柔性導電構件以及使用其的轉換器的製造方法
2024-02-07 14:24:15
柔性導電構件以及使用其的轉換器的製造方法
【專利摘要】本發明的柔性導電構件具備：具有伸縮性的基材(31)、和在基材(31)的表面上以層疊和並列的至少一種形式配置的多個導電層(32、33)。導電層(32、33)具有：由高導電性材料形成的第一導電層(33)，所述高導電性材料包含彈性體和導電材料且未伸長時的體積電阻率為5×10-2Ω·cm以下；和由高伸長性導電材料形成的第二導電層(32)，所述高伸長性導電材料未伸長時的體積電阻率大於該高導電性材料的未伸長時的體積電阻率、包含彈性體和導電材料且50%伸長時的體積電阻率相對於未伸長時的變化為10倍以下。
【專利說明】柔性導電構件以及使用其的轉換器
【技術領域】
[0001]本發明涉及適合於能夠伸縮的電極、布線等的柔性導電構件。
【背景技術】
[0002]目前利用彈性體等高分子材料開發出了柔軟性高、小型且輕量的轉換器。該種轉換器在電極間夾裝彈性體制的介電層而構成。例如，為致動器的情況下，通過與電極間的施加電壓相應的介電層的伸縮而驅動構件。為靜電電容型傳感器的情況下，檢測由介電層的變形導致的電極間的靜電電容的變化。因此，在柔性的轉換器中，對於電極、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，對於連接轉換器和電路的布線體、與電路的連接部中使用的導電構件，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電材料的導電材料(例如，參照專利文獻1、2)。
[0003]現有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開2010-153821號公報
[0006]專利文獻2:日本特開2011-75322號公報
[0007]專利文獻3:日本特開2005-317638號公報
[0008]專利文獻4:日本特開平6-194680號公報
【發明內容】
_9] 發明要解決的問題
[0010]布線材料中，從減小電阻的觀點出發，作為導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，則與配混導電性碳的情況相比較，難以形成導通路徑。因此，為了得到所希望的導電性，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，伸長時應力在彈性體與金屬粉末的界面集中，容易產生裂紋。由此，伸長時電阻顯著地增加。
[0011]這一點上，在彈性體中配混了導電性碳的導電材料與配混了金屬粉末的導電材料相比較，彈性模量小、柔軟性優異。因此，即便伸長電阻也不易增加。然而，導電性碳的電阻率為0.1?I Ω.cm左右，比較大。因此，由在彈性體中配混了導電性碳的導電材料形成布線等的情況下，電阻變大而難以實現所希望的導電性。於是，難以通過一種導電材料兼顧伸縮性和導電性。
[0012]本發明是鑑於這樣的情況而做出的，課題在於提供能夠伸縮的、導電性優異、即便重複伸縮電阻也不易增加的柔性導電構件。另外，課題還在於通過將該柔性導電構件用於布線等而提供柔軟且耐久性優異的轉換器。
[0013]用於解決問題的方案
[0014](I)為了解決上述問題，本發明的柔性導電構件的特徵在於，具備:具有伸縮性的基材、和在該基材的表面上以層疊和並列的至少一種形式配置的多個導電層，該導電層具有:由高導電性材料形成的第一導電層，所述高導電性材料包含彈性體和導電材料且未伸長時的體積電阻率為5Χ10_2Ω.cm以下；和由高伸長性導電材料形成的第二導電層，所述高伸長性導電材料未伸長時的體積電阻率大於該高導電性材料的未伸長時的體積電阻率、包含彈性體和導電材料且50%伸長時的體積電阻率相對於未伸長時的變化為10倍以下。
[0015]本發明的柔性導電構件具備在具有伸縮性的基材的表面上配置的至少兩種導電層。導電層之一(第一導電層)由高導電性材料形成，另一者(第二導電層)由高伸長性導電材料形成。第一導電層和第二導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，彈性體包含交聯橡膠和熱塑性彈性體。
