WO2014061435A1 - 異方導電性コネクタ - Google Patents

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WO2014061435A1
WO2014061435A1 PCT/JP2013/076619 JP2013076619W WO2014061435A1 WO 2014061435 A1 WO2014061435 A1 WO 2014061435A1 JP 2013076619 W JP2013076619 W JP 2013076619W WO 2014061435 A1 WO2014061435 A1 WO 2014061435A1
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conductive
conductive particles
particles
connector
connection
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PCT/JP2013/076619
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English (en)
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Inventor
将巳 内田
Original Assignee
株式会社サンメディカル技術研究所
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/50—Fixed connections
    • H01R12/51—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures
    • H01R12/52—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures connecting to other rigid printed circuits or like structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
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    • H01R13/24—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted
    • H01R13/2407—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted characterized by the resilient means
    • H01R13/2414—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted characterized by the resilient means conductive elastomers
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    • H01R12/70—Coupling devices
    • H01R12/7082—Coupling device supported only by cooperation with PCB

Definitions

  • the present invention relates to an anisotropic conductive connector that can be hot-plugged.
  • the computer system constituting the server and some devices such as medical equipment are required to operate with the power on at all times.
  • the apparatus when a part (unit) needs to be replaced, the apparatus cannot be turned off. Therefore, it is necessary to replace the part while the power is on.
  • the insertion / removal of the connector terminal of the component in a state where such a current flows is called hot-line insertion / extraction.
  • a plate spring type connector with a pin probe or hard gold plating is mainly used, and used in medium-sized electronic devices and large-sized electronic devices.
  • a spark spark discharge
  • a large inrush current flows which may damage the connector, and various countermeasures have been proposed (for example, Patent Document 1). reference).
  • a sheet-like (plate-like) anisotropic conductive connector as a connector for a small and thin device that can be hot-plugged.
  • the connecting portion can be thinned, and the connector is suitable for a small and thin device.
  • the sheet-like anisotropic conductive connector for example, a large number of conductive particles are arranged in a portion that becomes a column-shaped conductive portion for connection along the thickness direction of the insulating sheet.
  • the conductive particles are formed, for example, by performing metal plating on the surface of a mass of a plurality of metal core particles.
  • the metal plating is made of, for example, a metal that has higher conductivity than metal core particles and is difficult to oxidize.
  • FIG. 4 is a schematic sectional view showing a conventional anisotropic conductive connector.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a circuit connection structure using a conventional anisotropic conductive connector.
  • FIG. 6 is a schematic sectional view showing a circuit connection structure when a circuit is connected by a conventional anisotropic conductive connector.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part showing an anisotropic conductive connector for explaining damage due to hot-plugging of an end portion (outermost surface portion) of a connecting conductive portion of a conventional anisotropic conductive connector. For example, as shown in FIG.
  • the structure of the anisotropically conductive connector 1 is composed of a conductive portion 3 for connection made of the above-described conductive particles 2 and an insulating portion 4 formed in the form of a resin sheet. . That is, a plurality of connecting conductive portions 3 made of a large number of columnar conductive particles 2 are formed in the sheet-like insulating portion 4 along the thickness direction.
  • Each connecting conductive portion 3 is insulated by an insulating portion 4, and current flows only in the thickness direction of the sheet-like anisotropic conductive connector 1, and does not flow in the surface direction along the surface of the sheet.
  • each connection conductive portion 3 can flow a current independently. Further, both ends of the connecting conductive portion 3 are exposed from the insulating portion 4 and come into contact with electrodes (terminals) of a circuit to be connected.
  • both end portions of the connecting conductive portion 3 in contact with the electrodes are exposed at portions of the convex portions 5 respectively protruding from the upper and lower (front and back) surfaces of the sheet-like anisotropic conductive connector 1, Both end portions of the connecting conductive portion 3 are easily brought into contact with the electrodes.
  • conductive particles in which a metal plating layer 2b is formed by plating a metal core 2a having a diameter of about 10 ⁇ m (for example, composed of a plurality of aggregated metal core particles) with gold or silver. 2 (shown in FIG. 5) are arranged (continuously arranged) along a predetermined direction (thickness direction of the insulating portion 4), and conduction is provided between the upper and lower surfaces of the sheet-like insulating portion 4.
  • an anisotropic conductive connector 1 As an example of hot plugging with such an anisotropic conductive connector 1, as shown in FIGS. 5 and 6, a substrate electrode 8 of one circuit board 7 on which a circuit having an interelectrode impedance of Z is formed, An example in which the anisotropic conductive connector 1 is used to connect between the circuit board 7 and the board electrode 10 of the other circuit board 9 that is electrically connected to the circuit board 7 and that includes the DC power source DC.
  • connection conductive portion 3 of the anisotropic conductive connector 1 is attached to the substrate electrode 8 portion on one circuit board 7 side.
  • the substrate electrode 8 and one surface of the connecting conductive portion 3 of the anisotropic conductive connector 1 are in contact with each other.
  • a voltage is applied to the other circuit board 9 as a power supply board and a voltage is generated in the substrate electrode 10.
  • many conductive particles 2 are arranged on the surface of the other end of the connection conductive portion 3, and when the circuit board 9 is connected to the anisotropic conductive connector 1, the substrate electrodes 10 are sequentially formed. There is a possibility that a spark occurs between the adjacent conductive particles 2 and a large inrush current flows through the plurality of conductive particles.
  • the metal plating layer 2b of the conductive particles 2 is generated by the heat generated by the large inrush power flowing. Is melted and scattered, and the surface of the metal core 2a of the conductive particles 2 on the surface portion of the connecting conductive portion 3 is exposed. In addition, the metal 2c of the metal plating layer 2b melted and scattered adheres to the surface of the conductive portion 3 for connection, for example. Further, the exposed surface of the metal core 2a comes into contact with the air and is oxidized at a high temperature due to the heat generation described above.
  • the circuit boards 7 and 9 are rigid boards made of, for example, FR4 (Frame Regentant Type 4).
  • the electrodes 8 and 10 are made of, for example, copper (Cu) plated with nickel (Ni) and gold (Au). Is given.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and by increasing the average particle size of the conductive particles on the side in contact with at least the metal electrode among the conductive particles forming the conductive part for connection.
  • An object of the present invention is to provide an anisotropic conductive connector that can reduce heat generation when an inrush current occurs and can maintain electrical continuity even when hot-plugging is repeated.
  • the anisotropic conductive connector according to the first aspect of the present invention includes a plate-like insulating portion and many conductive particles in a column shape extending from one surface to the other surface along the thickness direction of the insulating portion.
  • a conductive portion for connection provided in a row, and one end of both ends of the conductive portion for connection is connected to one of the two circuits to be connected, and the other end
  • An anisotropic conductive connector having a portion connected to the other circuit, and hot-plugging between one end of the connecting conductive portion and the one circuit, wherein the connection conductive
  • positioned at the at least one edge part of a part is 30 micrometers or more, It is characterized by the above-mentioned.
  • an average particle having a diameter of 30 ⁇ m or more, in which one end portion of the conductive portion for connection of the anisotropic conductive connector is subjected to hot-swapping is larger than the conductive particles of a general anisotropic conductive connector. Therefore, if the general conductive particles and the conductive particles are the same material, the larger conductive particles than the general conductive particles have a larger heat capacity than the general conductive particles. Resistance becomes smaller.
  • the conductive particles conductive particles arranged on the outermost surface of one end of the connecting conductive portion and the vicinity thereof at which the hot-plugging of the connecting conductive portion is performed by hot-plugging
  • the temperature rise of the conductive particles in which the spark is generated is suppressed. High temperature can be prevented by a large inrush current.
