JP2022019237A - 配線シート及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】伸縮性基材基材上においても矩形で高いアスペクト比の断面形状が得られ、かつ、伸縮させても配線抵抗値の変化が小さい配線構造を有する配線シートおよびその製造方法を提供する。【解決手段】伸縮性基材上に、端子部を含む電気的引き出し線パターン及び導電性を有するラインパターンを設けてなる配線シートであって、前記ラインパターンの断面形状がアスペクト比２以上であり、前記端子部を含む電気的引き出し線パターンの、端子部と反対側の端部に、前記ラインパターンの端部が接触して電気的に接続してなる配線シート。【選択図】図１

Description

本発明は、基材上に配置された導電性配線パターンを有する配線シートに関し、特には伸縮性基材を用いた配線シートに関する。

従来からプリンタブルエレクトロニクス技術分野などにおいて、導電材料や絶縁材料をグラビア印刷、スクリーン印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、インクジェットなどの印刷法によって配線パターンを形成する試みがなされている。

しかしこれらの技術では、例えば図７に見られるように、印刷パターンの断面形状７０１が半円形状（いわゆる蒲鉾状）で、かつパターンの幅に比べて高さが低い（アスペクト比が低い）形状の印刷しかできていない。今後要求されるトレンドとしては、印刷断面形状がより矩形で、アスペクト比が高い印刷が望まれている。

一般的に使われているストライプ塗布用のコーターヘッドの吐出口は、例えば図８に示すような矩形（もしくは丸形、三角形、凸形、台形、ひし形、Ｍ形など）の吐出口８０１で、数μｍから数１００μｍ、あるいは数ｍｍなどの吐出口径で形成される。

特に、数μｍから数１００μｍの吐出口径の吐出口８０１が形成されたコーターヘッドを使用した場合、吐出流路８０２、吐出口８０１付近のコーターヘッドと塗布剤８０６との摩擦によるせん断応力によって、図の矢印で示した吐出流路中央の流速（せん断速度）８０３と吐出流路壁面の流速（せん断速度）８０４に差が生じてしまう。
その場合、吐出口径の寸法よりも外側へ広がって吐出されてしまうため、吐出物の形状は、矩形もしくは丸型、三角形、凸形、台形、ひし形、Ｍ形などの吐出口形状そのまま維持した形で吐出されずに、外側に膨らんだ丸味を帯びた形状８０５でライン吐出されてしまう。

また、数１０００ｃｐから数１００００００ｃｐといった高粘度の塗布剤８０６を用いた場合、数μｍから数１００μｍの吐出口径のコーターヘッドでは塗布剤８０６との摩擦によるせん断応力が高くなり、吐出できない現象が発生する。

そこで、一般的に行われている対処法は、コーターヘッドへの吐出圧力をさらに上げるか、塗布剤８０６の粘度を下げる為に同じＳＰ値と言われる２５℃における溶解度パラメーター値が近い溶剤を添加して使用する。コーターヘッドに限らず、グラビア印刷、スクリーン印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、インクジェットなどと言った印刷法も同様である。

しかしこの方法によっても、微細なパターンを要求される分野、例えば微細配線回路を有する配線シートにおいては要求仕様に対して不充分であり、パターン断面が吐出口の形状に忠実な矩形で、かつ高アスペクト比のパターン形成が可能であることが望まれている。

矩形でアスペクト比が高いパターンを得ることができると、例えば、導電材料を用いて配線パターンを印刷形成した場合、より矩形に近づけられるので、単純に底辺寸法×高さ寸法のみで断面積を求めることができ、正確な配線抵抗値などを簡単に求めることができる。
また、アスペクト比が高い断面形状（底辺が狭く、高さが高い）であれば、例えば、電
子回路において密集した配線を狭い面積に集約することができ、かつ、配線に流れる電流をより多く流すことが可能となる。

そのための手段として、例えば特許文献１では、塗布剤の主溶剤と相反する非水溶性または水溶性の溶剤を添加することによって、塗布装置のコーターヘッドの吐出口の形状を維持して塗布剤が吐出されるという技術が提案されている。

しかしながら、上記の方法は塗布剤の構成や塗布装置の吐出方法に関する提案であって、伸縮性の基材上に形成した印刷物において、伸縮後のパターン特性をも安定的に維持できる配線シートが得られるものではなかった。

近年、伸縮性の基材に対して、伸縮性の銀、カーボン、ＣＮＴ、グラフェン、銅等を含むペーストを導電材料として使ったストレッチャブル配線、回路、ＦＰＣなどの印刷物が多く用いられているが、この印刷物を伸ばした際に、配線抵抗の変化を少なくできる事が望まれている。
特に、ロボテックス、ヘルスケアなどの分野において、ウレタンやシリコーンなどの伸縮性の基材に導電性の伸縮性を有するインキによる回路形成を行う技術が、センサーなどの分野に使用されてきている。

特開２０１８－７０８５４号公報

しかしながら、伸縮性がある導電性インキは、ウレタンやシリコーンといった非導電性の有機系高分子材料からなる基材上への塗布が必須となっており、体積抵抗率においては、数１０μΩ・ｃｍから数１００μΩ・ｃｍといった範囲の特性に留まっている。

