JP3829359B2 - 異方導電性シートおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子部品などの回路素子相互間の電気的接続やプリント基板の検査装置におけるコネクターとして好ましく用いられる異方導電性シートおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
異方導電性エラストマーシートは、厚み方向にのみ導電性を示すもの、または厚み方向に加圧されたときに厚み方向にのみ導電性を示す加圧導電性導電部を有するものであり、ハンダ付けあるいは機械的嵌合などの手段を用いずにコンパクトな電気的接続を達成することが可能であること、機械的な衝撃やひずみを吸収してソフトな接続が可能であることなどの特長を有するため、このような特長を利用して、例えば電子計算機、電子式デジタル時計、電子カメラ、コンピューターキーボードなどの分野において、回路素子、例えばプリント回路基板とリードレスチップキャリアー、液晶パネルなどとの相互間を電気的に接続を達成するためのコネクターとして広く用いられている。
【０００３】
また、プリント基板など回路基板の電気的検査においては、検査対象である回路基板の一面に形成された被検査電極と、検査用回路基板の表面に形成された接続電極との電気的な接続を達成するために、回路基板の被検査電極領域と検査用回路基板の接続電極領域との間に異方導電性エラストマーシートを介在させることが行われている。
【０００４】
従来、このような異方導電性エラストマーシートとしては、種々の構造のものが知られており、例えば金属粒子をエラストマー中に均一に分散して得られるもの（特開昭５１−９３３９３号公報参照）、導電性磁性体粒子をエラストマー中に不均一に分布させることにより、厚み方向に伸びる多数の導電路形成部と、これらを相互に絶縁する絶縁部とが形成されてなるもの（特開昭５３−１４７７７２号公報、特開昭５４−１４６８７３号公報参照）、厚み方向に伸びる導電路形成部と絶縁部とよりなり、導電路形成部の表面と絶縁部の表面との間に段差が形成されたもの（特開昭６１−２５０９０６号）が知られている。
これらの中でも、導電路形成部の表面が絶縁部の表面より突出した状態で形成されてなる異方導電性エラストマーシートは、接続すべき電極が小さいピッチで配置されている回路基板などに対しても、電極間の電気的接続が高い信頼性で達成することができるため、好適である。
【０００５】
而して、このような異方導電性エラストマーシートは、電気的接続作業において、接続すべき電極と当該異方導電性エラストマーシートの導電路形成部との位置合わせが必要である。
然るに、異方導電性エラストマーシートは、高い柔軟性を有するため、それ自体に大きな変形、たわみが生じやすく、また、シートの厚み方向のみならず面方向にも伸縮するため、導電路形成部の各々の位置関係を維持させた状態で電気的接続作業を行うことができず、従って、高い精度で位置合わせが困難である、という問題がある。
【０００６】
また、一旦は所望の位置合わせが実現された場合においても、温度変化による熱履歴の影響、すなわち熱膨張および熱収縮などの影響を受けた場合には、エラストマーの本質的な性質である大きな熱膨張係数が災いして、温度変化による位置ずれが生ずるために、安定な接続状態が維持されない、という問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、電気的接続作業において、接続すべき電極に対する位置合わせが容易で、また、温度変化による熱履歴などの環境の変化に対しても良好な電気的接続状態が安定に維持され、従って、高い接続信頼性が得られる異方導電性シートおよびその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の異方導電性シートは、それぞれ厚み方向に伸びる多数の貫通孔が形成された、剛性を有する絶縁性のフレーム板と、
このフレーム板の貫通孔の各々に、当該貫通孔内に充填された状態で一体的に設けられた、当該フレーム板の表面から突出する被押圧部を有する絶縁性弾性高分子体に導電性粒子が分散されてなる導電路形成素子とよりなり、
前記導電路形成素子の被押圧部が、その上面から下方に向かうに従って大径となり、その下端の外径がフレーム板の貫通孔の内径より大きいものとされていると共に、前記導電路形成素子の下端部がフレーム板の裏面より僅かに突出し、この突出した部分の外径がフレーム板の貫通孔の内径より大きいものとされており、
前記導電路形成素子において、その中央部に、導電性磁性体粒子の充填密度が高い厚み方向に伸びる高密度部分が形成されると共に、この高密度部分の周辺に当該高密度部分よりも導電性磁性体粒子の充填密度が低い厚み方向に伸びる低密度部分が形成されており、高密度部分には、被押圧部において低密度部分の上面から突出する突出部が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の異方導電性シートについて詳細に説明する。
図１は、本発明の異方導電性シートの一例における要部の構成を示す説明用断面図である。この異方導電性シートにおいては、特定のパターンに従って厚み方向に伸びる多数の貫通孔１１が形成された、剛性を有する絶縁性のフレーム板１０が設けられている。このフレーム板１０の貫通孔１１における特定のパターンは、接続すべき電極のパターンと対掌のパターンである。
このフレーム板１０の貫通孔１１の各々には、フレーム板１０の表面から突出する被押圧部２１を有する多数の導電路形成素子２０が、当該貫通孔１１内に充填された状態で一体的に設けられており、導電路形成素子２０の各々は互いに実質的に独立した状態とされている。
【００１０】
この例の導電路形成素子２０においては、フレーム板１０の表面から突出する被押圧部２１が、その上面から下方に向かうに従って大径となるよう形成されており、当該被押圧部２１の下端の外径がフレーム板１０の貫通孔１１の内径より大きいものとされている。また、導電路形成素子２０の下端部は、フレーム板１０の裏面より僅かに突出しており、この突出した部分の外径がフレーム板１０の貫通孔１１の内径より大きいものとされている。
【００１１】
ここで、フレーム板１０に要求される剛性の程度は、例えば以下のとおりである。
図２に示すように、フレーム板１０の両端部を支持した状態で、当該フレーム板１０を水平に配置した場合において、重力によって生ずるフレーム板１０のたわみａが、フレーム板１０の幅ｂの３０％以下である。
【００１２】
このようなフレーム板１０を構成する材料としては、機械的強度が高く、絶縁性を有するものであれば特に限定されず、例えばポリイミド、ポリエステル、ポリアミド等の高い強度を有する樹脂材料、アルマイト処理されたアルミニウム、硬質ゴム、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂やガラス繊維補強型ポリエステル等の複合樹脂材料などを用いることができるが、熱膨張性が小さい点で、アルマイト処理されたアルミニウム、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂、ガラス繊維補強型ポリエステルが好ましい。
【００１３】
また、フレーム板１０の厚みｔの大きさは、当該異方導電性シートの全厚Ｔの５〜９０％、特に１０〜５０％であることが好ましい。また、フレーム板１０の厚みｔの具体的な数値としては、０．０５〜５ｍｍ、特に０．１〜２ｍｍであることが好ましい。
