JPH09507113A

JPH09507113A - 導電性シート材料

Info

Publication number: JPH09507113A
Application number: JP7516404A
Authority: JP
Inventors: コスケンマキ、デイヴィッド・シー; コラーン、クライド・ディー
Original assignee: ミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチュアリング・カンパニー
Priority date: 1993-12-30
Filing date: 1994-11-15
Publication date: 1997-07-15
Anticipated expiration: 2017-10-28
Also published as: JP3339863B2; KR970700384A; TW330338B; EP0737375B1; US5522962A; DE69427371T2; EP0737375A1; US5443876A; DE69427371D1; CN1139499A; WO1995018476A1

Abstract

(57)【要約】本発明は、導電性シート材料（１０）の側面間に連続カラム（１９）を形成するために並べた導電性粒子のカラムを含有する導電性シート材料（１０）を提供するものである。粒子カラム（１９）は、シートが厚さ方向には導電性であるが、横方向には電気的に絶縁であるように並べられている。さらに、本発明は、そのような導電性シート材料（１０）を作製できる方法を提供するものでもある。本発明は、非常に微細なピッチにおいて正確で規則的な配置で導電路を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】導電性シート材料発明の分野本発明は導電性粒子のカラムを含有する導電性シートに関する。粒子カラムは、シートが厚さ方向に導電性であるが、横方向では電気的に絶縁性であるように配置されている。先行技術電子素子がより小さくなるにつれて、極めて微細なピッチでの正確な電気接続の要求が高まり続けている。例としては、集積回路のような半導体をウェハー上に形成した後、基板上に個別に搭載できるダイスまたはチップに切断する。典型的に、基板は、微細な導電性回路ラインを有しており、基板とチップの間で電気的および熱的な接続が成されなければならない。電子製品（例えば、コンピューター、テープデッキ、テレビ、電話およびその他の製品）がより小さく、より薄く、そしてより持ち運び可能になるにつれて、半導体の寸法要求、および半導体と基板の間、またはフレキシブル回路と固いプリント回路の間での電気的な接続を提供する手段が、段々と苛酷になっている。２つの電気要素間に導電性を提供するためのある方法は、Ｚ軸接着剤のようなＺ軸導電性シート材料の使用によるものである。シート材料がエラストマーまたは接着剤であろうとなかろうと、継続している挑戦は、電子産業における小型化によってペースを維持することである。Ｚ軸導電性は、導電性粒子をバインダーマトリックス全体に分散することを含む、多数の手段によって達成され得る。非常に微細なピッチにおける電気的な接続が要求されている場合、典型的には、導電性シートを割り送る(index)必要がある電極の位置する場所にのみ導電性要素を置くか、または割り送りを要しない電極間隔に関するような狭い間隔で、導電性要素を置くことがある。米国特許第５,０８７,４９４号(コラーン(Calhoun)ら )は、微細なピッチにおける正確な位置に導電性粒子を置いた導電性接着テープの例である。コラーンらの上記公報には、導電性接着テープについての多数の考え得る選択も論議されている。米国特許第４,００８,３００号（ポン(Ponn)）および同第３,６８０,０３７号（ネリス(Nellis)ら）は、シートの面の間に伸びた複数の圧縮可能な弾性導電性プラグを有する誘電シート材料を教示している。シートを回路間に置いて、その間に電気的な接続を作製することができる。ポンとネリスの導電性プラグは、バインダー材料中での導電性粒子の分散系である。他の特許には、磁界を適用することによってバインダー中に分散した配向性磁性粒子が教示されている［例えば、米国特許第４,４４８,８３７号（イケイド(I kade)ら）、同第４,５４６,０３７号（キング(King)）、同第４,５４８,８６２号（ハートマン(Hartman)）、同第４,６４４,１０１号（ジン(Jin)ら）、および同第４,８３８,３４７号（デンティニ(Dentinni)）］。配向及び硬化した後の粒子の分布は、特定の利用において機能するのに十分に均一であるが、他の利用には不十分である。より微細なピッチ接続のために、より小さな間隔を達成しようとする際に、上記物品の中で使用される粒子の数を増やそうとすれば、おそらく凝集が生じ、それによって短絡が生じるであろう。したがって、極めて微細なピッチでは、正確な方法で２つの表面間での電気的な相互接続(interconnection) を提供する微細なピッチ手段の必要がある。電磁性粒子を利用して電気的な相互接続を作製しようとする前の、もう一つの欠陥は、接合表面が、２つの導電性表面間での相互接続の準備をしようとする導電性ではないことである。発明の総括本発明は、第１面および第２面を有するポリマーシートを含んで成る導電性シート材料であって、第１面が、それから伸びた隆起の規則的な配列を含むシート材料を提供するものである。