JPH11204176A

JPH11204176A - 導電性ゴムシート

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Publication number: JPH11204176A
Application number: JP1640798A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Sato; 克巳佐藤
Original assignee: JSR Corp
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 1998-01-12
Filing date: 1998-01-12
Publication date: 1999-07-30
Anticipated expiration: 2018-01-12
Also published as: JP4290236B2

Abstract

(57)【要約】【課題】表面実装LSIや電子回路基板の検査時
に検査基板上に検査物の電極に対面させる位置に置き、
表面実装LSIや電子回路基板と電気的に接続する事を目
的とした弾性を有する導電性ゴムシートならびにそれを
用いたコネクターおよび回路基板の電気的検査用冶具を
提供すること。【解決手段】電気絶縁材料内に導電部を複数個有
する導電性ゴムシートであって、その少なくとも１つの
導電部において、異方導電性ゴムシートの一方の表面の
導電部の面積と、他方の表面の導電部の面積との比が、
１．０５以上であることを特徴とする導電性ゴムシー
ト。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】表面実装LSIや電子回路基板
の検査時に検査基板上に検査物の電極に対面させる位置
に置き、表面実装LSIや電子回路基板と電気的に接続す
る事を目的とした弾性を有する導電性ゴムシートならび
にそれを用いたコネクターおよび回路基板の電気的検査
用冶具に関する。

【０００２】

【従来の技術】表面実装LSIや電子回路基板の検査時に
電気絶縁材料内に厚み方向に導通部が貫通している導電
性ゴムシートを検査基板上に置き、該導電性ゴムシート
の導電部を検査物である表面実装LSIや電子回路基板の
電極に対面させ、検査基板と検査物との間で挟み、圧縮
した状態を保持しながら表面実装LSIや電子回路基板と
電気的に接続して検査する方法が知られている。

【０００３】近年、被検査物である表面実装ＬＳＩや電
子回路基板の微細化が進むことで電極間寸法の縮小が求
められ、又、多ピン化やパッケージ化による高密度化が
進むことで電極寸法の小径化が求められるようになっ
た。それに伴って、導電性ゴムシート及び治具側の検査
基板もこれら微細化や高密度化に対応して導通部の微細
化、小径化が求められるようになってきた。

【０００４】具体的な例を挙げると治具側の検査基板で
は、微細化で電極間寸法が縮小され、さらにパッケージ
化、高密度化によって電極間に配線される配線の本数の
増加が生じるので電極寸法を縮小する結果となった。こ
のことから、治具側の検査基板から導通接点を取る導電
性ゴムシートにも対応に迫られ、それによって、導電性
ゴムシートも電極間寸法及び電極寸法を縮小する傾向に
あった。しかし、電極寸法を縮小した電極径の細い導電
ゴムシートでは、被検査物である表面実装ＬＳＩや電子
回路基板との導通をとることにおいて、検査時における
従来の検査治具構造では位置決めが困難となり十分な導
通を確保できない状況も生じることが分かった。これ
は、該従来の検査治具構造では被検査物である表面実装
ＬＳＩのパッケージ型ＩＣでは外形による位置決めが主
流であり、電子回路基板では位置決めガイドピンによる
位置決めが一般的である。それに対して導電性ゴムシー
トの導電部との位置合わせの許容精度と比較すると、表
面実装ＬＳＩは、当該外形寸法等のばらつきが大きく、
また電子回路基板においてもガイドピンの加工精度が導
通を十分に確保できないことに起因しているためであ
る。

