JP2019050333A - ストレッチャブルデバイス及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い生産性で簡便に製造することのできるストレッチャブルデバイスを提供すること。【解決手段】伸縮性樹脂層３と伸縮性樹脂層３上に設けられた配線５及び伸縮防止部材７とを備える配線基板３０と、配線基板３０上に搭載された電子素子２０と、を備え、伸縮防止部材７が、伸縮性樹脂層３の面のうち、配線が設けられている面上等に設けられ、配線基板３０の厚み方向から見たときに、伸縮防止部材７が少なくとも１組の対向する外縁（例えば、外縁７ａ及び外縁７ｂ）を有し、対向する上記外縁の間に電子素子２０が配置されている、ストレッチャブルデバイス。【選択図】図３

Description

本発明は、ストレッチャブルデバイス及びその製造方法に関する。

近年、ウェアラブル機器及びヘルスケア関連機器等の分野において、例えば身体の曲面又は関節部に沿って使用できると共に、脱着しても接続不良が生じにくいためのフレキシブル性及び伸縮性が求められている。このような機器を構成するためには、高い伸縮性を持つストレッチャブルデバイスが求められる。

特許文献１には、伸縮性の樹脂組成物を用いてメモリーチップ等の半導体素子を封止する方法が記載されている。特許文献１では、伸縮性の樹脂組成物の封止用途への適用が主として検討されている。

国際公開第２０１６／０８０３４６号

本発明は、高い生産性で簡便に製造することのできるストレッチャブルデバイス及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、伸縮性樹脂層と伸縮性樹脂層上に設けられた配線及び伸縮防止部材とを備える配線基板と、配線基板上に搭載された電子素子と、を備え、伸縮防止部材が、伸縮性樹脂層の面のうち、配線が設けられている面とは反対側の面上、及び／又は、配線が設けられている面上に設けられ、配線基板の厚み方向から見たときに、伸縮防止部材が少なくとも１組の対向する外縁を有し、対向する上記外縁の間に電子素子が配置されている、ストレッチャブルデバイスを提供する。

上記ストレッチャブルデバイスにおいては、伸縮防止部材が、伸縮性樹脂層の面のうち、配線が設けられている面とは反対側の面上に設けられていてもよく、伸縮防止部材が、伸縮性樹脂層の面のうち、配線が設けられている面上に設けられ、伸縮防止部材及び配線が同一の導体箔から形成されていてもよい。

本発明はまた、上記ストレッチャブルデバイスの製造方法であって、伸縮性樹脂層と伸縮性樹脂層上に設けられた導体箔とを備える導体箔付基材から導体箔の一部を除去することにより、配線と伸縮防止部材とを形成して、配線基板を得る工程と、配線基板上に電子素子を搭載する工程と、を備える、ストレッチャブルデバイスの製造方法を提供する。

本発明によれば、高い生産性で簡便に製造することのできるストレッチャブルデバイス及びその製造方法を提供できる。

一実施形態に係るストレッチャブルデバイスを示す平面図である。 一実施形態に係るストレッチャブルデバイスを示す側面図である。 一実施形態に係るストレッチャブルデバイスを示す平面図である。 回復率の測定例を示す応力−ひずみ曲線である。

以下、本発明のいくつかの実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

一実施形態に係るストレッチャブルデバイスは、伸縮性樹脂層と伸縮性樹脂層上に設けられた配線及び伸縮防止部材とを備える配線基板と、配線基板上に搭載された電子素子と、を備え、伸縮防止部材が、伸縮性樹脂層の面のうち、配線が設けられている面とは反対側の面上、及び／又は、配線が設けられている面上に設けられ、配線基板の厚み方向から見たときに、伸縮防止部材が少なくとも１組の対向する外縁を有し、対向する上記外縁の間に電子素子が配置されている。「厚み方向」とは、伸縮性樹脂層の面のうちの伸縮防止部材が設けられている面と垂直な方向をいう。

ここで、伸縮防止部材は、伸縮性樹脂層よりも剛性が高い部材であり、かつ、これにより非伸長部を形成し得る部材をいう。非伸長部は、全体として伸縮性を有する配線基板の中で、他の部分よりも相対的に伸びにくい部分をいう。非伸長部は、例えば、配線基板全体を歪み２０％まで引っ張り変形させた場合に、歪みが２０％未満となる部分である。配線基板全体を歪み２０％まで引っ張り変形させた場合の非伸長部の歪みは、例えば、１０％以下であってもよく、５％以下であってもよく、１％以下であってもよい。配線基板全体を歪み２０％まで引っ張り変形させた場合の非伸長部の歪みの下限値は例えば、０％であってもよい。なお、配線基板において、非伸長部よりも伸び易い部分を、例えば、伸長部ともいう。

