柔性導(dǎo)電構(gòu)件以及使用其的轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的柔性導(dǎo)電構(gòu)件具備：具有伸縮性的基材(31)、和在基材(31)的表面上以層疊和并列的至少一種形式配置的多個(gè)導(dǎo)電層(32、33)。導(dǎo)電層(32、33)具有：由高導(dǎo)電性材料形成的第一導(dǎo)電層(33)，所述高導(dǎo)電性材料包含彈性體和導(dǎo)電材料且未伸長時(shí)的體積電阻率為5×10-2Ω·cm以下；和由高伸長性導(dǎo)電材料形成的第二導(dǎo)電層(32)，所述高伸長性導(dǎo)電材料未伸長時(shí)的體積電阻率大于該高導(dǎo)電性材料的未伸長時(shí)的體積電阻率、包含彈性體和導(dǎo)電材料且50%伸長時(shí)的體積電阻率相對于未伸長時(shí)的變化為10倍以下。
【專利說明】柔性導(dǎo)電構(gòu)件以及使用其的轉(zhuǎn)換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及適合于能夠伸縮的電極、布線等的柔性導(dǎo)電構(gòu)件。
【背景技術(shù)】
[0002]目前利用彈性體等高分子材料開發(fā)出了柔軟性高、小型且輕量的轉(zhuǎn)換器。該種轉(zhuǎn)換器在電極間夾裝彈性體制的介電層而構(gòu)成。例如，為致動(dòng)器的情況下，通過與電極間的施加電壓相應(yīng)的介電層的伸縮而驅(qū)動(dòng)構(gòu)件。為靜電電容型傳感器的情況下，檢測由介電層的變形導(dǎo)致的電極間的靜電電容的變化。因此，在柔性的轉(zhuǎn)換器中，對于電極、連接電極與電路之間的布線，也要求能夠追隨介電層的變形的伸縮性。另外，對于連接轉(zhuǎn)換器和電路的布線體、與電路的連接部中使用的導(dǎo)電構(gòu)件，也要求伸縮性。作為能夠伸縮的電極和布線的材料，可以使用在彈性體中配混了導(dǎo)電材料的導(dǎo)電材料(例如，參照專利文獻(xiàn)1、2)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2010-153821號公報(bào)
[0006]專利文獻(xiàn)2:日本特開2011-75322號公報(bào)
[0007]專利文獻(xiàn)3:日本特開2005-317638號公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)4:日本特開平6-194680號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

_9] 發(fā)明要解決的問題
[0010]布線材料中，從減小電阻的觀點(diǎn)出發(fā)，作為導(dǎo)電材料配混有銀粉末。然而，銀等金屬粉末難以聚集。因此，如果配混金屬粉末，則與配混導(dǎo)電性碳的情況相比較，難以形成導(dǎo)通路徑。因此，為了得到所希望的導(dǎo)電性，需要在彈性體中高填充金屬粉末。高填充有金屬粉末的導(dǎo)電材料中，彈性模量變大、柔軟性降低。因此，對介電層變形的追隨性降低。另外，伸長時(shí)應(yīng)力在彈性體與金屬粉末的界面集中，容易產(chǎn)生裂紋。由此，伸長時(shí)電阻顯著地增加。
[0011]這一點(diǎn)上，在彈性體中配混了導(dǎo)電性碳的導(dǎo)電材料與配混了金屬粉末的導(dǎo)電材料相比較，彈性模量小、柔軟性優(yōu)異。因此，即便伸長電阻也不易增加。然而，導(dǎo)電性碳的電阻率為0.1?I Ω.cm左右，比較大。因此，由在彈性體中配混了導(dǎo)電性碳的導(dǎo)電材料形成布線等的情況下，電阻變大而難以實(shí)現(xiàn)所希望的導(dǎo)電性。于是，難以通過一種導(dǎo)電材料兼顧伸縮性和導(dǎo)電性。
[0012]本發(fā)明是鑒于這樣的情況而做出的，課題在于提供能夠伸縮的、導(dǎo)電性優(yōu)異、即便重復(fù)伸縮電阻也不易增加的柔性導(dǎo)電構(gòu)件。另外，課題還在于通過將該柔性導(dǎo)電構(gòu)件用于布線等而提供柔軟且耐久性優(yōu)異的轉(zhuǎn)換器。
[0013]用于解決問題的方案
[0014](I)為了解決上述問題，本發(fā)明的柔性導(dǎo)電構(gòu)件的特征在于，具備:具有伸縮性的基材、和在該基材的表面上以層疊和并列的至少一種形式配置的多個(gè)導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層具有:由高導(dǎo)電性材料形成的第一導(dǎo)電層，所述高導(dǎo)電性材料包含彈性體和導(dǎo)電材料且未伸長時(shí)的體積電阻率為5Χ10_2Ω.cm以下；和由高伸長性導(dǎo)電材料形成的第二導(dǎo)電層，所述高伸長性導(dǎo)電材料未伸長時(shí)的體積電阻率大于該高導(dǎo)電性材料的未伸長時(shí)的體積電阻率、包含彈性體和導(dǎo)電材料且50%伸長時(shí)的體積電阻率相對于未伸長時(shí)的變化為10倍以下。
