JP2023057246A - 回路部品及び回路部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】伸縮可能であり、延伸時においても回路配線が高い導電性を有し、更に、回路配線の基材に対する密着強度が高い回路部品及び回路部品の製造方法を提供する。【解決手段】回路部品１００は、伸縮性基材１０と、伸縮性基材１０の表面に形成されており、金属を含む粒子Ｐにより構成された粒子層２１を含む回路配線２０と、を含む。伸縮性基材１０の表面の回路配線２０が形成されている領域に、複数の凹部１１が形成されており、凹部１１には粒子Ｐが充填されている。【選択図】図１

Description

本発明は、回路部品及び回路部品の製造方法に関する。

近年、可撓性、伸縮性を有するフレキシブルな配線基板等（回路部品）が提案されており、ウェアラブル機器、ヘルスケア関連機器等への応用が期待されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１９－１６０９６５号公報

ウェアラブル機器等に用いられる回路部品は、身体の凹凸や曲面に追従して伸縮可能であることが求められ、そこに形成される回路配線は延伸時においても十分な導電性を有する必要がある。また、伸縮を繰り返しても断線等が生じ難いように、回路配線の基材に対する密着強度が高いことも求められる。

本発明は、これらの課題を解決するものであり、伸縮可能であり、延伸時においても回路配線が高い導電性を有し、更に、回路配線の基材に対する密着強度が高い回路部品を提供する。

本発明の第１に態様に従えば、回路部品であって、伸縮性基材と、前記伸縮性基材の表面に形成されている、金属を含む粒子により構成された粒子層を含む回路配線と、を含み、前記伸縮性基材の表面の前記回路配線が形成されている領域に、複数の凹部が形成されており、前記凹部には前記粒子が充填されている回路部品が提供される。

前記伸縮性基材は、シリコーンゴムであってもよい。前記粒子に含まれる金属が、ニッケル及び銅の少なくとも一方であってもよい。

前記複数の凹部の深さの平均値が、０．１μｍ～４０μｍであってもよい。前記凹部は前記伸縮性基材の表面から内部へ向かって延びる非貫通孔であり、前記複数の凹部の延びる方向がランダムであってもよい。前記伸縮性基材の表面に形成された前記凹部の開口よりも、前記凹部の内部が広がっていてもよい。前記回路配線が形成されている前記表面に沿って前記伸縮性基材を延伸させたとき、延伸させていない状態と比較して、前記伸縮性基材に形成されている前記複数の凹部の形状及び前記粒子層の形状が変形してもよい。前記回路配線が形成されている前記表面に沿って前記伸縮性基材を延伸させたとき、延伸させていない状態と比較して、前記粒子層の厚さが薄くなってもよい。

前記回路配線が、下記式で表される条件を満たしてもよい。

（Ｒａ-Ｒｂ）／Ｒｂ×１００≦１００

式（Ｉ）において、
Ｒａは、延伸させていない状態の前記伸縮性基材の前記回路配線が形成されている前記表面上の所定の長さを有する直線が、１０％長くなるように前記表面に沿って前記伸縮性基材を延伸させた状態における、前記回路配線の電気抵抗値（Ω）であり、
Ｒｂは、延伸させていない状態の前記伸縮性基材における、前記回路配線の電気抵抗値（Ω）である。

本発明の第２の態様に従えば、第１の態様の回路部品の製造方法であって、前記伸縮性基材を用意することと、前記伸縮性基材を延伸させることと、前記伸縮性基材の表面に前記レーザー光を照射して、前記複数の凹部を形成することと、延伸させた状態の前記伸縮性基材の前記表面に、無電解メッキにより、前記粒子層を形成すること、とを含む回路部品の製造方法が提供される。

前記伸縮性基材の延伸において、前記表面に沿って前記伸縮性基材を延伸させてもよい。前記伸縮性基材の延伸において、延伸させていない状態の前記伸縮性基材の前記表面上の所定の長さを有する直線が、１％～１００％長くなるように前記表面に沿って前記伸縮性基材を延伸させてもよい。前記複数の凹部の形成の前に、前記伸縮性基材の延伸を行い、前記複数の凹部の形成において、延伸させた状態の前記伸縮性基材の前記表面にレーザー光を照射してもよい。または、前記複数の凹部の形成の後に、前記伸縮性基材の延伸を行ってもよい。前記複数の凹部の形成において、前記伸縮性基材の前記表面に対する照射角度を１回以上変化させて前記レーザー光を照射してもよい。

本発明の回路部品は、伸縮可能であり、延伸時においても回路配線が高い導電性を有し、更に、回路配線の基材に対する密着強度が高い。

図１（ａ）及び（ｂ）は、実施形態の回路部品における、回路配線近傍の断面拡大図である。図１（ａ）は、伸縮性基材を延伸させていない状態の図であり、図１（ｂ）は、伸縮性基材を延伸させた状態の図である。 図２は、実施形態の回路部品の製造方法を説明するフローチャートである。 図３（ａ）～（ｄ）は、実施形態の回路部品の製造方法を説明する図である。 図４（ａ）及び（ｂ）は、変形例の回路部品における、回路配線近傍の断面拡大図である。図４（ａ）は、伸縮性基材を延伸させていない状態の図であり、図４（ｂ）は、伸縮性基材を延伸させた状態の図である。 図５（ａ）及び（ｂ）は、実施例１で作製した回路部品の回路配線近傍の断面ＳＥＭ写真である。図５（ａ）は、伸縮性基材を延伸させていない状態の写真であり、図５（ｂ）は、伸縮性基材を延伸させた状態の写真である。 図６は、実施例１で作製した回路部品の表面における回路配線近傍のＳＥＭ写真であり、伸縮性基材を延伸させていない状態の写真である。 図７は、実施例において、密着性試験用サンプルとして作製した試料の上面図である。