上記ストレッチャブルデバイスは、高い生産性で簡便に製造できる。上記ストレッチャブルデバイスにおいては、伸縮性樹脂層上に配線が設けられていること等により伸縮性に優れる。上記ストレッチャブルデバイスにおいては、配線基板が上記伸縮防止部材を備えることにより、配線基板に非伸長部が形成され、この非伸長部に電子素子を搭載することができる。したがって、製造時に、伸縮性を有する配線部を備える伸縮性配線基板と、非伸縮性の部材上に電子素子を実装した電子素子実装部材と、を別々に作製して、これらを接続させる必要がなく、生産性に優れる。

上述のとおり、上記ストレッチャブルデバイスにおいては、伸縮防止部材が、伸縮性樹脂層の面のうち、配線が設けられている面とは反対側の面上に設けられていてもよい。また、上記ストレッチャブルデバイスにおいては、伸縮防止部材が、伸縮性樹脂層の面のうち、配線が設けられている面上に設けられ、伸縮防止部材及び配線が同一の導体箔から形成されていてもよい。

以下、図面を用いて、一実施形態に係るストレッチャブルデバイスのいくつかの例について説明する。

図１及び図２は、それぞれ、一実施形態に係るストレッチャブルデバイスを示す平面図及び側面図である。図１及び図２に示すストレッチャブルデバイス１００は、伸縮性樹脂層３と伸縮性樹脂層３上に設けられた配線５及び伸縮防止部材７とを備える配線基板３０と、配線基板３０上に搭載された電子素子２０と、を備え、伸縮防止部材７が、伸縮性樹脂層３の面のうち、配線５が設けられている面３ａとは反対側の面３ｂ上に設けられ、配線基板３０の厚み方向から見たときに、伸縮防止部材７が対向する外縁７ａ及び外縁７ｂを有し、外縁７ａ及び外縁７ｂの間に電子素子２０が配置されている。ストレッチャブルデバイス１００において、伸縮防止部材７の主面の形状は、矩形である。伸縮防止部材７は、伸縮性樹脂層３よりも剛性が高い部材であり、かつ、これにより外縁７ａから外縁７ｂにかけて非伸長部３２を形成する。伸縮防止部材７は、配線５と同一の導体箔から形成されていてもよい。すなわち、ストレッチャブルデバイス１００において、例えば、配線基板３０は、伸長部３１及び非伸長部３２を有し、電子素子２０は、非伸長部３２上に配置されている。

図３は、一実施形態に係るストレッチャブルデバイスを示す平面図である。図３に示すストレッチャブルデバイス２００は、伸縮性樹脂層３と伸縮性樹脂層３上に設けられた配線５及び伸縮防止部材７とを備える配線基板３０と、配線基板３０上に搭載された電子素子２０と、を備え、伸縮防止部材７が、伸縮性樹脂層の面のうち、配線が設けられている面上に設けられ、配線基板の厚み方向から見たときに、伸縮防止部材７が対向する外縁７ａ及び外縁７ｂを有し、外縁７ａ及び外縁７ｂの間に電子素子２０が配置されている。ストレッチャブルデバイス２００において、伸縮防止部材７の形状は、電子素子２０を囲む枠状である。伸縮防止部材７は、伸縮性樹脂層３よりも剛性が高い部材であり、かつ、これにより非伸長部３２を形成し得る。伸縮防止部材７は、配線５と同一の導体箔から形成されていてもよい。すなわち、ストレッチャブルデバイス２００において、例えば、配線基板３０は、伸長部３１及び非伸長部３２を有し、電子素子２０は、非伸長部３２上に配置されている。ストレッチャブルデバイス２００においては、配線５及び伸縮防止部材７は、伸縮性樹脂層３の片面上に設けられているが、配線５及び伸縮防止部材７は、伸縮性樹脂層３の両面上に設けられていてもよい。

図１〜３に示すストレッチャブルデバイス１００及び２００において、配線５は、伸縮可能な波形部分を含んでいる。ただし、配線５の形状はこれに限られず、伸縮可能な任意の形状を採用できる。配線幅に特に制限はないが、配線が波形部分を含む場合、波形部分の配線幅は、１０〜５００μｍが好ましく、２０〜３００μｍがより好ましく、５０〜２００μｍが更に好ましい。

以下、各部材の構成材料及び好ましい態様等について更に詳細に説明する。

配線は、例えば、導体箔から形成されていてもよい。導体箔の弾性率は、４０〜３００ＧＰａであってもよい。導体箔の弾性率が４０〜３００ＧＰａであることにより、ストレッチャブルデバイスの伸長による配線の破断が生じ難い傾向がある。同様の観点から、導体箔の弾性率は５０ＧＰａ以上又は２８０ＧＰａ以上であってもよく、６０ＧＰａ以下、又は２５０ＧＰａ以下であってもよい。ここでの導体箔の弾性率は、共振法によって測定される値であることができる。

