JPS6032282B2 - 異方導電性シ−トおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ェラスチツクコネクタ一等に利用できる、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
電性シートおよびその製造方法に「関する。

〔従来技術〕

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、カメ
ラ、電子式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特に有用
である。

第１図は、上記のような従来の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。

線状導電体３は、全く不規則ではあるが比較的高密度に
分布している。明らかなように、この線状導電体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接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、従来概略次
のような工程によって製造される。■ 導電性繊維、磁
性体粉末を高分子弾性体とブレンドし、圧延して成形す
る際、強磁界を作用させ、磁性体粉末のみをシートの厚
さ方向に配列し、導電性繊維はシートの面万向に配列さ
せる方法（持開昭５０一１１１５９７号公報）。

■ １本の太い線状体を多数配列して一定の長さに切断
し、これを可擬性を有する材料を介して縦方向に配列さ
せる技術（実関昭５１−６５２５４号公報）。しかし前
者の公知技術は、導電性繊維を圧延によって配向させる
ので、その配列の程度は低く、導電性繊維の存在量を数
十％も必要とする（実施例記載）という欠点を有する他
、規則的に配列させることができないという欠点を有し
ていた。

また後者の公知技術は、１本の太い線状体を多数配列し
て一定の長さに切断し、これを縦方向に多数配列するの
で、導電性繊維を規則正しく配列させようとすると線状
体１本１本を最密充填させなければならず、これでは導
電性繊維の存在量を極めて高くしなければならないとい
う欠点を有し、反対に導電性繊維の存在量を低くすると
一定の間隔を持って規則的に配列させること（パターン
化）は極めて困難なこととなる。再び第１図を参照する
に、前述したように、線状導電体３はマトリックス２中
に全くランダムに分布していて規則性がない。

もし、この線状導電体の分布を制御することができて、
任意のパターンのものを得ることができるのであれば、
線状導電体の使用効率が向上するばかりでなく、前記回
路素子の接続材料としての信頼性が著しく向上する。〔
発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、このような観点から検討を加えた結果得られ
たもので、電気的な接続材料としての信頼性に優れ、か
つ線状導電体の使用効率の高い異方導電性シートおよび
その製造方法を提供するにある。

すなわち線状導電体の存在量を極めて少なくしても、規
則的に一定のパターンを形成し、回路素子同士の応答正
確性に優れる異方導電性シートを得ることを目的とし、
またかかるシートを効率よく得る方法を目的とする。〔
問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するため、本発明は下記の構成からなる
。

「‘１’ 電気的に絶縁特性を有する材料からなるシー
トの厚み方向に、そのシートの厚みにほぼ等しい長さの
多数の磁性線状導電体が配向しており、かつ前記線状導
電体はその複数本が集中して一つの集合体を形成し、し
かも該集合体が一定の間隔をもって多数規則的に配列し
ており、かつシートに対する前記線状導電体の存在量は
０．０１〜５．舷容量％であことをを特徴とする異方導
電性シート。

■ ほぼ等しい長さを有する多数の磁性線状導電体を電
気的に絶縁特性を有するマトリックス液中に分散させ、
その混合液を前記磁性線状導電体の長さにほぼ等しい厚
みのシート状に保持するとともに、このシート状混合液
を規則的に配列された多数の凸部を有する磁極面に近接
して対向させ、シート状混合液に厚み方向の不均一磁界
を作用させて磁性線状導電体を前記磁極面の凸部に集中
させるとともにこれを前記厚み方向に配向させ、この状
態を維持しつつ前記マトリックス液を固化せしめること
を特徴とする異万導電性シートの製造方法。

」次の本発明をその一実施例に基づきて図面を用いて説
明する。

第３図は、本発明の異方導電性シートの−実施例を模式
的に示す図である。

第３図において、異方導電性シート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の厚み方向に配向された長さのほぼ
等しい多数の磁性の線状導蚤体３とを有している。

線状導電体３は、その複数本が集中して点状の多数の集
合６を形成している。そして線状導電体３の１本１本は
各々独立に存在していることが好ましい。シート１の厚
さ方向への電気信号を正確に伝達するためである。また
第３図における多数の集合６は、規則的に配列され全体
として六方最密充填パターンを形成している。六方最密
充填パターンとは、第４図に示すように、集合６のどの
方向の列間隔（Ｌ）もまったく等しいパターンをいう。
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い綾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 この混合液を薄いシート状に保持するとともに、こ
のシート状混合液を規則的に配列された多数の凸部を有
する磁極面に近接して対向させ、シート状混合液に厚み
方向の不均一磁界を作用させて線状導電体を上記磁極面
の凸部に集中させるとともに、上記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。