  • the resistance of the conductive particles is small, heat generation when an inrush current flows can be suppressed, and since the heat capacity is large, the temperature rise of the entire conductive particles during heat generation can be suppressed.
  • fever by the spark (rush current) at the time of hot wire insertion / extraction of electroconductive particle can be suppressed.
  • the metal plating is applied to the surface of the conductive particles, the metal plating is prevented from melting and scattering due to a large inrush current, and the metal inside the conductive particle plating is exposed and oxidized. Can be suppressed.
  • the average particle diameter of the conductive particles that may cause a spark during hot-plugging is 30 ⁇ m or more.
  • the plate shape of the plate-like insulating portion includes a thin plate shape and a sheet shape, and may be bent, for example.
  • the average particle diameter of the conductive particles disposed at both ends of the connection conductive portion is determined between the both ends of the connection conductive portion. It is preferable that the average particle diameter of the conductive particles disposed in the is small.
  • the average particle size of the conductive particles in the portion excluding both ends of the connecting conductive portion is smaller than the average particle size of the conductive particles in both ends,
  • the number of conductive particles per unit volume of the conductive particles increases, and the number of contact points between the conductive particles increases. Thereby, the resistance of the conductive part for connection becomes small, and the current easily flows.
  • the insulating portion is, for example, a resin having elasticity, and in the conductive portion for connection, the conductive particles are held in the resin, but the conductive particles are in contact with each other. Electricity is flowing through.
  • the conductive particles are surely brought into contact with each other so that a current can easily flow.
  • the temperature increase due to the inrush current can be reduced when the particle size is large.
  • the resistance of the conductive portion is increased, and for example, measures such as increasing the diameter of the connecting conductive portion (increasing the diameter) are required. Therefore, the resistance of the conductive portion for connection is increased by making the particle size of the conductive particles where there is no possibility of sparks during hot-line insertion smaller than the particle size of the conductive particles where sparks may occur. It can be suppressed.
  • an average particle diameter of the conductive particles disposed at both ends of the connection conductive portion is in the range of 30 ⁇ m to 100 ⁇ m, It is preferable that an average particle diameter of the conductive particles disposed between both ends of the conductive portion is in a range of 5 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the connecting conductive portion due to hot-plugging and to prevent the resistance of the connecting conductive portion from increasing. That is, by setting the average particle diameter of the conductive particles at the end where there is a possibility of sparking of the conductive portion for connection to be 30 ⁇ m or more, damage due to heat generation of the conductive particles can be suppressed. Further, by setting the above-described conductive particles at the end to 100 ⁇ m or less, it is possible to prevent the number of contact points between the conductive particles per unit volume from being excessively reduced and current from being difficult to flow.
  • the average particle diameter of the conductive particles between the end portions of the connecting conductive portion is 20 ⁇ m or less, the number of contact points between the conductive particles per unit volume is sufficient, and the resistance of the connecting conductive portion is reduced. Can be made low so that a current easily flows. Further, the diameter of the connecting conductive portion can be made sufficiently thin. Moreover, it can prevent that the resistance in each electroconductive particle in the electroconductive part for a connection becomes large too much because the average particle diameter of the electroconductive particle between edge parts shall be 5 micrometers or more.
  • the conductive particles of the connecting conductive portion are aggregated conductive metal core particles having a smaller diameter than the conductive particles. .
  • the conductive particles are composed of a plurality of metal core particles condensed, the particle size of the conductive particles can be set or changed relatively easily.
  • the average particle size of the metal core particles is 1 / of the average particle size of the conductive particles disposed at at least one end of the connection conductive portion. It is preferably in the range of 20 to 1/2.
  • the average particle diameter of the conductive particles at the ends of the conductive portions for connection and the average particle diameter of the conductive particles between these ends are set within the above numerical range relatively easily. Can do.
  • the metal core particles have a heat capacity of 0.1 J / g / K or more, and the metal core particles have a specific resistance of 50 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ ⁇ cm or less. It is preferable.
  • the heat capacity of the conductive particles can be made a sufficient value, and the resistance of the conductive particles can be reduced. Can be low enough. That is, the temperature rise of the conductive particles that cause sparks can be suppressed.
  • the agglomerated metal core particles are plated with at least one metal of gold, silver, and palladium, and the thickness of the plating is 0.01 ⁇ m. It is preferably in the range of ⁇ 2 ⁇ m.
  • the conductivity of the surface of each conductive particle is increased, and a current is generated at the contact point between the conductive particles. Can be made easier to flow. Moreover, oxidation of the metal core particles can be prevented. Moreover, the raise of the cost by metal plating can be suppressed because the thickness of metal plating shall be 2 micrometers or less.
  • the conductive particles in the contact portion with the terminal of the circuit to be connected of the conductive portion for connection of the anisotropic conductive connector are heated due to a large inrush current generated when hot plugging is performed. It can be prevented from being damaged. Therefore, hot plugging / unplugging is possible using the anisotropic conductive connector.
  • the anisotropic conductive connector can be formed thin, and can be hot-plugged in a small and thin device.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a main part of an anisotropic conductive connector according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing conductive particles of a conductive portion for connection of an anisotropic conductive connector.
  • FIG. 2A is a side view showing conductive particles before plating made of metal core particles
  • FIG. 2B is a side view showing conductive particles after plating made of metal core particles.
  • the anisotropic conductive connector 20 is composed of conductive particles 21 and 22 in a sheet-like (plate-like) insulating portion 24 as in the conventional anisotropic conductive connector 1 shown in FIG.
  • the connecting conductive portion 23 is provided in a columnar shape in the thickness direction of the sheet-like insulating portion 24.
  • a convex portion 25 is formed at the end portion of the connecting conductive portion 23 described above, and the end of the connecting conductive portion 23 extends from the surface of the convex portion 25.
  • the conductive particles 21 on the outermost surface of the part are exposed.
  • the insulating portion 24 is made of an insulating and elastic resin, and a silicon-based resin, a fluorine-based resin, an acrylic resin, a polyimide-based resin, or the like can be used. Is preferred.
  • the conductive particles 21 and 22 constituting the connection conductive portion 23 are formed of two types of conductive particles 21 and 22 having different average particle diameters. That is, the connection conductive portion 23 is formed from the first conductive particles 21 having a large average particle diameter and the second conductive particles 22 having a smaller average particle diameter than the first conductive particles 21.
  • the first conductive particles 21 are arranged at both ends of the connection conductive portion 23 that are in contact with the electrodes (terminals) of the two circuits to be connected, and the second conductive particles are used for connection. It is disposed between both ends of the conductive portion 23. That is, the first conductive particles 21 are disposed on the outermost surface and the vicinity thereof at the end portions corresponding to both surface portions of the insulating portion 24 of the conductive portion 23 for connection, and the second conductive particles 22 are disposed on the other portions. Be placed.
  • the diameter of both end portions of the connecting conductive portion 23 where the first conductive particles 21 are disposed is larger than the diameter of the portion (intermediate portion) where the second conductive particles 22 are disposed between these both end portions. ing.
  • the first conductive particles 21 and the second conductive particles 22 are composed of a plurality of aggregated metal core particles 26, and the periphery of the aggregate of the aggregated metal core particles 26 is a metal plating layer. 27.
  • the metal core particle 26 is a particle made of one or more metals selected from, for example, nickel, iron, chromium, titanium, copper, cobalt and the like.
  • the metal core particles 26 are ferromagnetic or paramagnetic. Preferably there is.
  • the metal plating layer 27 is formed, for example, by plating a lump of metal core particles 26 obtained by agglomerating one or more metals selected from gold, silver, palladium and the like.
  • the metal plating layer 27 is preferably made of a metal that has high conductivity and is difficult to be oxidized.