導体箔は、金属箔であることができる。金属箔としては、銅箔、チタン箔、ステンレス箔、ニッケル箔、パーマロイ箔、４２アロイ箔、コバール箔、ニクロム箔、ベリリウム銅箔、燐青銅箔、黄銅箔、洋白箔、アルミニウム箔、錫箔、鉛箔、亜鉛箔、半田箔、鉄箔、タンタル箔、ニオブ箔、モリブデン箔、ジルコニウム箔、金箔、銀箔、パラジウム箔、モネル箔、インコネル箔、ハステロイ箔などが挙げられる。適切な弾性率等の観点から、導体箔は、銅箔、金箔、ニッケル箔、及び鉄箔から選ばれることが好ましい。配線形成性の観点から、銅箔を使用することが好ましい。すなわち、配線は、銅配線であることが好ましい。

銅箔としては、特に制限はなく、例えば銅張積層板及びフレキシブル配線板等に一般的に用いられる電解銅箔及び圧延銅箔を使用できる。市販の電解銅箔としては、例えばＦ０−ＷＳ−１８（古河電気工業株式会社製、商品名）、ＮＣ−ＷＳ−２０（古河電気工業株式会社製、商品名）、ＹＧＰ−１２（日本電解株式会社製、商品名）、ＧＴS−１８（古河電気工業株式会社製、商品名）、及びＦ２−ＷＳ−１２（古河電気工業株式会社製、商品名）が挙げられる。圧延銅箔としては、例えばＴＰＣ箔(ＪＸ金属株式会社製、商品名)、ＨＡ箔(ＪＸ金属株式会社製、商品名)、ＨＡ−Ｖ２箔(ＪＸ金属株式会社製、商品名)、及びＣ１１００Ｒ（三井住友金属鉱山伸銅株式会社製、商品名）が挙げられる。伸縮性樹脂層との密着性の観点から、粗化処理を施している銅箔を使用することが好ましい。また、耐折性の観点から、圧延銅箔を用いることが好ましい。

伸縮防止部材は、伸縮性樹脂層よりも剛性が高い部材であり、かつ、これにより非伸長部を形成し得る部材であれば、特に制限はなく、当業者の知識に基づいて適宜決定できる。伸縮防止部材及び配線は、同一の導体箔から形成されていてもよい。例えば、伸縮防止部材及び配線を同一の導体箔から同時に形成すると、伸縮防止部材及び配線の形成工程を簡略化できることから、生産性が更に向上する。

伸縮性樹脂層は、例えば歪み２０％まで引張変形した後の回復率が８０％以上であるような、伸縮性を有することができる。この回復率は、伸縮性樹脂層の測定サンプルを用いた引張試験において求められる。１回目の引っ張り試験で加えたひずみ（変位量）をＸ、次に初期位置に戻し再度引っ張り試験を行ったときに荷重が掛かり始めるときの位置とＸとの差をＹとし、式：Ｒ（％）＝Ｙ／Ｘ×１００で計算されるＲが、回復率として定義される。回復率は、Ｘを２０％として測定することができる。図４は、回復率の測定例を示す応力−ひずみ曲線である。回復率が８０％以上であれば繰り返しの使用に耐えることができるため、回復率は、８５％以上であることが更に好ましく、９０％以上であることが特に好ましい。

伸縮性樹脂層の弾性率は、０．１ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下であることが好ましい。弾性率が０．１ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下であると、基材としての取り扱い性及び可撓性が特に優れる傾向がある。この観点から、弾性率が０．３ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下であることが更に好ましく、０．５ＭＰａ以上５０ＭＰａ以下であることが特に好ましい。

伸縮性樹脂層の破断伸び率は、１００％以上であることが好ましい。破断伸び率が１００％以上であると、十分な伸縮性が得られ易い傾向がある。この観点から、破断伸び率は１５０％以上であることが更に好ましく、２００％以上であることが特に好ましい。破断伸び率の上限は、特に制限されないが、通常１０００％程度以下である。

伸縮性樹脂層は、（Ａ）ゴム成分を含有することができる。主にこのゴム成分によって、伸縮性樹脂層に容易に伸縮性が付与される。ゴム成分の含有量が、伸縮性樹脂層１００質量％に対して３０〜１００質量％であってもよい。

ゴム成分は、例えば、アクリルゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、フッ素ゴム、硫化ゴム、エピクロルヒドリンゴム、及び塩素化ブチルゴムの少なくとも１種を含むことができる。吸湿等による配線へのダメージを保護する観点から、ゴム成分のガス透過性が低いことが好ましい。かかる観点から、ゴム成分が、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、及びブチルゴムから選ばれる少なくとも１種であってもよい。

アクリルゴムの市販品としては、例えば、日本ゼオン株式会社製「Ｎｉｐｏｌ ＡＲシリーズ」及び株式会社クラレ製「クラリティシリーズ」が挙げられる。

イソプレンゴムの市販品としては、例えば、日本ゼオン株式会社製「Ｎｉｐｏｌ ＩＲシリーズ」が挙げられる。

ブチルゴムの市販品としては、例えば、ＪＳＲ株式会社製「ＢＵＴＹＬシリーズ」が挙げられる。

スチレンブタジエンゴムの市販品としては、例えば、ＪＳＲ株式会社製「ダイナロンＳＥＢＳシリーズ」、「ダイナロンＨＳＢＲシリーズ」、クレイトンポリマージャパン株式会社製「クレイトンＤポリマーシリーズ」及びアロン化成株式会社製「ＡＲシリーズ」が挙げられる。

