(57)【要約】【課題】  結露による水滴の発生にかかわらず、マイグレーションを抑制防止して電気的な接続や抵抗を安定させることのできるヒートシールコネクタを提供する。【解決手段】  絶縁性のフィルム１の表面に間隔をおいて配列形成される複数の銀ライン２と、各銀ライン２に積層形成されるカーボンバリヤ層３と、各銀ライン２からカーボンバリヤ層３を貫通して上部が露出する多数の金属メッキ粒子４と、フィルム１上に積層形成されて複数の銀ライン２の中央部を覆うレジスト層５とを備える。そして、各銀ライン２よりもカーボンバリヤ層３を大きく幅広に形成し、各銀ライン２の全体をカーボンバリヤ層３で被覆して金属メッキ粒子４を固定する。カーボンバリヤ層３が銀ライン２を完全にコートするので、カーボンバリヤ層３に水滴が付着しても、マイグレーションを防止し、銀イオンの溶出に伴う短絡事故やシステムの破壊を招くおそれを排除できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性の基材に間隔をおいて配列形成される複数の導電ラインと、各導電ラインの少なくとも端部に積み重ねて形成されるバリヤ層と、各導電ラインの少なくとも端部からバリヤ層を貫通して一部露出する導電粒子とを含み、
導電ラインよりもバリヤ層を大きく形成し、各導電ラインの全体をバリヤ層により被覆して導電粒子を固定するようにしたことを特徴とするヒートシールコネクタ。
【請求項２】
バリヤ層を、導電ペーストを乾燥硬化させることにより形成するとともに、導電ペーストを、有機溶剤に溶解したバインダ樹脂に少なくとも炭素質粉末を混練分散させて調製し、バインダ樹脂のガラス転移点を４０〜１００℃の範囲とした請求項１記載のヒートシールコネクタ。
【請求項３】
導電粒子を圧潰可能な金属メッキ粒子としてその平均粒径をバリヤ層の厚みの１．２〜５倍の範囲とした請求項１又は２記載のヒートシールコネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の電気機器や電子機器の回路接続に使用されるヒートシールコネクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のヒートシールコネクタは、図示しないが、絶縁性のフィルムの表面に複数の銀ラインが間隔をおいて配列されることにより形成され、各銀ラインの両端部を接続部として複数の電子機器、例えばパーソナルコンピュータ、携帯電話、液晶パネル、回路基板等の回路間を接続する。
【０００３】
ところで、ヒートシールコネクタも工業製品であるから、長期の使用により故障することがあるが、この故障の原因の一つとしてマイグレーションがあげられる。マイグレーションは、エレクトロマイグレーションとも呼ばれ、電界の影響により金属成分が非金属媒体の上部や内部を横切って移動する現象である。
このようなマイグレーションは、高湿時や結露時にヒートシールコネクタの銀ラインに電圧が印加されることにより発生し、銀ラインの銀イオンを溶出させるので、短絡事故やシステムの破壊を招くおそれが考えられる。
【０００４】
係るマイグレーションに伴う短絡事故やシステムの破壊を防止する手段として、従来、銀ラインを形成する銀ペーストに、亜鉛粉等の金属粉を添加して銀イオンの溶出を抑制する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８‐２２２８３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、銀ラインを形成する銀ペーストに金属粉を添加する場合には、ある程度銀イオンの溶出を抑制することができるものの、結露による水滴が付着したときには、殆ど効果を得ることができないという大きな問題がある。
【０００６】
本発明は上記に鑑みなされたもので、結露による水滴の発生にかかわらず、マイグレーションを抑制防止して電気的な接続や抵抗を安定させることのできるヒートシールコネクタを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明においては上記課題を解決するため、絶縁性の基材に間隔をおいて配列形成される複数の導電ラインと、各導電ラインの少なくとも端部に積み重ねて形成されるバリヤ層と、各導電ラインの少なくとも端部からバリヤ層を貫通して一部露出する導電粒子とを含み、
導電ラインよりもバリヤ層を大きく形成し、各導電ラインの全体をバリヤ層により被覆して導電粒子を固定するようにしたことを特徴としている。
【０００８】
なお、バリヤ層を、導電ペーストを乾燥硬化させることにより形成するとともに、導電ペーストを、有機溶剤に溶解したバインダ樹脂に少なくとも炭素質粉末を混練分散させて調製し、バインダ樹脂のガラス転移点を４０〜１００℃の範囲とすることが好ましい。
