各向异性导电连接器的制造方法
各向异性导电连接器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种各向异性导电连接器(20)，其连接用导电部(23)的两端部中的一个端部连接于应连接的两个电路中的一个电路，另一个端部连接于另一个电路。在连接用导电部(23)的另一个端部和另一个电路之间进行带电插拔。配置在连接用导电部(23)两端部的第1导电性粒子(21)的平均粒径为30μm以上。配置在连接用导电部(23)两端部之间的第2导电性粒子(22)的平均粒径比第1导电性粒子(21)的平均粒径小。根据本发明的各向异性导电连接器(20)，通过使形成连接用导电部的导电性粒子中的至少与金属电极接触一侧的导电性粒子的直径较大，从而可以减少产生冲击电流时的发热，即使反复进行带电插拔也能确保导通。
【专利说明】各向异性导电连接器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可实现带电插拔的各向异性导电连接器。
【背景技术】
[0002]在构成服务器的计算机系统或一部分医疗设备等的装置中，需要在始终接通电源的状态下进行工作。在这种装置中，当需要交换部件(单元)时，由于不能切断装置的电源，因此需要在电源导通的状态下进行部件交换。将这种电流流通的状态下的部件的连接器端子的插拔称为带电插拔。
[0003]作为这种带电插拔用连接器，主流是探针探头或实施有镀硬金的板簧方式的连接器，虽然被中型电子设备或大型电子设备所使用，但是例如没有能被小型且薄型至可携带程度的设备使用的带电插拔用连接器。
另外，在带电插拔用连接器中，由于带电插拔时产生火花(火花放电)而流过较大的冲击电流，因而有时使连接器受损，由此提出有各种对策(例如参照专利文献I)。
[0004]在此，作为可实现带电插拔的小型且薄型设备用的连接器，可以考虑使用片状(板状)的各向异性导电连接器。通过使用片状的连接器，从而能够使连接部分较薄，成为适合于小型且薄型设备的连接器。
[0005]专利文献1:日本国特开平07-122332号公报
[0006]然而，即使在各向异性导电连接器中，也在进行带电插拔时，当连接器连接时，连接用导电部与基板电极(端子)接近至临近接触时，或者，在连接器连接解除(分离)时，在连接用导电部与基板电极离开的瞬间，在连接用导电部和基板电极之间产生火花(火花放电)，有可能流过较大的冲击电流。
[0007]在此，在片状的各向异性导电连接器中，例如在沿绝缘性片的厚度方向的成为柱状连接用导电部的部分上以连续的状态配置有大量的导电性粒子。
导电性粒子例如通过在多个金属芯粒子的团块的表面上实施金属电镀而形成。而且，金属电镀例如由导电性比金属芯粒子高且不容易氧化的金属来进行。
[0008]大电流流过该导电性粒子时，金属电镀因大电流所引起的发热而熔融飞散，底材的金属芯粒子露出而在表面与空气接触的状态下变为高温，金属芯粒子因热而氧化。由此，连接用导电部的与基板电极的接触部分的导电性降低，有可能变为导通不良。
[0009]图4是表示现有的各向异性导电连接器的示意剖视图。图5是表示现有的各向异性导电连接器的电路的连接结构的示意剖视图。图6是表示现有的各向异性导电连接器的电路连接时的电路的连接结构的示意剖视图。图7是表示用于说明现有的各向异性导电连接器的连接用导电部的端部(最表面部)的由带电插拔引起的损伤的各向异性导电连接器的主要部分剖视图。
例如，如图4所示，各向异性导电连接器I的结构通过由上述导电性粒子2构成的连接用导电部3和树脂制的形成为片状的绝缘部4而构成。S卩，在片状绝缘部4的内部沿厚度方向形成有多个柱状的由很多导电性粒子2构成的连接用导电部3。各连接用导电部3通过绝缘部4而被绝缘，电流仅在片状的各向异性导电连接器I的厚度方向上流通，而不在沿着片表面的面方向上流通。另外，各连接用导电部3能够各自独立地流过电流。另外，连接用导电部3的两端分别从绝缘部4露出，与应连接的电路的电极(端子)接触。
[0010]另外，与电极接触的连接用导电部3的两端部在从片状的各向异性导电连接器I的上下(正反)表面分别突出的凸部5的部分露出，使连接用导电部3的两端部容易与电极接触。
在连接用导电部3中，导电性粒子2是在直径为10 μ m左右的金属芯2a (例如由凝集的多个金属芯粒子构成)上实施金或银等的电镀而形成有金属镀层2b，该导电性粒子2 (图5中图示)沿规定方向(绝缘部4的厚度方向)而被排列(连续配置)，在片状绝缘部4的上下表面间取得导通。
[0011]作为由这种各向异性导电连接器I进行的带电插拔的例子，如图5及图6所示，可列举如下例子，用各向异性导电连接器I对电极间阻抗为Z的形成电路的一个电路基板7的基板电极8和与该电路基板7电连接且具备直流电源DC的另一个电路基板9的基板电极10之间进行连接。
[0012]此时，例如首先在一个电路基板7侧的基板电极8部分上以接触的状态安装各向异性导电连接器I的连接用导电部3的一个端部。此时，基板电极8与各向异性导电连接器I的连接用导电部3的一个表面处于接触的状态。另外，此时，另一个电路基板9作为电源基板而被施加电压，处于在基板电极10上产生电压的状态。
[0013]其后，使另一个电路基板9的广生了电压的基板电极10接近安装于电路基板7的各向异性导电连接器I的连接用导电部3的另一个端部时，由于电流试图流向电极间阻抗为Z的一个电路基板7的基板电极8，而在各向异性导电连接器I的连接用导电部3的一个端部和另一个电路基板9的基板电极10之间广生火花。
[0014]此时，例如在各向异性导电连接器I的连接用导电部3的另一个端部的导电性粒子2中的离电源侧的基板电极10最近的导电性粒子2和基板电极10之间产生火花，从而流过箭头所示的较大的冲击电流，产生火花的导电性粒子2发热。另外，在连接用导电部3的另一个端部的表面上配置有大量的导电性粒子2，将电路基板9连接于各向异性导电连接器I时，在基板电极10和依次接近的导电性粒子2之间产生火花，有可能在多个导电性粒子中流过较大的冲击电流。
[0015]在较大的冲击电流流过的连接用导电部3的另一个端部的导电性粒子2中，如图7所示，由于较大的冲击电力流过所引起的发热，导电性粒子2的金属镀层2b熔融飞散，连接用导电部3的表面部分的导电性粒子2的金属芯2a的表面露出。另外，熔融飞散的金属镀层2b的金属2c例如附着于连接用导电部3的表面。另外，露出的金属芯2a的表面与空气接触并通过上述发热而变为高温从而被氧化。
[0016]在连接用导电部3的表面中，大量的导电性粒子2的金属芯2a的表面有可能氧化，由此连接用导电部3的表面部分的导电性粒子2的露出面变为导通不良。另外，在原则上需要带电插拔的各向异性导电连接器中，当需要装拆连接器时，由于进行带电插拔，因此在一个连接器中反复进行多次带电插拔时，变为导通不良的可能性增高。
[0017]另外，电路基板7、9是例如由FR4 (Flame Retardant Type4:耐燃等级)等构成的刚性基板，电极8、10是例如在铜(Cu)上实施镍(Ni)和金(Au)的电镀的电极。
【发明内容】
[0018]本发明是鉴于上述课题而进行的，其目的在于提供一种各向异性导电连接器，通过使形成连接用导电部的导电性粒子中的至少与金属电极接触一侧的导电性粒子的平均粒径较大，从而减少产生冲击电流时的发热，即使反复进行带电插拔也能确保导通。