ブタジエンゴムの市販品としては、例えば、日本ゼオン株式会社製「Ｎｉｐｏｌ ＢＲシリーズ」が挙げられる。

アクリロニトリルブタジエンゴムの市販品としては、例えば、ＪＳＲ株式会社製「ＪＳＲ ＮＢＲシリーズ」が挙げられる。

シリコーンゴムの市販品としては、例えば、信越化学工業株式会社製「ＫＭＰシリーズ」が挙げられる。

エチレンプロピレンゴムの市販品としては、例えば、ＪＳＲ株式会社製「ＪＳＲ ＥＰシリーズ」が挙げられる。

フッ素ゴムの市販品としては、例えば、ダイキン工業株式会社製「ダイエルシリーズ」が挙げられる。

エピクロルヒドリンゴムの市販品としては、例えば、日本ゼオン株式会社製「Ｈｙｄｒｉｎシリーズ」が挙げられる。

ゴム成分は、合成により作製することもできる。例えば、アクリルゴムは、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル、芳香族ビニル化合物、シアン化ビニル化合物等を反応させることにより得ることができる。

伸縮性樹脂層は、（Ｂ）架橋成分の架橋重合体を更に含有していてもよい。架橋成分は、例えば、（メタ）アクリル基、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、アミノ基、イソシアヌレート基、ウレイド基、シアネート基、イソシアネート基、及びメルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも１種の反応性基を有する化合物であってもよい。これらの化合物は、単独又は２種類以上組み合わせることができる。

（メタ）アクリル基を有する化合物としては、（メタ）アクリレート化合物が挙げられる。（メタ）アクリレート化合物としては、単官能、２官能又は多官能のいずれでもよく、特に制限はないが、十分な硬化性を得るためには２官能又は多官能の（メタ）アクリレートが好ましい。

単官能（メタ）アクリレートとしては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｔｅｒｔ−ブチル（メタ）アクリレート、ブトキシエチル（メタ）アクリレート、イソアミル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ヘプチル（メタ）アクリレート、オクチルヘプチル（メタ）アクリレート、ノニル（メタ）アクリレート、デシル（メタ）アクリレート、ウンデシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、トリデシル（メタ）アクリレート、テトラデシル（メタ）アクリレート、ペンタデシル（メタ）アクリレート、ヘキサデシル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、ベヘニル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、エトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール（メタ）アクリレート、エトキシポリプロピレングリコール（メタ）アクリレート、モノ（２−（メタ）アクリロイロキシエチル）スクシネートなどの脂肪族（メタ）アクリレート；シクロペンチル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、シクロペンチル（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、モノ（２−（メタ）アクリロイロキシエチル）テトラヒドロフタレート、モノ（２−（メタ）アクリロイロキシエチル）ヘキサヒドロフタレートなどの脂環式（メタ）アクリレート；ベンジル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート、ｏ−ビフェニル（メタ）アクリレート、１−ナフチル（メタ）アクリレート、２−ナフチル（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、ｐ−クミルフェノキシエチル（メタ）アクリレート、ｏ−フェニルフェノキシエチル（メタ）アクリレート、１−ナフトキシエチル（メタ）アクリレート、２−ナフトキシエチル（メタ）アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、フェノキシポリプロピレングリコール（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシ−３−（ｏ−フェニルフェノキシ）プロピル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシ−３−（１−ナフトキシ）プロピル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシ−３−（２−ナフトキシ）プロピル（メタ）アクリレートなどの芳香族（メタ）アクリレート；２−テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、Ｎ−（メタ）アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタルイミド、２−（メタ）アクリロイロキシエチル−Ｎ−カルバゾールなどの複素環式（メタ）アクリレート；及びこれらのカプロラクトン変性体が挙げられる。これらの中でもスチレン系エラストマとの相溶性、また透明性及び耐熱性の観点から、上記脂肪族（メタ）アクリレート及び上記芳香族（メタ）アクリレートが好ましい。

