JP4123316B2

JP4123316B2 - Anisotropic conductive sheet manufacturing mold and anisotropic conductive sheet manufacturing apparatus

Info

Publication number: JP4123316B2
Application number: JP05216299A
Authority: JP
Inventors: 輝一小久保
Original assignee: JSR Corp
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 1999-03-01
Filing date: 1999-03-01
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2019-03-01
Also published as: JP2000252029A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異方導電性シートの製造用金型及び異方導電性シートの製造装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
異方導電性シートは、ＩＣおよびプリント回路基板の検査治具、あるいは実装用ＩＣソケットおよびプリント回路基板用コネクタ、あるいはその周辺部におけるＩＣカード用コネクタなど、特に微細な多点電気接続を達成するために用いられる。
【０００３】
従来、前述のような技術分野に用いられている異方導電性シートは、厚さ方向にのみ導電性を有するもの、または、加圧されたときに厚さ方向にのみ導電性を示す多数の加圧導電性導電部を有するものであり、種々の構造のものが、例えば、特公昭５６−４８９５１号公報、特開昭５１−９３３９３号公報、特開昭５３−１４７７７２号公報、特開昭５４−１４６８７３号公報、特開平７−１０５７４１号公報、米国特許第４，２９２，２６１号公報などにより、知られている。
【０００４】
以下に、従来の異方導電性シートの構造の概略を説明する。図１２及び図１３に示すように、異方導電性シート２００を表面から見ると、例えば、シリコーンゴムからなる厚さ１ｍｍ程度の絶縁性シート２０２に、多数の導電部２０４が島状にあるいは帯状に形成されている。導電部２０４は、導電性強磁性粒子（例えば、ニッケル粒子）が異方導電性シート２００の厚さ方向に連続して連なった粒子列が複数個集合して形成されたものである。この異方導電性シート２００は、厚さ方向には導電性を有するが、面方向には導電性を有しないので、異方導電性シートと呼称されている。
【０００５】
なお、異方導電性シートには、シート材料のゴム弾性による加圧導電性を利用したものと、単に良導電性を利用するものとがあるが、基本構成は同じであり、本発明においても一方に限定するものではない。
【０００６】
以上に説明した異方導電性シートの製造技術は、特開昭５４−１４６８７３号公報に記載されている。異方導電性シートに関する特許はその後も公開されているが、製造技術の基本的なことは、特開昭５４−１４６８７３号公報を越えるものではなかった。
【０００７】
なお、前記の例では、異方導電性シートにおける導電部２０４と絶縁性シート２０２とが同じ水平面に形成されたものであるが、特開平７−１０５７４１号に記載されたもの、すなわち、異方導電性シートの導電部が絶縁部の面から凸状に少し盛り上がった形状であってもよい。また、凹状にへこんだ形状であってもよい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように異方導電性シート２００は弾性を有する。しかし、導電部２０４においては導電性強磁性粒子が密に、ほぼ均一に集合しているので、絶縁性シート２０２に比べ弾性が劣る。よって、導電部２０４と電極とを接触させる際に、導電部２０４に作用する応力が大きいと、導電部２０４が破壊することがあった。また、繰り返し応力が導電部２０４に作用すると、応力が小さくても、導電部２０４が破壊することがあった。
【０００９】
本発明はかかる従来の問題を解決するためになされたものである。本発明の目的は、導電部に応力が作用しても導電部が破壊しにくい構造をした異方導電性シートの製造用金型及び異方導電性シートの製造装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る異方導電性シート製造用金型は、絶縁性シートと、絶縁性シートに局所的に形成され、電気的接点となる導電部と、を備えた異方導電性シートの製造に用いる金型であって、導電部のパターンに対応する磁極部を備える。一つの導電部を形成するための一つの磁極部は複数の小磁極部を含む。本発明に係る異方導電性シート製造用金型の磁極部において、一つの導電部を形成するための一つの磁極部は複数の小磁極部を含む。このため、導電部には局所的に、かつ複数の導電領域が形成される。本発明に係る異方導電性シート製造用金型の磁極部において、複数の小磁極部は複数の突起部を含む、のが好ましい。また、本発明に係る異方導電性シート製造用金型の磁極部において、一つの導電部を形成するための一つの磁極部は、本体部と、本体部上に位置する先端部と、を備え、上記複数の小磁極部は先端部にある、のが好ましい。
【００１５】
本発明に係る異方導電性シート製造装置は、絶縁性シートと、絶縁性シートに局所的に形成され、電気的接点となる導電部と、を備えた異方導電性シートの製造装置であって、金型及び磁力線発生手段を備える。金型は、成形表面を有し、かつ磁極部を含む第１及び第２の基板を備える。第１の基板の磁極部のパターン及び第２の基板の磁極部のパターンのうち、少なくとも一方は導電部のパターンに対応している。一つの導電部を形成するための一つの磁極部は複数の小磁極部を含む。第１の基板の成形表面と第２の基板の成形表面とによって、成形空間が形成される。成形空間には、成形条件下で流動可能な硬化性材料に導電性強磁性体粒子を分散した成形材料が配置される。磁力線発生手段により、成形空間に磁界が加えられることにより、第１の基板の磁極部と第２の基板の磁極部との間に、導電性強磁性体粒子が局在化される。本発明に係る異方導電性シート製造装置によれば、導電部に局所的に、かつ複数の導電領域を有する異方導電性シートを作製することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
［異方導電性シート製造用金型の説明］
図１は、本発明の実施の形態に係る異方導電性シート製造用金型の断面図である。異方導電性シート製造用金型８４は、上金型８６及び下金型８８を備えている。上金型８６と下金型８８とは、互いに対向して配置されている。上金型８６は、基板７０、第１非磁性体部７２、第２非磁性体部７６及び磁極部７８を備えている。磁極部７８は本体部７４と先端部８０とから構成される。各磁極部７８は、一つの導電部を形成するための磁極部である。よって、本実施の形態では、一つの導電部を形成するための磁極部は四つある。本体部７４は基板７０上に形成されている。本体部７４は導電部のパターンに対応したパターンである。本体部７４間には第１非磁性体部７２が形成されている。本体部７４上には先端部８０が形成されている。先端部８０は複数の小磁極部を含む。先端部８０間には第２非磁性体部７６が形成されている。先端部８０と第２非磁性体部７６とで成形表面７１を構成する。磁極部７８は、金属の切削加工、エッチングプロセス、メッキプロセス、真空成膜プロセス等により形成することができる。
