JPH10256701A - 異方導電性ゴムシート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面実装LSIや電子回路基板の検査時に
検査基板上に検査物の電極に対面させる位置に置き、表
面実装LSIや電子回路基板と電気的に接続する事を目的
とした導電性弾性粒子を有する異方導電性ゴムシートを
提供すること。 【解決手段】 電気絶縁性材料内に厚み方向に導電性
粒子が並んだ導電部を複数個有する異方導電性ゴムシー
トであって、導電部の頂部に導電性部材を有することを
特徴とする異方導電性ゴムシート。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】表面実装LSIや電子回路基板
の検査時に検査基板上に検査物の電極に対面させる位置
に置き、表面実装LSIや電子回路基板と電気的に接続す
る事を目的とした導電性弾性粒子を有する異方導電性ゴ
ムシートに関する。

【０００２】

【従来の技術】表面実装LSIや電子回路基板の検査時に
電気絶縁材料内に厚み方向に導通部が貫通している異方
性導電ゴムシートを検査基板上に置き、該異方性導電ゴ
ムシートの導電部を検査物である表面実装LSIや電子回
路基板の電極に対面させ、検査基板と検査物との間で挟
み、圧縮した状態を保持しながら表面実装LSIや電子回
路基板と電気的に接続して検査する方法が知られてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、表面実装や電子
回路基板において低価格化が進み、半導体部品一個当た
りの単価が低くなりつつある。そのため、出来るだけ安
価に各種検査をする必要が生じ、治具を含めた検査装置
は被検査物１個あたりにかかる検査費用の低減化を求め
られている。その対策の一つに、検査治具の耐久性の向
上があげられる。１つの検査治具で多量の半導体部品の
検査を行うことができれば、１半導体部品当たりの検査
コストが下げられるからである。上記のように検査治具
には異方導電性ゴムシートが使用されているが、現状の
異方導電シートでは、繰り返し検査の回数が極めて多く
なり、または加熱された条件下では、導電粒子を保持し
ているシリコーンゴムに亀裂もしくは破断を生じ、粒子
を保持しきれなくなり、シート表面から粒子のずれ、ま
たは抜けを起こすケースがあった。粒子の抜けが生じる
と、シート厚み方向に貫通している導電パスが崩れ、シ
ート導電部上下間で抵抗値の増大もしくは絶縁を生じ、
有効な電気的導通が得られなくなる。さらに、シート電
極部表面上に粒子の抜けが生じた場合、被検査電極に接
触するシート電極部上の粒子の数も減少、もしくは存在
しなくなることからも、電気的抵抗値の増大もしくは絶
縁となる。また、異方導電シートを成形する際、電極部
にある導電粒子の表面にシートの絶縁材料である絶縁材
料が回り込み、電極部に存在する導電粒子の全てが必ず
しも電気的導通が可能でない場合があった。また、製造
法によっては絶縁材料の回り込みが大きく、完全に電極
部にある導電粒子の表面を覆い、シート導電部上下間の
電気的抵抗値の増大もしくは絶縁を生じることがあっ
た。

【０００４】本発明は、これら従来の問題点を解決する
手段として、例えばせん断強度の低い電気絶縁材料を用
いても、導電部の頂部に金属メッキを施した弾性粒子を
もつことにより導電粒子の抜けが無く、絶縁材料の回り
込みも電気的導通に影響がなく、さらに十分な弾性を保
ち、繰り返し圧縮等による耐久性の優れた異方導電ゴム
シートが得られることを見いだした。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、電気
絶縁性材料内に厚み方向に導電性粒子が並んだ導電部を
複数個有する異方導電性ゴムシートであって、導電部の
頂部に導電性部材を有することを特徴とする異方導電性
ゴムシートを提供するものである。

