WO2021075263A1 - 導電部材 - Google Patents
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- H01B7/06—Extensible conductors or cables, e.g. self-coiling cords
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- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R11/00—Individual connecting elements providing two or more spaced connecting locations for conductive members which are, or may be, thereby interconnected, e.g. end pieces for wires or cables supported by the wire or cable and having means for facilitating electrical connection to some other wire, terminal, or conductive member, blocks of binding posts
- H01R11/01—Individual connecting elements providing two or more spaced connecting locations for conductive members which are, or may be, thereby interconnected, e.g. end pieces for wires or cables supported by the wire or cable and having means for facilitating electrical connection to some other wire, terminal, or conductive member, blocks of binding posts characterised by the form or arrangement of the conductive interconnection between the connecting locations
Definitions
- the disclosure in this application relates to conductive members.
- Wireless communication devices such as smartphones transmit and receive various high-frequency electromagnetic waves, so they can be a source of noise.
- Noise generated by wireless communication devices may cause malfunctions of the wireless communication devices themselves and peripheral electronic devices, and may interfere with the normal operation of these devices.
- EMI ElectroMagnetic Interference
- One of the EMI countermeasures is grounding, which allows noise that tries to enter the electronic circuit part of electronic devices such as wireless communication devices to escape to the ground.
- the EMI countermeasure component for example, as shown in Patent Document 1, a conductive sheet and a conductive contact portion mainly made of an elastomer bonded to one side of the conductive sheet are provided, and the surface of the contact portion is conductive. Conductive contacts with a coating of are known. This conductive contact is surface-mounted by soldering a conductive sheet to the ground pattern of the printed wiring board, and noise is prevented by grounding the printed wiring board by pressing the top of the contact part against a ground electrode or the like. There is.
- EMI countermeasure parts of electronic devices.
- These EMI countermeasure components are conductively connected to each other in a state of being compressed by the housing and the substrate.
- a large number of EMI countermeasure parts may be used for ground connection as an EMI countermeasure. Therefore, when assembled as a product, the pressing load is accumulated and increased due to the large number of EMI countermeasure parts, and it becomes difficult to achieve both the strength of the housing and the substrate and the thinness and weight reduction of the product.
- the purpose of this application is to reduce the pressing load of the conductive member to be electrically connected.
- the conductive member that conductively connects the first connection object and the second connection object has a conductive base material that comes into contact with the first connection object.
- An elastic conductive film having a conductive portion with the conductive substrate and in contact with the second connection object, and a gel-like elastic body provided between the conductive substrate and the elastic conductive film.
- the stretchable conductive film is characterized in that it can be stretched and deformed together with the compressive deformation of the gel-like elastic body.
- the stretchable conductive film that conductively connects the conductive base material and the second connection object is configured to be stretchable and deformable according to the compressive deformation of the gel-like elastic body. Therefore, the gel-like elastic body can be softly deformed. Therefore, when the conductive member is compressed by the first connection object and the second connection object, they can be conductively connected with a low load.
- the stretchable conductive film has a coating portion that covers at least a part of the surface of the gel-like elastic body, and the gel-like elastic body is compressed and deformed by being pressed to cause the coating of the stretchable elastic body. It can be configured so that it can bulge and deform with reference to the portion.
- the gel-like elastic body Since the coating portion of the stretchable conductive film covers a part of the surface of the gel-like elastic body, the gel-like elastic body may be elastically deformed without being restrained by the coating portion in a portion not covered by the coating portion. it can. Therefore, in the conductive member, the gel-like elastic body can be softly and elastically deformed.
- the conductive member further has an electric element constituting the conductive base material, and the conductive base material is a conductive contact portion of the electric element, and is the first connection object and the stretchable conductive film. It can be configured to be conductive with.
- an electric element having a conductive contact portion in advance can be used as a conductive base material. Therefore, a highly reliable conductive member can be easily manufactured in large quantities at low cost by an electronic element whose quality characteristics such as dimensions, mechanical characteristics, and electrical characteristics are guaranteed at a predetermined level.
- the conductive base material can be configured to be a plate-shaped or foil-shaped metal material.
- the conductive member can be configured so that the conductive base material has conductivity between the first connection object and the stretchable conductive film.
- the gel-like elastic body can be configured to have a needle insertion degree of 30 to 90.
- the gel-like elastic body is composed of a needle insertion degree of 30 to 90. This is sufficiently soft compared to, for example, a polymer elastic body made of general rubber. Therefore, as compared with, for example, a general polymer elastic body made of rubber, the load when the gel-like elastic body is compressed by the first connection object and the second connection object is sufficiently reduced. Can be made to.
- the gel-like elastic body can be configured such that the side of the second connection object is a flat surface.
- the gel-like elastic body is composed of a flat surface on the side of the second connection object. Then, the stretchable conductive film covering the flat surface becomes the electrical connection surface with the second connection object. In this way, since the electrical connection surface is formed as a flat surface, the contact resistance between the conductive member and the second connection object can be reduced. Therefore, according to this aspect, the conductive connection by the conductive member can be stabilized.
- the stretchable conductive film can be made of a material similar to the gel-like elastic body.
- the stretchable conductive film covering the gel-like elastic body is made of a material similar to the gel-like elastic body, the adhesiveness between the gel-like elastic body and the stretchable conductive film is enhanced. Can be done. Further, since the gel-like elastic body and the elastic conductive film are made of similar materials, the difference between the elastic modulus of the elastic conductive film and the elastic modulus of the gel-like elastic body can be reduced. Therefore, the stretchable conductive film can be expanded and contracted following the deformed gel-like elastic body.
- the stretchable conductive film can be formed by containing flake-shaped metal particles in a polymer base material.
- the volume (electrical) resistivity of the stretchable conductive film can be made low even if the filling amount for the polymer base material is relatively small. Therefore, according to one aspect of the present invention, the filling amount of the flake-shaped metal particles in the polymer base material can be reduced, and the difference between the elastic modulus of the elastic conductive film and the elastic modulus of the gel-like elastic body. Can be made smaller. Further, in the flake-shaped metal particles, the change in resistivity when the stretchable conductive film expands and contracts can be reduced.
- the stretchable conductive film includes a metal-based conductive film formed by containing flake-shaped metal particles in a polymer base material, and the metal that is laminated on the metal-based conductive film and responds to compressive deformation of the gel-like elastic body.
- the conductive member can be configured to have an elastic conductive protective film that can be expanded and contracted together with the system conductive film.
- the stretchable conductive protective film since the stretchable conductive protective film has conductivity, the stretchable conductive film has conductivity so as to have conductivity as in the case where the stretchable conductive protective film is not laminated on the metal-based conductive film.
- a membrane can be constructed.
- the elastic conductive protective film is laminated on the metal conductive film, it is possible to protect the metal conductive film from corrosion and the like without exposing it. Since this stretchable conductive protective film is configured to be stretchable and deformable together with the metal-based conductive film in response to compressive deformation of the gel-like elastic body, the stretchable conductive protective film is not laminated on the metal-based conductive film. As in the case, the gel-like elastic body can be softly deformed.
- the stretchable conductive protective film can be configured as a conductive member so that a conductive carbon allotrope is contained in the polymer base material.
- a stretchable conductive protective film containing a conductive carbon homogeneity in a polymer base material is laminated on a metal-based conductive film, the conductivity of the stretchable conductive film and the flexibility of the conductive member are obtained. It is possible to protect the metal-based conductive film from corrosion and the like while maintaining the above.
- the elastic conductive protective film can be configured to have a film thickness of 5 to 50 ⁇ m.
- the stretchable conductive protective film since the stretchable conductive protective film has an appropriate film thickness, it is possible to protect the metal-based conductive film from corrosion and the like while giving the stretchable conductive protective film flexibility and conductivity. ..
- the stretchable conductive protective film is configured to contain graphene, and the graphene can form a conductive member so as to be oriented along the surface direction of the surface of the stretchable conductive film.
- the flake-shaped metal particles have an aspect ratio of 2 or more, an average particle size of 1 to 50 ⁇ m, and can be configured to be oriented along the surface direction of the surface of the stretchable conductive film.
- the flake-shaped metal particles have an aspect ratio of 2 or more and an average particle size of 1 to 50 ⁇ m, the conductivity in the plane direction can be maintained even if the stretchable conductive film is stretched and deformed. According to this aspect, since the flake-shaped metal particles are oriented along the surface direction of the surface of the stretchable conductive film, the electrical conductivity in the orientation direction can be increased.
- the surface of the gel-like elastic body extends along the compression direction in which the gel-like elastic body is compressed, and the first surface of the gel-like elastic body is compared with the side of the first connection object in an intersecting direction with respect to the compression direction. It can be formed without spreading the side of the object to be connected of 2.
- the surface of the gel-like elastic body is formed so that the side of the second connection object does not expand as compared with the side of the first connection object in the crossing direction with respect to the compression direction of the gel-like elastic body. ing. Therefore, the gel-like elastic body is not arranged so that the side of the first object to be connected is recessed, and it is not difficult to form the conductive film. Further, when the gel-like elastic body is compressed, the gel-like elastic body may overlap at the inside corner portion of the gel-like elastic body, particularly on the side of the first connection object, so that the pressing load may increase. Absent.
- the gel-like elastic body can be configured to have at least a part of the surface of the gel-like elastic body having an exposed portion that is not covered with the stretchable conductive film.
- the gel-like elastic body is softer than the stretchable conductive film. Therefore, the exposed portion is a portion that is easily deformed when an external force is applied, as compared with the portion where the gel-like elastic body is covered with the elastic conductive film.
- the gel-like elastic body is configured to have an exposed portion that is not covered with the stretchable conductive film. That is, the conductive member is configured to be deformable so that the exposed portion easily bulges when the gel-like elastic body is compressed by the first connection object and the second connection object.
- the stretchable conductive film is configured to be more flexible than, for example, a structure in which the entire surface of the gel-like elastic body is covered. Therefore, for example, when the conductive member is compressed by the first connection object and the second connection object, as compared with the configuration in which the entire surface of the gel-like elastic body is covered with the elastic conductive film. The load can be reduced.
- the exposed parts of the gel-like elastic body face each other in opposite directions, and can be configured to be a surface perpendicular to the bottom surface of the conductive base material.
- the exposed parts are composed of a set of vertical planes facing each other. Therefore, when the gel-like elastic body is compressed by the metal housing and the circuit board in the compression direction which is the vertical plane with respect to the bottom surface, each set of vertical planes is efficiently directed toward the outside of the vertical plane. It can be bulged and the load due to compression can be reduced. Further, since the set of vertical surfaces of the exposed portion are arranged so as to face each other, the load when the conductive member is compressed by the metal housing and the circuit board is evenly distributed to the set of vertical surfaces. It becomes easier to transmit, and each one becomes easier to bulge and deform.
- the conductive base material is a plate material having flat surfaces on both sides of the first connection object side and the second connection object side, and can be configured to have conductive metal foils on at least both sides. ..
- the conductive base material is made of a plate material having flat surfaces on both sides of the first connection object side and the second connection object side, the gel-like elastic body can be bent. It can be suppressed and the handleability of the conductive member can be improved.
- the gel-like elastic body can be made of a non-conductive material.
- the gel-like elastic body is made of a non-conductive material. Therefore, in the conductive member, the gel-like elastic body can be configured to be sufficiently soft and easily deformed, and the load when the conductive member is compressed by the metal housing and the circuit board can be reduced.
- FIG. 3 is an external perspective view including a front surface, a right side surface, and a plane showing the conductive member according to the first embodiment.
- FIG. 3 is an external perspective view including a front surface, a right side surface, and a plane showing the conductive member according to the second embodiment.
- FIG. 3 is an external perspective view including a front surface, a right side surface, and a plane showing the conductive member according to the third embodiment.
- FIG. 6 is an external perspective view including a front surface, a right side surface, and a plane showing the conductive member according to the fourth embodiment.
- FIG. 5 is an external perspective view including a front surface, a right side surface, and a plane showing the conductive member according to the fifth embodiment.
- FIG. 6A is a view showing a conductive member according to a sixth embodiment
- FIG. 6A is an external perspective view including a front surface, a right side surface, and a plane
- FIG. 6B is a sectional view taken along line VIB-VIB of FIG. 6A
- FIG. 6 is an external perspective view including a front surface, a right side surface, and a plane showing the conductive member according to the seventh embodiment
- FIG. 5 is an external perspective view including a front surface, a right side surface, and a plane showing the conductive member according to the eighth embodiment
- FIG. 5 is an external perspective view including a front surface, a right side surface, and a plane showing another example of the conductive member according to the eighth embodiment.
- FIG. 5 is an external perspective view including a front surface, a right side surface, and a plane showing the conductive member according to the ninth embodiment.
- FIG. 5 is an external perspective view including a front surface, a right side surface, and a plane showing another example of the conductive member according to the ninth embodiment.
- the front view which shows the deformation example of a conductive member.
- FIG. 5 is an external perspective view including a front surface, a right side surface, and a plane showing the conductive member according to the tenth embodiment.
- the "conductive member” disclosed in this application is a conductive connection between an adherend as a "first connection object” and a "second connection object".
- first connection object a metal housing such as an electric device can be exemplified.
- second connection object a circuit board housed in a metal housing can be exemplified.
- the "conductive member” is such that, for example, the first connection object (for example, a metal housing) and the second connection object (for example, a circuit board), which are arranged to face each other, are compressed to electrically connect the first connection object (for example, a circuit board). It is configured in.
- the "conductive member” can function as a grounding that allows noise that is about to enter an electronic circuit portion of a wireless communication device or the like to escape to the ground.
- the width direction (horizontal direction) of the conductive member 10 is the X direction
- the depth direction (front-back direction) is the Y direction
- Direction) is described as the Z direction.
- the front side of FIG. 1 and the like is described as the front side of the conductive member 10
- the back side is described as the rear side of the conductive member 10.
- the side on which the conductive member 10 is placed on the metal housing (not shown) is described as the lower side in the Z direction.
- the conductive member 10 of the present embodiment has a conductive base material 11, a base base material 12 as a "gel-like elastic body", and a stretchable conductive film 13.
- the conductive member 10 has a rectangular parallelepiped shape having a brim shape at the lower ends on both outer sides in the X direction.
- a conductive base material 11 located at the lower end in the Z direction is placed, for example, in a metal housing (first connection object) (not shown).
- the conductive member 10 is arranged so that the elastic conductive film 13 provided so as to cover the upper end in the Z direction comes into contact with, for example, a circuit board (second connection object) (not shown).
- the base base material 12 is provided between the conductive base material 11 and the stretchable conductive film 13.
- the conductive base material 11 serves as the basis for the structure of the conductive member 10, and also electrically connects the metal housing and the stretchable conductive film 13.
- the conductive base material 11 has a flat plate shape that is longer in the X and Y directions than in the Z direction.
- the conductive base material 11 has a bottom surface 11a and a top surface 11b. Both the bottom surface 11a and the top surface 11b extend along the XY plane, and both are flat. Therefore, the conductive base material 11 is configured to be flat on both the upper and lower surfaces.
- the conductive base material 11 is made of a plate material having a rigidity sufficient to suppress the bending of the soft base base material 12 placed on the upper surface 11b. As described above, the conductive base material 11 which is a plate material can suppress the bending of the base base material 12 and improve the handleability of the conductive member 10.
- the conductive base material 11 is made of a plate-shaped metal material. As a result, the conductive base material 11 has conductivity between the bottom surface 11a which is conductively connected to the metal housing and the upper surface 11b which is conductively connected to the elastic conductive film 13.
- the conductive base material 11 is not limited to the plate-shaped metal material, and may be made of a foil-shaped metal material.
- the metal for example, copper or aluminum can be used.
- the metal plate or metal foil in which these are used is easy to use as a base for molding the base base material 12, and is preferable because it can be fixed to the metal housing by soldering.
- the conductive base material 11 does not have to be composed of a single metal plate or metal foil, and may have conductivity between the bottom surface 11a and the top surface 11b. Therefore, the conductive base material 11 may be a laminated plate having conductive metal foils on both sides of at least the bottom surface 11a and the top surface 11b.
- a synthetic resin plate, a ceramic plate, or the like can be used as the substrate on which the metal foil is laminated.
- the conductive base material 11 is preferably a material that can be soldered by a reflow method. Since the conductive base material 11 is a reflowable material, the conductive member 10 can be mounted on an object to be connected (a metal housing or the like). Examples of the material that can be heat-soldered by the reflow method include a metal plate, a metal plating plate, and a ceramic substrate having a metal circuit.
- a conductive sticking member capable of fixing the conductive member 10 by sticking to a metal housing which is an adherend can be used.
- the conductive adhesive member for example, a conductive adhesive or a conductive adhesive tape in which a copper foil or the like is previously coated with the conductive adhesive can be used.
- the conductive sticking member When the conductive sticking member is used alone as the conductive base material 11, it may be integrated by sticking it to a separately molded base base material 12.
- the base base material 12 is formed on one surface of the metal plate or metal foil, and then the other surface is formed.
- a conductive sticking member may be laminated on the surface.
- the pressure-sensitive adhesive may be a conductive pressure-sensitive adhesive or a non-conductive insulating pressure-sensitive adhesive. Since the metal plate and the metal foil are exposed at the place where the insulating adhesive is not provided, the first connection object can be electrically contacted. By using the adhesive, the conductive member 10 can be fixed to the first object to be connected without soldering.
- the upper surface 11b of the conductive base material 11 may be provided with a primer that enhances the adhesion to the base base material 12. If the primer is sufficiently thin, it does not interfere with the conductivity between the conductive base material 11 and the stretchable conductive film 13.
- the base base material 12 reduces the load (pressing load) when the conductive member 10 is compressed by the metal housing and the circuit board. That is, the base base material 12 has higher flexibility than the conductive base material 11 and the stretchable conductive film 13, and is the portion of the conductive member 10 that is most easily deformed by an external force.