［回路部品１００］
本実施形態の回路部品１００について説明する。図１（ａ）に示すように、回路部品１００は、伸縮性基材１０と、伸縮性基材１０の表面１０ａに形成されている回路配線２０を含む。回路配線２０は、金属を含む粒子Ｐで構成された粒子層２１を含む。粒子層２１は、粒子Ｐの集合体である。伸縮性基材１０の表面１０ａにおける、回路配線２０が形成されている領域（以下、適宜、「配線領域」と記載する）には、複数の凹部１１が形成されている。複数の凹部１１には、粒子層２１を構成している粒子Ｐが充填されている。

伸縮性基材１０は、ゴム等の伸縮性を有するポリマーを含む。ゴムとしては、例えば、シリコーンゴム、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（ＮＢＲ）、ウレタンゴム、クロロプレンゴム（ＣＲ）、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、塩素化ブチルゴム等が挙げられる。中でも、耐熱性、環境適合性の観点から、シリコーンゴムが好ましい。シリコーンゴムは、広い温度域において機械的性質を安定に保持可能である。これらのゴムは、１種類を単独で用いても、２種類以上を混合して用いてもよい。

ゴムは、伸縮性基材１０の主成分であってもよい。即ち、伸縮性基材１０中のゴムの配合量は、例えば、５０～１００重量％であってよい。伸縮性基材１０中のゴムの配合量が上記範囲内であれば、伸縮性基材１０は、例えば、ウェアラブル機器に求められる十分な伸縮性を実現できる。

伸縮性基材１０は、ゴムのみにより構成されていてもよいし、ゴム以外の成分を含有してもよい。例えば、伸縮性基材１０は、粒子層２１の密着強度を向上させる機能を有するフィラー、例えば、酸化チタン粉末、アルミナ粉末等を含有してもよい。また、本実施形態の回路部品１００の奏する効果を阻害しない範囲において、伸縮性基材１０は、必要に応じて更に汎用の添加剤を含有してもよい。

伸縮性基材１０は、十分な伸長性を得られるように高柔軟なものが好ましい。伸縮性基材１０の伸長性の程度は、特に限定されないが、例えば、引っ張り方向において、伸長性が５０％以上（引っ張り方向おける１．５倍以上の伸長性）であることが好ましく、１００％以上（同２倍以上の伸長性）であることが更に好ましい。引っ張り方向における５０％、１００％の伸長性とは、それぞれ、引っ張り方向において、所定の長さを有する直線が５０％、１００％長くなるように伸縮性基材１０を延伸させても、伸縮性基材１０の破断が生じないことを意味する。

伸縮性基材１０の形状、大きさは、特に限定されず、回路部品１００の用途に合わせて適宜設計できる。例えば、伸縮性基材１０は板状体であってもよい。回路配線２０は、板状体の対向する２つの主面の一方、又は両方に形成されていてもよい。回路部品１００のウェアラブル機器等への応用を想定した場合、身体の凹凸や曲面に追従し易いように、板状体の厚さ（対向する２つの主面間の距離）は、例えば、３ｍｍ未満、又は０．１～２ｍｍであってもよい。

伸縮性基材１０の表面１０ａ上の配線領域には、複数の凹部１１が形成されている。凹部１１は、伸縮性基材１０の表面１０ａから内部へ向かって延びる非貫通孔である。凹部１１は、配線領域のみに形成されていてよい。凹部１１は、配線領域に規則的に、例えば、等間隔（等ピッチ）で配置されていてもよいし、不規則に（ランダムに）配置されていてもよい。

凹部１１の深さの平均値は、好ましくは、０．１～４０μｍ、０．５～３０μｍ、又は１０～１５μｍである。凹部１１の深さの平均値が、この範囲内であれば、その上に形成される粒子層２１の密着強度を更に高められる。凹部１１の深さの平均値は、例えば、レーザー顕微鏡（例えば、株式会社キーエンス製、カラー３Ｄレーザ顕微鏡ＶＫ－９７１０）で測定した、凹部１１の最大谷深さＲｖの平均値として求められる。

伸縮性基材１０に形成された複数の凹部１１は、粒子層２１を構成している金属を含む粒子Ｐが充填されている。粒子Ｐは、凹部１１の内部を充填し、更に連続して伸縮性基材１０の表面１０ａ上に広がり、粒子層２１を構成している。これにより、粒子層２１は伸縮性基材１０に対して高い密着強度を有する。また、粒子Ｐは導電性を有する。粒子層２１において、隣接する粒子Ｐ同士は結合及び／又は接触して導電パスを形成している。これにより、粒子層２１は導電性を有し、回路配線２０として機能する。

図１（ａ）は、伸縮性基材１０に外力を加えていない状態、即ち、伸縮性基材１０を延伸させていない状態を示す。この状態において、一部の粒子Ｐは、隣接する他の粒子Ｐと連結しておらず、接触しているだけの状態にある。図１（ｂ）は、伸縮性基材１０に外力を加え、回路配線２０が形成されている表面１０ａに沿って伸縮性基材１０を弾性領域で延伸させた状態を示す。伸縮性基材１０は、例えば、表面１０ａに沿って延伸させることができる。伸縮性基材１０は、表面１０ａに沿って複数の方向（例えば、２方向）に延伸させてもよいし、等方的に延伸させてもよい。伸縮性基材１０を延伸させると、表面１０ａに形成した凹部１１は延伸させた方向（表面１０ａと平行な方向）に広がり、その形状が変形する。この凹部１１の変形（拡大）に追随して、単に接触していただけの粒子Ｐ同士が離間し、粒子層２１の形状が変形する。例えば、延伸させていない状態と比較して、粒子層２１の厚さが薄くなる。即ち、図１（ａ）に示す、延伸させていない伸縮性基材１０上の粒子層２１の厚さ２１ｄ１と比較して、図１（ｂ）に示す、延伸させた伸縮性基材１０上の粒子層２１の厚さ２１ｄ２は薄くなる。そして、伸縮性基材１０に加えた外力を開放すると、伸縮性基材１０は元の大きさに縮み、凹部１１の形状及び粒子層２１は、図１（ａ）の状態に戻る。