【０００６】

【発明の実施形態】以下、本発明の実施の形態について
詳細に説明する。異方導電シートは、従来のプローブピ
ンによる検査に比べ単純な金属同士の接点ではなく、シ
ートの弾性を利用し、被検査電極に傷、圧痕を付けない
ところにその特徴がある。本発明の異方導電性シートの
導電部の頂部に有する導電性部材は、金属材料であって
もよく弾性材料であってもよいが、被検査電極に損傷を
与えないためには弾性材料が好ましい。また、導電性部
材の形状は、平面的なものでもよいし球面的なものでも
よいが、バインダー材料である絶縁物が表面に回り込
み、異方導電シートの導電部と被検査電極の間に絶縁膜
を生じない点で球面的なものが好ましい。具体的には円
柱状、円盤状、卵状、球状のものなどを挙げることがで
き、中でも球状もしくはそれに近い形状のものが好まし
い。

【０００７】導電性部材は、導電部の配向された導電性
粒子と被検査電極とを電気的に導通させるため、導電性
であることが好ましい。 導電性部材の材質は、金属材
料、導電性ポリマー、ゴムや樹脂中にカーボンや金属粒
子、金属粉、金属繊維等を配合したもの、高分子材料の
ような弾性粒子表面に導電性の皮膜を施したものなどを
挙げることができる。 これらのなかで好ましいものと
しては、ゴムや樹脂中にカーボンや金属粒子、金属粉、
金属繊維等を配合したもの、高分子材料のような弾性粒
子表面に導電性の皮膜を施したものを挙げることができ
る。弾性粒子表面に導電性の皮膜を施したものとして
は、例えばスチレンブタジエンゴムやシリコーンゴム等
の各種ゴム、ポリスチレンやエポキシ樹脂等の各種プラ
スチックよりなる核材に導電性の膜を施したものが好ま
しい。導電膜の材質としては、導電性を有する各種の金
属、金属酸化物、合金等が挙げられる。これらの中では
金や銀が好ましく、特に金が好ましい。また、導電膜の
厚みは０．０１〜５μｍ程度が好ましい。

【０００８】導電部の頂部に配置される導電性部材は、
１個もしくは２個以上組み合わせて配置してもよい。通
常１〜１０個、好ましくは１〜５個、さらに好ましくは
１〜３個、特に好ましくは１個である。導電性部材の大
きさは、被検査電極の面積に対して導電性部材の投影面
積が２倍から１／１０倍になる程度が好ましく、さらに
１倍から１／５倍が好ましい。このような大きさの導電
性部材ならば、成形時に、絶縁材料が導電性部材表面の
半分もしくは７，８割回り込んだとしても、電極先端は
導通部が出ており、被検査物と電気的接続がはかること
ができる。 被検査電極の面積に対して導電性部材の投
影面積が１／１０倍以下では、シリコーンゴムが導電性
部材表面に回り込みやすく有効な導電性を得難い。ま
た、成型時に導電性部材を保持することが困難となる。
導電性部材の表面、すなわち導電部に接してない方の面
は、シリコーンゴムなどの絶縁性材料で覆われてない部
分が全面積の５０％以上であることが好ましく、さらに
好ましくは７０％以上、特に好ましくは８０％以上であ
る。

【０００９】

【作用】本発明の異方導電性ゴムシートは、電気絶縁性
材料内に厚み方向に導電性粒子が並んだ導電部を複数個
有する異方導電性ゴムシートであって、導電部の頂部に
導電性部材を有するものである。この異方導電性ゴムシ
ートは、表面実装LSIや電子回路基板の検査時に、検査
物である表面実装LSIや電子回路基板の電極に対面させ
た位置に置き、検査基板と検査物との間で挟み、圧縮し
た状態を保持しながら表面実装LSIや電子回路基板と電
気的に接続する事を目的としたものである。異方導電性
ゴムシートは、電極部の頂部に導電性弾性粒子を持ち、
これらが一体に製作された異方導電性ゴムシートであ
る。