[0015]本發(fā)明的柔性導(dǎo)電構(gòu)件具備在具有伸縮性的基材的表面上配置的至少兩種導(dǎo)電層。導(dǎo)電層之一(第一導(dǎo)電層)由高導(dǎo)電性材料形成，另一者(第二導(dǎo)電層)由高伸長性導(dǎo)電材料形成。第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層均將彈性體作為母材。所以能夠與基材一起伸縮。本說明書中，彈性體包含交聯(lián)橡膠和熱塑性彈性體。
[0016]高導(dǎo)電性材料未伸長時(shí)(自然狀態(tài))的體積電阻率為5Χ10_2Ω.αιι以下。S卩，第一導(dǎo)電層的導(dǎo)電性高。另一方面，高伸長性導(dǎo)電材料未伸長時(shí)的體積電阻率大于高導(dǎo)電性材料未伸長時(shí)的體積電阻率。但是，高伸長性導(dǎo)電材料50%伸長時(shí)的體積電阻率相對于未伸長時(shí)的變化為10倍以下。即，第二導(dǎo)電層的導(dǎo)電性即便伸長也不易降低。本發(fā)明的柔性導(dǎo)電構(gòu)件中，包含這兩種導(dǎo)電層的多個(gè)導(dǎo)電層以層疊、并列、層疊且并列的形式配置于基材上。因此，在自然狀態(tài)的情況下，即便第二導(dǎo)電層的體積電阻率變大，由于主要介由第一導(dǎo)電層導(dǎo)通所以也能夠減小電阻。另外，伸長時(shí)即便在第一導(dǎo)電層的體積電阻率增加的情況下，由于主要通過第二導(dǎo)電層導(dǎo)通所以也能夠減小電阻。
[0017]這樣，如果利用本發(fā)明的柔性導(dǎo)電構(gòu)件，則根據(jù)狀態(tài)通過選擇有利的導(dǎo)通路徑，從而無論在自然狀態(tài)下還是伸長時(shí)都能夠維持所希望的導(dǎo)電性。因此，即便重復(fù)伸縮電阻也不易增加。另外，導(dǎo)電層層疊而配置的情況下，發(fā)揮導(dǎo)電層之間的加強(qiáng)效果，應(yīng)對伸縮的耐久性提聞。
[0018]需要說明的是，上述專利文獻(xiàn)3中公開有一種布線板，其具有:絕緣性基板、在絕緣性基板上印刷的碳電路、和碳電路上印刷的銀糊劑制的布線電路。但是，專利文獻(xiàn)3中記載的是印刷布線板、安裝電路基板等布線板，對于該種布線板不要求伸縮性。由此，當(dāng)然對于碳電路和布線電路也不要求伸縮性。碳電路只不過起到抑制銀布線的遷移的作用。專利文獻(xiàn)3中，伸長時(shí)的布線電阻的增加并不會成為問題。另外，上述專利文獻(xiàn)4中公開有炭糊劑和銀糊劑的二層結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電層作為ITO膜的加強(qiáng)用導(dǎo)電層。但是，導(dǎo)電層的伸縮性不是必要的。因此，伸長時(shí)的導(dǎo)電層電阻的增加并不會成為問題。
[0019](2)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器的特征在于，具備上述(I)的構(gòu)成的柔性導(dǎo)電構(gòu)件。
[0020]轉(zhuǎn)換器是將某種能量轉(zhuǎn)換為其他種類的能量的裝置。轉(zhuǎn)換器中包括:進(jìn)行機(jī)械能與電能的轉(zhuǎn)換的致動(dòng)器、傳感器、發(fā)電元件等，或者進(jìn)行聲能與電能的轉(zhuǎn)換的揚(yáng)聲器、話筒
坐寸ο
[0021]本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器中，可以利用上述本發(fā)明的柔性導(dǎo)電構(gòu)件形成電極、布線。利用本發(fā)明的柔性導(dǎo)電構(gòu)件形成的電極、布線能夠伸縮，無論在自然狀態(tài)下還是在伸長時(shí)都具有高的導(dǎo)電性。因此，本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器不易產(chǎn)生起因于電極、布線的性能的降低。因此，本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器的耐久性優(yōu)異。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器的一實(shí)施方式的靜電電容型傳感器的上表面的透視圖。[0023]圖2是圖1的沿I1-1I方向分解的剖視圖。
[0024]圖3是圖1的框III內(nèi)的放大圖。
[0025]圖4是圖3的IV-1V方向剖視圖。
[0026]圖5是圖3的V-V方向剖視圖。
[0027]附圖標(biāo)記說明
[0028]1:靜電電容型傳感器(轉(zhuǎn)換器)、11:介電層、12:熔接部、20:表側(cè)片構(gòu)件、21:表側(cè)基材、30:里側(cè)片構(gòu)件、31:里側(cè)基材、32:第二導(dǎo)電層、33:第一導(dǎo)電層、34:保護(hù)層、35:加強(qiáng)層、320:凹部、330:端子部。
[0029]OlX?08X:表側(cè)電極、OlY?08Y:里側(cè)電極、Olx?08x:表側(cè)布線部、200x:連接端部、Oly?08y:里側(cè)布線部、300y:連接端部、A0101?A0808:檢測部。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下，首先，對于本發(fā)明的柔性導(dǎo)電構(gòu)件的實(shí)施方式進(jìn)行說明。接著，對于本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器的實(shí)施方式進(jìn)行說明。需要說明的是，本發(fā)明的柔性導(dǎo)電構(gòu)件及其轉(zhuǎn)換器并不限定于以下的實(shí)施方式，在不偏離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)能夠進(jìn)行的各種變更、改良等方式進(jìn)行實(shí)施。
