KR100626774B1 - 이방 도전성 시트 - Google Patents

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KR100626774B1
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가즈오 이노우에
료지 세따가
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Abstract

본 발명은 무가압 상태에서 표면에 전하를 유지할 수 있고, 나아가 두께 방향으로 가압시킨 상태에서 표면에 유지된 전하를 두께 방향으로 이동시킬 수 있고, 이에 따라, 표면에서 전하량을 제어할 수 있는 이방 도전성 시트에 관한 것으로, 이 이방 도전성 시트는 엘라스토머로 이루어지는 시트 기재 (10) 중에 자성을 나타내는 도전성 입자 (P)가 두께 방향으로 배열되도록 배향하면서 면방향으로 분산된 상태로 함유되어 있고, 무가압 상태에서 두께 방향의 체적 고유 저항을 R0으로 하고 두께 방향으로 1 g/mm2의 압력으로 가압된 상태에서 두께 방향의 체적 고유 저항을 R1로 했을 때, 체적 고유 저항 R1이 1×1O7 내지 1×1O12Ωㆍm이고, 체적 고유 저항 R0과 체적 고유 저항 R1의 비(R0/R1)가 1×101 내지 1×104이다.
이방 도전성 시트, 전하량,

Description

이방 도전성 시트 {Anisotropic Conductive Sheet}
본 발명은 두께 방향으로 도전성을 나타내는 이방 도전성 시트에 관한 것이다.
이방 도전성 엘라스토머 시트는 두께 방향으로만 도전성을 나타내는 것, 또는 두께 방향으로 가압되었을 때 두께 방향으로만 도전성을 나타내는 가압 도전성 도전부를 갖는 것이고, 납땜 또는 기계적 감합(fitting) 등의 수단을 사용하지 않고 콤팩트한 전기적 접속을 달성할 수 있는 것, 기계적인 충격이나 변형을 흡수하여 부드러운 접속이 가능한 것과 같은 특징을 갖기 때문에, 이러한 특징을 이용하여 예를 들면, 전자 계산기, 전자식 디지탈시계, 전자 카메라, 컴퓨터 키보드와 같은 분야에서 회로 장치, 예를 들면 프린트 회로 기판과, 직결(leadless) 칩 캐리어, 액정 패널 등과의 상호 전기적인 접속을 달성하기 위한 커넥터로서 널리 사용되고 있다.
또한, 프린트 회로 기판이나 반도체 집적 회로와 같은 회로 장치의 전기적 검사에 있어서는 검사 대상인 회로 장치의 일면에 형성된 피검사 전극과, 검사용 회로 기판의 표면에 형성된 검사용 전극과의 전기적인 접속을 달성하기 위하여 회로 장치의 피검사 전극 영역과 검사용 회로 기판의 검사용 전극 영역과의 사이에 이방 도전성 엘라스토머 시트를 개재시키는 것이 행해지고 있다.
종래부터 이러한 이방 도전성 엘라스토머 시트로는 여러가지의 구조인 것이 알려져 있다.
예를 들면, 무가압 상태로 도전성을 나타내는 이방 도전성 엘라스토머 시트로는 절연성 고무로 이루어지는 시트 기재 중에 도전성 섬유가 두께 방향으로 신장되도록 배향시킨 상태에서 배열되어 이루어진 것, 카본 블랙이나 금속 분말이 배합되어 이루어진 도전성 고무와 절연성 고무가 면방향을 따라서 교대로 적층되어 이루어진 것(일본 특허 공개 (소)제50-94495호 공보 참조) 등이 알려져 있다.
한편, 두께 방향으로 가압된 상태에서 도전성을 나타내는 이방 도전성 엘라스토머 시트로는 금속 입자를 엘라스토머 중에 균일하게 분산시켜 수득된 것(일본 특허 공개 (소)제51-93393호 공보 참조), 도전성 자성체 입자를 엘라스토머 중에 불균일하게 분포시킴으로써 두께 방향으로 신장하는 다수의 도전로 형성부와, 이들을 서로 절연하는 절연부가 형성되어 이루어진 것(일본 특허 공개 (소)제53-147772호 공보 참조) 도전로 형성부의 표면과 절연부와의 사이에 단차가 형성되어 이루어진 것(일본 특허 공개 (소)61-250906호 공보 참조) 등이 개시되어 있다.
그러나 최근, 전자 부품 또는 전자 부품 응용기기 분야에서는 가압되지 않은 상태에서는 표면에 전하를 유지할 수 있고 두께 방향으로 가압된 때에는 표면에 유지된 전하를 두께 방향으로 이동시킬 수 있고 이에 따라, 표면에서의 전하량을 제어할 수 있는 시트가 요구되고 있다.
그러나, 종래의 이방 도전성 엘라스토머 시트는 이러한 특성을 충분히 만족 할만한 것이 아니었다.
본 발명은 이상과 같은 사정에 기초하여 이루어진 것으로, 그 목적은 무가압 상태에서 표면에 전하를 유지할 수 있고, 나아가, 두께 방향으로 가압된 상태에서 표면에 유지된 전하를 두께 방향으로 이동시킬 수 있고, 이에 따라, 표면에서 전하량을 제어할 수 있는 이방 도전성 시트를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 이방 도전성 시트는, 엘라스토머를 포함하는 시트 기재 중에 자성을 나타내는 도전성 입자가 두께 방향으로 배열되도록 배향하고, 또한 면방향으로 분산된 상태에서 함유되어 있고,
무가압 상태에서 두께 방향의 체적 고유 저항을 R0로 하고, 두께 방향에 1 g/mm2의 압력으로 가압된 상태에서 두께 방향의 체적 고유 저항을 R1로 했을 때,
체적 고유 저항 R1이 1×1O7 내지 1×1012Ωㆍm이고,
체적 고유 저항 R0과 체적 고유 저항 R1의 비(R0/R1)가 1×10 1 내지 1×104인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이방 도전성 시트에 있어서는 체적 고유 저항 R0가 1×109 내지 1×1014Ωㆍm 인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 이방 도전성 시트에 있어서는 표면 저항율이 1×1013 내지 1×1016Ω/□인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 이방 도전성 시트에 있어서는 시트의 일면에서 전자 탐침미량 분석법에 의해서 검출되는 도전성 입자를 구성하는 물질이 차지하는 면적 합계의 비율이 15 내지 60 ％인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 이방 도전성 시트는 엘라스토머를 포함하는 시트 기재 중에 체적 고유 저항이 1×1O2 내지 1×1O7Ωㆍm인 자성을 나타내는 도전성 입자가 두께 방향으로 배열되도록 배향되고, 또한 면방향으로 분산된 상태에서 함유되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이방 도전성 시트에 있어서 도전성 입자는 페라이트(ferrite)를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 이방 도전성 시트에 있어서 시트 기재 중에는 비자성 도전성 부여 물질이 함유되어 있을 수도 있다.
본 발명의 이방 도전성 시트에 의하면, 가압된 상태에서의 두께 방향의 체적 고유 저항 R1이 특정한 범위에 있고, 또한, 무가압 상태에서의 두께 방향의 체적 고유 저항 R0과 체적 고유 저항 R1의 비가 특정한 범위에 있기 때문에, 무가압 상태에서는 표면에 전하가 유지됨과 동시에 두께 방향으로 가압된 상태에 있어서는 표면에 유지된 전하가 두께 방향으로 이동하고 이에 따라, 표면에서의 전하량이 제어된 다.
