JP4919093B2 - 異方導電性シート - Google Patents
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図6に示すように、板状の基材81上に例えば検査対象である回路基板の被検査電極と同一のパターンに従って磁性体部82が配置されると共に、当該磁性体部82以外の箇所に非磁性体部83が配置されてなる上型80と、板状の基材86上に検査対象である回路基板の被検査電極と対掌のパターンに従って磁性体部87が配置されると共に、当該磁性体部87以外の箇所に非磁性体部88が配置されてなる下型85とを用い、図7に示すように、上型80と下型85との間に、硬化されて弾性高分子物質となる高分子物質形成材料中に磁性を示す導電性粒子Pが分散されてなるペースト層95Aを形成する。
厚みの大きい大きい異方導電性エラストマーシートを製造する場合には、当然のことながら上型80と型85との間に形成されるペースト層95Aの厚みを大きくすることが必要となる。然るに、厚みの大きいペースト層95Aに磁場を作用させると、図9に示すように、上型80および下型85の各々において、或る磁性体部82a,87aとこれに隣接する磁性体部82b,87bとの離間距離が、ペースト層95Aの厚みに比較して相対的に小さくなるために、上型80の磁性体部82aからこれに対応する下型85の磁性体部87aに向かう方向(矢印Xで示す)のみならず、例えば上型80の磁性体部82aからこれに対応する下型85の磁性体部87aに隣接する磁性体部87bに向かう方向(矢印Yで示す)にも磁場が作用することとなる。そのため、ペースト層95Aにおいて、導電性粒子を、上型80の磁性体部82aとこれに対応する下型85の磁性体部87aとの間に位置する部分に集合させることが困難となり、上型80の磁性体部82aと下型85の磁性体部87bとの間に位置する部分にも導電性粒子が集合してしまい、その結果、得られる異方導電性エラストマーシートにおいては、隣接する導電部間における所要の絶縁性が確保されず、従って、高い接続信頼性を得ることが困難となる。
前記異方導電性シート本体における導電部のピッチは前記導電素子のピッチより小さく、かつ、前記異方導電性シート本体における導電部の径が隣接する導電素子間の離間距離より小さく、
前記導電素子の各々は、少なくとも一つの導電部に電気的に接続されていることを特徴とする。
また、異方導電性シート本体の表面および裏面の各々に、導電素子を取り囲むよう絶縁層が形成されていてもよい。
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10は、異方導電性シート本体11と、この異方導電性シート本体の表面および裏面の各々に一体的に形成された複数の導電素子15とにより構成されている。異方導電性シート本体11は、それぞれ厚み方向に伸びる複数の導電部12が絶縁部13によって相互に絶縁されて構成され、導電部12の各々は、格子点位置に従って縦横に並ぶよう規則的に配置されている。一方、導電素子15の各々は、接続すべき電極のパターンに対応するパターンに従って配置されている。
異方導電性シート本体11は弾性高分子物質により形成され、導電部12の各々には、磁性を示す導電性粒子が厚み方向に並ぶよう配向した状態で含有されている。これに対して、絶縁部13は、導電性粒子が全く或いは殆ど含有されていないものである。
一方、導電素子15は、弾性高分子物質中に磁性を示す導電性粒子が厚み方向に並ぶよう配向した状態で含有されて構成されている。
また、異方導電性シート本体11における導電部12の径は、隣接する導電素子15間の離間距離より小さいものとされ、例えば導電素子15間の離間距離の5〜95%であり、好ましくは10〜90%である。導電部12の径の具体的な値としては、10〜80μmであることが好ましく、より好ましくは15〜60μmである。
そして、導電素子15の各々は、少なくとも一つの導電部12上に位置されて当該導電部12に電気的に接続されている。
また、導電素子15の厚みは、10〜200μmであることが好ましく、より好ましくは20〜150μmである。
これらの中では、ニッケル粒子を芯粒子とし、その表面に金や銀などの導電性の良好な金属のメッキを施したものを用いることが好ましい。
芯粒子の表面に導電性金属を被覆する手段としては、特に限定されるものではないが、例えば無電解メッキにより行うことができる。
また、導電性金属の被覆量は、芯粒子の2.5〜50重量%であることが好ましく、より好ましくは3〜45重量%、さらに好ましくは3.5〜40重量%、特に好ましくは5〜30重量%である。
また、導電性粒子の粒子径分布(Dw/Dn)は、1〜10であることが好ましく、より好ましくは1〜7、さらに好ましくは1〜5、特に好ましくは1〜4である。
このような条件を満足する導電性粒子を用いることにより、得られる異方導電性シート本体11の導電部12および導電素子15は、加圧変形が容易なものとなり、また、当該導電部12および導電素子15において導電性粒子間に十分な電気的接触が得られる。
また、導電性粒子の形状は、特に限定されるものではないが、高分子物質形成材料中に容易に分散させることができる点で、球状のもの、星形状のものあるいはこれらが凝集した2次粒子による塊状のものであることが好ましい。