[0019](I)本发明的第I方式的各向异性导电连接器具备:板状绝缘部；及连接用导电部，沿该绝缘部的厚度方向将大量的导电性粒子连续设置为从一个表面直至另一个表面的柱状，所述连接用导电部的两端部中的一个端部连接于应连接的两个电路中的一个所述电路，另一个端部连接于另一个所述电路，并且在所述连接用导电部的一个端部和一个所述电路之间进行带电插拔，其特征在于，配置在所述连接导电部的至少一个端部的导电性粒子的平均粒径为30 μ m以上。
[0020]根据本发明，由于各向异性导电连接器的连接用导电部的进行带电插拔的一个端部呈比通常的各向异性导电连接器的导电性粒子大的直径即30 μ m以上的平均粒径，因此如果通常的导电性粒子与该导电性粒子为同一材质，则比通常的导电性粒子大的该导电性粒子与通常的导电性粒子相比，热容变大且电阻变小。
[0021]由此，在连接用导电部的进行带电插拔的端部的导电性粒子(配置在前述连接用导电部的一个端部的最表面及其附近的导电性粒子)中，当带电插拔时与所连接的一个电路的例如电极之间产生火花而流过较大的冲击电流时，可以抑制产生了该火花的导电性粒子的温度上升，防止导电性粒子因较大的冲击电流而变为高温。
[0022]S卩，导电性粒子的电阻较小，由此可抑制冲击电流流过时的发热，并且热容较大，由此可抑制发热时的导电性粒子整体的温度上升。由此，可以抑制导电性粒子的带电插拔时的由火花(冲击电流)引起的发热所导致的损伤。例如，在导电性粒子的表面实施有金属电镀时，可防止金属电镀因较大的冲击电流而熔融飞散，抑制导电性粒子的镀层内侧的金属露出而氧化。
[0023]因而，可以抑制因进行带电插拔而在各向异性导电连接器中发生导通不良。为了得到如上效果，优选带电插拔时有可能产生火花的导电性粒子的平均粒径为30μπι以上。另外，板状绝缘部的板状包括薄板状或片状，例如也可以是弯曲的。
[0024](2)在本发明的各向异性导电连接器中，优选与配置在所述连接用导电部的两个端部的所述导电性粒子的平均粒径相比，配置在所述连接用导电部的两个端部之间的所述导电性粒子的平均粒径较小。
[0025]根据本方式，连接用导电部的除两端部以外的部分的导电性粒子的平均粒径比两端部的导电性粒子的平均粒径小，由此连接用导电部的两端部之间的导电性粒子的每单位体积的导电性粒子的数量变多，导电性粒子彼此的接触点的数量变多。由此，连接用导电部的电阻变小，电流变得易于流通。
[0026]即，在各向异性导电连接器中，绝缘部例如是具有弹性的树脂，虽然在连接用导电部中，导电性粒子被保持于前述树脂，但是通过各导电性粒子接触而导电。另外，通过夹着连接器以压缩电极间的方式施加力而使导电性粒子彼此切实地接触，从而处于电流更加易于流通的状态。
[0027]在这种连接用导电部中，使用较大的导电性粒子时，每单位体积的导电性粒子的数量变少，导电性粒子彼此的接触点的数量变少，由此电流变得难以流通。与此相对，使用较小的导电性粒子时，每单位体积的导电性粒子的数量变多，导电性粒子彼此的接触点的数量变多，由此电流变得易于流通。因而，在不进行带电插拔的通常的各向异性导电连接器中，原则上优选导电性粒子的粒径较小。
[0028]如上所述，在产生火花的导电性粒子中，虽然粒径较大可以减少冲击电流所引起的温度上升，但是使连接用导电部整体的导电性粒子的粒径全部较大时，则连接用导电部的电阻变大，例如需要使连接用导电部变粗(增大直径)等的对策。于是，使带电插拔时不可能产生火花的部分的导电性粒子的粒径比有可能产生火花的部分的导电性粒子的粒径小，由此可以抑制连接用导电部的电阻变大。
[0029](3)在本发明的各向异性导电连接器中，优选配置在所述连接用导电部的两个所述端部的所述导电性粒子的平均粒径处于30 μ m?100 μ m的范围内，配置在所述连接用导电部的两个所述端部之间的所述导电性粒子的平均粒径处于5μπι?20μπι的范围内。
[0030]根据本方式，可以防止因带电插拔而在连接用导电部的端部发生导通不良，并且可以防止连接用导电部的电阻变高。即，通过使连接用导电部的有可能产生火花的端部的导电性粒子的平均粒径为30 μ m以上，从而可以抑制导电性粒子的由发热引起的损伤。另夕卜，使上述端部的导电性粒子为IOOym以下，由此可以防止每单位体积的导电性粒子彼此的接触点数量变得过少而电流变得难以流通。
[0031]另外，通过使位于连接用导电部的端部间的导电性粒子的平均粒径为20μπι以下，从而可以使每单位体积的导电性粒子彼此的接触点数量足够，降低连接用导电部的电阻，并处于电流易于流通的状态。另外，可以使连接用导电部的直径足够细。另外，使端部彼此之间的导电性粒子的平均粒径为5μπι以上，由此可以防止连接用导电部中的各导电性粒子内的电阻变得过大。
[0032](4)在本发明的各向异性导电连接器中，优选所述连接用导电部的所述导电性粒子是使直径比该导电性粒子小的导电性金属芯粒子凝集而成的。
[0033]根据本方式，由于导电性粒子由凝聚的多个金属芯粒子构成，因此能够比较容易地设定或变更导电性粒子的粒径。
[0034](5)在本发明的各向异性导电连接器中，优选所述金属芯粒子的平均粒径处于配置在所述连接用导电部的至少一个端部的所述导电性粒子的平均粒径的1/20?1/2的范围内。
[0035]根据本方式，可以比较容易地使连接用导电部的端部的导电性粒子的平均粒径和这些端部之间的导电性粒子的平均粒径处于上述的数值范围内。
[0036](6)在本发明的各向异性导电连接器中，优选所述金属芯粒子的热容为0.lJ/g/K以上，所述金属芯粒子的比电阻为50Χ10_6Ω.cm以下。
[0037]根据本方式，通过使上述连接用导电部的端部的导电性粒子的平均粒径为30 μ m以上，从而能够使导电性粒子的热容成为足够的值，并且能够使导电性粒子的电阻足够低。即，可以抑制产生火花的导电性粒子的温度上升。
[0038](7)在本发明的各向异性导电连接器中，优选所凝集的所述金属芯粒子实施有由金、银及钯中的至少一种金属形成的镀层，所述镀层的厚度处于0.01 μ m?2 μ m的范围内。
[0039]根据本方式，镀层使用银、金或钯，并且使厚度为0.Ιμπι以上，由此各导电性粒子表面的导电性变高，通过导电性粒子彼此的接触点可以使电流易于流通。另外，可以防止金属芯粒子氧化。另外，通过使镀层的厚度为2μπι以下，从而可以抑制镀层的成本上升。
[0040]根据本发明，可以防止各向异性导电连接器的连接用导电部的与应连接的电路端子的接触部分的导电性粒子因进行带电插拔时产生的较大的冲击电流所导致的发热而受损。因而，可使用各向异性导电连接器来实现带电插拔。各向异性导电连接器可形成为较薄，可以在小型、薄型设备中实现带电插拔。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]图1是表示本发明实施方式所涉及的各向异性导电连接器的主要部分示意剖视图。
图2是表示各向异性导电连接器的连接用导电部的导电性粒子的图。
图3是表示用于模拟产生冲击电流时的导电性粒子的温度上升与导电性粒子的粒径的关系的与导电性粒子近似的圆柱的立体图。
图4是表示现有的各向异性导电连接器的示意剖视图。
图5是表示现有的各向异性导电连接器的电路的连接结构的示意剖视图。
图6是表示现有的各向异性导电连接器的电路连接时的电路的连接结构的示意剖视图。
图7是表示用于说明现有的各向异性导电连接器的连接用导电部的端部(最表面部)的由带电插拔引起的损伤的各向异性导电连接器的主要部分剖视图。
