JPWO2008023839A1 - 非対称電子部品 - Google Patents
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Abstract
Description
特に、近年のエレクトロニクス機器の高性能化に伴う、コネクターの高耐熱化(実装技術による生産性向上)、高密度化(多芯化)、小型化という時代の要請もあり、上記液晶性ポリマーの特徴を活かし、ガラス繊維で強化された液晶性ポリマー組成物がコネクター材料として採用されている(特開平9−204951号公報)。
しかし、近年、コネクターにおいて軽薄短小化が更に進み、成形品の肉厚不足による剛性不足や金属端子のインサートによる内部応力により、成形後およびリフロー加熱中にそり変形が発生し、基板とのハンダ付け不良となる問題が生じている。即ち、従来のガラス繊維のみによる強化では、剛性を上げるためにガラス繊維の添加量を増やすと薄肉部分に樹脂が充填せず、または成形時の圧力によりインサート端子が変形する問題があった。
かかるそり変形の問題を解決するため、成形手法を工夫することが行われ、また材料面からは特定の板状充填剤の配合が提案されている(特開平10−219085号公報及び特開2001−106923号公報)。
即ち、市場に多く存在する通常のコネクター(電子部品)の場合、成形に際し、対称性を保つようなゲート位置、設計をすることで、製品の寸法精度、そりをコントロールすることが可能であり、更に従来提案されている低そり材料を使用することで、そり変形の少ない製品が得られている。
しかしながら、近年における電子部品の形状の複雑化に伴い、成形品のXY軸面、YZ軸面、XZ軸面の何れの軸面に対しても対称性がない非対称電子部品の提供が求められている。かかる非対称電子部品としては、DDR−DIMMコネクター等のラッチ構造(両端に固定用の爪がある)を持つメモリーモジュール用コネクターが代表例として挙げられる。特にノートパソコン用メモリーモジュール用コネクターでは、取り付けのためのラッチ構造を有し、また位置合わせのための切り欠きがあるため、非常に複雑な形状となる。
このような非対称電子部品の場合、成形品のXY軸面、YZ軸面、XZ軸面の何れのかの軸面に対して対称性を有する通常のコネクター(対称電子部品)と異なり、対称性を有しないことから、成形手法の面からのそり変形改善には限界がある。また、複雑な形状を有する非対称電子部品の場合、成形品内の樹脂、フィラー配向が複雑となり、より高い流動性も必要となり、そり変形の抑制がより困難であって、従来提案されている低そり材料では満足できる製品が得られないという問題があった。
本発明者等は上記目的を達成し、性能バランスが優れ、非対称電子部品の成形に好適な材料を提供すべく鋭意探索、検討を行ったところ、特定の長さを持ち、且つ一定以上の長さを持たないガラス繊維と特定の板状充填材を特定の割合で液晶性ポリマーに配合することにより、そり変形、耐熱性等の性能の全てに優れた非対称電子部品が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち本発明は、(A)平均繊維径が5〜30μm、繊維長10μm以下のものを除外した重量平均繊維長が250〜350μmであり、且つ繊維長700μm以上のものの割合が5重量%以内である繊維状充填剤と(B)平均粒子径が0.5〜200μmである板状充填剤を配合してなり、組成物中の(A)、(B)成分の総充填量が40〜60重量%であり、(A)成分の重量分率が10〜20重量%、(B)成分の重量分率が30〜40重量%である液晶性ポリマー組成物から成形され、成形品のXY軸面、YZ軸面、XZ軸面の何れの軸面に対しても対称性がない非対称電子部品である。
発明の詳細な説明
以下、本発明を詳細に説明する。本発明で使用する液晶性ポリマーとは、光学異方性溶融相を形成し得る性質を有する溶融加工性ポリマーを指す。異方性溶融相の性質は、直交偏光子を利用した慣用の偏光検査法により確認することが出来る。より具体的には、異方性溶融相の確認は、Leitz偏光顕微鏡を使用し、Leitzホットステージに載せた溶融試料を窒素雰囲気下で40倍の倍率で観察することにより実施できる。本発明に適用できる液晶性ポリマーは直交偏光子の間で検査したときに、たとえ溶融静止状態であっても偏光は通常透過し、光学的に異方性を示す。