도 1은 본 발명에 관한 이방 도전성 시트의 일례의 구성을 나타내는 설명용 단면도이다.
도 2는 금형내에 시트 성형 재료층이 형성된 상태를 나타내는 설명용 단면도이다.
도 3은 시트 성형 재료층에 두께 방향으로 평행 자장이 작용된 상태를 나타내는 설명용 단면도이다.
도 4는 실시예에서 이방 도전성 시트의 전기 특성의 평가를 위해 사용된 장치를 나타내는 설명도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 이방 도전성 시트
10: 시트 기재
10A: 시트 성형 재료층
20: 금형
21: 상형
22: 하형
23: 스페이서
40: 접지판
45: 롤
P: 도전성 입자
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
이하, 본 발명의 실시의 형태에 관해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 관한 이방 도전성 시트의 구성을 나타내는 설명용 단면도이다. 이 이방 도전성 시트는 도전성 엘라스토머를 포함하는 시트 기재 (10) 중에 자성을 나타내는 도전성 입자 P가 해당 시트 기재 (10)의 두께 방향으로 나열되도록 배향된 상태이고, 또한 해당 시트 기재 (10)의 면방향으로 분산된 상태로 함유되어 구성되어 있다.
시트 기재 (10)의 두께는 예를 들면, 0.02 내지 10 mm, 바람직하게는 0.05 내지 8 mm이다.
본 발명의 이방 도전성 시트에 있어서는 두께 방향으로 1 g/mm2의 압력으로 가압된 상태에서의 두께 방향의 체적 고유 저항을 R1로 했을 때, 체적 고유 저항 R1이 1×1O7 내지 1×1012Ωㆍm, 바람직하게는 1×1O8 내지 1×1O11 =Ωㆍm이 된다.
이 체적 고유 저항 R1이 1×107Ωㆍm 미만인 경우에는, 해당 이방 도전성 시트는 그 표면에 유지된 전하의 방출 또는 역전하의 주입이 쉽게 발생되기 때문에 해당 이방 도전성 시트의 표면에서 전하량을 제어하는 것이 곤란해진다. 한편, 이 체적 고유 저항 R1이 1×1012Ωㆍm을 초과하는 경우에는 해당 이방 도전성 시트를 두 께 방향으로 가압했을 때에 그 표면에 유지된 전하를 충분히 방출하는 것이 곤란해진다.
또한, 본 발명의 이방 도전성 시트에서는 무가압 상태에서 두께 방향의 체적 고유 저항을 R0으로 했을 때, 체적 고유 저항 R0이 1×109 내지 1×1014 Ωㆍm, 특히 1×1010 내지 1×1013Ωㆍm인 것이 바람직하다.
이 체적 고유 저항 R0이 1×109Ωㆍm 미만인 경우에는 해당 이방 도전성 시트의 표면에 전하를 충분히 유지하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 한편, 이 체적 고유 저항 R0이 1×1014Ωㆍm을 초과하는 경우에는 해당 이방 도전성 시트 표면에 소요되는 양의 전하를 유지시키기 위해서 상당히 긴 시간이 필요하고 또한, 이방 도전성 시트 표면에 전하가 유지되더라도 해당 전하에 의한 방전이 발생되기 쉽기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 본 발명의 이방 도전성 시트에 있어서는 체적 고유 저항 R0과 체적 고유 저항 R1의 비(R0/R1)가 1×101 내지 1×104, 바람직하게는 1×102 내지 1×103이 된다.
이 비(R0/R1)가 1×101 미만인 경우에는 해당 이방 도전성 시트는 무가압 상태에서 표면 전하의 유지 성능과, 두께 방향으로 가압된 상태에 있어서 표면 전하 의 유지 성능의 차이가 작아지기 때문에, 해당 이방 도전성 시트의 표면에서의 전하량 제어가 곤란해진다. 한편, 이 비(R0/R1)가 1×104를 초과하는 경우에는 해당 이방 도전성 시트를 두께 방향으로 가압시킨 상태에서 두께 방향의 전기 저항이 지나치게 낮아지기 때문에, 표면에 유지된 전하가 쉽게 두께 방향으로 이동되는 결과, 표면에서의 전하량을 제어하는 것이 곤란해진다.
또한, 본 발명의 이방 도전성 시트에 있어서는 표면 저항율이 1×1013 내지 1×1016Ω/□, 특히 1×1014 내지 1×1015Ω/□인 것이 바람직하다.
이 표면 저항율이 1×1013Ω/□ 미만인 경우에는 해당 이방 도전성 시트의 표면에 전하를 충분하게 유지하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 한편, 이 표면 저항율이 1×1016Ω/□을 초과하는 경우에는 해당 이방 도전성 시트 표면에 소요되는 양의 전하를 유지시키기 위해서 상당히 긴 시간이 필요하고 또한, 이방 도전성 시트 표면에 전하가 유지되어도 해당 전하에 의한 방전이 발생되기 쉽기 때문에 바람직하지 않다.
본 발명에 있어서 이방 도전성 시트의 체적 고유 저항 R0, 체적 고유 저항 R1 및 표면 저항율은 이하와 같이 하여 측정할 수 있다.
체적 고유 저항 R0 및 표면 저항율:
이방 도전성 시트의 일면에 스퍼터 장치에 의해, Au-Pd를 타겟으로 직경 16 mm의 원판형 표면 전극을 형성함과 동시에 이 원판형 표면 전극과 중심점이 실질상동일한 내부 직경 30 mm의 링상 표면 전극을 형성한다. 한편, 이방 도전성 시트의 다른 면에 있어서 상기 원판형 표면 전극에 대응하는 위치에, 스퍼터 장치에 의해 Au-Pd를 타겟으로 직경 30 mm의 원판형 이면 전극을 형성한다.
그리고, 링상 표면 전극을 글랜드(gland)에 접속시킨 상태로, 원판형 표면 전극과 이면 전극 사이에 500 V의 전압을 인가하고, 해당 원판형 표면 전극과 해당 이면 전극간의 전류치를 측정하고, 이 전류치로부터 체적 고유 저항 R0을 구한다.
또한, 이면 전극을 글랜드에 접속시킨 상태로, 원판형 표면 전극과 링상 표면 전극간에 1000 V의 전압을 인가하고, 해당 원판형 표면 전극과 해당 링상 표면 전극간의 전류치를 측정하고, 이 전류치로부터 표면 저항율을 구한다.
체적 고유 저항 R1:
이방 도전성 시트를 직경 50 mm의 금도금된 전극판 상에 재치하고, 이 이방 도전성 시트에 직경 16 mm의 원판형 전극과 이 원판형 전극과 중심점이 실질상 동일한 내부 직경 30 mm의 링상 전극을 갖는 탐침을 1 g/mm2의 압력으로 가압하고, 링상 전극을 글랜드에 접속시킨 상태로 전극판과 원판형 전극간에 250 V의 전압을 인가하고, 해당 전극판과 해당 원판형 전극간의 전류치를 측정하고, 이 전류치로부터 체적 고유 저항 R1을 구한다.
