CN109385013A - 导电弹性体、感压电路板及感压电路板的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种导电弹性体，其特征在于，所述导电弹性体由树脂、活性剂、防焦剂、促进剂、交联剂掺杂导电材料形成；其中，所述树脂包括100份的三元乙丙橡胶、5～20份的乙叉降冰片烯、5～20份的双环戊二烯；所述活性剂的重量份为1～4份；所述防焦剂的重量份为0.1～1份；所述交联剂的重量份为0.5～3份；所述促进剂的重量份为5～20份；所述导电材料的重量份为150～300份。本发明还涉及一种包括有所述导电弹性体的感压电路板及感压电路板的制作方法。

Description

导电弹性体、感压电路板及感压电路板的制作方法
技术领域
本发明涉及压力传感器技术领域，尤其涉及一种导电弹性体、感压电路板及感压电路板的制作方法。
背景技术
目前主流压感器由金属、金属合金及半导体为主。由于金属、金属合金及半导体材料本身弹性模量的限制，金属式或半导体式电阻应变传感器存在以下缺点：柔性差、力学量变化幅度较小、且灵敏度差、结构复杂，制造成本高。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种能够解决上述技术问题的导电弹性体、感压电路板及感压电路板的制作方法。
一种导电弹性体，所述导电弹性体由树脂、活性剂、防焦剂、促进剂、交联剂掺杂导电材料形成；其中，所述树脂包括100份的三元乙丙橡胶、5～20份的乙叉降冰片烯、5～20份的双环戊二烯；所述活性剂的重量份为1～4份；所述防焦剂的重量份为0.1～1份；所述交联剂的重量份为0.5～3份；所述促进剂的重量份为5～20份；所述导电材料的重量份为150～300份。
更进一步地，所述导电材料的材料为石墨、纯银导电粉体、纯镍导电粉体、镍包石墨导电粉体、银包铝导电粉体、银包铜导电粉体、银包镍导电粉体、银包玻璃导电粉体中的一种或任意两种以上的混合物。
更进一步地，所述导电弹性体还包括0～100份的炭黑及20～100份的环烷油，且所述活性剂为氧化锌，所述防焦剂为硬脂酸，所述交联剂为硫磺。
本发明还涉及一种感压电路板。
一种感压电路板，其包括：基材层，形成在所述基材层表面的导电线路层、包覆所述导电线路层的导电弹性体及形成在所述导电弹性体表面的覆盖膜，所述导电弹性体的主要原料成分是树脂及掺杂在所述树脂中的导电材料。
更进一步地，所述导电线路层包括由多个电极形成的电极对，所述导电弹性体包覆每个电极对的上表面、侧面及填充每个电极对包括的两个电极之间的间隙。
更进一步地，所述导电材料的材料为石墨、纯银导电粉体、纯镍导电粉体、镍包石墨导电粉体、银包铝导电粉体、银包铜导电粉体、银包镍导电粉体、银包玻璃导电粉体中的一种或任意两种以上的混合物。
更进一步地，所述导电弹性体由所述树脂、活性剂、防焦剂、促进剂、交联剂掺杂所述导电材料形成；其中，所述树脂包括100份的三元乙丙橡胶、5～20份的乙叉降冰片烯、5～20份的双环戊二烯；所述活性剂的重量份为1～4份；所述防焦剂的重量份为0.1～1份；所述交联剂的重量份为0.5～3份；所述促进剂的重量份为5～20份；所述导电材料的重量份为150～300份。
更进一步地，所述覆盖膜包括保护膜及形成在保护膜上的纯胶层，所述纯胶层覆盖所述导电弹性体及填充在所述导电弹性体显露的所述基材层之间。
本发明还涉及一种感压电路板的制作方法。
一种感压电路板的制作方法，其包括如下步骤：
提供覆铜基板，所述覆铜基板包括基材层及形成在所述基材层表面的铜箔层；
将所述铜箔层形成导电线路层；
在所述导电线路层的表面涂覆导电弹性体形成一层导电弹性体，所述导电弹性体的主要原料成分是树脂及掺杂在所述树脂中的导电材料，所述导电弹性体包覆所述导电线路层；及
在所述导电弹性体表面形成一层覆盖膜。
更进一步地，所述导电线路层包括由多个电极形成的电极对，所述导电弹性体包覆每个电极对的上表面、侧面及填充每个电极对包括的两个电极之间的间隙。