[0016]高導電性材料未伸長時(自然狀態)的體積電阻率為5Χ10_2Ω.αιι以下。S卩，第一導電層的導電性高。另一方面，高伸長性導電材料未伸長時的體積電阻率大於高導電性材料未伸長時的體積電阻率。但是，高伸長性導電材料50%伸長時的體積電阻率相對於未伸長時的變化為10倍以下。即，第二導電層的導電性即便伸長也不易降低。本發明的柔性導電構件中，包含這兩種導電層的多個導電層以層疊、並列、層疊且並列的形式配置於基材上。因此，在自然狀態的情況下，即便第二導電層的體積電阻率變大，由於主要介由第一導電層導通所以也能夠減小電阻。另外，伸長時即便在第一導電層的體積電阻率增加的情況下，由於主要通過第二導電層導通所以也能夠減小電阻。
[0017]這樣，如果利用本發明的柔性導電構件，則根據狀態通過選擇有利的導通路徑，從而無論在自然狀態下還是伸長時都能夠維持所希望的導電性。因此，即便重複伸縮電阻也不易增加。另外，導電層層疊而配置的情況下，發揮導電層之間的加強效果，應對伸縮的耐久性提聞。
[0018]需要說明的是，上述專利文獻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3中記載的是印刷布線板、安裝電路基板等布線板，對於該種布線板不要求伸縮性。由此，當然對於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3中，伸長時的布線電阻的增加並不會成為問題。另外，上述專利文獻4中公開有炭糊劑和銀糊劑的二層結構的導電層作為ITO膜的加強用導電層。但是，導電層的伸縮性不是必要的。因此，伸長時的導電層電阻的增加並不會成為問題。
[0019](2)本發明的轉換器的特徵在於，具備上述(I)的構成的柔性導電構件。
[0020]轉換器是將某種能量轉換為其他種類的能量的裝置。轉換器中包括:進行機械能與電能的轉換的致動器、傳感器、發電元件等，或者進行聲能與電能的轉換的揚聲器、話筒
坐寸ο
[0021]本發明的轉換器中，可以利用上述本發明的柔性導電構件形成電極、布線。利用本發明的柔性導電構件形成的電極、布線能夠伸縮，無論在自然狀態下還是在伸長時都具有高的導電性。因此，本發明的轉換器不易產生起因於電極、布線的性能的降低。因此，本發明的轉換器的耐久性優異。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明的轉換器的一實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]附圖標記說明
[0028]1:靜電電容型傳感器(轉換器)、11:介電層、12:熔接部、20:表側片構件、21:表側基材、30:裡側片構件、31:裡側基材、32:第二導電層、33:第一導電層、34:保護層、35:加強層、320:凹部、330:端子部。
[0029]OlX?08X:表側電極、OlY?08Y:裡側電極、Olx?08x:表側布線部、200x:連接端部、Oly?08y:裡側布線部、300y:連接端部、A0101?A0808:檢測部。
【具體實施方式】
[0030]以下，首先，對於本發明的柔性導電構件的實施方式進行說明。接著，對於本發明的轉換器的實施方式進行說明。需要說明的是，本發明的柔性導電構件及其轉換器並不限定於以下的實施方式，在不偏離本發明的主旨的範圍內，本領域技術人員可根據能夠進行的各種變更、改良等方式進行實施。
[0031]
[0032]本發明的柔性導電構件具備:具有伸縮性的基材、和在該基材的表面以層疊和並列的至少一種形式配置的多個導電層。
[0033]基材只要是能夠伸縮的且能夠形成導電層的物質，就沒有特別的限定。作為基材，可列舉出例如:聚醯亞胺、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]作為導電層，至少配置有後述的第一導電層和第二導電層。除了第一導電層和第二導電層之外，也可以配置其他種類的導電層。導電層以層疊、並列以及它們的組合的形式配置。並列配置的情況下，導電層之間既可以接觸也可以不接觸。導電層之間不接觸的情況下，各個導電層並列地電連接。本發明的柔性導電構件除了導電層之外，也可以具備覆蓋導電層的保護層等。
[0035]導電層之一的第一導電層由高導電性材料形成，所述高導電性材料包含彈性體和導電材料且未伸長時的體積電阻率為5Χ10_2Ω.cm以下。從進一步提高導電性的觀點出發，高導電性材料未伸長時的體積電阻率優選為1X10 3 Ω.cm以下。