시트 기재 (10)을 형성하는 엘라스토머로는 가교 구조를 갖는 절연성 고분자 물질이 바람직하다. 이 가교 고분자 물질을 얻기 위해서 이용할 수 있는 경화성 고분자 물질 형성 재료로는 여러가지를 사용할 수 있고, 그 구체예로는 폴리부타디엔고무, 천연고무, 폴리이소프렌고무, 스티렌-부타디엔 공중합체 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 고무와 같은 공액 디엔계 고무 및 이들의 수소 첨가물, 스티렌-부타디엔-디엔 블럭 공중합체 고무, 스티렌-이소프렌 블럭 공중합체 등의 블럭 공중합체 고무 및 이들의 수소 첨가물, 클로로프렌, 우레탄고무, 폴리에스테르계고무, 에피클로로히드린 고무, 실리콘 고무, 에틸렌-프로필렌 공중합체 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 고무 등을 들 수 있다.
이상에서 수득된 이방 도전성 시트에 내후성이 요구되는 경우에는 공액 디엔계 고무 이외의 것을 사용하는 것이 바람직하고 특히, 성형 가공성 및 전기 특성의 관점에서 실리콘 고무를 사용하는 것이 바람직하다.
실리콘 고무로는 액상 실리콘 고무를 가교 또는 축합한 것이 바람직하다. 액상 실리콘 고무는 그 점도가 전단 속도 10-1초에서 105 포어즈 이하인 것이 바람직하고, 축합형인 것, 부가형인 것, 비닐기 및 히드록실기를 함유하는 것 중의 어느 하나일 수 있다. 구체적으로는, 디메틸실리콘 생고무, 메틸비닐실리콘 생고무, 메틸페닐비닐실리콘 생고무 등을 들 수 있다.
이들 중에서 비닐기를 함유하는 액상 실리콘 고무(비닐기 함유 폴리디메틸실록산)은 통상적으로 디메틸디클로로실란 또는 디메틸디알콕시실란을, 디메틸비닐클로로실란 또는 디메틸비닐알콕시실란의 존재하에서 가수분해 및 축합 반응시키고 예를 들면, 계속해서 용해-침전의 반복에 의한 분별을 행함으로써 얻을 수 있다.
또한, 비닐기를 양 말단에 함유하는 액상 실리콘 고무는 옥타메틸시클로테트라실록산과 같은 환상 실록산을 촉매의 존재하에서 음이온 중합하여 중합 정지제로서 예를 들면, 디메틸디비닐실록산을 사용하고, 그 밖의 반응 조건(예를 들면, 환상실록산의 양 및 중합 정지제의 양)을 적절하게 선택함으로써 얻을 수 있다. 여기에서 음이온 중합의 촉매로는 수산화테트라메틸암모늄 및 수산화 n-부틸포스포늄 등의 알칼리 또는 이들 실라놀레이트 용액 등을 사용할 수 있고, 반응 온도는 예를 들면, 80 내지 130 ℃이다.
이러한 비닐기 함유 폴리디메틸실록산은 그 분자량 Mw(표준 폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량을 의미한다. 이하 동일)이 10000 내지 40000인 것이 바람직하다. 또한, 얻어지는 도전로 소자의 내열성의 관점에서 분자량 분포 지수 (표준 폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량 Mw와 표준 폴리스티렌 환산 수 평균 분자량 Mn과의 비 Mw/Mn의 값을 의미한다. 이하 동일)가 2 이하인 것이 바람직하다.
한편, 히드록실기를 함유하는 액상 실리콘 고무(히드록실기 함유 폴리디메틸실록산)은 통상적으로 디메틸디클로로실란 또는 디메틸디알콕시실란을, 디메틸히드로클로로실란 또는 디메틸히드로알콕시실란의 존재하에서, 가수 분해 및 축합 반응시키고 예를 들면, 계속해서 용해-침전의 반복에 의한 분별을 행함으로써 얻을 수 있다.
또한, 환상 실록산을 촉매의 존재하에서 음이온 중합하고, 중합 정지제로서 예를 들면, 디메틸히드로클로로실란, 메틸디히드로클로로실란 또는 디메틸히드로알콕시실란 등을 이용하고, 그 밖의 반응 조건 (예를 들면, 환상 실록산의 양 및 중 합정지제의 양)을 적절하게 선택함으로써 얻을 수 있다. 여기에서, 음이온 중합의 촉매로는 수산화테트라메틸암모늄 및 수산화 n-부틸포스포늄 등의 알칼리 또는 이러한 실라놀레이트 용액 등을 사용할 수 있고, 반응 온도는 예를 들면, 80 내지 130 ℃이다.
이러한 히드록실기 함유 폴리디메틸실록산은 그 분자량 Mw가 10000 내지 40000인 것이 바람직하다. 또한, 얻어지는 도전로 소자의 내열성의 관점에서 분자량 분포 지수가 2 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에서는 상기한 비닐기 함유 폴리디메틸실록산 및 히드록실기 함유 폴리디메틸실록산 중 어느 하나를 사용할 수도 있고, 양자를 병용할 수도 있다.
본 발명에서는 고분자 물질 형성 재료를 경화시키기 위해 적절한 경화 촉매를 사용할 수 있다. 이와 같은 경화 촉매로는 유기 과산화물, 지방산 아조 화합물, 히드로실릴화 촉매 등을 사용할 수 있다.
경화 촉매로서 사용되는 유기 과산화물의 구체예로는 과산화벤조일, 과산화비스디시클로벤조일, 과산화디쿠밀, 과산화디-tert-부틸 등을 들 수 있다.
경화 촉매로서 사용되는 지방산 아조 화합물의 구체예로는 아조비스이소부티로니트릴 등을 들 수 있다.
히드로실릴화 반응의 촉매로서 사용할 수 있는 구체예로는 염화 백금산 및 그의 염, 백금-불포화기 함유 실록산 착체, 비닐실록산과 백금과의 착체, 백금과 1,3-디비닐테트라메틸디실록산과의 착체, 트리오르가노포스핀 또는 포스파이트와 백금과의 착체, 아세틸아세테이트 백금 킬레이트, 환상 디엔과 백금과의 착체 등의 공지된 것을 들 수 있다.
경화 촉매의 사용량은 고분자 물질 형성 재료의 종류, 경화 촉매의 종류, 그 밖의 경화 처리 조건을 고려하여 적절하게 선택되지만, 통상적으로 고분자 물질 형성 재료 100 중량부에 대하여 3 내지 15 중량부이다.
시트 기재 (10) 중에 함유되는 도전성 입자 P로는 자장을 작용시킴으로써 쉽게 이방 도전성 시트 (10)의 두께 방향으로 배열하도록 배향시킬 수 있는 관점에서 자성을 나타내는 도전성 입자가 사용된다.
