JPWO2010032521A1 - 導電ゴム部品とその使用方法及び携帯電話機 - Google Patents

Abstract

導電ゴム部品10は導電性ゴム層1と絶縁性ゴム層2とが交互に平行となるように積層され,導電性ゴム層1と絶縁性ゴム層2の境界部分は架橋反応により一体化されており,導電性ゴム層1の厚さは0.01mm〜1.0mmの範囲でかつ体積固有抵抗が10-5Ω・cm以上10kΩ・cm以下の電気導電性であり,絶縁性ゴム層2の厚さは0.01mm〜1.0mmの範囲でかつ体積固有抵抗が1MΩ・cm以上1016Ω・cm以下の電気絶縁性である積層体9であり,この積層体9の導電性方向とは直角な面の少なくとも一面に原子及び分子から選ばれる少なくとも一つを堆積させた半田付け可能な金属皮膜3を一体化している。これにより良圧縮重性と良圧縮永久歪性を持ち,長期間に渡って良圧縮永久歪性のため,安定的な電気的接続を得ることが可能で,一体化された金属皮膜の存在によりプリント配線板上などに半田付けが可能であり,バリや反りが発生しにくく,コストが低く生産効率の良い導電ゴム部品を提供する。

Description

本発明は導電ゴム部品であって、特に筐体とプリント配線板とを電気的に接続するための金属一体導電ゴム積層体に関するもので、前記積層体の少なくとも１面に半田付け可能な金属皮膜を一体化した導電ゴム部品に関する。

携帯電話機などの電波応用機器から放射される電磁波による電子機器の誤動作や、人体への影響といった電磁波障害が近年問題となっている。その電磁波障害の対策の一つとして、携帯電話機の樹脂ボディ内側にはシールド対策のために導電性金属の蒸着膜層が施されている。金属蒸着膜層の効果は放射される電磁波ノイズを携帯電話の外に輻射しないようにするためのシールド層である。この導電シールド層は、金属蒸着法や導電性塗料の塗装などにより形成されることが多い。この導電シールド層は、プリント配線板と電気的に接続し同電位にする必要がある。このため従来はバネ状の金属接点をプリント配線板上の電極に固定し取り付けて、ボディを組み付けると同時に接触し電気的な接続を取るなどの方法が採用されている（特許文献１）。

他に導電性ゴムの片面に金属箔などを一体化し導電性接着剤やその他の手段でプリント基板に固定して電気的な接続を取る方法などが提案されている（特許文献２〜３）。

このような部品の導電性ゴムは、絶縁性ゴムに導電性フィラーを大量に混合した導電性ゴムで作られ、これらの導電ゴムは導電性フィラーを大量に混合するため、体積全体のゴム部分が少なくなるためにゴム硬度が高くなり、初期の圧縮荷重が高くなる。また同時に、ゴム弾性や復元性を失いやすい。さらにゴム特性として重要な、圧縮永久歪性が大きく犠牲になり、長期間の圧縮によって導電ゴム部品がへたって潰れてしまい復元性の無いものとなる。これらのゴムは、最終的に反発力に劣るため、反発力で維持される電気的な接続部が維持できなくなるという問題がある。

また、金属とエラストマーという、物性が明らかに異なる材質を一体化した後に、裁断加工で必要な大きさに切りそろえるのが一般的であるが、導電性ゴムと金属箔とは剛性、ヤング率等の物性が異なる材質が積層されたシートを切断するため、製品端部にバリや返りが生じやすいという問題がある。図面によって説明すると、図９は従来の導電性ゴム−金属箔積層体の断面図である。導電性ゴム４に導電接着層５とプライマー層６と金属箔７を積層し一体化している。この積層体１１はシートとして形成し、少なくとも一端面は切断され、切断面にはバリや返り８ｂが発生する。このバリや返り８ｂは矢印ｂで示すように８０μｍ以上の大きさとなり、リフロー実装時に、製品の斜め実装という、通電異常の原因となる不具合を生じさせる可能性が高まる問題があった。

特開２００４−１３４２４１号公報 特表２００２−５１０８７３号公報 特開２００４−２５９４８８号公報

本発明は、従来の導電ゴム部品の課題を解決するため、良圧縮重性と良圧縮永久歪性を持ち、長期間に渡って良圧縮永久歪性のため、安定的な電気的接続を得ることが可能で、一体化された金属皮膜の存在により、プリント配線板上などに半田付けが可能であり、バリや反りが発生しにくく、コストが低く生産効率の良い導電ゴム部品を提供する。

本発明の導電ゴム部品は、導電性ゴム層と絶縁性ゴム層とが交互に平行となるように積層され、前記導電性ゴム層と絶縁性ゴム層の境界部分は、前記導電性ゴム層と絶縁性ゴム層との架橋反応により一体化されており、前記導電性ゴム層の厚さは０．０１ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲でかつ体積固有抵抗が１０^−５Ω・ｃｍ以上１０ｋΩ・ｃｍ以下の電気導電性であり、前記絶縁性ゴム層の厚さは０．０１ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲でかつ体積固有抵抗が１ＭΩ・ｃｍ以上１０^１６Ω・ｃｍ以下の電気絶縁性である積層体であり、前記積層体の導電性方向とは直角な面の少なくとも一面に、原子及び分子から選ばれる少なくとも一つの堆積させた半田付け可能な金属皮膜を一体化したことを特徴とする。

