JPS6031043B2 - 異方導電性シ−ト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、シートの厚み方向にのみ導電性を有する、
いわゆる異方導電性シートに関する。

厚み方向にのみ導電性を有し、その方向と交差する方向
には電気的に絶縁されている薄いシートは異方導電性シ
ートと呼ばれ、これはたとえば電子式卓上計算機、電子
カメラ、電子式デジタル腕時計などのように、極めて限
られたスペースに収納される回路素子相互の接続材料と
して有用である。第１図は、上記のような異方導電性シ
ートを模式的に示している。第１図において異方導母性
シート１は、電気的に絶縁特性を有する材料からなるシ
ート状マトリックス２とこのマトリックス２の厚み方向
に配向された長さのほぼ等しい多数の線状導電体３とを
有している。

明らかなように、この線状導図体３がマトリックス２の
厚み方向にのみ通電するように作用する。前記回路素子
相互の後続材料として使用するには、第２図に示すよう
に、これを回路素子４，４間に挿入し、若干の挟持圧を
加えて固定する。この挟特固定により、回路素子４，４
相互間の相対する端子５，５の接続が行なわれる。この
ような異方導電性シートは、概略次のような工程によっ
て製造される。すなわち、Ａ 磁性を有するフィラメン
ト状導電体を切断し、長さのほぼ等しい短かし、線状導
電体を作ること。

Ｂ 上記線状導電体を電気的に絶縁特性を有するマトリ
ックス液中に分散させること。

Ｃ この混合液を、線状導電体の長さと同等の間隔をも
つ二平面間に充顛し、このようにしてシート状に保持さ
れた混合液に対し、厚み方向の均一磁界を作用させて、
線状導電体をシート状混合液の厚み方向に配向させるこ
と。

Ｄ 線状導電体が配向した状態でマトリックス液を固化
せしめること。

しかしながら、このような手法で作成された異方導電性
シートは、線状導電体の端末のシート面からの露出が不
完全であり、マトリックス成分の薄い被膜でおおわれて
いることが多く、それに起因して、‘１｝接触抵抗が高
く、かつ不安定である。

【２ー導通に必要な侠持圧が大である。‘３’温度が高
くなるとマトリックスが熱膨脹した分だけ綾状導電体の
端末がマトリックス中に陥没することになり、接続不良
をおこす等の欠点がある。配向完了後に二平面間隔を線
状導電体の長さよりもせばめて、導電体端部が完全にシ
ート面に到達した状態でマトリックスを固化することは
、改良の一手法として有用であるが、端末部の露出はま
だ不十分であり、シート内で線状導電体が座屈変形する
という問題が新たに生じる。この発明は、上記の諸欠点
を根本的に解決するにはどうあるべきかとの鶴見真に立
って検討を加えた結果得られたものであり、ごく薄し、
挟持圧でほぼ理論値に近い導電性を示し、昇温時にも導
電性が低下しない優れた異方導電性シートを提供するも
のである。

すなわち本発明は、電気的に絶縁特性を有する材料から
なるシートの厚さ方向に、多数の線状導電体が配同して
おり、かつそれらの線状導電体の両端部がシートの両面
から突出しており、静層状態でシートの厚さ方向に通電
し得る礎造としたことを特徴とする異万導軍性シートで
ある。

本発明において、静層状態でシートの厚さ方向に通電し
得る構造とは、シートの厚さ方向に強い数持力を与えな
くても、シートの上方と下方から電極を接触させれば通
電できることをいい、この機能は、線状導電体の両端部
がシートの両面からわずかに突出していることにより発
揮される。

次に、この発明を図面を用いて説明する。第３図は、こ
の発明の異万導電性シートの断面図を模式的に示す図で
ある。第３図において、異万導電性シート１は、電気的
に絶縁特性を有する材料からなるシート状マトリックス
２とこのマトリックス２の厚み方向に配列された多数の
線状導電体３とを有している。線状導電体３の長さは、
マトリックス２からなるシートの厚さよりも大きく、そ
の両端末部はシート面よりも突出している。第３図に示
すような異方導電性シートは、概略次のような工程によ
って製造される。すなわち、Ａ 磁性を有するフィラメ
ント状導電体を切断し、長さのほぼ等しい短かし、線状
導軍体を作ること。Ｂ 上記線状導電体を電気的に絶縁
特性を有するマトリックス液中に分散させること。

