JP7786643B2 - 伸縮性デバイス - Google Patents

伸縮性デバイス

Info

Publication number
JP7786643B2
JP7786643B2 JP2025513893A JP2025513893A JP7786643B2 JP 7786643 B2 JP7786643 B2 JP 7786643B2 JP 2025513893 A JP2025513893 A JP 2025513893A JP 2025513893 A JP2025513893 A JP 2025513893A JP 7786643 B2 JP7786643 B2 JP 7786643B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stretchable
wiring
region
stacking direction
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2025513893A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2024214573A1 (ja
JPWO2024214573A5 (ja
Inventor
和弘 伊勢坊
勇人 勝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Publication of JPWO2024214573A1 publication Critical patent/JPWO2024214573A1/ja
Publication of JPWO2024214573A5 publication Critical patent/JPWO2024214573A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7786643B2 publication Critical patent/JP7786643B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0277Bendability or stretchability details
    • H05K1/0283Stretchable printed circuits
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/11Printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K1/115Via connections; Lands around holes or via connections
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/46Manufacturing multilayer circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)
  • Springs (AREA)

Description

本開示は、伸縮性デバイスに関する。
従前より、伸縮性基材上に伸縮性配線が実装された伸縮性デバイスが知られている。この伸縮性デバイスは、人体に装着して使用することができる。
特許文献1には、複数の伸縮性基材が積層され、当該伸縮性基材の主面に伸縮性配線が配されている、多層構造の伸縮性デバイスが記載されている。
特許第6823472号公報
特許文献1の伸縮性デバイスでは、複数の伸縮性基材の互いに対向する2つの主面のそれぞれにおいて、少なくとも1つずつ伸縮性配線が設けられている。伸縮性配線を備える複数の伸縮性基材は、各主面に設けられた伸縮性配線の少なくとも一部が互いに接触するように層間伸縮性基材と共に重ねられ、圧着される。
本願発明者は、上述のような伸縮性デバイスには克服すべき課題があることに気付き、そのための対策をとる必要性を新たに見出した。具体的には、以下のような課題を見出した。
一般に、伸縮性デバイスに適用される伸縮性配線は、優れたストレッチャブル性を得るために厚みを小さくすることが要求される。特に、上述のような積層構造を備える伸縮性デバイスにおいては、ストレッチャブル性および装着感の観点からデバイスの低背化がより求められるため、伸縮性配線の厚みは小さいことが望ましい。しかしながら、厚みの小さい伸縮性配線では、伸縮性デバイスの伸縮に伴って発生する応力によって、伸縮性配線において亀裂や断線などの損傷が発生しやすくなり、伸縮性デバイスの信頼性が低下する可能性がある。
本開示は、かかる課題に鑑みてなされたものである。すなわち、本開示の主たる目的は、積層構造を備える場合においてもより好適な信頼性を有する伸縮性デバイスを提供することである。
上記目的を達成するために、本開示の一実施形態では、
複数の伸縮性基材が積層されてなる積層体と、前記積層体の内部に配置された伸縮性配線とを備え、
前記伸縮性配線は、前記伸縮性基材の積層方向にて互いに対向する2つの配線主面を備え、
断面視にて、少なくとも一方の前記配線主面は、第1領域と第2領域とを備え、
前記第1領域は、前記配線主面の一部が前記第2領域よりも前記積層方向に隆起している領域である、伸縮性デバイスが提供される。
本開示の一実施形態に係る伸縮性デバイスによれば、積層構造を有する場合においてもより好適な信頼性を有する。
図1は、本開示の第1実施形態に係る伸縮性デバイスの模式的平面図である。 図2は、図1に示す伸縮性デバイスのA-A線断面図である。 図3は、本開示の第1実施形態の変形例に係る伸縮性デバイスを示す模式的断面図である。 図4Aは、本開示の第1実施形態の種々の変形例に係る伸縮性配線の模式的平面図である。 図4Bは、本開示の第1実施形態の種々の変形例に係る伸縮性配線の模式的平面図である。 図4Cは、本開示の第1実施形態の種々の変形例に係る伸縮性配線の模式的平面図である。 図4Dは、本開示の第1実施形態の種々の変形例に係る伸縮性配線の模式的平面図である。 図4Eは、本開示の第1実施形態の種々の変形例に係る伸縮性配線の模式的平面図である。 図5は、本開示の第2実施形態に係る伸縮性デバイスの模式的平面図である。 図6は、図5に示す伸縮性デバイスのB-B線断面図である。 図7は、本開示の伸縮性デバイスの製造方法を説明するための模式的断面図である。 図8は、本開示の伸縮性デバイスの製造方法を説明するための模式的断面図である。 図9Aは、実施例として用いた伸縮性デバイスの模式的断面図である。 図9Bは、比較例として用いた伸縮性デバイスの模式的断面図である。
以下、本開示の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。各々の実施形態では、その実施形態以前に説明した点と異なる点について主に説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施形態ごとには逐次言及しない。以下の実施形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさ及び大きさの比は、必ずしも厳密ではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する場合がある。
本明細書でいう「断面視」又は「断面視形状」とは、伸縮性デバイスの厚み方向に対して略垂直な方向から捉えた形態(端的にいえば、伸縮性デバイスの厚み方向に平行な面で切り取った場合の形態)に基づいている。伸縮性デバイスが複数の伸縮性基材を備える積層型構造を有する場合、「断面視」又は「断面視形状」は、伸縮性基材の積層方向に対して略垂直な方向から捉えた形態(端的にいえば、積層方向に平行な面で切り取った場合の形態)に基づいている。また、本明細書で用いる「平面視」とは、伸縮性デバイスの厚み方向(または積層方向)に沿って対象物を上側または下側からみた場合の見取図に基づいている。
また、本明細書において、ある要素の「上に」とは、当該要素の上面に接触する場合だけでなく、当該要素の上面に接触しない場合も含む。すなわち、ある要素の「上に」とは、当該要素とは離れた上方、すなわち当該要素上の他の物体を介した上側の位置や、間隔を空けた上側の位置だけではなく、当該要素と接する直上の位置をも含む。また、「上に」とは、必ずしも鉛直方向における上側を意味するものではない。「上に」とは、ある要素の相対的な位置関係を示しているに過ぎない。
[第1実施形態]
図1及び図2を参照しながら、伸縮性デバイスの構造について説明する。図1は、本開示の第1実施形態に係る伸縮性デバイス100を模式的に示す上面図である。図2は、図1の伸縮性デバイス100のA-A断面図である。なお、本明細書中の断面図は、伸縮性デバイス100の厚み方向Xに平行な断面である。換言すれば、伸縮性配線20の延伸方向に垂直な断面である。実際の比較の際においても、ある方向に延伸している伸縮性配線20の任意の位置における上記の断面図によって確認できる。
伸縮性デバイス100では、伸縮性基材10の主面11上に伸縮性配線20が引き回されている。なお、伸縮性デバイス100の形状は特に限定されない。図1では、明確化のため、特定の方向に延伸する配線のみを記載しているが、伸縮性配線20は伸縮性基材の主面11上においていずれの方向に延伸していてもよい。伸縮性基材10の厚み方向Xから見て、伸縮性配線20は、必ずしも直線状に配されていなくてよく、例えば曲線状に配されていてもよい。また、厚み方向Xから見て、伸縮性配線は、必ずしも一方向に延在していなくてよい。伸縮性配線の本数も特に限定されず、1本または複数本の配線が配されていてよい。
