JPS58111202A - 接続端子の接続構造および接続方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱圧導電性組成物およびこの組成物からなる接
合構造部材に関するものであり、これは特に常態下では
絶縁性であるが熱圧時に必要箇処に導電性を付与するよ
うに構成された各種電子装置に有用な導電性組成物およ
びこの組餞物からなる接続構造部材に係るものである。

導電性素材としての金、鏝、銅、ニッケル、カーボンブ
ラックなどの粉粒体を、結合剤としての各種合成樹脂ま
たはゴム状物質と混合してなる感圧導電性組成物につい
ては、例えば米国特許第３．８８３，２１３号、同４，
０６５，１９７号および特公昭５６−９１８７号などに
よって公知とされている。しかし、この種の組成物を使
用したコネクターは被接続−手間の接続が上記導電性粒
子間もしくは弾性体で保持されたこれらの粒子間の点接
触によるものであるため、このものは振動によるチャタ
リングが発生し易く、これはまたそれが導電性粒子と端
子ないし電極という異種金属間の単純な接合であるため
に腐蝕性ガスが侵入し易く、電動や腐蝕による絶縁不良
も発生し易いという不利があり、さらにはとの電煉的接
続が加圧々接によるものであるためｇ：その被接続端子
面間における圧接面に凹凸が生じたり、あるいはその圧
接面が太さや厚みを有するものであると、ここにボイド
や狭間隙部分が発生し易く、シたがってこれには結露に
よる短絡や腐蝕の問題が起り易いという不利があった。

また、この種の構造物について紘この絶縁部材と導電性
部材の少なくとも一方をホットメルト系接着剤とするこ
とも提案されているが、これにはその接続実装の際の熱
圧によるホットメルト樹脂の流動で隣接端子間あるいは
対向隣接端子間に短絡を午じる危険がある。他方、この
種の組成物については二種の導電性エレメントと異方性
導電骨接Ｍｋｌｌとからなるもの、さらには接着剤に導
電性粒子や導電性短繊維を分数配向し、磁力や接着剤１
の流動により被接続端子間に４電性粒子を整合させるか
繊維を献金させて！に手間を接触導通させる方法が提案
されているが、これには上記導電性短繊維ないし粒子を
全く同じ長さないし粒径とすることが不可能であるため
、この端子間はその短繊維または粒子の長さ、粒径の分
布の中で最も含有率の小さい繊維長あるいは粒径の大き
いものでしか接触の導通が得られず、したがってこれは
導通積度が小さく、接続のための対向面積が大きいとこ
ろでの実用性がなく、高実装密度、小間隙端子配列には
適していない。なシロ、このものは接着剤硬化後の接着
剤成分と導電性短繊維または粉粒体との熱膨張に差があ
るため、その接触状態が熱的に不安定であり、この導電
性粒子、繊維の形成が磁界によって行なわれるものであ
っても、かか不安定要素のためにその信頼性が極めて低
いものになるという不利があった。

本発明はこのような不利を解決した熱圧導電性組成物お
よびこれを使用した接続構造時さらにはこの接合方法に
関するものであって、これは融点および／または加圧塑
性流動域が２５０を以下である接着性能をもつ絶縁性高
分子物質と、少なくともその表面が導電性とされた導電
性高分子物質粉粒体とからなることな特徴とする感圧導
電性組成物、およびこれをフィルム状またはシート状に
成形してなる接合構造部材に関する。

これを説明すると、本発明者は被接続端子間を接続する
ための感圧導電性組成物について種々検討の結果、接着
性能をもつ絶縁性有機高分子物質に所定量の少なくとも
その表面が導電性とされた導電性高分子物質の粉粒体を
混合したものを、被接続端子間に配設してこれを熱圧し
たところ、対向する被接続端子に密接する部分における
導電性高分子物質に荷重゛が集中する結果、これが絶縁
性有機高分子物質層または襖を貫通して効果的に融合な
いし焼結して、この被接続端子間に導通な与えるが、こ
の被接続端子が対向していない部分では４′ｉＩＫ性高
分子物質粉粒体への荷重がｗ中し難く、この部分への伝
熱も遅くなるので、これが絶縁性有機高分子物質に分散
されたままとなり、これはまた仮置それが―解または１
シンタリングしたとしても界面現験で絶縁性有機高分子
物質中に球状に分散された状態となり、電気的には依然
として絶縁性に保持されることになるこｋ、またこの導
電性高分子物質粉粒体の融合ないし焼結による導通部は
この接続端子面が導電性ペイント、インクなどで印刷さ
れていたり、あるいはマイクロカプセル化した導電性粉
体を電着し焼結したものである尊台にはこの導電性高分
子物質がそれらに強固に融合、融着し、その周囲が絶縁
性高分子物質で囲まれることになるので、この接続部位
は湿気、結露なｌ−絡するおそれがなく、さらには振動
によってチャタツングを起すこともないので、これによ
れば信頼性の高い接合が得られることを確認して、本発
明を完敗させた。