【０００５】このように被検査物である表面実装ＬＳＩ
や電子回路基板の微細化、高密度化に対応して導電ゴム
シートも電極間寸法及び電極寸法を縮小する傾向にある
ことで導通を確保しづらい方向へ進んでいる。その反
面、どちらの被検査物の位置決め方法とも従来の製法と
対比し位置ずれを減少させる技術が大きく変化していな
いため、パッケージでの外形精度や電子回路基板での位
置決めガイドピン穴の加工精度が位置決め精度に対する
依存度がより大きくなっている。そこで、ＢＧＡ（ball
grid array)型パッケージにおいては外形合わせから電
極であるボールによる位置決めが注目され、電子回路基
板ではピンによる外形穴合わせから光学系を用いた位置
合わせへと移行し確実に位置決めを行える機構が導入さ
れつつある。しかし、どちらの方法も機構、装置等が複
雑で高価なものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】被検査物である表面実
装ＬＳＩや電子回路基板の検査時に、導電性ゴムシート
との間で確実に位置決めを行え、導通が確保できる機構
としては、ＢＧＡ（ballgrid array)型パッケージにお
いては電極であるボールによる位置決めが考えられ、電
子回路基板では光学系を用いた位置合わせが挙げられ
る。しかし、どちらの方法も機構、装置等が複雑で高価
なものである。そこで、これら被検査物の電極と接続す
る導電性ゴムシートを改良することで、被検査物である
表面実装ＬＳＩや電子回路基板の位置決めに関する加工
精度を従来の精度のままで、且つ、安価で容易に導通が
確保できる導電性ゴムシートを開発することを課題とし
た。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、これら従来の
問題点を解決する手段として、例えば硬度の高い電気絶
縁材料を用いても、電気絶縁材料内に厚み方向に導電部
が貫通している特定な導電性ゴムシートとすることによ
り、導電部の間隔が高密度でありながら、充分な弾性を
有し、繰り返し圧縮等による耐久性が優れた導電性ゴム
シートが得られることを見いだし本発明に達した。すな
わち本発明は、電気的絶縁材料内に導電部を複数個有す
る導電性ゴムシートであって、その少なくとも１つの導
電部において、導電性ゴムシートの一方の表面の導電部
の面積と、他方の表面の導電部の面積との比が、１．０
５以上であることを特徴とする導電性ゴムシートを提供
するものである。また、本発明は、電気絶縁材料内に導
電部を複数個有する導電性ゴムシートであって、その一
方の面の少なくとも１つの導電部の面積が、異方導電性
ゴムシートの厚さをＲとしたとき、Ｒ²π／４の値が１
以上であることを特徴とする上記の導電性ゴムシートを
提供するものである。さらに、本発明は、上記導電性ゴ
ムシートからなるコネクターおよび該導電性ゴムシート
を使用した回路基板の電気的検査用冶具を提供するもの
である。

【０００８】

【発明の実施形態】本発明の導電性ゴムシートは、電気
絶縁材料内に導電部を複数個有する導電性ゴムシートで
あって、その少なくとも１つの導電部において、異方導
電性ゴムシートの一方の表面の導電部の面積と、他方の
表面の導電部の面積との比が、１．０５以上であること
を特徴とする導電性ゴムシートである。上記面積の比
は、好ましくは１．１以上であり、さらに好ましくは
１．１５〜１０、特に好ましくは１．２〜３である。本
発明の導電性ゴムシートは、、電気絶縁材料内に厚み方
向に導電性粒子が並んだ導電部を複数個有する導電性ゴ
ムシートであって、その一方の面の少なくとも１つの導
電部の面積が、異方導電性ゴムシートの厚さをＲとした
とき、Ｒ²π／４の値が１以上であることが好ましい。
かかるＲ²π／４の値は、１以上が好ましく、より好ま
しくは１．１〜１０、さらに好ましくは１．２〜５、特
に好ましくは１．３〜３である。なお、上記導電性ゴム
シートの厚さＲは、導電性ゴムシートが例えば多層シー
トの場合はその合計厚さであり、中間に回路基板などの
中間層がある場合はそれを除いた導電性ゴムシートの合
計厚さである。このような導電部は、導電性ゴムシート
中に少なくとも１つであるが、複数個が集団であること
が好ましい。かかる場合、導電性ゴムシートの全面もし
くは部分的範囲内に、散在していてもよいし連続して配
置されていてもよい。

【０００９】本発明の導電性ゴムシートは、被検査物の
電気的導通性や電気特性の検査時に、導電性ゴムシート
を検査基板上に配置し、かつ検査物の電極に対面させた
位置に置き、検査基板と検査物との間で挟み、必要に応
じて圧縮した状態を保持しながら検査物の電極と検査基
板の電極とを、導電性ゴムシートの導電部を介して電気
的に確実に接続する事ができる。被検査物としては
各種の回路基板、例えば、表面実装LSI、電子回路基
板、ＢＧＡ、ＣＳＰ、各種パッケージ基板などが挙げら
れる。

