(57)【要約】【課題】表面近傍に形成された炭化物の表面方向への導電性が向上した樹脂部材を提供する。【解決手段】樹脂部材１０は、フィラー１３及び絶縁性を有するベースポリマー１４を主成分とする樹脂材料で構成されている。樹脂部材１０の表面１１近傍には、表面方向に配向したフィラー１３、および、各フィラー１３間に充填されたベースポリマー１４を含む配向層１２が形成されている。配向層１２は、ベースポリマー１４の炭化物であってグラファイトを含み、導電性及び熱伝導性を付与する炭化部１５を有している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィラー（１３）及び絶縁性を有するベースポリマー（１４）を主成分とする樹脂材料で構成された樹脂部材（１０）であって、
前記樹脂部材の表面（１１）近傍には、前記表面に対して平行な方向である表面方向に配向した前記フィラー、および、各前記フィラー間に充填された前記ベースポリマーを含む配向層（１２）が形成されており、
前記配向層は、前記ベースポリマーの炭化物であってグラファイトを含み、導電性及び熱伝導性を付与する炭化部（１５）を有している、樹脂部材。
【請求項２】
前記樹脂部材のうち前記炭化部が形成された箇所の肉厚は３００μｍ以上である、請求項１に記載の樹脂部材。
【請求項３】
前記樹脂部材に対する前記フィラーの重量比率は３０ｗｔ％〜６６ｗｔ％である、請求項１または２に記載の樹脂部材。
【請求項４】
前記樹脂部材に対する前記フィラーの重量比率は３０ｗｔ％〜４５ｗｔ％である、請求項１または２に記載の樹脂部材。
【請求項５】
前記フィラーはガラス繊維である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の樹脂部材。
【請求項６】
前記配向層には凹部（４１）が形成されており、
前記炭化部は、前記凹部の底壁部（４２）、または、前記凹部の側壁部（４４）および前記底壁部が炭化されてなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の樹脂部材。
【請求項７】
前記炭化部の外側には被覆部（５３，５５）が形成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の樹脂部材。
【請求項８】
前記樹脂部材は金属部材（５１）と一体に設けられ、
前記炭化部は、前記配向層のうち前記金属部材との接触界面（５２）を含む箇所に形成されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の樹脂部材。
【請求項９】
前記ベースポリマーは、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルスチレン、ポリアリレート、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルスルフォン、ポリオキシベンジルメチレングリコールアンハイドライド、ポリオキシベンゾイルポリエステル、ポリスルフォン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリパラキシレン、ポリエチレンテレフタラート、ポリブチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンエーテル、液晶ポリマー、ビスフェノールＡ共重合体、および、ビスフェノールＦ共重合体のうち、少なくとも１種類以上の高分子からなる請求項１〜８のいずれか一項に記載の樹脂部材。
【請求項１０】
樹脂材料を含んで形成された樹脂部材（１０）であって、
前記樹脂材料により形成され且つ絶縁性を有するベースポリマー（１４）と、前記ベースポリマーよりも強度が高いフィラー（１３）とを有し、前記ベースポリマーに混じった状態の前記フィラーにより強化されたベース部（６１）と、
前記ベース部の外面（６２）に設けられ、炭化物（６６）を含んでいることで導電性を有する炭化部（１５）と、
を備え、
前記フィラーは、前記フィラーの少なくとも一部が前記炭化部に入り込んで前記ベース部からの前記炭化部の離脱を規制している、樹脂部材。
【請求項１１】
前記ベース部の前記外面に沿って延びたスキン層（６３）と、
前記スキン層の内側に設けられたコア層（６４）と、
を備え、
前記スキン層及び前記コア層の少なくとも前記コア層が前記ベース部を形成しており、
前記ベース部の前記外面は、前記コア層側に凹んだ凹面（６５）を有しており、
前記炭化部は、前記凹面上において前記スキン層から前記コア層に向けて延びるように設けられている、請求項１０に記載の樹脂部材。
【請求項１２】
前記炭化部は、前記スキン層において前記コア層から離間した位置に設けられている、請求項１１に記載の樹脂部材。
【請求項１３】
前記炭化部は、前記スキン層において前記ベース部の前記外面に沿って延びている前記フィラーに交差する方向に延びている、請求項１１又は１２に記載の樹脂部材。
【請求項１４】
前記ベース部の前記外面は、第１外面（７０，７２）と、前記第１外面に交差する方向に延びる第２外面（７１）と、前記第１外面と前記第２外面とが交差する部分を面取りしている面取り外面（７３，７４）と、を有しており、
前記炭化部は、前記第１外面に設けられた第１炭化部（７５，７７）と、前記第２面に設けられた第２炭化部（７６）と、前記面取り外面に設けられ前記第１炭化部と前記第２炭化部とを接続する接続炭化部（７８，７９）と、を有している、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の樹脂部材。
【請求項１５】
前記ベース部の前記外面に設けられ、前記ベース部の少なくとも一部が変形した変形跡（８５）が前記炭化部の周縁部に沿って延びている、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の樹脂部材。
【請求項１６】
前記変形跡は、前記ベース部の少なくとも一部が発泡した状態になっている発泡部（８６）、及び前記ベース部の前記外面に設けられた複数の凹部（８７）の少なくとも一方を有している、請求項１５に記載の樹脂部材。
【請求項１７】
前記フィラーは、前記炭化部において前記炭化物を貫通している、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の樹脂部材。
【請求項１８】
フィラー及び絶縁性を有するベースポリマーを主成分とする樹脂材料で構成された樹脂部材の製造方法であって、
前記樹脂材料を溶融し、前記樹脂部材の表面近傍に対応する溶融樹脂にせん断応力を作用させた後、固化することで、前記表面に対して平行な方向である表面方向に配向した前記フィラー、および、各前記フィラー間に充填された前記ベースポリマーを含む配向層を前記表面近傍に形成する成形工程と、
前記配向層を局所的に加熱処理し、前記配向層に含まれる前記ベースポリマーを炭化させ、グラファイトを含み導電性及び熱伝導性を付与する炭化部を生成する炭化工程と、
を含む樹脂部材の製造方法。
【請求項１９】
前記炭化工程では、レーザビーム照射を用いて前記配向層を局所的に加熱処理する、請求項１８に記載の樹脂部材の製造方法。
【請求項２０】
前記成形工程では前記配向層に凹部を形成し、
前記炭化工程では、前記凹部の底壁部、または、前記凹部の側壁部および前記底壁部を炭化し、
前記側壁部の勾配はレーザ集光角度以上である、請求項１９に記載の樹脂部材の製造方法。
【請求項２１】
前記成形工程では射出成形により前記樹脂材料の成形が行われる、請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の樹脂部材の製造方法。
【請求項２２】
前記樹脂部材は金属部材と一体に設けられ、
前記炭化工程では、前記配向層のうち前記金属部材との接触界面を含む箇所を炭化する、請求項１８〜２１のいずれか一項に記載の樹脂部材の製造方法。
【請求項２３】
樹脂材料を含んで形成される樹脂部材の製造方法であって、
前記樹脂材料により形成され且つ絶縁性を有するベースポリマー（１４）と、前記ベースポリマーよりも強度が高いフィラー（１３）とを有し、前記ベースポリマーに混じった状態の前記フィラーにより強化されたベース部（６１）を準備する準備工程と、
前記ベースポリマーの一部が炭化した炭化物（６６）を含んでいることで導電性を有する炭化部（１５）が前記ベース部の外面（６２）に設けられるように、且つ前記フィラーの少なくとも一部が前記炭化部に入り込んで前記ベース部からの前記炭化部の離脱を規制する状態になるように、前記ベース部を加熱する炭化工程と、
を含む樹脂部材の製造方法。
【請求項２４】
前記準備工程では、前記ベース部の前記外面に沿って延びたスキン層（６３）と、前記スキン層の内側に設けられたコア層（６４）と、を有する前記ベース部を準備し、
前記炭化工程では、前記スキン層の少なくとも一部が炭化して前記炭化部が形成されるように前記スキン層を加熱する、請求項２３に記載の樹脂部材の製造方法。
【請求項２５】
前記炭化工程では、前記炭化部が前記コア層から離間した位置に形成されるように前記スキン層を加熱する、請求項２４に記載の樹脂部材の製造方法。
【請求項２６】
前記炭化工程では、前記スキン層において前記ベース部の外面に沿って延びている前記フィラーに交差する方向に前記炭化部が延びるように前記スキン層を加熱する、請求項２４又は２５に記載の樹脂部材の製造方法。
【請求項２７】
第１面（７０，７２）と、前記第１面に交差する方向に延びる第２面（７１）と、を前記外面に有する前記ベース部に、前記第１面と前記第２面とが交差する部分を面取りする面取り面（７３，７４）を形成する面取り工程をさらに含み、
前記炭化工程では、前記炭化部として、前記第１面に沿って延びる第１炭化部（７５，７７）と、前記第２面に沿って延びる第２炭化部（７６）と、前記面取り面に沿って延び且つ前記第１炭化部と前記第２炭化部とを接続する接続炭化部（７８，７９）とが前記ベース部の外面に設けられるように、前記ベース部を加熱する、請求項２３〜２６のいずれか一項に記載の樹脂部材の製造方法。
【請求項２８】
前記炭化工程では、前記第１炭化部と前記第２炭化部とが前記接続炭化部により接続された状態になるように、前記第１面及び第２面のうち一方から前記面取り面を経由して他方まで連続して前記ベース部を加熱する、請求項２７に記載の樹脂部材の製造方法。
【請求項２９】
前記炭化工程の後、前記ベース部の少なくとも一部が変形した変形跡（８５）が前記ベース部の前記外面において前記炭化部の周縁部に沿って延びるように、前記ベース部の少なくとも一部を変形させる変形工程をさらに備える請求項２３〜２８のいずれか一項に記載の樹脂部材の製造方法。
【請求項３０】
前記変形工程では、前記ベース部の前記外面に前記変形跡が形成されるように、且つ前記炭化工程での前記ベース部の加熱よりも低い温度になるように、前記ベース部及び前記炭化部のそれぞれの少なくとも一部を加熱する、請求項２９に記載の樹脂部材の製造方法。
【請求項３１】
前記炭化工程では、前記ベース部に電磁波を照射することで前記ベース部を加熱して前記炭化部を形成し、