本発明は、ゴム部品として良低荷重性と良圧縮永久歪性を持ち、長期間に渡って安定的な電気的接続を得ることが可能で、プリント配線板上に半田付けが可能な金属皮膜付き導電ゴム部品とすることができる。また、生産コストが低く、生産効率が良い。この金属皮膜付き導電ゴム部品は、例えばプリント配線板と携帯電話機の樹脂ボディ裏側の導電面とを電気的に導通する手段として好適なものである。さらに、導電ゴムと金属皮膜が一体化された後、周囲を裁断して、必要な大きさに切りそろえた場合でも、金属皮膜からバリが発生しにくく、結果としてリフロー実装時に、製品の斜め実装という、通電異常の原因となる不具合が発生しにくい導電ゴム部品を提供できる。

図１は本発明の一実施例における金属一体導電ゴム部品の斜視図である。 図２は同、断面図である。 図３は同、スパッタリング加工方法を表す概略説明図である。 図４は本発明の一実施例における金属一体導電ゴム部品の断面図である。 図５は本発明の別の実施例における金属一体導電ゴムの一側面サポートゴム層付き部品の斜視図である。 図６は本発明のさらに別の実施例における金属一体導電ゴムの両側面サポートゴム層付き部品の斜視図である。 図７Ａは本発明の一実施例における金属一体導電ゴム部品を収納するためのキャリアテープの断面図、図７Ｂは同平面図である。 図８は本発明の一実施例における金属一体導電ゴム部品をキャリアテープに収納する説明図である。 図９は従来の導電性ゴム−金属箔積層体の断面図である。

本発明の導電ゴム部品を構成する積層体は、導電性ゴム層と絶縁性ゴム層とが交互に平行になるように積層された積層体であり、両方の層の境界部分は架橋反応により硬化一体化されたゴムの積層体である。導電性ゴム層の体積固有抵抗は１０^−５Ω・ｃｍ以上１０ｋΩ・ｃｍ以下であり、好ましくは、１０^−４Ω・ｃｍ以上１ｋΩ・ｃｍ以下である。前記の範囲であれば、例えば携帯電話機の樹脂ボディ内側の導電性金属蒸着膜層とプリント配線板と電気的に接続することが可能になる。前記導電性ゴム層の厚さは、０．０１ｍｍ〜１ｍｍの範囲であり、好ましくは０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲である。前記の範囲であれば、同様に電気的接続が確実に行える。もう一方の絶縁性ゴム層の体積固有抵抗は１０ＭΩ・ｃｍ以上１０^１６Ω・ｃｍ以下の絶縁性であり、好ましくは１００ＭΩ・ｃｍ以上１０^１４Ω・ｃｍ以下である。前記の範囲であれば、良低荷重性と良圧縮永久歪性を保持できる。前記絶縁性ゴム層の厚さは、０．０１ｍｍ〜１ｍｍの範囲であり、好ましくは０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲である。前記の範囲であれば、同様に良低荷重性と良圧縮永久歪性を保持できる。

導電性ゴムの材料は、ブタジエン重合物（ＢＲ：ＡＳＴＭ Ｄ１４１９による分類。以下の略号も同一。）ブタジエン・スチレン共重合物（ＳＢＲ）ブタジエン・アクリロニトリル共重合物（ＮＢＲ）イソプレン重合物（ＩＲ）クロロプレン重合物（ＣＲ）イソブチレン・ジエン共重合物（ＩＩＲ）エチレン・プロピレン共重合物（ＥＰＭ）エチレン・プロピレン三元重合物（ＥＰＤＭ）クロロスルフォン化ポリエチレン（ＣＳＭ）アルキレン・スルフォイド重合物（Ｔ）アルキル・シロキサン縮合物（Ｓｉ）フッ化ビニリデン、六フッ化プロピレン共重合物（ＦＰＭ）などの有機合成ゴム等から選ばれる。好ましくは、アルキル・シロキサン縮合物でありシリコーンゴムコンパウンドや液状シリコーンとして市販されているもので、硬化することによりゴム弾性体になるものなら何でも良い。特に好ましくは導電性粉を混合し導電性を付与させやすい、アルキル・シロキサン縮合物、シリコーンゴムが好ましい。

シリコーンゴムは、化学式ＲｎＳｉＯ_{（４−ｎ）／２}（ただし、式中Ｒは同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基（炭素数１）であり、ｎは１．９８〜２．０２の正数である。以下同じ。）で示され、脂肪族不飽和基を少なくとも２個有するオルガノポリシロキサンである。

導電性を付与するために前記ゴムに混合する導電性フィラーの材質は、カーボン、銅、銅合金、ニッケル、チタン、金、銀などを粒子状に加工したもの、又はその合金、及び核材の表面にメッキ、蒸着などによって金属導電層を形成した導電性フィラーが好ましい。平均粒子径は１．０μｍ〜５０μｍが好ましく、さらに好ましくは、 ４．２μｍ〜１７．０μｍの範囲である。特に好ましくは銀コートガラス粉末で平均粒子径が１．０μｍ〜５０μｍである。さらに好ましい平均粒子径は１０μｍ以下である。この平均粒子径は、例えば、堀場製作所レーザ回折粒度測定器（ＬＡ９２０）、島津製作所レーザ回折粒度測定器（ＳＡＬＤ２１００）などを用いて測定することができる。