【００１０】本発明の導電性ゴムシートによれば、隣接
する導電部の間隔（ピッチ）、すなわち隣接した導電部
の中心から中心までの間隔に対し、導電性ゴムシート表
面の導電部の幅を大きくすることができるため、回路基
板、ＬＳＩなどを実装した基板、ＣＳＰやＢＧＡ等の電
極と当該導電部とを確実に当接でき、両者の位置が少々
ずれても確実な接続ができる。このため表面実装ＬＳＩ
等の実装基板やＣＳＰやＢＧＡ等の電極が微細であって
も、また電極のピッチが小さく、高密度になっても確実
な接続が可能となった。さらに、回路基板等との接続の
場合、回路基板等の電極で導電性ゴムシートの導電部が
圧縮されたときに、導電部の周辺の電気絶縁材料部で導
通部を支るので、導通部の歪みも少なく、ゆがみを抑
え、安定した導通が得られる。

【００１１】本発明の導電性ゴムシートの構成の一例を
図１に示す。図１において、導電部３の面積が大きい導
電性ゴムシート１は、基材となるシリコーンゴム等の電
気絶縁性材料からなる絶縁部４と、シリコンゴム等にニ
ッケル粒子もしくはこれに金メッキをした粒子等の導電
性粒子を配合してなる導通部３とから形成されている。
同様に、導電部３の面積が小さい導電性ゴムシート２も
基材となるシリコーンゴム等の電気絶縁性材料からなる
絶縁部４と、シリコンゴム等にニッケル粒子もしくはこ
れに金メッキをした粒子等の導電性粒子を配合してなる
導通部３とから形成されている。導通部は導電性ゴムシ
ート内で導電性粒子が配向され厚み方向に電気的に導通
している構造になっていることが好ましい。この導電性
ゴムシート１、２は、その各導電部同士が重なるように
位置を合わせて２層以上に積層してもよいし、一体的に
成形してもよい。

【００１２】本発明の導電性ゴムシートは、図１のよう
に大面積の導電部の厚さと小面積の導電部の厚さが同等
でもよいし、図２のように大面積の導電部の厚さが小さ
く小面積の導電部の厚さが大きくてもよい。また、図３
のように大面積の導電部の厚さが大きく小面積の導電部
の厚さが小さくてもよい。さらに、図４のように大面
積の導電部と小面積の導電部がテーパーを有していても
よい。また、図５のように３層以上が積層した形状のも
のでもよい。また、図６のように導電性のある金属７を
接合させてもよい。かかる金属の被検査物との接触面は
平面でも良いし、導通方向に沿って断面を見たときに図
７のように三角や半球状でも良いしその他形状等、特に
制限はない。

【００１３】導電性ゴムシートは例えば次のような方法
で製造することができる。絶縁性のゴム状重合体に磁性
を有する導電性粒子を混入した組成物を製造し、その組
成物をシート状にして図８に示すように磁石の間に挟
み、その厚さ方向に磁場をかけて導電性粒子を配向さ
せ、硬化させることで導通部となる粒子を保持固定す
る。このようにして得られた導電性ゴムシートの上に上
記導電性粒子を配合した組成物を積層し、上記と同様に
して異方導電性ゴムシートを製造して積層することで目
的とする異方導電性ゴムシートを製造することができ
る。この積層は２回以上繰り返してもよい。なお、平行
磁場を作用させる際には、磁場強度の異なる部分を有す
る磁極板を用いることによって、硬化後のシート中の導
電性粒子に粗密状態を生じさせて導電部と絶縁部が存在
する導電性シートを形成することができる。