[0036]對於彈性體，沒有特別的限定。例如，合適的有:聚氨酯橡膠、丙烯酸(酯)橡膠、矽橡膠、乙丙橡膠、天然橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠、環氧氯丙烷橡膠、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯等。
[0037]作為導電材料，為了使未伸長時的體積電阻率為5Χ10_2Ω._以下，優選使用銀、金、銅、鎳、銠、鈀、鉻、鈦、鉬、鐵以及它們的合金等的金屬粉末。可以單獨使用一種金屬粉末，或者混合二種以上使用。其中，優選銀粉末。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，相對於100質量份的彈性體優選為200質量份以上。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於100質量份的彈性體優選為500質量份以下。[0038]作為其他的導電層之一的第二導電層由高伸長性導電材料形成，所述高伸長性導電材料未伸長時的體積電阻率大於高導電性材料未伸長時的體積電阻率，包含彈性體和導電材料且50%伸長時的體積電阻率相對於未伸長時的變化為10倍以下。
[0039]彈性體任選與第一導電層的彈性體相同或不同。可以從上述第一導電層的說明中列舉的彈性體中適宜選擇。
[0040]作為導電材料，優選使用炭黑、碳納米管、石墨等導電性炭粉末。高伸長性導電材料未伸長時的體積電阻率大於上述的高導電性材料未伸長時的體積電阻率。例如，高伸長性導電材料未伸長時的體積電阻率優選為IXlO1Q.cm以下。另外，高導電性材料未伸長時的體積電阻率、與高伸長性導電材料未伸長時的體積電阻率的差優選為5位數以下。為了實現這樣的高伸長性導電材料，可以適宜調整導電性炭粉末的種類和配混量。例如，導電性炭粉末的配混量相對於100質量份彈性體優選為10質量份以上。另一方面，如果導電性炭粉末的配混量變多則柔軟性降低。因此，導電性炭粉末的配混量相對於100質量份彈性體優選為100質量份以下。
[0041]將50%伸長時的體積電阻率相對於未伸長時的變化進行比較時,高伸長性導電材料的變化小於高導電性材料的變化。高伸長性導電材料的體積電阻率即便伸長也不易增力口。具體而言，高伸長性導電材料50%伸長時的體積電阻率相對於未伸長時的變化為10倍以下。另外，從提高柔軟性而容易伸縮的觀點出發，高伸長性導電材料的彈性模量優選為50MPa以下。
[0042]如上所述，導電層以層疊、並列以及它們的組合的形式配置。從通過導電層之間的加強效果而使應對伸縮的耐久性提高的觀點出發，優選第一導電層和第二導電層進行層疊。例如，第一導電層包含金屬粉末而第二導電層包含導電性炭粉末的情況下，通過使包含具有加強效果的導電性炭粉末的第二導電層與第一導電層層疊，能夠加強第一導電層。
[0043]第一導電層與第二導電層層疊的情況下，如果界面存在凹凸，則兩層的密合力變大。即，如果導電層的層疊面的表面粗糙度大，則由錨固效果，即便伸縮導電層也不易剝離。另外，如果層疊的導電層之間的密合力大，則伸縮時的應力不是傳達至一個導電層而是導電層整體，所以導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，例如將配置於基材側的導電層的表面粗糙度設為該導電層的厚度的1/200以上即可。另一方面，如果凹凸過大，則應力變得容易集中於凹部(層薄的部分)，有裂紋產生的擔心。因此，可以將配置於基材側的導電層的表面粗糙度設為該導電層的厚度的2倍以下。例如，第一導電層包含金屬粉末而第二導電層包含導電性炭粉末的情況下，第二導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出發，優選在基材的表面配置第二導電層、在該第二導電層的表面配置第一導電層的形式。
[0044]本說明書中，導電層的表面粗糙度可以採用通過以下的方法算出的值。首先，用掃描型電子顯微鏡(SEM)觀察導電層在層疊方向的截面，確定測定對象的導電層的界面的基準線。接著，算出由基準線突出的峰部(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)/基準線的長度...(I)