上記実施例において、マトリックス材料は電気的に絶縁
特性を有する材料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、ェポキシ系樹脂
、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、ポリアミド系樹脂、ＡＢＳ樹脂、シリコーン系
樹脂など、熱硬化性および熱可塑性、その他いかなる合
成樹脂であってもよい。 ・また、マトリックス材
料は、綾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様作を行なうのに
十分な流動性を有し、かつ常温において固イＱ氏態を維
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、化学的な反応硬化や、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、ェラストマーであるのが
好ましい。なぜならば、ェラストマーは、前記第２図で
説明したような異万導電性シートの用法において、端子
に凸凹があったり、ごみなどが付着していても、わずか
な侠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プレポリマーが得られ、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ことが必要である。その他、た
とえば銅線やアルミニウム線、ステンレス線の表面に、
ニッケル、金、銀などの磁性金属をメッキしたものであ
っても、磁性と導電性の両性質を兼備するものであれば
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、線状導電体の最外層に金または銀などをメッキし
てもよい。本発明において線状導電体に磁性を必要とす
ることは、製別溝工程で磁力を用いて規則的に配列させ
るためであり、これにより製品のコストを極めて安定に
させることができるからである。

本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、線状導電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。

そしてこの添加量は、通常重合収縮、膨脹は極めてわず
かなので最終製品のシートに対する存在量とほぼ同等と
なる。シートに対する前記線状導電体の存在量が０．０
１容量％では第２図に示したような回路素子同士を接続
する正確性に欠け、また、５．畔容量％を越える存在量
では、製造コストが高くなると同時に、製造工程におい
て線状導電体同士がもつれ合って規則的に配列しにくい
という好ましくない点もある。本発明は線状導電体を前
記のとおり極めて少ない存在量とすることがきるので、
製造コストを易くできるばかりでなく、コネクター等に
使用しても正確な応答性を得ることができる。線状導電
体の長さは、マトリックスの厚みと同等であるか、また
はマトリックスの厚みの１．１倍程度であるのが好まし
い。

しかしながら、後述する実施例で明らかなように、マト
リックスの厚みは通常極めて薄いので、用法によっては
マトリックスの厚みの１．３音程度のものまでは許され
る場合がある。長すぎると、からみ合いを生ずるので好
ましくない。マトリックスの厚みよりも短いものは、明
らかなように接続機能をそこなう恐れがあるので避ける
べきであるが、マトリックスがェラストマーである場合
には、０．餅音程度のものの使用も可能である。線状導
電体とマトリックスとのシート状混合液に、その厚み方
向の不均一磁界を作用させるには、シート状混合液を、
少なくとも一方の磁極面に点状の凸部が規則的に配列さ
れた平板状磁極面間に挿入する。

明らかなように、磁極面の凸部には磁力線が集中し、磁
束密度が高くなる。それゆえ、マトリックス液中に全く
ランダムに分散している線状導電体は、距離的に最も近
い凸部に集中する。同時に、線状導電体はシート状混合
液の厚み方向に配向される。明らかなように、マトリッ
クス中における線状導電体の集合の配列は、上記磁極面
に加工される凸部の配列に依存する。

この配列は、の前記六方最密充填パターンのみならず、
任意の、たとえば格止状、円環状、縦縞状、その他のさ
まざまなパターンをとることができる。第５図〜第８図
は、一例として上記パターンのそれぞれ異なる態様を示
している。

第５図に示すものは、線状導電体の集合６が長方形を形
成するように配列されている。第６図に示すものは同心
円環状に、第７図に示すものは渦巻状に、第８図に示す
ものは格子状（または平行四辺形状）に、それぞれ配列
されている。そして、第５図に示すような集合の配列パ
ターンは、たとえば、通常比較的多く見受けられる第９
図に示すような端子パターンを有する回路素子の接続適
している。

もちろん、第５図における集合の配列の間隔ａ，ｂは、
第９図における端子の配列の間隔ａ′，ｂ′に合せてお
く必要がある。磁極面にいろいろなパターンの凸部の配
列を加工するには、機械加工によってもよいし、エッチ
ング処理などの手段を用いてもよい。磁極面を磁性材料
で構成する必要のあることは当然であるが、凸部以外の
凹部を非磁性材料で埋込み、機械的な意味では平滑面と
しておくこともできる。線状導黄体とマトリックス液と
の混合液をシート状に保持するには、たとえば、２枚の
薄いポリエステルフィルムの間に環状のスベーサを入れ
、２枚のポリエステルフィルムとスべ−サとで形成され
る内側空間内に上記混合液を注入する。また、別の方法
として、前記磁極面上に枠組みを作り、その中に直接混
合液を注込むこともできる。この場合、均一な厚みのシ
ート状にするためと、得られる製品の雛型性をよくする
ために、磁極面を非磁性材料の薄い膜で被覆しておくの
が望ましい。なお、線状導電体の配向をよくするために
、配向中は混合液の厚みをやや厚くしておき、配向完了
後その厚みを線状導電体の長さ‘こ相当するまで漸減さ
せ、しかる後マトリックス液を固化させてもよい。また
、線状導電体のからみ合いを防止するために、配向に先
立って角度や方向、または強さの変動する磁界を作用さ
せてもよい。〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明の異方導電性シートは、線
状導電体の存在量が極めて少なくても、規則的に一定の
パターンを形成できるので、回路素子同士の応答正確性
に優れる異方導電性シートとすることができる。