- the base base material 12 is configured to be easily deformable by bulging outward in the X and Y directions. There is.
- the base base material 12 has a rectangular parallelepiped shape that is longer in the Y direction than in the X and Z directions.
- the base base material 12 is provided so as to be stacked on the upper surface 11b of the conductive base material 11.
- the base base material 12 has a set of exposed side surfaces 12a and 12a as “exposed portions”, a set of shielding side surfaces 12b and 12b as “shielding portions”, and a base top surface 12c on its surface. ing.
- a set of exposed side surfaces 12a and 12a are located at the front end and the rear end of the base base material 12 in the Y direction, respectively.
- the set of exposed side surfaces 12a and 12a both extend along the XZ plane which is the intersecting direction with respect to the upper surface 11b of the conductive base material 11.
- the set of exposed side surfaces 12a and 12a are flush with the front end and the rear end of the conductive base material 11, respectively.
- a set of shielding side surfaces 12b and 12b are located at the left end and the right end of the base base material 12 in the X direction, respectively. Then, the set of shielding side surfaces 12b and 12b both extend along the YZ plane which is the intersecting direction with respect to the set of exposed side surfaces 12a and 12a.
- the set of shielding side surfaces 12b and 12b are located inward in the X direction with respect to the left end and the right end of the conductive base material 11, respectively. Therefore, in the conductive base material 11, the upper surface 11b projects outward in the X direction of the set of shielding side surfaces 12b and 12b, that is, to the left and right sides of the base base material 12. It has a set of protrusions 11c and 11c.
- the base base material 12 can also be formed so as to cover the entire upper surface 11b of the conductive base material 11. However, the base base material 12 is formed by partially covering the conductive base material 11 so as to leave the protruding portion 11c, thereby providing a contact surface between the conductive base material 11 and the stretchable conductive film 13. Can be done.
- the base top surface 12c is located at the upper end of the base base material 12.
- the base top surface 12c extends along an XY plane that is an intersection direction with respect to both a set of exposed side surfaces 12a and 12a and a set of shielding side surfaces 12b and 12b.
- the base top surface 12c is configured to be in contact with the circuit board.
- the set of exposed side surfaces 12a and 12a and the set of shielding side surfaces 12b and 12b bulge outward in the X and Y directions. It is a part that deforms.
- the base base material 12 is a portion that is compressed and deformed in the Z direction on the base top surface 12c when it is compressed into the metal housing and the circuit board.
- the stretchable conductive film 13 covers at least a part of the surface of the base base material 12 and conductively connects the upper surface 11b of the conductive base material 11 and the circuit board so as to expand and contract according to the deformation of the base base material 12. It is a thing.
- the stretchable conductive film 13 has a film shape in which the thickness in the intersecting direction is thinner than the area exposed in a plane on the surface.
- the stretchable conductive film 13 is configured to be stretchable and deformable together with the compressive deformation of the base base material 12 without tearing when the conductive member 10 is compressed by the metal housing and the circuit board.
- the stretchable conductive film 13 has a film top portion 13a, a set of film side portions 13b and 13b as "coating portions", and a set of film bottom portions 13c and 13c as "conducting portions".
- the film apex 13a is located at the upper end of the stretchable conductive film 13.
- the film apex 13a extends along the XY plane and covers the base top surface 12c of the base base material 12 from the upper side in the Z direction.
- the upper side of the film apex 13a in the Z direction, which is opposite to the surface covering the base top surface 12c, is an electrical connection surface with the circuit board.
- the base top surface 12c of the base base material 12 is configured so that the circuit board side is a flat surface.
- the conductive member 10 is also configured such that the electrical connection surface in which the base top surface 12c is covered with the film top 13a is also a flat surface.
- the electrical connection surface on which the base top surface 12c is formed as a flat surface is for holding a vacuum by a mounter when mounting on a metal housing or the like using an SMT (Surface Mount Technology) device. It can also be used as a suction surface for.
- the conductive member 10 can also be mounted using an SMT device and soldered and fixed by a reflow method.
- a set of membrane side portions 13b and 13b are located between a membrane top portion 13a and a pair of membrane bottom portions 13c and 13c, respectively. Both the set of film side portions 13b and 13b extend along the YZ plane and cover the set of shielding side surfaces 12b and 12b of the base base material 12 from the outside in the X direction, respectively.
- the set of film side portions 13b and 13b has a function of conducting conduction between the film top portion 13a and the set of film bottom portions 13c and 13c, respectively, when the conductive member 10 is compressed by the metal housing and the circuit board. have.
- a set of film bottoms 13c and 13c are both located at the lower ends of the stretchable conductive film 13.
- a set of film bottom portions 13c and 13c both extend along the XY plane, and a set of projecting portions 11c and 11c formed on the upper surface 11b of the conductive base material 11 from the upper side in the Z direction, respectively. It is covered.
- the set of film bottom portions 13c and 13c has a function as a "conducting portion” that makes conductive contact with the set of protruding portions 11c and 11c, respectively.
- the stretchable conductive film 13 continuously connects a set of protrusions 11c and 11c of the upper surface 11b of the conductive base material 11, a set of shielding side surfaces 12b and 12b of the base base material 12, and a base top surface 12c. It has a film shape that covers the surface.
- the conductive member 10 is configured so that the stretchable conductive film 13 is exposed in all regions in a plan view (top view).
- the base base material 12 has higher flexibility than the stretchable conductive film 13. Therefore, as compared with the "covered portion” in which the base base material 12 is covered with the stretchable conductive film 13, the "exposed portion” in which the base base material 12 is not covered with the stretchable conductive film 13 receives an external force. It is a part that is easily deformed. That is, the base base material 12 can be bulged and deformed with reference to the "covering portion" of the stretchable conductive film 13 by being compressed and deformed by being pressed.
- a set of film side portions 13b, 13b covering a set of shielding side surfaces 12b, 12b is configured as a "coating portion", whereas it is a part of the surface of the base base material 12.
- a set of exposed side surfaces 12a, 12a is configured as an "exposed portion”. That is, in the conductive member 10, when the base base material 12 is compressed by the metal housing and the circuit board, the exposed portions (a set of exposed side surfaces 12a, 12a) of the base base material 12 are elastically conductive. It is configured to be deformable so as to easily bulge without being restrained by the film 13. Therefore, in the conductive member 10, the base base material 12 can be softly and elastically deformed. Therefore, in the conductive member 10, for example, when the base base material 12 is compressed by the metal housing and the circuit board, as compared with the configuration in which the entire surface of the base base material 12 is covered with the elastic conductive film 13. The pressing load can be reduced.
- the elastic conductive film 13 has an "exposed portion" that does not cover the base base material 12, so that the conductive member 10 is bent as compared with a configuration in which the entire surface of the base base material 12 is covered, for example. It is configured to be easy. Therefore, in the conductive member 10, the base base material 12 is compressed by the metal housing and the circuit board, as compared with the configuration in which the entire surface of the base base material 12 is covered with the stretchable conductive film 13, for example. It is possible to reduce the pressing load at the time.
- the set of exposed side surfaces 12a, 12a and the set of shielding side surfaces 12b, 12b of the base base material 12 all extend along the Z direction in which the base base material 12 is compressed. It is preferable that the set of exposed side surfaces 12a and 12a and the set of shielding side surfaces 12b and 12b are formed so that the upper side does not expand as compared with the lower side in the intersecting direction with respect to the Z direction.
- the set of shielding side surfaces 12b, 12b is a surface perpendicular to the bottom surface 11a of the conductive base material 11.
- the angle of the inside corner portion 12d having an inside corner shape in which the YZ plane formed by the set of shielding side surfaces 12b and 12b and the XY plane formed by the protruding portion 11c intersect is a right angle. It has become.
- the inside corner portion 12d is arranged in a recessed position, it becomes difficult to form the stretchable conductive film 13, and bubbles are formed between the base base material 12 and the stretchable conductive film 13.
- the base base material 12 is not sandwiched between the elastic conductive films 13 especially in the vicinity of the inside corner portion 12d, so that the pressing load on the conductive member 10 can be reduced.
- the exposed set of exposed side surfaces 12a and 12a of the base base material 12 face each other and are perpendicular to the bottom surface 11a of the conductive base material 11. Therefore, when the base base material 12 is compressed in the Z direction, which is the direction perpendicular to the bottom surface 11a, by the metal housing and the circuit board, the set of exposed side surfaces 12a and 12a are moved outward in the Y direction, respectively. It can be efficiently inflated toward. Therefore, in the conductive member 10, the pressing load at the time of compression can be reduced. At this time, for example, the "covering portion" is configured to cover the base base material 12 in a tubular shape.
- the elastic conductive film 13 covers the entire surface of the base base material 12 along the intersecting direction with respect to the extending direction of the cylinder (that is, the vertical direction (Z direction) of the conductive member 10). It becomes easy to compress and deform, and the pressing load can be reduced.
- the set of exposed side surfaces 12a and 12a are arranged so as to face each other, the pressing load when the conductive member 10 is compressed by the metal housing and the circuit board is applied to the set of exposed side surfaces 12a. , 12a are easily transmitted evenly, and each is easily bulged and deformed.
- the base base material 12 is composed of a gel-like member (gel-like cured product) which is a material softer than a rubber-like elastic body. Therefore, when an external force acts on the conductive member 10, the base base material 12 is easily deformed, so that stress is not concentrated on the conductive member 10. Therefore, in the conductive member 10, the pressing load when the base base material 12 is compressed by the metal housing and the circuit board can be reduced as compared with, for example, an EMI countermeasure component made of general rubber. ..
- the gel-like member here is a material that can be elastically deformed, that is, an elastic body, which is particularly highly flexible and can maintain its shape as a base base material 12.
- the gel-like member applicable to the base base material 12 include silicone gel, urethane gel, acrylic gel and the like. Among these, it is preferable to use a silicone gel having heat resistance and a small compression set as the base base material 12.
- the base base material 12 is not limited by the composition, structure, etc., and may be an elastic body having extremely high flexibility and capable of maintaining its shape, and the base base material 12 is porous such as urethane sponge. A sponge can also be used.
- a gel-like member for the base base material 12, which has a lower compression set value than the porous body and is less likely to settle even after long-term use.
- these materials may not be used alone in the base base material 12, but may be used in combination of two or more kinds.
- the base base material 12 is preferably composed of a compression set of 10% or less. As a result, the dimensional stability of the base base material 12 is ensured, and the elastic force when the base base material 12 is compressed by the metal housing and the circuit board can be maintained.
- the compression set is a value obtained under the condition of standing at 70 ° C. at a compression rate of 50% for 24 hours in accordance with JIS K6262: 2013. The smaller the compression set, the more the dimensions of the original shape are maintained.
- the base base material 12 is preferably composed of a needle insertion degree of 30 to 90. This is sufficiently soft compared to, for example, a base base material 12 made of general rubber. Therefore, as compared with, for example, a base base material 12 made of general rubber, the load when the base base material 12 is compressed by the metal housing and the circuit board can be sufficiently reduced.
- the degree of needle insertion conforms to JIS K2220: 2013, and at 25 ° C., a 1/4 cone attached to the consistency meter is dropped onto a sample filled in a pot, and based on the depth of entry for 5 seconds. This is the value obtained.
- a conductive polymer material such as conductive rubber is prepared by mixing and dispersing metal fine particles, carbon black, etc., which are conductive fillers that impart conductivity, to a base material such as silicone rubber. It is manufactured.
- metal fine particles, carbon black, etc. which are conductive fillers that impart conductivity
- silicone rubber a base material
- the conductive filler having extremely low elasticity is present in the stretchable base material, the soft and easily deformable property of the base material is easily lost.
- the conductive member 10 has a stretchable conductive film 13 having conductivity as a member separate from the base base material 12. Therefore, in the conductive member 10, the base base material 12 does not have to have conductivity, and the base base material 12 can be composed of only a non-conductive material. Therefore, in the conductive member 10, the base base material 12 can be configured to be sufficiently soft and easily deformed, and the pressing load when the conductive member 10 is compressed by the metal housing and the circuit board can be reduced. it can.
- the stretchable conductive film 13 may cover at least a part of the surface of the base base material 12 that is not in contact with the circuit board and the base top surface 12c.
- the stretchable conductive film 13 is made of a material that does not tear even when compressed and deformed in the vertical direction and has good elongation.
- a conductive film-like member containing a conductive powder as a filler in a polymer base material, for example, a polymer-based binder is used.
- the stretchable conductive film 13 can be made of a material similar to that of the base base material 12.
- the "similar material” here means that the polymer base material, which is the base material of the stretchable conductive film 13, has the same bonding structure and functional group as the gel-like member (gel-like cured product), which is the material of the base base material 12. It means that it is a material having.
- the base base material 12 is a silicone gel
- a silicone polymer which is a material similar to the material of the base base material 12 is used for the stretchable conductive film 13.
- the stretchable conductive film 13 that covers the base base material 12 is made of the same material as the base base material 12, the adhesiveness between the base base material 12 and the stretchable conductive film 13 is improved. Can be done. Further, since the base base material 12 and the elastic conductive film 13 are made of similar materials, the difference between the elastic modulus of the elastic conductive film 13 and the elastic modulus of the base base material 12 can be reduced. Therefore, the stretchable conductive film 13 can be expanded and contracted following the deforming base base material 12.
- Conductive powders include those made of metals and alloys such as gold, silver, copper, nickel, iron and tin, those whose surface is coated with metals and alloys by plating, carbon, graphite, graphene, etc. Conductive materials such as carbon / graphitic ones can be used.
- the stretchable conductive film 13 can be configured by containing flake-shaped metal particles in a polymer base material.
- the conductivity in the plane direction is likely to be maintained even if the stretchable conductive film 13 is stretched and deformed.
- the volume (electrical) resistivity of the stretchable conductive film 13 can be made low even if the filling amount for the polymer base material is relatively small. Therefore, in the conductive member 10, the filling amount of the flake-shaped metal particles in the polymer base material can be reduced, and the difference between the elastic modulus of the elastic conductive film 13 and the elastic modulus of the base base material 12 can be reduced. Can be done.
- the change in resistivity when the stretchable conductive film 13 expands and contracts can be reduced. Therefore, it is preferable to use a material having a larger aspect ratio such as a flat shape, a scale shape, a needle shape, and a fiber shape than a spherical shape as the conductive powder.
- the flake-shaped metal particles have an aspect ratio of 2 or more, an average particle size of 1 to 50 ⁇ m, and can be configured to be oriented along the surface direction of the surface of the stretchable conductive film 13.
- the flake-shaped metal particles have an aspect ratio of 2 or more and an average particle size of 1 to 50 ⁇ m, the conductivity in the plane direction can be maintained even if the stretchable conductive film 13 is stretched and deformed. Then, according to this embodiment, since the flake-shaped metal particles are oriented along the surface direction of the surface of the stretchable conductive film 13, the electrical conductivity in the orientation direction can be increased.
- a metal such as copper foil is prepared as a material for the conductive base material 11.
- a material long in the Y direction is prepared, and the copper foil may be cut to a desired size after the conductive member 10 is formed. Further, a primer may be applied to the upper surface 11b of the conductive base material 11.
- a gel-like member is prepared as a material for the base base material 12.
- the gel-like member is discharged onto the upper surface 11b of the copper foil, and can be formed into a desired shape by a printing method using a stencil such as a metal mask.
- the shape of the gel-like member may be trapezoidal, semi-cylindrical, or the like, as will be described later as each embodiment, in addition to being rectangular in front view.
- the shape of the gel-like member is preferably a flat base top surface 12c such as a quadrangle in consideration of transportation. Further, it is preferable that the inside corner portion 12d is formed so as to be at a right angle or more.
- the gel-like member is cured to a desired degree of needle insertion to form the base base material 12.
- the base base material 12 is formed on the upper surface 11b of the conductive base material 11 with the protruding portion 11c left.
- the method for forming the base base material 12 is not limited to the metal mask printing method, and may be, for example, coating with a dispense nozzle or mold molding.
- an ink-like conductive composition is prepared as the material of the stretchable conductive film 13.
- the conductive composition is discharged to the protruding portion 11c of the conductive base material 11, the shielding side surfaces 12b and 12b of the base base material 12, and the base top surface 12c, and is formed into a film shape by, for example, a scraping method using a squeegee.
- the stretchable conductive film 13 is a film that can be stretched without tearing following the deformation of the base base material 12 when the conductive member 10 is compressed, and can maintain continuity even in such an stretched state. It is formed with a thickness.
- the base base material 12 may have a length in the Z direction, that is, a thickness capable of maintaining continuity even when the compression ratio at which the height is halved is 50% or more.
- the method of applying the stretchable conductive film 13 is not limited to the ejection and squeegee method of the ink-like conductive composition, and may be dipping, transfer, or the like.
- the stretchable conductive film 13 is formed by curing the ink-like conductive composition.
- the conductive member 10 is configured to be conductive between the bottom surface 11a of the conductive base material 11 and the film top 13a of the stretchable conductive film 13.
- the conductive member 10 which is a connection terminal having a low load and low resistance can be obtained by individually cutting the pieces so as to have a desired length.
- the conductive member 20 can exert the same effect as the above-mentioned conductive member 10.
- the conductive member 20 of the present embodiment has a conductive base material 11, a base base material 22 as a "gel-like elastic body", and a stretchable conductive film 23.
- the conductive base material 11 is the same for the conductive member 10 and the conductive member 20.
- the base base material 22 has a set of shielding side surfaces 22b and 22b as "shielding portions".
- the set of shielding side surfaces 22b and 22b are different from the set of shielding side surfaces 12b and 12b in the first embodiment in that they are inclined surfaces that spread downward, respectively.
- the base base material 22 is configured in the same manner as the base base material 12 except for the above.
- the stretchable conductive film 23 has a set of film side portions 23b and 23b as "coating portions". Then, the set of film side portions 23b and 23b are along the set of shielding side surfaces 22b and 22b, which are inclined surfaces extending downward, respectively, and the set of film side portions 13b of the first embodiment. It is different from 13b.
