(57)【要約】【課題】高密度に導電層を配置することができ、かつ取り扱い容易な異方導電性コネクタを提供する。【解決手段】弾性高分子物質から成る複数のシートを積層して形成され、前記シートの積層方向と直交する方向を厚さ方向とする異方導電性コネクタであって、積層された前記シートの少なくとも一方の面には、導電性物質を含む薄膜から成る複数の導電層が間隔を置いて連続的に配置され、前記導電層の配置される方向は、積層されたそれぞれの前記シートにおいて同方向に揃えられ、前記厚さ方向の両端面を成す表面および裏面から前記導電層の端部が露出している。【選択図】図３
2020017503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性高分子物質から成る複数のシートを積層して形成され、前記シートの積層方向と直交する方向を厚さ方向とする異方導電性コネクタであって、
積層された前記シートの少なくとも一方の面には、導電性物質を含む薄膜から成る複数の導電層が間隔を置いて連続的に配置され、
前記導電層の配置される方向は、積層されたそれぞれの前記シートにおいて同方向に揃えられ、
前記厚さ方向の両端面を成す表面および裏面から前記導電層の端部が露出していることを特徴とする異方導電性コネクタ。
【請求項２】
前記導電層は、幅が１μｍ以上１００μｍ以下、厚さが０．１μｍ以上３０μｍ以下の薄膜であり、１μｍ以上３０μｍ以下の間隔を置いて連続的に配置されていることを特徴とする請求項１記載の異方導電性コネクタ。
【請求項３】
前記シートの厚さが１μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の異方導電性コネクタ。
【請求項４】
前記弾性高分子物質がシリコーンゴムであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の異方導電性コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に電気的接続のために用いられ、厚さ方向に導通する異方導電性コネクタに関する。さらに詳しくは、コネクタに配置された導電層同士の間隔が極めて小さな異方導電性コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
異方導電性コネクタ(「異方導電性シート」と称することもある。)は、厚さ方向にのみ導電性を示すものである。異方導電性コネクタは、ハンダ付または機械的嵌合などの手段を用いることなく、コンパクトに電気的接続を行うことが可能であること、および物理的な衝撃やひずみを吸収してソフトに電気的接続を行うことが可能であることなどの利点を有する。
【０００３】
このような異方導電性コネクタとしては、高分子物質中に導電性物質を均一に配合した組成物を成形して得られる異方導電性コネクタや、配合された導電性物質が厚さ方向に配向した状態で成形された異方導電性コネクタが広く知られており、電気的接続部材として一般的に用いられている。
【０００４】
使用例としては、パソコン、ビデオプレーヤー、ビデオカメラ、電子カメラ、携帯電話、ゲーム機などの電子機器の分野における電子部品や電気基板を電気的に接続するコネクタや、電気基板や半導体装置などの電気的な検査の分野における被検査電極と検査用基板とを電気的に接続するコンタクターなどが知られている。
【０００５】
上述の異方導電性コネクタのうち、特に、電極間ピッチが小さい電子部品や電気基板などの電気的接続のために、導電性物質を厚さ方向に配向させて導電層を形成し、隣接する導電層間のショートを抑制した異方導電性コネクタが提案されている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、導電性物質として磁気的に影響を受ける導電性粒子を用い、平行磁場で処理して厚さ方向に磁場配向させることにより、厚さ方向に形成された導電層が、水平方向にはランダムに分散した異方導電性コネクタが開示されている。
【０００７】
また特許文献２には、磁極板の表面に凹凸を設けて平行磁場をかけることにより、磁極板の凸部に導電性磁性体粒子を集めて導電層を形成し、導電層と絶縁部とを明確に分離した異方導電性コネクタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭５１−９３３９３号公報
【特許文献２】特開昭５３−１４７７７２号公報
【特許文献３】特開２０１４−０４４９４６号公報
【特許文献４】特開２０１２−０４３５７９号公報
【特許文献５】特開平０７−０２９６２５号公報
