JP6828784B2 - 伸縮性配線基板およびウェアラブルデバイス - Google Patents
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Description
このような知見に基づいて鋭意検討した結果、配線の幅方向の断面a1におけるアスペクトA1、配線の厚み方向に直交する方向の断面a2におけるアスペクトA2を指標とすることで、伸長時の通電性を安定的に評価できることを見出し、本発明を完成するに至った。
エラストマーを含有する基板と、
前記基板の一面上に積層されており、エラストマー、導電性フィラー、及びシリカ粒子(C)を含有する配線と、を有する伸縮性配線基板であって、
導電性フィラーが鱗片状の金属粉(G)を含み、
前記配線中の前記導電性フィラーの含有量が、50質量%以上90質量%以下であり、
前記鱗片状の金属粉(G)の含有量が、前記導電性フィラー100質量%中、90質量%以上100質量%以下であり、
前記配線中の前記シリカ粒子(C)の含有量が、前記シリカ粒子(C)および前記導電性フィラーの合計量100質量%中、1質量%以上10質量%以下であり、
下記の手順(1)〜(3)に基づいて求められる、前記配線を幅方向に沿って厚み方向に切断したときの断面a1における前記導電性フィラーの平均アスペクトをA1とし、前記配線を厚み方向に対して直交する方向に切断したときの断面a2における前記導電性フィラーの平均アスペクトをA2としたとき、A1およびA2が、下記式(I)を満たす、伸縮性配線基板が提供される。
1.3≦A1/A2 ・・・式(I)
(手順)
(1)前記配線の幅方向に沿って、前記配線を厚み方向に切断して得られた切断面を、イオンビームを用いて研磨して断面a1を得る。
(2)イオンビームを用いて、前記配線の表面を深さ方向に0.005mm〜0.02mm研磨して、断面a2を得る。
(3)得られた断面a1および断面a2の各々について、視野領域:128μm×102μm、倍率:1000倍の条件で、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察像を得る。得られた観察像を階調対ピクセル数でヒストグラムを取った際に、2つのピークの谷となっている階調で二値化処理した画像に基づいて画像解析を行い、前記導電性フィラーにおける正射影のアスペクトを測定し、測定値が大きい方から30個の平均値を平均アスペクトとして算出する。前記断面a1から算出された平均アスペクトをA1とし、前記断面a2から算出された平均アスペクトをA2とする。
本実施形態の伸縮性配線基板は、エラストマーを含有する基板と、基板の一面上に積層されており、エラストマーおよび導電性フィラーを含有する配線と、を有する。配線中の導電性フィラーが鱗片状の金属粉(G)を含むものである。
この伸縮性配線基板は、下記の手順(1)〜(3)に基づいて求められる、配線を幅方向に沿って厚み方向に切断したときの断面a1における導電性フィラーの平均アスペクトをA1とし、配線を厚み方向に対して直交する方向に切断したときの断面a2における導電性フィラーの平均アスペクトをA2としたとき、A1およびA2が、下記式(I)を満たすという特性を有する。
1.1≦A1/A2 ・・・式(I)
配線10が上面視形状が矩形状である場合、Z軸方向は、配線の厚み方向、X軸方向は、配線10の短手方向、Y軸方向は、配線10の長手方向を意味する。
(1)配線10の幅方向(X方向)に沿って、すなわち、配線10の幅方向と平行な方向に沿って、配線10を厚み方向(Z方向)に切断して切断面を得る。配線10の長手方向(Y方向)の所定部分、例えば、中央部分を通るように切断され得る。得られた切断面を、イオンビームを用いて研磨して断面a1を得る。断面a1は図3中のa1−a1矢視の断面を表す。
上記断面a1として、配線10の長手方向に対して直交する方向に切断した断面、または配線10の伸長方向に対して直交する方向に配線10を切断した断面を用いてもよい。
配線の上面視形状が円形状または正方形状の電極パッドの場合、断面a1は、上面視における電極パッドの中心または中心近傍を通過する断面を用いることができる。
なお、本手順において、断面a1は、配線10の所定方向に延在する部分、または電極パット部分において、少なくとも1カ所を用いればよい。
上記のイオンビームを用いた研磨方法は、減圧・アルゴンガス雰囲気中、研磨対象に対して、電圧を印加して加速したアルゴンイオンにより、研磨対象の表面を深さ方向に研磨できる。イオンビームは、表面に対して鉛直方向から照射し得る。イオンビームの条件である電圧量や電圧を印加する時間は、研磨対象であるや配線の材料や配線厚みに応じて適切に選択できる。上記(2)中の研磨される所定深さは、配線10の表面12からある程度の深さ方向に研磨したことを意味し、0.005mm〜0.02mmのいずれかであればよい。なお、研磨される所定深さは、測定精度のばらつきを許容し得る。