２官能（メタ）アクリレートとしては、例えば、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、エトキシ化ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，３−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、３−メチル−１，５−ペンタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、２−ブチル−２−エチル−１，３−プロパンジオールジ（メタ）アクリレート、１，９−ノナンジオールジ（メタ）アクリレート、１，１０−デカンジオールジ（メタ）アクリレート、グリセリンジ（メタ）アクリレート、トリシクロデカンジメタノール（メタ）アクリレート、エトキシ化２−メチル−１，３−プロパンジオールジ（メタ）アクリレートなどの脂肪族（メタ）アクリレート；シクロヘキサンジメタノール（メタ）アクリレート、エトキシ化シクロヘキサンジメタノール（メタ）アクリレート、プロポキシ化シクロヘキサンジメタノール（メタ）アクリレート、エトキシ化プロポキシ化シクロヘキサンジメタノール（メタ）アクリレート、トリシクロデカンジメタノール（メタ）アクリレート、エトキシ化トリシクロデカンジメタノール（メタ）アクリレート、プロポキシ化トリシクロデカンジメタノール（メタ）アクリレート、エトキシ化プロポキシ化トリシクロデカンジメタノール（メタ）アクリレート、エトキシ化水添ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、プロポキシ化水添ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、エトキシ化プロポキシ化水添ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、エトキシ化水添ビスフェノールＦジ（メタ）アクリレート、プロポキシ化水添ビスフェノールＦジ（メタ）アクリレート、エトキシ化プロポキシ化水添ビスフェノールＦジ（メタ）アクリレートなどの脂環式（メタ）アクリレート；エトキシ化ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、プロポキシ化ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、エトキシ化プロポキシ化ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、エトキシ化ビスフェノールＦジ（メタ）アクリレート、プロポキシ化ビスフェノールＦジ（メタ）アクリレート、エトキシ化プロポキシ化ビスフェノールＦジ（メタ）アクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡＦジ（メタ）アクリレート、プロポキシ化ビスフェノールＡＦジ（メタ）アクリレート、エトキシ化プロポキシ化ビスフェノールＡＦジ（メタ）アクリレート、エトキシ化フルオレン型ジ（メタ）アクリレート、プロポキシ化フルオレン型ジ（メタ）アクリレート、エトキシ化プロポキシ化フルオレン型ジ（メタ）アクリレートなどの芳香族（メタ）アクリレート；エトキシ化イソシアヌル酸ジ（メタ）アクリレート、プロポキシ化イソシアヌル酸ジ（メタ）アクリレート、エトキシ化プロポキシ化イソシアヌル酸ジ（メタ）アクリレートなどの複素環式（メタ）アクリレート；これらのカプロラクトン変性体；ネオペンチルグリコール型エポキシ（メタ）アクリレートなどの脂肪族エポキシ（メタ）アクリレート；シクロヘキサンジメタノール型エポキシ（メタ）アクリレート、水添ビスフェノールＡ型エポキシ（メタ）アクリレート、水添ビスフェノールＦ型エポキシ（メタ）アクリレートなどの脂環式エポキシ（メタ）アクリレート；及びレゾルシノール型エポキシ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡ型エポキシ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＦ型エポキシ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡＦ型エポキシ（メタ）アクリレート、フルオレン型エポキシ（メタ）アクリレートなどの芳香族エポキシ（メタ）アクリレートが挙げられる。これらの中でもスチレン系エラストマとの相溶性、また透明性及び耐熱性の観点から、上記脂肪族（メタ）アクリレート及び上記芳香族（メタ）アクリレートが好ましい。

３官能以上の多官能（メタ）アクリレートとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、エトキシ化プロポキシ化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、プロポキシ化ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、エトキシ化プロポキシ化ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、プロポキシ化ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、エトキシ化プロポキシ化ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレートなどの脂肪族（メタ）アクリレート；エトキシ化イソシアヌル酸トリ（メタ）アクリレート、プロポキシ化イソシアヌル酸トリ（メタ）アクリレート、エトキシ化プロポキシ化イソシアヌル酸トリ（メタ）アクリレートなどの複素環式（メタ）アクリレート；これらのカプロラクトン変性体；及びフェノールノボラック型エポキシ（メタ）アクリレート、クレゾールノボラック型エポキシ（メタ）アクリレートなどの芳香族エポキシ（メタ）アクリレートが挙げられる。これらの中でもスチレン系エラストマとの相溶性、また透明性及び耐熱性の観点から、上記脂肪族（メタ）アクリレート及び上記芳香族（メタ）アクリレートが好ましい。

エポキシ基を含有する化合物は、分子内にエポキシ基を有していれば特に制限されず、例えば、一般的なエポキシ樹脂であることができる。エポキシ樹脂は、単官能、２官能又は多官能のいずれであってもよいが、十分な硬化性を得るためには２官能又は多官能のエポキシ樹脂が好ましい。

エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型などが挙げられる。脂肪鎖で変性したエポキシ樹脂であれば、柔軟性を付与でき、好ましい。市販の脂肪鎖変性エポキシ樹脂としては、例えば、ＤＩＣ株式会社製のＥＸＡ−４８１６が挙げられる。

架橋成分から形成された架橋重合体の含有量は、伸縮性樹脂層の質量を基準として、１０〜５０質量％であることが好ましい。架橋成分から形成された架橋重合体の含有量が上記の範囲であれば、伸縮性樹脂層の特性を維持したまま、導体箔との密着力が向上する傾向がある。以上の観点から、架橋成分から形成された架橋重合体の含有量が１５〜４０質量％であることがより好ましい。

