JP3202959B2 - 導電部材及びこれを用いてなる低抵抗コネクタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、体積抵抗率が小さ
く弾性を有し、例えば、携帯電話機等の押釦スイッチの
可動接点に用いられる導電部材、及び液晶表示体におけ
るガラス基板とプリント基板との接続、電子回路基板間
の接続、ＩＣチップ等の検査装置の電気的接続などに用
いられる、該導電部材を用いてなる低抵抗コネクタに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子機器の接続用コネクタには、
カーボンブラック粉末を含む導電性ゴム層と絶縁性ゴム
層とを交互多重に積層した、いわゆるゼブラ型コネクタ
や、絶縁性ゴム層中に複数の金属細線を厚さ方向に配列
した異方導電性コネクタが使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ゼブラ型コネ
クタは、この導電層を形成している導電部材の体積抵抗
率が高いため、カラー液晶用モジュールや白黒１６階調
以上の液晶用モジュール等のような低抵抗を必要とする
接続や、端子間の接続抵抗のバラツキをできるだけ小さ
くしたい場合の接続、あるいはプラズマディスプレイ用
モジュール等の高い電流値を必要とする回路基板との接
続で、電流を１０ｍＡ以上流すと、コネクタが発熱して
温度上昇が起きるため、コネクタとしては不適格であっ
た。

【０００４】また、複数の金属細線を厚さ方向に配列し
た異方導電性コネクタは、金属細線が、接続時の圧縮
力によって座屈しやすいため、繰り返し使用する検査装
置には使用することができない、すべての金属細線を
完全に接続するには、コネクタ全体を高い圧力で圧縮す
る必要があるため、ＩＣチップの端子や検査装置への負
担が増大する、金属細線の接続端面が均一な平滑面で
ないため、点接触となり、接触不良を起こし易い、接
触抵抗をできるだけ小さくするには、金属細線の先端部
分または金属細線そのものを金メッキ処理する必要があ
り、製造コストが高くなる、等の欠点を有している。

【０００５】本発明の目的は、体積抵抗率が小さく安定
した抵抗値を示し、多くの電流を流すことのできる導電
部材及びこれを用いて、電極ピツチの小さい基板との低
ピッチ接続が可能な低抵抗コネクタを提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決してなり、本発明の導電部材は、絶縁性エラスト
マ樹脂原料１００重量部に銀粒子１５０〜５００重量部
及びカーボン粒子２〜４０重量部を加え、カーボン粒子
の平均粒子間距離Ｓが１０００Å未満となるようにカー
ボン粒子が混合されてなり、該銀粒子は、平均粒径（５
０％粒径）が０．１〜１．０μｍの細かい銀粒子と平均
粒径が２〜３０μｍの粗い銀粒子とを混合比率９０／１
０〜７０／３０の範囲で混合し、１２０℃以上で１０分
以上加熱処理された銀含有量が２０重量％以上の粒子か
らなることを特徴としている。

【０００７】本発明の導電部材を用いてなる低抵抗コネ
クタは、上記導電部材からなる導電層と絶縁性エラスト
マ層とを交互に積層してなることを特徴としている。こ
の導電層と絶縁性エラストマ層とを交互に積層し硬化し
てなり、硬度値が５０〜８０°Ｈ（ＪＩＳ Ｋ ６３０
１）の範囲内とされる。なお、カーボン粒子の平均粒子
間距離Ｓは、次の式から求められる。 Ｓ＝ｄｐ×［｛（π／６）×（１００×ρｐ／Ｌ×ρＭ
＋１）｝^1/3 −１］ 式中、ｄｐは平均粒子径、ρｐは粒子密度、ρＭはマト
リックス密度、Ｌは粒子重量部である。

【０００８】絶縁性エラストマ層を構成する絶縁性エラ
ストマとしては、ブタジエン−スチレン、ブタジエン−
アクリロニトリル、ブタジエン−イソブチレンの共重合
体及び、クロロプレンの重合体、ポリサルファイドの重
合体、塑性化塩化ビニール及び酢酸ビニルの重合体及び
共重合体、ポリウレタン類及びシリコーンゴム類等が挙
げられる。シリコーンゴム類としては、通常、ジメチ
ル、メチル−フェニル、メチル−ビニル、またはシリカ
のような充填剤を混合して適当なレオロジー特性をあた
えたハロゲン化シロキサン類、あるいはペロチサイド類
または金属塩類でバルカナイズされもしくは硬化された
ハロゲン化シロキサン類等が挙げられるが、なかでも、
その時効特性及び電気絶縁性、耐熱性、圧縮永久歪に優
れ、価格的にも安定したシリコーンゴムが好ましく用い
られる。また、絶縁性エラストマは形状的に安定し、自
重で甚だしく変形したり、硬化後、塑性変形しないもの
でなければならない。