【特許文献６】特開平０７−３１２２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、近年の半導体装置等にみられる、極めて電極間ピッチが小さく（電極間ピッチが１００μｍ以下）、かつ高密度多電極（数百〜数千のフルマトリクス配置等）の電子部品や電気基板などの電気的接続にこれらの異方導電性コネクタを用いようとすると、次のような問題がある。
【００１０】
すなわち、例えば特許文献１に開示された異方導電性コネクタの場合、高密度多電極に対応するために導電層を増やす必要があり、導電性磁性体粒子の配合量を増やさなければならないが、導電性磁性体粒子の水平方向の配向が制御されていないため、導電性磁性体粒子の配合量を増やすと、隣接する導電層間でのショートが発生し、所望の電気的特性が得られないことがある。
【００１１】
一方、特許文献２に開示された異方導電性コネクタの場合、高密度多電極に対応するためには、磁極板の凸部を非常に高密度に設けなければならないが、高密度に凸部を設けると隣接する凸部に由来する磁場同士の相互作用により、本来期待される導電層と絶縁部との分離が不十分になり、隣接する導電層間でのショートが発生して所望の電気特性が得られないことがある。
【００１２】
また、数百〜数千に及ぶ極狭ピッチの電極全てと異方導電性コネクタの導電層との位置合わせが非常に困難であるという問題もある。
【００１３】
一方、位置合わせ不要な技術として、例えば特許文献３に、導電性粒子が数μｍ間隔でフルマトリクス状に配置された異方導電性コネクタが開示されている。
【００１４】
この異方導電性コネクタでは、導電性粒子が数μｍ間隔でフルマトリクス状に配置されているため、近年みられるようになった極めて電極間ピッチが小さく（１００μｍ以下）、かつ高密度多電極（数百〜数千のフルマトリクス配置等）に対しても、実質的に位置合わせをする必要がない。
【００１５】
しかしながら、特許文献３で開示されている異方導電性コネクタは、電気的接続を行うにあたり、被接続電極との接着を前提としており、一度電気的接続を行うと固定されてしまい繰返しの使用はできない。さらに、導電性粒子１個で導電層が構成されているため、シートにクッション性が乏しく、接続する電極に高さばらつきや段差等があると、全ての電極で確実な電気的接続を達成することが困難なことがある。
【００１６】
したがって、被接続電極に高さばらつきがあり、電気的接続を繰返し行わなければならない電気基板や半導体装置などの電気的な検査の分野における被検査電極と検査基板とを電気的に接続するコンタクターなどには適用できない。
【００１７】
また、特許文献４には、弾性高分子物質からなるシートの表面に複数の縞状の導電層を設け、かかる導電層が垂直に交わるように複数のシートを積層した異方導電性コネクタが開示されており、縞状の導電層の幅および間隔を小さくすることで、極狭ピッチの電極に対応できることが示されている。
【００１８】
しかしながら、特許文献４に開示されている異方導電性コネクタの場合、被接続電極がフルマトリクス配置等直線状に配置されている場合、異方導電性コネクタの同一導電層(電極)に複数の被接続電極が同時に接触するため、全ての被接続電極で同時に電気的接続をおこなうと、被接続電極毎の独立した信号の交換ができない問題がある。
【００１９】
さらに、特許文献５及び特許文献６には、弾性高分子物質からなるシートの厚さ方向に金属ワイヤーを配置した異方導電性コネクタが開示されている。これらの文献では、金属ワイヤーの剛性を考慮して、ワイヤーを斜めに配置し、接触時の荷重低減も図っている。
【００２０】
しかしながら、金属ワイヤーを使用する限りその剛性の影響は大きく、斜めに配置してもなお接触時の荷重低減には限界があり、近年求められている半導体ウエハもしくはその切片の検査においては、ウエハが薄くなっているという事情もあり、被検査物の破損の問題で適用が困難である。
【００２１】
本発明の目的は、高密度に導電層を配置することができ、かつ取り扱い容易な異方導電性コネクタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の異方導電性コネクタは、
弾性高分子物質から成る複数のシートを積層して形成され、前記シートの積層方向と直交する方向を厚さ方向とする異方導電性コネクタであって、
積層された前記シートの少なくとも一方の面には、導電性物質を含む薄膜から成る複数の導電層が間隔を置いて連続的に配置され、
前記導電層の配置される方向は、積層されたそれぞれの前記シートにおいて同方向に揃えられ、
前記厚さ方向の両端面を成す表面および裏面から前記導電層の端部が露出していることを特徴とする。
【００２３】
これにより、高密度に導電層を配置することができ、かつ取り扱い容易な異方導電性コネクタを提供することができる。また、導電層の端部を表面および裏面から露出させることにより、被接続電極と接触するだけで確実に通電させることができる。
【００２４】
また、本発明の異方導電性コネクタは、
