【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は弾性通電素子、特には振動または変性
を伴なう各種回路素子と基板とをハンダ付けまた
は導電性接着剤で電気的にかつ機械的に接続でき
るようにした弾性通電素子に関するものである。
（従来の技術）
シリコーンゴムはこれを構成するオルガノポリ
シロキサンの特異な骨格からすぐれた電気絶縁
性、耐熱性、耐寒性、耐候性をもつているため
種々の分野に応用されており、導電性付与剤を添
加した導電性シリコーンゴムは静電防止あるいは
帯電防止用から卓上計算機、パーソナルコンピユ
ーターなどのキーボードや電磁波シールド用の高
導電性領域にまで広範囲に使用されている。しか
し、この導電性シリコーンゴムで成形したキーボ
ード接点やコネクターをハンダ付けまたは導電性
接着剤で配線接続しようとしても、これにはオル
ガノポリシロキサン自体のもつ離型性のために接
続が難しいという不利がある。またキーボード接
点などに使われている導電性シリコーンゴムはオ
ン、オフの感知だけに使用されるものであり、使
用電流も微弱であるために比較的高抵抗のもので
あつてもよいが、ミリアンペア領域の電流を流す
通電素子などに使用するときに電流損失が大き
く、発熱によつて抵抗値が変化するという問題点
がある。
他方、各種電子機器についてはその回路組立工
程に低コスト化、量産化、品質安定化ということ
から自動組立装置が取り込まれているが、水晶発
振器や超音波振動子、ストレートゲージなどのよ
うに機械的に振動したり変位するもので、そこに
電圧を印加したり、取り出すようにした運動回転
素子を基板に接続する場合には、これを手作業で
金属スプリングに接続するか、あるいは有機高分
子弾性体に素子をのせてその運動を吸収できるよ
うにして基板に固定し、ついで金属細線で電気的
に接続するという方法がとられているので、運動
吸収と電気的接続とを容易に行なえる弾性通電素
子の提供が強く要望されている。
（発明の構成）
本発明は前記したような不利を解決すると共に
上記した要望に応える弾性通電素子に関するもの
であり、これは導電性シリコーンゴム成形体の上
下面あるいは対向する２面に、２つの金属層を距
離を隔てて複合化してなることを特徴とするもの
である。
すなわち、本発明者らは運動吸収と共に電気接
続が容易に行なえる弾性通電素子について種々検
討した結果、導電性付与剤を充填した低抵抗値の
シリコーンゴムに金属層を複合させれば、このシ
リコーンゴムが低モジユラス、高変形性のもので
あることから運動回転素子の運動を充分に吸収す
ることができるし、かつこの金属層の存在によつ
てハンダ付あるいは導電性接着剤によつてこれを
容易に基板に電気的に接続できるということを見
出し、自動組立ラインに応用できることができる
ことを確認して本発明を完成させた。
本発明の弾性通電素子を構成する導電性シリコ
ーンゴムはオルガノポリシロキサンに導電性付与
剤としてのカーボンブラツク、グラフアイト粉、
カーボン繊維、金属粉、金属短繊維、すずやイン
ジウムの酸化物、あるいはガラス、マイカ、アル
ミナなどのような無機粉末や短繊維などに金、
銀、ニツケル、アルミニウムなどの金属をコーテ
イングした複合導電粉を充填したものであるが、
ミリアンペア領域の電流を流す素子を作る場合に
はこれを体積抵抗率が10Ωcm以下のものとするこ
とがよい。
また、ここに使用される金属層はハンダ付けあ
るいは導電性接着剤によつて基板と電気的に接続
可能なものであればよく、これには金、銀、銅、
鉄、アルミニウム、ニツケルなどの金属類、ステ
ンレス鋼、黄鋼などの金属類あるいは金属または
非金属の表面を前記金属または合金類でメツキ処
理したものとすればよいが、この形状は最終的に
得られる成形品の用途に応じて任意のものを選択
することができる。
本発明の弾性通電素子は例えば上記した未硬化
の導電性シリコーンゴムを所定の形状に成形して
からこの成形体の上下面あるいは対向する２面に
この２つの金属層を距離を隔てて複合し、ついで
加熱または加圧加熱してシリコーンゴムを硬化さ
せればよく、これによれば硬化したシリコーンゴ
ムと金属層とが強固に一体化された弾性通電素子
を得ることができるが、この素子の製造に当つて
は導電性シリコーンゴムとして自己接着性のシリ
コーンゴムを使用すること、またゴム表面と金属
の表面をプライマー処理すること、導電性シリコ
ーンゴム接着剤層を塗布して金属層とシリコーン
ゴム層との接着を強固なものとすることが肝要で
ある。
本発明の弾性通電素子における２つの金属層は
距離を隔てて対向するものとされるが、この金属
層間の距離は0.5mm以下とすると運動回転素子と
接続したときに素子の運動に充分追従しなくなる
ので、0.5mm以上とすることが好ましい。
つぎに本発明の弾性通電素子を添付の図面にも
とづいて説明する。第１図、第２図はそれぞれ円
柱状、直方体の導電性シリコーンゴム成形体２の