前記変形工程では、前記炭化工程にて前記ベース部に照射される前記電磁波よりも強度が低くなるように、前記ベース部に前記電磁波を照射することで前記ベース部を加熱して前記変形跡を形成する、請求項２９又は３０に記載の樹脂部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂部材、および、樹脂部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂部材の表層を黒鉛化して炭化物を形成する技術が知られている。特許文献１では、樹脂部材にビームを照射して樹脂表層の特定カ所を選択的に黒鉛化し、それにより得られる炭化物を配線基板の配線構造の一部として使用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２１６５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、本発明者は、樹脂部材の表面に設けられた炭化物の導電性を向上させることが有用であると考えている。しかし、特許文献１には炭化物の導電性向上について開示されておらず、改善の余地がある。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、表面に設けられた炭化物の導電性が向上した樹脂部材、およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
樹脂部材の表面近傍の炭化物については、表面に平行な方向（以下、表面方向）の導電性を向上させることが有用である。しかし、特許文献１には炭化物の特定方向の導電性について開示されておらず、改善の余地がある。本発明の第１態様の目的は、樹脂部材の表面近傍に形成された炭化物の導電性を向上させることに関し、特に表面方向の導電性を向上させることである。
【０００７】
本発明の第１態様の樹脂部材は、フィラー（１３）及び絶縁性を有するベースポリマー（１４）を主成分とする樹脂材料で構成されている。樹脂部材の表面（１１）近傍には、表面方向に配向したフィラー、および、各フィラー間に充填されたベースポリマーを含む配向層（１２）が形成されている。配向層は、ベースポリマーの炭化物であってグラファイトを含み、導電性及び熱伝導性を付与する炭化部（１５）を有している。
【０００８】
本発明の第１態様の樹脂部材の製造方法は、成形工程と炭化工程とを含む。成形工程では、樹脂材料を溶融し、樹脂部材の表面近傍に対応する溶融樹脂にせん断応力を作用させた後、固化することで、表面方向に配向したフィラー、および、各フィラー間に充填されたベースポリマーを含む配向層を表面近傍に形成する。炭化工程では、配向層を局所的に加熱処理し、配向層に含まれるベースポリマーを炭化させ、グラファイトを含み導電性及び熱伝導性を付与する炭化部を生成する。
【０００９】
本発明の第１態様によれば、配向層にてフィラーが表面方向に配向していることから、その間を充填するベースポリマーが炭化した際に生成する炭化物が表面方向に配向した層状の組織を形成しやすくなる。また、炭化物に含まれるグラファイトのａ−ｂ面が表面方向に配向しやすくなる。そのため、炭化物の表面方向への導電性が向上する。
【００１０】
また、配向層がフィラーを含んでいることから、炭化のために配向層を局所的に加熱処理するときに加熱部位の温度が高くなりすぎるのを抑制し、昇温速度を緩やかにすることで、分解ガスが急激に発生して炭化物が飛散するのを抑止する。また、炭化物またはベースポリマーの高分子に対してアンカーとなり、分解ガス発生による炭化物の飛散を抑制する。そのため、炭化物の定着性が向上し、導電性が向上する。
【００１１】
樹脂部材の表面に設けられた炭化物を含む炭化部については、樹脂部材の製造中または製造後に炭化物が離脱して炭化部の導電性が低下すること（すなわち、炭化部の抵抗値が上がること）が懸念される。本発明の第２態様の目的は、炭化部の導電性の低下を抑制することである。
【００１２】
本発明の第２態様の樹脂部材は、樹脂材料を含んで形成されており、ベース部（６１）と炭化部（１５）とを備えている。ベース部は、樹脂材料により形成され且つ絶縁性を有するベースポリマー（１４）と、ベースポリマーよりも強度が高いフィラー（１３）とを有し、ベースポリマーに混じった状態のフィラーにより強化されている。炭化部は、ベース部の外面（６２）に設けられ、炭化物（６６）を含んでいることで導電性を有する。フィラーは、フィラーの少なくとも一部が炭化部に入り込んでベース部からの炭化部の離脱を規制している。
【００１３】
本発明の第２態様の樹脂部材の製造方法は、樹脂材料を含んで形成される樹脂部材の製造方法であって、準備工程と炭化工程とを含む。準備工程では、樹脂材料により形成され且つ絶縁性を有するベースポリマーと、ベースポリマーよりも強度が高いフィラーとを有し、ベースポリマーに混じった状態のフィラーにより強化されたベース部を準備する。炭化工程では、ベースポリマーの一部が炭化した炭化物を含んでいることで導電性を有する炭化部がベース部の外面に設けられるように、且つフィラーの少なくとも一部が炭化部に入り込んでベース部からの炭化部の離脱を規制する状態になるように、ベース部を加熱する。
【００１４】
本発明の第２態様によれば、樹脂部材の製造後において、炭化物の離脱がフィラーで規制される。そのため、炭化物が離脱して炭化部の導電性が低下することを抑制できる。また、加熱によってベースポリマーを炭化させて炭化部を生成する製造中において、分解ガスの発生に伴う炭化部の飛散がフィラーで規制される。そのため、加熱に伴って炭化部の一部が飛散して炭化部の導電性が低下することや、炭化部が途切れることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態の樹脂部材の斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】第１実施形態の製造方法を説明する工程図である。
【図６】第１実施形態の製造方法の成形工程において金型に溶融樹脂が注入されている様子を示す断面図であって、金型と溶融樹脂との界面付近におけるフィラーの配向状態を示す図である。
【図７】図６に対応する金型の断面図であって、金型と溶融樹脂との界面付近における分子鎖の配向状態を示す図である。
【図８】図４の炭化部を構成するグラファイトのａ−ｂ面を示す図である。
【図９】第１実施形態の製造方法の炭化工程において成形体の配向層にレーザビームの照射を行っている様子を示す断面図である。
【図１０】第２実施形態の樹脂部材の斜視図である。
【図１１】図１０の炭化部の一部を拡大して示す斜視図である。
【図１２】図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。
【図１３】第２実施形態の製造方法の炭化工程において成形体の配向層にレーザビームの照射を行っている様子を示す断面図である。
【図１４】第３実施形態の成形体の凹部を示す断面図である。
【図１５】第４実施形態の成形体の凹部を示す断面図である。
【図１６】比較形態の成形体の凹部を示す断面図である。
【図１７】第５実施形態の成形体の凹部を示す断面図である。
【図１８】第６実施形態の成形体の凹部を示す断面図である。
【図１９】第７実施形態の樹脂部材の斜視図である。
【図２０】図１９のＸＸ−ＸＸ線断面図である。
【図２１】図２０の断面を示す写真である。
【図２２】図２０に対応する図であって、フィラーが炭化物に引っかかっている様子を模式的に示す断面図である。
【図２３】第７実施形態の樹脂部材の製造方法を説明する工程図である。
【図２４】図２３の準備工程において準備されるベース部を示す斜視図である。
【図２５】図２４のＸＸＶ−ＸＸＶ線断面図である。
【図２６】図２３の炭化工程においてベース部にレーザビーム照射を行っている様子を示す斜視図である。
【図２７】図２６のＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ線断面図である。
【図２８】第８実施形態の樹脂部材の斜視図である。
【図２９】図２８のＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ線断面図である。
【図３０】図２９の断面を示す写真である。
【図３１】第８実施形態の炭化工程においてベース部にレーザビーム照射を行っている様子を示す斜視図である。
【図３２】図３１のＸＸＸＩＩ−ＸＸＸＩＩ線断面図である。
【図３３】第９実施形態の樹脂部材の斜視図である。
【図３４】第９実施形態の樹脂部材の製造方法を説明する工程図である。
【図３５】図３４の準備工程において準備されるベース部を示す斜視図である。
【図３６】図３４の面取り工程において面取りされた後のベース部を示す斜視図である。
【図３７】図３４の炭化工程においてベース部にレーザビーム照射を行っている様子を示す斜視図である。
【図３８】第１０実施形態の樹脂部材の正面の拡大写真である。
【図３９】図３８のＸＸＸＩＸ−ＸＸＸＩＸ線断面図である。
【図４０】第１０実施形態の樹脂部材の製造方法を説明する工程図である。
【図４１】実施例１の炭化工程において成形体の配向層にレーザビームの照射を行う初期段階の様子を示す斜視図である。
【図４２】実施例１の炭化工程において成形体の配向層にレーザビームの照射を行う終期段階の様子を示す斜視図である。
【図４３】実施例１において、炭化工程により配向層に形成された炭化部の端部を示す写真である。
【図４４】実施例１において、炭化工程により配向層に形成された炭化部の第３領域における炭化物層を斜め４５度の角度から観察したときの写真である。
【図４５】実施例１において、炭化工程後の樹脂部材全体をエポキシ樹脂からなる注型材で固定した後、第３領域における炭化物をレーザの軌道に沿ってカットしたときの断面を示す写真である。
【図４６】実施例４において、炭化工程により配向層に形成された炭化部の端部を示す写真である。
【図４７】実施例５において、炭化工程により配向層に形成された炭化部を示す図である。
【図４８】実施例１３の製造方法の炭化工程において成形体の配向層と金属部材との接触界面にレーザビームを照射する様子を示す断面図である。
【図４９】実施例１３において、配向層と金属部材との接触界面が炭化された状態を示す断面図である。
【図５０】実施例１４の製造方法の炭化工程において成形体の配向層と金属部材との接触界面にレーザビームを照射する様子を示す断面図である。
【図５１】実施例１４において、配向層と金属部材との接触界面が炭化された状態を示す断面図である。
【図５２】他の実施形態において成形された成形体を示す斜視図である。
【図５３】他の実施形態において炭化部が形成された成形体を示す斜視図である。
【図５４】他の実施形態において複数の樹脂部材同士を組み合わせる様子を示す斜視図である。
【図５５】他の実施形態において被覆部が形成された複数の樹脂部材を示す斜視図である。
【図５６】他の実施形態においてレーザビームを透過材越しに成形体に照射する様子を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