このように、本実施形態では、伸縮性基材１０の伸縮に伴う表面１０ａの変形（凹部１１の変形）に追随して、粒子層２１の形状が変化する。これにより、伸縮性基材１０が延伸しても、粒子層２１が剥がれ落ちたり、粒子層２１に亀裂が入ったりしし難くい。また、伸縮性基材１０の延伸により、一部の粒子Ｐは隣接する他の粒子Ｐと離間するが、粒子層２１全体で見れば、十分な導電パスが維持されている。したがって、粒子層２１を有する回路配線２０は、伸縮性基材１０の延伸時においても断線し難く、高い導電性を有する。

回路配線２０は、下記式（Ｉ）で表される条件を満たすことが好ましい。

（Ｒａ-Ｒｂ）／Ｒｂ×１００≦２００・・・（Ｉ）

式（Ｉ）において、Ｒａは、延伸させていない状態の伸縮性基材１０の回路配線２０が形成されている表面１０ａ上の所定の長さＬを有する直線が、１０％長くなるように表面１０ａに沿って伸縮性基材１０を延伸させた状態における、回路配線２０の電気抵抗値（Ω）である。即ち、Ｒａは、長さＬの直線が、長さ１．１Ｌの直線となるまで伸縮性基材１０を延伸させたときの回路配線２０の電気抵抗値（Ω）である。Ｒｂは、延伸させていない状態の伸縮性基材１０における、回路配線２０の電気抵抗値（Ω）である。電気抵抗値Ｒａ，Ｒｂは、例えば、後述する実施例で説明する方法により測定できる。

式（Ｉ）の左辺は、伸縮性基材１０を１０％延伸させた場合における、回路配線２０の電気抵抗値（Ω）の変化率（％）を示す。即ち、式（Ｉ）で表される条件は、伸縮性基材１０を１０％延伸させた場合における、回路配線２０の電気抵抗値（Ω）の変化率（上昇率）が２００％以下であることを意味する。伸縮性基材１０を延伸すると回路配線２０（粒子層２１）の厚さが薄くなり、導電性が低下する（電気抵抗値が上昇する）傾向がある。しかし、式（Ｉ）で表される条件を満たす回路部品１００は、伸縮性基材１０の延伸時においても、回路配線２０の電気抵抗値の変化は小さい。

伸縮性基材１０を１０％延伸させた場合における、回路配線２０の電気抵抗値（Ω）の変化率（上昇率）は、１００％以下であることがより好ましい。即ち、回路配線２０は、下記式（ＩＩ）で表される条件を満たすことがより好ましい。

（Ｒａ-Ｒｂ）／Ｒｂ×１００≦１００・・・（ＩＩ）

式（ＩＩ）において、Ｒａ及びＲｂは、上記式（Ｉ）と同様の回路配線２０の電気抵抗値（Ω）を示す。

伸縮性基材１０を１０％延伸させた状態の回路配線２０の電気抵抗値Ｒａ（Ω）、伸縮性基材１０を延伸させていない状態の回路配線２０の電気抵抗値Ｒｂ（Ω）は、共に低い方が好ましい。電気抵抗値Ｒａ，Ｒｂは、共に、１ＭΩ以下が好ましく、２００Ω以下がより好ましい。

粒子Ｐを構成する材料は、金属を含み、導電性を有するものであれば特に限定されない。粒子Ｐは、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、又はニッケル及び銅の両方を含んでもよい。粒子Ｐは、金属の粒子、金属化合物の粒子、又は、金属の粒子と金属化合物の粒子との混合物であってもよい。詳細は後述するが、粒子Ｐは無電解メッキにより形成することができ、粒子層２１の密着強度、粒子Ｐの析出性、及び無電解メッキ液の安定性の観点から、粒子Ｐは、例えば、ニッケルリンの粒子、銅ニッケルの粒子、銅ニッケルリンの粒子、又はこれらの混合物が好ましい。

伸縮性基材１０を延伸させていない状態の粒子層２１の厚さ２１ｄ１は、例えば、０.１～２０μm、又は０．２～１５μmであってよい。厚さ２１ｄ１が上記範囲内であれば、十分な導電性を確保できる。

回路配線２０は、粒子層２１のみから構成されてもよし、本実施形態の回路部品１００の奏する効果を阻害しない範囲において、粒子層２１以外の構成物を含んでもよい。例えば、回路配線２０は、粒子層２１（粒子Ｐ）の上に形成される、Ｃｕ、Ａｕ膜等の他のメッキ膜を含んでもよい。粒子Ｐ上に形成されるメッキ膜は、上述した粒子層２１の形状が伸縮性基材１０の伸縮に伴って変形することを妨げない。一方、粒子Ｐを結着させることを目的とするバインダ樹脂は不要であり、回路配線２０はバインダ樹脂を含む必要はない。

以上説明した本実施形態の回路部品１００は、回路配線２０が粒子層２１を含むため、伸縮性基材１０の延伸時においても断線し難く、高い導電性を有する。また、粒子Ｐは、凹部１１の内部を充填し、更に連続して伸縮性基材１０の表面１０ａ上に広がり、粒子層２１を形成している。これにより、粒子層２１は伸縮性基材１０に対して高い密着強度を有する。

［回路部品１００の製造方法］
回路部品１００の製造方法は限定されないが、例えば、以下に説明する方法により製造することができる。

（１）伸縮性基材１０の用意
まず、伸縮性基材１０を用意する（図２のステップＳ１、図３（ａ））。伸縮性基材１０は市販品でもよいし、ゴム等の材料（樹脂材料）を任意の形状に成形して用意してもよい。成形方法は特に限定されず、汎用の射出成形、押出成形、圧縮成形（コンプレッション成形）等を用いることができる。

