JP7089534B2 - 電気コネクターおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
また、金属線の代わりに、0.02mm~0.1mmの厚さを有する直線的な形状に形成され、アスペクト比(厚さ/幅)が0.2~0.6の範囲に設定され、表面から45°~85°の角度で傾いて配置されている金属リボンを備えた電気コネクターが知られている(例えば、特許文献2参照)。
また、特許文献2に記載されている電気コネクターでは、上記のような金属リボンを用いているが、検査対象の電極の損傷を完全に抑えることが難しく、デバイスの小型化に対応することも困難であった。
[2] 前記矩形の長辺の長さが150μm以下である、[1]に記載の電気コネクター。
[3] 前記矩形の長辺方向における前記金属線材のピッチが0.2mm以下である、[1]または[2]に記載の電気コネクター。
[4] 前記矩形の短辺方向における前記金属線材のピッチが0.2mm以下である、[1]~[3]のいずれか1項に記載の電気コネクター。
[5] 前記金属線材は、前記樹脂層の厚さ方向に対して斜めに貫通している、[1]~[4]の何れか一項に記載の電気コネクター。
[6] 前記金属線材の端部が前記樹脂層の一方の主面及び他方の主面の少なくとも一方から突出している、[1]~[5]の何れか一項に記載の電気コネクター。
[7] 前記金属線材の端部にメッキ層が形成されている、[1]~[6]の何れか一項に記載の電気コネクター。
[8] 基材の一面にメッキ層を形成することと、前記メッキ層をレーザー加工して、同一方向に揃えて等間隔に配置された複数の金属線材を形成することと、前記基材の一面に形成された前記複数の金属線材に、第1の未硬化のゴムシートの一面を貼り合わせた後、前記第1の未硬化のゴムシートを加硫して第1のゴムシートを形成することと、前記基材を除去し、前記複数の金属線材を前記第1のゴムシートの一面に残すことと、前記第1のゴムシートの一面に、前記複数の金属線材を覆うように、第2の未硬化のゴムシートを貼り合わせた後、前記第2の未硬化のゴムシートを加硫して第2のゴムシートを形成し、前記第1のゴムシート、前記複数の金属線材および前記第2のゴムシートからなる弾性体を成形することと、前記複数の金属線材が互いに平行となるように、複数の前記弾性体を積層して、積層体を成形することと、前記積層体を、前記複数の金属線材の延在する方向に対して垂直又は斜めに切断することと、を有する、電気コネクターの製造方法。
[9] 基材の一面にメッキ層を形成することと、前記基材の一面に形成された前記メッキ層に、第1の未硬化のゴムシートの一面を貼り合わせた後、前記第1の未硬化のゴムシートを加硫して第1のゴムシートを形成することと、前記基材を除去し、前記メッキ層を前記第1のゴムシートの一面に残すことと、前記メッキ層をレーザー加工して、同一方向に揃えて等間隔に配置された複数の金属線材を形成することと、前記第1のゴムシートの一面に、前記複数の金属線材を覆うように、第2の未硬化のゴムシートの一面を貼り合わせた後、前記第2の未硬化のゴムシートを加硫して第2のゴムシートを形成し、前記第1のゴムシート、前記複数の金属線材および前記第2のゴムシートからなる弾性体を成形することと、前記複数の金属線材が互いに平行となるように、複数の前記弾性体を積層して、積層体を成形することと、前記積層体を、前記複数の金属線材の延在する方向に対して垂直又は斜めに切断することと、を有する、電気コネクターの製造方法。
[10] 基材の一面に、金属ナノペーストを塗布して、同一方向に揃えて等間隔に配置された複数の金属線材を形成することと、前記基材の一面に形成された前記複数の金属線材に、第1の未硬化のゴムシートの一面を貼り合わせた後、前記第1の未硬化のゴムシートを加硫して第1のゴムシートを形成することと、前記基材を除去し、前記複数の金属線材を前記第1のゴムシートの一面に残すことと、前記第1のゴムシートの一面に、前記複数の金属線材を覆うように、第2の未硬化のゴムシートの一面を貼り合わせた後、前記第2の未硬化のゴムシートを加硫して第2のゴムシートを形成し、前記第1のゴムシート、前記複数の金属線材および前記第2のゴムシートからなる弾性体を成形することと、前記複数の金属線材が互いに平行となるように、複数の前記弾性体を積層して、積層体を成形することと、前記積層体を、前記複数の金属線材の延在する方向に対して垂直又は斜めに切断することと、を有する、電気コネクターの製造方法。
[11] シリコンウエハーの一面側に、同一方向に揃って等間隔に配置された複数の帯状の溝を有するシリコンウエハー型を用い、前記複数の溝内に浸入するように、前記シリコンウエハー型の一面に液状シリコーンゴムを塗布した後、前記液状シリコーンゴムを加硫し、前記溝に対応する複数の凸部と凹部を有するシリコーンゴム型を成形することと、前記シリコーンゴム型の複数の凸部上に、金属ナノペーストを塗布して、複数の金属線材の前駆体を形成することと、前記シリコーンゴム型の凸部に形成された前記複数の金属線材の前駆体に、第1の未硬化のゴムシートの一面を貼り合わせ、前記第1の未硬化のゴムシートの一面に、前記複数の金属線材の前駆体を転写することと、前記第1の未硬化のゴムシートを加硫して第1のゴムシートを形成するとともに、前記複数の金属線材の前駆体を焼成して、前記第1のゴムシートの一面に、同一方向に揃えて等間隔に配置された複数の金属線材を形成することと、前記第1のゴムシートの一面に、前記複数の金属線材を覆うように、第2の未硬化のゴムシートの一面を貼り合わせた後、前記第2の未硬化のゴムシートを加硫して第2のゴムシートを形成し、前記第1のゴムシート、前記複数の金属線材および前記第2のゴムシートからなる弾性体を成形することと、前記複数の金属線材が互いに平行となるように、複数の前記弾性体を積層して、積層体を成形することと、前記積層体を、前記複数の金属線材の延在する方向に対して垂直又は斜めに切断することと、を有する、電気コネクターの製造方法。