  • the metal core particle 26 and the metal plating layer 27 are not limited to the above-described various metals, and an alloy or the like may be used.
  • the first conductive particles 21 in which the metal plating layer 27 is formed on the core made of the agglomerated metal core particles 26 by plating have an average particle diameter in the range of 30 ⁇ m to 100 ⁇ m. Also, what is the average particle size of the first conductive particles 21? The thickness is preferably in the range of 40 ⁇ m to 80 ⁇ m, and more preferably 45 ⁇ m to 60 ⁇ m.
  • the resistance of the first conductive particles 21 is increased and the heat capacity is decreased.
  • the amount of heat generation is increased, and the heat capacity is decreased to increase the heat generation temperature.
  • the first conductive particles 21 are easily affected by heat generated by the inrush current. For example, the metal plating layer 27 is melted and scattered, and the metal plating layer 27 is melted and scattered. Thus, there is an increased possibility that the metal core particles 26 that have become hot in contact with the air are oxidized to cause poor conduction.
  • the first conductive particles 21 that may cause a spark during hot-line insertion / extraction need to have a large particle size, and preferably have an average particle size of 30 ⁇ m or more as described above.
  • the connecting conductive portion 23 a large number of conductive particles 21 and 22 arranged in series contact each other, so that a current flows through the connecting conductive portion 23. Therefore, it is preferable that the number of contact points between the conductive particles 21 and 22 is large.
  • the small-sized conductive particles 21 and 22 are arranged densely, By increasing the number of contact points, the resistance of the connecting conductive portion 23 can be reduced. Therefore, in order to prevent the resistance of the connecting conductive portion 23 from increasing, it is preferable that the average particle diameter of the first conductive particles 21 be 100 ⁇ m or less.
  • the second conductive particle 22 is in a position where no spark is generated, and a large inrush current does not flow directly. Therefore, there is no need to increase the average particle diameter, and the resistance in the connecting conductive portion 23 is reduced. In addition, a smaller average particle size is preferred.
  • the second conductive particles 22 preferably have an average particle size of 20 ⁇ m or less. However, if the second conductive particles 22 are too small, they will be easily damaged by heat when a large current flows through the connecting conductive portion 23, so the average particle size of the second conductive particles 22 is 5 ⁇ m or more. Is preferred.
  • the diameter of the end portion made of the first conductive particles 21 having a large particle size is made larger than the diameter of the intermediate portion made of the second conductive particles 22 having a small particle size. .
  • the resistance of the first conductive particles 21 increases as the diameter increases, but the contact point between the first conductive particles 21 is at the end of the connecting conductive portion 23 made of the first conductive particles 21. Therefore, the resistance is increased, so that the diameter of the portion made of the first conductive particles 21 of the connecting conductive portion 23 is increased to reduce the resistance.
  • the intermediate portion of the connecting conductive portion 23 is composed of the small second conductive particles 22, so that the resistance is lower than the end portion and the diameter is reduced.
  • the average particle diameter of the metal core particles 26 is preferably in the range of 1/20 to 1/2 of the average particle diameter of the first conductive particles 21.
  • a difference in particle size can be appropriately set between the conductive particles 21 and the second conductive particles 22.
  • the metal core particles 26 have a large heat capacity and low resistance that do not damage the first conductive particles 21 due to the inrush current at the time of spark as described above, so that the heat capacity of the metal core particles is 0.1 J / g / It is preferable that the specific resistance of the metal core particles is 50 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ ⁇ cm or less.
  • the thickness of the metal plating layer (plating) 27 is preferably in the range of 0.01 ⁇ m to 2 ⁇ m. When the thickness of the metal plating layer 27 is 0.01 ⁇ m or less, the metal plating layer 27 is easily peeled off at the time of sparking, and when the thickness of the metal plating layer 27 is thicker than 2 ⁇ m, the cost is increased.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a cylinder approximating the conductive particles for simulating the relationship between the temperature rise of the conductive particles and the particle size of the conductive particles when an inrush current is generated.
  • the cylinder 30 has a radius r 0 and a length in the axial direction (direction in which current flows) of 2r 0 .
  • the resistance R is proportional to the reciprocal of the radius of the cylinder 30. That is, as the radius of the cylinder 30 (the particle size of the conductive particles) increases, the resistance decreases, and in order to reduce the resistance of the first conductive particles 21, it is necessary to increase the particle size of the first conductive particles 21. There is.
  • the heat capacity of the cylinder 30 Q
  • the weight of the cylinder 30 is m
  • the specific heat of the cylinder 30 is C
  • the rising temperature when an inrush current flows is T 0
  • the ambient temperature of the cylinder 30 is Ta
  • the heat capacity Q M ⁇ C ⁇ (T 0 -Ta).
  • the heat capacity Q and the heat generation amount W when the inrush current flows Q.
  • T 0 -Ta R ⁇ I 2 / (m ⁇ c).
  • R is proportional to the reciprocal 1 / r 0 of the radius r 0 of the cylinder 30 as described above.
  • the weight m of the cylinder 30 is proportional to the volume of the cylinder 30, and the volume of the cylinder 30 is 2r 0 3 ⁇ , which is proportional to r 0 3 .
  • the temperature rise T 0 due to the inrush current is proportional to r 0 -4 .
  • the temperature rise due to the inrush current becomes smaller as the radius r 0 of the cylinder 30 becomes larger. That is, as the particle size of the first conductive particles 21 is larger, the temperature increase due to the inrush current at the time of the spark becomes smaller. Therefore, in order to prevent the first conductive particles 21 from being damaged by heat generation based on the inrush current, the average particle size of the first conductive particles 21 needs to be large. Therefore, in the embodiment, the particle diameter of the first conductive particles is 30 ⁇ m or more, whereas the particle diameter of the conventional conductive particles is about 10 ⁇ m.
  • an inrush current flowed by increasing the particle size of the first conductive particles 21, which may generate a spark during hot wire insertion and a large inrush current may flow.
  • the temperature rise of the first conductive particles 21 can be reduced.
  • melt-scattering of the metal plating layer 27 is suppressed, it is possible to suppress the metal core from being exposed and being oxidized by heat. Therefore, hot plugging / unplugging is possible in an anisotropic conductive connector as a connector suitable for a small and thin device.
  • This auxiliary artificial heart system is embedded in the body and generates a continuous blood flow in a centrifugal type.
  • the motor-driven blood pump (rotary pump) is placed outside the body to supply current to the pump and control the blood pump.
  • a cool seal that is placed in the controller case and circulates water through the blood pump to lubricate the bearing of the blood pump, hold the blood seal in the mechanical seal, cool the inside of the blood pump, etc. A unit.
  • This cool seal unit enables the use of a rotary pump as a blood pump by preventing blood from solidifying at the mechanical seal portion of the blood pump.
  • this cool seal unit and a controller that includes this cool seal unit and controls the blood pump it is preferable that the cool seal unit is always operating, and parts are attached and detached by hot-swapping.
  • the anisotropic conductive connector of the embodiment can be used as a connector for hot plugging / removing parts in the controller and cool seal unit.
  • the first conductive particles 21 and the second conductive particles 22 having different diameters are used as the conductive particles of the connecting conductive portion 23.
  • the first conductive particles 21 having a large particle diameter are used. May be used.
  • the resistance in the first conductive particles 21 having a large particle size is reduced, but the number of contact points between the conductive particles is reduced by using the first conductive particles 21 having a large particle size.
  • the resistance of the connecting conductive portion 23 may increase. This case can be dealt with by increasing the diameter of the connecting conductive portion 23.
  • the anisotropic conductive connector is basically used even if the particle size of the first conductive particles 21 is larger than the conventional one.