符号说明
20-各向异性导电连接器；21-第I导电性粒子(导电性粒子)；22_第2导电性粒子(导电性粒子)；23_连接用导电部；24_绝缘部；25_凸部；26_金属芯粒子；27_金属镀层；30-圆柱。
【具体实施方式】
[0042]参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
图1是表示本发明实施方式所涉及的各向异性导电连接器的主要部分示意剖视图。图
2是表示各向异性导电连接器的连接用导电部的导电性粒子的图。图2(a)是表示由金属芯粒子构成的电镀前的导电性粒子的侧视图，图2(b)是表示由金属芯粒子构成的电镀后的导电性粒子的侧视图。
[0043]本发明实施方式的特征在于各向异性导电连接器的由导电性粒子构成的连接用导电部的结构，其它构成与现有构成一样。即，实施方式所涉及的各向异性导电连接器20与图4所示的现有的各向异性导电连接器I 一样，在片状(板状)绝缘部24上，将由导电性粒子21、22构成的连接用导电部23以柱状设置在片状绝缘部24的厚度方向上。另外，在片状绝缘部24的上下(正反)表面，在上述连接用导电部23的端部部分上形成有凸部25，连接用导电部23的端部的最表面部的导电性粒子21从凸部25的表面露出。
[0044]绝缘部24由绝缘性的具有弹性的树脂构成，可以使用硅类树脂、氟类树脂、丙烯酸类树脂、聚酰亚胺类树脂等，但是考虑到散热性则优选硅类树脂。
[0045]在实施方式中，构成连接用导电部23的导电性粒子21、22由平均粒径相互不同的两种导电性粒子21、22形成。S卩，由平均粒径较大的第I导电性粒子21和平均粒径比第I导电性粒子21小的第2导电性粒子22形成连接用导电部23。
[0046]如图1所示，第I导电性粒子21配置在连接用导电部23的与应连接的两个电路的电极(端子)接触的两端部上，第2导电性粒子配置在连接用导电部23的两端部之间。即，在连接用导电部23的与绝缘部24的两个表面部分对应的端部，在最表面及其附近配置第I导电性粒子21，在除此以外的部分上配置第2导电性粒子22。
[0047]另外，连接用导电部23的配置第I导电性粒子21的两端部的直径比上述两端部之间的配置第2导电性粒子22的部分(中间部分)的直径大。
[0048]如图2所示，上述第I导电性粒子21及第2导电性粒子22由凝集的多个金属芯粒子26构成，凝集的金属芯粒子26的团块周围被金属镀层27覆盖。
[0049]金属芯粒子26是例如由从镍、铁、铬、钛、铜、钴等选择的一个以上的金属构成的粒子。另外，在各向异性导电连接器21的制造时为了形成连接用导电部23，而利用磁力使磁性导电性粒子取向时，优选金属芯粒子26显示强磁性或顺磁性。
[0050]金属镀层27是例如在凝集的金属芯粒子26的团块上电镀从金、银、钯等选择的I个以上的金属而形成的金属镀层。优选金属镀层27由导电性高且难以氧化的金属形成。另夕卜，金属芯粒子26及金属镀层27并不限于上述的各种金属，也可以使用合金等。
[0051]在由凝集的金属芯粒子26构成的芯上利用电镀而形成有金属镀层27的第I导电性粒子21例如其平均粒径处于30μπι?100 μ m的范围内。另外，优选第I导电性粒子21的平均粒径处于40 μ m?80 μ m的范围内，进而,更优选为45 μ m?60 μ m。
[0052]如果减小第I导电性粒子21的直径，则第I导电性粒子21的电阻变大，并且热容变小。其结果，当带电插拔时产生火花而较大的冲击电流流向第I导电性粒子21时，发热量变大，由于热容变小从而发热温度变高。
[0053]因而，第I导电性粒子21的尺寸较小时，则变得容易受到由冲击电流引起的发热的影响，例如，金属镀层27熔融飞散，并且由于金属镀层27熔融飞散，在露出而与空气接触的状态下处于高热的金属芯粒子26发生氧化，从而变为导通不良的可能性增高。
[0054]因而，带电插拔时有可能产生火花的第I导电性粒子21需要粒径较大，如上所述，优选平均粒径为30 μ m以上。
另外，在连接用导电部23中，连续配置的大量的导电性粒子21、22相互接触，由此在连接用导电部23中流过电流。因而，优选导电性粒子21、22彼此的接触点的数量较多。
[0055]此时，为了使每单位体积的导电性粒子21、22的接触点的数量增加，优选密集地配置有尺寸较小的导电性粒子21、22，通过使每单位体积的接触点的数量增多，可以减少连接用导电部23的电阻。
因而，在防止连接用导电部23的电阻变高方面，优选使第I导电性粒子21的平均粒径为100 μ m以下。
[0056]另一方面，由于第2导电性粒子22位于不产生火花的位置，并不直接流过较大的冲击电流，因此不需要使平均粒径较大，为了减少连接用导电部23中的电阻，优选平均粒径较小。例如，优选第2导电性粒子22的平均粒径为20μπι以下。但是，如果第2导电性粒子22过小，则由于连接用导电部23中流过大电流时容易因热而受损，因此优选第2导电性粒子22的平均粒径为5 μ m以上。[0057]如上所述，在连接用导电部23中，使由粒径较大的第I导电性粒子21构成的端部的直径比由粒径较小的第2导电性粒子22构成的中间部的直径大。这是因为虽然第I导电性粒子21通过直径变大而电阻变低，但是由于在由第I导电性粒子21构成的连接用导电部23的端部，第I导电性粒子21彼此的接触点的数量减少，从而电阻变高，因此使连接用导电部23的由第I导电性粒子21构成的部分的直径增大来降低电阻。与此相对，由于连接用导电部23的中间部由较小的第2导电性粒子22构成，因此与端部相比电阻变低，从而使直径较小。
[0058]另外，优选金属芯粒子26的平均粒径处于第I导电性粒子21的平均粒径的1/20~1/2的范围内，通过处于该范围，可以在第I导电性粒子21和第2导电性粒子22之间恰当地设定粒径的差。 [0059]另外，金属芯粒子26为了呈现使第I导电性粒子21如上所述在发出火花时的冲击电流下不会损伤的大热容且低电阻，优选金属芯粒子的热容为0.lJ/g/K以上，且前述金属芯粒子的比电阻为50Χ10_6Ω.cm以下。
[0060]另外，优选金属镀层(电镀)27的厚度处于0.01 μ m~2μπι的范围内。如果使金属镀层27的厚度为0.01 μ m以下，则发出火花时金属镀层27变得容易剥落，如果使金属镀层27的厚度比2μπι厚，则成本变高。
[0061]图3是表示用于模拟产生冲击电流时的导电性粒子的温度上升与导电性粒子的粒径的关系的与导电性粒子近似的圆柱的立体图。
在此，使用与第I导电粒子21近似的图3所示的金属制圆柱30，说明第I导电粒子21的粒径(尺寸)与热容及电阻的关系。圆柱30的半径为r。，轴向(电流流动的方向)长度为 2r0o
使电阻率为P，使通电的长度为L，使截面积为A时，电阻R为R = P.L/A。
[0062]在此，圆柱30 的情况下，L 为 2rQ, A 为 π r02,则 R = P.2r0/ π r02 = 2 P / π rQO
因而，电阻R与圆柱30的半径的倒数成比例。即，圆柱30的半径(导电性粒子的粒
径)越大，则电阻越小，为了降低第I导电性粒子21的电阻，需要增大第I导电性粒子21的粒径。
[0063]另外，使圆柱30的热容为Q，使圆柱30的重量为m，使圆柱30的比热容为C，使冲击电流流过时的上升温度为Ttl,使圆柱30的环境温度为Ta时，则热容Q = m.C.(T0-Ta)。