厚みｔの大きさが過小の場合には、フレーム板１０全体の剛性が低いものとなるため、得られる異方導電性シートはたわみが生じやすいものとなる。一方、厚みｔが過大の場合には、当該フレーム板の影響により、導電路形成素子２０における十分な加重−歪み特性が得られない場合がある。
【００１４】
導電路形成素子２０は、絶縁性の弾性高分子体Ｅ中に導電性磁性体粒子Ｐが分散されて構成され、好ましくは弾性高分子体Ｅ中に導電性磁性体粒子Ｐが厚み方向に並んだ状態に配向されており、この導電性磁性体粒子Ｐにより厚み方向に導電路が形成される。
この導電路形成素子２０は、厚み方向に加圧されて圧縮されたときに抵抗値が減少して導電路が形成される、加圧導電路形成素子とすることもできる。
また、導電路形成素子２０の導電路は、導電路形成素子２０の厚み方向と垂直な断面において、その全領域にわたって形成されてもよく、その中央部のみに形成されていてもよい。
【００１５】
導電路形成素子２０の弾性の程度は、例えば圧縮弾性率で１０7 〜１０9 ｄｙｎｅｓ／ｃｍ2 であることが好ましい。
【００１６】
導電路形成素子２０における弾性高分子体Ｅを構成する高分子物質としては、架橋構造を有する高分子物質が好ましい。かかる架橋高分子物質を得るために用いることができる硬化性の高分子物質用材料としては、例えばシリコーンゴム、ポリブタジエンゴム、天然ゴム、ポリイソプレン、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン共重合体ゴム、ウレタンゴム、ポリエステル系ゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、軟質液状エポキシゴムなどが挙げられる。
高分子物質用材料を架橋するために用いられる架橋剤は特に限定されるものではなく、一般的に使用される架橋剤を用いることができ、その使用量も一般的な使用量、例えば高分子物質用材料１００重量部に対して３〜１５重量部であればよい。
【００１７】
導電路形成素子２０における導電性磁性体粒子Ｐ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の粒子若しくはこれらの合金の粒子、またはこれらの粒子に金、銀、パラジウム、ロジウムなどのメッキを施したもの、非磁性金属粒子若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にニッケル、コバルトなどの導電性磁性体のメッキを施したものなどが挙げられ、特に、接触抵抗が小さいなどの電気的特性の点で金メッキが施された金属粒子を用いることが好ましい。また、磁気ヒステリシスを示さない点から、導電性超常磁性体よりなる粒子も好ましく用いることができる。
【００１８】
また、導電性に支障を与えない範囲で、導電性磁性体粒子Ｐの表面がシランカップリング剤、チタンカップリング剤などのカップリング剤で処理されたものを適宜用いることができる。導電性磁性体粒子Ｐの表面がカップリング剤で処理されることにより、当該導電性磁性体粒子Ｐと硬化性の高分子物質材料との接着力が大きくなり、その結果、得られる導電路形成素子２０は、繰り返しの使用における耐久性が高いものとなる。
【００１９】
また、導電性磁性体粒子Ｐの粒径は、３〜２００μｍであることが好ましく、特に、１０〜１００μｍであることが好ましい。これにより、形成される導電路形成素子２０は加圧変形が容易なものとなり、当該導電路形成素子２０において導電性磁性体粒子Ｐ間に十分な電気的な接触が得られる。
【００２０】
導電路形成素子２０における導電性磁性体粒子Ｐの割合は、体積分率で５〜５０％、特に５〜２０％であることが好ましい。形成すべき導電路形成素子２０を加圧導電路形成素子とする場合において、導電性磁性体粒子Ｐの割合が大きいときには、加圧が小さいときにも確実に所期の電気的接続を達成することができる。
【００２１】
導電路形成素子２０における被押圧部２１の突出高さｈは、０．１〜２．０ｍｍであることが好ましい。また、導電路形成素子２０における被押圧部２１の突出高さｈは、当該異方導電性シートの全厚Ｔの３０％以上、特に３０〜８０％であることが好ましい。
このような条件が充足されることにより、接続すべき電極と導電路形成素子２０との電気的接続が確実に達成されると共に、当該導電路形成素子２０に作用される加圧力が変化した場合にも、それによる導電路形成素子２０の導電性の変化が十分に小さく抑制される。
【００２２】
上記の構成の異方導電性シートによれば、その骨格を構成するフレーム板１０が剛性を有するものであるため、変形やたわみが極めて小さく、しかも、フレーム板１０によって導電路形成素子２０の各々が一体的に保持されているため、導電路形成素子２０の各々の位置関係が常に一定の状態に維持され、その結果、電気的接続作業において、接続すべき電極と導電路形成素子２０との位置合わせを高い精度で容易に行うことができる。
【００２３】
また、フレーム板１０を構成する材料として熱膨張性の小さいものを用いることにより、異方導電性シート全体の温度変化に対する熱変形が小さいものとなり、その結果、温度変化による熱履歴などの環境の変化に対しても良好な電気的接続状態を安定に維持することができるので、高い接続信頼性が得られる。
【００２４】
また、フレーム板１０が剛性を有すると共に、導電路形成素子２０には、フレーム板１０の表面から突出する被押圧部２１が形成されているので、接続すべき電極と導電路形成素子２０との電気的接続を確実に達成することができる。
【００２５】
更に、導電路形成素子２０の各々は、互いに実質的に独立した状態でかつフレーム板１０によって互いに絶縁された状態で設けられているので、高い分解能で電気的接続を達成することができる。
【００２６】
上記のような異方導電性シートは、強磁性体よりなる特定の金型を用いてフレーム板１０の貫通孔１１内に導電路形成素子２０を形成することにより、製造することができる。
【００２７】
図３は、導電路形成素子２０を形成するために用いられる金型の一例における要部の構成を示す説明用断面図であり、この金型は、磁性金属材料よりなる一方の型（以下、「上型」という。）３０と、これと対となる磁性金属材料よりなる他方の型（以下、「下型」という。）４０とにより構成されている。
上型３０の下面には、それぞれ下方に突出する複数の凸部３１がフレーム板１０の貫通孔１１における特定のパターンと対掌なパターンに従って形成されており、下型４０の上面には、それぞれ上方に突出する複数の凸部４１がフレーム板１０の貫通孔１１における特定のパターンと同一のパターンに従って形成されている。
【００２８】
上型３０および下型４０を構成する磁性金属材料としては、鉄、鉄−ニッケル合金、鉄−コバルト合金、ニッケル、コバルトなどを用いることができる。
上型３０の凸部３１における突出高さＨ１および下型４０の凸部４１における突出高さＨ２は、それぞれ０．１〜２．０ｍｍであることが好ましい。
【００２９】
そして、このような金型を用いて次のようにして導電路形成素子２０が形成される。
先ず、硬化処理によって絶縁性の弾性高分子物質となる高分子物質用材料中に導電性磁性体粒子を分散させて、流動性の混合物よりなる導電路形成素子用材料を調製する。
【００３０】
一方、図４に示すように、下型４０の上面に、例えばポリエチレンテレフタレートよりなる支持フィルム４５を配置し、この支持フィルム４５上に、フレーム板１０を、貫通孔１１の各々が対応する下型４０の凸部４１上に位置されるよう配置する。そして、このフレーム板１０の表面上に導電路形成素子用材料を塗布することにより、図５に示すように、当該フレーム板１０の貫通孔１１内に導電路形成素子用材料が充填された状態の導電路形成素子用材料層２５を形成する。
【００３１】