前記シリコーンゴムと導電性フィラーを混合した粘土状の導電性ゴム配合物には、硬化剤とし有機過酸化物又はオルガノハイドロジェンポリシロキサンと白金触媒を使用する付加反応硬化の何れの硬化機構でも良く、結果的に熱硬化できて、且つ、電気的に安定した体積固有抵抗が得られる方を選択する。一例として、硬化剤は２・５−ジメチル−２・５−ジ（ターシャリブチルパーオキシ）ヘキサンを使用しラジカル反応型硬化するのが好ましい。

絶縁性ゴムの材料は、ブタジエン重合物（ＢＲ：ＡＳＴＭ、Ｄ１４１９による分類）ブタジエン・スチレン共重合物（ＳＢＲ）ブタジエン・アクリロニトリル共重合物（ＮＢＲ）イソプレン重合物（ＩＲ）クロロプレン重合物（ＣＲ）イソブチレン・ジエン共重合物（ＩＩＲ）エチレン・プロピレン共重合物（ＥＰＭ）エチレン・プロピレン三元重合物（ＥＰＤＭ）クロロスルフォン化ポリエチレン（ＣＳＭ：同）アルキレン・スルフォイド重合物（Ｔ）アルキル・シロキサン縮合物（Ｓｉ）フッ化ビニリデン、六フッ化プロピレン共重合物（ＦＰＭ）などの有機合成ゴム等から選ばれ、硬化することによりゴム弾性体になるものなら何でも良い。好ましくは、アルキル・シロキサン縮合物であり、シリコーンゴムコンパウンドや液状シリコーンとして市販されているものである。シリコーンゴムは化学式、ＲｎＳｉＯ_{（４−ｎ）／２}（ただし、式中Ｒは同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基（炭素数１）であり、ｎは１．９８〜２．０２の正数である。）で示され、脂肪族不飽和基を少なくとも２個有するオルガノポリシロキサンである。

さらに前記絶縁ゴムの硬化剤としては、有機過酸化物又はオルガノハイドロジェンポリシロキサンと白金触媒を使用する付加反応硬化の何れの硬化機構でも良く、結果的に熱硬化できて、硬化後、電気的に安定した体積固有抵抗が得られる方を選択すればよい。特に好ましくは、硬化剤は２・５−ジメチル−２・５−ジ（ターシャリブチルパーオキシ）ヘキサンを使用し、ラジカル反応型硬化するのが好ましい。以上の導電性ゴム層と絶縁性ゴム層とを交互に平行になるように積層し両方の層の境界部分を架橋反応により硬化一体化されたゴムの積層体を得る。

前記導電性ゴム層と絶縁性ゴム層の積層体の少なくとも一側面に、ＪＩＳ硬度(ＪＩＳ Ｋ６２５３)５５度以下の絶縁性サポートゴム層を配置したことが好ましい。これにより、積層体に対する圧縮荷重を下げることができる。

前記サポートゴムの絶縁性は、体積固有抵抗が１０ＭΩ・ｃｍ以上１０^１６Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。前記サポートゴム材料としては、ブタジエン重合物（ＢＲ：ＡＳＴＭ、Ｄ１４１９による分類）ブタジエン・スチレン共重合物（ＳＢＲ）ブタジエン・アクリロニトリル共重合物（ＮＢＲ）イソプレン重合物（ＩＲ）クロロプレン重合物（ＣＲ）イソブチレン・ジエン共重合物（ＩＩＲ）エチレン・プロピレン共重合物（ＥＰＭ）エチレン・プロピレン三元重合物（ＥＰＤＭ）クロロスルフォン化ポリエチレン（ＣＳＭ：同）アルキレン・スルフォイド重合物（Ｔ）アルキル・シロキサン縮合物（Ｓｉ）フッ化ビニリデン、六フッ化プロピレン共重合物（ＦＰＭ）などの有機合成ゴム等から選ばれ、硬化することによりゴム弾性体になるものなら何でも良い。好ましくは、アルキル・シロキサン縮合物であり、シリコーンゴムコンパウンドや液状シリコーンとして市販されているものである。シリコーンゴムは化学式、ＲｎＳｉＯ_{（４−ｎ）／２}（ただし、式中Ｒは同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素基（炭素数１）であり、ｎは１．９８〜２．０２の正数である。）で示され、脂肪族不飽和基を少なくとも２個有するオルガノポリシロキサンである。

さらに前記サポートゴムの硬化剤としては、有機過酸化物又はオルガノハイドロジェンポリシロキサンと白金触媒を使用する付加反応硬化の何れの硬化機構でも良く、結果的に熱硬化できて電気的に安定した体積固有抵抗が得られる方を選択すればよい。特に好ましくは、硬化剤は２・５−ジメチル−２・５−ジ（ターシャリブチルパーオキシ）ヘキサンを使用し、ラジカル反応型硬化するのが好ましい。これによりサポートゴムと絶縁性ゴム層並びに導電ゴムの境界部分は架橋反応により硬化一体化されゴムの積層体が得られる。

本発明においては、前記導電ゴム積層体の導電方向と直角な面の少なくとも一面に金属皮膜が取り付けられている。この金属皮膜は原子又は分子堆積により形成する。金属原子又は金属分子を堆積させるには、例えばスパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法、メッキ法等がある。スパッタリング法は、例えばターゲットのまわりを１０〜１０^−４Ｐａにして基板や真空容器（接地）とターゲットとの間に数百Ｖ〜数ｋＶの電圧を印加してプラズマをつくり、金属原子及び／又は金属分子をスパッタし、ターゲットの近くに置かれた基板の上に前記金属原子及び／又は金属分子を堆積させる。この場合の基板は前記導電ゴム積層体である。本発明においては、このスパッタリング法が好ましい。蒸着法、イオンプレーティング法、メッキ法は、その方法自体は一般的によく知られており、公知のいかなる方法も使用できる。

