KR20140087014A

KR20140087014A - 유연 도전 부재 및 그것을 사용한 트랜스듀서

Info

Publication number: KR20140087014A
Application number: KR1020147013345A
Authority: KR
Inventors: 유타로 다구치; 준야 가와구치; 준 고바야시; 히토시 요시카와; 다케아키 요시카와
Original assignee: 도카이 고무 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2012-11-21
Filing date: 2012-11-21
Publication date: 2014-07-08
Also published as: JPWO2014080470A1; EP2924695A1; CN103959396A; WO2014080470A1; EP2924695A4

Abstract

본 발명의 유연 도전 부재는, 신축성을 갖는 기재 (31) 와, 기재 (31) 의 표면에 적층 및 병렬 중 적어도 일방의 형태로 배치되는 복수의 도전층 (32, 33) 을 구비한다. 도전층 (32, 33) 은, 엘라스토머 및 도전재를 함유하고 미신장시의 체적 저항률이 5 × 10^－2 Ω·㎝ 이하인 고도전성 재료로 이루어지는 제 1 도전층 (33) 과, 미신장시의 체적 저항률이 그 고도전성 재료의 미신장시의 체적 저항률보다 크고, 엘라스토머 및 도전재를 함유하고 미신장시에 대한 50 ％ 신장시의 체적 저항률의 변화가 10 배 이하인 고신장성 도전 재료로 이루어지는 제 2 도전층 (32) 을 갖는다.

Description

유연 도전 부재 및 그것을 사용한 트랜스듀서{FLEXIBLE ELECTRICAL CONDUCTIVE MEMBER AND TRANSDUCER USING THE SAME}

본 발명은 신축 가능한 전극, 배선 등에 바람직한 유연 도전 부재에 관한 것이다.

엘라스토머 등의 고분자 재료를 이용하여, 유연성이 높고, 소형이며 경량인 트랜스듀서가 개발되어 있다. 이러한 종류의 트랜스듀서는, 전극 사이에 엘라스토머제의 유전층을 개장 (介裝) 하여 구성된다. 예를 들어, 액츄에이터의 경우, 전극 사이의 인가 전압에 따른 유전층의 신축에 의해 부재를 구동시킨다. 정전 용량형 센서의 경우, 유전층의 변형에 따른 전극 사이의 정전 용량의 변화를 검출한다. 따라서, 유연한 트랜스듀서에 있어서는, 전극이나, 전극과 전기 회로 사이를 접속하는 배선에 대해서도, 유전층의 변형에 추종할 수 있도록 신축성이 요구된다. 또, 트랜스듀서와 전기 회로를 접속하는 배선체나, 전기 회로와의 접속부에 사용되는 도전 부재에도 신축성이 요구된다. 신축 가능한 전극이나 배선의 재료로는, 엘라스토머 중에 도전재를 배합한 도전 재료가 사용된다 (예를 들어, 특허문헌 1, 2 참조).

일본 공개특허공보 2010-153821호 일본 공개특허공보 2011-75322호 일본 공개특허공보 2005-317638호 일본 공개특허공보 평6-194680호

배선 재료에는, 전기 저항을 작게 한다는 관점에서, 도전재로서 은 분말이 배합된다. 그러나, 은 등의 금속 분말은 응집되기 어렵다. 이 때문에, 금속 분말을 배합하면, 도전성 카본을 배합한 경우와 비교하여, 도통 경로가 형성되기 어렵다. 따라서, 원하는 도전성을 얻기 위해서는, 엘라스토머에 금속 분말을 고충전할 필요가 있다. 금속 분말을 고충전한 도전 재료에 있어서는, 탄성률이 커지고, 유연성이 저하된다. 따라서, 유전층의 변형에 대한 추종성이 저하된다. 또, 신장시에 엘라스토머와 금속 분말의 계면에 응력이 집중되어, 크랙이 발생하기 쉽다. 이로써, 신장시에 전기 저항이 현저하게 증가한다.

이 점, 엘라스토머에 도전성 카본을 배합한 도전 재료는, 금속 분말을 배합한 도전 재료와 비교하여, 탄성률이 작고, 유연성이 우수하다. 이 때문에, 신장시켜도 전기 저항은 증가하기 어렵다. 그러나, 도전성 카본의 비저항은, 0.1 ∼ 1 Ω·㎝ 정도로 비교적 크다. 이 때문에, 엘라스토머에 도전성 카본을 배합한 도전 재료로 배선 등을 형성한 경우에는, 전기 저항이 커져, 원하는 도전성을 실현하는 것은 어렵다. 이와 같이, 하나의 도전 재료에 의해, 신축성과 도전성을 양립시키는 것은 어렵다.

본 발명은 이와 같은 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 신축 가능하고, 도전성이 우수하고, 신축을 반복해도 전기 저항이 증가하기 어려운 유연 도전 부재를 제공하는 것을 과제로 한다. 또, 당해 유연 도전 부재를 배선 등에 사용함으로써, 유연하고 내구성이 우수한 트랜스듀서를 제공하는 것을 과제로 한다.

(1) 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 유연 도전 부재는, 신축성을 갖는 기재와, 그 기재의 표면에 적층 및 병렬 중 적어도 일방의 형태로 배치되는 복수의 도전층을 구비하고, 그 도전층은, 엘라스토머 및 도전재를 함유하고 미신장시의 체적 저항률이 5 × 10^－2Ω·㎝ 이하인 고도전성 재료로 이루어지는 제 1 도전층과, 미신장시의 체적 저항률이 그 고도전성 재료의 미신장시의 체적 저항률보다 크고, 엘라스토머 및 도전재를 함유하고 미신장시에 대한 50 ％ 신장시의 체적 저항률의 변화가 10 배 이하인 고신장성 도전 재료로 이루어지는 제 2 도전층을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 유연 도전 부재는, 신축성을 갖는 기재의 표면에 배치되는 적어도 2 종류의 도전층을 구비한다. 도전층 중 하나 (제 1 도전층) 는 고도전성 재료로 이루어지고, 다른 하나 (제 2 도전층) 는 고신장성 도전 재료로 이루어진다. 제 1 도전층 및 제 2 도전층은, 모두 엘라스토머를 모재로 한다. 이 때문에, 기재와 함께 신축 가능하다. 본 명세서에 있어서, 엘라스토머는 가교 고무 및 열가소성 엘라스토머를 포함한다.

