JP4270983B2 - 金属線配向異方導電性コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、絶縁性の樹脂マトリックス中に金属細線を配向されている異方導電性コネクタに関し、特にはシリコーンゴム中に金属細線を接着力を向上させて配向されている異方導電性コネクタに関する。

電子機器等に用いられる回路基板や電子部品を電気的に接続するコネクタに、異方導電性コネクタがあり、絶縁性の樹脂マトリックスに導電性粉末等を混入させて、コネクタを押圧圧縮することによってその押圧方向に異方的に導電性とするタイプのものの外に、もう一つのタイプとして、絶縁性の樹脂マトリックス中に厚み方向に導電性線材を配向配置した線材タイプの異方導電性コネクタがある（図１）。
図１において、１は、導電性線材２が絶縁性の樹脂マトリックス３の厚さｗのほぼ中央に高さｈ方向に配向配置された線材タイプの異方導電性コネクタである。
線材タイプの異方導電性コネクタにおいても、電子機器等の電極に対する接続のために、絶縁性の樹脂マトリックスが圧縮するように押圧されるが、異方導電性は配向された導電性線材が基本的に担っている。

コネクタの厚みが３ｍｍ程度以上であれば、樹脂マトリックスと金属細線との接着力が多少弱くても、金属細線を保持する長さが長いので、格別問題はなかったが、近時の電子機器等の小型化、軽量化、薄肉化の要求に伴ってコネクタの厚さも薄肉化が要求されるようになり、１ｍｍ程度の厚みになってくると、樹脂マトリックスの金属細線に対する保持力が低下し、接着力が弱いと、コネクタ製造に際しての、コネクタ塊状体からのコネクタ厚さへの切断時に金属細線にストレスが掛かり、最悪の場合は金属細線が樹脂マトリックスから脱離してしまうこともある。たとえ脱離しない場合でも、切断時のストレスによって接着力が低下する傾向は免れ難かった。

本発明者は、先に、金属細線が樹脂マトリックスから突出する線材タイプの異方導電性コネクタを提案した（特許文献１参照）。
特許文献１では、シリコーンゴム等の樹脂マトリックス中に金属細線を配向させるに際して、シランカップリング剤等の金属細線と樹脂マトリックスとの接着成分を使用すると、異方性コネクタの肉厚を薄型化しても金属細線が樹脂マトリックスから脱離し難くなることを確認した。そこで使用したシランカップリング剤は、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランや、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等であるが、これらは通例通り、樹脂マトリックス原料に内添して使用していた。

シリコーンゴムに内添する上記のような接着成分は、シリコーンゴムと相溶性があり、シリコーンゴム全体に分散し、直接金属細線との接着に関わる量は、配合量の１／１００程度になってしまい、十分な接着力を得るためには、多量の接着成分を用いる必要があった。
接着成分を樹脂マトリックスに内添せずに、金属細線に直接塗布することで接着力を上げることも考えられるが、接着剤塗布工程が増えることになり、コスト高にならざるを得ない。
特開２００４−３２７２９２号公報

本発明が解決しようとする課題は、上記のような事情に鑑み、工程数を増やすことなく、絶縁性の樹脂マトリックスと金属細線との接着力を比較的少量の接着剤成分で実現することにある。

本発明の接着剤成分と接着助剤成分とが内添された絶縁性の樹脂マトリックス内に金属細線が配向されている金属線配向異方導電性コネクタは、前記絶縁性の樹脂マトリックスがシリコーンゴムであり、シリコーンゴム１００重量部に対して前記接着剤成分としてシランカップリング剤が０．１〜５．０重量部、前記接着助剤成分としてエポキシ当量が１００〜５０００ｇ／１ｍｏｌで分子中に芳香族環を少なくとも１個有する有機化合物または有機珪素化合物が０．１〜５．０重量部であることを特徴とする。