【００１７】
下金型８８は上金型８６と同様の構成であり、基板７０、第１非磁性体部７２、第２非磁性体部７６及び磁極部７８を備えている。上金型８６及び下金型８８の周囲にはスペーサ９０が配置されている。上金型８６、下金型８８及びスペーサ９０により成形空間９２が規定されている。
【００１８】
なお、本発明の実施の形態に係る異方導電性シート製造用金型において、上金型８６及び下金型８８の磁極部７８のパターンは、導電部のパターンに対応している。しかしながら、本発明はこれに限定されず、一方の型の磁極部のパターンが導電部のパターンに対応し、他方の型は、磁極部と非磁性体部（第１非磁性体部７２及び第２非磁性体部７６）とに分けずに、磁性体部のみとしてもよい。
【００１９】
また、本発明の実施の形態に係る異方導電性シート製造用金型において、磁極部７８は本体部７４と先端部８０とからなる。しかしながら、本発明はこれに限定されず、先端部８０を設けずに、本体部７４自体を複数の小磁極部としてもよい。
【００２０】
また、本発明の実施の形態に係る異方導電性シート製造用金型において、先端部８０は三つの小磁極部を有する。しかしながら、本発明はこれに限定されず、小磁極部が複数有すればよい。
【００２１】
また、本発明の実施の形態に係る異方導電性シート製造用金型において、一つの導電部を形成するための磁極部７８は複数（四つ）ある。しかしながら、本発明はこれに限定されず、一つでもよい。
【００２２】
［異方導電性シート製造用金型の磁極部の形状の説明］
磁極部の形状としては、様々な態様が考えられる。図９は、磁極部７８の一例の平面図である。円形状をした先端部８０が本体部７４上に縦横規則的に配置されている。図１０は、磁極部７８の他の例の平面図である。楕円状をした先端部８０が本体部７４上に放射状に配置されている。図１１は、磁極部７８のさらに他の例の平面図である。先端部８０が本体部７４上に同心円状に配置されている。なお、導電部に作用する応力を吸収できるように導電領域と弾性領域とが形成されるならば、磁極部の形状はこれら以外の形状でもよい。
【００２３】
［異方導電性シート製造用金型の材料の説明］
本発明の実施の形態に係る異方導電性シート製造用金型の材料について説明する。基板７０の材料としては、磁極部７８を保持できるものであれば、特に制限はなく、例えば、強磁性体である鉄、ニッケル、コバルト及びこれらの合金、フェライト等の磁性体でもよいし、真ちゅう、アルミニウム、耐熱性樹脂（ポリイミド等）等の非磁性体であってよい。磁極部７８の材料としては、強磁性体である鉄、ニッケル、コバルト及びこれらの合金、フェライト等がある。磁極部７８の本体部７４と先端部８０とは、同じ材料でもよいし、異なる磁性材料でもよい。第１非磁性体部７２及び第２非磁性体部７６の材料としては、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の耐熱性樹脂、これらの樹脂に非磁性体の耐熱性充填材を配合したもの、銅、アルミニウム、ステンレス等の非磁性の金属があげられる。第１非磁性体部７２と第２非磁性体部７６とは同じ材料でもよいし、異なる材料でもよい。
【００２４】
［異方導電性シートの説明］
図８は、本発明の実施の形態に係る異方導電性シートの断面模式図である。異方導電性シート１１０は、絶縁性シート１０８間に導電部１０６が配置されている。異方導電性シート１１０の厚みは、０.０５〜１０ｍｍ、好ましくは、０.１〜２ｍｍである。導電部１０６の最小直径は、１０ｍｍ未満である。導電部１０６は三本の柱状の導電領域１１２を含む。導電領域１１２には導電性強磁性粒子が高密度で、かつ均一に集合している。導電領域１１２間には弾性領域１１４がある。
【００２５】
本発明の実施の形態に係る異方導電性シートにおいて、導電領域１１２間には弾性領域１１４がある。このため、導電部１０６に応力が作用した際、弾性領域１１４が応力を吸収するので、導電部１０６は破壊しにくくなる。導電部１０６に繰り返し応力が作用した場合も同様に、弾性領域１１４が応力を吸収するので、導電部１０６の耐久性を向上させることができる。
【００２６】
導電部１０６と接触させられる電極が半田ボール等の比較的軟らかい電極の場合、導電部１０６が比較的硬いと、応力により電極が破壊することがあった。本実施の形態によれば、導電部１０６には応力を吸収する弾性領域１１４があるので、導電部１０６と接触させられる電極の破壊を防ぐことも可能となる。
【００２７】
なお、図８において、弾性領域１１４には導電性強磁性粒子がない。しかしながら、導電領域１１２には導電性強磁性粒子が比較的高密度に集合し、弾性領域１１４には導電性強磁性粒子が比較的低密度に集合した状態でもよい。
【００２８】
また、本発明の実施の形態に係る異方導電性シート１１０は、複数の導電部１０６でパターンを形成している。しかしながら、本発明はこれに限定されず、一つの導電部でパターンを形成してもよい。
【００２９】
［絶縁性シートの材料の説明］
絶縁性シート１０８の材料は、異方導電性シート製造時の磁場を掛けるときに流動性を有し、その後、硬化する性質を有する電気絶縁性の高分子材料が使用される。すなわち、異方導電性シートの製造時において、導電性強磁性粒子が金型磁極部に集合することが可能な程度に流動性を有し、その後、硬化して導電性強磁性粒子を固定するものである。
【００３０】
このような材料として、シリコーンゴム、エチレンプロピレン系ゴム、ウレタン系ゴム、フッ素系ゴム、ポリエステル系ゴム、スチレンブタジェン系ゴム、スチレンブタジェンブロック共重合体ゴム、スチレンイソプロピレンブロック共重合体ゴム、軟質エポキシ樹脂などがある。これらは異方導電性シート製造時の温度において液状または流動性を有することが必要である。好ましくは、例えば、熱硬化型のシリコーンゴムのように、常温で液状であり、加熱により硬化して固形ゴムになるものである。常温で固体であっても、異方導電性シート製造時に流動性となり、異方導電性シート製造後は固体となるもの、例えば、軟質液状エポキシ樹脂、熱可塑性エラストマー、熱可塑性軟質樹脂なども用いられる。なお、異方導電性シート製造後は、架橋構造を有するものが耐熱性、耐久性等において好ましい。
【００３１】
これらは、異方導電性シートの状態において、固体であるが、ゴム弾性を有するものが好ましい。異方導電性シートの用途によっては、弾性が小さいものであってもよい。また、異方導電性シートの用途によっては、接着性あるいは粘着性を有する材料であってもよい。これらの高分子材料は、前記の例示に限定されるものではなく、異方導電性シートとして用いられることが従来から知られているもの、あるいは、前記材料と同等ないし類似の機能を有する材料であれば特に限定されるものではない。