第１面と第２面の間の複数の磁性カラムであって、各カラムが、連続カラムを形成するために並べた個別の導電性強磁性粒子群を含んで成るもの。各カラムが、隆起から第２面へ伸びている場合、磁性カラムを隆起と提携する。本発明において、隆起と第２面との間に位置する領域を、「導電性コリドー」と呼び、同様に導電性コリドーの周囲の領域を、「絶縁性領域」と呼ぶ。第２面は、磁性カラムそれぞれが、第１面内の隆起と第２面内の隆起との間に伸びた導電性コリドー内に並ぶように、複数の隆起を含んでいてもよい。ポリマーシートは、接着剤、エラストマー、または別の種類のポリマーであってよく、また場合により、その中に分散された強磁性金属粒子もしくは他の金属粒子を包含し得る。シート材料の片面または両面上に剥離ライナーを提供してよい。剥離ライナーは、典型的には、表面から伸びた隆起の規則的な配列に対応する複数の窪みを含んでおり、各隆起は、隆起と磁性カラムを保護するように窪み中に配置されている。本発明において使用する「規則的な配列」とは、ランダムではなく、むしろ繰り返し可能なパターンを有する配列を意味する。本発明は、第１面および第２面を有するポリマーシートを含んで成る導電性シート材料であって、第１面が、その中に形成された長さ方向に伸びた平行な最初の一連の稜線(ridges)を有し、かつ第２面が、その材料形中に形成された２番目のそのような稜線を有するシート材料をも提供するものである。最初の稜線は、２番目の筋の稜線と、好ましくは垂直に、交わるかまたは交差している。複数の磁性カラム（各カラムは、連続カラムを形成するために並べた個別の導電性強磁性粒子群を含む。）は、第１面から第２面に広がっており、磁性カラムは、最初の稜線と２番目の稜線とのグリッド点に位置する。本発明において、「グリッド点」は、稜線が同一面内にあるとすると、最初の一連の稜線が２番目の稜線と交差する点である。換言すると、上、および面の１つに対して垂直方向からシート材料を見ると、グリッド位置は、各稜線位置の間の交差点であると考えられる。複数の一連の稜線に対応した溝(grooves)を有する剥離ライナーが、シート材料の片面または両面上に提供され得る。本発明は、第一面内に複数の窪みを有するキャリーウェブを提供すること、窪みの中に強時勢粒子を提供すること、第一面上にバインダー層を提供すること、および強磁性粒子群を連続磁性カラム内に並べるのに十分な磁界を適用することであって、各カラムがキャリーウェブ内の窪みから伸びていることの工程を含んで成る導電性シート材料の形成方法を提供するものである。強磁性粒子は、典型的に、粒子とバインダーのスラリー内に塗布されており、スラリーに使用されるバインダーは、第一面上に塗布されたバインダー層と同じであってよい。熱硬化（キュアー）または別の硬化をすると、バインダー層は、接着層、エラストマー層、または別の種類の誘電材料であり得る。（第２面を有し、場合により複数の窪みを含む）第２のキャリヤーウェブを、バインダー層上に提供してよい。第２面内の窪みは、場合により、その中に提供された強磁性粒子群を含んでいてもよい。さらに、本発明は、平行な第１の一連の溝を中に形成した第一キャリヤーウェブを提供すること、およびバインダー層内の強磁性粒子群の分散系を溝の中に塗布することの工程を含んで成る導電性シート材料の形成方法をも提供するものである。２番目の一連の平行な溝を有する第２のキャリヤーウェブを、最初の一連の溝と交差位置関係で、好ましくは垂直に配置する。バインダー層内での強磁性粒子群の分散系を、第２の一連の溝内に提供してもよい。連続磁性カラム中に並べるのに十分な磁界を磁性粒子に適用し、磁性カラムは、第１の一連の溝と第２の一連の溝とのグリッド点に配置する。別のバインダー層を最初の一連の溝と第２の一連の溝との間でシート材料の厚さを増やしてよい。本発明は、第一面内に最初の一連の連続的な窪みを有する第一キャリヤーウェブを提供すること、バインダー層内での強磁性粒子群の分散系を第１面上に塗布すること、場合により第２の一連の連続的な窪みを含む第２面を有する第２の可撓性キャリヤーウェブをバインダー層上に提供することの工程を含んで成る本発明の導電性シート材料の形成方法も提供するものである。強磁性粒子群を連続磁性カラム（各カラムは、第１面内の窪みから伸びている。）中に並べるのに十分な磁界を適用する。さらに、第２面内に窪みを提供する場合、連続カラムは、第１面内の窪みから第２面内の窪みへ伸びている。本発明において、「連続的な窪み」とは、実質上平面領域にない表面を形成するように、隣接する窪みと接触している複数の窪みを有する表面をいう。例えば、４面体ピラミッドまたは立方体の角のグリッドは、連続的な窪みを有する表面を提供する。図面の簡単な説明図１は、本発明の導電性シート材料の模式的な断面図であり、図２は、本発明の導電性シート材料の模式的な断面図であり、図３は、本発明の導電性シート材料の模式的な断面および遠近図であり、図３Ａは、本発明の導電性シート材料の透視図であり、図４は、本発明の導電性シート材料の模式的な断面図であり、図４Ａは、本発明の導電性シート材料の透視図であり、図５は、磁性粒子を並べる前の本発明の導電性シート材料の前駆体の模式的な断面図であり、図５Ａは、本発明の導電性シート材料の模式的な断面図であり、図６は、本発明の導電性シート材料の模式的な断面図である。