【００１４】また、他の方法として、予め製造した導電
性シートの上面と下面の両方に上記導電性粒子を配合し
た組成物を積層し、その厚さ方向に磁場をかけて導電性
粒子を配向させ、硬化させることで導電性シートを製造
することもできる。また、図３のように、予め製造した
２枚の異方導電性シートの間に、上記導電性粒子を配合
した組成物を積層し、その厚さ方向に磁場をかけて導電
性粒子を配向させ、硬化させることで導電性シートを製
造することもできる。なお、絶縁性のゴム状重合体に磁
性を有する導電性粒子を混入した組成物をシート状に
し、図８に示すように磁石の間に挟み、その厚さ方向に
磁場をかけて導電性粒子を配向させる際、上型の強磁性
体部の面積と、下型の強磁性体部の面積とを変えてもよ
い。例えば上型の強磁性体部の面積を大きくし、下型の
強磁性体部の面積を小さくして、図４のような本発明の
導電性ゴムシートを製造してもよい。

【００１５】また他の方法として、別々に製造した導電
性ゴムシートを、接着剤の存在下で、あるいは非存在下
ではりあわせるなどの方法により、複合化して製造する
ことができる。接着剤としては、シリコーンゴムなどが
好適に使用できる。さらに２枚の導電性ゴムシートの間
に中間層として回路基板等を有するものでもよい。本発
明の異方導電性ゴムシートの各層における導電部の間隔
は同じであってもよいが、各層ごとに導電部の間隔を変
化させてもよい。

【００１６】本発明の導電性ゴムシートは導電ゴムシー
トの各層の硬度については特に制限はなく、適宜変化さ
せてもよい。また、導通部の太さの径及びピッチ等につ
いても、表面実装LSIや電子回路基板の電極部形状及び
配列により、個々に対応が可能である。本発明の導電性
ゴムシートは、同質の導電性ゴムシートを積層してもよ
いが、異質の導電性ゴムシートどうしを積層することも
有効である。例えば、１層目と２層目の硬度や弾性率を
変えたり、３層以上にして外層の硬度や強度を変え、あ
るいはゴム質重合体の種類を変えて耐久性、耐熱性、対
候性などを向上させたり、内層より外層を軟らかくして
被検査基板等の電極を傷つけることを防止することもで
きる。

【００１７】上記ゴム状重合体としては、ポリブタジエ
ン、天然ゴム、ポリイソプレン、ＳＢＲ，ＮＢＲなどの
共役ジエン系ゴムおよびこれらの水素添加物、スチレン
ブタジエンジエンブロック共重合体、スチレンイソプレ
ンブロック共重合体などのブロック共重合体およびこれ
らの水素添加物、クロロプレン、ウレタンゴム、ポリエ
ステル系ゴム、エピクロルヒドリンゴム、シリコーンゴ
ム、エチレンプロピレン共重合体、エチレンプロピレン
ジエン共重合体などが挙げられる。耐候性の必要な場合
は共役ジエン系ゴム以外のゴム状重合体が好ましく、特
に成形加工性および電気特性の点からシリコーンゴムが
好ましい。

【００１８】ここでシリコーンゴムについてさらに詳細
に説明する。シリコーンゴムとしては、液状シリコーン
ゴムを架橋または縮合したものが好ましい。液状シリコ
ーンゴムはその粘度が歪速度10ー1secで105ポアズ以下の
ものが好ましく、縮合型、付加型、ビニル基やヒドロキ
シル基含有型などのいずれであってもよい。具体的には
ジメチルシリコーン生ゴム、メチルビニルシリコーン生
ゴム、メチルフェニルビニルシリコーン生ゴムなどを挙
げることができる。これらのうちビニル基含有シリコー
ンゴムとしては、通常、ジメチルジクロロシランまたは
ジメチルジアルコキシシランを、ジメチルビニルクロロ
シランまたはジメチルビニルアルコキシシランの存在下
において、加水分解および縮合反応させ、例えば引き続
き溶解−沈澱の繰り返しによる分別を行うことにより得
ることができる。

【００１９】この成分の分子量（標準ポリスチレン換
算重量平均分子量）は10,000〜40,000であるものが好ま
しい。なお、上記ゴム状重合体の分子量分布指数（標
準ポリスチレン換算重量平均分子量と標準ポリスチレン
換算数平均分子量との比（以下「Ｍw ／Ｍn 」と記す）
は、得られる導電性エラストマーの耐熱性の点から２
以下が好ましい。