従って、例えば、ＬＥＤなどある程度の電流量が必要な電子部材を実装した場合、伸縮前は必要な電流量が得られて点灯しても、ある程度伸縮させると電流量が減少して消灯してしまう事が起こる。電流量は、オームの法則である電流（Ｉ）＝電圧（Ｖ）÷抵抗（Ｒ）の関係から、電圧が一定として、伸縮性導電性インキで形成された導線の抵抗値（配線抵抗値）が大きくなると、導線に流れる電流値は小さくなり、ＬＥＤの点灯に必要な電流が流れなくなり消灯してしまうことになる。

また、導線の抵抗値（配線抵抗値）は、導線の長さに比例し、断面積に反比例するから、導線の断面積が大きいほど抵抗値が下がり、多くの電流量を流せる様になる。
もしも、これまで難しかった、例えば線幅１００μｍの高さ２００μｍ（アスペクト比２）や線幅１００μｍの高さ７００μｍ（アスペクト比７）といった断面積の大きな伸縮性のある配線を形成できれば、配線幅を大きくせずに導線に流すことが出来る電流量が大きくなるから、伸縮時に変化する例えばＬＥＤの点灯に必要な電流量の下限値や上限値を外れることを回避する事ができる。

その為、伸縮性があり、かつ配線抵抗値の変化が小さい配線シートが得られる技術が、今後のストレッチャブル、伸縮性材料で開発されるウエアラブル業界で望まれている。

そこで上記問題点に鑑み、本発明は、伸縮性基材基材上においても矩形で高いアスペクト比の断面形状が得られ、かつ、伸縮させても配線抵抗値の変化が小さい配線構造を有する配線シートおよびその製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る配線シートは、
伸縮性基材上に、端子部を含む電気的引き出し線パターン及び導電性を有するラインパターンを設けてなる配線シートであって、
前記ラインパターンの断面形状がアスペクト比２以上であり、
前記端子部を含む電気的引き出し線パターンの、端子部と反対側の端部に、前記ラインパターンの端部が接触して電気的に接続してなる。

また、本発明に係る配線シートは、
前記電気的引き出し線パターンの端部に前記ラインパターンの端部が接触した部分を少なくとも含む箇所を樹脂で被覆し固着してなるものであってもよい。

また、本発明に係る配線シートは、
前記ラインパターンが、コーターヘッド又はディスペンサーを用いて塗布剤を吐出して形成されており、前記塗布剤が、無機フィラー又は有機フィラーを分散したバインダーと有機溶剤および添加溶剤からなり、
前記有機溶剤が水溶性である場合は前記添加剤は非水溶性とし、
前記有機溶剤が非水溶性である場合は前記添加剤は水溶性としたものであってもよい。

さらに本発明の配線シートの製造方法は、
伸縮性基材上に、スクリーン印刷、ステンシル印刷、ディスペンサ印刷、インクジェット法のいずれかの印刷方法を用いて、端子部を含む電気的引き出し線パターンを形成する工程と、
コーターヘッド又はディスペンサを用いて塗布剤を吐出する手段を用いて、断面形状がアスペクト比２以上のラインパターンを形成する工程と、
を少なくとも備える。

また、本発明に係る配線シートの製造方法は、
前記電気的引き出し線パターンの端部と前記ラインパターンの端部とが接触した部分を少なくとも含む箇所を、樹脂で被覆し固着させる工程を含んでいてもよい。

本発明によれば、高アスペクト比のパターンが形成できる為、導電性インキで形成した場合、断面積を縦×横の寸法のみで精度良く計算することができ、非破壊でかつ安定した電気抵抗値を示す導線を形成できる。
また、基材に対し、垂直に切立った面を形成できる為、ライン吐出の場合、例えば矩形のラインの間隙を極限まで詰めた構造体を作ることができる。
また、アスペクト比（高さ÷底辺）２以上の矩形パターンを形成することができ、狭い幅により多くのライン形成が可能になる。
さらに、これまで難しかった線幅１００μｍで高さ７００μｍ（アスペクト比７）といった断面積の大きな伸縮性のある配線を形成でき、導線に流すことができる電流量が大きくなり、伸縮時に変化する、例えばＬＥＤの点灯に必要な電流量の下限上限値を外れることを回避する事ができる。

本発明の実施形態に係る伸縮部が高アスペクト比の配線シート概要図。 本発明の実施形態に係る伸縮部が高アスペクト比の配線シート概要図。 本発明の実施形態に係る塗布剤構成の塗布剤を使って吐出した場合の説明図。 本発明の実施形態に係るラインパターンの断面形状を説明する模式図。 本実施形態に係るラインパターンのＳＥＭ断面形状観察画像。 本実施形態に係るラインパターンのＳＥＭ断面形状観察画像。 従来の印刷パターンの断面形状のＳＥＭ観察図。 一般的に使われているストライプ塗布用コーターヘッド吐出の説明図。 一般的な塗布剤構成で吐出した場合の形状のＳＥＭ観察断面図。 実施例と比較例の配線シートの伸縮試験による配線抵抗変化の比較図。