고도전성 재료의 미신장시 (자연 상태) 의 체적 저항률은, 5 × 10^－2Ω·㎝ 이하이다. 요컨대, 제 1 도전층의 도전성은 높다. 한편, 고신장성 도전 재료의 미신장시의 체적 저항률은, 고도전성 재료의 미신장시의 체적 저항률보다 크다. 그러나, 고신장성 도전 재료에 있어서는, 미신장시에 대한 50 ％ 신장시의 체적 저항률의 변화가 10 배 이하이다. 요컨대, 제 2 도전층의 도전성은, 신장시켜도 저하되기 어렵다. 본 발명의 유연 도전 부재에 있어서는, 이들 2 종류의 도전층을 포함하는 복수의 도전층이, 적층, 병렬, 적층 또한 병렬의 형태로 기재 위에 배치된다. 따라서, 자연 상태의 경우에, 제 2 도전층의 체적 저항률이 커도, 주로 제 1 도전층을 개재하여 도통시킴으로써, 전기 저항을 작게 할 수 있다. 또, 신장시에 있어서는, 제 1 도전층의 체적 저항률이 증가한 경우에도, 주로 제 2 도전층을 개재하여 도통시킴으로써, 전기 저항을 작게 할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 유연 도전 부재에 의하면, 상태에 따라 유리한 도통 경로가 선택됨으로써, 자연 상태에 있어서도 신장시에 있어서도, 원하는 도전성을 유지할 수 있다. 따라서, 신축을 반복해도 전기 저항이 증가하기 어렵다. 또, 도전층이 적층되어 배치되는 경우에는, 도전층끼리의 보강 효과가 발휘되어, 신축에 대한 내구성이 향상된다.

또한, 상기 특허문헌 3 에는, 절연성 기판과, 절연성 기판 상에 인쇄된 카본 회로와, 카본 회로 상에 인쇄된 은 페이스트제의 배선 회로를 갖는 배선판이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 3 에 기재되어 있는 것은, 프린트 배선판이나 실장 회로 기판 등의 배선판으로 이러한 종류의 배선판에는 신축성은 요구되지 않는다. 따라서, 당연히 카본 회로 및 배선 회로에도 신축성은 필요하지 않다. 카본 회로는, 은 배선의 마이그레이션을 억제하는 역할을 하는 것에 지나지 않는다. 특허문헌 3 에 있어서는, 신장시에 있어서의 배선의 전기 저항의 증가에 대해서는 문제시되고 있지 않다. 또, 상기 특허문헌 4 에는, ITO 막의 보강용 도전층으로서, 카본 페이스트와 은 페이스트의 2 층 구조의 도전층이 개시되어 있다. 그러나, 도전층에는 신축성은 필요하지 않다. 이 때문에, 신장시에 있어서의 도전층의 전기 저항의 증가에 대해서는 문제시되고 있지 않다.

(2) 본 발명의 트랜스듀서는, 상기 (1) 의 구성의 유연 도전 부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

트랜스듀서는, 어느 종류의 에너지를 다른 종류의 에너지로 변환하는 장치이다. 트랜스듀서에는, 기계 에너지와 전기 에너지의 변환을 실시하는 액츄에이터, 센서, 발전 소자 등, 혹은 음향 에너지와 전기 에너지의 변환을 실시하는 스피커, 마이크로폰 등이 포함된다.

본 발명의 트랜스듀서에 있어서는, 전극이나 배선을, 상기 본 발명의 유연 도전 부재에 의해 형성하면 된다. 본 발명의 유연 도전 부재에 의해 형성된 전극, 배선은 신축 가능하고, 자연 상태에 있어서도 신장시에 있어서도, 높은 도전성을 갖는다. 이 때문에, 본 발명의 트랜스듀서에 있어서는, 전극이나 배선에서 기인한 성능의 저하가 발생하기 어렵다. 따라서, 본 발명의 트랜스듀서는 내구성이 우수하다.

도 1 은 본 발명의 트랜스듀서의 일 실시형태인 정전 용량형 센서의 상면 투과도이다.
도 2 는 도 1 의 Ⅱ-Ⅱ 방향 분해 단면도이다.
도 3 은 도 1 의 프레임 Ⅲ 내의 확대도이다.
도 4 는 도 3 의 Ⅳ-Ⅳ 방향 단면도이다.
도 5 는 도 3 의 Ⅴ-Ⅴ 방향 단면도이다.

이하에 먼저, 본 발명의 유연 도전 부재의 실시형태에 대하여 설명한다. 다음으로, 본 발명의 트랜스듀서의 실시형태에 대하여 설명한다. 또한, 본 발명의 유연 도전 부재 및 트랜스듀서는, 이하의 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 당업자가 실시할 수 있는 변경, 개량 등을 실시한 여러 가지 형태로 실시할 수 있다.

＜유연 도전 부재＞

본 발명의 유연 도전 부재는, 신축성을 갖는 기재와, 그 기재의 표면에 적층 및 병렬 중 적어도 일방의 형태로 배치되는 복수의 도전층을 구비한다.

기재는 신축 가능하고 도전층을 형성할 수 있는 것이면, 특별히 한정되지 않는다. 기재로는, 예를 들어, 폴리이미드, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌나프탈레이트 (PEN) 등의 수지 필름, 엘라스토머 시트, 신축포 등을 들 수 있다.

도전층으로는, 적어도 후술하는 제 1 도전층 및 제 2 도전층이 배치된다. 제 1 도전층 및 제 2 도전층 외에, 다른 종류의 도전층이 배치되어도 된다. 도전층은 적층, 병렬, 및 이들의 조합 형태로 배치된다. 병렬로 배치되는 경우, 도전층끼리는 접촉되어 있어도 되고, 접촉되어 있지 않아도 된다. 도전층끼리가 접촉되어 있지 않은 경우에는, 각각의 도전층은 전기적으로 병렬로 접속된다. 본 발명의 유연 도전 부재는, 도전층 외에, 도전층을 피복하는 보호층 등을 구비하고 있어도 된다.

도전층 중 하나인 제 1 도전층은, 엘라스토머 및 도전재를 함유하고 미신장시의 체적 저항률이 5 × 10^－2 Ω·㎝ 이하인 고도전성 재료로 이루어진다. 도전성을 보다 높게 한다는 관점에서, 고도전성 재료의 미신장시의 체적 저항률은, 1 × 10^－3 Ω·㎝ 이하이면 바람직하다.

엘라스토머는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 우레탄 고무, 아크릴 고무, 실리콘 고무, 에틸렌-프로필렌 공중합 고무, 천연 고무, 스티렌-부타디엔 공중합 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합 고무, 에피클로로하이드린 고무, 클로로술폰화폴리에틸렌, 염소화폴리에틸렌 등이 바람직하다.

도전재로는, 미신장시의 체적 저항률을 5 × 10^－2 Ω·㎝ 이하로 하기 때문에, 은, 금, 구리, 니켈, 로듐, 팔라듐, 크롬, 티탄, 백금, 철, 및 이들의 합금 등의 금속 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 금속 분말의 1 종을 단독으로, 혹은 2 종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 그 중에서도, 은 분말이 바람직하다. 금속 분말의 배합량은, 원하는 체적 저항률이 되도록 적절히 결정하면 된다. 예를 들어, 엘라스토머의 100 질량부에 대해, 200 질량부 이상인 것이 바람직하다. 한편, 금속 분말의 배합량이 많아지면 유연성이 저하된다. 따라서, 금속 분말의 배합량은, 엘라스토머의 100 질량부에 대해, 500 질량부 이하인 것이 바람직하다.