前記導電層は、幅が１μｍ以上１００μｍ以下、厚さが０．１μｍ以上３０μｍ以下の薄膜であり、１μｍ以上３０μｍ以下の間隔を置いて連続的に配置されている特徴とする。
【００２５】
このように、導電層の幅を１μｍ以上１００μｍ以下、導電層の厚さを０．１μｍ以上３０μｍ以下とすることにより異方導電性コネクタの柔軟性が確保され、低荷重で被接続電極の高さのバラツキや段差に追従でき、また、導電層の電気的抵抗値や接触抵抗値を低くできるなど所望の電気的特性が得ることができる。さらに、導電層を１μｍ以上３０μｍ以下の間隔で配置すれば、隣接電極間で短絡することなく、製造が困難になることもない。
【００２６】
また、本発明の異方導電性コネクタは、
前記シートの厚さが１μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする。
【００２７】
これにより、積層が容易になる上、積層した当該シートの厚さ方向で導電層の間隔が大きくなって被接続電極の電極ピッチが小さくなったときに全電極に一括接続できなくなるような問題も解消できる。
【００２８】
また、本発明の異方導電性コネクタは、
前記弾性高分子物質がシリコーンゴムであることを特徴とする。
【００２９】
シリコーンゴムは、任意の厚さのシートを容易に得ることができ、また、硬化(固形化)を途中で制御できるので積層工程後の再加熱で積層したシート同士を接着することもでき、異方導電性コネクタの製造工程が簡略化できる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、高密度に導電層を配置することができ、かつ取り扱い容易な異方導電性コネクタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施の形態に係る異方導電性コネクタの元となる積層体の分解斜視図である。
【図２】実施の形態に係る異方導電性コネクタを作成する過程を示す図である。
【図３】実施の形態に係る異方導電性コネクタを側方（積層体の積層方向）から視た図である。
【図４】他の実施の形態に係る異方導電性コネクタを作成する過程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る異方導電性コネクタについて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る異方導電性コネクタの元となる積層体の分解斜視図である。図１に示すように、積層体２は、弾性高分子物質からなる複数のシート４を上下に積層して形成されている。各シート４には、導電性物質を含む薄膜から成る複数の導電層６が、互いに接触することなく、間隔を置いて連続的に配置されている。この導電層６の配置される方向は、積層されたそれぞれのシート４において同方向に揃えられている。なお、図１では、シート４の上面に導電層６が配置されている場合が示されているが、導電層６は、シート４の下面に配置されていてもよく両面に配置されていてもよい。
【００３３】
図２は、実施の形態に係る異方導電性コネクタを作成する過程を示す図である。図２に示すように、異方導電性コネクタ８を作成する際には、カッター１０で積層体２を積層方向に薄く切断する。これにより、図３に示すように、シート４の積層方向と直交する方向を厚さ方向とする異方導電性コネクタ８が得られる。このように、導電層６が連続的に配置されたシート４を積層して成る積層体２を原材料とすることにより、高密度に導電層６が配置された異方導電性コネクタ８を提供することができる。また、積層体２を積層方向に薄く切断することにより、取り扱い容易な異方導電性コネクタ８を提供することができる。
【００３４】
また、図３に示すように、異方導電性コネクタ８の厚さ方向の両端面を成す表面８ａおよび裏面８ｂからは導電層６の端部が露出している。これにより、異方導電性コネクタ８を被接続電極と接触させるだけで確実に通電することができる。
【００３５】
ここで、異方導電性コネクタ８の表面８ａから裏面８ｂまでの厚さは、用途により所望される厚みが異なるので、本発明の効果を損なわない限り特に限定されるものではないが、通常１０μｍ以上である。１０μｍ未満の場合、被検査電極の高さバラツキや段差に対する追従性や耐久性に問題が生じることがある。
【００３６】
なお、本発明においては、異方導電性コネクタ８の端面、表面８ａおよび裏面８ｂの平面形状は必ずしも方形である必要はなく、被接続電極の形状に応じて、円、楕円等であってもよい。例えば、積層体２をスライスした後、所望の形状にカットしてもよい。
【００３７】