- the stretchable conductive film 23 is configured in the same manner as the stretchable conductive film 13 except for the above.
- the angle of the inside corner portion 12d at the lower end of the base base material 22 where the set of shielding side surfaces 22b and 22b and the protruding portion 11c intersect is an obtuse angle larger than a right angle.
- the conductive member 20 has an arrangement in which the inside corner portion 12d protrudes, so that the elastic conductive film 23 is easier to form than the elastic conductive film 13. Further, when the base base material 22 is compressed, the base base material 22 is less likely to overlap, especially at the inside corner portion 12d, and the pressing load can be further reduced.
- the conductive member 30 can exert the same effect as the above-mentioned conductive member 10.
- the conductive member 30 of the present embodiment has a conductive base material 11, a base base material 32 as a "gel-like elastic body", and a stretchable conductive film 33.
- the conductive base material 11 is the same for the conductive member 10 and the conductive member 30.
- the base base material 32 has a set of shielding side surfaces 32b and 32b as "shielding portions".
- a set of shielding side surfaces 32b and 32b has a set of shielding vertical side surfaces 32e and 32e, respectively, and a set of shielding curved side surfaces 32f and 32f.
- the set of shielding vertical side surfaces 32e and 32e has the same configuration as the set of shielding side surfaces 12b and 12b of the first embodiment.
- Each of the set of shield curved side surfaces 32f and 32f has a curved shape when viewed from the front, and connects the base top surface 12c and the set of shield vertical side surfaces 32e and 32e.
- the base base material 32 is configured in the same manner as the base base material 12 except for the above.
- the stretchable conductive film 33 has a set of film side portions 33b and 33b as "coating portions”. Then, the set of film side portions 33b and 33b covers the set of film vertical side portions 33d and 33d that cover the set of shielding vertical side surfaces 32e and 32e, respectively, and the set of shielding curved side surfaces 32f and 32f. It has a set of membrane curved side portions 33e and 33e.
- the stretchable conductive film 33 is configured in the same manner as the stretchable conductive film 13 except for the above.
- the hardness of the conductive member 30 becomes soft especially at the initial stage when it is compressed by the metal housing and the circuit board. Therefore, the conductive member 30 is more easily deformed than the conductive member 10 at the initial stage of compression, and the pressing load can be reduced.
- the conductive member 40 can exert the same effect as the above-mentioned conductive member 30.
- the conductive member 40 of the present embodiment has a conductive base material 11, a base base material 32 as a "gel-like elastic body", and a stretchable conductive film 43.
- the conductive base material 11 and the base base material 32 are the same in the conductive member 30 and the conductive member 40.
- the stretchable conductive film 43 has a set of film side portions 43b and 43b as "coating portions". Then, the set of film side portions 43b and 43b covers the set of film vertical side portions 43d and 43d that cover the set of shielding vertical side surfaces 32e and 32e, respectively, and the set of shielding curved side surfaces 32f and 32f. It has a set of membrane curved side portions 33e and 33e.
- the film thickness of the set of film vertical side portions 43d and 43d increases from the upper side in the Z direction connected to the set of shielding curved side surfaces 32f and 32f, respectively, toward the lower side on which the conductive base material 11 is arranged. It is configured in.
- the stretchable conductive film 43 is configured in the same manner as the stretchable conductive film 33 except for the above.
- the conductivity of the elastic conductive film 43 and the adhesiveness to the conductive base material 11 are improved as compared with the conductive member 30 in which the film thicknesses of the pair of film vertical side portions 33d and 33d are uniformly formed. Can be stabilized.
- the conductive member 50 can exert the same effect as the above-mentioned conductive member 10.
- the conductive member 50 of the present embodiment has a conductive base material 11, a base base material 52 as a "gel-like elastic body", and a stretchable conductive film 53.
- the conductive base material 11 is the same for the conductive member 10 and the conductive member 50.
- the base base material 52 has a shielding semicircular curved surface 52g instead of a set of shielding side surfaces 12b and 12b and a base top surface 12c as "shielding portions".
- the shielding semicircular curved surface 52g has a semicircular shape when viewed from the front, and both ends of the semicircle are in contact with the upper surface 11b of the conductive base material 11.
- the base base material 52 is configured in the same manner as the base base material 12 except for the above.
- the stretchable conductive film 53 replaces the film top portion 13a and the set of film side portions 13b and 13b with a film semicircular curved surface side portion 53f as a "covering portion” that covers the shielding semicircular curved surface 52 g. Have. Although the stretchable conductive film 53 does not have a film top portion 13a which is a flat surface, a region near the upper end of the film semicircular curved surface side portion 53f in the Z direction is an electrical connection surface with the circuit board. ..
- the stretchable conductive film 53 is configured in the same manner as the stretchable conductive film 13 except for the above.
- the hardness of the conductive member 50 becomes soft especially at the initial stage when it is compressed by the metal housing and the circuit board. Therefore, the conductive member 50 is more easily deformed than the conductive member 10 at the initial stage of compression, and the pressing load can be reduced.
- the conductive member 60 can exert the same effect as the above-mentioned conductive member 10.
- the conductive member 60 of the present embodiment has a conductive base material 11, a base base material 62 as a "gel-like elastic body", and a stretchable conductive film 63.
- the conductive base material 11 is the same for the conductive member 10 and the conductive member 60.
- the base base material 62 has a shielding hemispherical curved surface 62h instead of a set of shielding side surfaces 12b and 12b and a base top surface 12c as "shielding portions".
- the shielded hemispherical curved surface 62h has a hemispherical shape when viewed from the front, and the lower end of the hemisphere is in contact with the upper surface 11b of the conductive base material 11.
- the base base material 62 is configured in the same manner as the base base material 12 except for the above.
- the stretchable conductive film 63 has a film hemispherical curved surface side portion 63g as a “covering portion” that covers the shielding hemispherical curved surface 62h instead of the film top portion 13a and a set of film side portions 13b and 13b. ing. Although the stretchable conductive film 63 does not have the film top portion 13a which is a flat surface, the region near the upper end in the Z direction of the film hemispherical curved surface side portion 63g is an electrical connection surface with the circuit board.
- the stretchable conductive film 63 is configured in the same manner as the stretchable conductive film 13 except for the above.
- the hardness of the conductive member 60 becomes soft especially at the initial stage when it is compressed by the metal housing and the circuit board. Therefore, the conductive member 60 is more easily deformed than the conductive member 10 at the initial stage of compression, and the pressing load can be reduced.
- the conductive member 70 can exert the same effect as the above-mentioned conductive member 30.
- the conductive member 70 of the present embodiment has a conductive base material 11, a base base material 72 as a "gel-like elastic body", and a stretchable conductive film 73.
- the conductive base material 11 is the same for the conductive member 10 and the conductive member 70.
- the base base material 72 has a shielding side surface 72b as a "shielding portion" and a non-shielding side surface 72i as an "exposed portion".
- the combination of the shielding side surface 72b and the non-shielding side surface 72i has the same configuration as the set of shielding side surfaces 32b, 32b of the third embodiment.
- the shielding side surface 72b has a shielding vertical side surface 72e and a shielding curved side surface 72f.
- the non-shielding side surface 72i has a non-shielding vertical side surface 72j and a non-shielding curved side surface 72k.
- the base base material 72 is configured in the same manner as the base base material 32 except for the above.
- the stretchable conductive film 73 has a film side portion 73b as a "coating portion".
- the film side portion 73b has a film vertical side portion 73d that covers the shielding vertical side surface 72e and a film bending side portion 73e that covers the shielding curved side surface 72f.
- the non-shielding vertical side surface 72j and the non-shielding curved side surface 72k are not covered with the stretchable conductive film 73.
- the stretchable conductive film 73 is configured in the same manner as the stretchable conductive film 13 except for the above.
- the conductive member 70 when compressed by the metal housing and the circuit board, not only the set of exposed side surfaces 12a and 12a but also the non-shielding side surfaces 72i become "exposed parts". Therefore, the set of exposed side surfaces 12a and 12a and the non-shielding side surface 72i are configured to be deformable so as to be easily bulged without being restrained by the stretchable conductive film 73. Therefore, in the conductive member 70, the base base material 72 can be softly and elastically deformed. Therefore, in the conductive member 70, the base base material 72 is compressed by the metal housing and the circuit board, as compared with the configuration in which both of the set of shielding side surfaces 12b and 12b are covered with the elastic conductive film 13, for example. It is possible to reduce the pressing load at the time.
- the conductive member 80 can exert the same effect as the above-mentioned conductive member 30.
- the conductive member 80 of the present embodiment has a conductive base material 11, a base base material 82 as a "gel-like elastic body", and a stretchable conductive film 33.
- the conductive base material 11 and the stretchable conductive film 33 are the same in the conductive member 30 and the conductive member 80.
- the base base material 82 has a cavity portion 82l that penetrates the base base material 82 along the Y direction in the central region in the Z direction. As a result, the base base material 82 is more likely to be crushed even if the pressing load on the conductive member 80 is smaller than that of the conductive member 30 having the base base material 32 which is solid, for example. Therefore, in the conductive member 80, the pressing load when the base base material 82 is compressed by the metal housing and the circuit board can be further reduced.
- the cavity portion 82l of the present embodiment is not limited to the configuration in which the base base material 82 is provided so as to penetrate the center in the Z direction.
- the conductive member 90 is configured to have a conductive base material side cavity 91d straddling the conductive base material 91 and the base base material 92, and a base base material side cavity 92 m. You may.
- the conductive member 90 can be manufactured by preparing a pair of left and right conductive base materials 91 and 91, sandwiching a jig between them, and forming the base base material 92.
- the position where the cavity 82l or the like is formed is not limited to the center in the X direction. However, if the cavity portion 82l or the like is formed in the center in the X direction, it is preferable that the base base material 82 is easily crushed without being biased in the X direction when the base base material 82 is compressed by the metal housing and the circuit board. .. Further, the cavity portion 82l or the like does not need to penetrate the base base material 82 in the Y direction. However, when the cavity portion 82l or the like is formed so as to penetrate the base base material 82 in the Y direction, the base base material 82 is particularly biased in the Y direction when the base base material 82 is compressed by the metal housing and the circuit board. It is preferable because it is easily crushed.
- the conductive member 80 does not have to have a single cavity 82l, and may be configured in combination with, for example, the conductive member 90.
- the configurations of the conductive member 80 and the conductive member 90 are not limited to the configuration of the third embodiment, and can be combined with all other embodiments.
- the conductive member 100 can exert the same effect as the above-mentioned conductive member 30.
- the conductive member 100 of the present embodiment has a conductive base material 101, a base base material 32 as a "gel-like elastic body", and a stretchable conductive film 33.
- the base base material 32 and the elastic conductive film 33 are the same in the conductive member 30 and the conductive member 100.
- the conductive base material 101 is provided with an adhesive 101 g for adhesively fixing the conductive member 100 to the metal housing on the lower surface 101f, which is the surface of one side of the metal foil 101e.
- the pressure-sensitive adhesive 101g may be provided on the entire surface of the lower surface 101f of the metal foil 101e, or may be partially provided.
- a conductive pressure-sensitive adhesive can be used as the pressure-sensitive adhesive 101 g.
- the pressure-sensitive adhesive 101 g using the conductive pressure-sensitive adhesive constitutes the bottom surface 101a of the conductive base material 101 that is adhesively fixed to the metal housing, and conducts the metal foil 101e and the metal housing. be able to.
- the conductive base material 101 does not need to have both the metal foil 101e and the pressure-sensitive adhesive 101g.
- the conductive base material 101 may have a configuration in which a conductive adhesive or a conductive adhesive tape as a conductive adhesive member is used alone.
- the pressure-sensitive adhesive 101 g of this embodiment is not limited to the conductive pressure-sensitive adhesive. As shown in FIG. 11, the insulating pressure-sensitive adhesive can also be used by providing the pressure-sensitive adhesive 111 g only partially, for example, on one side in the X direction. In the conductive base material 111 of the conductive member 110 in this case, the pressure-sensitive adhesive 111 g is adhesively fixed to the metal housing, and the lower surface 101f of the exposed metal foil 101e in the portion where the pressure-sensitive adhesive 111 g is not provided is made of metal. Conductive contact with the housing. At this time, if the metal foil 101e and the pressure-sensitive adhesive 111g are formed sufficiently thin, it is preferable that the conductive base material 111 easily comes into conductive contact with the metal housing.
- the position where the adhesive 111g is provided is not limited to one side in the X direction, and may be, for example, the center in the X direction. However, when the pressure-sensitive adhesive 111g is formed on one side in the X direction, when the conductive member 110 is compressed by the metal housing and the circuit board, the lower surface 101f of the metal foil 101e is formed without sandwiching the pressure-sensitive adhesive 111g. It is preferable because it is easy to make a conductive contact with the metal housing.
- the pressure-sensitive adhesive 101 g and the pressure-sensitive adhesive 111 g are used for temporarily fixing the conductive member 100 and the conductive member 110 to the metal housing, and from this state, the conductive member 100 and the conductive member 110 are soldered to the metal housing by a reflow method. It may be implemented in. As a result, the conductive member 100 and the conductive member 110 can be securely fixed by the metal housing.
- the pressure-sensitive adhesive 101 g and the pressure-sensitive adhesive 111 g may disappear or remain after soldering.
- the configurations of the conductive member 100 and the conductive member 110 as described above are not limited to the configuration of the third embodiment, and can be combined with all other embodiments.
- the conductive member 130 can exert the same effect as the above-mentioned conductive member 30.
- the conductive member 130 of the present embodiment has a conductive base material 11, a base base material 32 as a "gel-like elastic body", and a stretchable conductive film 133.
- the conductive base material 11 and the base base material 32 are the same in the conductive member 30 and the conductive member 130.
- the stretchable conductive film 133 has a metal-based conductive film 136 and a stretchable conductive protective film 137.
- the metal-based conductive film 136 is configured in the same manner as the stretchable conductive film 33 described above. Then, the metal-based conductive film 136 can be configured by containing conductive powder, for example, flake-shaped metal particles in the polymer base material, similarly to the above-mentioned elastic conductive film 13.
- the metal conductive film 136 is preferably composed of a material similar to that of the base base material 32. Further, the conductive powder has high conductivity such as those made of metals and alloys such as gold, silver, copper, nickel, iron and tin, and those in which the surface is coated with metals and alloys by plating or the like. It is preferable to use a material.
- the film thickness of the metal-based conductive film 136 is preferably 10 to 150 ⁇ m.
- the metal conductive film 136 for example, a conductive film-like member in which flake-shaped silver particles having an average particle size of 1 to 20 ⁇ m are mixed with a silicone polymer made of 100 parts by weight of a two-component curable liquid silicone rubber is used.
- the metal conductive film 136 has, for example, a film thickness of 70 ⁇ m and a volume resistivity of 3.10 . -3 ⁇ ⁇ cm.
- the stretchable conductive protective film 137 is further laminated on the surface of the metal-based conductive film 136, and is configured to be stretchable and deformable together with the metal-based conductive film 136 according to the compressive deformation of the base base material 32. That is, the stretchable conductive film 133 is a conductive film formed by laminating a metal-based conductive film 136 and a stretchable conductive protective film 137.
- the stretchable conductive protective film 137 has a film top portion 137a, a set of film side portions 137b and 137b, and a set of film bottom portions 137c and 137c.
- the film apex 137a, the film side 137b, and the film bottom 137c are laminated on the outer surfaces of the film apex 13a, the film side 33b, and the film bottom 13c (see FIG. 3), respectively.
- the set of membrane side portions 137b and 137b includes a set of membrane vertical side portions 137d and 137d covering a set of membrane vertical side portions 33d and 33d (see FIG. 3), respectively, and a set of membrane curved side portions 33e. , 33e (see FIG. 3), and has a set of membrane curved side portions 137e and 137e.
- the elastic conductive protective film 137 since the elastic conductive protective film 137 has conductivity, it is elastic so as to have conductivity as in the case where the elastic conductive protective film 137 is not laminated on the metal-based conductive film 136.
- the conductive film 133 can be formed. Further, since the elastic conductive protective film 137 is laminated on the metal conductive film 136, it is possible to protect the metal conductive film 136 from corrosion, oxidation, sulfide, etc. without exposing it and prevent migration. it can. Since the stretchable conductive protective film 137 can be stretched and deformed together with the metal-based conductive film 136 according to the compressive deformation of the base base material 32, the stretchable conductive protective film 137 is laminated on the metal-based conductive film 136.
- the base base material 32 can be softly deformed as in the case where the base material 32 is not provided.
- the stretchable conductive film 133 is composed of a metal-based conductive film 136 having different properties (for example, conductivity and flexibility) and a stretchable conductive protective film 137. Therefore, in the conductive member 130 that conductively connects the first connection object and the second connection object when they are compressed by a low load, the conductivity and flexibility of the metal conductive film 136 ( It is possible to prevent aging deterioration due to corrosion etc. while maintaining (low compression load).
- the stretchable conductive protective film 137 is configured to contain, for example, a conductive carbon allotrope in the polymer base material.
- the outermost layer exposed to the outside of the conductive member 130 and having the highest possibility of deterioration over time such as corrosion is composed of an allotrope of carbon having excellent corrosion resistance and the like.
- the stretchable conductive protective film 137 containing the conductive carbon homogeneity in the polymer base material is laminated on the metal-based conductive film 136, the conductivity of the stretchable conductive film 133 and the flexibility of the conductive member 130
- the metallic conductive film 136 can be protected from corrosion and the like while maintaining the property.
- the conductive member 130 having an excellent design property in which the gloss on the surface of the stretchable conductive film 133 is reduced and a highly uniform black color is exhibited. Since the surface of the elastic conductive protective film 137 contains a large amount of carbon allotropes, the heat resistance and abrasion resistance on the surface of the conductive member 130 can be improved.