本発明の詳細な説明本発明は、複数の磁性カラムを含んでなる導電性シート材料であって、各カラムが、連続導電性カラムを形成するために並べた個別の磁性粒子を含んでなり、かつ導電性シート材料の厚さ方向に伸びたシート材料を提供するものである。本発明は、上記の如く導電性シート材料が作製され得る方法を提供するものでもある。本発明は、誘電性保持装置のミクロ構造化表面上の隆起に対応する導電性要素を予め決定されたパターン内に有する構造化誘電性リテイナー(retainer)またはバインダー層を提供するものである。導電性要素は、隆起における誘電性保持装置の厚さを補うものであり、典型的に誘電層の最も厚い部分である。導電性磁性カラムを、誘電性バインダーの表面内の隆起に対応した規則的な配列で提供することができる。導電性コリドーは、一方の表面内の隆起から、バインダーの反対の表面へ伸びていると定義される。隆起は、第１表面内の一つの隆起から、第２表面内に整列させた隆起へ伸びている導電性コリドーによって、バインダー層の両側面の表面内に提供され得る。理想的には、単連続磁性鎖を、導電性コリドー中に形成し、かつバインダーの２つの側面を橋渡しする。しかしながら、導電性コリドーは、例えば、磁性粒子の形状で不規則に生じ得る分枝鎖または二重鎖を含んでいてよい。本発明は、導電性通路(pathway)を、非常に微細なピッチにおいて正確に規則的な配列で提供することができる。連続磁性鎖を含有する導電性コリドーを、非常に精密にかつ各導電性コリドー間の極めて微細な空間に、所望のパターンで配置できる。絶縁性領域は、導電性コリドーの配列の周囲にあり、また磁性カラムの望ましくないランダムな配列は、磁性粒子または磁性カラムを実質上含まないように作製され得る。望ましくないランダムな鎖または粒子は、短絡または電気的相互接続に関する他の問題を引き起こし得る。本発明の導電性シート材料を作製するために、型押したキャリヤーウェブ内の窪みを、バインダーと導電性強磁性粒子群との分散系で充填してよい。窪みが位置する場所の上で完全に制御される。すなわち、どのような幾何学形状または混成形状でも、どのような寸法または寸法の混合でも、およびどのような分離または分離距離の系列でも達成できる。窪みの位置は、磁性カラムの位置も決定する。窪みを充填する粒子／バインダーを、接着剤、エラストマー、または他の種類のポリマーの別のバインダーコーティングで被覆してよい。（場合により、強磁性粒子群およびバインダーのスラリーで充填された窪みを有する）任意の第２の型押シートを、第１シートにラミネートすることができるか、または型押していないカバーシートを使用してよい。その後、アセンブリーを磁界に置いて、バインダーのそれぞれの面上の突出している微細特徴と接続する粒子の鎖を形成すると同時に、この磁性配向状態において、誘電性バインダーをキュアーするかまたは別法で硬化する。第１面中の窪みと、第２面中の窪みの間での割り送りを提供して、一方の面か他方の面へ伸びている単一磁性カラムの形成を促進することが必要なことがある。割り送りを必要としない一つの選択は、より微細な規模の窪みを第２面内に提供して、第１面内の各窪みが、第２面内の少なくとも１個の窪みと提携することを確実にすることを包含する。キャリヤーウェブ中の窪みが溝である場合、一方の一連の溝または両方の溝を、導電性磁性粒子で詰めた分散系で充填できること、および２つのシートが、好ましくは９０°の溝の間の角度で、互いに接続することが分かっている。磁性カラムを、複数の一連の溝のグリッド点で形成する。別のバインダー層を、２組の溝付きのキャリヤーウェブ間に提供して、最終シート材料の厚さを増やすことができる。磁性粒子の分散系を、連続的な窪みの配列を中に形成した少なくとも１つのキャリヤーウェブを含む２つのキャリヤーウェブの間に塗布する場合、連続磁性カラムも、磁界を粒子に適用することによって形成して、キャリヤーウェブ内の窪みから伸びた連続磁性カラムを形成する。十分な磁界中に置かれた磁性粒子は、磁束と平行な、最大限可能な長さを有する鎖を形成しようとすることが分かった。すなわち、カラムには、キャリヤーウェブ内の窪みからの広がりを形成する傾向があることから、鎖の長さは可能な限り長い。窪みの中に粒子の分散系を直接塗布するよりも、強磁性粒子群の分散系をキャリヤーウェブ全体の上に塗布する場合に、窪みを連続パターン内に形成することが好ましい。キャリヤーウェブが、窪みの間に平坦な表面を有するならば、望ましくない場違いな(out-of-positi on)カラムが、窪みの間に形成されることがある。正確に間隔をあけたカラムの望ましい規則的な配列を達成するために、連続的な窪みのパターンを使用することにより、鎖は、窪みの間よりも、窪みの中のみに形成されるようになる。使用する際、剥離ライナー（キャリヤーウェブ）を、本発明の構造化して粒子配向した導電性シート材料から除去する。導電性シート材料中で使用される誘電性バインダーが、接着剤であれば、シートは、２組の電極を結合および電気的な接続の両者を可能とする。誘電性バインダーが接着剤ではない場合、２組の電極の間に導電性シート材料を保持するための締付力の使用を要することがある。図１を参照すると、一般に１０で表される導電性シート材料が示されている。シート材料１０は、その中に窪み１３、１３Ａ、１３Ｂおよび１３Ｃが形成された第一キャリヤーウェブ１２と、第二キャリヤーウェブ１４を包含している。