(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＸとＹとＺの軸を有する平坦で連続気孔の多孔質材料を含んでなり、該平坦で連続気孔の多孔質材料がポリマーであり、そして該多孔質材料を貫く選択領域内で、該選択領域を貫く連続的な導電性経路を形成するように、該Ｚ軸方向に、該多孔質材料が導電性金属でコートされており、該多孔質材料の気孔中に非接着性のエラストマーが含有されることを特徴とする、選択的に導電性の部材。
【請求項２】
前記ポリマーがポリオレフィンである請求項１に記載の部材。
【請求項３】
前記ポリマーがフルオロポリマーである請求項１に記載の部材。
【請求項４】
前記ポリオレフィンが多孔質ポリプロピレン又は多孔質ポリエチレンである請求項２に記載の部材。
【請求項５】
前記フルオロポリマーが多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）である請求項３に記載の部材。
【請求項６】
前記フルオロポリマーが多孔質延伸膨張ポリテトラフルオロエチレンである請求項３に記載の部材。
【請求項７】
前記フルオロポリマーがポリテトラフルオロエチレンの多孔質コポリマーである請求項３に記載の部材。
【請求項８】
前記コポリマーがポリエステルを含む請求項７に記載の部材。
【請求項９】
前記コポリマーがポリスチレンを含む請求項７に記載の部材。
【請求項１０】
前記フルオロポリマーがフッ化エチレン−プロピレン（ＦＥＰ）の多孔質コポリマーである請求項３に記載の部材。
【請求項１１】
前記フルオロポリマーが、Ｃ1 〜Ｃ4 のアルコキシ基を有するペルフルオロアルコキシテトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）の多孔質コポリマーである請求項３に記載の部材。
【請求項１２】
前記エラストマーがシリコーンである請求項１に記載の部材。
【請求項１３】
前記導電性金属が銅である請求項１に記載の部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、選択的に導電性の複合基材、それらの用途及び製造方法に関する。より詳しくは、本発明は、基材の一方の側から他方の側に延びる一連のＺ軸の導電性経路を有する平坦な連続気孔の多孔質基材に関するものであり、その経路は、互いに電気的に絶縁され、その多孔質基材はエラストマーをさらに含有することができ、再使用可能な容易に分離できる選択的に導電性の複合基材を形成する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
エレクトロニクス工業においては、評価やテストのために、電子回路部品の間に信頼性のある電気接続を提供できることが課題である。また、部品を接続するために使用される基材は、接続される部品や下位部品アセンブリーの寸法不規則性を補うことができなければならない。現状では、これらの部品の性能を評価する目的で、恒久的接着剤又はハンダを使用し、チップを回路ボードに、回路ボードを回路ボードに、マルチチップモジュールを回路ボードに、又は端子を端子コネクターに接続することが一般に行われている。チップと回路ボードの接続は、恒久的な接着剤又はハンダのいずれかを用いて行われることができる。テストや評価の手順を終えた後、例えば連続性のテストにおいて、チップ、ボード又はそれらの電気接続のいずれも損傷させることなくチップを除去することが望ましい。部品及び／又は金属接触部品のいずれからでも、恒久的接着剤を除去することは、ハンダリフローの後に使用できなくなるハンダ付ＢＧＡチップの場合のように、必ずしもうまく行くとは限らない。同様に、端子接続については、ハンダリフローが分離のために必要なため、物品がしばしば損傷を受けるだけでなく、付加的な処理工程が必要とされる。付加的な処理工程は、コネクターやチップを同様に損傷させることがある。
【０００３】
また、あるフレキシブル回路の線材と別なフレキシブル回路の線材、又はリボン型フラットケーブルとプリント回路ボードなどの間に、一時的接続を設けることが必要なことが多い。恒久的接着剤やハンダ接合の除去は、互いに分離されようとする部品のロスをもたらすことがしばしばある。同様に、医療産業において、電力源を外科的器具に装備するコネクターインターフェイスは、一般に、ハンダ接続又は恒久的接着剤によって形成される。洗浄や滅菌のために電力源から医療デバイスを分離することは器具の損傷を招き、これは、さらなる使用のためには解消される必要がある。
【０００４】
このように、電子部品の例えばチップ、電気接触、回路ボードをテストするため、あるいは医療器具を電力源に接続するなどのための、既存の従来技術の接続技術の欠点を克服する、一時的で再使用可能な選択的に導電性の基材に対するニーズが存在している。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