導電路形成素子用材料層２５を形成する手段としては、導電路形成素子用材料をスクリーン印刷することにより形成する手段を好適に用いることができる。
また、導電路形成素子用材料層２５は、フレーム板１０の貫通孔１１内に充填された状態であれば、フレーム板１０の表面の全領域にわたって形成されていてもよく、また、フレーム板１０の貫通孔１１におけるパターンと同一のパターンの開口部を有するスクリーン印刷用マスクを用いることにより、フレーム板１０の貫通孔１１を含む領域にのみ選択的に形成されていてもよい。
また、導電路形成素子用材料層２５の形成においては、導電路形成素子用材料がフレーム板１０の貫通孔１１の下端からはみだして当該フレーム板１０と支持フィルム４５との間の間隙Ｋ内に進入するが、この間隙Ｋの厚みよりも導電性磁性体粒子の粒径が十分に大きいため、当該間隙Ｋ内には、実際上、導電路形成素子用材料における導電性磁性体粒子以外の材料が進入することとなる。
【００３２】
このようにして形成された導電路形成素子用材料層２５上に、図６に示すように、例えばポリイミド樹脂よりなるカバーフィルム４６を、導電路形成素子用材料層２５の表面から離間させてギャップＧを形成させた状態で配置し、このカバーフィルム４６上に、上型３０を、凸部３１の各々が対応するフレーム板１０の貫通孔１１上に位置されるよう配置する。
【００３３】
そして、導電路形成素子用材料層２５に、磁場を上下方向に作用させることにより、上型３０の凸部３１と下型４０の凸部４１との間に、導電性磁性体粒子を集合させると共に、当該導電性磁性体粒子を導電路形成素子用材料層２５の厚み方向に配向させる。
【００３４】
具体的には、図７に示すように、上型３０の上面および下型４０の下面に電磁石４７，４８を配置してこの電磁石４７，４８を動作させることにより、上型３０の凸部３１からこれに対応する下型４０の凸部４１に向かう方向に平行磁場が作用し、その結果、導電路形成素子用材料層２５中に分散されていた導電性磁性体粒子が、上型３０の凸部３１とこれに対応する下型４０の凸部４１との間の位置に集合し、更に厚み方向に配向する。
而して、導電路形成素子用材料層２５とカバーフィルム４６との間にはギャップＧが存在するため、導電性磁性体粒子の移動集合によって高分子物質用材料も同様に移動する結果、上型３０の凸部３１の各々の下方に位置する部分の高分子物質用材料が***し、これにより、導電路形成素子用材料層２５は、上型３０の凸部３１の各々の下方の位置において上方に突出した状態とされる。
【００３５】
そして、この状態において、例えば加熱して導電路形成素子用材料層２５を硬化処理することにより、図８に示すように、フレーム板１０の貫通孔１１の各々に当該フレーム板１０の表面から突出した状態の導電路形成素子２０が形成され、以て、図１に示す構成の異方導電性シートが製造される。
【００３６】
以上において、導電路形成素子用材料層２５の硬化処理は、平行磁場を作用させたままの状態で行うことが好ましいが、平行磁場の作用を停止させた後に行うこともできる。
導電路形成素子用材料層２５に作用される平行磁場の強度は、上型３０の凸部３１と下型４０の凸部４１との間において、平均で２００〜１００００ガウスとなる大きさが好ましい。
【００３７】
導電路形成素子用材料層２５の硬化処理は、使用される材料によって適宜選定されるが、通常、熱処理によって行われる。具体的な加熱温度及び加熱時間は、導電路形成素子用材料層２５の高分子物質用材料の種類、導電性磁性体粒子の移動に要する時間などを考慮して適宜選定される。例えば、高分子物質用材料が室温硬化型シリコーンゴムである場合に、硬化処理は、室温で２４時間程度、４０℃で２時間程度、８０℃で３０分間程度で行われる。
【００３８】
図９は、本発明の異方導電性シートの他の例における要部の構成を示す説明用断面図である。この異方導電性シートにおいては、図１に示す異方導電性シートと同様にして、剛性を有する絶縁性のフレーム板１０の貫通孔１１の各々に、多数の導電路形成素子２０が、当該貫通孔１１内に充填された状態で一体的に設けられており、導電路形成素子２０の各々は互いに実質的に独立した状態とされている。
【００３９】
この例の導電路形成素子２０においては、その中央部に、導電性磁性体粒子Ｐの充填密度が高い厚み方向に伸びる高密度部分２２が形成され、この高密度部分２２の周辺には、当該高密度部分２２よりも導電性磁性体粒子Ｐの充填密度が低い厚み方向に伸びる低密度部分２３が形成されており、高密度部分２２には、被押圧部２１において低密度部分２３の上面から突出した状態の突出部２４が形成されている。この高密度部分２２においては、好ましくは導電性磁性体粒子Ｐが厚み方向に並んだ状態に配向されており、厚み方向に導電路が形成される。
【００４０】
高密度部分２２における突出部２４の突出高さｈ１は、０．０１〜０．５ｍｍであることが好ましい。
また、高密度部分２２における突出部２４の外径ｄ１は、低密度部分２３を含む被押圧部２１の上面全体の径ｄの３０〜８０％、特に５０〜７０％であることが好ましい。
【００４１】
上記の構成の異方導電性シートによれば、図１に示す構成の異方導電性シートと同様の効果が得られると共に、更に以下の効果が得られる。
導電路形成素子２０における導電路を形成する高密度部分２２には、低密度部分２３の上面から突出する突出部２４が形成されており、この突出部２４の外径を十分に小さくすることができるため、導電路形成素子２０の各々には、バラツキが少なくて良好な加重−歪み特性が得られ、その結果、接続すべき電極と導電路形成素子２０との電気的接続を高い制度で確実に達成することができる。
しかも、高密度部分２２の周辺には、導電性磁性体粒子の充填密度の低い低密度部分２３が形成されており、この低密度部分２４は十分に柔軟で高い可変形性を有するため、高密度部分２２の突出部２４を加圧したときには、当該突出部２４にかかる力が緩和され、その結果、繰り返し使用したときにも、導電路形成素子２０に早期に故障が生じることがなくて優れた耐久性が得られる。
【００４２】
また、高密度部分２２の突出部２４の外径を十分に小さくすることにより、接続すべき電極の面積が小さく、しかも、その周囲に当該電極よりも高く突出した例えばレジスト硬化物よりなる絶縁層が形成されている場合においても、安定した電気的接続を達成することができる。
【００４３】
上記の異方導電性シートは、特定の金型を用いることにより、以下のようにして製造することができる。
図１０は、図９に示す異方導電性シートにおける導電路形成素子２０を形成するために用いられる金型の一例における要部の構成を示す説明用断面図であり、この金型は、磁性金属材料よりなる基盤３３およびこの基盤３３の下面に設けられた絶縁性材料よりなる成形盤３５を有する上型（一方の型）３２と、これと対となる磁性金属材料よりなる下型（他方の型）４０とにより構成されている。
【００４４】
上型３２における基盤３３の下面には、それぞれ下方に突出する複数の凸部３４がフレーム板１０の貫通孔１１における特定のパターンと対掌なパターンに従って形成されており、成形盤３５の上面には、基盤３３の凸部３４の各々に対応する凹部３６が形成され、成形盤３５の下面には、形成すべき導電路形成素子２０の高密度部分２２における突出部２４に対応する複数の凹部３７が形成されている。
一方、下型４０の上面には、それぞれ上方に突出する複数の凸部４１がフレーム板１０の貫通孔１１における特定のパターンと同一のパターンに従って形成されている。
【００４５】
そして、このような金型を用いて次のようにして導電路形成素子２０が形成される。