- the stretchable conductive film 133 has a multi-layer structure having a metal-based conductive film 136 having a high content of metal particles inside and a stretchable conductive protective film 137 having a high content of carbon allotropes on the outside. ..
- the stretchable conductive film 133 Since the metal-based conductive film 136, which has higher flexibility and is easier to form than the stretchable conductive protective film 137, is configured to be adjacent to the base base material 32, the stretchable conductive film 133 is formed along with the compressive deformation of the base base material 32. It is possible to prevent peeling, especially between layers, when stretched and deformed. Further, the stretchable conductive film 133 has a multi-layer structure, and the stretchable conductive film 137 has a structure in which carbon homogenes are concentrated, so that the stretchable conductive film 133 has high flexibility and conductivity. A large volume occupied by the metal-based conductive film 136 can be secured.
- the stretchable conductive film 133 has a multi-layer structure and the stretchable conductive protective film 137 does not contain metal particles, the metal particles are not exposed and the metal-based conductive film 136 is oxidized and migrated. Can be suppressed, and an increase in the electrical resistance value over time can be suppressed.
- the carbon allotrope constituting the stretchable conductive protective film 137 generally has a higher volume (electrical) resistivity than metal.
- the volume (electrical) resistivity [ ⁇ ⁇ cm] of silver is on the order of 10 -6, while the volume (electrical) resistivity [ ⁇ ⁇ cm] of carbon is 10 -3. It is an order.
- the electric resistance value [ ⁇ ] when compressed to half the height in the Z direction is that the elastic conductive film 133 and the metal conductive film 136 have the same electric resistance value [ ⁇ ].
- the stretchable conductive film 33 which is composed of a single material, is equivalent to the stretchable conductive film 33.
- the conductive member 130 Since the conductive member 130 is used in a state of being compressed in the Z direction, it has excellent conductivity even in a configuration in which an elastic conductive protective film 137 having an electric resistance value higher than that of the metal conductive film 136 is further laminated.
- the first connection object and the second connection object can be electrically connected to each other.
- the stretchable conductive protective film 137 preferably has a film thickness of 5 to 75 ⁇ m, and more preferably has a film thickness of 5 to 50 ⁇ m. As described above, when the stretchable conductive protective film 137 has an appropriate film thickness, the metal-based conductive film 136 is corroded while having elasticity, flexibility and conductivity sufficient to bend the stretchable conductive protective film 137. Etc. can be prevented to protect the surface of the conductive member 130. Further, when the stretchable conductive protective film 137 has an appropriate film thickness, it is possible to prevent the metal-based conductive film 136 from being seen through and impart high designability to the conductive member 130.
- Examples of the polymer base material applicable to the base material of the stretchable conductive protective film 137 include highly flexible polymers such as silicone-based, urethane-based, acrylic-based, and olefin-based.
- the stretchable conductive protective film 137 can be made of a material similar to that of the metal-based conductive film 136. At this time, for example, when the metal-based conductive film 136 is a silicone polymer, the silicone polymer is also used as the base polymer of the stretchable conductive protective film 137.
- the stretchable conductive protective film 137 laminated on the metal-based conductive film 136 is made of the same material as the metal-based conductive film 136, the adhesiveness between the metal-based conductive film 136 and the stretchable conductive protective film 137 is enhanced. be able to. Further, since the metal-based conductive film 136 and the stretchable conductive protective film 137 are made of the same material, the difference between the elastic coefficient of the metal-based conductive film 136 and the elastic coefficient of the stretchable conductive protective film 137 is reduced. be able to. Therefore, the stretchable conductive protective film 137 can be stretched and contracted together with the metal-based conductive film 136 that stretches and contracts following the deforming base base material 32.
- the stretchable conductive protective film 137 tends to be harder than the metal-based conductive film 136. Therefore, as the base material of the stretchable conductive protective film 137, a material that is softer than the base material of the metal-based conductive film 136, that is, a material having a large degree of needle insertion may be used. By doing so, the difference between the elastic modulus of the metal-based conductive film 136 and the elastic modulus of the stretchable conductive protective film 137 can be reduced.
- the stretchable conductive film 133 is configured by containing a conductive filler in a polymer base material.
- a carbon / graphite conductive material such as carbon, graphite, graphene, etc., that is, an allotrope of carbon having conductivity can be used other than the metal type.
- the conductive filler in addition to a spherical shape, a flat shape, a scale shape, a needle shape, a fiber shape, or the like can be used.
- the stretchable conductive protective film 137 is a conductive film-like member in which 60 parts by weight of carbon black and 20 parts by weight of multi-layer graphene are blended with, for example, 100 parts by weight of a silicone polymer made of a two-component curable liquid silicone rubber. Is used.
- a silicone polymer made of a two-component curable liquid silicone rubber.
- the carbon black for example, Mitsubishi Conductive Carbon Black # 3030B manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, which has an arithmetic average particle size of 55 nm, can be used.
- the multilayer graphene for example, iGurafen- ⁇ S, a high-purity graphene powder manufactured by Aitec Co., Ltd., which has a particle size of 10 ⁇ m, can be used.
- the stretchable conductive protective film 137 is preferably configured to contain graphene. Then, it is preferable to use scale-shaped particles as graphene. By orienting the scaly graphene along the surface direction of the surface of the stretchable conductive film 133, the electrical conductivity in the orientation direction can be increased.
- the stretchable conductive protective film 137 is preferably configured to contain conductive carbon black. By interposing the carbon black around the graphene and between the graphenes, it is possible to increase the conductivity in both the surface direction and the thickness direction of the surface of the stretchable conductive protective film 137, and as a result, the stretchable conductive protective film 137 The conductivity can be improved as a whole.
- the conductive film-like member containing silicone polymer, carbon black and graphene is heated after being applied with a solution dissolved in a diluting solvent, and the solvent volatilizes to cure the silicone film, resulting in carbon / carbon fiber. / A conductive film containing graphite or the like is formed.
- the stretchable conductive protective film 137 has, for example, a film thickness of 30 ⁇ m and a volume (electrical) resistivity of 5.10-1 ⁇ ⁇ cm. Since the resistance value of the stretchable conductive protective film 137 is often higher than that of the metal-based conductive film 136, it is preferable that the stretchable conductive protective film 137 is formed to have a thinner film thickness than the metal-based conductive film 136.
- the conductive film-like member is discharged onto the outer surface of the metal-based conductive film 136 (a portion corresponding to the outer surface of the elastic conductive film 33 of the conductive member 30), and is formed into a film shape by, for example, a scraping method using a squeegee. ..
- the method of applying the stretchable conductive protective film 137 is not limited to the ejection and squeegee method of the ink-like conductive composition, and may be dipping, transfer, or the like.
- the stretchable conductive protective film 137 of the present embodiment can also be applied to each of the above-mentioned other embodiments and each modification described later.
- the conductive base material 11 is simply formed from a material such as a metal, a synthetic resin, or a ceramic.
- the conductive member 120 may further have a chip fixing resistor 125 as an "electric element" constituting the conductive base material 121.
- the conductive base material 121 can be configured to be electrically connected to the metal housing and the bottom portion 13c of the film such as the stretchable conductive film 13 at the conductive contact portion 125a of the chip fixing resistor 125.
- the chip fixing resistor 125 having the conductive contact portion 125a in advance can be used as the conductive base material 121. Therefore, the chip fixed resistor 125 as an "electronic element" whose quality characteristics such as dimensions, mechanical characteristics, and electrical characteristics are guaranteed at a predetermined level makes it easy to mass-produce a highly reliable conductive member 120 at low cost. Can be manufactured in. Further, since the chip fixed resistor 125 is less likely to warp, it is possible to stabilize the conduction particularly with the metal housing.
- the stretchable conductive film 13 and the like are continuously formed in the Y direction.
- the region where the elastic conductive film 13 or the like is formed and the region where the stretchable conductive film 13 or the like is not formed may be alternately arranged so as to form a vertical stripe pattern.