【０００９】本発明の導電部材は、母材としての絶縁性
エラストマに銀粒子とカーボン粒子を含有する。この母
材としての絶縁性エラストマは、絶縁性エラストマ層用
として上記したもののなかから適宜選択される。銀粒子
としては、核材として熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂、カ
ーボン、熱硬化性樹脂の焼成品、金属等に銀メッキ処理
を施した又は混合してなる銀含有率が２０重量％以上の
もの、球状またはフレーク状の銀単体からなるもの、も
しくはこれらの混合品が用いられる。銀粒子の銀含有率
が２０重量％未満では核材全体を銀で被覆することがで
きず、安定した導通を得ることができなくなる。

【００１０】銀粒子の配合量は、絶縁性エラストマ樹脂
原料１００重量部に１５０〜５００重量部混合される
が、１５０重量部未満では銀粒子の配合量が少なく、導
通がとれなくなるかもしくは安定した抵抗値を得ること
ができなくなる。一方、５００重量部を超えると物性が
低下して弾性が低くなり、コネクタ材料としては不適と
なる。メッキしてなる銀粒子や銀単体からなる粒子を混
合して用いる場合、平均粒径が０．１〜１．０μｍの細
かい銀粒子と平均粒径が２〜３０μｍの粗い銀粒子と
を、混合比率９０／１０〜７０／３０の範囲で混合した
ものが最も低い電気抵抗値を示し、好ましい範囲とされ
る。細かい銀粒子の混合比率を９０／１０より増すと、
細かい銀粒子の接触抵抗が上昇し、抵抗値が高くなる。
一方、７０／３０より少なくすると、接触する銀粒子の
量が極端に少なくなって、抵抗値が安定しなくなり好ま
しくない。

【００１１】銀粒子は、１２０℃以上の温度で１０分以
上加熱処理するのが好ましい。この加熱処理によって、
メッキ品では、核材中の不純物やメッキ時の不純物を揮
発させ、加硫時のガスの発生を防いだり、加硫時の遅れ
を改善することが可能となり、硬度のばらつきや加硫不
足による品質の低下を防止することができる。

【００１２】また、銀単体を用いる場合、通常、銀単体
粒子の表面には凝集防止等のために脂肪酸がコーティン
グされている。これに使用される脂肪酸は、ラウリン
酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレ
イン酸、アラキン酸、ベヘニン酸等の飽和または不飽和
の高級脂肪酸、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン
酸亜鉛等の金属石鹸、ステアリルアルコール等の高級脂
肪酸アルコール、高級脂肪酸アルコールのエステル、高
級脂肪酸アミド、及びポリエチレンワックスの一種また
はこれら二種以上の混合物からなっている。

【００１３】しかし、これらの脂肪酸は、加硫時のガス
発生や加硫遅れの原因にもなり、積層等の工程に影響を
与え、安定した製品を得ることが困難となるため、加熱
処理を行い、これら銀粒子から脂肪酸が除去される。加
熱処理の温度は、１２０℃以上とされ、未満では十分に
不純物や脂肪酸の揮発が行われず、品質の低下をきた
す。また、１２０℃以上の温度であっても、加熱処理時
間が１０分未満では加硫時のガス発生や加硫遅れを生じ
ることがあり、十分な加熱処理が行われていない。

【００１４】一方、カーボン粒子は、製法によって分類
され、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サー
マルブラック、ランプブラック等があるが、いずれもカ
ーボンブラックとして総称されている。本発明において
は、商業上最も多く使用され、品質が安定し安価なファ
ーネスブラックを使用するのが好ましい。また、これら
カーボンブラックの酸性処理品、黒鉛化品、高ストラク
チャー化による導電性向上品等の改良品も市販されてお
り、これらを使用しても同様の効果が得られる。また、
導電部材に加えられるカーボン粒子の量は、絶縁性エラ
ストマ樹脂原料１００重量部に対して２〜４０重量部で
あり、２重量部未満では添加による抵抗値の安定効果が
得られず、４０重量部を超えるとエラストマとしての弾
性がなくなるほど硬くなる、また強度等の物性も著しく
低下するために好ましくない。

