CN112470237A - 树脂构件和树脂构件的制造方法 - Google Patents

Abstract

树脂构件(10)由以填料(13)和具有绝缘性的基础聚合物(14)作为主成分的树脂材料构成。在树脂构件(10)的表面(11)附近形成有含有在表面方向取向的填料(13)和填充于各填料(13)间的基础聚合物(14)的取向层(12)。取向层(12)具有含有基础聚合物(14)的碳化物即石墨且赋予导电性和导热性的碳化部(15)。

Description

树脂构件和树脂构件的制造方法

相关申请的交叉引用

本申请基于在2018年7月20日提出申请的专利申请号2018－136647号、在2019年7月10日提出申请的专利申请号2019－128420号，在此援引其记载内容。

技术领域

本发明涉及树脂构件和树脂构件的制造方法。

背景技术

以往，已知有将树脂构件的表层石墨化而形成碳化物的技术。在专利文献1中，对树脂构件照射波束而将树脂表层的特定部位选择性地石墨化，使用由此得到的碳化物作为配线基板的配线结构的一部分。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000－216521号公报

发明内容

然而，本发明人等认为提高设置于树脂构件的表面的碳化物的导电性是有用的。但是，专利文献1中并没有公开提高碳化物的导电性，存在改善的余地。

本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供设置于表面的碳化物的导电性得到提高的树脂构件和其制造方法。

关于树脂构件的表面附近的碳化物，提高与表面平行的方向(以下称为表面方向)的导电性是有用的。但是，专利文献1中并没有公开碳化物的特定方向的导电性，存在改善的余地。本发明的第1方案的目的涉及提高形成于树脂构件的表面附近的碳化物的导电性，特别是提高表面方向的导电性。

本发明的第1方案的树脂构件由以填料和具有绝缘性的基础聚合物作为主成分的树脂材料构成。在树脂构件的表面附近形成有含有在表面方向取向的填料和填充于各填料间的基础聚合物的取向层。取向层具有含有基础聚合物的碳化物即石墨且赋予导电性和导热性的碳化部。

本发明的第1方案的树脂构件的制造方法包括成型工序和碳化工序。在成型工序中，将树脂材料熔融，使剪切应力作用于与树脂构件的表面附近对应的熔融树脂，然后进行固化，由此在表面附近形成含有在表面方向取向的填料和填充于各填料间的基础聚合物的取向层。在碳化工序中，对取向层局部地进行加热处理，使取向层中所含的基础聚合物碳化，生成含有石墨且赋予导电性和导热性的碳化部。

根据本发明的第1方案，取向层中填料在表面方向取向，因此，填充其间的基础聚合物碳化时生成的碳化物容易形成在表面方向取向的层状的组织。另外，碳化物中所含的石墨的a－b面容易在表面方向取向。因此，提高碳化物在表面方向的导电性。

另外，由于取向层含有填料，因此，抑制在为了碳化而将取向层局部地进行加热处理时加热部位的温度变得过高，使升温速度平缓，由此抑制急剧地产生分解气体而碳化物飞散。另外，相对于碳化物或基础聚合物的高分子成为锚点，抑制因分解气体产生所致的碳化物的飞散。因此，碳化物的固定性提高，导电性提高。

关于设置于树脂构件的表面的含有碳化物的碳化部，担心在树脂构件的制造中或制造后碳化物脱离而碳化部的导电性降低(即，碳化部的电阻值上升)。本发明的第2方案的目的在于抑制碳化部的导电性的降低。

本发明的第2方案的树脂构件含有树脂材料而形成，具备基体部和碳化部。基体部由树脂材料形成且含有具有绝缘性的基础聚合物和强度比基础聚合物高的填料，并被混合于基础聚合物的状态的填料强化。碳化部设置于基体部的外表面，通过含有碳化物而具有导电性。对于填料，填料的至少一部分进入碳化部而限制碳化部从基体部脱离。

本发明的第2方案的树脂构件的制造方法是含有树脂材料而形成的树脂构件的制造方法，包括准备工序和碳化工序。在准备工序中，准备由树脂材料形成且含有具有绝缘性的基础聚合物和强度比基础聚合物高的填料，并被混合于基础聚合物的状态的填料强化的基体部。在碳化工序中，以在基体部的外表面设置通过含有基础聚合物的一部分碳化而成的碳化物而具有导电性的碳化部的方式且以成为填料的至少一部分进入碳化部而限制碳化部从基体部脱离的状态的方式对基体部进行加热。

根据本发明的第2方案，在树脂构件的制造后中，碳化物的脱离被填料限制。因此，能够抑制碳化物脱离而碳化部的导电性降低。另外，在通过加热使基础聚合物碳化而生成碳化部的制造中，伴随分解气体产生的碳化部的飞散被填料限制。因此，能抑制伴随加热而碳化部的一部分飞散使碳化部的导电性降低、碳化部中断。

附图说明

关于本发明的上述目的和其它目的、特征、优点参照附图并通过下述的详细记述而更明确。附图如下：

图1是第1实施方式的树脂构件的立体图，

图2是图1的II－II线截面图，

图3是图2的III－III线截面图，

图4是图2的IV－IV线截面图，

图5是对第1实施方式的制造方法进行说明的工序图，

图6是表示在第1实施方式的制造方法的成型工序中将熔融树脂注入到模具的情形的截面图，是表示模具与熔融树脂的界面附近的填料的取向状态的图，

图7是与图6对应的模具的截面图，是表示模具与熔融树脂的界面附近的分子链的取向状态的图，

图8是表示构成图4的碳化部的石墨的a－b面的图，

图9是表示在第1实施方式的制造方法的碳化工序中对成型体的取向层进行激光束的照射的情形的截面图，

图10是第2实施方式的树脂构件的立体图，

图11是将图10的碳化部的一部分放大来表示的立体图，

图12是图10的XII－XII线截面图，

图13是表示在第2实施方式的制造方法的碳化工序中对成型体的取向层进行激光束的照射的情形的截面图，

图14是表示第3实施方式的成型体的凹部的截面图，

图15是表示第4实施方式的成型体的凹部的截面图，

图16是表示比较方式的成型体的凹部的截面图，

图17是表示第5实施方式的成型体的凹部的截面图，

图18是表示第6实施方式的成型体的凹部的截面图，

图19是第7实施方式的树脂构件的立体图，

图20是图19的XX－XX线截面图，

图21是表示图20的截面的照片，

图22是与图20对应的图，是示意性地表示填料挂到碳化物的情形的截面图，

图23是对第7实施方式的树脂构件的制造方法进行说明的工序图，

图24是表示图23的准备工序中所准备的基体部的立体图，

图25是图24的XXV－XXV线截面图，

图26表示在图23的碳化工序中对基体部进行激光束照射的情形的立体图，

图27是图26的XXVII－XXVII线截面图，

图28是第8实施方式的树脂构件的立体图，

图29是图28的XXIX－XXIX线截面图，

图30是表示图29的截面的照片，

图31是表示在第8实施方式的碳化工序中对基体部进行激光束照射的情形的立体图，

图32是图31的XXXII－XXXII线截面图，

图33是第9实施方式的树脂构件的立体图，

图34是对第9实施方式的树脂构件的制造方法进行说明的工序图，

图35是表示图34的准备工序中所准备的基体部的立体图，

图36是表示在图34的倒角工序中经倒角后的基体部的立体图，

图37是表示在图34的碳化工序中对基体部进行激光束照射的情形的立体图，

图38是第10实施方式的树脂构件的正面的放大照片，

图39是图38的XXXIX－XXXIX线截面图，

图40是对第10实施方式的树脂构件的制造方法进行说明的工序图，

图41是在实施例1的碳化工序中对成型体的取向层进行激光束的照射的初期阶段的情形的立体图，

图42是表示在实施例1的碳化工序中对成型体的取向层进行激光束的照射的末期阶段的情形的立体图，

图43是表示在实施例1中通过碳化工序而形成于取向层的碳化部的端部的照片，

图44是从倾斜45度的角度观察在实施例1中通过碳化工序而形成于取向层的碳化部的第3区域的碳化物层时的照片，

图45是表示在实施例1中将碳化工序后的树脂构件整体用由环氧树脂构成的铸塑材料固定后，将第3区域的碳化物沿着激光的轨道进行切割时的截面的照片，

图46是表示在实施例4中通过碳化工序而形成于取向层的碳化部的端部的照片，

图47是表示在实施例5中通过碳化工序而形成于取向层的碳化部的图，

图48是表示在实施例13的制造方法的碳化工序中对成型体的取向层与金属构件的接触界面照射激光束的情形的截面图，

图49是表示在实施例13中取向层与金属构件的接触界面被碳化的状态的截面图，

图50是表示在实施例14的制造方法的碳化工序中对成型体的取向层与金属构件的接触界面照射激光束的情形的截面图，

图51是表示在实施例14中取向层与金属构件的接触界面被碳化的状态的截面图，

图52是表示在其它实施方式中成型了的成型体的立体图，

图53是表示在其它实施方式中形成有碳化部的成型体的立体图，

图54是表示在其它实施方式中将多个树脂构件彼此组合的情形的立体图，

图55是表示在其它实施方式中形成有被覆部的多个树脂构件的立体图，

图56是表示在其它实施方式中透过透射材料对成型体照射激光束的情形的立体图。

具体实施方式

首先，对现有方式和其问题点进行说明。一直以来，通过在成型时用绝缘性树脂被覆通电构件而局部兼备导电性的树脂成型部件是众所周知的。例如，根据日本特开2012－164447号公报，将对1次成型品组装多个金属配线部件而成的至少2个以上的1次装配品通过2次成型而用绝缘性树脂被覆，由此制作配线部件。但是，在上述方法中，需要分别形成多个复杂形状的金属配线部件的压制工序、使其所附带模具和这些金属配线部件嵌合于1次成型品的组装工序。因此，存在工序复杂化，制造成本增大的课题。另外，在形成上述金属配线部件的压制工序中，如果使模具相对于材料的厚度为极其微细的形状，则在对材料进行压制加工时产生的对模具的变形应力超出模具的强度·刚性，因此，难以形成配线间隔狭小且微细的复杂的配线图案。