また、導電粒子を圧潰可能な金属メッキ粒子としてその平均粒径をバリヤ層の厚みの１．２〜５倍の範囲とすることができる。
【０００９】
また、基材に導電インクを塗布して乾燥硬化させ、複数の導電ラインを配列形成する工程と、各導電ラインにペーストを塗布して乾燥硬化させ、バリヤ層を形成して導電粒子の一部をバリヤ層から露出させる工程とを含み、導電インクとペーストのいずれか一方に導電粒子を含有させ、各導電ラインよりもバリヤ層を大きく形成し、各導電ラインの全体をバリヤ層により被覆して導電粒子を固定することを特徴としても良い。
【００１０】
ここで、特許請求の範囲における基材は、透明、不透明を特に問うものではなく、必要に応じて材質、厚さ、大きさを変更することができる。この基材の材料としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリブチレンナフタレート、ポリアリレート等があげられる。また、導電ラインやバリヤ層の形成方法としては、特に限定されるものではないが、例えばスクリーン印刷法やグラビア印刷法等があげられる。
【００１１】
導電ラインとしては、導電インクの乾燥硬化により形成される金、銀、銅、ニッケルのラインがあげられる。バリヤ層は、導電性を有していても良いし、絶縁性を有していても良い。また、導電粒子は、例えばカーボン粒子、金属粒子、表面が金や銀によりメッキされたプラスチック粒子、セラミック粒子等からなり、導電ラインを形成するインクやバリヤ層を形成する導電ペーストに配合されることが好ましい。さらに、導電ペーストのバインダとして機能するバインダ樹脂は、フェノール樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂等からなると良い。
【００１２】
本発明によれば、導電ラインに積み重なるバリヤ層が導電ラインを外部に露出させることなく、導電ラインの端部や側部を含めて完全にコートするので、マイグレーションを防止して短絡事故やシステムの破壊等を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、結露による水滴の発生にかかわらず、マイグレーションを抑制防止して電気的な接続や抵抗を安定させることができるという効果がある。また、バリヤ層を形成する導電ペーストのバインダ樹脂のガラス転移点を４０〜１００℃の範囲とすれば、電気的な接続の信頼性等を向上させることができる。
【００１４】
また、導電粒子を圧潰可能な金属メッキ粒子とすれば、電気機器・電子機器の接続時に金属メッキ粒子が略平板状に伸び潰れ、バリヤ層と電気機器・電子機器との間に水分の浸入路となる大きなスペースが生じるのを抑えることができる。また、金属メッキ粒子の平均粒径をバリヤ層の厚みの１．２〜５倍の範囲とすれば、バリヤ層の中に金属メッキ粒子が隠れて電気的な接続を損ねたり、スクリーン印刷時に目詰まりの生じることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明すると、本実施形態におけるヒートシールコネクタは、図１や図２に示すように、絶縁性のフィルム１の表面に間隔をおいて配列形成される複数の銀ライン２と、各銀ライン２上にカーボン皮膜として積層形成される複数のカーボンバリヤ層３と、各銀ライン２の表面からカーボンバリヤ層３を貫通して上部が露出する圧潰可能な多数の金属メッキ粒子４と、フィルム１上に積層形成されるレジスト層５とを備えている。
【００１６】
フィルム１は、所定の合成樹脂、例えば耐熱性、耐薬品性、電気特性等に優れるポリエステル等を使用して可撓性を有する平面長方形の薄板に成形され、例えば１０〜８０μｍ、好ましくは２０〜５０μｍの厚さとされる。
【００１７】
複数の銀ライン２は、予め振動攪拌等された銀レジン系のインクがスクリーン印刷され、乾燥硬化することによりフィルム１の表面幅方向（図１の上下方向）に所定のピッチで並列にパターン形成される。各銀ライン２は、厚さ５〜３５μｍ、幅１００〜５００μｍの帯形に形成されてフィルム１の表面長手方向（図１の左右方向）に直線的に指向し、中央部を除く両端部それぞれが他の電子機器の電極部用の接続部とされる。
銀レジン系のインクは、例えばポリエステル系合成樹脂１０質量部に対して鱗片状の金属メッキ粒子７０質量部が混合されることによりペーストに調製される。
【００１８】
各カーボンバリヤ層３は、予め振動攪拌等されたカーボン系の導電ペーストがスクリーン印刷され、乾燥硬化することにより銀ライン２よりも一回り大きい幅広（例えば幅１５０μｍ）の帯形に形成されており、各銀ライン２の接続端面や側面を含む全体を完全に被覆して多数の金属メッキ粒子４を強固に固定するとともに、電子機器の電極部に図示しない異方導電接着剤を介し熱圧着され、かつ電子機器の電極部に接続部として補助的に導通する。