（２）伸縮性基材１０の延伸
次に、伸縮性基材１０を延伸させる（図２のステップＳ２）。例えば、伸縮性基材１０は、延伸させた状態のまま、所定の治具に固定してもよい。これにより、伸縮性基材１０を延伸させた状態のまま保持できる。伸縮性基材１０は、回路配線２０が形成される予定の表面１０ａに沿って延伸させることが好ましい。また、伸縮性基材１０は、表面１０ａに沿って複数の方向（例えば、２方向）に延伸させてもよいし、等方的に延伸させてもよい。伸縮性基材１０の延伸は、伸縮性基材１０の表面１０ａ上の所定の長さを有する直線が、延伸させていない状態と比較して、１％～１００％又は、５％～５０％長くなるように行うことが好ましい。

（３）凹部１１の形成、及び無電解メッキ
伸縮性基材１０を延伸させた状態のまま、表面１０ａにレーザー光を照射して複数の凹部１１を形成する（図２のステップＳ３、図３（ｂ））。そして、伸縮性基材１０を延伸させた状態のまま無電解メッキを行い、表面１０ａの配線領域に粒子層２１（回路配線２０）を形成する（図２のステップＳ４、図３（ｃ））。本実施形態では、無電解メッキにより、膜状の金属（無電解メッキ膜）が析出するのではなく、それに代わって、金属を含む粒子Ｐが析出し、その集合体である粒子層２１（回路配線２０）が形成される。粒子Ｐは、凹部１１内部にも析出して凹部１１を充填して、更に表面１０上に成長する。回路配線２０の形成後、固定されている治具から伸縮性基材１０を開放して、回路部品１００が得られる（図３（ｄ））。

本実施形態において、無電解メッキにより、メッキ膜ではなく、粒子層２１が形成されるメカニズムは不明であるが、以下のように推測される。伸縮性基材１０を延伸させた状態のまま無電解メッキを行うことにより、まず、無電解メッキ触媒（例えば、Ｐｄイオン）が、凹部１１が形成されている配線領域に拡散する（表面拡散）。次に、表面拡散した無電解メッキ触媒が凝集し、その凝集に伴って、無電解メッキ液から微細な結晶(粒子状のメッキ)が析出して、粒子層２１が形成される。これらの現象は、触媒液中、及び無電解メッキ液中において、延伸させた伸縮性基材１０が振動することによって促進されると推測される。尚、上述のメカニズムは推測であり、本発明を何ら限定するものではない。

また、本実施形態では、伸縮性基材１０を延伸させた状態のまま、粒子層２１を形成するため、その後、伸縮性基材１０を延伸から開放したとき、粒子Ｐ同士の接点が増加する。これにより、伸縮性基材１０が延伸していない状態の回路配線２０の導電性を高められる。

表面１０ａの配線領域に選択的に回路配線２０を形成する方法は、特に限定されず、汎用の方法を用いることができる。例えば、凹部１１の形成後に表面１０ａ全体に無電解メッキにより粒子層２１を形成し、フォトレジストでパターニングし、エッチングにより回路配線以外の領域の粒子層２１を除去する方法が挙げられる。または、配線領域にレーザー光を照射して粗化し、無電解メッキ触媒を付着し易くする。これにより配線領域の無電解メッキ反応性を高め、配線領域のみ（レーザー光照射部分のみ）に粒子層２１を形成する方法等が挙げられる。

本実施形態では、例えば、国際公開第２０１８／１３１４９２号に開示されている以下の方法により、凹部１１と回路配線２０とを形成する。まず、（１）延伸させた状態の表面１０ａに、触媒活性妨害層を形成する。次に、（２）触媒活性妨害層が形成された表面１０ａの配線領域にレーザー光を照射し、配線領域の触媒活性妨害層を除去する。このとき、触媒活性妨害層を除去すると共に、レーザー光を用いて配線領域に凹部１１を形成する。次に、（３）レーザー光を照射した配線領域に無電解触媒を付与し、そして、無電解メッキ液を接触させる。触媒活性妨害層は、その上に付与される無電解メッキ触媒の触媒活性を妨げる（妨害する）。このため、触媒活性妨害層上では、粒子層２１の生成が抑制される。一方、配線領域は、触媒活性妨害層が除去されているため、粒子層２１が生成する。これにより、配線領域に選択的に回路配線２０が形成される。本実施形態の方法では、触媒活性妨害層を用いることで、配線領域以外でのメッキ反応を強く抑制でき、粒子層２１生成の選択性を高められる。また、配線領域はレーザー光照射により触媒活性妨害層が除去されると共に、その表面が粗化される。表面が粗化されることによってメッキ反応性が高まり、結果として、粒子層２１がより選択的に形成し易くなる。また、同時に、そこに形成される粒子層２１の密着強度も高まる。

触媒活性妨害層は、無電解メッキ触媒の触媒活性を妨げる（妨害する）触媒活性妨害剤（触媒失活剤）を含む。触媒活性妨害剤（触媒失活剤）は、特に限定されないが、例えば、国際公開第２０１８／１３１４９２号に開示されているデンドリマー、ハイパーブランチポリマー等のデンドリティックポリマーが好ましい。これらは、触媒失活能力に優れ、また、ポリマーであるので、バインダ樹脂を用いずに、触媒活性妨害層を形成できる。

