JPWO2020105206A1 - 伸縮性配線基板及び伸縮性配線基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
伸縮性樹脂シートと上記伸縮性樹脂シートに形成された伸縮性配線とを備える伸縮性配線シートと、上記伸縮性配線シートの少なくとも一方の主面に設けられた固定シートと、を備え、上記伸縮性配線は導電性粒子と、樹脂と、上記導電性粒子と上記樹脂の界面に存在する空隙とを有していることを特徴とする伸縮性配線基板。
Description
本発明は、伸縮性配線基板及び伸縮性配線基板の製造方法に関する。
近年、生体情報を取得して解析することにより、人体の状態等を管理することが行われている。
例えば、特許文献１に記載されているように、伸縮性基材が生体に貼り付けられて使用される伸縮性配線基板が知られている。
特許文献１に示された伸縮性配線基板は、導電性繊維及び樹脂バインダを含む伸縮感知部を有しており、この部分が伸縮することで電気特性が変化し、歪み（伸縮）を感知する歪みセンサとして使用されるとされている。
しかし、このような伸縮性配線基板では、伸縮を繰り返すたびに抵抗値の基準点が変化するゼロドリフトという現象が生じやすく、また、センサ感度の指標である抵抗値変化の傾きが小さいという問題があった。
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、ゼロドリフトが生じにくく、感度の高い伸縮性配線基板を提供することを目的とする。
本発明の伸縮性配線基板は、伸縮性樹脂シートと上記伸縮性樹脂シートに形成された伸縮性配線とを備える伸縮性配線シートと、上記伸縮性配線シートの少なくとも一方の主面に設けられた固定シートと、を備え、上記伸縮性配線は導電性粒子と、樹脂と、上記導電性粒子と上記樹脂の界面に存在する空隙とを有していることを特徴とする。
本発明の伸縮性配線基板の製造方法は、伸縮性樹脂シートと上記伸縮性樹脂シートに形成された伸縮性配線とを備える伸縮性配線シートを準備する伸縮性配線シート準備工程と、上記伸縮性配線シートに対して引張応力を加える第１の伸長工程と、上記第１の伸長工程で加えた引張応力を緩める緩和工程と、再度、上記伸縮性配線シートに対して引張応力を加える第２の伸長工程と、上記第２の伸長工程で加えた引張応力が上記伸縮性配線に加わった状態で上記伸縮性配線シートの少なくとも一方の主面に固定シートを配置して上記伸縮性配線に引張応力が加わった状態を固定する固定工程と、を行うことを特徴とする。
本発明によれば、ゼロドリフトが生じにくく、感度の高い伸縮性配線基板を提供することができる。
以下、本発明の伸縮性配線基板及び伸縮性配線基板の製造方法について説明する。
しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
以下に示す各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもない。第２実施形態以降では、第１実施形態と共通の事項についての記述は省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施形態毎には逐次言及しない。
以下の説明において、各実施形態を特に区別しない場合、単に「本発明の伸縮性配線基板」という。
以下の説明において、各実施形態を特に区別しない場合、単に「本発明の伸縮性配線基板」という。
まず、本発明の伸縮性配線基板について説明する。
［第１実施形態］
本発明の伸縮性配線基板において、固定シートが伸縮性配線シートの一方の主面に設けられた例を、本発明の伸縮性配線基板の第１実施形態として説明する。
［第１実施形態］
本発明の伸縮性配線基板において、固定シートが伸縮性配線シートの一方の主面に設けられた例を、本発明の伸縮性配線基板の第１実施形態として説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る伸縮性配線基板を模式的に示す斜視図である。
図１に示す伸縮性配線基板１は、伸縮性樹脂シート１０と、伸縮性樹脂シート１０に形成された伸縮性配線２０とを備える伸縮性配線シート３０を備える。
伸縮性配線シート３０は、使用時に生体に実際に貼り付けられてセンサとして機能する基板及び配線となる部分である。
伸縮性配線シート３０の２つの主面である主面３１及び主面３２のうち、伸縮性配線２０が設けられていない側の主面３２には粘着層４０が設けられており、さらに粘着層４０には固定シート５０が設けられている。
図１に示す伸縮性配線基板１は、伸縮性樹脂シート１０と、伸縮性樹脂シート１０に形成された伸縮性配線２０とを備える伸縮性配線シート３０を備える。
伸縮性配線シート３０は、使用時に生体に実際に貼り付けられてセンサとして機能する基板及び配線となる部分である。
伸縮性配線シート３０の２つの主面である主面３１及び主面３２のうち、伸縮性配線２０が設けられていない側の主面３２には粘着層４０が設けられており、さらに粘着層４０には固定シート５０が設けられている。
伸縮性樹脂シート１０は、例えば、伸縮性を有する樹脂材料から構成される。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。
伸縮性樹脂シート１０の厚さは特に限定されないが、生体に貼り付けた際に生体表面の伸縮を阻害しない観点からは、それぞれ１００μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以下であることがより好ましい。