伸縮性デバイス100は、主として伸縮性基材10と、伸縮性基材10の主面上に設けられた伸縮性配線20とを備えていてよい。また、伸縮性デバイス100の実装に資する、被着体に貼付可能な粘着層30がさらに備えられていてよい。
また、本明細書中における「被着体」とは、伸縮性デバイスを貼り付ける相手方を意味し、被粘着体、被装着体、被実装体等と称すこともできる。例えば、被着体は生体であることができる。
以下、これらの構成要素の配置について、図1及び図2を参照して説明する。図1及び図2に示すように、伸縮性基材の主面11上に伸縮性配線20が設けられており、第2主面12側に粘着層30が設けられている。
(伸縮性基材10)
伸縮性基材10(以下、単に“基材”とも称する)は、シート状あるいはフィルム状の伸縮可能な基材であり、例えば、伸縮性を有する樹脂材料から構成される。ここで、本明細書における伸縮性とは、端的に言えば伸び縮み可能である性質を意味し、ストレッチ性、ストレッチャブル性などと称することもできる。より具体的には、引張応力が付加されていない常態である非伸長状態から、引張応力を付加することで伸長可能であり、伸長した状態から解放された際に収縮可能である性質を意味する。伸縮性基材として用いられる樹脂材料としては、例えば、熱可塑性ポリウレタン等が挙げられる。
本発明の一実施形態において、伸縮性基材10は、厚み方向に互いに積層されている。より具体的には、複数の伸縮性基材10は、主面同士を対向させるように積層された多層構造を有していてよい。つまり、複数の伸縮性基材10は、伸縮性基材の厚み方向Xに積層することで積層体50を形成していてよい。
積層体50に含まれる複数の伸縮性基材10は、同一材料であってよく、または異なる材料の伸縮性基材10が積層されていてもよい。また、積層体50の最外層に位置する伸縮性基材(例えば、粘着層30に対して最も遠位側に位置する伸縮性基材)は、積層体50の内部に配置される伸縮性配線20の保護にも資するところ、ラミネート層、カバー層、保護層、または被覆層などと解することもできる。
伸縮性基材10の厚さは特に限定されないが、生体等の被着体に貼り付けた際に被着体200表面の伸縮を阻害しない点を重視すると、1mm以下であることが好ましく、100μm以下であることがより好ましく、50μm以下であることがさらに好ましい。また、伸縮性基材の厚さは、1μm以上であることが好ましい。また、積層体50に含まれる複数の伸縮性基材10は、必ずしも同一の厚みでなくてよい。つまり、複数の伸縮性基材10はそれぞれ異なる厚みであってよく、例えば最外層のみ異なる厚みであってもよい。
(伸縮性配線20)
伸縮性配線20(以下、単に“配線”とも称する)は、導電性粒子と樹脂とを含んでいる。伸縮性配線20としては、例えば、導電性粒子としてのAg(銀)、Cu(銅)、Ni(ニッケル)等の金属粉と、シリコーン樹脂等のエラストマー系樹脂とから成る混合物が挙げられる。導電性粒子の平均粒径は、特に限定されるものではないが、0.01μm以上10μm以下であることが好ましい。また、導電性粒子の形状は球形であることが好ましい。
一実施形態において、伸縮性デバイスが、複数の伸縮性基材10が積層されて成る積層体50を備える多層構造を有する場合、伸縮性配線20は、当該積層体50の内部に配置されていてよい。より具体的には、伸縮性配線20は伸縮性基材10の主面上に位置付けられ、伸縮性基材10は、当該伸縮性配線20が積層体50の内部に位置するように互いに積層されていてよい。換言すれば、複数の伸縮性基材10は、伸縮性配線20を挟んで積層していてよい。かかる構造は、一方の伸縮性基材10の主面に配された伸縮性配線20を他方の伸縮性基材10によって挟み込むように、複数の伸縮性基材10が積層されていると解することもできる。すなわち、複数の伸縮性基材10が積層されて成る積層体50の内部にて、互いに積層した伸縮性基材10の間に伸縮性配線が挟持されていてよい。
(粘着層30)
粘着層30は、伸縮性デバイス100を被着体に貼付可能な粘着性を有する。粘着層30は、伸縮性基材10側に位置する基材側主面と、被着体側に位置する被着体側主面とを備える。基材側主面は、伸縮性デバイス100の内部側に位置する主面であり、被着体側主面は、基材側主面の反対側に位置し、伸縮性デバイス100の外部側に位置する主面と解することができる。伸縮性デバイス100は、粘着層30の被着体側主面にて被着体と接合するように実装されるところ、被着体側主面は、装着面、貼着面、又は実装面等と称すこともできる。粘着層30は、両側主面に粘着性を有することが好ましい。すなわち、粘着層30は、被着体への装着面のみではなく、基材側主面においても粘着性を有していてよい。
粘着層は、伸縮性基材とは反対側に位置する主面にて被着体に貼付され得る。被着体が生体である場合、粘着層30としては、皮膚に対して低刺激であり、十分な感圧粘着性を有しながら、使用後に皮膚から容易に剥がすことができる粘着剤であれば、特に制限なく使用することができる。あくまでも例示に過ぎないが、粘着層30としては、例えば、合成ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、天然ゴム系粘着剤、及び/又はシリコーン系粘着剤等を挙げることができ、合成ゴム系粘着剤がより好ましい。また、生体表面の形状及び動きに対する追随性の観点から、粘着層30は、優れた伸縮性及び柔軟性を有することが好ましい。
(第1実施形態の特徴部分)
上記の伸縮性デバイスの主たる構成要素の内容をふまえ、以下で第1実施形態の特徴部分について説明する。伸縮性配線20は、伸縮性基材10の積層方向Xにて互いに対向する2つの配線主面である、第1配線主面21および第2配線主面23を備える。なお、本明細書において、積層方向Xは、伸縮性基材/伸縮性配線の厚み方向に相当する。本開示の伸縮性デバイスにおいて、伸縮性配線20は、2つの配線主面のうち、少なくとも一方の配線主面の一部が積層方向Xに隆起した第1領域25(以下では隆起領域とも称する)と、当該第1領域25以外の部分に対応する第2領域26とを備える。図示されるように、第1領域25は、配線主面の一部が第2領域26よりも積層方向Xに隆起している領域である。
本明細書における「第1領域(隆起領域)」とは、断面視にて、配線主面の第1領域25以外の領域(すなわち、第2領域26)と比較して、高さを異ならせて積層方向Xに突出している領域を意味する。つまり、伸縮性配線20は、第2領域26よりも、伸縮性基材10の積層方向Xに局所的に盛り上がった領域を意味する。換言すれば、断面視にて、伸縮性配線20の少なくとも一方の配線主面は、一様な平面ではなく、配線主面の一部が積層方向Xに盛り上がった隆起領域25を備える。なお、本明細書において「配線主面の一部」とは、積層方向から見て、配線主面の表面積の0%より大きく60%以下である部分を指す。
一方で、第2領域26は、配線主面のうち、一部が隆起した第1領域25以外の部分を意味するところ、非隆起領域、または配線主面のメイン領域、ベース領域などと称すこともできる。代替的には、第2領域26は、隆起した第1領域25に対して相対的に窪んだ領域、または相対的に厚みが減じられた領域と解することもできる。
配線主面に隆起領域25を備える構造により、伸縮性配線20は、断面視にて互いに厚みの異なる2つの領域を備えていてよい。本明細書中において、厚み方向は積層方向と一致している。伸縮性配線20の厚みは、当該伸縮性配線20の第1配線主面21と第2配線主面23との間の距離と換言することもできる。断面視にて、第1領域25における伸縮性配線の厚みT1は、第2領域26における伸縮性配線の厚みT2より大きくてよい(図3参照)。換言すれば、伸縮性配線20は、第2領域26にて、第1領域25よりも小さい厚みを有していてよい。したがって、断面視にて伸縮性配線20が相対的に肉厚となっている領域が第1領域25であり、その他の相対的に肉薄となっている領域を第2領域26と解することもできる。そのため、第1領域25を肉厚領域、第2領域26を肉薄領域などと称すこともできる。
配線主面において、第1領域25と第2領域26とは互いに連続していてよい。換言すれば、第1領域25と第2領域26とにわたる段差面によって配線主面が形成されていてよい。かかる構造において、第1領域25と第2領域26とは互いに隣接していると解することもできる。例えば、図2に示すように、積層方向Xに対して略垂直に延在する平面である第2領域26と、当該第2領域26に連続しており、第2領域26に対して積層方向Xに隆起している第1領域25とによって配線主面が形成されていてよい。
本開示の伸縮性デバイスによれば、隆起領域25によって伸縮性配線20の厚みを部分的に増加させることで、伸縮性配線20の強度が向上し得る。それにより、伸縮性配線20における亀裂の発生および/またはその伸展が好適に抑制され、結果として配線20の断線が好適に抑止され得る。したがって、本開示により、伸縮性デバイスの使用時における伸縮性配線20の損傷をより好適に防ぐことができる、信頼性の高い伸縮性デバイスが供され得る。
さらに、本願発明者は、上述の隆起領域を備える構造が、伸縮性デバイスのストレッチャブル性および断線の抑止の双方を好適に両立するために好適であることを見出した。一般に、伸縮性配線の断線を防止するためには、配線の厚みを増やすことが想到され得るものの、配線の厚みの増加は、伸縮性デバイスの装着感および/またはストレッチャブル性の低下の要因となり得る。本開示によれば、伸縮性配線20を全体的に増厚させることなく、隆起領域25において局所的に厚みを増加させるため、伸縮性デバイスの装着感および/またはストレッチャブル性の低下を軽減することが可能である。そのため、本開示の伸縮性デバイスは、断線を抑制しつつ、伸縮性デバイスの好適なストレッチャブル性をも実現可能としている。