  • the same manufacturing method can be used with the same manufacturing apparatus as before, and the manufacturing cost can be reduced compared to the case where the particle size of the conductive particles is changed depending on the position.
  • the circuit board is not inserted at both ends of the connecting conductive portion 23 but at the time of hot plugging. It is good also as what arrange
  • the core part of the electroconductive particles 21 and 22 may consist of a lump of metal cores instead of the aggregated metal core particles 26.
  • the anisotropic conductive connector 21 (1) basically has a shape shown in FIG.
  • the conductive particles 21 (2) constituting the connecting conductive portion 23 (3) are silver-plated on the aggregated metal core particles 26 made of nickel to form a metal plating layer 27.
  • the conductive particles 21 have an average particle size of about 50 ⁇ m. That is, the conductive particles 21 to be used are the first conductive particles 21 having a large particle size, and the entire connecting conductive portion 23 is composed of the first conductive particles 21 having a large particle size.
  • the thickness of the metal plating layer 27 of the first conductive particles 21 is about 0.1 ⁇ m.
  • the insulating part 24 (4) is made of a silicon-based resin.
  • the conventional example is the anisotropic conductive connector 1 shown in FIG. 4, and the particle size of the conductive particles constituting the connecting conductive portion 3 is different from the example.
  • the first conductive particles 21 having an average particle diameter of 10 ⁇ m are used.
  • the conventional example has the same configuration as the example except for the conductive particles.
  • Hot plugging was performed using the anisotropic conductive connector 21 of these examples and the anisotropic conductive connector 1 of the conventional example.
  • One of the circuit boards to be contacted or separated by hot-swapping is circuit impedance of about 30 ⁇ , and the other circuit board is provided with a 12V DC power supply. Further, the inrush current at the time of hot plugging was 120A to 150A instantaneously.
  • the anisotropically conductive connector 1 of the conventional example due to the hot plugging / removing once, the continuity is poor and the connector cannot be used.
  • the anisotropically conductive connector 21 of the example the conduction failure did not occur even when the hot-line insertion / extraction was repeated 30 times, and other problems did not occur. Therefore, it was in a state where hot-line insertion / extraction after 30 times was possible.
  • SYMBOLS 20 Anisotropic conductive connector, 21 ... 1st electroconductive particle (electroconductive particle), 22 ... 2nd electroconductive particle (electroconductive particle), 23 ... Conductive part for connection, 24 ... Insulating part, 25 ... Convex part, 26 ... Metal core particles, 27 ... Metal plating layer, 30 ... Cylinder

Landscapes

  • Non-Insulated Conductors (AREA)
  • Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)

Abstract

本発明の異方導電性コネクタ（２０）は、接続用導電部（２３）の両端部のうちの一方の端部が接続すべき二つの回路のうちの一方の回路に接続され、他方の端部が他方の回路に接続される。接続用導電部（２３）の他方の端部と他方の回路との間で、活線挿抜が行われる。接続導電部（２３）の両端部に配置される第１導電性粒子（２１）の平均粒径が３０μｍ以上とされている。接続導電部（２３）の両端部の間に配置される第２導電性粒子（２２）の平均粒径は、第１導電性粒子（２１）の平均粒径より小さい。本発明の異方導電性コネクタ（２０）によれば、接続用導電部を形成する導電性粒子のうちの少なくとも金属電極と接触する側の導電性粒子の径を大きくすることにより、突入電流発生時の発熱を低減し、活線挿抜を繰り返しても導通を確保できる。

Description

異方導電性コネクタ
　本発明は、活線挿抜が可能な異方導電性コネクタに関するものである。
　サーバを構成するコンピュータシステムや、一部の医療機器等の装置においては、常時電源が投入された状態で作動していることが要求されている。このような装置において、部品(ユニット)の交換が必要になった場合に、装置の電源を落とすことができないことから、電源がオンの状態で部品交換を行う必要がある。このような電流が流れた状態での部品のコネクタ端子の抜き差しを活線挿抜という。