이러한 도전성 입자 P의 구체예로는 니켈, 철, 코발트 등의 자성을 나타내는 금속으로 이루어지는 입자 또는 이들 합금으로 이루어지는 입자 또는 이들 금속을 함유하는 입자, 또는 이들 입자를 코어 입자로 하여 해당 코어 입자의 표면에 금, 은, 팔라듐, 로듐과 같이 산화되기 어려운 도전성 금속의 도금을 실시한 것;
ZrFe2, FeBe2, FeRh, MnZn, Ni3Mn, FeCo, FeNi, Ni2Fe, MnPt 3, FePd, FePd3, Fe3Pt, FePt, CoPt, CoPt3, Ni3Pt 등의 강자성 금속간 화합물로 이루어지는 입자, 또는 이 입자를 코어 입자로 하고, 해당 코어 입자의 표면에 금, 은, 팔라듐, 로듐 등의 산화되기 어려운 도전성 금속의 도금을 실시한 것;
화학식: M10ㆍFe2O3 (단, M1은 Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Mg, Co, Li 등의 금속을 나타냄)으로 표시되는 페라이트, 또는 이들의 혼합물(예를 들면 Mn-Zn 페라이트, Ni-Zn 페라이트 등), FeMn2O4 등의 망가나이트(manganite), 화학식: M2OㆍCo 2O3(단, M 2는 Fe, Ni 등의 금속을 나타냄)으로 표시되는 코발타이트(Cobaltite), Ni0.5 Zn0.5Fe2O4, Ni0.35Zn0.65Fe2O4 , Ni0.7Zn0.2Fe0.1Fe2O4, Ni0.5Zn 0.4Fe0.1Fe2O4 등의 강자성 금속산화물로 이루어지는 입자, 또는 이 입자를 코어 입자로 하여, 해당 코어 입자 표면에 금, 은, 팔라듐, 로듐 등의 산화되기 어려운 도전성 금속의 도금을 실시한 것;
비자성 금속입자, 글래스 비드, 카본 등의 무기 물질로 이루어지는 입자, 또는 폴리스티렌, 디비닐벤젠에 의해서 가교된 폴리스티렌 등의 중합체로 이루어지는 입자를 코어 입자로 하고, 해당 코어 입자의 표면에 니켈, 코발트 등의 도전성 자성체의 도금을 실시한 것, 또는 코어 입자에 도전성 자성체 및 산화되기 어려운 도전성 금속의 양쪽을 피복한 것 등을 들 수 있다.
이들 도전성 입자 중에서는 체적 고유 저항 R0 및 체적 고유 저항 R1이 상기한 조건을 만족하는 이방 도전성 시트가 확실하게 얻어진다는 점에서 체적 고유 저항(이하, "체적 고유 저항 Rp"라고 함)가 1×102 내지 1×107Ωㆍm, 특히 1×103 내지 1×106Ωㆍm의 도전성 입자를 사용하는 것이 바람직하고, 구체적으로는, 화학식: M10ㆍFe2O3 (단, M1은 Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Mg, Co, Li 등의 금속을 나타냄)으로 표시되는 페라이트, 또는 이들의 혼합물(예를 들면, Mn-Zn 페라이트, Ni-Zn 페라이트 등)로 이루어지는 도전성 입자를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 이러한 도전성 입자는 그 도전성을 조정하는 것을 목적으로 하며, 표면에 절연피막이 형성된 것일 수도 있다. 여기에서, 절연피막으로는 금속 산화물, 산화 규소 화합물 등의 무기 재료, 수지, 커플링제 등의 유기 재료를 사용할 수 있다.
본 발명에서 도전성 입자의 체적 고유 저항 Rp는 이하와 같이 하여 측정할 수 있다.
내부 직경 25 mm, 깊이 50 mm에서 바닥부가 직경 25 mm의 전극에 의해서 구성된 저부 실린더의 셀내에 도전성 입자를 넣고 이 도전성 입자를 직경 25 mm의 원주형 전극에 의해서, 127 kg/cm2의 압력으로 가압하고, 이 상태에서 전극간에 10 V의 전압을 인가하고, 해당 전극간의 전류치를 측정함과 동시에 전극간의 거리를 측정하고, 이러한 값으로부터 체적 고유 저항 Rp를 구한다.
또한, 도전성 입자 P의 수 평균 입자경은 1 내지 10OO ㎛인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 2 내지 500 ㎛, 더욱 바람직하게는 5 내지 300 ㎛, 특히 바람직하게는 10 내지 200 ㎛이다.
또한, 수득된 이방 도전성 시트에 있어서, 도전성 입자 P에 의해서 두께 방향으로 형성되는 도전로 사이의 간격이 작은 것, 즉 분해 능력이 높은 이방 도전 특성이 요구되는 경우에는, 도전성 입자 P로서 수 평균 입자경이 작은 것을 사용하는 것이 바람직하고, 구체적으로는, 수 평균 입자경이 1 내지 20 ㎛, 특히 1 내지 10 ㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 도전성 입자 P의 입자경 분포(Dw/Dn)는 1 내지 10인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1.01 내지 7, 더욱 바람직하게는 1.05 내지 5, 특히 바람직하게는 1.1 내지 4이다.
이러한 조건을 만족하는 도전성 입자를 사용함으로써 얻어지는 이방 도전성 시트는 가압 변형이 용이하게 되고 또한, 해당 도전성 입자간에 충분한 전기적 접촉이 얻어진다.
또한, 도전성 입자 P의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 고분자 물질형성 재료 중에 쉽게 분산시킬 수 있다는 점에서 구형인 것, 별 형상인 것 또는 이들이 응집된 2차 입자에 의한 덩어리형인 것이 바람직하다.
또한, 도전성 입자 P의 함수율은 5 ％ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3 ％ 이하, 더 더욱 바람직하게는 2 ％ 이하, 특히 바람직하게는 1 ％ 이하이다. 이러한 조건을 만족하는 도전성 입자를 이용함으로써, 고분자 물질 형성 재료를 경화 처리할 때에 기포가 생기는 것이 방지 또는 억제된다.
시트 기재 (10) 중에 있어서 도전성 입자 P의 비율은 해당 이방 도전성 시트의 사용 목적 및 사용되는 도전성 입자의 종류에 따라서 적절하게 선택되지만, 체적 분률로 통상 3 내지 50 ％, 바람직하게는 5 내지 30 ％가 되는 범위에서 선택되는 것이 바람직하다. 이 비율이 3 ％ 미만인 경우에는 충분하게 전기 저항이 작은 도전로를 형성하는 것이 곤란한 경우가 있다. 한편, 이 비율이 50 ％를 초과하는 경우에는 얻어지는 이방 도전성 시트는 취약한 것이 되는 경우가 있다.
본 발명의 이방 도전성 시트에 있어서는 해당 이방 도전성 시트의 일면에 있 어서 전자 탐침 미량 분석법(EPMA)에 의해서 원소 분석 시험을 행한 때에, 도전성 입자 P를 구성하는 물질이 검출된 영역의 면적 합계의 비율이 시험 대상 영역의 면적의 15 내지 60 ％, 특히 25 내지 45 ％인 것이 바람직하다.
이 비율이 15 ％ 미만인 경우에는 해당 이방 도전성 시트의 표면 또는 그 부근에 존재하는 도전성 입자 P의 비율이 작기 때문에 그 체적 고유 저항 R1이 높은 것이 되어, 결과적으로 해당 이방성 도전 시트 표면에서의 전하량 제어가 곤란해질 경우가 있고 또한, 두께 방향으로 필요한 도전성을 얻기 위해서 이방 도전성 시트를 큰 압력으로 가압하는 것이 필요해지기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 이 비율이 60 ％를 초과하는 경우에는 해당 이방 도전성 시트 표면 또는 그 부근에 존재하는 도전성 입자 P의 비율이 크기 때문에 무가압 상태에 있어서 두께 방향의 체적 고유 저항 R0 및 표면 저항율이 낮은 것으로 되기 쉽다.
이상에서 도전성 입자 P를 구성하는 물질이 검출된 영역의 면적의 합계 비율은 구체적으로는 가부시끼가이샤 시마즈 제작소 제조의 "전자선 마이크로 분석기 EPMA-8705"를 이용하여 이하와 같이 하여 측정할 수 있다.
