ПЬЕЗОРЕЗИСТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 1996 года по МПК H01L41/193 C08F220/00 

Изобретение относится к области электроники, в частности к материалам для использования в устройствах ввода-вывода буквенно-цифровой информации, коммутации электрических сигналов.

Известны полимерные материалы на основе антрацена, трифенил хлорметана, пирена, 1-гидроксиантрахинона и кислотного компонента пирометилового диангидрида или 1,8-нафталин ангидрида, электрическое сопротивление которых при давлении не более чем 100 МПа уменьшается не менее чем в 100 раз (1). Применение этих материалов в электронных устройствах целесообразно только в области высоких давлений. При этом такие материалы обладают малой чувствительностью α = 1,5÷2(α=lgρ_o/lgρ₁, где ρ_o удельное сопротивление при атмосферном давлении, ρ₁ удельное сопротивление при давлении P.

Для повышения чувствительности и снижения рабочего давления в полимерную матрицу вводят различные наполнители. Например, известен состав, содержащий полиэтилен и в качестве порошкообразной добавки халькогениды редкоземельных металлов (2), полидифениленфталид, полифлуорениленфталид, изопреновый каучук и в качестве добавки порошки пьезоэлектрика (германата или селенита висмута) (3). Введение в полимеры подобных наполнителей приводит к снижению рабочего давления до 1,0 МПа и повышению чувствительности до 10. В то же время достижение таких характеристик можно получить только при высокой степени содержания добавок (до 20 30 мас.), что приводит к образованию хрупких неконструкционноспособных пленок. К тому же изготовление материалов с хорошей воспроизводимостью электрофизических свойств требует высокой степени гомогенизации исходных составов, что сопряжено с использованием специального технологического оборудования и существенно усложняет процесс получения пленок.

Существенным недостатком этого состава является так называемая пороговая пьезочувствительность, т.е. материал переходит в проводящее состояние только при определенном значении давления, что существенно снижает область применения таких материалов. Кроме того, указанный состав многокомпонентен и для изготовления материалов из него необходимо проведение операций смешения отдельных компонентов, что снижает его технологичность и отрицательно сказывается на воспроизводимости электрофизических параметров.

Целью данного изобретения является снижение порога пьезочувствительности пьезорезистивного материла при низких давлениях, а также улучшение воспроизводимости электрофизических свойств и упрощение технологии получения пленок пьезорезистивного материала.

Поставленная цель достигается применением в качестве пьезорезистивного материала сополикарбонатов общей формулы:

при соотношении
В литературе описаны пленочные материалы на основе сополикарбонатов приведенной выше формулы, однако нигде не встречаются сведения об их применении в качестве пьезорезистивного материала. В то же время известные свойства данного материала не обусловливают с очевидностью возможность его применения в качестве пьезорезистивного материала.

Пленки пьезорезистивного материала на основе сополикарбонатов получаются растворением полимера в хлорированных углеводородах (например, дихлорэтане) и формируются на любых подложках всеми известными методами (поливом, распылением, центрифугированием и т.п.).

Такое поведение пленок на основе сополикарбонатов объясняется тем, что введение в основную полимерную цепь гибких фрагментов угольной кислоты приводит к увеличению подвижности макромолекул и, тем самым, к снижению (практически до нуля) порога пьезочувствительности. Кроме того, использование однокомпонентного состава для приготовления пьезорезистивного материала значительно упрощает технологию его изготовления и повышает воспроизводимость параметров. Варьированием соотношения фрагментов полимерной цепи (т. е. m/n) можно также направленно, в процессе синтеза полимеров получать составы с заданными электрофизическими свойствами.

Использование пленок сополикарбонатов вышеуказанной формулы впервые в качестве пьезорезистивного материала позволяет изготавливать электронные и электротехнические устройства с плавным изменением сопротивления.

Использование: в области электроники. Сущность изобретения: применение сополикарбонатов общей формулы:

при соотношении m/n 1/4 до 1 в качестве пьезорезистивного материала.

Применение сополикарбонатов общей формулы

при соотношении m/n 1/4 1
в качестве пьезорезистивного материала.