KR20210048535A - 벤더블 배선 기판, 신축할 수 있는 배선 기판 및 그들에 의한 전자 디바이스 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의하면, 인체 접촉감이 매우 양호하고, 굽힘, 접음에 극히 강하며, 신축성도 갖는 벤더블 배선 기판 또는 신축할 수 있는 배선 기판 및 그들에 의한 전자 디바이스가 제공된다. 본 발명은, 장쇄 폴리올과 폴리아이소사이아네이트를 반응시켜 합성 가능한 폴리유레테인으로서, 동적 점탄성 측정에 의해 저장 탄성률이 1MPa이 되는 온도가 155℃ 이상, 25℃의 저장 탄성률이 20∼200MPa, 인장 강도가 20∼80MPa 또한 파단 신도가 500∼900%인 폴리유레테인으로 이루어지는 필름과, 상기 필름의 표면에 접하여 형성된 회로 배선을 갖는 벤더블 배선 기판이거나, 또는 신장시키기 전의 회로 배선의 비저항(Ω·cm) ρ0과 회로 배선을 신장 변화시켰을 때의 비저항 ρ의 비 ρ/ρ0이 1.05∼10.0의 범위인 것을 특징으로 하는, 신축할 수 있는 배선 기판 및 그들에 의한 전자 디바이스에 관한 것이다.
Description
본 발명은, 벤더블 배선 기판, 신축할 수 있는 배선 기판 및 그들에 의한 전자 디바이스에 관한 것이다.
근년, 전자 디바이스의 분야에 있어서, 인쇄 기술을 이용한 프린티드 일렉트로닉스가 주목받고 있다. 그 중에서도, 도포에 의해 배선을 형성할 수 있는 금속 입자 잉크 또는 페이스트로 기판에 묘화하고, 가열 소성함으로써 배선 형성하는 방법은, 종래의 진공 프로세스에 비해, 대폭적인 저비용화 및 환경 부하의 저감이 도모되므로, 산업적으로 매우 중요한 기술로서 자리매김되어, 활발한 재료 개발이나 디바이스의 개발이 진행되고 있다. 또, 공액계 유기 도전성 잉크에 의해 배선을 인쇄 묘화하고, 가열 처리하는 프린티드 일렉트로닉스에서도 연구 개발이 진행되고 있다.
이들 기술 배경에 있어서, 그 목표 시장은, 트릴리언(1조 개) 센서(단, 프린티드 일렉트로닉스, 레이저, 화상 등 다종 다양), 유기 EL, 유기 트랜지스터 분야이며, 2020∼2030년을 목표로 한 제5세대 사회(초스마트 사회) Society 5.0이다. 장래 문제로서, 인구 감소·고령화·에너지, 환경·재해, 테러·지역 격차 문제 확대 등의 과제를 제4차 산업 혁명(IoT, 빅 데이터, AI(인공 지능) 로봇 등)에 의해 저감 또는 해소하는 기술 혁신이 필요해진다고 여겨지고 있다.
이들 과제를 해결하기 위해서는, 각종 전자 회로 제품이 대량으로, 또한 염가로 사회에 제공될 필요가 있다. 예를 들면, 프린티드 일렉트로닉스 이외의 센서는, 현시점에서 10∼50만엔/센서 모듈로, 장래적으로 유저가 요구하는 가격인 500엔 미만/센서 모듈에 대한 가격 격차가 해소되어 있지 않다.
또한, 프린티드 일렉트로닉스는, 플렉시블 하이브리드 일렉트로닉스로서, 플렉시블한 인쇄 배선과 기존의 리소그래피 기술로 제조되는 집적 회로(IC)의 조합, 하이브리드화함으로써, 고성능을 유지하면서 플렉시블한 제품이나 부품을 경제적으로 실현하기 위한 필수적인 기술 요소이다. 이 개념은, 미국을 중심으로 제창된 기술로, 제품 전체로서, 저비용과 고성능에 더하여, 경량화, 박형, 강인성(내충격성) 등의 우수한 물리 특성을 제공할 수 있어, 지금까지 없었던 용도의 이용을 전망하고 있다. 그러나, 플렉시블한 인쇄 배선에 이용되는 기판 재료로서는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에터 에터 케톤(PEEK), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리이미드(PI), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로스 트라이아세테이트(TAC), 셀룰로스 아세테이트 프로피오네이트(CAP) 등의, 강성이 높고 딱딱한 플라스틱스가 이용되고 있다(특허문헌 1). 이들 재료로 제작한 배선 기판은, 절곡(折曲)하면 형상이 원래대로 돌아가지 않거나, 또는, 금속 배선과 기판의 밀착성이 낮아, 기판으로부터의 응력으로 금속 배선이 기판으로부터 박리되어, 단열(斷裂)되는 경우가 있어, 벤더블 배선 기판 또는 신축할 수 있는 배선 기판을 얻을 수 없다.
또, 상기의 장래 문제의 과제를 해결하기 위해서, 웨어러블 디바이스나 메디컬 디바이스의 생체 센서나 생체 정보 모니터링에 대한 관심이 높아지고 있어, 인체에 장착하여 사람의 움직임을 검지하는 것이나, 심전도, 심박수, 혈압이나 체온과 같은 바이털 사인(생체 정보)을 검출하는 것이 시도되고 있다. 이들 생체 센서나 생체 정보 모니터는, 일반적으로 의복이나 장구(裝具)나 침구 등에 붙여 센싱이나 모니터가 행해진다.