【００１０】本発明の異方導電性ゴムシートの構成の一
例を図１に従って説明する。図１において、異方導電性
ゴムシート２は基材となるシリコーンゴム等の電気絶縁
性材料からなる絶縁部３と、シリコーンゴム等とニッケ
ル-金メッキ粒子等とからなる導電部４で形成されてい
る。導通部４は、異方導電性ゴムシート内で厚み方向に
貫通する構造になっており、導電性粒子が厚み方向に配
列されているものが好ましい。この異方導電性ゴムシー
トを、ＬＳＩや電子回路基板の導通検査に用いる場合
は、異方導電性ゴムシート２を、その導電部４が重なる
ように位置を合わせて、その導電部表面６、７を表面実
装LSIや電子回路基板の電極部に接触して導通する。

【００１１】異方導電性ゴムシートは例えば次のような
方法で製造することができる。絶縁性のゴム状重合体に
磁性を有する導電性粒子を混入した組成物を製造し、そ
の組成物をシート状にしてその厚さ方向に磁場をかけて
導電性粒子を配向させ、硬化させることで導通部となる
粒子を保持固定する。なお、平行磁場を作用させる際に
は、磁場強度の異なる部分を有する磁極板の金型を用い
る。この際、例えば磁極板上の磁場強度の強い場所に、
切削もしくはフォトリソエッチングにより弾性粒子の入
る穴を作り、その穴に、弾性粒子を埋めた後、その上か
ら導電性粒子を混入した組成物を塗布または印刷するの
が好ましい。このことによって、硬化後のシート中の導
電性粒子に粗密状態を生じさせて導電部と絶縁部が存在
し、導電部の頂部に導電性弾性粒子をもつ異方導電性シ
ートを形成させることができる。また他の方法として、
製造した異方導電性ゴムシートの電極部表面に、接着剤
の存在下で、あるいは非存在下ではりあわせるなどの方
法により、複合化して製造することができる。接着剤と
しては、シリコーンゴムなどが好適に使用できる。また
他の方法として、予め金型中に導電性部材を印刷や塗布
などの方法により注入もしくは配置しておき、必要に応
じてそれを架橋もしくは硬化し、上記のような磁極板の
金型を用いて、絶縁性のゴム状重合体に磁性を有する導
電性粒子を混入した組成物をその金型内に導入し、磁力
下で硬化させることにより製造することもできる。

【００１２】本発明の異方導電性ゴムシートの導電ゴム
シートの各層の硬度については特に制限はなく、適宜変
化させてもよい。導電ゴムシートの各層の硬度は、ＪＩ
ＳＡで好ましくは２０〜８０であり、さらに好ましくは
２５〜７０、特許に好ましくは３０〜６５である。ま
た、導通部の太さの径及びピッチ等についても、表面実
装LSIや電子回路基板の電極部形状及び配列により、個
々に対応が可能である。 導電部の太さの径は、通常
０．０５〜３ｍｍであり、好ましくは０．１〜１ｍｍで
ある。また、導電部のピッチは、通常０．１ｍｍ以上で
あり、好ましくは０．１５ｍｍ以上である。

【００１３】上記ゴム状重合体としては、ポリブタジエ
ン、天然ゴム、ポリイソプレン、ＳＢＲ，ＮＢＲなどの
共役ジエン系ゴムおよびこれらの水素添加物、スチレン
ブタジエンジエンブロック共重合体、スチレンイソプレ
ンブロック共重合体などのブロック共重合体およびこれ
らの水素添加物、クロロプレン、ウレタンゴム、ポリエ
ステル系ゴム、エピクロルヒドリンゴム、シリコーンゴ
ム、エチレンプロピレン共重合体、エチレンプロピレン
ジエン共重合体などが挙げられる。耐候性の必要な場合
は共役ジエン系ゴム以外のゴム状重合体が好ましく、特
に成形加工性および電気特性の点からシリコーンゴムが
好ましい。