先ず、従来形態およびその問題点について説明する。従来から、成形時に通電部材を絶縁性樹脂で被覆することで、局所に導電性を兼ね備えた樹脂成形部品が周知である。例えば、特開２０１２−１６４４４７号公報によると、１次成形品に複数の金属配線部品を組み付けた少なくとも２つ以上の１次組立品を２次成形により絶縁性樹脂で被覆することにより、配線部品が作製される。しかし、上記方法では、複数の複雑形状の金属配線部品をそれぞれ形成するプレス工程、それに付随する金型、および、それら金属配線部品を１次成形品に篏合させる組付工程が必要となる。そのため、工程が複雑化し、製造コストが増大する課題があった。また、上記金属配線部品を形成するプレス工程においては、材料の厚みに対して金型を極端に微細形状にすると、材料をプレス加工した際に発生する金型への変形応力が金型の強度・剛性を上回るため、配線間隔が狭小かつ微細となる複雑な配線パターンを形成することが困難であった。
【００１７】
複雑な配線パターンを形成する方法として、特開２００６−２８７０１６号公報に開示されているように、絶縁性樹脂で形成された構造体の表面にめっきを施すことにより、プレス工程で作製される金属配線部品を用いることなく微細な配線パターンを形成する方法が周知である。しかし、めっき工程は、樹脂で形成した構造物上にめっきを施し、レジストを塗布してホトマスクにより配線パターンを形成するなどの複雑な工程となり、また、めっき工程に付随して必要になる廃液処理工程等のために製造コストが高くなる課題があった。
【００１８】
上述の高コスト化を回避する方法として、特開２０００−２１６５２１号公報に開示されているように、樹脂部材を部分的にレーザ照射により黒鉛化する事により導電体を形成する方法がある。しかし、急激な昇温による急激な分解ガスの発生に起因する炭化物の多孔質化や飛散、あるいは、生成したグラファイトの配向が不揃いであることから、導電性や熱伝導性を向上する事が困難であった。
【００１９】
導電性や熱伝導性を向上する方法として、特開２０１２−２２３７９５号公報に開示されているように、木質系材料全体を酸素遮断雰囲気下で４００℃から６００℃の比較的低温度条件で３０分程度焼成し、絶縁性をある程度保持した状態の炭化物とした後、さらに木質系材料の繊維方向にレーザ照射を施すことで、任意の箇所に導電性良好なパターンが得られる方法がある。しかし、予備処理として全体を炭化すると、炭化前の材料物性と比較してベースとなる部材の強度や絶縁性が低下する他、予備加熱に時間がかかり、製造コストが悪化する課題がある。そのことから、全体を炭化させる工程を経ることなく、局所的に短時間に同等以上に導電性を付与する課題があった。また、材料としても、木質系材料ではなく、強度耐熱性に優れたエンジニアリングプラスチックで形成された樹脂部材において同等以上の導電性を付与する課題があった。
【００２０】
導電性及び熱伝導性の良好なグラファイトを得る手段として、特開２００８−２４５７１号公報に開示されているように、基板上に溶媒を塗布して乾燥させる、または延伸を行う等の方法で樹脂部材を薄肉に形成した高分子フィルム材を出発原料として、これに炭化処理を施し、導電性及び熱伝導性良好なグラファイトフィルムを得る方法がある。しかし、これを肉厚かつ剛性を持った樹脂部材に対して適用しようすると、生成過程における分解ガスが抜けにくく、炭化物の飛散を起こしやすいほか、グラファイトのａ−ｂ面を表面方向に配向させる事が困難となり、所定の導電性及び熱伝導性を得られにくい課題があった。また、加熱処理の方法として、全体的に熱処理を施す方法を用いているため、局所に導電性及び熱伝導性を付与したい場合、局所的な処理方法が課題となっていた。
【００２１】
以下、従来形態の問題点を解決した樹脂部材の複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２２】
［第１実施形態］
第１実施形態の樹脂部材を図１および図２に示す。樹脂部材１０は、フィラー及び絶縁性を有するベースポリマーを主成分とする樹脂材料で構成されている。図３に示すように、樹脂部材１０の表面１１の近傍には、配向層１２が形成されている。配向層１２は、表面１１に対して平行な方向（以下、表面方向）に配向した多数のフィラー１３、および、各フィラー１３間に充填されたベースポリマー１４を含む。
【００２３】
図４に示すように、配向層１２は、ベースポリマー１４の炭化物であってグラファイトを含み、導電性及び熱伝導性を付与する炭化部１５を有する。炭化部１５は、図８に示すように互いに結合状態にある炭素原子からなるグラファイトにおいて、炭素原子に属する４つの外殻電子のうち１つの電子が余った状態でいることで電子が移動できる状態になっているため、導通する。
【００２４】
樹脂部材１０のうち炭化部１５が形成された箇所の肉厚は３００μｍ以上である。図１に示すように、第１実施形態では、炭化部１５は、直線状に延びるように複数形成されており、導電性パターンを構成している。この導電性パターンは例えばエアフロメータまたは回転角センサなどの電子装置において配線回路として利用される。このように電気信号を伝送する配線回路として炭化部１５を用いる場合、生成する炭化物の体積抵抗率は少なくとも１．０×１０-3Ωｍ以下、好ましくは１．０×１０-4Ωｍ以下、より好ましくは１．０×１０-5Ωｍ以下である。なお、炭化部１５は、例えば格子状などの他のパターン状であってもよい。また、炭化部１５は、パターン状に限らず、膜状に形成されてもよい。また、炭化部１５は、配線回路に限らず、例えば電磁シールド、静電気除去回路、帯電防止、放熱部材などに利用されてもよい。
【００２５】
次に、樹脂部材１０の製造方法について説明する。樹脂部材１０の製造方法は、図５に示すように成形工程Ｐ１および炭化工程Ｐ２を含む。
【００２６】
＜成形工程（１次成形工程）＞
成形工程Ｐ１では、図６に示すように、フィラー１３及び絶縁性を有するベースポリマー１４で構成される樹脂材料を所定の可塑化温度で溶融させ、溶融樹脂１６を所定の形状の金型９０に高速射出し、圧力を付加しながら冷却固化させる。その過程において、金型９０表面と溶融樹脂１６の表面との間、あるいは充填の過程で金型９０からの抜熱により金型面に固着した樹脂材料と肉厚中心近傍で流動性を保持した溶融樹脂１６との間にせん断応力を作用させる。これにより、フィラー１３が表面法線方向よりも表面方向に優先的に配向し、さらにその間をベースポリマー１４が伸長して水平に充填された配向層１２が成形体１７の表面近傍に形成される。
【００２７】
フィラー１３は、炭化部１５（図４参照）を形成させる際の昇温速度を緩和すると同時に、炭化物に対してアンカー効果を発揮し、高温条件で炭化させた際にも炭化物の飛散を防止する役割を果たす。本来フィラーが添加されないナチュラルな樹脂部材であれば、炭化物が激しく飛散し、微細な導電性パターンの形成が困難となる温度条件に於いても、精度高く微細な導電性パターンの形成を可能とする。
【００２８】
また、導電性パターン上に於ける炭化物同士の導通を妨げないために、フィラー１３は表面方向に配向している事が望ましい。
【００２９】
樹脂部材がフィラー１３として４０ｗｔ％程度のガラス繊維を含む場合と、フィラー１３を含まない場合では、レーザ照射により生成した導電性パターンの導電性は前者の方が格段に良好である。また、樹脂部材がフィラー１３として４０ｗｔ％程度のガラス繊維を含む場合と、１５ｗｔ％程度のガラス繊維を含む場合では、レーザ照射により生成した導電性パターンの導電性は前者の方が良好である。さらには、フィラー１３が配向している箇所をレーザ照射により炭化させる場合と、フィラー１３が配向していない箇所をレーザ照射により炭化させる場合では、導電性パターンの導電性は前者の方が格段に良好である。
【００３０】
成形体１７を作製する方法としては、例えば、射出成形法やトランスファー成形法や押出し成形法や圧縮成形法があるが、与えられるせん断力が大きく、より強くフィラー１３が配置した配向層１２を形成しやすいことから、射出成形法が望ましい。
【００３１】
図６および図７に示すように、配向層１２は、フィラー１３及び分子鎖１８が表面方向に配向し、フィラー１３の間に表面方向に伸長するようにベースポリマー１４が充填している。このことから、炭化処理した際に生成される炭化物が表面方向に配向し、伸長した層状の組織になり易く、表面方向への導電性及び熱伝導性を向上させる。また、ベースポリマー１４を構成する高分子にも表面方向にせん断応力が付与されることから、分子鎖１８が配向することで、炭化物を構成するグラファイトのａ−ｂ面（図８参照）が表面方向に配向しやすい。そのため、表面方向への導電性及び熱伝導性が向上する。上述した効果は、主に鎖状高分子で構成される熱可塑性樹脂をベースポリマー１４として選定したい場合、特に有効である。
【００３２】
成形体１７の作製方法としては、炭化すべき箇所において、成形時に可及的に表面にせん断力が加わり、フィラー１３や分子鎖１８が配向するように形成されることが良い。そのため、炭化すべき箇所にウェルドラインや最終充填部が形成されること、また、ジェッティングが発生するようなゲートの位置・形状および条件設定は、避けるのが望ましい。また、成形過程においてフィラー１３や分子鎖１８の配向度をより向上させるために、例えば金型面がせん断応力を増大させる動作、例えば摺動・回転動作等を行っても良い。また、成形体１７の表面近傍に配向層１２が形成されればよく、成形体１７の作製方法としては射出成形機を用いた方法に限定されない。
【００３３】
樹脂材料を構成するベースポリマー１４としては、後工程である炭化工程Ｐ２にて炭化されてグラファイト状の組織を形成するという観点から、炭素含有率が高く、グラファイトのａ−ｂ面と類似の炭素環状構造を有するものが望ましい。例えば、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルスチレン、ポリアリレート、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルスルフォン、ポリオキシベンジルメチレングリコールアンハイドライド、ポリオキシベンゾイルポリエステル、ポリスルフォン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリパラキシレン、ポリエチレンテレフタラート、ポリブチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンエーテル、液晶ポリマー、ビスフェノールＡ共重合体、ビスフェノールＦ共重合体からなる群から選ばれる少なくとも１種類以上の高分子からなる縮合系芳香族系高分子材料が挙げられる。芳香族系高分子は、グラファイトの基本構造となる炭素の六員環（すなわち、ベンゼン環）を主鎖に含有するという点で望ましい。しかし、特にこれに限定されない。また、局所的に炭化させる事を目的とする為、炭化させた際に過剰な燃焼が生じないよう自己消火性を有するものがより望ましい。
【００３４】
フィラー１３としては、後工程である炭化工程Ｐ２での加熱処理により急激に昇温して炭化される際に生じる急激な分解ガス発生に対して、レーザビームの加工スポットの温度を低減し、昇温速度を緩やかにする効果と、アンカーとして作用することで分解ガス発生による炭化物の飛散を抑制する効果を期待するため、強度耐熱性良好かつ高アスペクト比の形状のものが望ましい。つまり、フィラー１３は、ベースポリマー１４よりも燃焼しにくい繊維状のものであって、例えば無機系の繊維状物質が望ましい。具体的な材質としては、上記に加えて低コストであるという観点から、ガラス繊維が望ましい。またガラス繊維を用いた場合、加熱処理を施した際にガラスが溶融固化する事で、炭化物の定着性を向上する効果が期待できる。また、局所的に炭化させる事を目的とする為、炭化させた際に過剰な燃焼が生じないよう自己消火性を付与する難燃材が含有されていても良い。
