Способ изготовления анизотропной электропроводящей пленки

 

Использование: изготовление анизотропной электропроводящей пленки с заданными гибкими свойствами, преимущественно для подключения микроэлектронных компонентов в электронной технике. Сущность изобретения: перед приготовлением пастообразной смеси покрывают частицы магниточувствительного материала магнитонечувствительным электропроводящим материалом. После размещения на первом полюсе магнита магнитонечувствительной пленки на последней размещают пастообразную смесь. Затем размещают магнитонечувствительную пленку. После этого поверхность пленки на пастообразной смеси выравнивают. Затем устанавливают второй полюс магнита от смеси на расстоянии, превышающем расстояние от нее до первого полюса. Включают магнитное поле. При этом толщина расположенной на первом полюсе магнита пленки превышает толщину размещенной на ней пастообразной смеси. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области электронной техники, преимущественно к способу изготовления контактирующих устройств для подключения микроэлектронных компонентов с высокой степенью интеграции контактных площадок, например, для электрического подключения интегральных схем (ИС), дисплеев, микрокалькуляторов, электронных часов и т.д.

Известен способ изготовления анизотропного проводника, чувствительного к давлению, согласно которому используется изолирующий эластомер с диспергирующими в нем в соотношении 3-40% от общего объема электропроводящими магнитными частицами с размерами 0,01-200 мкм, причем частицы при воздействии на них магнитного поля концентрируются и распределяются в определенных областях изготавливаемого материала в соответствии с заданным рисунком.

В материале, изготовленном указанным способом, образуются два типа областей: а) имеющие относительно высокую концентрацию частиц и являющиеся высокочувствительными к давлению электропроводящими участками; б) области с изолирующими свойствами.

Указанный способ имеет существенные технологические ограничения. Так, например, он не позволяет изготовить материал, имеющий анизотропную электропроводность с высокой плотностью распределения электропроводящих областей на единицу площади. Это затрудняет, например, использование материала, полученного описанным способом, для подсоединения кристалла ИС к другим микроэлектронным компонентам.

Для получения материала с требуемой плотностью распределения электропроводящих областей, согласно указанному способу, требуется создание специальных концентраторов магнитного поля с очень малыми размерами формирующих элементов. Изготовление таких концентраторов и их совмещение между собой в процессе воздействия магнитного поля представляет собой чрезвычайно сложную техническую проблему.

Ближайшим по технической сущности к предложенному решению является способ изготовления анизотропной электропроводящей пленки, заключающийся в получении в пастообразном состоянии смеси полимерного материала с частицами магниточувствительного электропроводящего порошка и отверждении полимерного материала в магнитном поле между полюсами магнита.

Указанный способ включает следующие признаки: 1) смешивание множества электропроводящих ферромагнитных частиц в неотвердевшем изолирующем полимере; 2) отверждение полимера под воздействием магнитного поля, силовые линии которого параллельны заданному направлению преимущественной проводимости. Воздействие магнитного поля приводит к тому, что перемешанные в полимере частицы выстраиваются одна за другой в одной или нескольких цепочках, каждая из которых параллельна линиям магнитного поля. Величина магнитного поля может регулироваться для усиления или ослабления способности частиц, которые еще не стали частью какой-либо цепочки, присоединяться к другим.

Недостатком указанного способа является отсутствие возможности получения анизотропной пленки с высокой плотностью равномерно расположенных по площади электропроводящих участков. Это связано с тем, что указанный способ предполагает использование полюсных наконечников, на плоских поверхностях которых имеется множество отстоящих на одинаковом расстоянии друг от друга выступов.

Полюсные наконечники располагаются на плоских поверхностях стержней полюсов электромагнита таким образом, чтобы выступы на противостоящих наконечниках находились друг против друга.

Изготовление указанных полюсных наконечников для получения материала с высокой плотностью проводящих участков представляет собой сложную техническую задачу, связанную с необходимостью расположения выступов на полюсных наконечниках с шагом 40 мкм и менее, причем необходимо предусмотреть возможность совмещения выступов одного полюса с выступами другого с точностью на менее ±5 мкм.