典型的に、窪みは、単一寸法および形状であるが、図１には、有用で有り得る多数の可能な窪みが数個描かれている。バインダー層１１は、キャリヤーウェブ１２と１４の間に提供されている。導電性コリドー１８は、窪み１３、１３Ａ、１３Ｂおよび１３Ｃとウエヴ１４の間の領域として定義されている。絶縁領域１７は、窪み１３、１３Ａ、１３Ｂおよび１３Ｃと第二キャリヤーウェブ１４の間に伸びている、導電性磁性カラム１９を含むバインダー１１の残りの部分である。図２を参照すると、一般に２０で表される導電性シート材料が示されている。シート材料２０は、窪み２３が中に形成された第一キャリヤーウェブ２２と、窪み２５が中に形成された第二キャリヤーウェブ２４を包含している。バインダー層２１は、キャリヤーウェブ２２と２４の間に提供されており、絶縁領域２７および導電性コリドー２８を包含している。導電性コリドー２８中に位置する導電性磁性カラム２９は、窪み２３と窪み２５の間に伸びている。図３を参照すると、一般に３０で表される導電性シート材料が示されている。シート材料３０は、複数の溝３３が中に形成された第一キャリヤーウェブ３２と、複数の溝３５が中に形成された第一キャリヤーウェブ３４を包含している。溝３３は、溝３５と垂直になるように配置されている。バインダー材料３１は、キャリヤーウェブ３２と３４の間でかつ溝３３と３５中に提供されており、それぞれ稜線３６および３８を形成している。図３Ａに示すように、磁性カラム３９は、溝が同一面内にあれば、稜線が交わるかまたは交差する点（すなわち、グリッド点）で、稜線３６と稜線３８の間に伸びている。図４および４Ａを参照すると、一般に４０で表される導電性シート材料が示されている。シート材料４０は、強磁性粒子群（図示せず）を含有する、溝４３が中に形成された第１キャリヤーウェブ４２と、溝４５が中に形成された第２キャリヤーウェブ４４を包含している。バインダー層４７は、稜線４６および４８を形成しているキャリヤーウェブ４２と４４の間でかつ溝４３および４５の中に提供されている。図４Ａに示されているように、磁性カラム４９は、稜線４６と４８の間に伸びている。図５を参照すると、一般に５０で表される導電性シート材料の前駆体が示されている。シート材料５０は、窪み５３を含む第１キャリヤーウェブ５２と窪み５５を含む第２キャリヤーウェブ５４を包含している。バインダー材料５７は、第１キャリヤーウェブ５２と第１キャリヤーウェブ５４の間に提供されている。強磁性粒子群５９は、バインダー５７中に分散されている。図５Ａを参照すると、一般に６０で表される導電性シート材料の前駆体が示されている。シート材料６０は、窪み６３を含む第１キャリヤーウェブ６２と窪み６５を含む第２キャリヤーウェブ６４を包含している。バインダー材料６７は、第１キャリヤーウェブ６２と第２キャリヤーウェブ６４の間に提供されている。磁性カラム６９は、窪み６３と窪み６５の間に伸びている。図５Ａの導電性シート材料６０は、図５で示されるシート材料５０に磁界を適用することによって作製される。このことは、磁性カラム６９に最大限可能な長さを許容するため、磁性カラム６９は、窪み６３と６５の中に形成される。図６を参照すると、７０で表される導電性シート材料が示されている。シート材料７０は、窪み７３が中に形成された第１キャリヤーウェブ７２と、ウェブ７２の第１面７４上および導電性磁性カラム７９上に提供されたバインダー層７５を包含している。導電性磁性カラム７９は、窪み７３から伸びている。別のバインダー層（図示せず）（例えば、接着剤層）を、バインダー層７５の上に提供することができる。ミクロ構造化キャリヤーウェブミクロ構造化キャリヤーウェブは、ウェブ、ロール、エンドレスベルト、または平坦な表面内に窪みを有する他の構造物で有り得る。キャリヤーウェブは、様々な材料から、様々な方法で作製できる。キャリヤーウェブの機能は、導電性シート材料内に磁性カラムを正確に配置することである。好ましい方法は、所望の窪みの配置を有するキャリヤーを提供すること、その表面に強磁性粒子スラリーで溢れさせること、および粒子を窪み内に残すようにドクターブレードで拭き取ることである。窪みは、広範な様々な形状および寸法で有り得る。形状としては、半球体、立方体、先端を切り取ったコーン型、ピラミッド型、３面ピラミッド型、４面ピラミッド型、キューブ・コーナー(cube corners)（例えば、米国特許第３,９２４, ９２９号参照）、矩形、２面９０°溝、正方形の底面を有する窪み、および特定の目的に適合する他の所望の形状が挙げられる。本発明の長所の一つは、磁性カラムを、正確に狭い間隔をあけた位置、典型的には約５０〜５００カラム／ｃｍ、または２５００〜２５０,０００カラム／ｃｍで提供する能力である。カラムの間隔は、窪みの間隔によって規定される。窪みが溝である場合、カラムは、第１面と第２面とで設定された交差した溝のグリッド点に位置する。溝の寸法は、カラムの所望の間隔にほぼ依存している。窪みが別々の形状（例えば、半球体、先端を切り取ったコーン型）である場合、窪みの体積は、粒子の寸法およびシート材料の厚さを考慮して、選ばれるべきである。粒子のレベルがキャリヤーウェブの面と同一平面であるため、窪みを粒子で完全に充填することが好ましい。理想的には、単一寸法の球状粒子が、単粒子連続鎖を形成するであろうが、実際の実施では、粒子は、完全に球状でも単一寸法でもない。