作为形成复杂的配线图案的方法，如日本特开2006－287016号公报公开所示，通过在由绝缘性树脂形成的结构体的表面实施镀覆，从而不使用压制工序中制作的金属配线部件而形成微细的配线图案的方法是众所周知的。但是，镀覆工序是在由树脂形成的结构物上实施镀覆，涂布抗蚀剂并利用光掩模形成配线图案等复杂的工序，另外，由于镀覆工序所附带的成为必须的废液处理工序等而存在制造成本高的课题。

作为避免上述的高成本化的方法，如日本特开2000－216521号公报中公开所示，有通过激光照射将树脂构件部分地石墨化，由此形成导电体的方法。但是，由于因急剧的升温所致的急剧的分解气体的产生所引起的碳化物的多孔化、飞散或者生成的石墨的取向不一致，因此，难以提高导电性、导热性。

作为提高导电性、导热性的方法，如日本特开2012－223795号公报中公开所示，有将木质系材料整体在氧遮断气氛下且在400℃～600℃的较低温度条件下烧制30分钟左右，制成某种程度上保持了绝缘性的状态的碳化物后，进一步对木质系材料的纤维方向照射激光，从而得到在任意的部位导电性良好的图案的方法。但是，如果作为预处理将整体碳化，存在与碳化前的材料物性相比，作为基体的构件的强度、绝缘性降低，此外，预加热耗费时间，制造成本变差的课题。由此，存在不经过使整体碳化的工序而局部地以短时间同等以上地赋予导电性的课题。另外，作为材料，也存在对不是由木质系材料而是由强度耐热性优异的工程塑料形成的树脂构件赋予同等以上的导电性的课题。

作为得到导电性和导热性良好的石墨的方法，有如日本特开2008－24571号公报中公开所示，将通过在基板上涂布溶剂并使其干燥、或者进行拉伸等方法将树脂构件形成为薄壁的高分子膜材料作为起始原料，对其进行碳化处理而得到导电性和导热性良好的石墨膜的方法。但是，如果将其应用于壁厚且具有刚性的树脂构件，则存在生成过程中的分解气体不易逃逸，容易引起碳化物的飞散，此外，难以使石墨的a－b面在表面方向取向，不易得到规定的导电性和导热性的课题。另外，作为加热处理的方法，使用整体地实施热处理的方法，因此，在想要局部地赋予导电性和导热性的情况下，局部的处理方法成为课题。

以下，基于附图对解决了现有方式问题点的树脂构件的多个实施方式进行说明。对实施方式彼此中实质上相同的构成标注相同的符号而省略说明。

[第1实施方式]

将第1实施方式的树脂构件示于图1和图2。树脂构件10由以填料和具有绝缘性的基础聚合物作为主成分的树脂材料构成。如图3所示，在树脂构件10的表面11的附近形成有取向层12。取向层12含有在与表面11平行的方向(以下记为表面方向)取向的多个填料13和填充于各填料13间的基础聚合物14。

如图4所示，取向层12具有含有基础聚合物14的碳化物即石墨且赋予导电性和导热性的碳化部15。对于碳化部15而言，如图8所示，由于在由彼此处于结合状态的碳原子构成的石墨中，属于碳原子的4个外层电子中的1个电子以多余的状态存在，从而电子成为能够移动的状态，因此发生导通。

树脂构件10中形成有碳化部15的部位的壁厚为300μm以上。如图1所示，在第1实施方式中，碳化部15以呈直线状延伸的方式形成多个，构成导电性图案。该导电性图案例如在空气流量计或旋转角传感器等电子装置中作为配线电路进行利用。如此使用碳化部15作为传输电信号的配线电路时，生成的碳化物的体积电阻率至少为1.0×10^-3Ωm以下，优选为1.0×10^-4Ωm以下，更优选为1.0×10^-5Ωm以下。应予说明，碳化部15例如也可以为格子状等其它图案状。另外，碳化部15并不限于图案状，也可以形成为膜状。另外，碳化部15并不限于配线电路，也可以被用于例如电磁屏蔽、静电除去电路、抗静电、散热构件等。

接着，对树脂构件10的制造方法进行说明。树脂构件10的制造方法如图5所示包括成型工序P1和碳化工序P2。

＜成型工序(1次成型工序)＞

在成型工序P1中，如图6所示，使由填料13和具有绝缘性的基础聚合物14构成的树脂材料在规定的可塑化温度下熔融，将熔融树脂16高速注射于规定形状的模具90，一边施加压力一边进行冷却固化。在该过程中，使剪切应力作用于模具90表面与熔融树脂16的表面之间，或者作用于填充的过程中因模具90的吸热而固定于模具面的树脂材料与在壁厚中心附近保持了流动性的熔融树脂16之间。由此，填料13与表面法线方向相比优先在表面方向取向，进而在成型体17的表面附近形成基础聚合物14在其间伸长并水平填充的取向层12。

填料13起到如下作用：缓和形成碳化部15(参照图4)时的升温速度，同时对碳化物发挥锚固效果，在高温条件下进行碳化时也防止碳化物的飞散。对于本来未添加填料的天然的树脂构件而言，即使在碳化物剧烈飞散、难以形成微细的导电性图案的温度条件下，也能够精度高地形成微细的导电性图案。

另外，为了不妨碍导电性图案上的碳化物彼此的导通，填料13优选在表面方向取向。

在树脂构件含有40wt％左右的玻璃纤维作为填料13的情况和不含填料13的情况下，通过激光照射而生成的导电性图案的导电性在前者的情况下格外良好。另外，在树脂构件含有40wt％左右的玻璃纤维作为填料13的情况和含有15wt％左右的玻璃纤维作为填料13的情况下，通过激光照射而生成的导电性图案的导电性在前者的情况下良好。进而，在通过激光照射将填料13所取向的部位碳化的情况和通过激光照射将填料13未取向的部位碳化的情况下，导电性图案的导电性在前者的情况下格外良好。

作为制作成型体17的方法，例如有注射成型法、传递成型法、挤出成型法、压缩成型法，但从所赋予的剪切力大、容易形成更强地配置了填料13的取向层12的方面出发，优选注射成型法。

如图6和图7所示，取向层12中，填料13和分子链18在表面方向取向，以在表面方向伸长的方式在填料13之间填充有基础聚合物14。由此，在碳化处理时生成的碳化物在表面方向取向，容易成为伸长的层状的组织，提高在表面方向的导电性和导热性。另外，构成基础聚合物14的高分子也被在表面方向赋予剪切应力，因此，通过分子链18进行取向，构成碳化物的石墨的a－b面(参照图8)容易在表面方向取向。因此，在表面方向的导电性和导热性提高。上述的效果在想要选择主要由链状高分子构成的热塑性树脂作为基础聚合物14的情况下特别有效。

作为成型体17的制作方法，可以在应碳化的部位，以在成型时尽可能对表面施加剪切力，填料13、分子链18取向的方式形成。因此，优选避免在应碳化的部位形成焊接线、最终填充部以及产生喷射这样的浇口的位置·形状和条件设定。另外，在成型过程中，为了进一步提高填料13、分子链18的取向度，例如模具面可以进行使剪切应力增大的动作、例如滑动·旋转动作等。另外，只要在成型体17的表面附近形成取向层12即可，作为成型体17的制作方法，并不限定于使用注射成型机的方法。

作为构成树脂材料的基础聚合物14，从在作为后续工序的碳化工序P2中进行碳化而形成石墨状的组织的观点考虑，优选碳含有率高且具有与石墨的a－b面类似的碳环状结构的基础聚合物。例如，可举出由选自聚丙烯腈、聚丙烯酸苯乙烯、聚芳酯、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚酮、聚醚酰亚胺、聚醚腈、聚醚砜、聚氧苄基甲基乙二醇酐(polyoxybenzylmethylenglycolanhydride)、聚氧苯甲酰基聚酯、聚砜、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚苯硫醚、聚对二甲苯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯醚、液晶聚合物、双酚A共聚物、双酚F共聚物中的至少1种以上的高分子构成的缩合系芳香族系高分子材料。芳香族系高分子从在主链含有作为石墨的基本结构的碳的六元环(即，苯环)这一点出发是优选的。但是，并不特别限定于此。另外，出于局部地使其碳化的目的，更优选具有自熄灭性以便在进行碳化时不会产生过度的燃烧。