【００３２】
［導電性強磁性粒子の説明］
導電性強磁性粒子は、粒子として強磁性を有し、かつ少なくとも表面が導電性を有するものである。すなわち、単体の強磁性金属であっても複合粒子、すなわち混合物粒子であっても、金属で被覆された有機または無機材料からなる被覆粒子であってもよい。
【００３３】
このような導電性強磁性粒子として、例えば、ニッケル、鉄、コバルト等の強磁性を示す金属の粒子もしくはこれらを含む合金の粒子、またはこれらの粒子に、金、銀、銅、錫、パラジウム、ロジウム等をメッキ等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等の無機質粒子またはポリマー粒子に、鉄、ニッケル、コバルト等の導電性強磁性金属のメッキを施したもの等を挙げることができる。製造コストの低減化を図る観点からは、特に、ニッケル、鉄、または、これらの合金の粒子が好ましく、また導通抵抗が小さいことの電気的特性を利用するソケット、コネクタ等の用途で金メッキされた粒子を好ましく用いることができる。さらに、導電性強磁性粒子としては、鉄等のウィスカー（ひげ結晶）、短繊維状の強磁性金属も用いられる。
【００３４】
なお、本発明の実施の形態の異方導電性シートは、それ自体単独の製品として製造され、単独で取り扱われるものを主に対象としている。しかしながら、上記異方導電性シートの構成は、例えば、特開平４−１５１８８９号公報に記載されているような、回路基板と、該回路基板のリード電極領域の表面上に一体的に形成された異方導電性コネクター層とからなる回路基板装置に容易に適用することができ、本発明の実施例の製造方法もまた、該公報に記載の回路基板装置の製造方法に容易に適用することができる。
【００３５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００３６】
導電性強磁性粒子からなる直径が約０.３５ｍｍφの円柱状導電部を０.５ｍｍピッチで正方格子状に１００００個（１００×１００）配列した厚さ０.４ｍｍの異方導電性シートを作製した。
【００３７】
［異方導電性シート製造用金型の作製の説明］
異方導電性シート製造用金型の上金型を以下のようにして作製した。図２に示すように、厚さ５ｍｍ、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍの鉄製平板からなる基板７０上に、厚さ０.１１６ｍｍのネガタイプのホトレジストをラミネートした。次に、０.３５ｍｍφの遮光部が０.５ｍｍピッチで縦横それぞれ１００個（よって、遮光部は１００００個ある）配列されたホトマスクを用いて、上方からホトレジストを露光した。そして、ホトレジストを現像し、ホトレジストのパターンを得た。このパターンが第１非磁性体部７２となる。
【００３８】
図３に示すように、基板７０上に、ニッケルメッキを施し、第１非磁性体部７２間にニッケル層を形成した。このニッケル層が磁極部の本体部７４となる。本体部７４と第１非磁性体部７２とを研磨し、平坦化した。これにより、高さが０.１ｍｍの第１非磁性体部７２及び高さが０.１ｍｍ、直径Ｄが０.３５ｍｍの本体部７４にした。
【００３９】
図４に示すように、基板７０上に、厚さ０.０５８ｍｍのネガタイプのホトレジストをラミネートした。次に、各本体部７４上において、０.１３５ｍｍピッチで縦横それぞれ３個の遮光部（遮光部の直径は０.０８ｍｍφ）が配列されたホトマスクを用いて、上方からホトレジストを露光した。そして、ホトレジストを現像し、ホトレジストのパターンを得た。このパターンが第２非磁性体部７６となる。
【００４０】
図５に示すように、基板７０上に、ニッケルメッキを施し、第２非磁性体部７６間にニッケル層を形成した。このニッケル層が磁極部の先端部８０となる。先端部８０と第２非磁性体部７６とを研磨し、平坦化した。これにより、高さが０.０５ｍｍの第２非磁性体部７６及び先端部８０にした。各先端部８０は平面的にみると、本体部７４上に縦横それぞれ三個の小磁極部（合計９個）を有する。小磁極部の直径ｄは０.０８ｍｍφ、ピッチｐは０.１３５ｍｍである。以上の工程により異方導電性シート製造用金型の上金型が完成した。異方導電性シート製造用金型の上金型の作製方法と同じ方法を用いて、下金型を作製した。
【００４１】
次に、厚さ０.４ｍｍ、外形１００ｍｍ、内形５５ｍｍの非磁性ステンレスの枠（枠の外形及び内形は正方形である。）一枚をスペーサとして準備した。スペーサは、上金型と下金型との間に挟まれ、成形空間を規定する。そして、上金型、下金型及びスペーサに、相互間の正確な位置合わせができるように、位置合わせピン用の直径４ｍｍの穴を四隅に形成した。
【００４２】
そして、上金型、下金型及びスペーサとで、図１に示す異方導電性シート製造用金型８４を組み立てた。
【００４３】
［異方導電性シートの作製の説明］
異方導電性シートを以下のようにして作製した。導電性強磁性粒子（平均粒径３２μｍで金メッキが施されたニッケル粒子）を、熱硬化型シリコーンゴムに、重量比１.２の割合で混合し、導電性強磁性粒子を均一に分散させ、流動性成形材料を調製した。図１に示す異方導電性シート製造用金型８４の成形空間９２に、この流動性成形材料を充填した。そして、図６に示す異方導電性シート製造装置９４に、異方導電性シート製造用金型８４を配置した。１０４は、導電性強磁性粒子を示してる。
【００４４】
ここで、異方導電性シート製造装置９４について説明する。異方導電性シート製造装置９４は、磁力発生部９６とヒータ部９８とから構成される。磁力発生部９６は、電磁石により磁力を発生させる。磁力発生部９６は、互いに対向して配置されている一対の平板状の磁極部１００を備えている。ヒータ部９８は板状をしており、磁極部１００上に配置されている。ヒータ部９８と磁極部１００との間には、断熱層１０２がある。断熱層１０２により、ヒータ部９８から発生した熱が磁力発生部９６に伝導するのを防いでいる。金型８４は、ヒータ部９８と密着するように、異方導電性シート製造装置９４に配置されている。
【００４５】