前記のような液晶性ポリマーとしては特に限定されないが、芳香族ポリエステル又は芳香族ポリエステルアミドであることが好ましく、芳香族ポリエステル又は芳香族ポリエステルアミドを同一分子鎖中に部分的に含むポリエステルもその範囲にある。これらは60℃でペンタフルオロフェノールに濃度0.1重量%で溶解したときに、好ましくは少なくとも約2.0dl/g、さらに好ましくは2.0〜10.0dl/gの対数粘度(I.V.)を有するものが使用される。
本発明に適用できる液晶性ポリマー(A)としての芳香族ポリエステル又は芳香族ポリエステルアミドとして特に好ましくは、芳香族ヒドロキシカルボン酸、芳香族ヒドロキシアミン、芳香族ジアミンの群から選ばれた少なくとも1種以上の化合物を構成成分として有する芳香族ポリエステル、芳香族ポリエステルアミドである。
より具体的には、
(1)主として芳香族ヒドロキシカルボン酸およびその誘導体の1種又は2種以上からなるポリエステル;
(2)主として(a)芳香族ヒドロキシカルボン酸およびその誘導体の1種又は2種以上と、(b)芳香族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン酸およびその誘導体の1種又は2種以上と、(c)芳香族ジオール、脂環族ジオール、脂肪族ジオールおよびその誘導体の少なくとも1種又は2種以上、とからなるポリエステル;
(3)主として(a)芳香族ヒドロキシカルボン酸およびその誘導体の1種又は2種以上と、(b)芳香族ヒドロキシアミン、芳香族ジアミンおよびその誘導体の1種又は2種以上と、(c)芳香族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン酸およびその誘導体の1種又は2種以上、とからなるポリエステルアミド;
(4)主として(a)芳香族ヒドロキシカルボン酸およびその誘導体の1種又は2種以上と、(b)芳香族ヒドロキシアミン、芳香族ジアミンおよびその誘導体の1種又は2種以上と、(c)芳香族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン酸およびその誘導体の1種又は2種以上と、(d)芳香族ジオール、脂環族ジオール、脂肪族ジオールおよびその誘導体の少なくとも1種又は2種以上、とからなるポリエステルアミドなどが挙げられる。さらに上記の構成成分に必要に応じ分子量調整剤を併用してもよい。
本発明に適用できる前記液晶性ポリマーを構成する具体的化合物の好ましい例としては、p−ヒドロキシ安息香酸、6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸等の芳香族ヒドロキシカルボン酸、2,6−ジヒドロキシナフタレン、1,4−ジヒドロキシナフタレン、4,4’−ジヒドロキシビフェニル、ハイドロキノン、レゾルシン、下記一般式(I)および下記一般式(II)で表される化合物等の芳香族ジオール;テレフタル酸、イソフタル酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸および下記一般式(III)で表される化合物等の芳香族ジカルボン酸;p−アミノフェノール、p−フェニレンジアミン等の芳香族アミン類が挙げられる。
(但し、X:アルキレン(C1〜C4)、アルキリデン、−O−、−SO−、−SO2−、−S−、−CO−より選ばれる基、Y:−(CH2)n−(n=1〜4)、−O(CH2)nO−(n=1〜4)より選ばれる基)
本発明が適用される特に好ましい液晶性ポリマーとしては、p−ヒドロキシ安息香酸、6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸を主構成単位成分とする芳香族ポリエステルである。
本発明の目的である低そり性、耐熱性、流動性等を達成するためには、液晶性ポリマーに対し、特定の繊維状充填剤と特定の板状充填剤を夫々特定量含有させる必要がある。
本発明で使用する(A)繊維状充填剤は、平均繊維径が5〜30μm、繊維長10μm以下のものを除外した重量平均繊維長が250〜350μmであり、且つ繊維長700μm以上のものの割合が5重量%以内のものである。
(A)繊維状充填剤の平均繊維径が5μm未満のものは、製造自体が困難である。平均繊維径が30μmを超えると重量平均繊維長250〜350μmにした場合に、十分なアスペクト比が得られず、強度、耐熱性が低下する。また、折損しづらく平均繊維長のコントロールが困難になる等の不具合がある。平均繊維径は強度(特にラッチ構造部の強度)等の点で、5〜9μmが好ましい。
(A)繊維状充填剤の重量平均繊維長が250μm未満の場合、補強効果が小さく、配合量を多くしても所望の効果を得ることができない。また、(A)繊維状充填剤の重量平均繊維長が350μmを超えると配合量を少なくしても流動性が悪化し、そり変形の少ない成形品が得られない。