上下面に金属箔１を複合一体化したもの、第３図
は円柱状の導電性シリコーンゴム２の外側を絶縁
性シリコーンゴム４で被覆した成形品の上下面を
導電性シリコーンゴム３で被覆し、ここに金属箔
１を複合一体化したもの、第４図は円筒状の導電
性シリコーンゴム成形体２の外面に金属箔１を対
向して複合一体化したものである。
上記のようにして得られた本発明の弾性通電素
子は主材が低モジユラス、高変形性の導電性シリ
コーンゴムであることから運動回転素子と接続さ
れたときにその運動エネルギーを充分吸収し得る
し、シリコーンゴムが耐熱性のすぐれたものであ
るので金属性基材とのハンダ付けなどによつて障
害をうけるおそれはなく、さらにはこの体積抵抗
率もこのシリコーンゴムを導電性とするために添
加する導電性付与剤の種類、添加量によつて10-4
〜10-3Ω−cmまで下げることができ、この抵抗値
は経時変化もほとんどないので各種電子機器の接
続用として有用とされるが、特には水銀発振器、
超音波発振子、ストレートゲージのような運動回
転素子の基板への接続に適している。
つぎに本発明の実施例をあげるが、例中の部は
重量部を示したものである。
実施例 １
導電性シリコーンゴムコンパウンド・KE−
3601U［信越化学工業(株)製商品名、体積抵抗率7Ω
cm］100部に接着付与剤として式
で示されるアルコキシミラン0.5部と硬化触媒と
しての２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチ
ルパーオキシ）ヘキサン0.8部を添加して均一に
混合した。
つぎにこの導電性シリコーンゴムコンパウンド
を膜厚40μｍの２枚の銅箔の間に厚さが２mmにな
るように介在させ、ついで170℃、50Kg／cm2の条
件下で10分間加圧加熱して硬化成形し、両面に銅
箔を接着させたシートを作り、このシートから直
径２mmの円柱状態を打抜き、第１図に示したよう
な弾性通電素子を作成した。
実施例 ２
シリコーンゴムコンパウンド・KE−520U［信
越化学工業(株)製商品名］100部に導電性付与剤と
してのガラスビーズに銀をコーテイングしたシル
バーガラスビーズ・Ｓ−3000−S3（東芝バロテイ
ーニ社製商品名）250部を添加し２本ロールで混
合したのち、接着付与剤として式
H2N―（CH2）―3Si（OC2H5）
で示されるアルコキシシラン0.2部および硬化触
媒としての２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−
ブチルパーオキシ）ヘキサン0.8部を添加して均
一に混合した。
つぎにこの導電性シリコーンゴムを実施例１と
同様に処理して両面を銅張りとしたシートを成形
し、このシートを２mmx2mm角に切断して第２図
に示したような弾性通電素子を作つた。
実施例 ３
シリコーンゴムコンパウンド・KE−520U（前
出）100部にシルバーガラスビーズ・Ｓ−3000−
S3（前出）250部を配合したコンパウンドと、シ
リコーンゴムコンパウンド・KE−951U［信越化
学工業(株)製商品名］100部に硬化触媒としての２，
４−ジクロルベンゾイルパーオキサイド0.8部を
添加混合したコンパウンドとを、口径40mmφの２
色押出し機を用いて押出し速度５ｍ／分、加硫炉
温度450℃、滞留時間15秒の条件で押出し、内側
が直径1.4mmの導電層、外側が肉厚0.3mmの絶縁層
である２層のシリコーンゴム線を成形すると共
に、液状シリコーンゴムKE−1935［信越化学工業
(株)製商品名］100部にシルバーガラスビーズ・Ｓ
−3000−S3 250部と実施例２で使用した接着付
与剤としてのアルコキシシラン0.2を混合して液
状の導電性シリコーンゴム接着剤を作つた。
つぎに、上記のシリコーンゴム線を長さ２mmに
切断し、この上下面に直径２mmの円形に打抜いた
膜厚4μｍの銅箔に上記の液状導電性シリコーン
ゴム接着剤を塗布したものをはりつけ、微少の圧
力をかけて170℃で10分間加熱したところ、銅箔
が接着一体化した第３図に示したような弾性通電
素子が得られた。
実施例 ４
導電性シリコーンゴムコンパウンド・KE−
3801MU［信越化学工業(株)製商品名、体積抵抗率
3Ωcm］100部に塩化白金酸のイソプロピルアルコ
ール溶液（白金として２％含有）0.03部、アセチ
レンアルコール0.03部および式
で示されるメチルハイドロジエンポリシロキサン
1.0部を添加混合し、これを口径40mmφの押出し
機を用いて押出し速度４ｍ／分、加硫炉温度450
℃、滞留時間20秒の条件で押出し、内径２mm、肉
厚0.5mmの導電性シリコーンゴムチユーブを成形
した。
また、パテ状導電性シリコーンゴムコンパウン
ド・KE−1942［信越化学工業(株)製商品名、体積抵
抗率8Ωcm］100部に接着付与剤として実施例１で
使用したアルコキシシラン0.5部と式
で示されるメチルハイドロジエンポリシロキサン
0.2部を混合してパテ状導電性シリコーンゴム接
