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(In Japanese)温度センサー用樹脂組成物、温度センサー用素子、温度センサーおよび温度センサー用素子の製造方法 meetings

Patent code P170014258
File No. (E114P16)
Posted date Jun 23, 2017
Application number P2015-561029
Date of filing Feb 5, 2015
International application number JP2015053272
International publication number WO2015119205
Date of international filing Feb 5, 2015
Date of international publication Aug 13, 2015
Priority data
  • P2014-021767 (Feb 6, 2014) JP
Inventor
  • (In Japanese)関谷 毅
  • (In Japanese)寺川 雄貴
  • (In Japanese)横田 知之
  • (In Japanese)染谷 隆夫
  • (In Japanese)リーダー ジョナサン ティー
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人科学技術振興機構
Title (In Japanese)温度センサー用樹脂組成物、温度センサー用素子、温度センサーおよび温度センサー用素子の製造方法 meetings
Abstract (In Japanese)フレキシブル性が高く、より高感度で、繰り返し再現性が高いポリマーからなる温度センサー用樹脂組成物、温度センサー用素子及び温度センサー並びに温度センサーの製造方法を提供するために、温度センサー用樹脂組成物(10)は、一般式CH2CHCOOX1で示される第1のアクリルモノマーと、一般式CH2CHCOOX2で示される第2のアクリルモノマーとを共重合体させたアクリルポリマー(1)に、導電性粒子(2)が分散されている。
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

有機半導体でつくるフレキシブルエレクトロニクスは、素材の軟らかさから、人体の表面や体内にフィットする。そのため、細胞や組織から直接生体情報を得る手段として、フレキシブルエレクトロニクスを利用することに、近年注目が集まっている。

温度センサーは、その応用の一つとして注目されている。温度センサーは、機械制御のスイッチングや、熱ヒューズとしてよく用いられている。近年の素子の微細化および複雑化に伴い、よりフレキシブルで、設定温度の微調整が可能である温度センサーが求められている。フレキシブルで、設定温度を体温付近に調整することができる温度センサーは、医療分野においても人体への負担の少ない精度の高い測定が可能となるため、実現が求められている。

例えば、温度センサーとしては、特定の温度領域に達すると温度の上昇と共に電気抵抗値が正の温度係数(Positive Temperature Cofficient)で急激に増大する特性(以下、「PTC特性」という)を有する温度センサーが提案されている。例えば、特許文献1および2には、このPTC特性を有する樹脂組成物が記載されている。PTC特性を有する温度センサー用樹脂組成物は、導電性粒子を含有するポリマーの熱膨張により温度変化を測定することができる。低温では導電性粒子が互いに接触しており、電極間の抵抗値は低くなる。一方で、温度が上昇し特定の温度を超えるとポリマーが熱膨張し、導電性粒子間に間隙が生じ抵抗値が増大する。このような抵抗値変化を測定することで、温度変化を測定することができる。また特定の温度以上になると抵抗値が急激に上昇する特性を利用して、熱ヒューズ等の温度による素子の制御を行うこともできる。

このような温度センサーには、フレキシブルさが要求されており、このフレキシブル性を実現するためには、PTC特性を有し、より薄い温度センサー用樹脂組成物が求められている。例えば、特許文献3および4には、PTC特性を有する温度センサー用樹脂組成物を印刷や塗布の手段を用いて、20μmの厚さを実現することができることが記載されている。

より高感度の温度センサーを得るためには、PTC特性が生じる温度(以下、「PTC温度」という)での抵抗値変化が大きいことが求められている。抵抗値変化が大きくなれば、温度変化に対するアウトプットが大きくなり、より感度の良い温度センサーとなる。例えば、特許文献5にはPTC温度での抵抗値変化を大きくする目的で、二つのポリマーを共結晶化させることが記載されている。
また特許文献6には、複数のPTC温度を有する温度センサー用樹脂組成物を用いることで、様々な温度領域で任意にPTC特性を得ることができることが記載されている。

温度センサーは、安定的な測定を実現するためにPTC特性の繰り返し再現性が求められている。非特許文献1には、100回PTC温度をまたいで温度変化を繰り返してもPTC特性が変化しない温度センサー用樹脂組成物が記載されている。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、温度センサー用樹脂組成物、温度センサー用素子、温度センサーおよび温度センサー用素子の製造方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
一般式CH2CHCOOX1で示される第1のアクリルモノマーと、一般式CH2CHCOOX2で示される第2のアクリルモノマーと、を共重合体させたアクリルポリマーに、導電性粒子が分散された温度センサー用樹脂組成物。

【請求項2】
 
前記第1のアクリルモノマーのX1が-(CH2nCH3で表されるアルキル基であり、
前記第2のアクリルモノマーのX2が-(CH2mCH3で表されるアルキル基であり、
nが13~21の整数であり、かつmが1~7の整数であることを特徴とする請求項1に記載の温度センサー用樹脂組成物。

【請求項3】
 
前記第1のアクリルモノマーおよび前記第2のアクリルモノマーが、形状記憶樹脂に用いられるモノマーであることを特徴とする請求項1に記載の温度センサー用樹脂組成物。

【請求項4】
 
前記アクリルポリマー中の、前記第1のアクリルモノマーの質量比が、前記第2のアクリルモノマーの質量比よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の温度センサー用樹脂組成物。

【請求項5】
 
二枚の電極と、二枚の電極に挟まれるように配置された請求項1に記載の温度センサー用樹脂組成物と、を備えることを特徴とする温度センサー用素子。

【請求項6】
 
二枚の電極が同一平面上にあり、二枚の電極が請求項1に記載の温度センサー用樹脂組成物によって橋渡しされていることを特徴とする温度センサー用素子。

【請求項7】
 
前記温度センサー用樹脂組成物の、前記電極と反対側の面上に、補助電極を有することを特徴とする請求項6に記載の温度センサー用素子。

【請求項8】
 
前記二枚の電極の間に、前記温度センサー用樹脂組成物の他に、
前記第1のアクリルモノマーと前記第2のアクリルモノマーの配合比が前記温度センサー用樹脂組成物と異なる第2の温度センサー用樹脂組成物を備えることを特徴とする請求項5に記載の温度センサー用素子。

【請求項9】
 
前記二枚の電極の間に、前記温度センサー用樹脂組成物の他に、
前記第1のアクリルモノマーと前記第2のアクリルモノマーの配合比が前記温度センサー用樹脂組成物と異なる第2の温度センサー用樹脂組成物を備えることを特徴とする請求項6に記載の温度センサー用素子。

【請求項10】
 
請求項5~9の温度センサー用素子と、前記温度センサー用素子のいずれか一方の電極と接続されたトランジスタとを備える温度センサー。

【請求項11】
 
第1のアクリルモノマーと第2のアクリルモノマーを共重合させてアクリルポリマーを作製する第1の工程と、
前記アクリルポリマーに導電性粒子を加えた材料を、溶融もしくは溶媒希釈して流動性を付与し、撹拌と脱泡を同時に行うことで、前記アクリルポリマー中に導電性粒子を均一に分散させたペースト状混合物を作製する第2の工程と、
前記ペースト状混合物を、二つの電極間に塗布または印刷する第3の工程と、を有することを特徴とする温度センサー用素子の製造方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2015561029thum.jpg
State of application right Published
Reference ( R and D project ) ERATO SOMEYA Bio-Harmonized Electronics AREA
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