도전층 중 다른 하나인 제 2 도전층은, 미신장시의 체적 저항률이 고도전성 재료의 미신장시의 체적 저항률보다 크고, 엘라스토머 및 도전재를 함유하고 미신장시에 대한 50 ％ 신장시의 체적 저항률의 변화가 10 배 이하인 고신장성 도전 재료로 이루어진다.

엘라스토머는, 제 1 도전층의 엘라스토머와 동일해도 되고 상이해도 된다. 상기 제 1 도전층의 설명에 있어서 열거한 엘라스토머에서 적절히 선택하면 된다.

도전재로는, 카본 블랙, 카본 나노 튜브, 그라파이트 등의 도전성 탄소 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 고신장성 도전 재료의 미신장시의 체적 저항률은, 상기 서술한 고도전성 재료의 미신장시의 체적 저항률보다 크다. 예를 들어, 고신장성 도전 재료의 미신장시의 체적 저항률은, 1 × 10¹ Ω·㎝ 이하인 것이 바람직하다. 또, 고도전성 재료의 미신장시의 체적 저항률과, 고신장성 도전 재료의 미신장시의 체적 저항률의 차는 5 자릿수 이하인 것이 바람직하다. 이와 같은 고신장성 도전 재료를 실현하기 위해, 도전성 탄소 분말의 종류 및 배합량을 적절히 조정하면 된다. 예를 들어, 도전성 탄소 분말의 배합량은, 엘라스토머의 100 질량부에 대해, 10 질량부 이상인 것이 바람직하다. 한편, 도전성 탄소 분말의 배합량이 많아지면 유연성이 저하된다. 따라서, 도전성 탄소 분말의 배합량은, 엘라스토머의 100 질량부에 대해, 100 질량부 이하인 것이 바람직하다.

미신장시에 대한 50 ％ 신장시의 체적 저항률의 변화를 비교하면, 고신장성 도전 재료 쪽이 고도전성 재료보다 작다. 고신장성 도전 재료의 체적 저항률은, 신장시켜도 증가되기 어렵다. 구체적으로는, 고신장성 도전 재료에 있어서는, 미신장시에 대한 50 ％ 신장시의 체적 저항률의 변화가 10 배 이하이다. 또, 유연성을 높여 신축되기 쉽다는 관점에서, 고신장성 도전 재료의 탄성률은, 50 ㎫ 이하인 것이 바람직하다.

상기 서술한 바와 같이, 도전층은 적층, 병렬, 및 이들을 조합한 형태로 배치된다. 도전층끼리의 보강 효과에 의해, 신축에 대한 내구성을 향상시킨다는 관점에서, 제 1 도전층 및 제 2 도전층은 적층되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제 1 도전층이 금속 분말을 함유하고, 제 2 도전층이 도전성 탄소 분말을 함유하는 경우, 보강 효과가 있는 도전성 탄소 분말을 함유하는 제 2 도전층을 제 1 도전층에 적층시킴으로써, 제 1 도전층을 보강할 수 있다.

제 1 도전층과 제 2 도전층이 적층되는 경우, 계면에 요철이 있으면, 양 층의 밀착력이 커진다. 즉, 도전층의 적층면의 표면 조도가 크면, 앵커 효과에 의해, 신축을 반복해도 도전층이 박리되기 어렵다. 또, 적층되는 도전층끼리의 밀착력이 크면, 신축시의 응력이 일방의 도전층뿐만 아니라 도전층 전체에 전달되기 때문에, 도전층이 전체적으로 내구성이 향상된다. 앵커 효과에 의한 밀착성 향상 효과를 얻기 위해서는, 예를 들어, 기재측에 배치되는 도전층의 표면 조도를 그 도전층의 두께의 1/200 이상으로 하면 된다. 한편, 요철이 지나치게 크면, 오목부 (층이 얇은 부분) 에 응력이 집중되기 쉬워져, 크랙이 발생할 우려가 있다. 따라서, 기재측에 배치되는 도전층의 표면 조도를 그 도전층의 두께의 2 배 이하로 하면 된다. 예를 들어, 제 1 도전층이 금속 분말을 함유하고, 제 2 도전층이 도전성 탄소 분말을 함유하는 경우, 제 2 도전층의 표면 조도가 커지기 쉽다. 이 경우, 2 층의 밀착력을 크게 한다는 관점에서, 기재의 표면에 제 2 도전층이 배치되고, 그 제 2 도전층의 표면에 제 1 도전층이 배치되는 형태가 바람직하다.

본 명세서에 있어서는, 도전층의 표면 조도로서, 다음의 방법에 의해 산출된 값을 채용한다. 먼저, 도전층의 적층 방향의 단면을 주사형 전자현미경 (SEM)으로 관찰하여, 측정 대상의 도전층의 계면의 기준선을 결정한다. 다음으로, 기준선으로부터 돌출된 산부의 면적의 총합 (S1) 과, 오목한 골부의 면적의 총합 (S2) 을 산출한다. 그리고, 다음 식 (1) 에 의해, 표면 조도를 산출한다.

표면 조도 ＝ (S1 ＋ S2)/기준선의 길이 … (1)

본 발명의 유연 도전 부재에 있어서, 도전층의 형성 방법은 특별히 한정되지 않는다. 미리 형성된 도전층을 기재에 첩착 (貼着) 해도 되고, 도전 도료를 인쇄해도 된다. 인쇄법에 의하면, 장척, 세선, 박막상인 도전층을 용이하게 형성할 수 있다. 인쇄법으로는, 예를 들어, 잉크젯 인쇄, 플렉소 인쇄, 그라비아 인쇄, 스크린 인쇄, 패드 인쇄, 리소그래피 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 도막 두께의 조정이 용이하고, 치수 정밀도도 높다는 이유에서, 스크린 인쇄법이 바람직하다.

도전층을 인쇄법에 의해 형성하는 경우, 도전 도료에 함유되는 용제와, 피인쇄 부재에 함유되는 폴리머의 상용성 (相溶性) 을 고려하면 된다. 예를 들어, 기재의 폴리머와, 도전 도료에 함유되는 용제의 상용성이 높으면 (양자의 SP 값 (용해도 파라미터) 이 가까우면), 도전 도료를 기재에 인쇄했을 때, 용제가 기재에 침투하여 기재가 팽윤될 우려가 있다. 또, 적층된 도전층을 인쇄법에 의해 형성하는 경우, 1 층째의 엘라스토머와, 2 층째를 형성하는 도전 도료에 함유되는 용제의 상용성은 높은 편이 좋다. 양자의 상용성이 낮으면, 1 층째에 대한 도전 도료의 섞임이 나빠, 2 층째를 균일하게 형성하지 못할 우려가 있다.

＜트랜스듀서＞

본 발명의 트랜스듀서는, 상기 본 발명의 유연 도전 부재를 구비한다. 본 발명의 트랜스듀서의 일례로서, 정전 용량형 센서의 실시형태를 설명한다. 본 실시형태의 정전 용량형 센서에 있어서, 본 발명의 유연 도전 부재는, 배선 구조로서 구현화되어 있다.