X-Y 시료 스테이지에 이방 도전성 시트를 얹은 후, 해당 이방 도전성 시트의 일면에 전자선을 조사하고, 이에 따라 발생하는 특성 X선을 검출하여 원소 분석을 한다. 구체적인 조건으로는 전자선의 조사 스폿의 치수가 1 ㎛×1 ㎛, 특성 X선의 투입 시간이 10 msec, 원소의 검출 깊이가 이방 도전성 시트 표면에서 약 2 ㎛이다. 그리고, X-Y 시료 스테이지를 X 방향 또는 Y 방향으로 1 ㎛ 씩 이동시킴으로 써 합계 512×512 포인트에 대해서 전자선의 조사, 특성 X선의 검출 및 원소 분석을 한다. 이와 같이 하여 측정된 이방 도전성 시트의 일면에서의 512 ㎛×512 ㎛의 시험 대상 영역에 대해서 원소 분석의 결과로부터, 해당 시험 대상 영역 내에서의 도전성 입자를 구성하는 물질이 검출된 영역을 나타내는 맵을 제조하고, 이 맵을 화상 해석함으로써 시험 대상 영역의 면적에 대한 도전성 입자 P를 구성하는 물질이 검출된 영역의 면적 합계의 비율을 구한다.
본 발명의 이방 도전성 시트에 있어서는 체적 고유 저항 R0, 체적 고유 저항 R1 및 표면 저항율의 값을 조정하기 위해서 필요에 따라서 시트 기재 중 (10) 중에 비자성 도전성 부여 물질을 분산시킬 수 있다.
이러한 비자성 도전성 부여 물질로는 그 자체의 도전성을 나타내는 물질 (이하, "자기 도전성 물질"이라고 함), 흡습함으로써 도전성이 발현되는 물질 (이하, "흡습 도전성 물질"이라고 함) 등을 사용할 수 있고 이러한 자기 도전성 물질 및 흡습 도전성 물질은 어느 하나를 사용하는 것도 양자를 병용할 수도 있다.
자기 도전성 물질로는 일반적으로는 금속 결합에 있어서 자유 전자에 의해 도전성을 나타내는 물질, 잉여 전자의 이동에 의해서 전하의 이동이 발생되는 것, 홀(hole)의 이동에 의해서 전하의 이동이 발생하는 것, 주쇄에 따라서 π 결합을 가지며 그 상호 작용에 의해 도전성을 나타내는 유기 고분자 물질, 측쇄에 있는 기의 상호 작용에 의해서 전하의 이동을 일으키는 물질 등으로부터 선택하여 사용할 수 있다. 구체적으로는 백금, 금, 은, 구리, 알루미늄, 망간, 아연, 주석, 납, 인 듐, 몰리브덴, 니오븀, 탄탈, 크롬 등의 비자성 금속; 이산화구리, 산화아연, 산화주석, 산화티탄 등의 비자성 도전성 금속 산화물; 위스커, 티탄산칼륨, 카본 등의 도전성 섬유 물질; 게르마늄, 규소, 인듐인, 황화아연 등의 반도전성 물질; 카본 블랙, 흑연 등의 탄소계 물질; 폴리아세틸렌계 중합체, 폴리페닐렌계 중합체, 티오페닐렌계 중합체 등의 복소환 중합체 등의 도전성 고분자 물질 등을 사용할 수 있고, 이들은 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 도전성 부여 물질로 사용할 수 있다.
흡습 도전성 물질로는 이온을 생성하고 그 이온에 의해서 전하를 운반하는 물질, 히드록실기나 에스테르기 등의 극성이 큰 기를 갖는 물질 등으로부터 선택하여 사용할 수 있다.
구체적으로는 제4급 암모늄염, 아민계 화합물 등의 양이온을 생성하는 물질; 지방족 술폰산염, 고급 알코올 황산에스테르염, 고급 알코올 에틸렌옥사이드 부가 황산 에스테르염, 고급 알코올 인산에스테르염, 고급 알코올 에틸렌 옥사이드 부가 인산 에스테르염 등의 음이온을 생성하는 물질; 베타인(betaine) 화합물과 같은 양이온 및 음이온 양쪽을 생성하는 물질; 클로르폴리실록산, 알콕시실란, 알콕시폴리실란, 알콕시폴리실록산 등의 규소 화합물, 도전성우레탄, 폴리비닐알코올 또는 그 공중합체 등의 고분자 물질, 고급 알코올 에틸렌옥사이드, 폴리에틸렌글리콜 지방산 에스테르, 다가 알코올 지방산 에스테르 등의 알코올계 계면 활성제, 다당류와 같은 극성이 큰 기를 갖는 물질 등을 사용할 수 있고, 이들은 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 도전성 부여 물질로 사용할 수 있다.
또한, 상기한 흡습 도전성 물질 중에서는 높은 내열성을 가지며, 탄성 고분 자 물질과의 상용성이 양호하고, 탄성 고분자 물질의 형성에 있어서 중합 저해를 야기하지 않는 점에서 지방족 술폰산염이 바람직하다.
이들 지방족 술폰산염으로는 1-데칸술폰산염, 1-운데칸술폰산염, 1-도데칸술폰산염, 1-트리데칸술폰산염, 1-테트라데칸술폰산염, 1-펜타데칸술폰산염, 1-헥사데칸술폰산염, 1-펩탄데칸술폰산염, 1-옥타데칸술폰산염, 1-노나데칸술폰산염, 1-에이코산데카술폰산염 또는 이러한 이성체와 같은 탄소수가 10 내지 20의 알킬기를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 염으로는 리튬, 나트륨, 칼륨과 같은 알칼리 금속염이 바람직하고, 특히, 한층 높은 내열성을 갖는 점에서 나트륨염이 바람직하다.
도전성 엘라스토머 중에서 비자성 도전성 부여 물질의 비율은 도전성 부여 물질의 종류나 목적으로 하는 도전성의 정도 등에 따라서 적절하게 설정되지만, 통상적으로 도전성 부여 물질로서 비자성 금속으로 이루어지는 것을 단독으로 이용하는 경우에는, 0.2 중량％ 이하, 바람직하게는 0.01 내지 O.1 중량％, 도전성 부여 물질로서 비자성 도전성 금속 산화물로 이루어지는 것을 단독으로 이용하는 경우에는 1 중량％ 이하, 바람직하게는 0.05 내지 0.5 중량％, 도전성 부여 물질로서 도전성 섬유 물질로 이루어지는 것을 단독으로 이용하는 경우에는 0.5 중량％ 이하, 바람직하게는 0.02 내지 0.2 중량％, 도전성 부여 물질로 카본 블랙으로 이루어지는 것을 단독으로 이용하는 경우에는, 1 중량％ 이하, 바람직하게는 0.08 내지 0.8 중량％, 도전성 부여 물질로서 도전성 고분자 물질로 이루어지는 것을 단독으로 이용하는 경우에는 0.8 중량％ 이하, 바람직하게는 0.05 내지 0.5 중량％, 도전성 부여 물질로서 흡습 도전성 물질을 단독으로 이용하는 경우에는 1 중량％ 이하, 바람 직하게는 0.08 내지 0.8 중량％의 범위에서 설정된다. 또한, 상기한 여러가지 도전성 부여 물질을 조합하여 사용하는 경우에는 그 비율은 상기한 범위를 고려하여 설정된다.
