(57)【要約】【課題】導電性線材を用いた異方導電性コネクタのより一層の軽量化を図る。【解決手段】絶縁性のマトリックス２中に導電性線材１が配向されている異方導電性コネクタ３であって、前記絶縁性のマトリックス２がシリコーンゴムからなり、前記導電性線材１が前記絶縁性のマトリックス２の両面から１０〜５０μｍ突出していることを特徴とする。前記導電性線材１が金属細線であって、その引張強度が２０ｋｇ／ｍｍ２以上であること、前記絶縁性のマトリックス２であるシリコーンゴムのゴム硬度が、３０〜７０°Ｈであることが好ましく、前記絶縁性のマトリックス２の表面をレーザー光照射してマトリックスを除去して前記導電性線材１の頭部を前記絶縁性マトリックス表面から突出させてなることが好ましい。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性のマトリックス中に導電性線材が配向されている異方導電性コネクタであって、前記絶縁性のマトリックスがシリコーンゴムからなり、前記導電性線材が前記絶縁性のマトリックスの両面から１０〜５０μｍ突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】
前記導電性線材が金属細線であって、その引張強度が２０ｋｇ／ｍｍ２以上である請求項１に記載の異方導電性コネクタ。
【請求項３】
前記絶縁性のマトリックスであるシリコーンゴムのゴム硬度が、３０〜７０°Ｈである請求項２に記載の異方導電性コネクタ。
【請求項４】
前記絶縁性のマトリックスの表面をレーザー光照射してマトリックスを除去して前記導電性線材の頭部を前記絶縁性マトリックス表面から突出させてなる請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の異方導電性コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁性のマトリックス中に導電性線材が配向されている異方導電性コネクタに関し、特には導電性線材である金属細線が絶縁性のマトリックスの両表面から突出している異方導電性コネクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
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３）。
図３において、７は、導電性線材５が絶縁性マトリックス６の厚さ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。
【０００３】
導電性線材の頭部は、多くは絶縁性のマトリックスの表面と同一平面をなすようにされている。したがって、コネクタを接続するための圧縮の外に、導電性線材の頭部を絶縁性のマトリックスの表面から突出させるための絶縁性のマトリックスの圧縮も併せて必要とされ、更に、導電性線材の先端の突出量の不揃いを吸収するためもあって、絶縁性のマトリックスの圧縮量は大きく設定されがちで、押圧のためのストローク量と、絶縁性のマトリックスの弾力柔軟性は、ある程度必要とされてきた。
線材タイプの異方導電性コネクタとして、導電性線材の先端を絶縁性のマトリックスの両面から突出させたものも提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５９−５８７０９号公報
【０００５】
特許文献１に提案されているものは、電気的に絶縁特性を有する材料からなるシートの厚み方向に、そのシートの厚みよりわずかに厚い多数の線状導電体が配向しておりかつそれらの線状導電体の両端部がシートの両面から突出している異方導電性シートである。
この異方導電性シートは、線状導電体として磁性を有するフィラメント状導電体の切断材（実施例では直径１２μｍのスチール細線を切断後にニッケルと金との無電解メッキを重ねて施したもの）を用い、絶縁特性を有するマトリックス液（実施例では低温硬化型シリコーンゴム液）中に分散させた上で、磁性線材の長さよりもわずかに低く造られているドーナッツ型のスペーサー内に充填し、磁場をかけて磁性線材を配向し、スペーサーの両側から表面に軟質被膜を有する押圧体でスペーサーの高さ規制して固化することによって形成される。磁性線材の両端部が軟質被膜に突っ込んだ形で固化されるので、押圧体を取り除けば、磁性線材の両端部はシートから突出するとされている。
【０００６】
ここでは、端子の凹凸やゴミなどの付着に適応する必要から、絶縁性のマトリックスにエラストマー性が重視されている。マトリックスは、導電性線材を保持する役割も果たすことから、エラストマー性を重視するとそれだけ保持性能が劣ることになり、安定的に保持するためにはマトリックスの厚みを増さなければならなくなる。実施例によれば、金型面間隔は１．０ｍｍのものが示されている。