ポケット（窪み）の体積を選択する一つの方法は、鎖の所望の長さ（シート材料の厚み）、および所望の粒子寸法を考慮して、所望の長さの鎖を形成する粒子を保持するために必要な窪みの体積を決定することである。間隔に対するカラムの高さには限界があると考えられる。カラムの間隔が合わせて、カラムの長さに対して狭すぎると、枝分かれや他の同様の問題が生じる。約２：１のアスペクト比（カラム：ピッチの比）が、本発明の典型的な態様における一般的な上限であり得る。キャリヤーウェブは、好ましくは可撓性ポリマーシート材料である。一側面中に窪みが形成されたキャリヤーウェブを、本発明の方法において用いて、導電性シート材料を形成することができ、キャリヤーウェブは、導電性シート材料が２つの素子を電気的に接続するのに使用されるまで所定の場所に残っている。キャリヤーウェブの厚さは、典型的には、約２５〜２５０μｍである。好ましいキャリヤーは、既存のウェブを型押しするか、表面模様付きの冷却ドラム上にしぼ付けすることによって、作製され得る型押したウェブである。型押したウェブの一般例は、ポリエチレンまたはポリプロピレン被覆したクラフト紙、またはポリエステルもしくは熱可塑性（例えば、ポリプロピレンのような）フィルムである。他の適するキャリヤーウェブとしては、ポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリウレタン等を含む他のフィルム形成ポリマーが挙げられる。バインダー一般的な面から、本発明の導電性シート材料のバインダー成分は、未キュアー条件、未硬化条件または溶融条件において、本発明の方法で使用される強磁性粒子群を並べさせるのに十分に低粘度の液体である誘電性物質であるべきである。誘電性バインダーは、大抵の塗布可能な物質であってよく、磁性粒子配向工程中、十分に低粘度を有し、かつキュアーまたは別法での硬化工程を行って、最終製品において粒子の配向を維持することが可能である。バインダーは、所望により、接着性またはゴム弾性を有していてよい。誘電性バインダーが接着剤である場合、それは、感圧接着剤に特に十分に向いている。バインダーが、非接着性であって、かつ固い基板上の電極と電気的に接続するために、導電性シート材料を用いるとバインダーを圧縮させるのに好都合であり得る。好ましい材料は、シリコーンゴムのようなエラストマーであろう。エラストマーは、そのＴｇを超える温度において架橋した非晶性ポリマーである。誘電性バインダー相内に形成される要求に応じる必要がないとき、他の所望の性質に基づいて選択することにより、多数の材料を使用してよい。例えば、導電性シート材料が、高温を使用する電気成分の焼付け試験に使用されるならば、誘電性物質として、ポリイミドまたはエポキシを用いるのが有利であることがある。本発明の導電性シート材料では、一種以上のバインダーを利用してよい。例えば、接着性物質を磁性粒子のスラリーとして、ゴム弾性層、または接着剤層上に提供された非接着剤層と共にキャリヤーウェブ内の溝に適用してよい。適する誘電性バインダーの組み合わせを利用してよい。しかしながら、導電性シート材料全体を通して単一バインダーを使用することが好ましい。本発明のシート材料に有用な接着剤を、熱可塑性および熱硬化性接着剤、ゴム樹脂接着剤、感圧接着剤等から選ぶことができる。好ましい種類の感圧接着剤は、アクリレート系接着剤である。それは、モノマーおよび／またはオリゴマー（例えば、（メタ）アクリレート、（メタ）アクリルアミド、ビニルピロリドン、およびアザラクトン）であり得る。そのようなモノマーとしては、モノ-、ジ-、またはポリ-アクリレートおよメタクリレートが挙げられる。好ましいアクリレートは、典型的にアルキルアクリレート、好ましくは非分枝アルキルアルコールの単官能性不飽和アクリレートエステルであり、そのアルキル基は、炭素数が１〜約１４である。この種のモノマーとしては、例えば、イソオクチルアクリレート、イソノニルアクリレート、２-エチルヘキシルアクリレート、デシルアクリレート、ドデシルアクリレート、ｎ-ブチルアクリレート、およびヘキシルアクリレートが挙げられる。好ましいモノマーとしては、イソオクイチルアクリレート、イソノニルアクリレート、２-エチルヘキシルアクリレートおよびブチルアクリレートが挙げられる。アルキルアクリレートモノマーは、ホモポリマーを形成するために使用できるか、または極性共重合性モノマーと共重合され得る。極性共重合性モノマーを、極性の強いモノマー（例えば、モノオレフィン系モノ-およびジ-カルボン酸、ヒドロキシアルキルアクリレート、シアノアルキルアクリレート、アクリルアミドまたは置換アクリルアミド）から、あるいは中程度の極性のモノマー（例えば、Ｎ-ビニルピロリドン、アクリロニトリル、塩化ビニル、またはジアリルフタレート）から選ぶことができる。優れた凝集強さが望まれる場合、感圧接着性バインダーを架橋してもよい。アクリル系感圧接着性バインダー用の好ましい架橋剤は、１,６-ヘキサンジオールジアクリレートのような多重アクリレート(multiacrylates)である。別の好ましい種類の感圧接着剤は、シロキサン感圧接着剤［例えば、ダウ・コーニング(Dow Corning)製「ＤＣ２８４」］、およびポリ（ジフェニルシロキサン）含有感圧接着剤［例えば、ゼネラル・エレクトリック・カンパニー(General Electric Company)製「ＧＥ６５７４」］である。