また、積層構造を備える伸縮性デバイスにおいては、圧着によって接合された伸縮性基材と伸縮性配線との密着性が比較的弱い場合がある。そのため、伸縮性デバイスを伸縮させる際に、圧着接合された伸縮性基材と伸縮性配線との間で層間剥離が発生する虞がある。
本開示によれば、伸縮性配線20が上述のように隆起領域25を備えることで、伸縮性配線20が一様な面(例えば、平滑な平坦面または湾曲面)を備える場合と比較して、伸縮性基材10と伸縮性配線20との接触面積が増える。そのため、伸縮性基材10と伸縮性配線20とがより大きい面積で接合可能となり、互いに密着接合して積層している基材10と配線20との間の剥離(いわゆるデラミネーション)の発生を好適に抑制可能となり得る。
さらに、第1領域25と第2領域26との厚みの差異により、伸縮性配線20と伸縮性基材10との接合においてアンカー効果が作用し得る。このアンカー効果により、配線20と基材10とがより好適に密着可能となる。そのため、配線20と基材10との間の耐剥離性がより向上し、信頼性の点でより好適な伸縮性デバイスが得られ得る。
好適には、伸縮性配線20と、当該伸縮性配線20に接する伸縮性基材10とは、配線主面の全体にわたって接合している。つまり、伸縮性配線20は、第1領域25および第2領域26の双方において伸縮性基材10と互いに接合していてよい。より具体的には、配線主面の一部が隆起した第1領域の隆起面25aと、第2領域の面26aの双方において、伸縮性配線20と伸縮性基材10とが相互に接触するように密着していることが好ましい。これにより、伸縮性基材10と伸縮性配線20との接合面積の増加、およびアンカー効果による密着性向上の効果をより好適に得ることができる。
上述のように、本開示の伸縮性デバイス100の伸縮性配線20は、ストレッチャブル性を好適に維持しながら、配線20の強度の向上を図ることが可能であり得る。そのため、本明細書に記載の伸縮性配線20の構造は、配線20の両主面(21、23)が伸縮性基材10に覆われているような、積層体50の内部に存在する伸縮性配線20のみではなく、いずれか一方の配線主面が伸縮性基材10と相対していない、積層体の最外表面50aに設けられた伸縮性配線20に対しても好適に採用され得る(図8参照)。同様に、単層構造の伸縮性デバイスにおいても、本開示の伸縮性配線の構造を採用することで、強度およびストレッチャブル性の点においてより好適な伸縮性デバイスが供され得る。
上述のように配線主面の一部が隆起することで、断面視にて、隆起領域である第1領域25と、その他領域である第2領域26とは、積層方向Xにて互いに高さを異ならせて延在していてよい。これにより、配線主面には、第1領域25と第2領域26とによって段差構造が供されていてよい。より具体的には、第1領域25の隆起面は、第2領域26の面よりも積層方向Xにて互いに異なる高さに位置し、これによって第1領域25と第2領域26とによる段差構造を供していてよい。
かかる段差構造にて伸縮性基材10と伸縮性配線20とが接合することにより、伸縮性配線20は、伸縮性基材10に対して食い込むように係合可能となる。このような食い込みにより、伸縮性基材10と伸縮性配線20との接合において、アンカー効果をより好適に作用させることが可能となるため、基材10と配線20との耐剥離性が向上し得る。
断面視にて、第1領域における伸縮性配線の厚みT1は、例えば第2領域における伸縮性配線の厚みT2の105%以上であってよく、好ましくは110%以上、より好ましくは125%以上である(図6参照)。また、伸縮性配線20のストレッチャブル性を重視すると、第1領域における伸縮性配線の厚みT1は、例えば第2領域における伸縮性配線の厚みT2の200%以下であってよく、好ましくは180%以下、より好ましくは150%以下である。第1領域25と第2領域26とにおける伸縮性配線20の厚みの差が上述の範囲であると、信頼性およびストレッチャブル性の点でより好適な伸縮性デバイスが供され得る。
具体的には、断面視にて、第1領域における伸縮性配線の厚みT1は、第2領域における伸縮性配線の厚みT2と比較して、例えば1μm以上大きくてよく、好ましくは4.5μm以上大きく、より好ましくは5μm以上大きい。また、伸縮性配線20のストレッチャブル性を重視すると、第1領域における伸縮性配線の厚みT1と、第2領域における伸縮性配線の厚みT2との厚みの差は、例えば20μm以下であってよく、好ましくは10m以下である。第1領域25と第2領域26とにおける伸縮性配線20の厚みの差が上述の範囲であると、信頼性およびストレッチャブル性の点でより好適な伸縮性デバイスが供され得る。
また、後述するように、積層体50の内部にて複数の伸縮性配線20が設けられ、積層方向Xから見て少なくとも一部が互いに重なり部分を有する場合、当該複数の伸縮性配線20は、配線20同士の間に伸縮性基材10が配置されることで、互いに絶縁されていてよい。つまり、複数の伸縮性配線20の間に介在する伸縮性基材10は、絶縁体として機能していてよい。その際、伸縮性基材10の厚みを十分に確保することで、伸縮性デバイスの伸長に伴って相対的に伸縮性基材10の厚みが減じられた状態においても、伸縮性基材10の破損およびそれに起因する絶縁破壊がより好適に抑制される。これにより、接続信頼性および耐久性の点でより好適な伸縮性デバイスが供され得る。
断面視にて、第1領域25と対向する伸縮性基材の厚みT3は、伸縮性基材10によって層間の絶縁性が確保可能である限り、特に限定されない。すなわち、伸縮性基材10を介して積層している伸縮性配線20や電極(図示せず)などの導電性部材同士の接触が防止され、互いに絶縁されている限り、伸縮性基材の厚みT3は特に限定されない。例えば、伸縮性基材10は、伸長時においてその厚みが減じられ得るところ、伸縮性デバイスの伸長時における絶縁性の確保を重視すると、伸縮性基材の厚みT3は5μm以上であってよい。一方で、配線間に位置する伸縮性基材の厚みT3が大きすぎると、伸縮性デバイスのストレッチャブル性および被着体への密着性の点で劣る可能性がある。伸縮性デバイスのストレッチャブル性および伸縮性デバイスの被着体への密着性を重視すると、第1領域25と対向する伸縮性基材の厚みT3は、例えば500μm以下であってよい。
ある好ましい態様では、断面視にて、隆起領域25を備える配線主面に対向する伸縮性基材の厚みT3は、当該隆起領域25における伸縮性配線の厚みT2よりも大きい。換言すれば、隆起領域25における伸縮性配線の厚みT2は、当該隆起領域25を備える配線主面と互いに隣接する伸縮性基材の厚みT3より小さいことが好ましい。隆起領域である第1領域25と対向する部分の伸縮性基材10は、隆起していない第2領域26と対向する部分と比較して、伸縮性配線20からの応力を受けやすくなる。そのため、場合によっては、伸縮性デバイスを繰り返し伸長させた際などに伸縮性基材10の破れなどが発生し易くなる虞がある。そこで、伸縮性基材10の厚みを十分に確保することで、隆起領域25における伸縮性配線20が伸縮性基材10に及ぼし得る応力が好適に緩和され得る。これにより、伸縮性基材10の破損をより好適に抑制可能となり得る。
断面視にて、第1領域25と対向する伸縮性基材の厚みT3は、例えば、第1領域25における伸縮性配線の厚みT2の110%以上、または115%以上であってよく、好ましくは120%以上である。一方で、伸縮性基材の厚みT3が大きすぎると、伸縮性デバイスのストレッチャブル性および被着体への密着性の点で劣る可能性がある。伸縮性デバイスのストレッチャブル性および被着体への密着性を重視すると、第1領域25と対向する伸縮性基材の厚みT3は、例えば、第1領域25における伸縮性配線の厚みT2の200%以下、または180%以下であってよく、好ましくは150%以下である。伸縮性基材10と第1領域25における伸縮性配線20との厚みの差が上述の範囲であると、信頼性およびストレッチャブル性の点でより好適な伸縮性デバイスが供され得る。
伸縮性基材10、ならびに伸縮性配線20の第1領域25および第2領域26における厚みなどの諸寸法は、伸縮性デバイスを厚み方向に沿って切断し、その断面を分析することで測定される。例えば、3次元測定機(例えば、ミツトヨ製、QVシリーズ)やマイクロスコープ(例えば、キーエンス製、VHXシリーズ)等を用いて測定することが可能である。
伸縮性配線20は、複数の第1領域25を備えていてもよい。より具体的には、一方の配線主面において、2つ以上の第1領域25が設けられていてもよい。付加的にまたは代替的には、後述するように、積層方向Xにて互いに対向する2つの配線主面の各々に少なくとも1つの第1領域25が設けられていてもよい。複数の第1領域25は、断面視にて必ずしも同じ高さで隆起していなくてもよく、互いに異なる高さで隆起していてよい。またその断面視形状についても、互いに異なる形状を有していてもよい。複数の第1領域を備え、それぞれの厚みが異なる場合、最も厚みの大きい部分を第1領域の厚みT1とする。
図4A~図4Eは、第1実施形態の伸縮性デバイスに含まれる伸縮性配線20の種々の変形例を示す平面図である。図示されるように、隆起領域25は、伸縮性基材の主面11に対向する伸縮性配線20の配線主面上のいずれの位置に形成されていてもよい。例えば、隆起領域25は、伸縮性配線20の中央に延在するように配置されていてもよい(図4A)。このような構造において、断面視にて、配線主面は、第1領域25と、第1領域25の両側に2つの第2領域26とを備える構造を有していてよい。