Недостатком способа является также сложность получения качественного электрического соединения элементов, имеющих разную высоту контактов, в связи с отсутствием необходимых для этого упругих свойств пленки, что существенно снижает функциональные возможности полученной этим способом пленки.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей изготовленной пленки за счет придания ей необходимых упругих свойств.

Предложенный способ обеспечивает получение надежного электрического контакта электрических соединений с равновысокими контактными площадками с помощью полученной анизотропной электропроводящей пленки.

Сущностью способа изготовления анизотропной электропроводящей пленки является то, что перед приготовлением пастообразной смеси покрывают частицы магниточувствительного электропроводящего материала магниточувствительным электропроводящим материалом, а после размещения на первом полюсе магнита магниточувствительной пленки на последней размещают сначала пастообразную смесь с одновременным формированием ее боковой поверхности и затем магниточувствительную пленку, после чего поверхность пленки на пастообразной смеси выравнивают, устанавливают второй полюс магнита от смеси на расстоянии, превышающем расстояние от нее до первого полюса, и включают магнитное поле, при этом толщина расположенной на первом полюсе магнита пленки превышает толщину размещенной на ней пастообразной смеси.

Полученная согласно изобретению пленка имеет высокую плотность расположения проводящих участков, представляющих собой отдельно стоящие столбики, состоящие из частиц магниточувствительного электропроводящего порошка, и может деформироваться в поперечном направлении вдоль названных столбиков и возвращаться в первоначальное состояние за счет заданных ей упругих свойств. Это обеспечивает надежный электрический контакт с разновысокими контактными площадками соединяемых изделий, в которых используется полученная пленка.

Способ изготовления анизотропной электропроводящей пленки согласно изобретению заключается в следующем. Частицы из магниточувствительного материала покрывают магниточувствительным электропроводящим материалом. Затем производят размещение на первом полюсе магнита магнитонечувствительной пленки, на которой размещают смесь в пастообразном состоянии, состоящую из матричного эластичного диэлектрического материала и частиц магниточувствительного материала с магнитонечувствительным электропроводящим покрытием. На смеси размещают магниточувствительную пленку, после чего поверхность пленки на смеси выравнивают, устанавливают второй полюс магнита от смеси на расстоянии, превышающем расстояние от нее до первого полюса магнита, и включают магнитное поле, при этом толщина расположенной на первом полюсе магнита пленки превышает толщину размещенной на ней пастообразной смеси.

На фиг. 1 показана структура пленки; на 2 - вид сверху на пленку; на 3 - схема проведения процесса; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - узел Б на фиг. 4. На фиг. 3 -5 показано расположение формируемого материала в зазоре полюсов магнита.

1 - первый полюс магнита; 2 - второй полюс магнита; 3 - частицы магниточувствительного материала (наполнителя); 4 - покрытие частиц порошка 3, являющееся магнитонечувствительным электропроводящим материалом; 5 - матричный полимерный материал; 6 - магнитонечувствительная пленка;
7 - рамка;
8 - магнитонечувствительная пленка;
9 - упор.

Ниже приводится детальное описание изготовления анизотропной пленки согласно изобретению.

Частицы 3 из магниточувствительного материала покрывают магниточувствительным электропроводящим материалом 4. На первом полюсе 1 магнита размещают пленку 6 и рамку 7. Рамку 7 изготавливают из магнитонечувствительного материала, приготавливают пастообразную смесь, включающую матричный диэлектрический материал 5 и частицы 3 магниточувствительного материала с покрытием 4. Смесь помещают на пленку 6 внутрь рамки 7. На смесь помещают магнитонечувствительную пленку 8, на которой устанавливают упор 9, и отводят второй полюс магнита на расстояние В от рабочей поверхности второго полюса до верхней поверхности смеси, превышающее расстояние Г от рабочей поверхности первого полюса магнита до нижней поверхности смеси, и включают магнитное поле.

После отверждения смеси магнитное поле выключают и готовая анизотропная пленка извлекается.