更进一步地，所述导电材料的材料为石墨、纯银导电粉体、纯镍导电粉体、镍包石墨导电粉体、银包铝导电粉体、银包铜导电粉体、银包镍导电粉体、银包玻璃导电粉体中的一种或任意两种以上的混合物。
更进一步地，所述导电弹性体由所述树脂、活性剂、防焦剂、促进剂、交联剂掺杂所述导电材料形成；其中，所述树脂包括100份的三元乙丙橡胶、5～20份的乙叉降冰片烯、5～20份的双环戊二烯；所述活性剂的重量份为1～4份；所述防焦剂的重量份为0.1～1份；所述交联剂的重量份为0.5～3份；所述促进剂的重量份为5～20份；所述导电材料的重量份为150～300份。
更进一步地，所述覆盖膜包括保护膜及形成在保护膜上的纯胶层，所述纯胶层覆盖所述导电弹性体及填充在所述导电弹性体显露的所述基材层之间。
与现有技术相比，本发明提供的感压电路板的制作方法制作形成的感压电路板由于包括导电弹性体，所述感压电路板当感受到外界的压力时，所述弹性导电体会发生弹性形变，所述弹性导电体中包含的导电材料在受压的情况下会与导电线路层接触，每个电极对包括的两个电极之间的导电材料会形成导电线，导电线电性连接每个电极对包括的两个电极形成导电回路，根据隧道效应导电理论，形成回路后的感压电路板的阻值会减小；当外界压力撤销时，弹性导电体会恢复弹性形变，导电线也会随之断开，电极对的回路也就此消失，所以，本发明提供的感压电路板制作形成的压力传感器结构简单、灵敏度高。
附图说明
图1是本发明提供的感压电路板的剖视图。
图2及图3是图1所述的感压电路板的工作原理图。
图4～图7是图1所述的感压电路板的制作流程图。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面结合将结合附图及实施例，对本发明提供的高频信号传输结构及其制作方法作进一步的详细说明。
第一实施例
本发明第一实施例涉及一种导电弹性体，所述导电弹性体由树脂、活性剂、防焦剂、促进剂、交联剂、炭黑及环烷油掺杂导电材料形成。
所述树脂包括100份的三元乙丙橡胶(EPDM)、5～20份的乙叉降冰片烯(ENB)、及5～20份的双环戊二烯(DCDP)。三元乙丙橡胶为树脂的主体成分；乙叉降冰片烯具有相对较快的硫化速度，可以更好的与三元乙丙橡胶共硫化；双环戊二烯具有防焦特性、且使制成的导电弹性体具低永久形变的特性。所述树脂按以上重量份配比，可以实现导电弹性体的在受到外力时产生高弹性形变的需求，在压力撤销时，能迅速回弹。
所述活性剂为氧化锌。所述氧化锌的重量份为1～4份。氧化锌作为橡胶硫化的活性剂，能够充分提高复合促进剂的活性，进而加速硫化反应进行并缩短硫化时间，且能使硫化更充分，同时提高三元乙丙橡胶的热稳定性。在其它实施方式中，所述活性剂还可以为氧化镁或者氧化锌及氧化镁的混合物。
所述防焦剂为硬脂酸，所述硬脂酸的重量份为0.1～1份。硬脂酸作为防焦剂，防止上述原料在混合时发生焦化。
所述促进剂为橡胶领域常用促进剂，如：促进剂CBS、促进剂DM、促进剂TMTD或者促进剂MBT。在本实施方式中，所述促进剂为促进剂M(2一巯基苯并噻唑，简称MBT)，且所述促进剂的重量份为5～20份。
所述交联剂为硫磺且其重量份为0.5～3份，所述交联剂用于提高交联密度。
所述环烷油是一种操作油，环烷油的重量份为20～100份。环烷油作为导电弹性体的填充改进剂，可以提高三元乙丙橡胶的自粘性。
炭黑(HAF)的重量份为0～100份。炭黑作填充补强剂，可在较大范围内调整导电弹性体的硬度、强度。
掺杂的所述导电材料的重量份为150～300份。所述导电材料为石墨、纯银导电粉体、纯镍导电粉体、镍包石墨导电粉体、银包铝导电粉体、银包铜导电粉体、银包镍导电粉体、银包玻璃导电粉体中的一种或任意两种以上的混合物。如此重量份的导电材料掺杂到上述混合物中，能满足所述导电弹性体受到外界的压力时，所述导电材料能依次连接形成导电线。
上述组分中，按照上述重量份的原料在室温下混合就可以得到所述导电弹性体，得到的所述导电弹性体的室温粘度介于10Pa·s～35Pa·s。
第二实施例