[12] 基材の一面に、同一方向に揃って等間隔に帯状の溝を有するラインアンドスペースのレジストパターンが形成された基材を用い、前記基材の一面が露出する前記溝にメッキ層を形成することにより、同一方向に揃って等間隔に配置された複数の金属線材を形成することと、前記基材の一面に形成された前記レジストパターンを除去することと、前記基材の一面に形成された前記複数の金属線材に、第1の未硬化のゴムシートの一面を貼り合わせた後、前記第1の未硬化のゴムシートを加硫して第1のゴムシートを形成することと、前記基材を除去し、前記複数の金属線材を前記第1のゴムシートの一面に残すことと、前記複数の金属線材が互いに平行となるように、複数の第1のゴムシートを、接着剤を介して積層して、積層体を成形することと、前記積層体を、前記複数の金属線材の延在する方向に対して垂直又は斜めに切断することと、を有する、電気コネクターの製造方法。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
[電気コネクター]
図1は、本実施形態の電気コネクターの概略構成を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のA-A線に沿う断面図である。
図1に示すように、本実施形態の電気コネクター10は、樹脂層20と、樹脂層20を厚さ方向に貫通し、樹脂層20の一方の主面(上面)20aおよび他方の主面(下面)20bにおける形状が矩形であり、少なくとも矩形の一方の辺がX方向に揃って等間隔に配置された多数の金属線材30と、を備える。また、金属線材30の矩形の短辺の長さが5μm未満である。
本発明において「矩形」の4つの内角は厳密な90度である必要はなく、「矩形」は厚みのある線形とみなしてもよい。この場合、矩形の長辺の長さは線形の長さであり、矩形の短辺の長さは線形の厚みに相当する。
電気コネクター10は、図示略の第一デバイスの接続端子と、図示略の第二デバイスの接続端子との間に配置され、これらを電気的に接続するためのものである。電気コネクター10の一方の主面20aがデバイスに対する第1の接続面であり、他方の主面20bが別のデバイスに対する第2の接続面である。電気コネクター10において、金属線材30は、第一デバイスの接続端子と第二デバイスの接続端子の電気的接続を行う部材である。
前記デバイスとしては、例えば、半導体パッケージや回路基板、シリコンウエハー、受動部品、液晶モジュールおよびセンサーが挙げられる。
なお、弾性体21は、接着層40を介して積層される必要はなく、後述する電気コネクターの製造方法によって、接着層40を省略した電気コネクター10を製造することもできる。また、弾性体21は、金属線材30を含んでいる。
金属線材30の矩形の短辺の長さL1が5μm未満であれば、検査対象の電極の損傷を抑制することができ、かつ、狭ピッチの電極との電気的接続を行うことができる。また、短辺の長さL1が0.01μm以上であれば、金属線材30の破損を抑制しつつ、電気コネクターの耐久性を向上できる。
金属線材30の矩形の長辺の長さL2が150μm以下であれば、狭ピッチの電極との電気的接続を容易に行うことができる。また、長辺の長さL2が0.01μm以上であれば、金属線材30の破損を抑制しつつ、電気コネクターの耐久性を向上できる。
上記範囲の下限値以上であると、金属線材30及び電気コネクター10の耐久性が高まり、上記範囲の上限値以下であると、デバイス接続時に少ない圧縮力で安定に接続することができ、接続するデバイスの電極を傷付けることを防止できる。
樹脂層20の一方の主面20aおよび他方の主面20bにおける金属線材30の面積が25%以下であれば、検査対象の電極の損傷を抑制することができる。
矩形の短辺方向における金属線材30のピッチP1が0.2mm以下であれば、狭ピッチの電極との電気的接続を容易に行うことができる。
矩形の長辺方向における金属線材30のピッチP2が0.2mm以下であれば、狭ピッチの電極との電気的接続を容易に行うことができる。
各金属線材30が電気コネクター10の厚さ方向に対して斜めになる場合、一方の主面20aの垂線に対する各金属線材30がなす鋭角側の角度は、0°超60°以下が好ましく、1°以上45°以下であることがより好ましく、10°以上30°以下であることがさらに好ましい。上記角度の範囲であると、低い荷重で安定した接続が得られやすく、接続するデバイスの端子を傷付けるおそれが少ない。上記角度は接続される2つのデバイスの接続端子の配置等に応じて適宜調整される。上記角度は、電気コネクター10の厚さ方向の断面について、5つ以上の金属線材30をデジタルマイクロスコープ等の拡大観察手段で観察して得た画像に基づいて測定し、平均した値である。