下型４０の上面に、例えばポリエチレンテレフタレートよりなる支持フィルム４５を配置し、この支持フィルム４５上に、フレーム板１０を、貫通孔１１の各々が対応する下型４０の凸部４１上に位置されるよう配置する（図４参照）。そして、このフレーム板１０の表面上に導電路形成素子用材料を塗布することにより、当該フレーム板１０の貫通孔１１内に導電路形成素子用材料が充填された状態の導電路形成素子用材料層２５を形成する（図５参照）。
このようにして形成された導電路形成素子用材料層２５上に、図１１に示すように、上型３２を、導電路形成素子用材料層２５の表面から離間させてギャップＧを形成させた状態で、成形盤３５における凹部３７の各々が対応するフレーム板１０の貫通孔１１上に位置されるよう配置する。
【００４６】
そして、図１２に示すように、上型３２の上面および下型４０の下面に電磁石４７，４８を配置してこの電磁石４７，４８を動作させることにより、上型３２における基盤３３の凸部３４から下型４０の凸部４１に向かう方向に平行磁場が作用し、その結果、導電路形成素子用材料層２５中に分散されていた導電性磁性体粒子が、上型３２における基盤３３の凸部３４と下型４０の凸部４１との間の位置に集合し、更に大きい平行磁場が作用する成形盤３５の凹部３７の下方位置に集合すると共に、厚み方向に配向する。
【００４７】
而して、導電路形成素子用材料層２５と上型３２との間にはギャップＧが存在するため、導電性磁性体粒子の移動集合によって高分子物質用材料も同様に移動する結果、上型３２における基盤３３の凸部３４の各々の下方に位置する部分の高分子物質用材料が***し、これにより、導電路形成素子用材料層２５は、上型３２における基盤３３の凸部３４の各々の下方の位置において上方に突出した状態とされ、更に導電性磁性体粒子が成形盤３５の凹部３７の下方位置に移動集合することにより、導電路形成素子用材料層２５が成形盤３５の凹部３７内に進入した状態に突出する。
【００４８】
そして、この状態において、導電路形成素子用材料層２５を硬化処理することにより、図１３に示すように、フレーム板１０の貫通孔１１の各々に当該フレーム板１０の表面から突出した状態の導電路形成素子２０が形成され、以て、図８に示す構成の異方導電性シートが製造される。
【００４９】
【発明の効果】
本発明の異方導電性シートによれば、その骨格を構成するフレーム板が剛性を有するものであるため、たわみが極めて小さく、しかも、フレーム板によって導電路形成素子の各々が保持されているため、導電路形成素子の各々の位置関係が常に一定の状態に維持され、その結果、電気的接続作業において、接続すべき電極と導電路形成素子との位置合わせを高い精度で容易に行うことができる。
【００５０】
また、フレーム板を構成する材料として熱膨張性の小さいものを用いることにより、異方導電性シート全体の温度変化に対する熱変形が小さいものとなり、その結果、温度変化による熱履歴などの環境の変化に対しても良好な電気的接続状態を安定に維持することができるので、高い接続信頼性が得られる。
【００５１】
また、フレーム板が剛性を有すると共に、導電路形成素子には、フレーム板の表面から突出する被押圧部が形成されているので、接続すべき電極と導電路形成素子との電気的接続を確実に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の異方導電性シートの一例における要部の構成を示す説明用断面図である。
【図２】フレーム板に要求される剛性の程度を示す説明図である。
【図３】導電路形成素子を形成するための金型の一例を示す説明用断面図である。
【図４】下型の上面に支持フィルムを介してフレーム板を配置した状態を示す説明用断面図である。
【図５】フレーム板に導電路形成素子用材料層を形成した状態を示す説明用断面図である。
【図６】導電路形成素子用材料層上にカバーフィルムを介して上型を配置した状態を示す説明用断面図である。
【図７】導電路形成素子用材料層に平行磁場を作用させた状態を示す説明用断面図である。
【図８】フレーム板の貫通孔の各々に導電路形成素子が形成された状態を示す説明用断面図である。
【図９】本発明の異方導電性シートの他の例における要部の構成を示す説明用断面図である。
【図１０】図９に示す異方導電性シートにおける導電路形成素子を形成するための金型の一例を示す説明用断面図である。
【図１１】導電路形成素子用材料層上に上型を配置した状態を示す説明用断面図である。
【図１２】導電路形成素子用材料層に平行磁場を作用させた状態を示す説明用断面図である。
【図１３】フレーム板の貫通孔の各々に導電路形成素子が形成された状態を示す説明用断面図である。
【符号の説明】
１０ フレーム板 １１ 貫通孔
２０ 導電路形成素子 ２１ 被押圧部
２２ 高密度部分 ２３ 低密度部分
２４ 突出部
２５ 導電路形成素子用材料層
３０，３２ 一方の型 ３１ 凸部
３３ 基盤 ３４ 凸部
３５ 成形盤 ３６ 凹部
３７ 凹部 ４０ 他方の型
４１ 凸部 ４５ 支持フィルム
４６ カバーフィルム ４７，４８ 電磁石
Ｅ 弾性高分子体 Ｐ 導電性磁性体粒子
Ｇ ギャップ Ｋ 間隙
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子部品などの回路素子相互間の電気的接続やプリント基板の検査装置におけるコネクターとして好ましく用いられる異方導電性シートおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
異方導電性エラストマーシートは、厚み方向にのみ導電性を示すもの、または厚み方向に加圧されたときに厚み方向にのみ導電性を示す加圧導電性導電部を有するものであり、ハンダ付けあるいは機械的嵌合などの手段を用いずにコンパクトな電気的接続を達成することが可能であること、機械的な衝撃やひずみを吸収してソフトな接続が可能であることなどの特長を有するため、このような特長を利用して、例えば電子計算機、電子式デジタル時計、電子カメラ、コンピューターキーボードなどの分野において、回路素子、例えばプリント回路基板とリードレスチップキャリアー、液晶パネルなどとの相互間を電気的に接続を達成するためのコネクターとして広く用いられている。
【０００３】
また、プリント基板など回路基板の電気的検査においては、検査対象である回路基板の一面に形成された被検査電極と、検査用回路基板の表面に形成された接続電極との電気的な接続を達成するために、回路基板の被検査電極領域と検査用回路基板の接続電極領域との間に異方導電性エラストマーシートを介在させることが行われている。
【０００４】
従来、このような異方導電性エラストマーシートとしては、種々の構造のものが知られており、例えば金属粒子をエラストマー中に均一に分散して得られるもの（特開昭５１−９３３９３号公報参照）、導電性磁性体粒子をエラストマー中に不均一に分布させることにより、厚み方向に伸びる多数の導電路形成部と、これらを相互に絶縁する絶縁部とが形成されてなるもの（特開昭５３−１４７７７２号公報、特開昭５４−１４６８７３号公報参照）、厚み方向に伸びる導電路形成部と絶縁部とよりなり、導電路形成部の表面と絶縁部の表面との間に段差が形成されたもの（特開昭６１−２５０９０６号）が知られている。
これらの中でも、導電路形成部の表面が絶縁部の表面より突出した状態で形成されてなる異方導電性エラストマーシートは、接続すべき電極が小さいピッチで配置されている回路基板などに対しても、電極間の電気的接続が高い信頼性で達成することができるため、好適である。
【０００５】
而して、このような異方導電性エラストマーシートは、電気的接続作業において、接続すべき電極と当該異方導電性エラストマーシートの導電路形成部との位置合わせが必要である。