本発明の熱圧導電性組成物を構成する接着性能をもつ絶
縁性有機高分子物質はポリスチａ−ル。

ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン。

ボリプσビレｙ、ポリアミド、ポリウレタン、エチレン
―酢酸ビニル共重合体、ポリエステルなどを主剤として
なるホットメルト接着剤、あるいは不飽和ポリエステル
、エポキシ樹脂、クロロプレン、クロルスルフォン化ゴ
ム、シリコーンゴム。

ウレタンゴム、ニトリルゴム、８ＢＲ，アクリル酸ゴム
、ブチルゴムなどの熱硬化性樹脂またはゴム、さらには
ギルツナイト、グランスピッチ、グラ八マイトなどのア
スファルト樹脂、天然ゴムなどから選ばれるが、これは
それらの一種または二種以上の共配合、共１合体であっ
てもよく、これはまたこれらを基材としてなる粘着剤、
感圧接着剤であってもよい。しかし、このものはそれを
被接続端子または電極間に配置し、熱仕したときに融解
および／または塑性流動を起して接着性を示すものでな
６フ五ばならないので、これはその融点および／または
加圧塑性流動点が２５０℃以下のものとする必要があり
、これはまた不持発分を６０％以上含有する状態で２０
０００Ｃｐ以上の粘度を与えるような分子量ないし凝襲
刀をもつ粘着剤または感圧接着剤でその融点および／ま
たは加圧塑性流動点が好ましくは６０〜２２０℃、さら
に好ましくは９０〜１８０℃のものから選んで〜い。こ
れはその融点および／または加圧塑性流動点が２５０℃
以上のものを使用すると、充分な接着強度を得るための
温度を高くする必要があり、これによって電気、電子回
路ないし素子あるいは被接続端近傍に熱劣化が生じるほ
か、この絶縁性高分子物質の熱分解速度が大きくなった
り、これが空気により酸化されて発泡したり、災化され
て耐湿性、絶縁性などの信頼性が低下するおそれがある
からであり、この粘着剤または感圧接着剤についての稠
度を粘度２ｏｏｏｏｏｐ以上としたのはそれが軟かすぎ
ると本発明の組成物を熱圧した縦端手間に導電性高分子
物質粉粒体がなくなり。

これによって隣接端子ないし電極間が短絡する危険が生
じ・、これが極めて流動し易いものであるときには被接
続端子ないし電極間の接着剤量が小くなり、接合強度の
小さいものになるおそれがあるからである。なお、この
絶縁性高分子物質については、これに架橋剤、架橋触媒
、助剤、遅延剤、共架橋剤などの各種添加剤の種類、量
を適宜に選択して添加してその接着性能を向上させるこ
とがよく、これはできれば数秒ないし数十秒の熱圧下に
接着するようにすることがよい。また、このものは必要
に応じ、これに各種シラン化合物、＊ｍチタン化合物な
ど公知の一カップリング剤、安定剤、防紬剤など、さら
には補強用充填剤などを配合してもよく、これによれば
さらに好ましい効果が付与される。

他方、この鴫汗導亀性組成物をｎｔｔ敗する導電性高分
子物質としては、前記した絶縁性有機高分子物質と同様
の熱可塑性樹脂、熱硬化性極脂、合成ゴムなどの高分子
物質、例えばポリスチロール、ポリ塩化ビニル、ポリ酢
酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド
、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシ樹脂、クロロ
プレン、クロロスルフォン化ゴム、シリコーンゴム、ウ
レタンゴム、ニトリルゴム、ＳＢＲ，アクリル酸ゴム、
ブチルゴムなどｌ二、金、鏝、銅、ニッケル、すす、ア
ルミニウム、タングステン、コバルト、チタンなどの金
属あるいはこれらを含む合金ないし導電性化合物からな
る粉粒体１片粉体ないしチョツプドファイバー、あるい
はカーボンブラック、グラファイトの粉粒体、それらの
チョツプドファイバーないしホイスカー、さらには各種
の金属有機導電性化合物などを分散配合したのち、これ
らを硬化ないし加硫させてこれを導電性高分子物質とし
、ついで粉砕または切断して粉粒体としたもの、熱可塑
性を有する有機金属導電性組成物あるいはボリアセチン
、ポリフエニレｙなどのような共役二重結合をもつ導電
性高分子物質を粉砕ないし切断して得た粉粒体、カーボ
ンブラックのような導電体の表面にｉ合件単量体をグラ
フト重合させたものの粉砕体、あるいはこの種導電体表
面５二熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などを焼結させ粉砕
したもの、さらにはこれらをマイクロカプセル化したも
のなどが例示されるが、これらはいずれも少なくともそ
の表面が導電性であることが必要とされる。