［정전 용량형 센서의 구성］

먼저, 본 실시형태의 정전 용량형 센서의 구성에 대하여 설명한다. 도 1 에 본 실시형태의 정전 용량형 센서의 상면 투과도를 나타낸다. 도 2 에, 도 1 의 Ⅱ-Ⅱ 방향 분해 단면도를 나타낸다. 도 3 에, 도 1 의 프레임 Ⅲ 내의 확대도를 나타낸다. 도 4 에, 도 3 의 Ⅳ-Ⅳ 방향 단면도를 나타낸다. 도 5 에, 도 3 의 Ⅴ-Ⅴ 방향 단면도를 나타낸다. 도 1 에 있어서는, 표리 방향 (두께 방향) 으로 적층되는 부재를 투과시켜 나타낸다. 도 1, 도 3 에 있어서는, 보호층을 생략하고 나타낸다.

도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 정전 용량형 센서 (1) 는, 유전층 (11) 과, 표측 (表側) 시트 부재 (20) 와, 이측 (裏側) 시트 부재 (30) 를 구비하고 있다. 유전층 (11) 은, 우레탄폼제로서, 직사각형의 시트상을 나타내고 있다. 유전층 (11) 의 두께는 300 ㎛ 이다. 유전층 (11) 은, XY 방향 (좌우 및 전후 방향) 으로 연장되어 있다. 표측 시트 부재 (20) 와 이측 시트 부재 (30) 는, 유전층 (11) 을 사이에 두고 적층되어 있다.

이측 시트 부재 (30) 는, 유전층 (11) 의 하측 (이측) 에 배치되어 있다. 이측 시트 부재 (30) 는, 이측 기재 (31) 와, 이측 전극 (01Y ∼ 08Y) 과, 이측 배선부 (01y ∼ 08y) 를 갖고 있다. 이측 기재 (31) 는, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 제로서, 직사각형상을 나타내고 있다.

이측 전극 (01Y ∼ 08Y) 은, 이측 기재 (31) 의 상면 (표면) 에 합계 8 개 형성되어 있다. 이측 전극 (01Y ∼ 08Y) 은, 각각 띠형상을 나타내고 있다. 이측 전극 (01Y ∼ 08Y) 은, 각각 X 방향 (좌우 방향) 으로 연장되어 있다. 이측 전극 (01Y ∼ 08Y) 은, Y 방향 (전후 방향) 으로 소정 간격마다 이간되어, 서로 대략 평행이 되도록 배치되어 있다. 이측 전극 (01Y ∼ 08Y) 은, 각각 아크릴 고무, 카본 블랙, 카본 나노 튜브를 함유하고 있다. 이측 전극 (01Y ∼ 08Y) 의 각각의 좌단부 상면에는, 단자부 (330) 가 배치되어 있다. 단자부 (330) 는, 각각 직사각형상을 나타내고 있다. 단자부 (330) 의 일부는 좌방으로 연장되어, 후술하는 이측 배선부 (01y ∼ 08y) 의 제 1 도전층 (33) 에 접속되어 있다. 단자부 (330) 는, 제 1 도전층 (33) 과 동일한 고도전성 재료로 이루어지고, 우레탄 고무 및 은 분말을 함유하고 있다.

이측 배선부 (01y ∼ 08y) 는, 이측 기재 (31) 의 상면에 합계 8 개 형성되어 있다. 이측 배선부 (01y ∼ 08y) 는, 각각 직선상을 나타내고 있다. 이측 배선부 (01y ∼ 08y) 는, 각각 이측 전극 (01Y ∼ 08Y) 의 좌단부에 접속되어 있다. 이측 시트 부재 (30) 에 있어서의, 이측 기재 (31) 와 이측 배선부 (01y ∼ 08y) 의 적층부는, 각각 본 발명의 유연 도전 부재에 포함된다. 도 3 에 일부를 확대하여, 또, 도 4 에 이측 배선부 (01y) 의 단면도를 나타내는 바와 같이, 이측 배선부 (01y ∼ 08y) 는, 접속 단부 (300y) 를 제외하고, 각각 제 1 도전층 (33) 과 제 2 도전층 (32) 과 보호층 (34) 을 갖고 있다.

제 2 도전층 (32) 은, 이측 기재 (31) 의 상면에 배치되어 있다. 제 2 도전층 (32) 은, 이측 전극 (01Y ∼ 08Y) 과 동일한 고신장성 도전 재료로 이루어지고, 아크릴 고무, 카본 블랙, 카본 나노 튜브를 함유하고 있다. 제 2 도전층 (32) 은, 이측 전극 (01Y ∼ 08Y) 의 각각과 연속하여 형성되어 있다. 고신장성 도전 재료 (제 2 도전층 (32)) 의 미신장시의 체적 저항률은 2.0 × 10^－1 Ω·㎝, 50 ％ 신장시의 체적 저항률은 7.0 × 10^－1 Ω·㎝, 탄성률은 20 ㎫ 이다. 제 2 도전층 (32) 의 상면의 표면 조도는 1.98 ㎛ 이다. 제 2 도전층 (32) 의 폭은 4 ㎜ 이고, 두께는 10 ㎛ 이다. 제 2 도전층 (32) 의 상면에는, 길이 방향으로 연장되는 오목부 (320) 가 형성되어 있다.

제 1 도전층 (33) 은, 제 2 도전층 (32) 의 상면에 적층되어 있다. 제 1 도전층 (33) 의 하부는, 제 2 도전층 (32) 의 오목부 (320) 에 배치되어 있다. 제 1 도전층 (33) 은, 고도전성 재료로 이루어지고, 우레탄 고무 및 은 분말을 함유하고 있다. 고도전성 재료 (제 1 도전층 (33)) 의 미신장시의 체적 저항률은 6.7 × 10^－5 Ω·㎝, 50 ％ 신장시의 체적 저항률은 2.0 × 10^－3 Ω·㎝, 탄성률은 100 ㎫ 이다. 제 1 도전층 (33) 의 폭은 1 ㎜ 이고, 두께는 50 ㎛ 이다. 제 1 도전층 (33) 은, 이측 전극 (01Y ∼ 08Y) 의 단자부 (330) 의 각각과 연속하여 형성되어 있다.

보호층 (34) 은, 이측 기재 (31) 의 상면에, 제 2 도전층 (32) 및 제 1 도전층 (33) 을 피복하도록 배치되어 있다. 보호층 (34) 은 실리콘 고무로 이루어진다.