然るに、異方導電性エラストマーシートは、高い柔軟性を有するため、それ自体に大きな変形、たわみが生じやすく、また、シートの厚み方向のみならず面方向にも伸縮するため、導電路形成部の各々の位置関係を維持させた状態で電気的接続作業を行うことができず、従って、高い精度で位置合わせが困難である、という問題がある。
【０００６】
また、一旦は所望の位置合わせが実現された場合においても、温度変化による熱履歴の影響、すなわち熱膨張および熱収縮などの影響を受けた場合には、エラストマーの本質的な性質である大きな熱膨張係数が災いして、温度変化による位置ずれが生ずるために、安定な接続状態が維持されない、という問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、電気的接続作業において、接続すべき電極に対する位置合わせが容易で、また、温度変化による熱履歴などの環境の変化に対しても良好な電気的接続状態が安定に維持され、従って、高い接続信頼性が得られる異方導電性シートおよびその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の異方導電性シートは、それぞれ厚み方向に伸びる多数の貫通孔が形成された、剛性を有する絶縁性のフレーム板と、
このフレーム板の貫通孔の各々に、当該貫通孔内に充填された状態で一体的に設けられた、当該フレーム板の表面から突出する被押圧部を有する絶縁性弾性高分子体に導電性粒子が分散されてなる導電路形成素子とよりなり、
前記導電路形成素子の被押圧部が、その上面から下方に向かうに従って大径となり、その下端の外径がフレーム板の貫通孔の内径より大きいものとされていると共に、前記導電路形成素子の下端部がフレーム板の裏面より僅かに突出し、この突出した部分の外径がフレーム板の貫通孔の内径より大きいものとされており、
前記導電路形成素子において、その中央部に、導電性磁性体粒子の充填密度が高い厚み方向に伸びる高密度部分が形成されると共に、この高密度部分の周辺に当該高密度部分よりも導電性磁性体粒子の充填密度が低い厚み方向に伸びる低密度部分が形成されており、高密度部分には、被押圧部において低密度部分の上面から突出する突出部が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の異方導電性シートについて詳細に説明する。
図１は、本発明の異方導電性シートの一例における要部の構成を示す説明用断面図である。この異方導電性シートにおいては、特定のパターンに従って厚み方向に伸びる多数の貫通孔１１が形成された、剛性を有する絶縁性のフレーム板１０が設けられている。このフレーム板１０の貫通孔１１における特定のパターンは、接続すべき電極のパターンと対掌のパターンである。
このフレーム板１０の貫通孔１１の各々には、フレーム板１０の表面から突出する被押圧部２１を有する多数の導電路形成素子２０が、当該貫通孔１１内に充填された状態で一体的に設けられており、導電路形成素子２０の各々は互いに実質的に独立した状態とされている。
【００１０】
この例の導電路形成素子２０においては、フレーム板１０の表面から突出する被押圧部２１が、その上面から下方に向かうに従って大径となるよう形成されており、当該被押圧部２１の下端の外径がフレーム板１０の貫通孔１１の内径より大きいものとされている。また、導電路形成素子２０の下端部は、フレーム板１０の裏面より僅かに突出しており、この突出した部分の外径がフレーム板１０の貫通孔１１の内径より大きいものとされている。
【００１１】
ここで、フレーム板１０に要求される剛性の程度は、例えば以下のとおりである。
図２に示すように、フレーム板１０の両端部を支持した状態で、当該フレーム板１０を水平に配置した場合において、重力によって生ずるフレーム板１０のたわみａが、フレーム板１０の幅ｂの３０％以下である。
【００１２】
このようなフレーム板１０を構成する材料としては、機械的強度が高く、絶縁性を有するものであれば特に限定されず、例えばポリイミド、ポリエステル、ポリアミド等の高い強度を有する樹脂材料、アルマイト処理されたアルミニウム、硬質ゴム、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂やガラス繊維補強型ポリエステル等の複合樹脂材料などを用いることができるが、熱膨張性が小さい点で、アルマイト処理されたアルミニウム、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂、ガラス繊維補強型ポリエステルが好ましい。
【００１３】
また、フレーム板１０の厚みｔの大きさは、当該異方導電性シートの全厚Ｔの５〜９０％、特に１０〜５０％であることが好ましい。また、フレーム板１０の厚みｔの具体的な数値としては、０．０５〜５ｍｍ、特に０．１〜２ｍｍであることが好ましい。
厚みｔの大きさが過小の場合には、フレーム板１０全体の剛性が低いものとなるため、得られる異方導電性シートはたわみが生じやすいものとなる。一方、厚みｔが過大の場合には、当該フレーム板の影響により、導電路形成素子２０における十分な加重−歪み特性が得られない場合がある。
【００１４】
導電路形成素子２０は、絶縁性の弾性高分子体Ｅ中に導電性磁性体粒子Ｐが分散されて構成され、好ましくは弾性高分子体Ｅ中に導電性磁性体粒子Ｐが厚み方向に並んだ状態に配向されており、この導電性磁性体粒子Ｐにより厚み方向に導電路が形成される。
この導電路形成素子２０は、厚み方向に加圧されて圧縮されたときに抵抗値が減少して導電路が形成される、加圧導電路形成素子とすることもできる。
また、導電路形成素子２０の導電路は、導電路形成素子２０の厚み方向と垂直な断面において、その全領域にわたって形成されてもよく、その中央部のみに形成されていてもよい。
【００１５】
導電路形成素子２０の弾性の程度は、例えば圧縮弾性率で１０7 〜１０9 ｄｙｎｅｓ／ｃｍ2 であることが好ましい。
【００１６】
導電路形成素子２０における弾性高分子体Ｅを構成する高分子物質としては、架橋構造を有する高分子物質が好ましい。かかる架橋高分子物質を得るために用いることができる硬化性の高分子物質用材料としては、例えばシリコーンゴム、ポリブタジエンゴム、天然ゴム、ポリイソプレン、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン共重合体ゴム、ウレタンゴム、ポリエステル系ゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、軟質液状エポキシゴムなどが挙げられる。
高分子物質用材料を架橋するために用いられる架橋剤は特に限定されるものではなく、一般的に使用される架橋剤を用いることができ、その使用量も一般的な使用量、例えば高分子物質用材料１００重量部に対して３〜１５重量部であればよい。
【００１７】
導電路形成素子２０における導電性磁性体粒子Ｐ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の粒子若しくはこれらの合金の粒子、またはこれらの粒子に金、銀、パラジウム、ロジウムなどのメッキを施したもの、非磁性金属粒子若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にニッケル、コバルトなどの導電性磁性体のメッキを施したものなどが挙げられ、特に、接触抵抗が小さいなどの電気的特性の点で金メッキが施された金属粒子を用いることが好ましい。また、磁気ヒステリシスを示さない点から、導電性超常磁性体よりなる粒子も好ましく用いることができる。
【００１８】