また、重量平均繊維長が250〜350μmの範囲内にあっても、且つ繊維長700μm以上のものの割合が5重量%を超えると同様に流動性が悪化し、そり変形の少ない成形品が得られない。
尚、本発明で言う(A)繊維状充填剤の重量平均繊維長とは、成形品中の値であり、後記する手法により測定できる。
一方、本発明で使用する(B)成分は平均粒子径が0.5〜200μmである板状充填剤である。平均粒子径が上記範囲外のものは低そり性の改善効果が少ない。
本発明に使用する液晶性ポリマー組成物において、(A)、(B)成分の配合割合は本発明所期の目的を達成するために重要であって、組成物中の(A)、(B)成分の総充填量が40〜60重量%であり、(A)成分の重量分率が10〜20重量%、(B)成分の重量分率が30〜40重量%であることが必要である。
(A)繊維状充填剤の含有量が20重量%より多い場合、押出性および成形性、特に流動性を悪化させ、またリフロー時の変形を大きくする。一方、含有量が10重量%より少ない場合、機械的強度を低下させる。
また、(B)板状充填剤は低そり性を改善させるのに役立つが、含有量が40重量%を超えると押出性、成形性を悪化させ材料を脆くする。一方、含有量が30重量%より少ない場合、低そり性の改善効果が少ない。
また、組成物中の(A)、(B)成分の総充填量は40〜60重量%である。総充填量が40重量%未満では(A)、(B)成分をどのように組み合わせても低そり性、機械的強度、流動性の何れかが悪化する。また、総充填量が60重量%を超えると流動性等が悪化する。
本発明に使用する(4)繊維状充填剤としては、ガラス繊維、カーボン繊維、ウィスカー、無機系繊維、鉱石系繊維等が挙げられるが、ガラス繊維が好ましい。
また、本発明に使用する(B)板状充填剤としては、具体的には、タルク、マイカ、カオリン、クレー、グラファイト、バーミキュライト、珪酸カルシウム、珪酸アルミニウム、長石粉、酸性白土、ロウ石クレー、セリサイト、シリマナイト、ベントナイト、ガラスフレーク、スレート粉、シラン等の珪酸塩、炭酸カルシウム、胡粉、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト等の炭酸塩、バライト粉、沈降性硫酸カルシウム、焼石膏、硫酸バリウム等の硫酸塩、水和アルミナ等の水酸化物、アルミナ、酸化アンチモン、マグネシア、酸化チタン、亜鉛華、シリカ、珪砂、石英、ホワイトカーボン、珪藻土等の酸化物、二硫化モリブデン等の硫化物、板状のウォラストナイト、金属粉粒体等の材質からなるものである。
その中でも性能の面から、タルク、マイカ、カオリン、グラファイト、ガラスフレークが好ましく、特にタルクが好ましくい。
本発明において使用する繊維状充填剤、板状充填剤はそのままでも使用できるが、一般的に用いられる公知の表面処理剤、収束剤を併用することができる。
尚、本発明の液晶性ポリマー組成物には、本発明の目的を阻害しない範囲で、核剤、カーボンブラック、無機焼成顔料等の顔料、酸化防止剤、安定剤、可塑剤、滑剤、離型剤および難燃剤等の添加剤を添加することもできる。
本発明で言う非対称電子部品とは、成形品のXY軸面、YZ軸面、XZ軸面の何れの軸面に対しても対称性がないものである。
前述した通り、市場に多く存在する通常のコネクター(電子部品)の場合、XY軸面、YZ軸面、XZ軸面の何れのかの軸面において対称性を有するものであり、成形に際し、対称性を保つようなゲート位置、設計をすることで、製品の寸法精度、そりをコントロールすることが可能である。
これに対し、本発明の非対称電子部品は、形状が複雑化で成形手法での低そり化が困難なものである。
本発明に用いる液晶性ポリマー組成物の製造は、本発明に規定するような充填剤の形状になればどのような製造法を用いても良いが、通常押出機による溶融混練を行い、ペレット状に押出す方法が用いられ、繊維状充填剤を規定する範囲にするために、混練する回数を2回以上とする場合がある。
このような非対称電子部品の代表例としては、ある種のコネクター、ソケットが挙げられる。
コネクターとしては、DIMMコネクター、DDR−DIMMコネクター、DDR2−DIMMコネクター、DDR−SO−DIMMコネクター、DDR2−SO−DIMMコネクター、DDR−Micro−DIMMコネクター、DDR2−Micro−DIMMコネクター等のメモリーモジュール用コネクターが挙げられる。