着剤を作つた。
つぎにこの導電性シリコーンゴム接着剤を巾１
mmにスライスした膜厚40μｍの銅箔に塗布し、こ
れを上記で得た導電性シリコーンゴムチユーブ外
面の向い合う２ケ所にはりつけ、微小の圧力をか
け200℃で10分間加熱処理したところ、銅箔が導
電性シリコーンゴムチユーブに接着一体化したの
で、これを長さ２mmに切断して第４図に示したよ
うな弾性通電素子を作成した。
応用例
実施例１〜４で得られた弾性通電素子につい
て、そのヤング率、抵抗値、ハンダ耐熱性および
抵抗の経時変化を測定したところ、第１表に示し
たとおりの結果が得られた。
また、これらはいずれも第１表に示したように
基板にハンダづけしたときに剥離しなかつたが、
比較のために実施例１で使用した導電性シリコー
ンゴムコンパウンド・KE−360IUの硬化成形品
を基板にハンダ付けおよび導電性接着剤・ドータ
イト［藤倉化成(株)製商品名］で接続したところ、
このものはわづかな力で剥離した。
なお、体積抵抗率が7Ωcmである導電性シリコ
ーンゴムコンパウンド・KE−360IUを使用した
実施例１の弾性通電素子について電流密度と体積
抵抗率の関係をしらべたところ、第５図にした結
果が得られ、これから１ミリアンペア以上の電流
を流す場合には発熱によつて抵抗の上昇がみられ
るので、ミリアンペア領域の電流を流す場合には
体積抵抗率が10Ωcm以下の導電性シリコーンゴム
を使用すべきことが判つた。
【表】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to electrically and mechanically connecting elastic current-carrying elements, particularly various circuit elements that are subject to vibration or deformation, to a substrate by soldering or conductive adhesive. The present invention relates to an elastic energizing element that can be connected in a flexible manner. (Prior art) Silicone rubber has excellent electrical insulation, heat resistance, cold resistance, and weather resistance due to the unique skeleton of the organopolysiloxane that constitutes it, and is used in various fields. Conductive silicone rubbers containing additives are used in a wide range of applications, from antistatic or antistatic applications to highly conductive areas such as keyboards for desk calculators and personal computers, and electromagnetic shielding. However, even if you attempt to connect keyboard contacts and connectors molded from conductive silicone rubber by soldering or conductive adhesive, this method has the disadvantage that it is difficult to connect due to the releasability of organopolysiloxane itself. be. Furthermore, the conductive silicone rubber used in keyboard contacts etc. is used only for on/off sensing, and the current used is very weak, so it can be relatively high resistance, but When used as a current-carrying element that allows current to flow in a region, there are problems in that the current loss is large and the resistance value changes due to heat generation. On the other hand, automatic