另外，使冲击电流为I，使电阻为R，使发热量为W时，冲击电流流过时的发热量为W =R-12。在此，冲击电流流过时的热容Q与发热量W为W = Q。
[0064]因而，T0-Ta= R.I2/ (m.c)。
在此，R如上所述与圆柱30的半径r0的倒数1/r(Ι成比例。
另外，圆柱30的重量m与圆柱30的体积成比例，圆柱30的体积为2α3 π，与ro3成比例。
[0065]据此，T0-Ta与Ι/r。4 = I.。4成比例。另外，由于可以认为TQ》Ta，因此冲击电流所引起的温度上升Ttl与IV4成比例。由此，圆柱30的半径ro越大，则冲击电流所引起的温度上升越小。即，第I导电性粒子21的粒径越大，则上述的发出火花时的冲击电流所引起的温度上升越小。因而，为了防止因基于冲击电流的发热而导致第I导电性粒子21损伤，需要第I导电性粒子21的平均粒径较大。 因而，在实施方式中，现有的通常的导电性粒子的粒径为10 μ m左右，与此相对，使第I导电性粒子的粒径为30 μ m以上。
[0066]关于这种各向异性导电连接器20，通过使有可能在带电插拔时产生火花而流过较大的冲击电流的第I导电性粒子21的粒径较大，从而可以在冲击电流流过时减少第I导电性粒子21的温度上升。产生火花的第I导电性粒子21的温度上升变少，由此可以抑制如以往那样第I导电性粒子21的金属镀层27熔融飞散。
[0067]另外，由于金属镀层27的熔融飞散被抑制，因此可以抑制金属芯露出并因热而被氧化。
因而，在作为适合于小型、薄型设备的连接器的各向异性导电连接器中，可实现带电插拔。
[0068]作为这种需要带电插拔的薄型、小型设备，可列举辅助人工心脏系统，其针对以下病例在心脏移植之前的循环改善中使用，即适合心脏移植的重症心力衰竭患者，即使利用药物疗法或体外式辅助人工心脏等的辅助循环法也陷入持续的代偿失调，并且被认为除心脏移植以外很难救命的病例。
[0069]该辅助人工心脏系统具备:马达驱动的血泵(旋转式泵)，植入体内且为离心型，产生血液的连续流动；控制器，配置在体外向泵供给电流并控制血泵；及冷却密封单元，配置在控制器的壳体内，通过在血泵中使水循环，从而进行血泵的支撑轴的润滑、机械密封部分的血液密封的保持、血泵内部的冷却等。
[0070]该冷却密封单元能够通过在血泵的机械密封部分防止血液凝固而作为血泵使用旋转式泵。
在该冷却密封单元和具备该冷却密封单元并控制血泵的控制器中，优选始终进行工作，通过带电插拔来进行部件的装拆。作为用于该控制器及冷却密封单元中的部件的带电插拔的连接器，可以使用实施方式的各向异性导电连接器。
[0071]另外，在实施方式中，虽然作为连接用导电部23的导电粒子，使用直径不同的第I导电性粒子21和第2导电性粒子22，但是也可以仅使用粒径较大的第I导电性粒子21。此时，虽然粒径较大的第I导电性粒子21内的电阻变低，但是由于使用粒径较大的第I导电性粒子21，从而导电性粒子间的接触点的数量变少，由此连接用导电部23的电阻有可能变高。此时，可以通过增大连接用导电部23的直径来进行应对。
[0072]此时，由于不需要根据连接用导电部23的位置来改变导电性粒子的粒径，因此即使第I导电性粒子21的粒径比以往大，也能够使用原则上与以往相同的制造装置并用相同的制造方法来制造各向异性导电连接器，相对于根据位置而改变导电性粒子的粒径的情况，可以实现制造成本的减少。
[0073]另外，由于仅有可能产生火花的导电性粒子为粒径较大的第I导电性粒子21即可，因此也可以不是在连接用导电部23的两端部，而是仅在带电插拔时与电路基板的电极(端子)接触或分离一侧的端部配置第I导电性粒子21，并在其它端部和中间部配置第2导电性粒子22。
另外，导电性粒子21、22的芯部分也可以不是由凝集的多个金属芯粒子26构成，而是由一块金属芯构成。
实施例[0074]以下，说明本发明的实施例。
实施例所涉及的各向异性导电连接器21 (I)原则上具有图4所示的形状。构成连接用导电部23(3)的导电性粒子21(2)在由镍构成的金属芯粒子26所凝集的金属芯上实施镀银而形成有金属镀层27。
[0075]导电性粒子21的平均粒径为约50 μ m。
即，所使用的导电性粒子21是粒径较大的第I导电性粒子21，连接用导电部23整体由粒径较大的第I导电性粒子21构成。
另外，第I导电性粒子21的金属镀层27的厚度为约0.1 μ m。
绝缘部24(4)由硅类树脂形成。
[0076]相对于该实施例，现有例是图4所不的各向异性导电连接器I,相对于实施例,构成连接用导电部3的导电性粒子的粒径不同，在现有例中，使用平均粒径ΙΟμπι的第I导电性粒子21。现有例相对于实施例除导电性粒子以外，呈同样的构成。
[0077]使用上述的实施例的各向异性导电连接器21和现有例的各向异性导电连接器I进行了带电插拔。
带电插拔中接触或分离的电路基板中的一个电路基板的电路阻抗为约30 Ω，另一个电路基板中具备12V的直流电源。另外，带电插拔时的冲击电流为瞬时120Α?150Α。
[0078]关于现有例的各向异性导电连接器I，通过一次带电插拔便变为导通不良，处于无法使用的状态。
与其相对，关于实施例的各向异性导电连接器21，即使反复进行30次带电插拔，也没有变为导通不良，也没有产生其它问题。因而，其为还能实现30次以后的带电插拔的状态。
【权利要求】
1.一种各向异性导电连接器，其具备: 板状绝缘部； 及连接用导电部，沿所述绝缘部的厚度方向将大量的导电性粒子连续设置为从一个表面直至另一个表面的柱状， 所述连接用导电部的两端部中的一个端部连接于应连接的两个电路中的一个所述电路，另一个端部连接于另一个所述电路，并且在所述连接用导电部的一个端部和一个所述电路之间进行带电插拔，其特征在于， 配置在所述连接导电部的至少一个端部的导电性粒子的平均粒径为30 μ m以上。
2.根据权利要求1所述的各向异性导电连接器，其特征在于，与配置在所述连接用导电部的两个端部的所述导电性粒子的平均粒径相比，配置在所述连接用导电部的两个端部之间的所述导电性粒子的平均粒径较小。
3.根据权利要求2所述的各向异性导电连接器，其特征在于，配置在所述连接用导电部的两个所述端部的所述导电性粒子的平均粒径处于30 μ m~100 μ m的范围内，配置在所述连接用导电部的两个所述 端部之间的所述导电性粒子的平均粒径处于5 μ m~20 μ m的范围内。
4.根据权利要求1所述的各向异性导电连接器，其特征在于，所述连接用导电部的所述导电性粒子是使直径比所述导电性粒子小的导电性金属芯粒子凝集而成的。
5.根据权利要求4所述的各向异性导电连接器，其特征在于，所述金属芯粒子的平均粒径处于配置在所述连接用导电部的至少一个端部的所述导电性粒子的平均粒径的·1/20~1/2的范围内。
6.根据权利要求4所述的各向异性导电连接器，其特征在于，所述金属芯粒子的热容为0.lJ/g/K以上，所述金属芯粒子的比电阻为50Χ10_6Ω.cm以下。
7.根据权利要求4至6中任意一项所述的各向异性导电连接器，其特征在于，所凝集的所述金属芯粒子实施有由金、银及钯中的至少一种金属形成的镀层，所述镀层的厚度处于·0.0]^!11~241]1的范围内。
【文档编号】H01R11/01GK103959567SQ201380003696
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2012年10月19日
【发明者】内田将巳 申请人:株式会社太阳医疗技术研究所