本実施形態の電気コネクターの製造方法は、基材の一面にメッキ層を形成する工程(以下、「工程A1」と言う。)と、メッキ層をレーザー加工して、同一方向に揃えて等間隔に配置された多数(即ち複数)の金属線材を形成する工程(以下、「工程B1」と言う。)と、基材の一面に形成された複数の金属線材に、第1の粘土状ゴムシートの一面を貼り合わせた後、第1の粘土状ゴムシートを加硫して第1のゴムシートを形成する工程(以下、「工程C1」と言う。)と、基材をウェットエッチングにより除去し、複数の金属線材を第1のゴムシートの一面に残す工程(以下、「工程D1」と言う。)と、第1のゴムシートの一面に、複数の金属線材を覆うように、第2の粘土状ゴムシートを貼り合わせた後、第2の粘土状ゴムシートを加硫して第2のゴムシートを形成し、第1のゴムシート、複数の金属線材および第2のゴムシートからなる弾性体を成形する工程(以下、「工程E1」と言う。)と、第一の弾性体と第二の弾性体とを積層したときに各々の弾性体に含まれる複数の金属線材が互いに平行となるように、複数の弾性体を積層して、積層体を成形する工程(以下、「工程F1」と言う。)と、積層体を、金属線材の延在する方向に対して垂直又は斜めに切断する工程(以下、「工程G1」と言う。)と、を有する。
これらの粘土状ゴムシートは、ミラブルコンパウンドに、加硫剤と必要に応じた添加剤を加えて混練してなるものである。
粘土状シリコーンゴムの具体例としては、例えば、信越化学工業株式会社製のKE-174-U等のいわゆるゴムコンパウンドが挙げられる。
粘土状シリコーンゴムの硬化後の硬さ(デュロメータA)は、20以上が好ましく、30以上がより好ましい。この硬さの上限値は、90以下であることが好ましい。硬さが上記範囲であると、電気コネクターに適度な剛性を付与できる。
上記硬さは、JIS K 6249:2003の方法に準拠して測定される。
接着剤の一例である液状シリコーンゴムの具体例としては、例えば、信越化学工業株式会社製のKE-1935-A,KE-1935-B等の付加反応によって熱硬化するものが挙げられる。
液状シリコーンゴムの硬化前の粘度は、粘土状シリコーンのコンパウンドよりも格段に低く、例えば、500Pa・s以下であることが好ましく、200Pa・s以下が好ましく、100Pa・s以下がさらに好ましい。この粘度の下限値としては、10Pa・s以上が好ましい。
液状シリコーンゴムの硬化前の密度(23℃,単位:g/cm3)は、粘土状シリコーンゴムよりも低いことが好ましく、例えば、1.10未満が好ましく、1.06以下が好ましく、1.03以下がさらに好ましい。この密度の下限値は、通常1.00以上である。密度が上記範囲であると、液状シリコーンゴムの塗工が容易になる。
液状シリコーンゴムの硬化後の硬さ(デュロメータA)は、20以上が好ましく、30以上がより好ましい。この硬さの上限値は、90以下であることが好ましい。硬さが上記範囲であると、電気コネクターに適度な剛性を付与できる。
上記粘度、密度及び硬さは、JIS K 6249:2003の方法に準拠して測定される。
これにより、図3(c)に示すように、電気コネクター10を得る。
[電気コネクターの製造方法]
本実施形態の電気コネクターの製造方法は、基材の一面にメッキ層を形成する工程(以下、「工程A2」と言う。)と、基材の一面に形成されたメッキ層に、第1の粘土状ゴムシートの一面を貼り合わせた後、第1の粘土状ゴムシートを加硫して第1のゴムシートを形成する工程(以下、「工程B2」と言う。)と、基材をウェットエッチングにより除去し、メッキ層を第1のゴムシートの一面に残す工程(以下、「工程C2」と言う。)と、メッキ層をレーザー加工して、同一方向に揃えて等間隔に配置された多数(即ち複数)の金属線材を形成する工程(以下、「工程D2」と言う。)と、第1のゴムシートの一面に、複数の金属線材を覆うように、第2の粘土状ゴムシートの一面を貼り合わせた後、第2の粘土状ゴムシートを加硫して第2のゴムシートを形成し、第1のゴムシート、複数の金属線材および第2のゴムシートからなる弾性体を成形する工程(以下、「工程E2」と言う。)と、第一の弾性体と第二の弾性体とを積層したときに各々の弾性体に含まれる複数の金属線材が互いに平行となるように、複数の弾性体を積層して、積層体を成形する工程(以下、「工程F2」と言う。)と、積層体を、金属線材の延在する方向に対して垂直又は斜めに切断する工程(以下、「工程G2」と言う。)と、を有する。
前記第1及び前記第2の粘土状ゴムシートの代わりに、液状シリコーンからなるゴムシートを用いてもよい。液状シリコーンからなるゴムシートを用いる場合には、液状シリコーンを半硬化させたシート又は流動性が比較的低い液状シリコーンをシート状に成形したものを用いることが好ましい。
これにより、図5(c)に示すように、電気コネクター10を得る。
[電気コネクターの製造方法]