　このような活線挿抜用のコネクタとしては、ピンプローブやハード金めっきが施された板ばね方式のコネクタが主流であり、中型電子機器や大型電子機器で使用されていたが、例えば、携帯できる程度に小型で薄型の機器で使えるような活線挿抜用のコネクタがなかった。
　なお、活線挿抜用コネクタにおいては、活線挿抜時にスパーク（火花放電）が生じ大きな突入電流が流れることにより、コネクタを損傷させる場合があり、各種対策が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　ここで、活線挿抜が可能な小型で薄型の機器用のコネクタとして、シート状（板状）の異方導電性コネクタを用いることが考えられる。シート状のコネクタを用いることにより、接続部分を薄くすることが可能であり、小型で薄型の機器に好適なコネクタになる。
特開平０７－１２２３３２号公報
　ところで、異方導電性コネクタにおいても、活線挿抜を行うと、コネクタ接続時に、接続用導電部と、基板電極（端子）とが接触寸前まで近づいたとき、又は、コネクタ接続解除（分離）時に、接続用導電部と基板電極とが離れた瞬間に、接続用導電部と基板電極との間にスパーク（火花放電）が発生し、大きな突入電流が流れる虞がある。
　ここで、シート状の異方導電性コネクタにおいては、例えば、絶縁性のシートの厚み方向に沿った柱状の接続用導電部となる部分に、多くの導電性粒子が連なった状態に配置されている。
　導電性粒子は、例えば、複数の金属コア粒子の塊の表面に金属めっきが施されて形成されている。そして、金属めっきは、例えば、金属コア粒子より導電性が高く酸化し難い金属からなっている。
　この導電性粒子に大電流が流れると、大電流による発熱で金属めっきが溶融飛散し、下地の金属コア粒子が剥き出しになって表面が空気に接触た状態で高温になり、熱により金属コア粒子が酸化してしまう。これにより、接続用導電部の基板電極との接触部分の導電性が低下し、導通不良となる虞がある。
　図４は、従来の異方導電性コネクタを示す概略断面図である。図５は、従来の異方導電性コネクタによる回路の接続構造を示す概略断面図である。図６は、従来の異方導電性コネクタによる回路接続時の回路の接続構造を示す概略断面図である。図７は、従来の異方導電性コネクタの接続用導電部の端部（最表面部）の活線挿抜による損傷を説明するための異方導電性コネクタを示す要部断面図である。
　例えば、図４に示すように、異方導電性コネクタ１の構造は、上述の導電性粒子２からなる接続用導電部３と樹脂製のシート状に形成された絶縁部４より構成されている。すなわち、シート状の絶縁部４の内部に厚み方向に沿って柱状の多数の導電性粒子２からなる接続用導電部３が複数形成されている。各接続用導電部３は、絶縁部４により絶縁されており、電流はシート状の異方導電性コネクタ１の厚み方向にだけ流れ、シートの表面に沿う面方向には流れない。また、各接続用導電部３は、それぞれ独立して電流を流すことが可能になっている。また、接続用導電部３の両端は、それぞれ絶縁部４から露出し、接続すべき回路の電極（端子）に接触するようになっている。
　また、電極に接触する接続用導電部３の両端部は、シート状の異方導電性コネクタ１の上下（表裏）の表面からそれぞれ突出する凸部５の部分で露出するようになっており、接続用導電部３の両端部を電極に接触し易くしている。
　接続用導電部３では、径が１０μｍ程度の金属コア２ａ（例えば、凝集した複数の金属コア粒子からなる）に金や銀等のめっきが施されて金属めっき層２ｂが形成された導電性粒子２（図５に図示）が所定方向（絶縁部４の厚み方向）に沿って配列（連なって配置）され、シート状の絶縁部４の上下表面間で導通を取っている。
　このような異方導電性コネクタ１による活線挿抜の例としては、図５及び図６に示すように、電極間インピーダンスがＺである回路を形成した一方の回路基板７の基板電極８と、この回路基板７と電気的に接続されるとともに直流電源ＤＣを備える他方の回路基板９の基板電極１０との間を異方導電性コネクタ１で接続するようにした例が挙げられる。
　この場合に、例えば、まず、一方の回路基板７側の基板電極８部分に、異方導電性コネクタ１の接続用導電部３の一方の端部を接触した状態に取り付ける。このとき、基板電極８と異方導電性コネクタ１の接続用導電部３の一方の表面とは接触した状態となる。なお、このとき、他方の回路基板９は、電源基板として電圧が印加され、基板電極１０に電圧が発生した状態となっているものとする。
　その後、他方の回路基板９の電圧が発生している基板電極１０を、回路基板７に取り付けられた異方導電性コネクタ１の接続用導電部３の他方の端部に近づけると、電極間インピーダンスがＺとなっている一方の回路基板７の基板電極８へ電流が流れようとして、異方導電性コネクタ１の接続用導電部３の一方の端部と、他方の回路基板９の基板電極１０との間にスパークが発生する。
　この場合に、例えば、異方導電性コネクタ１の接続用導電部３の他方の端部の導電性粒子２のうちの電源側の基板電極１０に最も近い導電性粒子２と基板電極１０との間でスパークが生じて矢印で示す大きな突入電流が流れ、スパークが生じた導電性粒子２が発熱する。また、接続用導電部３の他方の端部の表面には、多くの導電性粒子２が配置されており、異方導電性コネクタ１に回路基板９を接続する際に、基板電極１０と順次近接する導電性粒子２との間でスパークが生じ、複数の導電性粒子にて大きな突入電流が流れる虞がある。
　大きな突入電流が流れた接続用導電部３の他方の端部の導電性粒子２では、図７に示すように、大きな突入電力が流れたことによる発熱によって、導電性粒子２の金属めっき層２ｂが溶融飛散し、接続用導電部３の表面部分の導電性粒子２の金属コア２ａの表面が剥き出しになる。なお、溶融飛散した金属めっき層２ｂの金属２ｃは、例えば、接続用導電部３の表面に付着する。また、剥き出しになった金属コア２ａの表面は、空気に接触するとともに上述の発熱により高温となって酸化してしまう。
　接続用導電部３の表面では、多くの導電性粒子２の金属コア２ａの表面が酸化してしまう虞があり、これにより接続用導電部３の表面部分の導電性粒子２の露出面が導通不良となる。また、基本的に活線挿抜が必要な異方性導電コネクタにおいては、コネクタの着脱が必要となった際に、活線挿抜が行われることになるので、一つのコネクタにおいて、複数回の活線挿抜が繰り返し行われる場合に、導通不良となる可能性が高まる。
　なお、回路基板７，９は、例えば、ＦＲ４（Ｆｌａｍｅ　Ｒｅｔａｒｄａｎｔ　Ｔｙｐｅ　４）等からなるリジッド基板であり、電極８，１０は、例えば、銅（Ｃｕ）にニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）のめっきを施したものである。
　本発明は、上記した事情に鑑みて為されたものであり、接続用導電部を形成する導電性粒子のうちの少なくとも金属電極と接触する側の導電性粒子の平均粒径を大きくすることにより、突入電流発生時の発熱を低減し、活線挿抜を繰り返しても導通を確保できる異方導電性コネクタを提供することを目的とする。
［１］本発明の第１の態様の異方導電性コネクタは、板状の絶縁部と、当該絶縁部の厚み方向に沿って一方の表面から他方の表面に至る柱状に多くの導電性粒子を連ねて設けられた接続用導電部とを備え、前記接続用導電部の両端部のうちの一方の端部が接続すべき二つの回路のうちの一方の前記回路に接続され、他方の端部が他方の前記回路に接続され、かつ、前記接続用導電部の一方の端部と一方の前記回路との間で、活線挿抜が行われる異方導電性コネクタであって、前記接続導電部の少なくとも一方の端部に配置される導電性粒子の平均粒径が３０μｍ以上であることを特徴とする。
　本発明によれば、異方導電性コネクタの接続用導電部の活線挿抜が行われる一方の端部が一般的な異方導電性コネクタの導電性粒子より大きな径である３０μｍ以上の平均粒径となっていることから、一般的な導電性粒子とこの導電性粒子とが同じ材質なら、一般的な導電性粒子より大きなこの導電性粒子の方が一般的な導電性粒子より熱容量が大きく抵抗が小さくなる。