그러나, 의복이나 장구에 마련된 생체 센서나 생체 정보 모니터는, 인체가 움직임으로써 생체의 대상 부위로부터 어긋나, 센싱 정밀도나 모니터 정밀도가 현저하게 저하된다는 문제가 있고, 생체 센서나 생체 정보 모니터를 인체에 직접 첩부함으로써 문제는 억제된다. 그래서 근년, 면내 방향으로 신축성을 갖는 기재나 배선을 갖는, 신축성(스트레처블) 일렉트로닉스로 불리는 기술이 검토되고, 인체의 관절 등의 움직임에 추종하여 신축 가능한 배선 기판이 제안되고 있다. 특허문헌 2에는, 신축성 기재와 도전성 미립자 및 엘라스토머를 포함하는 도전 패턴으로 구성되어, 기판 전체가 신축성을 구비하는 회로 기판이 기재되어 있다. 그러나, 특허문헌 2에 기재되어 있는 신축성 기재는 내열성이 낮아, 도전성 미립자와 엘라스토머를 고비점 용제로 신축성 기재 상에 페이스팅하여 인쇄 후, 120℃ 정도의 온도에서 가열할 수 없다. 그 때문에, 도전성 미립자끼리를 충분히 소결시킬 수 없어, 충분한 도전성을 발현할 수 없다.
또, 특허문헌 3에는, 도전성 배선을 도금 또는 인쇄로 묘화하기 위해서, 측쇄에 바이닐 중합체를 갖고, 가교 구조를 형성시켜 내구성을 높인 유레테인 수지를 사용하는 수용층 형성용 수지 조성물, 및 그것을 이용하여 얻어지는 수용 기재, 인쇄물, 도전성 패턴 및 전기 회로가 개시되어 있다. 그 해결하려고 하는 과제는, 안료 잉크나 도전성 잉크의 유동체를 담지할 수 있는 수용층(가교 유레테인 수지) 중, 각종 지지체와의 밀착성이 우수한 잉크 수용층을 형성하는, 인쇄성이 우수한 수용층 형성용 수지 조성물을 제공하는 것에 있다. 특허문헌 3에서는, 유동체를 이용하여 인쇄를 실시한 후에, 유레테인 수지에 가교 구조를 형성시킴으로써, 유레테인 수지로 이루어지는 수용층에 도금 약제나 각종 유기 용제에 대한 내성을 가지게 하여, 안료 잉크나 도전성 잉크의 유동체의 스며 나옴이나 박리를 방지하거나, 또는 안료 잉크나 도전성 잉크의 유동체에 대한 내구성을 발현시키고 있다. 특허문헌 3의 유레테인 수지는, 주쇄로서의 유레테인 수지의 구조의 측쇄에, 바이닐 중합체 유래의 구조가 그래프트된 것이며, 그 바이닐 중합체/유레테인 수지의 열가교 하이브리드 수지 조성물을 사용함으로써 내구성을 발현하고 있다. 구체적으로는, 유레테인 수지에 편말단에 2개의 수산기를 갖는 바이닐 중합체를 함유하는 폴리올, 폴리아이소사이아네이트, 필요에 따라서 쇄신장제를 반응시켜 얻어지는 것이 사용되고 있다.
그러나, 전술한 특허문헌 3에 있어서의 수용층 형성용 조성물은, 그것만으로는 사용할 수 없으며, 수용층 형성용 조성물과 수성 매체를, 잉크의 수용 기재로서 지지체의 편면 또는 양면의 일부 또는 전부에 도포 또는 함침시키고, 그 도포면에 포함되는 수성 매체를 휘발시키는 복잡한 공정을 거쳐 잉크 수용층을 형성하지 않으면 잉크의 도공을 할 수 없다. 또한, 특허문헌 3에서는, 일반적인 회로 기판 등의 도전성 패턴을 형성할 때에, 지지체로서 사용되는 경우가 많은, 폴리이미드 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 유리, 셀룰로스 나노파이버 등으로 이루어지는 지지체를 사용하는 것이 바람직하다고 되어 있다. 그러나, 이들은, 일반적으로 난부착성이기 때문에, 수지 등이 밀착하기 어려운 경우가 많다.
한편, 특허문헌 3에서는, 유연성이 필요한 용도 등에 사용되는 경우는, 비교적 유연하고 절곡 등이 가능한 것을 지지체에 사용하는 것이, 도전성 패턴에 유연성을 부여하고, 절곡 가능한 최종 제품을 얻는 데 있어서 바람직하다고 되어 있다. 구체적으로는, 1축 연신 등을 하는 것에 의해 형성된 필름 또는 시트상의 지지체를 사용하는 것이 바람직하다고 되어 있다. 그러나, 특허문헌 3에 예시되어 있는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름, 폴리이미드(PI) 필름, 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 필름 등의 연신 필름을 사용할 수 있었다고 하더라도, 이들 연신이 매우 어려운 지지체를 사용하여, 또한 안료 또는 도전성 잉크의 수성 매체를 포함하는 수용층 형성용 조성물의 잔류 수분에 의한 경시적인 마이그레이션을 억제하면서, 도전성 패턴 및 최종 제품으로서의 전기 회로를 대량으로, 또한 염가로 사회에 제공하기 위해서는, 더한층의 고도한 기술, 설비를 요하며, 품질 관리에 큰 과제를 갖고 있는 것은 분명하다.