本実施形態の電気コネクターの製造方法は、基材の一面に、金属ナノペーストを塗布して、同一方向に揃えて等間隔に配置された多数(即ち複数)の金属線材を形成する工程(以下、「工程A3」と言う。)と、基材の一面に形成された複数の金属線材に、第1の粘土状ゴムシートの一面を貼り合わせた後、第1の粘土状ゴムシートを加硫して第1のゴムシートを形成する工程(以下、「工程B3」と言う。)と、基材をウェットエッチングにより除去し、複数の金属線材を第1のゴムシートの一面に残す工程(以下、「工程C3」と言う。)と、第1のゴムシートの一面に、複数の金属線材を覆うように、第2の粘土状ゴムシートの一面を貼り合わせた後、第2の粘土状ゴムシートを加硫して第2のゴムシートを形成し、第1のゴムシート、複数の金属線材および第2のゴムシートからなる弾性体を成形する工程(以下、「工程D3」と言う。)と、第一の弾性体と第二の弾性体とを積層したときに各々の弾性体に含まれる複数の金属線材が互いに平行となるように、複数の弾性体を積層して、積層体を成形する工程(以下、「工程E3」と言う。)と、積層体を、金属線材の延在する方向に対して垂直又は斜めに切断する工程(以下、「工程F3」と言う。)と、を有する。
前記第1及び前記第2の粘土状ゴムシートの代わりに、液状シリコーンからなるゴムシートを用いてもよい。液状シリコーンからなるゴムシートを用いる場合には、液状シリコーンを半硬化させたシート又は流動性が比較的低い液状シリコーンをシート状に成形したものを用いることが好ましい。
これにより、図7(c)に示すように、電気コネクター10を得る。
[電気コネクターの製造方法]
本実施形態の電気コネクターの製造方法は、シリコンウエハーの一面側に、同一方向に揃えて等間隔に配置された多数(即ち複数)の帯状の溝を有するシリコンウエハー型を用い、シリコンウエハー型の溝内に浸入するように、シリコンウエハー型の一面に液状シリコーンゴムを塗布した後、液状シリコーンゴムを加硫し、シリコンウエハー型の溝に対応する凸部と凹部を有するシリコーンゴム型を成形する工程(以下、「工程A4」と言う。)と、シリコーンゴム型の凸部上に、金属ナノペーストを塗布して、複数の金属線材の前駆体を形成する工程(以下、「工程B4」と言う。)と、シリコーンゴム型の凸部に形成された複数の金属線材の前駆体に、第1の粘土状ゴムシートの一面を貼り合わせ、第1の粘土状ゴムシートの一面に、複数の金属線材の前駆体を転写する工程(以下、「工程C4」と言う。)と、第1の粘土状ゴムシートを加硫して第1のゴムシートを形成するとともに、複数の金属線材の前駆体を焼成して、第1のゴムシートの一面に、同一方向に揃えて等間隔に配置された多数(即ち複数)の金属線材を形成する工程(以下、「工程D4」と言う。)と、第1のゴムシートの一面に、複数の金属線材を覆うように、第2の粘土状ゴムシートの一面を貼り合わせた後、第2の粘土状ゴムシートを加硫して第2のゴムシートを形成し、第1のゴムシート、複数の金属線材および前記第2のゴムシートからなる弾性体を成形する工程(以下、「工程E4」と言う。)と、第一の弾性体と第二の弾性体とを積層したときに各々の弾性体に含まれる複数の金属線材が互いに平行となるように、複数の弾性体を積層して、積層体を成形する工程(以下、「工程F4」と言う。)と、積層体を、複数の金属線材の延在する方向に対して垂直又は斜めに切断する工程(以下、「工程G4」と言う。)と、を有する。
前記第1及び前記第2の粘土状ゴムシートの代わりに、液状シリコーンからなるゴムシートを用いてもよい。液状シリコーンからなるゴムシートを用いる場合には、液状シリコーンを半硬化させたシート又は流動性が比較的低い液状シリコーンをシート状に成形したものを用いることが好ましい。
これにより、図9(e)に示すように、電気コネクター10を得る。
[電気コネクターの製造方法]
本実施形態の電気コネクターの製造方法は、基材の一面に、同一方向に揃って等間隔に帯状の溝を有する、ラインアンドスペース(Line and Space:L/S)のレジストパターンが形成された基材を用い、前記基材の一面が露出する前記溝にメッキ層を形成することにより、同一方向に揃えて等間隔に配置された複数の金属線材を形成する工程(以下、「工程A5」と言う。)と、前記基材の一面に形成された前記レジストパターンを除去する工程(以下、「工程B5」と言う。)と、前記基材の一面に形成された前記複数の金属線材に、第1の未加硫のゴムシートの一面を貼り合わせた後、前記第1の未加硫のゴムシートを加硫して第1のゴムシートを形成する工程(以下、「工程C5」と言う。)と、前記基材をウェットエッチングにより除去し、前記複数の金属線材を前記第1のゴムシートの一面に残す工程(以下、「工程D5」と言う。)と、を有する。
前記未加硫のゴムシートは、粘土状シリコーン又は液状シリコーンの何れによっても形成され得る。液状シリコーンを用いる場合には、半硬化させたもの又は流動性が比較的低いものを用いることが好ましい。
工程A5で用いる基材のレジストパターンは、本工程で常法により形成してもよいし、予め所望のレジストパターンが形成されたものを購入してもよい。
以上の工程A5により、基材の一面に、同一方向に等間隔に配置された複数の金属線材を形成することができる。
以上の工程B5により、図2(b)に示すような、基材50の一面50aに複数の金属線材30が配置されたものが得られる。
図15において、図1~図3に示した構成と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
接着剤90の加硫や硬化は、使用する接着剤90の種類に応じて、加熱、乾燥等の公知方法により適宜行われる。