また、実施例によれば、導電性線材の長さは金型面間隔より０．０２ｍｍ長くされており、軟質皮膜の厚さは３０μｍのものが用いられている。
この特許文献１で提案されている異方導電性シートは、１品づつ作製されるため、大量生産に向かない。また、特許文献１では、使用されるべき材料や仕様の詳細が解明されていない。
【０００７】
近時の電子機器の小型化の傾向から、コネクタの小型化・薄型化も厳しく追及されている。従来の２〜４ｍｍ厚のコネクタにおいては、絶縁性のマトリックスに弾力柔軟性のものを用いても、導電性線材の保持が可能であったが、最近では１ｍｍ程度のコネクタの厚さが要請されてきた。１ｍｍ程度の厚さでは、導電性線材の保持・形状安定性や取扱い性の面から、絶縁性マトリックスの硬度を従来のもの、例えば２０〜５０°のもの、に比して大きくする必要が出てくる。例えば５０〜８０°のものが用いられることが望まれている。
コネクタの配置・実装のためには、押圧・圧縮のためのストロークは従来の値を維持することが望まれるが、マトリックスの硬度を上げては、押圧荷重が大幅に上がってしまう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点に鑑み、実装荷重を従来のものと大差のないものとしつつ生産性をも確保し、かつ、接続安定性を向上するために、より硬度の高い絶縁性マトリックスを用いることができるようにするための、諸条件を確立することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の異方導電性コネクタは、上記の課題を解決するために、絶縁性のマトリックスがシリコーンゴムからなり、前記導電性線材が前記絶縁性のマトリックスの両面から１０〜５０μｍ突出していることを特徴とする。前記導電性線材が金属細線であって、その引張強度が２０ｋｇ／ｍｍ２以上であること、前記絶縁性のマトリックスであるシリコーンゴムのゴム硬度が、３０〜７０°Ｈであることが好ましく、前記絶縁性のマトリックスの表面をレーザー光照射してマトリックスを除去して前記導電性線材の頭部を前記絶縁性マトリックス表面から突出させてなることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の異方導電性コネクタは、絶縁性のマトリックスの両面表面から導電性線材の頭部が突出させてなることを基本とし、それを実現するための諸条件を確立すること基本とする。
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の異方導電性コネクタを示す説明図である。
図１において、導電性線材１が絶縁性のマトリックス２の厚さ方向に配向されて固定保持されている線材タイプの異方導電性コネクタ３を示している。
【００１１】
線材タイプの異方導電性コネクタ３の厚さを１ｍｍとするとき、導電性線材１の絶縁性のマトリックス２からの突出量４は、１０〜５０μｍが望ましく、好ましくは１０〜４０μｍ、最適には１５μｍである。１０μ以下の場合はシリコーンゴム表面精度によっては接続が邪魔される場合があり好ましくない。５０μ以上ではシリコーンゴムの支えが不十分となり、導電性線材が変形したり倒れてしまい、電極間でリークの原因になる。
電気的に導通させる電極を有する回路基板等の間のクリアランスをｈとすると、通常基板等間の組み込み公差は、例えばｈ±０．２ｍｍ程度ある。実装時の押圧ストロークは、この公差分と導電性線材が実際に電極間で導通するために必要とするストロークとからなる。
【００１２】
後者のストローク量は、従来の、導電性線材の頭部が突出していないタイプの線材タイプの異方導電性コネクタでは、通常、０．２ｍｍと設計され、それを実現するための押圧荷重は１０Ｎ程度以上が必要とされていたが、本発明の、導電性線材の頭部が突出しているタイプの線材タイプの異方導電性コネクタでは、０．０５ｍｍ程度で充分な導通が得られ、それに要する押圧荷重は５Ｎ以下で可能となる。
導電性線材の強度（引張強さ）は、２０ｋｇ／ｍｍ２以上であることが好ましい。引張強さが２０ｋｇ／ｍｍ２に満たないとゴムの保持に関係なく座屈しやすくなるという不都合がある。
【００１３】
金属細線の線種としては、具体的には、金メッキ真鍮線（引張強さ９２ｋｇ／ｍｍ２）、金メッキベリリウム銅線（引張強さ１４１ｋｇ／ｍｍ２）、金メッキりん青銅線（引張強さ１４１ｋｇ／ｍｍ２）や、Ｐｄ／Ａｇ／Ｃｕ／Ｐｔ／Ａｕ合金（引張強さ１５０ｋｇ／ｍｍ２）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（引張強さ３２５ｋｇ／ｍｍ２）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（引張強さ１２ｋｇ／ｍｍ２）では、引張強さに欠けるために、座屈等が頻繁に起こりやすく、必ずしも好ましいとはいえない。