【００１５】導電部材には、母材の絶縁性エラストマ樹
脂原料１００重量部に対して、平均粒径が１０ｎｍ〜５
０ｎｍのカーボン粒子を２〜４０重量部配合して、平均
粒子間距離Ｓが１０００Å未満となるように混練され
る。特に好ましくは、平均粒径が１５ｎｍ〜４０ｎｍの
カーボン粒子を５〜２０重量部配合して、平均粒子間距
離Ｓが５００Å以下とされる。平均粒子間距離Ｓが１０
００Å以上では、十分な導電性が得られず、安定した抵
抗値を示すことができなくなる。

【００１６】上記導電部材を用いて形成した低抵抗の導
電層と絶縁性エラストマ層とを交互に積層し硬化してな
る低抵抗コネクタの硬度を、５０〜８０°Ｈ、好ましく
は６０〜８０°Ｈとすることによって、接続の際、圧縮
率が２〜１０％と極めて小さな値でも均一な接続が可能
になり、圧縮による座屈をほとんどなくすことができ、
確実で安定した接続状態が得られ、機器に与える負荷が
小さくなり、ＩＣ検査機器等の小型軽量化が達成され
る。

【００１７】この低抵抗コネクタは、印刷法やカレンダ
ー法等を用いて製造されるが、安定した生産性を考慮す
ると、カレンダー法により積層するのが好ましい。例え
ば、ポリエチレンテレフタレートフィルム上に絶縁性エ
ラストマ層をカレンダーで薄膜に製膜して設け、加熱硬
化した後、この絶縁性エラストマ層上に導電性エラスト
マ層をカレンダーで薄膜に製膜し、得られたフィルムか
らポリエチレンテレフタレートフィルムを剥離して、こ
れを同順に多数枚積層して積層ブロック体とし、スライ
ス後、裁断してコネクタとされる。なお、本発明の低抵
抗コネクタはこのような製法に限定されるものではな
く、さまざまな製法での製造が可能である。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の導電部材を用いて
なる低抵抗コネクタを実施例によりさらに詳細に説明す
る。

【００１９】

【実施例】（実施例１）ベースフィルムとしての厚さ
０．５ｍｍのポリエチレンテレフタレートフィルム上
に、絶縁性シリコーンゴムコンパウンドＫＥ９７１Ｕ
（信越化学工業社製、商品名）を厚さ０．０３ｍｍとな
るようにカレンダーで分出しし、２００℃の加熱炉中で
硬化して絶縁性エラストマ層を形成した。一方、同じ絶
縁性シリコーンゴムコンパウンド１００重量部に、平均
粒径０．５μｍと平均粒径５μｍとの配合比率が８０／
２０である銀粒子を１５０℃で３０分間加熱処理して得
られた銀粒子５００重量部と、カーボン粒子として、フ
ァーネスブラック製法で造られたケッチェンブラックＥ
Ｃ（ライオン社製、商品名）１０重量部とを加え、カー
ボン粒子の平均粒子間距離Ｓが２５０Å程度になるよう
に混合し混練して導電性エラストマコンパウンドを調製
した。この導電性エラストマコンパウンドを先に形成し
た絶縁性エラストマ層上に、厚さ０．０３ｍｍとなるよ
うにカレンダーで分出しして導電層を形成した。これか
らベースフィルムを剥離して同順に多数枚積層して積層
ブロック体とし、加硫処理後、スライスし、さらに二次
加硫して硬度を６０°Ｈ（ＪＩＳ Ｋ−６３９１にもと
づき測定）とし、規定のサイズに裁断して低抵抗コネク
タを製造した。

【００２０】（実施例２）銀粒子の加熱処理条件を１２
０℃で６０分間とした以外は、実施例１と同様にして低
抵抗コネクタを製造した。

【００２１】（実施例３）銀粒子として、フェノール樹
脂の焼成品を核材とする銀含有量５０重量％の銀メッキ
粒子２５０重量部を用いた以外は、実施例１と同様にし
て低抵抗コネクタを製造した。