assembly equipment is being incorporated into the circuit assembly process for various electronic devices in order to reduce costs, mass production, and stabilize quality. When connecting a motion rotating element to a substrate that vibrates or displaces, to which a voltage is applied or extracted, it must be manually connected to a metal spring, or an organic polymer The method used is to place the element on an elastic body so that it can absorb the movement, then fix it to the substrate, and then connect it electrically with a thin metal wire, making it easy to absorb the movement and make the electrical connection. There is a strong demand for the provision of elastic energizing elements. (Structure of the Invention) The present invention relates to an elastic current-carrying element that solves the above-mentioned disadvantages and also meets the above-mentioned demands. It is characterized by being made up of composite metal layers separated by a distance. In other words, the present inventors have conducted various studies on elastic current-carrying elements that can absorb motion and easily make electrical connections, and have found that if a metal layer is combined with a low-resistance silicone rubber filled with a conductivity-imparting agent, this silicone Since the rubber has low modulus and high deformability, it can sufficiently absorb the movement of the rotating element, and the presence of this metal layer allows it to be easily absorbed by soldering or conductive adhesive. The present invention was completed by discovering that it can be easily electrically connected to a substrate and confirming that it can be applied to automatic assembly lines. The conductive silicone rubber constituting the elastic current-carrying element of the present invention includes organopolysiloxane, carbon black and graphite powder as conductivity imparting agents,
Carbon fibers, metal powders, short metal fibers, oxides of tin and indium, or inorganic powders and short fibers such as glass, mica, alumina, etc., with gold,
It is filled with composite conductive powder coated with metals such as silver, nickel, and aluminum.