本発明の実施形態を以下に詳述する。

（配線シート及び製造工程）
本発明に係る配線シートの実施形態を図１及び図２に示し、その製造工程についても説明する。なお本発明はこれらの実施形態に限定するものではなく、材料や配線パターンにも制限はなく、同様な技術的特徴を有する限り本発明に属するものである。また、例示した寸法値などの数値は一例であり、特に限定するものではない。製造条件においても、特に制限はなく、適宜条件を設定してよい。

図１に示す配線シート１００は、伸縮性基材１０１上に配線パターンを形成している。配線パターンは、端子部を含む電気的引き出し線１０２が形成され、その中間領域に複数のラインパターンからなるストライプラインパターン１０４が形成されている。
ここでストライプラインパターン１０４は、長手方向の長さを例えば１２０ｍｍとし、その始端と終端部分が、端子部を含む電気的引き出し線１０２に対し１ｍｍ程重なる位置１０３に各ラインパターンが重ね合わさるように形成されている。

伸縮性基材１０１の素材は、特に制限はなく、ある程度伸縮性を有する素材であればよい。例えば、シリコンエラストマーフィルムを用いることができる。基材の厚さも同様に、基材の伸縮性が適切な値となるように適宜選定すればよい。

続いて図１に示す配線シート１００の製造工程を説明する。
まず伸縮性基材１０１上に、端子部を含む電気的引き出し線１０２のパターンを印刷によって形成する。印刷方法には特に限定はなく、例えばスクリーン印刷、ステンシル印刷、ディスペンサー、インクジェットなどの公知の印刷方法によって印刷することができる。

次に、塗布剤を塗布するためのディスペンスコントローラーと卓上ロボットに搭載したラインコーターヘッドを備えた吐出装置を用意する。
この吐出装置を操作して、ラインコーターヘッドの吐出口を、伸縮性基材１０１上の所望の位置にアライメントする。本実施形態では、図１に示すように、電気的引き出し線１０２の中間領域の端部において１ｍｍ程重なる位置１０３にアライメントする。

吐出装置のラインコーターヘッドには、例えば縦１０００μｍ×横１００μｍの矩形の吐出口径を１０００μｍピッチで１０本形成してあり、伸縮性基材１０１上に、基材面から０．３ｍｍ吐出口を離した状態で、吐出圧５００キロパスカル、ヘッドスピード１００ｍｍ／秒で、後述する材料構成の塗布剤を用いて１２０ｍｍ長のストライプラインパターンを吐出することで、ストライプラインパターン１０４が形成される。そして焼成によって樹脂成分を架橋・硬化させて、高アスペクト比の配線パターンを有する配線シート１００が得られる。

このような工程により、端子部を含む電気的引き出し線１０２と、後述する構成の塗布剤を使って縦１０００μｍ×横１００μｍの吐出口から吐出された縦７００μｍ×横１００μｍの矩形の断面積を持つアスペクト比７のストライプラインパターン１０４の始端と終端それぞれ１ｍｍとが重なって、ラインパターン１０４と電気的引き出し線１０４とが電気的に接続された状態となる。

次に、図２に示す配線シート２００は、図１と同様に伸縮性基材１０１上に配線パターンが形成されているが、電気的引き出し線１０２とストライプラインパターン１０４とを重ねた部分を少なくとも含む箇所を、樹脂２０１で被覆して固着している。
このようにすることで、配線シートの変形によりストライプラインパターンが伸縮しても、電気的引き出し線は伸縮を抑制することができる。

図２に示す配線シート２００の製造工程を説明する。
伸縮性基材１０１上に電気的引き出し線１０２とストライプラインパターン１０４とを形成するまでの工程は、前述の配線シート１００の製造工程と同じである。
次に、焼成による硬化を行った後、端子部を含む電気的引き出し線１０２の両側端部、すなわち先ほどラインパターン１０４と重ねた部分を少なくとも含む箇所を、樹脂２０１で被覆して固着させて、高アスペクト比の配線パターンを有する配線シート２００が得られる。

樹脂２０１を基材上で固着させることで、端子部を含む電気的引き出し線１０２が伸縮しないように固定され、かつ、縦７００μｍ×横１００μｍの矩形の断面積を持つアスペクト比７のストライプラインパターン１０４の中央部分２０２が伸縮する様になる。ここで、樹脂２０１で被覆しない中央部分２０２の幅は例えば８０ｍｍである。

本実施形態に係る配線シートを得るために、高アスペクト比のパターンを形成する方法として、次の構成の塗布剤を用いることができる。以下、塗布剤の構成について詳述する。

（塗布剤の構成）
本発明に係る実施形態では、下記構成の塗布剤を用いることが望ましい。
塗布剤の構成は、無機フィラーまたは有機フィラー（顔料）を分散したポリマー（バインダー）と、溶剤（有機溶剤）および必要に応じて添加される添加剤から成り、さらに、前記有機溶剤および添加剤の主溶剤が非水溶性であれば水溶性溶剤を混合し、主溶剤が水溶性であれば非水溶性溶剤を混合したものとする。

