[发明专利]柔性导电材料及其制造方法，以及使用柔性导电材料的电极、布线、电磁波屏蔽体和转换器

说明书

技术领域

本发明涉及可伸缩的柔性导电材料及其制造方法，以及使用该柔性导电材料的电极、布线、电磁波屏蔽体和转换器。

背景技术

正利用弹性体等高分子材料进行挠性高、小型且轻量的转换器的开发。作为转换器，可列举出进行机械能与电能的转换的致动器、传感器、发电元件等，或者进行声能与电能的转换的扬声器、麦克风等。例如，可在弹性体制介电膜的表背两面配置一对电极而构成致动器。在这种致动器中，介电膜根据施加电压的大小而伸缩。因此，要求电极可与介电膜的变形相应地伸缩，并且不妨碍介电膜的伸长、收缩。而且，伸长时，需要使电阻的变化小。

另外，为了连接电路基板的端子间、电子元件而使用导电性粘接剂等。连接挠性印刷布线板(FPC)等那样柔软的设备时，对导电性粘接剂施加伸缩引起的变形、应力。因此，从连接部的可靠性、耐久性观点考虑，导电性粘接剂也要求挠性。另外，随着电子设备的数字化、高频化、小型化，用于屏蔽不需要的电磁波的电磁波屏蔽体的开发变得重要。具有挠性、伸缩性的电子设备的布线用途等、电磁波屏蔽体往往也要求挠性。

作为柔软且可伸缩的导电材料，例如专利文献1中公开了由在炭黑等导电材中混合有油、弹性体的糊剂形成的电极。另外，专利文献2中公开了包含弹性体和形状不同的两种金属填料的导电膜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-124839号公报

专利文献2：日本特开2010-153364号公报

专利文献3：日本特开2007-73267号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，以往的导电材料中存在反复进行伸缩时电阻增加的问题。因此，由以往的导电材料形成电极、布线时，由于反复进行伸缩，电极、布线的电阻增加，元件容易劣化。另外，电极、布线的电阻高时，由于高频区域下电抗成分的产生，存在致动器、声学装置的响应性降低的可能。另外，对检测信号的电阻过高时，存在传感器的分辨率降低的可能。

另外，使用以往的导电材料作为导电性粘接剂时，反复进行伸缩时存在导电性降低而对设备的性能带来影响的可能。另外，用作电磁波屏蔽体时，由于导电性降低而存在屏蔽性能降低的可能。

本发明是鉴于这种实际情况而提出的，其课题在于提供柔软且可伸缩、并且即使反复进行伸缩电阻也不易增加的柔性导电材料及其制造方法。另一课题在于提供即使反复进行伸缩电阻也不易增加的电极、布线以及电磁波屏蔽体。又一课题在于提供柔软且耐久性优异的转换器。

用于解决问题的方案

(1)为了解决上述课题，本发明的柔性导电材料的特征在于，其具有弹性体和至少表面具有银的导电材，该导电材通过与该弹性体直接地或间接地化学结合而嵌入到该弹性体的网眼结构，单轴方向上伸长10%时的体积电阻率为1×10^-2Ω·cm以下。

本发明人对以往的导电材料进行深入地研究，结果得到以下见解：反复进行伸缩导致电阻增加的原因是母材的弹性体与导电材的剥离、导电路径的形态由于导电材的移动而变化。作为用于抑制导电材的剥离、移动的方法，认为有将弹性体与导电材化学结合的方法。然而，这种导电材料通过导电材之间接触、在其间流通电子而表现出导电性。因此，使导电材的表面与作为绝缘物的有机物化学结合时，存在导电性降低的可能。

对于该点而言，如果利用本发明的柔性导电材料，则能维持必要的导电性且使弹性体与导电材化学结合。即，本发明的柔性导电材料中，导电材与弹性体直接地或间接地化学结合，导电材嵌入到弹性体的网眼结构。在此，“直接地化学结合”指的是导电材与弹性体的分子链直接进行化学结合。另外，“间接地化学结合”指的是导电材介由其它物质进行化学结合。弹性体交联与否均可。由此，即使反复进行伸缩时，也能抑制弹性体与导电材的剥离、导电材的移动。其结果，电阻的增加受到抑制。另一方面，本发明的柔性导电材料中，单轴方向上伸长10%时的体积电阻率为1×10^-2Ω·cm以下。即，通过控制导电材表面的化学反应量来维持导电性，并且不妨碍导电材之间的电子的交换。这样，本发明的柔性导电材料可以实现作为导电材料必要的导电性的维持与由于反复进行伸缩导致的导电性降低的抑制这两个相矛盾的要求。