無電解メッキ触媒は、特に限定されず、汎用のものを適宜選択して用いることができ、例えば、塩化パラジウム等の金属塩を含むメッキ触媒液を用いてもよい。また、無電解メッキ液は、特に限定されず、汎用のものを用いることができるが、例えば、次亜リン酸カルシウムを還元剤として用いたニッケルリン無電解メッキ液、銅ニッケル無電解メッキ液が好ましい。これらの無電解メッキ液は、粒子Ｐの析出性、無電解メッキ液の安定性が高い。また、粒子Ｐとして、ニッケルリン無電解メッキ液からはニッケルリン粒子が析出し、銅ニッケル無電解メッキ液からは、銅ニッケル粒子、銅ニッケルリン粒子が析出する。これらの粒子Ｐから構成される粒子層２１は密着強度が高い。更に、必要に応じて、粒子層２１の上に、無電解メッキ又は電解メッキにより、Ａｕ膜等の他のメッキ膜を形成してもよい。例えば、回路配線２０は、複数層から構成されてよい。メッキ膜は、基材上に形成される無電解メッキ膜（粒子層２１、下地メッキ膜）と、無電解メッキ膜上に形成される複数の電解メッキ膜を含んでよい。

尚、以上説明した回路部品１００の製造方法では、凹部１１の形成の前に、伸縮性基材１０の延伸を行い、延伸させた状態の伸縮性基材１０の表面１０ａにレーザー光を照射して、凹部１１を形成する。即ち、図２に示すフローチャートのステップＳ２、ステップＳ３をこの順に実施する。伸縮性基材１０を延伸させた状態で形成した凹部１１は、延伸を解除した後に縮小するため、その上に形成されている回路配線２０（粒子層２０）の密着強度をより高められる。しかし、回路部品１００の製造方法は、これに限定されない。伸縮性基材１０を延伸させない状態で凹部１１を形成し、凹部１１の形成の後に伸縮性基材の延伸を行ってもよい。即ち、図２に示すフローチャートのステップＳ２とステップＳ３の順序を入れ替えて、ステップＳ３、ステップＳ２の順に実施してもよい。後者の方法（ステップＳ３、Ｓ２の順に実施）であっても、凹部１１の存在により、その上に形成されている回路配線２０（粒子層２０）は十分な密着強度を有する。

［変形例］
上述した図１に示す回路部品１００の凹部１１は、図１（ａ）に示すように、伸縮性基材１０の表面１０ａにおける開口１１ａよりも、凹部１１の内部が狭い。即ち、開口１１ａの面積よりも、表面１０ａと平行な凹部１１の断面１１ｂの断面積が小さい。凹部１１においては、開口１１ａよりも大きい断面積を有する、表面１０ａと平行な断面１１ｂは存在しない。しかし、本実施形態は、これに限定されない。

例えば、図４（ａ）に示す回路部品２００の凹部１１１のように、伸縮性基材１０の表面１０ａにおける開口１１１ａよりも、凹部１１１の内部が広くてもよい。即ち、開口１１１ａの面積よりも、表面１０ａと平行な凹部１１１の断面１１１ｂの断面積が大きくてもよい。凹部１１１は、開口１１１ａの面積よりも大きい断面積を有する、表面１０ａと平行な断面１１１ｂが存在する。開口１１１ａよりも凹部１１１の内部が広いと、その上に形成される粒子層２１の密着強度を更に高めることができる。

回路部品２００は、凹部１１１の形状以外の構成は、回路部品１００と同様であり、上述の回路部品１００と同様の方法により製造できる。但し、凹部１１１は、延伸させた状態の伸縮性基材１０の表面１０ａにレーザー光を照射して形成することで、より容易に形成できる。図４（ｂ）に示すように、伸縮性基材１０を表面１０ａに沿って延伸させると、凹部１１１は、ストレートな内壁面を有する円柱状の非貫通孔となる。これから理解できるように、延伸させた状態の伸縮性基材１０において、形成が容易な円柱状の非貫通孔を形成し、その後、伸縮性基材１０の延伸を解除することで、開口１１１ａよりも内部が広い凹部１１１を容易に形成できる。

また、上述した図１に示す回路部品１００の凹部１１は、図１（ａ）に示すように、伸縮性基材１０の表面１０ａから内部へ向かって延びる非貫通孔であり、その延びる方向は、表面１０ａに略垂直な方向である。そして、全ての複数の凹部１１の延びる方向は、ほぼ一定（ほぼ同一の方向）である。したがって、凹部１１は、レーザー光を表面１０ａに略直交する方向から照射して形成できる。複数の凹部１１の形成において、表面１０ａに対するレーザー光の照射角度を変える必要はない。レーザー光の照射角度を変えずに複数の凹部１１を形成できるため、製造時間の短縮が図れる。しかし、本実施形態は、これに限定されない。

例えば、複数の凹部１１の延びる方向は一定ではなく、異なっていてよく、複数の方向（例えば、２方向）でもよいし、ランダムであってもよい。複数の凹部１１の延びる方向が複数の方向、又はランダムであると、その上に形成される粒子層２１の密着強度を更に高めることができる。このような複数の凹部１１は、例えば、レーザー光を表面１０ａに対して複数の方向、ランダムな方向から照射して形成する。例えば、複数の凹部１１の形成において、表面１０ａに対するレーザー光の照射角度を１回以上変化させてレーザー光を照射する。これにより、それぞれのレーザー光の照射角度（照射方向）に沿って延びる複数の凹部１１を形成できる。

以上説明した実施形態及び複数の変形例は、互いに相手を排除しない限り、互いに組み合わせてもよい。

以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例及び比較例により制限されない。

［実施例１］
本実施例では、図１に示す回路部品１００を作製した。

（１）伸縮性基材１０の成形
シリコーン樹脂（シリコーンゴム）（信越化学工業株式会社製、品名：ＫＪＲ６３２）を圧縮成形（コンプレッション成形）により平板に成形し、伸縮性基材１０を得た（金型温度：１７０℃）。