図１には、伸縮性配線２０の形状の例として、配線２１の両端に電極２２が設けられたダンベル型電極を示している。配線及び電極の形状は特に限定されるものではなく、使用する場所や用途に応じて任意に変更することができる。
伸縮性配線２０は、図１に両矢印Ｌで示す方向に引張応力が加わった状態で固定シート５０により固定されている。
伸縮性配線は、後述するように導電性粒子と樹脂を有しており、伸縮性を有する配線となっている。例えば、導電性粒子としてのＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉなどの金属粉と、シリコーン樹脂などのエラストマー系樹脂からな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。
伸縮性配線２０は、図１に両矢印Ｌで示す方向に引張応力が加わった状態で固定シート５０により固定されている。
伸縮性配線は、後述するように導電性粒子と樹脂を有しており、伸縮性を有する配線となっている。例えば、導電性粒子としてのＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉなどの金属粉と、シリコーン樹脂などのエラストマー系樹脂からな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。
伸縮性配線の厚さは特に限定されないが、１００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以下であることがより好ましい。また、伸縮性配線の厚さは１μｍ以上であることが好ましい。
引張応力が加わった状態の伸縮性配線の詳細について説明する。
図２は、引張応力が加わった状態の伸縮性配線を撮影した電子顕微鏡写真であり、図３は、引張応力が加わっていない状態の伸縮性配線を撮影した電子顕微鏡写真である。
図２には、伸縮性配線２０を構成する導電性粒子２３と樹脂２４を示しており、さらに、導電性粒子２３と樹脂２４の界面に空隙２５を示している。
一方、図３では、伸縮性配線２０を構成する導電性粒子２３と樹脂２４が存在するものの、導電性粒子２３と樹脂２４の界面に空隙が存在しない。
このことから、伸縮性配線に引張応力が加わった状態では伸縮性配線に空隙が存在することが分かる。空隙は導電性粒子が引き離されることにより生じるので、導電性粒子と樹脂の界面に存在することになる。
図２は、引張応力が加わった状態の伸縮性配線を撮影した電子顕微鏡写真であり、図３は、引張応力が加わっていない状態の伸縮性配線を撮影した電子顕微鏡写真である。
図２には、伸縮性配線２０を構成する導電性粒子２３と樹脂２４を示しており、さらに、導電性粒子２３と樹脂２４の界面に空隙２５を示している。
一方、図３では、伸縮性配線２０を構成する導電性粒子２３と樹脂２４が存在するものの、導電性粒子２３と樹脂２４の界面に空隙が存在しない。
このことから、伸縮性配線に引張応力が加わった状態では伸縮性配線に空隙が存在することが分かる。空隙は導電性粒子が引き離されることにより生じるので、導電性粒子と樹脂の界面に存在することになる。
後述する実施例において、伸縮性配線基板において伸縮性配線に引張応力が加わった状態であることによる効果を示すが、伸縮性配線に引張応力が加わった状態であると、伸縮性配線を構成する導電性粒子と樹脂の界面に空隙が存在することとなる。伸縮性配線にこのような空隙が存在すると空隙の存在により伸縮性配線が多孔体（スポンジ状）の構造となり、伸縮性配線の弾性が増すものと推測される。
そして、伸縮性配線にこのような空隙が存在することによってゼロドリフトが生じにくくなり、伸縮性配線基板の感度が向上する。
そして、伸縮性配線にこのような空隙が存在することによってゼロドリフトが生じにくくなり、伸縮性配線基板の感度が向上する。
伸縮性配線に存在する空隙の状態としては、細かい空隙が点在していることが好ましい。また、空隙の大きさが導電性粒子の大きさと略同様であることが好ましい。
伸縮性配線を固定シートで固定した状態で、伸縮性配線に加わる引張応力の強さは、引張応力が加わっていない場合の伸縮性配線の長さに対する伸縮性配線の長さである伸度を指標とすることができる。伸度は特に限定されるものではなく、伸縮性配線の材料系によって定めればよいが、３００％以上、８００％以下となるように定めることが好ましい。
なお、伸縮性配線の長さは、図１における配線２１及び２つの電極２２の、両矢印Ｌで示す方向での長さの合計である。
なお、伸縮性配線の長さは、図１における配線２１及び２つの電極２２の、両矢印Ｌで示す方向での長さの合計である。
粘着層４０は、伸縮性配線シート３０の２つの主面のうち、伸縮性配線２０が設けられていない側の主面３２に配置された層である。粘着層４０を設けることにより、伸縮性配線基板１の伸縮性配線シート３０を生体に貼り付けることができる。
粘着層４０の材質は特に限定されないが、例えば、アクリル系重合体、ウレタン系樹脂等の粘着樹脂が挙げられる。また、粘着層４０の厚さは特に限定されないが、１０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以下であることがより好ましい。また、粘着層４０の厚さは、０．１μｍ以上であることが好ましい。