- the shielding side surface 12b that is not covered with the film side portion 13b becomes an "exposed portion” and can be bulged and deformed without being restrained by the "covered portion". Therefore, in the conductive member 10 and the like, the base base material 12 and the like can be softly and elastically deformed.
- the configurations shown in each embodiment and modification can be freely combined within a range that does not cause a contradiction.
- the conductive members 10, 20, 40, 50, 60, 80, 90, 100, 110, 120 and 130 have a non-shielding side surface 72i in which the stretchable conductive film 73 is not coated, as in the seventh embodiment. You may be.
- the conductive members 10, 20, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120 and 130 are films as "coating portions" whose film thickness increases downward as in the fourth embodiment. It may have a side portion 43b.
- the conductive members 30, 40, 70, 80, 90, 100, 110 and 130 have a set of shielding side surfaces 22b, 22b which are inclined surfaces extending downward, as in the second embodiment. Is also good.
- the conductive members 50 and 60 may have a base top surface 12c configured so that the side of the circuit board is a flat surface, as in the first embodiment.
- Comparative Example 1 a sample corresponding to the base base material 12 was prepared.
- silicone rubber having a hardness of A30 measured by a durometer type A measuring instrument conforming to JIS K6253 was used.
- the thickness of the sample was set to 1 mm, and five samples of Comparative Example 1 were prepared.
- Example 1 the base base material 12 was used as a sample.
- a silicone gel having a liquid temperature of 25 ° C. and a viscosity of 230 Pa ⁇ s at 10 rpm and a needle insertion degree of 60 was used.
- the base base material 12 was produced as a silicone gel molded product by curing at 110 ° C. for 30 minutes. The thickness of the sample was 1 mm, and five samples of Example 1 were prepared.
- the stretchable conductive film 13 contains flake-shaped silver particles of 1 to 20 ⁇ m so that the volume (electrical) resistivity is 3.10 -3 ⁇ ⁇ cm in the silicone polymer, and the liquid temperature is high. A silver ink having a viscosity of 80 Pa ⁇ s at 25 ° C. and 10 rpm was used.
- the stretchable conductive film 13 was applied to a set of shielding side surfaces 12b and 12b and a base top surface 12c of the base base material 12.
- the stretchable conductive film 13 was cured by heating at 90 ° C. for 30 minutes and then at 150 ° C. for 60 minutes.
- the stretchable conductive film 13 has a thickness of 70 ⁇ m.
- Example 2 five samples in which the stretchable conductive film 13 was laminated on the same sample as in Example 1 were prepared.
- the stretchable conductive film 13 was produced in the same manner as in Comparative Example 2.
- the nanoindentation hardness of each sample was measured according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 thus obtained.
- a nanoindenter manufactured by ELIONIX, ultra-micro indentation hardness tester (ultra-light load type) ENT-2100) was used for the measurement of nanoindentation hardness.
- the nanoindentation hardness is determined from the test force in which an indenter is applied to the test surface to make a dent and the surface area of the pressed dent in accordance with ISO14577-1 and JIS Z2255: 2003, and the unit is [ N / mm 2 ].
- a maximum pushing load (pressing load) of 1 mN which is a test force, was applied in 10 seconds, so that the pushing speed was 0.1 mN / sec.
- the measurement results are shown in Table 1.
- the nanoindentation hardness is about 1 order smaller than that of Comparative Example 1 (1/15 to 1/9). Degree). This showed that the composition of the base base material 12 of the present embodiment was soft.
- the nanoindentation hardness is at least 1/20, and in some cases 1/100, as compared with Comparative Example 2. was also a small value. As a result, it was shown that the flexibility is outstanding in the structure of the laminated body in which the elastic conductive film 13 is applied to the base base material 12 of the present embodiment.
- Example 2 since the silicone rubber had a certain degree of hardness, the effect of the hardness of the stretchable conductive film 13 was likely to occur, whereas in Example 2, the silicone gel was extremely soft. It is considered that the influence of the hardness of the stretchable conductive film 13 was hard to come out.
- the laminate of the base base material 12 and the stretchable conductive film 13 of the present embodiment is soft and deformable. Therefore, it was shown that the conductive member 10 and the like can be conductively connected with a low load when compressed by the metal housing and the circuit board.
- Conductive member 11 Conductive base material 11a Bottom surface 11b Top surface 11c Protruding part 12 Base base material 12a Exposed side surface 12b Shielding side surface 12c Base top surface 12d Inside corner 13 Elastic conductive film 13a Film top 13b Film side 13c Film bottom 20 Conductive Member 22 Base base material 22b Shielding side surface 23 Elastic conductive film 23b Film side part 30 Conductive member 32 Base base material 32b Shielding side surface 32e Shielding vertical side surface 32f Shielding curved side surface 33 Elastic conductive film 33b Film side part 33d Film vertical side part 33e Curvature side of film 40 Conductive member 43 Elastic conductive film 43b Side of film 43d Vertical side of film 50 Conductive member 52 Base base material 52g Shielding semi-circular curved surface 53 Elastic conductive film 53f Semi-circular curved surface side of film 60 Conductive member 62 Base base material 62h Shielding hemispherical curved surface 63 Stretchable conductive film 63g Film Hemispherical curved surface side 70
Landscapes
- Non-Insulated Conductors (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Abstract
導電接続する導電部材の押圧荷重を低下させる。金属製筐体と回路基板とを導通接続する導電部材10は、金属製筐体と接触する導電性基材11と、導電性基材11との導通部としての膜底部13cを有し、回路基板と接触する伸縮性導電膜13と、導電性基材11と伸縮性導電膜13との間に設けられるベース基材12とを有している。そして、伸縮性導電膜13は、ベース基材12の圧縮変形とともに伸縮変形可能である。この構成によって、ベース基材12が柔らかく変形することができる。したがって、導電部材10は、金属製筐体と回路基板とによって圧縮された際に、これらを低荷重で導電接続することができる。
Description
本出願による開示は、導電部材に関する。
スマートフォンに代表される無線通信機器は、高周波の各種電磁波を送受信するため、ノイズの発生源となり得る。無線通信機器が発生するノイズは、無線通信機器自体や周辺の電子機器の誤動作を引き起こして、これらの機器の正常な動作を妨げるおそれがある。このため、無線通信機器自体や周辺の電子機器に影響を及ばさないように無線通信機器が発するノイズを抑制するEMI(ElectroMagnetic Interference:電磁妨害)対策は、無線通信機器の内部において必須である。
EMI対策の方法の一つに、無線通信機器等の電子機器の電子回路部分に入り込もうとするノイズをグラウンドに逃がすグラウンディングがある。EMI対策部品としては、例えば特許文献1で示すように、導電性シートと、その導電性シートの片面に接合された主としてエラストマーからなる導電性のコンタクト部とを備え、コンタクト部の表面に導電性の被膜を設けた導電コンタクトが知られている。この導電コンタクトは、導電性シートをプリント配線基板のアースパターンに半田付けして表面実装され、コンタクト部の頂部を接地電極などに圧接させてプリント配線基板のアースをとることでノイズが防止されている。
ところで、電子機器のEMI対策部品には、一般的な導電性ゴムや金属板ばねが多く使われている。これらのEMI対策部品は、筐体と基板とによって圧縮された状態でこれらを導電接続する。そして、例えばスマートフォンにおいては、EMI対策としてグラウンド接続用に多数のEMI対策部品が使用されていることもある。したがって、製品として組み立てられた際に、EMI対策部品が多数であることによって押圧荷重が累積して大きくなってしまい、筐体及び基板の強度と製品の薄型、軽量化との両立が難しくなる。
上述の特許文献1の導電コンタクトにおいても、エラストマーとしてのシリコーンゴムをバインダーとして導電フィラーが分散された導電性エラストマーが用いられている。さらに、特許文献1の導電コンタクトでは、コンタクト部の表面の被膜は、金属又は金属酸化物を材料としている。このため、特許文献1の導電コンタクトでは、導電性エラストマー及び被膜が双方ともに硬質となっており、押圧荷重が大きくなってしまう。
本出願の目的は、導電接続する導電部材の押圧荷重を低下させることにある。
上記目的を達成すべく本出願で開示するいくつかの態様は、以下の特徴を有するものとして構成される。
すなわち、本出願で開示する一つの態様は、第1の接続対象物と第2の接続対象物とを導通接続する導電部材について、前記第1の接続対象物と接触する導電性基材と、前記導電性基材との導通部を有し、前記第2の接続対象物と接触する伸縮性導電膜と、前記導電性基材と前記伸縮性導電膜との間に設けられるゲル状弾性体とを有し、前記伸縮性導電膜は、前記ゲル状弾性体の圧縮変形とともに伸縮変形可能であることを特徴とする。
この一態様によれば、導電性基材と第2の接続対象物とを導通接続する伸縮性導電膜が、ゲル状弾性体の圧縮変形に応じて伸縮変形可能に構成されている。このため、ゲル状弾性体が柔らかく変形することができる。したがって、導電部材は、第1の接続対象物と第2の接続対象物とによって圧縮された際に、これらを低荷重で導電接続することができる。
前記伸縮性導電膜は、少なくとも前記ゲル状弾性体の表面の一部を覆う被覆部を有し、前記ゲル状弾性体は、押圧を受けて圧縮変形することによって前記伸縮性導電膜の前記被覆部を基準として膨出変形可能であるように構成することができる。
伸縮性導電膜の被覆部はゲル状弾性体の表面の一部を覆うので、ゲル状弾性体は、被覆部に覆われていない箇所では、被覆部によって拘束されることなく弾性変形することができる。したがって、導電部材では、ゲル状弾性体を柔らかく弾性変形させることができる。
前記導電部材は、さらに、前記導電性基材を構成する電気素子を有し、前記導電性基材は、前記電気素子が有する導通接触部で前記第1の接続対象物及び前記伸縮性導電膜と導通する構成とすることができる。
この一態様によれば、予め導通接触部を有している電気素子を導電性基材として用いることができる。このため、寸法、力学的特性、電気的特性等の品質特性が所定の水準で保証される電子素子によって、信頼性の高い導電部材を大量に安価で容易に製造することができる。
前記導電性基材は、板状又は箔状の金属材である構成とすることができる。
この一態様によれば、導電性基材が第1の接続対象物と伸縮性導電膜との間で導電性を有するように導電部材を構成することができる。
前記ゲル状弾性体は、針入度30~90である構成とすることができる。
この一態様によれば、ゲル状弾性体が、針入度30~90で構成されている。これは、例えば一般的なゴムで形成された高分子弾性体と比べて充分に軟質である。このため、例えば一般的なゴムで形成された高分子弾性体と比べて、第1の接続対象物と第2の接続対象物とによってゲル状弾性体が圧縮された際の荷重を充分に低減させることができる。
前記ゲル状弾性体は、前記第2の接続対象物の側が平坦面である構成とすることができる。
この一態様によれば、ゲル状弾性体は、第2の接続対象物の側が平坦面で構成されている。そして、この平坦面を被覆する伸縮性導電膜が第2の接続対象物との電気的接続面となる。こうして、電気的接続面が平坦面で形成されるため、導電部材と第2の接続対象物との間での接触抵抗を減少させることができる。したがって、この一態様によれば、導電部材による導電接続を安定させることができる。
前記伸縮性導電膜は、前記ゲル状弾性体と同系材料で構成することができる。
この一態様によれば、ゲル状弾性体を被覆する伸縮性導電膜が、ゲル状弾性体と同系材料で構成されているので、ゲル状弾性体と伸縮性導電膜との固着性を高めることができる。さらに、ゲル状弾性体と伸縮性導電膜とが同系材料で構成されていることによって、伸縮性導電膜の弾性率とゲル状弾性体の弾性率との差を小さくすることができる。このため、変形するゲル状弾性体に追従して伸縮性導電膜を伸縮させることができる。
前記伸縮性導電膜は、フレーク状金属粒子を高分子基材に含有して構成することができる。
フレーク状金属粒子では、高分子基材に対する充填量が比較的少なくても、伸縮性導電膜の体積(電気)抵抗率を低抵抗とすることができる。このため、この本発明の一態様によれば、高分子基材に対するフレーク状金属粒子の充填量を減少させることができ、伸縮性導電膜の弾性率とゲル状弾性体の弾性率との差を小さくすることができる。さらに、フレーク状金属粒子では、伸縮性導電膜が伸縮したときの抵抗率変化を小さくすることができる。
前記伸縮性導電膜は、フレーク状金属粒子を高分子基材に含有して構成される金属系導電膜と、前記金属系導電膜に積層され前記ゲル状弾性体の圧縮変形に応じて前記金属系導電膜とともに伸縮変形可能である伸縮性導電保護膜とを有するように導電部材を構成することができる。
この一態様によれば、伸縮性導電保護膜が導電性を有しているので、金属系導電膜に伸縮性導電保護膜が積層されていない場合と同様に導電性を有するように伸縮性導電膜を構成することができる。さらに、金属系導電膜に対して伸縮性導電保護膜が積層されているので、金属系導電膜を露出させずに腐食等から保護することができる。そして、この伸縮性導電保護膜が、ゲル状弾性体の圧縮変形に応じて金属系導電膜とともに伸縮変形可能に構成されているので、金属系導電膜に伸縮性導電保護膜が積層されていない場合と同様にゲル状弾性体が柔らかく変形することができる。
前記伸縮性導電保護膜は、導電性を有する炭素の同素体を高分子基材に含有するように導電部材を構成することができる。
この一態様によれば、導電性を有する炭素の同素体を高分子基材に含有する伸縮性導電保護膜を金属系導電膜に積層するので、伸縮性導電膜の導電性及び導電部材の柔軟性を維持しながら金属系導電膜を腐食等から保護することができる。
前記伸縮性導電保護膜は、5~50μmの膜厚を有するように導電部材を構成することができる。
この一態様によれば、伸縮性導電保護膜が適切な膜厚を有するので、伸縮性導電保護膜に柔軟性及び導電性を持たせながら、金属系導電膜を腐食等から保護することができる。
前記伸縮性導電保護膜は、グラフェンを含有して構成されており、前記グラフェンは、前記伸縮性導電膜の表面の面方向に沿って配向しているように導電部材を構成することができる。
この一態様によれば、グラフェンが伸縮性導電膜の表面の面方向に沿って配向しているので、配向方向の電気伝導率を高めることができる。
前記フレーク状金属粒子は、アスペクト比2以上、平均粒径1~50μmであり、前記伸縮性導電膜の表面の面方向に沿って配向している構成とすることができる。