상기한 대로, 프린티드 일렉트로닉스는, 산업적으로 매우 중요한 기술로서 자리매김되어, 활발한 연구 개발이 진행되고 있으며, 도포 인쇄 기술에 의해 회로 배선을 묘화하고, 소성하는 것에 의해 형성한 염가의 벤더블 배선 기판이나, 신축할 수 있는 배선 기판, 및 이들 배선 기판에 센서 기능, 근거리 무선 통신 기능을 가지게 한 벤더블 또는 신축성 전자 디바이스는, 웰페어 메디컬 용도나 웨어러블 디바이스 용도나 RFID 용도나 스마트폰, 태블릿 단말, 컴퓨터, 디스플레이 등을 위한 트랜지스터 용도나 메디컬, 개호 베드, 방범, 육아, 자동차 자동 운전, 애완 로봇, 드론 등을 위한 센서 또는 제어 부품 용도나 유기 EL, 액정 디스플레이, 조명, 자동차, 로봇, 전자 안경, 음악 플레이어 등의 전자 부품 용도에 이용할 수 있다. 또한, 굴곡성, 유연성을 가지며, 촉감이 양호하고 인체의 움직임에 추종할 수 있는 부드러운 접촉감을 가지는 센서 기능, 무선 통신 기능을 갖는 전자 디바이스를 제공하는 것이, 장래 문제의 과제 해결의 하나의 해결책으로서 필요하게 된다.
본 발명은, 인체 접촉감이 매우 양호하고, 굽힘, 접음에 극히 강하며, 신축성도 갖는 벤더블 배선 기판 또는 신축할 수 있는 배선 기판 및 그들에 의한 전자 디바이스를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은, 장쇄 폴리올과 폴리아이소사이아네이트를 반응시켜 합성 가능한 폴리유레테인으로서, 동적 점탄성 측정에 의해 저장 탄성률이 1MPa이 되는 온도가 155℃ 이상이고, 25℃에 있어서의 저장 탄성률이 20∼200MPa이고, 인장 강도가 20∼80MPa이고, 또한 파단 신도가 500∼900%인 폴리유레테인으로 이루어지는 필름과, 상기 필름의 표면에 접하여 형성된 회로 배선을 갖는 벤더블 배선 기판에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 장쇄 폴리올과 폴리아이소사이아네이트를 반응시켜 합성 가능한 폴리유레테인으로서, 동적 점탄성 측정에 의해 저장 탄성률이 1MPa이 되는 온도가 155℃ 이상이고, 25℃에 있어서의 저장 탄성률이 20∼200MPa이고, 인장 강도가 20∼40MPa이고, 또한 파단 신도가 500∼900%인 폴리유레테인으로 이루어지는 필름과, 상기 필름의 표면에 접하여 형성된 회로 배선을 갖고, 신장시키기 전의 상기 회로 배선의 비저항(Ω·cm) ρ0과 상기 회로 배선을 신장 변화시켰을 때의 비저항 ρ의 비 ρ/ρ0이 1.05∼10.0의 범위인 것을 특징으로 하는, 신축할 수 있는 배선 기판에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기 벤더블 배선 기판 또는 상기 신축할 수 있는 배선 기판과, 소정의 물리량을 측정하는 센서와, 근거리 무선 통신 기기를 갖는 벤더블 또는 신축성 전자 디바이스에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 인체 접촉감이 매우 양호하고, 굽힘, 접음에 극히 강하며, 신축성도 갖는 벤더블 배선 기판 또는 신축할 수 있는 배선 기판을 제공할 수 있다. 또, 이들 배선 기판에 센서 기능, 근거리 무선 통신 기능을 가지게 한 벤더블 또는 신축성 전자 디바이스를 제공할 수 있어, 높은 유연성과 신축성을 갖고, 경시적 황변이 없고, 높은 투명성이 있는 전자 부품 등을 얻는 것을 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 신축할 수 있는 배선 기판의 연신 배율과 ρ/ρ0의 실시예 8과 실시예 9의 관계도를 나타내는 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예 10의 스테인리스판 상의 벤더블 배선 기판의 개략 구성을 나타내는 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예 11의 스테인리스판 상의 센서 기능, 근거리 무선 통신 기능을 가지게 한 벤더블 전자 디바이스의 개략 구성을 나타내는 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예 10의 스테인리스판 상의 벤더블 배선 기판의 개략 구성을 나타내는 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예 11의 스테인리스판 상의 센서 기능, 근거리 무선 통신 기능을 가지게 한 벤더블 전자 디바이스의 개략 구성을 나타내는 것이다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대하여 설명한다. 한편, 수치 범위의 「A∼B」는 특별히 언급이 없으면, A 이상 B 이하를 나타낸다.