粘着層４０の材質は特に限定されないが、例えば、アクリル系重合体、ウレタン系樹脂等の粘着樹脂が挙げられる。また、粘着層４０の厚さは特に限定されないが、１０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以下であることがより好ましい。また、粘着層４０の厚さは、０．１μｍ以上であることが好ましい。
固定シート５０は、粘着層４０に設けられたシートであり、引張応力が加わった状態で伸縮性配線を固定するためのシートである。そのため、固定シート５０は引張応力で変形しない程度の強度が必要である。
固定シート５０としては、ＰＥＴフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリイミドフィルム等の、可撓性があり伸縮性が低いフィルムを使用することができる。
ＰＥＴフィルムは硬質であり、ロールトゥロール成形に対応することができ、安価であるため好ましい。
固定シート５０としてＰＥＴフィルムを使用する場合、伸縮性配線を固定するのに充分な強度を有するためにはその厚さが２００μｍ以上であることが好ましい。
また、固定シート５０は伸縮性配線基板の使用時に剥離するシートであるので、粘着層４０からの剥離性がよい離型性のあるシートであることが好ましい。
固定シート５０としては、ＰＥＴフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリイミドフィルム等の、可撓性があり伸縮性が低いフィルムを使用することができる。
ＰＥＴフィルムは硬質であり、ロールトゥロール成形に対応することができ、安価であるため好ましい。
固定シート５０としてＰＥＴフィルムを使用する場合、伸縮性配線を固定するのに充分な強度を有するためにはその厚さが２００μｍ以上であることが好ましい。
また、固定シート５０は伸縮性配線基板の使用時に剥離するシートであるので、粘着層４０からの剥離性がよい離型性のあるシートであることが好ましい。
［第２実施形態］
本発明の伸縮性配線基板において、固定シートが伸縮性配線シートの両方の主面に設けられた例を、本発明の伸縮性配線基板の第２実施形態として説明する。
本発明の伸縮性配線基板において、固定シートが伸縮性配線シートの両方の主面に設けられた例を、本発明の伸縮性配線基板の第２実施形態として説明する。
図４は、本発明の第２実施形態に係る伸縮性配線基板を模式的に示す斜視図である。
図４に示す伸縮性配線基板２は、図１に示す伸縮性配線基板１において、伸縮性配線シート３０の主面３１（伸縮性配線２０が設けられている側の主面）にも固定シートが設けられた構成である。
伸縮性配線シート３０の主面３１に設けられた固定シートを固定シート５１、主面３２に設けられた固定シート５２として示している。
固定シート５１と固定シート５２は同じ固定シートであっても異なる固定シートであってもよい。
伸縮性配線シート３０の主面３１と固定シート５１の間には粘着層は設けられていない。
図４に示す伸縮性配線基板２は、図１に示す伸縮性配線基板１において、伸縮性配線シート３０の主面３１（伸縮性配線２０が設けられている側の主面）にも固定シートが設けられた構成である。
伸縮性配線シート３０の主面３１に設けられた固定シートを固定シート５１、主面３２に設けられた固定シート５２として示している。
固定シート５１と固定シート５２は同じ固定シートであっても異なる固定シートであってもよい。
伸縮性配線シート３０の主面３１と固定シート５１の間には粘着層は設けられていない。
伸縮性配線基板において伸縮性配線シートの両方の主面に固定シートが設けられていると、生体に伸縮性配線シートを貼り付ける際の作業性の観点から好ましい。
図４に示す伸縮性配線基板２を使用する場合は、生体への貼り付け作業の直前に固定シート５２を剥がして粘着層４０を露出させる。そして、粘着層４０の粘着力を利用して伸縮性配線シート３０の主面３２側を生体に貼り付ける。この時点では固定シート５１により伸縮性配線２０に引張応力が加わった状態が維持されている。生体への貼り付け後に固定シート５１を剥離することにより、伸縮性配線２０に引張応力が加わった状態での伸縮性配線シート３０の貼り付けを完了することができる。
図４に示す伸縮性配線基板２を使用する場合は、生体への貼り付け作業の直前に固定シート５２を剥がして粘着層４０を露出させる。そして、粘着層４０の粘着力を利用して伸縮性配線シート３０の主面３２側を生体に貼り付ける。この時点では固定シート５１により伸縮性配線２０に引張応力が加わった状態が維持されている。生体への貼り付け後に固定シート５１を剥離することにより、伸縮性配線２０に引張応力が加わった状態での伸縮性配線シート３０の貼り付けを完了することができる。
［第３実施形態］
本発明の伸縮性配線基板において、伸縮性樹脂シートの伸縮性配線が設けられていない側の主面に設けられた固定シートが、スリットを有する第１の固定シートと、第１の固定シートに設けられた第２の固定シートである例を、本発明の伸縮性配線基板の第３実施形態として説明する。
本発明の伸縮性配線基板において、伸縮性樹脂シートの伸縮性配線が設けられていない側の主面に設けられた固定シートが、スリットを有する第１の固定シートと、第１の固定シートに設けられた第２の固定シートである例を、本発明の伸縮性配線基板の第３実施形態として説明する。
図５は、本発明の第３実施形態に係る伸縮性配線基板を模式的に示す斜視図である。