なお、導電性線材の強度（引張強さ）は、試料長１００ｍｍで、試料引張速度２０ｍｍ／ｍｉｎの条件で線を引っ張った際に破断した引張荷重で示した。
【００１４】
絶縁性の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。
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。
【００１５】
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°のゴムでも金線を保持する力が十分でなくなる。その場合には、シリコーンゴムに接着成分を添加して金属細線との接着力を向上させることができる。
接着成分としては、シランカップリング剤とエポキシ当量が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同時に使用することが好ましく、より接着力を向上させるためには、白金系、チタン系の触媒を添加してもよい。使用方法としては、予めこれらをシリコーンゴムに配合（添加）しておくのがよい。
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があるが、今回はγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを使用した。
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。今回は構造式１で実施した。
【００１６】
【化１】
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【００１７】
【化２】
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【００１８】
導電性線材の頭部を絶縁性のマトリックスから突出させるには、絶縁性のマトリックスから導電性線材が突出していない従来型の線材タイプの異方導電性コネクタの絶縁性のマトリックスの表面をレーザー加工することによって、絶縁性のマトリックスを適宜の量、削り取ることにより、実現されることが好ましい。レーザー加工は、炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザー等のレーザー光を照射して行う。レーザー光の照射強度、照射時間・照射回数等を制御することによって、絶縁性のマトリックスの削徐量を適宜に設定することができる。
従来型の線材タイプの異方導電性コネクタは、常法に準じて、金型内に導電性線材を配列した空間内に絶縁性のマトリックスを注入して固化させ、必要な厚さ・寸法に切断することにより、容易に大量に製造することができる。
本発明のコネクタに音響機器等の小型電子部品を内部に収容する弾性ホルダを一体化させ、ホルダ一体型コネクタとすることができる。
【００１９】
【実施例】
［実施例、比較例］
表１に示す絶縁性のマトリックス材料と導電性線材とを用いて、表１に諸元を示す線材タイプの異方導電性コネクタを作製し、それらの導通特性を調べた。なお、導電性線材の長さ（コネクタ高さ）は１ｍｍである。回路基板間に作製した異方導電性コネクタを実装し、押圧荷重と電極間抵抗の関係を図２に示す。図中、グラフに添えた丸付き数字は、表１の最右欄に表示したものに対応しする。
図２に示すとおり、本発明の実施例の異方導電性コネクタでは、５Ｎ程度の押圧荷重で充分な導通（抵抗値）が得られたが、比較例の異方導電性コネクタでは、概ね８〜９Ｎ以上の押圧荷重をかける必要があった。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
【発明の効果】
本発明の線材タイプの異方導電性コネクタによれば、押圧荷重が充分小さく、安定した導通の得られるコネクタを効率よく作製することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の線材タイプの異方導電性コネクタを示す説明図である。
【図２】線材タイプの異方導電性コネクタの接触開始荷重と電気抵抗との関係を示すグラフである。
【図３】従来の線材タイプの異方導電性コネクタを示す説明図である。
【符号の説明】
１：導電性線材
２：絶縁性のマトリックス
３：異方導電性コネクタ
４：（導電性線材の絶縁性のマトリックスからの）突出量
５：導電性線材
６：絶縁性のマトリックス
７：異方導電性コネクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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