金属皮膜の材質は、金、白金、銀、銅、ニッケル、チタン、クロム、アルミニュウム、パラジュウムから選ばれるいずれかの金属又はそれらの合金材料である。それらの材料を好ましくはスパッタリング法を用いて積層体の導電性方向とは直角な面の少なくとも一面に取り付ける。金属皮膜の厚さは０．０５μｍ〜４μｍが好ましく、より好ましい厚みは０．８μｍ〜１．２μｍである。

金属皮膜を積層体に強固に一体化するために接着補助剤としてシランカップリング剤を導電性ゴム積層体の金属皮膜形成面に塗布するのが好ましい。接着補助剤のシランカップリング剤は積層体と金属皮膜の導電性に影響が無い程度に塗布し、その密着性向上作用を得ることが好ましい。積層体表面に塗布したシランカップリング剤は加水分解し、シラノール基と金属板表面のＭ−ＯＨ（Ｍはケイ素、又は金属原子）と間に脱水縮合反応が起こり、金属板表面と導電ゴムを結合させる働きをする。シランカップリング剤としては、一般式、ＹＳｉＸ_３に示すようなものを用いることができる。ここで、Ｘはメチル基又はエチル基、Ｙは炭素数２以上の脂肪族長鎖アルキル基で代表的には、シランカップリング剤として市販されている、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（２−メトキシエトキシ）シラン、３―メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）」３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニルー３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシランなどがある。これらの中から積層体の材質に合うものを適宜選択し１種類又は２種類以上を混合して使用できる。但し、それらは積層体と金属皮膜間の導電性を妨げるものは適当でない。

前記金属皮膜が施された面とその反対面は平行関係にあり、且つ、ほぼ等しい形状であることが好ましい。このような形状であれば、前記金属皮膜が施された面とその反対面との間に向けて圧縮荷重が掛かったときに均一に荷重が掛かる。

前記金属皮膜は、金、白金、銀、銅、ニッケル、チタン、クロム、アルミニュウム、及びパラジュウムから選ばれるいずれかの金属又はそれらの合金であって、これらの金属又は合金が単層、あるいは２層以上で積層していてもよい。前記、金属皮膜は、スパッタリング法により形成され、皮膜厚さが０．０５μｍ〜４μｍであり、平坦度が０．０５μｍ以下であることが好ましい。前記であれば、吸着機と半田リフローによる表面実装がしやすい。

前記金属皮膜付き導電ゴム部品は、収納部を備えたキャリアテープに収納されていることが好ましい。これにより、効率よくプリント配線板上に自動実装することができる。

以下、図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施例における金属皮膜付き導電ゴム部品１０の斜視図、図２は同断面図である。図１〜２において、導電性ゴム層１と絶縁性ゴム層２とは交互に平行となるように積層されている。導電性ゴム層１と絶縁性ゴム層２の境界部分は架橋反応により一体化されている。これは両ゴムを未加硫状態で積層し、その後、加圧下で加硫させることにより、両層の境界部分は加硫反応により一体化される。すなわち、架橋により自己接着する。このようにして導電ゴム積層体９を得る。

導電性ゴム層１の導電性方向と直角な面の少なくとも一面には金属皮膜３をスパッタリング法で一体化している。導電性ゴム層と隣の導電性ゴム層とは金属皮膜３により導通している。

図３は本発明の一実施例におけるスパッタリング法の概略説明図である。スパッタリング装置２０は、真空ポンプ２８により真空容器内の真空度を１０〜１０^−４Ｐａにし、電源２１から導電ゴム積層体又は真空容器（接地）とターゲット２２との間に数百Ｖ〜数ｋＶの電圧を印加してプラズマをつくり、冷却水２３によって冷却されているターゲット２２内の金属から金属原子及び／又は金属分子をスパッタし、シャッター２４を開として、支持具２６により支持された導電ゴム積層体２５の表面に前記金属原子及び／又は金属分子を堆積させる。この際、真空中にアルゴン（Ａｒ）ガス２７を注入し、非着体となる積層体と金属塊に直流電圧を印加しながら、イオン化したアルゴンを金属塊に衝突させ、飛び出た金属材料を前記積層体に金属皮膜を形成する。

図５は本発明の別の実施例におけるサポートゴム層１２を導電ゴム積層体９の一側面に配置した金属皮膜付き導電ゴム部品１３の例であり、図６はさらに別の実施例におけるサポートゴム層１２を導電ゴム積層体９の両側面に配置した金属皮膜付き導電ゴム部品１４の例である。両図におけるサポートゴム層１２は、ＪＩＳ硬度で(ＪＩＳ Ｋ６２５３)５５度以下の絶縁性ゴムを使用する。前記の導電性ゴム層１と絶縁性ゴム層２との積層体９の側面に未加硫状態のＪＩＳ硬度５５度以下の絶縁性ゴム１２を積層し、その後加圧下で加硫させることにより、各層の境界部分は加硫反応により一体化される。すなわち、架橋により自己接着する。このようにして導電ゴム積層体１３，１４を得る。積層体９の縦（高さ）は５０〜２００ｍｍ、横は５０〜２００ｍｍ、厚さ（幅）は５０〜２００ｍｍが好ましい。サポートゴム層１２の厚さ（幅）は０．２〜１０ｍｍが好ましく、さらに好ましくは０．４〜２．０ｍｍの範囲である。