これにより、目的の電気コネクター(例えば図3(c)と同様の電気コネクター)が得られる。
本実施形態は、第1の実施形態と比べて、第2の未加硫のシリコーンゴムを用いて弾性体21を形成する工程がないので、より簡便である。
金属線材30の端部を主面から突出させる方法としては、例えば、レーザーエッチング、ケミカルエッチング、切削等の機械的加工により電気コネクター10の主面を構成する樹脂層の一部を削る方法が挙げられる。
突出させた金属線材30の端部にメッキ層を形成する場合には、公知の電解メッキ又は無電解メッキの方法を適用することができる。
図1~図3を参照して、本発明の実施例を説明する。
厚さ50μmの銅板の表面に、厚さ0.5μmのニッケルメッキ層を備える基材と、基材のニッケルメッキ層の表面に厚さ0.5μmの金メッキ層が積層された金メッキ板を用意した。
次いで、金メッキ板の金メッキ層をレーザー加工して、金メッキ層を除去し、金メッキ板の一面に、幅50μm、ピッチ200μmのストライプ状をなす複数の金属線材を形成した。ここでは、波長532nmのレーザーを用いた。
ミラブルコンパウンド(品番:KE-174-U、信越化学工業株式会社製)100質量部に、加硫剤(品番:C-19A、信越化学工業株式会社製)0.6質量部および加硫剤(品番:C-19B)2.5質量部と、シランカップリング剤(品番:KBM-403、信越化学工業株式会社製)1質量部を加えて混練し、第1の粘土状シリコーンゴムシートを作製した。
この第1の粘土状シリコーンゴムシートを、厚さ85μmに成形した。
次いで、金メッキ板に形成された複数の金属線材に、第1の粘土状シリコーンゴムシートの一面を貼り合わせた後、第1の粘土状シリコーンゴムシートを135℃にて40分間加熱して、第1のシリコーンゴムシートを形成した。
次いで、金属線材が形成された金メッキ板に第1のシリコーンゴムシートを貼り合わせたものを塩化鉄の溶液に浸漬して、基材を除去した。これにより、第1のシリコーンゴムシートの一面上に複数の金属線材を転写した。
次いで、第1のシリコーンゴムシートの一面に、複数の金属線材を覆うように、第1の粘土状シリコーンゴムシートと構成および厚さが等しい第2の粘土状シリコーンゴムシートを貼り合わせた後、第2の粘土状シリコーンゴムシートを135℃にて40分間加熱して、第2の粘土状シリコーンゴムシートを加硫して、第2のシリコーンゴムシートを形成した。これにより、第1のシリコーンゴムシートおよび第2のシリコーンゴムシートと、これらに挟まれた複数の金属線材とからなる弾性体を成形した。弾性体を複数作成した。
次いで、各弾性体に含まれる複数の金属線材が互いに平行に重なり合うように、液状シリコーンゴムを介して、弾性体を複数積層して、積層体を成形した。ここでは、弾性体の貼着面に、スクリーン印刷により、厚さが30μmとなるように液状シリコーンゴムを塗布した。また、液状シリコーンゴムを介して、弾性体を積層した後、積層体を135℃にて40分間加熱して、液状シリコーンゴムを加硫した。
次いで、得られた積層体を、複数の金属線材の延在する方向と垂直に切断し、図1に示すような、厚さ300μmの電気コネクターを得た。
本実施例の電気コネクターでは、接合面における各金属線材の矩形の短辺の長さは0.5μm、接合面における各金属線材の矩形の長辺の長さは0.05mm(50μm)、接合面の5mm2当たりにおける複数の金属線材の合計面積が0.003125mm2、接合面における矩形の長辺方向の金属線材のピッチ(図1のP2に相当)が0.2mm、接合面における矩形の短辺方向の金属線材のピッチ(図1のP1に相当)が0.2mmであった。なお、接合面とは、電気コネクターの主面であり、デバイスを接合(接続)する面である。
実施例1と同様に用意した金メッキ板の金メッキ層に対して、実施例1と同様の第1の粘土状シリコーンゴムシートの一面を貼り合わせた後、第1の粘土状シリコーンゴムシートを135℃にて40分間加熱して、第1のシリコーンゴムシートを形成した。
次いで、金メッキ板の金メッキ層に対して第1のシリコーンゴムシートを貼り合わせたものを、塩化鉄の溶液に浸漬して、基材を除去した。これにより、第1のシリコーンゴムシートの一面上に金メッキ層を転写した。
形成した第1のシリコーンゴムシートの一面に露出する金メッキ層に対して、レーザー(波長532nm)を照射し、幅25μm(図1のL2に相当)、ピッチ50μm(図1のP2に相当)のストライプ状に加工した。このように加工した第1のシリコーンゴムシートの一面に、実施例1と同様に、複数の金属線材を覆うように、第2の粘土状シリコーンゴムシートを貼り合わせて、加硫することにより、弾性体を成形した。次いで、実施例1と同様に、弾性体を複数積層し、加硫した積層体を得て、複数の金属線材の延在する方向と垂直に切断(スライスカット)することにより、厚さ150μmの電気コネクターを得た。
本実施例の電気コネクターでは、接合面における金属線材の矩形の短辺の長さは0.5μm、接合面における金属線材の矩形の長辺の長さは0.025mm(25μm)、接合面の5mm2当たりにおける複数の金属線材の合計面積が0.025mm2、接合面における矩形の長辺方向の金属線材のピッチ(図1のP2に相当)が0.05mm、接合面における矩形の短辺方向の金属線材のピッチ(図1のP1に相当)が0.05mmであった。なお、ピッチP1を実施例1よりも小さくするために、各シリコーンゴムシートの厚さ及び液状シリコーンゴムの塗膜の厚さを実施例1よりも薄くした。