[0046]本發明的柔性導電構件中，對於導電層的形成方法，沒有特別的限定。可以將預先形成的導電層貼合於基材，也可以印刷導電塗料。如果利用印刷法，則能夠容易地形成長條、細線、薄膜狀的導電層。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、絲網印刷、移印印刷、光刻等。其中，從容易調整塗膜厚度、尺寸精度高的理由出發，優選絲網印刷法。
[0047]通過印刷法形成導電層的情況下，優選考慮導電塗料所包含的溶劑、與被印刷構件所包含的聚合物的相容性。例如，如果基材的聚合物與導電塗料所包含的溶劑的相容性高(兩者的SP值(溶解度參數)接近)時，則將導電塗料印刷於基材時，存在溶劑滲透至基材而基材溶脹的擔心。另外，通過印刷法形成層疊的導電層的情況下，第一層的彈性體與形成第二層的導電塗料所包含的溶劑的相容性越高越好。如果兩者的相容性低，導電塗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心。
[0048]〈轉換器〉
[0049]本發明的轉換器具備上述本發明的柔性導電構件。對作為本發明的轉換器的一例的靜電電容型傳感器的實施方式進行說明。本實施方式的靜電電容型傳感器中，本發明的柔性導電構件實現為布線結構。
[0050][靜電電容型傳感器的構成]
[0051]首先，對於本實施方式的靜電電容型傳感器的構成進行說明。圖1表不本實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，表示透過在表裡方向(厚度方向)上層疊的構件。圖1、圖3中省略保護層而表示。
[0052]如圖1、圖2所示，本實施方式的靜電電容型傳感器I具備:介電層11、表側片構件
20、和裡側片構件30。介電層11為聚氨酯泡沫制，呈現長方形的片狀。介電層11的厚度為300 μ m0介電層11沿著XY方向(左右和前後方向)延伸。表側片構件20和裡側片構件30夾著介電層11而層疊。
[0053]裡側片構件30配置於介電層11的下側(裡側)。裡側片構件30具有:裡側基材31、裡側電極OlY?08Y、和裡側布線部Oly?08y。裡側基材31為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)制，呈現長方形狀。
[0054]裡側電極OlY?08Y在裡側基材31的上表面(表面)形成總計8根。裡側電極OlY?08Y分別呈現帶狀。裡側電極OlY?08Y分別沿著X方向(左右方向)延伸。裡側電極OlY?08Y沿著Y方向(前後方向)隔著規定間隔而相互大致平行地配置。裡側電極OlY?08Y分別包含丙烯酸(酯)橡膠、炭黑、碳納米管。在裡側電極OlY?08Y的各個左端部上表面配置端子部330。端子部330分別呈現長方形狀。端子部330的一部分在左方延伸，與後述的裡側布線部Oly?08y的第一導電層33連接。端子部330由與第一導電層33相同的高導電性材料形成，包含聚氨酯橡膠和銀粉末。
[0055]裡側布線部Oly?08y在裡側基材31的上表面形成總計8根。裡側布線部Oly?OSy分別呈現直線狀。裡側布線部Oly?OSy分別與裡側電極OlY?08Y的左端部連接。裡側片構件30中的、裡側基材31與裡側布線部Oly?OSy的層疊部分別包含於本發明的柔性導電構件中。圖3中將一部分放大，另外，如圖4中表示的裡側布線部Oly的截面圖，裡側布線部Oly?OSy除了連接端部300y以外，分別具有:第一導電層33、第二導電層32和保護層34。[0056]第二導電層32配置於裡側基材31的上表面。第二導電層32由與裡側電極OlY?08Y相同的高伸長性導電材料形成，包含丙烯酸(酯)橡膠、炭黑、碳納米管。第二導電層32與各個裡側電極OlY?08Y連接而形成。高伸長性導電材料(第二導電層32)未伸長時的體積電阻率為2.0X ΙΟ—1 Ω.cm,50%伸長時的體積電阻率為7.0X ΙΟ—1 Ω.cm、彈性模量為20MPa。第二導電層32的上表面的表面粗糙度為1.98 μ m。第二導電層32的寬度為4mm，厚度為10 μ m。在第二導電層32的上表面，形成有在長度方向延伸的凹部320。
[0057]第一導電層33層疊於第二導電層32的上表面。第一導電層33的下部配置於第二導電層32的凹部320。第一導電層33由高導電性材料形成,包含聚氨酯橡膠和銀粉末。高導電性材料(第一導電層33)未伸長時的體積電阻率為6.7Χ10_5Ω.cm、50%伸長時的體積電阻率為2.0Χ10_3Ω.cm、彈性模量為lOOMPa。第一導電層33的寬度為1_，厚度為50 μ m。第一導電層33與裡側電極OlY?08Y的各個端子部330連接而形成。