作为填料13，针对作为后续工序的碳化工序P2中的因加热处理而急剧升温进行碳化时产生的急剧的分解气体的产生，为了期待减少激光束的加工束点的温度而使升温速度平缓的效果，以及通过作为锚点发挥作用而抑制因分解气体产生所致的碳化物的飞散的效果，优选强度耐热性良好且高长宽比的形状的填料。即，填料13优选为比基础聚合物14不易燃烧的纤维状的填料，例如无机系的纤维状物质。作为具体的材质，从上述原因且低成本的观点考虑，优选玻璃纤维。另外，在使用玻璃纤维的情况下，在实施加热处理时玻璃熔融固化，由此可以期待提高碳化物的固定性。另外，出于局部地进行碳化的目的，也可以含有赋予自熄灭性的阻燃材料以便在进行碳化时不会产生过度的燃烧。

作为玻璃纤维的添加量，优选导电性、导热性达到最大的添加量。如果玻璃纤维的添加量过少，则无法充分地发挥由锚固效果带来的碳化物固定的效果，因进行加热碳化处理时的急剧的分解气体产生所致的碳化物的飞散增大，导电性、导热性降低。如果玻璃纤维的添加量过多，则高分子材料的量相对减少，碳化物的密度降低，因此，导电性、导热性降低。基于此，例如，在使用聚苯硫醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚醚醚酮、聚氧苄基甲基乙二醇酐等天然的状态且密度为1.3～1.4g/cm²左右的基础聚合物14的情况下，作为玻璃纤维相对于整体的重量比率，理想的是填料13相对于树脂构件10整体的重量比率为30wt％～66wt％，优选为30wt％～45wt％，更优选为40wt％。

作为构成填料13的材质，除玻璃纤维以外，例如可举出芳族聚酰胺纤维、石棉纤维、石膏纤维、碳纤维、二氧化硅纤维、二氧化硅·氧化铝纤维、氧化铝纤维、氧化锆纤维、氮化硅纤维、硅纤维、钛酸钾纤维以及不锈钢·铝·钛·铜·黄铜等金属纤维状物质等无机纤维状物质等。

另外，作为粉粒状填充材料，可举出二氧化硅、石英粉末、玻璃珠、磨碎玻璃纤维、玻璃中空球、玻璃粉、硅酸钙、硅酸铝、高岭土、滑石、粘土、硅藻土、硅灰石之类的硅酸盐、氧化铁、氧化钛、氧化锌、三氧化锑、氧化铝之类的金属的氧化物、碳酸钙、碳酸镁之类的金属的碳酸盐、硫酸钙、硫酸钡之类的金属的硫酸盐以及铁素体、碳化硅、氮化硅、氮化硼、各种金属粉末等。另外，作为板状填充材料，可举出云母、玻璃薄片、各种金属箔等。但是，只要能够得到碳化物固定的效果和形成取向层就并不特别限定于此。

另外，当通过添加导电性或导热性优异的填料13，对碳化处理前的成型体17原本就赋予了导电性、导热性的情况下，通过进一步实施基础聚合物14的碳化处理，可以期待提高导电性、导热性。

＜碳化工序＞

如图9所示，在碳化工序P2中，利用例如激光束照射等对形成于成型体17的表面附近的取向层12施加至少1000℃以上的热，产生作为材料的高分子键的断裂，使碳以外的构成元素以二氧化碳、一氧化碳、氮、氢等分解气体的形式脱离而进行碳化。进一步优选施加2000℃以上的热，将一部分转换为碳原子的六元环呈平面状地连接的石墨，由此在取向层12的表面局部生成含有石墨的碳化部15。碳化部15赋予导电性或导热性。作为碳化处理时的气氛，为了抑制碳成分的减少，优选非活性气体中。作为非活性气体，可举出氩、氦等。

在加热处理时施加的温度越高，越能够转化为优质且导电性或导热性优异的石墨。因此，作为加热处理时的温度，为了得到导电性或导热性良好的碳化物，优选2000℃以上的温度。另外，作为局部的加热方法，可举出激光束照射、等离子体处理、高压水蒸气照射、电子束照射、利用了焦耳热的加热等。从可以以短时间局部赋予超过2000℃的高温而经济性优异的方面出发，优选激光束照射。

在此，一般而言，作为石墨膜等的制作方法，如日本特开2008－24571号公报中公开所示，与在炉内用长时间缓慢升温的方法相比，例如在使用激光束照射的情况下升温速度为高速。如果对树脂照射激光束而急剧地形成高温状态，则产生具有导电性的碳化物和分解气体。该分解气体喷出的冲击强。因此，碳化物被卷入该分解气体而从基材离开。即，因分解气体急剧产生所致的碳化物的飞散显著。这成为使碳化部15的导电性、导热性降低的原因。特别是与膜等薄壁的构件不同，使具有至少300μm以上的厚度的厚壁的构件碳化时，在内部产生的分解气体不易逃逸，在气体逃逸的过程中容易一边破坏组织一边碳化物飞散，成为使导电性、导热性降低的重大原因。

在本实施方式中，为了限制该飞散，使树脂材料含有一定比例的填料13而使升温速度平缓，同时在碳化时发挥锚固效果。在激光照射时温度上升的主要原因是由激光的吸收引起的发热和在基础聚合物14碳化时产生的燃烧热，后者的影响程度大。如果使树脂材料含有一定比例的填料13，则基础聚合物14相对减少，因此，燃烧热减少而升温速度平缓。另外，通过固定于基材的填料13进入或贯穿碳化物而成为楔形，产生抑制碳化物与基材的分离的锚固效果。在基于激光照射的碳化中，通过在与碳化部15邻接的未被碳化的树脂部或存在于激光轨道上但处于激光扫描方向的前方而仍未被激光照射的树脂部固定填料13，挂到该填料13的碳化物的脱离得到抑制。由此，防止碳化物的飞散和脱落，提高固定性。

进而，通过在碳化前的状态下形成使填料13在表面方向取向的层，将填充填料13间的高分子碳化而得的组织也成为在表面方向伸长的层状的组织。由此，导电性或导热性提高。另外，在本实施方式中，在成型工序P1的阶段中，在将构成基础聚合物14的高分子熔融时施加剪切力，使其在表面方向取向，由此构成碳化物的石墨的a－b面与表面方向所成的角容易变小。由此，在表面方向的导电性和导热性提高。

作为激光束的照射方法，出于尽可能以短时间形成微细的图案的目的，可以直接将能量密度(即激光强度)高的激光束限定为1次而对碳化前的取向层12进行扫描。另一方面，出于抑制上述的分解气体的急剧产生和碳化物的飞散的目的，例如也可以进行以下这样的分成2个阶段的扫描，即，在减压环境下扫描能量密度较低的激光束而以较平缓的升温速度制成碳成分为主成分这样的组织后，照射能量密度高的激光束，施加更高温而促进碳化。此外，也可以适当分成多个阶段来照射。另外，在利用激光束形成导电性图案后或者在形成的中途，出于促进碳化的目的，也可以施加电压，进行基于焦耳热的加热。

另外，作为激光束的轨道，如果简单地扫描，则形成线状的图案。此时，在激光束的焦点附近，高分子的一部分被蒸发·除去，因此，形成槽。作为其它扫描方法，通过在某一任意的面没有间隙地进行扫描，能够在广范围的面积形成致密的碳化物的膜。此时，也会因激光束而高分子的一部分被蒸发·除去，所以沿着激光的轨道形成槽，成为凹凸。在激光束照射时，可以相对于成型体17使激光束移动，也可以将激光束固定并使成型体17移动，还可以使两者移动。

作为激光束的种类，只要能够局部施加高温即可，可举出CO₂激光、YAG激光、YVO₄激光、半导体激光(GaAs、GaAlAs、GaInAs)等。在想要形成微细的图案的情况下，优选YAG激光等波长短的激光束。另外，在想要广范围或较深地进行碳化的情况下，优选CO₂激光等波长大的激光束。

作为激光束的条件，如果如上所述能量密度过高，则束点的温度过高，升温速度过高，由此急剧产生分解气体而使碳化物飞散，因此不优选。另一方面，如果能量密度过低，则无法升温到生成石墨所需的温度，因此不优选。但是，并不是以填料13不燃烧的方式加减激光照射。由于激光束点正下方成为超高温，因此，填料13被熔融或切断。但是，从激光束点稍微离开的部分(例如槽的底面和侧面)的温度较低，因此，填料13残留。在将一般的半导体激光从正焦点附近的焦点距离进行扫描时，优选输出功率100W、扫描速度50mm/s左右。作为激光加工时的气氛压力，如果压力过低，则碳化物的密度降低，因此不好。如果压力过高，则分解气体不易逃逸，破坏碳化物的组织，因此不好，优选3MPa以下。

越增强激光强度或越提高激光加工时的气氛压力，碳化部15的体积电阻率越下降。这是因为通过加工部的温度变高，可促进基础聚合物14的结合状态变为石墨系碳的结合状态。

体积电阻率是每单位体积的导电性的指标。因此，在由碳化物和填料13构成的碳化部15中，每单位体积中所含的导电性的碳化物的比例越多，体积电阻率越低。另一方面，如果填料13过少，则在碳化工序P2中碳化物被卷入分解气体而飞散。因此，通过在利用锚固效果将碳化物留在基材的范围内减少填料13，增多所形成的碳化物的比例，由此碳化部15的体积电阻率变低。

(效果)

如以上说明所示，在第1实施方式中，在树脂构件10的表面11附近形成有含有在表面方向取向的填料13和填充于各填料13间的基础聚合物14的取向层12。取向层12具有含有基础聚合物14的碳化物即石墨且赋予导电性和导热性的碳化部15。