本発明は、非粘着性で非接着性のエラストマーを含有し、１００ミリオーム未満の導電率を有し、電子部品を信頼よく電気接続するのに５０psi 未満のオーダーの低いアセンブリー圧力を必要とする、一時的で再使用可能な選択的に導電性のＺ軸部材に関するものである。エラストマーを含有する基材は、それぞれが不規則なＺ軸導電性経路を画定する複数の選択領域を有する、平坦で連続気孔の多孔質材料からなる。これらの経路は、材料の一方の側から他方の側に延び、Ｘ軸とＹ軸の方向では互いに電気的に絶縁される。導電性経路は、任意の適切な導電性金属から形成される。
【０００６】
エラストマーを含有するＺ軸材料は、その未圧縮寸法の２５％から７５％まで圧縮されることができる。Ｚ軸導電性経路を形成するための材料の気孔サイズは、不規則形状のＺ軸金属導電性経路が、Ｘ軸とＹ軸の方向において互いに電気的に隔てられるように選択される。
米国特許第５４９８４６７号において、部材の一方の側から他方の側までＺ軸方向の厚さを貫く一連の導電性経路を形成するため、Ｚ軸方向に貫ぬく気孔を有する材料からなる平坦で連続気孔の多孔質部材が選択的に処理される。この経路は形状が不規則で、金属塩の析出を受け入れるようにされ、この金属塩は、放射エネルギーに曝されると非導電性金属の核に転化され、次いでこれが無電解金属析出溶液からの導電性金属の析出を触媒する作用をする。
【０００７】
連続気孔材料は、感光性(light sensitive) 還元剤、金属塩、ハロゲン化物イオン源、及び第２還元剤の溶液を含む液体の感放射性(radiation sensitive) 組成物を用い、それを選択領域で処理することによって、金属の析出を受け入れるようにされる。この材料は、その組成物がこの材料の気孔を通って浸透又は侵入し、多孔質の平坦な材料の一方の側から他方の側まで気孔を画定する材料にそって材料の上にコーティングを形成するのに十分な時間（通常は５〜１５秒間）にわたって、感放射性組成物に接触する。
【０００８】
次いでその部材は乾燥され、以降の放射が被覆領域に衝突しないように、一方の側の表面が選択領域で不透明なカバーによってマスキングされる。その後で、処理された部材が、部材の厚みの端から端まで金属塩の金属カチオンを金属核に還元するのに十分な時間とパワーで放射（通常は紫外線放射）に曝される。次いでその部材は、マスクキングを除去され、不透明なカバーで保護されていた感放射性組成物を洗い落すため、酸性又はアルカリ性の洗浄溶液で洗浄される。酸性又はアルカリ性の洗浄（又は固定）溶液は、放射が金属カチオンを金属核に還元した領域にその溶液が数分間（例えば、５分間以下）以上接触したままでないならば、その領域に影響を及ぼさない。
【０００９】
次に、この部材は、金属核を置換して導電性金属を受け入れる適切な安定化領域を提供するため、反応性の金属カチオン置換溶液に曝される。還元性組成物からの金属核は、金属の酸化され易さのため、導電性金属を直接その上に析出させるのに十分な程に安定ではない。金属カチオンはより高い安定性を与え、好ましくは、パラジウムや金のような貴金属である。
【００１０】
金属カチオンが堆積した後、次いで導電性金属塩の溶液にそれを曝すことによって、その部材が無電解メッキされ、乾燥され、そして気孔を含む足場部材が得られ、これは、マスキングによって被覆されていなかったそれらの選択領域で、Ｚ軸方向の端から端まで選択的に導電性である。次に、ゴム弾性を示す材料を含む溶液が、Ｚ軸足場の残存気孔の中に吸収又は含浸される。含浸された部材（エラストマーの溶液で完全に飽和されてもよい）が空気乾燥され、次いでオーブン乾燥され、エラストマーの溶媒が除去される。これにより、非粘着性及び／又は非接着性の再使用可能なＺ軸コネクターが得られ、これは、恒久的に固定されず、部品から容易に分離されるため、設計上一時的である電気接触基材を有効に形成する。
【００１１】
しかる後、このエラストマー含有Ｚ軸材料を間に配置することによって、チップ、医療デバイス、回路ボードなどが、別な電子部品に接続される。例えば、その材料の一方の側からその材料の他方の側に延び、導電性金属で被覆された一連の電気絶縁されて垂直に画定された断面領域を備え、エラストマーで満たされたＸとＹとＺの軸を有する平坦で連続気孔の多孔質材料を提供し、そのエラストマー材料を接続されるべき部品の間に配置し、圧縮し、Ｚ軸材料の導電性経路を通して２つの電子部品の間に電気的接続を提供することにより、部品がアセンブリーされることができる。
【００１２】
次に、本発明を以下の詳細な説明、限定されない例、図面、特許請求の範囲に関連して説明する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明のエラストマー含有部材は、一連の導電性経路が部材の一方の側から他方の側までＺ軸方向の厚さを通して延びる仕方で選択的に処理された、Ｚ軸方向に貫ぬく気孔を有する平坦な連続気孔の多孔質部材からなる。これらの導電性経路は、材料の垂直断面を通るある予め選択された領域に位置する。非粘着性及び／又は非接着性のエラストマーが、部材の気孔の中に含められる。本願における用語「非粘着性及び／又は非接着性」とは、その材料が十分に反応したため、その材料の表面に極めて接着しにくい性質を意味する。
【００１４】