[0058]保護層34以覆蓋第二導電層32和第一導電層33的方式配置於裡側基材31的上表面。保護層34由娃橡膠形成。
[0059]裡側布線部Oly?08y的各個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中表示的裡側布線部Oly的截面圖，連接端部300y分別具有:第一導電層33、第二導電層32和加強層35。加強層35以覆蓋第一導電層33的方式層疊於第二導電層32的上表面。第一導電層33夾設於第二導電層32與加強層35之間。加強層35包含聚酯樹脂和炭黑。
[0060]表側片構件20配置於介電層11的上側(表側)。表側片構件20具有:表側基材
21、表側電極OlX?08X和表側布線部Olx?08x。表側基材21為PET制，呈現出與裡側基材31相同的長方形狀。
[0061]表側電極OlX?08X在表側基材21的下表面(裡面)形成總計8根。表側電極OlX?08X分別呈現帶狀。表側電極OlX?08X分別在Y方向(前後方向)上延伸。表側電極OlX?08X沿著X方向(左右方向)隔著規定間隔而相互大致平行地配置。表側電極OlX?08X分別包含丙烯酸(酯)橡膠、炭黑、碳納米管。表側電極OlX?08X的各個前端部下表面，與裡側電極OlY?08Y同樣地配置有端子部。端子部的一部分在前方延伸，與後述的表側布線部Olx?08x的第二導電層連接。端子部由與表側布線部Olx?OSx相同的高導電性材料形成，包含聚氨酯橡膠和銀粉末。
[0062]表側布線部Olx?08x在表側基材21的下表面形成總計8根。表側布線部Olx?08x分別呈現直線狀。表側布線部Olx?08x分別與表側電極OlX?08X的前端部連接。表側片構件20中的、表側基材21與表側布線部Olx?08x的層疊部分別包含於本發明的柔性導電構件中。表側布線部Olx?08x的構成與裡側布線部Oly?08y的構成相同。由此，以下，簡單地進行說明。
[0063]表側布線部Olx?OSx除了連接端部200x以外，分別具有:第一導電層、第二導電層和保護層。第二導電層配置於表側基材21的下表面。第二導電層由與表側電極OlX?08X相同的高伸長性導電材料形成，與各個表側電極OlX?08X連接而形成。在第二導電層的下表面形成有沿著長度方向延伸的凹部。第一導電層層疊於第二導電層的下表面。第一導電層的上部配置於第二導電層的凹部。第一導電層的寬度小於第二導電層的寬度。第一導電層由高導電性材料形成，與表側電極OlX?08X的各個端子部連接而形成。保護層以覆蓋第一導電層和第二導電層的方式配置於表側基材21的下表面。
[0064]表側布線部Olx~08x的各個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:第一導電層、第二導電層和加強層。加強層以覆蓋第一導電層的方式層疊於第二導電層的下表面。第一導電層夾設於第二導電層與加強層之間。
[0065]在表側片構件20和裡側片構件30的邊緣部，如圖1中用陰影所示，配置有多個熔接部12。多個熔接部12以包圍介電層11的周圍的方式，配置為虛線狀。表側片構件20與裡側片構件30在熔接部12處接合。
[0066]檢測部A0101~A0808配置於:表側電極OlX~08X與裡側電極OlY~08Y的從上下方向看交叉的部分(重複的部分)。檢測部A0101~A0808分別具備:表側電極OlX~08X的一部分、裡側電極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64個(=8個X8個)。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」對應於表側電極OlX~08Χ。後二位的「ΛΛ」對應於裡側電極OlY~08Υ。
[0067][靜電電容型傳感器的製造方法]
[0068]接著，對於本實施方式的靜電電容型傳感器I的製造方法進行說明。本實施方式的靜電電容型傳感器I的製造方法具有:片構件製作工序、層疊工序和熔接工序。
[0069]片構件製作工序中，首先，調製下面的四種塗料。
[0070](I)第二導電塗料，用於形成:表側電極OlX~08Χ、裡側電極OlY~08Υ、表側布線部Olx~08χ和裡側布線部Oly~08y的第二導電層。
[0071](2)第一導電塗料，用於形成表側布線部Olx~OSx和裡側布線部Oly~08y的第