本発明によれば、接着剤成分たるシランカップリング剤と接着助剤成分とを用いることによって、接着剤成分の使用量を大幅に減少させることができ、その上樹脂マトリックスと金属細線との接着力を大幅に向上させることができた。

本発明は、絶縁性の樹脂マトリックス液中に接着剤成分と接着助剤成分とを内添、混合したものを用いることによって、樹脂マトリックスと金属細線との接着力を格段に向上させ、金属線配向異方導電性コネクタの厚みを１ｍｍ程度のものとすることができることを基本とする。
以下に、本発明を詳細に説明する。
金属細線の線種としては、この種の金属線タイプの異方導電性コネクタに用いられるもので差し支えない。中でも好ましいものとしては、具体的には、金メッキ真鍮線、金メッキベリリウム銅線、金メッキりん青銅線や、Ｐｄ／Ａｇ／Ｃｕ／Ｐｔ／Ａｕ合金などの金属細線が挙げられる。

また、非常に高引張強さであるタングステン線でも問題なく、さらに高引張強さのものであっても何ら問題ない。また、低抵抗の面では望ましい金細線でも良い。
絶縁性の樹脂マトリックス材料としては、各種のエラストマ（常温付近でゴム状弾性を有するものの総称）が用いられ得る。例えばシリコーンゴム、フッ素ゴム、ポリウレタンゴム、ポリブタジエンゴム、ポリイソプロピレンゴム、クロロプレンゴム、ポリエステル系ゴム、スチレン・ブタジエン共重合体ゴム、天然ゴム等が該当する。エラストマは、単一のものであっても２種以上の混合物であっても良い。これらの中では電気絶縁性、耐熱性、圧縮永久歪、加工性等に優れているシリコーンゴムが好ましい。以下では、シリコーンゴムを用いた例で説明するが、これに限られるものではない。

硬化後の絶縁性のマトリックスのゴム硬度は、ＪＩＳ Ｋ６２５３ デュロメータ硬さタイプＡで３０〜７０°Ｈであることが好ましい。３０°Ｈに満たないと、金属細線保持力がないため、金属細線が容易に座屈してしまう不都合があり、７０°Ｈを超えると、使用領域で高荷重になってしまう。
また、コネクタが薄型化して１ｍｍ厚み程度になってくると７０Ｈ°のゴムでも金属細線を保持する力が十分でなくなる。そのために、本発明ではシリコーンゴムに接着剤成分と接着助剤成分とを添加して金属細線との接着力を向上させる。

接着剤成分としては、シランカップリング剤を用いることが好ましい。具体的には、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランや、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等が挙げられる。接着剤成分の添加量は、シリコーンゴム１００重量％に対して、０．１〜５．０重量部であることが好ましい。０．１重量％未満では、樹脂マトリックスと金属細線との接着力向上の効果が十分でなく、５．０重量部を越えて添加しても、それ以上の接着力向上の効果が期待できず、コストが高くなるので好ましくない。
接着助剤成分としては、エポキシ当量が１００〜５０００ｇ／１ｍｏｌで分子中に芳香族環を少なくとも１個有する有機化合物または有機珪素化合物を使用する。

エポキシ当量が１００〜５０００ｇ／１ｍｏｌで分子中に芳香族環を少なくとも１個有する有機化合物または有機珪素化合物を付与したものは、下記構造式（１）または構造式（２）に示す構造式を有するものである。

接着助剤成分は、シリコーン成分と相溶性がないため、混合して放置するなり、フィルム状等、適宜の形状に整形して放置するなりすると、時間経過と共に接着剤成分が界面に析出してくる性質を持っている。そして、界面に析出する際に、接着剤成分を界面に析出させる（伴ってくる）性質を持っている。界面とは、マトリックスのみであれば塊の表面であり、あるいはフィルムの表面である。マトリックスに金属細線が配向されていれば金属細線の所である。
フィルム表面には接着剤成分と接着助剤成分が豊富にコンデンスしているので、金属細線の樹脂マトリックスへの接着力が向上する。