図７Ａは本発明の一実施例における金属一体導電ゴム部品を収納するためのキャリアテープ１５の断面図、図７Ｂは同平面図である。キャリアテープ１５には金属一体導電ゴム部品を収納するための収納部１６が形成されている。また、所定の間隔で送り穴１７も形成されており、自動供給が可能となっている。図８は本発明の一実施例における金属一体導電ゴム部品をキャリアテープに収納する説明図である。金属一体導電ゴム部品１０は収納部１６の方向（矢印方向）に落とすことにより収納される。

以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。本発明は下記の実施例に限定して解釈されるものではない。

（実施例１）
図１〜２に示す導電ゴム層と絶縁ゴム層とが交互に平行となるように積層された積層体の導電性ゴム材料は、電気絶縁性シリコーンゴムＫＥ５３０Ｕ（製品名、信越化学工業社製）１００重量部に対して、導電性フィラーとして平均粒径２０μｍの銀コートガラス粉Ｓ３０００（製品名、東芝バロティニ社製）、３００重量部を混合し、さらに加硫剤として２・５−ジメチル−２・５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、５０重量％含有の加硫剤ＲＣ−４（製品名・東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製）５重量部を均質に混錬りした。本配合物をＡＳＴＭＤ９９１法で体積固有抵抗を測定したところ０．０７Ω・ｃｍであった。次いで、圧延ロールで圧延して厚さ５ｍｍの圧延シートを作成した。

次に絶縁ゴム材料は、シリコーンゴムＳＨ８６１Ｕ（製品名、東レダウコーニング、シリコーン社製）１００重量部と２・５−ジメチル−２・５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、５０重量％含有の加硫剤ＲＣ−４（製品名・東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製）１重量部を均質に混錬りした。本配合物をＪＩＳ−Ｋ６２４９に準拠し体積固有抵抗を測定したところ２Ｘ１０^１４Ω・ｃｍであった。次いで、圧延ロール間で圧延して厚さ５ｍｍの圧延シートを作成した。

前記のようにして得られた二種類の導電ゴムと絶縁ゴムの圧延シートを交互に貼り合せた後、圧延ロールを用い、厚さ１０ｍｍの貼り合わせシートを厚さ５ｍｍに圧延した。さらに圧延後のシートを２等分し重ねて１０ｍｍの厚さになるように重ね、さらに同様の圧延を繰返し最終的に導電層の寸法を０．０５ｍｍ（体積固有抵抗が０．２Ω・ｃｍ以下）絶縁層の寸法を０．０５ｍｍ（体積固有抵抗が１００ＭΩ・ｃｍ以上）となるまで数回繰り返した。２層を４層、４層を８層、８層を１６層、１６層を３２層・・・となるように繰り返し圧延した。

このようにして作成した導電ゴムと絶縁ゴムの未硬化の積層体を複数層積み重ねて金型内に挿入し、積み重ね、高さ方向に３％の圧縮をかけながら１５０℃で４時間の加熱加硫を行い、硬化した積層体を得た。

この積層体を積層方向に垂直に２．５ｍｍの厚さにスライス裁断してスライス体を得た。次いで、熱風循環式オーブンに入れ１５０℃、１時間の２次加硫工程を経て、縦１０ｃｍ，横１０ｃｍ，厚さ２．５ｍｍのスライス体を作成した。

次に前記スライス積層体の金属皮膜を取り付ける面にシランカップリング剤、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランをイソプロパノールで１０重量％の溶液として塗布し、常温（２５℃）で１時間乾燥して表面の密着前処理をした。

次にスパッタリング加工をした。まずスライス体の片面を金属の薄板により保護する対策を行い準備した。図３に示した方法により、スライス体の片面に厚さ０．０５μｍのニッケル皮膜を形成した。

こうして出来上がった縦１０ｃｍ，横１０ｃｍ，厚さ２．５ｍｍの金属皮膜付き導電ゴムシートを裁断用のパネルに金属皮膜を下側にして両面テープで固定し、幅１ｍｍ、長さ３ｍｍに裁断刃で切断し金属一体導電ゴムを得た。得られた切断部分のバリ・返り（図４の矢印ａ）はレーザ変位計で測定したところ、８．６〜１μｍであり、半田付け表面実装部品のバリ・返りの許容値８０μｍ以下を問題なく満たした。図４に示す導電ゴム層１の厚みは０．０３ｍｍ、絶縁ゴム層２の厚みは０．０７ｍｍ、金属皮膜（ニッケル皮膜）３の厚みは０．０５μｍ、表面の平坦度は２０μｍであった。

得られた金属一体導電ゴムの特性を評価した。ＪＩＳ Ｋ ６２６２の規格に準拠し圧縮永久歪を測定したところ（圧縮率：２５％、保持条件：２４時間）、圧縮永久歪値は２１％であった。これに対して図９に示す従来の導電ゴム（金属箔一体導電ゴム）の同条件における圧縮永久歪値は４１％であった。また本発明の実施例品は、１０％圧縮時の抵抗値変化率は８％であり導電ゴム単体（絶縁ゴムと積層しない）の場合、１０％圧縮時に抵抗値変化率は２３％であった。