しかし、この導電性菌分子物質の選択に当っては、これ
が前記した接着性能をもつ絶縁性有機高分子物質に分散
混合された際に相溶性を示さないものとすることがよく
、シたがってこれは加硫ないし熱硬化したものとするこ
とがよいが、これが熱可塑性樹脂である場合には分散配
合時にごｄいて俗解せず、本発明の組成物ケ実装する際
の熱圧条件や環境によっても接電性絶縁性の昼分子物質
に融解分散しない材料を適宜選定すればよい。また、こ
の導電性化合物質は粉粒体として使用されるが、これは
１　ｕｒｎ〜２０００μｍの粒度とし、その粒度分布も
例えば全量４００メツシユパス、３２５〜４００メツシ
ユ、２５０〜３５０メツシユ、１５０〜２５０メツシユ
などのようになるべく小さい範囲のものとすることがよ
いが、これについては本発明組成物の実装時における被
接続端子の接続面積の大きさ、配列間隙の大きさ、ピッ
チの大きさなどによらて定めればよい。なお、この導電
性高分子物質はその固有抵抗値が１Ｏ−４Ω偽〜１０”
Ω儂の範囲となるようにすることがよいが、これは部分
的に異方性が存在するときにはこれより小さい固有抵抗
値のものとしてもよい。

本発明の組成物は上記した絶縁性有機高分子物質と導電
性高分子物質との配合によって得られるが、この配合量
は導電性高分子物質の配合が少なすぎると熱圧時におけ
る被接続端子間の導通が不充分となり、それが多すぎる
と導通部を囲む部分の絶縁性が不良となるおそれがある
ので、これは熱圧接着性能を有する絶縁性有機高分子物
質１００容量部に対し導電性高分子物質を０．０３〜４
０容量部、好ましくは０．０７〜３０容量部、さら屯：
好ましくは１．０〜２５容量部とすればよい。また、こ
の両者の配合に当っては、導電性高分子物質を絶縁性有
機高分子物質にできるだけ均一に分散させる必要がある
ことから、絶縁性有機高分子物質を加熱溶融状態とする
か、あるいはその溶剤溶液中に導電性高分子物質の粉粒
体を攪拌カメ合し、冷却するかあるいは溶剤を揮発除去
することがよい。

本発明の組成物は被接続端子または電極間に選択的導通
部を構成するための接続構造部材として有用とされる。

これを添付の図面にもとづいて説明すると、１８１図は
この使用方法を示す実装図、第２図はこれを熱圧してこ
の組成物により導通部を形成した接続構造体を例示した
ものであるが、１８１図は本発明Ｃ二よる組成物ｌを基
板２の上の一部の被接続端子部３に膜状に塗布してコネ
クタ一部４を形成させたのち、このうえに被接続端子配
列部３′を含む基板２′を載置した実装配置を示したも
のであり、この状態において側基＋ｗ　２　＋　２’間
に熱圧を加えるとこの絶縁性高分子物質の接着力によっ
てこれが基板２　、２’　Ｃ強固に接１督すると共に、
このコネクタ一部４における組成物１中の導電性高分子
物質粉粒体がその対向した接続端子８．８′間でのみ融
合ないし焼結し、ここにｓ２因に示した導通部５が形成
されるのである。しかし、この本発明の組成物はこれを
予じめ押出し成形、あるいは離型紙上にトッピング、コ
ーティングしてフィルム状、シート状に成形するか、離
型紙と共に裁断、打抜き加工してリボン状、ａ縁状とし
ておくことがよく、このようにすれば上記した場合のよ
うｌ二直接塗布などの手段を用いず、単にこの加工品を
導通な目的をする被接続端子または電極上に載置したの
ち、これを熱圧することによって、容易にかつ確実に導
通部な形成することができるという利便性が与えられる
し、これはまたセパレートＶ−）あるいは離形紙形体の
防塵）カバー材を貼着したものとすればこの利便性をよ
り向上することができる。また、本発明の組成物ないし
これをフィルム状、シート状などに加工した接合構造部
材の熱圧条件は特に限定されるものではないが、これは
その熱圧条件下において導電性高分物質が熱圧接着性能
な有する絶縁性有機高分子物質要があることから、２〜
２０？／ｃｊの加圧下の６０〜２２０℃の加熱によって
被接続端子ないし電極間に導通が得られるようにするこ
とがよく、これは目的とする被接続端子ないし１１ｉＬ
極の構成によって適宜に選定できるようにすればよい。