본 실시형태에 따른 벤더블 배선 기판, 신축할 수 있는 배선 기판 및 그들에 의한 전자 디바이스는, 장쇄 폴리올과 폴리아이소사이아네이트를 반응시켜 합성 가능한 폴리유레테인으로서, 동적 점탄성 측정에 의해 저장 탄성률이 1MPa이 되는 온도가 155℃ 이상이고, 25℃에 있어서의 저장 탄성률이 20∼200MPa이고, 인장 강도가 20∼80MPa이고, 또한 파단 신도가 500∼900%인 폴리유레테인의 단층 필름 상에 배선이 형성되는 것이다. 폴리유레테인은, 상기 폴리아이소사이아네이트 및 쇄신장제로 이루어지는 하드 세그먼트를 포함하고 있는 것이 바람직하고, 예를 들면, 상기 폴리아이소사이아네이트, 장쇄 폴리올(즉, 매크로폴리올) 및 쇄신장제의 반응에 의해 얻어지는 폴리유레테인을 들 수 있다. 특히, 아이소사이아네이트 화합물의 중합체인 폴리아이소사이아네이트가 트랜스체 비율 70%∼95%의 1,4-비스(아이소사이아네이토메틸)사이클로헥세인 유래의 구성 단위를 갖는 것이 적합하지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 실시형태에 따른 신축할 수 있는 배선 기판은, 비저항(Ω·cm) ρ0의 배선을 신장 변화시켰을 때의 비저항 ρ와의 비 ρ/ρ0이 1.05∼10.0의 범위이며, 이 신장 변화에 의한 비 ρ/ρ0의 범위를 만족시키고 있으면, 전기 배선과 사용해도 되고, 그 자체를 센서 부품으로서 사용해도 되며, 사용상의 제한을 받는 것은 아니다. 전술한 벤더블 배선 기판, 신축할 수 있는 배선 기판 및 그들에 의한 전자 디바이스는, 일반적인 하드 보드의 배선 기판 또는 전자 디바이스와 조합하여 다기능인 전자 디바이스를 제작하는 것이 제한되는 것도 아니다.
이 폴리유레테인에서는, 상기 폴리아이소사이아네이트 및 장쇄 폴리올의 반응에 의해, 소프트 세그먼트가 형성되고, 상기 폴리아이소사이아네이트 및 쇄신장제의 반응에 의해, 하드 세그먼트가 형성된다. 또, 필름 성형이나 가공의 용이성으로부터 해당 폴리유레테인은 열가소성 폴리유레테인인 것이 바람직하다.
본 실시형태에 따른 폴리유레테인을 제조하는 폴리아이소사이아네이트는, 아이소사이아네이트기의 총몰수에 대해서, 아이소사이아네이트 화합물의 아이소사이아네이트기가, 50몰%를 초과하고, 바람직하게는 70몰% 이상, 더 바람직하게는 80몰% 이상, 특히 바람직하게는 90몰%의 비율로 함유하고 있다. 가장 바람직하게는, 100몰% 함유하고 있다.
또, 해당 아이소사이아네이트 화합물이 1,4-비스(아이소사이아네이토메틸)사이클로헥세인인 경우에는, 시스-1,4-비스(아이소사이아네이토메틸)사이클로헥세인(이하, 시스 1,4체로 한다.), 및 트랜스-1,4-비스(아이소사이아네이토메틸)사이클로헥세인(이하, 트랜스 1,4체로 한다.)의 입체이성체가 있고, 본 발명에서는, 1,4-비스(아이소사이아네이토메틸)사이클로헥세인은 트랜스 1,4체를, 바람직하게는 50질량% 이상, 더 바람직하게는 70질량% 이상, 특히 바람직하게는 80질량% 이상 함유한다. 가장 바람직하게는, 95질량% 함유하고 있다.
또한, 상기 폴리아이소사이아네이트에 있어서, 아이소사이아네이트 화합물로서, 예를 들면, 4,4'-다이페닐메테인 다이아이소사이아네이트, 4,4'-다이페닐메테인 다이아이소사이아네이트의 중합물(카보다이이미드 변성물, 유레톤이민 변성물, 아실요소 변성물 등), 2,4'-다이페닐메테인 다이아이소사이아네이트, 2,2'-다이페닐메테인 다이아이소사이아네이트, 3,3'-다이메틸바이페닐-4,4'-다이아이소사이아네이트, 3,3'-다이메톡시바이페닐-4,4'-다이아이소사이아네이트, p-페닐렌 다이아이소사이아네이트, 4,4'-다이페닐 다이아이소사이아네이트, 4,4'-다이페닐 에터 다이아이소사이아네이트, 2,4-톨릴렌 다이아이소사이아네이트, 1,4-자일릴렌 다이아이소사이아네이트 등의 벤젠환 함유 폴리아이소사이아네이트(구체적으로는, 벤젠환 함유 다이아이소사이아네이트) 등을 들 수 있고, 나아가서는, 예를 들면, 1,4-비스(아이소사이아네이토메틸)사이클로헥세인, 1,3-사이클로펜테인 다이아이소사이아네이트, 1,4-사이클로헥세인 다이아이소사이아네이트, 1,3-사이클로헥세인 다이아이소사이아네이트, 3-아이소사이아네이토메틸-3,5,5-트라이메틸사이클로헥실 아이소사이아네이트, 4,4'-메틸렌비스(사이클로헥실 아이소사이아네이트), 메틸-2,4-사이클로헥세인 다이아이소사이아네이트, 메틸-2,6-사이클로헥세인 다이아이소사이아네이트, 1,3-비스(아이소사이아네이토메틸)사이클로헥세인, 1,3-비스(아이소사이아네이토에틸)사이클로헥세인, 1,4-비스(아이소사이아네이토에틸)사이클로헥세인, 2,5- 또는 2,6-비스(아이소사이아네이토메틸)노보네인 및 그의 혼합물 등의 지환족 다이아이소사이아네이트를 들 수 있다. 또한, 예를 들면, 트라이메틸렌 다이아이소사이아네이트, 테트라메틸렌 다이아이소사이아네이트, 펜타메틸렌 다이아이소사이아네이트, 헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트, 1,2-프로필렌 다이아이소사이아네이트, 1,2-뷰틸렌 다이아이소사이아네이트, 2,3-뷰틸렌 다이아이소사이아네이트, 1,3-뷰틸렌 다이아이소사이아네이트, 2,4,4- 또는 2,2,4-트라이메틸헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트, 2,6-다이아이소사이아네이트 메틸 카프로에이트 등의 지방족 다이아이소사이아네이트를 들 수 있다.