厚さ50μmの銅板の表面に、L/Sのレジストパターンを常法により形成した後、銅が露出した表面に厚さ0.5μmのニッケルメッキ層を形成し、さらに厚さ0.5μmの金メッキ層を積層した。その後、レジストパターンを除去することにより、銅板の表面に、幅10μm、ピッチ20μmのストライプ状をなす複数の金属線材が形成された金メッキ板を得た。
上記金メッキ板の複数の金属線材に対して、実施例1と同様の第1の粘土状シリコーンゴムシートの一面を貼り合わせた後、第1の粘土状シリコーンゴムシートを135℃にて40分間加熱して、第1のシリコーンゴムシートを形成した。
次いで、第1のシリコーンゴムシートが貼り合された金メッキ板を、塩化鉄の溶液に浸漬して、基材を除去した。これにより、第1のシリコーンゴムシートの一面上に、複数の金属線材を転写した。
複数の金属線材を転写した上記の第1のシリコーンゴムを複数用意して、金メッキ板/(液状シリコーンゴム/第1のシリコーンゴム)×所望の積層枚数/液状シリコーンゴム/金メッキ板の順に積層した積層体を得た(図15参照)。積層体において、各金属線材は、積層方向と積層方向に直交するシートの平面方向に見て重なるように、それぞれ等間隔に配置された。
さらに、積層体の最表面及び最裏面にある基材を塩化鉄の溶液によって除去し、露出した金属線材を覆うように、実施例1と同様の第2の粘土状シリコーンゴムシートを貼り合わせて、積層体の全体を加硫した。
次いで、実施例1と同様に、積層体を、複数の金属線材の延在する方向と垂直に切断(スライスカット)することにより、厚さ150μmの電気コネクターを得た。
本実施例の電気コネクターでは、接合面における各金属線材の矩形の短辺の長さは0.5μm、接合面における各金属線材の矩形の長辺の長さは0.010mm(10μm)、接合面の5mm2当たりにおける金属線材の面積が0.0625mm2、接合面における矩形の長辺方向の金属線材のピッチ(図1のP2に相当)が0.020mm、接合面における矩形の短辺方向の金属線材のピッチ(図1のP1に相当)が0.020mmであった。なお、ピッチP1は液状シリコーンゴムの塗膜の厚さによって調整した。
ポリエチレンテレフタレート基材上に形成したシリコーンゴムからなる厚さ85μmの第一の樹脂層の一方の面上に、多数の導電部材を、向きを揃えて任意の間隔で並列に配置した。
導電部材としては、真鍮からなる直径39.6μmの円柱状の芯材と、その芯材の外周面に形成された厚さ0.1μmのニッケルメッキ層および厚さ0.1μmの金メッキ層とを有するものを用いた。
次いで、多数の導電部材が配置された第一の樹脂層の一方の面上に、シリコーンゴムからなる厚さ85μmの第二の樹脂層を形成し、第二の樹脂層を第一の樹脂層と一体化するとともに、第一の樹脂層と第二の樹脂層の間に導電部材を固定し、導電部材含有シートを形成した。
次いで、導電部材含有シートの複数枚を、互いに導電部材の向きを揃えて積層し、導電部材含有シートの積層体を形成した。
次いで、積層体を、厚さ300μmとなるように、切削加工により、複数の導電部材の延在する方向に対して垂直に切断し、輪切りした導電部材が接合された貫通孔を備える電気コネクターを得た。
比較例の電気コネクターでは、接合面における各導電部材の直径は40μm、接合面の5mm2当たりにおける複数の導電部材の合計面積が0.123663706mm2、接合面における長辺方向の導電部材のピッチが0.2mm、接合面における縦方向の導電部材のピッチが0.25mmであった。
実施例1と比較例の電気コネクターを、銅の表面にニッケルメッキおよび金メッキが施された直径1.0mmのプローブと、金メッキされた接続端子を有する基板との間に配置して、積層体(試験装置)を形成した。
また、プローブと基板上の接続端子の間の抵抗値を測定するために、プローブと接続端子に抵抗測定器(商品名:RM3545-01、日置電機社製)を接続した。
この状態で、積層体を、その厚さ方向に圧縮しながら、プローブと接続端子の間の抵抗値を測定し、積層体の変位量(圧縮量:積層体が厚さ方向に圧縮された量)と、プローブと接続端子の間の抵抗値との関係を調べた。なお、積層体の変位量は、電気コネクターの変位量に等しい。
また、積層体を圧縮する際に、自動荷重試験機(商品名:MAX-1KN-S-1、日本計測システム社製)により、積層体に加えられる荷重を測定し、積層体の変位量と、荷重との関係を調べた。
以上の結果から、プローブと基板の接続端子との間の抵抗値と、電気コネクターに加えられる荷重との関係を調べた。実施例1の電気コネクターを用いた場合における、積層体の変位量と荷重との関係の結果を図10に示す。比較例の電気コネクターを用いた場合における、積層体の変位量と荷重との関係の結果を図11に示す。実施例1または比較例の電気コネクターを用いた場合における、積層体の変位量と、プローブと接続端子の間の抵抗値との関係の結果を図12に示す。
図10~図12の結果から、抵抗値が安定する圧縮量は、実施例1および比較例ともに0.02mm程度であるが、そのときの荷重は実施例1では0.8Nであり、比較例では4.76Nであった。すなわち、比較例では、抵抗値が安定するときの荷重が実施例1の2倍を超えていた。従って、実施例1では検査対象の電極へ掛かる荷重を低減することができ、電極の損傷を抑制することができる。