Ｃ マトリックスと線状体との混合液と接する面が不活
性な軟質被膜でできている相対する二つの平面の間にこ
の混合液を充填して、混合液をシート状の形態に保持す
る。

この時、混合液届の厚みは、線状体の長さと同等以上の
厚さに設定する。Ｄ 磁界の作用により、磁性線状導電
体を該シートの厚み方向に配向させる。

しかる後、この配向を保持したまま、面間隔が綾状導電
体の長さよりも小さくなるまでゆるやかに面間隔をせば
める。この操作により、線状体の端末部がマトリックス
層から露出して、軟質皮膜中に先端を突込むことになる
。Ｅ この状態でマトリックスを固化させる。

上記の操作のうち、特徴的なものは、軟質剤できた器壁
面に線状導蟹体が先端を突こんだ状態でマトリックスを
固化させるという点にある。上記実施例において、マト
リックス材料は電気的に絶縁特性を有する材でなければ
ならない。そのような材料はポリエステル系樹脂、ェポ
シ系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ
エチレン系樹脂、ポリァミド系樹脂、Ａ茂樹脂、シリコ
ーン系樹脂など、熱硬化性および熱可塑性、その他の実
質的にあらゆる種類の合成樹脂を含んでいる。また、マ
トリックス材料は、線状導電体のキューリー点以下の温
度において、線状導電体の前記分散および配向の各操作
を行なうのに十分な流動性を有し、かつ常温において固
イリ伏態を維持できるようなものである必要がある。

ここにいう「固化」とは、科学的な反応硬化や、比較的
高温下に溶融していたものの冷却凝固をも含んでいる。
さらに、マトリックス材料は、ェラストマ−で０あるの
が好ましい。なぜならば、ェラストマ−は、前記第２図
に説明したような異万導電性シートの用法において、端
子に凹凸があったりごみなどが付着していても、わずか
な挟持圧で密着を可能とする。したがって、接続不良を
起こすことがない。このようなェラストマーは、たとえ
ば常温で液状のモノマーやポリマーが得られ、比較的低
い温度で重合固化するシリコーンゴムなどのシリコーン
系樹脂や、ウレタン系樹脂などに代表される。線状導電
体は、鉄、ニッケル、コバルト金属やまたはこれらを主
成分とする合金などのように磁性と導電性との両性質を
同時に備えているのが望ましい。

しかしながら、たとえば銅線やアルミニウム線、または
炭素質繊維、ガラス繊維などの非磁性体の表面に、ニッ
ケルなどの磁性金属をメッキしたものであってもよい。
また酸化などに対する化学的安定性の付与のために線状
導電体の最外装に金または線などをメッキしてもよい。
金のような高価な金属のメッキは露出部分のみにほどこ
すことができるのも、この発明による導電性シートの特
長の一つである。

この発明の異方導電性シートが、電気的な接続材料とし
て用いられることから、線状導軍体の電気抵抗は低い方
が望ましい。

しかしながら、磁性の程度は、マトリックスの厚み方向
への前記配向を行なわしめるのに十分であればよい。線
状導電体は、マトリックス液中に０．０１〜５．０容量
％、好ましくは０．０５〜１．０容量％程度添加される
。

混合液と接する面に施工される皮膜は、マトリックスと
反応したり、接着したりすることのない非活性なものを
用いる。

必要とされるレオロジー特性とその厚みは、上記の操作
Ｄが行なわれる温度や線状体の太さ、長さ、剛性等によ
って異なるが、操作Ｄにおいて該線状体が座屈すること
なしに、少なくともｌｒ以上の深さに皮膜中に陥入しう
るにたる塑粘弾性を有している軟質体であることが必要
である。ポリブタジエンゴム、ニトリルブタジエンゴム
、スチレンブタジェン等をはじめとする各種のェラスト
マ−や、比較的低温で軟化するポリエチレンなどが特に
好適である。

