JPH0145950B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はコネクター、とくには非導電性高分子
物質よりなるシート部材中に金属繊維を分散配向
させてなる、フラツトパツケージ型IC、リード
レスチツプキヤリア型IC、フレキシブルプリン
ト基板などの電気的接続用に有用とされる異方導
電性コネクターの改良に関するものである。

（従来の技術） リードレスIC、ハイブリツド回路などの回路
間の接続には非等方導電性シート状複合材料が使
用されており、この非等方導電性シート状複合材
料については、可塑化状態にある非導電性高分子
物質と導電性繊維物質とを混合して可塑化混合物
とし、これを一定方向に流動させて塑性変形させ
て導電性繊維を非導電性高分子物質の連続相中に
ほぼ一定方向に配向させ、この高分子物質を硬化
させてからこの硬化物を導電性繊維物質の配向方
向とほぼ垂直な面に沿つてスライスしてなる、非
導電性高分子物質のシート中に多数本の導電性繊
維をその一部が貫通するように、シートの厚み方
向に分散、配向させてなるものが知られている。
（特公昭56−6083号公報参照）。

しかして、この非等方導電性シート状複合材料
については、上記における非導電性高分子物質ま
たはこゝに分散配向される導電性繊維状物質を適
宜選択することによつて各種のものが作られ、実
用化されているが、これらについては低接触抵抗
化（数＋Ω）、圧縮繰返し特性の向上、高電流容
量化の要求のあることから導電性繊維状物質を金
属繊維としたものが特にIC接続用コネクター、
FPC接続用コネクターとして汎用されている。

しかし、この金属繊維を使用したものは、金属
繊維の混合、分散工程で繊維の短繊維化が起こ
り、結果においてその繊維長がポワソン分布、と
くにはロジンラムラー線図の直線で得られる分布
に従うようになるので、このような金属繊維を含
有する高分子物質を硬化させ、これを金属繊維の
配向方向と垂直の面でスライスして得られる非等
方導電性シートは、その切断面近傍に金属繊維の
端部が存在していてもこれがスライス刃で切断さ
れずに引き抜かれるようになつたり、切断面がシ
ートと同一面になるものもあるので、この金属繊
維は長短のバラツキをもつものとなる。そのた
め、この種の異方導電性コネクターを電極間に圧
接挟持して使用すると、圧接荷重が繊維長の長い
金属繊維部分に集中し、この繊維の近傍に存在す
るシート表面と同じ高さに切断されている金属繊
維などは電気的接続のための圧接力を充分に受け
ることができず、したがつてこの部分では導通が
不確実となつたり、不安定なものになるという不
利が生じる。

（発明の構成） 本発明はこのような不利を解決した異方導電性
コネクターに関するものであり、これは非導電性
高分子物質よりなる部材中に、金属繊維をその少
なくとも１部が該シート部材を貫通するように配
置すると共に、これをシート部材の厚さ方向に一
定の角度を保つように配向させてなる異方導電性
コネクターの少なくとも一面に異方導電性接着剤
層を設けてなることを特徴とするものである。