【００３５】
ガラス繊維の添加量としては、導電性や熱伝導性が最大となる添加量が望ましい。ガラス繊維の添加量が少なすぎると、アンカー効果による炭化物定着の効果が十分に発揮されず、加熱炭化処理を行った際の急激な分解ガス発生による炭化物の飛散が増大し、導電性や熱伝導性が低下する。ガラス繊維の添加量が多すぎると、相対的に高分子材料の量が減少し、炭化物の密度が低下することから、導電性や熱伝導性が低下する。これを踏まえて、例えば、ポリフェニレンスルフィド、ポリブチレンテレフタラート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリオキシベンジルメチレングリコールアンハイドライド等、ナチュラルな状態で密度１．３〜１．４ｇ／ｃｍ2程度のベースポリマー１４を使用する場合では、全体に対するガラス繊維の重量比率として、樹脂部材１０全体に対するフィラー１３の重量比率が３０ｗｔ％〜６６ｗｔ％、好ましくは３０ｗｔ％〜４５ｗｔ％、より好ましくは４０ｗｔ％が望ましい。
【００３６】
フィラー１３を構成する材質としては、ガラス繊維の他には、例えば、アラミド繊維、アスベスト繊維、石膏繊維、炭素繊維、シリカ繊維、シリカ・アルミナ繊維、アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化ケイ素繊維、ケイ素繊維、チタン酸カリウム繊維、その他ステンレス・アルミニウム・チタン・銅・真鍮等の金属繊維状物等の無機質繊維状物質などが挙げられる。
【００３７】
また、粉粒状充填材としては、シリカ、石英粉末、ガラスビーズ、ミルドガラスファイバー、ガラスバルーン、ガラス粉、珪酸カルシウム、珪酸アルミニウム、カオリン、タルク、クレー、珪藻土、ウォラストナイトの如き珪酸塩、酸化鉄、酸化チタン、酸化亜鉛、三酸化アンチモン、アルミナの如き金属の酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムの如き金属の炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウムの如き金属の硫酸塩、その他フェライト、炭化珪素、窒化珪素、窒化硼素、各種金属粉末等が挙げられる。また、板状充填材としては、マイカ、ガラスフレーク、各種の金属箔等が挙げられる。しかし、炭化物定着の効果と配向層の形成が可能であれば特にこれに限定されない。
【００３８】
また、導電性あるいは熱伝導性に優れたフィラー１３を添加することで、炭化処理前の成形体１７にそもそも導電性や熱伝導性が付与されている場合においても、さらにベースポリマー１４の炭化処理を実施する事で、導電性や熱伝導性を向上する事が期待できる。
【００３９】
＜炭化工程＞
図９に示すように、炭化工程Ｐ２では、成形体１７の表面近傍に形成された配向層１２に例えばレーザビーム照射等により少なくとも１０００℃以上の熱を付加し、材料となる高分子の結合の開裂を生じさせ、炭素以外の構成元素を二酸化炭素、一酸化炭素、窒素、水素等の分解ガスとして離脱させて炭化させる。さらに望ましくは２０００℃以上の熱を付加し、炭素原子の六員環が平面状に繋がったグラファイトに一部を変換する事で、配向層１２の表面局所にグラファイトを含む炭化部１５を生成する。炭化部１５は導電性あるいは熱伝導性を付与する。炭化処理時の雰囲気としては炭素成分の減少を抑制するため不活性ガス中が望ましい。不活性ガスとしてはアルゴン、ヘリウム等が挙げられる。
【００４０】
加熱処理時に付加する温度が高い程、良質で電気伝導性あるいは熱伝導性に優れたグラファイトへの転化が可能である。そのため、加熱処理時の温度としては、導電性あるいは熱伝導性の良好な炭化物を得るには２０００℃以上の温度が望ましい。また、局所的な加熱方法としては、レーザビーム照射、プラズマ処理、高圧水蒸気照射、電子線照射、ジュール熱を利用した加熱等が挙げられる。２０００℃を超える高温を短時間で局所的に付与することができ、経済性に優れる事から、レーザビーム照射が望ましい。
【００４１】
ここで、一般的にグラファイトフィルム等の作製方法として特開２００８−２４５７１号公報に開示されているように、炉内で長時間をかけて徐々に昇温する方法と比較して、例えばレーザビーム照射を用いた場合には昇温速度が高速である。樹脂にレーザビームを照射して急激に高温状態にすると、導電性を持った炭化物と分解ガスが発生する。この分解ガスが噴き出す衝撃は強い。そのため、炭化物がその分解ガスに巻き込まれて基材から離れてしまう。つまり、分解ガスが急激に発生する事による炭化物の飛散が顕著である。このことは、炭化部１５の導電性や熱伝導性を低下させる原因となる。特に、フィルム等の薄肉の部材とは異なり、少なくとも３００μｍ以上の厚みを有する厚肉の部材を炭化させる場合、内部で発生した分解ガスが抜けにくく、ガスが抜ける過程で組織を破壊しながら炭化物が飛散しやすく、導電性や熱伝導性を低下させる大きな要因となっていた。
【００４２】
本実施形態では、これを規制する為に、樹脂材料にフィラー１３を一定割合含有させて、昇温速度を緩やかにすると同時に炭化時にアンカー効果を発揮させている。レーザ照射時に温度が上昇する主な理由は、レーザ光の吸収による発熱と、ベースポリマー１４が炭化する際に発生する燃焼熱であり、後者の影響度合いが大きい。樹脂材料にフィラー１３を一定割合含有させるとベースポリマー１４が相対的に減るため、燃焼熱が低減し昇温速度が緩やかになる。また、基材に固定されているフィラー１３が炭化物に入り込む又は貫通し、くさびの様になる事で、炭化物と基材との分離を抑制するアンカー効果が生じる。レーザ照射による炭化中においては、炭化部１５に隣接している炭化されない樹脂部、又は、レーザ軌道上に存在するがレーザ走査方向の前方にあってまだレーザ照射されていない樹脂部にフィラー１３が固定されていることで、そのフィラー１３に引っ掛かる炭化物の離脱が抑制される。これにより、炭化物の飛散および脱落を防止し、定着性を向上させている。
【００４３】
さらに、炭化前の状態においてフィラー１３を表面方向に配向させた層を形成する事で、フィラー１３の間を充填する高分子を炭化した組織もまた、表面方向に伸長した層状の組織となる。これにより、導電性あるいは熱伝導性が向上する。また、本実施形態では、成形工程Ｐ１の段階でベースポリマー１４を構成する高分子を溶融時にせん断力を付加し、表面方向に配向させている事で、炭化物を構成するグラファイトのａ−ｂ面と表面方向との成す角が小さくなり易い。これにより、表面方向への導電性及び熱伝導性が向上する。
【００４４】
レーザビームの照射方法としては、出来る限り微細なパターンを短時間で形成する目的で、炭化前の配向層１２に直接的にエネルギー密度（すなわちレーザ強度）の高いレーザビームを１回に限定して走査しても良い。その一方で、前述した分解ガスの急激な発生及び炭化物の飛散を抑止する目的で、例えば、減圧環境下にて比較的エネルギー密度の低いレーザビームを走査して比較的緩やかな昇温速度にて炭素成分が主成分となるような組織にした後、エネルギー密度の高いレーザビームを照射し、より高温を付加し炭化を促進させるといったような２段階に分けた走査を行っても良い。その他、適宜多段階に分けて照射しても良い。また、レーザビームにて導電性パターンを形成した後、あるいは形成の途中において、炭化を促進する目的で電圧を印加し、ジュール熱による加熱を行っても良い。
【００４５】
また、レーザビームの軌道としては、単純に走査すれば線状のパターンが形成される。この時、レーザビームの焦点近傍では高分子の一部が蒸発・除去されるため、溝が形成される。その他の走査方法としては、ある任意の面に隙間なく走査する事により、広範囲の面積に緻密な炭化物の膜を形成することが出来る。この時もまた、レーザビームによって高分子の一部が蒸発・除去されるためレーザの軌道に沿って溝が形成され、凹凸となる。レーザビーム照射時には、成形体１７に対してレーザビームを移動させても良いし、レーザビームを固定して成形体１７を移動させても良いし、両方を移動させても良い。
【００４６】
レーザビームの種類としては、局所的に高温を付加できればよく、ＣＯ2レーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、半導体レーザ（ＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、ＧａＩｎＡｓ）等が挙げられる。微細なパターンを形成したい場合はＹＡＧレーザ等の波長の短いものが望ましい。また、広範囲あるいは深く炭化したい場合はＣＯ2レーザ等の波長の大きいレーザビームが望ましい。
【００４７】
レーザビームの条件としては、前述したようにエネルギー密度が高すぎると、スポットの温度が高くなり過ぎ、昇温速度が高くなりすぎることで、分解ガスが急激に発生して炭化物を飛散させてしまうため、好ましくない。一方、エネルギー密度が低すぎると、グラファイトが生成するのに必要な温度に昇温しないため、好ましくない。ただし、フィラー１３が焼けないようにレーザ照射を加減するわけではない。レーザスポット直下は超高温になるため、フィラー１３が溶融または切断される。しかし、レーザスポットからわずかに外れた部分（例えば溝の底面および側面）の温度は比較的低くなるため、フィラー１３が残る。一般的な半導体レーザをジャストフォーカス付近の焦点距離から走査する場合、出力１００Ｗ、走査速度５０ｍｍ／ｓ程度が望ましい。レーザ加工時の雰囲気圧力としては、圧力が低すぎると炭化物の密度が低下するため良くない。圧力が高すぎると分解ガスが抜けにくくなり、炭化物の組織を破壊してしまうため良くなく、３ＭＰａ以下にするのが望ましい。
【００４８】
レーザ強度を強くするほど、または、レーザ加工時の雰囲気圧力を上げるほど、炭化部１５の体積抵抗率は下がる。これは、加工部の温度が高くなることにより、ベースポリマー１４の結合状態がグラファイト系カーボンの結合状態に変化することが促進されるからである。
【００４９】
体積抵抗率は単位体積あたりの導電性の指標である。そのため、炭化物とフィラー１３で構成される炭化部１５において、単位体積あたりに含まれる導電性の炭化物の割合が多いほど、体積抵抗率は低くなる。一方でフィラー１３が少なすぎると、炭化工程Ｐ２において炭化物が分解ガスに巻き込まれて飛散してしまう。したがって、アンカー効果により炭化物を基材に留めておける範囲でフィラー１３を少なくし、形成される炭化物の割合を多くすることで、炭化部１５の体積抵抗率が低くなる。
【００５０】
（効果）
以上説明したように、第１実施形態では、樹脂部材１０の表面１１近傍には、表面方向に配向したフィラー１３、および、各フィラー１３間に充填されたベースポリマー１４を含む配向層１２が形成されている。配向層１２は、ベースポリマー１４の炭化物であってグラファイトを含み、導電性及び熱伝導性を付与する炭化部１５を有している。
【００５１】
このように配向層１２にてフィラー１３が表面方向に配向していることから、その間を充填するベースポリマー１４が炭化した際に生成する炭化物が表面方向に配向した層状の組織を形成しやすくなる。また、炭化物に含まれるグラファイトのａ−ｂ面が表面方向に配向しやすくなる。そのため、炭化物の表面方向への導電性が向上する。