【专利摘要】本发明提供一种各向异性导电连接器(20)，其连接用导电部(23)的两端部中的一个端部连接于应连接的两个电路中的一个电路，另一个端部连接于另一个电路。在连接用导电部(23)的另一个端部和另一个电路之间进行带电插拔。配置在连接用导电部(23)两端部的第1导电性粒子(21)的平均粒径为30μm以上。配置在连接用导电部(23)两端部之间的第2导电性粒子(22)的平均粒径比第1导电性粒子(21)的平均粒径小。根据本发明的各向异性导电连接器(20)，通过使形成连接用导电部的导电性粒子中的至少与金属电极接触一侧的导电性粒子的直径较大，从而可以减少产生冲击电流时的发热，即使反复进行带电插拔也能确保导通。
【专利说明】各向异性导电连接器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可实现带电插拔的各向异性导电连接器。
【背景技术】
[0002]在构成服务器的计算机系统或一部分医疗设备等的装置中，需要在始终接通电源的状态下进行工作。在这种装置中，当需要交换部件(单元)时，由于不能切断装置的电源，因此需要在电源导通的状态下进行部件交换。将这种电流流通的状态下的部件的连接器端子的插拔称为带电插拔。
[0003]作为这种带电插拔用连接器，主流是探针探头或实施有镀硬金的板簧方式的连接器，虽然被中型电子设备或大型电子设备所使用，但是例如没有能被小型且薄型至可携带程度的设备使用的带电插拔用连接器。
另外，在带电插拔用连接器中，由于带电插拔时产生火花(火花放电)而流过较大的冲击电流，因而有时使连接器受损，由此提出有各种对策(例如参照专利文献I)。
[0004]在此，作为可实现带电插拔的小型且薄型设备用的连接器，可以考虑使用片状(板状)的各向异性导电连接器。通过使用片状的连接器，从而能够使连接部分较薄，成为适合于小型且薄型设备的连接器。
[0005]专利文献1:日本国特开平07-122332号公报
[0006]然而，即使在各向异性导电连接器中，也在进行带电插拔时，当连接器连接时，连接用导电部与基板电极(端子)接近至临近接触时，或者，在连接器连接解除(分离)时，在连接用导电部与基板电极离开的瞬间，在连接用导电部和基板电极之间产生火花(火花放电)，有可能流过较大的冲击电流。
[0007]在此，在片状的各向异性导电连接器中，例如在沿绝缘性片的厚度方向的成为柱状连接用导电部的部分上以连续的状态配置有大量的导电性粒子。
导电性粒子例如通过在多个金属芯粒子的团块的表面上实施金属电镀而形成。而且，金属电镀例如由导电性比金属芯粒子高且不容易氧化的金属来进行。
[0008]大电流流过该导电性粒子时，金属电镀因大电流所引起的发热而熔融飞散，底材的金属芯粒子露出而在表面与空气接触的状态下变为高温，金属芯粒子因热而氧化。由此，连接用导电部的与基板电极的接触部分的导电性降低，有可能变为导通不良。
[0009]图4是表示现有的各向异性导电连接器的示意剖视图。图5是表示现有的各向异性导电连接器的电路的连接结构的示意剖视图。图6是表示现有的各向异性导电连接器的电路连接时的电路的连接结构的示意剖视图。图7是表示用于说明现有的各向异性导电连接器的连接用导电部的端部(最表面部)的由带电插拔引起的损伤的各向异性导电连接器的主要部分剖视图。
例如，如图4所示，各向异性导电连接器I的结构通过由上述导电性粒子2构成的连接用导电部3和树脂制的形成为片状的绝缘部4而构成。S卩，在片状绝缘部4的内部沿厚度方向形成有多个柱状的由很多导电性粒子2构成的连接用导电部3。各连接用导电部3通过绝缘部4而被绝缘，电流仅在片状的各向异性导电连接器I的厚度方向上流通，而不在沿着片表面的面方向上流通。另外，各连接用导电部3能够各自独立地流过电流。另外，连接用导电部3的两端分别从绝缘部4露出，与应连接的电路的电极(端子)接触。
[0010]另外，与电极接触的连接用导电部3的两端部在从片状的各向异性导电连接器I的上下(正反)表面分别突出的凸部5的部分露出，使连接用导电部3的两端部容易与电极接触。
在连接用导电部3中，导电性粒子2是在直径为10 μ m左右的金属芯2a (例如由凝集的多个金属芯粒子构成)上实施金或银等的电镀而形成有金属镀层2b，该导电性粒子2 (图5中图示)沿规定方向(绝缘部4的厚度方向)而被排列(连续配置)，在片状绝缘部4的上下表面间取得导通。
[0011]作为由这种各向异性导电连接器I进行的带电插拔的例子，如图5及图6所示，可列举如下例子，用各向异性导电连接器I对电极间阻抗为Z的形成电路的一个电路基板7的基板电极8和与该电路基板7电连接且具备直流电源DC的另一个电路基板9的基板电极10之间进行连接。
[0012]此时，例如首先在一个电路基板7侧的基板电极8部分上以接触的状态安装各向异性导电连接器I的连接用导电部3的一个端部。此时，基板电极8与各向异性导电连接器I的连接用导电部3的一个表面处于接触的状态。另外，此时，另一个电路基板9作为电源基板而被施加电压，处于在基板电极10上产生电压的状态。
[0013]其后，使另一个电路基板9的广生了电压的基板电极10接近安装于电路基板7的各向异性导电连接器I的连接用导电部3的另一个端部时，由于电流试图流向电极间阻抗为Z的一个电路基板7的基板电极8，而在各向异性导电连接器I的连接用导电部3的一个端部和另一个电路基板9的基板电极10之间广生火花。
[0014]此时，例如在各向异性导电连接器I的连接用导电部3的另一个端部的导电性粒子2中的离电源侧的基板电极10最近的导电性粒子2和基板电极10之间产生火花，从而流过箭头所示的较大的冲击电流，产生火花的导电性粒子2发热。另外，在连接用导电部3的另一个端部的表面上配置有大量的导电性粒子2，将电路基板9连接于各向异性导电连接器I时，在基板电极10和依次接近的导电性粒子2之间产生火花，有可能在多个导电性粒子中流过较大的冲击电流。
[0015]在较大的冲击电流流过的连接用导电部3的另一个端部的导电性粒子2中，如图7所示，由于较大的冲击电力流过所引起的发热，导电性粒子2的金属镀层2b熔融飞散，连接用导电部3的表面部分的导电性粒子2的金属芯2a的表面露出。另外，熔融飞散的金属镀层2b的金属2c例如附着于连接用导电部3的表面。另外，露出的金属芯2a的表面与空气接触并通过上述发热而变为高温从而被氧化。
[0016]在连接用导电部3的表面中，大量的导电性粒子2的金属芯2a的表面有可能氧化，由此连接用导电部3的表面部分的导电性粒子2的露出面变为导通不良。另外，在原则上需要带电插拔的各向异性导电连接器中，当需要装拆连接器时，由于进行带电插拔，因此在一个连接器中反复进行多次带电插拔时，变为导通不良的可能性增高。
[0017]另外，电路基板7、9是例如由FR4 (Flame Retardant Type4:耐燃等级)等构成的刚性基板，电极8、10是例如在铜(Cu)上实施镍(Ni)和金(Au)的电镀的电极。
【发明内容】
[0018]本发明是鉴于上述课题而进行的，其目的在于提供一种各向异性导电连接器，通过使形成连接用导电部的导电性粒子中的至少与金属电极接触一侧的导电性粒子的平均粒径较大，从而减少产生冲击电流时的发热，即使反复进行带电插拔也能确保导通。
