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JP3038859B2 - 異方導電性シート - Google Patents

異方導電性シート

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JP3038859B2
JP3038859B2 JP02251778A JP25177890A JP3038859B2 JP 3038859 B2 JP3038859 B2 JP 3038859B2 JP 02251778 A JP02251778 A JP 02251778A JP 25177890 A JP25177890 A JP 25177890A JP 3038859 B2 JP3038859 B2 JP 3038859B2
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sheet
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伸一 須山
裕一 春田
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ジェイエスアール株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、改良された構造の異方導電性シートに関
し、詳しくは、電子回路部品の電極相互間を電気的に接
続するための部材として有用な異方導電性シートに関す
る。
〔従来の技術〕
異方導電性シートは、その構造上の特徴から、電気的
な接続を達成するための部材として種々の用途において
有用である。
従来、電気的な接続を達成しようとする際には、電気
的接続のためのコネクタを用いなくてはならず、プリン
ト基板等の配線をデザインする段階から必要なコネクタ
が実装できるように考慮する必要があり、配線の自由度
が大幅に減じられている。しかもこのようなコネクタで
は、一つのコネクタで接続できるライン数は通常数十本
程度である。試験等を行うための一時的な接続を達成す
るためだけであってもコネクタを実装しなくてはならな
い等の問題がある。このため、平面上に分布する多数の
電極を同時に電気的に接続する必要がある場合には、こ
のようなコネクタを用いていたのでは実施に困難があ
る。
しかるに、平面上に分布する多数の電極を同時に電気
的に接続する必要のあるプリント基板等の基板の電気的
検査においては、従来、電気的な接続を達成するための
部材として、ピンプローブが用いられていた。
しかし、このピンプローブは、その構造上の制約から
細形化が困難であり、従って、近年、益々微細化される
傾向にある基板の電気的検査には不都合である。また、
被検査部の電極がパッドである場合には点接触となるた
め接触不良を起こしやすく、特に現在広く使用されつつ
ある表面実装基板（以下「SMT基板」という。）の電気
的検査にはまったく不都合である。
これに対して、異方導電性シートは、基板の電気的検
査においてピンプローブのような構造上の制約がなく、
SMT基板に代表されるような微細化されたプリント基板
等の導通および絶縁テストにも適用し得る構造のものを
製作することが可能である。
従来においては、このような異方導電性シートとして
下記の構造のものが知られている。
（１）導電性カーボンを充填した導電性ゴムシートに絶
縁性ゴムシートを積層してなる構造（特公昭56−48951
号公報参照）。
（２）金属粒子をエラストマーに均一に分散してなる構
造（特開昭51−93393号公報参照）。
（３）導電性磁性体粒子をエラストマーに不均一に分布
させてなる構造（特開昭53−147772号公報、同54−1468
73号公報参照）。
しかし、上記（１）〜（３）の異方導電性シートはい
ずれもシートの表面が平坦であるため、有効な導電路を
形成するために大きな加圧力が要求され、しかも微細化
されたプリント基板等においては被検査点数が多いた
め、全体として必要な加圧力が相当に大きくなり、検査
装置の負担が増大する問題がある。
このような事情から、導電部の表面と絶縁部の表面と
の間に段差を形成してなる構造の異方導電性シートが提
案された（特開昭61−250906号公報参照）。
〔発明が解決しようとする課題〕
このような段差を形成してなる構造の異方導電性シー
トによれば、全体として必要な加圧力の減少を図ること