이측 배선부 (01y ∼ 08y) 의 각각의 전단부에는, 도시되지 않은 측정 회로에 전기적으로 접속되는 접속 단부 (300y) 가 배치되어 있다. 도 5 에 이측 배선부 (01y) 의 단면도를 나타내는 바와 같이, 접속 단부 (300y) 는, 각각 제 1 도전층 (33) 과 제 2 도전층 (32) 과 보강층 (35) 을 갖고 있다. 보강층 (35) 은, 제 1 도전층 (33) 을 피복하도록 제 2 도전층 (32) 의 상면에 적층되어 있다. 제 1 도전층 (33) 은, 제 2 도전층 (32) 과 보강층 (35) 사이에 협장되어 있다. 보강층 (35) 은, 폴리에스테르 수지 및 카본 블랙을 함유하고 있다.

표측 시트 부재 (20) 는, 유전층 (11) 의 상측 (표측) 에 배치되어 있다. 표측 시트 부재 (20) 는, 표측 기재 (21) 와 표측 전극 (01X ∼ 08X) 과 표측 배선부 (01x ∼ 08x) 를 갖고 있다. 표측 기재 (21) 는 PET 제로서, 이측 기재 (31) 와 동일한 직사각형상을 나타내고 있다.

표측 전극 (01X ∼ 08X) 은, 표측 기재 (21) 의 하면 (이면) 에 합계 8 개 형성되어 있다. 표측 전극 (01X ∼ 08X) 은, 각각 띠형상을 나타내고 있다. 표측 전극 (01X ∼ 08X) 은, 각각 Y 방향 (전후 방향) 으로 연장되어 있다. 표측 전극 (01X ∼ 08X) 은, X 방향 (좌우 방향) 으로 소정 간격마다 이간되어, 서로 대략 평행이 되도록 배치되어 있다. 표측 전극 (01X ∼ 08X) 은, 각각 아크릴 고무, 카본 블랙, 카본 나노 튜브를 함유하고 있다. 표측 전극 (01X ∼ 08X) 의 각각의 전단부 하면에는, 이측 전극 (01Y ∼ 08Y) 과 동일하게 단자부가 배치되어 있다. 단자부의 일부는 전방으로 연장되어, 후술하는 표측 배선부 (01x ∼ 08x) 의 제 2 도전층에 접속되어 있다. 단자부는, 표측 배선부 (01x ∼ 08x) 와 동일한 고도전성 재료로 이루어지고, 우레탄 고무 및 은 분말을 함유하고 있다.

표측 배선부 (01x ∼ 08x) 는, 표측 기재 (21) 의 하면에 합계 8 개 형성되어 있다. 표측 배선부 (01x ∼ 08x) 는, 각각 직선상을 나타내고 있다. 표측 배선부 (01x ∼ 08x) 는, 각각 표측 전극 (01X ∼ 08X) 의 전단부에 접속되어 있다. 표측 시트 부재 (20) 에 있어서의 표측 기재 (21) 와 표측 배선부 (01x ∼ 08x) 의 적층부는, 각각 본 발명의 유연 도전 부재에 포함된다. 표측 배선부 (01x ∼ 08x) 의 구성은, 이측 배선부 (01y ∼ 08y) 의 구성과 동일하다. 따라서, 이하, 간단하게 설명한다.

표측 배선부 (01x ∼ 08x) 는, 접속 단부 (200x) 를 제외하고, 각각 제 1 도전층과 제 2 도전층과 보호층을 갖고 있다. 제 2 도전층은 표측 기재 (21) 의 하면에 배치되어 있다. 제 2 도전층은, 표측 전극 (01X ∼ 08X) 과 동일한 고신장성 도전 재료로 이루어지고, 표측 전극 (01X ∼ 08X) 의 각각과 연속하여 형성되어 있다. 제 2 도전층의 하면에는, 길이 방향으로 연장되는 오목부가 형성되어 있다. 제 1 도전층은, 제 2 도전층의 하면에 적층되어 있다. 제 1 도전층의 상부는, 제 2 도전층의 오목부에 배치되어 있다. 제 1 도전층의 폭은 제 2 도전층의 폭보다 작다. 제 1 도전층은, 고도전성 재료로 이루어지고, 표측 전극 (01X ∼ 08X) 의 단자부의 각각과 연속하여 형성되어 있다. 보호층은, 표측 기재 (21) 의 하면에, 제 1 도전층 및 제 2 도전층을 피복하도록 배치되어 있다.

표측 배선부 (01x ∼ 08x) 의 각각의 좌단부에는, 도시되지 않은 측정 회로에 전기적으로 접속되는 접속 단부 (200x) 가 배치되어 있다. 접속 단부 (200x) 는, 각각 제 1 도전층과 제 2 도전층과 보강층을 갖고 있다. 보강층은, 제 1 도전층을 피복하도록 제 2 도전층의 하면에 적층되어 있다. 제 1 도전층은, 제 2 도전층과 보강층 사이에 협장되어 있다.

표측 시트 부재 (20) 및 이측 시트 부재 (30) 의 주연부에는, 도 1 에 해칭으로 나타내는 바와 같이, 복수의 융착부 (12) 가 배치되어 있다. 복수의 융착부 (12) 는, 유전층 (11) 의 주위를 둘러싸듯이 점선상으로 배치되어 있다. 표측 시트 부재 (20) 와 이측 시트 부재 (30) 는, 융착부 (12) 에서 접합되어 있다.

검출부 (A0101 ∼ A0808) 는, 표측 전극 (01X ∼ 08X) 과, 이측 전극 (01Y ∼ 08Y) 이 상하 방향에서 보았을 때 교차하는 부분 (중복되는 부분) 에 배치되어 있다. 검출부 (A0101 ∼ A0808) 는, 각각 표측 전극 (01X ∼ 08X) 의 일부와, 이측 전극 (01Y ∼ 08Y) 의 일부와, 유전층 (11) 의 일부를 구비하고 있다. 검출부 (A0101 ∼ A0808) 는, 합계 64 개 (＝ 8 개 × 8 개) 배치되어 있다. 검출부 (A0101 ∼ A0808) 는, 유전층 (11) 의 대략 전체면에 걸쳐, 대략 등간격으로 배치되어 있다. 검출부 (A0101 ∼ A0808) 를 포위하는 직사각형상 영역에 있어서, 하중 분포가 검출된다. 검출부의 부합 「A○○△△」중, 위의 2 자릿수 「○○」는, 표측 전극 (01X ∼ 08X) 에 대응된다. 아래 2 자릿수의 「△△」는, 이측 전극 (01Y ∼ 08Y) 에 대응된다.

［정전 용량형 센서의 제조 방법］

다음으로, 본 실시형태의 정전 용량형 센서 (1) 의 제조 방법에 대하여 설명한다. 본 실시형태의 정전 용량형 센서 (1) 의 제조 방법은, 시트 부재 제작 공정과, 적층 공정과, 융착 공정을 갖고 있다.

시트 부재 제작 공정에 있어서는, 먼저, 다음의 4 종류의 도료를 조제한다.

(1) 표측 전극 (01X ∼ 08X), 이측 전극 (01Y ∼ 08Y), 표측 배선부 (01x ∼ 08x) 및 이측 배선부 (01y ∼ 08y) 의 제 2 도전층을 형성하기 위한 제 2 도전 도료.