如此在取向层12中填料13在表面方向取向，因此，容易形成在填充其间的基础聚合物14碳化时生成的碳化物在表面方向取向的层状的组织。另外，碳化物中所含的石墨的a－b面容易在表面方向取向。因此，碳化物在表面方向的导电性提高。

另外，由于取向层12含有填料13，因此，在为了碳化而对取向层12局部地进行加热处理时，抑制加热部位的温度过高，使升温速度平缓，由此抑制急剧产生分解气体而碳化物飞散。另外，相对于碳化物或基础聚合物14的高分子成为锚点，抑制因分解气体产生所致的碳化物的飞散。因此，碳化物的固定性提高，导电性提高。

另外，在第1实施方式中，树脂构件10中形成有碳化部15的部位的壁厚为300μm以上。即使在使如此壁厚较厚的构件碳化的情况下，通过使树脂材料含有一定比例的填料13而使升温速度平缓，同时在碳化时发挥锚固效果，由此防止碳化物的飞散。

另外，在第1实施方式中，填料13相对于树脂构件10的重量比率为40wt％。由此，能够有效地发挥碳化时的升温速度的缓和和锚固效果，提高碳化部15的导电性。

另外，在第1实施方式中，填料13为玻璃纤维。由此，能够有效地发挥碳化时的升温速度的缓和和锚固效果，提高碳化部15的导电性。另外是低成本。另外，在实施加热处理时玻璃熔融固化，由此能够提高碳化物的固定性。

另外，在第1实施方式中，树脂构件10的制造方法包括成型工序P1和碳化工序P2。在成型工序P1中，将树脂材料熔融，使剪切应力作用于与树脂构件10的表面11附近对应的熔融树脂后，进行固化，由此在表面11附近形成含有在表面方向取向的填料13和填充于各填料13间的基础聚合物14的取向层12。在碳化工序P2中，对取向层12局部地进行加热处理，使取向层12中所含的基础聚合物14碳化，生成含有石墨且赋予导电性和导热性的碳化部15。

由于如此利用成型工序P1在取向层12中使填料13在表面方向取向，因此，容易形成在填充其间的基础聚合物14碳化时生成的碳化物在表面方向取向的层状的组织。另外，碳化物中所含的石墨的a－b面容易在表面方向取向。因此，碳化物在表面方向的导电性提高。

另外，由于取向层12含有填料13，因此，在碳化工序P2中为了碳化而对取向层12局部地进行加热处理时，抑制加热部位的温度过高，使升温速度平缓而抑制急剧产生分解气体而碳化物飞散。另外，相对于碳化物或基础聚合物14的高分子成为锚点，抑制因分解气体产生所致的碳化物的飞散。因此，碳化物的固定性提高，导电性提高。

另外，在第1实施方式中，在碳化工序P2中，使用激光束照射对取向层12局部地进行加热处理。由此，能够以短时间局部地赋予超过2000℃的高温。因此，能够以短时间且低成本形成导电性图案。另外，如果使用激光束，则在变更导电性图案的布局时，可以仅修正变更扫描程序的软件，不需要变更硬件。因此，能够以短时间且低成本变更导电性图案的布局。例如在使用压制部件的情况下，存在装卸模具耗费时间的缺陷。

另外，在第1实施方式中，在成型工序P1中，通过注射成型来进行树脂材料的成型。由此，能够对与树脂构件10的表面11附近对应的熔融树脂赋予较大的剪切应力，容易形成更强地配置了填料13的取向层12。

[第2实施方式]

在第2实施方式中，如图10、图11所示，树脂构件10不是简单的平板形状而是形成包含彼此交叉的第1面31、第2面32和第3面33的台阶部。从第1面31到第2面32以及从第2面32到第3面33立体地形成碳化部15。作为碳化物形成前的成型体的形状，优选熔融树脂在应碳化的部位以尽可能在成型时对表面施加剪切力而使填料、分子链取向的方式流动的形状。因此，第1面31与第2面32的角部34以及第2面32与第3面33的角部35成为较大的R形状(即圆形形状)。角部34和角部35的曲率半径优选尽可能大，作为具体的大小，优选为至少5mm以上。

如图12所示，在树脂构件10的表面层即取向层12形成有凹部41。碳化部15是将凹部41的底壁部42碳化而成的。在彼此接近的碳化部15之间形成有用于提高沿面绝缘性的肋43。通过如此使凹部41的内壁部碳化，能够在接近的碳化部15之间设置肋43而提高沿面绝缘性。

在第2实施方式的制造方法的成型工序P1中，如图13所示，在成型体17的取向层12形成凹部41。在碳化工序P2中，通过激光束照射将凹部41的底壁部42碳化。凹部41的槽宽W1比该凹部41内的激光束的聚光直径大。由此，能够仅使凹部41的底壁部42局部地碳化。

[第3实施方式]

在第3实施方式中，如图14所示，成型体17的凹部41的底面成为R形状。由此，能够在凹部41的底壁部42提高填料、分子链的取向度。

[第4实施方式]

在第4实施方式中，如图15所示，碳化部15是将成型体17的凹部45的底壁部42和侧壁部44碳化而成的。凹部45的槽宽W2至少为成型体17的表面(即凹部45的开口)处的激光束的聚光直径以下。在形成构成配线状的导电性图案的碳化部15的情况下，为了一边将导电性图案的间隔窄小化一边提高导电性，优选在树脂构件10的壁厚方向增大碳化部15的截面积。在第4实施方式中，通过在碳化前的成型体17预先形成凹部45并使侧壁部44碳化，能够在深度方向增加截面积。

另外，为了将激光束可靠地照射至凹部45的角部进行碳化，凹部45的侧壁部44的斜率θg与激光聚光角度θl同等或比其大。在第4实施方式中，从导电性图案间隔的狭小化的观点考虑，凹部45的侧壁部44的斜率θg与激光聚光角度θl为同等程度。由此，将凹部45的壁面整体碳化，导电性提高。与此相对，如图16所示，在凹部81的侧壁面82没有斜率的比较方式中，由于激光束未照射凹部81的角部，因此，碳化物被断开而导电性降低。

[第5实施方式]

在第5实施方式中，如图17所示，凹部45形成于凹部41的内部。由此，能够与第2实施方式同样地提高彼此接近的碳化部15间的沿面绝缘性，同时与第4实施方式同样地一边将导电性图案的间隔狭小化一边提高导电性。

[第6实施方式]

在第6实施方式中，如图18所示，与第6实施方式同样地，凹部45形成于凹部41的内部。但是，与第6实施方式不同的点在于连续地形成凹部45和凹部41的侧壁部44。另外，侧壁部44的斜率θg设定得比激光束的聚光角度θl大。另外，凹部41的槽宽设定得比其高度的激光束的聚光直径小。由此，在包含凹部41和凹部45的槽形成将内壁部碳化而在深度方向增大截面积的部位和不将内壁部碳化而提高沿面绝缘性的部位。如此可以将凹部41和凹部45一体形成。

[第7实施方式]

在第7实施方式中，如图19所示，树脂构件10是含有树脂材料而形成的树脂体，例如作为空气流量计或旋转角传感器等电子装置的外壳或盖使用。树脂构件10具备基体部61和碳化部15。

如图19、图20和图21所示，基体部61由树脂材料形成且含有具有绝缘性的基础聚合物14和强度比基础聚合物14高的填料13。基础聚合物14构成基体部61的树脂部。填料13是强化基体部61的强化构件。基体部61被混合于基础聚合物14的状态的填料13强化。

碳化部15被设置于基体部61的外表面62，是通过含有碳化物66(参照图8)而具有导电性的导电部。碳化部15以呈直线状延伸的方式形成多个。多个碳化部15是配置成图案状的图案部，构成配线图案。该配线图案是在例如空气流量计或旋转角传感器等电子装置中作为配线电路利用的通电部。

碳化物是具有导电性的碳(即导电性碳)。形成碳化物的碳化材料是导电材料，例如为石墨、碳粉、碳纤维、纳米碳、石墨烯或碳微材料等碳材料。纳米碳例如为碳纳米管、碳纳米纤维和富勒烯等。

如图20和图21所示，树脂构件10具备沿着基体部61的外表面62延伸的表层63和设置于表层63的内侧的芯层64。表层63是形成基体部61的外表面62的表层部，是在基体部61的树脂成型时熔融树脂中与模具的内表面相接而固化的部位即固化层。芯层64是在基体部61的树脂成型时熔融树脂中在固化层的内侧流动的流动层。基体部61的外表面62是表层63的外表面，另外，也是树脂构件10的外表面。

外表面62具有向芯层64侧凹陷的槽状凹面65。碳化部15以从表层63向芯层64延伸的方式设置在槽状凹面65上。碳化部15是表层63的至少一部分碳化而得的。作为构成表层63和芯层64的树脂即基础聚合物14的材料，使用至少含有碳的六元环(即，苯环)的材料。

表层63和芯层64中的至少芯层64构成基体部61。在第7实施方式中，碳化部15在表层63中设置于与芯层64分开的位置。即，槽状凹面65未到达芯层64，碳化部15以仅与表层63邻接的方式设置。表层63和芯层64这两者形成基体部61。

