JP2021064690A - 素子および素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施の形態に係る素子1の断面を模式的に示す図である。素子1は、互いに対向する第1の電極2及び第2の電極3と、第1及び第2の電極2,3間に配置され、ゴムまたはゴム組成物で形成された中間層4と、中間層4と第2の電極3との間に配置される絶縁体層5と、を有している。すなわち、素子1は、上から、上部電極である第1の電極2、中間層4、絶縁体層5、下部電極である第2の電極3の順で積層している。また、図1に示すように、素子1は、中間層4と絶縁体層5とを密着して設けている。
[第1の電極、及び第2の電極]
第1の電極2、及び第2の電極3の材質、形状、大きさ、構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
中間層4は、可撓性を有する。
条件(1):中間層4の面に対して直交する方向から中間層4が加圧された際に、中間層4における第1の電極2側(一方側)の変形量と、中間層4における第2の電極3側(他方側)の変形量とが、異なる。
条件(2):中間層4の第1の電極2側における10μm押し込み時のユニバーサル硬度(H1)と、中間層4の第2の電極3側における10μm押し込み時のユニバーサル硬度(H2)とが、異なる。
測定機:フィッシャー社製、HM2000
圧子:対面角度136°の四角錐ダイヤモンド圧子
押し込み深さ:10μm
初期荷重:0.02mN
最大荷重:100mN
初期荷重から最大荷重までの荷重増加時間:50秒間
素子1は、図1に示すように、一対の電極としての第1及び第2の電極2,3と、第1の電極2と第2の電極3との間に配置され、変形性を備えた中間層4と、中間層4に密着した絶縁体層5と、を有している。
実施例1におけるコロナ放電処理の代わりに、UV照射ランプ(ヴィルヴァー・ルーマット社製VL−215.C)を用いて、波長254nm、積算光量300J/cm2、酸素分圧5000ppm以下の窒素雰囲気下の条件で照射処理を行い、実施例1と同様に素子を作成した。
実施例1におけるコロナ放電処理の代わりに、電子線照射(浜松ホトニクス社製ライン照射型低エネルギー電子線照射源)を用いて、照射量1MGy、酸素分圧5000ppm以下の窒素雰囲気下の条件で照射処理を行い、実施例1と同様に素子を作成した。
中間層4のシリコーンゴム部材としてゴム(東レ製ダウコーニングDY35−2083)を用いたものである。当該ゴムは、酸化鉄を材料として含んでおり、したがって表面処理によって生じるケイ素化合物由来の不対電子の他に、酸化鉄由来の不対電子をも構造中に有している。
実施例5は、電極の固定方法の別形状を示すものである。実施例5は、一対の電極2,3がそれぞれフィルムに一部分を固定された例である。これにより、曲げたときに電極2,3と絶縁体層5、中間層4が互いに滑り移動する。
実施例6は、絶縁体層5としてシリコーンゴムを用いた例である。より詳細には、絶縁体層5としてのシリコーンゴムとして、KE−1950−70を用いた。シリコーンゴムは、重量比30%のトルエンで希釈し、PETのAl蒸着面に塗布した。膜厚は、20μmである。
実施例7は、絶縁体層5としてシリコーンゴムを用いた例である。より詳細には、絶縁体層5としてのシリコーンゴムとして、KE−1950−60を用いた。シリコーンゴムは、重量比30%のトルエンで希釈し、PETのAl蒸着面に塗布した。膜厚は、20μmである。
比較例1は、実施例1とは異なり、中間層4のシリコーンゴムに対してAl層が接している。
比較例2は、実施例2とは異なり、中間層4のシリコーンゴムに対してAl層が接している。
比較例3は、実施例3とは異なり、中間層4のシリコーンゴムに対してAl層が接している。
比較例4は、実施例4とは異なり、中間層4のシリコーンゴムに対してAl層が接している。
比較例5は、実施例5とは異なり、中間層4のシリコーンゴムに対してAl層が接している。
比較例6は、実施例3とは異なり、絶縁体層5をポリエチレンに変更したものである。ポリエチレンは、芳香族炭化水素を直鎖に持たないものである。