その結果、抵抗値が安定する圧縮量は、実施例2では0.008mmであり、実施例3では0.005mmであった。また、そのときの荷重は、実施例2では0.62Nであり、実施例3では0.3Nであった。
以上の結果から、実施例2~3では、実施例1よりも少ない圧縮量で抵抗値が安定するので、実施例2~3では検査対象の電極へ掛かる荷重をより一層低減することができ、電極の損傷をより一層抑制することができる。
実施例1と比較例の電気コネクターを、銅の表面にニッケルメッキおよび金メッキが施された直径1.0mmのプローブと、厚さ35μmの銅層と厚さ25μmの導電性粘着剤とからなる銅箔テープが貼付されたガラス基板との間に配置して、銅層に向けて積層体(試験装置)を形成した。
この状態で、積層体を、その厚さ方向に圧縮した。
実施例1および比較例において、8Nの荷重を加えた場合について、電気コネクターと銅箔テープの接触面を走査型電子顕微鏡により観察した。実施例1における走査型電子顕微鏡を図13に示す。比較例における走査型電子顕微鏡を図14に示す。
図13の結果から、実施例1では、銅箔テープに、電気コネクターの金属線材に起因する傷が見られなかった。一方、図14の結果から、比較例では、銅箔テープに、電気コネクターの導電部材に起因する傷が見られた。
実施例2~3の電気コネクターを用いて、評価1で使用したプローブを直径0.14mmのプローブに変更した以外は、評価1と同様の積層体(試験装置)を形成し、抵抗測定器と自動荷重試験機を評価1と同様に接続した。
この状態で、積層体を、その厚さ方向に圧縮しながら、プローブと接続端子の間の抵抗値を測定し、積層体の圧縮量(変位量)と、プローブと接続端子の間の抵抗値との関係を調べた。また、積層体に加えられる荷重が0.15Nになるまで測定し、積層体の圧縮量と、荷重との関係を調べた。
以上の結果から、プローブと基板の接続端子との間の抵抗値と、電気コネクターに加えられる荷重との関係を調べた。実施例2の電気コネクターを用いた場合における、積層体の荷重と、プローブと接続端子の間の抵抗値との関係の結果を図16に示す。実施例3の電気コネクターを用いた場合における、積層体の荷重と、プローブと接続端子の間の抵抗値との関係の結果を図17に示す。実施例2または実施例3の電気コネクターを用いた場合における、積層体の圧縮量と、プローブと接続端子の間の抵抗値との関係の結果を図18に示す。実施例2または実施例3の電気コネクターを用いた場合における、積層体の圧縮量と、積層体の荷重との関係の結果を図19に示す。
図16~図19の結果から、実施例2~3では、実施例1よりも少ない圧縮荷重で検査対象の電極を安定に接続できるので、検査対象の電極へ掛かる荷重をより一層低減することができ、電極の損傷をより一層抑制することができることが明らかである。
なお、実施例1の電気コネクターにおける金属線材間のピッチが、直径0.14mmのプローブに対して広すぎるため、このプローブを実施例1の電気コネクターの金属線材に接触させることに大きな手間を要した。このため、直径0.14mmのプローブを用いて実施例1及び比較例の電気コネクターを測定することを諦めた。
20 樹脂層
21 弾性体
30 金属線材
30A 細線
40 接着層
50 基材
51 第1の層
52 第2の層
60 メッキ層
71 第1の粘土状ゴムシート
71A 第1のゴムシート
72 第2の粘土状ゴムシート
72A 第2のゴムシート
80 積層体
90 接着剤
100 シリコンウエハー
101 溝
110 シリコンウエハー型
200 液状シリコーンゴム
210 シリコーンゴム型
211 凹部
212 凸部
300 金属線材の前駆体
Claims (11)
- 第一デバイスの接続端子と、第二デバイスの接続端子との間に配置され、これらを電気的に接続する電気コネクターであって、
樹脂層と、該樹脂層を厚さ方向に貫通し、前記接続端子との接続面における形状が矩形である、複数の金属線材と、を備え、
各金属線材の前記矩形を構成する辺のうち、少なくとも一つの辺が同一方向に揃って等間隔に配置されており、
前記矩形の短辺の長さが0.01μm以上0.5μm以下であり、
前記矩形の長辺の長さが0.1μm以上10μm以下であり、
前記短辺/前記長辺の比が0.001以上0.7以下である、電気コネクター。 - 前記矩形の長辺方向における前記金属線材のピッチが0.2mm以下である、請求項1に記載の電気コネクター。
- 前記矩形の短辺方向における前記金属線材のピッチが0.2mm以下である、請求項1又は2に記載の電気コネクター。
- 前記金属線材は、前記樹脂層の厚さ方向に対して斜めに貫通している、請求項1~3の何れか一項に記載の電気コネクター。
- 前記金属線材の端部が前記樹脂層の一方の主面及び他方の主面の少なくとも一方から突出している、請求項1~4の何れか一項に記載の電気コネクター。
- 前記金属線材の端部にメッキ層が形成されている、請求項1~5の何れか一項に記載の電気コネクター。
- 基材の一面にメッキ層を形成することと、
前記メッキ層をレーザー加工して、同一方向に揃えて等間隔に配置された複数の金属線材を形成することと、