DDR−DIMMコネクター、DDR2−DIMMコネクターの内、特にノートパソコン用途のメモリーモジュール用コネクターであって、ピッチ間距離が1.0mm以下、製品全長が60.0mm以上、製品高さが6.0mm以下、極数が100極以上の、薄肉で形状の複雑なものの成形に特に好適である。
このようなメモリーモジュール用コネクターは、ピーク温度230〜280℃で表面実装のためのIRリフロー工程に供せられ、IRリフロー工程を経る前の平面度が0.1mm以下であり、なおかつリフロー前後の平面度の差が0.02mm以下であることが求められるが、本発明によればこのような要求を満足できる。
また、ソケットとしては、カードバス、CFカード、メモリースティック、PCカード、SDカード、SDMo、スマートカード、スマートメディアカード、microSDカード、miniSDカード、xDピクチャーカード、TransFlash等のメモリーカードソケットが挙げられ、特にレール構造を有し、製品高さが6.0mm以下のメモリーカードソケットに好適である。
図2は、実施例1〜6及び比較例1〜9で使用の押出機のスクリュー概略を示す図である。図中の符号1はメインフィード口:C1を、2は可塑化部:C4を、3はサイドフィード口:C5を、4は混練部:C6〜C8を、5はダイを、6はスクリューを、7は真空ベントをそれぞれ示す。
(1)重量平均繊維長、長さ700μm以上の繊維状充填剤の割合
樹脂組成物ペレット5gを600℃で2時間加熱し、灰化した。灰化残渣を5%ポリエチレングリコール水溶液に十分分散させた後、スポイトでシャーレに移し、顕微鏡で繊維状充填剤を観察した。同時に画像解析装置((株)ニレコ製LUZEX FS)を用いて繊維状充填剤の重量平均長さを測定した。尚、画像解析の際には、重なり合った繊維を別々の繊維に分離し、それぞれの長さを求めるようなサブルーチンを適用した。尚、10μm以下の繊維状充填剤は除外して測定している。また、測定データから長さ700μm以上の繊維状充填剤の割合を算出した。
(2)荷重たわみ温度
下記成形条件で荷重たわみ温度試験片を成形し、ISO75−1、2に準拠し、荷重たわみ温度を測定した。
[成形条件]
成形機;JSW J75SSII−A
シリンダー温度;
350−350−340−330℃(液晶性ポリエステル1、3、5を使用した場合)
370−370−360−350℃(液晶性ポリエステル2、4を使用した場合)
金型温度;80℃
射出速度;1.3m/sec
保圧力;55.0MPa
射出保圧時間;5sec
冷却時間;10sec
スクリュー回転数;100rpm
スクリュー背圧;3.5MPa
(3)DDR−DIMMコネクター評価
図1に示すDDR−DIMMコネクター型(高さ:4.0mm、ピッチ間距離:0.6mm、ピン数:100×2、ゲート:トンネルゲート、ゲートサイズ:φ0.75mm、1個取り)において、下記成形条件にてDDR−DIMMコネクターを成形し、コネクター最小充填圧力、そり評価を評価した。
・コネクター最小充填圧力
DDR−DIMMコネクターを成形する際に得られる樹脂充填時の圧力において、良好な成形品を得るのに必要な最小充填の充填圧力を測定した。
・そり評価
成形した成形品の平面度を非接触型寸法測定機(ミツトヨ製クィックビジョンPRO)にて、成形直後と以下の条件のリフロー処理後に測定することにより行った。
(リフロー条件)
リフロー処理装置;日本パルス技術研究所製大型卓上リフローハンダ付け装置RF−300(遠赤外線ヒーター使用)
試料送り速度;140mm/sec
リフロー炉通過時間;5min
温度条件;プレヒートゾーン150℃、リフローゾーン190℃、ピーク温度251℃
・ラッチ構造部の強度
図1に示すDDR−DIMMコネクターのラッチ構造部(測定場所;図1に示す通り)を、万能試験機((株)オリエンテック製テンシロン UTA−50KN)にて圧縮速度3mm/minで測定することにより破壊時の応力を求めた。
[成形条件]
成形機;FANUC ROBOSHOT S−2000i 30A(ノズル径;φ1.5)
シリンダー温度;
350−350−340−330℃(液晶性ポリエステル1、3を使用した場合)
370−370−360−350℃(液晶性ポリエステル2、4を使用した場合)
金型温度;80℃
射出速度;200mm/sec
保圧力;50MPa
サイクル;射出保圧1sec+冷却5sec
スクリュー回転数;120rpm
スクリュー背圧;2.0MPa
実施例1〜5および比較例1〜9
液晶性ポリエステルに対し、表1に示す各種充填剤を表1に示す割合でドライブレンドした後、押出機にて溶融混練し、ペレット化した。このペレットから射出成形機により上記試験片を作製し、評価したところ、表1に示す結果を得た。