この一態様によれば、フレーク状金属粒子がアスペクト比2以上、平均粒径1~50μmであるので、伸縮性導電膜が伸長変形しても、面方向の導電性を維持することができる。そして、この一態様によれば、フレーク状金属粒子が伸縮性導電膜の表面の面方向に沿って配向しているので、配向方向の電気伝導率を高めることができる。
前記ゲル状弾性体の前記表面は、前記ゲル状弾性体が圧縮される圧縮方向に沿って伸長しており、前記圧縮方向に対する交差方向において前記第1の接続対象物の側と比べて前記第2の接続対象物の側が広がることなく形成することができる。
この一態様によれば、ゲル状弾性体の表面は、ゲル状弾性体の圧縮方向に対する交差方向において第1の接続対象物の側と比べて第2の接続対象物の側が広がることなく形成されている。このため、ゲル状弾性体の特に第1の接続対象物の側が奥まった配置となって導電性被膜を形成しにくくなることがない。さらに、ゲル状弾性体が圧縮された際に、ゲル状弾性体の特に第1の接続対象物の側における入隅部において、ゲル状弾性体が重なってしまうことで押圧荷重が大きくなることがない。
前記ゲル状弾性体は、少なくとも前記ゲル状弾性体の前記表面の一部に前記伸縮性導電膜によって被覆されない露出部を有するように構成できる。
伸縮性導電膜と比べると、ゲル状弾性体は軟質である。したがって、ゲル状弾性体が伸縮性導電膜によって被覆された部位と比べると、露出部は、外力を受けた際に変形しやすい部位である。この本発明の一態様によれば、ゲル状弾性体が伸縮性導電膜によって被覆されない露出部を有して構成されている。すなわち、導電部材は、第1の接続対象物と第2の接続対象物とによってゲル状弾性体が圧縮された際に、露出部が容易に膨出するように変形可能に構成されている。さらに、この一態様によれば、伸縮性導電膜が、例えばゲル状弾性体の表面の全てを被覆している構成と比べて、撓みやすくなるように構成されている。このため、例えばゲル状弾性体の表面の全てが伸縮性導電膜によって被覆されている構成と比べて、第1の接続対象物と第2の接続対象物とによって導電部材が圧縮された際の荷重を低減させることができる。
前記ゲル状弾性体の露出部は、互いに反対を向いており、導電性基材の底面に対する垂直面となる構成とすることができる。
この一態様によれば、露出部が互いに反対を向いた一組の垂直面で構成されている。このため、ゲル状弾性体が、金属製筐体と回路基板とによって底面に対する垂直面である圧縮方向に圧縮された際に、一組の垂直面をそれぞれ垂直面の外方に向かって効率良く膨出させることができ、圧縮による荷重を低減させることができる。さらに、露出部の一組の垂直面が互いに反対を向いて配置されていることによって、金属製筐体と回路基板とによって導電部材が圧縮された際の荷重が一組の垂直面に均等に伝わりやすくなり、それぞれが膨出変形しやすくなる。
前記導電性基材は、前記第1の接続対象物の側及び前記第2の接続対象物の側の両面が平坦な板材であり、少なくとも前記両面に導電性の金属箔を有するように構成できる。
この一態様によれば、導電性基材は、第1の接続対象物の側及び第2の接続対象物の側の両面が平坦な板材で構成されているので、ゲル状弾性体の撓みを抑え、導電部材の取扱い性を良くすることができる。
前記ゲル状弾性体は、非導電性材料によって構成できる。
この一態様によれば、ゲル状弾性体は、非導電性材料によって構成されている。したがって、導電部材では、ゲル状弾性体を充分に柔らかくて変形しやすく構成することができ、金属製筐体と回路基板とによって導電部材が圧縮される際の荷重を低減させることができる。
本出願の開示によれば、第1の接続対象物と第2の接続対象物とによって圧縮された際に、これらを低荷重で導電接続する導電部材を提供することができる。
以下、本出願にて開示する実施形態の例について図面を参照しつつ説明する。以下の各実施形態で共通する構成については、同一の符号を付して明細書での重複説明を省略する。さらに、各実施形態で共通する使用方法及び作用効果についても重複説明を省略する。ここで、本明細書及び特許請求の範囲において、「第1」及び「第2」と記載する場合、それらは、異なる構成要素を区別するために用いるものであり、特定の順序や優劣等を示すために用いるものではない。
本出願にて開示する「導電部材」は、「第1の接続対象物」としての被着体と「第2の接続対象物」とを導電接続するものである。「第1の接続対象物」の一態様としては、電気機器等の金属製筐体を例示できる。「第2の接続対象物」の一態様としては、金属製筐体に収容する回路基板を例示できる。「導電部材」は、例えば対向配置される第1の接続対象物(例えば金属製筐体)と第2の接続対象物(例えば回路基板)とによって圧縮された状態で、これらを導電接続するように構成されている。「導電部材」は、EMI対策部品として、無線通信機器等の電子回路部分に入り込もうとするノイズをグラウンドに逃がすグラウンディングとしての機能を奏することができる。
本明細書及び特許請求の範囲では、便宜上、図1等に示されるように、導電部材10の幅方向(左右方向)をX方向、奥行き方向(前後方向)をY方向、高さ方向(上下方向)をZ方向として記載する。さらに、Y方向において、図1等の正面側を導電部材10の前側とし、背面側を導電部材10の後側として記載する。そして、導電部材10において、図示せぬ金属製筐体に載置する側をZ方向における下側として記載する。しかしながら、それらは、導電部材10の接続の方向、圧縮方向及び電子機器に対する配置の向き等を限定するものではない。
第1実施形態〔図1〕
本実施形態の導電部材10は、導電性基材11と、「ゲル状弾性体」としてのベース基材12と、伸縮性導電膜13とを有している。導電部材10は、X方向における両外側の下端に鍔形状を有する直方体形状とされている。導電部材10は、Z方向における下端に位置する導電性基材11が、例えば図示せぬ金属製筐体(第1の接続対象物)に載置されている。他方で、導電部材10は、Z方向における上端を覆うように設けられている伸縮性導電膜13が例えば図示せぬ回路基板(第2の接続対象物)と接触するように配置されている。そして、ベース基材12は、導電性基材11と伸縮性導電膜13との間に設けられている。
導電性基材11は、導電部材10の構造の基礎となるとともに、金属製筐体と伸縮性導電膜13とを導電接続するものである。導電性基材11は、Z方向に比べてX方向及びY方向に長い平板形状とされている。導電性基材11は、底面11aと、上面11bとを有している。底面11a及び上面11bは、いずれもXY平面に沿って伸長しており、双方ともに平坦とされている。したがって、導電性基材11は、上下両面が平坦に構成されている。導電性基材11は、上面11bに載置される軟質のベース基材12の撓みを抑えることが可能な程度の剛性を有する板材によって構成されている。このように、板材である導電性基材11は、ベース基材12の撓みを抑え、導電部材10の取扱い性を良くすることができる。
導電性基材11は、板状の金属材で形成されている。これによって、導電性基材11は、金属製筐体と導電接続する底面11aと、伸縮性導電膜13と導電接続する上面11bとの間で導電性を有している。
導電性基材11は、板状の金属材に限るものではなく、箔状の金属材で構成されていても良い。金属としては、例えば銅、アルミニウムを用いることができる。これらが用いられた金属板や金属箔は、ベース基材12を成形する下地として使いやすく、金属製筐体に対して半田付けによって固定することができて好ましい。さらに、導電性基材11は、単一の金属板や金属箔で構成される必要はなく、底面11aと上面11bとの間において導電性を有していれば良い。このため、導電性基材11は、少なくとも底面11a及び上面11bの両面に導電性の金属箔を有する積層板とすることもできる。金属箔を積層する基板としては、合成樹脂板やセラミックス板等を用いることができる。
導電性基材11は、リフロー方式による半田付けが可能な素材であることが好ましい。導電性基材11がリフロー可能な素材であることによって、導電部材10を接続対象物(金属製筐体等)に実装することができる。リフロー方式で加熱半田付けが可能な素材としては、金属板、金属めっき板、金属回路を有するセラミック基板等が挙げられる。
さらに、導電性基材11には、被着体である金属製筐体に貼りつくことで導電部材10を固定可能な導電性貼着部材を用いることができる。導電性貼着部材としては、例えば導電性粘着剤、及び銅箔等に導電性粘着剤が予め被覆されている導電性粘着テープを用いることができる。導電性貼着部材が導電性基材11として単独で用いられる場合には、別途成形したベース基材12に貼り合わせることで一体化しても良い。導電性貼着部材を金属板や金属箔に積層したものが導電性基材11として用いられる場合には、金属板や金属箔の一方の面にベース基材12を成形した後に、他方の面に導電性貼着部材を積層しても良い。
さらに、導電性基材11として金属板や金属箔を用い、部分的に粘着剤を設けたものを用いることもできる。粘着剤は、導電性粘着剤のほか導電性のない絶縁性粘着剤でもよい。絶縁性粘着剤が設けられてない箇所では金属板や金属箔が露出するため、第1の接続対象物に導通接触することができる。粘着剤を利用することで、半田付け不要で導電部材10を第1の接続対象物に固定させることができる。
なお、導電性基材11の上面11bには、ベース基材12との固着性を高めるプライマーが設けられても良い。プライマーは、充分に薄膜であれば、導電性基材11と伸縮性導電膜13との間の導電性を妨げない。
ベース基材12は、金属製筐体と回路基板とによって導電部材10が圧縮される際の荷重(押圧荷重)を低減させるものである。すなわち、ベース基材12は、導電性基材11及び伸縮性導電膜13と比べて柔軟性が高く、導電部材10の中では、外力によって最も変形しやすい部位である。ベース基材12は、金属製筐体と回路基板との押圧によってZ方向に圧縮された際に、X方向及びY方向における外方に向かって膨出することで容易に変形可能に構成されている。
ベース基材12は、X方向及びZ方向に比べてY方向に長い直方体形状とされている。ベース基材12は、導電性基材11の上面11bに積むようにして設けられている。ベース基材12は、その表面に、「露出部」としての一組の露出側面12a,12aと、「遮蔽部」としての一組の遮蔽側面12b,12bと、ベース天面12cとを有している。
一組の露出側面12a,12aは、それぞれベース基材12のY方向における前端及び後端に位置している。そして、一組の露出側面12a,12aは、双方とも導電性基材11の上面11bに対する交差方向であるXZ平面に沿って伸長している。一組の露出側面12a,12aは、それぞれ導電性基材11の前端及び後端と面一とされている。
一組の遮蔽側面12b,12bは、それぞれベース基材12のX方向における左端及び右端に位置している。そして、一組の遮蔽側面12b,12bは、双方とも一組の露出側面12a,12aに対する交差方向であるYZ平面に沿って伸長している。一組の遮蔽側面12b,12bは、それぞれ導電性基材11の左端及び右端と比べてX方向における内方に位置している。したがって、導電性基材11は、一組の遮蔽側面12b,12bのX方向におけるそれぞれの外方、すなわち、ベース基材12の左右側方に、上面11bがX方向における外方に向かって突出する一組の突出部11c,11cを有している。
ベース基材12は、導電性基材11の上面11bを全て覆うように形成することも可能である。しかしながら、ベース基材12は、突出部11cを残すように導電性基材11を部分的に覆って形成されることで、導電性基材11と伸縮性導電膜13との接触面を設けることができる。
ベース天面12cは、ベース基材12の上端に位置している。そして、ベース天面12cは、一組の露出側面12a,12a及び一組の遮蔽側面12b,12bの双方に対する交差方向であるXY平面に沿って伸長している。導電部材10は、金属製筐体と回路基板とによって圧縮された際に、一組の露出側面12a,12a及び一組の遮蔽側面12b,12bが金属製筐体及び回路基板とは接触しないのに対し、ベース天面12cが回路基板と接触するように構成されている。このため、金属製筐体と回路基板とに圧縮された際に、一組の露出側面12a,12a及び一組の遮蔽側面12b,12bは、X方向及びY方向における外方に向かって膨出変形する部位である。これに対し、ベース基材12は、金属製筐体と回路基板とに圧縮された際に、ベース天面12cでZ方向に圧縮変形される部位となる。
伸縮性導電膜13は、ベース基材12の表面の少なくとも一部を被覆してベース基材12の変形に応じて伸縮するように導電性基材11の上面11bと回路基板とを導電接続するものである。伸縮性導電膜13は、表に面状に露出している面積に対してその交差方向の厚みが薄い膜形状とされている。そして、伸縮性導電膜13は、金属製筐体と回路基板とによって導電部材10が圧縮された際に、断裂することなく、ベース基材12の圧縮変形とともに伸縮変形可能に構成されている。伸縮性導電膜13は、膜頂部13aと、「被覆部」としての一組の膜側部13b,13bと、「導通部」としての一組の膜底部13c,13cとを有している。
膜頂部13aは、伸縮性導電膜13の上端に位置している。膜頂部13aは、XY平面に沿って伸長しており、Z方向における上側からベース基材12のベース天面12cを被覆している。膜頂部13aは、ベース天面12cを被覆している面とは反対側であるZ方向における上側が回路基板との電気的接続面となっている。
ここで、ベース基材12のベース天面12cは、回路基板の側が平坦面となるように構成されている。そして、導電部材10は、このベース天面12cを膜頂部13aで被覆した電気的接続面も同様に平坦面となるように構成されている。このように、導電部材10では、電気的接続面が平坦面で形成されるため、導電部材10と回路基板との間での接触抵抗を減少させることができる。したがって、ベース天面12cが平坦面で構成されることで、導電部材10による導電接続を安定させることができる。さらに、ベース天面12cが平坦面で形成される電気的接続面は、SMT(Surface Mount Technology:表面実装)装置を用いて金属製筐体等への実装をする場合に、マウンターによるバキューム保持用の吸着面として利用することもできる。そして、導電部材10は、SMT装置を用いた実装及びリフロー方式による半田付け固定も可能である。
一組の膜側部13b,13bは、それぞれ膜頂部13aと一組の膜底部13c,13cとの間に位置している。一組の膜側部13b,13bは、双方ともYZ平面に沿って伸長しており、それぞれX方向における外側からベース基材12の一組の遮蔽側面12b,12bを被覆している。一組の膜側部13b,13bは、金属製筐体と回路基板とによって導電部材10が圧縮された際に、それぞれ膜頂部13aと一組の膜底部13c,13cとの間を導通させる機能を有している。
一組の膜底部13c,13cは、双方とも伸縮性導電膜13の下端に位置している。一組の膜底部13c,13cは、双方ともXY平面に沿って伸長しており、それぞれZ方向における上側から導電性基材11の上面11bに形成されている一組の突出部11c,11cを被覆している。一組の膜底部13c,13cは、それぞれ一組の突出部11c,11cと導通接触する「導通部」としての機能を有している。
このように、伸縮性導電膜13は、導電性基材11の上面11bの一組の突出部11c,11c、ベース基材12の一組の遮蔽側面12b,12b及びベース天面12cを連続的に被覆する膜形状とされている。そして、導電部材10は、平面視(上面視)においては全ての領域で伸縮性導電膜13が露出するように構成されている。
ここで、上述のように、伸縮性導電膜13と比べると、ベース基材12は高い柔軟性を有している。したがって、ベース基材12が伸縮性導電膜13によって被覆された「被覆部」と比べると、ベース基材12が伸縮性導電膜13によって被覆されていない「露出部」は、外力を受けた際に変形しやすい部位である。すなわち、ベース基材12は、押圧を受けて圧縮変形することによって伸縮性導電膜13の「被覆部」を基準として膨出変形可能である。
導電部材10では、一組の遮蔽側面12b,12bを被覆する一組の膜側部13b,13bが「被覆部」として構成されているのに対し、ベース基材12の表面の一部である一組の露出側面12a,12aが「露出部」として構成されている。すなわち、導電部材10は、金属製筐体と回路基板とによってベース基材12が圧縮された際に、ベース基材12の露出部(一組の露出側面12a,12a)の部分が伸縮性導電膜13によって拘束されることなく容易に膨出するように変形可能に構成されている。このため、導電部材10では、ベース基材12を柔らかく弾性変形させることができる。したがって、導電部材10では、例えばベース基材12の表面の全てが伸縮性導電膜13によって被覆されている構成と比べて、金属製筐体と回路基板とによってベース基材12が圧縮された際の押圧荷重を低減させることができる。
さらに、導電部材10では、伸縮性導電膜13が、ベース基材12を被覆しない「露出部」を有することによって、例えばベース基材12の表面の全てを被覆している構成と比べて、撓みやすくなるように構成されている。このため、導電部材10では、例えばベース基材12の表面の全てが伸縮性導電膜13によって被覆されている構成と比べて、金属製筐体と回路基板とによってベース基材12が圧縮された際の押圧荷重を低減させることができる。
ベース基材12の一組の露出側面12a,12a及び一組の遮蔽側面12b,12bは、いずれもベース基材12が圧縮されるZ方向に沿って伸長している。そして、一組の露出側面12a,12a及び一組の遮蔽側面12b,12bは、いずれもZ方向に対する交差方向において、下側と比べて上側が広がることなく形成されていることが好ましい。
このため、一組の遮蔽側面12b,12bは、導電性基材11の底面11aに対する垂直面となっている。これによって、ベース基材12の下端において、一組の遮蔽側面12b,12bによるYZ平面と突出部11cによるXY平面とが交差した入隅形状となっている入隅部12dの角度は、直角となっている。そして、特に入隅部12dが奥まった配置となってしまうことで、伸縮性導電膜13を形成しにくくなったり、ベース基材12と伸縮性導電膜13との間に気泡が形成されたりすることがない。さらに、ベース基材12が圧縮された際に、特に入隅部12dの付近において、ベース基材12が伸縮性導電膜13に挟まれないので、導電部材10に対する押圧荷重を低減できる。
ベース基材12の露出する一組の露出側面12a,12aは、互いに反対を向いており、導電性基材11の底面11aに対する垂直面となっている。このため、ベース基材12が、金属製筐体と回路基板とによって底面11aに対する垂直方向であるZ方向に圧縮された際に、一組の露出側面12a,12aをそれぞれY方向における外方に向かって効率良く膨出させることができる。このため、導電部材10では、圧縮される際の押圧荷重を低減させることができる。このとき、例えば「被覆部」は、ベース基材12を筒状に被覆する構成となる。これによって、導電部材10では、伸縮性導電膜13がベース基材12の全面を被覆する構成と比べて筒の伸長方向に対する交差方向(すなわち導電部材10の上下方向(Z方向))に沿って圧縮変形しやすくなり、押圧荷重を小さくすることができる。
さらに、一組の露出側面12a,12aが互いに反対を向いて配置されていることによって、金属製筐体と回路基板とによって導電部材10が圧縮された際の押圧荷重が一組の露出側面12a,12aに均等に伝わりやすくなり、それぞれが膨出変形しやすくなる。
ベース基材12は、ゴム状弾性体より柔らかい素材であるゲル状部材(ゲル状硬化物)で構成されている。このため、導電部材10に対して外力が作用すると、ベース基材12が容易に変形してしまうので、導電部材10には応力が集中しない。したがって、導電部材10では、例えば一般的なゴムで形成されたEMI対策部品と比べて、金属製筐体と回路基板とによってベース基材12が圧縮された際の押圧荷重を低減させることができる。
ここでのゲル状部材とは、弾性変形可能な材料、すなわち弾性体であって、特に柔軟性が高くかつベース基材12としての形状を維持できるものである。ベース基材12に適用可能なゲル状部材としては、シリコーンゲル、ウレタンゲル、アクリルゲル等が挙げられる。これらの中でも、ベース基材12には、耐熱性があり、圧縮永久ひずみの小さいシリコーンゲルを用いることが好ましい。ベース基材12は、組成や構造等によって限定されるものではなく、極めて柔軟性が高くかつその形状を維持可能な弾性体であれば良く、ベース基材12には、ウレタンスポンジのような多孔質体を用いることもできる。しかしながら、ベース基材12には、多孔質体に比べて圧縮永久ひずみの値が低く、長期間の使用であってもへたりにくいゲル状部材を用いることが、より好ましい。さらに、ベース基材12には、これらの材料が単独で用いられず、二種以上組み合わされた上で用いられても良い。
ベース基材12は、圧縮永久ひずみが10%を超えると、金属製筐体と回路基板とによって圧縮された際の弾性力が不足して元の形状に復帰しにくくなってしまう。このため、金属製筐体と回路基板との間の導通が維持できなくなる可能性が高まる。したがって、ベース基材12は、圧縮永久ひずみが10%以下で構成されていることが好ましい。これによって、ベース基材12の寸法安定性が確保され、金属製筐体と回路基板とによってベース基材12が圧縮された際の弾性力を維持することができる。
ここで、圧縮永久ひずみは、JIS K6262:2013に準拠し、70℃で、50%の圧縮率で24時間静置する条件で得られる値である。圧縮永久ひずみは、その値が小さいほど、元の形状の寸法が維持されていることを示すものである。
ベース基材12は、針入度30未満であると、金属製筐体と回路基板とによって圧縮された際の荷重を低減する効果が薄れやすくなってしまう。他方で、ベース基材12は、針入度90を超えると、成形の際の寸法安定性を確保しにくくなってしまう。したがって、ベース基材12は、針入度30~90で構成されていることが好ましい。これは、例えば一般的なゴムで形成されたベース基材12と比べて充分に軟質である。このため、例えば一般的なゴムで形成されたベース基材12と比べて、金属製筐体と回路基板とによってベース基材12が圧縮された際の荷重を充分に低減させることができる。
ここで、針入度は、JIS K2220:2013に準拠し、25℃で、ちょう度計に取り付けた1/4円すいを、つぼに満たした試料に落下させ、5秒間進入した深さに基づいて得られる値である。ベース基材12は、柔らかいほど1/4円すいが深く沈むため、その針入度が大きくなる。
一般に導電性ゴム等の導電性を有する高分子材料は、シリコーンゴム等の母材に対して、導電性を付与する導電性充填剤である金属微粒子やカーボンブラック等を混入して分散させることで製造されている。しかしながら、導電性ゴムは、伸縮可能な母材の中に極めて伸縮性の低い導電性充填剤が存在するため、母材が有する柔らかくて変形しやすい性質が失われやすい。