図５に示す伸縮性配線基板３は、図４に示す伸縮性配線基板２において、伸縮性配線シート３０の主面３２（伸縮性配線が設けられていない側の主面）側の固定シートの構成が異なる。
また、図５に示す伸縮性配線基板３は、図４に示す伸縮性配線基板２とは上下を逆にして示しており、伸縮性配線シート３０の主面３２側を上、主面３１側を下にして示している。
伸縮性配線シート３０の主面３２側の固定シートは、粘着層４０に設けられる第１の固定シート５３と第１の固定シート５３に設けられる第２の固定シート５４からなる。
第１の固定シート５３は、伸縮性配線２０に加わる引張応力の方向（図５中両矢印Ｌで示す方向）に対して傾いた向きにスリット５５を有している。
なお、伸縮性配線に加わる引張応力の方向に対してスリットの向きが傾いているということは、引張応力の方向とスリットの方向が平行ではないことを意味している。
伸縮性配線に加わる引張応力の方向とスリットの方向がなす角は９０°であることが好ましい。
このような伸縮性配線基板は、その製造工程において伸縮性配線を引張応力が加わった状態で固定シートにより固定することに適している。
また、伸縮性配線シートの両方の主面に固定シートが設けられていると、第２実施形態の伸縮性配線基板について説明した通り、生体に伸縮性配線シートを貼り付ける際の作業性の観点から好ましい。
図５に示す伸縮性配線基板３は、図４に示す伸縮性配線基板２において、伸縮性配線シート３０の主面３２（伸縮性配線が設けられていない側の主面）側の固定シートの構成が異なる。
また、図５に示す伸縮性配線基板３は、図４に示す伸縮性配線基板２とは上下を逆にして示しており、伸縮性配線シート３０の主面３２側を上、主面３１側を下にして示している。
伸縮性配線シート３０の主面３２側の固定シートは、粘着層４０に設けられる第１の固定シート５３と第１の固定シート５３に設けられる第２の固定シート５４からなる。
第１の固定シート５３は、伸縮性配線２０に加わる引張応力の方向（図５中両矢印Ｌで示す方向）に対して傾いた向きにスリット５５を有している。
なお、伸縮性配線に加わる引張応力の方向に対してスリットの向きが傾いているということは、引張応力の方向とスリットの方向が平行ではないことを意味している。
伸縮性配線に加わる引張応力の方向とスリットの方向がなす角は９０°であることが好ましい。
このような伸縮性配線基板は、その製造工程において伸縮性配線を引張応力が加わった状態で固定シートにより固定することに適している。
また、伸縮性配線シートの両方の主面に固定シートが設けられていると、第２実施形態の伸縮性配線基板について説明した通り、生体に伸縮性配線シートを貼り付ける際の作業性の観点から好ましい。
本発明の伸縮性配線基板は、伸縮性配線に引張応力が加わった状態で伸縮性配線シートを生体に貼り付けることによって生体情報を取得して解析するためのセンサとして使用することができる。そして、引張応力が加わった状態の伸縮性配線は導電性粒子と、樹脂と、導電性粒子と樹脂の界面に存在する空隙とを有している。このような伸縮性配線を備えるセンサはゼロドリフトが生じにくくなる。また、センサの感度が向上する。
以下には、本発明の伸縮性配線基板の製造方法について説明する。
図６（ａ）は引張応力を加えていない伸縮性配線シートを模式的に示す斜視図であり、図６（ｂ）は引張応力を加えた伸縮性配線シートを模式的に示す斜視図であり、図６（ｃ）は固定シートを配置して伸縮性配線に引張応力が加わった状態を固定した状態を模式的に示す斜視図である。
図６（ａ）は引張応力を加えていない伸縮性配線シートを模式的に示す斜視図であり、図６（ｂ）は引張応力を加えた伸縮性配線シートを模式的に示す斜視図であり、図６（ｃ）は固定シートを配置して伸縮性配線に引張応力が加わった状態を固定した状態を模式的に示す斜視図である。
（伸縮性配線シート準備工程）
伸縮性樹脂シートと伸縮性樹脂シートに形成された伸縮性配線とを備える伸縮性配線シートを準備する。
図６（ａ）には引張応力を加えていない伸縮性配線シート３０を示している。伸縮性配線シート３０の一方の主面３２には粘着層４０が設けられているが、粘着層はこの段階で設けられていても設けられていなくてもよい。
伸縮性樹脂シートと伸縮性樹脂シートに形成された伸縮性配線とを備える伸縮性配線シートを準備する。
図６（ａ）には引張応力を加えていない伸縮性配線シート３０を示している。伸縮性配線シート３０の一方の主面３２には粘着層４０が設けられているが、粘着層はこの段階で設けられていても設けられていなくてもよい。
（第１の伸長工程）
第１の伸長工程では、伸縮性配線シートに対して引張応力を加える。
図６（ｂ）には、図６（ａ）で示した伸縮性配線シート３０に対して両矢印Ｌで示す方向に引張応力を加えた状態を示している。
この第１の伸長工程により、伸縮性配線を構成する導電性粒子と樹脂の界面に空隙が形成される。
第１の伸長工程では、伸縮性配線シートに対して引張応力を加える。
図６（ｂ）には、図６（ａ）で示した伸縮性配線シート３０に対して両矢印Ｌで示す方向に引張応力を加えた状態を示している。
この第１の伸長工程により、伸縮性配線を構成する導電性粒子と樹脂の界面に空隙が形成される。
（緩和工程）
緩和工程では、第１の伸長工程で加えた引張応力を緩める。図面で示す状態としては図６（ａ）に示す引張応力を加えていない伸縮性配線シート３０と同様の状態となる。