具体的には、充填剤、印刷用途などに開発された導電材料である銀ペースト、銅ペースト、あるいは導電インキ等のフィラー量が５０～９９．９％の塗布材料を構成するポリマー（バインダー）を、次のようにして調整する。
まず、分散する溶剤および添加剤の主溶剤の非水溶性または水溶性か否かを調査する。次に、その塗布剤の物性を破壊しない極性の違う溶剤を選定し、この溶剤と主溶剤との組み合わせ、および添加量を調整し、上記フィラーを分散して塗布剤とする。

塗布剤の構成成分としては、ポリマー（バインダー）、顔料（着色、防錆、体質、その他機能性顔料など）、溶剤（有機溶剤、水など）および上記の添加剤などである。

塗布剤を構成する際に一般的に使われている溶解性パラメーター（Ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ：ＳＰ、またはＳＰ値 以下ＳＰ値と略す）の考え方としては、溶媒と溶質間に作用する力を分子間力と仮定した分子間力を凝集力の尺度として、ＳＰ値の差が小さい２つの成分は混ざりやすく（溶解度が大きい）、ＳＰ値の差が大きい２つの成分は混ざり難い（溶解度が小さい）ことが通説である。
従来はこの考え方により、一般的な印刷用途で使用する塗布剤はＳＰ値の差が小さいポリマー（バインダー）と溶剤（有機溶剤、水など）および添加剤を混合し、商品化、使用
されている。

一方、本発明では全く異なる考え方を定義する。つまり、溶解性パラメーターを検討するのではなく、使用する塗布剤の主溶媒、主溶剤が非水溶性溶剤を使用しているのか、水溶性溶剤を使用しているのかを重視した考えである。

本発明で用いる塗布剤の構成は、塗布したい塗布剤の主溶剤、主溶剤である有機溶剤が、非水溶性か水溶性かを確認し、非水溶性が主溶剤ならば、水溶性の有機溶剤を添加して使用する。
その考え方の例えとして、ゴム（ポリマー）と油（溶剤）の混合を例にとると、ゴム（ポリマー）と油（溶剤）を混合した場合、ゴムは膨潤する。これは、ゴムの分子間に油が入り込む現象で、油がゴムと混ざりやすければ膨潤し、混ざり難ければ膨潤し難いという事になる。つまり、塗布剤の主溶剤が非水溶性の場合、水溶性の溶剤を添加することで、極性の異なる物質、ここでは非水溶性溶剤と水溶性溶剤は、お互いに混ざり難いという事から、主溶剤が非水溶性溶剤の塗布剤表面に水溶性溶剤が浮き上がった状態が形成されることになる。

（溶剤）
一般的に充填剤、印刷法などで使用されるインキの溶剤組成物は、溶剤と下記式（１）で表される化合物（但し、モノヒドロキシステアリン酸を除く）を含む溶剤組成物である。
Ｒ¹－ＣＨ₂－Ｒ² （１）
（式中、Ｒ¹はモノヒドロキシアルキル基を示し、Ｒ²はカルボキシル基（Ｃ（＝Ｏ）ＯＨ）又はアミド基（Ｃ（＝Ｏ）ＮＨ₂）を示す）

前記溶剤としては、例えばｎ－ヘプタン（ＳＰ値：７．３）、ｎ－プロパノール（ＳＰ値：１１．８）、１，２，５，６－テトラヒドロベンジルアルコール（ＳＰ値：１１．３）、ジエチレングリコールエチルエーテル（ＳＰ値：１０．９）、３－メトキシブタノール（ＳＰ値：１０．９）、トリアセチン（ＳＰ値：１０．２）、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＳＰ値：１０．２）、シクロペンタノン（ＳＰ値：１０．０）、γ－ブチロラクトン（ＳＰ値：９．９）、シクロヘキサノン（ＳＰ値：９．９）、プロピレングリコール－ｎ－プロピルエーテル（ＳＰ値：９．８）、プロピレングリコール－ｎ－ブチルエーテル（ＳＰ値：９．７）、ジプロピレングリコールメチルエーテル（ＳＰ値：９．７）、１，４－ブタンジオールジアセテート（ＳＰ値：９．６）、３－メトキシブチルアセテート（ＳＰ値：８．７）、プロピレングリコールジアセテート（ＳＰ値：９．６）、乳酸エチルアセテート（ＳＰ値：９．６）、ε－カプロラクトン（ＳＰ値：９．６）、１，３－ブチレングリコールジアセテート（ＳＰ値：９．５）、ジプロピレングリコール－ｎ－プロピルエーテル（ＳＰ値：９．５）、１，６－ヘキサンジオールジアセテート（ＳＰ値：９．５）、ジプロピレングリコール－ｎ－ブチルエーテル（ＳＰ値：９．４）、トリプロピレングリコールメチルエーテル（ＳＰ値：９．４）、トリプロピレングリコール－ｎ－ブチルエーテル（ＳＰ値：９．３）、シクロヘキサノールアセテート（ＳＰ値：９．２）、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート（ＳＰ値：９．０）、エチレングリコールメチルエーテルアセテート（ＳＰ値：９．０）、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート（ＳＰ値：８．９）、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート（ＳＰ値：８．９）、メチルアセテート（ＳＰ値：８．８）、エチルアセテート（ＳＰ値：８．７）、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＳＰ値：８．７）、ｎ－プロピルアセテート（ＳＰ値：８．７）、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＳＰ値：８．７）、３－メトキシブタノールアセテート（ＳＰ値：８．７）、ブチルアセテート（ＳＰ値：８．７）、イソプロピルアセテート（ＳＰ値：８．５）、テトラヒドロフラン（ＳＰ値：８．３）、ジプロピレングリコールメチル－ｎ－ブチルエーテル（ＳＰ値：８．０）、ジプロピレングリコールメチル－ｎ－プロピルエーテル（ＳＰ値：８．０）、ジプロピレングリコールジメチルエーテル（ＳＰ値：７．９）、プロピレングリコールメチル－ｎ－ブチルエーテル（ＳＰ値：７．８）、プロピレングリコールメチル－ｎ－プロピルエーテル（ＳＰ値：７．８）等を挙げることができる。