比較例7は、実施例6,7とは異なり、絶縁体層5としてのシリコーンゴムとして、KE−1950−50を用いたものである。
初期不良率は、中間層4(シリコーンゴム等)に関しては、表面処理、電極材料の不良の割合を示している。初期不良率は、絶縁体層5(シリコーンゴム)に関しては、表面処理の条件の不良の割合を示している。また、初期不良率は、初期に上下電極がショートしている割合を示している。なお、サンプル総数は、50個である。
ここで、図5は耐久評価に用いた屈曲試験機の動作の屈曲前の状態の一例を示す図である。図5に示すように、セル状に形成した素子1の曲げ耐久性能を測定するために、卓上型耐久試験機TCDM111LH(ユアサシステム機器製)を用いて90°の屈曲試験を行った。
ここで、図6は中間層4のESR測定結果の一例を示す図である。中間層4の材料評価試験として、シリコーンゴム層電子スピン共鳴装置ESR(JES−X310)(日本電子製)を用いて測定した。かかる測定結果について、環境温度が室温の場合の測定結果T1を破線で、環境温度が−150℃の場合の測定結果T2を実線で、それぞれ図★★に示した。
無し:バックグランドと判別できない
痕跡:バックグランドノイズに比較し、明らかに信号が存在するが定量までは難しい
小:明らかに信号が存在し、定量可能
大:小に比較し1桁以上大きい
素子1のゴム弾性性能を下記に示す装置を用いて測定する。ゴム弾性とは、架橋点を有する高分子がエントロピー弾性を示すものである。
ゴム弾性の評価試験として、圧縮試験装置(STROGRAPH VE5D(東洋精機製))を用いて、下記の内容で試験を行った。
ロードレンジ:50N
荷重レンジ:×100
試験速度:500mm/min
チャック距離:60mm
測定温度:室温@B3−110
サンプル:ダンベル6号で打ち抜き、幅4mm
標線距離:20mm
ゴム弾性の評価試験として、マルテンス硬度(ISO14577)により圧子のポアソン比と材料のポアソン比を与え、測定する。特に、膜厚が100μm以下の中間層4については、弾性率の評価法2の手法で測定する。
2,3 電極
4 中間層
5 絶縁体層
Claims (10)
- 一対の電極と、
前記一対の電極の間に配置され、不対電子を有するケイ素化合物を材料として含む変形性を備えた中間層と、
前記一対の電極間に少なくとも1層の絶縁体層と、
を有することを特徴とする素子。 - 前記絶縁体層は、前記中間層の6倍以上の弾性率を有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の素子。 - 前記絶縁体層は、直鎖または側鎖に芳香族環をもつ樹脂であり、配向性を持つ、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の素子。 - 前記中間層は、不対電子を持つ粒子を含む、
ことを特徴とする請求項1ないし3の何れか一項に記載の素子。 - 前記中間層は、電子スピン共鳴(ESR)装置を用いて測定されるとき、g値2.04〜1.98の間に少なくとも1つのピークを有する、
ことを特徴とする請求項1ないし4の何れか一項に記載の素子。 - 前記中間層は、電子スピン共鳴(ESR)装置を用いて−150℃の環境温度下で測定されるとき、g値2.070〜2.001の間に少なくとも1つのピークを持つ、
ことを特徴とする請求項1ないし5の何れか一項に記載の素子。 - 前記絶縁体層は、電子スピン共鳴(ESR)装置を用いて測定されるとき、g値2.04〜1.98の間に少なくとも1つのピークを有する、
ことを特徴とする請求項1ないし6の何れか一項に記載の素子。 - 素子の製造方法であって、
不対電子を有するケイ素化合物を材料として含む変形性を備えた中間層が配置された一対の電極間に、少なくとも1層の絶縁体層を配置する工程を含む、
ことを特徴とする素子の製造方法。 - 前記中間層と前記絶縁体層とが密着した状態で表面改質処理が施される、
ことを特徴とする請求項8に記載の素子の製造方法。 - 前記中間層は、コロナ放電処理、UV照射処理、電子線照射処理の何れかによる表面改質処理が施される、
ことを特徴とする請求項9に記載の素子の製造方法。
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