液状のシリコーンゴムに接着剤成分と接着助剤成分とを添加し、十分に混合する。そして、混合物から樹脂フィルム形状に成形する。フィルム厚さは、任意に設定できるが、概ね５０〜７００μｍ程度が適当である。
接着助剤成分の添加量は、シリコーンゴム１００重量％に対して、０．１〜５．０重量部であることが好ましい。０．１重量％未満では、樹脂マトリックスと金属細線との接着力向上の効果が十分でなく、５．０重量部を越えて添加してもそれ以上の接着力向上の効果が期待できず、コストが高くなる外に、コネクタの製造工程時ないし製品の移送・保管時に用いるキャリアフィルムに接着して、キャリアフィルムを剥がすことが困難になることが生じ得るので好ましくない。

［実施例、比較例］
絶縁性の樹脂マトリックス素材としてシリコーンゴム：ＫＥ１７１（信越化学工業（株）製商品名）、金属細線として線径３０μｍの金メッキ真鍮線を用いて、表１に示す量の接着剤成分γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン：ＫＢＭ４０３（信越化学工業（株）製商品名）、接着助剤成分：［化１］（構造式１のもの）を混練し、実施例、比較例の異方導電性コネクタを作製した。硬化条件は１２０℃、１時間とした。
各コネクタについて、絶縁性樹脂マトリックスから金属細線を引き抜く試験を実施した。結果を表１に併記する。
［金属細線の引き抜きテスト］
金属細線の引き抜きテストは、図２にその概要を示すようにして行った。すなわち、導電性線材２と絶縁性の樹脂マトリックス３とから成る線材タイプの異方導電性コネクタ１をクランプ４を用いて固定治具５に固定し、コネクタ１に埋め込まれている導電性線材２の端部を荷重測定機のチャック６に周辺の樹脂マトリックス３ごと挟んで、引張速度０．５ｍｍ／秒で引っ張り、抜けるまでの最高荷重を測定する。なお、図２で（イ）は引っ張り開始の状態、（ロ）は金属細線が引き抜けた状態をそれぞれ示す。

表１によれば、接着剤、接着助剤の組合せで、０．１〜５．０重量部まではどのように組み合わせても接着力、加工性に問題はない。なお、接着力は、１００ｇあれば使用状態において抜けたりする不具合等は発生しない。また、接着剤、接着助剤が０．１重量部未満になると、接着力が低下しＮＧとなる。逆に５．０重量部を越えると加工性が低下する。

本発明によれば、絶縁性の樹脂マトリックスと金属細線との接着強度を接着剤成分を少量使用して十分に高めることができ、コストも安く、小型電子機器のさらなる小型化、薄型化、軽量化が図れるようになったので、小型電子機器用の異方導電性コネクタとして、きわめて有用である。

線材タイプの異方導電性コネクタを示す斜視説明図である。 コネクタのマトリックス中からの金属細線の引き抜きテストの概要を説明する図である。

符号の説明

１：（線材タイプの）異方導電性コネクタ
２：導電性線材
３：（絶縁性の）樹脂マトリックス
４：クランプ
５：固定治具
６：チャック
ｈ：コネクタの高さ
ｗ：コネクタの厚さ

Claims (1)

1. 接着剤成分と接着助剤成分とが内添された絶縁性の樹脂マトリックス内に金属細線が配向されている金属線配向異方導電性コネクタであって、前記絶縁性の樹脂マトリックスがシリコーンゴムであり、シリコーンゴム１００重量部に対して前記接着剤成分としてシランカップリング剤が０．１〜５．０重量部、前記接着助剤成分としてエポキシ当量が１００〜５０００ｇ／１ｍｏｌで分子中に芳香族環を少なくとも１個有する有機化合物または有機珪素化合物が０．１〜５．０重量部であることを特徴とする金属線配向異方導電性コネクタ。

Images