なお、ここで上げた溶剤の２５℃における溶解パラメーター（ＳＰ値：Ｆｅｄｏｒｓ計算値）は７．３～１１．８程度であるが、本実施形態ではＳＰ値は選択する溶剤の参考とした位置づけでしかなく、重要なのは、これらの溶剤が非水溶性か水溶性かを判断し、主溶剤の真逆の溶剤を添加する組み合わせである。

（非水溶性と水溶性の定義）
非水溶性と水溶性の定義であるが、第４類危険物の水溶性液体についての定義を示す。第４類危険物は、引火性液体である。さらに（１）水に溶けるもの（水溶性）、（２）水に溶けないもの（非水溶性）に分けられる。政令上、次のように定義されている。

水溶性液体は、１気圧２０℃で同容量の純水との混合液が均一な外観を維持するもので、非水溶性液体は水溶性液体以外のものとし、非水溶性の液体は、水と混合したとき２つの層に分かれる。液体の比重が水より小さければ水の層の上に、比重が水より大きければ水の層より下に、非水溶性の層ができる。水溶性液体の場合、混合すると層が分かれることなく均一になる。
特殊引火物のジエチルエーテルや第１石油類の酢酸エチルなどのように、水にわずかに溶けるものもあるが、定義上、これらは非水溶性に分類される。

従って、上記非水溶性及び水溶性の定義をもとに上記溶剤を分類すると、以下のようになる。

（水溶性溶剤）
水溶性溶剤は、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート（ＳＰ値：８．８）、ｎ－プロパノール（ＳＰ値：１１．８）、１，２，５，６－テトラヒドロベンジルアルコール（ＳＰ値：１１．３）、ジエチレングリコールエチルエーテル（ＳＰ値：１０．９）、３－メトキシブタノール（ＳＰ値：１０．９）、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＳＰ値：１０．２）、γ－ブチロラクトン（ＳＰ値：９．９）、プロピレングリコール－ｎ－プロピルエーテル（ＳＰ値：９．８）、ジプロピレングリコールメチルエーテル（ＳＰ値：９．７）、乳酸エチルアセテート（ＳＰ値：９．６）、ε－カプロラクトン（ＳＰ値：９．６）、トリプロピレングリコールメチルエーテル（ＳＰ値：９．４）、トリプロピレングリコール－ｎ－ブチルエーテル（ＳＰ値：９．３）、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート（ＳＰ値：９．０）、エチレングリコールメチルエーテルアセテート（ＳＰ値：９．０）、酢酸ジエチルエーテル（ＳＰ値：９．０）テトラヒドロフラン（ＳＰ値：８．３）、ジプロピレングリコールメチル－ｎ－ブチルエーテル（ＳＰ値：８．０）、ジプロピレングリコールメチル－ｎ－プロピルエーテル（ＳＰ値：８．０）、ジプロピレングリコールジメチルエーテル（ＳＰ値：７．９）、プロピレングリコールメチル－ｎ－プロピルエーテル（ＳＰ値：７．８）である。

（非水溶性溶剤）
非水溶性溶剤は、トリアセチン（ＳＰ値：１０．２）、シクロペンタノン（ＳＰ値：１０．０）、シクロヘキサノン（ＳＰ値：９．９）、プロピレングリコール－ｎ－ブチルエーテル（ＳＰ値：９．７）、１，４－ブタンジオールジアセテート（ＳＰ値：９．６）、３－メトキシブチルアセテート（ＳＰ値：８．７）、プロピレングリコールジアセテート（ＳＰ値：９．６）、１，３－ブチレングリコールジアセテート（ＳＰ値：９．５）、ジプロピレングリコール－ｎ－プロピルエーテル（ＳＰ値：９．５）、１，６－ヘキサンジオールジアセテート（ＳＰ値：９．５）、ジプロピレングリコール－ｎ－ブチルエーテル（ＳＰ値：９．４）、シクロヘキサノールアセテート（ＳＰ値：９．２）、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート（ＳＰ値：８．９）、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート（ＳＰ値：８．９）、メチルアセテート（ＳＰ値：８．８）、エチルアセテート（ＳＰ値：８．７）、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＳＰ値：８．７）、ｎ－プロピルアセテート（ＳＰ値：８．７）、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＳＰ値：８．７）、３－メトキシブタノールアセテート（ＳＰ値：８．７）、ブチルアセテート（ＳＰ値：８．７）、イソプロピルアセテート（ＳＰ値：８．５）、プロピレングリコールメチル－ｎ－ブチルエーテル（ＳＰ値：７．８）、となる。