本発明の一時的で再使用可能な複合材料を調製するために使用される選択的導電性のＺ軸材料は米国特許第５４９８４６７号に記載されており、この特許は本願でも参考にして取り入れられている。一般に、本発明で使用される平坦で連続気孔の多孔質部材は、一方の側から他方の側まで連続した気孔を有する任意の材料でよい。この多孔質で平坦な部材は、図１〜４に示されたように、気孔を画定する材料が、Ｚ軸面を通る垂直に画定された断面の中に、Ｚ軸方向に貫ぬく不規則な経路を形成するといった内部形態を有しなければならない。
【００１５】
Ｚ軸部材に適切な材料は、５×１０-6ｍ〜５×１０-4ｍ（５〜５００mm）のオーダーの厚さを有し、ナイロン、ガラス繊維、ポリエステル布帛、綿などの織物又は不織布が挙げられる。また、この部材は、多孔質ポリオレフィンのような可撓性のある多孔質ポリマーのフィルム又は膜でよく、例えば、多孔質ポリエチレン、多孔質ポリプロピレン、多孔質フルオロポリマー、又は連続気孔の多孔質ポリウレタンである。また、一方の側から他方の側まで連続気孔を有する薄い多孔質セラミック板のような連続気孔の多孔質無機材料も使用可能である。
【００１６】
多孔質フルオロポリマーには、限定されるものではないが、多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、多孔質延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレンとポリエステル又はポリスチレンの多孔質コポリマー、テトラフルオロエチレンとフッ化エチレン−プロピレン（ＦＥＰ）又はＣ1 〜Ｃ4 アルコキシ基を有するペルフルオロアルコキシ−テトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）のコポリマーが挙げられる。好ましい多孔質材料には、延伸膨張ポリプロピレン、多孔質ポリエチレン、及び多孔質ポリテトラフルオロエチレンが挙げられる。最も好ましくは、この材料は、米国特許第３９５３５６６号の教示にしたがって製造された材料のような、フィブリルで相互に接続された結節の微細構造と約２０〜９０％の空隙体積を有する延伸膨張ポリテトラフルオロエチレンであり、この特許は本願でも参考にして取り入れられており、図１１のｅＰＴＦＥによって例示されている。
【００１７】
好ましい態様において、平坦な多孔質材料は、一般に約５〜５００mm、好ましくは約５〜１２５mmの厚さを有するが、紫外線の強度がサンプルを通り抜けることができれば、厚さはそれ程重要な因子ではない。
Ｚ軸部材を形成する材料10が微細多孔質ＰＴＦＥ（延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン）の場合、図１に示されたように、気孔20は、フィブリル12によって相互に接続された結節11の間のスペースとして画定される。図４から分るように、フィブリルで相互に接続された結節の内部構造は、平坦な部材の一方の側から他方の側までのＺ軸の垂直に画定された断面の中で、材料10を貫ぬく不規則な連続経路をもたらす材料の密集状態である。
【００１８】
選択的導電性部材30（図５）は、金属塩の析出を受け入れるＺ軸方向に貫ぬく領域32（図３）を作成し、この金属塩が放射エネルギーに曝されて非導電性の金属核に転化され、これが無電解金属析出溶液からの導電性金属の析出の触媒作用をすることによって調製される。上記の材料10の気孔20は、先ず、アルコールや有機物の水系界面活性剤のような湿潤剤で濡らされる。メタノール、プロパノール、テトラフルオロエチレン／ビニルアルコールコポリマーなども使用されることができる。湿潤剤は、その材料を、ニッケルや銅のような導電性金属を受け入れるようにする作用をする。特に好ましくは銅である。
【００１９】
感放射性の金属塩組成物は、感光性還元剤、金属塩、ハロゲン化物イオン源、及び第２還元剤の溶液を含む、液体の放射エネルギーに敏感な組成物である。好ましくは、感放射性溶液は、水、金属塩、感光性還元剤、第２還元剤、及び所望により（表面を湿らすことが難しい場合は）界面活性剤を含む。金属塩には、限定されるものではないが、酢酸銅、ギ酸銅、臭化銅、硫酸銅、塩化銅、塩化ニッケル、硫酸ニッケル、臭化ニッケル、第１鉄含有化合物の例えば硫酸第１鉄、塩化第１鉄、貴金属の例えばパラジウム、白金、銀、金、及びロジウムが挙げられる。
【００２０】
適切な感光性還元剤は、芳香族ジアゾ化合物、鉄塩の例えばシュウ酸第１又は第２鉄、硫酸アンモニウム第２鉄、ジクロム酸塩の例えばジクロム酸アンモニウム、アントラキノンジスルホン酸又はその塩、グリシン（特に湿り表面条件下で活性なもの）、L-アスコルビン酸、アジ化物など、及び金属促進剤の例えば塩化第１錫のような錫化合物、又は銀、パラジウム、金、水銀、コバルト、ニッケル、亜鉛、鉄などの化合物であり、後者の群は、所望により１ミリグラム〜２グラム／リットルの量で添加される。
【００２１】