如图19、图20和图21所示，表层63与芯层64相比，大量填料13以沿着基体部61的外表面62向规定方向延伸的方式取向。以下，将以向规定方向延伸的方式取向的填料13记载为“取向填料13”。碳化部15在与取向填料13交叉的方向延伸。特别是在第7实施方式中，碳化部15在与取向填料13正交的方向延伸。

如图22所示，碳化部15是大量碳化物66聚集而形成的。填料13通过填料13的至少一部分进入碳化部15而限制碳化部15从基体部61脱离。即，填料13是限制碳化物66从碳化部15脱离的限制构件。作为填料13的材料，如第1实施方式中说明所示，可使用纤维状、粉粒状或板状的材料。在第7实施方式中，作为填料13的材料，使用例如阻燃性纤维、玻璃纤维、碳纤维等纤维材料，由此构成纤维部。在图22中，为了避免繁杂，省略了阴影的图示。

基体部61中所含的填料13中从槽状凹面65突出的填料的一端保持于基体部61且另一端挂在碳化部15上，由此使碳化部15与基体部61的联结牢固。通过使用纤维材料作为填料13的材料，能够增大挂住的长度。特别是取向填料13由于与碳化部15的延伸方向交叉，因此，容易从槽状凹面65突出，容易挂在碳化部15上。另外，取向填料13的一部分在碳化部15中贯穿碳化物66，有效地抑制碳化物66的脱落。

树脂构件10的制造方法如图23所示，包括准备工序P1和碳化工序P2。在准备工序P1中，如图24和图25所示，准备被混合于基础聚合物14的状态的填料13强化的基体部61。该准备工序P1中的准备不仅包括与第1实施方式中的成型工序P1同样地将基体部61成型，还包括准备不论未使用和已经使用均已成型的基体部61。

在碳化工序P2中，如图26和图27所示，将准备工序P1中准备的基体部61加热。加热以通过含有基础聚合物14的一部分碳化而成的碳化物66而具有导电性的碳化部15设置于基体部61的外表面62的方式且成为填料13的至少一部分进入碳化部15而限制碳化部15从基体部61脱离的状态的方式进行。另外，以表层63的至少一部分碳化而形成碳化部15的方式且以在与芯层64分开的位置形成碳化部15的方式对表层63进行加热。

在碳化工序P2中，如图26所示，以在表层63中碳化部15在与填料13交叉的方向延伸的方式对表层63进行加热，所述填料13沿着基体部61的外表面62延伸。

(效果)

如以上说明所示，在第7实施方式中，树脂构件10具备基体部61和碳化部15。基体部61由树脂材料形成且含有具有绝缘性的基础聚合物14和强度比基础聚合物14高的填料13，被混合于基础聚合物14的状态的填料13强化。碳化部15被设置于基体部61的外表面62，通过含有碳化物66而具有导电性。填料13通过填料13的至少一部分进入碳化部15而限制碳化部15从基体部61脱离。

树脂构件10的制造方法包括准备基体部61的准备工序P1和碳化工序P2。在碳化工序P2中，以通过含有基础聚合物14的一部分碳化而成的碳化物66而具有导电性的碳化部15设置于基体部61的外表面62的方式且以成为填料13的至少一部分进入碳化部15而抑制碳化部15从基体部61脱离的状态的方式对基体部61进行加热。

根据上述树脂构件10和其制造方法，在树脂构件10的制造后，由填料13限制碳化物66的脱离。因此，能够抑制碳化物66脱离而碳化部15的导电性降低。另外，在通过加热使基础聚合物14碳化而生成碳化部15的制造中，由填料13限制了伴随分解气体产生的碳化部15的飞散。因此，能够抑制伴随加热而碳化部15的一部分飞散使碳化部15的导电性降低或者碳化部15中断。

另外，在第1实施方式中，树脂构件10具备沿着基体部61的外表面62延伸的表层63和设置于表层63的内侧的芯层64。表层63和芯层64中的至少芯层64形成基体部61。基体部61的外表面62具有向芯层64侧凹陷的槽状凹面65。碳化部15以从表层63向芯层64延伸的方式设置在槽状凹面65上。在准备工序P1中，准备具有表层63和芯层64的基体部61。在碳化工序P2中，以表层63的至少一部分碳化而形成碳化部15的方式加热表层63。

在树脂构件10中，填料13的朝向一致的表层63与填料13的朝向容易不一致的芯层64相比，填料13容易限制碳化部15的脱离。因此，根据上述树脂构件10和其制造方法，能够进一步抑制碳化部15从芯层64脱离。

在此，在碳化部15被设置于芯层64的构成中，由于芯层64中的填料13的朝向容易不一致而担心填料13不易限制碳化部15从芯层64脱离。

与此相对，在第1实施方式中，碳化部15在表层63中设置于与芯层64分开的位置。在碳化工序P2中，以碳化部15形成于与芯层64分开的位置的方式对表层63进行加热。根据上述树脂构件10和其制造方法，由于碳化部15未设置于芯层64，因此，能够更进一步有效地抑制碳化部15从芯层64脱离。

在此，如果填料13的整体含于碳化部15，则担心该填料13容易与碳化部15一起从基体部61脱离。

与此相对，在第1实施方式中，碳化部15在表层63中在与填料13交叉的方向延伸，所述填料13沿着基体部61的外表面62延伸。在碳化工序P2中，以碳化部15在表层63中在与填料13交叉的方向延伸的方式对表层63进行加热，所述填料13沿着基体部61的外表面62延伸。如此碳化部15与填料13交叉时，容易成为填料13的一端进入基体部61且另一端挂住碳化部15的状态，因此，能够抑制填料13与碳化部15一起从基体部61脱离。

另外，在第1实施方式中，填料13在碳化部15中贯穿碳化物66。由此，填料13能够更可靠地限制碳化物66的脱离。另外，在具有填料13所贯穿的高分子部(即，高分子的块)的基础聚合物14中，在对基础聚合物14进行加热的情况下，在填料13贯穿的状态下高分子部碳化而变质为碳化物66，利用该现象，能够利用填料13限制伴随基础聚合物14的燃烧的碳化物66的飞散。

[第8实施方式]

在第8实施方式中，如图28～图30所示，碳化部15在与取向填料13平行的方向延伸。在碳化工序P2(参照图23)中，如图31～图32所示，以碳化部15在与取向填料13平行的方向延伸的方式将激光束在与取向填料13平行的方向扫描而对表层63进行加热。即激光束的扫描方向与取向填料13的取向方向是平行的。

如此，碳化部15的延伸方向与取向填料13的取向方向可以不交叉。如图31所示，在基于激光照射的碳化中，通过在与碳化部15邻接的未被碳化的树脂部或存在于激光轨道上但处于激光扫描方向的前方仍未被激光照射的树脂部固定填料13，挂在该填料13上的碳化物的脱离得到抑制。由此，能够防止碳化物的飞散和脱落而提高固定性。

[第9实施方式]

在第9实施方式中，如图33所示，树脂构件10的基体部61的外表面62具有作为“第1外表面”的第1面70、作为在与第1面70交叉的方向延伸的“第2外表面”的第2面71以及作为将第1面70和第2面71交叉的部分(即内角部分)倒角的“倒角外表面”的倒角面73。另外，外表面62具有作为在与第2面71交叉的方向延伸的“第1外表面”的第3面72以及作为将第3面72和第2面71交叉的部分(即外角部分)倒角的“倒角外表面”的倒角面74。

碳化部15具有设置于第1面70的第1碳化部75、设置于第2面71的第2碳化部76以及设置于倒角面73且将第1碳化部75和第2碳化部76连接的连接碳化部78。另外，碳化部15具有设置于第3面72的第3碳化部77以及设置于倒角面74且将第2碳化部76和第3碳化部77连接的连接碳化部79。

在此，对具有彼此交叉的2个面、其角部未被倒角、2个面直接连接的比较方式进行说明。在这样的比较方式中，由于填料不易存在于上述角部，因此，基础聚合物14的比例相对变多而在激光照射时升温速度过高，由此急剧产生分解气体而使碳化物飞散。由此，担心角部的碳化部的导通容易断开。另外，伴随树脂构件的微小的变形而应力集中于角部，担心2个面的碳化部物理性分开而在角部的碳化部发生断路。

与此相对，在第9实施方式中，第1面70与第2面71的角部被倒角，在倒角面73设置有连接碳化部78。另外，第2面71与第3面72的角部被倒角，在倒角面74设置有连接碳化部79。由此，能够由连接碳化部78、79抑制在第1碳化部75与第2碳化部76的边界部以及第2碳化部76与第3碳化部77的边界部产生电的切断。

树脂构件10的制造方法如图34所示包括准备工序P1、倒角工序P2和碳化工序P3。在准备工序P1中，如图35所示，准备具有彼此交叉的3个面、即第1面70、第2面71和第3面72的基体部61。在第3面72与第2面71交叉的部分，在基体部61的树脂成型时形成倒角面74。另一方面，第1面70与第2面71交叉的部分成为尖角(Pin angle)(即，未被倒角而尖锐的角部)。

在倒角工序P2中，如图36所示，形成将第1面70与第2面71交叉的部分倒角的倒角面73。倒角通过用激光照射除去尖角而进行。

在碳化工序P3中，如图37所示，以在基体部61的外表面62设置沿着第1面70延伸的第1碳化部75、沿着第2面71延伸的第2碳化部76以及沿着倒角面73延伸且将第1碳化部75和第2碳化部76连接的连接碳化部78作为碳化部15的方式对基体部61进行加热。另外，以在基体部61的外表面62设置沿着第3面72延伸的第3碳化部77以及沿着倒角面74延伸且将第3碳化部77和第2碳化部76连接的连接碳化部79作为碳化部15的方式对基体部61进行加热。