異方導電性シートの作製の説明に戻る。図７に示すように、（１）磁力発生部９６の電磁石を励磁させ、磁力発生部９６から磁力を発生させた。これにより、互いに対向している磁極部７８間に磁場が発生し、この磁場に導電性強磁性粒子を局在させた。条件は、互いに対向している磁極部７８間の励磁磁場強度を平均約０.７Ｔ、金型８４の温度を室温、時間を１０分にした。先端部８０は９個の小磁極部からなる。よって、９本の導電性強磁性粒子の柱ができている（図７の断面図では３本）。次に（２）ヒータ部９８により流動性成形材料を加熱硬化させ、導電部１０６及び絶縁性シート１０８を形成する（すなわち、異方導電性シートを形成する）。条件は、磁極部７８間の励磁磁場強度を平均約０.７Ｔ、金型の温度を１００℃、時間を３０分にした。そして（３）磁力発生部９６の励磁を零磁場まで下げてから、異方導電性シート製造装置９４から金型８４を取り出した。金型８４の温度が約７０℃まで下がった時点で金型８４を開き、異方導電性シート１１０（図８）を取り出した。なお、（１）〜（３）の工程は、流動性成形材料の粘性及び硬化時間、導電性強磁性粒子の材質、形状及び大きさ、金型磁極部の形状及び大きさ、成形される異方導電性シートの厚さ等、多くの要因に依存する。以上により、図８に示すような厚みが０.４ｍｍの異方導電性シートが完成した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る異方導電性シート製造用金型の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る異方導電性シート製造用金型の製造工程を説明するために第１工程図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る異方導電性シート製造用金型の製造工程を説明するために第２工程図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る異方導電性シート製造用金型の製造工程を説明するために第３工程図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る異方導電性シート製造用金型の製造工程を説明するために第４工程図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る異方導電性シートの製造工程を説明するために第１工程図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る異方導電性シートの製造工程を説明するために第２工程図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る異方導電性シートの断面図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る異方導電性シート製造用金型の磁極部の一例の平面図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る異方導電性シート製造用金型の磁極部の他の例の平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る異方導電性シート製造用金型の磁極部のさらに他の例の平面図である。
【図１２】従来の異方導電性シートの一例の斜視図である。
【図１３】従来の異方導電性シートの他の例の斜視図である。
【符号の説明】
７０基板
７１成形表面
７２第１非磁性体部
７４本体部
７６第２非磁性体部
７８磁極部
８０先端部
８４異方導電性シート製造用金型
８６上金型
８８下金型
９０スペーサ
９２成形空間
１０４導電性強磁性粒子
１０６導電部
１０８絶縁性シート
１１０異方導電性シート
１１２導電領域
１１４弾性領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a mold for manufacturing an anisotropic conductive sheet and an apparatus for manufacturing an anisotropic conductive sheet .
[0002]
[Background]
The anisotropic conductive sheet achieves a particularly fine multipoint electrical connection such as an IC and printed circuit board inspection jig, a mounting IC socket and printed circuit board connector, or an IC card connector in the periphery thereof. Used for.
[0003]
Conventionally, the anisotropic conductive sheet used in the technical field as described above has a conductive property only in the thickness direction, or a large number of conductive materials only in the thickness direction when pressed. There are pressure-conducting conductive portions having various structures, for example, Japanese Patent Publication No. 56-48951, Japanese Patent Laid-Open No. 51-93393, Japanese Patent Laid-Open No. 53-147772, Japanese Patent No. 54-146873, JP-A-7-105741, U.S. Pat. No. 4,292,261, and the like.
[0004]
Below, the outline of the structure of the conventional anisotropic conductive sheet is demonstrated. As shown in FIGS. 12 and 13, when the anisotropic conductive sheet 200 is viewed from the surface, for example, an insulating sheet 202 made of silicone rubber and having a thickness of about 1 mm has a large number of conductive portions 204 in an island shape or a band shape. Is formed. The conductive portion 204 is formed by aggregating a plurality of particle rows in which conductive ferromagnetic particles (for example, nickel particles) are continuously connected in the thickness direction of the anisotropic conductive sheet 200. The anisotropic conductive sheet 200 is referred to as an anisotropic conductive sheet because it has conductivity in the thickness direction but does not have conductivity in the surface direction.