При изготовлении анизотропной электропpоводящей пленки согласно изобретению взаимодействие магнитного поля с частицами 3 обусловливает следующее:
а) частицы распределяются равномерно по площади формируемой смеси, так как размещаемая между частицами и ближайшим полюсом магнитонечувствительная пленка уменьшает влияние макронеоднородностей магнитного поля, связанных с наличием доменной структуры материала полюса магнита;
б) расположение частиц 3 в непосредственной близости к одному из полюсов магнита и удаление их от другого полюса приводят к тому, что частицы преимущественно намагничиваются одноименным знаком. Вследствие этого, частицы отталкиваются друг от друга и стремятся расположиться равномерно и с определенным шагом по площади формуемой смеси;
в) наличие над частицами полюса с противоположным знаком магнитного поля приводит к выстраиванию частиц в цепочки (столбики), ориентация которых совпадает с направлением линий магнитного поля;
г) магнитонечувствительное электропроводящее покрытие на частицах препятствует их слипанию в процессе миграции под воздействием магнитного поля внутри формируемой смеси.

В результате действия указанных эффектов анизотропная пленка, изготавливаемая по заявляемому способу, имеет регулярную структуру электропроводящих участков, расположенных с определенным шагом равномерно по площади пленки и представляющих собой цепочки электропроводящих частиц. Шаг расположения проводящих участков является функцией массы частиц, их магнитной проницаемости, величины магнитного поля, участвующего в формировании анизотропной пленки и толщины самой пленки.

Пример изготовления анизотропной пленки согласно изобретению.

П р и м е р 1 (см. фиг. 3 и 4).

Пленка 6 толщиной 0,1 мм;
рамка 7 толщиной 0,05 мм;
пленка 8 толщиной 0,1 мм;
упор 9 толщиной 1,2 мм;
материал деталей 6, 7, 8 - полиэтиленовая пленка;
материал упора - оргстекло.

Приготавливают смесь из пасты К ТУ 38.103.508-81 холодного отверждения на основе синтетического каучука СКТН, катализатора-отвердителя N 68 ГОСТ 38.03239-81 и порошка-наполнителя. Форма частиц порошка - круглая. Частицы состоят из никеля, покрытого снаружи серебром. Соотношение между пастой К, катализатором и порошком по массе следующее: паста К - 83%, катализатор N 68 - 15%, порошок - 2%.

Приготовленную смесь помещают на пленку 6 внутрь рамки 7. На смесь размещают пленку 8, а на пленку 8 упор 9. Сближают полюса магнита до упора и включают постоянное магнитное поле с величиной индукции 0,5 Т.

После отверждения матричного материала смеси выключают магнитное поле и извлекают анизотропную электропpоводящую пленку.

Анизотропная электропpоводящая пленка, изготовленная согласно изобретению, опробована в электронных часах для контактирования жидко-кристаллических дисплеев с ИС.

Пленка найдет широкое использование в электронных часах, микрокалькуляторах, в портативной видеотехнике и других изделиях.

Применение пленки только в электронных наружных часах позволяет обеспечить снижение затрат на производство и повышение производительности труда на операции соединения кристалла ИС с жидкокристаллическим индикатором и другими элементами часов.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АНИЗОТРОПНОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕЙ ПЛЕНКИ, заключающийся в получении в пастообразном состоянии смеси полимерного материала с частицами магниточувствительного электропроводящего материала и отверждении полимерного материала в магнитном поле между полюсами магнита, отличающийся тем, что перед приготовлением пастообразной смеси покрывают частицы магниточувствительного электропроводящего материала магнитонечувствительным электропроводящим материалом, после размещения на первом полюсе магнита магнитонечувствительной пленки на последней размещают пастообразную смесь и затем вторую магнитонечувствительную пленку, затем поверхность пленки на пастообразной смеси выравнивают, устанавливают второй полюс магнита от смеси на расстоянии, превышающем расстояние от нее до первого полюса магнита, и включают магнитное поле.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что толщину расположенной на первом полюсе магнита пленки выбирают превышающей толщину размещенной на ней пастообразной смеси.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5