　これにより、活線挿抜により接続用導電部の活線挿抜が行われる端部の導電性粒子（前記接続用導電部の一方の端部の最表面及びその近傍に配置される導電性粒子）において、活線挿抜時に接続される一方の回路の例えば電極との間にスパークが生じて大きな突入電流が流れた場合に、このスパークが生じた導電性粒子の温度上昇を抑制し、導電性粒子が大きな突入電流により高温になるのを防止できる。
　すなわち、導電性粒子の抵抗が小さいことから突入電流が流れた際の発熱を抑制し、かつ、熱容量が大きいことから発熱時の導電性粒子全体の温度上昇を抑制できる。これにより、導電性粒子の活線挿抜時のスパーク（突入電流）による発熱に基づく損傷を抑制できる。例えば、導電性粒子の表面に金属めっきが施されている場合に、大きな突入電流により金属めっきが溶融飛散するのを防止し、導電性粒子のめっきの内側の金属が露出して酸化するのを抑制できる。
　したがって、活線挿抜を行うことにより、異方導電性コネクタで導通不良が発生するのを抑制できる。上述のような効果を得るためには、活線挿抜時にスパークが生じる虞のある導電性粒子の平均粒径が３０μｍ以上となっていることが好ましい。なお、板状の絶縁部の板状とは、薄板状やシート状を含むもので、例えば、撓むものであってもよい。
［２］本発明の異方導電性コネクタにおいては、前記接続用導電部の両方の端部に配置される前記導電性粒子の平均粒径より、前記接続用導電部の両方の端部の間に配置される前記導電性粒子の平均粒径が小さいことが好ましい。
　本態様によれば、接続用導電部の両端部を除く部分の導電性粒子の平均粒径が両端部の導電性粒子の平均粒径よりも小さいことから、接続用導電部の両端部の間の導電性粒子の単位体積当たりの導電性粒子の数が多くなり、導電性粒子同士の接触点の数が多くなる。これにより、接続用導電部の抵抗が小さくなり、電流が流れ易くなる。
　すなわち、異方導電性コネクタでは、絶縁部は例えば弾力性を有する樹脂であり、接続用導電部では、前記樹脂に導電性粒子が保持されているが、各導電性粒子が接触していることで電気が流れるようになっている。なお、コネクタを挟んで電極間を圧縮するように力をかけることにより導電性粒子同士が確実に接触してより電流が流れ易い状態になる。
　このような接続用導電部では、大きな導電性粒子を用いると、単位体積当たりの導電性粒子の数が少なくなり、導電性粒子同士の接触点の数が少なくなることにより、電流が流れ難くなる。これに対して、小さな導電性粒子を用いると、単位体積当たりの導電性粒子の数が多くなり、導電性粒子同士の接触点の数が多くなることにより、電流が流れ易くなる。したがって、活線挿抜を行うことがない、一般的な異方導電性コネクタにおいては、基本的に導電性粒子の粒径は小さいことが好ましい。
　上述のようにスパークが生じる導電性粒子では、粒径が大きい方が突入電流による温度上昇を低減できるが、接続用導電部全体の導電性粒子の粒径を全て大きくしてしまうと、接続用導電部の抵抗が大きくなってしまい、例えば、接続用導電部を太くする（径を大きくする）などの対策が必要となってしまう。そこで、活線挿抜時にスパークが生じる可能性がない部分の導電性粒子の粒径を、スパークが生じる可能性がある導電性粒子の粒径より小さくすることで、接続用導電部の抵抗が大きくなるのを抑制することができる。
［３］本発明の異方導電性コネクタにおいては、前記接続用導電部の両方の前記端部に配置される前記導電性粒子の平均粒径が３０μｍ～１００μｍの範囲内にあり、前記接続用導電部の両方の前記端部の間に配置される前記導電性粒子の平均粒径が５μｍ～２０μｍの範囲内にあることが好ましい。
　本態様によれば、活線挿抜により接続用導電部の端部で導通不良が生じるのを防止できるとともに、接続用導電部の抵抗が高くなるのを防止できる。すなわち、接続用導電部のスパークが生じる虞がある端部の導電性粒子の平均粒径を３０μｍ以上とすることにより、導電性粒子の発熱による損傷を抑制できる。また、上述の端部の導電性粒子を１００μｍ以下とすることで、単位体積当たりの導電性粒子同士の接触点数が少なくなり過ぎて、電流が流れづらくなるのを防止できる。
　また、接続用導電部の端部間にある導電性粒子の平均粒径を２０μｍ以下とすることにより、単位体積当たりの導電性粒子同士の接触点数を十分なものとして、接続用導電部の抵抗を低くして、電流が流れ易い状態にできる。また、接続用導電部の径を十分に細いものとすることができる。また、端部同士の間の導電性粒子の平均粒径を５μｍ以上とすることで、接続用導電部における各導電性粒子内の抵抗が大きくなりすぎてしまうのを防止できる。
［４］本発明の異方導電性コネクタにおいては、前記接続用導電部の前記導電性粒子は、当該導電性粒子より径の小さい導電性の金属コア粒子を凝集させたものであることが好ましい。
　本態様によれば、導電性粒子が凝縮した複数の金属コア粒子からなるので、導電性粒子の粒径を比較的容易に設定したり、変更したりすることができる。
［５］本発明の異方導電性コネクタにおいては、前記金属コア粒子の平均粒径は、前記接続用導電部の少なくとも一方の端部に配置される前記導電性粒子の平均粒径の１／２０～１／２の範囲内にあることが好ましい。
　本態様によれば、比較的容易に接続用導電部の端部の導電性粒子の平均粒径と、これら端部の間の導電性粒子の平均粒径とを上述の数値範囲内にすることができる。
［６］本発明の異方導電性コネクタにおいては、前記金属コア粒子の熱容量が０．１Ｊ／ｇ／Ｋ以上で、前記金属コア粒子の比抵抗が５０×１０-6Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
　本態様によれば、上述の接続用導電部の端部の導電性粒子の平均粒径を３０μｍ以上とすることにより、導電性粒子の熱容量を十分な値にできるとともに、導電性粒子の抵抗を十分に低いものにできる。すなわち、スパークが生じる導電性粒子の温度上昇を抑制できる。
［７］本発明の異方導電性コネクタにおいては、凝集した前記金属コア粒子には、金、銀及びパラジウムのうちの少なくとも一つの金属からなるめっきが施され、前記めっきの厚みが０．０１μｍ～２μｍの範囲内にあることが好ましい。
　本態様によれば、めっきとして銀、金又はパラジウムを用い、かつ、厚みを０．１μｍ以上とすることにより各導電性粒子の表面の導電性が高くなり、導電性粒子同士の接触点で電流を流れ易くすることができる。また、金属コア粒子の酸化を防止できる。また、めっきの厚みを２μｍ以下とすることで、めっきによるコストの上昇を抑えることができる。
　本発明によれば、異方導電性コネクタの接続用導電部の接続すべき回路の端子との接触部分の導電性粒子が、活線挿抜を行った場合に発生する大きな突入電流に基づく発熱により損傷するのを防止できる。したがって、異方導電性コネクタを用いて活線挿抜が可能になる。異方導電性コネクタは、薄く形成することが可能であり、小型・薄型の機器において、活線挿抜を可能にできる。
本発明の実施形態に係る異方導電性コネクタを示す要部概略断面図である。 異方導電性コネクタの接続用導電部の導電性粒子を示す図である。 突入電流発生時の導電性粒子の温度上昇と導電性粒子の粒径との関係をシミュレーションするための導電性粒子に近似する円柱を示す斜視図である。 従来の異方導電性コネクタを示す概略断面図である。 従来の異方導電性コネクタによる回路の接続構造を示す概略断面図である。 従来の異方導電性コネクタによる回路接続時の回路の接続構造を示す概略断面図である。 従来の異方導電性コネクタの接続用導電部の端部（最表面部）の活線挿抜による損傷を説明するための異方導電性コネクタを示す要部断面図である。
　本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
　図１は、本発明の実施形態に係る異方導電性コネクタを示す要部概略断面図である。図２は、異方導電性コネクタの接続用導電部の導電性粒子を示す図である。図２（ａ）は金属コア粒子からなるめっき前の導電性粒子を示す側面図であり、図２（ｂ）は金属コア粒子からなるめっき後の導電性粒子を示す側面図である。
