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導電性プラスチック、それによる導電回路及びその導電回路の形成方法

国内特許コード P000001118
整理番号 Y96-P56
掲載日 2008年12月19日
出願番号 特願平09-045145
公開番号 特開平10-237331
登録番号 特許第3810505号
出願日 平成9年2月28日(1997.2.28)
公開日 平成10年9月8日(1998.9.8)
登録日 平成18年6月2日(2006.6.2)
発明者
  • 中川 威雄
  • 野口 裕之
出願人
  • 独立行政法人科学技術振興機構
発明の名称 導電性プラスチック、それによる導電回路及びその導電回路の形成方法
発明の概要 本発明は、様々な環境下で導電性の低下を起こすことがない、信頼性の高い鉛フリー超高導電性プラスチック、それによる導電回路及びその導電回路の形成方法を提供するものである。本発明は、熱可塑性樹脂、鉛フリーハンダ、金属粉末又は金属粉末と金属短繊維の混合物を含む導電性樹脂組成物からなる鉛フリー超高導電性プラスチックを得る。発明の鉛フリー超高導電性プラスチックは、熱可塑性樹脂中に分散した鉛フリーハンダが全体にわたって連続して接続され、体積固有抵抗が10-3Ω・cm以下である。この導電回路は、導電性樹脂組成物が絶縁物中に射出成形される配線を設けるようにしたものなど配線形成には複数の方法が取られる。本発明で用いられる金属は、これを含む合成樹脂組成物が熱可塑化する際に、半溶融しうる鉛を含まない金属でなければならない。したがって、熱可塑性樹脂の熱可塑化温度が通常350℃以下であるので、これ以下の融点を持つ低融点金属が好適である。金属は金属単体でもよく、合金でもよい。また半溶融状態で混練するため、その形状も、特に制限されないが、粒状または、粉状のものが、分散させるためには取扱い易いので望ましい。
従来技術、競合技術の概要
従来から高導電性プラスチックとして、樹脂中に金属繊維や金属繊維に低融点金属を混ぜて金属繊維の接触抵抗を下げて信頼性を向上させた導電性プラスチックは、電磁波シールドなどの用途として利用されている。
【0003】
しかし、これまでの導電性プラスチックは体積固有抵抗が10-3Ω・cm以上あり、抵抗が大きいため、通電を行った場合に発熱して、導電性プラスチックが溶けたり、抵抗が大きくなるため、通電用途には利用できなかった。
【0004】
また、体積固有抵抗を下げるために、繊維の混入量を多くすると、射出成形ができなくなるなど成形性が悪くなるといった問題を生じる。また、有害な鉛を含むハンダを使用した場合、廃棄物の環境問題が生じる。
【0005】
更に、他の技術として、MID(Molded Interconnect Device,射出成形回路部品)と称する方法がある。この方法は、樹脂を2回射出成形し、その一方にメッキがのりやすいように処理を施した樹脂を使用することにより、射出成形体をメッキすることで表面に金属膜を形成する技術である。
【0006】
しかし、この技術にはメッキ工程が必要であり、メッキにより導電回路を形成する必要から、樹脂の内部には回路が形成できない。
産業上の利用分野
本発明は、樹脂と金属(鉛フリーハンダ)を金属の半溶融状態下で、または完全溶融状態下で溶融しない金属粉末を完全溶融状態の金属に添加することにより、疑似的に金属の半溶融状態を作り、この金属の半溶融状態下で樹脂との混練を行い、樹脂中に金属を細かく分散させ、また分散した金属を接続させて低抵抗の導電性樹脂組成物を製造する技術に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】 射出成形機による導電性材料の形成に適したペレット形状の、導電性樹脂組成物よりなる導電性プラスチックにおいて、
(a)熱可塑化温度を有する熱可塑性樹脂と、
(b)前記熱可塑化温度より低い融点を有し、前記熱可塑性樹脂の可塑化時に半溶融状態を形成する粉末状の鉛フリーハンダと、