【００２２】（比較例１）銀粒子の加熱処理条件を８０
℃で３０分間とした以外は、実施例１と同様にして低抵
抗コネクタを製造した。 （比較例２）銀粒子の加熱処理条件を２００℃で５分間
とした以外は、実施例１と同様にして低抵抗コネクタを
製造した。 （比較例３）銀粒子の配合量を１００重量部とした以外
は、実施例１と同様にして低抵抗コネクタを製造した。 （比較例４）銀粒子として、フェノール樹脂の焼成品を
核材とする銀含有量１０重量％の銀メッキ粒子２５０重
量部を用いた以外は、実施例１と同様にして低抵抗コネ
クタを製造した。 （比較例５）導電層を形成するための導電性エラストマ
コンパウンドを調製する際、カーボン粒子を０．５重量
部添加して平均粒子間距離Ｓを１４００Åとした以外
は、実施例１と同様にして低抵抗コネクタを製造した。 （比較例６）高度が４０°Ｈであること以外は、実施例
１と同様にして低抵抗コネクタを製造した。

【００２３】上記実施例１〜３、比較例１〜６で製造し
た低抵抗コネクタについて、ガス発生、加硫遅れ、体積
抵抗率を測定して総合的に判定し、さらに接続信頼性を
調べ、これらの結果を表１に示した。このように本発明
の実施例１〜３のコネクタはいずれも、ガス発生や加硫
遅れがなく、さらに、コネクタとして高い接続信頼性を
示した。

【００２４】

【表１】

【００２５】なお、表１の各評価項目に対する評価方法
は、下記のとおりである。 ．ガス発生；プレス機での２００ｋｇ／ｃｍ² 加圧下
のもとで、１６５℃で１０分間加硫し、この間のガスの
発生を調べ、ガスの発生がない場合は○印で表示し、あ
る場合は×印で表示した。 ．加硫遅れ；オシレーティングディスクレオメータＡ
ＳＴＭ−１００型（東洋精機製作所）を用いてＡＳＴＭ
−Ｄ−２０８４に準じて加硫特性を測定した。導電性材
料が添加されていない絶縁性エラストマの加硫時間と比
較して、時間差が２０秒未満の場合は○印で表示し、超
える場合は×印で表示した。 ．体積抵抗率；電圧電流法によるＳＲＩＳ−２３０１
に準じて測定し、１０^-3 Ω・ｃｍより低いものを良と
し、高いものは不良とした。 ．接続信頼性；電極ピッチ０．５ｍｍの基板間に挟
み、コネクタを５％圧縮状態で導通抵抗を測定し、安定
した状態で導通抵抗が２５０ｍΩ、電流値を２００ｍＡ
まで流すことができたものを○印で表示し、安定せずに
導通抵抗がとれなかったものは×印で表示した。

【００２６】

【発明の効果】上記構成からなる本発明の導電部材は、
体積抵抗率が小さく安定した抵抗値を示し、多くの電流
を流すことができ、この導電部材を用いてなる本発明の
低抵抗コネクタは、抵抗値のばらつきが小さく、安定し
た接続状態が得られ、微小電流を流せることからカラー
液晶用モジュールやプラズマディスプレイ用モジュール
等との接続に好適に用いることができ、高い電流値を必
要とする回路にも十分安定した状態で使用することがで
きた。また、ＩＣチップ等の検査の接続に用いると、低
い圧縮率で接続することができるため、機器に与える負
荷が小さく、ＩＣチップの端子の変形や内部破壊を起こ
すことなく、より精密な検査を行うことができ、これら
の検査機器等の小型軽量化を図ることができた。さら
に、本発明のコネクタは既存の設備で製造することがで
き、生産性が高く、製造コストを低減することができ
た。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性エラストマ樹脂原料１００重量部
   に銀粒子１５０〜５００重量部及びカーボン粒子２〜４
   ０重量部を加え、カーボン粒子の平均粒子間距離Ｓが１
   ０００Å未満となるようにカーボン粒子が混合されてな
   り、該銀粒子は、平均粒径が０．１〜１．０μｍの細か
   い銀粒子と平均粒径が２〜３０μｍの粗い銀粒子とを混
   合比率９０／１０〜７０／３０の範囲で混合し、１２０
   ℃以上で１０分以上加熱処理された銀含有量が２０重量
   ％以上の粒子からなることを特徴とする導電部材。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の導電部材からなる導電
   層と絶縁性エラストマ層とを交互に積層してなることを
   特徴とする低抵抗コネクタ。