高温で感圧接着剤になる有用な接着剤は、米国特許第４,８８０,６９３号［ストウ(Stow)］に開示されており、有用な熱硬化性接着剤は、米国特許第３,７３３,７５５号および同第３,３２６,７４１号［いずれもオルソン(Olson)］に開示されている。バインダー中にブレンドできる他の有用な材料としては、顔料、可塑剤、粘着付与剤、発泡剤、酸化防止剤、安定化剤、難燃剤、および流動学的変性剤が挙げられるが、これらに限定されるものではない。本発明においてバインダーとして有用な適するエラストマーとしては、天然ゴム、スチレン-ブタジエンゴム、スチレン-アクリロニトリルゴム、ネオプレン、ブチルゴム、ポリブタジエン、ポリイソプレン、エチレン-プロピレンコポリマーゴム（ＥＰＤＭ）、ポリフルオロカーボンエラストマー、シリコーンエラストマー、ポリエピクロロヒドリン、および他の適するエラストマーが挙げられる。粒子ある割合の導電性粒子、好ましくはある割合の導電性粒子それぞれが、強磁性であることが必要である。強磁性粒子は、球状またはおよそ球状であることが好ましいが、磁性材料は、どのような形状であってもよい。それは、固体かまたは中空の粒子であり得る。適する磁性材料としては、ニッケル、コバルト、および鉄、並びにそれらの磁性アロイが挙げられる。粒子は、強磁性コア、および強磁性である必要はない導電性物質のコーティング、または非磁性コア上の磁性コーティングを有し得る。本発明では、広範囲の寸法の粒子が有用であるが、典型的には、磁性粒子は、約５〜５０μｍの寸法を有する。最初に窪み中に塗布したより小さな粒子の上により大きな寸法の磁性粒子を塗布する前に、窪みの先端または底部を充填するように、十分に小さな粒子を提供することが望ましいことがある。より小さな粒子を窪みの先端または底部に提供することにより、接着剤または他のバインダー材料が、導電性シート材料中の最大接合部位を占有しないようにする。およそ選ばれた粒子の寸法の丸みを底部につけた窪みを有することが望ましいこともある。以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。実施例中の部はいずれも、特に断りのない限り、重量部を表す。実施例１以下の方法に従って、本発明の導電性シート材料を作製した。７５μｍ厚の２軸延伸したポリ（エチレンテレフタレート）フィルム（ＰＥＴ）の両面に、３７ μｍの低密度ポリエチレンを塗布した。このフィルムの一方の面を、型押し、窪み９８個／ｃｍを直角格子状に並べて、窪み９６０４個／ｃｍ²を提供した。各窪みは、正方形の底面（一辺が約３７μｍ）、正方形の上部（一辺が約４７μｍ）、および深さ約３７μｍの先端を切り取ったピラミッド型であった。型押した表面に、「SYL-OFF」292シリコーン剥離材（ダウ・コーニング、ミッドランド(M idland)、ミシガン州）を塗布した。型押したフィルムの表面が濡れるまで、「P ENOLA」100［シモンソンズ・シー・エフ・サンズ(Simonsons C.F.，Sons)、フィラデルフィア、ペンシルバニア州］９０部、イソプロパノール５部、およびトルエン５部から成る溶媒から固形分０.１重量％を含有する溶液を噴霧することで、シリコーン剥離コーティングを適用した。フィルムを室温で乾燥した後、９５ ℃で１０分間キュアーした。イソオクチルアクリレート（ＩＯＡ）ホモポリマーシロップ（ＩＯＡモノマー１００部を、２,２-ジメトキシ-２-フェニルアセトフェノン０.０４部とＵＶ光を用いて転化率５〜１０％まで重合したもの）１ｇ、更にＩＯＡモノマー４ｇ、およびＩＮＣＯ123ニッケル粉末［ノバメット(NOVAMET)製ウィコフ(Wyckoff)、ニュージャージー州］２２.５ｇから成るスラリーを、型押したフィルム上に溢れさせた後、スラリーが、型押したフィルムの窪みに実質上存在するように、ポリ（テトラフルオロエチレン）ブレードで拭き取った。その後、フィルムに、（ＩＯＡ９０部とアクリル酸１０部を、２,２-ジメトキシ-２-フェニルアセトフェノン０.０４部とＵＶ光を用いて転化率５〜１０％まで共重合したもの）、ヘキサンジオールジアクリレート０.１部、および、さらに２,２-ジメトキシ-２-フェニルアセトフェノン０.２部を含んで成るシロップ５０μｍでオーバーコートした。剥離ライナー（東レ(Toray)から「セラピール(CERAPEEL)」として入手できる、片面にＢＫコーティングを有する５０μｍＰＥＴ）のシリコーン塗布した面を、接着剤にラミネートした。磁界２０００エールステッドとＵＶ光によって、５分間、ラミネートをよく動かした。ラミネートを更に３分間、ＵＶ光の下でキュアーした。本実施例全体を通して使用したＵＶ光は、２つのＵＶランプを有する卓上スタンド（ゼネラル・エレクトリック製Ｆ１５Ｔ８ＢＬ）であった。ラミネートから一部を切断して、光学顕微鏡で観察した。型押したフィルムの窪みそれぞれに、ニッケル粒子の１〜３個の鎖があった。その粒子の鎖は、接着剤の厚さ方向に広がっていた。窪みの間にも、いくつかの粒子鎖が観察されたが、型押した部位の間には、橋かけまたは短絡が生じ得る粒子の凝集部が観察されなかった。本実施例から、この材料は、利用可能なピッチが９８導電性部位／ｃｍの導電性変換接着剤を提供するものと考えられた。本実施例の導電性変換接着剤を用いて、１ｍｍ厚さのアルミニウム片２枚の間に１０ｍｍ×２０ｍｍ接合を形成した。接合抵抗は、接合に適用した応力に依存して、２０〜２０００Ωの範囲であった（例えば、アルミニウム片を互いに押圧することは、抵抗を低減する。）。