(2) 표측 배선부 (01x ∼ 08x) 및 이측 배선부 (01y ∼ 08y) 의 제 1 도전층을 형성하기 위한 제 1 도전 도료.

(3) 보호층 (34) 을 형성하기 위한 보호층용 도료.

(4) 보강층 (35) 을 형성하기 위한 보강층용 도료.

다음으로, 조제한 4 종류의 도료를 적절히 표측 기재 (21) 의 하면 (도 1에 있어서의 하면. 인쇄시에는 위를 향하게 배치한다.) 에 스크린 인쇄하고, 가열 경화시킴으로써, 표측 전극 (01X ∼ 08X) 및 표측 배선부 (01x ∼ 08x) 를 형성한다. 이와 같이 하여, 표측 시트 부재 (20) 를 제작한다. 마찬가지로, 조제한 4 종류의 도료를 적절히 이측 기재 (31) 의 상면에 스크린 인쇄하고, 가열 경화시킴으로써, 이측 전극 (01Y ∼ 08Y) 및 이측 배선부 (01y ∼ 08y) 를 형성한다. 이와 같이 하여, 이측 시트 부재 (30) 를 제작한다.

적층 공정에 있어서는, 아래로부터 순서대로, 이측 시트 부재 (30), 유전층 (11), 및 표측 시트 부재 (20) 를 적층한다. 즉, 이측 기재 (31) 의 상면에 형성한 이측 전극 (01Y ∼ 08Y) 과, 표측 기재 (21) 의 하면에 형성한 표측 전극 (01X ∼ 08X) 사이에 유전층 (11) 이 개장되도록, 이측 시트 부재 (30), 유전층 (11), 및 표측 시트 부재 (20) 를 적층한다.

융착 공정에 있어서는, 적층된 표측 시트 부재 (20) 및 이측 시트 부재 (30) 의 주연부를 소정의 간격으로 스폿 융착한다 (도 1 의 융착부 (12) 참조). 이와 같이 하여, 본 실시형태의 정전 용량형 센서 (1) 를 제조한다.

［정전 용량형 센서의 작용］

다음으로, 본 실시형태의 정전 용량형 센서 (1) 의 작용에 대하여 설명한다. 먼저, 정전 용량형 센서 (1) 에 하중이 가해지기 전 (초기 상태) 에, 표측 전극 (01X ∼ 08X), 이측 전극 (01Y ∼ 08Y) 에 전압을 인가하여, 검출부 (A0101 ∼ A0808) 마다 정전 용량 C 를 산출한다. 즉, 검출부 (A0101) 로부터 검출부 (A0808) 까지를 마치 주사하듯이, 정전 용량 C 를 산출한다. 계속해서, 정전 용량형 센서 (1) 에 하중이 가해진 후에도 마찬가지로, 검출부 (A0101 ∼ A0808) 마다 정전 용량 C 를 산출한다. 하중이 가해진 부분의 검출부에 있어서는, 표측 전극과 이측 전극의 거리가 작아진다. 이로써, 당해 검출부의 정전 용량 C 는 커진다. 이 정전 용량 C 의 변화량 ΔC 로부터, 검출부 (A0101 ∼ A0808) 마다의 하중이 산출된다.

［작용 효과］

다음으로, 본 실시형태의 정전 용량형 센서 (1) 의 작용 효과에 대하여 설명한다. 본 실시형태의 정전 용량형 센서 (1) 의 배선부는, 본 발명의 유연 도전 부재로 이루어진다. 즉, 이측 기재 (31) 의 상면에 형성된 이측 배선부 (01y ∼ 08y) 는, 각각 제 1 도전층 (33) 과 제 2 도전층 (32) 을 갖는다. 마찬가지로, 표측 기재 (21) 의 하면에 형성된 표측 배선부 (01x ∼ 08x) 는, 각각 제 1 도전층과 제 2 도전층을 갖는다. 제 1 도전층 (33) 은 고도전성 재료로 이루어지고, 제 2 도전층 (32) 은 고신장성 도전 재료로 이루어진다. 자연 상태 (미신장) 에 있어서는, 주로 제 1 도전층 (33) 을 개재하여 도통되기 때문에 전기 저항은 작다. 또, 신장시에 있어서는, 주로 제 2 도전층 (32) 을 개재하여 도통되기 때문에 전기 저항은 작다. 이와 같이, 표측 배선부 (01x ∼ 08x), 이측 배선부 (01y ∼ 08y) 에 있어서는, 상태에 따라 유리한 도통 경로가 선택되기 때문에, 자연 상태에 있어서도 신장시에 있어서도, 원하는 도전성을 유지할 수 있다. 따라서, 신축을 반복해도 전기 저항이 증가하기 어렵다.

또, 제 1 도전층 (33) 과 제 2 도전층 (32) 이 적층되어 배치되기 때문에, 도전층끼리의 보강 효과가 발휘된다. 따라서, 표측 배선부 (01x ∼ 08x), 이측 배선부 (01y ∼ 08y) 는, 신축에 대한 내구성이 우수하다. 또, 이측 기재 (31) 측에 배치되는 제 2 도전층 (32) 의 상면 (제 1 도전층 (33) 이 적층되는 면) 의 표면 조도는 1.98 ㎛ 이다. 당해 표면 조도의 값은, 제 2 도전층 (32) 의 두께의 약 1/5 이다. 이 때문에, 제 1 도전층 (33) 과 제 2 도전층 (32) 의 밀착력은 크다. 따라서, 신축을 반복해도, 제 1 도전층 (33) 과 제 2 도전층 (32) 이 잘 박리되지 않는다. 또한, 상기 실시형태에 있어서는, 기재/제 2 도전층/제 1 도전층의 순서로 적층했지만, 적층 순서를 반대로 해도, 즉 기재/제 1 도전층/제 2 도전층의 순서로 적층해도 된다.

또, 표측 배선부 (01x ∼ 08x), 이측 배선부 (01y ∼ 08y) 는, 접속 단부 (200x, 300y) 를 제외하고, 실리콘 고무로 이루어지는 보호층 (34) 을 갖는다. 이 때문에, 제 1 도전층 (33) 에 함유되는 은 분말이 잘 산화되지 않는다. 따라서, 장기간 사용해도, 제 1 도전층 (33) 의 도전성이 저하되지 않는다. 또, 보호층 (34) 으로 피복함으로써, 외부와의 절연성을 확보할 수 있다. 게다가 표측 배선부 (01x ∼ 08x), 이측 배선부 (01y ∼ 08y) 의 보강 효과도 기대할 수 있다. 한편, 접속 단부 (200x, 300y) 에 있어서는, 표측 배선부 (01x ∼ 08x), 이측 배선부 (01y ∼ 08y) 는, 카본 블랙을 함유하는 보강층 (35) 을 갖는다. 이로써, 접속 단부 (200x, 300y) 의 강도가 커져, 내구성이 향상된다. 이와 같이, 정전 용량형 센서 (1) 에 있어서는, 전극이나 배선에서 기인한 성능의 저하가 발생하기 어렵다. 따라서, 정전 용량형 센서 (1) 는 내구성이 우수하다.