（２）伸縮性基材１０の延伸
伸縮性基材１０（平板）の四隅に４個の貫通孔をそれぞれ形成した。より詳細には、伸縮性基材１０の表面１０ａにおいて、２０ｍｍ×２０ｍｍ角の四角形の各頂点に貫通孔を形成した。次に、延伸用の治具として、平面上の３０ｍｍ×３０ｍｍ角の四角形の各頂点に突起が設けられた治具を用意した。伸縮性基材１０を表面１０ａに沿って延伸させ、伸縮性基材１０の各貫通孔に治具の各突起を係合させた。これにより、長さ２０ｍｍの直線が３０ｍｍとなるまで伸縮性基材１０を延伸した状態、即ち、５０％延伸した状態の伸縮性基材１０を治具に固定した。

（３）凹部１１、及び回路配線２０の形成
本実施例では、以下に説明する方法により、凹部１１及び回路配線２０（粒子層２１）を形成した。

（ａ）触媒活性妨害層の形成
延伸された状態の伸縮性基材１０の表面１０ａに、触媒失活剤である下記式（１）で表されるハイパーブランチポリマーを含む触媒活性妨害層を形成した。式（１）で表されるハイパーブランチポリマーは、国際公開第２０１８／１３１４９２号に開示される方法により合成した。式（１）において、Ｒ^０はビニル基又はエチル基である。

合成したハイパーブランチポリマーの分子量をＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラフィー）で測定した。分子量は、数平均分子量（Ｍｎ）＝９,９４６、重量平均分子量（Ｍｗ）＝２４,７９２であり、ハイパーブランチ構造独特の数平均分子量（Ｍｎ）と重量平均分子量（Ｍｗ）とが大きく異なった値であった。

合成した式（１）で表されるポリマーをプロピレングリコールモノメチルエーテル（ＳＰ値：１０．４）に溶解して、ポリマー濃度０．５重量％のポリマー溶液を調製した。室温のポリマー溶液に、伸縮性基材１０を５秒間浸漬し、その後、１００℃乾燥機中で１０分間乾燥した。これにより、伸縮性基材１０の表面に触媒活性妨害層を形成した。触媒活性妨害層の厚さは、１００ｎｍであった。

（ｂ）レーザー描画、凹部１１の形成
伸縮性基材１０の表面１０ａの回路配線２０を形成する予定の領域（配線領域、配線パターン）にレーザー光を照射（レーザー描画）した。詳細には、ＵＶレーザー（株式会社キーエンス製、３－Ａｘｉｓ ＵＶ レーザマーカＭＤ－Ｕ１０００Ｃ）を用い、パワー８０％、速度１０００ｍｍ／ｓ、周波数４０ｋＨｚのレーザー描画条件で、配線領域を２０μｍピッチで斜線状に描画した。レーザー光を照射した領域は、触媒活性妨害層８０が除去されると共に粗化された。

触媒活性妨害層を除去すると共に、レーザー光を用いて配線領域に複数の凹部１１を形成した。レーザー光は、表面１０ａに略直交する方向から照射し、照射角度を変えずに全ての凹部１１を形成した。この結果、形成された全ての凹部１１の、表面１０ａから内部へ向かって延びる方向は同一であり、表面１０ａに略垂直な方向であった。凹部１１の深さの平均値を株式会社キーエンス製、カラー３Ｄレーザ顕微鏡ＶＫ－９７１０で測定した。凹部１１の深さの平均値（最大谷深さＲｖの平均値）は、１０μｍであった。

（ｃ）粒子層２１の形成
３０℃に調整した市販の塩化パラジウム（ＰｄＣｌ_２）水溶液（奥野製薬工業製、アクチベータ）に伸縮性基材１０を５分間浸漬した。その後、伸縮性基材１０を塩化パラジウム水溶液から取り出し、水洗した。

６０℃に調整した無電解ニッケルリンメッキ液（奥野製薬工業製、トップニコロンＬＰＨ－Ｌ、ｐＨ６．５）に、伸縮性基材１０を１０分間浸漬した。伸縮性基材１０上のレーザー描画部分（配線領域）に粒子層２１（無電解ニッケルリン粒子の集合体）が約１μｍ成長した。

次に、電解銅メッキを行い、粒子層２１（粒子Ｐ）上に５μｍの銅メッキ膜を積層し、回路配線２０を形成した。これにより、本実施例の回路部品１００を得た。

［実施例２］
伸縮性基材１０の延伸工程において、伸縮性基材１０を２０％延伸させたこと以外は、実施例１と同様の方法で回路部品１００を作製した。

［実施例３］
（１）伸縮性基材１０の成形
シリコーンゴムに代えてクロロプレンゴム（ＣＲ）を用いた以外は、実施例１と同様の方法により平板状の伸縮性基材１０を形成した。

（２）伸縮性基材１０の延伸
伸縮性基材１０を２０％延伸させたこと以外は、実施例１と同様の方法で伸縮性基材１０を延伸させて治具に固定した。

（３）凹部１１、及び回路配線２０の形成
凹部１１の形成において、レーザー光の照射方向の変更を１回行った。詳細には、レーザー光を表面１０ａに略直交する方向から照射して凹部１１を複数個形成し、次に、レーザー光を表面１０ａに対して４５°傾いた方向から照射して更に複数個の凹部１１を形成した。この結果、形成された凹部１１の、表面１０ａから内部へ向かって延びる方向は、表面１０ａに略垂直な方向と、表面１０ａに対して４５°傾いた方向との２方向となった。また、本実施例では、凹部１１の深さの平均値が１２μｍとなるようにレーザー光照射条件を調節した。

上述の凹部１１の形成方法以外は、実施例１と同様の方法により、回路配線２０を形成した。これにより、本実施例の回路部品１００を得た。

［実施例４］
（１）伸縮性基材１０の成形
シリコーンゴムに代えてアクリロニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ）を用いた以外は、実施例１と同様の方法により平板状の伸縮性基材１０を形成した。