緩和工程では、第１の伸長工程で加えた引張応力を緩める。図面で示す状態としては図６（ａ）に示す引張応力を加えていない伸縮性配線シート３０と同様の状態となる。
（第２の伸長工程）
第２の伸長工程では、再度、伸縮性配線シートに対して引張応力を加える。図面で示す状態としては図６（ｂ）に示す引張応力を加えた伸縮性配線シート３０と同様の状態となる。
第２の伸長工程では、再度、伸縮性配線シートに対して引張応力を加える。図面で示す状態としては図６（ｂ）に示す引張応力を加えた伸縮性配線シート３０と同様の状態となる。
（固定工程）
固定工程では、第２の伸長工程で加えた引張応力が伸縮性配線に加わった状態で、伸縮性配線シートの主面に固定シートを配置する。
図６（ｃ）には、伸縮性配線シート３０の主面３１に固定シート５１を設け、主面３２に粘着層４０を介して固定シート５２を設けた状態を示している。
固定シート５１及び固定シート５２を設けることによって、第２の伸長工程で加えた引張応力が伸縮性配線２０に加わった状態を固定する。
固定シート５１には図示しない薄い粘着層が設けられていて、固定シート５１を伸縮性配線シート３０の主面３１に固定する。この粘着層は固定シート５１側に強く付着しており、伸縮性配線基板の使用時に固定シート５１を剥離する際には固定シート５１側に残るので、伸縮性配線シート３０の表面には残らない。
このようにして得られた伸縮性配線基板は図４に示した伸縮性配線基板２と同様である。
なお、図６（ｃ）には伸縮性配線シート３０の主面３１と主面３２の両方に固定シートを設けた形態を示しているが、いずれか一方の主面だけに固定シートを設けてもよい。
固定工程では、第２の伸長工程で加えた引張応力が伸縮性配線に加わった状態で、伸縮性配線シートの主面に固定シートを配置する。
図６（ｃ）には、伸縮性配線シート３０の主面３１に固定シート５１を設け、主面３２に粘着層４０を介して固定シート５２を設けた状態を示している。
固定シート５１及び固定シート５２を設けることによって、第２の伸長工程で加えた引張応力が伸縮性配線２０に加わった状態を固定する。
固定シート５１には図示しない薄い粘着層が設けられていて、固定シート５１を伸縮性配線シート３０の主面３１に固定する。この粘着層は固定シート５１側に強く付着しており、伸縮性配線基板の使用時に固定シート５１を剥離する際には固定シート５１側に残るので、伸縮性配線シート３０の表面には残らない。
このようにして得られた伸縮性配線基板は図４に示した伸縮性配線基板２と同様である。
なお、図６（ｃ）には伸縮性配線シート３０の主面３１と主面３２の両方に固定シートを設けた形態を示しているが、いずれか一方の主面だけに固定シートを設けてもよい。
上記工程において、第１の伸長工程及び第２の伸長工程における引張速度及び伸度は特に限定されるものではなく、伸縮性配線の材料系によって変更することができる。
続いて、本発明の伸縮性配線基板の製造方法の別の実施形態について説明する。
この実施形態では、伸縮性樹脂シートの伸縮性配線が設けられていない側の主面に設けられた固定シートが、スリットを有する第１の固定シートと第１の固定シートに設けられた第２の固定シートである、図５に示す伸縮性配線基板３を製造する。
この実施形態では、伸縮性樹脂シートの伸縮性配線が設けられていない側の主面に設けられた固定シートが、スリットを有する第１の固定シートと第１の固定シートに設けられた第２の固定シートである、図５に示す伸縮性配線基板３を製造する。
図７（ａ）は、伸縮性樹脂シートの伸縮性配線が設けられていない側の主面に粘着層を設け、さらに粘着層に第１の固定シートを設けた状態を模式的に示す斜視図であり、図７（ｂ）は、第１の固定シートにスリットを形成した状態を模式的に示す斜視図であり、図７（ｃ）は、伸縮性配線シート及び第１の固定シートに対して引張応力を加えた状態を模式的に示す斜視図であり、図７（ｄ）は、第１の固定シートに第２の固定シートを配置して伸縮性配線に引張応力が加わった状態を固定した状態を模式的に示す斜視図である。
（第１の固定シート形成工程）
第１の固定シート形成工程では、伸縮性配線シート準備工程ののち、伸縮性樹脂シートの伸縮性配線が設けられていない側の主面に粘着層を設け、さらに粘着層に第１の固定シートを設ける。
図７（ａ）には、伸縮性配線シート３０の一方の伸縮性配線が設けられていない側の主面３に粘着層４０を設け、さらに粘着層４０に第１の固定シート５３を設けた状態を示している。この時点では引張応力は加えられていない。
第１の固定シート形成工程では、伸縮性配線シート準備工程ののち、伸縮性樹脂シートの伸縮性配線が設けられていない側の主面に粘着層を設け、さらに粘着層に第１の固定シートを設ける。
図７（ａ）には、伸縮性配線シート３０の一方の伸縮性配線が設けられていない側の主面３に粘着層４０を設け、さらに粘着層４０に第１の固定シート５３を設けた状態を示している。この時点では引張応力は加えられていない。
（スリット形成工程）
スリット形成工程では、第１の固定シートに、伸縮性配線シートに対して加える予定の引張応力の向きと傾いた向きにスリットを形成する。
図７（ｂ）には、第１の固定シート５３にスリット５５を形成した状態を示している。
伸縮性配線シートに対して加える予定の引張応力の向きは図７（ｂ）に両矢印Ｌで示す向きであるので、この向きに対して傾いた方向（平行でない方向）にスリットを形成する。第１の固定シートにスリットを形成することによって、後の第１の伸長工程で第１の固定シートも合わせて伸長させることができる。