[0031]<柔性導(dǎo)電構(gòu)件>
[0032]本發(fā)明的柔性導(dǎo)電構(gòu)件具備:具有伸縮性的基材、和在該基材的表面以層疊和并列的至少一種形式配置的多個(gè)導(dǎo)電層。
[0033]基材只要是能夠伸縮的且能夠形成導(dǎo)電層的物質(zhì)，就沒有特別的限定。作為基材，可列舉出例如:聚酰亞胺、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等樹脂薄膜、彈性體片、伸縮布等。
[0034]作為導(dǎo)電層，至少配置有后述的第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層。除了第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之外，也可以配置其他種類的導(dǎo)電層。導(dǎo)電層以層疊、并列以及它們的組合的形式配置。并列配置的情況下，導(dǎo)電層之間既可以接觸也可以不接觸。導(dǎo)電層之間不接觸的情況下，各個(gè)導(dǎo)電層并列地電連接。本發(fā)明的柔性導(dǎo)電構(gòu)件除了導(dǎo)電層之外，也可以具備覆蓋導(dǎo)電層的保護(hù)層等。
[0035]導(dǎo)電層之一的第一導(dǎo)電層由高導(dǎo)電性材料形成，所述高導(dǎo)電性材料包含彈性體和導(dǎo)電材料且未伸長時(shí)的體積電阻率為5Χ10_2Ω.cm以下。從進(jìn)一步提高導(dǎo)電性的觀點(diǎn)出發(fā)，高導(dǎo)電性材料未伸長時(shí)的體積電阻率優(yōu)選為1X10 3 Ω.cm以下。
[0036]對于彈性體，沒有特別的限定。例如，合適的有:聚氨酯橡膠、丙烯酸(酯)橡膠、硅橡膠、乙丙橡膠、天然橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠、環(huán)氧氯丙烷橡膠、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯等。
[0037]作為導(dǎo)電材料，為了使未伸長時(shí)的體積電阻率為5Χ10_2Ω._以下，優(yōu)選使用銀、金、銅、鎳、銠、鈀、鉻、鈦、鉬、鐵以及它們的合金等的金屬粉末?？梢詥为?dú)使用一種金屬粉末，或者混合二種以上使用。其中，優(yōu)選銀粉末。金屬粉末的配混量可以按照成為所希望的體積電阻率的方式來確定。例如，相對于100質(zhì)量份的彈性體優(yōu)選為200質(zhì)量份以上。另一方面，如果金屬粉末的配混量變多則柔軟性降低。因此，金屬粉末的配混量相對于100質(zhì)量份的彈性體優(yōu)選為500質(zhì)量份以下。[0038]作為其他的導(dǎo)電層之一的第二導(dǎo)電層由高伸長性導(dǎo)電材料形成，所述高伸長性導(dǎo)電材料未伸長時(shí)的體積電阻率大于高導(dǎo)電性材料未伸長時(shí)的體積電阻率，包含彈性體和導(dǎo)電材料且50%伸長時(shí)的體積電阻率相對于未伸長時(shí)的變化為10倍以下。
[0039]彈性體任選與第一導(dǎo)電層的彈性體相同或不同?？梢詮纳鲜龅谝粚?dǎo)電層的說明中列舉的彈性體中適宜選擇。
[0040]作為導(dǎo)電材料，優(yōu)選使用炭黑、碳納米管、石墨等導(dǎo)電性炭粉末。高伸長性導(dǎo)電材料未伸長時(shí)的體積電阻率大于上述的高導(dǎo)電性材料未伸長時(shí)的體積電阻率。例如，高伸長性導(dǎo)電材料未伸長時(shí)的體積電阻率優(yōu)選為IXlO1Q.cm以下。另外，高導(dǎo)電性材料未伸長時(shí)的體積電阻率、與高伸長性導(dǎo)電材料未伸長時(shí)的體積電阻率的差優(yōu)選為5位數(shù)以下。為了實(shí)現(xiàn)這樣的高伸長性導(dǎo)電材料，可以適宜調(diào)整導(dǎo)電性炭粉末的種類和配混量。例如，導(dǎo)電性炭粉末的配混量相對于100質(zhì)量份彈性體優(yōu)選為10質(zhì)量份以上。另一方面，如果導(dǎo)電性炭粉末的配混量變多則柔軟性降低。因此，導(dǎo)電性炭粉末的配混量相對于100質(zhì)量份彈性體優(yōu)選為100質(zhì)量份以下。
[0041]將50%伸長時(shí)的體積電阻率相對于未伸長時(shí)的變化進(jìn)行比較時(shí),高伸長性導(dǎo)電材料的變化小于高導(dǎo)電性材料的變化。高伸長性導(dǎo)電材料的體積電阻率即便伸長也不易增力口。具體而言，高伸長性導(dǎo)電材料50%伸長時(shí)的體積電阻率相對于未伸長時(shí)的變化為10倍以下。另外，從提高柔軟性而容易伸縮的觀點(diǎn)出發(fā)，高伸長性導(dǎo)電材料的彈性模量優(yōu)選為50MPa以下。