第２還元剤には、限定されるものではないが、ポリヒドロキシアルコールの例えばグリセロール、エチレングリコール、ペンタエリトリトール、メソエリトリトール、1,3-プロパンジオール、ソルビトール、マンニトール、プロピレングリコール、1,2-ブタンジオール、ピナコール、スクロース、デキストリン、及びトリエタノールアミン、プロピレンオキサイド、ポリエチレングリコール、ラクトース、スターチ、エチレンオキサイド、ゼラチンなどの化合物が挙げられる。また、第２還元剤として有用な化合物は、アルデヒドの例えばホルムアルデヒド、ベンズアルデヒド、アセトアルデヒド、n-ブチルアルデヒド、ポリアミドの例えばナイロン、アルブミン、及びゼラチン、トリフェニルメタン染料のロイコ塩基の例えば4-ジメチルアミノトリフェニルメタン、4',4',4"- トリ−ジ−メチルアミノ−トリフェニルメタン、キサンテン染料のロイコ塩基の例えば3,6-ビスジメチルアミノキサンテンと3,6-ビスジメチルアミノ-9-(2-カルボキシエチル）キサンテン、ポリエーテルの例えばエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコール、ジエチルエーテルテトラエチレングリコールジメチルエーテルなどである。
【００２２】
また、ソルビトールで例示される湿潤剤でもある第２還元剤は、一般に、処理溶液の成分として好ましく、この理由は、湿潤剤が、現像前に「ドライ」コーティングに水分調整効果を及ぼすためと思われる。これは、コーティング中の未転化の感放射性組成物が基材から洗い落とされる現像工程の際に、部材の内部材料上の金属コーティングの密度を維持するのにかなりの助けを与える。
【００２３】
適切な界面活性剤には、ポリエテノキシノニオン系エーテルの例えばTriton X-100 (Rohm & Haas 社製）、ノニルフェノールとグリシドールの間の反応に基づくノニオン系界面活性剤の例えばSurfactants 6Gと10G (Olin Mathieson 社製）が挙げられる。
この処理溶液、即ち、感放射性組成物は、水溶液のpHを通常約２．０〜４．０（好ましくは２．５〜３．８）に調節するための酸塩の形態の酸性化剤と少量のハロゲン化物イオン（ヨウ化物、臭化物又は塩化物のイオン）を含み、この結果、添加物の組み合わせは、処理された平坦な材料を放射エネルギーに曝すことによってその後に形成されるコーティングの密度のかなりの増加をもたらすことに驚くべき効果を与える。酸性に調節することは、その目的のためだけに薬剤を導入することを必らずしも必要とせず、これはその調節が、酸性の感光性還元剤（例えば、アスコルビン酸、グリセリンなど）やハロゲン化物イオンを導入するためのいくつかの添加剤（例えば、塩酸）によって例示されるような別な役割もまた有する酸性物質によって全体的に又は部分的に行われ得るからである。同様に、ハロゲン化物イオンの一部又は全部が還元性金属塩（例えば、塩化第２銅）の成分として導入されることもできる。
【００２４】
増感溶液のpHを制御又は調節するのに使用され得る多くの適切な酸性物質には、フルオロホウ酸、クエン酸、乳酸、燐酸、硫酸、酢酸、ギ酸、ホウ酸、塩酸、硝酸などが挙げられる。処理溶液の所望のハロゲン化物イオン分の一部又は全てを提供するため、各種の臭化物、塩化物、ヨウ化物の塩、及びその他のハロゲン化物を発生する水溶性化合物が使用されることができる。これらには、とりわけ、金属一般の塩並びに、臭化第２銅、塩化ニッケル、塩化コバルト、塩化第２銅、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、塩化リチウム、ヨウ化マグネシウム、臭化マグネシウム、臭化ナトリウム、臭化カリウムなどで例示されるこれら金属のハロゲン化物が挙げられる。臭化物塩が好ましく、これは、少なくともある例において、それらが対応の塩化物よりも基材上に高度の感受性（即ち、より濃く密度の高い析出）を与えるためである。
【００２５】
ハロゲン化物イオンは、溶質のわずかな割合のみを構成し、一般に、溶解した固体の全重量を基準に約０．０４５〜１．６％、好ましくは約０．１３〜０．４５％の範囲でよい。ハロゲンの量は、別な表現として、増感溶液の１リットルあたり約０．９〜２５ミリ当量のハロゲン、好ましくは約２．５〜９ミリ当量でよく、例えば臭化第２銅では０．３〜１．０ｇ／ｌである。ハロゲン化物イオンの割合を高めることは、通常望ましくなく、これは、そのような増加が、最適量で得られるものよりも低く処理の増感作用を漸次に減じるように観察されるためである。また、当量として表わされるこれらのハロゲン化物イオンの割合は、処理溶液中の第２銅その他の還元性の非貴金属カチオンのそれよりも少ない。例えば、このような金属イオン対ハロゲン化物イオンの当量比は、通常少なくとも２：１の範囲であり、好ましくは約４：１〜１００：１である。
【００２６】
感放射性組成物は、気孔を画定する材料を完全に湿らし、それによって、材料の気孔を通って組成物が侵入又は浸透するのに十分な時間にわたって多孔質部材が感放射性組成物に曝され、多孔質で平坦な材料の一方の側から他方の側まで気孔を画定する材料にそって気孔内部にコーティングを形成するように、材料に施される。その後、コーティングされた多孔質部材は、５０℃未満で空気乾燥又はオーブン加熱することによって乾燥される。この段階では、処理用組成物の感光性を保持するため、その材料は黄色光の条件下で取り扱われるべきである。また、その部材は、プロセスに悪影響を及ぼすことがある部材の材料により起こり得る水の吸収のため、７０°Ｆ未満の温度と６０％、以下の相対湿度に保たれるべきである。