【００５２】
また、配向層１２がフィラー１３を含んでいることから、炭化のために配向層１２を局所的に加熱処理するときに、加熱部位の温度が高くなりすぎるのを抑制し、昇温速度を緩やかにすることで、分解ガスが急激に発生して炭化物が飛散するのを抑止する。また、炭化物またはベースポリマー１４の高分子に対してアンカーとなり、分解ガス発生による炭化物の飛散を抑制する。そのため、炭化物の定着性が向上し、導電性が向上する。
【００５３】
また、第１実施形態では、樹脂部材１０のうち炭化部１５が形成された箇所の肉厚は３００μｍ以上である。このように比較的肉厚な部材を炭化させる場合であっても、樹脂材料にフィラー１３を一定割合含有させて、昇温速度を緩やかにすると同時に炭化時にアンカー効果を発揮させる事で、炭化物の飛散を防止している。
【００５４】
また、第１実施形態では、樹脂部材１０に対するフィラー１３の重量比率は４０ｗｔ％である。これにより、炭化時の昇温速度の緩化およびアンカー効果を効果的に発揮させ、炭化部１５の導電性を向上させることができる。
【００５５】
また、第１実施形態では、フィラー１３はガラス繊維である。これにより、炭化時の昇温速度の緩化およびアンカー効果を効果的に発揮させ、炭化部１５の導電性を向上させることができる。また、低コストである。また、加熱処理を施す際にガラスが溶融固化する事で、炭化物の定着性を向上させることができる。
【００５６】
また、第１実施形態では、樹脂部材１０の製造方法は、成形工程Ｐ１と炭化工程Ｐ２とを含む。成形工程Ｐ１では、樹脂材料を溶融し、樹脂部材１０の表面１１近傍に対応する溶融樹脂にせん断応力を作用させた後、固化することで、表面方向に配向したフィラー１３、および、各フィラー１３間に充填されたベースポリマー１４を含む配向層１２を表面１１近傍に形成する。炭化工程Ｐ２では、配向層１２を局所的に加熱処理し、配向層１２に含まれるベースポリマー１４を炭化させ、グラファイトを含み導電性及び熱伝導性を付与する炭化部１５を生成する。
【００５７】
このように成形工程Ｐ１にて配向層１２にてフィラー１３を表面方向に配向させることから、その間を充填するベースポリマー１４が炭化した際に生成する炭化物が表面方向に配向した層状の組織を形成しやすくなる。また、炭化物に含まれるグラファイトのａ−ｂ面が表面方向に配向しやすくなる。そのため、炭化物の表面方向への導電性が向上する。
【００５８】
また、配向層１２がフィラー１３を含んでいることから、炭化工程Ｐ２にて炭化のために配向層１２を局所的に加熱処理するときに、加熱部位の温度が高くなりすぎるのを抑制し、昇温速度を緩やかにして分解ガスが急激に発生して炭化物が飛散するのを抑止する。また、炭化物またはベースポリマー１４の高分子に対してアンカーとなり、分解ガス発生による炭化物の飛散を抑制する。そのため、炭化物の定着性が向上し、導電性が向上する。
【００５９】
また、第１実施形態では、炭化工程Ｐ２では、レーザビーム照射を用いて配向層１２を局所的に加熱処理する。これにより、２０００℃を超える高温を短時間で局所的に付与することができる。そのため、導電性パターンを短時間かつ低コストに形成することが出来る。また、レーザビームを用いると、導電性パターンのレイアウトを変更する際、走査プログラムのソフトウェアを修正変更するのみで良く、ハードウェアを変更する必要が無い。そのため、短時間かつ低コストに導電性パターンのレイアウトを変更することができる。例えばプレス部品を用いる場合、金型を着脱する工数がかかるという欠点がある。
【００６０】
また、第１実施形態では、成形工程Ｐ１では射出成形により樹脂材料の成形が行われる。これにより、樹脂部材１０の表面１１近傍に対応する溶融樹脂に比較的大きなせん断応力を与えることができ、より強くフィラー１３が配置した配向層１２を形成しやすい。
【００６１】
［第２実施形態］
第２実施形態では、図１０、図１１に示すように、樹脂部材１０は、単純な平板形状ではなく、互いに交差する第１面３１、第２面３２および第３面３３を含む段部を形成している。第１面３１から第２面３２にかけて、および、第２面３２から第３面３３にかけて立体的に炭化部１５が形成されている。炭化物形成前の成形体の形状としては、炭化すべき箇所において、なるべく成形時に表面にせん断力が加わりフィラーや分子鎖が配向するように溶融樹脂が流動する形状が望ましい。そのため、第１面３１と第２面３２との角部３４、および、第２面３２と第３面３３との隅部３５は、比較的大きなＲ形状（すなわちラウンド形状）になっている。角部３４および隅部３５の曲率半径は、出来る限り大きい事が望ましく、具体的な大きさとしては少なくとも５ｍｍ以上が望ましい。
【００６２】
図１２に示すように、樹脂部材１０の表面層すなわち配向層１２には、凹部４１が形成されている。炭化部１５は、凹部４１の底壁部４２が炭化されてなる。互いに近接する炭化部１５の間には、沿面絶縁性を向上させるためのリブ４３が形成されている。このように凹部４１の内壁部を炭化させることにより、近接する炭化部１５の間にリブ４３を設けて沿面絶縁性を向上させることができる。
【００６３】
第２実施形態の製造方法の成形工程Ｐ１では、図１３に示すように成形体１７の配向層１２に凹部４１が形成される。炭化工程Ｐ２では、凹部４１の底壁部４２がレーザビーム照射により炭化される。凹部４１の溝幅Ｗ１は、その凹部４１内におけるレーザビームの集光径よりも大きい。これにより、凹部４１の底壁部４２のみを局所的に炭化させることができる。
【００６４】
［第３実施形態］
第３実施形態では、図１４に示すように、成形体１７の凹部４１の底面がＲ形状となっている。これにより、凹部４１の底壁部４２においてフィラーや分子鎖の配向度を向上することができる。
【００６５】
［第４実施形態］
第４実施形態では、図１５に示すように、炭化部１５は、成形体１７の凹部４５の底壁部４２および側壁部４４が炭化されてなる。凹部４５の溝幅Ｗ２は、少なくとも成形体１７の表面（すなわち凹部４５の開口）におけるレーザビームの集光径以下である。配線状の導電性パターンを構成する炭化部１５が形成される場合、導電性パターンの間隔を狭小化しながら導電性を向上するために、樹脂部材１０の肉厚方向に炭化部１５の断面積を増大させるのが望ましい。第４実施形態では、炭化前の成形体１７に予め凹部４５を形成し、側壁部４４を炭化させることで深さ方向に断面積を増加させている。
【００６６】
また、凹部４５の隅部にまで確実にレーザビームが照射され炭化されるようにするため、凹部４５の側壁部４４の勾配θｇはレーザ集光角度θｌと同等あるいはそれよりも大きくなっている。第４実施形態では、導電性パターン間隔の狭小化の観点から、凹部４５の側壁部４４の勾配θｇはレーザ集光角度θｌと同程度になっている。これにより、凹部４５の壁面全体が炭化され、導電性が向上する。これに対して、図１６に示すように凹部８１の側壁面８２に勾配がない比較形態では、凹部８１の隅部にレーザビームが当たらないため、炭化物が分断されて導電性が低下する。
【００６７】
［第５実施形態］
第５実施形態では、図１７に示すように、凹部４５は凹部４１の内部に形成されている。これにより、第２実施形態と同様に互いに近接する炭化部１５間の沿面絶縁性を向上させつつ、第４実施形態と同様に導電性パターンの間隔を狭小化しながら導電性を向上することができる。
【００６８】
［第６実施形態］
第６実施形態では、図１８に示すように、第６実施形態と同様に凹部４５は凹部４１の内部に形成されている。しかし、第６実施形態と異なる点は、凹部４５と凹部４１の側壁部４４が連続的に形成されている。また、側壁部４４の勾配θｇがレーザビームの集光角度θｌよりも大きく設定されている。また、凹部４１の溝幅は、その高さにおけるレーザビームの集光径よりも小さく設定されている。これにより、凹部４１および凹部４５を含む溝には、内壁部が炭化されて深さ方向に断面積を増大させる箇所と、内壁部が炭化されずに沿面絶縁性を向上させる箇所とが形成される。このように凹部４１と凹部４５とが一体形成されてもよい。
【００６９】
［第７実施形態］
第７実施形態では、図１９に示すように樹脂部材１０は、樹脂材料を含んで形成されている樹脂体であって、例えばエアフロメータまたは回転角センサなどの電子装置のハウジングまたはカバーとして用いられる。樹脂部材１０は、ベース部６１および炭化部１５を備える。
【００７０】
図１９、図２０および図２１に示すように、ベース部６１は、樹脂材料により形成され且つ絶縁性を有するベースポリマー１４と、ベースポリマー１４よりも強度が高いフィラー１３とを有する。ベースポリマー１４は、ベース部６１の樹脂部を構成している。フィラー１３は、ベース部６１を強化する強化部材である。ベース部６１は、ベースポリマー１４に混じった状態のフィラー１３により強化されている。
【００７１】
炭化部１５は、ベース部６１の外面６２に設けられ、炭化物６６（図８参照）を含んでいることで導電性を有する導電部である。炭化部１５は、直線状に延びるように複数形成されている。複数の炭化部１５は、パターン状に配置されたパターン部であり、配線パターンを構成している。この配線パターンは、例えばエアフロメータまたは回転角センサなどの電子装置において配線回路として利用される通電部である。
【００７２】
炭化物は、導電性を有するカーボン（すなわち導電性カーボン）である。炭化物を形成する炭化材料は、導電材料であって、例えばグラファイト、カーボン粉、カーボン繊維、ナノカーボン、グラフェンまたは炭素マイクロ材料などのカーボン材料である。ナノカーボンは、例えばカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバーおよびフラーレンなどである。
【００７３】
図２０および図２１に示すように、樹脂部材１０は、ベース部６１の外面６２に沿って延びたスキン層６３と、スキン層６３の内側に設けられたコア層６４とを備える。スキン層６３は、ベース部６１の外面６２を形成する表層部であって、ベース部６１の樹脂成形時に溶融樹脂のうち金型の内面に接して固化した部位である固化層である。コア層６４は、ベース部６１の樹脂成形時に溶融樹脂のうち固化層の内側を流動した流動層である。ベース部６１の外面６２は、スキン層６３の外面であり、また樹脂部材１０の外面でもある。
【００７４】
外面６２は、コア層６４側に凹んだ溝状凹面６５を有する。炭化部１５は、溝状凹面６５上においてスキン層６３からコア層６４に向けて延びるように設けられている。炭化部１５は、スキン層６３の少なくとも一部が炭化したものである。スキン層６３およびコア層６４を構成する樹脂であるベースポリマー１４の材料としては、少なくとも炭素の六員環（すなわち、ベンゼン環）を含む材料が用いられる。
【００７５】
スキン層６３およびコア層６４の少なくともコア層６４がベース部６１を形成している。第７実施形態では、炭化部１５はスキン層６３においてコア層６４から離間した位置に設けられている。つまり、溝状凹面６５はコア層６４に到達しておらず、炭化部１５はスキン層６３のみに隣接するように設けられている。スキン層６３およびコア層６４の両方がベース部６１を形成している。
【００７６】