在此，对先形成第1碳化部75、第2碳化部76以及第3碳化部77后形成连接碳化部78、79的制造方法进行说明。在这样的制造方法中，担心在形成碳化部15的时刻未成为第1碳化部75和第2碳化部76被连接碳化部78连接的状态以及未成为第2碳化部76和第3碳化部77被连接碳化部79连接的状态。

与此相对，在第9实施方式中，在碳化工序P3中，以成为第1碳化部75和第2碳化部W由连接碳化部78连接的状态的方式从第1面70经由倒角面73到第2面71连续地对基体部61进行加热。另外，以成为第2碳化部76和第3碳化部W由连接碳化部79连接的状态的方式从第2面71经由倒角面74到第3面72连续地对基体部61进行加热。因此，在形成碳化部15的时刻，能够将第1碳化部75和第2碳化部76由连接碳化部78可靠地连接，并且能够将第2碳化部76和第3碳化部77由连接碳化部79可靠地连接。

[第10实施方式]

在第10实施方式中，如图38和图39所示，碳化部15形成为格子状。碳化部15在例如空气流量计或旋转角传感器等电子装置中设置于外壳的外壁面，被用作静电除去电路。

在基体部61的外表面62，以沿着碳化部15的边缘部延伸的方式设置有变形痕迹85。变形痕迹85是基体部61的一部分变形而得的痕迹。在第10实施方式中，变形痕迹85是熔融并固化而得的熔融固化痕迹。应予说明，在其它实施方式中，变形痕迹85可以为由例如激光加工、研磨等机械加工或使用溶液的溶解加工产生的除去痕迹。即使伴随碳化部15的形成而产生的飞散物等异物附着于基体部61，也能够在形成变形痕迹85时将该异物从基体部61除去。因此，通过设置变形痕迹85，能够避免因上述异物而使基体部61的设计性降低。

变形痕迹85具有基体部61的至少一部分成为发泡的状态的发泡部86和设置于基体部61的外表面62的多个点状凹部87。这些发泡部86、点状凹部87是可通过对基体部61进行加热而形成的变形痕迹。

树脂构件10的制造方法如图40所示包括准备工序P1、碳化工序P2和变形工序P3。在变形工序P3中，在碳化工序P2后，以变形痕迹85在基体部61的外表面62沿着碳化部15的边缘部延伸的方式使基体部61的至少一部分变形。在变形工序P3中，以在基体部61的外表面62形成变形痕迹85的方式且以成为比碳化工序P2中的基体部61的加热低的温度的方式对基体部61和碳化部15各自的至少一部分进行加热。

在此，在伴随碳化工序P2中的加热而产生的异物附着于基体部61的外表面62的状态的情况下，担心基于碳化部15的电荷释放容易被异物阻碍。

与此相对，在第10实施方式中，通过变形工序P3中的加热，从而能够通过燃烧等而除去附着于基体部61的异物。

在此，在碳化部15包含以不稳定的姿态勉强附着于基体部61的部位的情况下，通过该部位的姿态发生变化，碳化部15中的电荷的通过容易度也会发生变化。此时，担心因该部位的姿态而碳化部15的导电性发生变化，导电性变得不稳定。

与此相对，在第10实施方式中，在形成变形痕迹85时，不仅基体部61被除去，碳化部15的一部分也被除去。此时，与碳化部15中稳定的姿态的部位相比，不稳定的姿态的部位容易被除去。即，在变形工序P3中，不仅基体部61被加热，碳化部15也被加热，因此，能够通过加热、燃烧等而除去碳化部15中不稳定的姿态的部位。因此，能够抑制碳化部15的导电性发生变化，使碳化部15的导电性稳定。

另外，通过进行除去碳化部15的一部分的修整，能够将碳化部15的电阻值控制为规定的值。

在碳化工序P2中，通过对基体部61照射例如激光束等电磁波，对基体部61进行加热而形成碳化部15。在变形工序P3中，以强度(即输出功率)比碳化工序P2中照射于基体部61的电磁波低的方式、以扫描速度变快的方式以及以频率变低的方式对基体部61照射电磁波，由此对基体部61进行加热而形成变形痕迹85。

如此能够通过电磁波照射形成碳化部15和变形痕迹85这两者，因此，能够减轻形成碳化部15和变形痕迹85时的作业负担。例如，如果为连续地进行碳化工序P2和变形工序P3的构成，则可以将对照射电磁波的装置进行基体部61的对准这样的作业汇总成1次。

在变形痕迹85的形成中使用激光的情况下，有时根据激光的能量的不同，树脂发泡而变色，但出于赋予设计性的目的，可以有意地产生该变色。另外，在变形痕迹85的形成中使用激光的情况下，从适于除去加工的方面考虑，优选脉冲激光。通过使用脉冲激光，能够周期性地形成点状凹部87。

以下示出多个实施例。各实施例是从兼具经济性和导电性的观点出发使用较高输出功率的激光束进行短时间加工时的例子。但是，并不限定于此，在从提高导电性的观点出发使用较低输出功率的激光束进行长时间加工的情况下，升温速度变得平缓，可期待进一步提高导电性。

(实施例1)

在实施例1中，如图41所示，成型体17由在以聚苯硫醚作为主成分的基础聚合物中添加40wt％的作为填料的玻璃纤维的具有体积电阻率10¹³Ωm以上的绝缘性树脂材料构成。取向层12形成于从成型体17的表面起至少0.3mm以上的深度。如图41、图42所示，在压力0.15MPa的氩气体气氛下，将对焦点距离进行了调整以使其相对于表面成为正焦点附近的振荡波长940nm、聚光直径0.6mm的半导体激光以输出功率100W并以50mm/s的速度对形成为宽度和深度均是80mm、厚度3mm的平板状的成型体17的表面的规定部位的取向层12扫描直线40mm的区间，使取向层12的一部分碳化。

如图41和图42所示，取向层12的照射了激光束的部位(以下为第1区域A1)升温至2300℃～2500℃左右，大量产生高温的分解气体。此时，因树脂材料的发泡等而产生膨胀，但同时被激光束蒸发·除去。因此，在第1区域A1中形成凹部，凹部中的碳化物成为多孔质的组织。

与此同时，通过来自升温到高温的第1区域A1的导热和由第1区域A1产生的高温的分解气体，在第1区域A1的周围形成升温到1800℃～2200℃左右而碳化的第2区域A2。

第2区域A2由于从激光束的扫描轨道上偏离，因此，在第2区域A2未直接照射激光束。但是，受到分解气体等的温度而碳化的部位(以下为第3区域A3)不易发生蒸发·除去，因发泡、体积膨胀而成为凸状的组织(参照图43)。在第3区域A3中，在碳化前的状态下形成有填料的取向。以反映该取向状态、形成由在表面方向伸长的至少10层以上构成的层的状态形成碳化组织(参照图44)。

如图45所示，对由填料13已取向的树脂材料构成的第1层21、在其上部伴有发泡的第2层22以及在其上部如上所述形成了层的碳化物的第3层23进行观察。在第3层23的法线方向100μm以内能够观察到形成至少10层以上的层叠结构的碳化物的层。在第1区域A1和第3区域A3的下部形成树脂发泡了的第2层22。

另外，在图45中，填料13所取向的方向与形成碳化物的方向一致，但填料13只要在树脂构件表面的某一特定的主方向较强地取向即可，主方向可以朝向树脂构件表面的任何方向。例如填料13可以在图45的与纸面正交的方向形成取向。关于碳化物的层与树脂构件表面所成的角度，由根据激光束的扫描方向而哪个部位先碳化而膨胀来确定，形成进行激光扫描的轨道的处于上游侧的一方位于上侧(远离表面的一侧)这样的倾斜的若干角度而形成层。

在实施例1中，由第1区域A1和第3区域A3形成的导电性图案的形状是宽度为0.9mm、从树脂构件表面向厚度方向碳化的深度为0.12mm、长度为40mm的直线状。在导电性图案的两端涂布市售的银膏并使其固化，测定中央20mm的电阻值时，两端的电阻值为97.1Ω。

将由第1区域A1和第3区域A3形成的导电性图案用由环氧树脂构成的铸塑材料被覆·固定周围，确认整体的电阻值没有变化后，通过截面研磨制作从整体仅除去了第1区域A1中形成的碳化物的样品。然后，根据电阻值、长度、截面形状的关系，比较第1区域A1中形成的碳化物和第3区域A3中形成的碳化物的电导率时，第1区域A1中形成的碳化物显示第3区域A3中形成的碳化物的3倍以上的电导率。

进而，对第3区域A3实施拉曼光谱分析，在1580cm^-1(G带)和1360cm^-1(D带)处观察峰时，G带与D带的峰强度比(I1580/I1360)为1.61。

通过将制作的碳化物在60％的浓度的硝酸中在室温下放置5分钟而进行氧化处理后，将硝酸用蒸馏水冲洗后，在50℃的恒温槽中充分干燥后，同样地进行测定时，电阻值降低30％。

(实施例2)