【００２０】導電性粒子としては、例えばニッケル、
鉄、コバルトなどの磁性を示す金属粒子またはこれらの
合金の粒子もしくはこれらを含有する粒子に貴金属を含
有させるか、またはこれらの芯粒子に貴金属をメッキな
どにより被覆したもの、非磁性金属粒子もしくはガラス
ビーズなどの無機質粒子またはポリマー粒子を芯粒子と
し、これらにニッケル、コバルトなどの導電性磁性体を
含有もしくは被覆し貴金属を被覆したもの、あるいは導
電性磁性体と貴金属の両方を被覆した粒子などを挙げる
ことができる。貴金属としては、金、銀、パラジウム、
ロジウムなどが挙げられ、好ましくは金、銀である。こ
れらの中ではニッケル粒子を芯粒子とし、その表面に金
や銀などの貴金属を被覆した粒子が好ましい。また、
金の被覆と銀の被覆の両方を併用したものが好ましい。
芯粒子の表面への貴金属の被覆方法については特に制限
はないが、例えば化学メッキ、無電解メッキなどにより
行うことができる。

【００２１】また、導電性粒子の粒子径は1〜1000μｍ
であることが好ましく、さらに好ましくは2〜500μｍ、
より好ましくは5〜300μｍ、特に好ましくは10〜200μ
ｍである。また、導電性粒子の粒子径分布（Dw/Dn）は
１〜１０であることが好ましく、さらに好ましくは1.01
〜7、より好ましくは1.05〜5、特に好ましくは1.1〜4で
ある。また、導電性粒子の含水率は５％以下が好まし
く、さらに好ましくは３％以下、より好ましくは２％以
下、特に好ましくは１％以下である。この導電性粒子の
形状は特に限定されるものではないが、上記（ａ）成分
および（ｂ）成分またはそれらの混合物に対する分散の
容易性から球状、星形状あるいはこれらが凝集した塊状
であることが好ましい。

【００２２】本発明において、導電性粒子は、ゴム状重
合体100重量部に対して30〜1000重量部、好ましくは50
〜750 重量部の割合で用いられる。この割合が30重量部
未満の場合には、得られる導電性ゴムシートは、使用時
にも電気抵抗値が十分に低くならず、従って良好な接続
機能を有しないものとなり、また 1,000重量部を超える
と硬化されたエラストマーが脆弱になって導電性ゴムシ
ートとして使用することが困難となる。本発明の導電性
ゴムシートには、必要に応じて、通常のシリカ粉、コロ
イダルシリカ、エアロゲルシリカ、アルミナなどの無機
充填材を含有させることができる。このような無機充填
材を含有させることにより、未硬化時におけるチクソ性
が確保され、粘度が高くなり、しかも導電性粒子の分散
安定性が向上すると共に、硬化後におけるゴムシートの
強度が向上する。

【００２３】

【実施例】以下、実施例により本発明の具体例を示す。実施例１［導電性ゴムシートの製造］電気的絶縁材料として硬度
が４０度のシリコーンゴムを用い、粒子表面に粒子の３
重量％の金メッキをしたニッケル粒子を７重量％となる
割合で混合し、成形材料組成物を調製した。ニッケル粒
子の平均粒子径は４０μｍであった。次に図６に示すよ
うな金型を用い、上記の割合で調製した成形材料組成物
を金型の間に流し込んだ。この金型は表面実装LSIや電
子回路基板の電極部に対応したパターンの強磁性体部２
５とそれ以外の非磁性体２６とが上型２２下型２３の対
向磁極からなる一対の平坦な磁極板２１で、且つ導電性
ゴムシートに必要な厚さに応じてスペーサー２４を有す
るものである。次に、真空下で脱泡した後、その上に
上型を被せ成形品の厚さ方向に加圧力と電磁石による平
行磁場を作用させ成形した。成形は、室温にて厚さ方向
の４０００ガウスの平行磁場で、１００℃で１時間架橋
を行い、一層目の導電性ゴムシートを作製した。