【００１９】
導電ペーストは、有機溶剤に溶解したポリエステル樹脂中に粒径０．０１〜１μｍのカーボンブラック等の導電性微粉末やグラファイト粉末を金属メッキ粒子４と共に混練・分散させることにより調製され、カーボンバリヤ層３の導電性を向上させるよう機能する。ポリエステル樹脂を溶解し、炭素質粉末や金属メッキ粒子４を分散してペーストとするための容器溶剤は、特に限定されるものではないが、例えば酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤等のポリエステル樹脂を溶解する溶剤が使用される。
【００２０】
ポリエステル樹脂の質量平均分子量は、５００〜４００００、好ましくは５０００〜３００００の範囲内とされる。これは、この範囲内であれば、カーボンバリヤ層３の機械的強度が向上するからである。
【００２１】
バインダ樹脂であるポリエステル樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）は、電気的接続の信頼性等を向上させる観点から４０〜１００℃の範囲とされる。これは、Ｔｇが４０℃未満の場合には、ヒートシール時の導電ペーストの流動性が高くなり、銀ライン２に対する遮蔽効果が低下するからである。逆に、Ｔｇが１００℃を超える場合には、導電ペーストの流動性が低く、カーボンバリヤ層３に含まれる銀ライン２と金属メッキ粒子４との接触が不十分になり、接続信頼性が悪化するからである。
【００２２】
カーボンブラックとグラファイトの配合量は、質量比で５０：５０〜７０：３０、好ましくは５５：４５〜６５：３５、より好ましくは５８：４２〜６２：３８の範囲が最適である。
【００２３】
カーボンブラックは、グラファイトの１／１０００〜１／１００程度の粒径に形成され、グラファイト間の隙間を埋めるように充填されて導電性を向上させる。カーボンブラックの炭素質粉末中の比率が３０〜５０質量％の範囲なのは、３０質量％未満の場合には、グラファイト間の隙間を埋めることができないので、導電性の低下を招くからである。逆に、５０質量％を超える場合には、カーボンブラックが必要以上に多くなり、接触抵抗が増加するからである。
【００２４】
ポリエステル樹脂と炭素質粉末の配合量は、質量比で５０：５０〜６０：４０、好ましくは５５：４５〜６０：４０、より好ましくは５７：４３〜６０：４０の範囲が好適である。これは、ポリエステル樹脂の配合量が炭素質粉末に対して４０質量％未満の場合には、粒子相互の粘着力が低下し、接触状態が不十分なって良好な導電性を得ることができないという理由に基づく。逆に、５０質量％を超える場合には、炭素質粉末を被覆する樹脂量が増大し、導電性が低下したり、電気抵抗値が高くなるという理由に基づく。
【００２５】
また、フィルム１に対する密着性や耐屈曲性を高めたい場合には、イソシアネート系硬化剤やアミン系硬化剤等の硬化剤を配合し、ポリエステル樹脂のポリマー末端においてこれを架橋することが好ましい。この硬化剤の配合量は、ポリエステル樹脂１００質量部に対して３〜３０質量部、好ましくは５〜２０質量部が良い。これは、３質量部未満の場合には密着性能を高める効果が得られず、３０質量部を超える場合には架橋が進行し過ぎてカーボンバリヤ層３の可撓性が低下するからである。
【００２６】
異方導電接着剤は、加熱と加圧により、接着性を発現するものであれば、熱可塑性や熱硬化性のいずれのタイプでも良く、エポキシ系、ポリアミド系、ポリエステル系等の合成樹脂類や各種の合成ゴム類又はその混合物をベースに、必要に応じて硬化剤、加硫剤、劣化防止剤、粘着付与剤等の添加剤を加えても良い。この異方導電接着剤に含まれる導電粒子ととしては、金、銀、銅等の金属、カーボン粒子、プラスチック核材、カーボン粒子に金属を被覆したものがあげられる。
【００２７】
但し、電子機器との接続は、主にカーボンバリヤ層３に含まれる金属メッキ粒子４の接触により得られるため、導電粒子を含有しない絶縁性の接着剤を使用することも可能である。
【００２８】
各金属メッキ粒子４は、表面が金、銀、ニッケルメッキされた圧潰可能なプラスチック粒子からなり、カーボンバリヤ層３の導電ペーストに配合されてそのスクリーン印刷時に銀ライン２の表面に塗布され、電子機器の電極部に圧潰した状態で電気的に接続される。この金属メッキ粒子４の平均粒径は、カーボンバリヤ層３の厚みの１．２〜５倍、好ましくは１．２〜３倍の範囲が良い。
【００２９】
これは、金属メッキ粒子４の平均粒径が１．２倍未満の場合には、カーボンバリヤ層３の中に隠れ、金属メッキ粒子４の表面がカーボンバリヤ層３に被覆されてしまい、安定した電気的接続を得ることができないからである。逆に、金属メッキ粒子４の平均粒径が５倍を超える場合には、スクリーン印刷時にスクリーンに目詰まりが生じるからである。