　本発明の実施形態の特徴は、異方導電性コネクタの導電性粒子からなる接続用導電部の構造にあり、その他の構成は従来の構成と同様である。すなわち、実施形態に係る異方導電性コネクタ２０は、図４に示す従来の異方導電性コネクタ１と同様に、シート状（板状）の絶縁部２４に、導電性粒子２１，２２からなる接続用導電部２３をシート状の絶縁部２４の厚み方向に柱状に設けたものである。また、シート状の絶縁部２４の上下（表裏）の表面では、上述の接続用導電部２３の端部の部分に凸部２５が形成され、凸部２５の表面から接続用導電部２３の端部の最表面部の導電性粒子２１が露出している。
　絶縁部２４は、絶縁性の弾力性のある樹脂からなるものであり、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂等を用いることができるが、放熱性を考慮するとシリコン系樹脂が好ましい。
　実施形態においては、接続用導電部２３を構成する導電性粒子２１，２２が、互いに平均粒径の異なる二種類の導電性粒子２１，２２で形成されている。すなわち、平均粒径の大きな第１導電性粒子２１と、第１導電性粒子２１より平均粒径の小さい第２導電性粒子２２とから接続用導電部２３が形成されている。
　第１導電性粒子２１は、図１に示すように、接続用導電部２３の接続すべき二つの回路の電極（端子）に接触する両端部に配置され、第２導電性粒子は、接続用導電部２３の両端部の間に配置されている。すなわち、接続用導電部２３の絶縁部２４の両表面部分に対応する端部で、最表面及びその近傍に第１導電性粒子２１が配置され、それ以外の部分に第２導電性粒子２２が配置される。
　また、接続用導電部２３の第１導電性粒子２１が配置される両端部の径は、これら両端部の間の第２導電性粒子２２が配置される部分（中間部分）の径より大きくされている。
　これら第１導電性粒子２１及び第２導電性粒子２２は、図２に示すように、凝集した複数の金属コア粒子２６からなっており、凝集した金属コア粒子２６の塊の周囲が金属めっき層２７により覆われている。
　金属コア粒子２６は、例えば、ニッケル、鉄、クロム、チタン、銅、コバルト等から選択される１つ以上の金属からなる粒子である。なお、異方導電性コネクタ２１の製造時に接続用導電部２３を形成するために、磁力により磁性導電性粒子を配向させる場合には、金属コア粒子２６は、強磁性又は常磁性を示すものであることが好ましい。
　金属めっき層２７は、例えば、金、銀、パラジウム等から選択される１以上の金属を凝集した金属コア粒子２６の塊にめっきして形成されたものである。金属めっき層２７は、導電性が高く、酸化され難い金属からなることが好ましい。なお、金属コア粒子２６及び金属めっき層２７は、上述の各種金属に限られるものではなく、合金等を用いるものとしてもよい。
　凝集した金属コア粒子２６からなるコアにめっきにより金属めっき層２７を形成した第１導電性粒子２１は、例えば、その平均粒径が３０μｍ～１００μｍの範囲内にある。また、第１導電性粒子２１の平均粒径は。４０μｍ～８０μｍの範囲内にあることが好ましく、さらに、４５μｍ～６０μｍであることがより好ましい。
　第１導電性粒子２１の径を小さくすると、第１導電性粒子２１の抵抗が大きくなり、かつ、熱容量が小さくなる。その結果、活線挿抜時にスパークが生じて大きな突入電流が第１導電性粒子２１に流れた場合に、発熱量が大きくなり、熱容量が小さくなることで発熱温度が高くなる。
　したがって、第１導電性粒子２１のサイズが小さいと、突入電流による発熱の影響を受け易くなり、例えば、金属めっき層２７が溶融飛散するとともに、金属めっき層２７が溶融飛散することで、露出して空気に接触した状態で高熱となった金属コア粒子２６が酸化して導通不良となる可能性が高まる。
　したがって、活線挿抜時にスパークが生じる虞のある第１導電性粒子２１は、粒径が大きい必要があり、上述のように平均粒径が３０μｍ以上となっていることが好ましい。
　また、接続用導電部２３では、連なって配置された多くの導電性粒子２１，２２が互いに接触することで、接続用導電部２３に電流が流れるようになっている。したがって、導電性粒子２１，２２同士の接触点の数が多い方が好ましい。
　この場合に、単位体積当たりの導電性粒子２１、２２の接触点の数を増やすためには、サイズの小さい導電性粒子２１，２２が密集して配置されていることが好ましく、単位体積当たりの接触点の数を多くすることで、接続用導電部２３の抵抗を低減できる。
　したがって、接続用導電部２３の抵抗が高くなるのを防止する上では、第１導電性粒子２１の平均粒径を１００μｍ以下とすることが好ましい。
　一方、第２導電性粒子２２は、スパークが生じない位置にあり、直接的に大きな突入電流が流れないので、平均粒径を大きくする必要はなく、接続用導電部２３における抵抗を低減するために、平均粒径が小さい方が好ましい。例えば、第２導電性粒子２２は、その平均粒径が２０μｍ以下となっていることが好ましい。但し、第２導電性粒子２２が小さすぎると、接続用導電部２３に大電流が流れた場合に熱により損傷し易くなるので、第２導電性粒子２２の平均粒径は５μｍ以上であることが好ましい。
　上述のように接続用導電部２３においては、粒径の大きい第１導電性粒子２１からなる端部の径を粒径の小さい第２導電性粒子２２からなる中間部の径より大きくしている。これは、第１導電性粒子２１は径が大きくなることで抵抗が低くなるが、第１導電性粒子２１からなる接続用導電部２３の端部では、第１導電性粒子２１どうしの接触点の数が減少して、抵抗が高くなってしまうので、接続用導電部２３の第１導電性粒子２１からなる部分の径を大きくして抵抗を低くしている。それに対して接続用導電部２３の中間部は、小さな第２導電性粒子２２からなるので、端部より抵抗が低くなっており、径が小さくされている。
　また、金属コア粒子２６の平均粒径は、第１導電性粒子２１の平均粒径の１／２０～１／２の範囲内にあることが好ましく、この範囲となっていることにより、第１導電性粒子２１と第２導電性粒子２２との間に粒径の差を適切に設定することができる。
　また、金属コア粒子２６は、第１導電性粒子２１を上述のようにスパーク時の突入電流で損傷しない大きな熱容量でかつ低抵抗とするために、金属コア粒子の熱容量が０．１Ｊ／ｇ／Ｋ以上で、前記金属コア粒子の比抵抗が５０×１０-6Ω・ｃｍ以下とすることが好ましい。
　また、金属めっき層（めっき）２７の厚みが０．０１μｍ～２μｍの範囲内にあることが好ましい。金属めっき層２７の厚みを０．０１μｍ以下とすると、スパーク時に金属めっき層２７が剥げやすくなり、金属めっき層２７の厚みを２μｍっより厚くするとコストが高くなってしまう。
　図３は、突入電流発生時の導電性粒子の温度上昇と導電性粒子の粒径との関係をシミュレーションするための導電性粒子に近似する円柱を示す斜視図である。
　ここで、第１導電粒子２１の粒径（サイズ）と、熱容量及び抵抗との関係を第１導電粒子２１に近似する図３に示す金属製の円柱３０を用いて説明する。円柱３０は半径がｒ０、軸方向（電流が流れる方向）の長さが２ｒ０とされたものである。
　抵抗Ｒは、電気抵抗率をρとし、電気が流れる長さをＬとし、断面積をＡとすると、Ｒ＝ρ・Ｌ／Ａとなる。
　ここで、円柱３０の場合に、Ｌが２ｒ０で、Ａがπｒ０ ２になり、Ｒ＝ρ・２ｒ０／πｒ０ ２＝２ρ／πｒ０になる。
　したがって、抵抗Ｒは、円柱３０の半径の逆数に比例することになる。すなわち、円柱３０の半径（導電性粒子の粒径）が大きくなるほど、抵抗は小さくなり、第１導電性粒子２１の抵抗を下げるためには、第１導電性粒子２１の粒径を大きくする必要がある。
　また、円柱３０の熱容量をＱ、円柱３０の重量をｍ、円柱３０の比熱をＣ、突入電流が流れた際の上昇温度をＴ０、円柱３０の周囲温度をＴａとした場合に、熱容量Ｑ＝ｍ・Ｃ・（Ｔ０－Ｔａ）となる。
　また、突入電流をＩ、抵抗をＲ、発熱量をＷとした場合に、突入電流が流れた場合の発熱量はＷ＝Ｒ・Ｉ2になる。ここで、突入電流が流れた際の熱容量Ｑと発熱量ＷとはＷ＝Ｑになる。
　したがって、Ｔ０－Ｔａ＝Ｒ・Ｉ２／（ｍ・ｃ）となる。
　ここで、Ｒは、上述のように円柱３０の半径ｒ０の逆数１／ｒ０に比例している。
　また、円柱３０の重量ｍは、円柱３０の体積に比例しており、円柱３０の体積は、２ｒ０ ３πとなり、ｒ０ ３に比例している。
　以上からＴ０－Ｔａは、Ｉ／ｒ０ ４＝ｒ０ -４に比例している。また、Ｔ０＞＞Ｔａと見なすことができるので、突入電流による温度上昇Ｔ０は、ｒ０ －４に比例していることになる。これにより、突入電流による温度上昇は、円柱３０の半径ｒ０が大きいほど小さくなる。すなわち、第１導電性粒子２１の粒径が大きいほど、上述のスパーク時の突入電流による温度上昇が小さくなる。したがって、突入電流に基づく発熱によって、第１導電性粒子２１が損傷するのを防止するためには、第１導電性粒子２１の平均粒径が大きい必要がある。