【００２７】
コーティングされた多孔質部材の一方の側の表面は、以降に放射が被覆領域に衝突しないように、選択領域で不透明カバー13（図２）によってマスキングされる。このマスキングは、電気コネクターとしての使用に対しては、任意の所望の形状、サイズ、配列のドット形状の導電性領域、あるいは、非導電性領域（電気絶縁性）の交互のバンドによって隔てられたＺ軸方向に貫ぬく導電性領域の交互のバンド又はストリップをもたらすことができる。ドットは通常円形であるが、正方形や長方形などのその他の幾何学形状を有することもできる。ドットのサイズは０．０００１インチのように小さく、また０．０２５インチのように大きくてよいが、好ましくは０．００１インチ、０．００２インチ、０．００３インチ、０．００４インチ、０．００５インチ、０．００８インチ、０．００９インチ、又はこれらの間であり、隣接ドットの中心間の距離として定義されるピッチは、好ましくは、ドットの寸法の少なくとも２倍であり、例えば１ミルのドットでは２ミルのピッチである。
【００２８】
マスキングされた材料10は、光、電子ビーム、Ｘ線などのような放射(radiation) 、好ましくは紫外線放射に、材料の厚さの端から端まで金属塩の金属カチオンを金属核に還元するのに十分な時間とパワーで曝される。次いで材料10は、マスキングを除去され、酸性又はアルカリ性の洗浄溶液で洗浄され、不透明カバーで保護されていた感放射性組成物が洗い落とされる。酸性又はアルカリ性の洗浄（又は固定）溶液は、溶液が数分間（例えば、５分間以下）より長くその領域に接触したままでなければ、放射が金属カチオンを金属核に還元した領域に影響を及ぼさない。
【００２９】
具体的には、処理された材料10が、図２に示されたように、金属マスク、ジアゾ又は銀ハロゲン化物フィルムで選択的にマスキングされる。このマスキングされた材料10が、５００ナノメートル未満の波長の視準されていない又は視準された紫外線源で光像映される。触媒の非導電性金属核そのものは、安定な光像を形成するには少なくとも２００ミリジュールの放射エネルギーを必要とする。
【００３０】
紫外線エネルギーは、多孔質材料の厚さを貫通するのに十分強い。このため、以降のメッキ操作において、導電性金属はＺ軸を通って連続的にメッキし、Ｚ軸に電気的連続性を与える。所望により、紫外線エネルギーは、平坦な部材の両側に適用されてもよい。
５分間のならし期間の後、触媒された材料が、次いで硫酸溶液（例えば、８重量％の硫酸と９２重量％の脱イオン水からなる溶液）、又はアルカリ性溶液（４０ｇ／ｌのエチレンジアミンテトラ酢酸、１００ml／ｌのホルムアルデヒドからなり、水酸化ナトリウムを用いて１０を超えるpHに調節）の中で、３０〜９０秒の短い時間で洗浄される。この洗浄工程の目的は、光還元像を保持しながら、曝されていない触媒を材料から除去することである。
【００３１】
選択の像を有する洗浄された材料は、次に反応性金属カチオン置換溶液を用いて安定化される。便利な溶液は次の通りである。
【００３２】
【表１】
0004246278.tif 000002
【００３３】
像は、銅の、より安定なカチオンの例えばパラジウムによる置換反応を受ける。このような薄層の量で銅が酸化する性向とパラジウムが無電解浴で還元反応をより敏速に開始する能力のため、より安定な系が望ましい。材料はこの溶液中に少なくとも３０秒間保持され、次に脱イオン水中で約１分間洗浄される。
触媒された材料は、１種以上の導電性金属で、約５０〜６０マイクロインチの析出厚さまで選択的に無電解メッキされる。このような金属には銅、ニッケル、金、銀、白金、コバルト、パラジウム、ロジウム、アルミニウム、及びクロムが挙げられる。無電解浴中の時間の間、基材の最も内部まで金属が拡散するのを促進するため、材料が揺すられながら撹拌される。メッキは、先ず脱イオン水の中ですすぎ、次いで撹拌されている無電解銅浴の中に十分な時間にわたって浸し、パラジウムの上に且つ基材の厚さを貫ぬいて材料に銅を析出させることによって行われる。このように、Ｚ軸方向に材料を貫ぬく選択領域の中で、材料の結節11とフィブリル12は、Ｚ軸部分24と上側と下側の接触パッド27と28を有する導電性金属層22で少なくとも部分的に被覆される（図４参照）。このように、導電性金属22は、上側と下側のパッド27と28の間に、選択領域を貫ぬく連続的な導電性経路24を形成する。
【００３４】