図１９、図２０および図２１に示すように、スキン層６３では、コア層６４と比べて多くのフィラー１３がベース部６１の外面６２に沿って所定方向へ延びるように配向している。以下、所定方向へ延びるように配向しているフィラー１３のことを「配向フィラー１３」と記載する。炭化部１５は、配向フィラー１３に交差する方向に延びている。特に第７実施形態では、炭化部１５は、配向フィラー１３に直交する方向に延びている。
【００７７】
図２２に示すように、炭化部１５は、たくさんの炭化物６６が集まって形成されている。フィラー１３は、フィラー１３の少なくとも一部が炭化部１５に入り込んでベース部６１からの炭化部１５の離脱を規制している。すなわち、フィラー１３は、炭化部１５からの炭化物６６の離脱を規制する規制部材である。フィラー１３の材料としては、第１実施形態において説明したとおり、繊維状、粉粒状または板状のものが用いられ得る。第７実施形態では、フィラー１３の材料として例えば難燃性繊維、ガラス繊維、カーボン繊維などの繊維材を用いており、これにより繊維部を構成している。図２２では、煩雑になるのを避けるためにハッチングの図示を省略している。
【００７８】
ベース部６１に含まれるフィラー１３のうち溝状凹面６５から突き出したものは、その一端がベース部６１に保持されつつ、他端が炭化部１５に引っかかっていることで、炭化部１５とベース部６１との結びつきを強固にしている。フィラー１３の材料として繊維材を用いることで、引っかかりの長さを長くすることができる。特に、配向フィラー１３は、炭化部１５の延出方向に交差しているので溝状凹面６５から突き出しやすく、炭化部１５に引っかかりやすい。また、配向フィラー１３の一部は、炭化部１５において炭化物６６を貫通しており、炭化物６６の脱落を効果的に抑制している。
【００７９】
樹脂部材１０の製造方法は、図２３に示すように準備工程Ｐ１および炭化工程Ｐ２を含む。準備工程Ｐ１では、図２４および図２５に示すようにベースポリマー１４に混じった状態のフィラー１３により強化されたベース部６１が準備される。この準備工程Ｐ１における準備には、第１実施形態における成形工程Ｐ１と同様にベース部６１を成形することのみならず、未使用および使用済みを問わず既に成形されたベース部６１を用意することが含まれる。
【００８０】
炭化工程Ｐ２では、図２６および図２７に示すように準備工程Ｐ１で準備されたベース部６１が加熱される。加熱は、ベースポリマー１４の一部が炭化した炭化物６６を含んでいることで導電性を有する炭化部１５がベース部６１の外面６２に設けられるように、且つフィラー１３の少なくとも一部が炭化部１５に入り込んでベース部６１からの炭化部１５の離脱を規制する状態になるように行われる。また、スキン層６３の少なくとも一部が炭化して炭化部１５が形成されるように、且つ炭化部１５がコア層６４から離間した位置に形成されるように、スキン層６３が加熱される。
【００８１】
炭化工程Ｐ２では、図２６に示すように、スキン層６３においてベース部６１の外面６２に沿って延びているフィラー１３に交差する方向に炭化部１５が延びるように、スキン層６３が加熱される。
【００８２】
（効果）
以上説明したように、第７実施形態では、樹脂部材１０はベース部６１と炭化部１５とを備えている。ベース部６１は、樹脂材料により形成され且つ絶縁性を有するベースポリマー１４と、ベースポリマー１４よりも強度が高いフィラー１３とを有し、ベースポリマー１４に混じった状態のフィラー１３により強化されている。炭化部１５は、ベース部６１の外面６２に設けられ、炭化物６６を含んでいることで導電性を有する。フィラー１３は、フィラー１３の少なくとも一部が炭化部１５に入り込んでベース部６１からの炭化部１５の離脱を規制している。
【００８３】
樹脂部材１０の製造方法は、ベース部６１を準備する準備工程Ｐ１と、炭化工程Ｐ２とを含む。炭化工程Ｐ２では、ベースポリマー１４の一部が炭化した炭化物６６を含んでいることで導電性を有する炭化部１５がベース部６１の外面６２に設けられるように、且つフィラー１３の少なくとも一部が炭化部１５に入り込んでベース部６１からの炭化部１５の離脱を規制する状態になるように、ベース部６１を加熱する。
【００８４】
上記樹脂部材１０およびその製造方法によれば、樹脂部材１０の製造後において、炭化物６６の離脱がフィラー１３で規制される。そのため、炭化物６６が離脱して炭化部１５の導電性が低下することを抑制できる。また、加熱によってベースポリマー１４を炭化させて炭化部１５を生成する製造中において、分解ガスの発生に伴う炭化部１５の飛散がフィラー１３で規制される。そのため、加熱に伴って炭化部１５の一部が飛散して炭化部１５の導電性が低下することや、炭化部１５が途切れることを抑制できる。
【００８５】
また、第１実施形態では、樹脂部材１０は、ベース部６１の外面６２に沿って延びたスキン層６３と、スキン層６３の内側に設けられたコア層６４とを備える。スキン層６３およびコア層６４の少なくともコア層６４がベース部６１を形成している。ベース部６１の外面６２は、コア層６４側に凹んだ溝状凹面６５を有している。炭化部１５は、溝状凹面６５上においてスキン層６３からコア層６４に向けて延びるように設けられている。準備工程Ｐ１では、スキン層６３とコア層６４とを有するベース部６１を準備する。炭化工程Ｐ２では、スキン層６３の少なくとも一部が炭化して炭化部１５が形成されるようにスキン層６３を加熱する。
【００８６】
樹脂部材１０においては、フィラー１３の向きが揃っているスキン層６３の方が、フィラー１３の向きが不揃いになりやすいコア層６４に比べて、フィラー１３が炭化部１５の離脱を規制しやすい。そのため、上記樹脂部材１０およびその製造方法によれば、炭化部１５のコア層６４からの離脱をより抑制できる。
【００８７】
ここで、炭化部１５がコア層６４に設けられた構成では、コア層６４でのフィラー１３の向きが不揃いになりやすいことに起因して、コア層６４からの炭化部１５の離脱をフィラー１３が規制しにくいことが懸念される。
【００８８】
これに対して、第１実施形態では、炭化部１５は、スキン層６３においてコア層６４から離間した位置に設けられている。炭化工程Ｐ２では、炭化部１５がコア層６４から離間した位置に形成されるようにスキン層６３を加熱する。上記樹脂部材１０およびその製造方法によれば、炭化部１５がコア層６４に設けられていないため、炭化部１５のコア層６４からの離脱をより一層効果的に抑制できる。
【００８９】
ここで、フィラー１３の全体が炭化部１５に含まれていると、このフィラー１３は炭化部１５と共にベース部６１から離脱しやすいことが懸念される。
【００９０】
これに対して、第１実施形態では、炭化部１５は、スキン層６３においてベース部６１の外面６２に沿って延びているフィラー１３に交差する方向に延びている。炭化工程Ｐ２では、スキン層６３においてベース部６１の外面６２に沿って延びているフィラー１３に交差する方向に炭化部１５が延びるようにスキン層６３を加熱する。このように炭化部１５とフィラー１３とが交差していると、フィラー１３の一端がベース部６１に入り込み、且つ他端に炭化部１５が引っかかった状態になりやすいため、フィラー１３が炭化部１５と共にベース部６１から離脱するということを抑制できる。
【００９１】
また、第１実施形態では、フィラー１３は、炭化部１５において炭化物６６を貫通している。これによれば、フィラー１３が炭化物６６の離脱をより確実に規制できる。また、フィラー１３が貫通している高分子部（すなわち、高分子の塊）を有するベースポリマー１４において、ベースポリマー１４を加熱した場合、フィラー１３が貫通したままの状態で高分子部が炭化して炭化物６６に変質するという事象を利用して、ベースポリマー１４の燃焼に伴う炭化物６６の飛散をフィラー１３により規制できる。
【００９２】
［第８実施形態］
第８実施形態では、図２８〜図３０に示すように炭化部１５は、配向フィラー１３に平行な方向に延びている。炭化工程Ｐ２（図２３参照）では、図３１〜図３２に示すように、配向フィラー１３に平行な方向に炭化部１５が延びるように、レーザビームが配向フィラー１３に平行な方向に走査されてスキン層６３が加熱される。すなわちレーザビームの走査方向と配向フィラー１３の配向方向とが平行である。
【００９３】
このように炭化部１５の延伸方向と配向フィラー１３の配向方向とが交差していなくてもよい。図３１に示すように、レーザ照射による炭化中においては、炭化部１５に隣接している炭化されない樹脂部、又は、レーザ軌道上に存在するがレーザ走査方向の前方にあってまだレーザ照射されていない樹脂部にフィラー１３が固定されていることで、そのフィラー１３に引っ掛かる炭化物の離脱が抑制される。これにより、炭化物の飛散および脱落を防止し、定着性を向上させることができる。
【００９４】
［第９実施形態］
第９実施形態では、図３３に示すように樹脂部材１０のベース部６１の外面６２は、「第１外面」としての第１面７０と、第１面７０に交差する方向に延びる「第２外面」としての第２面７１と、第１面７０と第２面７１とが交差する部分（すなわち入隅部分）を面取りしている「面取り外面」としての面取り面７３とを有している。また、外面６２は、第２面７１に交差する方向に延びる「第１外面」としての第３面７２と、第３面７２と第２面７１とが交差する部分（すなわち出隅部分）を面取りしている「面取り外面」としての面取り面７４とを有している。
【００９５】
炭化部１５は、第１面７０に設けられた第１炭化部７５と、第２面７１に設けられた第２炭化部７６と、面取り面７３に設けられ第１炭化部７５と第２炭化部７６とを接続する接続炭化部７８とを有している。また、炭化部１５は、第３面７２に設けられた第３炭化部７７と、面取り面７４に設けられ第２炭化部７６と第３炭化部７７とを接続する接続炭化部７９とを有している。
【００９６】
ここで、互いに交差する２つの面をもち、その角部が面取りされておらず、２つの面が直接的に接続された比較形態について説明する。このような比較形態では、上記角部にフィラーが存在しにくいため、相対的にベースポリマー１４の割合が多くなってレーザ照射時に昇温速度が高くなりすぎることで、分解ガスが急激に発生して炭化物を飛散させてしまう。これにより、角部の炭化部の導通が切れやすくなることが懸念される。また、樹脂部材の微小な変形に伴って角部に応力が集中し、２つの面の炭化部が物理的に離間して、角部の炭化部で断線が起こることが懸念される。
【００９７】
これに対して、第９実施形態では、第１面７０と第２面７１との角部が面取りされ、面取り面７３に接続炭化部７８が設けられている。また、第２面７１と第３面７２との角部が面取りされ、面取り面７４に接続炭化部７９が設けられている。これにより、第１炭化部７５と第２炭化部７６との境界部および第２炭化部７６と第３炭化部７７との境界部で電気的な遮断が生じることを接続炭化部７８、７９により抑制できる。
【００９８】
樹脂部材１０の製造方法は、図３４に示すように準備工程Ｐ１、面取り工程Ｐ２および炭化工程Ｐ３を含む。準備工程Ｐ１では、図３５に示すように互いに交差する３つの面、すなわち第１面７０、第２面７１および第３面７２をもつベース部６１が準備される。第３面７２と第２面７１とが交差する部分には、ベース部６１の樹脂成形時に面取り面７４が形成されている。一方、第１面７０と第２面７１とが交差する部分は、ピン角（すなわち、面取りされずに尖っている角部）になっている。
【００９９】