スリット形成工程では、第１の固定シートに、伸縮性配線シートに対して加える予定の引張応力の向きと傾いた向きにスリットを形成する。
図７（ｂ）には、第１の固定シート５３にスリット５５を形成した状態を示している。
伸縮性配線シートに対して加える予定の引張応力の向きは図７（ｂ）に両矢印Ｌで示す向きであるので、この向きに対して傾いた方向（平行でない方向）にスリットを形成する。第１の固定シートにスリットを形成することによって、後の第１の伸長工程で第１の固定シートも合わせて伸長させることができる。
（第１の伸長工程）
第１の伸長工程では、伸縮性配線シート及び第１の固定シートに対して引張応力を加える。
図７（ｃ）には、伸縮性配線シート３０及び第１の固定シート５３に対して引張応力を加えた状態を示している。
第１の固定シート５３にはスリット５５が設けられているので、第１の固定シート５３は伸縮性配線シート３０とともに伸長することができる。
また、第１の固定シート５３を設けることで粘着層４０が露出しない状態のままで第１の伸長工程を行うことができるので作業性に優れている。
この第１の伸長工程により、伸縮性配線を構成する導電性粒子と樹脂の界面に空隙が形成される。
第１の伸長工程では、伸縮性配線シート及び第１の固定シートに対して引張応力を加える。
図７（ｃ）には、伸縮性配線シート３０及び第１の固定シート５３に対して引張応力を加えた状態を示している。
第１の固定シート５３にはスリット５５が設けられているので、第１の固定シート５３は伸縮性配線シート３０とともに伸長することができる。
また、第１の固定シート５３を設けることで粘着層４０が露出しない状態のままで第１の伸長工程を行うことができるので作業性に優れている。
この第１の伸長工程により、伸縮性配線を構成する導電性粒子と樹脂の界面に空隙が形成される。
（緩和工程）
緩和工程では、第１の伸長工程で加えた引張応力を緩める。図面で示す状態としては図７（ｂ）に示す引張応力を加えていない伸縮性配線シート３０及び第１の固定シート５３と同様の状態となる。
緩和工程では、第１の伸長工程で加えた引張応力を緩める。図面で示す状態としては図７（ｂ）に示す引張応力を加えていない伸縮性配線シート３０及び第１の固定シート５３と同様の状態となる。
（第２の伸長工程）
第２の伸長工程では、再度、伸縮性配線シートに対して引張応力を加える。図面で示す状態としては図７（ｃ）に示す引張応力を加えた伸縮性配線シート３０及び第１の固定シート５３と同様の状態となる。
第２の伸長工程では、再度、伸縮性配線シートに対して引張応力を加える。図面で示す状態としては図７（ｃ）に示す引張応力を加えた伸縮性配線シート３０及び第１の固定シート５３と同様の状態となる。
（固定工程）
固定工程では、第２の伸長工程で加えた引張応力が伸縮性配線に加わった状態で第１の固定シートに第２の固定シートを配置して伸縮性配線に引張応力が加わった状態を固定する。
図７（ｄ）には、第１の固定シート５３に第２の固定シート５４を配置して伸縮性配線２０に引張応力が加わった状態を固定した状態を示している。また、伸縮性配線シート３０の主面３１に固定シート５１も配置している。
第２の固定シート５４及び固定シート５１を設けることによって、第２の伸長工程で加えた引張応力が伸縮性配線２０に加わった状態を固定する。
固定シート５１には図示しない薄い粘着層が設けられていて、固定シート５１を伸縮性配線シート３０の主面３１に固定する。この粘着層は固定シート５１側に強く付着しており、伸縮性配線基板の使用時に固定シート５１を剥離する際には固定シート５１側に残るので、伸縮性配線シート３０の表面には残らない。
また、第２の固定シート５４にも図示しない薄い粘着層が設けられていて、第２の固定シート５４を第１の固定シート５３に固定する。第２の固定シート５４と第１の固定シート５３の間の固定は強固に行ってよい。伸縮性配線基板の使用時には第２の固定シート５４と第１の固定シート５３は一括して剥離するので、第２の固定シート５４と第１の固定シート５３の間での剥離が生じないことが好ましい。
このようにして得られた伸縮性配線基板は図５に示した伸縮性配線基板３と同様である。
なお、図７（ｄ）には伸縮性配線シート３０の主面３１に固定シート５１を設けた形態を示しているが、固定シート５１は設けなくてもよい。
固定工程では、第２の伸長工程で加えた引張応力が伸縮性配線に加わった状態で第１の固定シートに第２の固定シートを配置して伸縮性配線に引張応力が加わった状態を固定する。
図７（ｄ）には、第１の固定シート５３に第２の固定シート５４を配置して伸縮性配線２０に引張応力が加わった状態を固定した状態を示している。また、伸縮性配線シート３０の主面３１に固定シート５１も配置している。
第２の固定シート５４及び固定シート５１を設けることによって、第２の伸長工程で加えた引張応力が伸縮性配線２０に加わった状態を固定する。
固定シート５１には図示しない薄い粘着層が設けられていて、固定シート５１を伸縮性配線シート３０の主面３１に固定する。この粘着層は固定シート５１側に強く付着しており、伸縮性配線基板の使用時に固定シート５１を剥離する際には固定シート５１側に残るので、伸縮性配線シート３０の表面には残らない。