또한, 도전성 엘라스토머 중에는 필요에 따라서 통상의 실리카 분, 콜로이드성 실리카, 에어로겔실리카, 알루미나와 같은 무기 충전재를 함유시킬 수 있다. 이러한 무기 충전재를 함유시킴으로써, 시트 기재 (10)을 형성하기 위한 재료의 틱소트로피성이 확보되고 그 점도가 높아지고 더구나, 도전성 입자의 분산 안정성이 향상됨과 동시에 높은 강도를 갖는 시트 기재 (10)이 얻어진다.
이러한 무기 충전재의 사용량은 특히 한정되는 것이 아니지만, 다량으로 사용하면 자장에 의한 도전성 입자의 배향을 충분히 달성할 수 없게 되기 때문에, 바람직하지 않다.
이상과 같은 이방 도전성 시트는 예를 들면 이하의 방법에 의해서 제조할 수 있다.
우선, 경화 처리에 의해서 절연성 엘라스토머가 되는 액상의 고분자 물질 형성 재료 중에 자성을 나타내는 도전성 입자 및 필요에 따라서 이용되는 비자성의 도전성 부여 물질이 분산되어 이루어지는 유동성 시트 성형 재료를 제조하고, 도 2에 나타낸 바와 같이 이 시트 성형 재료를 금형 (20) 내에 주입하여 시트 성형 재료층 (10A)를 형성한다.
여기에서, 금형 (20)은 각각 구형의 강자성체판으로 이루어진 상형 (21) 및 하형 (22)가 직사각형 프레임형의 스페이서 (23)을 통해 상호 대향되도록 배치되어 구성되고, 상형 (21)의 하면과 하형 (22)의 상면과의 사이에 공동(cavity)이 형성되어 있다.
이어서 상형 (21)의 상면 및 하형 (22)의 하면에 예를 들면, 전자석 또는 영구 자석을 배치하고 금형내의 시트 성형 재료층 (10A)에 그 두께 방향으로 평행 자장을 시트 성형 재료층 (10A)의 두께 방향으로 작용시킨다. 그 결과, 시트 성형 재료층 (10A)에서는 해당 시트 성형 재료층 중에 분산되어 있는 도전성 입자 P가, 도 3에 나타낸 바와 같이, 면방향으로 분산된 상태를 유지하면서 두께 방향으로 배열하도록 배향한다. 또한, 시트 성형 재료층 (10A) 중에 비자성의 도전성 부여 물질이 함유되어 있는 경우에는 해당 도전성 부여 물질은 평행 자장이 작용하더라도 해당 시트 성형 재료층 (10A) 중에 분산된 대로의 상태이다.
그리고, 이 상태에 있어서 시트 성형 재료층 (10A)를 경화 처리함으로써 절연성 엘라스토머로 이루어지는 시트 기재 중에 도전성 입자 P가 두께 방향으로 배열되도록 배향한 상태로 함유되어 이루어진 이방 도전성 시트를 얻을 수 있다.
이상에서 시트 성형 재료층 (10A)에 작용되는 평행 자장의 강도는 평균적으로 0.02 내지 1.5 T의 크기가 바람직하다.
영구 자석에 의해서 시트 성형 재료층 (10A)의 두께 방향으로 평행 자장을 작용시키는 경우에 있어서 해당 영구 자석으로는 상기한 범위의 평행 자장의 강도가 수득되는 점에서 알니코(Fe-Al-Ni-Co계 합금), 페라이트 등으로 이루어지는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
시트 성형 재료층 (10A)의 경화 처리는 평행 자장을 작용시킨 상태로 행할 수도 있지만, 평행 자장의 작용을 정지시킨 후에 행할 수도 있다.
시트 성형 재료층 (10A)의 경화 처리는 사용되는 재료에 의해서 적절하게 선정되지만 통상적으로 가열 처리에 의해서 행해진다. 구체적인 가열 온도 및 가열 시간은 시트 성형 재료층 (10A)를 구성하는 고분자 물질용 재료 등의 종류, 도전성 입자 P의 이동에 요하는 시간 등을 고려하여 적절하게 설정된다.
상기한 구성의 이방 도전성 시트에 의하면, 가압된 상태에 있어서의 두께 방향의 체적 고유 저항 R1이 특정한 범위에서 또한 무가압 상태에 있어서 두께 방향의 체적 고유 저항 R0과 체적 고유 저항 R1과의 비가 특정한 범위에 있기 때문에, 무가압 상태에서 표면에 전하를 유지할 수 있음과 동시에 두께 방향으로 가압시킨 상태에서, 표면에 축적된 전하를 두께 방향으로 이동시킬 수 있고 이에 따라, 표면에서의 전하량을 제어할 수 있다.
이러한 본 발명의 이방 도전성 시트는 그 일면에 피접속체를 접촉시킴으로써 해당 피접속체 표면에서의 정전기, 정전 용량, 이온량과 같은 전기량의 미시적인 면 분포 상태를 해당 이방 도전성 시트의 표면에 전사 유지할 수 있고 또한, 이방 도전성 시트의 일면에 피접속체를 가압함으로써, 해당 이방 도전성 시트의 다른 면에 전사 유지된 전기량의 미시적인 면분포 상태를 이동시킬 수 있다.
구체적으로는 본 발명의 이방 도전성 시트는 예를 들면 프린트 배선 기판 등의 정전 용량 방식의 전기적 검사 장치에 있어서, 검사 대상물의 표면의 정전 용량분포를 계측부에 이동하기 위한 센서부로서 유용하고, 이러한 전기적 검사 장치에 의하면 검사 대상물의 표면의 정전 용량 분포를 이차원 화상으로 표현할 수 있다.
또한, 예를 들면, 레이저 프린터 등의 기록 장치로부터 발생되는 이온의 패턴 화상 또는 전자 복사 장치의 롤부의 정전 패턴 화상을 본 발명의 이방 도전성 시트를 통해 전기적인 패턴 화상으로 변환할 수 있다.
또한, 본 발명의 이방 도전성 시트에 의하면 상기한 예에 한정되지 않고, 정전기, 정전 용량, 이온량과 같은 전기량이 미시적인 면분포 상태를 이차원적인 전기적 패턴 화상으로 표현할 수 있다.
또한, 본 발명의 이방 도전성 시트는 종래의 이방 도전성 시트가 이용되고 있는 여러가지의 용도, 예를 들면 회로 장치 상호간의 전기적인 접속을 달성하기 위한 커넥터로서 또는 회로 장치의 전기적 검사에 사용되는 커넥터로 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 이방 도전성 시트는 도전성 입자 P로서 적절한 것을 사용함으로써, 해당 도전성 입자 P에 의한 연쇄가 열전도로로 기능하기 때문에, 방열 시트 등의 열전도성 시트로서 이용할 수 있다. 예를 들면, 전자 장치의 발열 부품 등의 발열체에 본 발명의 이방 도전성 시트를 접촉시켜, 해당 이방 도전성 시트를 그 두께 방향으로 단속적으로 반복하여 가압함으로써 발열체로부터 일정한 열량이 이방 도전성 시트를 통해 단속적으로 방열하고 그 결과, 발열체의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 이방 도전성 시트는 전자 방사의 흡수 시트로서 사용할 수 있고 이에 따라, 예를 들면 전자 부품 등으로부터 발생되는 전자적 노이즈를 저감 할 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예에 대해서 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
또한, 이하의 실시예 및 비교예에 있어서, 도전성 입자의 체적 고유 저항 Rp는 미츠비시 가가꾸 가부시끼가이샤 제조의 "분체 저항 측정 시스템 MCP-PD41"을 사용하여 측정하였다.