（２）伸縮性基材１０の延伸
伸縮性基材１０を１０％延伸させたこと以外は、実施例１と同様の方法で伸縮性基材１０を延伸させて治具に固定した。

（３）凹部１１、及び回路配線２０の形成
凹部１１の形成において、凹部１１の深さの平均値が１５μｍとなるようにレーザー光照射条件を調節した以外は、実施例１と同様の方法により、回路配線２０を形成した。これにより、本実施例の回路部品１００を得た。

［比較例］
本比較例では、レーザー光照射により触媒活性妨害層の除去を行ったが、凹部１１は形成しなかった。これ以外は、実施例１と同様の方法により、本比較例の回路部品を作製した。

[回路部品の評価]
実施例１～４及び比較例で作製した回路部品について、以下の評価を行った。

（１）回路部品のＳＥＭ観察
実施例１で作製した回路部品１００について、回路配線近傍の表面及び断面のＳＥＭ観察を行った。図５（ａ）は、伸縮性基材１０を延伸させていない状態の断面ＳＥＭ写真であり、図５（ｂ）は、伸縮性基材１０を延伸させた状態の断面ＳＥＭ写真である。図６は、伸縮性基材１０を延伸させていない状態の回路配線近傍の表面のＳＥＭ写真である。

図５（ａ），（ｂ）及び図６に示されるように、回路配線２０は膜状の金属（メッキ膜）ではなく、粒子Ｐで構成された粒子層２１を含んでおり、凹部１１には粒子Ｐが充填されていた。また、図５（ａ）に示す、延伸させていない伸縮性基材１０上の粒子層２１と比較して、図５（ｂ）に示す、延伸させた伸縮性基材１０上の粒子層２１の厚さは薄くなっていることが確認できた。即ち、伸縮性基材１０の伸縮に伴う表面の変形（凹部１１の変形）に追随して、粒子層２１の形状が変化していた。

（２）密着性試験
（ａ）剥離試験
実施例１～４及び比較例の密着性試験用サンプルとして、図７に示す、伸縮性基材１０上に十字型に回路配線２０が形成された試料Ｓをそれぞれ作製した。それぞれの試料Ｓにおいて、伸縮性基材１０から剥離角度９０度でテープ（寺岡製作所製、ポリエステルフィルム粘着テープ６３１Ｓ＃２５）を５Ｎ／ｃｍの強度で剥離する剥離試験を行い、以下の評価基準に従って評価した。剥離試験は、回路配線２０上の直交する２方向においてそれぞれ行った（合計２回）。評価結果を表１に示す。

＜剥離試験の評価基準＞
〇：剥離試験により、メッキ膜の剥離が生じなかった。
×：剥離試験により、メッキ膜の剥離が生じた。

（ｂ）密着性試験後の電気抵抗値
実施例１～４及び比較例の試料Ｓにおいて、上述の密着性試験を行った後、電気抵抗値を測定し、以下の評価基準に従って評価した。測定には、デジタルマルチメーター（株式会社ＴＦＦフルーク社製、ＦＬＵＫＥ－１７７）を使用した。評価結果を表１に示す。

＜密着性試験後の電気抵抗値の評価基準＞
〇：密着性試験後の電気抵抗値が、１ＭΩ以下である。
×：密着性試験後の電気抵抗値が、１ＭΩを超えている。

（３）回路配線の電気抵抗値
実施例１、２及び比較例で作製した回路部品１００において、延伸させていない状態（通常時）の電気抵抗値Ｒｂと、延伸させた状態の電気抵抗値Ｒａを測定した。電気抵抗値Ｒａは、上述した回路部品１００の作製時において伸縮性基材１０を延伸させた方法と同様の延伸方法により、表面１０ａの配線領域における所定の長さＬを有する直線が１０％長くなるように、表面１０ａに沿って伸縮性基材１０を延伸させた状態で測定した。電気抵抗値の測定は、上述した密着性試験後の電気抵抗値の測定と同様の方法により行った。測定した電気抵抗値Ｒａ，Ｒｂのそれぞれを以下の評価基準に従って評価した。評価結果を表１に示す。尚、下記評価基準において、評価結果がＡ又はＢであれば、回路配線２０の抵抗は十分に低く、高い導電性を示すと判断できる。

＜回路配線の電気抵抗値の評価基準＞
Ａ：電気抵抗値Ｒａ，Ｒｂが２００Ω以下である。
Ｂ：電気抵抗値Ｒａ，Ｒｂが２００Ωより大きく、且つ１ＭΩ以下である。
Ｃ：電気抵抗値Ｒａ，Ｒｂが１ＭΩより大きい。

（４）回路配線の電気抵抗値の変化率
電気抵抗値Ｒａ，Ｒｂを測定した、実施例１、２及び比較例の回路部品１００について、下記式（ＩＩＩ）により、伸縮性基材１０を１０％延伸させた場合における、回路配線２０の電気抵抗値（Ω）の変化率Ｒｃ（％）を求めた。変化率Ｒｃ（％）は、上述した式（Ｉ）及び（ＩＩ）の左辺である。

Ｒｃ＝（Ｒａ-Ｒｂ）／Ｒｂ×１００・・・（ＩＩＩ）

式（ＩＩＩ）において、Ｒａ及びＲｂは、上記式（Ｉ）と同様の回路配線２０の電気抵抗値（Ω）を示す。Ｒｃは、伸縮性基材１０を１０％延伸させた場合における、回路配線２０の電気抵抗値（Ω）の変化率（％）である。

求めた変化率Ｒｃのそれぞれを以下の評価基準に従って評価した。評価結果を表１に示す。

＜回路配線の電気抵抗値の変化率の評価基準＞
Ａ：変化率Ｒｃが１００％以下である。即ち、式（ＩＩ）の条件を満たす。
Ｂ：変化率Ｒｃが１００％を超えて、且つ２００％以下である。即ち、式（ＩＩ）の条件は満たさないが、式（Ｉ）の条件を満たす。
Ｃ：変化率Ｒｃが２００％を超える。即ち、式（Ｉ）及び式（ＩＩ）の条件を満たさない。