[0005]
The anisotropic conductive sheet includes a sheet material that uses pressure conductivity due to rubber elasticity of the sheet material and a sheet material that simply uses good conductivity, but the basic configuration is the same. It is not limited to one side.
[0006]
The manufacturing technique of the anisotropic conductive sheet described above is described in Japanese Patent Laid-Open No. 54-146873. Patents relating to anisotropic conductive sheets have been published since then, but the basic manufacturing technique did not exceed Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-146873.
[0007]
In the above example, the conductive portion 204 and the insulating sheet 202 in the anisotropic conductive sheet are formed on the same horizontal plane, but those described in JP-A-7-105741, that is, anisotropic The conductive sheet of the conductive sheet may have a shape that is slightly raised in a convex shape from the surface of the insulating part. Further, it may be a concave shape.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the anisotropic conductive sheet 200 has elasticity. However, since the conductive ferromagnetic particles are densely and almost uniformly gathered in the conductive portion 204, the elasticity is inferior to that of the insulating sheet 202. Therefore, when the conductive portion 204 and the electrode are brought into contact with each other, if the stress acting on the conductive portion 204 is large, the conductive portion 204 may be broken. In addition, when repeated stress acts on the conductive portion 204, the conductive portion 204 may be broken even if the stress is small.
[0009]
The present invention has been made to solve such a conventional problem. An object of the present invention is to provide a mold for manufacturing an anisotropic conductive sheet and an apparatus for manufacturing an anisotropic conductive sheet having a structure in which the conductive part is not easily broken even when stress is applied to the conductive part.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The mold for manufacturing an anisotropic conductive sheet according to the present invention is used for manufacturing an anisotropic conductive sheet including an insulating sheet and a conductive portion locally formed on the insulating sheet and serving as an electrical contact. The mold to be used includes a magnetic pole portion corresponding to the pattern of the conductive portion. One magnetic pole part for forming one conductive part includes a plurality of small magnetic pole parts. In the magnetic pole part of the mold for manufacturing an anisotropic conductive sheet according to the present invention, one magnetic pole part for forming one conductive part includes a plurality of small magnetic pole parts. For this reason, a plurality of conductive regions are formed locally in the conductive portion. In the magnetic pole part of the mold for manufacturing an anisotropic conductive sheet according to the present invention, the plurality of small magnetic pole parts preferably include a plurality of protrusions. Further, in the magnetic pole part of the mold for manufacturing the anisotropic conductive sheet according to the present invention, one magnetic pole part for forming one conductive part includes a main body part and a tip part located on the main body part. It is preferable that the plurality of small magnetic pole portions are at the tip portion.
[0015]
An anisotropic conductive sheet manufacturing apparatus according to the present invention is an anisotropic conductive sheet manufacturing apparatus including an insulating sheet and a conductive portion locally formed on the insulating sheet and serving as an electrical contact. And a die and a magnetic force line generating means. The mold includes first and second substrates having a molding surface and including magnetic pole portions. At least one of the pattern of the magnetic pole part of the first substrate and the pattern of the magnetic pole part of the second substrate corresponds to the pattern of the conductive part. One magnetic pole part for forming one conductive part includes a plurality of small magnetic pole parts. A molding space is formed by the molding surface of the first substrate and the molding surface of the second substrate. A molding material in which conductive ferromagnetic particles are dispersed in a curable material that can flow under molding conditions is disposed in the molding space. By applying a magnetic field to the forming space by the magnetic force line generating means, the conductive ferromagnetic particles are localized between the magnetic pole part of the first substrate and the magnetic pole part of the second substrate. According to the anisotropic conductive sheet manufacturing apparatus according to the present invention, an anisotropic conductive sheet having a plurality of conductive regions locally in the conductive portion can be produced.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Description of mold for manufacturing anisotropic conductive sheet]
FIG. 1 is a sectional view of a mold for manufacturing an anisotropic conductive sheet according to an embodiment of the present invention. The anisotropic conductive sheet manufacturing mold 84 includes an upper mold 86 and a lower mold 88. The upper mold 86 and the lower mold 88 are arranged to face each other. The upper mold 86 includes a substrate 70, a first nonmagnetic body portion 72, a second nonmagnetic body portion 76, and a magnetic pole portion 78. The magnetic pole part 78 includes a main body part 74 and a tip part 80. Each magnetic pole part 78 is a magnetic pole part for forming one conductive part. Therefore, in the present embodiment, there are four magnetic pole portions for forming one conductive portion. The main body 74 is formed on the substrate 70. The main body 74 is a pattern corresponding to the pattern of the conductive part. A first non-magnetic body portion 72 is formed between the main body portions 74. A tip 80 is formed on the main body 74. The tip portion 80 includes a plurality of small magnetic pole portions. A second nonmagnetic body portion 76 is formed between the tip portions 80. The tip surface 80 and the second nonmagnetic material portion 76 constitute a molding surface 71. The magnetic pole part 78 can be formed by a metal cutting process, an etching process, a plating process, a vacuum film forming process, or the like.
[0017]
The lower mold 88 has the same configuration as the upper mold 86 and includes a substrate 70, a first nonmagnetic body portion 72, a second nonmagnetic body portion 76, and a magnetic pole portion 78. Spacers 90 are disposed around the upper mold 86 and the lower mold 88. A molding space 92 is defined by the upper mold 86, the lower mold 88 and the spacer 90.
[0018]
In the anisotropic conductive sheet manufacturing mold according to the embodiment of the present invention, the pattern of the magnetic pole part 78 of the upper mold 86 and the lower mold 88 corresponds to the pattern of the conductive part. However, the present invention is not limited to this, and the pattern of the magnetic pole portion of one type corresponds to the pattern of the conductive portion, and the other type has the magnetic pole portion and the nonmagnetic portion (the first nonmagnetic portion 72 and the first portion). (2) Non-magnetic part 76), and only the magnetic part may be used.