在实施例2中，使用未添加填料而仅由以聚苯硫醚作为主成分的基础聚合物构成的具有体积电阻率10¹³Ωm以上的绝缘性树脂材料，通过与实施例1同样的方法形成成型体，通过与实施例1同样的方法进行碳化处理。此时，碳化物剧烈飞散，碳化物未固定。然后，通过与实施例1同样的方法测定电阻，结果至少为50MΩ以上。另外，仅将激光束的输出功率变为5W、10W、50W、100W、150W、200W，测定了电阻，但任一水平均显示至少50MΩ以上的电阻值。

(实施例3)

使用在以聚苯硫醚作为主成分的基础聚合物中添加了30wt％左右的作为填料的碳纤维的体积电阻率10Ωm左右的导电性树脂材料，通过与实施例1同样的方法形成成型体，通过与实施例1同样的方法进行碳化处理，形成与实施例1同样的导电性图案。通过与实施例1同样的方法测定电阻，结果为21.8Ω。另外，根据长度、截面形状、电阻值估计此时的导电性图案的体积电阻率时，为8.4×10^-5Ωm。

(实施例4)

通过与实施例1同样的要点，仅将激光束照射时的气氛的压力变更为0.001MPa的减压气氛而形成碳化物时，产生的分解气体的温度瞬间降低，几乎不形成第3区域A3，未形成第3区域A3中的层状的碳化物的层(参照图46)。此时，所形成的配线图案的形状是宽度为0.6mm、从树脂构件表面向厚度方向碳化的深度为0.05mm、长度40mm的直线状。在导电性图案的两端涂布市售的银膏并固化，测定中央20mm的电阻值时，两端的电阻值为1124Ω。

(实施例5)

如图47所示，通过与实施例1同样的要点呈长度40mm的直线状形成碳化部，将其在表面垂直方向一边将扫描激光束的轨道偏移0.8mm一边形成50条，由此碳化部彼此线性导通，能够形成40mm的正方形形状的导电性图案。此时生成的碳化物的电导度与实施例1中形成的碳化物为同等程度。此时，在表面形成与实施例1同等的凹凸。

(实施例6)

使用在以聚苯硫醚作为主成分的基础聚合物中添加了作为填料的玻璃纤维33wt％和碳化钙33wt％的合计66wt％的具有体积电阻率10¹³Ωm以上的绝缘性树脂材料，通过与实施例1同样的方法形成成型体，通过与实施例1同样的方法进行碳化处理时，形成了与实施例1同样的配线图案。通过与实施例1同样的方法测定了电阻，结果为1270Ω。

(实施例7)

使用在以聚苯硫醚作为主成分的基础聚合物中添加了作为填料的玻璃纤维30wt％的具有体积电阻率10¹³Ωm以上的绝缘性树脂材料，通过与实施例1同样的方法形成成型体，通过与实施例1同样的方法进行碳化处理时，形成了与实施例1同样的配线图案。通过与实施例1同样的方法测定了电阻，结果为139.3Ω。

(实施例8)

使用在以聚苯硫醚作为主成分的基础聚合物中添加了作为填料的玻璃纤维45wt％的具有体积电阻率10¹³Ωm以上的绝缘性树脂材料，通过与实施例1同样的方法形成成型体，通过与实施例1同样的方法进行碳化处理时，形成了与实施例1同样的配线图案。通过与实施例1同样的方法测定了电阻，结果为169.1Ω。

(实施例9)

在以酚醛树脂作为主成分的基础聚合物中添加了玻璃纤维35wt％和其它无机填料15wt％的合计50wt％的填料的具有体积电阻率10¹³Ωm以上的绝缘性树脂材料，通过压缩成型法制作成型体后，通过与实施例1同样的方法进行碳化处理，形成了宽度为0.75mm、从树脂构件表面向厚度方向碳化的深度为0.05mm、长度为40mm的图案。此时，与实施例1同样地测定区间20mm的电阻值时，为171.2Ω。

(实施例10)

使用与实施例9相同的树脂材料，通过注射成型法制作成型体后，与实施例1同样的方法进行碳化处理，形成了与实施例9同样的导电性图案。此时，与实施例1同样地测定区间20mm的电阻值，为133.3Ω。

(实施例11)

通过与实施例1同样的要点，仅将激光束照射时的气氛压力变更为1.0MPa的加压气氛而形成碳化物时，形成了相对于实施例1提高了30％电导度的导电性图案。

(实施例12)

通过与实施例1同样地从形成的成型体的表面沿厚度方向进行1.5mm湿式研磨而除去取向层后，在充分干燥的树脂构件表面与实施例11同样地形成碳化物，形成了与实施例1同样的导电性图案。此时，与实施例1同样地测定区间20mm的电阻值时，为558Ω。

(实施例13)

如图48所示，使与实施例1同样地形成的成型体17的取向层12与铁、铜或黄铜等的金属构件51密合，在与实施例1相同的条件下对取向层12与金属构件51的接触界面52照射激光束，如图49所示形成了碳化部15。该碳化部15与金属构件51之间能够确保充分的导通。

(实施例14)

如图50所示，使用与实施例1同样的树脂材料将成型体17的规定的部位形成为0.1mm左右的薄壁，使该薄壁部位与金属构件51密合，在与实施例1相同的条件下朝向金属构件51对成型体17的薄壁部位的厚度方向照射激光束，如图51所示形成了碳化部15。与上述薄壁部位对应的碳化部15在厚度方向到达金属构件51，在碳化部15与金属构件51之间可得到充分的导通。

在成型体的取向层与金属构件的接触界面形成碳化部时，不仅可以对取向层的树脂进行加热而使其碳化，还可以对金属构件进行加热而作为用于使取向层碳化的热源。

另外，作为上述方法中使用的金属构件，没有特别限定，在选定例如如镍、铋、铁那样容易固溶碳的金属的情况下可得到特别良好的接合和导通。特别是在使用镍的情况下，催化作用在界面发挥作用，形成高品质的石墨，因此特别有效。另外，在如铁那样根据温度和所供给的碳的量而与碳反应而形成具有导电性的化合物的情况也有效。另外，也可以通过镀覆等方法使这些金属种附着于金属构件表面。

(实施例15)

将实施例1～14中形成的碳化物用由环氧树脂构成的铸塑材料被覆，结果碳化物的导电性未变化，可得到在内部形成有导电性良好的图案的树脂构件。

[其它实施方式]

在其它实施方式中，碳化部并不限于图案状，也可以形成为膜状。此时，与在树脂材料中混合并分散导电性的填料而赋予导电性的树脂构件相比，能够在树脂构件表面形成致密的导电性的膜。因此，能够对树脂构件赋予更优异的电磁波屏蔽性。能够提高厚度大于300μm的厚壁的树脂构件的导电性、导热性，并且提高电磁波屏蔽性。

在其它实施方式中，碳化部也可以不设置于与芯层分开的位置。即，碳化部可以以从表层到达芯层的方式设置。在芯层中，填料的方向容易不一致，但通过至少一部分填料进入碳化部，能够限制碳化部从基体部脱离。

在其它实施方式中，可以在包含树脂构件的所有外表面的范围内呈面状形成碳化部，而且以从表层到达芯层的方式设置该碳化部。此时，基体部仅由芯层构成。

在其它实施方式中，通过调整填料的添加量和加热条件来调整电阻值，作为电气设备内部的电阻体或加热器来使用。

在其它实施方式中，为了进一步提高导电性和导热性，可以以形成于树脂构件表面的碳化物作为电极来实施电镀。另外，为了提高导电性，可以使用氧化剂进行氧化处理。

在其它实施方式中，为了形成复杂的导电性图案，可以在成型体的所有面形成导电性图案。例如，通过预先在成型体设置贯穿孔，使贯穿孔内部碳化，或者插入通电构件等方法，可以使形成于贯穿孔的两侧面的导电性图案导通。

在其它实施方式中，为了形成更复杂的立体交叉，可以在如图52所示成型了的成型体17上，如图53所示在规定部位形成碳化部15而制作树脂构件10，如图54所示将多个树脂构件10通过例如基于压力配合·搭扣配合的嵌合、粘接、焊接、嵌件成型等方法进行一体化。进而，为了防止碳化物的脱落，如图55所示，可以通过例如嵌件成型、灌注、固化材料涂布以及涂布等方法形成将碳化物的周围固定的被覆部53。此时，一些填料贯穿碳化物并在树脂构件10的外侧露出，因此，通过填料所露出的部分进入作为二次成型模具的被覆部53，能够提高树脂构件10与被覆部53的密合性。

在其它实施方式中，为了防止碳化物的脱落，可以将构成成型体的树脂的一部分加热熔融，将碳化物密封。作为此时的热源，可以使用激光束。

在其它实施方式中，在进行碳化处理前，在成型体17表面形成透射激光束的材料(透射材料)的层，如图56所示通过穿越透射材料55对成型体17照射激光束，由此可以在成型体17与透射材料55之间形成碳化部15。此时，优选例如通过在成型体17与透射材料55之间等设置多孔的层或者在成型体17或透射材料55的表面设置凹凸等方法在成型体17与透射材料55之间设置分解气体逃逸的路径。