表１に示すように、実施例１～４で作製した回路部品は、剥離試験において剥離が認められず、剥離試験後の電気抵抗値も比較例と比較して低かった。この結果から、実施例１～４で作製した回路部品においては、回路配線２０が高い密着性を有していることが確認できた。また、実施例１及び２で作製した回路部品では、延伸させていない状態の電気抵抗値Ｒｂ、延伸させた状態の電気抵抗値Ｒａは、共に十分に低かった。更に、実施例１及び２で作製した回路部品では、回路配線の電気抵抗値の変化率Ｒｃも低く、式（Ｉ）又は式（ＩＩ）で表される条件を満たしていた。この結果から、実施例１及び２で作製した回路部品１００は、伸縮性基材１０の延伸時においても断線し難く、高い導電性を有することが確認できた。

一方、凹部１１か伸縮性基材１０の配線領域に形成されていない比較例の回路部品は、剥離試験において剥離が生じ、剥離試験後の電気抵抗値も高かった。即ち、比較例の回路配線２０の密着性は低かった。また、比較例では、伸縮性基材１０を延伸させた状態の電気抵抗値Ｒａが高かった。その結果、回路配線の電気抵抗値の変化率Ｒｃも高く、式（Ｉ）及び（ＩＩ）で表される条件を満たさなかった。即ち、比較例で作製した回路部品は、伸縮性基材１０の延伸時において導電性が低かった。

本発明の回路部品は、伸縮可能であり、延伸時においても回路配線が高い導電性を有し、更に、回路配線の基材に対する密着強度が高い。このため、本発明の回路部品は、ウェアラブル機器、ヘルスケア関連機器に応用可能である。

１０ 伸縮性基材
１１，１１１ 凹部
２０ 回路配線
２１ 粒子層
１００，２００ 回路部品
Ｐ 粒子

Claims (15)

1. 回路部品であって、
   伸縮性基材と、
   前記伸縮性基材の表面に形成されている、金属を含む粒子により構成された粒子層を含む回路配線と、を含み、
   前記伸縮性基材の表面の前記回路配線が形成されている領域に、複数の凹部が形成されており、
   前記凹部には前記粒子が充填されている回路部品。
2. 前記伸縮性基材が、シリコーンゴムを含む請求項１に記載の回路部品。
3. 前記粒子に含まれる金属が、ニッケル及び銅の少なくとも一方である請求項１又は２に記載の回路部品
4. 前記複数の凹部の深さの平均値が、０．１μｍ～４０μｍである請求項１～３のいずれか一項に記載の回路部品。
5. 前記凹部は前記伸縮性基材の表面から内部へ向かって延びる非貫通孔であり、前記複数の凹部の延びる方向がランダムである請求項１～４のいずれか一項に記載の回路部品。
6. 前記伸縮性基材の表面に形成された前記凹部の開口よりも、前記凹部の内部が広がっている請求項１～５のいずれか一項に記載の回路部品。
7. 前記回路配線が形成されている前記表面に沿って前記伸縮性基材を延伸させたとき、
   延伸させていない状態と比較して、前記伸縮性基材に形成されている前記複数の凹部の形状及び前記粒子層の形状が変形する請求項１～６のいずれか一項に記載の回路部品。
8. 前記回路配線が形成されている前記表面に沿って前記伸縮性基材を延伸させたとき、
   延伸させていない状態と比較して、前記粒子層の厚さが薄くなる請求項７に記載の回路部品。
9. 前記回路配線が、下記式で表される条件を満たす、請求項１～８のいずれか一項に記載の回路部品。
   
   （Ｒａ-Ｒｂ）／Ｒｂ×１００≦１００
   
   上記式において、
   Ｒａは、延伸させていない状態の前記伸縮性基材の前記回路配線が形成されている前記表面上の所定の長さを有する直線が、１０％長くなるように前記表面に沿って前記伸縮性基材を延伸させた状態における、前記回路配線の電気抵抗値（Ω）であり、
   Ｒｂは、延伸させていない状態の前記伸縮性基材における、前記回路配線の電気抵抗値（Ω）である。
10. 請求項１～９のいずれか一項に記載の前記回路部品の製造方法であって、
    前記伸縮性基材を用意することと、
    前記伸縮性基材を延伸させることと、
    前記伸縮性基材の表面にレーザー光を照射して、前記複数の凹部を形成することと、
    延伸させた状態の前記伸縮性基材の前記表面に、無電解メッキにより、前記粒子層を形成すること、とを含む回路部品の製造方法。
11. 前記伸縮性基材の延伸において、前記表面に沿って前記伸縮性基材を延伸させる請求項１０に記載の回路部品の製造方法。
12. 前記伸縮性基材の延伸において、延伸させていない状態の前記伸縮性基材の前記表面上の所定の長さを有する直線が、１％～１００％長くなるように前記表面に沿って前記伸縮性基材を延伸させる請求項１０又は１１に記載の回路部品の製造方法。
13. 前記複数の凹部の形成の前に、前記伸縮性基材の延伸を行い、
    前記複数の凹部の形成において、延伸させた状態の前記伸縮性基材の前記表面に前記レーザー光を照射する、請求項１０～１２のいずれか一項に記載の回路部品の製造方法。
14. 前記複数の凹部の形成の後に、前記伸縮性基材の延伸を行う請求項１０～１２のいずれか一項に記載の回路部品の製造方法。
15. 前記複数の凹部の形成において、前記伸縮性基材の前記表面に対する照射角度を１回以上変化させて前記レーザー光を照射する請求項１０～１４のいずれか一項に記載の回路部品の製造方法。

Images