好ましい実施形態において、伸縮性基材10の積層方向Xから見て、隆起領域25は、伸縮性配線20の周縁にある(図4B~図4E)。例えば、隆起領域25は、少なくとも伸縮性配線20の周縁に位置するように延在していてよい。換言すれば、配線主面は、少なくとも周縁部分を含む一部が隆起した領域を備えていてよい。一実施形態において、伸縮性配線20が第1配線主面21と第2配線主面23との間をつなぐ配線側面(または配線端面)を備える場合、隆起領域25は、当該配線側面に跨るように設けられていてよい。つまり、隆起領域25は、配線側面と連続するように形成されていてもよい。
なお、本明細書における「伸縮性配線の周縁」とは、伸縮性基材の積層方向Xからみた伸縮性配線20の外縁または輪郭部分を意味する。伸縮性配線20と伸縮性基材10との間のデラミネーションおよび/または伸縮性配線20における亀裂は、伸縮性配線20の周縁にて発生し易い。そのため、かかる周縁にて隆起領域25を備え、伸縮性配線20の厚みを部分的に増加させることで、断線およびデラミネーションの発生が好適に抑制された、より信頼性の高い伸縮性デバイスが供され得る。
また、隆起領域25は、少なくとも伸縮性配線20の角部に位置するように設けられていることがさらに好ましい(図4B)。角部とは、例えば伸縮性配線20の輪郭を画定する少なくとも2つの辺が繋がっている部分を意味し、曲線状(例えば、円弧状)の形状の角をも包含する。このような角部は、伸縮性配線20において特に応力が集中し易く、伸縮性配線20の断線およびデラミネーションの起点となり易い。そのため、伸縮性配線20の角部に隆起領域25を備えることで、伸縮性配線20の断線およびデラミネーションの発生をより好適に抑制可能となり得る。
別の変形例として、隆起領域25は、伸縮性配線20の周縁に沿って延在していてよい。また、伸縮性配線20は、一方の配線主面上に複数の隆起領域25を備えていてもよい。例えば、積層方向Xから見て、伸縮性配線20は、伸縮性配線20の長手方向の周縁に沿って延在する2つの隆起領域25を備えていてよい(図4C)。代替的には、積層方向から見て、隆起領域25は、伸縮性配線20の周縁に沿って、伸縮性配線20の配線主面を枠状に囲むように延在していてもよい(図4Dおよび図4E)。つまり、積層方向Xから見て、伸縮性配線20は、伸縮性配線20の輪郭に沿って枠状に形成された隆起領域25を備えていてよい。具体的には、伸縮性配線20は、伸縮性配線20の周縁に沿って延在する第1領域25(すなわち、隆起領域)と、当該第1領域25に囲まれた第2領域26とを備えていてよい。このような構造において、伸縮性配線20は、周縁部分にて肉厚であり、中央部分にて肉薄である構造を有し得る。これにより、断線および/またはデラミネーションなどを抑制できる、より信頼性の高い伸縮性デバイスが実現可能となる。
なお、隆起領域25は、図4Dに示すように断続的に形成されていてもよく、または図4Eに示すように連続的に形成されていてもよい。
図4C~図4Eのように隆起領域25が伸縮性配線20の周縁に位置する場合、断面視にて、隆起領域25の幅寸法Wbは、例えば伸縮性配線の幅寸法Waの0%より大きく、好ましくは10%以上である(図4E参照)。また、伸縮性配線のストレッチャブル性を重視すると、隆起領域25の幅寸法Wbは、例えば伸縮性配線の幅寸法Waの30%以下であってよく、好ましくは25%以下である。隆起領域25の幅寸法が上述の範囲であると、伸縮性デバイスの破損を好適に抑制可能である、より信頼性の高い伸縮性デバイスが供され得る。断面視にて、複数の隆起領域25が設けられている場合、隆起領域25は互いに異なる幅寸法を有していてよい。
(第1実施形態の変形例)
続いて、第1実施形態の変形例に係る伸縮性デバイス101を説明する。伸縮性デバイス101は、第1実施形態に係る伸縮性デバイス100と比較して、伸縮性配線20が、互いに対向する2つの配線主面(21,23)のそれぞれにおいて隆起領域25を備える点で相違する。
図3は、第1実施形態の変形例に係る伸縮性デバイスの模式的断面図である。図示されるように、伸縮性配線20は、積層方向Xにて互いに対向する第1配線主面21および第2配線主面23のそれぞれにおいて隆起領域25を備えていてよい。より具体的には、伸縮性配線20は少なくとも2つの隆起領域25を備え、一方の隆起領域25は第1配線主面21に位置し、他方の隆起領域25は第2配線主面23に位置する。これらの互いに異なる配線主面に配置する複数の隆起領域25は、伸縮性基材10の積層方向Xに沿って互いに異なる方向に隆起していてよい。かかる構造によれば、隆起領域25は、当該隆起領域25が位置する配線主面と互いに対向する伸縮性基材10に向かって隆起していると解することもできる。例えば、図3に示されるように、第1配線主面21に位置する隆起領域25は、積層方向Xに沿って上側に隆起している一方、第2配線主面23に位置する隆起領域25は、積層方向Xに沿って下側に隆起していてよい。
このような構造によれば、伸縮性配線20を挟んで積層方向Xに隣接する2つの伸縮性基材10は、隆起領域25を備える配線主面とそれぞれ接合可能となる。そのため、2つの配線主面(21,23)の双方において伸縮性基材10との接合面積を増やすことが可能となる。さらに、2つの配線主面(21,23)の双方における伸縮性基材10との接合にアンカー効果を作用させることができるため、伸縮性配線20と、伸縮性配線20を挟んで積層される伸縮性基材10との密着性がより向上し得る。
また、上述のように、互いに対向する2つの配線主面(21,23)の各々において隆起領域25を備える構造において、各配線主面に位置する隆起領域25は、積層方向Xに沿って同軸上に位置していてよい。すなわち、第1配線主面21にて隆起する隆起領域25と、第2配線主面23にて隆起する隆起領域25とは、伸縮性基材の積層方向Xに沿って同軸上に位置していることが好ましい。換言すれば、積層方向Xから見て、第1配線主面21にて隆起する隆起領域25と、第2配線主面23にて隆起する隆起領域25とは互いに重なっていることが好ましい。上記のような構造にすることで、伸縮性配線の破損をより抑制することができる、
ある好適な態様において、隆起領域25は、伸縮性配線20の周縁に沿って、第1配線主面21および第2配線主面23の各々に設けられている。つまり、断面視にて、伸縮性配線20は、幅方向の両端側において、第1配線主面21および第2配線主面23の各々に隆起領域25を備えていてよい。かかる構造によれば、断面視にて、伸縮性配線20は、伸縮性配線20の両端部分の厚みを中央部分の厚みより大きくした形状(いわゆる略ドッグボーン形状を含む形状)を備える。
これにより、2つの隆起領域25が位置する箇所において伸縮性配線20の厚みが局所的に増加し、伸縮性配線20の強度をより向上させることが可能となり得る。そのため、伸縮性配線20の亀裂の伸展および断線の発生をより好適に防止可能となり得る。また、伸縮性配線20の両主面に隆起領域25を備えることで、剥離の起点となりやすい周縁部分が、伸縮性基材10と好適に密着接合可能となる。そのため、上述の構造は、亀裂の伸展および断線の発生の抑制に加え、デラミネーション抑制の点においても好適であり得る。
上述のように隆起領域25を備える配線主面において、隆起領域25以外の領域であるベース領域26は、必ずしも平面でなくてもよい。例えば、ベース領域26は湾曲面であってもよい。かかる構造においては、湾曲面のベース領域26を備える配線主面の一部が、当該ベース領域26よりも積層方向Xに沿って隆起することで、隆起領域25が形成されていてよい。このような構造においても、隆起領域25によってアンカー効果が作用し、配線主面と、当該配線主面に相対して接合する伸縮性基材10との密着性向上の効果が奏され得る。
(第2実施形態)
続いて、第2実施形態に係る伸縮性デバイスを説明する。伸縮性デバイスは、第1実施形態に係る伸縮性デバイス100と比較して、積層体50が、内部に複数の伸縮性配線を備える点で相違する。
図5は、第2実施形態に係る伸縮性デバイス102の模式的平面図である。図6は、図5に示す伸縮性デバイス102のB-B線断面図を示す。図示されるように、伸縮性デバイスは、複数の伸縮性配線20を備えてよい。複数の伸縮性配線20は、積層方向Xに配置された複数の伸縮性基材10の基材間に挟持されるように配され、積層方向Xからみて、互いにことなる高さに延在していてよい。この構造は、主面11上に配された少なくとも1つの伸縮性配線20を備える伸縮性基材10が2層以上積層されて成る積層構造と解することもできる。一実施形態において、複数の伸縮性配線20は、積層方向Xから見て、伸縮性基材10を介して少なくとも一部が互いに重なる部分を有していてよい。換言すれば、積層方向Xから見て、複数の伸縮性配線20が重なり合う部分においては、伸縮性基材10が介在していることが好ましい。かかる構造により、積層方向Xから見て互いに重なる複数の伸縮性配線20は、伸縮性基材10の介在によって互いに非接触となっていてよい。
複数の伸縮性配線20は、図5に示すように、積層方向Xから見て互いに交差する部分にて、重なっていてよい。代替的には、複数の伸縮性配線20は、積層方向Xから見て互いに重なりを有しながら、互いに略平行に延在していてもよい。