面取り工程Ｐ２では、図３６に示すように第１面７０と第２面７１とが交差する部分を面取りする面取り面７３を形成する。面取りは、レーザ照射でピン角を除去することにより行われる。
【０１００】
炭化工程Ｐ３では、図３７に示すように、炭化部１５として、第１面７０に沿って延びる第１炭化部７５と、第２面７１に沿って延びる第２炭化部７６と、面取り面７３に沿って延び且つ第１炭化部７５と第２炭化部７６とを接続する接続炭化部７８とがベース部６１の外面６２に設けられるように、ベース部６１を加熱する。また、炭化部１５として、第３面７２に沿って延びる第３炭化部７７と、面取り面７４に沿って延び且つ第３炭化部７７と第２炭化部７６とを接続する接続炭化部７９とがベース部６１の外面６２に設けられるように、ベース部６１を加熱する。
【０１０１】
ここで、第１炭化部７５と第２炭化部７６と第３炭化部７７を先に形成した後に接続炭化部７８、７９を形成する製造方法について説明する。このような製造方法おいては、炭化部１５を形成した時点において第１炭化部７５と第２炭化部７６とが接続炭化部７８により接続された状態になっていないこと、および、第２炭化部７６と第３炭化部７７とが接続炭化部７９により接続された状態になっていないことが懸念される。
【０１０２】
これに対して、第９実施形態では、炭化工程Ｐ３において、第１炭化部７５と第２炭化部Ｗとが接続炭化部７８により接続された状態になるように、第１面７０から面取り面７３を経由して第２面７１まで連続してベース部６１を加熱する。また、第２炭化部７６と第３炭化部Ｗとが接続炭化部７９により接続された状態になるように、第２面７１から面取り面７４を経由して第３面７２まで連続してベース部６１を加熱する。そのため、炭化部１５を形成した時点において、第１炭化部７５と第２炭化部７６とを接続炭化部７８により確実に接続できるとともに、第２炭化部７６と第３炭化部７７とを接続炭化部７９により確実に接続できる。
【０１０３】
［第１０実施形態］
第１０実施形態では、図３８および図３９に示すように炭化部１５は格子状に形成されている。炭化部１５は、例えばエアフロメータまたは回転角センサなどの電子装置においてハウジングの外壁面に設けられ、静電気除去回路として利用される。
【０１０４】
ベース部６１の外面６２には、炭化部１５の周縁部に沿って延びるように変形跡８５が設けられている。変形跡８５は、ベース部６１の一部が変形した跡である。第１０実施形態では、変形跡８５は、溶融して固化した溶融固化跡である。なお、他の実施形態では、変形跡８５は、例えばレーザ加工、研磨などの機械加工、または溶液を用いた溶解加工による除去跡であってもよい。炭化部１５の形成に伴って発生した飛散物等の異物がベース部６１に付着していても、変形跡８５を形成する際にこの異物をベース部６１から除去することが可能である。そのため、変形跡８５を設けることで、上記異物によりベース部６１の意匠性が低下することを回避できる。
【０１０５】
変形跡８５は、ベース部６１の少なくとも一部が発泡した状態になっている発泡部８６、及びベース部６１の外面６２に設けられた複数の点状凹部８７を有している。これらの発泡部８６や点状凹部８７はベース部６１が加熱されることで形成可能な変形跡である。
【０１０６】
樹脂部材１０の製造方法は、図４０に示すように準備工程Ｐ１、炭化工程Ｐ２および変形工程Ｐ３を含む。変形工程Ｐ３では、炭化工程Ｐ２の後、変形跡８５がベース部６１の外面６２において炭化部１５の周縁部に沿って延びるように、ベース部６１の少なくとも一部を変形させる。変形工程Ｐ３では、ベース部６１の外面６２に変形跡８５が形成されるように、且つ炭化工程Ｐ２でのベース部６１の加熱よりも低い温度になるように、ベース部６１及び炭化部１５のそれぞれの少なくとも一部を加熱する。
【０１０７】
ここで、炭化工程Ｐ２での加熱に伴って発生した異物がベース部６１の外面６２に付着したままの状態である場合、炭化部１５による電荷放出が異物によって阻害されやすいことが懸念される。
【０１０８】
これに対して、第１０実施形態では、変形工程Ｐ３での加熱によって、ベース部６１に付着している異物を燃焼などにより除去することができる。
【０１０９】
ここで、炭化部１５に、不安定な姿勢でかろうじてベース部６１に付着している部位が含まれている場合、この部位の姿勢が変化することで、炭化部１５での電荷の通りやすさも変化することになる。この場合、この部位の姿勢によって炭化部１５の導電性が変化し、導電性が不安定になることが懸念される。
【０１１０】
これに対して、第１０実施形態では、変形跡８５の形成に際して、ベース部６１だけでなく炭化部１５の一部も除去される。このとき、炭化部１５のうち安定した姿勢の部位よりも不安定な姿勢の部位が除去されやすい。つまり、変形工程Ｐ３では、ベース部６１だけでなく炭化部１５も加熱されるため、炭化部１５のうち不安定な姿勢の部位を加熱や燃焼などにより除去することができる。そのため、炭化部１５の導電性が変化することを抑制し、炭化部１５の導電性を安定させることができる。
【０１１１】
また、炭化部１５の一部を除去するトリミングを行うことにより、炭化部１５の抵抗値を所定の値に制御することができる。
【０１１２】
炭化工程Ｐ２では、ベース部６１に例えばレーザビームなどの電磁波を照射することでベース部６１を加熱して炭化部１５を形成する。変形工程Ｐ３では、炭化工程Ｐ２にてベース部６１に照射される電磁波よりも強度（すなわち出力）が低くなるように、走査速度が速くなるように、および、周波数が低くなるようにベース部６１に電磁波を照射することでベース部６１を加熱して変形跡８５を形成する。
【０１１３】
このようにして炭化部１５および変形跡８５の両方を電磁波照射によって形成することができるため、炭化部１５および変形跡８５を形成する際の作業負担を低減できる。例えば、炭化工程Ｐ２と変形工程Ｐ３とを連続して行う構成であれば、電磁波を照射する装置に対してベース部６１の位置合わせを行うという作業を１回にまとめることができる。
【０１１４】
変形跡８５の形成にレーザを用いる場合、レーザのエネルギによっては樹脂が発泡して変色することがあるが、意匠性の付与を目的としてこれを意図的に生じさせることが可能である。また、変形跡８５の形成にレーザを用いる場合、除去加工に適することからパルスレーザを用いることが望ましい。パルスレーザを用いることで点状凹部８７を周期的に形成することができる。
【０１１５】
以下に複数の実施例を示す。各実施例は経済性と導電性の両立の観点から比較的高出力のレーザビームを用いて短時間加工を行った場合の例である。しかしこれに限られず、導電性向上の観点から、比較的低出力のレーザビームを用いて長時間加工を行った場合、昇温速度が緩やかになり、さらなる導電性の向上が期待できる。
【０１１６】
（実施例１）
実施例１では、図４１に示すように、成形体１７は、ポリフェニレンスルフィドを主成分とするベースポリマーに、フィラーとしてガラス繊維が４０ｗｔ％添加され、体積抵抗率１０13Ωｍ以上を有する絶縁性樹脂材料で構成されている。配向層１２は、成形体１７の表面から少なくとも０．３ｍｍ以上の深さにおいて形成されている。図４１、図４２に示すように、幅および奥行ともに８０ｍｍ、厚さ３ｍｍの平板状に形成された成形体１７の表面の所定の箇所の配向層１２に圧力０．１５ＭＰａのアルゴンガス雰囲気下で、焦点距離を表面に対してジャストフォーカス近傍となるよう調整した発振波長９４０ｎｍ、集光径０．６ｍｍの半導体レーザを、出力１００Ｗにて５０ｍｍ／ｓの速度で直線４０ｍｍの区間を走査し、配向層１２の一部を炭化させた。
【０１１７】
図４１および図４２に示すように、配向層１２のレーザビームが照射された箇所（以下、第１領域Ａ１）が２３００℃から２５００℃程度に昇温し、高温の分解ガスが盛んに発生する。この時、樹脂材料の発泡等により膨張が生じるが、同時にレーザビームによって蒸発・除去がされる。そのため、第１領域Ａ１においては凹部が形成され、凹部における炭化物は多孔質な組織となる。
【０１１８】
それと並行して、高温に昇温した第１領域Ａ１からの熱伝導、および、第１領域Ａ１から発生した高温の分解ガスにより、第１領域Ａ１の周囲に１８００℃から２２００℃程度に昇温して炭化する第２領域Ａ２が形成される。
【０１１９】
第２領域Ａ２はレーザビームの走査軌道上からはずれているため、第２領域Ａ２にはレーザビームが直接的に当たらない。しかし、分解ガスなどの温度を受け炭化している箇所（以下、第３領域Ａ３）は、蒸発・除去が起こりにくく、発泡や体積膨張によって凸状の組織となる（図４３参照）。第３領域Ａ３では、炭化前の状態においてフィラーの配向が形成されている。この配向状態が反映され、表面方向に伸長した少なくとも１０層以上から成る層を成した状態で炭化組織が形成された（図４４参照）。
【０１２０】
図４５に示すように、フィラー１３が配向した樹脂材料で構成される第１層２１と、その上部に発泡を伴った第２層２２と、その上部に前述したように層を成した炭化物の第３層２３が観察される。第３層２３の法線方向１００μｍ以内に少なくとも１０層以上の積層構造をなす炭化物の層が観察できる。第１領域Ａ１および第３領域Ａ３の下部には樹脂が発泡した第２層２２が形成される。
【０１２１】
また、図４５においてはフィラー１３が配向している方向と、炭化物を形成している方向が一致しているが、フィラー１３は樹脂部材表面のある特定の主方向に強く配向していればよく、主方向は樹脂部材表面のどの方向に向いていても良い。例えばフィラー１３は、図４５の紙面に直交する方向に配向を成していても良い。炭化物の層と樹脂部材表面がなす角度については、レーザビームの走査方向によってどこの箇所が先に炭化し膨張するかによって決まり、レーザ走査を行う軌道の上流側にあたる方が上側（表面から遠い側）に位置するような斜めとなるような若干の角度を形成して層を形成する。
【０１２２】
実施例１において、第１領域Ａ１および第３領域Ａ３により形成された導電性パターンの形状は、巾が０．９ｍｍ、樹脂部材表面から厚さ方向に向けて炭化された深さが０．１２ｍｍ、長さが４０ｍｍの直線状であった。導電性パターンの両端に市販の銀ペーストを塗布・硬化させ、中央２０ｍｍの電気抵抗値を測定すると、両端の電気抵抗値が９７．１Ωであった。
【０１２３】
第１領域Ａ１および第３領域Ａ３により形成した導電性パターンをエポキシ樹脂からなる注型材で周囲を被覆・固定し、全体の電気抵抗値が変化しない事を確認した後、断面研磨により全体から第１領域Ａ１において形成した炭化物のみを除去したサンプルを作製した。そして、電気抵抗値、長さ、断面形状の関係から、第１領域Ａ１において形成した炭化物と第３領域Ａ３において形成した炭化物の電気伝導率を比較すると、第１領域Ａ１において形成した炭化物は第３領域Ａ３において形成した炭化物の３倍以上の電気伝導率を示した。
【０１２４】
さらに、第３領域Ａ３に対してラマン分光分析を実施したところ、１５８０ｃｍ-1（Ｇバンド）と１３６０ｃｍ-1（Ｄバンド）にピークを観測すると、ＧバンドとＤバンドのピーク強度比（Ｉ１５８０／Ｉ１３６０）は１．６１であった。
【０１２５】
作製した炭化物を６０％の濃度の硝酸中に室温で５分間放置する事により酸化処理を行ったのち、硝酸を蒸留水で洗い流した後、５０℃の恒温槽にて十分に乾燥させた後、同様にして測定を行うと電気抵抗値が３０％低減した。
【０１２６】
（実施例２）