一導電層。
[0072](3)保護層用塗料，用於形成保護層34。
[0073](4)加強層用塗料，用於形成加強層35。
[0074]接著，將調製的四種塗料適宜地絲網印刷於表側基材21的下表面(圖1中的下表面。印刷時向上配置。)，使之加熱固化，由此形成表側電極OlX~08X以及表側布線部Olx~08x。這樣，製作表側片構件20。同樣地，將調製的四種塗料適宜地絲網印刷於裡側基材31的上表面，使之加熱固化，由此形成裡側電極OlY~08Y以及裡側布線部Oly~08y。這樣，製作裡側片構件30。
[0075]在層疊工序中，由下依次層疊裡側片構件30、介電層11和表側片構件20。即，以在裡側基材31的上表面形成的裡側電極OlY~08Y、與在表側基材21的下表面形成的表側電極OlX~08X之間夾裝介電層11的方式，層疊裡側片構件30、介電層11以及表側片構件20。
[0076]在熔接工序中，將層疊的表側片構件20和裡側片構件30的邊緣部以規定的間隔進行點熔接(參照圖1的熔接部12)。由此製造本實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，對於本實施方式的靜電電容型傳感器I的工作進行說明。首先，在對靜電電容型傳感器I施加載荷之前(初期狀態)，對於表側電極OlX~08X、裡側電極OlY~08Y施加電壓，對於檢測部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施加載荷之後，也同樣地，對於檢測部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，表側電極與裡側電極的距離變小。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計算出檢測部A0101?A0808各自的載荷。
[0079][作用效果]
[0080]接著，對於本實施方式的靜電電容型傳感器I的作用效果，進行說明。本實施方式的靜電電容型傳感器I的布線部由本發明的柔性導電構件形成。即，在裡側基材31的上表面上形成的裡側布線部Oly?08y分別具有第一導電層33和第二導電層32。同樣地，在表側基材21的下表面形成的表側布線部Olx?08χ分別具有第一導電層和第二導電層。第一導電層33由高導電性材料形成，第二導電層32由高伸長性導電材料形成。自然狀態(未伸長)下，主要通過第一導電層33導通，所以電阻小。另外，在伸長時，主要通過第二導電層32導通,所以電阻小。這樣,在表側布線部Olx?08χ、裡側布線部Oly?08y,根據狀態選擇有利的導通路徑，無論在自然狀態下還是在伸長時，都能夠維持所希望的導電性。因此，即便重複伸縮電阻也不易增加。
[0081]另外，第一導電層33與第二導電層32層疊而配置，所以能夠發揮導電層之間的加強效果。由此,表側布線部Olx?08x、裡側布線部Oly?08y的應對伸縮的耐久性優異。另外，配置於裡側基材31側的第二導電層32的上表面(層疊有第一導電層33的面)的表面粗糙度為1.98μπι。該表面粗糙度的值為第二導電層32的厚度的約1/5。因此，第一導電層33與第二導電層32的密合力大。因此，即便重複伸縮，第一導電層33與第二導電層32也不易剝離。需要說明的是，在上述實施方式中，按照基材/第二導電層/第一導電層的順序層疊，但也可以將層疊順序倒置，即也可以按照基材/第一導電層/第二導電層的順序層疊。
[0082]另外，表側布線部Olx?08χ、裡側布線部Oly?08y除了連接端部200x、300y以夕卜，具有由矽橡膠形成的保護層34。因此，第一導電層33所包含的銀粉末不易氧化。因此，即便長期使用，第一導電層33的導電性也不易降低。另外，通過用保護層34覆蓋，能夠確保與外部的絕緣性。進而，也可以期待表側布線部Olx?08x、裡側布線部Oly?08y的加強效果。另一方面，在連接端部200x、300y中，表側布線部Olx?08x、裡側布線部Oly?08y，具有包含炭黑的加強層35。由此，連接端部200x、300y的強度變大，耐久性提高。這樣，在靜電電容型傳感器I中，不易產生起因於電極、布線的性能的降低。由此，靜電電容型傳感器I的耐久性優異。
[0083]實施例
[0084]接著，通過列舉實施例來更具體地說明本發明。
[0085]