対象とする塗布剤の主溶剤が水溶性溶剤の場合は、非水溶性溶剤を添加剤として、０．１ｗｔ％添加から５０ｗｔ％添加の範囲で調整を行う。また主溶剤が非水溶性溶剤の場合は、その逆となる。

対象とする塗布剤に対して極性の違う溶剤を使用し、その添加量を調整することで作り上げた塗布剤は、例えばこの水溶性溶剤が塗布剤表面に浮き上がった状態で、ストライプ塗布用のコーターヘッドもしくはシリンジによるディスペンサーによる吐出用途に使用される。

（塗布剤を用いた吐出物の形状）
図３に、塗布剤を吐出する様子を模式的に示す。吐出する際、吐出流路３０７及び吐出口３０６付近のコーターヘッドもしくはディスペンサーノズル、ニードルと塗布剤との界面に、適度な油膜３０１が形成される。この油膜３０１によって、界面での摩擦を無くすことができ、せん断応力によって吐出流路中央の流速（せん断速度）３０３と吐出流路側面の流速（せん断速度）３０４との差が生じることがなくなる。

これによって吐出された塗布液の吐出口形状３０２は、吐出流路３０７の吐出口径の寸法と同等か、もしくは吐出量や塗布速度の加減により吐出径が縮小されたり、外側へ広がって吐出（吐出径の拡大）されても、その吐出口形状３０２は矩形もしくは丸型、三角形、凸形、台形、ひし形、Ｍ形などの吐出口形状をそのまま維持した形３０５で吐出され、前述の図８で示したような、外側に膨らんだ丸味を帯びた形状２０５でライン吐出される度合いを軽減することができる。

図４は、塗布剤を吐出して吐出物を形成した様子を示す。
下記構成の塗布剤を用いて形成した吐出物である矩形パターン４０７は良好な矩形性が得られ、基材４０１に対し、垂直に切り立った面４０２が形成できる。このことから、コーターヘッド等で吐出形成した場合、矩形のラインの間隙４０３を極限まで狭めた構造体４０４を形成することができる。
また、このような構造体４０４では、パターンの高さ４０５／底辺４０６の比で表されるアスペクト比が２以上の矩形パターン４０７を形成することができるため、狭い幅においても短絡することなく、より多くのライン形成が可能である。
実験によれば、図５に示すように、実際にアスペクト比が２の矩形パターンが得られた。

以下に本発明の実施形態に係る実施例を示す。

＜実験１．吐出物の断面形状評価＞
まず実験１として、下記実施例１および比較例１を行い、塗布剤を用いた吐出物の断面形状を評価した。

［実施例１］
本発明の塗布剤構成の有用性について確かめるため、シリコーンをベースとしたシリコーンエラストマーフィルム膜厚２００μｍを基材とし、シリコーンをベースとした藤倉化成社製のストレッチャブル銀ペースト「ドータイト ＸＡ－９４７６」の導電性塗布剤を用意した。吐出装置は、縦１０００μｍ×横１００μｍの矩形の吐出口径を１０００μｍピッチで１０本形成したラインコーターヘッドと、武蔵エンジニアリング製の高粘度液体制御可能なディスペンスコントローラーと、ＸＹＸ軸制御可能な卓上ロボットを備えた装置を用意した。

実施例１に用いる塗布剤として、ドータイト ＸＡ－９４７６を主剤として、主剤であるシリコーンは非水溶性である為、これと相反する水溶性溶剤であるエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートを添加溶剤として選択し、主剤に対して０．１ｗｔ％～５０ｗｔ％の分量でエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートを混合した塗布剤を用意した。

次に、この実施例１の塗布剤を使って、上記吐出装置のラインコーターヘッドから、シリコーンエラストマーフィルム上へ、フィルム面から０．３ｍｍ吐出口を離した状態で、吐出圧５００キロパスカル、ヘッドスピード１００ｍｍ／秒で１２０ｍｍ長のストライプ状のラインパターンを吐出し、実施例１の吐出物を作製した。

その結果、図６のＳＥＭ観察によるラインパターン６０１の断面形状に示されるように、縦横の寸法が１対７の矩形（アスペクト比７）で、底辺および基材に直交する辺、上辺全てにおいてシャープに、かつフラットにライン形成ができた。

この結果から、縦１０００μｍ×横１００μｍの矩形吐出口から実施例１の塗布剤構成である非水溶性と水溶性溶剤の混合塗布剤を吐出することで、吐出流路、吐出口付近のコーターヘッドと塗布剤との摩擦が緩和され、せん断応力による吐出流路中央の流速もしくはせん断速度と吐出流路側面の流速もしくはせん断速度との差が無くなり、吐出口の外側へ広がらずに、吐出口の形状そのままに吐出されたことが判る。