一般に、伸縮性基材10と比較して伸縮性配線20はより高い硬度を有する。本願発明者は、2つの互いに隣接する伸縮性基材10間にて、複数の伸縮性配線20が積層方向Xにおいて互いに接触する部分を有する場合、配線同士の接触部分が局所的に硬くなり、応力分布が発生することで配線20が断線し易くなる虞があることを見出した。すなわち、複数の伸縮性配線20同士が互いに接触するように積層されると、伸縮性配線20同士の当該接触部分に応力が集中し易くなり、配線20が損傷し易くなり得る。また、伸縮性配線20同士の接触部分においては、非接触部分と比較してより硬度が増すため、伸縮性デバイスの伸長率が全体として低下し得る。つまり、配線同士の直接的な接触は、伸縮性デバイスのストレッチャブル性にも影響を及ぼし得る。上述のように、本開示の伸縮性デバイスにおいて、伸縮性配線20同士は、伸縮性基材10を介して間接的に重なり合わされる。これにより、局所的な硬度の偏りが好適に緩和され、断線に対する耐性およびストレッチャブル性をより好適に備える伸縮性デバイスが供され得る。
一実施形態において、互いに異なる層間に存在する複数の伸縮性配線20は、ビア(図示せず)を介して互いに導通接続されていてよい。例えば、断面視にて、積層方向Xに関して異なる高さに位置する伸縮性配線20は、伸縮性基材10を介して互いに非接触となっているものの、伸縮性基材10内に形成されたビアによって電気的に導通していてよい。代替的には、互いに異なる層間に位置する配線と部品(例えば、電極またはセンサなどの電子部品)とが、ビアを介して互いに導通接続されていてもよい。
また、積層方向Xにて伸縮性配線20同士の直接的な接触部分を有さない限り、2つの隣接する伸縮性基材10の間には、複数の伸縮性配線20が配されていてもよい。つまり、積層方向Xから見て、隣接配置された2つの伸縮性基材10の同一層間に位置する複数の伸縮性配線は、直接的な接触部分を有さず、相互に離隔配置されていてよい(図8参照)。一方で、同一層間に位置する複数の伸縮性配線20は、局所的に互いに接触することで、電気的に接続されていてもよい。つまり、複数の伸縮性配線20は、導通のための局所的な接触を除いて、互いに離隔していてよい。
なお、伸縮性デバイスが複数の伸縮性配線20を備える場合、必ずしも全ての伸縮性配線20が上述の隆起領域25を有する配線主面を備えなければならないわけではない。例えば、複数の伸縮性配線20のうち、一部の伸縮性配線20は隆起領域25を備えなくてもよい。本開示の伸縮性デバイスにおいては、伸縮性配線20の断線と、デラミネーションとを好適に抑制し、デバイスの信頼性をさらに向上させる観点から、積層体50の内部に位置する全ての伸縮性配線20が隆起領域25を有する配線主面を有することが好ましい。より好ましくは、伸縮性基材10と対向する全ての配線主面が、その一部に隆起領域25を有する。
上述の構成は、伸縮性基材10と、当該伸縮性基材10上に位置する伸縮性配線20との間の耐デラミネーション性の点において好適であることに加えて、伸縮性配線20の配線主面と互いに対向して配置され得るいずれの材料との耐剥離性においても、同様に好適であり得る。例えば、配線主面上に配置され得る樹脂カバー層、または粘着層などの他の樹脂層との接合においても、本開示の構造を備える伸縮性配線20は、耐剥離性の点において好適であり得る。
(第3実施形態)
続いて、第3実施形態に係る伸縮性デバイスを説明する。伸縮性デバイスは、第1実施形態に係る伸縮性デバイス100と比較して、伸縮性配線20が、所定の表面粗さRaの配線主面を備える点で相違する。
配線20と基材10との間の耐デラミネーション性を重視すると、上述のような隆起領域25を備える配線主面の表面粗さRaは、1.8μm以上7.7μm未満、2μm以上7.5μm未満、または2.3μm以上7μm未満であることが好ましい。表面粗さRaが上述の範囲であると、配線主面の表面の凹凸によって作用するアンカー効果により、伸縮性基材10と伸縮性配線20とがより好適に接合され得る。
第1配線主面21(図2参照)の表面粗さと第2配線主面23の表面粗さとは、必ずしも同一でなくてよい。好適には、伸縮性配線20における第1配線主面21および第2配線主面23の双方が、上述の範囲の表面粗さRaであってよい。さらに、より一層の耐デラミネーション性を重視すると、配線主面が第1領域25および第2領域26を備える場合、第1領域25および第2領域26の双方において、表面粗さRaは上述の範囲であることが好ましい。これにより、伸縮性配線20は、配線主面の全体にわたって表面の凹凸によるアンカー効果を得ることができる。そのため、伸縮性デバイスを伸縮させた際においても、伸縮性基材10と伸縮性配線20とが剥離せずに、より好適に一体的に変形可能となる。
本明細書において、表面粗さRaは、JIS B0601:2001に準拠する算術平均粗さを意味する。配線主面の表面粗さRaは、当該配線主面の断面を測定した算術平均粗さとする。表面粗さRaは、例えばレーザー顕微鏡を用いて測定することができる。
(伸縮性デバイスの作製方法)
以下、本開示に係る伸縮性デバイスの例示的な作製方法について説明する。
まず、伸縮性基材10を準備する。伸縮性基材10の準備後、伸縮性基材10の主面11にて、伸縮性配線20を形成する(図7参照)。伸縮性配線20の形成は、導電性ペースト(例えば、銀及び樹脂の混合物を含有する導電性ペースト)を、伸縮性基材10の上にスクリーン印刷やインクジェット法などを用いた印刷によって実施されてよい。これにより、所望の回路パターンを得ることができる。この際、配線の一部分が局所的に厚くなるように配線パターンを形成することで、一部が隆起した第1領域を形成できる。例示的な形成方法としては、以下の2つの方法が挙げられる。
第一の方法としては、配線の印刷後に約5秒以上のレベリング時間を設けることで、配線の一部(例えば、配線の周縁)が厚く、他の部分(例えば、配線の中央部分)が薄い配線を形成できる。
第二の手法としては、前述の伸縮性配線用の導電性ペースト(例えば、銀及び樹脂の混合物を含有する導電性ペースト)を、伸縮性基材の上にスクリーン印刷および/またはインクジェット法などを用いて印刷する。この際、印刷パターンなどにより所定の領域におけるペーストの吐出量を調節することにより、伸縮性配線の所定領域において厚みが大きい回路パターンを得ることができる。
また、第3実施形態に示した所定の表面粗さRaを備える伸縮性配線20は、伸縮性基材10に配線20を印刷するに際して、スクリーン印刷におけるメッシュパターン、またはインクジェット印刷における導電性ペーストの噴射パターンの制御によって得ることができる。
伸縮性基材10に回路パターンを形成した後、伸縮性配線用導電性ペーストを乾燥硬化することで、所定領域における厚みがその他の部分の厚みより大きい伸縮性配線20が形成される。すなわち、第1領域25および第2領域26を備える配線主面を有する伸縮性配線20が伸縮性基材10上に形成される。なお、印刷は一方の配線主面のみでなく、第1配線主面および第2配線主面の両面に行ってもよい。また、必要に応じて部品を伸縮性配線上に実装することも可能である。
互いに異なる伸縮性基材10上に位置する複数の伸縮性配線20を導通させる場合、当該複数の伸縮性配線20の各々と接触可能な伸縮性基材10の所定位置に、ビアを形成してよい。ビアは、伸縮性基材の所定位置に貫通孔を設け、当該貫通孔に導電性材料(例えば、銀及び樹脂の混合物を含有する導電性ペースト)を埋め込むことで形成してよい。貫通孔は、例えば打ち抜き加工、またはレーザー加工などによって形成することができる。貫通孔およびビアの平面形状は特に限定されず、例えば真円、楕円、または多角形などであり得る。
続いて、印刷にて所望の回路パターンを形成した伸縮性基材10を、伸縮性基材10の厚み方向Xに積み重ね、所望の温度と所望の圧力をかけてプレスすることで積層型の伸縮性デバイスが得られる(図7および図8参照)。先に準備した隆起領域を備える伸縮性配線20と、その両主面側に位置する伸縮性基材との密着性を上げる手法としては、例えば以下の方法が可能である。
伸縮性配線20を備える伸縮性基材10の積層に際しては、伸縮性基材10の温度を十分に上げて、伸縮性基材10として用いた樹脂のガラス転移点以上に温度を上げてよい。例えば、伸縮性基材10の材料がスチレン系エラストマーである場合、80℃程度の温度に加熱してよい。また、金属フィラーと樹脂からなる伸縮性配線20は樹脂よりも硬いことが望ましいため、加熱温度は、伸縮性配線20の材料の軟化点以下の温度であることが望ましい。この温度範囲内で、所定の圧力で伸縮性基材10を積層方向Xにプレスすることで、隆起領域25における伸縮性配線20が印刷面側の伸縮性基材10にも押し込まれ得る。これにより、伸縮性配線20において、互いに対向する2つの配線主面の各々が隆起領域25を備え、各隆起領域25が伸縮性基材10に対して好適に係合され得、より向上した密着強度を得ることが可能になる。
以上により、本開示に係る伸縮性デバイスを作製することができる。
以下、実施例について説明する。
[第1実施形態(隆起領域を備える伸縮性デバイス)の耐デラミネーション性評価]
(1)サンプルの準備
実施例1~6および比較例1~2は、前述した伸縮性デバイスについて、伸縮性基材と相対する配線主面において、第2領域と、当該第2領域に対して隆起した第1領域との厚み差分を異ならせて形成されたサンプルである。なお、実施例における全てのサンプルにおいて、断面視における配線主面の平面形状は図1に示すとおりであり、断面形状は図3に示すとおりである。すなわち、本評価では、断面視にて、配線主面の両面側にて、配線主面の周縁に沿って第1領域を備え、当該第1領域に囲まれた中央部分に第2領域を備える伸縮性配線を採用した。