また、シート４の少なくとも一方の面に導電層６を配置する方法としては、公知公用の各種方法が適用できる。例えば、シート４の少なくとも一方の面に、銀ペースト等の導電性物質を含むペーストを印刷して硬化することで所望する厚さ、幅、間隔で複数の導電層６を該シート４の表面に形成して配置することができる。なお、かかる導電性物質を含むペーストとしては、近年開発が進んでいるストレッチャブルＰＣＢ用ペーストなど、硬化して形成された導電層６が伸縮性を有するものが好ましい。
【００３８】
また、シート４の少なくとも一方の面に、導電性物質をスパッタリングや蒸着することで、所望する厚さ、幅、間隔で複数の導電層６を該シート４の表面に形成して配置することができる。
【００３９】
さらに、金属板もしくは金属箔にメッキにより所望する厚さ、幅、間隔で複数の導電層６を形成した後、シート４の少なくとも一方の面に、メッキ層を転写することで導電層６を配置することができる。
【００４０】
本発明において、導電層６の幅は、通常１μｍ以上１００μｍ以下、好ましくは２μｍ以上５０μｍ以下である。導電層６の幅が１００μｍを超える場合、被接続電極の電極ピッチが小さくなったときに隣接電極間で短絡することがある。一方、１μｍ未満の場合、導電層６の厚さにもよるが、被接続電極との接触面積が小さくなりすぎて接触抵抗値が大きくなり、所望の電気的特性が得られないことがある。
【００４１】
また、導電層６の厚さは、通常０．１μｍ以上３０μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以上１５μｍ以下である。導電層６の厚さが３０μｍを超える場合、導電層６の幅にもよるが、導電層６の剛性が高くなり、被接続電極との接触のための荷重が大きくなって被検査物を破損させてしまうことがある。一方、０．１μｍ未満の場合、導電層６の幅にもよるが、被接続電極との接触面積が小さくなりすぎて接触抵抗値が大きくなり、所望の電気的特性が得られないことがある。
【００４２】
このように、導電層６の幅や厚さを所定の範囲にすることにより、異方導電性コネクタ８の柔軟性が確保され、低荷重で被接続電極の高さのバラツキや段差に追従でき、また、導電層６の電気的抵抗値や接触抵抗値を低くすることができる。
【００４３】
さらに、導電層６は、通常３０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下の間隔で、弾性高分子物質からなるシート４の少なくとも一方の面に配置される。かかる間隔が３０μｍを超える場合、被接続電極のピッチが小さくなったときに隣接電極間で短絡することがある。一方、下限については、導電層６間で短絡が生じなければ特に制限はないが、通常０．５μｍ、好ましくは１μｍである。かかる間隔が小さくなると、製造が困難になったり費用がかさんだりすることがある。
【００４４】
本発明において、導電層６に使用できる導電性物質としては、本発明の効果を損なわない限り特に制限はないが、例えば、ペーストに配合されるものとしては、単体もしくは２種以上混合された金属化合物の粒子またはフィラー、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンフィラー、無機あるいは有機材料を導電性物質で被覆してなる被覆粒子あるいは被覆フィラー、もしくはこれらを複数種混合したものなどを挙げることができる。また、金属化合物の場合には、スパッタリングや蒸着、あるいはメッキで導電層６を形成することができる。この場合、単独で、もしくは複数種を組み合わせて用いてもよい。
【００４５】
金属化合物のうち、金、銀、銅、白金、錫、パラジウム、ロジウムもしくはこれらの合金は電気抵抗が低く好ましい。また、ニッケルやタングステンなど硬度の高い金属と金など電気抵抗が低い金属とを積層する等併せて使用すると、被接続電極が酸化物等で汚染されていてもその被膜を破って接触することができ好ましい場合もある。
【００４６】
本発明において、シート４の厚さは、導電層６の厚さにも関係するため一概に特定できないが、通常１μｍ以上１００μｍ以下、好ましくは３μｍ以上５０μｍ以下である。
【００４７】
シート４の厚さが１００μｍを超える場合、積層した当該シート４の厚さ方向で導電層６の間隔が大きくなり、被接続電極の電極ピッチが小さくなったときに全電極に一括接続できなくなることがある。一方、１μｍ未満の場合、シート４の強度が不足して、積層が困難となることがある。
【００４８】
本発明において、シート４に用いられる弾性高分子物質としては、例えば、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、スチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレンゴム、天然ゴムなど公知のものを挙げることができる。
【００４９】
