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公開番号2024064708
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-14
出願番号2022173498
出願日2022-10-28
発明の名称接合体およびその製造方法
出願人住友理工株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類B32B 15/08 20060101AFI20240507BHJP(積層体)
要約【課題】異種材料からなる二つの部材の接合体であって、密着性が高く接合信頼性が高い接合体、およびその製造方法を提供する。
【解決手段】接合体1は、金属部が露出した接合面11を有する第一部材10と、第一部材10の接合面11に接合され、熱可塑性ポリマーと、塩基性物質と、を有する第二部材20と、を備え、該金属部は、ニッケル、スズ、スズ-ニッケル合金、スズ-ビスマス合金、スズ-銀合金、スズ-銅合金から選ばれる一種以上を有し、該金属部の表面は多価カルボン酸で処理されている。接合体1の製造方法は、第一部材10における金属部が露出した接合面11に、多価カルボン酸を有する溶液を接触させて乾燥することにより、該金属部の表面を該多価カルボン酸で処理する表面処理工程と、第一部材10の接合面11に、熱可塑性ポリマーと、塩基性物質と、を有する第二部材20を積層し、加熱下でプレスするプレス工程と、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
金属部が露出した接合面を有する第一部材と、
該第一部材の該接合面に接合され、熱可塑性ポリマーと、塩基性物質と、を有する第二部材と、
を備え、
該金属部は、ニッケル、スズ、スズ－ニッケル合金、スズ－ビスマス合金、スズ－銀合金、スズ－銅合金から選ばれる一種以上を有し、該金属部の表面は多価カルボン酸で処理されていることを特徴とする接合体。
続きを表示（約 810 文字）【請求項２】
前記多価カルボン酸は、水溶性である請求項１に記載の接合体。
【請求項３】
前記多価カルボン酸の炭素数は、６以下である請求項１に記載の接合体。
【請求項４】
前記多価カルボン酸は、コハク酸およびクエン酸の少なくとも一方を有する請求項１に記載の接合体。
【請求項５】
前記塩基性物質は、塩基性化合物、および水素結合可能な元素または官能基を有する物質から選ばれる一種以上である請求項１に記載の接合体。
【請求項６】
前記塩基性化合物は、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、ケイ素化合物を有し、水素結合可能な元素または官能基を有する前記物質は、カーボンブラックを有する請求項５に記載の接合体。
【請求項７】
前記第一部材は、導電布である請求項１に記載の接合体。
【請求項８】
前記金属部は、めっき皮膜である請求項１に記載の接合体。
【請求項９】
請求項１に記載の接合体の製造方法であって、
第一部材における、ニッケル、スズ、スズ－ニッケル合金、スズ－ビスマス合金、スズ－銀合金、スズ－銅合金から選ばれる一種以上を有する金属部が露出した接合面に、多価カルボン酸を有する溶液を接触させて乾燥することにより、該金属部の表面を該多価カルボン酸で処理する表面処理工程と、
該第一部材の該接合面に、熱可塑性ポリマーと、塩基性物質と、を有する第二部材を積層し、加熱下でプレスするプレス工程と、
を有することを特徴とする接合体の製造方法。
【請求項１０】
前記多価カルボン酸の炭素数は、６以下である請求項９に記載の接合体の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、異種材料からなる二つの部材が接合された接合体およびその製造方法に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
呼吸状態や心拍数などを測定する生体情報センサ、自動車などの車両に搭載されるステアリングセンサ、着座センサなどには、被検者の動きに対する追従性や、違和感の低減が要求される。このため、エラストマーなどの柔軟な材料を使用したセンサの開発が進んでいる。例えば、特許文献１には、熱可塑性エラストマーを有する絶縁層と、導電性ポリマーからなる網目状電極と、を備える静電容量センサが記載されている。また、特許文献２には、圧電センサ、静電容量センサなどに用いられる電極として、熱可塑性エラストマーと、カーボンブラックを含む導電材と、を有するシート状柔軟電極が記載されている。
【０００３】