[0019](I)本发明的第I方式的各向异性导电连接器具备:板状绝缘部；及连接用导电部，沿该绝缘部的厚度方向将大量的导电性粒子连续设置为从一个表面直至另一个表面的柱状，所述连接用导电部的两端部中的一个端部连接于应连接的两个电路中的一个所述电路，另一个端部连接于另一个所述电路，并且在所述连接用导电部的一个端部和一个所述电路之间进行带电插拔，其特征在于，配置在所述连接导电部的至少一个端部的导电性粒子的平均粒径为30 μ m以上。
[0020]根据本发明，由于各向异性导电连接器的连接用导电部的进行带电插拔的一个端部呈比通常的各向异性导电连接器的导电性粒子大的直径即30 μ m以上的平均粒径，因此如果通常的导电性粒子与该导电性粒子为同一材质，则比通常的导电性粒子大的该导电性粒子与通常的导电性粒子相比，热容变大且电阻变小。
[0021]由此，在连接用导电部的进行带电插拔的端部的导电性粒子(配置在前述连接用导电部的一个端部的最表面及其附近的导电性粒子)中，当带电插拔时与所连接的一个电路的例如电极之间产生火花而流过较大的冲击电流时，可以抑制产生了该火花的导电性粒子的温度上升，防止导电性粒子因较大的冲击电流而变为高温。
[0022]S卩，导电性粒子的电阻较小，由此可抑制冲击电流流过时的发热，并且热容较大，由此可抑制发热时的导电性粒子整体的温度上升。由此，可以抑制导电性粒子的带电插拔时的由火花(冲击电流)引起的发热所导致的损伤。例如，在导电性粒子的表面实施有金属电镀时，可防止金属电镀因较大的冲击电流而熔融飞散，抑制导电性粒子的镀层内侧的金属露出而氧化。
[0023]因而，可以抑制因进行带电插拔而在各向异性导电连接器中发生导通不良。为了得到如上效果，优选带电插拔时有可能产生火花的导电性粒子的平均粒径为30μπι以上。另外，板状绝缘部的板状包括薄板状或片状，例如也可以是弯曲的。
[0024](2)在本发明的各向异性导电连接器中，优选与配置在所述连接用导电部的两个端部的所述导电性粒子的平均粒径相比，配置在所述连接用导电部的两个端部之间的所述导电性粒子的平均粒径较小。
[0025]根据本方式，连接用导电部的除两端部以外的部分的导电性粒子的平均粒径比两端部的导电性粒子的平均粒径小，由此连接用导电部的两端部之间的导电性粒子的每单位体积的导电性粒子的数量变多，导电性粒子彼此的接触点的数量变多。由此，连接用导电部的电阻变小，电流变得易于流通。
[0026]即，在各向异性导电连接器中，绝缘部例如是具有弹性的树脂，虽然在连接用导电部中，导电性粒子被保持于前述树脂，但是通过各导电性粒子接触而导电。另外，通过夹着连接器以压缩电极间的方式施加力而使导电性粒子彼此切实地接触，从而处于电流更加易于流通的状态。
[0027]在这种连接用导电部中，使用较大的导电性粒子时，每单位体积的导电性粒子的数量变少，导电性粒子彼此的接触点的数量变少，由此电流变得难以流通。与此相对，使用较小的导电性粒子时，每单位体积的导电性粒子的数量变多，导电性粒子彼此的接触点的数量变多，由此电流变得易于流通。因而，在不进行带电插拔的通常的各向异性导电连接器中，原则上优选导电性粒子的粒径较小。
[0028]如上所述，在产生火花的导电性粒子中，虽然粒径较大可以减少冲击电流所引起的温度上升，但是使连接用导电部整体的导电性粒子的粒径全部较大时，则连接用导电部的电阻变大，例如需要使连接用导电部变粗(增大直径)等的对策。于是，使带电插拔时不可能产生火花的部分的导电性粒子的粒径比有可能产生火花的部分的导电性粒子的粒径小，由此可以抑制连接用导电部的电阻变大。
[0029](3)在本发明的各向异性导电连接器中，优选配置在所述连接用导电部的两个所述端部的所述导电性粒子的平均粒径处于30 μ m?100 μ m的范围内，配置在所述连接用导电部的两个所述端部之间的所述导电性粒子的平均粒径处于5μπι?20μπι的范围内。
[0030]根据本方式，可以防止因带电插拔而在连接用导电部的端部发生导通不良，并且可以防止连接用导电部的电阻变高。即，通过使连接用导电部的有可能产生火花的端部的导电性粒子的平均粒径为30 μ m以上，从而可以抑制导电性粒子的由发热引起的损伤。另夕卜，使上述端部的导电性粒子为IOOym以下，由此可以防止每单位体积的导电性粒子彼此的接触点数量变得过少而电流变得难以流通。
[0031]另外，通过使位于连接用导电部的端部间的导电性粒子的平均粒径为20μπι以下，从而可以使每单位体积的导电性粒子彼此的接触点数量足够，降低连接用导电部的电阻，并处于电流易于流通的状态。另外，可以使连接用导电部的直径足够细。另外，使端部彼此之间的导电性粒子的平均粒径为5μπι以上，由此可以防止连接用导电部中的各导电性粒子内的电阻变得过大。
[0032](4)在本发明的各向异性导电连接器中，优选所述连接用导电部的所述导电性粒子是使直径比该导电性粒子小的导电性金属芯粒子凝集而成的。
[0033]根据本方式，由于导电性粒子由凝聚的多个金属芯粒子构成，因此能够比较容易地设定或变更导电性粒子的粒径。
[0034](5)在本发明的各向异性导电连接器中，优选所述金属芯粒子的平均粒径处于配置在所述连接用导电部的至少一个端部的所述导电性粒子的平均粒径的1/20?1/2的范围内。
[0035]根据本方式，可以比较容易地使连接用导电部的端部的导电性粒子的平均粒径和这些端部之间的导电性粒子的平均粒径处于上述的数值范围内。
[0036](6)在本发明的各向异性导电连接器中，优选所述金属芯粒子的热容为0.lJ/g/K以上，所述金属芯粒子的比电阻为50Χ10_6Ω.cm以下。
[0037]根据本方式，通过使上述连接用导电部的端部的导电性粒子的平均粒径为30 μ m以上，从而能够使导电性粒子的热容成为足够的值，并且能够使导电性粒子的电阻足够低。即，可以抑制产生火花的导电性粒子的温度上升。
[0038](7)在本发明的各向异性导电连接器中，优选所凝集的所述金属芯粒子实施有由金、银及钯中的至少一种金属形成的镀层，所述镀层的厚度处于0.01 μ m?2 μ m的范围内。
[0039]根据本方式，镀层使用银、金或钯，并且使厚度为0.Ιμπι以上，由此各导电性粒子表面的导电性变高，通过导电性粒子彼此的接触点可以使电流易于流通。另外，可以防止金属芯粒子氧化。另外，通过使镀层的厚度为2μπι以下，从而可以抑制镀层的成本上升。
[0040]根据本发明，可以防止各向异性导电连接器的连接用导电部的与应连接的电路端子的接触部分的导电性粒子因进行带电插拔时产生的较大的冲击电流所导致的发热而受损。因而，可使用各向异性导电连接器来实现带电插拔。各向异性导电连接器可形成为较薄，可以在小型、薄型设备中实现带电插拔。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]图1是表示本发明实施方式所涉及的各向异性导电连接器的主要部分示意剖视图。
图2是表示各向异性导电连接器的连接用导电部的导电性粒子的图。
图3是表示用于模拟产生冲击电流时的导电性粒子的温度上升与导电性粒子的粒径的关系的与导电性粒子近似的圆柱的立体图。
图4是表示现有的各向异性导电连接器的示意剖视图。
图5是表示现有的各向异性导电连接器的电路的连接结构的示意剖视图。
图6是表示现有的各向异性导电连接器的电路连接时的电路的连接结构的示意剖视图。
图7是表示用于说明现有的各向异性导电连接器的连接用导电部的端部(最表面部)的由带电插拔引起的损伤的各向异性导电连接器的主要部分剖视图。
符号说明