［比較例１］
次に、比較例１の塗布剤として銀ペースト「ドータイト ＸＡ－９４７６」のみを使って、ディスペンスコントローラーと卓上ロボットに搭載した縦１０００μｍ×横１００μｍの矩形の吐出口径を１０００μｍピッチで１０本形成したラインコーターヘッドから、シリコーンエラストマーフィルム上へフィルム面から０．３ｍｍ吐出口を離した状態で、吐出圧５００キロパスカル、ヘッドスピード１００ｍｍ／秒で１２０ｍｍ長のストライプラインパターンを吐出し、比較例１の吐出物を作製した。

その結果、図９のＳＥＭ観察によるパターン９０１の断面形状に示されるように、吐出口の形状を全く留めず、横にインキが広がった蒲鉾状のラインが形成され、隣どうしのラインが接触してショートすることとなった。

この結果から、塗布剤として混合溶媒を混入しないドータイト ＸＡ－９４７６（シリコーン系銀ペースト）を吐出すると、吐出流路、吐出出口付近のコーターヘッドと塗布剤との摩擦によるせん断応力によって、吐出流路中央の流速もしくはせん断速度と吐出流路側面の流速もしくはせん断速度との差が生じることによって、吐出口径の寸法よりも外側へ広がって吐出されてしまうことが判った。

＜実験２．配線シートの伸縮試験評価＞
実験２として下記の実施例２および比較例２を行って配線シートを作製し、配線シートとして伸縮試験による電気的特性の変化を評価した。

［実施例２］
実施例２として、実施例１と同様の塗布剤を使って以下の手順により、伸縮部が高アスペクト比の配線パターンを形成した配線シートを形成した。
まず、伸縮性基材であるシリコーンエラストマーフィルム上に、塗布剤としてドータイト ＸＡ－９４７６のみを使って、実施例１と同様の塗布方法により、ストライプストローク１２０ｍｍ分の距離より２ｍｍ短い距離のスペース（このスペース内に後述の手順でストライプラインパターンが入る）を空けた端子部を含む電気的引き出し線１０２を、ストライプラインパターンの始めと終わりの両側が重なる位置に、スクリーン印刷によって線幅２００μｍ、高さ２０μｍで印刷し、焼成した。

次に、この端子部を含む電気的引き出し線１０２を形成し焼成した基材に対して、さらに次の手順によりストライプラインパターン１０４を形成した。

図１に示すように、ストライプラインパターン１０４は、ストライプストローク１２０ｍｍ分の始めと終わりが、電気的引き出し線１０２の両端部に対し１ｍｍ程重なる位置１０３にアライメントした後、実施例１と同様の塗布剤を使って、ディスペンスコントローラーと卓上ロボットに搭載した縦１０００μｍ×横１００μｍの矩形の吐出口径を１０００μｍピッチで１０本形成したラインコーターヘッドから、シリコーンエラストマーフィルム上へフィルム面から０．３ｍｍ吐出口を離した状態で、吐出圧５００キロパスカル、ヘッドスピード１００ｍｍ／秒で１２０ｍｍ長のストライプラインパターンを吐出した。

その結果、端子部を含む電気的引き出し線１０２と、前記塗布剤を使って縦１０００μｍ×横１００μｍの吐出口から吐出された縦７００μｍ×横１００μｍの矩形の断面積を持つアスペクト比７のストライプラインパターン１０４の始めと終わりの端部１ｍｍとが重なって、ラインパターン１０４と電気的引き出し線１０２とが電気的に接続された状態となった。

さらに、焼成による架橋を行った後、図２に示すように、端子部を含む電気的引き出し線１０２の両側端部、すなわち先ほどラインパターンと重ねた部分を少なくとも含む箇所を、樹脂２０１で被覆して固着させた。
これにより、端子部を含む電気的引き出し線１０２が伸縮しないように固定され、かつ、縦７００μｍ×横１００μｍの矩形の断面積を持つアスペクト比７のストライプラインパターン１０４の、樹脂２０１で被覆しない中央部分２０２が伸縮する様になった。なお、この中央部分２０２の幅は８０ｍｍである。

樹脂２０１は、特に制限はないが、熱硬化作用あるいは光硬化作用を有する材料、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいはアクリル樹脂等の光硬化性樹脂を材料として、適宜選択して用いることができる。

（伸縮試験１）
実施例２の配線シートを用いて、引張試験装置にて引っ張り方向がストライプラインパターン吐出方向に平行になるように配線シートの樹脂で固めた部分を咥え、伸縮速度は５ｍｍ／秒で、サイクル：５０％まで伸長後、０％まで戻した際の配線抵抗変化の挙動を測定し、グラフ化した。
伸縮試験１のグラフを図１０（ａ）に示す。

［比較例２］
一方、比較例２として、比較例１と同様の塗布剤を使って、スクリーン印刷法により、端子部を含む電気的引き出し線とストライプラインパターンを線幅２００μｍ厚さ２０μｍで印刷した以外は実施例２の手順と同様にして、配線シートを用意した。
この比較例２のストライプラインパターンの形状を見ると、従来のスクリーン印刷法で形成したため、パターンのアスペクト比は１未満であることが観察された。