伸縮性樹脂層、又はこれを形成するために用いられる樹脂組成物は、（Ｃ）成分として添加剤を更に含有することもできる。（Ｃ）添加剤としては、硬化促進剤、重合開始剤などが挙げられる。これらは樹脂組成物が含有する他の成分に応じて適宜選択できる。例えば、（メタ）アクリレート化合物等を含有する樹脂組成物であれば、重合開始剤を添加してもよい。重合開始剤としては、加熱又は紫外線などの照射によって重合を開始させるものであれば特に制限はなく、例えば、熱ラジカル重合開始剤、又は光ラジカル重合開始剤を用いることができる。熱ラジカル開始剤であれば、樹脂組成物の反応が均一に進行するという点で好ましい。光ラジカル開始剤であれば、常温硬化が可能なことから、デバイスの熱による劣化を防止するという点、及び、伸縮性樹脂層の反りを抑制できるという点で好ましい。

熱ラジカル重合開始剤としては、例えば、メチルエチルケトンパーオキシド、シクロヘキサノンパーオキシド、メチルシクロヘキサノンパーオキシドなどのケトンパーオキシド；１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−２−メチルシクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサンなどのパーオキシケタール；ｐ−メンタンヒドロパーオキシドなどのヒドロパーオキシド；α，α’−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、ジクミルパーオキシド、ｔ−ブチルクミルパーオキシド、ジ−ｔ−ブチルパーオキシドなどのジアルキルパーオキシド；オクタノイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、ステアリルパーオキシド、ベンゾイルパーオキシドなどのジアシルパーオキシド；ビス（４−ｔ−ブチルシクロヘキシル）パーオキシジカーボネート、ジ−２−エトキシエチルパーオキシジカーボネート、ジ−２−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジ−３−メトキシブチルパーオキシカーボネートなどのパーオキシカーボネート；ｔ−ブチルパーオキシピバレート、ｔ−ヘキシルパーオキシピバレート、１，１，３，３−テトラメチルブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、２，５−ジメチル−２，５−ビス（２−エチルヘキサノイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ヘキシルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレート、ｔ−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシ−３，５，５−トリメチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシラウリレート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ヘキシルパーオキシベンゾエート、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシアセテートなどのパーオキシエステル；及び２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２’−アゾビス（４−メトキシ−２’−ジメチルバレロニトリル）などのアゾ化合物が挙げられる。これらの中で、硬化性、透明性、及び耐熱性の観点から、上記ジアシルパーオキシド、上記パーオキシエステル、及び上記アゾ化合物が好ましい。

光ラジカル重合開始剤としては、例えば、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オンなどのベンゾインケタール；１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オンなどのα−ヒドロキシケトン；２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタン−１−オン、１，２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オンなどのα−アミノケトン；１−［（４−フェニルチオ）フェニル］−１，２−オクタジオン−２−（ベンゾイル）オキシムなどのオキシムエステル；ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキシド、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチルペンチルホスフィンオキシド、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシドなどのホスフィンオキシド；２−（ｏ−クロロフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール二量体、２−（ｏ−クロロフェニル）−４，５−ジ（メトキシフェニル）イミダゾール二量体、２−（ｏ−フルオロフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール二量体、２−（ｏ−メトキシフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール二量体、２−（ｐ−メトキシフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール二量体などの２，４，５−トリアリールイミダゾール二量体；ベンゾフェノン、Ｎ，Ｎ’−テトラメチル−４，４’−ジアミノベンゾフェノン、Ｎ，Ｎ’−テトラエチル−４，４’−ジアミノベンゾフェノン、４−メトキシ−４’−ジメチルアミノベンゾフェノンなどのベンゾフェノン化合物；２−エチルアントラキノン、フェナントレンキノン、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、１，２−ベンズアントラキノン、２，３−ベンズアントラキノン、２−フェニルアントラキノン、２，３−ジフェニルアントラキノン、１−クロロアントラキノン、２−メチルアントラキノン、１，４−ナフトキノン、９，１０−フェナントラキノン、２−メチル−１，４−ナフトキノン、２，３−ジメチルアントラキノンなどのキノン化合物；ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテルなどのベンゾインエーテル；ベンゾイン、メチルベンゾイン、エチルベンゾインなどのベンゾイン化合物；ベンジルジメチルケタールなどのベンジル化合物；９−フェニルアクリジン、１，７−ビス（９，９’−アクリジニルヘプタン）などのアクリジン化合物：Ｎ−フェニルグリシン及びクマリンが挙げられる。

２，４，５−トリアリールイミダゾール二量体において、２つのトリアリールイミダゾール部位のアリール基の置換基は、同一で対称な化合物を与えてもよく、相違して非対称な化合物を与えてもよい。ジエチルチオキサントンとジメチルアミノ安息香酸との組み合わせのように、チオキサントン化合物と３級アミンとを組み合わせてもよい。

これらの中で、硬化性、透明性、及び耐熱性の観点から、上記α−ヒドロキシケトン及び上記ホスフィンオキシドが好ましい。これらの熱及び光ラジカル重合開始剤は、単独で又は２種類以上を組み合わせることができる。さらに、適切な増感剤と組み合わせることもできる。