その後で、Ｚ軸材料はエラストマー26を吸収し、これが予め指定された気孔20を満たす。エラストマーには、ゴム弾性を有する任意の材料を挙げることができ、例えば、限定されるものではないが、シロキサン（シリコーン）を基剤とするエラストマー、アクリル樹脂、ブチルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、エチレン−プロピレンゴム、フッ化エラストマー、及び熱可塑性ゴムのポリスチレン、ポリエチレン、ネオプレン、ポリブタジエンなどがある。好ましくは、エラストマーはDow Corning （登録商標）３−１７５３であり、これは供給時に、−５５℃〜２００℃の使用範囲を有する半透明の液体であり、２５℃で０．９８の比重と２５℃で３８５cps の粘度を有する。Dow Corning （登録商標）３−１７５３の相似被覆は、シリコーンエラストマーに硬化し、これは溶融したりかなりの程度に軟化することはない。その他の好ましいエラストマーは、供給時に半透明で、２５℃において０．９８の比重と２３０cps の粘度を有するDow Corning （登録商標）３−１７６５と、半透明で２５℃において０．９８の比重と４５０cps の粘度を有するDow Corning （登録商標）１−１４０５である。
【００３５】
吸収用溶液は、オクタメチルトリシロキサン（０５−２０）、メチルジメチルホルメート（ＤＭＦ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ミネラルスピリット、低級アルコールの例えばＣ1 〜Ｃ6 アルコール、好ましくはイソプロパノール、及びダウコーニング社から入手可能なケトン溶媒のような適切な溶媒中の、Dow Corning （登録商標）３−１７５３，１−１４０５、及びゼネラルエレクトリック社から入手可能なPSA595シリコーンのような非接着性のシリコーンエラストマーから調製され、ここで、エラストマーは溶液の１０〜７０重量％を含む。エラストマーは、撹拌又は同様な混合技術によって十分に混合され、溶媒に溶解し、エラストマー溶液を形成する。エラストマー溶液は、タンクその他の適切な容器の中に入れられ、次いで選択的に導電性のＺ軸材料がエラストマー溶液の中に浸漬され、その溶液を材料の気孔の中に吸収させ又は含浸させる。浸漬はディッピングでよい。ディッピングは好ましい含浸技術であるが、Ｚ軸材料にエラストマー溶液を含浸することができる、例えば加圧スプレーのような任意のその他のプロセスも使用可能である。
【００３６】
エラストマー溶液を含むＺ軸材料は、乾燥用ラックに置かれ、２〜１５分間、好ましくは５〜１０分間、最も好ましくは５分間空気乾燥する。乾燥時間は、気孔サイズ、材料の厚さ、及び溶媒の量によって調節される。空気乾燥のより長い又はより短い時間が、より厚いＺ軸材料が空気乾燥されるべき場合又はより多くの溶媒量が存在する場合に必要なことがある。次に、空気乾燥されたＺ軸含浸材料を乗せたラックが、約９５℃〜１４５℃、好ましくは約１２０℃の温度に維持された加熱オーブンの中に１０〜７０分間、好ましくは３０分間にわたって入れられ、溶媒を除去する。乾燥と加熱は、残存する溶媒含有率が約１．０重量％未満、好ましくは０．２重量％未満に低下するまで行われる。
【００３７】
図５に関して、導電性経路44とシリコーンエラストマー46を有する非接着性で選択的に導電性のＺ軸材料42が、チップ40と、パッド50を備えた基材48の間に配置される。チップ40はボールグリッド52を備える。１０〜２５psi の低い圧力下で、チップと基材は電気的に接続され、この結果、ボールグリッド部材52は、５０psi 未満でパッド50に接続されるＺ軸導電性経路44に接触する。未圧縮の寸法の２５〜７５％まで圧縮可能なＺ軸材料の可撓性のため、ボールグリッドは、基板パッドと電気的に接続され、隣接のパッド50と隣接のボールグリッド52の間の領域は材料42で満たされる。導電性経路44は、多孔質材料の下部構造によって適所に保持され、エラストマーのみで支持されていないため、導電性粒子の場合に生じるような短絡が生じない。テスト手順が完了すると、チップが分離され、ゴム弾性のＺ軸材料が除去される。エラストマーは非接着性であるため、チップや電気的接触に恒久的に付着することはない。これらの成分は容易に洗浄され、適切な用途に使用されることができる。同様に、エラストマー含有材料は、別なチップや電気部品を評価するために再使用される。
【００３８】
【実施例】
−選択的に導電性のＺ軸材料の例−
次の例において、使用した触媒処理溶液は、１リットルの脱イオン水に添加することによって調製した。
【００３９】
【表２】
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【００４０】
使用した固定溶液は８重量％の硫酸と９２重量％の蒸留水であった。また、次の成分を含む安定化溶液を使用した。
【００４１】
【表３】
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【００４２】
例１
米国特許第５４９８４６７号に教示のように、W.L.Gore & Associates 社から入手した伸長された多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜を、７５％のメタノール、２５％のエタノール、及びテトラフルオロエチレンとビニルアルコールのコポリマーの１重量％の溶液に、室温で約３０秒間浸すことによって、湿潤剤で処理した。
【００４３】
次いで、湿潤した膜を、触媒処理用溶液に６０秒間浸し、次いで５０℃のオーブンで３分間乾燥した。膜の１つの表面を、直径６ミルでピッチ１２ミル（中心から中心）のジアゾフィルムのドットでマスキングした。