请参阅图1，本发明第二实施例涉及一种感压电路板100，所述感压电路板为柔性电路板。所述感压电路板包括：基材层10，形成在所述基材层10表面的导电线路层20、包覆所述导电线路层20的导电弹性体30及形成在所述导电弹性体30表面的覆盖膜40。
所述基材层10的材质可以为聚酰亚胺(Polyimide,PI)、热可塑性聚酰亚胺(Thermal Plastic Polyimide,TPI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PolyethyleneTerephthalate,PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(Polythylene Naphthalate,PEN)、聚氨酯(PU)、热塑性聚氨酯(TPU)等。
所述导电线路层20是通过微影制程形成，能实现微米级的精度。所述导电线路层20的厚度可以为2um～105um。
在本实施方式中，所述导电线路层20包括由多个电极22形成的电极对24。
所述导电弹性体30包覆每个电极对24的上表面、侧面及填充每个电极对24包括的两个电极22之间的间隙。所述导电弹性体30的厚度为15um～100um。所述导电弹性体30的主要原料成分是树脂及掺杂在所述树脂中的导电材料32。
在本实施方式中，所述导电弹性体30由树脂、活性剂、防焦剂、促进剂、交联剂、炭黑及环烷油掺杂导电材料形成。
所述树脂包括100份的三元乙丙橡胶(EPDM)、5～20份的乙叉降冰片烯(ENB)、及5～20份的双环戊二烯(DCDP)。三元乙丙橡胶为树脂的主体成分；乙叉降冰片烯具有相对较快的硫化速度，可以更好的与三元乙丙橡胶共硫化；双环戊二烯具有防焦特性、且使制成的导电弹性体具低永久形变的特性。
所述活性剂为氧化锌。所述氧化锌的重量份为1～4份。氧化锌作为橡胶硫化的活性剂，能够充分提高复合促进剂的活性，进而加速硫化反应进行并缩短硫化时间，且能使硫化更充分，同时提高三元乙丙橡胶的热稳定性。在其它实施方式中，所述活性剂还可以为氧化镁或者氧化锌及氧化镁的混合物。
所述防焦剂为硬脂酸，所述硬脂酸的重量份为0.1～1份。硬脂酸作为防焦剂，防止上述原料在混合时发生焦化。
促进剂为橡胶领域常用促进剂，如：促进剂CBS、促进剂DM、促进剂TMTD或者促进剂MBT。在本实施方式中，所述促进剂为促进剂M(2一巯基苯并噻唑，简称MBT)，且促进剂的重量份为5～20份。
所述交联剂为硫磺且其重量份为0.5～3份，所述交联剂用于提高交联密度。
所述环烷油是一种操作油，环烷油的重量份为20～100份。环烷油作为导电弹性体的填充改进剂，可以提高三元乙丙橡胶的自粘性。
炭黑(HAF)的重量份为0～100份。炭黑作填充补强剂，可在较大范围内调整导电弹性体的硬度、强度。
所述导电材料的重量份为150～300份。所述导电材料为石墨、纯银导电粉体、纯镍导电粉体、镍包石墨导电粉体、银包铝导电粉体、银包铜导电粉体、银包镍导电粉体、银包玻璃导电粉体中的一种或任意两种以上的混合物。
所述覆盖膜40包括保护膜42及形成在保护膜42上的纯胶层44，所述纯胶层44覆盖所述导电弹性体30及填充在相邻的电极对24之间。相邻的电极对之间通过所述纯胶层44相绝缘。
所述纯胶层44的材质也可以为聚酰亚胺(PI)、热可塑性聚酰亚胺(TPI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚氨酯(PU)、热塑性聚氨酯(TPU)等。
请参阅图2及图3，所述感压电路板100在使用时，所述感压电路板100感受到外界的压力，所述弹性导电体30会发生弹性形变，所述弹性导电体30中包含的导电材料32在受压的情况下会与导电线路层20接触，每个电极对24包括的两个电极22之间的导电材料32与两个电极22会形成导电回路36，根据隧道效应导电理论，形成回路后的感压电路板100的阻值会减小；当外界压力撤销时，弹性导电体30会恢复弹性形变，导电回路36也会随之断开，电极对24的回路也就此消失，所以，可以根据电阻值的变化计算所受到的外界的压力。