[0042]如上所述，導(dǎo)電層以層疊、并列以及它們的組合的形式配置。從通過導(dǎo)電層之間的加強(qiáng)效果而使應(yīng)對伸縮的耐久性提高的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層進(jìn)行層疊。例如，第一導(dǎo)電層包含金屬粉末而第二導(dǎo)電層包含導(dǎo)電性炭粉末的情況下，通過使包含具有加強(qiáng)效果的導(dǎo)電性炭粉末的第二導(dǎo)電層與第一導(dǎo)電層層疊，能夠加強(qiáng)第一導(dǎo)電層。
[0043]第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層層疊的情況下，如果界面存在凹凸，則兩層的密合力變大。即，如果導(dǎo)電層的層疊面的表面粗糙度大，則由錨固效果，即便伸縮導(dǎo)電層也不易剝離。另外，如果層疊的導(dǎo)電層之間的密合力大，則伸縮時(shí)的應(yīng)力不是傳達(dá)至一個(gè)導(dǎo)電層而是導(dǎo)電層整體，所以導(dǎo)電層整體的耐久性提高。為了得到利用錨固效果的密合性提高效果，例如將配置于基材側(cè)的導(dǎo)電層的表面粗糙度設(shè)為該導(dǎo)電層的厚度的1/200以上即可。另一方面，如果凹凸過大，則應(yīng)力變得容易集中于凹部(層薄的部分)，有裂紋產(chǎn)生的擔(dān)心。因此，可以將配置于基材側(cè)的導(dǎo)電層的表面粗糙度設(shè)為該導(dǎo)電層的厚度的2倍以下。例如，第一導(dǎo)電層包含金屬粉末而第二導(dǎo)電層包含導(dǎo)電性炭粉末的情況下，第二導(dǎo)電層的表面粗糙度容易變大。該情況下，從增大兩層的密合力的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選在基材的表面配置第二導(dǎo)電層、在該第二導(dǎo)電層的表面配置第一導(dǎo)電層的形式。
[0044]本說明書中，導(dǎo)電層的表面粗糙度可以采用通過以下的方法算出的值。首先，用掃描型電子顯微鏡(SEM)觀察導(dǎo)電層在層疊方向的截面，確定測定對象的導(dǎo)電層的界面的基準(zhǔn)線。接著，算出由基準(zhǔn)線突出的峰部(peak portions)的面積的總和(SI)、和凹陷的谷部(valley portions)的面積的總和(S2)。接著,通過下式(I)算出表面粗糙度。
[0045]表面粗糙度=(SI + S2)/基準(zhǔn)線的長度...(I)
[0046]本發(fā)明的柔性導(dǎo)電構(gòu)件中，對于導(dǎo)電層的形成方法，沒有特別的限定?？梢詫㈩A(yù)先形成的導(dǎo)電層貼合于基材，也可以印刷導(dǎo)電涂料。如果利用印刷法，則能夠容易地形成長條、細(xì)線、薄膜狀的導(dǎo)電層。作為印刷法，可列舉出例如:噴墨印刷、柔性印刷、照相凹版印刷、絲網(wǎng)印刷、移印印刷、光刻等。其中，從容易調(diào)整涂膜厚度、尺寸精度高的理由出發(fā)，優(yōu)選絲網(wǎng)印刷法。
[0047]通過印刷法形成導(dǎo)電層的情況下，優(yōu)選考慮導(dǎo)電涂料所包含的溶劑、與被印刷構(gòu)件所包含的聚合物的相容性。例如，如果基材的聚合物與導(dǎo)電涂料所包含的溶劑的相容性高(兩者的SP值(溶解度參數(shù))接近)時(shí)，則將導(dǎo)電涂料印刷于基材時(shí)，存在溶劑滲透至基材而基材溶脹的擔(dān)心。另外，通過印刷法形成層疊的導(dǎo)電層的情況下，第一層的彈性體與形成第二層的導(dǎo)電涂料所包含的溶劑的相容性越高越好。如果兩者的相容性低，導(dǎo)電涂料對第一層的親和性變差，存在不能均勻地形成第二層的擔(dān)心。
[0048]〈轉(zhuǎn)換器〉
[0049]本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器具備上述本發(fā)明的柔性導(dǎo)電構(gòu)件。對作為本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器的一例的靜電電容型傳感器的實(shí)施方式進(jìn)行說明。本實(shí)施方式的靜電電容型傳感器中，本發(fā)明的柔性導(dǎo)電構(gòu)件實(shí)現(xiàn)為布線結(jié)構(gòu)。
[0050][靜電電容型傳感器的構(gòu)成]
[0051]首先，對于本實(shí)施方式的靜電電容型傳感器的構(gòu)成進(jìn)行說明。圖1表不本實(shí)施方式的靜電電容型傳感器的上表面的剖視圖。圖2表示圖1的沿I1-1I方向分解的剖視圖。圖3表示圖1的框III內(nèi)的放大圖。圖4表示圖3的IV-1V方向剖視圖。圖5表示圖3的V-V方向剖視圖。圖1中，表示透過在表里方向(厚度方向)上層疊的構(gòu)件。圖1、圖3中省略保護(hù)層而表示。
[0052]如圖1、圖2所示，本實(shí)施方式的靜電電容型傳感器I具備:介電層11、表側(cè)片構(gòu)件
20、和里側(cè)片構(gòu)件30。介電層11為聚氨酯泡沫制，呈現(xiàn)長方形的片狀。介電層11的厚度為300 μ m0介電層11沿著XY方向(左右和前后方向)延伸。表側(cè)片構(gòu)件20和里側(cè)片構(gòu)件30夾著介電層11而層疊。