が可能である。
しかし、この異方導電性シートにおいては、導電部が
低抵抗値を示す加圧力の範囲が狭く、加圧力が大きすぎ
ても小さすぎても抵抗値が大きくなるという問題があ
る。従って、信頼性の高い検査を行うためには、各導電
部に対する加圧力を高い精度で特定化し均一化しなけれ
ばならず、検査装置に要求される条件がいまだ厳しいと
いう難点がある。
本発明は以上のごとき事情に基づいてなされたもので
あって、その目的は、導電部の導通状態における抵抗値
が小さく、しかも加圧力の変化に対する導電部の抵抗値
の変化が小さくて、加圧力が不均一となっても各導電部
において均等で良好な導電性が得られる異方導電性シー
トを提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
以上の目的を達成するため、本発明の異方導電性シー
トは、シートの厚さ方向に伸びる複数の導電部が、絶縁
部により相互に絶縁された状態で配置されてなり、前記
絶縁部はその厚さｄが0.1〜0.8mmであり、前記導電部
は、少なくともシートの一面側において絶縁部の表面か
ら突出する突出部中に当該突出部の表面から当該シート
の他面に伸びるよう形成されて当該突出部の突出高さｈ
が絶縁部の厚さｄの200％を超え、かつ絶縁性で弾性を
有する高分子物質中に導電性粒子が密に充填されてなる
ことを特徴とする。
以下、本発明を具体的に説明する。
第１図および第２図は、本発明の異方導電性シート
（以下「PCRシート」という）の具体的構成例を示すも
のであって、シートの厚さ方向に伸びる複数の導電部10
が、絶縁部20により相互に絶縁された状態でマトリクス
状に密に配置され、各導電部10は、シートの一面側にお
いて絶縁部20の表面から突出する突出部11中に、当該突
出部11の表面から当該シートの他面に伸びるよう形成さ
れている。
各突出部11の突出高さｈは、絶縁部20の厚さｄの200
％を超える（ｈ＞2d）大きさとされる。
なお、PCRシートの他面側は、通常は平坦であるが、
接続すべき電極の形状によっては、接続性能をさらに高
めるために導電部が凸状または凹状となっていてもよ
い。この場合には、いずれか一方の突出部において、ｈ
＞2dを満たしていればよい。
各導電部10は、絶縁性で弾性を有する高分子物質12中
に導電性粒子13が密に充填されて構成され、通常、加圧
により抵抗値が減少する加圧導電性を有する。導電部10
における導電性粒子13の充填率は20体積％以上であるこ
とが好ましく、特に40体積％を超えることが好ましい。
なお、導電性粒子13の充填率が低いときは、PCRシート
において加圧力を大きくしても抵抗値が減少せず、従っ
て、信頼性の高い電気的接続が困難となる。
なお、本発明のPCRシートにおいては、突出部11中に
導電部10が形成されるが、突出部11における導電部10の
まわりに、例えば0.5mm以下程度の絶縁部が形成されて
いてもよい。
導電部10の厚さＤは、その突出部11の突出高さｈおよ
び絶縁部20の厚さｄを考慮して定められるが、導電部10
の厚さＤが過大のときには、導電部10の導通状態におけ
る抵抗値の増大を招くので、その上限は5mm程度とする
のが好ましく、実用的には、１〜5mm、特に２〜4mmであ
ることが好ましい。導電部10の厚さＤがこの範囲にあれ
ば、小さな圧力でも有効な導電性が確実に得られる。
また、絶縁部20の厚さｄは、実用的には、0.1〜0.8mm
とされる。絶縁部20の厚さｄがこの範囲にあれば、絶縁
性が十分に得られると共に、導電部10の厚さＤを過大に
することなく、その突出高さｈを十分な値に設定するこ
とができる。なお、絶縁部20の厚さｄが過小のときには
シートとしての強度が低下するため取扱いが不便となる
問題が生ずる。逆に、厚さｄが過大のときは突出高さｈ
が大きくなり、導電部10の厚さＤが過大になるため、導
通状態における抵抗値の増大を招きやすい。
また、突出部11の外径（四角形の場合はその長辺）Ｒ
と、隣接する突出部11相互間の最短の離間距離ｒとの関
係においては、 を満たすことが好ましい。この関係を満たすことによ
り、突出部11が厚さ方向に加圧されて変形する際に、横
方向の変形が容易に許容されると共に、隣接する突出部
11同士が誤って電気的に接触するおそれを十分に回避す
ることができる。
また、PCRシートの電気的接続に有効な単位面積Ｓに
おいて、突出部11の専有面積の総和S11と絶縁部20の専