为了确保生成的碳化物与其它金属构件的导通，可以仅使碳化物与金属构件简单地接触，在其它实施方式中，也可以在之间介设银膏、碳膏等导电性粘接剂或焊料等熔融金属。

在其它实施方式中，可以利用碳化工序中使用的激光进行树脂构件的去毛刺或印刷等加工。

本公开基于实施方式而记述。然而，本发明并不限定于该实施方式和结构。本发明也包括各种变形例和均等范围内的变形。另外，各种组合和方式、进而在它们中仅包含一个要素、其以上或其以下的其它组合和方式也落入本发明的范畴和思想范围内。

Claims (31)

1.一种树脂构件，是由树脂材料构成的树脂构件(10)，所述树脂材料的主成分是填料(13)和具有绝缘性的基础聚合物(14)，

在所述树脂构件的表面(11)附近形成有取向层(12)，所述取向层(12)含有在与所述表面平行的方向即表面方向取向的所述填料和填充于各所述填料间的所述基础聚合物，

所述取向层具有碳化部(15)，所述碳化部含有所述基础聚合物的碳化物即石墨且赋予导电性和导热性。

2.根据权利要求1所述的树脂构件，其中，所述树脂构件中形成有所述碳化部的部位的壁厚为300μm以上。

3.根据权利要求1或2所述的树脂构件，其中，所述填料相对于所述树脂构件的重量比率为30wt％～66wt％。

4.根据权利要求1或2所述的树脂构件，其中，所述填料相对于所述树脂构件的重量比率为30wt％～45wt％。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的树脂构件，其中，所述填料为玻璃纤维。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的树脂构件，其中，在所述取向层形成有凹部(41)，

所述碳化部是所述凹部的底壁部(42)、或者所述凹部的侧壁部(44)和所述底壁部碳化而成的。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的树脂构件，其中，在所述碳化部的外侧形成有被覆部(53，55)。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的树脂构件，其中，所述树脂构件与金属构件(51)一体地设置，

所述碳化部形成于所述取向层中包含与所述金属构件的接触界面(52)的部位。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的树脂构件，其中，所述基础聚合物由聚丙烯腈、聚丙烯酸苯乙烯、聚芳酯、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚酮、聚醚酰亚胺、聚醚腈、聚醚砜、聚氧苄基甲基乙二醇酐、聚氧苯甲酰基聚酯、聚砜、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚苯硫醚、聚对二甲苯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯醚、液晶聚合物、双酚A共聚物和双酚F共聚物中的至少1种以上的高分子构成。

10.一种树脂构件，是含有树脂材料而形成的树脂构件(10)，具备：

基体部(61)，由所述树脂材料形成，且含有具有绝缘性的基础聚合物(14)和强度比所述基础聚合物高的填料(13)，并被混合于所述基础聚合物的状态的所述填料强化，和

碳化部(15)，设置于所述基体部的外表面(62)，通过含有碳化物(66)而具有导电性；

对于所述填料，所述填料的至少一部分进入所述碳化部而限制所述碳化部从所述基体部脱离。

11.根据权利要求10所述的树脂构件，其中，具备沿着所述基体部的所述外表面延伸的表层(63)和设置于所述表层的内侧的芯层(64)，

所述表层和所述芯层中的至少所述芯层形成所述基体部，

所述基体部的所述外表面具有向所述芯层侧凹陷的凹面(65)，

所述碳化部以从所述表层向所述芯层延伸的方式设置在所述凹面上。

12.根据权利要求11所述的树脂构件，其中，所述碳化部设置在所述表层中与所述芯层分开的位置。

13.根据权利要求11或12所述的树脂构件，其中，所述碳化部在所述表层中在与所述填料交叉的方向延伸，所述填料沿着所述基体部的所述外表面延伸。

14.根据权利要求10～12中任一项所述的树脂构件，其中，所述基体部的所述外表面具有第1外表面(70，72)、在与所述第1外表面交叉的方向延伸的第2外表面(71)以及将所述第1外表面和所述第2外表面交叉的部分进行倒角的倒角外表面(73，74)，

所述碳化部具有设置于所述第1外表面的第1碳化部(75，77)、设置于所述第2面的第2碳化部(76)以及设置于所述倒角外表面且将所述第1碳化部和所述第2碳化部连接的连接碳化部(78，79)。

15.根据权利要求10～14中任一项所述的树脂构件，其中，设置于所述基体部的所述外表面且所述基体部的至少一部分变形的变形痕迹(85)沿着所述碳化部的边缘部延伸。

16.根据权利要求15所述的树脂构件，其中，所述变形痕迹具有所述基体部的至少一部分成为发泡的状态的发泡部(86)和设置于所述基体部的所述外表面的多个凹部(87)中的至少一者。

17.根据权利要求1～16中任一项所述的树脂构件，其中，所述填料在所述碳化部贯穿所述碳化物。

18.一种树脂构件的制造方法，是由以填料和具有绝缘性的基础聚合物作为主成分的树脂材料构成的树脂构件的制造方法，包括如下工序：

成型工序，将所述树脂材料熔融，使剪切应力作用于与所述树脂构件的表面附近对应的熔融树脂，然后进行固化，由此在所述表面附近形成取向层，所述取向层含有在与所述表面平行的方向即表面方向取向的所述填料和填充于各所述填料间的所述基础聚合物，和

碳化工序，对所述取向层局部地进行加热处理，使所述取向层中所含的所述基础聚合物碳化，生成含有石墨且赋予导电性和导热性的碳化部。

19.根据权利要求18所述的树脂构件的制造方法，其中，在所述碳化工序中，使用激光束照射对所述取向层局部地进行加热处理。

20.根据权利要求19所述的树脂构件的制造方法，其中，在所述成型工序中，在所述取向层形成凹部，

在所述碳化工序中，将所述凹部的底壁部、或者所述凹部的侧壁部和所述底壁部碳化，

所述侧壁部的斜率为激光聚光角度以上。

21.根据权利要求18～20中任一项所述的树脂构件的制造方法，其中，在所述成型工序中，通过注射成型进行所述树脂材料的成型。

22.根据权利要求18～21中任一项所述的树脂构件的制造方法，其中，所述树脂构件与金属构件一体地设置，

在所述碳化工序中，将所述取向层中包含与所述金属构件的接触界面的部位碳化。

23.一种树脂构件的制造方法，是含有树脂材料而形成的树脂构件的制造方法，包括如下工序：

准备工序，准备基体部(61)，所述基体部由所述树脂材料形成且含有具有绝缘性的基础聚合物(14)和强度比所述基础聚合高的填料(13)并被混合于所述基础聚合物的状态的所述填料强化，和

碳化工序，对所述基体部进行加热以使得在所述基体部的外表面(62)设置通过含有所述基础聚合物的一部分发生碳化而成的碳化物(66)而具有导电性的碳化部(15)且成为所述填料的至少一部分进入所述碳化部而限制所述碳化部从所述基体部脱离的状态。

24.根据权利要求23所述的树脂构件的制造方法，其中，

在所述准备工序中，准备具有沿着所述基体部的所述外表面延伸的表层(63)和设置于所述表层的内侧的芯层(64)的所述基体部，

在所述碳化工序中，对所述表层进行加热以使得所述表层的至少一部分碳化而形成所述碳化部。

25.根据权利要求24所述的树脂构件的制造方法，其中，在所述碳化工序中，对所述表层进行加热以使得在与所述芯层分开的位置形成所述碳化部。

26.根据权利要求24或25所述的树脂构件的制造方法，其中，在所述碳化工序中，对所述表层进行加热以使得在所述表层中所述碳化部在与所述填料交叉的方向延伸，其中，所述填料沿着所述基体部的外表面延伸。

27.根据权利要求23～26中任一项所述的树脂构件的制造方法，其中，进一步包括倒角工序，即，在所述外表面具有第1面(70，72)和在与所述第1面交叉的方向延伸的第2面(71)的所述基体部，将所述第1面和所述第2面交叉的部分倒角，形成倒角面(73，74)，

在所述碳化工序中，对所述基体部进行加热，以使得在所述基体部的外表面设置沿着所述第1面延伸的第1碳化部(75，77)、沿着所述第2面延伸的第2碳化部(76)以及沿着所述倒角面延伸且将所述第1碳化部和所述第2碳化部连接的连接碳化部(78，79)作为所述碳化部。

28.根据权利要求27所述的树脂构件的制造方法，其中，在所述碳化工序中，从所述第1面和第2面中的一方经由所述倒角面到另一方连续地对所述基体部进行加热以成为所述第1碳化部和所述第2碳化部由所述连接碳化部连接的状态。

29.根据权利要求23～28中任一项所述的树脂构件的制造方法，其中，在所述碳化工序之后进一步具备变形工序，即，使所述基体部的至少一部分变形以使得所述基体部的至少一部分变形的变形痕迹(85)在所述基体部的所述外表面中沿着所述碳化部的边缘部延伸。

30.根据权利要求29所述的树脂构件的制造方法，其中，在所述变形工序中，以在所述基体部的所述外表面形成所述变形痕迹的方式且以成为比所述碳化工序中的所述基体部的加热低的温度的方式对所述基体部和所述碳化部各自的至少一部分进行加热。

31.根据权利要求29或30所述的树脂构件的制造方法，其中，

在所述碳化工序中，对所述基体部照射电磁波，由此对所述基体部进行加热而形成所述碳化部，

在所述变形工序中，以强度比所述碳化工序中照射于所述基体部的所述电磁波低的方式对所述基体部照射所述电磁波，由此对所述基体部进行加热而形成所述变形痕迹。

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