[0053]里側(cè)片構(gòu)件30配置于介電層11的下側(cè)(里側(cè))。里側(cè)片構(gòu)件30具有:里側(cè)基材31、里側(cè)電極OlY?08Y、和里側(cè)布線部Oly?08y。里側(cè)基材31為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)制，呈現(xiàn)長方形狀。
[0054]里側(cè)電極OlY?08Y在里側(cè)基材31的上表面(表面)形成總計(jì)8根。里側(cè)電極OlY?08Y分別呈現(xiàn)帶狀。里側(cè)電極OlY?08Y分別沿著X方向(左右方向)延伸。里側(cè)電極OlY?08Y沿著Y方向(前后方向)隔著規(guī)定間隔而相互大致平行地配置。里側(cè)電極OlY?08Y分別包含丙烯酸(酯)橡膠、炭黑、碳納米管。在里側(cè)電極OlY?08Y的各個(gè)左端部上表面配置端子部330。端子部330分別呈現(xiàn)長方形狀。端子部330的一部分在左方延伸，與后述的里側(cè)布線部Oly?08y的第一導(dǎo)電層33連接。端子部330由與第一導(dǎo)電層33相同的高導(dǎo)電性材料形成，包含聚氨酯橡膠和銀粉末。
[0055]里側(cè)布線部Oly?08y在里側(cè)基材31的上表面形成總計(jì)8根。里側(cè)布線部Oly?OSy分別呈現(xiàn)直線狀。里側(cè)布線部Oly?OSy分別與里側(cè)電極OlY?08Y的左端部連接。里側(cè)片構(gòu)件30中的、里側(cè)基材31與里側(cè)布線部Oly?OSy的層疊部分別包含于本發(fā)明的柔性導(dǎo)電構(gòu)件中。圖3中將一部分放大，另外，如圖4中表示的里側(cè)布線部Oly的截面圖，里側(cè)布線部Oly?OSy除了連接端部300y以外，分別具有:第一導(dǎo)電層33、第二導(dǎo)電層32和保護(hù)層34。[0056]第二導(dǎo)電層32配置于里側(cè)基材31的上表面。第二導(dǎo)電層32由與里側(cè)電極OlY?08Y相同的高伸長性導(dǎo)電材料形成，包含丙烯酸(酯)橡膠、炭黑、碳納米管。第二導(dǎo)電層32與各個(gè)里側(cè)電極OlY?08Y連接而形成。高伸長性導(dǎo)電材料(第二導(dǎo)電層32)未伸長時(shí)的體積電阻率為2.0X ΙΟ—1 Ω.cm,50%伸長時(shí)的體積電阻率為7.0X ΙΟ—1 Ω.cm、彈性模量為20MPa。第二導(dǎo)電層32的上表面的表面粗糙度為1.98 μ m。第二導(dǎo)電層32的寬度為4mm，厚度為10 μ m。在第二導(dǎo)電層32的上表面，形成有在長度方向延伸的凹部320。
[0057]第一導(dǎo)電層33層疊于第二導(dǎo)電層32的上表面。第一導(dǎo)電層33的下部配置于第二導(dǎo)電層32的凹部320。第一導(dǎo)電層33由高導(dǎo)電性材料形成,包含聚氨酯橡膠和銀粉末。高導(dǎo)電性材料(第一導(dǎo)電層33)未伸長時(shí)的體積電阻率為6.7Χ10_5Ω.cm、50%伸長時(shí)的體積電阻率為2.0Χ10_3Ω.cm、彈性模量為lOOMPa。第一導(dǎo)電層33的寬度為1_，厚度為50 μ m。第一導(dǎo)電層33與里側(cè)電極OlY?08Y的各個(gè)端子部330連接而形成。
[0058]保護(hù)層34以覆蓋第二導(dǎo)電層32和第一導(dǎo)電層33的方式配置于里側(cè)基材31的上表面。保護(hù)層34由娃橡膠形成。
[0059]里側(cè)布線部Oly?08y的各個(gè)前端部配置有與沒有圖示的測定電路電連接的連接端部300y。如圖5中表示的里側(cè)布線部Oly的截面圖，連接端部300y分別具有:第一導(dǎo)電層33、第二導(dǎo)電層32和加強(qiáng)層35。加強(qiáng)層35以覆蓋第一導(dǎo)電層33的方式層疊于第二導(dǎo)電層32的上表面。第一導(dǎo)電層33夾設(shè)于第二導(dǎo)電層32與加強(qiáng)層35之間。加強(qiáng)層35包含聚酯樹脂和炭黑。
[0060]表側(cè)片構(gòu)件20配置于介電層11的上側(cè)(表側(cè))。表側(cè)片構(gòu)件20具有:表側(cè)基材
21、表側(cè)電極OlX?08X和表側(cè)布線部Olx?08x。表側(cè)基材21為PET制，呈現(xiàn)出與里側(cè)基材31相同的長方形狀。
[0061]表側(cè)電極OlX?08X在表側(cè)基材21的下表面(里面)形成總計(jì)8根。表側(cè)電極OlX?08X分別呈現(xiàn)帶狀。表側(cè)電極OlX?08X分別在Y方向(前后方向)上延伸。表側(cè)電極OlX?08X沿著X方向(左右方向)隔著規(guī)定間隔而相互大致平行地配置。表側(cè)電極OlX?08X分別包含丙烯酸(酯)橡膠、炭黑、碳納米管。表側(cè)電極OlX?08X的各個(gè)前端部下表面，與里側(cè)電極OlY?08Y同樣地配置有端子部。端子部的一部分在前方延伸，與后述的表側(cè)布線部Olx?08x的第二導(dǎo)電層連接。端子部由與表側(cè)布線部Olx?OSx相同的高導(dǎo)電性材料形成，包含聚氨酯橡膠和銀粉末。
[0062]表側(cè)布線部Olx?08x在表側(cè)基材21的下表面形成總計(jì)8根。表側(cè)布線部Olx?08x分別呈現(xiàn)直線狀。表側(cè)布線部Olx?08x分別與表側(cè)電極OlX?08X的前端部連接。表側(cè)片構(gòu)件20中的、表側(cè)基材21與表側(cè)布線部Olx?08x的層疊部分別包含于本發(fā)明的柔性導(dǎo)電構(gòu)件中。表側(cè)布線部Olx?08x的構(gòu)成與里側(cè)布線部Oly?08y的構(gòu)成相同。由此，以下，簡單地進(jìn)行說明。