先ず、例えば図2に示すような構成の製造装置により、異方導電性シート本体11を製造する。
この製造装置は、送出しロール50および巻き取りロール51を有し、送出しロール50には、下地シート38がロール状に巻かれている。この送出しロール50および巻き取りロール51は、材料移動手段の一例である。送出しロール50から矢印Aの方向に送られた下地シート38は、先ず、ペースト印刷ロール56と、このペースト印刷ロール56に対向するように配置された支持ロール57との間の間隙に送られる。ペースト印刷ロール56および支持ロール57は、それぞれ矢印の方向に回転しながら、下地シート38を挟み、更に下地シート38を矢印Aの方向へ送り出す。
ペーストフィードロール54に付着した導電性ペースト11Bは、ペースト印刷ロール56に転写された後、当該ペースト印刷ロール56によって下地シート38に印刷されることにより、当該下地シート38上には、ペースト層11Aが形成される。そして、このペースト層11Aは、下地シート38によって、矢印Aの方向に移動することにより、互いに対向して配置された一対の回転ドラム20,20の間の処理空間30に搬送される。
磁性体部26を構成する材料としては、ニッケル、鉄、セラミック、フェライト等を用いることができる。
非磁性体部28を構成する材料としては、非磁性SUS、ポリイミド樹脂、銅、真鍮などを用いることができる。また、図示の例のように、補強シート24を用いる場合には、非磁性体部28を構成する材料として、レジスト等の低強度のものも用いることができる。
補強シート24を構成する材料は、磁性材料であっても非磁性材料であってもよいが、例えばSUS、ポリイミド、銅板、真鍮板等の高強度の材料を用いることが好ましい。
磁極シート22および補強シート24の厚みは、特に制限がないが、厚みが小さい場合には、柔軟性が増し、回転ドラムの製作が容易となる。また、磁性体部26の幅(径)に対する磁性体部の厚みの比は、0.2以上が好ましく、さらに好ましくは0.3以上、特に好ましくは0.5以上である。
また、回転ドラム20,20の各々の内部には、それぞれ処理空間30を介して互いに対向するよう電磁石34が配置されている。
回転ドラム20,20は、ペースト層11Aの矢印Aの方向への移動と同期して、それぞれ矢印Bおよび矢印Cの方向に回転する移動するように回転ドラム20は矢印B方向に回転し、回転ドラム20は矢印C方向に回転する。
その後、処理空間30を通過したペースト層11Aは、互いに対向するよう配置された硬化用ヒータ40,42の間に搬送される。
この硬化用ヒータ40は、硬化用ヒータ42と対向するように配置され、その空間を下地シート38上に形成されたペースト層11Aが通過する。硬化用ヒータ40,42の各々には、それぞれ2つの小型電磁石44a、44b,46a、46bが、ペースト層11Aの移動方向に沿って離間して配置されている。このように、硬化用ヒータ40,42に小型電磁石44a、44b,46a、46bが設けられることにより、ペースト層11A中の導電性粒子が再分散することを防止することができる。
そして、硬化用ヒータ40、42によって、ペースト層11Aが加熱されて硬化されることにより、異方導電性シート本体11が得られる。
以上において、ペースト層11Aに作用される平行磁場の強度は、0.02〜2テスラとなる大きさが好ましい。
また、平行磁場を作用させる手段としては、電磁石の代わりに永久磁石を用いることもできる。このような永久磁石としては、上記の範囲の平行磁場の強度が得られる点で、アルニコ(Fe−Al−Ni−Co系合金)、フェライトなどよりなるものが好ましい。
図3に示す金型においては、上型60と下型65とが互いに対向するよう配置されている。
上型60においては、強磁性体よりなる板状の基材61の下面に、形成すべき導電素子15のパターンに対応するパターンに従って複数の磁性体部62が形成され、この磁性体部62以外の箇所には、非磁性体部63が磁性体部62より下方に突出した状態に形成されており、これにより、各磁性体部62上には、導電素子15を成形するための成形空間Sが形成されている。
一方、下型65においては、強磁性体よりなる板状の基材66の上面に、形成すべき導電素子15のパターンに対応するパターンに従って磁性体部67が形成され、この磁性体部67以外の箇所には、非磁性体部68が磁性体部67より上方に突出した状態に形成されており、これにより、各磁性体部67上には、導電素子15を成形するための成形空間Sが形成されている。
また、上型60および下型65の各々における非磁性体部63,68を構成する材料としては、銅などの非磁性金属、ポリイミドなどの耐熱性樹脂などを用いることができる。
そして、上型60の上面およひ下型65の下面に電磁石(図示省略)を配置してこれを作動させることにより、上型60の磁性体部62からこれに対応する下型65の磁性体部67に向かう方向に平行磁場が作用する。その結果、導電素子用材料15Aにおいては、当該導電素子用材料15A中に分散されていた導電性粒子が厚み方向に並ぶよう配向する。そして、この状態において、導電素子用材料15Aを硬化処理することにより、異方導電性シート本体11の表面および裏面に複数の導電素子15が一体的に形成され、以て、図1に示す異方導電性シート10が得られる。
導電素子15Aに作用される平行磁場の強度は、0.02〜2テスラとなる大きさが好ましい。