得られた製品をプリント基板の金メッキ電極（縦１．２ｍｍ、横３．２ｍｍ）上でリフロー実装した。ピーク温度は２５０℃、ソルダーペーストはＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕとした。本実施例品とプリント基板電極間で６Ｎの半田接合強度が得られた。また、プリント基板上にリフロー実装した上で、測定電流１．０ｍＡにおける抵抗値は０．８Ωであった。

（実施例２）
図１〜２に示す導電ゴム層と絶縁ゴム層とが交互に平行となるように積層された積層体のゴム材料は、電気絶縁性シリコーンゴムＫＥ５３０Ｕ（製品名、信越化学工業社製）１００重量部に対して、導電性フィラーとして平均粒径２０μｍの銀コートガラス粉Ｓ３０００（製品名、東芝バロティニ社製）、３００重量部を混合し、さらに加硫剤として２・５−ジメチル−２・５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、５０重量％含有の加硫剤ＲＣ−４（製品名・東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製）５重量部を均質に混錬りした。本配合物をＡＳＴＭＤ９９１法で体積固有抵抗を測定したところ０．０７Ω・ｃｍであった。次いで、圧延ロールで圧延して厚さ５ｍｍの圧延シートを作成した。

絶縁ゴム材料は、シリコーンゴムＳＨ８６１Ｕ（製品名、東レダウコーニング、シリコーン社製）１００重量部と２・５−ジメチル−２・５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、５０重量％含有の加硫剤ＲＣ−４（製品名・東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製）１重量部を均質に混錬りした。本配合物をＪＩＳ−Ｋ６２４９に準拠し体積固有抵抗を測定したところ２Ｘ１０^１４Ω・ｃｍであった。次いで、圧延ロール間で圧延して厚さ５ｍｍの圧延シートを作成した。

前記のようにして得られた二種類の導電ゴムと絶縁ゴムの圧延シートを交互に貼り合せた後、圧延ロールを用い、厚さ１０ｍｍの貼り合わせシートを厚さ５ｍｍに圧延した。さらに圧延後のシートを２等分し重ねて１０ｍｍの厚さになるように重ね、さらに同様の圧延を繰返し最終的に導電層の寸法を０．０５ｍｍ（体積固有抵抗が０．２Ω・ｃｍ以下）絶縁層の寸法を０．０５ｍｍ（体積固有抵抗が１００ＭΩ・ｃｍ以上）となるまで数回繰り返した。２層を４層、４層を８層、８層を１６層、１６層を３２層・・・となるように繰り返し圧延した。

このようにして作成した導電ゴムと絶縁ゴムの未硬化の積層体を複数層積み重ねて金型内に挿入し、積み重ね、高さ方向に３％の圧縮をかけながら１５０℃で４時間の加熱加硫を行い、硬化した積層体を得た。

この積層体を積層方向に垂直に２．５ｍｍの厚さにスライス裁断してスライス体を得た。縦１０ｃｍ，横１０ｃｍ，厚さ１．０ｍｍのスライス体を作成した。

次にサポートゴム材料は、シリコーンゴムＳＨ８５１Ｕ（製品名、東レダウコーニング、シリコーン社製）１００重量部と２・５−ジメチル−２・５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、５０重量％含有の加硫剤ＲＣ−４（製品名・東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製）１重量部を均質に混錬りした。本配合物をＪＩＳ−Ｋ６２４９に準拠し体積固有抵抗を測定したところ２Ｘ１０^１４Ω・ｃｍであった。次いで、圧延ロール間で圧延して厚さ１．１ｍｍの圧延シートを作成し、前記スライスした同寸法（縦１０ｃｍ，横１０ｃｍ）に打抜いた。

このようにして作成したスライス体と未硬化の圧延シートゴムを交互に複数層積み重ねて金型内に挿入し、積み重ね、高さ方向に３％の圧縮をかけながら１２０℃で1時間の加熱加硫を行い、硬化した積層体を得た。

この積層体を積層方向に垂直に２．０ｍｍの厚さにスライス裁断してスライス体を得た。次いで、熱風循環式オーブンに入れ１５０℃、１時間の２次加硫工程を経て、縦１０ｃｍ，横１０ｃｍ，厚さ２．０ｍｍのスライス体を作成した。

次にスパッタリング加工をした。まずスライス体の片面を金属の薄板により保護する対策を行い準備した。図３に示した方法により、スライス体の片面に厚さ０．０５μｍのニッケル皮膜を形成した。

こうして出来上がった縦１０ｃｍ，横１０ｃｍ，厚さ２．０ｍｍの金属皮膜付き導電ゴムシートを裁断用のパネルに金属皮膜を下側にして両面テープで固定し、幅２ｍｍ、長さ３ｍｍに裁断刃で切断し金属一体導電ゴムを得た（図６）。得られた切断部分のバリ・返り（図４、ａ）はレーザ変位計で測定したところ、８．６〜１μｍであり、半田付け表面実装部品のバリ・返りの許容値８０μｍ以下を問題なく満たした。図４に示す導電ゴム層１の厚みは０．０３ｍｍ、絶縁ゴム層２の厚みは０．０７ｍｍ、金属皮膜（ニッケル皮膜）３の厚みは０．０５μｍ、表面の平坦度は２０μｍであった。