すなわち、本発明者らは非導電性高分子物質か
らなるシート部材に金属繊維を配向させた異方導
電性コネクターの改良について種々検討した結
果、電気的に接続させるべき電極体面の接続に当
つて、第１図に示した非導電性高分子物質からな
るシート状部材１に金属繊維２をその厚さ方向に
配向させた従来公知の異方導電性コネクターで
は、これを例えば第２図に示したように２枚のプ
リント配線基板３，３′の間に金属箔導体４，
４′を介して圧接挟持させると、この金属繊維２
が長短のバラツキのものであるため導通が不確
実、不安定なものとなるのであるが、この異方導
電性コネクターを第３図に示したように非導電性
高分子物質からなるシート部材１の中に金属繊維
２をその一部がこのシート部材中を貫通するもの
とすると共に、これをシート部材の厚み方向に角
度αだけ傾けて配向させてなる異方導電性コネク
ター５の少なくとも一面に異方導電性接着剤層
６，６′を配したコネクターとし、これを第４図
に示したように２枚のプリント配線基板３，３′
の間に圧接挟持させると、金属繊維はそのすべて
が同一方向に倒れ込み圧接力がすべての繊維に作
用するのようになるので、金属繊維の長さに多少
のバラツキがあつても部分的に接触不良を起すこ
とがなく、安定した導通を得ることができるこ
と、また異方導電性接着剤層６，６′に含有され
ている導電体によつて見かけ上の接触面積増大が
画れるのでより一層の接続信頼性向上が得られる
ことを見出し、こゝに使用される金属繊維の配向
方向、傾斜角の範囲、異方導電性コネクターの種
類などについての研究を進めて本発明を完成させ
た。

本発明の異方導電性コネクターを構成するマト
リツクス材としての非導電性高分子物質、これに
配向される金属繊維は公知のものでよい。したが
つてこの非導電性高分子物質としてはポリエステ
ル、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレー
ト、ポリオレフイン、ポリアミド、ポリカーボネ
ート、ポリスチロールなどの熱可塑性高分子物
質、不飽和ポリエステル、ポリウレタン、オルガ
ノポリシロキサン、フエノール、尿素、メラミ
ン、グアナミンなどの熱硬化性高分子物質、さら
には天然ゴム、各種合成ゴムなどのゴム状弾性体
などを挙げることができるが、これらは補強用充
填剤、可塑剤、顔量、染料、硬化剤、安定剤など
を配合して使用される。また、この金属繊維とし
ては本発明のコネクターがこの金属繊維の導電性
にもとずくものであることから、10^-4Ωcm以下の
電気抵抗率を有するものとする必要があり、これ
には金、銅、ニツケル、黄銅、リン青銅、アルミ
ニウムなどから作られた金属繊維が例示される。
しかし、この金属繊維については非導電性高分子
物質中に分散配合されたときに加えられる曲げ応
力、せん断応力によつて延性を示したり、カール
してしまうものであつてはならず、分散配合時に
加えられる曲げ応力、せん断応力対して剛性を示
し、カールすることなく破断するものを選定する
必要があるので、これには銅合金が最も好ましい
ものとされるが、このものは直径が10〜50μｍ、
長さ10〜50mmのものとすることがよい。

また、こゝに使用される金属繊維は引き抜き
法、溶融紡糸法、びびり振動切削法などの方法で
製造されたものとすればよいが、このびびり振動
切削法でつくられたものはその断面が略三角形を
示し、表面粗さも大きいものとなつて、非導電性
高分子物質との密着性がよくなるし、切削性、繊
維径も精度が高く価格も安いので、びびり振動切
削法で作られたものとすることがよい。なお、こ
れらの金属繊維は非導電性高分子物質との接着性
を改善するためにその表面をシランカツプリング
剤によつてカツプリング処理しておくことが望ま
しく、このシランカツプリング剤としてはγ−グ
リシドキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β
（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキ
シシランなどが例示される。

この金属繊維の非導電性高分子物質への配向は
非導電性高分子物質中に金属繊維を混合し、つい
でこの混合物を押出成形機、射出成形機を用いて
棒状、シート状に成形すればよく、金属繊維はこ
の成形時に成形機出口のプレートやダイス通過時
にその流路方向に配向される。なお、この金属繊
維の配合量は非導電性高分子物質に対し0.1〜20
容量％、好ましくは0.5〜10容量％とすればよい
が、この配向時に金属繊維はその繊維長がポアソ
ン分布、特にはロジン−ラムラー線図で得られる
分布に従うものになる。