20-各向异性导电连接器；21-第I导电性粒子(导电性粒子)；22_第2导电性粒子(导电性粒子)；23_连接用导电部；24_绝缘部；25_凸部；26_金属芯粒子；27_金属镀层；30-圆柱。
【具体实施方式】
[0042]参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
图1是表示本发明实施方式所涉及的各向异性导电连接器的主要部分示意剖视图。图
2是表示各向异性导电连接器的连接用导电部的导电性粒子的图。图2(a)是表示由金属芯粒子构成的电镀前的导电性粒子的侧视图，图2(b)是表示由金属芯粒子构成的电镀后的导电性粒子的侧视图。
[0043]本发明实施方式的特征在于各向异性导电连接器的由导电性粒子构成的连接用导电部的结构，其它构成与现有构成一样。即，实施方式所涉及的各向异性导电连接器20与图4所示的现有的各向异性导电连接器I 一样，在片状(板状)绝缘部24上，将由导电性粒子21、22构成的连接用导电部23以柱状设置在片状绝缘部24的厚度方向上。另外，在片状绝缘部24的上下(正反)表面，在上述连接用导电部23的端部部分上形成有凸部25，连接用导电部23的端部的最表面部的导电性粒子21从凸部25的表面露出。
[0044]绝缘部24由绝缘性的具有弹性的树脂构成，可以使用硅类树脂、氟类树脂、丙烯酸类树脂、聚酰亚胺类树脂等，但是考虑到散热性则优选硅类树脂。
[0045]在实施方式中，构成连接用导电部23的导电性粒子21、22由平均粒径相互不同的两种导电性粒子21、22形成。S卩，由平均粒径较大的第I导电性粒子21和平均粒径比第I导电性粒子21小的第2导电性粒子22形成连接用导电部23。
[0046]如图1所示，第I导电性粒子21配置在连接用导电部23的与应连接的两个电路的电极(端子)接触的两端部上，第2导电性粒子配置在连接用导电部23的两端部之间。即，在连接用导电部23的与绝缘部24的两个表面部分对应的端部，在最表面及其附近配置第I导电性粒子21，在除此以外的部分上配置第2导电性粒子22。
[0047]另外，连接用导电部23的配置第I导电性粒子21的两端部的直径比上述两端部之间的配置第2导电性粒子22的部分(中间部分)的直径大。
[0048]如图2所示，上述第I导电性粒子21及第2导电性粒子22由凝集的多个金属芯粒子26构成，凝集的金属芯粒子26的团块周围被金属镀层27覆盖。
[0049]金属芯粒子26是例如由从镍、铁、铬、钛、铜、钴等选择的一个以上的金属构成的粒子。另外，在各向异性导电连接器21的制造时为了形成连接用导电部23，而利用磁力使磁性导电性粒子取向时，优选金属芯粒子26显示强磁性或顺磁性。
[0050]金属镀层27是例如在凝集的金属芯粒子26的团块上电镀从金、银、钯等选择的I个以上的金属而形成的金属镀层。优选金属镀层27由导电性高且难以氧化的金属形成。另夕卜，金属芯粒子26及金属镀层27并不限于上述的各种金属，也可以使用合金等。
[0051]在由凝集的金属芯粒子26构成的芯上利用电镀而形成有金属镀层27的第I导电性粒子21例如其平均粒径处于30μπι?100 μ m的范围内。另外，优选第I导电性粒子21的平均粒径处于40 μ m?80 μ m的范围内，进而,更优选为45 μ m?60 μ m。
[0052]如果减小第I导电性粒子21的直径，则第I导电性粒子21的电阻变大，并且热容变小。其结果，当带电插拔时产生火花而较大的冲击电流流向第I导电性粒子21时，发热量变大，由于热容变小从而发热温度变高。
[0053]因而，第I导电性粒子21的尺寸较小时，则变得容易受到由冲击电流引起的发热的影响，例如，金属镀层27熔融飞散，并且由于金属镀层27熔融飞散，在露出而与空气接触的状态下处于高热的金属芯粒子26发生氧化，从而变为导通不良的可能性增高。
[0054]因而，带电插拔时有可能产生火花的第I导电性粒子21需要粒径较大，如上所述，优选平均粒径为30 μ m以上。
另外，在连接用导电部23中，连续配置的大量的导电性粒子21、22相互接触，由此在连接用导电部23中流过电流。因而，优选导电性粒子21、22彼此的接触点的数量较多。
[0055]此时，为了使每单位体积的导电性粒子21、22的接触点的数量增加，优选密集地配置有尺寸较小的导电性粒子21、22，通过使每单位体积的接触点的数量增多，可以减少连接用导电部23的电阻。
因而，在防止连接用导电部23的电阻变高方面，优选使第I导电性粒子21的平均粒径为100 μ m以下。
[0056]另一方面，由于第2导电性粒子22位于不产生火花的位置，并不直接流过较大的冲击电流，因此不需要使平均粒径较大，为了减少连接用导电部23中的电阻，优选平均粒径较小。例如，优选第2导电性粒子22的平均粒径为20μπι以下。但是，如果第2导电性粒子22过小，则由于连接用导电部23中流过大电流时容易因热而受损，因此优选第2导电性粒子22的平均粒径为5 μ m以上。[0057]如上所述，在连接用导电部23中，使由粒径较大的第I导电性粒子21构成的端部的直径比由粒径较小的第2导电性粒子22构成的中间部的直径大。这是因为虽然第I导电性粒子21通过直径变大而电阻变低，但是由于在由第I导电性粒子21构成的连接用导电部23的端部，第I导电性粒子21彼此的接触点的数量减少，从而电阻变高，因此使连接用导电部23的由第I导电性粒子21构成的部分的直径增大来降低电阻。与此相对，由于连接用导电部23的中间部由较小的第2导电性粒子22构成，因此与端部相比电阻变低，从而使直径较小。
[0058]另外，优选金属芯粒子26的平均粒径处于第I导电性粒子21的平均粒径的1/20~1/2的范围内，通过处于该范围，可以在第I导电性粒子21和第2导电性粒子22之间恰当地设定粒径的差。 [0059]另外，金属芯粒子26为了呈现使第I导电性粒子21如上所述在发出火花时的冲击电流下不会损伤的大热容且低电阻，优选金属芯粒子的热容为0.lJ/g/K以上，且前述金属芯粒子的比电阻为50Χ10_6Ω.cm以下。
[0060]另外，优选金属镀层(电镀)27的厚度处于0.01 μ m~2μπι的范围内。如果使金属镀层27的厚度为0.01 μ m以下，则发出火花时金属镀层27变得容易剥落，如果使金属镀层27的厚度比2μπι厚，则成本变高。
[0061]图3是表示用于模拟产生冲击电流时的导电性粒子的温度上升与导电性粒子的粒径的关系的与导电性粒子近似的圆柱的立体图。
在此，使用与第I导电粒子21近似的图3所示的金属制圆柱30，说明第I导电粒子21的粒径(尺寸)与热容及电阻的关系。圆柱30的半径为r。，轴向(电流流动的方向)长度为 2r0o
使电阻率为P，使通电的长度为L，使截面积为A时，电阻R为R = P.L/A。
[0062]在此，圆柱30 的情况下，L 为 2rQ, A 为 π r02,则 R = P.2r0/ π r02 = 2 P / π rQO
因而，电阻R与圆柱30的半径的倒数成比例。即，圆柱30的半径(导电性粒子的粒
径)越大，则电阻越小，为了降低第I导电性粒子21的电阻，需要增大第I导电性粒子21的粒径。
[0063]另外，使圆柱30的热容为Q，使圆柱30的重量为m，使圆柱30的比热容为C，使冲击电流流过时的上升温度为Ttl,使圆柱30的环境温度为Ta时，则热容Q = m.C.(T0-Ta)。
另外，使冲击电流为I，使电阻为R，使发热量为W时，冲击电流流过时的发热量为W =R-12。在此，冲击电流流过时的热容Q与发热量W为W = Q。