아이소사이아네이트 화합물을, 50몰%를 초과하는 비율로 함유하고, 또한 폴리아이소사이아네이트와 쇄신장제의 반응에 의해 형성되는 하드 세그먼트를 함유하고 있고, 동적 점탄성 측정에 의해 저장 탄성률이 1MPa이 되는 온도가 155℃ 이상인 폴리유레테인을 제조할 수 있는 아이소사이아네이트 화합물은, 바람직하게는, 4,4'-다이페닐메테인 다이아이소사이아네이트 및/또는 1,4-비스(아이소사이아네이토메틸)사이클로헥세인을 들 수 있다. 특히 바람직하게는, 1,4-비스(아이소사이아네이토메틸)사이클로헥세인이다.
장쇄 폴리올은, 수산기를 2개 이상 갖는 수 평균 분자량 400 이상의 화합물로서, 예를 들면, 폴리에터 폴리올, 폴리에스터 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올 등을 들 수 있고, 폴리에터 폴리올로서는, 예를 들면, 폴리프로필렌 글라이콜, 폴리테트라메틸렌 에터 글라이콜 등을 들 수 있다.
장쇄 폴리올의 수 평균 분자량(표준 폴리에틸렌 글라이콜을 검량선으로 하는 GPC 측정에 의한 수 평균 분자량)은, 예를 들면, 400∼5000, 바람직하게는 500∼3500, 더 바람직하게는 1500∼2500이고, 그 수산기가는, 예를 들면, 10∼125mgKOH/g이다.
폴리에스터 폴리올로서는, 예를 들면, 다가 알코올과 다염기산을, 공지된 조건하, 반응시켜 얻어지는 중축합물을 들 수 있다.
다염기산으로서는, 예를 들면, 옥살산, 말론산, 석신산, 메틸석신산, 글루타르산, 아디프산, 1,1-다이메틸-1,3-다이카복시프로페인, 3-메틸-3-에틸글루타르산, 아젤라산, 세바스산, 그 밖의 지방족 다이카복실산(탄소수 11∼13), 수베르산, 운데케인이산, 도데케인이산, 트라이데케인이산, 테트라데케인이산, 펜타데케인이산, 옥타데케인이산, 노나데케인이산, 에이코세인이산, 메틸헥세인이산, 시트라콘산, 수첨 다이머산, 말레산, 푸마르산, 이타콘산, 오쏘프탈산, 아이소프탈산, 테레프탈산, 톨루엔다이카복실산, 다이머산, 헤트산 등의 카복실산, 및 그들 카복실산으로부터 유도되는 산 무수물, 산 할라이드, 리시놀레산, 12-하이드록시스테아르산 등을 들 수 있다.
또한, 폴리에스터 폴리올로서, 예를 들면, 2가 알코올을 개시제로 해서, 예를 들면, ε-카프로락톤, γ-발레로락톤 등의 락톤류를 개환 중합하여 얻어지는, 폴리카프로락톤 폴리올, 폴리발레로락톤 폴리올, 나아가서는, 그들에 2가 알코올을 공중합한 락톤계 폴리올 등을 들 수 있다.
나아가서는, 피마자유 폴리올, 혹은 피마자유 폴리올과 폴리프로필렌 글라이콜을 반응시켜 얻어지는 변성 피마자유 폴리올 등을 들 수 있다.
폴리카보네이트 폴리올로서는, 예를 들면, 2가 알코올을 개시제로 하는 에틸렌 카보네이트의 개환 중합물이나, 예를 들면, 1,3-프로페인다이올, 1,4-뷰테인다이올, 1,5-펜테인다이올이나 1,6-헥세인다이올 등의 2가 알코올과, 개환 중합물을 공중합한 비정성(상온 액상) 폴리카보네이트 폴리올 등을 들 수 있다.