本発明のコネクターに使用される異方導電性コ
ネクターはこのようにして得られた金属繊維を配
向させた成形品を硬化させたのち、これをその金
属繊維の配向方向に対して角度をもつてシート状
にスライスすることによつて得ることができる。
このシートの厚さはこのシート部材中に金属繊維
の少なくとも一部がこのシート部材を貫通したも
のとすることが必要とされるので、マトリツクス
としての非導電性高分子物質に混合された金属繊
維の長さよりも小さいものとする必要があり、し
たがつてこれは0.1〜１mmの範囲とされる。なお、
このスライスする角度は目的とする本発明の異方
導電性コネクター中における金属繊維の配向角度
に応じて定めればよいが、この角度は5゜以下では
前記した傾斜効果が充分に期待されず、45゜以上
とすると非導電性高分子物質からなるマトリツク
スの弾性回復力による接触力の減少が顕著となつ
て接触の信頼性が損われるようになるので５〜
45゜の範囲とすることがよいが、この好ましい角
度は10〜20゜とされる。

本発明のコネクターはこのようにして得た異方
導電性コネクターの少なくとも一面に異方導電性
接着剤層を設けることによつて作られるが、この
異方導電性接着剤層は本発明のコネクターを例え
ば２枚のプリント配線基板の間に圧接状態で挟持
保持したときにこの異方導電性コネクターの非導
電性高分子物質中に分散配向されている金属繊維
が全て一定方向に傾斜しているために特異な振
動、衝撃などが外部から加えられるとせんどう運
動を起すことがあり、これによつて接続されるべ
き電子位置が位置ずれを起すという不都合をもた
らすこともあるので、これを防止するために接続
すべき電子部品と異方導電性コネクターとを確実
に接着するためのものであることから、このもの
は使用温度において流動性を示すものであつては
ならない。したがつて、この異方導電性接着剤と
してはポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレー
ト、ポリエステル、ポリウレタンあるいはこれら
の共配合体、共重合体などの熱可塑性樹脂、エポ
キシ樹脂、フエノール樹脂、ウレタン樹脂などの
熱硬化性樹脂、ニトリルゴム、ブチルゴム、クロ
ロプレンゴム、シリコーンゴムなどの合成ゴムな
どからなる接着性組成物に必要に応じて硬化剤、
架橋剤、充填剤、顔料、安定剤、カツプリング剤
などを配合した、好ましくはホツトメルト型の接
着性高分子組成物に、金、銀、銅、アルミニウ
ム、ニツケル、タングステン、チタン、コバルト
あるいはこれらの合金、さらにはタングステンカ
ーバイド、ニツケルカルボニル、二酸化すずなど
の導電性金属または金属化合物の粉粒体を添加し
たものとすればよい。なお、この場合の導電性金
属または金属化合物の配合量は接着性高分子組成
物100容量部に対し0.05容量部以下では接続部に
おける導通密度が小さくなつて接続の信頼性が低
くなり、40容量部以上とすると接着するときの圧
接加熱によつて導電性粉粒体間に連鎖が生じ、隣
接端子電極間の絶縁性維持が困難となるので、
0.5〜40容量部の範囲とすることが必要とされる
が、この好ましい範囲は２〜25容量部とされる。

本発明のコネクターは前記した異方導電性コネ
クターの面上に上記した異方導電性接着剤層を設
けることによつて作られるが、この接着剤層は異
方導電性コネクターの少なくとも一面に設ければ
よく、これはその両面でも片面だけでもよいが、
これはその全面でなく、特定の間隔をおいて適宜
の位置に配置するようにしてもよい。

なお、本発明のコネクターは上記のように構成
されており、これによれば異方導電性コネクタ
ーにおける金属繊維がシート部材の厚さ方向に一
定の角度をもつて貫通配向されているので、これ
をプリント基板間に圧接挟持したときにこの圧接
力がすべての金属繊維に作用し、金属繊維の長さ
にバラツキがあつても接触不良を起すことがな
く、安定した導通を得ることができ、この異方
導電性コネクターには導電性接着剤が塗布されて
いるので、このコネクターとプリント基板との接
触面積が増加されるし、これを組込んだ電子部品
に外部から振動、衝撃などが加えられたときでも
この接着力によつて位置ずれなどを生じることが
ないという有利性が与えられる。