また、導電性に支障を与えない範囲で、導電性磁性体粒子Ｐの表面がシランカップリング剤、チタンカップリング剤などのカップリング剤で処理されたものを適宜用いることができる。導電性磁性体粒子Ｐの表面がカップリング剤で処理されることにより、当該導電性磁性体粒子Ｐと硬化性の高分子物質材料との接着力が大きくなり、その結果、得られる導電路形成素子２０は、繰り返しの使用における耐久性が高いものとなる。
【００１９】
また、導電性磁性体粒子Ｐの粒径は、３〜２００μｍであることが好ましく、特に、１０〜１００μｍであることが好ましい。これにより、形成される導電路形成素子２０は加圧変形が容易なものとなり、当該導電路形成素子２０において導電性磁性体粒子Ｐ間に十分な電気的な接触が得られる。
【００２０】
導電路形成素子２０における導電性磁性体粒子Ｐの割合は、体積分率で５〜５０％、特に５〜２０％であることが好ましい。形成すべき導電路形成素子２０を加圧導電路形成素子とする場合において、導電性磁性体粒子Ｐの割合が大きいときには、加圧が小さいときにも確実に所期の電気的接続を達成することができる。
【００２１】
導電路形成素子２０における被押圧部２１の突出高さｈは、０．１〜２．０ｍｍであることが好ましい。また、導電路形成素子２０における被押圧部２１の突出高さｈは、当該異方導電性シートの全厚Ｔの３０％以上、特に３０〜８０％であることが好ましい。
このような条件が充足されることにより、接続すべき電極と導電路形成素子２０との電気的接続が確実に達成されると共に、当該導電路形成素子２０に作用される加圧力が変化した場合にも、それによる導電路形成素子２０の導電性の変化が十分に小さく抑制される。
【００２２】
上記の構成の異方導電性シートによれば、その骨格を構成するフレーム板１０が剛性を有するものであるため、変形やたわみが極めて小さく、しかも、フレーム板１０によって導電路形成素子２０の各々が一体的に保持されているため、導電路形成素子２０の各々の位置関係が常に一定の状態に維持され、その結果、電気的接続作業において、接続すべき電極と導電路形成素子２０との位置合わせを高い精度で容易に行うことができる。
【００２３】
また、フレーム板１０を構成する材料として熱膨張性の小さいものを用いることにより、異方導電性シート全体の温度変化に対する熱変形が小さいものとなり、その結果、温度変化による熱履歴などの環境の変化に対しても良好な電気的接続状態を安定に維持することができるので、高い接続信頼性が得られる。
【００２４】
また、フレーム板１０が剛性を有すると共に、導電路形成素子２０には、フレーム板１０の表面から突出する被押圧部２１が形成されているので、接続すべき電極と導電路形成素子２０との電気的接続を確実に達成することができる。
【００２５】
更に、導電路形成素子２０の各々は、互いに実質的に独立した状態でかつフレーム板１０によって互いに絶縁された状態で設けられているので、高い分解能で電気的接続を達成することができる。
【００２６】
上記のような異方導電性シートは、強磁性体よりなる特定の金型を用いてフレーム板１０の貫通孔１１内に導電路形成素子２０を形成することにより、製造することができる。
【００２７】
図３は、導電路形成素子２０を形成するために用いられる金型の一例における要部の構成を示す説明用断面図であり、この金型は、磁性金属材料よりなる一方の型（以下、「上型」という。）３０と、これと対となる磁性金属材料よりなる他方の型（以下、「下型」という。）４０とにより構成されている。
上型３０の下面には、それぞれ下方に突出する複数の凸部３１がフレーム板１０の貫通孔１１における特定のパターンと対掌なパターンに従って形成されており、下型４０の上面には、それぞれ上方に突出する複数の凸部４１がフレーム板１０の貫通孔１１における特定のパターンと同一のパターンに従って形成されている。
【００２８】
上型３０および下型４０を構成する磁性金属材料としては、鉄、鉄−ニッケル合金、鉄−コバルト合金、ニッケル、コバルトなどを用いることができる。
上型３０の凸部３１における突出高さＨ１および下型４０の凸部４１における突出高さＨ２は、それぞれ０．１〜２．０ｍｍであることが好ましい。
【００２９】
そして、このような金型を用いて次のようにして導電路形成素子２０が形成される。
先ず、硬化処理によって絶縁性の弾性高分子物質となる高分子物質用材料中に導電性磁性体粒子を分散させて、流動性の混合物よりなる導電路形成素子用材料を調製する。
【００３０】
一方、図４に示すように、下型４０の上面に、例えばポリエチレンテレフタレートよりなる支持フィルム４５を配置し、この支持フィルム４５上に、フレーム板１０を、貫通孔１１の各々が対応する下型４０の凸部４１上に位置されるよう配置する。そして、このフレーム板１０の表面上に導電路形成素子用材料を塗布することにより、図５に示すように、当該フレーム板１０の貫通孔１１内に導電路形成素子用材料が充填された状態の導電路形成素子用材料層２５を形成する。
【００３１】
導電路形成素子用材料層２５を形成する手段としては、導電路形成素子用材料をスクリーン印刷することにより形成する手段を好適に用いることができる。
また、導電路形成素子用材料層２５は、フレーム板１０の貫通孔１１内に充填された状態であれば、フレーム板１０の表面の全領域にわたって形成されていてもよく、また、フレーム板１０の貫通孔１１におけるパターンと同一のパターンの開口部を有するスクリーン印刷用マスクを用いることにより、フレーム板１０の貫通孔１１を含む領域にのみ選択的に形成されていてもよい。
また、導電路形成素子用材料層２５の形成においては、導電路形成素子用材料がフレーム板１０の貫通孔１１の下端からはみだして当該フレーム板１０と支持フィルム４５との間の間隙Ｋ内に進入するが、この間隙Ｋの厚みよりも導電性磁性体粒子の粒径が十分に大きいため、当該間隙Ｋ内には、実際上、導電路形成素子用材料における導電性磁性体粒子以外の材料が進入することとなる。
【００３２】
このようにして形成された導電路形成素子用材料層２５上に、図６に示すように、例えばポリイミド樹脂よりなるカバーフィルム４６を、導電路形成素子用材料層２５の表面から離間させてギャップＧを形成させた状態で配置し、このカバーフィルム４６上に、上型３０を、凸部３１の各々が対応するフレーム板１０の貫通孔１１上に位置されるよう配置する。
【００３３】
そして、導電路形成素子用材料層２５に、磁場を上下方向に作用させることにより、上型３０の凸部３１と下型４０の凸部４１との間に、導電性磁性体粒子を集合させると共に、当該導電性磁性体粒子を導電路形成素子用材料層２５の厚み方向に配向させる。
【００３４】
具体的には、図７に示すように、上型３０の上面および下型４０の下面に電磁石４７，４８を配置してこの電磁石４７，４８を動作させることにより、上型３０の凸部３１からこれに対応する下型４０の凸部４１に向かう方向に平行磁場が作用し、その結果、導電路形成素子用材料層２５中に分散されていた導電性磁性体粒子が、上型３０の凸部３１とこれに対応する下型４０の凸部４１との間の位置に集合し、更に厚み方向に配向する。
而して、導電路形成素子用材料層２５とカバーフィルム４６との間にはギャップＧが存在するため、導電性磁性体粒子の移動集合によって高分子物質用材料も同様に移動する結果、上型３０の凸部３１の各々の下方に位置する部分の高分子物質用材料が***し、これにより、導電路形成素子用材料層２５は、上型３０の凸部３１の各々の下方の位置において上方に突出した状態とされる。
【００３５】
そして、この状態において、例えば加熱して導電路形成素子用材料層２５を硬化処理することにより、図８に示すように、フレーム板１０の貫通孔１１の各々に当該フレーム板１０の表面から突出した状態の導電路形成素子２０が形成され、以て、図１に示す構成の異方導電性シートが製造される。