これに対し、導電部材10は、ベース基材12とは別部材として、導電性を有する伸縮性導電膜13を有している。このため、導電部材10では、ベース基材12が導電性を有する必要がなく、非導電性材料のみでベース基材12を構成することもできる。したがって、導電部材10では、ベース基材12を充分に柔らかくて変形しやすく構成することができ、金属製筐体と回路基板とによって導電部材10が圧縮される際の押圧荷重を低減させることができる。
伸縮性導電膜13は、回路基板とは接触していないベース基材12の表面の少なくとも一部とベース天面12cとを被覆していれば良い。伸縮性導電膜13は、上下方向に圧縮変形されても断裂しなくて伸びの良い素材で構成されている。伸縮性導電膜13には、高分子基材、例えばポリマーベースのバインダーに、フィラーとして導電性粉末を含有した導電性膜状部材が用いられる。
伸縮性導電膜13は、ベース基材12と同系材料で構成することができる。ここでの「同系材料」とは、伸縮性導電膜13の母材である高分子基材が、ベース基材12の素材であるゲル状部材(ゲル状硬化物)と同じ結合構造や官能基を有する材料であることを意味している。例えばベース基材12がシリコーンゲルである場合は、伸縮性導電膜13には、例えば、ベース基材12の素材と同系材料であるシリコーンポリマーが用いられる。
導電部材10では、ベース基材12を被覆する伸縮性導電膜13が、ベース基材12と同系材料で構成されているので、ベース基材12と伸縮性導電膜13との固着性を高めることができる。さらに、ベース基材12と伸縮性導電膜13とが同系材料で構成されていることによって、伸縮性導電膜13の弾性率とベース基材12の弾性率との差を小さくすることができる。このため、変形するベース基材12に追従して伸縮性導電膜13を伸縮させることができる。
導電性粉末には、金、銀、銅、ニッケル、鉄、錫等の金属や合金類からなるものや、金属や合金類が表面にメッキ等により被覆されたもの、カーボン、グラファイト、グラフェン等の炭素/黒鉛質のものといった導電材料を用いることができる。
伸縮性導電膜13は、高分子基材中にフレーク状金属粒子を含有して構成することができる。フレーク状金属粒子では、伸縮性導電膜13が伸長変形しても面方向の導電性が維持されやすい。さらに、フレーク状金属粒子では、高分子基材に対する充填量が比較的少なくても、伸縮性導電膜13の体積(電気)抵抗率を低抵抗とすることができる。このため、導電部材10では、高分子基材に対するフレーク状金属粒子の充填量を減少させることができ、伸縮性導電膜13の弾性率とベース基材12の弾性率との差を小さくすることができる。そして、フレーク状金属粒子では、伸縮性導電膜13が伸縮したときの抵抗率変化を小さくすることができる。したがって、導電性粉末には、球形状よりも、扁平形状や鱗片形状、針形状、繊維形状等のアスペクト比の大きな材料を用いることが好ましい。
フレーク状金属粒子は、アスペクト比2以上、平均粒径1~50μmであり、伸縮性導電膜13の表面の面方向に沿って配向している構成とすることができる。
導電部材10では、フレーク状金属粒子がアスペクト比2以上、平均粒径1~50μmであるので、伸縮性導電膜13が伸長変形しても、面方向の導電性を維持することができる。そして、この実施形態によれば、フレーク状金属粒子が伸縮性導電膜13の表面の面方向に沿って配向しているので、配向方向の電気伝導率を高めることができる。
導電部材10の作製方法
次に、本実施形態の導電部材10の作製方法について説明する。
まず、導電性基材11の素材として金属、例えば銅箔が用意される。銅箔は、Y方向に長い材料が用意され、導電部材10が形成された後に所望の寸法に切断されても良い。さらに、導電性基材11の上面11bには、プライマーが塗布されても良い。
次に、ベース基材12の素材としてゲル状部材が用意される。ゲル状部材は、銅箔の上面11bに吐出され、例えばメタルマスク等の孔版を用いた印刷方式によって所望の形状に成形できる。ゲル状部材の形状は、正面視で長方形とする以外にも、各実施形態として後述するように、台形、かまぼこ形状、半円形等とすることができる。ただし、ゲル状部材の形状は、搬送を考慮すると、四角形等の平坦なベース天面12cとされることが好ましい。さらに、入隅部12dが直角以上となるように形成されることが好ましい。ゲル状部材は、所望の針入度となるように硬化されることでベース基材12が形成される。ベース基材12は、導電性基材11の上面11bにおいて、突出部11cを残した状態で形成される。ベース基材12の形成方法は、メタルマスク印刷方式に限らず、例えばディスペンスノズルによる塗布や、金型成形であっても構わない。
最後に、伸縮性導電膜13の素材として例えばインク状の導電性組成物が用意される。導電性組成物は、導電性基材11の突出部11c並びにベース基材12の遮蔽側面12b,12b及びベース天面12cに吐出され、例えばスキージによる掻き取り方式によって膜形状に成形される。伸縮性導電膜13は、導電部材10が圧縮された際に、ベース基材12の変形に追従して断裂することなく伸長可能であり、かつ、そのような伸長状態においても導通を維持できる膜厚を有して形成される。膜厚の目安として、ベース基材12のZ方向における長さ、すなわち、高さが半分となる圧縮率が50%以上であっても導通が維持可能な厚みを有していれば良い。伸縮性導電膜13の塗布方法は、インク状の導電性組成物の吐出及びスキージ方式に限らず、ディッピングや転写等であっても構わない。
インク状の導電性組成物が硬化されることで伸縮性導電膜13が形成される。こうして、導電部材10は、導電性基材11の底面11aと伸縮性導電膜13の膜頂部13aとの間で導通可能な構成となる。
そして、Y方向において、所望の長さとなるように個々に切断されることで、低荷重で低抵抗な接続端子である導電部材10が得られる。
第2実施形態〔図2〕
以下、第2実施形態としての導電部材20について図面を参照しつつ、主に、上述の導電部材10とは構成の異なる部分を説明する。導電部材20は、特に記載のない限り、上述の導電部材10と同様の効果を奏することができる。
本実施形態の導電部材20は、導電性基材11と、「ゲル状弾性体」としてのベース基材22と、伸縮性導電膜23とを有している。導電性基材11は、導電部材10と導電部材20とで同一である。
ベース基材22は、「遮蔽部」としての一組の遮蔽側面22b,22bを有している。そして、一組の遮蔽側面22b,22bは、それぞれ下方に広がった傾斜面である点で第1の実施形態の一組の遮蔽側面12b,12bとは異なる。ベース基材22は、これ以外についてはベース基材12と同様に構成されている。
伸縮性導電膜23は、「被覆部」としての一組の膜側部23b,23bを有している。そして、一組の膜側部23b,23bは、それぞれ下方に広がった傾斜面である一組の遮蔽側面22b,22bに沿っている点で第1の実施形態の一組の膜側部13b,13bとは異なる。伸縮性導電膜23は、これ以外については伸縮性導電膜13と同様に構成されている。
導電部材20では、ベース基材22の下端において、一組の遮蔽側面22b,22bと突出部11cとが交差した入隅部12dの角度は、直角より大きな鈍角となっている。そして、導電部材20では、入隅部12dがせり出した配置となっており、伸縮性導電膜13に比べて伸縮性導電膜23は、より形成しやすくなっている。さらに、ベース基材22が圧縮された際に、特に入隅部12dにおいて、ベース基材22が重なりにくくなっており、押圧荷重をより小さくすることができる。
第3実施形態〔図3〕
以下、第3実施形態としての導電部材30について図面を参照しつつ、主に、上述の導電部材10とは構成の異なる部分を説明する。すなわち、導電部材30は、特に記載のない限り、上述の導電部材10と同様の効果を奏することができる。
本実施形態の導電部材30は、導電性基材11と、「ゲル状弾性体」としてのベース基材32と、伸縮性導電膜33とを有している。導電性基材11は、導電部材10と導電部材30とで同一である。
ベース基材32は、「遮蔽部」としての一組の遮蔽側面32b,32bを有している。一組の遮蔽側面32b,32bは、それぞれ一組の遮蔽垂直側面32e,32eと、一組の遮蔽湾曲側面32f,32fとを有している。一組の遮蔽垂直側面32e,32eは、第1実施形態の一組の遮蔽側面12b,12bと同様の構成である。一組の遮蔽湾曲側面32f,32fは、それぞれ正面視で湾曲形状とされており、ベース天面12cと一組の遮蔽垂直側面32e,32eとを接続している。ベース基材32は、これ以外についてはベース基材12と同様に構成されている。
伸縮性導電膜33は、「被覆部」としての一組の膜側部33b,33bを有している。そして、一組の膜側部33b,33bは、それぞれ一組の遮蔽垂直側面32e,32eを被覆する一組の膜垂直側部33d,33dと、一組の遮蔽湾曲側面32f,32fを被覆する一組の膜湾曲側部33e,33eとを有している。伸縮性導電膜33は、これ以外については伸縮性導電膜13と同様に構成されている。
導電部材30では、金属製筐体と回路基板とによって圧縮された際に、特に初期の段階での硬度が柔らかくなる。したがって、導電部材30では、導電部材10と比べて圧縮の特に初期段階で変形しやすくなり、押圧荷重を小さくすることができる。
第4実施形態〔図4〕
以下、第4実施形態としての導電部材40について図面を参照しつつ、主に、上述の導電部材30とは構成の異なる部分を説明する。すなわち、導電部材40は、特に記載のない限り、上述の導電部材30と同様の効果を奏することができる。
本実施形態の導電部材40は、導電性基材11と、「ゲル状弾性体」としてのベース基材32と、伸縮性導電膜43とを有している。導電性基材11及びベース基材32は、導電部材30と導電部材40とで同一である。
伸縮性導電膜43は、「被覆部」としての一組の膜側部43b,43bを有している。そして、一組の膜側部43b,43bは、それぞれ一組の遮蔽垂直側面32e,32eを被覆する一組の膜垂直側部43d,43dと、一組の遮蔽湾曲側面32f,32fを被覆する一組の膜湾曲側部33e,33eとを有している。一組の膜垂直側部43d,43dは、それぞれ一組の遮蔽湾曲側面32f,32fに連なるZ方向における上側から導電性基材11が配置されている下側に向かってその膜厚が増すように構成されている。伸縮性導電膜43は、これ以外については伸縮性導電膜33と同様に構成されている。
導電部材40では、一組の膜垂直側部33d,33dの膜厚が均一に形成されている導電部材30と比べて伸縮性導電膜43の導電性及び導電性基材11に対する固着性をより安定させることができる。
第5実施形態〔図5〕
以下、第5実施形態としての導電部材50について図面を参照しつつ、主に、上述の導電部材10とは構成の異なる部分を説明する。すなわち、導電部材50は、特に記載のない限り、上述の導電部材10と同様の効果を奏することができる。
本実施形態の導電部材50は、導電性基材11と、「ゲル状弾性体」としてのベース基材52と、伸縮性導電膜53とを有している。導電性基材11は、導電部材10と導電部材50とで同一である。
ベース基材52は、「遮蔽部」としての一組の遮蔽側面12b,12b及びベース天面12cに換えて、遮蔽半円状曲面52gを有している。遮蔽半円状曲面52gは、正面視で半円形状とされており、半円の両端が導電性基材11の上面11bと接触している。ベース基材52は、これ以外についてはベース基材12と同様に構成されている。
伸縮性導電膜53は、膜頂部13aと、一組の膜側部13b,13bとに換えて、遮蔽半円状曲面52gを被覆する「被覆部」としての膜半円状曲面側部53fを有している。伸縮性導電膜53は、平坦面である膜頂部13aを有していないものの、膜半円状曲面側部53fのZ方向における上端付近の領域が回路基板との電気的接続面となっている。伸縮性導電膜53は、これ以外については伸縮性導電膜13と同様に構成されている。
導電部材50では、金属製筐体と回路基板とによって圧縮された際に、特に初期の段階での硬度が柔らかくなる。したがって、導電部材50では、導電部材10と比べて圧縮の特に初期段階で変形しやすくなり、押圧荷重を小さくすることができる。
第6実施形態〔図6〕
以下、第6実施形態としての導電部材60について図面を参照しつつ、主に、上述の導電部材10とは構成の異なる部分を説明する。すなわち、導電部材60は、特に記載のない限り、上述の導電部材10と同様の効果を奏することができる。
本実施形態の導電部材60は、導電性基材11と、「ゲル状弾性体」としてのベース基材62と、伸縮性導電膜63とを有している。導電性基材11は、導電部材10と導電部材60とで同一である。
ベース基材62は、「遮蔽部」としての一組の遮蔽側面12b,12b及びベース天面12cに換えて、遮蔽半球状曲面62hを有している。遮蔽半球状曲面62hは、正面視で半球形状とされており、半球の下端が導電性基材11の上面11bと接触している。ベース基材62は、これ以外についてはベース基材12と同様に構成されている。
伸縮性導電膜63は、膜頂部13aと、一組の膜側部13b,13bとに換えて、遮蔽半球状曲面62hを被覆する「被覆部」としての膜半球状曲面側部63gを有している。伸縮性導電膜63は、平坦面である膜頂部13aを有していないものの、膜半球状曲面側部63gのZ方向における上端付近の領域が回路基板との電気的接続面となっている。伸縮性導電膜63は、これ以外については伸縮性導電膜13と同様に構成されている。
導電部材60では、金属製筐体と回路基板とによって圧縮された際に、特に初期の段階での硬度が柔らかくなる。したがって、導電部材60では、導電部材10と比べて圧縮の特に初期段階で変形しやすくなり、押圧荷重を小さくすることができる。
第7実施形態〔図7〕
以下、第7実施形態としての導電部材70について図面を参照しつつ、主に、上述の導電部材30とは構成の異なる部分を説明する。すなわち、導電部材70は、特に記載のない限り、上述の導電部材30と同様の効果を奏することができる。
本実施形態の導電部材70は、導電性基材11と、「ゲル状弾性体」としてのベース基材72と、伸縮性導電膜73とを有している。導電性基材11は、導電部材10と導電部材70とで同一である。
ベース基材72は、「遮蔽部」としての遮蔽側面72bと、「露出部」としての非遮蔽側面72iとを有している。遮蔽側面72bと非遮蔽側面72iとによる組合せは、第3実施形態の一組の遮蔽側面32b,32bと同様の構成である。遮蔽側面72bは、遮蔽垂直側面72eと、遮蔽湾曲側面72fとを有している。非遮蔽側面72iは、非遮蔽垂直側面72jと、非遮蔽湾曲側面72kとを有している。ベース基材72は、これ以外についてはベース基材32と同様に構成されている。
伸縮性導電膜73は、「被覆部」としての膜側部73bを有している。そして、膜側部73bは、遮蔽垂直側面72eを被覆する膜垂直側部73dと、遮蔽湾曲側面72fを被覆する膜湾曲側部73eとを有している。これに対し、非遮蔽垂直側面72jと、非遮蔽湾曲側面72kとを有して構成されている非遮蔽側面72iには、伸縮性導電膜73が被覆されていない。伸縮性導電膜73は、これ以外については伸縮性導電膜13と同様に構成されている。
導電部材70では、金属製筐体と回路基板とによって圧縮された際に、一組の露出側面12a,12aだけでなく非遮蔽側面72iも「露出部」となる。したがって、一組の露出側面12a,12a及び非遮蔽側面72iは、伸縮性導電膜73によって拘束されることなく容易に膨出するように変形可能に構成されている。このため、導電部材70では、ベース基材72を柔らかく弾性変形させることができる。したがって、導電部材70では、例えば一組の遮蔽側面12b,12bの双方が伸縮性導電膜13によって被覆されている構成と比べて、金属製筐体と回路基板とによってベース基材72を圧縮する際の押圧荷重を低減させることができる。
第8実施形態〔図8及び図9〕
以下、第8実施形態としての導電部材80について図面を参照しつつ、主に、上述の導電部材30とは構成の異なる部分を説明する。すなわち、導電部材80は、特に記載のない限り、上述の導電部材30と同様の効果を奏することができる。
本実施形態の導電部材80は、導電性基材11と、「ゲル状弾性体」としてのベース基材82と、伸縮性導電膜33とを有している。導電性基材11及び伸縮性導電膜33は、導電部材30と導電部材80とで同一である。
ベース基材82は、Z方向における中央の領域に、Y方向に沿ってベース基材82を貫通する空洞部82lを有する。これによって、例えば中実であるベース基材32を有している導電部材30と比べると、導電部材80に対して押圧荷重が小さくてもベース基材82は、潰れやすくなる。したがって、導電部材80では、金属製筐体と回路基板とによってベース基材82を圧縮する際の押圧荷重をより低減させることができる。
本実施形態の空洞部82lは、ベース基材82のZ方向における中央に貫通して設ける構成に限定されるものではない。例えば図9で示すように、導電部材90は、導電性基材91及びベース基材92にまたがる導電性基材側空洞部91dと、ベース基材側空洞部92mとを有するように構成されていても良い。この場合には、左右一対の導電性基材91,91を用意し、これらの間に治具を挟んだ上でベース基材92を形成することで、導電部材90を作製することができる。
空洞部82l等が形成される位置は、X方向における中央に限定されるものではない。しかしながら、空洞部82l等は、X方向における中央に形成されると、金属製筐体と回路基板とによってベース基材82が圧縮される際に、特にX方向で偏ることなく潰れやすくなって好ましい。さらに、空洞部82l等は、ベース基材82をY方向に貫通する必要はない。しかしながら、空洞部82l等は、ベース基材82をY方向に貫通して形成されると、金属製筐体と回路基板とによってベース基材82が圧縮される際に、特にY方向で偏ることなく潰れやすくなって好ましい。さらに、導電部材80は、空洞部82lが単一である必要はなく、例えば導電部材90と組み合わされた構成であっても良い。そして、導電部材80及び導電部材90の構成は、第3実施形態の構成に限らず他の全ての実施形態と組み合わせることができる。
第9実施形態〔図10及び図11〕
以下、第9実施形態としての導電部材100について図面を参照しつつ、主に、上述の導電部材30とは構成の異なる部分を説明する。すなわち、導電部材100は、特に記載のない限り、上述の導電部材30と同様の効果を奏することができる。
本実施形態の導電部材100は、導電性基材101と、「ゲル状弾性体」としてのベース基材32と、伸縮性導電膜33とを有している。ベース基材32及び伸縮性導電膜33は、導電部材30と導電部材100とで同一である。
導電性基材101は、金属箔101eの一方側の表面である下面101fに、導電部材100を金属製筐体に粘着固定するための粘着剤101gを設けたものである。粘着剤101gは金属箔101eの下面101fにおいて、その全面に設けられていても良く、部分的に設けられていても良い。粘着剤101gには、導電性粘着剤を用いることができる。導電性粘着剤が用いられた粘着剤101gは、金属製筐体に対して粘着固定される導電性基材101の底面101aを構成し、金属箔101eと金属製筐体との間を導通させることができる。
導電性基材101は、金属箔101eと、粘着剤101gとの双方を有している必要はない。導電性基材101は、導電性貼着部材としての導電性粘着剤や導電性粘着テープを単独で用いる構成であっても構わない。
本実施形態の粘着剤101gは、導電性粘着剤に限定されるものではない。図11で示すように、粘着剤111gは、部分的、例えばX方向における片側のみに設ける構成とすることによって、絶縁性粘着剤を用いることもできる。この場合の導電部材110の導電性基材111では、粘着剤111gが金属製筐体に対して粘着固定するとともに、粘着剤111gを設けていない部分の露出した金属箔101eの下面101fが金属製筐体と導通接触する。このとき、金属箔101e及び粘着剤111gは、充分に薄く形成されると、金属製筐体に対して導電性基材111が導通接触しやすくなって好ましい。
粘着剤111gが設けられる位置は、X方向における片側に限定されるものではなく、例えばX方向における中央とされていても良い。しかしながら、粘着剤111gは、X方向における片側に形成されると、金属製筐体と回路基板とによって導電部材110が圧縮された際に、粘着剤111gが挟まることなく金属箔101eの下面101fが金属製筐体と確実に導通接触しやすくて好ましい。
粘着剤101g及び粘着剤111gは、導電部材100及び導電部材110と金属製筐体との仮止めに用いて、この状態からリフロー方式による半田付けによって導電部材100及び導電部材110を金属製筐体に実装しても良い。これによって、導電部材100及び導電部材110を金属製筐体により確実に固定することができる。粘着剤101g及び粘着剤111gは、半田付けの後において、消失するものであっても良く、残るものであっても良い。そして、以上のような導電部材100及び導電部材110の構成は、第3実施形態の構成に限らず他の全ての実施形態と組み合わせることができる。
第10実施形態〔図13〕
以下、第10実施形態としての導電部材130について図面を参照しつつ、主に、上述の導電部材30とは構成の異なる部分を説明する。すなわち、導電部材130は、特に記載のない限り、上述の導電部材30と同様の効果を奏することができる。
本実施形態の導電部材130は、導電性基材11と、「ゲル状弾性体」としてのベース基材32と、伸縮性導電膜133とを有している。導電性基材11及びベース基材32は、導電部材30と導電部材130とで同一である。
伸縮性導電膜133は、金属系導電膜136と、伸縮性導電保護膜137とを有している。金属系導電膜136は、上述の伸縮性導電膜33と同様に構成されている。そして、金属系導電膜136は、上述の伸縮性導電膜13と同様に、導電性粉末、例えばフレーク状金属粒子を高分子基材に含有して構成することができる。
金属系導電膜136は、ベース基材32と同系材料で構成されることが好ましい。さらに、導電性粉末には、金、銀、銅、ニッケル、鉄、錫等の金属や合金類からなるものや、金属や合金類が表面にメッキ等により被覆されたものといった導電性の高い導電材料を用いることが好ましい。そして、金属系導電膜136の膜厚は、10~150μmであることが好ましい。
金属系導電膜136には、例えば100重量部の2液硬化型液状シリコーンゴムによるシリコーンポリマーに対して、平均粒径1~20μmのフレーク状銀粒子を配合した導電性膜状部材が用いられる。そして、金属系導電膜136は、例えば膜厚が70μm、体積抵抗率が3・10-3Ω・cmとされる。