이들 장쇄 폴리올은, 단독 사용 또는 2종류 이상 병용할 수 있다. 또한, 이들 중, 바람직하게는, 폴리테트라메틸렌 에터 글라이콜, 폴리카보네이트 폴리올, 폴리에스터 폴리올을 들 수 있고, 더 바람직하게는, 비정성(상온 액상) 폴리테트라메틸렌 에터 글라이콜, 비정성(상온 액상) 폴리카보네이트 다이올, 비정성(상온 액상) 폴리에스터 폴리올을 들 수 있다.
또, 폴리유레테인의 합성은, 장쇄 폴리올과 함께, 상기한 저분자량 폴리올을 병용해도 된다.
본 실시형태에 따른 쇄신장제로서는, 예를 들면, 2가 알코올, 3가 알코올 등의 저분자량 폴리올, 예를 들면, 모노아민, 예를 들면, 지환족 다이아민, 지방족 다이아민 등의 다이아민 등을 들 수 있다.
모노아민으로서는, 예를 들면, 다이메틸아민, 다이에틸아민, 다이-n-프로필아민, 다이아이소프로필아민, 다이-n-뷰틸아민, 다이아이소뷰틸아민, 다이-t-뷰틸아민, 다이헥실아민, 2-에틸헥실아민, 3-메톡시프로필아민, 3-에톡시프로필아민, 3-(2-에틸헥실옥시프로필아민), 3-(도데실옥시)프로필아민, 모폴린 등을 들 수 있다.
지환족 다이아민으로서는, 예를 들면, 1-아미노-3-아미노메틸-3,5,5-트라이메틸사이클로헥세인, 비스-(4-아미노사이클로헥실)메테인, 다이아미노사이클로헥세인, 3,9-비스(3-아미노프로필)-2,4,8,10-테트라옥사스파이로[5,5]운데케인, 1,3- 및 1,4-비스(아미노메틸)사이클로헥세인 및 그들의 혼합물, 1,3- 및 1,4-사이클로헥세인다이아민 및 그들의 혼합물 등을 들 수 있다.
지방족 다이아민으로서는, 예를 들면, 에틸렌다이아민, 프로필렌다이아민, 헥사메틸렌다이아민, 하이드라진, 1,2-다이아미노에테인, 1,2-다이아미노프로페인, 1,3-다이아미노펜테인 등을 들 수 있다. 이들 쇄신장제를 사용하여 쇄신장하면, 폴리유레테인에 함유되는 하드 세그먼트에 유레아기(-NH2-CO-NH2-)를 포함시킬 수 있다. 그 때문에, 굴곡성, 신축성 및 신장성이 우수한 열가소성 폴리유레테인을 얻을 수 있다.
폴리유레테인은, 그 중량 평균 분자량(표준 폴리스타이렌을 검량선으로 하는 GPC 측정에 의한 중량 평균 분자량)이, 예를 들면, 60,000∼300,000, 바람직하게는 90,000∼250,000이다.
또한, 폴리유레테인에 있어서, 상기 폴리아이소사이아네이트와 쇄신장제의 반응에 의해 형성되는 하드 세그먼트 농도는, 바람직하게는 2∼30질량%, 더 바람직하게는 3∼20질량%, 특히 바람직하게는 3∼10질량%이다.
또한, 폴리유레테인은, 측쇄에 바이닐 중합체에서 유래하는 구조를 실질적으로 갖지 않는다.
또한, 본 실시형태에 따른 폴리유레테인은, 황변이 없고 높은 투명성이 요구되는 경우, 필요에 따라서, 산화 방지제, 계면활성제, 가소제 등의 개질제, 자외선 흡수제, 항균제 등의 안정제, 유리 섬유, 무기 충전제 등의 보강제를 가해도 된다.
본 실시형태에 따른 폴리유레테인의 황변이 없고 높은 투명성이 요구된다란, 폴리유레테인으로부터, 예를 들면, 용액 캐스팅법, 가열 용융법, 용융 압출 성형법, 사출 성형법 등의 성형법으로 얻어진 필름, 시트 등의 성형물의 전광선 투과율이 80% 이상인 투명성을 갖는 것이고, 바람직하게는 83% 이상, 더 바람직하게는 85% 이상, 특히 바람직하게는 90% 이상이다.
본 실시형태에 따른 폴리유레테인의 필름의 막 두께는, 1∼500μm인 것이 바람직하고, 나아가 1∼350μm인 것이 보다 바람직하다. 특히, 인체에 첩부할 수 있는 벤더블 배선 기판, 신축할 수 있는 배선 기판이나 센서 기능을 탑재하는 벤더블 또는 신축성 전자 디바이스의 경우, 이들 배선 기판이나 전자 디바이스의 터치감은, 필름의 두께에도 의존하며, 그 필름의 두께는, 3∼250μm인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 3∼150μm이다. 이 두께가 500μm를 초과하면 필름의 강성이 증가하는 것에 의해, 터치감이 악화되는 경우도 있다. 또한, 강성과 신축성은 상반되는 작용이며, 강성이 높은 신축성을 갖는 배선 기판에는 당연히 적합하지 않고, 이 두께를 초과한 강성이 증가한 필름의 사용은, 배선을 파단시키지 않고 신축성을 유지하는 것이 어려운 경우가 있다.
본 실시형태에 따른 폴리유레테인으로 이루어지는 필름은 단층이어도, 다층 적층이어도 된다.