なお、本手順において、断面a2は、配線10の表面12、または電極パットの表面において、少なくとも1カ所を用いればよい。また、断面a2は、断面a1の対象とした配線10から得られるものでもよい。
得られた観察像を階調対ピクセル数でヒストグラムを取った際に、2つのピークの谷となっている階調で二値化処理した画像に基づいて画像解析を行い、導電性フィラーにおける正射影のアスペクトを測定し、測定値が大きい方から30個の平均値を平均アスペクトとして求める。
断面a1から算出された平均アスペクトをA1とし、断面a2から算出された平均アスペクトをA2として、「A1/A2」が算出される。
配線の幅方向の断面a1において、薄厚の鱗片状の金属粉(G)が互いに重なるように配向することで、配線伸長時に多くの導電パスを確保することができる。一方、配線の厚み方向に直交する方向の断面a2において、大面積となる鱗片状の金属粉(G)が配向することで、配線の低抵抗化を実現できる。
このような知見に基づいてさらに検討を進めた結果、鱗片状の金属粉(G)の配向性を正射影のアスペクト比に基づいて代替的に特定することができ、このような正射影のアスペクト比に基づく2つの方向の断面a1、a2におけるアスペクトA1、A2を指標とすることで、伸長時の通電性を安定的に評価できることを見出した。
2.0≦A1≦10.0 ・・・式(II)
詳細なメカニズムは定かでないが、以下のように考えられる。
鱗片状の金属粉(G)が大きく、アスペクト比が高いものを選択し、固形のシリコーン成分の溶解性が良好な溶剤を大量に使用することにより、溶剤揮発前に比較的低粘度の導電性ペースト中において、鱗片状の金属粉(G)が、分散性が高く自由に移動できる。導電性ペーストの塗布工程において、印刷手段を使用し、溶剤の揮発スピードを適度とすることで、鱗片状の金属粉(G)の配向を適切に制御できる、と考えられる。
また、上記エラストマーとしては、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、スチレンゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム等を用いることができる。この中でも、エラストマーは、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴムからなる群から選択される一種以上の熱硬化性エラストマーが用いられる。エラストマーとしては、化学的に安定であり、また、機械的強度にも優れる観点からシリコーンゴムを含むことができる。上記熱硬化性エラストマーは、熱硬化性エラストマー組成物の硬化物で構成することができる。例えば、上記シリコーンゴムは、シリコーンゴム系硬化性組成物の硬化物で構成することができる。なお熱可塑性エラストマーは、熱可塑性エラストマー組成物の乾燥物で構成することができる。
本実施形態のシリコーンゴム系硬化性組成物は、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)を含むことができる。
オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)は、直鎖構造を有する直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)と分岐構造を有する分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)とに分類され、これらのうちのいずれか一方または双方を含むことができる。
(Ha(R7)3−aSiO1/2)m(SiO4/2)n
(式(c)において、R7は一価の有機基、aは1〜3の範囲の整数、mはHa(R7)3−aSiO1/2単位の数、nはSiO4/2単位の数である)
エラストマー組成物の含有量を上記下限値以上とすることにより、導電性ペーストを用いて形成された配線が適度な柔軟性を持つことができる。また、エラストマー組成物の含有量を上記上限値以下とすることにより、配線の機械的強度の向上を図ることができる。
本実施形態のシリコーンゴム系硬化性組成物は、必要に応じ、シリカ粒子(C)を含むことができる。これにより、シリコーンゴム系硬化性組成物から形成されるエラストマーの硬さや機械的強度の向上を図ることができる。
シリカ粒子(C)の含有量を上記下限値以上とすることにより、導電性ペーストを使用して作製された配線のエラストマーが適度な機械的強度を持つことができる。また、シリカ粒子(C)の含有量を上記上限値以下とすることにより、配線のエラストマーが適度な導電特性を持つことができる。
本実施形態のシリコーンゴム系硬化性組成物は、シランカップリング剤(D)を含むことができる。