실시예

다음으로, 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

＜제 1 도전 도료 A 의 조제＞

다음과 같이 하여 제 1 도전 도료 A 를 조제하였다. 먼저, 우레탄 고무 폴리머 (토요보 (주) 제조 「바이론 (등록 상표) BX1001」) 100 질량부를 용제인 부틸카르비톨아세테이트에 용해시켰다. 이 우레탄 고무 용액에, 은 분말 (후쿠다 금속박분 공업 (주) 제조 「Ag-XF301」) 400 질량부를 첨가하고 교반하였다.

＜제 2 도전 도료 B ∼ D 의 조제＞

다음과 같이 하여 제 2 도전 도료 B 를 조제하였다. 먼저, 아크릴 고무 폴리머 (닛폰 제온 (주) 제조 「니폴 (등록 상표) AR42W」) 100 질량부와, 가교제인 에틸렌디아민 0.1 질량부를 롤 반죽기로 혼합하여, 아크릴 고무 조성물을 조제하였다. 계속해서, 조제한 아크릴 고무 조성물을 부틸카르비톨아세테이트에 용해시켜, 아크릴 고무 용액을 조제하였다. 이 아크릴 고무 용액에, 카본 나노 튜브 (쇼와덴코 (주) 제조 「VGCF (등록 상표)」) 20 질량부, 및 카본 블랙 (케첸 블랙 인터내셔널 (주) 제조 「케첸 블랙 EC300JD」) 17 질량부를 첨가하고 교반하였다. 또, 카본 나노 튜브 및 카본 블랙의 배합량을 변경한 것 이외에는, 제 2 도전 도료 B 와 동일하게 하여, 제 2 도전 도료 C, D 를 조제하였다.

＜도전층의 물성 및 표면 조도의 측정＞

조제한 각 도전 도료를 기재 (이형 PET 필름) 에 바 코트 인쇄하여, A ∼ D 의 도전층을 제조하였다. 제 1 도전층 A 는, 고도전성 재료로 이루어진다. 제 2 도전층 B ∼ D 는, 고신장성 도전 재료로 이루어진다. 그리고, 각 도전층의 탄성률, 절단시 신장률, 미신장시의 체적 저항률, 50 ％ 신장시의 체적 저항률, 및 표면 조도를 측정하였다. 측정 방법은 다음과 같다. 각 도전층의 조성, 및 물성 등의 측정 결과를 하기 표 1 에 나타낸다. 표 1 중, 원료의 배합량의 단위는 질량부이다.

［탄성률］

JIS K 7127 (1999) 에 준한 인장 시험을 실시하여, 얻어진 응력-신장 곡선으로부터 탄성률을 산출하였다. 시험편에는 타입 2 를 사용하였다.

［절단시 신장률］

JIS K 6251 (2010) 에 준한 인장 시험을 실시하여, 절단시 신장률 (E_b) 을 산출하였다. 시험편에는 덤벨상 5 호형을 사용하고, 신장 속도는 100 ㎜/min 으로 하였다.

［체적 저항률］

JIS K 6271 (2008) 의 평행 단자 전극법에 준하여, 체적 저항률을 측정하였다. 미신장시의 전극간 거리는 10 ㎜ 로 하였다. 시험편을 지지하는 절연 수지제 지지 도구에는, 시판되는 실리콘 고무 시트 (쿠레하 엘라스토머 (주) 제조) 를 사용하였다.

［표면 조도］

도전층의 단면의 SEM 사진으로부터, 상기 서술한 식 (1) 에 의해 표면 조도를 산출하였다.

＜유연 도전 부재의 제조＞

조제한 제 1 도전 도료 A 와, 제 2 도전 도료 B ∼ D 중 어느 것을 사용하여, 기재의 표면에 도전층을 2 층 형성하여, 유연 도전 부재를 제조하였다. 기재에는 우레탄 엘라스토머 시트를 사용하였다. 제 1 도전 도료 A 로 형성되는 제 1 도전층의 크기는, 폭 2 ㎜, 길이 20 ㎜, 두께 25 ㎛ 로 하였다. 제 2 도전 도료 B ∼ D 중 어느 것으로 형성되는 제 2 도전층의 크기는, 폭 10 ㎜, 길이 20 ㎜, 두께 10 ㎛ 로 하였다. 실시예 1 ∼ 4 의 유연 도전 부재는, 본 발명의 유연 도전 부재에 포함된다.

［실시예 1］

다음과 같이 하여 기재/제 1 도전층 A/제 2 도전층 B 로 이루어지는 유연 도전 부재를 제조하였다. 먼저, 기재의 상면에, 제 1 도전 도료 A 를 스크린 인쇄하였다. 그리고, 형성된 제 1 도전 도료 A 의 도막을 예비 건조시켜, 반경화 상태로 하였다. 다음으로, 반경화 상태의 제 1 도전 도료 A 의 도막의 상면에, 제 2 도전 도료 B 를 스크린 인쇄하였다. 마지막으로, 형성한 도막을 가열에 의해 경화시켜, A, B 2 층의 도전층을 형성하였다.

［실시예 2］

도전 도료의 인쇄 순서를 변경하여, 기재/제 2 도전층 B/제 1 도전층 A 로 이루어지는 유연 도전 부재를 제조하였다. 도전층의 형성 방법은 실시예 1 과 동일하다.

［실시예 3］

실시예 2 에 있어서의 제 2 도전 도료 B 를 제 2 도전 도료 C 로 변경하여, 기재/제 2 도전층 C/제 1 도전층 A 로 이루어지는 유연 도전 부재를 제조하였다.

［실시예 4］

실시예 2 에 있어서의 제 2 도전 도료 B 를 제 2 도전 도료 D 로 변경하여, 기재/제 2 도전층 D/제 1 도전층 A 로 이루어지는 유연 도전 부재를 제조하였다.

［비교예 1］

기재의 상면에, 제 2 도전 도료 B 를 스크린 인쇄하고, 가열에 의해 도막을 경화시켜, 기재/제 2 도전층 B 로 이루어지는 유연 도전 부재를 제조하였다.

［비교예 2］

기재의 상면에, 제 1 도전 도료 A 를 스크린 인쇄하고, 가열에 의해 도막을 경화시켜, 기재/제 2 도전층 A 로 이루어지는 유연 도전 부재를 제조하였다.