【００３０】
レジスト層５は、例えばポリメチルメタクリレート等を使用してフィルム１上に平面矩形にスクリーン印刷されたり、貼着され、複数の銀ライン２やカーボンバリヤ層３の中央部を被覆して銀ライン２やカーボンバリヤ層３の両端部を露出させる。
【００３１】
上記において、ヒートシールコネクタを製造する場合には、先ず、用意したフィルム１の表面に銀レジン系のインクをスクリーン印刷して乾燥硬化させ、複数の銀ライン２を並列にパターン形成する。この際、銀レジン系のインクを予め振動攪拌したり、３本ロール等を使用して予め攪拌しておくことが好ましい。
【００３２】
複数の銀ライン２をパターン形成したら、各銀ライン２上に金属メッキ粒子４を含有した導電ペーストをスクリーン印刷して乾燥硬化させるとともに、各銀ライン２を覆うカーボンバリヤ層３をパターン形成して金属メッキ粒子４の上部をカーボンバリヤ層３から露出させ、その後、フィルム１の表面にレジスト層５をスクリーン印刷して各カーボンバリヤ層３の両端部を露出させれば、ヒートシールコネクタを製造することができる。導電ペーストについては、予め振動攪拌したり、３本ロールを使用して予め攪拌しておくことが好ましい。
【００３３】
上記によれば、カーボンバリヤ層３が銀ライン２を露出させることなく、完全にコートするので、例えカーボンバリヤ層３に水滴が付着しても、マイグレーションを有効に防止し、銀イオンの溶出に伴う短絡事故やシステムの破壊を招くおそれを排除することができる。また、印刷不良により金属メッキ粒子４が隣接する複数の銀ライン２間に塗布され、この金属メッキ粒子４が隣接する銀ライン２間を短絡するのを防止することができる。
【００３４】
また、銀レジン系のインクに金属メッキ粒子４を配合するのではなく、導電ペーストに金属メッキ粒子４を配合するので、金属メッキ粒子４の平均粒径を小さくしたり、各銀ライン２を細くすることができ、しかも、スクリーン印刷時にスクリーンの目詰まりを招くことなく安価にパターン形成し、電気的な接続安定性を確保することができる。また、電子機器の電極部にカーボンバリヤ層３ではなく、金属メッキ粒子４が主に接触導通するので、カーボンの抵抗を含んで抵抗値が上昇するのを有効に抑制防止することが可能になる。
【００３５】
また、導電ペーストのポリエステル樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）が４０〜１００℃の範囲なので、金属メッキ粒子４を強固に固定して接続の安定性を著しく向上させることが可能になる。さらに、インクや導電ペーストを予め振動攪拌したり、３本ロールを使用して予め攪拌すれば、粒子の分散性を大幅に向上させることが可能になる。特に、振動攪拌法によれば、金属メッキ粒子４等を必要以上に潰すことがない。
【００３６】
次に、図３は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、導電ペーストに小径の金属メッキ粒子４を配合するのではなく、銀レジン系のインクに大径の金属メッキ粒子４を配合し、この金属メッキ粒子４の上部をカーボンバリヤ層３から露出させるようにしている。
【００３７】
本実施形態において、ヒートシールコネクタを製造する場合には、先ず、フィルム１の表面に金属メッキ粒子４を含む銀レジン系のインクをスクリーン印刷して乾燥硬化させ、複数の銀ライン２を並列にパターン形成する。この際、インクを予め振動攪拌したり、３本ロールを使用して予め攪拌しておくことが好ましい。
【００３８】
複数の銀ライン２をパターン形成したら、各銀ライン２上に導電ペーストをスクリーン印刷して乾燥硬化させ、各銀ライン２を覆うカーボンバリヤ層３をパターン形成して金属メッキ粒子４の上部をカーボンバリヤ層３から露出させ、その後、フィルム１の表面にレジスト層５をスクリーン印刷して各カーボンバリヤ層３の両端部を露出させれば、ヒートシールコネクタを製造することができる。導電ペーストについては、予め振動攪拌したり、３本ロールを使用して予め攪拌しておくことが好ましい。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００３９】
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、大径の金属メッキ粒子４を用いるので、スクリーン印刷のスクリーンにより金属メッキ粒子４を確実に位置決めすることができるのは明らかである。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明に係るヒートシールコネクタの実施例を比較例と共に説明する。