[0019]
In the anisotropic conductive sheet manufacturing mold according to the embodiment of the present invention, the magnetic pole portion 78 includes a main body portion 74 and a tip portion 80. However, the present invention is not limited to this, and the main body 74 itself may be a plurality of small magnetic pole portions without providing the tip portion 80.
[0020]
In the anisotropic conductive sheet manufacturing mold according to the embodiment of the present invention, the tip 80 has three small magnetic pole portions. However, the present invention is not limited to this, and it is only necessary to have a plurality of small magnetic pole portions.
[0021]
In addition, in the anisotropic conductive sheet manufacturing mold according to the embodiment of the present invention, there are a plurality (four) of magnetic pole portions 78 for forming one conductive portion. However, the present invention is not limited to this and may be one.
[0022]
[Description of shape of magnetic pole part of mold for manufacturing anisotropic conductive sheet]
Various forms are conceivable as the shape of the magnetic pole portion. FIG. 9 is a plan view of an example of the magnetic pole part 78. Circular tip portions 80 are regularly and horizontally arranged on the main body 74. FIG. 10 is a plan view of another example of the magnetic pole part 78. The elliptical tip 80 is arranged radially on the main body 74. FIG. 11 is a plan view of still another example of the magnetic pole part 78. The tip 80 is concentrically disposed on the main body 74. If the conductive region and the elastic region are formed so that the stress acting on the conductive portion can be absorbed, the shape of the magnetic pole portion may be other than these.
[0023]
[Description of mold material for anisotropic conductive sheet]
The material of the mold for manufacturing an anisotropic conductive sheet according to the embodiment of the present invention will be described. The material of the substrate 70 is not particularly limited as long as it can hold the magnetic pole portion 78. For example, a magnetic material such as iron, nickel, cobalt, alloys thereof, and ferrite, which are ferromagnetic materials, may be used. It may be a non-magnetic material such as aluminum, heat-resistant resin (polyimide, etc.). Examples of the material of the magnetic pole part 78 include iron, nickel, cobalt, alloys thereof, and ferrite, which are ferromagnetic materials. The main body portion 74 and the tip portion 80 of the magnetic pole portion 78 may be made of the same material or different magnetic materials. Examples of the material of the first non-magnetic body portion 72 and the second non-magnetic body portion 76 include heat-resistant resins such as polyimide resin, epoxy resin, and phenol resin, and heat-resistant fillers of non-magnetic material in these resins. And nonmagnetic metals such as copper, aluminum and stainless steel. The first nonmagnetic body portion 72 and the second nonmagnetic body portion 76 may be made of the same material or different materials.
[0024]
[Description of anisotropic conductive sheet]
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the anisotropic conductive sheet according to the embodiment of the present invention. In the anisotropic conductive sheet 110, the conductive portion 106 is disposed between the insulating sheets 108. The anisotropic conductive sheet 110 has a thickness of 0.05 to 10 mm, preferably 0.1 to 2 mm. The minimum diameter of the conductive portion 106 is less than 10 mm. The conductive portion 106 includes three columnar conductive regions 112. In the conductive region 112, conductive ferromagnetic particles are densely and uniformly gathered. There is an elastic region 114 between the conductive regions 112.
[0025]
In the anisotropic conductive sheet according to the embodiment of the present invention, there is an elastic region 114 between the conductive regions 112. For this reason, when the stress acts on the conductive portion 106, the elastic region 114 absorbs the stress, so that the conductive portion 106 is hardly broken. Similarly, when the stress is repeatedly applied to the conductive portion 106, the elastic region 114 absorbs the stress, so that the durability of the conductive portion 106 can be improved.
[0026]
When the electrode brought into contact with the conductive portion 106 is a relatively soft electrode such as a solder ball, the electrode may be broken due to stress if the conductive portion 106 is relatively hard. According to the present embodiment, since the conductive portion 106 has the elastic region 114 that absorbs stress, it is possible to prevent the electrode brought into contact with the conductive portion 106 from being broken.
[0027]
In FIG. 8, the elastic region 114 has no conductive ferromagnetic particles. However, the conductive region 112 may be in a state where conductive ferromagnetic particles are gathered at a relatively high density, and the elastic region 114 is gathered in conductive ferromagnetic particles at a relatively low density.
[0028]
Further, the anisotropic conductive sheet 110 according to the embodiment of the present invention forms a pattern with a plurality of conductive portions 106. However, the present invention is not limited to this, and the pattern may be formed with one conductive portion.
[0029]
[Description of insulating sheet material]
As the material of the insulating sheet 108, an electrically insulating polymer material is used which has fluidity when a magnetic field is applied during the production of the anisotropic conductive sheet and then has a property of curing. That is, at the time of manufacturing the anisotropic conductive sheet, it has fluidity to such an extent that the conductive ferromagnetic particles can be gathered in the magnetic pole part of the mold, and then cured to fix the conductive ferromagnetic particles. Is.
[0030]
Examples of such materials include silicone rubber, ethylene propylene rubber, urethane rubber, fluorine rubber, polyester rubber, styrene butadiene rubber, styrene butadiene block copolymer rubber, styrene isopropylene block copolymer rubber, There are soft epoxy resins. These need to be liquid or fluid at the temperature at which the anisotropic conductive sheet is produced. Preferably, for example, it is liquid at normal temperature and is cured by heating to become a solid rubber like a thermosetting silicone rubber. Even if it is solid at normal temperature, it becomes fluid when manufacturing an anisotropic conductive sheet and becomes solid after manufacturing an anisotropic conductive sheet, for example, soft liquid epoxy resin, thermoplastic elastomer, thermoplastic soft resin, etc. It is done. In addition, after manufacturing an anisotropic conductive sheet, what has a crosslinked structure is preferable in heat resistance, durability, etc.