【００２４】次に、上記金型から１層目の導電性ゴムシ
ートを取り外し、前記の金型よりも各磁性体部の面積が
大きい上型と下型を準備し、２層目の導電性ゴムシート
の作製に移った。まず、１層目と同じ割合でシリコーン
ゴムと導電性磁性体粒子とを混合して組成物を調製す
る。この組成物を下型の上に乗せた１層目の導電性ゴム
シートの上にシート状に広げ、真空脱法する。これ以降
は１層目と同じ方法により、積層された導電性ゴムシー
トを作製した。導電性ゴムシートの導電部のピッチは
１．２７ｍｍであり、厚さは１ｍｍであり、導電性ゴム
シートの上側の導電部は直径が１ｍｍの円形であり、下
側の導電部は直径が０．５ｍｍの円形であった。

【００２５】以上のようにして製造した導電性ゴムシー
トの使用例を図９に示す。表面実装LSI１４と検査基板
１１上との間に、上記で製造した導電性ゴムシート１を
電極位置合わせをして挟み固定した。これを加圧圧縮し
た状態で保持し、検査基板１１の電極１２より導電性ゴ
ムシート１の導電部３を通じて表面実装LSI１４の電極
１３へ導通させ、表面実装LSI１４の電気的動作検査を
行った。その結果、十分な性能を持って電気的導通及び
ショートの検査が行えた。また、長時間使用したが、導
通不良や劣化が無く、長期間にわたって繰り返し検査を
することができた。

【００２６】

【発明の効果】本発明の導電性ゴムシートは、表面実装
LSIや電子回路基板との電気的接続の際に、低い圧縮荷
重で電気的に安定した接続が得られると共に、繰り返し
圧縮においても圧縮接続に対する耐久性が優れている。
また、複数存在する導電部どうしの間隔が狭く
高密度に配置された導電性ゴムシートが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の導電性ゴムシートの構成の一例を示す
模式図

【図２】本発明の導電性ゴムシートの構成の一例を示す
模式図

【図３】本発明の導電性ゴムシートの構成の一例を示す
模式図

【図４】本発明の導電性ゴムシートの構成の一例を示す
模式図

【図５】本発明の導電性ゴムシートの構成の一例を示す
模式図

【図６】本発明の導電性ゴムシートの構成の一例を示す
模式図

【図７】本発明の導電性ゴムシートの構成の一例を示す
模式図

【図８】本発明の導電性ゴムシートの製造に用いた金型
の一例を示す模式図

【図９】本発明の導電性ゴムシートを用いたＬＳＩ等の
電気的検査の構成の一例を示す模式図

【符号の説明】

１、２導電性ゴムシート３導電部４絶縁部１２、１３電極２１磁性板２２上型２３下型２４スペーサー２５強磁性体部２６非磁性体部３１被検査物（ＬＳＩ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気絶縁材料内に導電部を複数個有する導
電性ゴムシートであって、その少なくとも１つの導電部
において、異方導電性ゴムシートの一方の表面の導電部
の面積と、他方の表面の導電部の面積との比が、１．０
５以上であることを特徴とする導電性ゴムシート。
【請求項２】電気絶縁材料内に導電部を複数個有する導
電性ゴムシートであって、その一方の面の少なくとも１
つの導電部の面積が、異方導電性ゴムシートの厚さをＲ
としたとき、Ｒ²π／４の値が１以上であることを特徴
とする請求項１記載の導電性ゴムシート。
【請求項３】電気絶縁材料内に導電部を複数個有する導
電性ゴムシートであって、その少なくとも１つの導電部
において、異方導電性ゴムシートの一方の表面の導電部
の面積と、他方の表面の導電部の面積との比が、１．０
５以上であることを特徴とする導電性ゴムシートからな
るコネクター。
【請求項４】電気絶縁材料内に導電部を複数個有する導
電性ゴムシートであって、その少なくとも１つの導電部
において、異方導電性ゴムシートの一方の表面の導電部
の面積と、他方の表面の導電部の面積との比が、１．０
５以上であることを特徴とする導電性ゴムシートを使用
した回路基板の電気的検査用冶具。