また、平行磁場を作用させる手段としては、電磁石の代わりに永久磁石を用いることもできる。このような永久磁石としては、上記の範囲の平行磁場の強度が得られる点で、アルニコ(Fe−Al−Ni−Co系合金)、フェライトなどよりなるものが好ましい。
導電素子用材料15A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、加熱処理によって行われる。具体的な加熱温度および加熱時間は、導電素子用材料15Aを構成する高分子物質用材料などの種類、導電性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。
(1)例えば、図5に示すように、異方導電性シート本体11の表面および裏面の各々に、導電素子15を取り囲むよう例えば弾性高分子物質よりなる絶縁層16が形成されていてもよい。絶縁層16を形成する弾性高分子物質としては、導電素子15を形成する弾性高分子物質と同様のものを用いることができる。
(2)異方導電性シート本体を製造する方法としては、図2に示す製造装置を用いる方法の他に、例えば特開平11−354178号公報に記載された方法を利用することができる。
分散型異方導電性シートは、弾性高分子物質よりなる基材中に導電性粒子が厚み方向に並ぶよう配向して連鎖が形成された状態で含有されており、厚み方向に加圧されることによって導電性粒子の連鎖による導電路が形成されるもので、特殊で高価な金型を用いずに小さいコストで製造することが可能なものである点、接続すべき電極のパターンに関わらず使用することができ、汎用性を有する点で、偏在型異方導電性シートに比較して有利である。
一方で、厚みの大きい分散型異方導電性シートは、隣接する電極間の離間距離が小さい接続対象体については、隣接する導電路形成部間にこれらを相互に絶縁する絶縁部が形成された偏在型異方導電性シートに比較して、隣接する電極間に必要な絶縁性が確保された状態で当該電極の各々に対する電気的な接続を達成することが難しく、すなわち分解能が低いものとなる問題点がある。
また、厚みの小さい分散型異方導電性シートにおいては、接続すべき電極の各々における高さレベルのバラツキを吸収して当該電極の各々に対する電気的な接続を達成することができる性能、すなわち凹凸吸収能が低い、という問題がある。
そのため、分散型異方導電性シートでは、隣接する電極間の離間距離が小さい接続対象体と電気的接続を達成するためには、分解能または凹凸吸収性のいずれかが不足するため使用することが難しいものであった。
而して、本発明の異方導電性シートにおいて、分解能が高い、厚みの小さい分散型異方導電性シートを異方導電性シート本体11として用いることにより、導電素子15により凹凸吸収能が改良され、隣接する電極間の離間距離が小さい接続対象体と電気的接続を達成するために、分解能および凹凸吸収性を満足する異方導電性シートを特殊で高価な金型を用いずに小さいコストで製造することが可能となる。
11 異方導電性シート本体
11A ペースト層
11B 導電性ペースト
12 導電部
13 絶縁部
15 導電素子
15A 導電素子用材料
16 絶縁層
20 回転ドラム
22 磁極シート
24 補強シート
26 磁性体部
28 非磁性体部
30 処理空間
31 磁極
32 電磁石
33 磁極
34 電磁石
38 下地シート
40,42 硬化用ヒータ
44a,44b,46a,46b 小型電磁石
50 送り出しロール
51 巻き取りロール
54 ペーストフィードロール
56 ペースト印刷ロール
57 支持ロール
60 上型
61 基材
62 磁性体部
63 非磁性体部
65 下型
66 基材
67 磁性体部
68 非磁性体部
80 上型
81 基材
82,82a,82b 磁性体部
83 非磁性体部
85 下型
86 基材
87,87a,87b 磁性体部
88 非磁性体部
95 異方導電性エラストマーシート
95A ペースト層
96 導電部
97 絶縁部
P 導電性粒子
S 成形空間
Claims (3)
- 格子点位置に従って規則的に配置されたそれぞれ厚み方向に伸びる複数の導電部が絶縁部によって相互に絶縁されてなる異方導電性シート本体と、この異方導電性シート本体の表面および裏面の各々に、接続すべき電極に対応するパターンに従って一体的に形成された、弾性高分子物質中に磁性を示す導電性粒子が厚み方向に配向した状態で含有されてなる複数の導電素子とよりなり、
前記異方導電性シート本体における導電部のピッチは前記導電素子のピッチより小さく、かつ、前記異方導電性シート本体における導電部の径が隣接する導電素子間の離間距離より小さく、
前記導電素子の各々は、少なくとも一つの導電部に電気的に接続されていることを特徴とする異方導電性シート。 - 異方導電性シート本体における導電部の各々は、弾性高分子物質中に磁性を示す導電性粒子が厚み方向に配向した状態で含有されてなることを特徴とする請求項1に記載の異方導電性シート。
- 異方導電性シート本体の表面および裏面の各々に、導電素子を取り囲むよう絶縁層が形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の異方導電性シート。
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