伸縮性導電保護膜137は、金属系導電膜136の表面に更に積層されベース基材32の圧縮変形に応じて金属系導電膜136とともに伸縮変形可能に構成されている。すなわち、伸縮性導電膜133は、金属系導電膜136と伸縮性導電保護膜137との積層による導電膜となっている。
伸縮性導電保護膜137は、膜頂部137aと、一組の膜側部137b,137bと、一組の膜底部137c,137cとを有している。膜頂部137a、膜側部137b及び膜底部137cは、それぞれ膜頂部13a、膜側部33b及び膜底部13c(図3参照)の外表面に積層されている。一組の膜側部137b,137bは、それぞれ一組の膜垂直側部33d,33d(図3参照)を被覆する一組の膜垂直側部137d,137dと、一組の膜湾曲側部33e,33e(図3参照)を被覆する一組の膜湾曲側部137e,137eとを有している。
導電部材130では、伸縮性導電保護膜137が導電性を有しているので、金属系導電膜136に伸縮性導電保護膜137が積層されていない場合と同様に導電性を有するように伸縮性導電膜133を構成することができる。さらに、金属系導電膜136に対して伸縮性導電保護膜137が積層されているので、金属系導電膜136を露出させずに腐食、酸化、硫化等から保護すること及びマイグレーションを防止することができる。そして、伸縮性導電保護膜137が、ベース基材32の圧縮変形に応じて金属系導電膜136とともに伸縮変形可能な構成であるので、金属系導電膜136に伸縮性導電保護膜137が積層されていない場合と同様にベース基材32が柔らかく変形することができる。
このように、導電部材130では、伸縮性導電膜133が、異なる性質(例えば導電性及び柔軟性)を有する金属系導電膜136と伸縮性導電保護膜137とによって構成されている。このため、第1の接続対象物と第2の接続対象物とによって圧縮された際に、これらを低荷重で導電接続する導電部材130において、金属系導電膜136が有する導電性及び柔軟性(低圧縮荷重)を維持しながら腐食等による経年劣化を防ぐことができる。
伸縮性導電保護膜137は、例えば導電性を有する炭素の同素体を高分子基材に含有する構成とされる。この場合の導電部材130においては、導電部材130の外部に露出しており、腐食等の経時的な劣化が生じる可能性が最も高い最外層が耐腐食性等に優れた炭素の同素体で構成される。このように、導電性を有する炭素の同素体を高分子基材に含有する伸縮性導電保護膜137を金属系導電膜136に積層するので、伸縮性導電膜133の導電性及び導電部材130の柔軟性を維持しながら金属系導電膜136を腐食等から保護することができる。さらに、伸縮性導電膜133の表面の光沢が低減され均一性の高い黒色を呈する優れた意匠性を有する導電部材130を構成することができる。そして、伸縮性導電保護膜137の表面には炭素の同素体の含有量が多いので、導電部材130の表面における耐熱性、耐摩耗性を高めることができる。
伸縮性導電膜133は、その内側に金属粒子の含有量が多い金属系導電膜136を有し、その外側に炭素の同素体の含有量が多い伸縮性導電保護膜137を有する複層構造である。
伸縮性導電保護膜137と比べて柔軟性を高く形成しやすい金属系導電膜136がベース基材32に隣接する構成とされているため、ベース基材32の圧縮変形とともに伸縮性導電膜133が伸縮変形した際の特に層間における剥離を防ぐことができる。さらに、伸縮性導電膜133が複層構造であって、伸縮性導電保護膜137に炭素の同素体が集約される構成であることによって、伸縮性導電膜133において、高い柔軟性及び導電性を有する金属系導電膜136が占める体積を大きく確保することができる。そして、伸縮性導電膜133が複層構造であって、伸縮性導電保護膜137が金属粒子を含有しない構成であるので、金属粒子が露出することがなく、金属系導電膜136の酸化及びマイグレーションを抑制し、電気抵抗値の経時的な上昇を抑制することができる。
伸縮性導電保護膜137を構成する炭素の同素体は、一般に金属と比べて体積(電気)抵抗率が高い。例えば銀の体積(電気)抵抗率[Ω・cm]は、10の-6乗のオーダであるのに対し、炭素の体積(電気)抵抗率[Ω・cm]は、10の-3乗のオーダである。しかしながら、導電部材130と、導電部材30とを比較すると、Z方向が半分の高さとなるまで圧縮された際の電気抵抗値[Ω]は、伸縮性導電膜133と、金属系導電膜136が単独で構成されている伸縮性導電膜33とでは同等となることがわかっている。導電部材130は、Z方向に圧縮された状態で用いられるため、金属系導電膜136よりも高い電気抵抗値の伸縮性導電保護膜137が更に積層された構成であっても、優れた導電性を有して第1の接続対象物と第2の接続対象物とを導通接続することができる。
伸縮性導電保護膜137は、5~75μmの膜厚を有することが好ましく、5~50μmの膜厚を有することがより好ましい。このように、伸縮性導電保護膜137が適切な膜厚を有することで、伸縮性導電保護膜137に折り曲げできる程度の弾性及び柔軟性並びに導電性を持たせながら、金属系導電膜136の腐食等を防いで導電部材130の表面を保護することができる。さらに、伸縮性導電保護膜137が適切な膜厚を有することで、金属系導電膜136が透けてしまうことを防いで、導電部材130に高い意匠性を付与することが可能となる。
伸縮性導電保護膜137の母材に適用可能な高分子基材としては、シリコーン系、ウレタン系、アクリル系、オレフィン系等の高柔軟性のポリマーが挙げられる。伸縮性導電保護膜137は、金属系導電膜136と同系材料で構成することができる。このとき、例えば金属系導電膜136がシリコーンポリマーである場合には、伸縮性導電保護膜137のベースポリマーにもシリコーンポリマーが用いられる。
金属系導電膜136に積層される伸縮性導電保護膜137が、金属系導電膜136と同系材料で構成されていると、金属系導電膜136と伸縮性導電保護膜137との固着性を高めることができる。さらに、金属系導電膜136と伸縮性導電保護膜137とが同系材料で構成されていることによって、金属系導電膜136の弾性率と伸縮性導電保護膜137の弾性率との差を小さくすることができる。このため、変形するベース基材32に追従して伸縮する金属系導電膜136とともに伸縮性導電保護膜137を伸縮させることができる。
なお、伸縮性導電保護膜137は、金属系導電膜136と比べると硬くなりやすい。このため、伸縮性導電保護膜137の母材として、金属系導電膜136の母材よりも柔らかい、すなわち針入度の大きな素材を用いても良い。こうすることによって、金属系導電膜136の弾性率と伸縮性導電保護膜137の弾性率との差を小さくすることができる。
伸縮性導電膜133は、導電性フィラーを高分子基材に含有して構成される。伸縮性導電保護膜137の導電性フィラーとしては、金属系以外で、例えばカーボン、グラファイト、グラフェン等の炭素/黒鉛質の導電材料、すなわち導電性を有する炭素の同素体を用いることができる。導電性フィラーには、球形状のほか、扁平形状、鱗片形状、針形状、繊維形状等のものを用いることができる。
伸縮性導電保護膜137には、例えば100重量部の2液硬化型液状シリコーンゴムによるシリコーンポリマーに対して、60重量部のカーボンブラック及び20重量部の複層グラフェンを配合した導電性膜状部材が用いられる。カーボンブラックとしては、例えば算術平均粒子径が55nmである三菱ケミカル株式会社の三菱導電性カーボンブラック#3030Bを用いることができる。複層グラフェンとしては、例えば粒子径が10μmである株式会社アイテックの高純度グラフェン粉末iGurafen-αSを用いることができる。
このように、伸縮性導電保護膜137は、グラフェンを含有して構成されることが好ましい。そして、グラフェンとしては鱗片形状の粒子を用いることが好ましい。鱗片形状のグラフェンを伸縮性導電膜133の表面の面方向に沿って配向することで、配向方向の電気伝導率を高めることができる。同様に、伸縮性導電保護膜137は、導電性のカーボンブラックを含有して構成されることが好ましい。カーボンブラックは、グラフェンの周囲及びグラフェン間に介在することで、伸縮性導電保護膜137の表面の面方向及び厚み方向の両方向について導電性を高めることができ、結果として伸縮性導電保護膜137の導電性を全体的に高めることができる。
シリコーンポリマー、カーボンブラック及びグラフェンが配合された導電性膜状部材は、希釈溶剤に溶解されたものが塗布された後に加熱され、溶剤が揮発してシリコーン膜が硬化することで、カーボン/炭素繊維/黒鉛等を含有した導電膜が形成される。伸縮性導電保護膜137は、例えば膜厚が30μm、体積(電気)抵抗率が5・10-1Ω・cmとされる。伸縮性導電保護膜137は、金属系導電膜136と比べると、その抵抗値が高くなることが多いため、金属系導電膜136よりも薄い膜厚に形成されることが好ましい。導電性膜状部材は、金属系導電膜136の外表面(導電部材30の伸縮性導電膜33の外表面に相当する箇所)に吐出され、例えばスキージによる掻き取り方式によって膜形状に成形される。伸縮性導電保護膜137の塗布方法は、インク状の導電性組成物の吐出及びスキージ方式に限らず、ディッピングや転写等であっても構わない。
なお、本実施形態の伸縮性導電保護膜137は、上述の他の各実施形態及び後述の各変形例に適用することもできる。
変形例〔図12〕
以上のような導電部材10等については変形実施が可能であるため、その一例を説明する。
前記実施形態では、金属、合成樹脂、セラミックスといった材料から単純に導電性基材11が形成されている例を示した。しかしながら、導電部材120は、さらに、導電性基材121を構成する「電気素子」としてのチップ固定抵抗器125を有していても良い。そして、導電性基材121は、チップ固定抵抗器125が有する導通接触部125aで金属製筐体及び伸縮性導電膜13等の膜底部13cと導通する構成とすることができる。
この変形例の構成によれば、予め導通接触部125aを有しているチップ固定抵抗器125を導電性基材121として用いることができる。このため、寸法、力学的特性、電気的特性等の品質特性が所定の水準で保証される「電子素子」としてのチップ固定抵抗器125によって、信頼性の高い導電部材120を大量に安価で容易に製造することができる。さらに、チップ固定抵抗器125には、反りが生じにくいため、特に金属製筐体との間での導通を安定させることができる。
さらに、前記実施形態では、伸縮性導電膜13等は、Y方向に連続して形成されていた。しかしながら、導電部材10等では、伸縮性導電膜13等が形成されている領域と、形成されていない領域とが交互に縦縞模様となるように配置されていても良い。これによって、膜側部13bに被覆されていない遮蔽側面12bが「露出部」となって「被覆部」によって拘束されることなく膨出変形可能となる。このため、導電部材10等では、ベース基材12等を柔らかく弾性変形させることができる。
本出願にて開示する「導電部材」では、各実施形態及び変形例で示した構成を矛盾の生じない範囲で自由に組み合わせることができる。例えば、導電部材10、20、40、50、60、80、90、100、110、120及び130は、第7実施形態と同様に、伸縮性導電膜73が被覆されない非遮蔽側面72iを有していても良い。導電部材10、20、50、60、70、80、90、100、110、120及び130は、第4実施形態と同様に、下側に向かってその膜厚が増す「被覆部」としての膜側部43bを有していても良い。さらに、導電部材30、40、70、80、90、100、110及び130は、第2実施形態と同様に、下方に広がった傾斜面である一組の遮蔽側面22b,22bを有していても良い。そして、導電部材50及び60は、第1実施形態と同様に、回路基板の側が平坦面となるように構成されているベース天面12cを有していても良い。
以下に、実施例を示して、本実施形態の導電部材10等をより詳細、かつ具体的に説明する。しかしながら、本実施形態は、以下の実施例に限定されるものではない。
比較例1
比較例1としてベース基材12に相当する試料を作製した。試料には、JIS K 6253に準拠したデュロメータ タイプAの計測器で測った硬度がA30のシリコーンゴムを用いた。試料の厚みは、1mmとされ、5個の比較例1の試料を用意した。
実施例1
実施例1では、ベース基材12を試料とした。ベース基材12には、液温が25℃、10rpmでの粘度が230Pa・s、針入度が60のシリコーンゲルを用いた。ベース基材12は、110℃、30分間の条件で硬化させることで、シリコーンゲル成形体として作製した。試料の厚みは、1mmとし、5個の実施例1の試料を用意した。
比較例2
比較例2として、比較例1と同じ試料に、伸縮性導電膜13を積層した試料を5個作製した。伸縮性導電膜13には、シリコーンポリマー中に、体積(電気)抵抗率が3・10-3Ω・cmとなるように、1~20μmのフレーク状銀粒子を含有しており、液温が25℃、10rpmでの粘度が80Pa・sの銀インクを用いた。伸縮性導電膜13は、ベース基材12の一組の遮蔽側面12b,12b及びベース天面12cに塗布した。伸縮性導電膜13は、90℃、30分間の後に150℃、60分間の条件で加熱することで硬化した。伸縮性導電膜13は、厚み70μmとなった。
実施例2
実施例2として、実施例1と同じ試料に、伸縮性導電膜13を積層した試料を5個作製した。伸縮性導電膜13は比較例2と同様に作製した。
ナノインデンテーション硬さ測定
こうして得られた実施例1及び2、並びに比較例1及び2による各試料のナノインデンテーション硬さの測定を行った。ナノインデンテーション硬さの測定には、ナノインデンター(ELIONIX製、超微小押し込み硬さ試験機(超軽荷重型)ENT-2100)を用いた。ここで、ナノインデンテーション硬さとは、ISO14577-1及びJIS Z2255:2003に準拠し、試験面に圧子を当ててくぼみをつけた試験力と、押圧したくぼみの表面積とから求められ、単位が[N/mm2]となる硬さである。ナノインデンテーション硬さの測定は、試験力である1mNの押し込み最大荷重(押圧荷重)を10秒で加えるため、押込み速度は、0.1mN/秒となった。その測定結果を表1に示す。
表1で示すように、まず、ベース基材12に相当する構成について、実施例1では、比較例1と比べると、ナノインデンテーション硬さが約1オーダ小さな値(1/15~1/9程度)となった。これによって、本実施形態のベース基材12の構成が軟質であることが示された。次に、ベース基材12に伸縮性導電膜13が積層された構成について、実施例2では、比較例2と比べると、ナノインデンテーション硬さが少なくとも1/20、場合によっては1/100よりも小さな値となった。これによって、本実施形態のベース基材12に伸縮性導電膜13が塗布された積層体の構成では、柔軟性が際立つことが示された。比較例2では、シリコーンゴムがある程度の硬さを有しているため、伸縮性導電膜13の硬さの影響が出やすかったのに対し、実施例2では、シリコーンゲルが極めて軟質であるため、伸縮性導電膜13の硬さの影響が出にくかったものと思われる。
以上の実施例の結果から本実施形態のベース基材12及び伸縮性導電膜13の積層体が柔らかく変形可能であることが示された。したがって、導電部材10等は、金属製筐体と回路基板とによって圧縮された際に、これらを低荷重で導電接続することができることが示された。
10 導電部材
11 導電性基材
11a 底面
11b 上面
11c 突出部
12 ベース基材
12a 露出側面
12b 遮蔽側面
12c ベース天面
12d 入隅部
13 伸縮性導電膜
13a 膜頂部
13b 膜側部
13c 膜底部
20 導電部材
22 ベース基材
22b 遮蔽側面
23 伸縮性導電膜
23b 膜側部
30 導電部材
32 ベース基材
32b 遮蔽側面
32e 遮蔽垂直側面
32f 遮蔽湾曲側面
33 伸縮性導電膜
33b 膜側部
33d 膜垂直側部
33e 膜湾曲側部
40 導電部材
43 伸縮性導電膜
43b 膜側部
43d 膜垂直側部
50 導電部材
52 ベース基材
52g 遮蔽半円状曲面
53 伸縮性導電膜
53f 膜半円状曲面側部
60 導電部材
62 ベース基材
62h 遮蔽半球状曲面
63 伸縮性導電膜
63g 膜半球状曲面側部
70 導電部材
72 ベース基材
72b 遮蔽側面
72e 遮蔽垂直側面
72f 遮蔽湾曲側面
72i 非遮蔽側面
72j 非遮蔽垂直側面
72k 非遮蔽湾曲側面
73 伸縮性導電膜
73b 膜側部
73d 膜垂直側部
73e 膜湾曲側部
80 導電部材
82 ベース基材
82l 空洞部
90 導電部材
91 導電性基材
91d 導電性基材側空洞部
92 ベース基材
92m ベース基材側空洞部
100 導電部材
101 導電性基材
101a 底面
101e 金属箔
101f 下面
101g 粘着剤
110 導電部材
111 導電性基材
111g 粘着剤
120 導電部材
121 導電性基材
125 チップ固定抵抗器
125a 導通接触部
130 導電部材
133 伸縮性導電膜
136 金属系導電膜
137 伸縮性導電保護膜
137a 膜頂部
137b 膜側部
137c 膜底部
137d 膜垂直側部
137e 膜湾曲側部
X 幅方向、左右方向
Y 奥行き方向、前後方向(長手方向)
Z 高さ方向、上下方向
11 導電性基材
11a 底面
11b 上面
11c 突出部
12 ベース基材
12a 露出側面
12b 遮蔽側面
12c ベース天面
12d 入隅部
13 伸縮性導電膜
13a 膜頂部
13b 膜側部
13c 膜底部
20 導電部材
22 ベース基材
22b 遮蔽側面
23 伸縮性導電膜
23b 膜側部
30 導電部材
32 ベース基材
32b 遮蔽側面
32e 遮蔽垂直側面
32f 遮蔽湾曲側面
33 伸縮性導電膜
33b 膜側部
33d 膜垂直側部
33e 膜湾曲側部
40 導電部材
43 伸縮性導電膜
43b 膜側部
43d 膜垂直側部
50 導電部材
52 ベース基材
52g 遮蔽半円状曲面
53 伸縮性導電膜
53f 膜半円状曲面側部
60 導電部材
62 ベース基材
62h 遮蔽半球状曲面
63 伸縮性導電膜
63g 膜半球状曲面側部
70 導電部材
72 ベース基材
72b 遮蔽側面
72e 遮蔽垂直側面
72f 遮蔽湾曲側面
72i 非遮蔽側面
72j 非遮蔽垂直側面
72k 非遮蔽湾曲側面
73 伸縮性導電膜
73b 膜側部
73d 膜垂直側部
73e 膜湾曲側部
80 導電部材
82 ベース基材
82l 空洞部
90 導電部材
91 導電性基材
91d 導電性基材側空洞部
92 ベース基材
92m ベース基材側空洞部
100 導電部材
101 導電性基材
101a 底面
101e 金属箔
101f 下面
101g 粘着剤
110 導電部材
111 導電性基材
111g 粘着剤
120 導電部材
121 導電性基材
125 チップ固定抵抗器
125a 導通接触部
130 導電部材
133 伸縮性導電膜
136 金属系導電膜
137 伸縮性導電保護膜
137a 膜頂部
137b 膜側部
137c 膜底部
137d 膜垂直側部
137e 膜湾曲側部
X 幅方向、左右方向
Y 奥行き方向、前後方向(長手方向)
Z 高さ方向、上下方向
Claims (13)
- 第1の接続対象物と第2の接続対象物とを導通接続する導電部材において、
前記第1の接続対象物と接触する導電性基材と、
前記導電性基材との導通部を有し、前記第2の接続対象物と接触する伸縮性導電膜と、
前記導電性基材と前記伸縮性導電膜との間に設けられるゲル状弾性体とを有し、
前記伸縮性導電膜は、前記ゲル状弾性体の圧縮変形とともに伸縮変形可能であることを特徴とする導電部材。 - 前記伸縮性導電膜は、少なくとも前記ゲル状弾性体の表面の一部を覆う被覆部を有し、
前記ゲル状弾性体は、押圧を受けて圧縮変形することによって前記伸縮性導電膜の前記被覆部を基準として膨出変形可能である
請求項1記載の導電部材。 - さらに、前記導電性基材を構成する電気素子を有し、
前記導電性基材は、前記電気素子が有する導通接触部で前記第1の接続対象物及び前記伸縮性導電膜と導通する
請求項1又は請求項2記載の導電部材。 - 前記導電性基材は、板状又は箔状の金属材である
請求項1又は請求項2記載の導電部材。 - 前記ゲル状弾性体は、針入度30~90である
請求項1~請求項4いずれか1項記載の導電部材。 - 前記ゲル状弾性体は、前記第2の接続対象物の側が平坦面である
請求項1~請求項5いずれか1項記載の導電部材。 - 前記伸縮性導電膜は、前記ゲル状弾性体と同系材料で構成される
請求項1~請求項6いずれか1項記載の導電部材。 - 前記伸縮性導電膜は、フレーク状金属粒子を高分子基材に含有して構成される
請求項1~請求項7いずれか1項記載の導電部材。 - 前記伸縮性導電膜は、
フレーク状金属粒子を高分子基材に含有して構成される金属系導電膜と、
前記金属系導電膜に積層され前記ゲル状弾性体の圧縮変形に応じて前記金属系導電膜とともに伸縮変形可能である伸縮性導電保護膜とを有する
請求項1~請求項7いずれか1項記載の導電部材。 - 前記伸縮性導電保護膜は、導電性を有する炭素の同素体を高分子基材に含有して構成される
請求項9記載の導電部材。 - 前記伸縮性導電保護膜は、5~50μmの膜厚を有する
請求項9又は請求項10記載の導電部材。 - 前記伸縮性導電保護膜は、グラフェンを含有して構成されており、前記グラフェンは、前記伸縮性導電膜の表面の面方向に沿って配向している
請求項9~請求項11いずれか1項記載の導電部材。 - 前記フレーク状金属粒子は、アスペクト比2以上、平均粒径1~50μmであり、前記伸縮性導電膜の表面の面方向に沿って配向している
請求項8~請求項12いずれか1項記載の導電部材。
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JP2006180611A (ja) * | 2004-12-22 | 2006-07-06 | Toshiba Corp | 回転電機の固定子コイル固定方法および回転電機 |
CN201011756Y (zh) * | 2006-12-28 | 2008-01-23 | 北京中石伟业技术有限公司 | 一种组合型就地成型导电弹性体 |
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CN204090426U (zh) * | 2014-10-09 | 2015-01-07 | 隆扬电子(昆山)有限公司 | 一种可焊接的导电弹性体 |
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2020
- 2020-09-30 WO PCT/JP2020/037181 patent/WO2021075263A1/ja active Application Filing
- 2020-09-30 JP JP2021519906A patent/JP6953050B2/ja active Active
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