When producing an element that passes a current in the milliampere range, it is preferable to use a device with a volume resistivity of 10 Ωcm or less. Further, the metal layer used here may be any material that can be electrically connected to the substrate by soldering or conductive adhesive, and examples include gold, silver, copper,
The surface of metals such as iron, aluminum, nickel, stainless steel, yellow steel, or metals or non-metals may be plated with the metals or alloys mentioned above, but this shape will depend on the final shape obtained. Any one can be selected depending on the intended use of the molded product. The elastic current-carrying element of the present invention is produced by, for example, molding the above-mentioned uncured conductive silicone rubber into a predetermined shape, and then composing these two metal layers at a distance on the upper and lower surfaces of this molded product or on two opposing surfaces. Then, the silicone rubber may be cured by heating or pressurizing. According to this method, it is possible to obtain an elastic current-carrying element in which the cured silicone rubber and the metal layer are firmly integrated. During manufacturing, self-adhesive silicone rubber is used as the conductive silicone rubber, the rubber surface and the metal surface are treated with a primer, and a conductive silicone rubber adhesive layer is applied to bond the metal layer and the silicone rubber. It is important to have strong adhesion between the layers. The two metal layers in the elastic current-carrying element of the present invention are opposed to each other with a distance between them, but if the distance between the metal layers is 0.5 mm or less, the movement of the element can be sufficiently followed when connected to a moving and rotating element. Therefore, it is preferable to set the thickness to 0.5 mm or more. Next, the elastic energizing element of the present invention will be explained based on the accompanying drawings. Figures 1 and 2 show the composite integration of metal foil 1 on the upper and lower surfaces of a cylindrical and rectangular conductive silicone rubber molded body 2, respectively, and Figure 3 shows the outside of the cylindrical conductive silicone rubber 2. The upper and lower surfaces of a molded product coated with insulating silicone rubber 4 are coated with conductive silicone rubber 3, and a metal foil 1 is integrated thereon. FIG. 4 shows a cylindrical conductive silicone rubber molded product 2. The metal foil 1 is placed facing each other on the outer surface and is integrated into a composite structure. Since the main material of the elastic energizing element of the present invention obtained as described above is a conductive silicone rubber with low modulus and high deformability, it can sufficiently absorb the kinetic energy when connected to a moving rotating element. However, since silicone rubber has excellent heat resistance, there is no risk of damage due to soldering with metal substrates, and the volume resistivity is also low, making silicone rubber conductive. 10 -4 depending on the type and amount of conductivity imparting agent added.
It can be lowered to ~10 -3 Ω-cm, and this resistance value shows almost no change over time, making it useful for connecting various electronic devices, especially mercury oscillators,
Suitable for connecting moving rotating elements such as ultrasonic oscillators and straight gauges to substrates. Next, examples of the present invention will be given, and parts in the examples indicate parts by weight. Example 1 Conductive silicone rubber compound・KE−
3601U [Product name manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., volume resistivity 7Ω
cm] 100 parts as an adhesive agent 0.5 part of the alkoxymilane represented by the following formula and 0.8 part of 2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane as a curing catalyst were added and mixed uniformly. Next, this conductive silicone rubber compound was interposed between two 40 μm thick copper foils to a thickness of 2 mm, and then heated under pressure at 170°C and 50 kg/cm 2 for 10 minutes. A sheet with copper foil adhered to both sides was prepared by hardening and molding, and a cylinder having a diameter of 2 mm was punched out from this sheet to produce an elastic current-carrying element as shown in FIG. Example 2 100 parts of silicone rubber compound KE-520U [trade name manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.] and silver glass beads S-3000-S3 (Toshiba Balloteini Co., Ltd.) in which glass beads as a conductivity imparting agent are coated with silver After adding 250 parts of the product (trade name) and mixing with two rolls, 0.2 parts of an alkoxysilane represented by the formula H 2 N-(CH 2 )- 3 Si(OC 2 H 5 ) as an adhesion promoter and as a curing catalyst. 2,5-dimethyl-2,5-di(t-
0.8 part of butylperoxy)hexane was added and mixed uniformly. Next, this conductive silicone rubber was treated in the same manner as in Example 1 to form a sheet with copper coating on both sides, and this sheet was cut into 2 mm x 2 mm squares to fabricate an elastic current-carrying element as shown in Figure 2. Ivy. Example 3 100 parts of silicone rubber compound KE-520U (mentioned above) and silver glass beads S-3000-
A compound containing 250 parts of S3 (mentioned above), 100 parts of silicone rubber compound KE-951U [trade name manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.], and 2 as a curing catalyst.