得られた金属一体導電ゴムの特性を評価したところ、同寸法で２０％圧縮した場合に金属皮膜付き導電ゴム１０（部品サポートシートがついていない製品）の荷重が５．９Ｎに対し、金属皮膜付き導電ゴム(サポートタイプ)部品１３の荷重値は３．３Ｎと低減された。また本発明の実施例品の圧縮永久歪をＪＩＳ Ｋ ６２６２の規格に準拠し測定したところ（圧縮率：２５％、保持条件：２４時間）、圧縮永久歪値は１０％であった。更にこの場合の１０％圧縮時の抵抗値変化率は８％であった。

得られた製品をプリント基板の金メッキ電極（縦２．２ｍｍ、横３．２ｍｍ）上でリフロー実装した。ピーク温度は２５０℃、ソルダーペーストはＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕとした。本実施例品とプリント基板電極間で６Ｎの半田接合強度が得られた。また、プリント基板上にリフロー実装した上で、測定電流１．０ｍＡにおける抵抗値は０．８Ωであった。

以上説明のとおり、本実施例品は下記の利点が確認できた。
（１）圧縮永久歪性の良い電気絶縁性ゴム層で導電性ゴム層を挟んだ構造であるため、高い圧縮永久歪性を持っている。
（２）導電性ゴム層を電気絶縁性ゴム層間に挟むことで、圧縮永久歪性が劣化しにくくなり、圧縮接合時の反発が継続的に維持されるようになる。その結果、製品の反発弾性が長期間に渡って維持されるので、経時的な接触抵抗の上昇が少なく、安定的な電気的接続を得ることが可能となる。
（３）ゴム部品として良低荷重性が確認できた。
（４）製品片面に半田付け可能な金属皮膜が一体成形されるため、プリント配線板上にリフロー可能な金属皮膜一体の導電ゴム部品にできる。

本発明の金属一体導電ゴム部品は、携帯電話機内部などに使用され、特にプリント配線板とケースの電気的な接続や、プリント配線板と導電性金属蒸着膜が施されているフレーム内面との電気的な接続に好適である。

１ 導電性ゴム層
２ 絶縁性ゴム層
３ 金属皮膜
４ 導電性ゴム
５ 導電接着層
６ プライマー層
７ 金属箔
８ａ，８ｂ バリ，返り
９，２５ 導電ゴム積層体
１０，１１ 金属皮膜付き導電ゴム部品
１２ サポートゴム層
１３，１４ 金属皮膜付き導電ゴム(サポートタイプ)部品
１５ キャリアテープ
１６ 金属皮膜付き導電ゴム部品収納部
１７ 送り穴
２０ スパッタリング装置
２１ 電源
２２ ターゲット
２３ 冷却水
２４ シャッター
２６ 支持具
２７ アルゴン（Ａｒ）ガス
２８ 真空ポンプ

本発明の導電ゴム部品は、導電性ゴム層と絶縁性ゴム層とが交互に平行となるように積層され、前記導電性ゴム層と絶縁性ゴム層の境界部分は、前記導電性ゴム層と絶縁性ゴム層との架橋反応により一体化されており、前記導電性ゴム層の厚さは０．０１ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲でかつ体積固有抵抗が１０^-5Ω・ｃｍ以上１０ｋΩ・ｃｍ以下の電気導電性であり、前記絶縁性ゴム層の厚さは０．０１ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲でかつ体積固有抵抗が１ＭΩ・ｃｍ以上１０¹⁶Ω・ｃｍ以下の電気絶縁性である積層体であり、前記積層体の導電性方向とは直角な面の少なくとも一面に、原子及び分子から選ばれる少なくとも一つの堆積させた半田付け可能な金属皮膜を一体化したことを特徴とする。
本発明の導電ゴム部品の使用方法は、プリント配線板と携帯電話機の樹脂ボディ裏側の導電面とを電気的に導通するために使用することを特徴とする。

本発明は導電ゴム部品とその使用方法及び携帯電話機であって、特に筐体とプリント配線板とを電気的に接続するための金属一体導電ゴム積層体に関するもので、前記積層体の少なくても１面に半田付け可能な金属皮膜を一体化した導電ゴム部品とその使用方法及び携帯電話機に関する。

本発明は、従来の導電ゴム部品の課題を解決するため、良圧縮荷重性と良圧縮永久歪性を持ち、長期間に渡って良圧縮永久歪性のため、安定的な電気的接続を得ることが可能で、一体化された金属皮膜の存在により、プリント配線板上などに半田付けが可能であり、バリや反りが発生しにくく、コストが低く生産効率の良い導電ゴム部品とその使用方法及び携帯電話機を提供する。

本発明の導電ゴム部品は、導電性ゴム層と絶縁性ゴム層とが交互に平行となるように積層され、前記導電性ゴム層と絶縁性ゴム層の境界部分は、前記導電性ゴム層と絶縁性ゴム層との架橋反応により一体化されており、前記導電性ゴム層の厚さは０．０１ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲でかつ体積固有抵抗が１０^-5Ω・ｃｍ以上１０ｋΩ・ｃｍ以下の電気導電性であり、前記絶縁性ゴム層の厚さは０．０１ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲でかつ体積固有抵抗が１ＭΩ・ｃｍ以上１０¹⁶Ω・ｃｍ以下の電気絶縁性である積層体であり、前記積層体の導電性方向とは直角な面の少なくとも一面に、原子及び分子から選ばれる少なくとも一つの堆積させた半田付け可能な金属皮膜を一体化したことを特徴とする。
本発明の導電ゴム部品の使用方法は、前記の導電ゴム部品の使用方法であって、プリント配線板と携帯電話機の樹脂ボディ裏側の導電面とを電気的に導通するために使用することを特徴とする。
本発明の携帯電話機は、プリント配線板と携帯電話機の樹脂ボディ裏側の導電面とを電気的に導通するために前記の導電ゴム部品が実装されていることを特徴とする。