重合開始剤の含有量は、ゴム成分及び架橋成分の合計量１００質量部に対して、０．１〜１０質量部であることが好ましい。重合開始剤の含有量が０．１質量部以上であると、十分な硬化が得られ易い傾向がある。重合開始剤の含有量が１０質量部以下であると十分な光透過性が得られ易い傾向がある。以上の観点から、重合開始剤の含有量は０．３〜７質量部であることがより好ましく、０．５〜５質量部であることが更に好ましい。

エポキシ樹脂を含有する樹脂組成物に、三級アミン、イミダゾール、酸無水物、ホスフィン系の硬化促進剤を添加してもよい。ワニスの保存安定性及び硬化性の観点から、イミダゾールを使用することが好ましい。

伸縮性樹脂層、又はこれを形成するための樹脂組成物は、以上の成分の他、必要に応じて、酸化防止剤、黄変防止剤、紫外線吸収剤、可視光吸収剤、着色剤、可塑剤、安定剤、充填剤などを、本発明の効果を著しく損なわない範囲で更に含んでもよい。

伸縮性樹脂層は、例えば、ゴム成分及び必要により他の成分を、有機溶剤に溶解又は分散して樹脂ワニスを得ることと、樹脂ワニスを後述の方法によって導体箔又はキャリアフィルムに上に成膜することとを含む方法により、製造することができる。

ここで用いる有機溶剤としては、特に制限はないが、例えば、トルエン、キシレン、メシチレン、クメン、ｐ−シメンなどの芳香族炭化水素；テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサンなどの環状エーテル；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、４−ヒドロキシ−４−メチル−２−ペンタノンなどのケトン；酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトンなどのエステル；エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどの炭酸エステル；及びＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドンなどのアミドが挙げられる。これらの有機溶剤は、単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。樹脂ワニス中の固形分（有機溶媒以外の成分）濃度は、通常２０〜８０質量％であることが好ましい。

キャリアフィルムとしては、特に制限されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル；ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン；ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルフィド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリスルホン及び液晶ポリマが挙げられる。これらの中で、柔軟性及び強靭性の観点から、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート及びポリスルホンが好ましい。

キャリアフィルムの厚みは、特に制限されないが、３〜２５０μｍであることが好ましい。３μｍ以上であるとフィルム強度が十分であり、２５０μｍ以下であると十分な柔軟性が得られる。以上の観点から、厚みは５〜２００μｍであることがより好ましく、７〜１５０μｍであることが更に好ましい。伸縮性樹脂層との剥離性向上の観点から、シリコーン系化合物、含フッ素化合物などにより基材フィルムに離型処理が施されたフィルムを必要に応じて用いてもよい。

伸縮性樹脂層は、必要に応じて、保護フィルムを伸縮性樹脂層上に貼り付け、導体箔又はキャリアフィルム、伸縮性樹脂層及び保護フィルムからなる３層構造の積層フィルムとして保管してもよい。

保護フィルムとしては、特に制限はなく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル；及びポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンが挙げられる。これらの中で、柔軟性及び強靭性の観点から、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンであることが好ましい。伸縮性樹脂層との剥離性向上の観点から、シリコーン系化合物、含フッ素化合物などにより離型処理が施されていてもよい。

保護フィルムの厚みは、目的とする柔軟性により適宜変えてよいが、１０〜２５０μｍであることが好ましい。厚みが１０μｍ以上であるとフィルム強度が十分である傾向があり、２５０μｍ以下であると十分な柔軟性が得られる傾向がある。以上の観点から、厚みは１５〜２００μｍであることがより好ましく、２０〜１５０μｍであることが更に好ましい。

電子素子としては、例えば、抵抗、インダクタ、コンデンサ、ダイオード及び集積回路が挙げられる。

本実施形態に係るストレッチャブルデバイスは、例えば、伸縮性樹脂層と伸縮性樹脂層上に設けられた導体箔とを備える導体箔付基材から導体箔の一部を除去することにより、配線と伸縮防止部材とを形成して、配線基板を得る工程と、配線基板上に電子素子を搭載する工程と、を備える方法により製造することができる。このような方法によれば、配線の形成と同時に伸縮防止部材を形成できることから、例えば、伸縮防止部材が、伸縮性樹脂層の面のうち、配線が設けられている面上に設けられ、伸縮防止部材及び配線が同一の導体箔から形成されている形態のストレッチャブルデバイスであっても、高い生産性で簡便に製造できる。また、このような方法によれば、電子素子の搭載が容易である。

導体箔付基材を製造する手法としては、どのような手法を用いてもよいが、伸縮性樹脂層を形成するための樹脂組成物のワニスを導体箔に塗工する方法、及び、キャリアフィルム上に形成された伸縮性樹脂層に導体箔を真空プレス又はラミネータ等により積層する方法等がある。伸縮性樹脂層を形成するための樹脂組成物が架橋成分を含有する場合、加熱又は光照射によって架橋成分の架橋反応（硬化反応）を進行させることで、伸縮性樹脂層が形成される。