(c)該鉛フリーハンダの粉末を前記熱可塑性樹脂中に細かく分散させることを補助する金属粉末または金属粉末と金属短繊維との混合物とからなり、
前記熱可塑性樹脂が熱可塑化し前記ハンダが半溶融状態となる温度で、前記(a),(b)及び(c)の混合物を混練し、前記ハンダの隣接する粉末間にハンダ付けされた接続部を形成して、前記混練した混合物を造粒機を用いてペレット形状にしたことを特徴とする導電性プラスチック。
【請求項2】 請求項1記載の導電性プラスチックにおいて、前記粉末状の鉛フリーハンダは、Sn-Cu,Sn-Zn,Sn-Al及びSn-Agから選択された合金であり、前記金属粉末は銅、ニッケル、アルミニウム、クロム及びそれらの合金から選択された金属の粉末であることを特徴とする導電性プラスチック。
【請求項3】 請求項1記載の導電性プラスチックにおいて、前記鉛フリーハンダの粉末は熱可塑性樹脂全体に互いに接合された状態で分散していることを特徴とする導電性プラスチック。
【請求項4】 請求項1記載の導電性プラスチックにおいて、前記導電性樹脂組成物は、10-3Ω・cm以下の体積固有抵抗を有することを特徴とする導電性プラスチック。
【請求項5】 導電回路であって、請求項1記載の導電性樹脂組成物を射出することにより、絶縁物中に配線を形成することを特徴とする導電回路。
【請求項6】 請求項5記載の導電回路において、前記配線は搭載電気・電子部品との接続を形成することを特徴とする導電回路。
【請求項7】 請求項5記載の導電回路において、前記配線は電気・電子部品との接続を形成することを特徴とする導電回路。
【請求項8】 熱可塑性樹脂と、可塑化時に溶融し得る鉛フリーハンダと、該鉛フリーハンダを前記熱可塑性樹脂中に細かく分散させることを補助する金属粉末又は金属粉末と金属短繊維の混合物を含む導電性樹脂組成物を射出成形し、絶縁物中に配線を形成することを特徴とする導電回路の形成方法。
【請求項9】 熱可塑性樹脂と、可塑化時に溶融し得る鉛フリーハンダと、該鉛フリーハンダを前記熱可塑性樹脂中に細かく分散させることを補助する金属粉末又は金属粉末と金属短繊維の混合物を含む導電性樹脂組成物を電気・電子部品間を離間している絶縁物に射出成形し、前記電気・電子部品間に配線を形成することを特徴とする導電回路の形成方法。
【請求項10】 熱可塑性樹脂と、可塑化時に溶融し得る鉛フリーハンダと、該鉛フリーハンダを前記熱可塑性樹脂中に細かく分散させることを補助する金属粉末又は金属粉末と金属短繊維の混合物を含む導電性樹脂組成物を基板上に射出成形し、搭載電気・電子部品への配線を形成することを特徴とする導電回路の形成方法。
【請求項11】(a)空間を有するフレームを成形する工程と、
(b)前記フレームの空間に熱可塑性樹脂と、可塑化時に溶融し得る鉛フリーハンダと、該鉛フリーハンダを前記熱可塑性樹脂中に細かく分散させることを補助する金属粉末又は金属粉末と金属短繊維の混合物を含む導電性樹脂組成物を射出成形し、配線を形成する工程とを有することを特徴とする導電回路の形成方法。
【請求項12】 請求項11記載の導電回路の形成方法において、前記フレームに予め電気・電子部品を実装することを特徴とする導電回路の形成方法。
【請求項13】 請求項12記載の導電回路の形成方法において、前記電気・電子部品のリードに連通する空間を設け、該空間に配線を形成することを特徴とする導電回路の形成方法。
【請求項14】 請求項12記載の導電回路の形成方法において、前記複数の電気・電子部品のリードにそれぞれ連通する空間を設け、該空間に配線を形成することを特徴とする導電回路の形成方法。
産業区分
  • 高分子化合物
  • 導電材料(抵抗)
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
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