金属皮膜を積層体に強固に一体化するために接着補助剤としてシランカップリング剤を導電性ゴム積層体の金属皮膜形成面に塗布するのが好ましい。接着補助剤のシランカップリング剤は積層体と金属皮膜の導電性に影響が無い程度に塗布し、その密着性向上作用を得ることが好ましい。積層体表面に塗布したシランカップリング剤は加水分解し、シラノール基と金属被膜表面のＭ−ＯＨ（Ｍはケイ素、又は金属原子）と間に脱水縮合反応が起こり、金属被膜表面と導電ゴムを結合させる働きをする。シランカッツプリング剤としては、一般式、ＹＳｉＸ₃に示すようなものを用いることができる。ここで、Ｘはメチル基又はエチル基、Ｙは炭素数２以上の脂肪族長鎖アルキル基で代表的には、シランカップリング剤として市販されている、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（２−メトキシエトキシ）シラン、３―メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）」３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニルー３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシランなどがある。これらの中から積層体の材質に合うものを適宜選択し１種類又は２種類以上を混合して使用できる。但し、それらは積層体と金属皮膜間の導電性を妨げるものは適当でない。

図５は本発明の別の実施例におけるサポートゴム層１２を導電ゴム積層体９の一側面に配置した金属皮膜付き導電ゴム部品１３の例であり、図６はさらに別の実施例におけるサポートゴム層１２を導電ゴム積層体９の両側面に配置した金属皮膜付き導電ゴム部品１４の例である。両図におけるサポートゴム層１２は、ＪＩＳ硬度で(ＪＩＳ Ｋ６２５３)５５度以下の絶縁性ゴムを使用する。前記の導電性ゴム層１と絶縁性ゴム層２との積層体９の側面に未加硫状態のＪＩＳ硬度５５度以下のサポートゴム１２を積層し、その後加圧下で加硫させることにより、各層の境界部分は加硫反応により一体化される。すなわち、架橋により自己接着する。このようにして導電ゴム部品１３，１４を得る。積層体９の縦（高さ）は５０〜２００ｍｍ、横は５０〜２００ｍｍ、厚さ（幅）は５０〜２００ｍｍが好ましい。サポートゴム層１２の厚さ（幅）は０．２〜１０ｍｍが好ましく、さらに好ましくは０．４〜２．０ｍｍの範囲である。

この積層体を積層方向に垂直に１．０ｍｍの厚さにスライス裁断してスライス体を得た。縦１０ｃｍ，横１０ｃｍ，厚さ１．０ｍｍのスライス体を作成した。

Claims (10)

1. 導電性ゴム層と絶縁性ゴム層とが交互に平行となるように積層され、
   前記導電性ゴム層と絶縁性ゴム層の境界部分は、前記導電性ゴム層と絶縁性ゴム層との架橋反応により一体化されており、
   前記導電性ゴム層の厚さは０．０１ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲でかつ体積固有抵抗が１０^−５Ω・ｃｍ以上１０ｋΩ・ｃｍ以下の電気導電性であり、
   前記絶縁性ゴム層の厚さは０．０１ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲でかつ体積固有抵抗が１ＭΩ・ｃｍ以上１０^１６Ω・ｃｍ以下の電気絶縁性である積層体であり、
   前記積層体の導電性方向とは直角な面の少なくとも一面に、原子及び分子から選ばれる少なくとも一つの堆積させた半田付け可能な金属皮膜を一体化したことを特徴とする導電ゴム部品。
2. 前記金属皮膜の厚さが０．０５μｍ〜４μｍである請求項１に記載の導電ゴム部品。
3. 前記金属皮膜は、スパッタリング法により形成されている請求項１又は２に記載の導電ゴム部品。
4. 前記導電性ゴム層と絶縁性ゴム層の積層体の少なくとも一側面に、ＪＩＳ硬度(ＪＩＳ Ｋ６２５３)５５度以下の絶縁性サポートゴム層を配置した請求項１〜３のいずれかに記載の導電ゴム部品。
5. 前記金属皮膜が施された面とその反対の面は平行関係にあり、かつ、ほぼ等しい形状である請求項１〜４のいずれかに記載の導電ゴム部品。
6. 前記金属皮膜は、金、白金、銀、銅、ニッケル、チタン、アルミニュウム及びパラジュウムから選ばれるいずれかの金属又はそれらの合金である請求項１〜５のいずれかに記載の導電ゴム部品。
7. 前記金属皮膜は、単層又は２層以上が積層されている請求項１〜６のいずれかに記載の導電ゴム部品。
8. 前記金属皮膜表面の平坦度が０．０５μｍ以下である請求項１〜７のいずれかに記載の導電ゴム部品。
9. 前記金属皮膜を前記積層体に強固に一体化するために接着補助剤としてシランカップリング剤を導電性ゴム積層体の金属皮膜形成面に塗布しておく請求項１〜８のいずれかに記載の導電ゴム部品。
10. 前記導電ゴム部品は、収納部を備えたキャリアテープに収納されている請求項１〜９のいずれかに記載の導電ゴム部品。

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