次いで膜を、１６００ミリジュールの視準された紫外線源に約２分間曝した。５分間のならし期間の後、紫外線処理した膜を次いで固定溶液中で３０秒間洗浄し、曝されていない触媒処理用溶液を除去した。次いで安定化溶液に１分間浸すことによって選択的に像化された膜を安定化させ、次いで蒸留水中で１分間洗浄した。
【００４４】
次いで安定化された膜を、１リットルの脱イオン水を基準に次の成分の銅メッキ用浴組成物（Shipleys 3）の中に浸した。
【００４５】
【表４】
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【００４６】
撹拌棒を用い、膜を浴の中で７．５分間撹拌し、Ｚ軸の端から端までの触媒された部分の膜の気孔の全体にわたり、銅の拡散を促進した。
例２
６ミル（１５０μｍ）の厚さの伸長された多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜を、2-プロパノールに曝して１分間浸すことによって湿潤させた。次いで例１と同様にして、触媒処理用溶液に１分間浸し、次いで乾燥した。次いで例１と同様にしてそれをマスキングし、例１と同様にして紫外線に曝した。次いで例１と同様にして、固定と安定化の溶液に曝した。次いで例１と同様にして銅でメッキし、例１と同様にして銅でコーティングした。
例３
２ミルの厚さの伸長された多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜を例１と同様にして調製し、但し、マスキングストリップは１０ミルのピッチで３ミルのパッドとした。
例４〜６
例１の手順を、多孔質ポリエチレン、多孔質ポリプロピレン、及び連続気孔の多孔質ポリウレタンからなる膜について繰り返し、Ｚ軸にそって延びる不規則形状の導電性経路を有するＺ軸材料を作成した。
−ゴム弾性で選択的導電性のＺ軸材料−
例７
次の溶液をタンクに入れ、フレームに支持されたＺ軸材料を溶液に浸すことによって、例１のＺ軸材料にその溶液を吸収させた。
【００４７】
【表５】
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【００４８】
含浸されたＺ軸材料を、乾燥用ラックの中で５分間空気乾燥した。乾燥用ラックを、１２０℃に加熱されたオーブンの中に３０分間入れ、溶媒を除去した。
例８
図１１（１０００倍の倍率）に示された結節とフィブリルの構造を有する伸長された多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜からなる膜は、厚さ７６mmで、２５℃において０．２２ｇ／cm3 の密度と８８％の空隙体積を有し、W.L.Gore & Associates 社から入手可能であり、例１と同様にして調製しＺ軸膜を作成したが、但し、マスキングストリップは５ミルのピッチの２ミルのパッドとした。このＺ軸膜を、２０％のDow Corning （登録商標）３−１７５３シリコーンを含むシリコーン溶液で含浸した。
例９
図１１（１０００倍の倍率）の結節とフィブリルの構造を有する例８のものと同様なポリテトラフルオロエチレン膜を用意し、例１と同様にしてＺ軸膜を作成したが、但し、マスキングストリップは１５ミルのピッチの８ミルとした。このＺ軸膜を、３０％のDow Corning （登録商標）３−１７５３シリコーンを含むシリコーン溶液で含浸した。
例１０
図１２（１５００倍の倍率）に示された結節とフィブリルの構造を有し、厚さ４０mmで、２５℃において０．４ｇ／cm3 の密度と８０％の空隙体積を有し、W.L.Gore & Associates 社から入手可能な伸長された多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜を用意し、例１と同様にしてＺ軸膜を作成したが、但し、マスキングストリップは１５ミルのピッチの８ミルとした。このＺ軸膜を、３０％のDow Corning （登録商標）３−１７５３シリコーンを含むシリコーン溶液で含浸した。
例１１
図１３（１０００倍の倍率）の結節とフィブリルの構造を有し、厚さ１００mmで、２５℃において０．３５ｇ／cm3 の密度と８２％の空隙体積を有し、W.L.Gore & Associates 社から入手可能な伸長された多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜を用意し、例１と同様にしてＺ軸膜を作成したが、但し、マスキングストリップは１５ミルのピッチの８ミルとした。このＺ軸膜を、３０％のDow Corning （登録商標）３−１７５３シリコーンを含むシリコーン溶液で含浸した。
例１２
図１４（１０００倍の倍率）の結節とフィブリルの構造を有する伸長された多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜は、厚さ１５０mmで、２５℃において０．２０ｇ／cm3 の密度と９０％の空隙体積を有し、W.L.Gore & Associates 社から入手可能であり、例１と同様にして調製しＺ軸膜を作成したが、但し、マスキングストリップは１５ミルのピッチの８ミルとした。このＺ軸膜を、３０％のDow Corning （登録商標）３−１７６５シリコーンを含むシリコーン溶液で含浸した。