【００３６】
以上において、導電路形成素子用材料層２５の硬化処理は、平行磁場を作用させたままの状態で行うことが好ましいが、平行磁場の作用を停止させた後に行うこともできる。
導電路形成素子用材料層２５に作用される平行磁場の強度は、上型３０の凸部３１と下型４０の凸部４１との間において、平均で２００〜１００００ガウスとなる大きさが好ましい。
【００３７】
導電路形成素子用材料層２５の硬化処理は、使用される材料によって適宜選定されるが、通常、熱処理によって行われる。具体的な加熱温度及び加熱時間は、導電路形成素子用材料層２５の高分子物質用材料の種類、導電性磁性体粒子の移動に要する時間などを考慮して適宜選定される。例えば、高分子物質用材料が室温硬化型シリコーンゴムである場合に、硬化処理は、室温で２４時間程度、４０℃で２時間程度、８０℃で３０分間程度で行われる。
【００３８】
図９は、本発明の異方導電性シートの他の例における要部の構成を示す説明用断面図である。この異方導電性シートにおいては、図１に示す異方導電性シートと同様にして、剛性を有する絶縁性のフレーム板１０の貫通孔１１の各々に、多数の導電路形成素子２０が、当該貫通孔１１内に充填された状態で一体的に設けられており、導電路形成素子２０の各々は互いに実質的に独立した状態とされている。
【００３９】
この例の導電路形成素子２０においては、その中央部に、導電性磁性体粒子Ｐの充填密度が高い厚み方向に伸びる高密度部分２２が形成され、この高密度部分２２の周辺には、当該高密度部分２２よりも導電性磁性体粒子Ｐの充填密度が低い厚み方向に伸びる低密度部分２３が形成されており、高密度部分２２には、被押圧部２１において低密度部分２３の上面から突出した状態の突出部２４が形成されている。この高密度部分２２においては、好ましくは導電性磁性体粒子Ｐが厚み方向に並んだ状態に配向されており、厚み方向に導電路が形成される。
【００４０】
高密度部分２２における突出部２４の突出高さｈ１は、０．０１〜０．５ｍｍであることが好ましい。
また、高密度部分２２における突出部２４の外径ｄ１は、低密度部分２３を含む被押圧部２１の上面全体の径ｄの３０〜８０％、特に５０〜７０％であることが好ましい。
【００４１】
上記の構成の異方導電性シートによれば、図１に示す構成の異方導電性シートと同様の効果が得られると共に、更に以下の効果が得られる。
導電路形成素子２０における導電路を形成する高密度部分２２には、低密度部分２３の上面から突出する突出部２４が形成されており、この突出部２４の外径を十分に小さくすることができるため、導電路形成素子２０の各々には、バラツキが少なくて良好な加重−歪み特性が得られ、その結果、接続すべき電極と導電路形成素子２０との電気的接続を高い制度で確実に達成することができる。
しかも、高密度部分２２の周辺には、導電性磁性体粒子の充填密度の低い低密度部分２３が形成されており、この低密度部分２４は十分に柔軟で高い可変形性を有するため、高密度部分２２の突出部２４を加圧したときには、当該突出部２４にかかる力が緩和され、その結果、繰り返し使用したときにも、導電路形成素子２０に早期に故障が生じることがなくて優れた耐久性が得られる。
【００４２】
また、高密度部分２２の突出部２４の外径を十分に小さくすることにより、接続すべき電極の面積が小さく、しかも、その周囲に当該電極よりも高く突出した例えばレジスト硬化物よりなる絶縁層が形成されている場合においても、安定した電気的接続を達成することができる。
【００４３】
上記の異方導電性シートは、特定の金型を用いることにより、以下のようにして製造することができる。
図１０は、図９に示す異方導電性シートにおける導電路形成素子２０を形成するために用いられる金型の一例における要部の構成を示す説明用断面図であり、この金型は、磁性金属材料よりなる基盤３３およびこの基盤３３の下面に設けられた絶縁性材料よりなる成形盤３５を有する上型（一方の型）３２と、これと対となる磁性金属材料よりなる下型（他方の型）４０とにより構成されている。
【００４４】
上型３２における基盤３３の下面には、それぞれ下方に突出する複数の凸部３４がフレーム板１０の貫通孔１１における特定のパターンと対掌なパターンに従って形成されており、成形盤３５の上面には、基盤３３の凸部３４の各々に対応する凹部３６が形成され、成形盤３５の下面には、形成すべき導電路形成素子２０の高密度部分２２における突出部２４に対応する複数の凹部３７が形成されている。
一方、下型４０の上面には、それぞれ上方に突出する複数の凸部４１がフレーム板１０の貫通孔１１における特定のパターンと同一のパターンに従って形成されている。
【００４５】
そして、このような金型を用いて次のようにして導電路形成素子２０が形成される。
下型４０の上面に、例えばポリエチレンテレフタレートよりなる支持フィルム４５を配置し、この支持フィルム４５上に、フレーム板１０を、貫通孔１１の各々が対応する下型４０の凸部４１上に位置されるよう配置する（図４参照）。そして、このフレーム板１０の表面上に導電路形成素子用材料を塗布することにより、当該フレーム板１０の貫通孔１１内に導電路形成素子用材料が充填された状態の導電路形成素子用材料層２５を形成する（図５参照）。
このようにして形成された導電路形成素子用材料層２５上に、図１１に示すように、上型３２を、導電路形成素子用材料層２５の表面から離間させてギャップＧを形成させた状態で、成形盤３５における凹部３７の各々が対応するフレーム板１０の貫通孔１１上に位置されるよう配置する。
【００４６】
そして、図１２に示すように、上型３２の上面および下型４０の下面に電磁石４７，４８を配置してこの電磁石４７，４８を動作させることにより、上型３２における基盤３３の凸部３４から下型４０の凸部４１に向かう方向に平行磁場が作用し、その結果、導電路形成素子用材料層２５中に分散されていた導電性磁性体粒子が、上型３２における基盤３３の凸部３４と下型４０の凸部４１との間の位置に集合し、更に大きい平行磁場が作用する成形盤３５の凹部３７の下方位置に集合すると共に、厚み方向に配向する。
【００４７】
而して、導電路形成素子用材料層２５と上型３２との間にはギャップＧが存在するため、導電性磁性体粒子の移動集合によって高分子物質用材料も同様に移動する結果、上型３２における基盤３３の凸部３４の各々の下方に位置する部分の高分子物質用材料が***し、これにより、導電路形成素子用材料層２５は、上型３２における基盤３３の凸部３４の各々の下方の位置において上方に突出した状態とされ、更に導電性磁性体粒子が成形盤３５の凹部３７の下方位置に移動集合することにより、導電路形成素子用材料層２５が成形盤３５の凹部３７内に進入した状態に突出する。
【００４８】
そして、この状態において、導電路形成素子用材料層２５を硬化処理することにより、図１３に示すように、フレーム板１０の貫通孔１１の各々に当該フレーム板１０の表面から突出した状態の導電路形成素子２０が形成され、以て、図８に示す構成の異方導電性シートが製造される。
【００４９】
【発明の効果】
本発明の異方導電性シートによれば、その骨格を構成するフレーム板が剛性を有するものであるため、たわみが極めて小さく、しかも、フレーム板によって導電路形成素子の各々が保持されているため、導電路形成素子の各々の位置関係が常に一定の状態に維持され、その結果、電気的接続作業において、接続すべき電極と導電路形成素子との位置合わせを高い精度で容易に行うことができる。
【００５０】