　したがって、実施形態では、従来一般的な導電性粒子の粒径が１０μｍ程度であるのに対して、第１導電性粒子の粒径を３０μｍ以上としている。
　このような異方導電性コネクタ２０にあっては、活線挿抜時にスパークが生じて大きな突入電流が流れる可能性のある第１導電粒子２１の粒径を大きくすることにより、突入電流が流れた際に第１導電性粒子２１の温度上昇を少なくすることができる。スパークの生じた第１導電性粒子２１の温度上昇が少なくなることにより、従来のように第１導電性粒子２１の金属めっき層２７が溶融飛散するのを抑制できる。
　また、金属めっき層２７の溶融飛散が抑制されることから、金属コアが露出して熱により酸化されるのを抑制できる。
　したがって、小型・薄型の機器に好適なコネクタとしての異方導電性コネクタにおいて、活線挿抜が可能になる。
　このような活線挿抜を必要とする薄型・小型の機器として、心臓移植適応の重症心不全患者で、薬物療法や体外式補助人工心臓などの補助循環法によっても継続した代償不全に陥っており、かつ心臓移植以外には救命が困難と考えられる症例に対して、心臓移植までの循環改善に使用される補助人工心臓システムが挙げられる。
　この補助人工心臓システムは、体内に埋め込まれて遠心型で血液の連続流を発生させるモータ駆動の血液ポンプ（ロータリ型ポンプ）と、体外に配置されてポンプに電流を供給するとともに血液ポンプを制御するコントローラと、コントローラのケース内に配置されて、血液ポンプに水を循環させることにより、血液ポンプの受軸の潤滑、メカニカルシール部分の血液シールの保持、血液ポンプ内部の冷却等を行うクールシールユニットとを備える。
　このクールシールユニットは、血液ポンプのメカニカルシール部分で血液が固まるのを防止することにより血液ポンプとしてロータリ型ポンプの使用を可能にしている。
　このクールシールユニットと、このクールシールユニットを備え、血液ポンプを制御するコントローラにおいては、常時作動していることが好ましく、活線挿抜により部品の着脱が行われる。このコントローラ及びクールシールユニットにおける部品の活線挿抜のためのコネクタとして、実施形態の異方導電性コネクタを使用することができる。
　なお、実施形態では、接続用導電部２３の導電粒子として、径の異なる第１導電性粒子２１と、第２導電性粒子２２とを用いたが、粒径の大きな第１導電性粒子２１だけを用いてもよい。この場合に、粒径の大きい第１導電性粒子２１内の抵抗は低くなるが、粒径の大きな第１導電性粒子２１を用いることで、導電性粒子間の接触点の数が少なくなることで、接続用導電部２３の抵抗が高くなる虞がある。この場合に、接続用導電部２３の径を大きくすることで対応可能である。
　この場合に、接続用導電部２３の位置により、導電性粒子の粒径を変える必要がないので、第１導電性粒子２１の粒径が従来より大きくても、異方導電性コネクタを基本的に従来と同じ製造装置を用いて同じ製造方法で製造が可能であり、位置によって導電性粒子の粒径を変える場合に対して製造コストの低減を図ることができる。
　また、スパークが生じる可能性がある導電性粒子だけが粒径の大きな第１導電性粒子２１となっていればよいので、接続用導電部２３の両端部ではなく、活線挿抜時に、回路基板の電極（端子）と接触又は分離する側の端部にだけ第１導電性粒子２１を配置し、他の端部と中間部に第２導電性粒子２２を配置するものとしてもよい。
　また、導電性粒子２１，２２のコア部分が、凝集した複数の金属コア粒子２６からなるのではなく、一塊の金属コアからなっていてもよい。
　以下に、本発明の実施例を説明する。
　実施例に係る異方導電性コネクタ２１（１）は、基本的に図４に示す形状を有するものである。接続用導電部２３（３）を構成する導電性粒子２１（２）は、ニッケルからなる金属コア粒子２６が凝集したものに銀めっきを施して金属めっき層２７が形成されている。
　導電性粒子２１は、その平均粒径が約５０μｍとされている。
　すなわち、用いられる導電性粒子２１は、粒径の大きな第１導電性粒子２１であり、接続用導電部２３全体が粒径の大きい第１導電性粒子２１からなっている。
　また、第１導電性粒子２１の金属めっき層２７の厚みは約０．１μｍとされている。
　絶縁部２４（４）は、シリコン系樹脂からならなる。
　この実施例に対して、従来例は、図４に示す異方導電性コネクタ１であり、実施例に対して、接続用導電部３を構成する導電性粒子の粒径が異なり、従来例では、平均粒径１０μｍの第１導電性粒子２１が用いられている。従来例は、実施例に対して導電性粒子以外は、同様の構成となっている。
　これら実施例の異方導電性コネクタ２１と、従来例の異方性導電性コネクタ１とを用いて活線挿抜を行った。
　活線挿抜で接触又は分離される回路基板のうちの一方の回路基板は、回路インピーダンスが約３０Ωであり、他方の回路基板には１２Ｖの直流電源が備えられている。また、活線挿抜時の突入電流は、瞬間的に１２０Ａ～１５０Ａであった。
　従来例の異方導電性コネクタ１では、一回の活線挿抜により、導通不良となり、使用できない状態となった。
　それに対して実施例の異方導電性コネクタ２１では、活線挿抜を３０回繰り返しても導通不良となることがなく、他の問題も発生しなかった。したがって、３０回以降の活線挿抜も可能な状態であった。
２０…異方導電コネクタ、２１…第１導電性粒子（導電性粒子）、２２…第２導電性粒子（導電性粒子）、２３…接続用導電部、２４…絶縁部、２５…凸部、２６…金属コア粒子、２７…金属めっき層、３０…円柱

Claims (7)

  1. 　板状の絶縁部と、
    　当該絶縁部の厚み方向に沿って一方の表面から他方の表面に至る柱状に多くの導電性粒子を連ねて設けられた接続用導電部とを備え、
    　前記接続用導電部の両端部のうちの一方の端部が接続すべき二つの回路のうちの一方の前記回路に接続され、他方の端部が他方の前記回路に接続され、かつ、前記接続用導電部の一方の端部と一方の前記回路との間で、活線挿抜が行われる異方導電性コネクタであって、
    　前記接続導電部の少なくとも一方の端部に配置される導電性粒子の平均粒径が３０μｍ以上であることを特徴とする異方導電性コネクタ。
  2. 　請求項１に記載の異方導電性コネクタにおいて、
    　前記接続用導電部の両方の端部に配置される前記導電性粒子の平均粒径より、前記接続用導電部の両方の端部の間に配置される前記導電性粒子の平均粒径が小さいことを特徴とする異方導電性コネクタ。
  3. 　請求項２に記載の異方導電性コネクタにおいて、
    　前記接続用導電部の両方の前記端部に配置される前記導電性粒子の平均粒径が３０μｍ～１００μｍの範囲内にあり、前記接続用導電部の両方の前記端部の間に配置される前記導電性粒子の平均粒径が５μｍ～２０μｍの範囲内にあることを特徴とする異方導電性コネクタ。
  4. 　請求項１に記載の異方導電性コネクタにおいて、
    　前記接続用導電部の前記導電性粒子は、当該導電性粒子より径の小さい導電性の金属コア粒子を凝集させたものであることを特徴とする異方導電性コネクタ。
  5. 　請求項４に記載の異方導電性コネクタにおいて、
    　前記金属コア粒子の平均粒径は、前記接続用導電部の少なくとも一方の端部に配置される前記導電性粒子の平均粒径の１／２０～１／２の範囲内にあることを特徴とする異方導電性コネクタ。
  6. 　請求項４に記載の異方導電性コネクタにおいて、
    　前記金属コア粒子の熱容量が０．１Ｊ／ｇ／Ｋ以上で、前記金属コア粒子の比抵抗が５０×１０-6Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする異方導電性コネクタ。
  7. 　請求項４～６のいずれかに記載の異方導電性コネクタにおいて、
    　凝集した前記金属コア粒子には、金、銀及びパラジウムのうちの少なくとも一つの金属からなるめっきが施され、前記めっきの厚みが０．０１μｍ～２μｍの範囲内にあることを特徴とする異方導電性コネクタ。
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