室温で一晩中エージングした後、抵抗は、約２０Ωに安定した。実施例２以下の方法に従って、本発明の導電性シート材料を作製した。一方の面に加工した平行な稜線のダイヤモンド加工パターンを有するアクリル系プラスチックシートから、１ｍｍ厚さの４５ｃｍ×４５ｃｍニッケルシートを電鋳した。パターンは、稜線と溝との面内角９０°、および稜線−稜線間隔が５０μｍを形成する均一な横断面を有していた。次に、この電鋳したニッケルシートを、マンドレルの周囲に形成して、幅４５ｃｍおよび直径１５ｃｍのエンボスロールを作製した。エンボスロールを用いて、稜線パターンを、２００μｍ厚、幅３０ｃｍ、および長さ１０ｍのポリプロピレンのシートに型押した。ウェブ速度１ｍ／分、圧力２８０ｋＰａで型押を行った。エンボスロールを予め１４５℃に温めた。ポリプロピレンから、５ｃｍ×５ｃｍに測定した２枚の正方形片を切断し、一方の片の型押した面が、他方の型押した面に向かい合うように置いたが、２枚の片の型押した稜線が、互いに９０°なるように向きを変えた。ポリプロピレン片を合わせて置く前に、液体スラリー３滴（約０.１５ｇ）を一方の片の中央に置いた。スラリーは、キュアーしていない室温加硫シリコーンゴム２.６３ｇと、銀被覆ニッケル微粒子（直径≦２０μｍ）１ｇとを混合することによって作製した。ノヴァメット・オブ・ウィコフ(Novamet of Wyckoff)ニュージャージー州)から銀被覆ニッケル粒子を入手した［ノヴァメットが「微粒子」として分類しているもの、１５重量％銀含有］。以下の方法で、キュアーしていないシリコーンゴムを調製した。ゼネラル・エレクトリック製ＲＴＶ609（分子量４０,０００のビニル末端ポリメチルシロキサン）を、不活性部位［(ＣＨ₃)₂ＳｉＯ］：活性部位［ＣＨ₃ＨＳｉＯ］の比２：１、および架橋剤として作用する１分子当たり平均５０個のＳｉ− Ｏ単位を有するポリメチルハイドロシロキサン２重量％と混合した。さらに、アセトン９９重量％とシクロペンタジエニルトリメチル白金［エス・ディー・ロビンソン(S.D.Robinson)およびビー・エル・ショウ(B.L.Shaw)、ジャーナル・オブ・ケミカル・ソサイエティー(J.Chem.Soc.)、１９６５年、１５２９〜１５３０頁に記載されているもの］１重量％の溶液２重量％を、ＲＴＶ609および触媒として作用する架橋剤と混合した。混合後、この材料を真空脱気して、アセトンを除去し、かつ気泡をトラップした。２枚のポリプロピレン片とスラリーは、２枚のポリプロピレン片の間に含有したスラリーによって、サンドイッチ構造を形成した。永久磁石の面とスライドガラスの間にこのサンドイッチ構造物を置くことによって、合わせて圧縮した。磁石は、１５００エールステッドの確立した強度と、磁石の面に垂直な磁束を有する磁界を形成した。サンドイッチ構造物に対して、十分な力（およそ１００ｇの力）でスライドガラスを押し、スラリーを押し広げて、直径約３ｃｍおよび平均厚さ１００μｍの円形ディスクを形成した。スラリー内では、ニッケル粒子が、ポリマーの厚さ方向にわたって、ポリプロピレン裏地の溝の中に、鎖の頂点と底部の間隔が５０μｍの正方形に並んだ鎖を形成した。溝の外側には、鎖は形成なかった。その後、ポリプロピレンサンドイッチ構造物から３ｃｍのところにおいて、２５ＷのＵＶ光で、スライドガラスを通して５分間露光することによって、シリコーンをキュアーしてエラストマーを形成した後、９０℃で１５分間オーブンキュアーした。その後、ポリプロピレン裏地をキュアーしたシリコーンから剥離した。得られたエラストマーは、厚さ方向に導電性を有していたが、横断導電率は測定不可であった。銅のシートと抵抗器からの平坦なプローブ（円面積０.４８ｍｍ²）のとの間に様々な力を加えて、メンブランを圧縮した。圧力の関数としての試料の中央からの抵抗は、以下の通りであった。圧力（ｋＰａ）抵抗（Ω） 41 40 157 5.1 271 3.8 424 3.0 638 1.4 1000 0.7 1220 0.7 1230 0.6実施例３型押したパターンが、中央−中央間隔が１００μｍで深さ６１μｍの、複数の３面逆ピラミッドであったこと以外は、実施例２の記載と実質上同様の方法に従って、本発明の導電性シート材料を作製した。モワレ模様が除去され、かつ最大光量が構造物を通過するまで、ポリプロピレンを通過した光によって形成されたモワレ模様を観察することにより、逆の窪みが直接互いに逆さまになるように、型押したポリプロピレン裏地を並べた。試料をキュアーし、かつ型押した裏地を除去した後、メンブラン厚みは、得られたエンブランと反対の表面における突起との間で１５０μｍを測定した。突起はいずれも、窪みから広がっていた。圧力の関数としての試料中央付近の面積０.４８ｍｍ²での試料を通しての抵抗は、以下の通りであった。圧力（ｋＰａ）抵抗（Ω） 169 37 204 23 292 7.8 516 5.0 824 3.1 1040 2.4 1250 1.8比較例Ａ型押した裏地を使用する代わりに、裏地として、平滑なＰＥＴ片を使用したこと以外は、実施例２の記載の方法に従って、本発明の導電性シート材料を作製した。本目的は、本発明の片押した裏地を用いて作製した導電性シート材料と、片押した裏地を用いないで作製した導電性シート材料と間の比較を提供することであった。試料厚さは、１００μｍであることが分かった。圧力の関数としての試料面積０.４８ｍｍ²での抵抗は、以下の通りであった。圧力（ｋＰａ）抵抗（Ω） 61 161 137 71 245 20 286 16 367 12 632 5.6 795 5.5 969 4.3 1030 4.7 本実施例は、導電性シート材料を通しての導電率が、導電性シートの表面上の隆起に導電性鎖末端を有することによって高まることを示している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者コラーン、クライド・ディーアメリカ合衆国55133−3427、ミネソタ州、セント・ポール、ポスト・オフィス・ボックス 33427番（番地の表示なし)