伸縮性配線の材料としては、銀とアクリル系樹脂のコンポジットペーストを用いた。スクリーン印刷法を用いて一方の伸縮性基材(スチレン系エラストマー、100mm×70mm×40μm)上に幅2mm、長さ90mmの伸縮性配線を印刷した。実施例1~6のサンプルにおいては、伸縮性配線の周縁に沿って幅200μmの領域における配線の厚みが増加するように伸縮性配線を印刷した。その後、伸縮性基材を積層し、所定の圧力(1MPa)でプレスすることで、伸縮性デバイスを得た。
(2)サンプルの測定
以下の方法によって各サンプルの測定を行った。なお、測定は全て室温(約25℃)で実施した。
(2-1)厚みの測定
伸縮性配線の各領域における厚みは、作製した伸縮性デバイスを積層方向に沿って切断し、その断面についてマイクロスコープ(例えば、キーエンス製、VHXシリーズ)を用いて測定した。
(2-2)剥離伸長率(耐デラミネーション性)の測定
作製した伸縮性デバイスについて、引張試験を行った。具体的には、引張試験機を用いて伸縮性デバイスの両端を挟み、36mm/分の速度で、伸縮性配線の長手方向に沿って伸縮性デバイスを伸長させ、伸縮性基板/伸縮性配線間で剥離が生じた時点の伸長率(剥離伸長率)を記録した。
実施例1~6および比較例1~2の各サンプルにおける測定結果を表1に示す。なお、表中“厚み差”とは、第1領域の厚みの値から第2領域の厚みの値を差し引いた値を示す。
上述の結果によれば、比較的厚み差の小さい(4μm以下)の伸縮性配線を備える伸縮性デバイスでは、約60~70%の剥離伸長率を示し、伸縮性デバイスの伸長に伴って、伸縮性配線と伸縮性基材とがある程度一体的に伸長可能である結果が得られた。さらに、5μm以上の厚み差を備える実施例1~6の伸縮性デバイスでは、120%以上の高い剥離伸長率を示した。このことから、配線主面に備えられた第1領域(隆起領域)によって伸縮性デバイスの剥離伸長率を大きく向上させることが可能であることが明らかである。
また、伸長させたサンプルの伸縮性配線を実体顕微鏡(または電子顕微鏡やX線透過装置)で確認したところ、伸縮性配線において亀裂は確認されなかった。したがって、本開示の構造によれば、120%~160%の伸長率まで伸縮性デバイスを伸長させた場合においても、良好な耐亀裂性を備える伸縮性デバイスが供され得る。
[第2実施形態(伸縮性配線間に介在する伸縮性基材を備える形態)の耐デラミネーション性および耐破断性の評価]
第1実施形態に係る評価と同様に伸縮性デバイスのサンプルを作製し、剥離伸長率、および配線の破断伸長率の評価を行った。実施例においては、複数の伸縮性配線20が伸縮性基材10を介して重なるように配置したサンプルを用いた(図9A)。一方、比較例においては、伸縮性基材10間にて、複数の伸縮性配線20が積層方向Xにて互いに直接重なるように配置したサンプルを用いた(図9B)。評価結果を表2に示す。
上述の結果から、直接重なり合うように複数の伸縮性配線が配置された比較例3の伸縮性デバイスと、伸縮性基材が介在している実施例7の伸縮性デバイスとでは、剥離伸長率においては同程度の値が得られた。一方で、配線の破断伸長率においては、実施例7の伸縮性デバイスにおいて、比較例3の1.4倍の値を示す結果が得られた。したがって、複数の伸縮性配線同士が積層方向にて直接重なり合わないように伸縮性基材を介在させることで、伸縮性配線の重なり部分における応力分布の偏りが好適に緩和され、伸縮性デバイスの伸長時における配線の破断を好適に抑制できることがわかった。すなわち、本開示によれば、伸縮性デバイスの伸長時における配線の耐破断性においてより好適である、接続信頼性の高い伸縮性デバイスが供され得る。
[第3実施形態(所定の表面粗さRaを備える形態)の耐デラミネーション性および耐破断性の評価]
伸縮性配線の第1配線主面における表面粗さRaを変更した以外は、第1実施形態に関する評価における比較例1と同様にサンプルを作製した。表面粗さRaは、スクリーン印刷におけるメッシュパターンおよび印刷条件を変更することによって調節した。
(2)サンプルの測定
各サンプルについて、配線主面の表面粗さRaを測定した。具体的には、伸縮性デバイスを積層方向に沿って切断し、レーザー顕微鏡を用いて断面を観察することで、伸縮性配線の第1配線主面における第2領域の算術平均表面粗さRaを測定した。さらに、引張試験によって剥離伸長率および配線の破断伸長率をそれぞれ測定した。測定結果を表3に示す。
上述の結果から、隆起領域を備える配線主面において、配線主面の表面粗さRaの値が大きくなるほど、剥離伸長率が向上する結果が得られた。つまり、配線主面がより粗化された面であるほど、アンカー効果によって伸縮性基材と伸縮性配線との密着性が向上する。したがって、本開示によれば、伸縮性デバイスの伸長時における基材/配線間の耐剥離性においてより好適な、より信頼性の高い伸縮性デバイスが供され得る。一方で、表面粗さRaが7.9μmである比較例6の伸縮性デバイスは、高い剥離伸長率を示したものの、配線の破断伸長率においては低い値を示した。これは、過度に配線主面が粗面化されたことにより配線自体の強度が低下したためと考えられる。
以上、本開示の実施形態について説明してきたが、あくまでも典型例を例示したに過ぎない。本開示はこれに限定されず、本開示の要旨を変更しない範囲において種々の態様が考えられることを、当業者は容易に理解されよう。
なお、上述のような本開示の一実施形態は、次の好適な態様を包含している。
第1態様:
複数の伸縮性基材が積層されてなる積層体と、前記積層体の内部に配置された伸縮性配線とを備え、
前記伸縮性配線は、前記伸縮性基材の積層方向にて互いに対向する2つの配線主面を備え、
断面視にて、少なくとも一方の前記配線主面は、第1領域と第2領域とを備え、
前記第1領域は、前記配線主面の一部が前記第2領域よりも前記積層方向に隆起している領域である、伸縮性デバイス。
第2態様:
上記第1態様において、断面視にて、前記第1領域における前記伸縮性配線の厚みは、前記第2領域における前記伸縮性配線の厚みより大きい、伸縮性デバイス。
第3態様:
上記第1態様又は上記第2態様において、前記積層方向から見て、前記第1領域が前記伸縮性配線の周縁にある、伸縮性デバイス。
第4態様:
上記第1態様~上記第3態様のいずれかにおいて、前記積層方向から見て、前記第1領域が、少なくとも前記伸縮性配線の角部に位置する、伸縮性デバイス。
第5態様:
上記第1態様~上記第4態様のいずれかにおいて、前記積層方向から見て、前記第1領域が、前記伸縮性配線の周縁に沿って延在している、伸縮性デバイス。
第6態様:
上記第1態様~上記第5態様のいずれかにおいて、前記2つの配線主面のそれぞれが前記第1領域を有し、
断面視にて、一方の前記配線主面における前記第1領域と、他方の前記配線主面における前記第1領域とが、前記伸縮性基材の積層方向に沿って互いに異なる方向に隆起している、伸縮性デバイス。
第7態様:
上記第6態様において、断面視にて、前記一方の配線主面における前記第1領域と、前記他方の配線主面における前記第1領域とが、前記伸縮性基材の積層方向に沿って同軸上に位置している、伸縮性デバイス。
第8態様:
上記第1態様~上記第7態様のいずれかにおいて、前記伸縮性配線が、前記第1領域にて、前記第1領域に隣接する前記伸縮性基材と係合している、伸縮性デバイス。
第9態様:
上記第1態様~上記第8態様のいずれかにおいて、断面視にて、前記第2領域が非隆起領域である、伸縮性デバイス。
第10態様:
上記第1態様~上記第9態様のいずれかにおいて、断面視にて、前記第1領域と前記第2領域とによって前記配線主面に段差構造が供される、伸縮性デバイス。
第11態様:
上記第1態様~上記第10態様のいずれかにおいて、前記第1領域が、互いに隣接する前記伸縮性基材に接触している、伸縮性デバイス。
第12態様:
上記第1態様~上記第11態様のいずれかにおいて、断面視にて、前記第1領域における前記伸縮性配線の厚みが、前記第1領域に隣接する前記伸縮性基材の厚みより小さい、伸縮性デバイス。
第13態様:
上記第1態様~上記第12態様のいずれかにおいて、前記伸縮性配線を複数備え、
前記複数の伸縮性配線が、前記積層方向に配置された前記複数の伸縮性基材の間に配され、
前記積層方向から見て、前記複数の伸縮性配線は、前記伸縮性基材を介して少なくとも一部が互いに重なる部分を有するように位置付けられている、伸縮性デバイス。
第14態様:
上記第1態様~上記第13態様のいずれかにおいて、前記伸縮性配線を複数備え、
前記複数の伸縮性配線が、前記積層方向に配置された前記複数の伸縮性基材の間に配され、
前記複数の伸縮性配線は、前記積層方向にて互いに非接触となるように配置されている、伸縮性デバイス。
第15態様:
上記第1態様~上記第14態様のいずれかにおいて、前記積層体の最外表面に前記伸縮性配線をさらに備える、伸縮性デバイス。
第16態様:
上記第1態様~上記第15態様のいずれかにおいて、断面視にて、前記第1領域における前記伸縮性配線の厚みが、前記第2領域における前記伸縮性配線の厚みより5μm以上大きい、伸縮性デバイス。
第17態様:
上記第1態様~上記第16態様のいずれかにおいて、前記伸縮性配線の前記配線表面の表面粗さRaが、2μm以上7.5μm未満である、伸縮性デバイス。
100、101~105:伸縮性デバイス
10:伸縮性基材
11:主面
20:伸縮性配線
21:第1配線主面
23:第2配線主面
25:第1領域(隆起領域)
25a:隆起面
26:第2領域
30:粘着層
50:積層体
X:伸縮性基材の厚み方向