【００１４】ここでシリコーンゴムについてさらに詳細
に説明する。シリコーンゴムとしては、液状シリコーン
ゴムを架橋または縮合したものが好ましい。液状シリコ
ーンゴムはその粘度が歪速度１０^ー1secで１０⁵ポアズ以
下のものが好ましく、さらに好ましくは１０〜１０⁴ポ
アズである。また液状シリコーンゴムは、縮合型、付加
型、ビニル基やヒドロキシル基含有型などのいずれであ
ってもよい。具体的にはジメチルシリコーン生ゴム、メ
チルビニルシリコーン生ゴム、メチルフェニルビニルシ
リコーン生ゴムなどを挙げることができる。これらのう
ちビニル基含有シリコーンゴムとしては、通常、ジメチ
ルジクロロシランまたはジメチルジアルコキシシラン
を、ジメチルビニルクロロシランまたはジメチルビニル
アルコキシシランの存在下において、加水分解および縮
合反応させ、例えば引き続き溶解−沈澱の繰り返しによ
る分別を行うことにより得ることができる。この 成分
の分子量（標準ポリスチレン換算重量平均分子量）は1
0,000〜40,000であるものが好ましい。なお、 上記ゴム
状重合体の分子量分布指数（標準ポリスチレン換算重量
平均分子量と標準ポリスチレン換算数平均分子量との比
（以下「Ｍw ／Ｍn 」と記す）は、得られる導電性エラ
ストマーの耐熱性の点から２ 以下が好ましく、さらに
１〜１．８のものが好ましい。

【００１５】導電性粒子としては、例えばニッケル、
鉄、コバルトなどの磁性を示す金属粒子またはこれらの
合金の粒子もしくはこれらを含有する粒子に貴金属を含
有させるか、またはこれらの芯粒子に貴金属をメッキな
どにより被覆したもの、非磁性金属粒子もしくはガラス
ビーズなどの無機質粒子またはポリマー粒子を芯粒子と
し、これらにニッケル、コバルトなどの導電性磁性体を
含有もしくは被覆し貴金属を被覆したもの、あるいは導
電性磁性体と貴金属の両方を被覆した粒子などを挙げる
ことができる。貴金属としては、金、銀、パラジウム、
ロジウムなどが挙げられ、好ましくは金、銀である。こ
れらの中ではニッケル粒子を芯粒子とし、その表面に金
や銀などの貴金属を被覆した粒子が好ましい。 また、
金の被覆と銀の被覆の両方を併用したものが好ましい。
芯粒子の表面への貴金属の被覆方法については特に制限
はないが、例えば化学メッキ、無電解メッキなどにより
行うことができる。また、導電性粒子の粒子径は1〜100
0μｍであることが好ましく、さらに好ましくは2〜500
μｍ、より好ましくは5〜300μｍ、特に好ましくは10〜
200μｍである。また、導電性粒子の粒子径分布（Dw/D
n）は１〜１０であることが好ましく、さらに好ましく
は1.01〜7、より好ましくは1.05〜5、特に好ましくは1.
1〜4である。また、導電性粒子の含水率は５％以下が好
ましく、さらに好ましくは３％以下、より好ましくは２
％以下、特に好ましくは１％以下である。また、導電性
粒子の表面積は1〜200ｍ²が好ましく、さらに好ましく
は２〜１５０ｍ²、より好ましくは５〜１００ｍ²、特に
好ましくは１０〜８０ｍ²である。この導電性粒子の形
状は特に限定されるものではないが、上記（ａ）成分お
よび（ｂ）成分またはそれらの混合物に対する分散の容
易性から球状、星形状あるいはこれらが凝集した塊状で
あることが好ましい。本発明において、導電性粒子は、
ゴム状重合体100重量部に対して30〜1000重量部、好ま
しくは50〜750 重量部の割合で用いられる。この割合が
30重量部未満の場合には、得られる異方導電性ゴムシー
トは、使用時にも電気抵抗値が十分に低くならず、従っ
て良好な接続機能を有しないものとなり、また 1,000重
量部を超えると硬化されたエラストマーが脆弱になって
異方導電性ゴムシートとして使用することが困難とな
る。

【００１６】本発明の異方導電性ゴムシートには、必要
に応じて、通常のシリカ粉、コロイダルシリカ、エアロ
ゲルシリカ、アルミナなどの無機充填材を含有させるこ
とができる。このような無機充填材を含有させることに
より、未硬化時におけるチクソ性が確保され、粘度が高
くなり、しかも導電性粒子の分散安定性が向上すると共
に、硬化後におけるゴムシートの強度が向上する。