シランカップリング剤(D)は、加水分解性基を有することができる。加水分解基が水により加水分解されて水酸基になり、この水酸基がシリカ粒子(C)表面の水酸基と脱水縮合反応することで、シリカ粒子(C)の表面改質を行うことができる。
上記式(4)中、nは1〜3の整数を表わす。Yは、疎水性基、親水性基またはビニル基を有するもののうちのいずれかの官能基を表わし、nが1の時は疎水性基であり、nが2または3の時はその少なくとも1つが疎水性基である。Xは、加水分解性基を表わす。
シランカップリング剤(D)の含有量を上記下限値以上とすることにより、導電性ペーストを用いて形成された導電性樹脂膜が基板との適度な密着性を持ち、また、シリカ粒子(C)を用いる場合においては、配線と基板全体としての機械的強度の向上に資することができる。また、シランカップリング剤(D)の含有量を上記上限値以下とすることにより、導電性樹脂膜が適度な機械特性を持つことができる。
本実施形態のシリコーンゴム系硬化性組成物は、白金または白金化合物(E)を含むことができる。
白金または白金化合物(E)は、硬化の際の触媒として作用する触媒成分である。白金または白金化合物(E)の添加量は触媒量である。
白金または白金化合物(E)の含有量を上記下限値以上とすることにより、導電性ペーストが適切な速度で硬化することが可能となる。また、白金または白金化合物(E)の含有量を上記上限値以下とすることにより、導電性ペーストを作製する際のコストの削減に資することができる。
また、本実施形態のシリコーンゴム系硬化性組成物には、上記成分(A)〜(E)以外に、水(F)が含まれていてもよい。
さらに、本実施形態のシリコーンゴム系硬化性組成物は、上記(A)〜(F)成分以外に、他の成分をさらに含むことができる。この他の成分としては、例えば、珪藻土、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化セリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、ガラスウール、マイカ等のシリカ粒子(C)以外の無機充填材、反応阻害剤、分散剤、顔料、染料、帯電防止剤、酸化防止剤、難燃剤、熱伝導性向上剤等の添加剤が挙げられる。
本実施形態の導電性ペーストは、導電性フィラーを含むことができる。この導電性フィラーとしては、公知の導電材料を用いてもよいが、鱗片状の金属粉(G)を含むことができる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記鱗片状の金属粉(G)の平均粒径D50等を適切に選択することで、配線中におけるアスペクトA1、A1を制御できる。
なお、金属粉(G)の平均粒径D50は、レーザー回折粒度測定装置にて測定された50%粒子径とする。体積基準粒度分布において粒子径の小さい方から累積して50質量%となる点の粒径である。
これらのうち、金属粉(G)としては、導電性の高さや入手容易性の高さから、銀または銅を含むこと、すなわち、銀粉または銅粉を含むことが好ましい。
なお、これらの金属粉(G)は他種金属でコートしたものも使用できる。
本実施形態の導電性ペーストは、溶剤を含むものである。この溶剤としては、公知の各種溶剤を用いることができるが、例えば、高沸点溶剤を含むことができる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ここで用いられる溶媒は、上記の導電性ペースト中の組成成分を均一に溶解ないし分散させることのできる溶媒の中から適宜選択すればよい。
以下、本実施形態に係る導電性ペーストの製造方法について説明する。
以下、本実施形態の導電性ペーストの用途の一例について、図1を示しながら説明する。図1には、係る配線を備えた電子装置100の概略を断面図として図示している。
この材料としては、前述のエラストマーと同様のものを採用することができる。具体的には、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、スチレンゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム等を用いることができ、用途等に応じ、この材料を適宜選択することができる。また、基板20は、上記のシリコーンゴム系硬化性組成物の硬化物で構成されていてもよい。
また、このカバー材30は、基板20と同様の材料により構成することができる。このようなカバー材30が基板20や配線10の伸縮に追従することから、電子装置100全体として、偏りなく伸縮することができ、この電子装置100の長寿命化にも資することができる。
図2は、本実施形態における電子装置100の製造工程の概略を示す断面図である。
以上により、図2(f)に示す電子装置100を得ることができる。
以下、参考形態の例を付記する。
1. エラストマーを含有する基板と、