Claims (17)

  1. 複数の伸縮性基材が積層されてなる積層体と、前記積層体の内部に配置された伸縮性配線とを備え、
    前記伸縮性配線は、前記伸縮性基材の積層方向にて互いに対向する2つの配線主面を備え、
    断面視にて、前記2つの前記配線主面のそれぞれは、第1領域と第2領域とを備え、
    前記第1領域は、前記配線主面の一部が前記第2領域よりも前記積層方向に隆起している領域であり、
    前記第1領域が、前記伸縮性配線の周縁にあり、前記伸縮性配線の幅方向における端側に位置しており
    断面視にて、一方の前記配線主面における前記第1領域と、他方の前記配線主面における前記第1領域とが、前記伸縮性基材の積層方向に沿って互いに異なる方向に隆起している、伸縮性デバイス。
  2. 複数の伸縮性基材が積層されてなる積層体と、前記積層体の内部に配置された伸縮性配線とを備え、
    前記伸縮性配線は、前記伸縮性基材の積層方向にて互いに対向する2つの配線主面を備え、
    断面視にて、前記2つの前記配線主面のそれぞれは、第1領域と第2領域とを備え、
    前記第1領域は、前記配線主面の一部が前記第2領域よりも前記積層方向に隆起している領域であり、
    断面視にて、前記第1領域における前記伸縮性配線の厚みは、前記第2領域における前記伸縮性配線の厚みより大き
    断面視にて、一方の前記配線主面における前記第1領域と、他方の前記配線主面における前記第1領域とが、前記伸縮性基材の積層方向に沿って互いに異なる方向に隆起している、伸縮性デバイス。
  3. 断面視にて、前記第1領域における前記伸縮性配線の厚みは、前記第2領域における前記伸縮性配線の厚みより大きい、請求項1に記載の伸縮性デバイス。
  4. 前記積層方向から見て、前記第1領域が前記伸縮性配線の周縁にある、請求項2に記載の伸縮性デバイス。
  5. 前記積層方向から見て、前記第1領域が、少なくとも前記伸縮性配線の角部に位置する、請求項1または2に記載の伸縮性デバイス。
  6. 前記積層方向から見て、前記第1領域が、前記伸縮性配線の周縁に沿って延在している、請求項1または2に記載の伸縮性デバイス。
  7. 断面視にて、前記一方の配線主面における前記第1領域と、前記他方の配線主面における前記第1領域とが、前記伸縮性基材の積層方向に沿って同軸上に位置している、請求項1または2に記載の伸縮性デバイス。
  8. 前記伸縮性配線が、前記第1領域にて、前記第1領域に隣接する前記伸縮性基材と係合している、請求項1または2に記載の伸縮性デバイス。
  9. 断面視にて、前記第2領域が非隆起領域である、請求項1または2に記載の伸縮性デバイス。
  10. 断面視にて、前記第1領域と前記第2領域とによって前記配線主面に段差構造が供される、請求項1または2に記載の伸縮性デバイス。
  11. 前記第1領域が、互いに隣接する前記伸縮性基材に接触している、請求項1または2に記載の伸縮性デバイス。
  12. 断面視にて、前記第1領域における前記伸縮性配線の厚みが、前記第1領域に隣接する前記伸縮性基材の厚みより小さい、請求項1または2に記載の伸縮性デバイス。
  13. 前記伸縮性配線を複数備え、
    前記複数の伸縮性配線が、前記積層方向に配置された前記複数の伸縮性基材の間に配され、
    前記積層方向から見て、前記複数の伸縮性配線は、前記伸縮性基材を介して少なくとも一部が互いに重なる部分を有するように位置付けられている、請求項1または2に記載の伸縮性デバイス。
  14. 前記伸縮性配線を複数備え、
    前記複数の伸縮性配線が、前記積層方向に配置された前記複数の伸縮性基材の間に配され、前記積層方向にて互いに非接触となるように配置されている、請求項1または2に記載の伸縮性デバイス。
  15. 前記積層体の最外表面に前記伸縮性配線をさらに備える、請求項1または2に記載の伸縮性デバイス。
  16. 断面視にて、前記第1領域における前記伸縮性配線の厚みが、前記第2領域における前記伸縮性配線の厚みより5μm以上大きい、請求項1または2に記載の伸縮性デバイス。
  17. 前記伸縮性配線の前記配線主面の表面粗さRaが、2μm以上7.5μm未満である、請求項1または2に記載の伸縮性デバイス。
JP2025513893A 2023-04-11 2024-03-29 伸縮性デバイス Active JP7786643B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023064412 2023-04-11
JP2023064412 2023-04-11
PCT/JP2024/013133 WO2024214573A1 (ja) 2023-04-11 2024-03-29 伸縮性デバイス