先ず、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性樹脂１００質量部に対し、鱗片状の銀粉末７０質量部、アミン系硬化促進剤３質量部、レベリング剤、分散安定剤、消泡剤、揺変剤各々１質量部をトルエン：メチルエチルケトン＝７：３の混合溶媒に溶解し、銀インクを製造した。
【００４１】
こうして銀インクを製造したら、ポリエステル樹脂１００質量部とイソシアネート系硬化剤５質量部とをメチルエチルケトンに溶解し、これに、カーボンブラック４０質量部、グラファイト２７質量部、平均粒径２０μｍの金メッキされたアクリル樹脂粒子２０質量部を添加し、３本ロールで混練してカーボンペーストを製造した。
【００４２】
次いで、エポキシ当量９００〜１２００のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂２００質量部、ＮＢＲ５０質量部、質量平均分子量７５０のｔ‐ブチルフェノール１００質量部、２‐メチルイミダゾール１０質量部をシクロヘキサンに溶解した。こうしてシクロヘキサンに溶解したら、平均粒径１６μｍの金メッキされたカーボン粒子を２０質量部添加し、異方導電接着剤を調製した。
【００４３】
次いで、厚さ２５μｍのポリエステルフィルムに、製造した銀インクを用いたスクリーン印刷により、４０本の銀ラインを配列形成した。各銀ラインは、ピッチを０．５ｍｍ、線幅を０．２５ｍｍとした。４０本の銀ラインを配列形成したら、製造したカーボンペーストを用いたスクリーン印刷により、４０本のカーボンバリヤ層を配列形成し、各銀ライン上にカーボンバリヤ層を積層した。各カーボンバリヤ層は、溶剤を除去した乾燥後の厚さを１０μｍ、線幅を０．３ｍｍとした。
【００４４】
次いで、上記構成のポリエステルフィルムの全面に、製造した異方導電接着剤をバーコータにより塗布して図４のヒートシールコネクタを製造した。異方導電接着剤は、溶剤を除去した乾燥後の厚さが１０μｍとなるよう塗布した。
【００４５】
次に、製造したヒートシールコネクタを、面積抵抗率３０ΩのＩＴＯ基板と金メッキ銅箔ガラスエポキシ基板との間に１７０℃、４０ｋｇ、１２秒の条件で熱圧着し、隣接間の電位差が２０Ｖの電圧を印加した状態で６０℃、９５％ＲＨの環境下に５００時間投入した後の接続端子間の抵抗値の変化を測定するとともに、銀ラインの外観異常の有無を判定し、これらの結果を表１にまとめた。
【００４６】
比較例１
カーボンバリヤ層を省略して図５に示すヒートシールコネクタを製造した。そして、ヒートシールコネクタを、面積抵抗率３０ΩのＩＴＯ基板と金メッキ銅箔ガラスエポキシ基板との間に１７０℃、４０ｋｇ、１２秒の条件で熱圧着し、隣接間の電位差が２０Ｖの電圧を印加した状態で６０℃、９５％ＲＨの環境下に５００時間投入した後の接続端子間の抵抗値の変化を測定するとともに、銀ラインの外観異常の有無を判定し、これらの結果を表１にまとめた。
【００４７】
比較例２
カーボンペーストの金メッキされたアクリル樹脂粒子を省略し、図６に示すヒートシールコネクタを製造した。そして、ヒートシールコネクタを上記と同様に熱圧着し、隣接間の電位差が２０Ｖの電圧を印加した状態で６０℃、９５％ＲＨの環境下に５００時間投入した後の接続端子間の抵抗値の変化を測定するとともに、銀ラインの外観異常の有無を判定し、これらの結果を表１にまとめた。
【００４８】
【表１】
2006236944.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係るヒートシールコネクタの実施形態を示す平面説明図である。
【図２】本発明に係るヒートシールコネクタの実施形態を示す断面説明図である。
【図３】本発明に係るヒートシールコネクタの第２の実施形態を示す断面説明図である。
【図４】本発明に係るヒートシールコネクタの実施例を示す断面説明図である。
【図５】本発明に係るヒートシールコネクタの実施例における比較例１を示す断面説明図である。
【図６】本発明に係るヒートシールコネクタの実施例における比較例２を示す断面説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
１          フィルム（基材）
２          銀ライン（導電ライン）
３          カーボンバリヤ層（バリヤ層）
４          金属メッキ粒子（導電粒子）
５          レジスト層
【図１】
2006236944.tif 000004
【図２】
2006236944.tif 000005
【図３】
2006236944.tif 000006
【図４】
2006236944.tif 000007
【図５】
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【図６】
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