（伸縮試験２）
比較例２の配線シートを用いて、引張試験装置にて引っ張り方向がストライプラインパターン吐出方向に平行になるように配線シートの樹脂で固めた部分を咥え、伸縮速度は５ｍｍ／秒で、サイクル：５０％まで伸長後、０％まで戻した際の配線抵抗変化の挙動を測定し、グラフ化した。
伸縮試験２のグラフを図１０（ｂ）に示す。

図１０（ａ）と（ｂ）のグラフの結果から、（ａ）の実施例２の印刷物の方が、（ｂ）の比較例２の印刷物と比べて明らかに伸長率５０％に対する配線抵抗値の挙動が小さく、かつ、伸ばしと戻し時の配線抵抗値の差が小さい事が判った。

このことから、パターンのアスペクト比が大きくなることによって、銀ペースト等の導電性材料の配線内の接触点数が増大し、伸長率が大きくなっても非接触になる確率が少なくなること、また、伸長部の断面積が大きくなることで、端子部の抵抗値が高くてもそれをカバーできる低抵抗の導線が確保できること、さらにエラストマーの強度が増し、劣化のリスクが減った事が要因と考えられる。
従って、本発明に係る配線シートが有効であることが分かった。

本発明によれば、ストライプ塗布用のコーターヘッドもしくはディスペンサーによる吐出用途に使用する塗布剤の溶剤混合を前述の方法のようにしたことによって、高アスペクト比で伸縮性を有する配線パターンが得られ、伸ばした際の配線抵抗変化を少なくできる導電材料を使ったストレッチャブル配線、回路、ＦＰＣなどの印刷物を実現した。

また本発明は、例えば、抵抗器、コンデンサー等の小型電子部品、液晶表示素子（ＬＣＤ）用のカラーフィルター、燃料電池電極、リチウムイオン電池電極、ストレッチャブル電極、センサーなどの構造体を、簡単に、品質よく、コストも安価に製造することができる。

１００…配線シート
１０１…伸縮性基材（シリコーンエラストマーフィルム）
１０２…電気的引き出し線
１０３…１ｍｍ程重なる位置
１０４…ストライプラインパターン
２００…配線シート
２０１…樹脂
２０２…ストライプラインパターンの中央部分
３０１…油膜
３０２…吐出口形状
３０３…吐出流路中央の流速（せん断速度）
３０４…吐出流路側面の流速（せん断速度）
３０５…吐出口形状をそのまま維持した形
３０６…吐出口
３０７…吐出流路
４０１…基材
４０２…垂直に切立った面
４０３…矩形のラインの間隙
４０４…構造体
４０５…高さ
４０６…底辺
４０７…矩形パターン
５０１…線幅１００μｍの高さ２００μｍ（アスペクト比２）の矩形パターン
６０１…線幅１００μｍの高さ７００μｍ（アスペクト比７）の矩形パターン
７０１…蒲鉾状の断面形状
８０１…吐出口
８０２…吐出経路
８０３…吐出流路中央の流速
８０４…吐出流路壁面の流速
８０５…外側に膨らんだ丸味を帯びた形状
８０６…塗布剤
９０１…横にインキが広がった蒲鉾状のラインで、隣同士がショートしたパターン

Claims (5)

1. 伸縮性基材上に、端子部を含む電気的引き出し線パターン及び導電性を有するラインパターンを設けてなる配線シートであって、
   前記ラインパターンの断面形状がアスペクト比２以上であり、
   前記端子部を含む電気的引き出し線パターンの、端子部と反対側の端部に、前記ラインパターンの端部が接触して電気的に接続してなる、ことを特徴とする配線シート。
2. 前記電気的引き出し線パターンの端部と前記ラインパターンの端部とが接触した部分を少なくとも含む箇所を樹脂で被覆し固着してなる、ことを特徴とする請求項１に記載の配線シート。
3. 前記ラインパターンが、コーターヘッド又はディスペンサーを用いて塗布剤を吐出して形成されており、前記塗布剤が、無機フィラー又は有機フィラーを分散したバインダーと有機溶剤および添加溶剤からなり、
   前記有機溶剤が水溶性である場合は前記添加剤は非水溶性とし、
   前記有機溶剤が非水溶性である場合は前記添加剤は水溶性とした、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の配線シート。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の配線シートを製造する方法であって、
   伸縮性基材上に、スクリーン印刷、ステンシル印刷、ディスペンサ印刷、インクジェット法のいずれかの印刷方法を用いて、端子部を含む電気的引き出し線パターンを形成する工程と、
   コーターヘッド又はディスペンサを用いて塗布剤を吐出する手段を用いて、断面形状がアスペクト比２以上のラインパターンを形成する工程と、
   を少なくとも備えることを特徴とする、配線シートの製造方法。
5. 前記電気的引き出し線パターンの端部と前記ラインパターンの端部とが接触した部分を少なくとも含む箇所を、樹脂で被覆し固着させる工程を含むことを特徴とする、請求項４に記載の配線シートの製造方法。

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