また、フレーム板を構成する材料として熱膨張性の小さいものを用いることにより、異方導電性シート全体の温度変化に対する熱変形が小さいものとなり、その結果、温度変化による熱履歴などの環境の変化に対しても良好な電気的接続状態を安定に維持することができるので、高い接続信頼性が得られる。
【００５１】
また、フレーム板が剛性を有すると共に、導電路形成素子には、フレーム板の表面から突出する被押圧部が形成されているので、接続すべき電極と導電路形成素子との電気的接続を確実に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の異方導電性シートの一例における要部の構成を示す説明用断面図である。
【図２】フレーム板に要求される剛性の程度を示す説明図である。
【図３】導電路形成素子を形成するための金型の一例を示す説明用断面図である。
【図４】下型の上面に支持フィルムを介してフレーム板を配置した状態を示す説明用断面図である。
【図５】フレーム板に導電路形成素子用材料層を形成した状態を示す説明用断面図である。
【図６】導電路形成素子用材料層上にカバーフィルムを介して上型を配置した状態を示す説明用断面図である。
【図７】導電路形成素子用材料層に平行磁場を作用させた状態を示す説明用断面図である。
【図８】フレーム板の貫通孔の各々に導電路形成素子が形成された状態を示す説明用断面図である。
【図９】本発明の異方導電性シートの他の例における要部の構成を示す説明用断面図である。
【図１０】図９に示す異方導電性シートにおける導電路形成素子を形成するための金型の一例を示す説明用断面図である。
【図１１】導電路形成素子用材料層上に上型を配置した状態を示す説明用断面図である。
【図１２】導電路形成素子用材料層に平行磁場を作用させた状態を示す説明用断面図である。
【図１３】フレーム板の貫通孔の各々に導電路形成素子が形成された状態を示す説明用断面図である。
【符号の説明】
１０ フレーム板 １１ 貫通孔
２０ 導電路形成素子 ２１ 被押圧部
２２ 高密度部分 ２３ 低密度部分
２４ 突出部
２５ 導電路形成素子用材料層
３０，３２ 一方の型 ３１ 凸部
３３ 基盤 ３４ 凸部
３５ 成形盤 ３６ 凹部
３７ 凹部 ４０ 他方の型
４１ 凸部 ４５ 支持フィルム
４６ カバーフィルム ４７，４８ 電磁石
Ｅ 弾性高分子体 Ｐ 導電性磁性体粒子
Ｇ ギャップ Ｋ 間隙
Claims (3)
- それぞれ厚み方向に伸びる多数の貫通孔が形成された、剛性を有する絶縁性のフレーム板と、
このフレーム板の貫通孔の各々に、当該貫通孔内に充填された状態で一体的に設けられた、当該フレーム板の表面から突出する被押圧部を有する絶縁性弾性高分子体に導電性粒子が分散されてなる導電路形成素子とよりなり、
前記導電路形成素子の被押圧部が、その上面から下方に向かうに従って大径となり、その下端の外径がフレーム板の貫通孔の内径より大きいものとされていると共に、前記導電路形成素子の下端部がフレーム板の裏面より僅かに突出し、この突出した部分の外径がフレーム板の貫通孔の内径より大きいものとされており、
前記導電路形成素子において、その中央部に、導電性磁性体粒子の充填密度が高い厚み方向に伸びる高密度部分が形成されると共に、この高密度部分の周辺に当該高密度部分よりも導電性磁性体粒子の充填密度が低い厚み方向に伸びる低密度部分が形成されており、高密度部分には、被押圧部において低密度部分の上面から突出する突出部が形成されていることを特徴とする異方導電性シート。 - それぞれ厚み方向に伸びる多数の貫通孔が形成された、剛性を有する絶縁性のフレーム板と、このフレーム板の貫通孔の各々に、当該貫通孔内に充填された状態で一体的に設けられた、当該フレーム板の表面から突出する被押圧部を有する絶縁性弾性高分子体に導電性粒子が分散されてなる導電路形成素子とよりなり、前記導電路形成素子の被押圧部が、その上面から下方に向かうに従って大径となり、その下端の外径がフレーム板の貫通孔の内径より大きいものとされていると共に、前記導電路形成素子の下端部がフレーム板の裏面より僅かに突出し、この突出した部分の外径がフレーム板の貫通孔の内径より大きいものとされている異方導電性シートを製造する方法であって、
凸部が形成された下型の上面に配置された支持フィルム上に、フレーム板を、その貫通孔の各々が対応する下型の凸部上に位置されるよう配置し、硬化処理によって絶縁性の弾性高分子物質となる高分子物質用材料中に導電性磁性体粒子を分散させてなる導電路形成素子用材料を塗布することにより、当該フレーム板の貫通孔内に導電路形成素子用材料を充填して導電路形成素子用材料層を形成し、この導電路形成素子用材料層上に、カバーフィルムを、導電路形成素子用材料層の表面との間にギャップが形成された状態で配置し、このカバーフィルム上に、上型を、その凸部の各々が対応するフレーム板の貫通孔上に位置されるよう配置し、
導電路形成素子用材料層に磁場を上下方向に作用させることにより、上型の凸部と下型の凸部との間に導電性磁性体粒子を集合させて導電路形成素子用材料層の厚み方向に配向させると共に、上型の凸部の各々の下方に位置する部分の高分子物質用材料を***させることにより、導電路形成素子用材料層が上型の凸部の各々の下方の位置において上方に突出した状態を形成し、
この状態において導電路形成素子用材料層を硬化処理することにより、フレーム板の貫通孔の各々に当該フレーム板の表面から突出した状態の導電路形成素子を形成することを特徴とする異方導電性シートの製造方法。 - 請求項１に記載の異方導電性シートを製造する方法であって、
磁性金属材料よりなる基盤およびこの基盤の下面に設けられた絶縁性材料よりなる成形盤を有する上型と、これと対となる磁性金属材料よりなる下型とにより構成される金型であって、
上型における基盤の下面には、それぞれ下方に突出する複数の凸部がフレーム板の貫通孔のパターンに従って形成され、成形盤の上面に基盤の凸部の各々に対応する凹部が形成されると共に、成形盤の下面に形成すべき導電路形成素子の高密度部分における突出部に対応する複数の凹部が形成されており、下型の上面に、それぞれ上方に突出する複数の凸部がフレーム板の貫通孔のパターンに従って形成されている金型を用い、
下型の上面に配置された支持フィルム上に、フレーム板を、貫通孔の各々が対応する下型の凸部上に位置されるよう配置し、硬化処理によって絶縁性の弾性高分子物質となる高 分子物質用材料中に導電性磁性体粒子を分散させてなる導電路形成素子用材料を塗布することにより、当該フレーム板の貫通孔内に導電路形成素子用材料を充填して導電路形成素子用材料層を形成し、この導電路形成素子用材料層上に、上型を、導電路形成素子用材料層の表面との間にギャップが形成されると共に、成形盤における凹部の各々が対応するフレーム板の貫通孔上に位置されるよう配置し、
上型における基盤の凸部から下型の凸部に向かう方向に平行磁場を作用させることにより、導電路形成素子用材料層中の導電性磁性体粒子を、上型における基盤の凸部と下型の凸部との間の位置において成形盤の凹部の下方位置に集合させて厚み方向に配向させると共に、上型における基盤の凸部の各々の下方に位置する部分の高分子物質用材料を***させることにより、導電路形成素子用材料層を上型における基盤の凸部の各々の下方の位置において上方に突出した状態とし、更に導電性磁性体粒子を成形盤の凹部の下方位置に移動集合させて導電路形成素子用材料層が成形盤の凹部内に進入して突出した状態とし、
この状態において、導電路形成素子用材料層を硬化処理することにより、フレーム板の貫通孔の各々に当該フレーム板の表面から突出した状態の導電路形成素子を形成することを特徴とする異方導電性シートの製造方法。
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