Claims

【特許請求の範囲】１．第１面および第２面を有するポリマーシート：第１面がそれから伸びている隆起の規則的な配列を有し、前記隆起が、隆起と第２面の間に位置する導電性コリドー(corridors)を規定し、絶縁領域が導電性コリドーを取り巻いているもの；および複数の磁性カラムであって、各カラムが、連続カラムを形成するために並べた個別の導電性強磁性粒子群を含んで成り、磁性カラムが、導電性コリドー内に位置し、かつ第１面の隆起から第２面へ伸びているもの；を含んで成る導電性シート材料。２．第２面に複数の隆起を更に含んで成り、導電性コリドーが、第１面の隆起から第２面の隆起の間に伸びている請求項１に記載の導電性シート材料。３．ポリマーシートが接着剤である請求項１に記載の導電性シート材料。４．ポリマーシートがエラストマーである請求項１に記載の導電性シート材料。５．第１面から伸びている隆起に対応する窪みを有し、第１面上に配置した剥離ライナーを更に含んで成る請求項１に記載の導電性シート材料。６．第１面および第２面の上に提供され、隆起に対応する窪みを有する一対の剥離ライナーを更に含んで成る請求項２に記載の導電性シート材料。７．第１面および第２面を有するポリマーシート、第１面が長さ方向に伸びている平行な最初の一連の稜線を有し、第２面が長さ方向に伸びている平行な２番目の一連の稜線を有し、および複数の磁性カラムであって、各カラムが、第１面から、最初の一連の稜線と２番目の一連の稜線とのグリッド点に位置する第１面から第２面へ伸びた連続カラムを形成するために並べた個別の導電性強磁性粒子群を含んで成るものを含んで成る導電性シート材料。８．ポリマーシートが接着剤である請求項７に記載の導電性シート材料。９．ポリマーシートがエラストマーである請求項７に記載の導電性シート材料。１０．剥離ライナーが、第１面および第２面の稜線に対応する複数の溝を有し、第１面および第２面の上に提供された一対の剥離ライナーを更に含んで成る請求項７に記載の導電性シート材料。１１．複数の窪みが中に形成された第１面を有するキャリヤーウェブ、窪みから伸びている複数の導電性強磁性カラム、および第１面および複数の磁性カラム上に提供された第１ポリマー層、を含んで成る導電性シート材料。１２．第２ポリマー層を更に含んで成る請求項１１に記載の導電性シート材料。１３．磁性カラムが第２ポリマー層から突出している請求項１１に記載の導電性シート材料。１４．ポリマーシートが接着剤である請求項１２に記載の導電性シート材料。１５．Ａ．第１面内に複数の窪みを有するキャリヤーウェブを提供すること、Ｂ．窪みの中に導電性強磁性粒子群を塗布すること、Ｃ．第１面上にバインダー層を提供すること、およびＤ．キャリヤーウェブ内の窪みから伸びている連続磁性カラムに強磁性粒子群を並べるのに十分な磁界を適用することの工程を含んで成る導電性シート材料の形成方法。１６．バインダー層が接着剤である請求項１５に記載の方法。１７．バインダー層がエラストマーである請求項１５に記載の方法。１８．磁性粒子を並べる前に、バインダー層上の第２面内に複数の窪みを有する第２キャリヤーウェブを提供し、第１面内の隆起と第２面内の隆起の間に並べる工程を含んで成る請求項１５に記載の方法。１９．Ａ．最初の一連の平行な溝を中に形成した第１キャリヤーウェブを提供すること、Ｂ．バインダーと導電性強磁性粒子群との分散系を前記の溝へ塗布すること、Ｃ．２番目の一連の平行な溝を中に形成した第２キャリヤーウェブを提供して、第２キャリヤーウェブ内の２番目の一連の溝を、最初の一連の溝と交差位置関係で配置すること、およびＤ．強磁性粒子群を連続磁性カラム内に並べるのに十分な磁界を適用することであって、各カラムが、最初の組の溝と２番目の組の溝のグリッド点で形成されることの工程を含んで成る導電性シート材料の形成方法。２０．バインダーと導電性強磁性粒子群との分散系を、２番目の組の溝へ塗布することを含んで成る請求項１９に記載の方法。２１．最初の組の溝と２番目の組の溝の間に第２のバインダー層を提供する工程を含んで成る請求項１９に記載の方法。２２．バインダーをキュアーして、接着剤層を形成する請求項１９に記載の方法。２３．バインダーをキュアーして、エラストマー層を形成する請求項１９に記載の方法。２４．Ａ．最初の一組の連続的な窪みを中に形成した第１キャリヤーウェブを提供すること、Ｂ．導電性強磁性粒子群のバインダーへの分散系を前記の窪みへ提供すること、Ｃ．２番目の組の連続な窪みを中に形成した第２の可撓性キャリヤーウェブを提供して、第２キャリヤーウェブを、強磁性粒子群の分散系上に第２キャリヤーウェブを配置すること、およびＤ．第１面内の窪みから第２面内の窪みへ伸びている磁性カラム内に磁性粒子を並べるのに十分な磁界を適用することの工程を含んで成る導電性シート材料の形成方法。