なお、この接合構造部材をさらにより信頼性の憂いもの
とするには、ｓ電性脣分子物質として例えばエポキシ樹
脂、フェノール樹脂、ポリエステル、ポリメタクリレー
トあるいはこれらを主側とするマトリックスに、カーボ
ンブラック、グラファイト、銅、銀などを添加したもの
を使用し、この被接触−子ないし電極にはこれを銅箔、
アルミ箔で被着するか、あるいはこれに各種の金属を蒸
着させたものとすることがよく、これによれば上−記し
た融着ないし焼結をより強固なものとすることができる
。

これを要するに、本発明は接電性能をもつ絶縁性有機高
分子物質と少なくともその表面が導゛鑞性とされた導電
性高分子物質の粉粒体とよ修書電性組成物およびこれを
成形加工した接続構造部付Ｃ：関するものであるが、こ
の本発明の組成物あるいは接続構造部材を被接続端子あ
るいは電橘部に壁布または載置したのち熱圧すると、導
電性高分子物質の溶融またはνンタリングによって対向
する被接続端子または電橋間に導通部が作られるが、こ
れは熱圧題二より接着性が付与された絶縁性有機高分子
物質で囲まれた状態となるので、この部位は硫化ガス、
ｗ＆鐘ガス、水蒸気などの腐蝕ガス（：よる腐蝕のおそ
れがなくなるほか、環境温度、湿度変化ぽ：よっても棲
触不艮が失せず、振動４４＆るチャタリングも起ること
がないので、これによれば信頼性の高い接続構造を経済
的に有利にしかも容易嬬二得ることができ、これにはま
たその実装Ｃ：当って特殊な治具も必要としないので、
これは回路、部品素子、表示素子、その他の素子を容易
にかつ確実ｉ：取看、実装することができるという利便
性を与える。

つぎ４二本発明の実施例なあげる。

実施例 市販のエポキシ樹脂・アラルダイトＡＹ１０３（日本チ
パガイギー社製・商品名）ｌｏｏ直ｉｔ部とその硬化剤
ＨＹ−９５６（同社製・間品名）１６厘一部およびアヤ
ナレンブラック５０亀蝋部をよく混合し、これを畔型紙
上Ｃ−厚さ約３ＩＩＡｉに省布し、１００℃で９０分間
加熱して比電が１．５の硬い板状体としたのち、粉砕、
錦別けして３２５メツシユパス、２５０メツシユパスの
粉状体を得た。

つぎにエチレン−酢酸ビニｌν系のホットメルト接着剤
＃７５２４（ヒロダイン工業社裂・商品品番）１００容
置部（二上記粉粒体５容纜部およびトルエン８００容を
部を塀えて４０〜６０℃で混合したのち放冷してスラリ
ー状物を得た。

ついで、＄１図ｆ二示したように、このスラリー状物を
、厚さ１．０■のフェノール樹脂−紙の積層板２の上に
厚さ３５声罵の銅箔を積層し、その面をエツチングして
巾１．５簡の平行端子３を２５．４顛ピツチで設けた電
極板上に、５１０ｇ巾で塗布し、風乾して、ここ（：厚
さ約８０μ諺の懺膜１を形成させた。一方、厚さ７５μ
馬のポリエチレンテレフタレートシートフ上（；厚さ３
５ハの銅箔を積層一体化させ、これに上記と同様の平行
端子３′をエツチングＣ；よって設けた電適板を作り、
これを上記の電極板と対向密接したのち、上部から１９
０℃６二加熱したホットバーを２〜／−の圧力で押しつ
け、１０秒間加圧し、放冷後、３−ざ間の導通を測定し
たところ、これは市販テスターで３００で削り、その内
部な１察したところ、この銅箔間Ｃ二は黒色の落し嫌い
焼結体が点在していることが確認された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の組成物を対向被接続端子間に配置した
実装四の斜視図、第２図は第１図のものを熱圧した後の
接続構造を示した断面図である。 １・・・組成灼、　２．２・・・基板、３．３・・・被
接続端子部、　４・・・コネクタ一部、５・・・導通部
。 特許出願人　信越ポリマ一体式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ！、　融点および／または加圧塑性流動域が２５０℃以
   下である接着性能をもつ絶縁性有機高分子物質と、少な
   くともその表面が導電性とされた導電性高分子物質粉粒
   体とからなることを特徴とする熱圧導電性組成物 １　熱圧下に塑性流動する接着性能をもつ絶縁性高分子
   物質と、少なくともその表面が導電性とされた導電性高
   分子物質粉粒体とからなる特許請求の範囲８１項記載の
   熱圧導電性組成物をフィルム状またはり一ト状に成形し
   てなる接続構造部材 に ３、対向配置された２つの絶縁性基板座けられた接続端
   子間に、融点および／または加圧塑性流動域が２５０℃
   以下である接着性能をもつ絶縁性高分子物質と、少なく
   ともその表面が導電性とされた導電性筒分子物質粉粒体
   とからなる特許請求の範囲第１項記載の熱圧導電性組成
   物を配置し、熱圧することを特徴とする端子接続方法