또한, PET 필름, PI 필름, PEN 필름 등의 강성이 높은 필름을 해당 폴리유레테인의 단층 필름과 병용하면, 본 발명에 있어서의 벤더블 또는 신축할 수 있는 배선 기판을 얻을 수 없다. 또, 이들을 병용하면 터치감을 악화시키므로, 본 실시형태에서는 사용하지 않는 편이 좋다.
또한, 본 실시형태에 따른 폴리유레테인의 단층 필름상의 성형물을 얻는 경우에는, 예를 들면, 용제 캐스팅법으로 지지체 상에 필름을 형성하고, 100℃ 이상의 온도에서 가열 처리 등을 실시하고, 냉각 후, 지지체로부터 필름을 박리시키는 것에 의해 필름을 제조할 수 있다. 지지체로부터의 필름의 박리는, 필름의 단부에 시판 테이프를 첩부하고, 이것에 응력을 가하여 박리하는 것에 의해 행해도 되고, 용제 등의 액체를 필름과 지지체의 접촉 계면에 접촉시켜 지지체 표면과 필름의 접촉면의 표면 장력의 차를 이용하여 필름을 박리하는 것에 의해 행해도 된다. 또는, 레이저 리프트 오프를 사용해도 된다.
또한, 용융 성형법에 의해 제작하는 방법을 들 수 있다. 용융 성형법으로 필름 제조하는 방법으로서는, 상기에 예시한 본 실시형태에 따른 폴리유레테인을 용융 혼련기로부터 T 다이를 거쳐 필름화하는 방법이나, 가열판을 이용하여 프레스해서 필름화하는 방법이나, 인플레이션법 등을 들 수 있다. T 다이에 의한 용융 압출 필름 제조에 있어서는, 예를 들면, 필요에 따라서 첨가제를 배합한 폴리유레테인을 압출기에 투입하고, 유리 전이 온도보다도 바람직하게는 50℃∼300℃ 높은 온도, 보다 바람직하게는 100℃∼250℃ 높은 온도에서 용융 혼련하여, T 다이로부터 압출하고, 냉각 롤 등으로 용융 폴리머를 냉각함으로써 필름으로 가공할 수 있다. 또한, 가열판을 이용하여 프레스해서 필름화할 때의 가열의 온도는, 상기의 용융 혼련할 때의 온도와 동등하게 행해진다.
연질성의 필름을 얻는 경우, PET 등의 이형 가능한 필름 상에 용융 성형한 필름이 100℃ 이하까지 냉각된 후에, PET 등의 이형 가능한 필름을 양면 또는 편면에 올린 형태로 핸들링하면 필름간의 하중에 의한 부착을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 폴리유레테인의 필름상의 성형물에는, 실질적으로 수분을 포함하지 않는다. 이것은, 회로 배선이 경시적인 마이그레이션을 야기하지 않고 안정적인 전기 특성을 유지하기 위해서 중요한 인자이다.
본 실시형태에 따른 폴리유레테인의 단층 필름의 상온 25℃에 있어서의 영률 또는 저장 탄성률은, 20∼200MPa이고, 바람직하게는 20∼150MPa이다. 본 실시형태에 있어서, 폴리유레테인으로 이루어지는 필름 상에 금속 입자 잉크 또는 페이스트를 도포 인쇄 기술에 의해 직접 회로 배선을 묘화하고, 소성하는 온도는, 바람직하게는 80℃∼170℃이다.
특히, 최고 온도 170℃에 대해서, 상기 필름의 영률 또는 저장 탄성률은, 1MPa 이상의 강도를 유지하는 것이 배선 형성에는 바람직하고, 나아가, 155℃ 이상에 대해서 이 필름의 영률 또는 저장 탄성률은, 1MPa 이상의 강도를 유지하는 것이 바람직하다.
본 실시형태에 있어서, 해당 폴리유레테인 필름은, 인장 강도가 20∼80MPa이고, 또한 파단 신도가 500∼900%로, 충분한 강도, 신도를 갖는다.
일반적으로 배선 형성의 필름 또는 시트로서 이용되고 있는 PET나 PEN과 같은 폴리에스터나 폴리이미드의 상온에 있어서의 영률 또는 저장 탄성률은, 폴리에스터가 2∼4GPa, 폴리이미드가 3∼7GPa이다. 이들을 이용하여 제작한 배선 기판이나 전자 디바이스는, 어느 정도의 플렉시빌리티를 갖지만, 이들의 높은 영률 또는 저장 탄성률이 한 요인으로, 매우 딱딱하고, 뻣뻣함감이 있는 배선 기판이나 전자 디바이스밖에 제공할 수 없다. 그 감촉은, 인체의 피부 표층의 영률이 25∼220kPa(S, MacNeil, Nature, 445, 874(2007))이므로, 그 이상의 영률 또는 저장 탄성률에서 피부는, 감촉을 인식하고, 그 영률 또는 저장 탄성률이 1GPa 이상인 구조물은, 감촉적으로 매우 딱딱하다고 인식된다.