前記基板の一面上に積層されており、エラストマーおよび導電性フィラーを含有する配線と、を有する伸縮性配線基板であって、
導電性フィラーが鱗片状の金属粉(G)を含み、
下記の手順(1)〜(3)に基づいて求められる、前記配線を幅方向に沿って厚み方向に切断したときの断面a1における前記導電性フィラーの平均アスペクトをA1とし、前記配線を厚み方向に対して直交する方向に切断したときの断面a2における前記導電性フィラーの平均アスペクトをA2としたとき、A1およびA2が、下記式(I)を満たす、伸縮性配線基板。
1.1≦A1/A2 ・・・式(I)
(手順)
(1)前記配線の幅方向に沿って、前記配線を厚み方向に切断して得られた切断面を、イオンビームを用いて研磨して断面a1を得る。
(2)イオンビームを用いて、前記配線の表面を深さ方向に0.005mm〜0.02mm研磨して、断面a2を得る。
(3)得られた断面a1および断面a2の各々について、視野領域:128μm×102μm、倍率:1000倍の条件で、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察像を得る。得られた観察像を階調対ピクセル数でヒストグラムを取った際に、2つのピークの谷となっている階調で二値化処理した画像に基づいて画像解析を行い、前記導電性フィラーにおける正射影のアスペクトを測定し、測定値が大きい方から30個の平均値を平均アスペクトとして算出する。前記断面a1から算出された平均アスペクトをA1とし、前記断面a2から算出された平均アスペクトをA2とする。
2. 1.に記載の伸縮性配線基板であって、
前記導電性フィラーのアスペクトA1が、下記の式(II)を満たす、伸縮性配線基板。
2.0≦A1≦10.0 ・・・式(II)
3. 1.または2.に記載の伸縮性配線基板であって、
前記配線に含まれるエラストマーは、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、スチレンゴム、クロロプレンゴム、およびエチレンプロピレンゴムからなる群から選択される一種以上を含む、伸縮性配線基板。
4. 1.〜3.のいずれか一つに記載の伸縮性配線基板であって、
前記金属粉(G)は、銅、銀、金、ニッケル、錫、鉛、亜鉛、ビスマス、アンチモン、およびこれらの合金からなる群から選択される一種以上を含む、伸縮性配線基板。
5. 1.〜4.のいずれか一つに記載の伸縮性配線基板であって、
前記導電性フィラーの含有量は、前記配線全体に対して、30質量%以上90質量%以下である、伸縮性配線基板。
6. 1.〜5.のいずれか一つに記載の伸縮性配線基板であって、
前記配線は、シリカ粒子(C)を含む、伸縮性配線基板。
7. 6.に記載の伸縮性配線基板であって、
前記シリカ粒子(C)の含有量は、前記シリカ粒子(C)および前記導電性フィラーの合計量100質量%に対して、1質量%以上20質量%以下である、伸縮性配線基板。
8. 1.〜7.のいずれか一つに記載の伸縮性配線基板を備えるウェアラブルデバイス。
(A1−1):第1のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン:ビニル基含有量は0.13モル%、Mn=227,734、Mw=573,903、IV値(dl/g)=0.89)、下記の合成スキーム1により合成したビニル基含有ジメチルポリシロキサン(上記式(1−1)で表わされる構造)
(A1−2):第2のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン:ビニル基含有量は0.92モル%、下記の合成スキーム2により合成したビニル基含有ジメチルポリシロキサン(上記式(1−1)で表わされる構造でR1およびR2がビニル基である構造)
(B−1):オルガノハイドロジェンポリシロキサン:モメンティブ社製、「TC−25D」
(B−2):オルガノハイドロジェンポリシロキサン:モメンティブ社製、「88466」
(C):シリカ微粒子(粒径7nm、比表面積300m2/g)、日本アエロジル社製、「AEROSIL300」
(D−1):ヘキサメチルジシラザン(HMDZ)、Gelest社製、「HEXAMETHYLDISILAZANE(SIH6110.1)」
(D−2)ジビニルテトラメチルジシラザン、Gelest社製、「1,3−DIVINYLTETRAMETHYLDISILAZANE(SID4612.0)」
(E−1):白金化合物 (モメンティブ社製、商品名「TC―25A」)
(E−2):白金化合物、PLATINUM DIVINYLTETRAMETHYLDISILOXANE COMPLEX(in xylene) (Gelest社製、商品名「SIP6831.2」)
(F):純水
(反応阻害剤1):1−エチニル−1−シクロヘキサノール(東京化成社製)
各実施例、各比較例で使用した金属粉G1〜金属粉G3を表1に示す。
