[發明專利]溫度傳感器用樹脂組合物、溫度傳感器用元件、溫度傳感器及溫度傳感器用元件的制造方法

有效

• 申請號: 201580007296.2
• 申請日: 2015-02-05
• 公開（公告）號: CN105981114B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 關谷毅;寺川雄貴;橫田知之;染谷隆夫;喬納森·T·里德
• 申請（專利權）人: 國立研究開發法人科學技術振興機構
• 主分類號: H01C7/02
• 分類號: H01C7/02;C08K3/04;C08L33/08;H01C17/06
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 蔣亭

技術領域

本發明涉及溫度傳感器用樹脂組合物、溫度傳感器用元件、溫度傳感器及溫度傳感器用元件的制造方法。

本申請要求基于2014年2月6日在日本申請的日本特愿2014－021767號的優先權，并將其內容援引于此。

背景技術

用有機半導體制作的柔性電子設備因其原材的柔軟性而適用于人體的表面或體內。因此，近年來，利用柔性電子設備作為從細胞或組織直接獲得生物體信息的手段受到了注目。

溫度傳感器作為其應用之一而受到注目。溫度傳感器常常被用作機械控制的開關、熱熔斷器。隨著近年來元件的微細化及復雜化，要求更柔韌且能夠微調設定溫度的溫度傳感器。柔韌且能夠將設定溫度調整至體溫附近的溫度傳感器還能在醫療領域中進行對人體的負擔小、精度高的測定，因此需要實現該溫度傳感器。

例如，作為溫度傳感器，提出了具有如下特性的溫度傳感器，即若達到特定的溫度區域，則隨著溫度的上升，電阻值以正的溫度系數(Positive Temperature Cofficient)急劇地增大的特性(以下，稱作“PTC特性”)。例如，在專利文獻1及2中記載了具有該PTC特性的樹脂組合物。具有PTC特性的溫度傳感器用樹脂組合物可以通過含有導電性粒子的聚合物的熱膨脹來測定溫度變化。在低溫下導電性粒子相互接觸，電極間的電阻值變低。另一方面，若溫度上升而超過特定的溫度，則聚合物發生熱膨脹，在導電性粒子間產生間隙，電阻值增大。通過測定此種電阻值變化，從而可以測定溫度變化。另外，利用在達到特定的溫度以上時電阻值急劇上升的特性，還可以進行基于熱熔斷器等的溫度的元件控制。

對此種溫度傳感器而要求柔韌性，為了實現該柔韌性，而要求具有PTC特性且更薄的溫度傳感器用樹脂組合物。例如，在專利文獻3及4中記載了可以使用將具有PTC特性的溫度傳感器用樹脂組合物印刷或涂布的手段來實現20μm的厚度。

為了得到更高靈敏度的溫度傳感器，要求在產生PTC特性的溫度(以下，稱作“PTC溫度”)下的電阻值變化大。若電阻值變化變大，則相對于溫度變化的輸出變大，成為靈敏度更佳的溫度傳感器。例如，在專利文獻5中記載有：出于增大在PTC溫度下的電阻值變化的目的，而使兩個聚合物共結晶化。

另外，在專利文獻6中記載了如下內容：通過使用具有多個PTC溫度的溫度傳感器用樹脂組合物，從而能夠在各個溫度區域任意地獲得PTC特性。

就溫度傳感器而言，為了實現穩定的測定，而要求PTC特性的重復再現性。在非專利文獻1中記載了一種溫度傳感器用樹脂組合物，其即使超過100次PTC溫度而重復進行溫度變化，PTC特性也未發生變化。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第5216009號公報

專利文獻2：日本專利第3312600號公報

專利文獻3：國際公開第2008/133073號

專利文獻4：日本專利第4126637號公報

專利文獻5：日本專利第3692141號公報

專利文獻6：日本專利第3882622號公報

非專利文獻

非專利文獻1：J.Jeon，et al.，Adv.Mater.，25,850－855(2013).

發明內容

發明要解決的課題

專利文獻1及2中記載的溫度傳感器用樹脂組合物顯示出電阻值變化為10³Ω～10⁴Ω左右的變化率。但是，對其厚度并無記載，依據導電性粒子的尺寸認為具有至少50μm以上的膜厚。專利文獻1及2中對重復再現性也沒有記載。

就專利文獻3及4中記載的溫度傳感器用樹脂組合物而言，膜厚薄至20μm，其電阻值變化率為10倍～100倍左右，稱不上具有充分的電阻值變化。電阻值變化率通過用PTC溫度以上的溫度的電阻率(專利文獻3中為80℃)除以PTC溫度以下的溫度的電阻率(專利文獻3中為30℃)而求得。對于重復再現性而言，在專利文獻3中僅記載了5次再現性，因此也稱不上具有充分的再現性。

專利文獻5中記載了使兩種聚合物共結晶化而得的組合物作為溫度傳感器用樹脂組合物。就該組合物而言，電阻值變化率接近1000倍，實現了高電阻率變化。但是，其膜厚厚至250μm。另外，由于使用兩種聚合物制作溫度傳感器用樹脂組合物，因此共結晶化而具有穩定性，但是盡管如此，相分離或結晶紊亂的發生也稱不上為零。即，無法制作充分均質且穩定的溫度傳感器用樹脂組合物。且沒有關于重復再現性的記載，PTC溫度也高達100℃。