<실시예 1>
부가형 액상 실리콘 고무 100 중량부 중에, 도전성 입자 80 중량부를 첨가하여 혼합함으로써 시트 성형 재료를 제조하였다.
이상에서 도전성 입자로는 MnFe3O4(망간 페라이트)로 이루어지는 입자(도다공업 가부시끼가이샤 제조의 "KNS-415", 수 평균 입자경: 5 ㎛, 체적 고유 저항 Rp: 5×104Ωㆍm)을 사용하였다.
각각 두께가 5 mm인 직사각형 철판으로 이루어진 상형 및 하형과, 두께 0.5 mm의 직사각형인 프레임형 스페이서로 이루어지는 이방 도전성 시트 성형용 금형을 준비하고, 이 금형의 공동 내에 제조된 시트 성형 재료를 주입하여 시트 성형 재료층을 형성하였다. 계속해서, 상형의 상면 및 하형의 하면에 전자석을 배치하고, 시트 성형 재료층에 대하여 그 두께 방향으로 1T의 평행 자장을 작용시키면서 100 ℃, 2 시간의 조건으로 해당 시트 성형 재료층의 경화 처리를 행함으로써, 두께가 0.5 mm인 시트 기재를 형성하여 도 1에 나타내는 구성의 이방 도전성 시트를 제조 하였다.
이 이방 도전성 시트에 있어서 시트 기재 중의 도전성 입자의 비율은 체적분률로 20 ％이었다.
또한, 이 이방 도전성 시트의 일면에서, 전자 탐침 미량 분석법에 의해 검출되는 도전성 입자를 구성하는 물질이 차지하는 면적 합계의 비율은 40 ％이었다.
<실시예 2>
부가형 액상 실리콘 고무 100 중량부 중에 도전성 입자 100 중량부를 첨가하여 혼합함으로써, 시트 성형 재료를 제조하였다.
이상에서 도전성 입자로는 망간계 페라이트로 이루어지는 입자(TDK 가부시끼가이샤 제조의 "IR-BO", 수 평균 입자경 14 ㎛, 체적 고유 저항 Rp: 2×105Ωㆍm)를 사용하였다.
이 시트 성형 재료를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 두께 0.5 mm의 시트 기재를 형성하여 도 1에 나타내는 구성의 이방 도전성 시트를 제조하였다.
이 이방 도전성 시트에 있어서 시트 기재 중의 도전성 입자의 비율은 체적분률로 25 ％이었다.
또한, 이 이방 도전성 시트의 일면에서, 전자 탐침 미량 분석법에 의해서 검출되는 도전성 입자를 구성하는 물질이 차지하는 면적 합계의 비율은 45 ％이었다.
<실시예 3>
부가형 액상 실리콘 고무 100 중량부 중에 도전성 입자 100 중량부와, 비자성 도전성 부여 물질 0.5 중량부를 첨가하여 혼합함으로써, 시트 성형 재료를 제조하였다.
이상에서 도전성 입자로는 망간계 페라이트로 이루어지는 입자(TDK 가부시끼가이샤 제조의 "IR-BO", 수 평균 입자경 14 ㎛, 체적 고유 저항 Rp: 2×105Ωㆍm)를 사용하여 비자성 도전성 부여 물질로서 알킬기의 탄소수가 5 내지 15인 나트륨알칸술포네이트(흡습 도전성 물질)를 사용하였다.
이 시트 성형 재료를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 두께가 0.5 mm인 시트 기재를 형성하여 도 1에 나타내는 구성의 이방 도전성 시트를 제조하였다.
이 이방 도전성 시트에 있어서 시트 기재 중의 도전성 입자의 비율은 체적 분률로 25 ％이었다.
또한, 이 이방 도전성 시트의 일면에서 전자 탐침 미량 분석법에 의해서 검출되는 도전성 입자를 구성하는 물질이 차지하는 면적 합계의 비율은 45 ％이었다.
<비교예 1>
부가형 액상 실리콘 고무 100 중량부 중에 도전성 입자 210 중량부를 첨가하여 혼합함으로써, 시트 성형 재료를 제조하였다.
이상에서 도전성 입자로는 니켈 입자(Westain사 제조의 "SF-300", 수 평균 입자경 42 ㎛, 체적 고유 저항 Rp: 0.1Ωㆍm)를 사용하였다.
이 시트 성형 재료를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 두께가 0.5 mm인 시트 기재를 형성하여 도 1에 나타내는 구성의 이방 도전성 시트를 제조하였다.
이 이방 도전성 시트에 있어서 시트 기재 중의 도전성 입자의 비율은 체적 분률로 20 ％이었다.
또한, 이 이방 도전성 시트의 일면에서 전자 탐침 미량 분석법에 의해서 검출되는 도전성 입자를 구성하는 물질이 차지하는 면적 합계의 비율은 35 ％이었다.
<비교예 2>
부가형 액상 실리콘 고무 100 중량부 중에 도전성 부여 물질 15 중량부를 첨가하여 혼합함으로써 시트 성형 재료를 제조하였다.
이상에서 도전성 부여 물질로는 전기 화학 가부시끼가이샤 제조의 카본 블랙(자기 도전성 물질)을 사용하였다.
이 시트 성형 재료를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 두께가 0.5 mm인 시트 기재를 형성하고 이방 도전성 시트를 제조하였다.
<비교예 3>
부가형 액상 실리콘 고무 100 중량부 중에 도전성 부여 물질 30 중량부를 첨가하여 혼합함으로써 시트 성형 재료를 제조하였다.
이상에서 도전성 부여 물질로는 전기 화학 가부시끼가이샤 제조의 카본 블랙 (자기 도전성 물질) 20 중량부 및 알킬기의 탄소수가 5 내지 15인 나트륨알칸술포네이트(흡습 도전성 물질) 10 중량부의 혼합물을 사용하였다.
이 시트 성형 재료를 사용한 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 두께가 0.5 mm인 시트 기재를 형성하고 이방 도전성 시트를 제조하였다.
<전기 저항>
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에 관한 이방 도전성 시트에 대하여, 미츠비시 화학 가부시끼가이샤 제조의 "하이레스타 UP"를 이용하고 체적 고유 저항 R0, 체적 고유 저항 R1 및 표면 저항율을 이하와 같이 측정하였다.
체적 고유 저항 R0 및 표면 저항율:
이방 도전성 시트의 일면에 이온 스퍼터 장치 (E1O1O, 히타치사이언스사 제조)에 의해, Au-Pd를 타겟으로 직경 16 mm에서 두께 0.2 ㎛인 원판형 표면 전극을 형성함과 동시에 이 원판형 표면 전극과 중심점이 실질상 동일한, 내부 직경 30 mm에서 두께가 0.2 ㎛인 링상 표면 전극을 형성하였다. 한편, 이방 도전성 시트의 다른 면에 있어서 상기 원판형 표면 전극에 대응하는 위치에 이온 스퍼터 장치 (E1010, 히타치사이언스사 제조)에 의해, Au-Pd를 타겟으로 직경 30 mm에서 두께가 0.2 ㎛인 원판형 이면 전극을 형성하였다.