金属粉(G)の平均粒径D50は、レーザー回折粒度測定装置(島津製作所社製、SALD−3000J)にて測定された50%粒子径とした。体積基準粒度分布において粒子径の小さい方から累積して50質量%となる点の粒径である。
金属粉(G)の比表面積は、自動比表面積測定装置(島津製作所社製、製品名:フローソーブ2300型)を用いて測定されたBET比表面積とした。
金属粉(G)のタップ密度は、JIS Z2012−2012の「金属粉−タップ密度の測定方法」に従って測定した。
[合成スキーム1:第1のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1−1)の合成]
下記式(5)にしたがって、第1のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1−1)を合成した。
すなわち、Arガス置換した、冷却管および攪拌翼を有する300mLセパラブルフラスコに、オクタメチルシクロテトラシロキサン74.7g(252mmol)、カリウムシリコネート0.1gを入れ、昇温し、120℃で30分間攪拌した。なお、この際、粘度の上昇が確認できた。
その後、155℃まで昇温し、3時間攪拌を続けた。そして、3時間後、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン0.1g(0.6mmol)を添加し、さらに、155℃で4時間攪拌した。
さらに、4時間後、トルエン250mLで希釈した後、水で3回洗浄した。洗浄後の有機層をメタノール1.5Lで数回洗浄することで、再沈精製し、オリゴマーとポリマーを分離した。得られたポリマーを60℃で一晩減圧乾燥し、第1のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1−1)を得た(Mw=573,903、Mn=227,734)。また、H−NMRスペクトル測定により算出したビニル基含有量は0.13モル%であった。
上記(A1−1)の合成工程において、オクタメチルシクロテトラシロキサン74.7g(252mmol)に加えて2,4,6,8−テトラメチル2,4,6,8−テトラビニルシクロテトラシロキサン0.86g(2.5mmol)を用いたこと以外は、(A1−1)の合成工程と同様にすることで、下記式(6)のように、第2のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1−2)を合成した。また、H−NMRスペクトル測定により算出したビニル基含有量は0.92モル%であった。
次のようにしてシリコーンゴム系硬化性組成物1を調整した。まず、下記の表2に示す割合で、90%のビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)、シランカップリング剤(D)および水(F)の混合物を予め混練し、その後、混合物にシリカ粒子(C)を加えてさらに混練し、混練物(シリコーンゴムコンパウンド)を得た。
ここで、シリカ粒子(C)添加後の混練は、カップリング反応のために窒素雰囲気下、60〜90℃の条件下で1時間混練する第1ステップと、副生成物(アンモニア)の除去のために減圧雰囲気下、160〜180℃の条件下で2時間混練する第2ステップとを経ることで行い、その後、冷却し、残り10%のビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)を2回に分けて添加し、20分間混練した。
続いて、下記の表2に示す割合で、得られた混練物(シリコーンゴムコンパウンド)100重量部に、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)、白金または白金化合物(E)および反応阻害剤1を加えて、ロールで混練し、シリコーンゴム系硬化性組成物1(エラストマー組成物1)を得た。
次のようにしてシリコーンゴム系硬化性組成物2を調整した。まず、下記の表2に示す割合で、90%のビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)、シランカップリング剤(D)および水(F)の混合物を予め混練し、その後、混合物にシリカ粒子(C)を加えてさらに混練し、混練物(シリコーンゴムコンパウンド)を得た。
ここで、シリカ粒子(C)添加後の混練は、カップリング反応のために窒素雰囲気下、60〜90℃の条件下で1時間混練する第1ステップと、副生成物(アンモニア)の除去のために減圧雰囲気下、160〜180℃の条件下で2時間混練する第2ステップとを経ることで行い、その後、冷却し、残り10%のビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)を2回に分けて添加し、20分間混練した。