前記基材の一面に形成された前記複数の金属線材に、第1の未硬化のゴムシートの一面を貼り合わせた後、前記第1の未硬化のゴムシートを加硫して第1のゴムシートを形成することと、
前記基材を除去し、前記複数の金属線材を前記第1のゴムシートの一面に残すことと、
前記第1のゴムシートの一面に、前記複数の金属線材を覆うように、第2の未硬化のゴムシートを貼り合わせた後、前記第2の未硬化のゴムシートを加硫して第2のゴムシートを形成し、前記第1のゴムシート、前記複数の金属線材および前記第2のゴムシートからなる弾性体を成形することと、
前記複数の金属線材が互いに平行となるように、複数の前記弾性体を積層して、積層体を成形することと、
前記積層体を、前記複数の金属線材の延在する方向に対して垂直又は斜めに切断することと、を有する、電気コネクターの製造方法。 - 基材の一面にメッキ層を形成することと、
前記基材の一面に形成された前記メッキ層に、第1の未硬化のゴムシートの一面を貼り合わせた後、前記第1の未硬化のゴムシートを加硫して第1のゴムシートを形成することと、
前記基材を除去し、前記メッキ層を前記第1のゴムシートの一面に残すことと、
前記メッキ層をレーザー加工して、同一方向に揃えて等間隔に配置された複数の金属線材を形成することと、
前記第1のゴムシートの一面に、前記複数の金属線材を覆うように、第2の未硬化のゴムシートの一面を貼り合わせた後、前記第2の未硬化のゴムシートを加硫して第2のゴムシートを形成し、前記第1のゴムシート、前記複数の金属線材および前記第2のゴムシートからなる弾性体を成形することと、
前記複数の金属線材が互いに平行となるように、複数の前記弾性体を積層して、積層体を成形することと、
前記積層体を、前記複数の金属線材の延在する方向に対して垂直又は斜めに切断することと、を有する、電気コネクターの製造方法。 - 基材の一面に、金属ナノペーストを塗布して、同一方向に揃えて等間隔に配置された複数の金属線材を形成することと、
前記基材の一面に形成された前記複数の金属線材に、第1の未硬化のゴムシートの一面を貼り合わせた後、前記第1の未硬化のゴムシートを加硫して第1のゴムシートを形成することと、
前記基材を除去し、前記複数の金属線材を前記第1のゴムシートの一面に残すことと、
前記第1のゴムシートの一面に、前記複数の金属線材を覆うように、第2の未硬化のゴムシートの一面を貼り合わせた後、前記第2の未硬化のゴムシートを加硫して第2のゴムシートを形成し、前記第1のゴムシート、前記複数の金属線材および前記第2のゴムシートからなる弾性体を成形することと、
前記複数の金属線材が互いに平行となるように、複数の前記弾性体を積層して、積層体を成形することと、
前記積層体を、前記複数の金属線材の延在する方向に対して垂直又は斜めに切断することと、を有する、電気コネクターの製造方法。 - シリコンウエハーの一面側に、同一方向に揃って等間隔に配置された複数の帯状の溝を有するシリコンウエハー型を用い、前記複数の溝内に浸入するように、前記シリコンウエハー型の一面に液状シリコーンゴムを塗布した後、前記液状シリコーンゴムを加硫し、前記溝に対応する複数の凸部と凹部を有するシリコーンゴム型を成形することと、
前記シリコーンゴム型の複数の凸部上に、金属ナノペーストを塗布して、複数の金属線材の前駆体を形成することと、
前記シリコーンゴム型の凸部に形成された前記複数の金属線材の前駆体に、第1の未硬化のゴムシートの一面を貼り合わせ、前記第1の未硬化のゴムシートの一面に、前記複数の金属線材の前駆体を転写することと、
前記第1の未硬化のゴムシートを加硫して第1のゴムシートを形成するとともに、前記複数の金属線材の前駆体を焼成して、前記第1のゴムシートの一面に、同一方向に揃えて等間隔に配置された複数の金属線材を形成することと、
前記第1のゴムシートの一面に、前記複数の金属線材を覆うように、第2の未硬化のゴムシートの一面を貼り合わせた後、前記第2の未硬化のゴムシートを加硫して第2のゴムシートを形成し、前記第1のゴムシート、前記複数の金属線材および前記第2のゴムシートからなる弾性体を成形することと、
前記複数の金属線材が互いに平行となるように、複数の前記弾性体を積層して、積層体を成形することと、
前記積層体を、前記複数の金属線材の延在する方向に対して垂直又は斜めに切断することと、を有する、電気コネクターの製造方法。 - 基材の一面に、同一方向に揃って等間隔に帯状の溝を有するラインアンドスペースのレジストパターンが形成された基材を用い、
前記基材の一面が露出する前記溝にメッキ層を形成することにより、同一方向に揃って等間隔に配置された複数の金属線材を形成することと、
前記基材の一面に形成された前記レジストパターンを除去することと、
前記基材の一面に形成された前記複数の金属線材に、第1の未硬化のゴムシートの一面を貼り合わせた後、前記第1の未硬化のゴムシートを加硫して第1のゴムシートを形成することと、
前記基材を除去し、前記複数の金属線材を前記第1のゴムシートの一面に残すことと、
前記複数の金属線材が互いに平行となるように、複数の第1のゴムシートを、接着剤を介して積層して、積層体を成形することと、
前記積層体を、前記複数の金属線材の延在する方向に対して垂直又は斜めに切断することと、を有する、電気コネクターの製造方法。
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