[0031]
These are solid in the state of the anisotropic conductive sheet, but those having rubber elasticity are preferable. Depending on the use of the anisotropic conductive sheet, it may be less elastic. Further, depending on the use of the anisotropic conductive sheet, a material having adhesiveness or tackiness may be used. These polymer materials are not limited to the above-described examples, and are conventionally known to be used as anisotropic conductive sheets, or materials having functions similar to or similar to the above materials. There is no particular limitation as long as it is present.
[0032]
[Description of conductive ferromagnetic particles]
The conductive ferromagnetic particles have ferromagnetism as particles and at least the surface has conductivity. That is, it may be a single ferromagnetic metal, a composite particle, that is, a mixed particle, or a coated particle made of an organic or inorganic material coated with a metal.
[0033]
As such conductive ferromagnetic particles, for example, particles of metals exhibiting ferromagnetism such as nickel, iron, cobalt, or particles of alloys containing these, or these particles include gold, silver, copper, tin, palladium, Examples include those coated with rhodium or the like by plating, inorganic particles such as non-magnetic metal particles or glass beads, or polymer particles plated with a conductive ferromagnetic metal such as iron, nickel or cobalt. . From the viewpoint of reducing the manufacturing cost, nickel, iron, or alloys of these alloys are particularly preferable, and gold plating is used for applications such as sockets and connectors that use the electrical characteristics of low conduction resistance. Particles can be preferably used. Furthermore, as the conductive ferromagnetic particles, whiskers (whisker crystals) such as iron, and short-fiber ferromagnetic metals are also used.
[0034]
Note that the anisotropic conductive sheet according to the embodiment of the present invention is mainly intended for a product that is manufactured as a single product and handled independently. However, the structure of the anisotropic conductive sheet is integrally formed on the surface of the circuit board and the lead electrode region of the circuit board as described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-151889. It can be easily applied to a circuit board device comprising an anisotropic conductive connector layer, and the manufacturing method of the embodiment of the present invention can also be easily applied to the manufacturing method of the circuit board device described in the publication. it can.
[0035]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
[0036]
An anisotropic conductive sheet having a thickness of 0.4 mm is prepared by arranging 10,000 (100 × 100) cylindrical conductive portions made of conductive ferromagnetic particles having a diameter of about 0.35 mmφ arranged in a square lattice at a pitch of 0.5 mm. did.
[0037]
[Description of fabrication of mold for anisotropic conductive sheet production]
An upper mold for the anisotropic conductive sheet manufacturing mold was manufactured as follows. As shown in FIG. 2, a negative type photoresist having a thickness of 0.116 mm was laminated on a substrate 70 made of an iron flat plate having a thickness of 5 mm, a length of 100 mm, and a width of 100 mm. Next, the photoresist was exposed from above using a photomask in which 100 pieces of 0.35 mmφ light-shielding portions were arranged vertically and horizontally at a pitch of 0.5 mm (thus 10,000 pieces of light-shielding portions). Then, the photoresist was developed to obtain a photoresist pattern. This pattern becomes the first nonmagnetic body portion 72.
[0038]
As shown in FIG. 3, nickel plating was performed on the substrate 70 to form a nickel layer between the first nonmagnetic parts 72. This nickel layer becomes the main body portion 74 of the magnetic pole portion. The main body 74 and the first nonmagnetic body 72 were polished and flattened. As a result, a first non-magnetic body portion 72 having a height of 0.1 mm and a main body portion 74 having a height of 0.1 mm and a diameter D of 0.35 mm were obtained.
[0039]
As shown in FIG. 4, a negative type photoresist having a thickness of 0.058 mm was laminated on the substrate 70. Next, the photoresist was exposed from above using a photomask on which three light shielding portions (diameter of the light shielding portion is 0.08 mmφ) are arranged on each main body portion 74 at a pitch of 0.135 mm. Then, the photoresist was developed to obtain a photoresist pattern. This pattern becomes the second non-magnetic part 76.
[0040]
As shown in FIG. 5, nickel plating was performed on the substrate 70 to form a nickel layer between the second nonmagnetic parts 76. This nickel layer becomes the tip 80 of the magnetic pole. The tip 80 and the second non-magnetic member 76 were polished and flattened. As a result, the second nonmagnetic part 76 and the tip part 80 having a height of 0.05 mm were obtained. Each tip 80 has three small magnetic pole portions (9 in total) in the vertical and horizontal directions on the main body portion 74 in plan view. The small magnetic pole portion has a diameter d of 0.08 mmφ and a pitch p of 0.135 mm. The upper mold of the mold for manufacturing the anisotropic conductive sheet was completed through the above steps. A lower mold was manufactured using the same method as the method for manufacturing the upper mold of the anisotropic conductive sheet manufacturing mold.
[0041]
Next, a nonmagnetic stainless steel frame having a thickness of 0.4 mm, an outer shape of 100 mm, and an inner shape of 55 mm (the outer shape and the inner shape of the frame are square) was prepared as a spacer. The spacer is sandwiched between the upper mold and the lower mold and defines a molding space. Then, holes of 4 mm in diameter for alignment pins were formed in the four corners so that the upper mold, the lower mold, and the spacer can be accurately aligned with each other.
[0042]
Then, the anisotropic conductive sheet manufacturing mold 84 shown in FIG. 1 was assembled with the upper mold, the lower mold, and the spacer.
[0043]
[Description of production of anisotropic conductive sheet]
An anisotropic conductive sheet was produced as follows. Conductive ferromagnetic particles (nickel particles with an average particle diameter of 32 μm and gold-plated) are mixed with thermosetting silicone rubber at a weight ratio of 1.2 to uniformly disperse the conductive ferromagnetic particles. A flowable molding material was prepared. This fluid molding material was filled in the molding space 92 of the anisotropic conductive sheet manufacturing mold 84 shown in FIG. And the anisotropically conductive sheet manufacturing metal mold | die 84 was arrange | positioned to the anisotropic conductive sheet manufacturing apparatus 94 shown in FIG. Reference numeral 104 denotes conductive ferromagnetic particles.