また、第２の固定シート５４にも図示しない薄い粘着層が設けられていて、第２の固定シート５４を第１の固定シート５３に固定する。第２の固定シート５４と第１の固定シート５３の間の固定は強固に行ってよい。伸縮性配線基板の使用時には第２の固定シート５４と第１の固定シート５３は一括して剥離するので、第２の固定シート５４と第１の固定シート５３の間での剥離が生じないことが好ましい。
このようにして得られた伸縮性配線基板は図５に示した伸縮性配線基板３と同様である。
なお、図７（ｄ）には伸縮性配線シート３０の主面３１に固定シート５１を設けた形態を示しているが、固定シート５１は設けなくてもよい。
以下、本発明の伸縮性配線基板をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されない。
伸縮性樹脂シートとしての熱可塑性ポリウレタン樹脂に、金属粉とエラストマー樹脂からなる混合物により形成されたダンベル型配線を形成して伸縮性配線シートを作製した。
この伸縮性配線シートに対し、引張応力を加える伸長工程を行ったものを実施例１、引張応力を加える伸長工程を行わなかったものを比較例１として、伸縮性配線シートに加わったひずみと抵抗値の関係を測定した。測定は伸長工程を行った直後に実施した。
この伸縮性配線シートに対し、引張応力を加える伸長工程を行ったものを実施例１、引張応力を加える伸長工程を行わなかったものを比較例１として、伸縮性配線シートに加わったひずみと抵抗値の関係を測定した。測定は伸長工程を行った直後に実施した。
図８（ａ）は、実施例１におけるひずみ、抵抗値、時間の関係を示すグラフであり、図８（ｂ）は、比較例１におけるひずみ、抵抗値、時間の関係を示すグラフである。
この試験では、ひずみは０％−２０％の間で５０秒で３回程度の繰り返し回数になるように加えて、ひずみに対する抵抗値の変化を測定した。
この結果から、実施例１ではひずみが０％のときの抵抗値がひずみを繰り返し加えたのちにも変化していないことがわかる。一方、比較例１ではひずみが０％のときの抵抗値がひずみを繰り返し加えるにつれて上昇しているのがわかる。すなわち、実施例１ではゼロドリフトが生じておらず、比較例１ではゼロドリフトが生じている。
この試験では、ひずみは０％−２０％の間で５０秒で３回程度の繰り返し回数になるように加えて、ひずみに対する抵抗値の変化を測定した。
この結果から、実施例１ではひずみが０％のときの抵抗値がひずみを繰り返し加えたのちにも変化していないことがわかる。一方、比較例１ではひずみが０％のときの抵抗値がひずみを繰り返し加えるにつれて上昇しているのがわかる。すなわち、実施例１ではゼロドリフトが生じておらず、比較例１ではゼロドリフトが生じている。
図９（ａ）は、実施例１におけるひずみと抵抗値の関係を示すグラフであり、図９（ｂ）は、比較例１におけるひずみと抵抗値の関係を示すグラフである。
この試験では、ひずみを０％−２０％の間で徐々に上昇させていき、ひずみに対する抵抗値の変化を測定した。複数本の線は繰り返し試験を行った場合の複数の結果を示している。
実施例１ではひずみ０％に対する抵抗値は７〜９Ω程度、ひずみ２０％に対する抵抗値は２２〜２５Ω程度となっている。一方、比較例１ではひずみ０％に対する抵抗値は０．８〜１．４Ω程度、ひずみ２０％に対する抵抗値は１．５〜２．０Ω程度となっている。
抵抗の変化量が約１０倍異なるので、実施例１の方が感度が高いセンサとして使用できることが分かる。また、ひずみに対する抵抗値の変化が実施例１では線形であるのに対し、比較例１では線形ではなくややＳ字カーブになっている。
このことから、実施例１のほうがひずみと抵抗値の関係が明瞭であり、ひずみを抵抗値変化により計測するセンサとしての性能が高いことが分かる。
この試験では、ひずみを０％−２０％の間で徐々に上昇させていき、ひずみに対する抵抗値の変化を測定した。複数本の線は繰り返し試験を行った場合の複数の結果を示している。
実施例１ではひずみ０％に対する抵抗値は７〜９Ω程度、ひずみ２０％に対する抵抗値は２２〜２５Ω程度となっている。一方、比較例１ではひずみ０％に対する抵抗値は０．８〜１．４Ω程度、ひずみ２０％に対する抵抗値は１．５〜２．０Ω程度となっている。
抵抗の変化量が約１０倍異なるので、実施例１の方が感度が高いセンサとして使用できることが分かる。また、ひずみに対する抵抗値の変化が実施例１では線形であるのに対し、比較例１では線形ではなくややＳ字カーブになっている。
このことから、実施例１のほうがひずみと抵抗値の関係が明瞭であり、ひずみを抵抗値変化により計測するセンサとしての性能が高いことが分かる。
次に、伸長工程後に伸縮性配線に引張応力が加わった状態を保持することの効果を確認するための試験結果を示す。
実施例１と同様に伸縮性配線シートに対して引張応力を加える第１の伸長工程を行い、緩和工程を行った後、第２の伸長工程を行い、固定シートにより伸縮性配線に引張応力が加わった状態を固定して、１日保管したものを実施例２とした。実施例１と同様に伸縮性配線シートに対して引張応力を加える第１の伸長工程を行ったのち、緩和工程を行い、第２の伸長工程は行わず、さらに固定シートによる固定を行わずに１日保管したものを比較例２とした。
実施例２と比較例２の伸縮性配線シートに対し、伸縮性配線シートに加わったひずみと抵抗値の関係を測定した。実施例２の伸縮性配線シートは、固定シートを剥離して剥離直後に測定を行った。
図１０（ａ）は、実施例２の伸縮性配線シートのひずみと抵抗値の関係を示すグラフであり、図１０（ｂ）は、比較例２の伸縮性配線シートのひずみと抵抗値の関係を示すグラフである。