[0086]如下調製第一導電塗料A。首先，將聚氨酯橡膠聚合物(Τ0Υ0Β0 C0.，LTD.制「VYL0N」(註冊商標)BX1001」) 100質量份溶解於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 質量份，進行攪拌。
[0087][0088]如下調製第二導電塗料B。首先,將丙烯酸(酯)橡膠聚合物(Zeon Corporation制「NIP0L」(註冊商標)AR42W」)100質量份、交聯劑乙二胺0.1質量份用輥式捏合機(rollmill)混合，調製丙烯酸(酯)橡膠組合物。接著，將調製的丙烯酸(酯)橡膠組合物溶解於丁基卡必醇醋酸酯中，調製丙烯酸(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 (註冊商標)」)20質量份、以及炭黑(Ketchen BlackInternational C0., Ltd.制 「Ketjen black.EC300JD」)17 質量份,進行攬拌。另外，除了變更碳納米管和炭黑的配混量以外，與第二導電塗料B同樣地，調製第二導電塗料C、D。
[0089]
[0090]將調製的各導電塗料棒塗印刷於基材(脫模PET薄膜)，製造A?D的導電層。第一導電層A由高導電性材料形成。第二導電層B?D由高伸長性導電材料形成。接著，測定各導電層的彈性模量、切斷時伸長率、未伸長時的體積電阻率、50%伸長時的體積電阻率和表面粗糙度。測定方法如下。將各導電層的組成和物性等測定結果，示於下述表I中。表I中，原料的配混量的單位是質量份。
[0091][彈性模量]
[0092]根據JIS K7127(1999)進行拉伸試驗，由得到的應力_伸長率曲線算出彈性模量。試驗片使用型號2。
[0093][切斷時伸長率]
[0094]根據JIS Κ6251 (2010)進行拉伸試驗，計算出切斷時伸長率(Eb)。試驗片使用啞鈴狀5號型，將伸長速度設為100mm/min。
[0095][體積電阻率]
[0096]根據JIS K6271(2008)的平行端子電極法，測定體積電阻率。未伸長時的電極間距離設為10mm。作為支撐試驗片的絕緣樹脂制支撐具，使用市售的矽橡膠片(KUREHAELASTOMER C0.，Ltd.制)。
[0097][表面粗糙度]
[0098]由導電層的截面的SEM照片，通過上述的式(I)算出表面粗糙度。
[0099][表 I]
【權利要求】
1.一種柔性導電構件，其特徵在於，具備:具有伸縮性的基材、 和在該基材的表面上以層疊和並列的至少一種形式配置的多個導電層； 該導電層具有:由高導電性材料形成的第一導電層，所述高導電性材料包含彈性體和導電材料且未伸長時的體積電阻率為5Χ10_2Ω._以下；和由高伸長性導電材料形成的第二導電層，所述高伸長性導電材料未伸長時的體積電阻率大於該高導電性材料的未伸長時的體積電阻率、包含彈性體和導電材料且50%伸長時的體積電阻率相對於未伸長時的變化為10倍以下。
2.根據權利要求1所述的柔性導電構件，其中，所述高導電性材料未伸長時的體積電阻率與所述高伸長性導電材料未伸長時的體積電阻率的差為5位數以下。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的柔性導電構件，其中，所述高伸長性導電材料的彈性模量為50MPa以下。
4.根據權利要求1?權利要求3的任一項所述的柔性導電構件，其中，所述高伸長性導電材料中包含的所述導電材料為導電性炭粉末。
5.根據權利要求1?權利要求4的任一項所述的柔性導電構件,其中,所述高導電性材料中包含的所述導電材料為金屬粉末。
6.根據權利要求1?權利要求5的任一項所述的柔性導電構件，其是將所述第一導電層和所述第二導電層層疊而成的。
7.根據權利要求6所述的柔性導電構件，其中，所述第一導電層和所述第二導電層中，配置於所述基材側的導電層的表面粗糙度為該導電層的厚度的1/200以上且2倍以下。
8.根據權利要求6或權利要求7所述的柔性導電構件，其中，在所述基材的表面配置有所述第二導電層，在該第二導電層的表面配置有所述第一導電層。
9.一種轉換器，其特徵在於，具備權利要求1?權利要求8的任一項所述的柔性導電構件。
【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 優先權日:2012年11月21日
【發明者】田口祐太朗, 川口絢也, 小林淳, 吉川均, 吉川武明 申請人:東海橡塑工業株式會社