[0063]表側(cè)布線部Olx?OSx除了連接端部200x以外，分別具有:第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層和保護(hù)層。第二導(dǎo)電層配置于表側(cè)基材21的下表面。第二導(dǎo)電層由與表側(cè)電極OlX?08X相同的高伸長性導(dǎo)電材料形成，與各個(gè)表側(cè)電極OlX?08X連接而形成。在第二導(dǎo)電層的下表面形成有沿著長度方向延伸的凹部。第一導(dǎo)電層層疊于第二導(dǎo)電層的下表面。第一導(dǎo)電層的上部配置于第二導(dǎo)電層的凹部。第一導(dǎo)電層的寬度小于第二導(dǎo)電層的寬度。第一導(dǎo)電層由高導(dǎo)電性材料形成，與表側(cè)電極OlX?08X的各個(gè)端子部連接而形成。保護(hù)層以覆蓋第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層的方式配置于表側(cè)基材21的下表面。
[0064]表側(cè)布線部Olx~08x的各個(gè)左端部配置有與沒有圖示的測定電路電連接的連接端部200x。連接端部200x分別具有:第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層和加強(qiáng)層。加強(qiáng)層以覆蓋第一導(dǎo)電層的方式層疊于第二導(dǎo)電層的下表面。第一導(dǎo)電層夾設(shè)于第二導(dǎo)電層與加強(qiáng)層之間。
[0065]在表側(cè)片構(gòu)件20和里側(cè)片構(gòu)件30的邊緣部，如圖1中用陰影所示，配置有多個(gè)熔接部12。多個(gè)熔接部12以包圍介電層11的周圍的方式，配置為虛線狀。表側(cè)片構(gòu)件20與里側(cè)片構(gòu)件30在熔接部12處接合。
[0066]檢測部A0101~A0808配置于:表側(cè)電極OlX~08X與里側(cè)電極OlY~08Y的從上下方向看交叉的部分(重復(fù)的部分)。檢測部A0101~A0808分別具備:表側(cè)電極OlX~08X的一部分、里側(cè)電極OlY~08Y的一部分、和介電層11的一部分。檢測部A0101~A0808配置了總計(jì)64個(gè)(=8個(gè)X8個(gè))。檢測部A0101~A0808在介電層11的大致整面上大致等間隔地配置。在包圍檢測部A0101~A0808的矩形狀的區(qū)域中，檢測到載荷分布。檢測部的符號“Α 〇〇ΛΛ ”中，前二位的“〇〇”對應(yīng)于表側(cè)電極OlX~08Χ。后二位的“ΛΛ”對應(yīng)于里側(cè)電極OlY~08Υ。
[0067][靜電電容型傳感器的制造方法]
[0068]接著，對于本實(shí)施方式的靜電電容型傳感器I的制造方法進(jìn)行說明。本實(shí)施方式的靜電電容型傳感器I的制造方法具有:片構(gòu)件制作工序、層疊工序和熔接工序。
[0069]片構(gòu)件制作工序中，首先，調(diào)制下面的四種涂料。
[0070](I)第二導(dǎo)電涂料，用于形成:表側(cè)電極OlX~08Χ、里側(cè)電極OlY~08Υ、表側(cè)布線部Olx~08χ和里側(cè)布線部Oly~08y的第二導(dǎo)電層。
[0071](2)第一導(dǎo)電涂料，用于形成表側(cè)布線部Olx~OSx和里側(cè)布線部Oly~08y的第
一導(dǎo)電層。
[0072](3)保護(hù)層用涂料，用于形成保護(hù)層34。
[0073](4)加強(qiáng)層用涂料，用于形成加強(qiáng)層35。
[0074]接著，將調(diào)制的四種涂料適宜地絲網(wǎng)印刷于表側(cè)基材21的下表面(圖1中的下表面。印刷時(shí)向上配置。)，使之加熱固化，由此形成表側(cè)電極OlX~08X以及表側(cè)布線部Olx~08x。這樣，制作表側(cè)片構(gòu)件20。同樣地，將調(diào)制的四種涂料適宜地絲網(wǎng)印刷于里側(cè)基材31的上表面，使之加熱固化，由此形成里側(cè)電極OlY~08Y以及里側(cè)布線部Oly~08y。這樣，制作里側(cè)片構(gòu)件30。
[0075]在層疊工序中，由下依次層疊里側(cè)片構(gòu)件30、介電層11和表側(cè)片構(gòu)件20。即，以在里側(cè)基材31的上表面形成的里側(cè)電極OlY~08Y、與在表側(cè)基材21的下表面形成的表側(cè)電極OlX~08X之間夾裝介電層11的方式，層疊里側(cè)片構(gòu)件30、介電層11以及表側(cè)片構(gòu)件20。
[0076]在熔接工序中，將層疊的表側(cè)片構(gòu)件20和里側(cè)片構(gòu)件30的邊緣部以規(guī)定的間隔進(jìn)行點(diǎn)熔接(參照圖1的熔接部12)。由此制造本實(shí)施方式的靜電電容型傳感器I。
[0077][靜電電容型傳感器的工作]