有面積の総和S20との関係においては、実用上考え得る
最大の変位をεとした際に、 を満たすことが好ましい。
また、導電部10の単位面積当りの個数すなわち個数密
度は、微細化されたプリント基板等に対応し得るため
に、10〜70個/cm2が好ましい。
なお、突出部11の平面形状（突出している面から見た
形状）は、円形のみならず、四角形等のその他の種々の
形状を採用してもよい。
導電部10を構成する導電性粒子13としては、例えばニ
ッケル、鉄、コバルト等の磁性を示す金属の粒子もしく
はこれらの合金の粒子、またはこれらの粒子に金、銀、
パラジウム、ロジウム等のメッキを施したもの、非磁性
金属粒子もしくはガラスビーズ等の無機質粒子またはポ
リマー粒子にニッケル、コバルト等の導電性磁性体のメ
ッキを施したもの等を挙げることができる。製造コスト
の低減化を図る観点からは、特に、ニッケル、鉄、また
はこれらの合金の粒子が好ましく、また接触抵抗が小さ
い等の電気的特性の点で金メッキされた粒子を好ましく
用いることができる。
導電性粒子13の粒径は、導電部10において導電性粒子
間の電気的な接触を十分なものとし、かつ、導電部10の
加圧変形を容易にする観点から、10〜400μｍが好まし
く、特に40〜100μｍが好ましい。
導電部10を構成する絶縁性で弾性を有する高分子物質
としては、架橋構造の高分子物質が好ましく、斯かる架
橋構造の高分子物質を得るために用いることができる未
架橋の高分子物質としては、シリコーンゴム、ポリブタ
ジエン、天然ゴム、ポリイソプレン、スチレン−ブタジ
エン共重合体ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重
合体ゴム、エチレン−プロピレン共重合体ゴム、ウレタ
ンゴム、ポリエステル系ゴム、クロロプレンゴム、エピ
クロルヒドリンゴム等を挙げることができる。
また、絶縁部20を構成する材料としては、一般的に
は、導電部10を構成する高分子物質と同一のものが用い
られる。
導電部10を構成する絶縁性で弾性を有する高分子物質
中に導電性粒子13を密に充填する手段としては、磁性を
有する導電性粒子と、架橋によって高分子弾性体となる
粘性を有する未架橋の高分子物質との混合物シートを調
製した後、未架橋高分子を架橋する時または架橋する前
に、この混合物シートの導電部となる部分にその厚さ方
向に対して磁場を作用させ、これにより導電性粒子を導
電部となる部分に集中移動させて、導電性粒子13が密に
分布する導電部10と、導電性粒子13がほとんど存在しな
い絶縁部20とを形成する方法を用いることができる。
第３図は、PCRシートの製造装置の一例を示すもので
あって、30は一方の磁極板、40は他方の磁極板、50は電
磁石である。
磁極板30,40において、31,41は強磁性体、32,42は非
磁性体であり、強磁性体31,41は導電部10のパターンに
対応して配置され、非磁性体32,42は絶縁部20のパター
ンに対応して配置されている。そして、一方の磁極板30
においては、突出部11を形成するために、非磁性体32が
強磁性体31の表面よりも突出していて、いわばPCRシー
トを成形するための金型としての機能をも併有してい
る。
対向配置された磁極板30と40間に、導電性粒子と未架
橋の高分子物質との混合物シート15を挟み、電磁石50を
作動させて強磁性体31を介して混合物シート15に磁場を
作用させた後、または作用させながら未架橋の高分子物
質を架橋させることにより、導電部10の形成と、絶縁部
20の形成とを一挙に行うことができる。
混合物シート15に作用させる磁場の大きさは、200〜2
0,000ガウス程度がよい。また、架橋反応における架橋
温度および架橋時間は未架橋の高分子物質の種類、導電
性粒子が導電部へ集中移動し得る時間等を考慮して適宜
選定されるが、室温硬化型シリコーンゴムを用いる場合
には、室温で24時間程度、40℃で２時間程度、80℃で30
分間程度である。
また、導電性粒子が導電部へ容易に集中移動し得るよ
うにするために、架橋反応が開始される前の混合物シー
ト15の粘度は、温度25℃で101sec-1の歪速度の条件下に
おいて104〜107ポアズ程度が好ましい。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれら
の実施例に限定されるものではない。
実施例１〜３ 各実施例においては、後記第１表に示す組成の混合物