[0044]
Here, the anisotropic conductive sheet manufacturing apparatus 94 will be described. The anisotropic conductive sheet manufacturing apparatus 94 includes a magnetic force generation unit 96 and a heater unit 98. The magnetic force generator 96 generates magnetic force with an electromagnet. The magnetic force generation part 96 includes a pair of flat magnetic pole parts 100 arranged to face each other. The heater portion 98 has a plate shape and is disposed on the magnetic pole portion 100. Between the heater portion 98 and the magnetic pole portion 100, there is a heat insulating layer 102. The heat insulating layer 102 prevents heat generated from the heater unit 98 from being transmitted to the magnetic force generating unit 96. The mold 84 is disposed in the anisotropic conductive sheet manufacturing apparatus 94 so as to be in close contact with the heater unit 98.
[0045]
Returning to the description of the production of the anisotropic conductive sheet. As shown in FIG. 7, (1) the electromagnet of the magnetic force generator 96 was excited to generate a magnetic force from the magnetic force generator 96. Thereby, a magnetic field was generated between the magnetic pole portions 78 facing each other, and the conductive ferromagnetic particles were localized in this magnetic field. The conditions were that the excitation magnetic field strength between the magnetic pole portions 78 facing each other was about 0.7 T on average, the temperature of the mold 84 was room temperature, and the time was 10 minutes. The tip portion 80 is composed of nine small magnetic pole portions. Therefore, nine columns of conductive ferromagnetic particles are formed (three in the cross-sectional view of FIG. 7). Next, (2) the fluid molding material is heated and cured by the heater unit 98 to form the conductive unit 106 and the insulating sheet 108 (that is, an anisotropic conductive sheet is formed). The conditions were such that the excitation magnetic field strength between the magnetic pole portions 78 averaged about 0.7 T, the mold temperature was 100 ° C., and the time was 30 minutes. (3) After lowering the excitation of the magnetic force generator 96 to zero magnetic field, the mold 84 was taken out from the anisotropic conductive sheet manufacturing apparatus 94. When the temperature of the mold 84 decreased to about 70 ° C., the mold 84 was opened, and the anisotropic conductive sheet 110 (FIG. 8) was taken out. The steps (1) to (3) include the viscosity and curing time of the flowable molding material, the material, shape and size of the conductive ferromagnetic particles, the shape and size of the mold magnetic pole portion, and the different molding. It depends on many factors such as the thickness of the conductive sheet. Thus, an anisotropic conductive sheet having a thickness of 0.4 mm as shown in FIG. 8 was completed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a mold for manufacturing an anisotropic conductive sheet according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a first process diagram for explaining a manufacturing process of a mold for manufacturing an anisotropic conductive sheet according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a second process diagram for explaining a manufacturing process of a mold for manufacturing an anisotropic conductive sheet according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a third process diagram for explaining a manufacturing process of the anisotropic conductive sheet manufacturing mold according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a fourth process diagram for explaining a manufacturing process of a mold for manufacturing an anisotropic conductive sheet according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a first process diagram for explaining a process for manufacturing an anisotropic conductive sheet according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a second process diagram for explaining a process for manufacturing the anisotropic conductive sheet according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of an anisotropic conductive sheet according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a plan view of an example of a magnetic pole part of a mold for manufacturing an anisotropic conductive sheet according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a plan view of another example of the magnetic pole part of the mold for manufacturing an anisotropic conductive sheet according to the embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a plan view of still another example of a magnetic pole part of a mold for manufacturing an anisotropic conductive sheet according to an embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a perspective view of an example of a conventional anisotropic conductive sheet.
FIG. 13 is a perspective view of another example of a conventional anisotropic conductive sheet.
[Explanation of symbols]
70 Substrate 71 Molding surface 72 First non-magnetic member 74 Main body 76 Second non-magnetic member 78 Magnetic pole portion 80 Tip 84 Mold for anisotropic conductive sheet 86 Upper die 88 Lower die 90 Spacer 92 Molding Space 104 Conductive ferromagnetic particle 106 Conductive portion 108 Insulating sheet 110 Anisotropic conductive sheet 112 Conductive region 114 Elastic region

Claims

A mold used for manufacturing an anisotropic conductive sheet comprising an insulating sheet and a conductive portion locally formed on the insulating sheet and serving as an electrical contact,
A magnetic pole portion corresponding to the pattern of the conductive portion;
The mold for manufacturing an anisotropic conductive sheet, wherein one magnetic pole part for forming one conductive part includes a plurality of small magnetic pole parts.

In claim 1,
The mold for manufacturing an anisotropic conductive sheet, wherein the plurality of small magnetic pole portions include a plurality of protrusions.

In claim 1 or 2,
One magnetic pole part for forming one conductive part is:
The main body,
A tip portion located on the body portion;
With
The mold for manufacturing an anisotropic conductive sheet, wherein the plurality of small magnetic pole portions are at the tip portion.

An anisotropic conductive sheet manufacturing apparatus comprising: an insulating sheet; and a conductive portion that is locally formed on the insulating sheet and serves as an electrical contact.
Comprising a mold and means for generating magnetic lines of force;
The mold includes first and second substrates having a molding surface and including magnetic pole portions,
At least one of the pattern of the magnetic pole part of the first substrate and the pattern of the magnetic pole part of the second substrate corresponds to the pattern of the conductive part,
One magnetic pole part for forming one conductive part includes a plurality of small magnetic pole parts,
By the molding surface of the first substrate and the molding surface of the second substrate,
A molding space is formed,
In the molding space, a molding material in which conductive ferromagnetic particles are dispersed in a curable material that can flow under molding conditions is disposed,
By applying a magnetic field to the forming space by the magnetic force line generating means, the conductive ferromagnetic particles are locally located between the magnetic pole part of the first substrate and the magnetic pole part of the second substrate. An anisotropic conductive sheet manufacturing apparatus.