[0078]接著，對于本實(shí)施方式的靜電電容型傳感器I的工作進(jìn)行說明。首先，在對靜電電容型傳感器I施加載荷之前(初期狀態(tài))，對于表側(cè)電極OlX~08X、里側(cè)電極OlY~08Y施加電壓，對于檢測部AOlOl?A0808算出各自的靜電電容C。即，恰好由檢測部A0101掃描至檢測部A0808為止，算出靜電電容C。接著，對靜電電容型傳感器I施加載荷之后，也同樣地，對于檢測部A0101?A0808算出各自的靜電電容C。在施加了載荷的部分的檢測部，表側(cè)電極與里側(cè)電極的距離變小。由此，該檢測部的靜電電容C變大。由該靜電電容C的變化量Λ C計(jì)算出檢測部A0101?A0808各自的載荷。
[0079][作用效果]
[0080]接著，對于本實(shí)施方式的靜電電容型傳感器I的作用效果，進(jìn)行說明。本實(shí)施方式的靜電電容型傳感器I的布線部由本發(fā)明的柔性導(dǎo)電構(gòu)件形成。即，在里側(cè)基材31的上表面上形成的里側(cè)布線部Oly?08y分別具有第一導(dǎo)電層33和第二導(dǎo)電層32。同樣地，在表側(cè)基材21的下表面形成的表側(cè)布線部Olx?08χ分別具有第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層。第一導(dǎo)電層33由高導(dǎo)電性材料形成，第二導(dǎo)電層32由高伸長性導(dǎo)電材料形成。自然狀態(tài)(未伸長)下，主要通過第一導(dǎo)電層33導(dǎo)通，所以電阻小。另外，在伸長時(shí)，主要通過第二導(dǎo)電層32導(dǎo)通,所以電阻小。這樣,在表側(cè)布線部Olx?08χ、里側(cè)布線部Oly?08y,根據(jù)狀態(tài)選擇有利的導(dǎo)通路徑，無論在自然狀態(tài)下還是在伸長時(shí)，都能夠維持所希望的導(dǎo)電性。因此，即便重復(fù)伸縮電阻也不易增加。
[0081]另外，第一導(dǎo)電層33與第二導(dǎo)電層32層疊而配置，所以能夠發(fā)揮導(dǎo)電層之間的加強(qiáng)效果。由此,表側(cè)布線部Olx?08x、里側(cè)布線部Oly?08y的應(yīng)對伸縮的耐久性優(yōu)異。另外，配置于里側(cè)基材31側(cè)的第二導(dǎo)電層32的上表面(層疊有第一導(dǎo)電層33的面)的表面粗糙度為1.98μπι。該表面粗糙度的值為第二導(dǎo)電層32的厚度的約1/5。因此，第一導(dǎo)電層33與第二導(dǎo)電層32的密合力大。因此，即便重復(fù)伸縮，第一導(dǎo)電層33與第二導(dǎo)電層32也不易剝離。需要說明的是，在上述實(shí)施方式中，按照基材/第二導(dǎo)電層/第一導(dǎo)電層的順序?qū)盈B，但也可以將層疊順序倒置，即也可以按照基材/第一導(dǎo)電層/第二導(dǎo)電層的順序?qū)盈B。
[0082]另外，表側(cè)布線部Olx?08χ、里側(cè)布線部Oly?08y除了連接端部200x、300y以夕卜，具有由硅橡膠形成的保護(hù)層34。因此，第一導(dǎo)電層33所包含的銀粉末不易氧化。因此，即便長期使用，第一導(dǎo)電層33的導(dǎo)電性也不易降低。另外，通過用保護(hù)層34覆蓋，能夠確保與外部的絕緣性。進(jìn)而，也可以期待表側(cè)布線部Olx?08x、里側(cè)布線部Oly?08y的加強(qiáng)效果。另一方面，在連接端部200x、300y中，表側(cè)布線部Olx?08x、里側(cè)布線部Oly?08y，具有包含炭黑的加強(qiáng)層35。由此，連接端部200x、300y的強(qiáng)度變大，耐久性提高。這樣，在靜電電容型傳感器I中，不易產(chǎn)生起因于電極、布線的性能的降低。由此，靜電電容型傳感器I的耐久性優(yōu)異。
[0083]實(shí)施例
[0084]接著，通過列舉實(shí)施例來更具體地說明本發(fā)明。
[0085]<第一導(dǎo)電涂料A的調(diào)制>
[0086]如下調(diào)制第一導(dǎo)電涂料A。首先，將聚氨酯橡膠聚合物(Τ0Υ0Β0 C0.，LTD.制“VYL0N”(注冊商標(biāo))BX1001”) 100質(zhì)量份溶解于溶劑丁基卡必醇醋酸酯中。向該聚氨酯橡膠溶液中添加銀粉末(FUKUDA METAL F0IL&P0WDER C0., LTD.制 “Ag_XF301 ”)400 質(zhì)量份，進(jìn)行攪拌。
[0087]<第二導(dǎo)電涂料B?D的調(diào)制>[0088]如下調(diào)制第二導(dǎo)電涂料B。首先,將丙烯酸(酯)橡膠聚合物(Zeon Corporation制“NIP0L”(注冊商標(biāo))AR42W”)100質(zhì)量份、交聯(lián)劑乙二胺0.1質(zhì)量份用輥式捏合機(jī)(rollmill)混合，調(diào)制丙烯酸(酯)橡膠組合物。接著，將調(diào)制的丙烯酸(酯)橡膠組合物溶解于丁基卡必醇醋酸酯中，調(diào)制丙烯酸(酯)橡膠溶液。向該丙烯酸(酯)橡膠溶液中添加碳納米管(Showa Denko K.K.制“VGCF (注冊商標(biāo))”)20質(zhì)量份、以及炭黑(Ketchen BlackInternational C0., Ltd.制 “Ketjen black.EC300JD”)17 質(zhì)量份,進(jìn)行攬拌。另外，除了變更碳納米管和炭黑的配混量以外，與第二導(dǎo)電涂料B同樣地，調(diào)制第二導(dǎo)電涂料C、D。