シートを、第３図に示した製造装置であって後記第１表
に示す構成を採用した製造装置を用いて、後記第１表に
示す製造条件で架橋反応させて、後記第２表に示す構成
の本発明のPCRシート１〜３を製造した。
以上の第１表および第２表から明らかなように、本発
明のPCRシート１〜３は、シートの厚さ方向に伸びる複
数の導電部が、絶縁部により相互に絶縁された状態で配
置されており、絶縁部の厚さｄが0.1〜0.8mmであり、そ
して各導電部は、シートの一面側において絶縁部の表面
から突出する突出部中に当該突出部の表面から当該シー
トの他面に伸びるよう形成され、当該突出部の突出高さ
ｈが絶縁部の厚さｄの200％を超え、かつ絶縁性で弾性
を有する高分子物質中に導電性粒子が密に充填されてい
るものである。
また、上記により得られたPCRシート１〜３につい
て、それぞれ検査用の平板状電極の上に広げ、直径が約
2mmの検査用ピン電極を用いて、シートの厚さ方向に自
然長より徐々に圧縮変位を加えながら導通抵抗を測定す
る試験を行い、 導電部の１本について、圧縮変位が0.1〜0.5mmの範
囲におけるピン電極と平板状電極との間の合計の抵抗値
の最大変化量と、 導電部の１本について、圧縮変位が0.3mmでの導通
状態におけるピン電極と平板状電極との間の合計の抵抗
値 について第３表に示した。なお、実施例１については測
定値を第４図に示した。
以上の第３表および第４図の結果からも理解されるよ
うに、本発明のPCRシート１〜３によれば、高密度で配
置された導電部の導通状態における抵抗値が小さく、か
つ加圧力の変化に対する導電部の抵抗値の変化が小さ
く、従って、電気的接続を達成するための部材としてき
わめて有用である。
〔発明の効果〕
本発明のPCRシートによれば、導電部が少なくともシ
ートの一面側において絶縁部の表面から突出する突出部
中に当該突出部の表面から当該シートの他面に伸びるよ
う形成され、当該突出部の突出高さｈが、厚さが0.1〜
0.8mmの絶縁部の厚さｄの200％を超え、しかも導電部が
絶縁性で弾性を有する高分子物質中に導電性粒子が密に
充填されてなるため、導電部の導通状態における抵抗値
が小さくて良好な導電性が発揮されるうえ、加圧力の変
化に対する導電部の抵抗値の変化が小さくて各導電部に
おける加圧力に不均一があっても一定のレベルの導電性
が確実に得られる。従って、電気的接続を達成するため
の部材としての機能が格段に向上する。
【図面の簡単な説明】
第１図および第２図はそれぞれ本発明の異方導電性シー
トの一部を示す縦断正面図および平面図、第３図は異方
導電性シートの製造装置の一例を示す概略図、第４図は
実施例１により得られたPCRシートの試験結果を示すグ
ラフである。 10……導電部、20……絶縁部 11……突出部、12……高分子物質 13……導電性粒子、30……一方の磁極板 40……他方の磁極板、50……電磁石 31,41……強磁性体、32,42……非磁性体 15……混合物シート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01B 5/16 H01R 11/01 H05K 3/32

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】シートの厚さ方向に伸びる複数の導電部
    が、絶縁部により相互に絶縁された状態で配置されてな
    り、 前記絶縁部はその厚さｄが0.1〜0.8mmであり、 前記導電部は、少なくともシートの一面側において絶縁
    部の表面から突出する突出部中に当該突出部の表面から
    当該シートの他面に伸びるよう形成されて当該突出部の
    突出高さｈが絶縁部の厚さｄの200％を超え、かつ絶縁
    性で弾性を有する高分子物質中に導電性粒子が密に充填
    されてなることを特徴とする異方導電性シート。
JP02251778A 1989-09-29 1990-09-25 異方導電性シート Expired - Lifetime JP3038859B2 (ja)

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JP1-252214 1989-09-29
JP25221489 1989-09-29

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