也即，综上分析所述，所述感压电路板100在收到外界压力时阻值会减小，所述感压电路板100可以用作穿戴式显示装置的压力传感器或者机器人上。本发明提供的感压电路板制作形成的压力传感器结构简单、灵敏度高。
第三实施例
请参阅图4至图7，图4至图7揭示一种感压电路板的制作方法。所述感压电路板的制作方法包括步骤：
第一步，请参考图4，提供覆铜基板50，所述覆铜基板50包括基材层10及形成在所述基材层表面的铜箔层60。在本实施方式中，提供的是单面覆铜基板，在其他实施方式中，也可以提供双面覆铜基板。
所述基材层10的材质可以为聚酰亚胺(Polyimide,PI)、热可塑性聚酰亚胺(Thermal Plastic Polyimide,TPI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PolyethyleneTerephthalate,PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(Polythylene Naphthalate,PEN)、聚氨酯(PU)、热塑性聚氨酯(TPU)等。
第二步，请参阅图5，将所述铜箔层60形成为导电线路层20。在本实施方式中，所述导电线路层20包括由多个电极22形成的电极对24。
第三步，请参阅图6，在所述导电线路层20的表面印刷或者涂覆形成一层包覆所述导电线路层20的导电弹性体30，所述导电弹性体30包覆每个电极对24的上表面、侧面及填充每个电极24对包括的两个电极22之间的间隙。
所述导电弹性体30由树脂、活性剂、防焦剂、促进剂、交联剂、炭黑及环烷油掺杂导电材料形成。
所述树脂包括100份的三元乙丙橡胶(EPDM)、5～20份的乙叉降冰片烯(ENB)、及5～20份的双环戊二烯(DCDP)。三元乙丙橡胶为树脂的主体成分；乙叉降冰片烯具有相对较快的硫化速度，可以更好的与三元乙丙橡胶共硫化；双环戊二烯具有防焦特性、且使制成的导电弹性体具低永久形变的特性。
所述活性剂为氧化锌且其重量份为1～4份。氧化锌作为橡胶硫化的活性剂，能够充分提高复合促进剂的活性，进而加速硫化反应进行并缩短硫化时间，且能使硫化更充分，同时提高三元乙丙橡胶的热稳定性。
所述防焦剂为硬脂酸且其重量份为0.1～1份。硬脂酸作为防焦剂，防止上述原料在混合时发生焦化。
促进剂为橡胶领域常用促进剂，如：促进剂CBS、促进剂DM、促进剂TMTD或者促进剂MBT。在本实施方式中，所述促进剂为促进剂M(2一巯基苯并噻唑，简称MBT)，促进剂的重量份为5～20份。
所述交联剂为硫磺且其重量份为0.5～3份，所述交联剂用于提高交联密度。
所述环烷油是一种操作油，环烷油的重量份为20～100份。环烷油作为导电弹性体的填充改进剂，可以提高三元乙丙橡胶的自粘性。
炭黑(HAF)的重量份为0～100份。炭黑作填充补强剂，可在较大范围内调整导电弹性体的硬度、强度。
所述导电材料的重量份为150～300份。所述导电材料为石墨、纯银导电粉体、纯镍导电粉体、镍包石墨导电粉体、银包铝导电粉体、银包铜导电粉体、银包镍导电粉体、银包玻璃导电粉体中的一种或任意两种以上的混合物。
第四步，在所述导电弹性体30的表面形成一层覆盖膜40。所述覆盖膜40包括保护膜42及形成在保护膜42上的纯胶层44，所述纯胶层44覆盖所述导电弹性体30及填充在所述导电弹性体30显露的所述基材层10之间。
所述保护膜42的材质可以为聚酰亚胺(PI)、热可塑性聚酰亚胺(TPI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚氨酯(PU)、热塑性聚氨酯(TPU)等。