例１３
例１０で調製したＺ軸基材に、Dow Corning シリコーン３−１７５６の３０％シリコーン溶液を含浸し、上記と同様に処理して溶媒を除去した。得られた選択的に導電性のＺ軸材料を、インターフェイス５５００型を有するインストロン試験装置を用い、１．０インチ／分のクロスヘッド速度、１８．２０００pts ／秒のサンプル速度、７３°Ｆと５０％の湿度、０．００５インチのグリップ距離と０．００５インチのグリップ長さで評価した。シリコーンを含む及び含まないＺ軸材料の物理的特性を下記の表に示す。
【００４９】
【表６】
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【００５０】
シリコーンを含む及び含まないＺ軸材料の電気特性を図６〜８に示す。データは、いろいろな直径のプローブを備え、外界温度で操作されるロードセル（図示せず）を用いて得られる。テストされる材料は、プローブの下の接地プレート上に配置される。シリコーンエラストマーを含む又は含まないＺ軸材料がセルの中に入れられる。挿入された材料に荷重が加えられ、材料が３０ミルのプローブで圧縮され、１０ミリアンペアの電流が印加される。オーム計は荷重試験器と連携し、荷重が増加されながら抵抗を示す。また、この装置は、荷重ゲージとギャップ指示器を備える。
【００５１】
図６は、抵抗と圧力の関係を比較しており、充填されていない（シリコーンを含まない）サンプルよりも低い圧力で所望のレベルの接触抵抗を得ることができることを示す。
図７は、シリコーンを含む及び含まないＺ軸材料の抵抗と圧縮の関係を示し、充填されていない材料に比較して、シリコーンを含む膜では、割合に低い材料の圧縮で所望の抵抗が達成されることを証明している。
【００５２】
図８は、圧縮と圧力の関係を示し、所望の抵抗では、わずかな低い圧力が必要とされるに過ぎないことを示す。
２０％のDow Corning （登録商標）シリコーン３−１７５３を含むＺ軸材料の電気的特性が図９に示されている。
例９〜１２のシリコーンを含む膜の電気的特性が図１０に示されている。これらの結果は、プローブのサイズと材料の特質の効果を証明している。
【００５３】
本発明を、特定の態様について説明したが、当業者には、以上の説明に照らして多くの変化や変更があり得ることは明白である。したがって、本発明は、特許請求の範囲の思想と範囲の中に収まる全ての変更や変化を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｚ軸導電性のエラストマー充填複合材料に変化する前の、結節とフィブリルの足場を有する膜を含む平坦な連続気孔の多孔質部材の大要の横断面図である。
【図２】不透明なマスキングを有する平坦な連続気孔の多孔質部材の図である。
【図３】紫外線に暴露する指定領域を示す連続気孔の平坦な多孔質部材の図である。
【図４】本発明による吸収された非接着性及び／又は非粘着性のエラストマーを含む平坦で選択的に導電性のＺ軸材料の図である。
【図５】本発明によるＺ軸材料を含む再使用可能なエラストマーによって基板の接触パッドに電気接続されたＢＧＡチップの構成図である。
【図６】シリコーンエラストマーを含む及び含まないＺ軸材料のいろいろな電気的・物理的特性のグラフ上の比較である。
【図７】シリコーンエラストマーを含む及び含まないＺ軸材料のいろいろな電気的・物理的特性のグラフ上の比較である。
【図８】シリコーンエラストマーを含む及び含まないＺ軸材料のいろいろな電気的・物理的特性のグラフ上の比較である。
【図９】シリコーンエラストマーを２０％含むＺ軸材料の特性を示す。
【図１０】シリコーンエラストマーを３０％含むＺ軸材料の特性を示す。
【図１１】例９のＺ軸材料を調製するために使用したポリテトラフルオロエチレン膜の走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）である。
【図１２】例１０のＺ軸材料を調製するために使用したポリテトラフルオロエチレン膜の走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）である。
【図１３】例１１のＺ軸材料を調製するために使用したポリテトラフルオロエチレン膜の走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）である。
【図１４】例１２のＺ軸材料を調製するために使用したポリテトラフルオロエチレン膜の走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）である。
【符号の説明】
１０…材料
１１…結節
１２…フィブリル
１３…不透明カバー
２２…導電性金属
２４…導電性経路
２６…エラストマー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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