[0089]<導(dǎo)電層的物性和表面粗糙度的測定>
[0090]將調(diào)制的各導(dǎo)電涂料棒涂印刷于基材(脫模PET薄膜)，制造A?D的導(dǎo)電層。第一導(dǎo)電層A由高導(dǎo)電性材料形成。第二導(dǎo)電層B?D由高伸長性導(dǎo)電材料形成。接著，測定各導(dǎo)電層的彈性模量、切斷時(shí)伸長率、未伸長時(shí)的體積電阻率、50%伸長時(shí)的體積電阻率和表面粗糙度。測定方法如下。將各導(dǎo)電層的組成和物性等測定結(jié)果，示于下述表I中。表I中，原料的配混量的單位是質(zhì)量份。
[0091][彈性模量]
[0092]根據(jù)JIS K7127(1999)進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，由得到的應(yīng)力_伸長率曲線算出彈性模量。試驗(yàn)片使用型號2。
[0093][切斷時(shí)伸長率]
[0094]根據(jù)JIS Κ6251 (2010)進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，計(jì)算出切斷時(shí)伸長率(Eb)。試驗(yàn)片使用啞鈴狀5號型，將伸長速度設(shè)為100mm/min。
[0095][體積電阻率]
[0096]根據(jù)JIS K6271(2008)的平行端子電極法，測定體積電阻率。未伸長時(shí)的電極間距離設(shè)為10mm。作為支撐試驗(yàn)片的絕緣樹脂制支撐具，使用市售的硅橡膠片(KUREHAELASTOMER C0.，Ltd.制)。
[0097][表面粗糙度]
[0098]由導(dǎo)電層的截面的SEM照片，通過上述的式(I)算出表面粗糙度。
[0099][表 I]
【權(quán)利要求】
1.一種柔性導(dǎo)電構(gòu)件，其特征在于，具備:具有伸縮性的基材、 和在該基材的表面上以層疊和并列的至少一種形式配置的多個(gè)導(dǎo)電層； 該導(dǎo)電層具有:由高導(dǎo)電性材料形成的第一導(dǎo)電層，所述高導(dǎo)電性材料包含彈性體和導(dǎo)電材料且未伸長時(shí)的體積電阻率為5Χ10_2Ω._以下；和由高伸長性導(dǎo)電材料形成的第二導(dǎo)電層，所述高伸長性導(dǎo)電材料未伸長時(shí)的體積電阻率大于該高導(dǎo)電性材料的未伸長時(shí)的體積電阻率、包含彈性體和導(dǎo)電材料且50%伸長時(shí)的體積電阻率相對于未伸長時(shí)的變化為10倍以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性導(dǎo)電構(gòu)件，其中，所述高導(dǎo)電性材料未伸長時(shí)的體積電阻率與所述高伸長性導(dǎo)電材料未伸長時(shí)的體積電阻率的差為5位數(shù)以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的柔性導(dǎo)電構(gòu)件，其中，所述高伸長性導(dǎo)電材料的彈性模量為50MPa以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?權(quán)利要求3的任一項(xiàng)所述的柔性導(dǎo)電構(gòu)件，其中，所述高伸長性導(dǎo)電材料中包含的所述導(dǎo)電材料為導(dǎo)電性炭粉末。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?權(quán)利要求4的任一項(xiàng)所述的柔性導(dǎo)電構(gòu)件,其中,所述高導(dǎo)電性材料中包含的所述導(dǎo)電材料為金屬粉末。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?權(quán)利要求5的任一項(xiàng)所述的柔性導(dǎo)電構(gòu)件，其是將所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層層疊而成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的柔性導(dǎo)電構(gòu)件，其中，所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層中，配置于所述基材側(cè)的導(dǎo)電層的表面粗糙度為該導(dǎo)電層的厚度的1/200以上且2倍以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或權(quán)利要求7所述的柔性導(dǎo)電構(gòu)件，其中，在所述基材的表面配置有所述第二導(dǎo)電層，在該第二導(dǎo)電層的表面配置有所述第一導(dǎo)電層。
9.一種轉(zhuǎn)換器，其特征在于，具備權(quán)利要求1?權(quán)利要求8的任一項(xiàng)所述的柔性導(dǎo)電構(gòu)件。
【文檔編號】H05K1/09GK103959396SQ201280050573
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月21日
【發(fā)明者】田口祐太朗, 川口絢也, 小林淳, 吉川均, 吉川武明 申請人:東海橡塑工業(yè)株式會社