キャリアフィルム上の伸縮性樹脂層を導体箔に積層する手法としては、どのようなものでもよいが、ロールラミネータ、真空ラミネータ、真空プレス等が用いられる。生産効率の観点から、ロールラミネータ又は真空ラミネータを用いて成型することが好ましい。

伸縮性樹脂層の乾燥後の厚みは、特に限定されないが、通常は５〜１０００μｍである。上記の範囲であると、伸縮性樹脂層の十分な強度が得られ易く、かつ乾燥が十分に行えるため樹脂フィルム中の残留溶媒量を低減できる。

伸縮性樹脂層の導体箔とは反対側の面に更に導体箔を積層することにより、伸縮性樹脂層の両面上に導体箔が形成された積層板を作製してもよい。伸縮性樹脂層の両面上に導体層を設けることにより、硬化時の積層板の反りを抑制することができる。

導体箔付基材から導体箔の一部を除去する手法としては、導体箔のエッチングが挙げられる。導体箔のエッチングにより配線を形成することにより、抵抗値が低く、伸長時の抵抗値が増加し難いストレッチャブルデバイスを製造できると考えられる。導体箔付基材から導体箔の一部をエッチングにより除去する手法としては、例えば、導体箔上にエッチングレジストを形成する工程と、エッチングレジストを露光し、露光後のエッチングレジストを現像して、導体箔の一部を覆うレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンによって覆われていない部分の導体箔を除去する工程と、レジストパターンを除去する工程とを含む方法が挙げられる。当該方法において、例えば、露光時に、配線及び伸縮防止部材が形成されるようなパターンを有するフォトツールを用いることにより、配線及び伸縮防止部材が形成されるように、導体箔の一部を除去することができる。

エッチングに用いるエッチングレジストとしては、例えばフォテックＨ−７０２５（日立化成株式会社製、商品名）、及びフォテックＨ−７０３０（日立化成株式会社製、商品名）、Ｘ−８７（太陽ホールディングス株式会社製、商品名）が挙げられる。

導体箔を除去するために用いられるエッチング液は、当業者の知識に基づいて適宜決定できる。導体箔として銅箔を用いた場合、エッチング液としては、例えば、濃硫酸と過酸化水素水との混合溶液及び塩化第二鉄溶液を使用できる。

電子素子は、例えば、一般的な実装方法により搭載すればよい。

以上、実施形態に係るストレッチャブルデバイスの製造方法の一例について説明したが、ストレッチャブルデバイスの製造方法はこれに限定されない。

本実施形態に係るストレッチャブルデバイスは、例えば、伸縮性樹脂層と伸縮性樹脂層上に設けられた導体箔とを備える導体箔付基材から導体箔の一部を除去することにより、配線を形成した後、伸縮性樹脂層の面のうち、配線が設けられている面とは反対側の面上又は、配線が設けられている面上に伸縮防止部材を設けることにより、配線基板を得る工程と、配線基板上に電子素子を搭載する工程と、を備える方法により製造してもよい。

以上のとおり、本発明によれば、高い生産性で簡便に製造できるストレッチャブルデバイス及びその製造方法を提供できる。

３…伸縮性樹脂層、５…配線、７…伸縮防止部材、２０…電子素子、３０…配線基板、３１…伸長部、３２…非伸長部、１００，２００…ストレッチャブルデバイス。

Claims (4)

1. 伸縮性樹脂層と前記伸縮性樹脂層上に設けられた配線及び伸縮防止部材とを備える配線基板と、前記配線基板上に搭載された電子素子と、を備え、
   前記伸縮防止部材が、前記伸縮性樹脂層の面のうち、配線が設けられている面とは反対側の面上、及び／又は、配線が設けられている面上に設けられ、
   前記配線基板の厚み方向から見たときに、前記伸縮防止部材が少なくとも１組の対向する外縁を有し、対向する前記外縁の間に前記電子素子が配置されている、ストレッチャブルデバイス。
2. 前記伸縮防止部材が、前記伸縮性樹脂層の面のうち、配線が設けられている面とは反対側の面上に設けられている、請求項１に記載のストレッチャブルデバイス。
3. 前記伸縮防止部材が、前記伸縮性樹脂層の面のうち、配線が設けられている面上に設けられ、前記伸縮防止部材及び前記配線が同一の導体箔から形成されている、請求項１に記載のストレッチャブルデバイス。
4. 請求項３に記載のストレッチャブルデバイスの製造方法であって、
   伸縮性樹脂層と前記伸縮性樹脂層上に設けられた導体箔とを備える導体箔付基材から前記導体箔の一部を除去することにより、配線と伸縮防止部材とを形成して、配線基板を得る工程と、
   前記配線基板上に電子素子を搭載する工程と、を備える、ストレッチャブルデバイスの製造方法。

Images