これらの中で、常温で液状であり、加熱により硬化して固形ゴムとなる熱硬化型シリコーンゴムや熱硬化型ウレタンゴムは、任意の厚さのシート４を容易に得ることができ、また、硬化(固形化)を途中で制御できるので積層工程後の再加熱で積層したシート４同士を接着することもでき、異方導電性コネクタ８の製造工程が簡略化でき好適である。
【００５０】
さらに、熱硬化型シリコーンゴムは、得られる異方導電性コネクタ８が耐熱性に優れ、また、導電層６の劣化を低減し耐久性にも優れるのでさらに好適である。
【００５１】
また、シート４を積層する際には、シート４の少なくとも一方の面に接着層もしくは粘着層を設けてもよい。また、積層体２を液状の弾性高分子物質に浸漬して硬化させてもよい。浸漬は、積層体２の少なくも一方の端部のみでもよく、図４に示すように、積層体２全体を弾性高分子物質１５に浸漬してもよい。このような方法を用いると、積層されたシート４の間に弾性高分子物質１５が浸透してシート４同士を接着し、あるいは、積層体２全体を弾性高分子物質１５が被覆し、シート４が剥離することを防ぐことができるので、本発明の異方導電性コネクタ８の耐久性を向上させることができる。
【００５２】
積層体２を導電層６と直交する方向に切断して異方導電性コネクタ８を作成するにあたっては、カッター１０の他にスライサーを使用してもよい。カッター１０やスライサーは公知公用のもので足りる。
【００５３】
さらに、切り出された異方導電性コネクタ８は、必要に応じて、剛性体からなる支持体に取り付けられても良い。かかる支持体を設けることで、使用時の作業性が向上することがある。
【００５４】
支持体の素材としては、本発明の効果を損なわない限り特に制限はないが、熱可塑性樹脂、例えば塩化ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ＡＢＳ樹脂などのスチレン系樹脂、環状オレフィン系樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、あるいは熱硬化性樹脂、例えばフェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴ樹脂などの公知の硬質樹脂、もしくは、これら樹脂にガラスやセラミック等の無機物質からなるフィラーや繊維等を配合した組成物からなる板やフィルムを用いることができる。
【００５５】
また、これらの表面に銅箔等金属箔が配置されていてもよい。さらに、ガラスやセラミックス、ステンレスやアルミなどの非磁性金属も使用できる。
【００５６】
これらのうち、環状オレフィン系樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴ樹脂もしくはこれらにガラスやセラミック等の無機物質からなるフィラーや繊維等を配合した組成物からなる板もしくはフィルムが、耐熱性や高分子弾性体との密着性に優れ、加工が容易で取り扱いやすく好ましい。
【００５７】
この実施の形態に係る発明によれば、高密度に導電層６を配置することができ、かつ取り扱い容易な異方導電性コネクタ８を提供することができる。
＜実施例＞
鏡面の鉄板上に厚さ１５μｍで塗工し、１５０℃で４時間加熱して硬化させた液状シリコーンゴム(信越化学工業株式会社製：ＫＥ−１９５０−７０（Ａ／Ｂ）)のシート４を用意した。このシート４の表面に、蒸着により、幅１０μｍ、厚さ１μｍの金の直線パターンを間隔１０μｍで設けた。得られた鉄板付金パターン形成シリコーンゴムシートを第１のシートとする。また、鉄板から剥離した金パターン形成シリコーンゴムシートを第２のシートとする。
【００５８】
第１のシートの表面(金パターン形成面)に、液状シリコーンゴム(信越化学工業株式会社製：ＫＥ−１９５０−７０（Ａ／Ｂ）)を厚さ５μｍで塗工し、その上に第２のシートを、金パターンを上にして、両シートの金パターンが同方向を向くように積層した。その後同様にして、第２のシートを所定枚数積層し、最後に最表面の第２のシートの金パターン形成面に液状シリコーンゴム(信越化学工業株式会社製：ＫＥ−１９５０−７０（Ａ／Ｂ）)を厚さ１５μｍで塗工した。
【００５９】
積層終了後、１５０℃で４時間加熱してシート間に塗工した液状シリコーンゴム硬化させ、最後に鉄板を剥離して積層体２を得た。
【００６０】
得られた積層体２を安全カミソリの刃を用いてスライスし、厚さ５００μｍで略方形の異方導電性コネクタ８を得た。
【符号の説明】
【００６１】
２      積層体
４      シート
６      導電層
８      異方導電性コネクタ
８ａ    表面
８ｂ    裏面
１０    カッター
１５    弾性高分子物質
【図１】
2020017503.tif 000003
【図２】
2020017503.tif 000004
【図３】
2020017503.tif 000005
【図４】
2020017503.tif 000006