実施例２では、フィラーを添加せずにポリフェニレンスルフィドを主成分とするベースポリマーのみで構成された体積抵抗率１０13Ωｍ以上を有する絶縁性樹脂材料を用いて、実施例１と同様の方法で成形体を形成し、実施例１と同様の方法にて炭化処理を行った。この場合、炭化物が激しく飛散し、炭化物が定着しなかった。その後、実施例１と同様の方法にて電気抵抗を測定した結果、少なくとも５０ＭΩ以上であった。また、レーザビームの出力のみを５Ｗ、１０Ｗ、５０Ｗ、１００Ｗ、１５０Ｗ、２００Ｗと変化させ、電気抵抗を測定したが、いずれの水準も少なくとも５０ＭΩ以上の電気抵抗値を示した。
【０１２７】
（実施例３）
ポリフェニレンスルフィドを主成分とするベースポリマーに、フィラーとして炭素繊維が３０ｗｔ％程度添加された体積抵抗率１０Ωｍ程度の導電性樹脂材料を用いて、実施例１と同様の方法で成形体を形成し、実施例１と同様の方法にて炭化処理を行い、実施例１と同様の導電性パターンを形成した。実施例１と同様の方法にて電気抵抗を測定した結果、２１．８Ωであった。また、この時の導電性パターンの体積抵抗率を長さ、断面形状、電気抵抗値から概算すると、８．４×１０-5Ωｍであった。
【０１２８】
（実施例４）
実施例１と同様の要領で、レーザビームの照射時における雰囲気の圧力のみを０．００１ＭＰａの減圧雰囲気に変更し、炭化物を形成すると、発生した分解ガスの温度が瞬時に低下し、第３領域Ａ３がほとんど形成されず、第３領域Ａ３における層状の炭化物の層が形成されなかった（図４６参照）。この時、形成した配線パターンの形状は、巾が０．６ｍｍ、樹脂部材表面から厚さ方向に向けて炭化された深さが０．０５ｍｍ、長さ４０ｍｍの直線状であった。導電性パターンの両端に市販の銀ペーストを塗布・硬化し中央２０ｍｍの電気抵抗値を測定すると、両端の電気抵抗値が１１２４Ωであった。
【０１２９】
（実施例５）
図４７に示すように、実施例１と同様の要領で長さ４０ｍｍの直線状に炭化部を形成し、それを表面垂直方向に０．８ｍｍずつレーザビームを走査する軌道をずらしながら５０本形成する事で、直線状に炭化部同士が導通し、４０ｍｍの正方形形状の導電性パターンを形成する事が出来た。この時生成した炭化物の電気伝導度は実施例１で形成した炭化物と同等程度であった。この時、表面には実施例１と同等の凹凸が形成された。
【０１３０】
（実施例６）
ポリフェニレンスルフィドを主成分とするベースポリマーに、フィラーとしてガラス繊維３３ｗｔ％と炭化カルシウムが３３ｗｔ％の合計６６ｗｔ％が添加された、体積抵抗率１０13Ωｍ以上を有する絶縁性樹脂材料を用いて、実施例１と同様の方法で成形体を形成し、実施例１と同様の方法にて炭化処理を行うと、実施例１と同様の配線パターンが形成された。実施例１と同様の方法にて電気抵抗を測定した結果、１２７０Ωであった。
【０１３１】
（実施例７）
ポリフェニレンスルフィドを主成分とするベースポリマーに、フィラーとしてガラス繊維３０ｗｔ％が添加された、体積抵抗率１０13Ωｍ以上を有する絶縁性樹脂材料を用いて、実施例１と同様の方法で成形体を形成し、実施例１と同様の方法にて炭化処理を行うと、実施例１と同様の配線パターンが形成した。実施例１と同様の方法にて電気抵抗を測定した結果、１３９．３Ωであった。
【０１３２】
（実施例８）
ポリフェニレンスルフィドを主成分とするベースポリマーに、フィラーとしてガラス繊維４５ｗｔ％が添加された、体積抵抗率１０13Ωｍ以上を有する絶縁性樹脂材料を用いて、実施例１と同様の方法で成形体を形成し、実施例１と同様の方法にて炭化処理を行うと、実施例１と同様の配線パターンが形成した。実施例１と同様の方法にて電気抵抗を測定した結果、１６９．１Ωであった。
【０１３３】
（実施例９）
フェノール樹脂を主成分とするベースポリマーに、ガラス繊維３５ｗｔ％とその他無機フィラー１５ｗｔ％の合計５０ｗｔ％のフィラーが添加された、体積抵抗率１０13Ωｍ以上を有する絶縁性樹脂材料を用いて、圧縮成形法にて成形体を作製した後、実施例１と同様の方法にて炭化処理を行い、巾０．７５ｍｍ、樹脂部材表面から厚さ方向に向けて炭化された深さが０．０５ｍｍ、長さ４０ｍｍのパターンを形成した。この時、実施例１と同様にして区間２０ｍｍの電気抵抗値を測定すると、１７１．２Ωであった。
【０１３４】
（実施例１０）
実施例９と同じ樹脂材料を用いて射出成形法にて成形体を作製した後、実施例１と同様の方法にて炭化処理を行い、実施例９と同様の導電性パターンを形成した。この時、実施例１と同様にして区間２０ｍｍの電気抵抗値を測定すると、１３３．３Ωであった。
【０１３５】
（実施例１１）
実施例１と同様の要領で、レーザビームの照射時における雰囲気圧力のみを１．０ＭＰａの加圧雰囲気に変更し、炭化物を形成すると、実施例１に対して３０％電気伝導度が向上した導電性パターンが形成された。
【０１３６】
（実施例１２）
実施例１と同様にして形成した成形体の表面から厚さ方向に１．５ｍｍ湿式研磨を行う事により配向層を除去したのち、十分に乾燥させた樹脂部材表面に、実施例１１と同様にして炭化物を形成し、実施例１と同様の導電性パターンを形成した。この時、実施例１と同様にして区間２０ｍｍの電気抵抗値を測定すると、５５８Ωであった。
【０１３７】
（実施例１３）
図４８に示すように、実施例１と同様に形成した成形体１７の配向層１２と、鉄、銅または黄銅等の金属部材５１とを密着させ、実施例１と同じ条件で配向層１２と金属部材５１との接触界面５２にレーザビームを照射して、図４９に示すように炭化部１５を形成した。この炭化部１５と金属部材５１との間には十分な導通を確保することができた。
【０１３８】
（実施例１４）
図５０に示すように、実施例１と同様の樹脂材料を用いて成形体１７の所定の箇所を０．１ｍｍ程度の薄肉に形成し、その薄肉箇所を金属部材５１に密着させ、実施例１と同じ条件で金属部材５１に向けて成形体１７の薄肉箇所の厚さ方向にレーザビームを照射して、図５１に示すように炭化部１５を形成した。上記薄肉箇所に対応する炭化部１５は厚さ方向において金属部材５１に到達し、炭化部１５と金属部材５１との間に十分な導通が得られた。
【０１３９】
成形体の配向層と金属部材との接触界面に炭化部を形成する場合、配向層の樹脂を加熱し炭化させることのみならず、金属部材を加熱し、配向層を炭化させる為の熱源としても良い。
【０１４０】
また、上述した方法において用いる金属部材として特に限定はされないが、例えばニッケル、ビスマス、鉄のように炭素を固溶しやすい金属を選定した場合に特に良好な接合及び導通が得られる。特に、ニッケルを用いた場合、界面にて触媒作用が働き、高品質なグラファイトが形成されるため、特に有効である。また、鉄のように温度と供給される炭素の量により炭素と反応して導電性を有する化合物を形成する場合も有効である。また、めっき等の方法でこれらの金属種を金属部材表面に付着させていても良い。
【０１４１】
（実施例１５）
実施例１〜１４で形成した炭化物をエポキシ樹脂からなる注型材で被覆したところ、炭化物の導電性は変化せずに、内部に導電性良好なパターンが形成された樹脂部材が得られた。
【０１４２】
［他の実施形態］
他の実施形態では、炭化部は、パターン状に限らず、膜状に形成されてもよい。その場合、樹脂材料に導電性のフィラーを混合・分散させて導電性を付与した樹脂部材に比べて、樹脂部材表面に緻密な導電性の膜を形成する事が出来る。そのため、より優れた電磁波シールド性を樹脂部材に付与する事ができる。厚みが３００μｍよりも大きい厚肉の樹脂部材の導電性や熱伝導性を向上させるとともに、電磁波シールド性を向上させることができる。
【０１４３】
他の実施形態では、炭化部は、コア層から離間した位置に設けられなくてもよい。すなわち、炭化部はスキン層からコア層まで到達するように設けられてもよい。コア層ではフィラーの向きが不揃いになりやすいが、少なくとも一部のフィラーが炭化部に入り込むことでベース部からの炭化部の離脱を規制することができる。
【０１４４】
他の実施形態では、樹脂部材のすべての外面を含む範囲に面状に炭化部が形成され、しかもその炭化部がスキン層からコア層まで到達するように設けられてもよい。その場合には、ベース部はコア層のみから構成される。
【０１４５】
他の実施形態では、フィラーの添加量および加熱条件を調整することで電気抵抗値を調整し、電気機器内部の抵抗体またはヒーターとして用いてもよい。
【０１４６】
他の実施形態では、導電性及び熱伝導性をより向上する為、樹脂部材表面に形成した炭化物を電極として、電気めっきを施しても良い。また、導電性を向上する為に、酸化剤を用いて酸化処理を行っても良い。
【０１４７】
他の実施形態では、複雑な導電性パターンを形成する為、成形体のあらゆる面に導電性パターンを形成しても良い。例えば、成形体に貫通孔を設けておき、貫通孔内部を炭化させる、あるいは、通電部材を挿入する等の方法で、貫通孔の両側面に形成された導電性パターンを導通させても良い。
【０１４８】
他の実施形態では、より複雑な立体交差を形成する為、図５２に示すように成形した成形体１７に図５３に示すように所定箇所に炭化部１５を形成して樹脂部材１０を作成し、図５４に示すように複数の樹脂部材１０を例えばプレスフィット・スナップフィットによる篏合、接着、溶着、インサート成形等の方法により一体化しても良い。さらに、炭化物の脱落を防止する為、図５５に示すように例えばインサート成形、ポッティング、硬化材塗布、その他コーティング等の方法で、炭化物の周囲を固定する被覆部５３が形成されても良い。このとき、いくつかのフィラーが炭化物を貫通して樹脂部材１０の外側に露出しているため、フィラーの露出した部分が二次成形モールドである被覆部５３に入り込むことにより、樹脂部材１０と被覆部５３との密着性を向上できる。
【０１４９】
他の実施形態では、炭化物の脱落を防止する為、成形体を構成する樹脂の一部を加熱溶融し、炭化物を封止しても良い。この時の熱源として、レーザビームを用いても良い。
【０１５０】
他の実施形態では、炭化処理を行う前に、成形体１７表面にレーザビームを透過する材料（透過材）の層を形成し、図５６に示すようにレーザビームを透過材５５越しに成形体１７に照射することにより成形体１７と透過材５５の間に炭化部１５を形成しても良い。この時、例えば、成形体１７と透過材５５との間等に多孔質な層を設けたり、成形体１７あるいは透過材５５の表面に凹凸を設けたりするなどの方法によって、成形体１７と透過材５５の間に分解ガスが抜ける経路が設けられていることが望ましい。
【０１５１】
生成した炭化物と他の金属部材の導通確保の為、炭化物と金属部材を単純に接触させるだけでも良いが、他の実施形態では、銀ペーストやカーボンペースト等の導電性接着剤やはんだ等の溶融金属を間に介在させても良い。
【０１５２】
他の実施形態では、炭化工程で用いるレーザで樹脂部材のバリ取りや印字などの加工を行ってもよい。
【０１５３】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【０１５４】
１０：樹脂部材
１１：表面
１２：配向層
１３：フィラー
１４：ベースポリマー
１５：炭化部
６１：ベース部
６２：外面
６６：炭化物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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