【００１７】

【実施例】以下、実施例により本発明の具体例を示す。 実施例１ ［異方導電性ゴムシートの製造］電気的絶縁材料として
硬度が４０度のシリコーンゴムを用い、粒子表面に粒子
の３重量％の金メッキをしたニッケル粒子を７重量％と
なる割合で混合し、成形材料組成物を調製した。ニッケ
ル粒子の平均粒子径は４０μｍであった。また、検査電
極部が直径０．５ｍｍの円であったため、導電性弾性粒
子は同じく直径０．５ｍｍで、核材はポリスチレンで、
その表面に０．０５μｍの無電解金メッキを施したもの
を使用した。次に図２に示すような金型を用い、導電性
弾性粒子３１を穴３０に埋めた後、上記の割合で調製し
た成形材料組成物Ａを金型の下型に適当量塗布した。こ
の金型は表面実装LSIや電子回路基板の電極部に対応し
たパターンの強磁性体部２８とそれ以外の非磁性体２９
とが上型２５下型２６の対向磁極からなる一対の金型
で、且つ強磁性体部表面に導電性弾性粒子と同じ直径の
穴３０が深さ半径の長さだけあいており、異方導電性ゴ
ムシートに必要な厚さに応じてスペーサー２７を有する
ものである。次に、真空下で脱泡した後、その上に上型
を被せ成形品の厚さ方向に加圧力と電磁石による平行磁
場を作用させ成形した。成形は、室温にて厚さ方向の４
０００ガウスの平行磁場で、１００℃で１時間架橋を行
い、異方導電性ゴムシートを作製した。導電部のピッチ
は１．２７ｍｍであり、厚さは１ｍｍであった。

【００１８】以上のようにして製造した異方導電性ゴム
シートの使用例を図４に示す。表面実装LSI８と検査基
板９上との間に、上記で製造した異方導電性ゴムシート
１０を電極位置合わせをして挟み固定した。これを加圧
圧縮した状態で保持し、検査基板９の電極１０より異方
導電性ゴムシート１０の導電部１１を通じて表面実装LS
I８の電極１３へ導通させ、表面実装LSI８の動作検査を
行った。その結果、十分な性能を持って電気的導通及び
ショートの検査が行えた。また、長時間繰り返し使用し
たが、導通不良や劣化が無く、長期間にわたって繰り返
し検査をすることができた。

【００１９】

【発明の効果】本発明の異方導電性ゴムシートは、表面
実装LSIや電子回路基板との電気的接続の際に、低い圧
縮荷重で電気的に安定した接続が得られると共に、繰り
返し圧縮もしくは高圧縮荷重下においても圧縮接続に対
する耐久性が優れている。また、複数存在する導電部ど
うしの間隔が狭く高密度に配置された異方導電性ゴムシ
ートが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の異方導電性ゴムシートの構成の一例を
示す模式図

【図２】本発明の異方導電性ゴムシートの製造法の一例
を示す模式図

【図３】本発明の異方導電性ゴムシートの製造法の一例
を示す模式図

【図４】本発明の異方導電性ゴムシートを用いたＩＣ等
の電気的検査の構成の一例を示す模式図

【符号の説明】

Ａ 導電性粒子含有ゴム組成物 ２、１０ 異方導電性ゴムシート ３ 絶縁材料 ４ 導電部 ５ 導電性部材 ６、７ 導電部表面 ８、９ 検査基板（回路基板） １２ 導電部 １１、１３ 電極 ２５ 上型 ２６ 下型 ２７ スペーサー ２８ 強磁性体部 ２９ 非磁性体部 ３０ 導電性部材固定穴 ３１ 導電性部材（弾性粒子）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気絶縁性材料内に厚み方向に導電性粒子
   が並んだ導電部を複数個有する異方導電性ゴムシートで
   あって、導電部の頂部に導電性部材を有することを特徴
   とする異方導電性ゴムシート。