センサは、配線を介してＥＣＵ（電子制御ユニット）などに接続される。金属製の電極であれば、はんだ付けなどにより、直接配線と接合することができる。しかしながら、エラストマーなどのポリマーを使用した柔軟電極においては、はんだ付けによる接合は難しい。このため、例えば、柔軟電極中に金属部材を埋め込み、それとの接触を利用して配線と接合したり、その接触を応力による変形で損なわないように、柔軟電極と配線とを金属部材でかしめたりすることが必要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０２０／０６６１２１号
国際公開第２０２１／１７２４２５号
特開２０１８－１１１７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ポリマーと金属など、異種材料からなる部材同士を接合する場合、ヤング率の差が大きく、一方の変形に他方が追従して変形することができないため、密着性が低下して、接合信頼性が低くなるという課題がある。例えば、ポリマーを使用した柔軟電極に金属部材を埋め込むと、荷重が加わり変形した場合に、柔軟電極と金属部材との間に隙間が生じやすいため、接触抵抗が大きくなり、導電性が低下する。また、柔軟電極が繰り返し伸縮することにより金属部材が剥離して、柔軟電極と金属部材とが分離するおそれがあり、接合信頼性が低い。また、柔軟電極と配線とを金属部材でかしめて接合すると、接合部分の厚さが増加する。加えて、長期間の使用によりポリマーがへたると、柔軟電極と配線との接触面積が小さくなり、接触抵抗が増加したり、接合部分が破損したりするおそれがある。
【０００６】
本開示は、このような実状に鑑みてなされたものであり、異種材料からなる二つの部材の接合体であって、密着性が高く接合信頼性が高い接合体、およびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記課題を解決するため、本開示の接合体は、金属部が露出した接合面を有する第一部材と、該第一部材の該接合面に接合され、熱可塑性ポリマーと、塩基性物質と、を有する第二部材と、を備え、該金属部は、ニッケル、スズ、スズ－ニッケル合金、スズ－ビスマス合金、スズ－銀合金、スズ－銅合金から選ばれる一種以上を有し、該金属部の表面は多価カルボン酸で処理されていることを特徴とする。
【０００８】
本開示の接合体においては、第一部材の接合面に第二部材が接合される。第一部材の接合面の金属部は、所定の金属を有し、その表面は第二部材と接合される前に多価カルボン酸で処理される。金属部の表面を多価カルボン酸で処理すると、表面に存在している酸化膜（不動態膜）が除去されて、ぬれ性が向上する。また、多価カルボン酸は、カルボキシ基（－ＣＯＯＨ）を二つ以上有する酸であり、複数の段階で解離、反応する。ある段階において、一部のカルボキシ基から水素が解離すると、それに金属部を構成する金属が反応する。この段階では、塩基性物質と反応したり水素結合したりするカルボキシ基が残っている。他方、第二部材は、塩基性物質を有する。よって、第二部材を接合面に接合すると、残部のカルボキシ基と塩基性物質との間で水素結合などの相互作用が生じて引き合うと考えられる。このように、接合面の金属部の表面を多価カルボン酸処理すると、一部のカルボキシ基は金属との反応により安定化し、残部のカルボキシ基は塩基性物質と相互作用することにより大きな接合力が生じる。結果、密着性が高く接合信頼性が高い接合体を実現することができる。また、本開示の接合体によると、第一部材の金属部を利用して、配線などとの電気的な接続を容易に行うことができる。
【０００９】
ちなみに、特許文献３には、異種材料からなる第一固体部材と第二固体部材とが、重合体を含有する接着部材を介して接合される接続構造体が記載されている。特許文献３に記載されている接続構造体においては、二つの固体部材を、各々、接着部材の重合体と化学結合させることにより接合させている。同文献の段落［０１１１］、［０１１２］、［０１２０］には、固体部材の表面を予め酸処理することが記載されているが、酸処理は、固体部材の表面を親水化して重合体との化学結合を形成しやすくするための処理例に過ぎない。
【００１０】
（２）上記構成において、前記多価カルボン酸は、水溶性である構成としてもよい。本構成によると、多価カルボン酸処理を水溶液で行うことができる。これにより、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）の排出を抑制し、環境への影響を少なくすることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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