可以理解的是，以上实施例仅用来说明本发明，并非用作对本发明的限定。对于本领域的普通技术人员来说，根据本发明的技术构思做出的其它各种相应的改变与变形，都落在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种导电弹性体，其特征在于，所述导电弹性体由树脂、活性剂、防焦剂、促进剂、交联剂掺杂导电材料形成；其中，所述树脂包括100份的三元乙丙橡胶、5～20份的乙叉降冰片烯、5～20份的双环戊二烯；所述活性剂的重量份为1～4份；所述防焦剂的重量份为0.1～1份；所述交联剂的重量份为0.5～3份；所述促进剂的重量份为5～20份；所述导电材料的重量份为150～300份。
2.如权利要求1所述的导电弹性体，其特征在于，所述导电材料为石墨、纯银导电粉体、纯镍导电粉体、镍包石墨导电粉体、银包铝导电粉体、银包铜导电粉体、银包镍导电粉体、银包玻璃导电粉体中的一种或任意两种以上的混合物。
3.如权利要求1所述的导电弹性体，其特征在于，所述导电弹性体还包括0～100份的炭黑及20～100份的环烷油，且所述活性剂为氧化锌，所述防焦剂为硬脂酸，所述交联剂为硫磺。
4.一种感压电路板，其包括：基材层，形成在所述基材层表面的导电线路层、包覆所述导电线路层的导电弹性体及形成在所述导电弹性体表面的覆盖膜，其特征在于，所述导电弹性体的主要原料成分是树脂及掺杂在所述树脂中的导电材料。
5.如权利要求4所述的感压电路板，其特征在于，所述导电线路层包括由多个电极形成的电极对，所述导电弹性体包覆每个电极对的上表面、侧面及填充每个电极对包括的两个电极之间的间隙。
6.如权利要求4所述的感压电路板，其特征在于，所述导电材料为石墨、纯银导电粉体、纯镍导电粉体、镍包石墨导电粉体、银包铝导电粉体、银包铜导电粉体、银包镍导电粉体、银包玻璃导电粉体中的一种或任意两种以上的混合物。
7.如权利要求4所述的感压电路板，其特征在于，所述导电弹性体由所述树脂、活性剂、防焦剂、促进剂、交联剂掺杂所述导电材料形成；其中，所述树脂包括100份的三元乙丙橡胶、5～20份的乙叉降冰片烯、5～20份的双环戊二烯；所述活性剂的重量份为1～4份；所述防焦剂的重量份为0.1～1份；所述交联剂的重量份为0.5～3份；所述促进剂的重量份为5～20份；所述导电材料的重量份为150～300份。
8.如权利要求4所述的感压电路板，其特征在于，所述覆盖膜包括保护膜及形成在所述保护膜上的纯胶层，所述纯胶层覆盖所述导电弹性体及填充在所述导电弹性体显露的所述基材层之间。
9.一种感压电路板的制作方法，其包括如下步骤：
提供覆铜基板，所述覆铜基板包括基材层及形成在所述基材层表面的铜箔层；
将所述铜箔层形成导电线路层；
在所述导电线路层的表面形成一层包覆所述导电线路层的导电弹性体，所述导电弹性体的主要原料成分是树脂及掺杂在所述树脂中的导电材料；及
在所述导电弹性体表面形成一层覆盖膜，以得到所述感压电路板。
10.如权利要求9所述的感压电路板的制作方法，其特征在于，所述导电线路层包括由多个电极形成的电极对，所述导电弹性体包覆每个电极对的上表面、侧面及填充每个电极对包括的两个电极之间的间隙。
11.如权利要求9所述的感压电路板的制作方法，其特征在于，所述导电材料的材料为石墨、纯银导电粉体、纯镍导电粉体、镍包石墨导电粉体、银包铝导电粉体、银包铜导电粉体、银包镍导电粉体、银包玻璃导电粉体中的一种或任意两种以上的混合物。
12.如权利要求9所述的感压电路板的制作方法，其特征在于，所述导电弹性体由所述树脂、活性剂、防焦剂、促进剂、交联剂掺杂所述导电材料形成；其中，所述树脂包括100份的三元乙丙橡胶、5～20份的乙叉降冰片烯、5～20份的双环戊二烯；所述活性剂的重量份为1～4份；所述防焦剂的重量份为0.1～1份；所述交联剂的重量份为0.5～3份；所述促进剂的重量份为5～20份；所述导电材料的重量份为150～300份。
13.如权利要求9所述的感压电路板的制作方法，其特征在于，所述覆盖膜包括保护膜及形成在所述保护膜上的纯胶层，所述纯胶层覆盖所述导电弹性体及填充在所述导电弹性体显露的所述基材层之间。
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