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JPWO2024214573A1 JPWO2024214573A1 (ja) 2024-10-17
JPWO2024214573A5 JPWO2024214573A5 (ja) 2025-09-03
JP7786643B2 true JP7786643B2 (ja) 2025-12-16

Family

ID=93059315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2025513893A Active JP7786643B2 (ja) 2023-04-11 2024-03-29 伸縮性デバイス

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20250358930A1 (ja)
JP (1) JP7786643B2 (ja)
CN (1) CN120731663A (ja)
WO (1) WO2024214573A1 (ja)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006179589A (ja) 2004-12-21 2006-07-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 多層フレキシブル配線基板、その製造方法および多層フレキシブル配線の回路基板との接続方法
WO2016178409A1 (ja) 2015-05-01 2016-11-10 株式会社フジクラ 配線体、配線基板、及びタッチセンサ
JP2017152687A (ja) 2016-02-22 2017-08-31 日本メクトロン株式会社 伸縮性配線基板及びその製造方法
WO2019131581A1 (ja) 2017-12-26 2019-07-04 株式会社村田製作所 インダクタブリッジおよび電子機器
JP2019165049A (ja) 2018-03-19 2019-09-26 株式会社フジクラ 伸縮性配線板
WO2019235558A1 (ja) 2018-06-07 2019-12-12 株式会社村田製作所 多層基板、電子機器および多層基板の製造方法
JP2020136512A (ja) 2019-02-20 2020-08-31 大日本印刷株式会社 配線基板及び配線基板の製造方法
WO2020189699A1 (ja) 2019-03-20 2020-09-24 株式会社村田製作所 伝送路基板、および伝送路基板の実装構造
CN113556879A (zh) 2020-04-23 2021-10-26 源秩科技(上海)有限公司 电路板制作方法及其线路层加工装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6482595A (en) * 1987-09-25 1989-03-28 Meiko Electronics Co Ltd Printed wiring board
JPH11274735A (ja) * 1998-03-25 1999-10-08 Toshiba Battery Co Ltd 多層印刷配線板
JP5375319B2 (ja) * 2009-05-08 2013-12-25 株式会社村田製作所 信号線路及びその製造方法
JP6721829B2 (ja) * 2016-07-26 2020-07-15 富士通株式会社 配線基板及び電子機器
CN114666978A (zh) * 2016-12-27 2022-06-24 昭和电工材料株式会社 带金属箔的伸缩性构件

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006179589A (ja) 2004-12-21 2006-07-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 多層フレキシブル配線基板、その製造方法および多層フレキシブル配線の回路基板との接続方法
WO2016178409A1 (ja) 2015-05-01 2016-11-10 株式会社フジクラ 配線体、配線基板、及びタッチセンサ
JP2017152687A (ja) 2016-02-22 2017-08-31 日本メクトロン株式会社 伸縮性配線基板及びその製造方法
WO2019131581A1 (ja) 2017-12-26 2019-07-04 株式会社村田製作所 インダクタブリッジおよび電子機器
JP2019165049A (ja) 2018-03-19 2019-09-26 株式会社フジクラ 伸縮性配線板
WO2019235558A1 (ja) 2018-06-07 2019-12-12 株式会社村田製作所 多層基板、電子機器および多層基板の製造方法
JP2020136512A (ja) 2019-02-20 2020-08-31 大日本印刷株式会社 配線基板及び配線基板の製造方法
WO2020189699A1 (ja) 2019-03-20 2020-09-24 株式会社村田製作所 伝送路基板、および伝送路基板の実装構造
CN113556879A (zh) 2020-04-23 2021-10-26 源秩科技(上海)有限公司 电路板制作方法及其线路层加工装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2024214573A1 (ja) 2024-10-17
US20250358930A1 (en) 2025-11-20
CN120731663A (zh) 2025-09-30
WO2024214573A1 (ja) 2024-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5967836B2 (ja) セラミック基板およびその製造方法
US20060022558A1 (en) External electrode on a piezoceramic multi-layer actuator
JP6959226B2 (ja) フレキシブルプリント配線板、接続体の製造方法及び接続体
CN210579551U (zh) 多层布线基板
JP2009038139A (ja) 半導体装置およびその製造方法
CN111016337B (zh) 一种应用在ffc线缆的铝箔补强板制备方法及补强板
CN100550519C (zh) 柔软性良导电层、各向异性导电片及其制造方法
JP7786643B2 (ja) 伸縮性デバイス
JPWO2012141096A1 (ja) フレキシブル多層基板
US7244127B2 (en) Anisotropic conductive sheet and its manufacturing method
US20200307161A1 (en) Conductive textile article and method of fabricating the same
JP2010287378A (ja) 太陽電池セル接続用コネクタ及び太陽電池セルの接続方法
JP2008252058A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP4904623B2 (ja) 光半導体素子
JPWO2003079496A1 (ja) 異方導電シートおよびその製造方法
CN113473698B (zh) 一种可剥离线路板及其制造方法
WO2023184788A1 (zh) 焊接方法、弹性电接触端子的焊接结构以及电子设备
WO2025033274A1 (ja) 伸縮性デバイス
WO2026063286A1 (ja) 伸縮性デバイスおよびその製造方法
WO2025192170A1 (ja) 伸縮性デバイス
US20250227846A1 (en) Wiring board
JP2013191678A (ja) 多層配線基板
WO2012053131A1 (ja) 半導体装置及びその製造方法
WO2025249078A1 (ja) 伸縮性デバイス
KR20230046154A (ko) 3층 연성적층판, 그 제조방법 및 이를 적용한 전기접촉단자

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20250710

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20250710

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20250710

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20250826

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20251022

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20251104

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20251117

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7786643

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150