使用した液晶性ポリエステル、各種充填剤、並びに押出条件等は以下の通りである。
(1)使用原料
(a)液晶性ポリエステル
・液晶性ポリエステル1(LCP;ポリプラスチックス(株)製、ベクトラE950i)
・液晶性ポリエステル2(LCP;ポリプラスチックス(株)製、ベクトラS950)
・液晶性ポリエステル3(LCP;ポリプラスチックス(株)製、ベクトラE140i(下記するガラス繊維1の40重量%含有品))
・液晶性ポリエステル4(LCP;ポリプラスチックス(株)製、ベクトラS135(下記するガラス繊維1の35重量%含有品))
(b)充填剤
・ガラス繊維1
旭ファイバーガラス(株)製CS03J416(繊維径10μm、長さ3mmのチョップドストランドファイバー)
・ガラス繊維2
日東紡(株)製PF70E001(繊維径10μm、重量平均長さ70μmのミルドファイバー)
・タルク
松村産業(株)製クラウンタルクPP(平均粒子径10μm)
(2)押出機
日本製鋼所(株)製、二軸スクリュー押出機TEXα(スクリュー径33mm、L/D=38.5)
押出機のスクリュー概略を図2に示す。
・構成
メインフィード口1:C1
可塑化部2:C4(構成:上流側より順ニーディング、逆ニーディング、長さ132mm)
サイドフィード口3:C5
混練部4:C6〜C8(構成:上流側より順ニーディング、直交ニーディング、逆ニーディング、逆フライト、順ニーディング、逆ニーディング、逆フライト、長さ363mm)
・メインフィード口へのフィーダー
日本製鋼所(株)製、重量式単軸スクリュー式フィーダー(形式STF−25)
・サイドフィード口へのフィーダー
ガラス繊維用
日本製鋼所(株)製、重量式単軸スクリュー式フィーダー(形式STF−25)
タルク用
重量式二軸スクリュー式フィーダー(K−Tron)
(3)押出条件
シリンダー温度:
実施例1〜3及び比較例1〜4、7〜9は、メインフィード口1に設けられたシリンダーC1のみが200℃であり、他のシリンダー温度は全て350℃である。実施例4〜5は、メインフィード口1に設けられたシリンダーC1のみが200℃であり、他のシリンダー温度は全て370℃である。また、比較例5、6は混練部(C6〜C8)のみ温度を330℃、310℃に設定した。
(4)樹脂組成物の混練及び押出方法
上記二軸スクリュー押出機を用い、液晶性ポリエステルのペレットをメインフィード口1から供給し、充填剤をサイドフィード口3から供給した。
スクリュー回転数及び押出量は表1のように設定し、ダイ5よりストランド状に吐出させた溶融樹脂組成物をタナカ製作所製メッシュベルトコンベアで搬送しつつ、スプレー噴霧水により冷却した後、カッティングしペレットとして得た。
実施例6
予め液晶性ポリエステル1に下記するガラス繊維3を含有量40重量%となるように、実施例1と同様の押出条件で液晶性ポリエステル5を調製した。次いで、液晶性ポリエステル3に代えて液晶性ポリエステル5を用いる以外は実施例3と同様にペレット化し、このペレットから射出成形機により上記試験片を作製し、評価した。結果を表1に示す。
・ガラス繊維3
日本電気硝子(株)製ECS04T−790DE(平均繊維径6μm、長さ3mmのチョップドストランドファイバー)
また、実施例1〜3、実施例6の試験片についてラッチ構造部の強度を測定した。結果を表2に示す。
Claims (5)
- (A)平均繊維径が5〜30μm、繊維長10μm以下のものを除外した重量平均繊維長が250〜350μmであり、且つ繊維長700μm以上のものの割合が5重量%以内である繊維状充填剤と(B)平均粒子径が0.5〜200μmである板状充填剤を配合してなり、組成物中の(A)、(B)成分の総充填量が40〜60重量%であり、(A)成分の重量分率が10〜20重量%、(B)成分の重量分率が30〜40重量%である液晶性ポリマー組成物から成形され、成形品のXY軸面、YZ軸面、XZ軸面の何れの軸面に対しても対称性がない非対称電子部品。
- (A)繊維状充填剤の平均繊維径が5〜9μmである請求項1記載の非対称電子部品。
- コネクター又はソケットである請求項1又は2記載の非対称電子部品。
- ピッチ間距離が1.0mm以下、製品全長が60.0mm以上、製品高さが6.0mm以下、極数が100極以上のメモリーモジュール用コネクターである請求項1記載の非対称電子部品。
- レール構造を有し、製品高さが6.0mm以下のメモリーカードソケットである請求項1記載の非対称電子部品。
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