그리고, 링상 표면 전극을 글랜드에 접속한 상태로 원판형 표면 전극과 이면 전극과의 사이에 500 V의 전압을 인가하고, 해당 원판형 표면 전극과 해당 이면 전극과의 사이의 전류치를 측정하여 이 전류치로부터 체적 고유 저항 R0을 구하였다.
또한, 이면 전극을 글랜드에 접속한 상태로 원판형 표면 전극과 링상 표면 전극과의 사이에 100O V의 전압을 인가하고, 해당 원판형 표면 전극과 해당 링상 표면 전극과의 사이의 전류치를 측정하여 이 전류치로부터 표면 저항율을 구하였다.
체적 고유 저항 R1:
이방 도전성 시트를 직경 50 mm의 금도금된 전극판상에 얹어 두고, 이 이방 도전성 시트에 직경 16 mm의 원판형 전극과 이 원판형 전극과 중심점이 실질상 동일한, 내부 직경 30 mm의 링상 전극을 갖는 탐침을 1 g/mm2의 압력으로 가압하여, 링상 전극을 글랜드에 접속한 상태로 전극판과 원판형 전극과의 사이에 250 V의 전압을 인가하고, 해당 전극판과 해당 원판형 전극과의 사이의 전류치를 측정하여 이 전류치로부터 체적 고유 저항 R1을 구하였다.
이상, 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
Figure 112003004392410-pct00001
<전하의 유지성 및 이동성>
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에 관한 이방 도전성 시트에 대하여 그 표면에서의 전하의 유지성 및 두께 방향으로 가압했을 때의 전하의 이동성을 이하와 같이 하여 조사하였다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 접지판 (40)상에 이방 도전성 시트 (1)을 배치하고, 이 이방 도전성 시트 (1)의 바로 윗쪽에 우레탄 수지로 제조된 롤 (45)를 배치하였다. 이 롤 (45)는 테슬라 코일에 의해서 방전 처리됨으로써, 표면에 전하가 축적된 것으로 그 표면 전위가 500±50V(트랙 재팬사 제조의 표면 전위계 "모델 520-1"에 의해서 측정된 값)의 범위에 조정되어 있다.
그리고, 롤 (45)를 서서히 하강시킴으로써 이방 도전성 시트 (1)의 표면에 접촉시켜 (무가압 상태), 이 상태에서 1 분간 유지한 후, 롤 (45)를 서서히 상승시켜, 이방 도전성 시트 (1)의 표면 전위를 표면 전위계 "모델 520-1"에 의해서 측정하였다.
계속해서, 롤 (45)를 서서히 하강시킴으로써 이방 도전성 시트 (1)의 표면을 1 g/mm2의 압력으로 가압하여, 이 상태에서 1분간 유지한 후, 롤 (45)를 서서히 상승시켜, 이방 도전성 시트 (1)의 표면 전위를 표면 전위계 "모델 520 내지 1"에 의해서 측정하였다.
상기한 조작을 합계로 10회 행하여 표면 전위의 평균치 및 값의 변동을 구하였다.
이상, 결과를 하기 표 2에 나타낸다.
Figure 112003004392410-pct00002
상기 표 2의 결과로부터 분명한 바와 같이, 실시예 1 내지 3에 관한 이방 도전성 시트에 따르면, 해당 이방 도전성 시트의 표면에 롤 (45)의 표면을 접촉시킴으로써 롤 (45)의 표면 전하가 이방 도전성 시트 표면에 확실하게 전사되어 유지되는 것이 확인되었다. 또한, 롤 (45)에 의해서 이방 도전성 시트의 표면을 가압함으로써 롤 (45)의 표면 전하가 이방 도전성 시트를 통해 접지판에 이동하고 이에 따라 표면에서의 전하량이 제어되는 것이 확인되었다.
이에 대하여 비교예 1에 관한 이방 도전성 시트에서는 체적 고유 저항 R0, 체적 고유 저항 R1 및 표면 저항율이 모두 낮기 때문에, 무가압 상태에서도 표면 전하가 이동하기 쉽고 따라서, 무가압 상태 및 두께 방향으로 가압된 상태에서 표면에 전하를 유지시키는 성능에 차이가 없고 그 결과, 표면에서의 전하량을 제어하는 것이 곤란하였다.
또한, 비교예 2에 관한 이방 도전성 시트에 있어서는 체적 고유 저항 R0 및 체적 고유 저항 R1이 모두 낮기 때문에, 무가압 상태에서도 표면 전하가 이동하기 쉽고 따라서, 무가압 상태 및 두께 방향으로 가압된 상태에서 표면에 전하를 유지시키는 성능에 차이가 없고 그 결과, 표면에서의 전하량을 제어하는 것이 곤란하였다.
또한, 비교예 3에 관한 이방 도전성 시트에 있어서는 체적 고유 저항 R0, 체적 고유 저항 R1, 비(R0/R1) 및 표면 저항율이 모두 낮기 때문에 무가압 상태에서도 표면 전하가 이동하기 쉽고 따라서, 무가압 상태 및 두께 방향으로 가압된 상태에서 표면에 전하를 유지시키는 성능에 차이가 없고, 그 결과, 표면에서의 전하량을 제어하는 것이 곤란하였다.
<발명의 효과>
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 무가압 상태에서 표면에 전하를 유지할 수 있고, 나아가 두께 방향으로 가압시킨 상태에서 표면에 유지된 전하를 두께 방향으로 이동시킬 수 있고, 이에 따라, 표면에서의 전하량을 제어할 수 있는 이방 도전성 시트를 제공할 수 있다.

Claims (7)

  1. 엘라스토머를 포함하는 시트 기재 중에, 자성을 나타내는 도전성 입자가 두께 방향으로 배열되도록 배향하면서 면방향으로 분산된 상태로 함유되어 있고,
    무가압 상태에서 두께 방향의 체적 고유 저항을 R0으로 하고, 두께 방향으로 1 g/mm2의 압력으로 가압된 상태에서 두께 방향의 체적 고유 저항을 R1로 했을 때,
    체적 고유 저항 R1이 1×107 내지 1×1012Ωㆍm이고,
    체적 고유 저항 R0과 체적 고유 저항 R1의 비(R0/R1)가 1×10 1 내지 1×104인 것을 특징으로 하는 이방 도전성(anisotropically conductive) 시트.
  2. 제1항에 있어서, 체적 고유 저항 R0이 1×109 내지 1×1014Ωㆍm인 것을 특징으로 하는 이방 도전성 시트.
  3. 제1항에 있어서, 표면 저항율이 1×1013 내지 1×1016Ω/□인 것을 특징으로 하는 이방 도전성 시트.
  4. 제1항에 있어서, 시트의 일면에서 전자 탐침 미량 분석법에 의해서 검출되는 도전성 입자를 구성하는 물질이 차지하는 면적 합계의 비율이 15 내지 60 ％인 것을 특징으로 하는 이방 도전성 시트.
  5. 엘라스토머를 포함하는 시트 기재 중에, 체적 고유 저항이 1×102 내지 1×107Ωㆍm인 자성을 나타내는 도전성 입자가 두께 방향으로 배열되도록 배향하면서 면방향으로 분산된 상태로 함유되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 이방 도전성 시트.
  6. 제5항에 있어서, 도전성 입자가 페라이트(ferrite)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이방 도전성 시트.
  7. 제5항에 있어서, 시트 기재 중에 비자성 도전성 부여 물질이 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 이방 도전성 시트.
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