つぎに本発明の実施例をあげるが、例中の部は
重量部を示したものである。

実施例 シリコーンゴムコンパウンドKE−171U〔信越
化学工業(株)製商品名〕100部に、直径30μｍの銅
合金製金属繊維を長さ30mmにカツトしたもの65部
とシリコーンゴム加硫剤Ｃ−２〔同社製商品名〕
２部とをミキシングロールで混練し、ゴム押出機
を用いて直径５mmの丸棒として押出し、オーブン
中で170℃に10分間加熱加硫したところ、金属繊
維が押出方向に配向された成形品が得られた。

ついで、この丸棒をその垂直方向に対して直角
に、また5゜、20゜、45゜の角度をもつて0.2mmの厚さ
にスライスして４種類の異方導電性シートを作
り、これらを電極間に圧接挟持してその圧接量と
接触抵抗値を測定したところ、第５図、第６図に
示したとおりの結果が得られ、傾斜角度20゜でス
ライスしたものが最もよい特性を示した。

つぎにこのようにして得られた異方導電性コネ
クターの表面をシランカツプリング剤・KBM−
403〔信越化学工業(株)製商品名〕でカツプリング処
理したのち、こゝに350メツシユパスのニツケル
粉７容量部をエポキシ樹脂・アラルダイト
AW106（チバ・ガイギー社製商品名）100容量部
に硬化剤・HV953U〔同社製商品名〕80容量部を
加えたものに分散配向して得た異方導電性接着剤
を厚さ10μｍとなるように塗布してコネクター作
り、これを1.27mmピツチで電極端子を有するフラ
ツトパツケイジ型ICに200℃×15Kg／cm²の条件で
加熱加圧して接着させたのち、プラスチツクモー
ルドのハウジングによつて、圧接固定し、この接
続構造体について振巾1.2mm、周波数55Hzによる
振動試験を行つたところ、第７図Ａに示した結果
を与えたので、このものは高い信頼性を与えるも
のであることが確認されたが、このものはまたこ
れに−40℃×30分→＋23℃→＋80℃×30分の熱サ
イクルをかけて熱膨張率の違いによる接続信頼性
の評価を行つたところ第８図に示したように全く
問題なく使用できるものであることが確認され
た。

しかし、比較のために上記した異方導電性接着
剤を塗布しない上記で得た異方導電性コネクター
を使用して、これを上記と同様にしてプラスチツ
クモールドハウジングによる圧接でフラツトパツ
ケージ型ICに接続したところ、このものは上記
した振動試験において試験開始120時間後に繊維
の傾斜方向にずれが生じ、その結果第７図Ｂに示
したように抵抗値の増加を招いた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来公知の異方導電性コネクターの縦
断面図、第２図はこれを電極間に圧接挟持したも
のの縦断面図、第３図は本発明の異方導電性コネ
クターの縦断面図、第４図はこれを電極間に圧接
挟持したものの縦断面図、第５図、第６図は実施
例における本発明のコネクターに使用される異方
導電性コネクターの圧縮量と接触抵抗値の関係図
を示したものであり、第７図は本発明のコネクタ
ーを使用した接続構造体の振動試験結果を、ま
た、第８図はこの接続構造体の熱衝撃試験結果を
示したものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 非導電性高分子物質よりなるシート部材中
   に、金属繊維をその少なくとも１部が該シート部
   材を貫通するように配置すると共に、これを該シ
   ート部材の厚さ方向に一定の角度を保つように配
   向させてなる異方導電性コネクターの少なくとも
   一面に異方導電性接着剤層を設けてなることを特
   徴とするコネクター。