A compound containing 0.8 part of 4-dichlorobenzoyl peroxide was added and mixed into two
Extruded using a color extruder at an extrusion speed of 5 m/min, a vulcanization furnace temperature of 450°C, and a residence time of 15 seconds to form two layers: an electrically conductive layer with a diameter of 1.4 mm on the inside, and an insulating layer with a thickness of 0.3 mm on the outside. In addition to molding silicone rubber wire, liquid silicone rubber KE-1935 [Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
Co., Ltd. product name] 100 copies of silver glass beads, S
A liquid conductive silicone rubber adhesive was prepared by mixing 250 parts of -3000-S3 and 0.2 parts of the alkoxysilane used as an adhesion promoter in Example 2. Next, the above silicone rubber wire was cut to a length of 2 mm, and a 4 μm thick copper foil coated with the above liquid conductive silicone rubber adhesive was pasted on the top and bottom surfaces of the wire, which had been punched out into a 2 mm diameter circle. By applying slight pressure and heating at 170°C for 10 minutes, an elastic current-carrying element as shown in Fig. 3, in which the copper foil was bonded and integrated, was obtained. Example 4 Conductive silicone rubber compound・KE−
3801MU [Product name manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., volume resistivity
3Ωcm] 100 parts, 0.03 part of isopropyl alcohol solution of chloroplatinic acid (contains 2% platinum), 0.03 part of acetylene alcohol, and the formula Methylhydrodiene polysiloxane represented by
1.0 part was added and mixed, and this was extruded using an extruder with a diameter of 40 mmφ at a speed of 4 m/min and a vulcanization furnace temperature of 450 m/min.
℃ and a residence time of 20 seconds to form a conductive silicone rubber tube with an inner diameter of 2 mm and a wall thickness of 0.5 mm. In addition, 100 parts of a putty-like conductive silicone rubber compound KE-1942 [trade name, volume resistivity 8 Ωcm, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.] and 0.5 parts of the alkoxysilane used in Example 1 as an adhesion promoter were added to the formula. Methylhydrodiene polysiloxane represented by
A putty-like conductive silicone rubber adhesive was prepared by mixing 0.2 parts. Next, apply this conductive silicone rubber adhesive to a width of 1
It was applied to copper foil with a thickness of 40 μm sliced into 40 μm thick, and was attached to two opposing locations on the outer surface of the conductive silicone rubber tube obtained above. When heat-treated at 200°C for 10 minutes under slight pressure, the After the foil was integrally bonded to the conductive silicone rubber tube, it was cut into a length of 2 mm to produce an elastic current-carrying element as shown in FIG. 4. Application Example The Young's modulus, resistance value, solder heat resistance, and change in resistance over time of the elastic energizing elements obtained in Examples 1 to 4 were measured, and the results shown in Table 1 were obtained. Also, as shown in Table 1, none of these peeled off when soldered to the board.
For comparison, a cured molded product of the conductive silicone rubber compound KE-360IU used in Example 1 was soldered to a board and connected with a conductive adhesive Dotite [product name manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.].
This material was peeled off with slight force. When we investigated the relationship between current density and volume resistivity for the elastic current-carrying element of Example 1 using conductive silicone rubber compound KE-360IU with a volume resistivity of 7 Ωcm, we obtained the results shown in Figure 5. If a current of 1 milliampere or more is passed, the resistance will increase due to heat generation, so when passing a current in the milliampere range, conductive silicone rubber with a volume resistivity of 10 Ωcm or less should be used. I found out. 【table】
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図〜第４図は実施例１〜４で得られた弾性
通電素子を示したもので、それぞれａ図はその上
面図、ｂはその縦断面図であり、第５図は実施例
１で得られた弾性通電素子の電流密度と体積抵抗
率との関係グラフを示したものである。
１……銅箔、２，３……導電性シリコーンゴ
ム、４……絶縁性シリコーンゴム、５……銅線。
FIGS. 1 to 4 show the elastic energizing elements obtained in Examples 1 to 4, and FIG. This is a graph showing the relationship between current density and volume resistivity of the elastic current-carrying element obtained in . 1... Copper foil, 2, 3... Conductive silicone rubber, 4... Insulating silicone rubber, 5... Copper wire.