続いて、下記の表2に示す割合で、得られた混練物(シリコーンゴムコンパウンド)100重量部に、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)、白金または白金化合物(E)を加えて、ロールで混練し、シリコーンゴム系硬化性組成物2(エラストマー組成物2)を得た。
得られた13.7重量部のシリコーンゴム系硬化性組成物1(エラストマー組成物1)を、31.8重量部のテトラデカン(溶剤)に浸漬し、続いて自転・公転ミキサーで撹拌し、54.5重量部の表1に記載の金属粉(G1)を加えた後に三本ロールで混練することで、液状の導電性ペースト1を得た。
得られた13.7重量部のシリコーンゴム系硬化性組成物1(エラストマー組成物1)を、31.8重量部のテトラデカン(溶剤)に浸漬し、続いて自転・公転ミキサーで撹拌し、66.9重量部の表1に記載の金属粉(G2)を加えた後に三本ロールで混練することで、液状の導電性ペースト2を得た。
得られた13.7重量部のシリコーンゴム系硬化性組成物1(エラストマー組成物1)を、31.8重量部のテトラデカン(溶剤)に浸漬し、続いて自転・公転ミキサーで撹拌し、54.5重量部の表1に記載の金属粉(G3)を加えた後に三本ロールで混練することで、液状の導電性ペースト3を得た。
得られたシリコーンゴム系硬化性組成物2(エラストマー組成物2)を170℃、10MPaで10分間プレスし、表2に示す厚みのシート状に成形すると共に、1次硬化した。続いて、200℃、4時間で二次硬化して、シート状シリコーンゴム(シリコーンゴム系硬化性組成物の硬化物)を得た。それを幅:2cm×長さ:5cmに切り出し、「基板」を作製した。
続いて、各実施例および各比較例で得られた導電性ペースト1〜3を用いて、得られた「基板」上に、配線パターンを描き、これを170℃120分の条件で硬化し、幅500μm×高さ50μm×長さ30mmの「配線パターン」を有する伸縮性配線基板1〜3(試験片)を作製した。
得られた伸縮性配線基板1〜3については以下の評価項目に従い評価を行った。評価結果を表3に示す。
以下、得られた伸縮性配線基板の配線中の導電性フィラーのアスペクトの測定手順は、以下の(1)〜(3)の通りである。測定手順は、伸縮性配線基板の概要を示す斜視図(図3)を用いて説明する。図3中、配線基板50は上記伸縮性配線基板(試験片)、配線10は上記「配線パターン」、基板20は上記「基板」に対応する。
(2)イオンビーム(クロスセクションポリッシャ、日本電子社製、SM−09010)を用いて、減圧アルゴンガス雰囲気下で、配線10の表面12を深さ方向(Z方向とは反対方向)に0.005mm〜0.02mmの所定深さ研磨して、断面a2を得た。断面a2は、図3中のa2−a2矢視の断面を表す。クロスセクションポリッシャの研磨条件として、電圧量:5.0kV、時間:8時間を使用した。
(3)続いて、(1)で得られた断面a1、(2)で得られた断面a2の各々について、視野領域:128μm×102μm、倍率:1000倍の条件で、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察像を得た。実施例1の断面a1のSEM画像を図4、断面a2のSEM画像を図5、実施例2の断面a1のSEM画像を図6、断面a2のSEM画像を図7、比較例1の断面a1のSEM画像を図8、断面a2のSEM画像を図9に示す。
得られた観察像について、階調対ピクセル数でヒストグラムを取った際に、2つのピークの谷となっている階調で二値化処理した画像に基づいて画像解析を行い、導電性フィラーにおける正射影のアスペクトを測定し、測定値が大きい方から30個の平均値を平均アスペクトとして求めた。
断面a1から算出された平均アスペクトをA1とし、断面a2から算出された平均アスペクトをA2とした。このA1およびA2に基づいて、「A1/A2」を算出した。評価結果を表3に示す。
得られた試験片について、(株)エーディーシー製直流電圧・電流源/モニタ(6241A)を用いて、抵抗を測定しながら長さ方向に3秒で20%伸長させ、10秒間保持した。この抵抗値(Ω)の変化は常にモニタリングを行い、この試験中における変化についての解析を行った。20%伸長前の初期抵抗値、20%伸長時の抵抗値は、3つのサンプルで行い、3つの平均値を測定値とした。評価結果を表3に示す。
12 表面
20 基板
30 カバー材
50 配線基板
60 電子部品
100 電子装置
110 作業台
120 支持体
130 絶縁性ペースト
132 絶縁層
140 スキージ
150 導電性ペースト
152 導電層
160 マスク
170 絶縁性ペースト
172 絶縁層
Claims (13)
- エラストマーを含有する基板と、
前記基板の一面上に積層されており、エラストマー、導電性フィラー、及びシリカ粒子(C)を含有する配線と、を有する伸縮性配線基板であって、
導電性フィラーが鱗片状の金属粉(G)を含み、