［비교예 3］

기재의 상면에, 제 1 도전 도료 A 를 스크린 인쇄하였다. 그리고, 형성된 제 1 도전 도료 A 의 도막을 예비 건조시켜, 반경화 상태로 하였다. 다음으로, 반경화 상태의 제 1 도전 도료 A 의 도막의 상면에, 카본페이스트 (주조 케미컬 (주) 제조 「JELCON CH-8」) 를 스크린 인쇄하였다. 마지막으로, 형성한 도막을 가열에 의해 경화시켜, 2 층의 도전층을 형성하였다. 카본페이스트로 형성된 도전층의 미신장시의 체적 저항률은, 1.0 × 10^－2 Ω·㎝ 이다. 또, 당해 도전층의 탄성률은 1200 ㎫ 이고, 50 ％ 신장시키면 파단되었다. 따라서, 상층의 도전층은, 본 발명의 제 2 도전층에는 포함되지 않는다.

＜전기 저항의 측정＞

상측의 도전층의 길이 방향 양 단부에 단자를 배치하고, 미신장시의 전기 저항과, 신축 내구 시험 후의 50 ％ 신장시의 전기 저항을 측정하였다. 신축 내구 시험은, 다음과 같이 하여 실시하였다. 먼저, 유연 도전 부재의 양 단부를 1 쌍의 지그로 협지하였다. 다음으로, 지그의 일방을 고정시키고, 타방을 50 ㎜/분의 속도로 왕복동 (往復動) 시킴으로써, 유연 도전 부재를 신축시켰다. 유연 도전 부재의 신장률은 50 ％ 로 하고, 신축 횟수는 7000 회로 하였다. 표 2 에 측정 결과를 나타낸다.

표 2 에 나타내는 바와 같이, 제 1 도전층 및 제 2 도전층을 구비하는 실시예 1 ∼ 4 의 유연 도전 부재에 있어서는, 초기 (미신장시) 의 전기 저항이 작고, 또한, 신축을 7000 회 반복한 후의 50 ％ 신장시의 전기 저항도 초기의 체적 저항률의 10⁵ 배 이하였다. 이에 반해, 제 2 도전층만을 구비하는 비교예 1 의 유연 도전 부재에 있어서는, 신축을 7000 회 반복한 후에 50 ％ 신장시켜도, 전기 저항의 증가는 작았다. 그러나, 비교예 1 의 유연 도전 부재는, 초기의 전기 저항이 크기 때문에, 전극이나 배선에는 적합하지 않다. 또, 제 1 도전층만을 구비하는 비교예 2 의 유연 도전 부재에 있어서는, 초기의 전기 저항은 작지만, 신축을 7000 회 반복한 후에 50 ％ 신장시키면, 전기 저항이 대폭 증가하였다. 마찬가지로, 제 2 도전층을 구비하지 않는 비교예 3 의 유연 도전 부재에 있어서도, 초기의 전기 저항은 작지만, 신축을 7000 회 반복한 후에 50 ％ 신장시키면, 전기 저항이 대폭 증가하였다.

이상으로부터, 제 1 도전층 및 제 2 도전층을 구비하는 본 발명의 유연 도전 부재에 있어서는, 자연 상태에 있어서의 도전성이 높고, 또한, 신축을 반복해도 도전성의 저하가 작은 것이 확인되었다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 제 1 도전 도료, 제 2 도전 도료의 용제로서 부틸카르비톨아세테이트를 사용하였다. 부틸카르비톨아세테이트와 아크릴 고무의 상용성은 높지만, 부틸카르비톨아세테이트와 우레탄 고무의 상용성은 그다지 높지 않다. 따라서, 1 층째의 엘라스토머와, 2 층째를 형성하는 도전 도료에 함유되는 용제의 상용성을 고려하면, 본 실시예에 있어서는, 기재/제 2 도전층 (아크릴 고무)/제 1 도전층 (우레탄 고무) 으로 이루어지는 실시예 2 ∼ 4 의 유연 도전 부재가 바람직하다.

산업상 이용가능성

본 발명의 유연 도전 부재는, 엘라스토머를 이용한 유연한 트랜스듀서의 전극, 배선에 바람직하다. 또, 굴곡 가능한 디스플레이 등에 사용되는 플렉시블 배선판의 배선이나, 로봇이나 산업용 기계의 가동부의 제어 디바이스, 웨어러블 디바이스의 전극, 배선으로서도 바람직하다. 나아가서는, 도전성 접착제, 전자파 실드로서도 사용할 수 있다. 또, 전자기에 의해 구동되는 모터나 액츄에이터, 압전 효과를 이용한 스피커, 바이브레이터, 초음파 발생 장치 등에 있어서는, 반복 진동에 의한 단선이 문제가 된다. 본 발명의 유연 도전 부재는, 변위의 대소에 상관없이 폭 넓은 주파수 영역에 있어서, 반복 진동에 대한 내구성을 필요로 하는 부위에 적용할 수 있다.

1 : 정전 용량형 센서 (트랜스듀서), 11 : 유전층, 12 : 융착부, 20 : 표측 시트 부재, 21 : 표측 기재, 30 : 이측 시트 부재, 31 : 이측 기재, 32 : 제 2 도전층, 33 : 제 1 도전층, 34 : 보호층, 35 : 보강층, 320 : 오목부, 330 : 단자부.
01X ∼ 08X : 표측 전극, 01Y ∼ 08Y : 이측 전극, 01x ∼ 08x : 표측 배선부, 200x : 접속 단부, 01y ∼ 08y : 이측 배선부, 300y : 접속 단부, A0101 ∼ A0808 : 검출부.

Claims

신축성을 갖는 기재와,
그 기재의 표면에 적층 및 병렬 중 적어도 일방의 형태로 배치되는 복수의 도전층을 구비하고,
그 도전층은, 엘라스토머 및 도전재를 함유하고 미신장시의 체적 저항률이 5 × 10^－2 Ω·㎝ 이하인 고도전성 재료로 이루어지는 제 1 도전층과, 미신장시의 체적 저항률이 그 고도전성 재료의 미신장시의 체적 저항률보다 크고, 엘라스토머 및 도전재를 함유하고 미신장시에 대한 50 ％ 신장시의 체적 저항률의 변화가 10 배 이하인 고신장성 도전 재료로 이루어지는 제 2 도전층을 갖는 것을 특징으로 하는 유연 도전 부재.
제 1 항에 있어서,
상기 고도전성 재료의 미신장시의 체적 저항률과 상기 고신장성 도전 재료의 미신장시의 체적 저항률의 차는 5 자릿수 이하인, 유연 도전 부재.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 고신장성 도전 재료의 탄성률은 50 ㎫ 이하인, 유연 도전 부재.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고신장성 도전 재료에 함유되는 상기 도전재는 도전성 탄소 분말인, 유연 도전 부재.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고도전성 재료에 함유되는 상기 도전재는 금속 분말인, 유연 도전 부재.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 도전층 및 상기 제 2 도전층은 적층되는, 유연 도전 부재.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 도전층 및 상기 제 2 도전층 중, 상기 기재측에 배치되는 도전층의 표면 조도는 그 도전층의 두께의 1/200 이상 2 배 이하인, 유연 도전 부재.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 기재의 표면에 상기 제 2 도전층이 배치되고, 그 제 2 도전층의 표면에 상기 제 1 도전층이 배치되는, 유연 도전 부재.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 유연 도전 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서.