すなわち、線状導電体の複数本が集中して点状の集合を
形成しているので、これをたとえば電気回路素子の接続
材料として用いた場合には、集合の中の線状導電体の１
本が仮に不良であったとしても、他の線状導電体によっ
て接続が行なわれるから、接続の確実性が保証される。
またマトリックスとしてェラストマーを用いた場合には
、マトリックスが物理的に圧縮されるので上記接競の確
実性が向上する。

そして、振動や温度などの影響をほとんど受けることが
ないから、機器の信頼性が著しく向上する。またトたと
えば電子腕時計のように、極めて限られたスペース内で
の使用が可能であるので、機器の小型化を促進する。さ
らに、この発明の異方導電性シートは、線状導電体の点
状の集合は、使用目的に合わせた任意のパターンを形成
するように配列しているので、線状導電体の使用効率が
著しく向上する。

この発明の異方導電性シートは、電気回路素子の接続材
料のみならず、たとえば電子複写機の印刷面における光
導電層に取付けて、これを保護したり、その他いろいろ
な用途に使用することができる。

〔実施例〕

実施例 １ ブランズウィック社製＃３０４ステンレス線（直径１２
仏、磁性体）を切断し、平均長さ０．４甥肋、長さの標
準偏差０．０１側の多数の短い線状導電体を得た。

この線状導電体を、比重１．０５の透明な低温硬化性シ
リコーンゴム液に１．の重量％（０．２容量％）添加し
、よく分散させた後脱泡し、混合液を得た。次いで、厚
さ５０仏の２枚のポリエステルフィルムと、このポリエ
ステルフィルムの間に挟持した厚さ０．４劫吻のドーナ
ツ型アルミスべ−サとで囲まれる内側空間内に、上記混
合液を厚みが０．６比妙こなるように液量を定めて注入
し、シート状混合液を得た。

鉄の厚板で作られた２枚の平板を準備した。

この平板の一方には、高さ０．１側、直径０．２側の円
柱状の点状凸部を０．５ピッチで六方最密充填パターン
に加工した。次いで、上記平板を、ギャブ付ソレノィド
コィルのギャップ部に、上記一方の平板を凸部が上側に
なるように下側に、他方の平板を上側になるように対向
させて挿入し、磁極面とした。

この磁極面間に上記シート状混合液を挿入し、平板間隔
を０．劫のこ設定した後ソレノィドコィルに通電し、両
平板間に３０００ガウスの磁界を発生させるとともに、
前記スベーサに密着するまで平板間隔を狭くした。６０
ｄｏに加熱しながら上記状態を４０分間続けた後、半硬
化した混合液のシートを取出し、１５０℃のオーブン中
でさらに１８分間加熱してキュアーを完全にし異方導電
性シートを得た。

得られた異方導電性シートは、線状導電体が厚み方向に
完全に配向するとともに、平板の凸部に相当する部分に
複数本の繊維が集中して多数の集合を形成しており、か
つ上記集合は全体として六方長密充填パターンを形成し
ていた。

また得られたシートをコネクターとして使用したところ
、応答正確性に優れたものをなった。

実施例 ２実施例１と同一な方法を用いて、ステンレス
線の存在量を変えてコネクターを作成した。

ステンレス線の存在量とその評価結果を第１表に示す。
第１表第１表から明らかなとおり、本発明の範囲である
実験番号２〜５は好ましい評価結果が得られた。

これに対し実験番号１は、線状導電体の量が少な過ぎた
ので、コネクターの電気応答性の正確性は劣るものとな
った。また実験番号６は線状導電体の量が多過ぎ、もつ
れ合っているものもあって規則的に配列させることがで
きず、また応答正確性も劣るものとなった。

【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
来の異方導電性シートを電気回路素子相互の接続材料と
して用いている様子を示す概略斜視図、第３図は、この
発明の異方導電性シートをその−実施例について模式的
に示す概略斜視図、第４図は、前記第３図に示した異方
導電性シートの線状導電体の集合の配列パターンの概略
説明図、第５図〜第８図は、線状導電体の集合の前記第
４図とは異なる配列パターンの概略説明図、第９図は、
電気回路素子の端子の一配列パターンの概略説明図であ
る。 符号の説明、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、６：線状導電体の集合。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９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
   み方向に、そのシートの厚みにほぼ等しい長さの多数の
   磁性線状導電体が配向しており、かつ前記線状導電体は
   その複数本が集中して一つの集合体を形成し、しかも該
   集合体が一定の間隔をもつて多数規則的に配列しており
   、かつシートに対する前記線状導電体の存在量は０．０
   １〜５．０容量％であることを特徴とする異方導電性シ
   ート。 ２ ほぼ等しい長さを有する多数の磁性線状導電体を電
   気的に絶縁特性を有するマトリツクス液中に分散させ、
   その混合液を前記磁性線状導電体の長さにほぼ等しい厚
   みのシート状に保持するとともに、このシート状混合液
   を規則的に配列された多数の凸部を有する磁極面に近接
   して対向させ、シート状混合液に厚み方向の不均一磁界
   を作用させて磁性線状導電体を前記磁極面の凸部に集中
   させるとともにこれを前記厚み方向に配向させ、この状
   態を維持しつつ前記マトリツクス液を固化せしめること
   を特徴とする異方導電性シートの製造方法。