前記配線中の前記導電性フィラーの含有量が、50質量%以上90質量%以下であり、
前記鱗片状の金属粉(G)の含有量が、前記導電性フィラー100質量%中、90質量%以上100質量%以下であり、
前記配線中の前記シリカ粒子(C)の含有量が、前記シリカ粒子(C)および前記導電性フィラーの合計量100質量%中、1質量%以上10質量%以下であり、
下記の手順(1)〜(3)に基づいて求められる、前記配線を幅方向に沿って厚み方向に切断したときの断面a1における前記導電性フィラーの平均アスペクトをA1とし、前記配線を厚み方向に対して直交する方向に切断したときの断面a2における前記導電性フィラーの平均アスペクトをA2としたとき、A1およびA2が、下記式(I)を満たす、伸縮性配線基板。
1.3≦A1/A2 ・・・式(I)
(手順)
(1)前記配線の幅方向に沿って、前記配線を厚み方向に切断して得られた切断面を、イオンビームを用いて研磨して断面a1を得る。
(2)イオンビームを用いて、前記配線の表面を深さ方向に0.005mm〜0.02mm研磨して、断面a2を得る。
(3)得られた断面a1および断面a2の各々について、視野領域:128μm×102μm、倍率:1000倍の条件で、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察像を得る。得られた観察像を階調対ピクセル数でヒストグラムを取った際に、2つのピークの谷となっている階調で二値化処理した画像に基づいて画像解析を行い、前記導電性フィラーにおける正射影のアスペクトを測定し、測定値が大きい方から30個の平均値を平均アスペクトとして算出する。前記断面a1から算出された平均アスペクトをA1とし、前記断面a2から算出された平均アスペクトをA2とする。 - 請求項1に記載の伸縮性配線基板であって、
前記導電性フィラーのアスペクトA1が、下記の式(II)を満たす、伸縮性配線基板。
2.0≦A1≦10.0 ・・・式(II) - 請求項1または2に記載の伸縮性配線基板であって、
前記配線に含まれるエラストマーは、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、スチレンゴム、クロロプレンゴム、およびエチレンプロピレンゴムからなる群から選択される一種以上を含む、伸縮性配線基板。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の伸縮性配線基板であって、
前記金属粉(G)は、銅、銀、金、ニッケル、錫、鉛、亜鉛、ビスマス、アンチモン、およびこれらの合金からなる群から選択される一種以上を含む、伸縮性配線基板。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の伸縮性配線基板であって、
前記基板に含まれるエラストマーが、シリコーンゴムを含む、伸縮性配線基板。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の伸縮性配線基板であって、
前記シリカ粒子(C)の平均一次粒径が、1〜100nmである、伸縮性配線基板。 - 請求項1〜6いずれか一項に記載の伸縮性配線基板であって、
前記シリカ粒子(C)の比表面積が300m2/gである、伸縮性配線基板。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の伸縮性配線基板であって、
ビニル基を有するシランカップリング剤で表面処理された前記シリカ粒子(C)を含む、伸縮性配線基板。 - 請求項1〜8のいずれか一項に記載の伸縮性配線基板であって、
疎水性基を有するシランカップリング剤で表面処理された前記前記シリカ粒子(C)を含む、伸縮性配線基板。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載の伸縮性配線基板であって、
前記鱗片状の金属粉(G)の平均粒径D50としては、例えば、2.30μm以上14.0μm以下である、伸縮性配線基板。 - 請求項1〜10のいずれか一項に記載の伸縮性配線基板であって、
前記エラストマーが、シリコーンゴム系硬化性組成物の硬化物で構成されるものであり、
前記シリコーンゴム系硬化性組成物が、下記式(1−1)で表されるビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)を含む、
伸縮性配線基板。
- 請求項11に記載の伸縮性配線基板であって、
前記シリコーンゴム系硬化性組成物が、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)を含む、伸縮性配線基板。 - 請求項1〜12のいずれか一項に記載の伸縮性配線基板を備えるウェアラブルデバイス。
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