[0064]因而，T0-Ta= R.I2/ (m.c)。
在此，R如上所述与圆柱30的半径r0的倒数1/r(Ι成比例。
另外，圆柱30的重量m与圆柱30的体积成比例，圆柱30的体积为2α3 π，与ro3成比例。
[0065]据此，T0-Ta与Ι/r。4 = I.。4成比例。另外，由于可以认为TQ》Ta，因此冲击电流所引起的温度上升Ttl与IV4成比例。由此，圆柱30的半径ro越大，则冲击电流所引起的温度上升越小。即，第I导电性粒子21的粒径越大，则上述的发出火花时的冲击电流所引起的温度上升越小。因而，为了防止因基于冲击电流的发热而导致第I导电性粒子21损伤，需要第I导电性粒子21的平均粒径较大。 因而，在实施方式中，现有的通常的导电性粒子的粒径为10 μ m左右，与此相对，使第I导电性粒子的粒径为30 μ m以上。
[0066]关于这种各向异性导电连接器20，通过使有可能在带电插拔时产生火花而流过较大的冲击电流的第I导电性粒子21的粒径较大，从而可以在冲击电流流过时减少第I导电性粒子21的温度上升。产生火花的第I导电性粒子21的温度上升变少，由此可以抑制如以往那样第I导电性粒子21的金属镀层27熔融飞散。
[0067]另外，由于金属镀层27的熔融飞散被抑制，因此可以抑制金属芯露出并因热而被氧化。
因而，在作为适合于小型、薄型设备的连接器的各向异性导电连接器中，可实现带电插拔。
[0068]作为这种需要带电插拔的薄型、小型设备，可列举辅助人工心脏系统，其针对以下病例在心脏移植之前的循环改善中使用，即适合心脏移植的重症心力衰竭患者，即使利用药物疗法或体外式辅助人工心脏等的辅助循环法也陷入持续的代偿失调，并且被认为除心脏移植以外很难救命的病例。
[0069]该辅助人工心脏系统具备:马达驱动的血泵(旋转式泵)，植入体内且为离心型，产生血液的连续流动；控制器，配置在体外向泵供给电流并控制血泵；及冷却密封单元，配置在控制器的壳体内，通过在血泵中使水循环，从而进行血泵的支撑轴的润滑、机械密封部分的血液密封的保持、血泵内部的冷却等。
[0070]该冷却密封单元能够通过在血泵的机械密封部分防止血液凝固而作为血泵使用旋转式泵。
在该冷却密封单元和具备该冷却密封单元并控制血泵的控制器中，优选始终进行工作，通过带电插拔来进行部件的装拆。作为用于该控制器及冷却密封单元中的部件的带电插拔的连接器，可以使用实施方式的各向异性导电连接器。
[0071]另外，在实施方式中，虽然作为连接用导电部23的导电粒子，使用直径不同的第I导电性粒子21和第2导电性粒子22，但是也可以仅使用粒径较大的第I导电性粒子21。此时，虽然粒径较大的第I导电性粒子21内的电阻变低，但是由于使用粒径较大的第I导电性粒子21，从而导电性粒子间的接触点的数量变少，由此连接用导电部23的电阻有可能变高。此时，可以通过增大连接用导电部23的直径来进行应对。
[0072]此时，由于不需要根据连接用导电部23的位置来改变导电性粒子的粒径，因此即使第I导电性粒子21的粒径比以往大，也能够使用原则上与以往相同的制造装置并用相同的制造方法来制造各向异性导电连接器，相对于根据位置而改变导电性粒子的粒径的情况，可以实现制造成本的减少。
[0073]另外，由于仅有可能产生火花的导电性粒子为粒径较大的第I导电性粒子21即可，因此也可以不是在连接用导电部23的两端部，而是仅在带电插拔时与电路基板的电极(端子)接触或分离一侧的端部配置第I导电性粒子21，并在其它端部和中间部配置第2导电性粒子22。
另外，导电性粒子21、22的芯部分也可以不是由凝集的多个金属芯粒子26构成，而是由一块金属芯构成。
实施例[0074]以下，说明本发明的实施例。
实施例所涉及的各向异性导电连接器21 (I)原则上具有图4所示的形状。构成连接用导电部23(3)的导电性粒子21(2)在由镍构成的金属芯粒子26所凝集的金属芯上实施镀银而形成有金属镀层27。
[0075]导电性粒子21的平均粒径为约50 μ m。
即，所使用的导电性粒子21是粒径较大的第I导电性粒子21，连接用导电部23整体由粒径较大的第I导电性粒子21构成。
另外，第I导电性粒子21的金属镀层27的厚度为约0.1 μ m。
绝缘部24(4)由硅类树脂形成。
[0076]相对于该实施例，现有例是图4所不的各向异性导电连接器I,相对于实施例,构成连接用导电部3的导电性粒子的粒径不同，在现有例中，使用平均粒径ΙΟμπι的第I导电性粒子21。现有例相对于实施例除导电性粒子以外，呈同样的构成。
[0077]使用上述的实施例的各向异性导电连接器21和现有例的各向异性导电连接器I进行了带电插拔。
带电插拔中接触或分离的电路基板中的一个电路基板的电路阻抗为约30 Ω，另一个电路基板中具备12V的直流电源。另外，带电插拔时的冲击电流为瞬时120Α?150Α。
[0078]关于现有例的各向异性导电连接器I，通过一次带电插拔便变为导通不良，处于无法使用的状态。
与其相对，关于实施例的各向异性导电连接器21，即使反复进行30次带电插拔，也没有变为导通不良，也没有产生其它问题。因而，其为还能实现30次以后的带电插拔的状态。
【权利要求】
1.一种各向异性导电连接器，其具备: 板状绝缘部； 及连接用导电部，沿所述绝缘部的厚度方向将大量的导电性粒子连续设置为从一个表面直至另一个表面的柱状， 所述连接用导电部的两端部中的一个端部连接于应连接的两个电路中的一个所述电路，另一个端部连接于另一个所述电路，并且在所述连接用导电部的一个端部和一个所述电路之间进行带电插拔，其特征在于， 配置在所述连接导电部的至少一个端部的导电性粒子的平均粒径为30 μ m以上。
2.根据权利要求1所述的各向异性导电连接器，其特征在于，与配置在所述连接用导电部的两个端部的所述导电性粒子的平均粒径相比，配置在所述连接用导电部的两个端部之间的所述导电性粒子的平均粒径较小。
3.根据权利要求2所述的各向异性导电连接器，其特征在于，配置在所述连接用导电部的两个所述端部的所述导电性粒子的平均粒径处于30 μ m~100 μ m的范围内，配置在所述连接用导电部的两个所述 端部之间的所述导电性粒子的平均粒径处于5 μ m~20 μ m的范围内。
4.根据权利要求1所述的各向异性导电连接器，其特征在于，所述连接用导电部的所述导电性粒子是使直径比所述导电性粒子小的导电性金属芯粒子凝集而成的。
5.根据权利要求4所述的各向异性导电连接器，其特征在于，所述金属芯粒子的平均粒径处于配置在所述连接用导电部的至少一个端部的所述导电性粒子的平均粒径的·1/20~1/2的范围内。
6.根据权利要求4所述的各向异性导电连接器，其特征在于，所述金属芯粒子的热容为0.lJ/g/K以上，所述金属芯粒子的比电阻为50Χ10_6Ω.cm以下。
7.根据权利要求4至6中任意一项所述的各向异性导电连接器，其特征在于，所凝集的所述金属芯粒子实施有由金、银及钯中的至少一种金属形成的镀层，所述镀层的厚度处于·0.0]^!11~241]1的范围内。
【文档编号】H01R11/01GK103959567SQ201380003696
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2012年10月19日
【发明者】内田将巳 申请人:株式会社太阳医疗技术研究所
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