図１０（ａ）と図１０（ｂ）を比較すると、実施例２の伸縮性配線シートはひずみに対する抵抗値の変化の線形性が高く、ばらつきが小さい。また、抵抗値の変化量も大きく感度が高いセンサとして使用できることが分かる。
比較例２の伸縮性配線シートはひずみに対する抵抗値の変化の線形性が低く、ばらつきが大きい。また、抵抗値の変化量が小さいためセンサとしての感度が低いことが分かる。
実施例１と同様に伸縮性配線シートに対して引張応力を加える第１の伸長工程を行い、緩和工程を行った後、第２の伸長工程を行い、固定シートにより伸縮性配線に引張応力が加わった状態を固定して、１日保管したものを実施例２とした。実施例１と同様に伸縮性配線シートに対して引張応力を加える第１の伸長工程を行ったのち、緩和工程を行い、第２の伸長工程は行わず、さらに固定シートによる固定を行わずに１日保管したものを比較例２とした。
実施例２と比較例２の伸縮性配線シートに対し、伸縮性配線シートに加わったひずみと抵抗値の関係を測定した。実施例２の伸縮性配線シートは、固定シートを剥離して剥離直後に測定を行った。
図１０（ａ）は、実施例２の伸縮性配線シートのひずみと抵抗値の関係を示すグラフであり、図１０（ｂ）は、比較例２の伸縮性配線シートのひずみと抵抗値の関係を示すグラフである。
図１０（ａ）と図１０（ｂ）を比較すると、実施例２の伸縮性配線シートはひずみに対する抵抗値の変化の線形性が高く、ばらつきが小さい。また、抵抗値の変化量も大きく感度が高いセンサとして使用できることが分かる。
比較例２の伸縮性配線シートはひずみに対する抵抗値の変化の線形性が低く、ばらつきが大きい。また、抵抗値の変化量が小さいためセンサとしての感度が低いことが分かる。
１、２、３ 伸縮性配線基板
１０ 伸縮性樹脂シート
２０ 伸縮性配線
２１ 配線
２２ 電極
２３ 導電性粒子
２４ 樹脂
２５ 空隙
３０ 伸縮性配線シート
３１ 伸縮性配線シートの主面（伸縮性配線側の主面）
３２ 伸縮性配線シートの主面（伸縮性配線側でない主面）
４０ 粘着層
５０、５１、５２ 固定シート
５３ 第１の固定シート
５４ 第２の固定シート
５５ スリット
１０ 伸縮性樹脂シート
２０ 伸縮性配線
２１ 配線
２２ 電極
２３ 導電性粒子
２４ 樹脂
２５ 空隙
３０ 伸縮性配線シート
３１ 伸縮性配線シートの主面（伸縮性配線側の主面）
３２ 伸縮性配線シートの主面（伸縮性配線側でない主面）
４０ 粘着層
５０、５１、５２ 固定シート
５３ 第１の固定シート
５４ 第２の固定シート
５５ スリット
Claims (7)
- 伸縮性樹脂シートと前記伸縮性樹脂シートに形成された伸縮性配線とを備える伸縮性配線シートと、
前記伸縮性配線シートの少なくとも一方の主面に設けられた固定シートと、を備え、
前記伸縮性配線は導電性粒子と、樹脂と、前記導電性粒子と前記樹脂の界面に存在する空隙とを有していることを特徴とする伸縮性配線基板。 - 前記伸縮性配線は引張応力が加わった状態で前記固定シートにより固定されている請求項１に記載の伸縮性配線基板。
- 前記伸縮性配線シートの両方の主面に前記固定シートが設けられている請求項１又は２に記載の伸縮性配線基板。
- 前記伸縮性樹脂シートの伸縮性配線が設けられていない側の主面に粘着層が設けられ、前記粘着層に前記固定シートが設けられている請求項１〜３のいずれか１項に記載の伸縮性配線基板。
- 前記伸縮性樹脂シートの伸縮性配線が設けられていない側の主面に粘着層が設けられ、前記粘着層には第１の固定シートが設けられ、前記第１の固定シートは前記伸縮性配線に加わる引張応力の方向に対して傾いた向きにスリットを有しており、
前記第１の固定シートにさらに第２の固定シートが設けられている請求項１〜４のいずれか１項に記載の伸縮性配線基板。 - 伸縮性樹脂シートと前記伸縮性樹脂シートに形成された伸縮性配線とを備える伸縮性配線シートを準備する伸縮性配線シート準備工程と、
前記伸縮性配線シートに対して引張応力を加える第１の伸長工程と、
前記第１の伸長工程で加えた引張応力を緩める緩和工程と、
再度、前記伸縮性配線シートに対して引張応力を加える第２の伸長工程と、
前記第２の伸長工程で加えた引張応力が前記伸縮性配線に加わった状態で前記伸縮性配線シートの少なくとも一方の主面に固定シートを配置して前記伸縮性配線に引張応力が加わった状態を固定する固定工程と、を行うことを特徴とする伸縮性配線基板の製造方法。 - 前記伸縮性配線シート準備工程ののち、伸縮性樹脂シートの伸縮性配線が設けられていない側の主面に粘着層を設け、さらに前記粘着層に第１の固定シートを設ける第１の固定シート形成工程と、
前記第１の固定シートに、伸縮性配線シートに対して加える予定の引張応力の向きと傾いた向きにスリットを形成するスリット形成工程と、
前記伸縮性配線シート及び前記第１の固定シートに対して引張応力を加える第１の伸長工程と、
前記第１の伸長工程で加えた引張応力を緩める緩和工程と、
再度、前記伸縮性配線シートに対して引張応力を加える第２の伸長工程と、
前記第２の伸長工程で加えた引張応力が前記伸縮性配線に加わった状態で前記第１の固定シートに第２の固定シートを配置して前記伸縮性配線に引張応力が加わった状態を固定する固定工程と、を行う請求項６に記載の伸縮性配線基板の製造方法。
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