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伸縮性導電体およびその製造方法と伸縮性導電体形成用ペースト 新技術説明会

国内特許コード P170014256
整理番号 (E114P14)
掲載日 2017年6月23日
出願番号 特願2015-561037
出願日 平成27年2月5日(2015.2.5)
国際出願番号 JP2015053298
国際公開番号 WO2015119217
国際出願日 平成27年2月5日(2015.2.5)
国際公開日 平成27年8月13日(2015.8.13)
優先権データ
  • 特願2014-020830 (2014.2.5) JP
発明者
  • 関谷 毅
  • 染谷 隆夫
  • 松久 直司
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 伸縮性導電体およびその製造方法と伸縮性導電体形成用ペースト 新技術説明会
発明の概要 本発明の伸縮性導体は、エラストマーからなる伸縮部と、この伸縮部に分散された少なくとも1種類の導電粒子とからなる混合物から構成され、前記混合物が有する界面の1つもしくは複数の位置に、前記混合物の内部側よりも前記導電粒子を密に集合させた導通部が形成されたことを特徴とする。
従来技術、競合技術の概要


フレキシブルエレクトロニクスという新技術分野が最近大きな注目を集めている。エレクトロニクスに機械的可撓性を実現するための技術であり、従来の微細化の技術トレンドとは異なる方向である。特に、フレキシブルエレクトロニクスは、ディスプレイ、太陽電池、センサ、アクチュエータなど大面積エレクトロニクスにとって、重要な価値をもたらすものと考えられている。
例えば、エレクトロニクスデバイスが大きくなればなるほど、携帯性や耐衝撃性のためにフレキシビリティーは不可欠である。フレキシブルエレクトロニクスを実現する上での難しさは、プラスティックフィルム上に優れた電気的特性と機械的特性をどのようにして両立するかである。



エレクトロニクスデバイスの伸縮性は運動や加重に伴い変形する構造体や生体に組み込むためのエレクトロニクスデバイスに必要な機能と考えられる。このような伸縮性を有したデバイスを実現するためには、デバイスを構成するトランジスタ等のアクティブな回路、抵抗やコンデンサ等のパッシブな回路がデバイスの変形に伴い、損傷を受けない構成であって、特性が変化しない構成とする必要がある。



しかし、シリコンに代表される無機材料からなるトランジスタは、シリコン、酸化物無機材料などの伸縮性を有しない材料からなり、これらの材料は1%を大きく下回る歪で亀裂を生じてしまう。また、炭素を主骨格とする有機半導体を用いた有機トランジスタは、有機材料が柔らかく、延性を有することにより、1%程度の歪でも、破断を生じることがなく、フィルム状の基板に形成した場合、曲げ変形に強くフレキシブルなデバイスの実現に有効である。
また、3次元的な対象物の表面に密着するように、フィルム状のデバイスを貼り付けるためには、フレキシブルであることだけではなく、伸縮性を有することが必要である。また、ロボットや人の表面、特に関節部の表面にデバイスを張り付けるためのデバイスフィルムは、数10%の伸びに対応する必要がある。



そこで、従来、電界効果型のトランジスタ集積回路を備えたフレキシブルなセンサを人体の一部に貼り付けることができるように構成し、感圧センサとして利用する研究が進められている(非特許文献1参照)。 この研究では、有機TFT(Organic Field Effect Transistor : OFET)を用いて折り曲げ可能な柔軟な回路を実現し、触覚センサなどのエリアセンサに有効な感圧センサアレイと周辺回路を集積した電子人工皮膚を試作している。
具体的には、可撓性を有する樹脂製のフィルム上に複数の有機トランジスタをマトリクス状に形成し、これらの上に感圧性導電ゴムのシートと、電極付樹脂フィルムと、ランドを持ったスルーホールを所定のピッチで備えた樹脂製のフィルムを積層し、圧力センサを構成している。

産業上の利用分野


本発明は、伸縮性導電体およびその製造方法と伸縮性導電体形成用ペーストに関する。
本願は、2014年2月5日に、日本に出願された特願2014-020830号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

特許請求の範囲 【請求項1】
エラストマーからなる伸縮部と、この伸縮部に分散された少なくとも1種類の導電粒子とからなる混合物から構成され、前記混合物が有する界面の1つもしくは複数の位置に、前記混合物の内部側よりも前記導電粒子を密に集合させた導通部が形成されたことを特徴とする伸縮性導電体。

【請求項2】
前記導電粒子が前記エラストマーの質量に対し、400%以下含有されてなる請求項1に記載の伸縮性導電体。

【請求項3】
前記伸縮性導体が、前記エラストマーを溶解する少なくとも1つの第1溶媒と、前記第1溶媒に10%以上溶解しない第2溶媒と、少なくとも1種類の導電粒子とからなる混合液を乾燥して得られたことを特徴とする請求項1に記載の伸縮性導電体。

【請求項4】
前記第2溶媒が水または水を主成分とする溶媒であり、更に水に溶解する界面活性剤を含んでいることを特徴とする請求項3に記載の伸縮性導電体。

【請求項5】
前記エラストマーが架橋されていることを特徴とする請求項1に記載の伸縮性導電体。

【請求項6】
前記エラストマーがフッ素ゴムであることを特徴とする請求項1に記載の伸縮性導電体。

【請求項7】
エラストマーを溶解する少なくとも一つの第1溶媒と、該第1溶媒に溶解されたエラストマーと、前記第1溶媒に対し10%以上溶解しない第2溶媒と、少なくとも1種類の導電粒子を具備してなる伸縮性導電体成形用ペースト。

【請求項8】
前記導電粒子が前記エラストマーに対し400質量%以下含有されたことを特徴とする請求項7に記載の伸縮性導電体形成用ペースト。

【請求項9】
前記第2溶媒が水または水を主成分とする溶媒であり、更に水に溶解する界面活性剤が含まれてなることを特徴とする請求項7に記載の伸縮性導電体成形用ペースト。

【請求項10】
前記エラストマーがフッ素ゴムであることを特徴とする請求項7に記載の伸縮性導電体形成用ペースト。

【請求項11】
エラストマーからなる伸縮部と、この伸縮部に分散された少なくとも1種類の導電粒子とからなる混合物から構成され、前記混合物が有する界面の1つもしくは複数の位置に、前記混合物の内部側よりも前記導電粒子を密に集合させた導通部が設けられた伸縮性導電体を製造するに際し、
第1溶媒にエラストマーを溶解し、第2溶媒および前記導電粒子を混合した後、導体状に印刷することを特徴とする伸縮性導電体の製造方法。

【請求項12】
前記第1溶媒と前記第2溶媒を相分離させるとともに前記溶媒を乾燥させることにより前記導通部を生成することを特徴とする請求項11に記載の伸縮性導電体の製造方法。

【請求項13】
前記導電粒子を前記エラストマーに対し400質量%以下含有させることを特徴とする請求項11に記載の伸縮性導電体の製造方法。

【請求項14】
前記エラストマーとしてフッ素ゴムを用いることを特徴とする請求項11に記載の伸縮性導電体の製造方法。

【請求項15】
前記第2溶媒として水または水を主成分とする溶媒を用い、更に水に溶解する界面活性剤を含ませることを特徴とする請求項11に記載の伸縮性導電体の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2015561037thum.jpg
出願権利状態 公開
参考情報 (研究プロジェクト等) ERATO 染谷生体調和エレクトロニクス 領域
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