これらの軟質皮膜は、硬質素材からなる面上にコーチン
グまたは接着して用いるのが普通であるが、フィルム状
のものを硬質素材面に重ねあわせるのみで用いることも
できる。以上の如く、本発明はシート面から導電体が突
き出ているため、完全なる導電性を提供しうるものであ
るが、導解体先端とシート面に間隙があるため、絶縁性
の接着剤を用い該シートを回路電極に固定、または仮固
定する場合においても、当該接着剤に導電性を妨げられ
ることがないという特徴がある。実施例 １ 直径１２ｒのスチール細線を切断し、平均長さ０．４物
舷長さの標準偏差０．０１鰍の多数の短い線状導電体を
えた。

この線状導鷲体の表面にニッケルを０．６ムの厚みに無
電解〆ッキし、その上に金を０．０８ムの厚みに無電解
〆ツキした。

こうしてえた線状導電体を比重１．０５の透明な低温硬
化型シリコーンゴム原液に１．０重量パーセント添加し
、真空下に燈拝して混合液を得た。

厚さ１００ムのポリエステルフィルム上にニトリルブタ
ジェンゴムを３０ムの厚みにコーチングして得た複合フ
ィルム２枚を、厚さ０．４７柵のドーナツ型アルミスベ
ーサーをはさんでゴム皮膜を内側にして対面させ、スベ
ーサーとフィルムとで囲まれる空間内に、上記混合液を
定めて注入した。上下一対の平面金型をギャップつきソ
レノイドコィルのギャップ部にセットして上型と下型と
の間の空間に面と垂直な均一磁界を発生できるようにし
、この金型を６０ｑｏに加熱し、先述のフィルムによっ
てシート状に保持された混合液を下型面上にセットした
。

金型面間隔を１．０肌にセットし、３０００ガウスの磁
界を発生させると同時に、０．０８肌／ｍｉｎ．の速度
で金型をとじた。

スベーサ−によって金型に閉止が終了した後、その状態
を４０分間保持し、金型を開いて硬化したシートをとり
だした。さらにこれを１５０ｄＣのオープン中で１５分
間加熱してキュア−を完全にした後、表面の複合フィル
ムをはがして異方導電性シートーをえた。ゴム皮膜をほ
どこしていないポリエステルフィルムを用いる以外は、
上記と全く同じ操作をほどこして、比較用の異万導電性
シート２を作成した。

このようにしてえた二種類の異方導電性シートの特性比
較結果を表１に示す。

明らかにシートーが優れており、線状導電体の端末をシ
ート面から突出させる効果が顕著である。表１特性比較

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の異方導電性シートを模式的に示す一部
破断した概略斜視図、第２図は、前記第１図に示した従
釆の異万導電性シートを電気回路素子相互の薮続材料と
して用いている様子を示す。 第３図は、この発明の異方導電性シートの断面図であり
、線状導電体がマトリックス面から穴出している様子を
榛式的に示している。１：異方導電性シート、２：マト
リックス、３：線状導電体、４：電気回路素子、５：電
気回路素子の端子。 第１図 第３図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気的に絶縁特性を有する材料からなるシートの厚
   さ方向に、多数の線状導電体が配向しており、かつそれ
   らの線状導電体の両端部シートの両面から突出しており
   、静置状態でシートの厚さ方向に通電し得る構造とした
   ことを特徴とする異方導電性シート。 ２ シートが可撓性を有することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の異方導電性シート。 ３ ゴムがシリコーンゴムであるこを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の異方導電性シート。 ４ 線状導電体が金属細線であるこを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の異方導電性シート。 ５ 線状導電体が表面に金または銀が被覆されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の異方導電性
   シート。