한편, 본 실시형태에 따른 폴리유레테인의 단층 필름은, 상온 25℃에 있어서 200MPa 이하의 영률 또는 저장 탄성률을 갖고, 인장 강도가 20∼80MPa이고, 또한 파단 신도가 500∼900%이며, 추가로 그 경도(아스카)가 83∼100A임으로써, 끈적임이 없고, 유연성, 신축성을 가져온다. 이 물성치를 갖는 필름을 이용하는 것에 의해, 벤더블 또는 신축할 수 있는 배선 기판, 나아가 이들에 의한 배선 기판 상에 센서 기능, 근거리 무선 통신 기능을 가지게 한 벤더블 또는 신축성 전자 디바이스로서, 인체에 접촉하는 기판 이면(裏面)이 인체에 대해서도 양호한 접촉감이 얻어진다.
또한, 이 경도는, 해당 폴리유레테인의 단층 필름의 영률 또는 저장 탄성률과 상관 관계가 있고, 예를 들면, 경도가 80A이면, 동적 점탄성 측정에 의해 저장 탄성률이 1MPa 이상이 되는 온도가 150℃ 전후 이하이고, 인장 강도가 20MPa 이하이므로, 내열성이 급격하게 악화된다. 도포 인쇄 기술에 의해, 금속 입자 잉크 또는 페이스트로 해당 폴리유레테인 필름 상에 직접 회로 배선을 묘화하고, 그 후 소성할 때의 온도에 견딜 수 없어, 배선 변형이나 단선을 야기한다. 게다가, 후술하는 접속 배선이나 전자 부품류를 실장할 때의 플로 온도 또는 리플로 온도에 견딜 수 없음으로써 야기되는, 필름 자신의 변형에 의한 회로 불량이나, 지지체 상에 필름이 융착하여 프로세스 불량을 야기하기 때문에, 벤더블 또는 신축할 수 있는 배선 기판, 또는 벤더블 또는 신축성의 전자 디바이스를 제조할 수 없다.
한편, 본 실시형태에 있어서 이용되는 금속 입자 잉크 또는 페이스트는, 도포 인쇄 기술에 의해 직접 회로 배선을 묘화하고, 소성하는 것에 의해 배선을 형성할 수 있는 것이며, 도전성이 높은 금속 나노입자, 나노플레이크, 또는 나노튜브를 사용할 수 있다. 이 금속으로서는, 예를 들면, 금, 은, 구리, 니켈, 아연, 알루미늄, 칼슘, 마그네슘, 철, 백금, 팔라듐, 주석, 크로뮴, 납 등의 금속 입자나, 은/팔라듐 등의 이들 금속의 합금; 산화 은, 유기 은, 유기 금 등의 비교적 저온에서 열분해되어 도전성 금속을 주는 열분해성 금속 화합물; 산화 아연(ZnO), 산화 인듐 주석(ITO) 등의 도전성 금속 산화물 입자 등을 이용할 수 있지만, 금, 은, 구리의 금속이 적합하게 이용되고, 특히, 대기 중에서 안정한, 경시 변화가 적고, 경제성도 손색없는 은이 바람직하게 이용된다.
금속 입자 잉크 또는 페이스트로서, 공지된 것을 사용할 수 있다. 또한, 금속 입자의 평균 입경은, 예를 들면, 5∼500nm의 범위에 있다.
금속 입자 잉크 또는 페이스트의 실온(25℃)에 있어서의 점도는, 예를 들면, 1∼500mPa·s의 범위에 있다. 점도는, 용제로 조정할 수 있고, 용제로서는, 특별히 제한은 없지만, 예를 들면, 메탄올, 에탄올, 뷰탄올 등의 알코올류, 테트라하이드로퓨란, 다이에틸 에터, 다이뷰틸 에터, 다이메톡시에테인 또는 다이옥세인 등의 에터류, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 또는 에틸벤젠 등의 방향족 탄화수소, 펜테인, 헥세인 또는 헵테인 등의 지방족 탄화수소, 사이클로펜테인, 사이클로헥세인, 메틸사이클로헥세인, 다이메틸사이클로헥세인 또는 데칼린 등의 지방족 환상 탄화수소, 메틸렌 다이클로라이드, 다이클로로에테인, 다이클로로에틸렌, 테트라클로로에테인, 클로로벤젠 또는 트라이클로로벤젠 등의 할로젠화 탄화수소, 아세트산 메틸 또는 아세트산 에틸 등의 에스터 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 이용해도 되고, 2종류 이상을 조합하여 이용해도 된다. 또, 이들에 더하여 레벨링제를 병용해도 되고, 고분자 화합물을 함유시켜, 상기의 금속 입자 잉크 또는 페이스트의 기능을 보완해도 된다. 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 접착성을 부여하거나, 혹은 탄성을 조절하기 위해서 아크릴 수지나 에폭시 수지, 다종 엘라스토머 등을 혼합해도 된다. 금속 입자 잉크 또는 페이스트의 점도가 상기의 범위에 있으면, 도포 인쇄 방법을 적절히 선택할 수 있고, 전기 특성을 고려한 데다가 배선 폭이나 배선 높이를 설계한 뒤에 금속 입자 잉크 또는 페이스트를 인쇄 묘화할 수 있다.
본 실시형태에 따른 인쇄 후에 소성 형성한 배선 폭이나 배선 높이에는, 특별히 제한은 없지만, 통상은, 배선 폭은, 0.5μm∼10cm의 범위로 형성되고, 바람직하게는 1μm∼10mm로 형성되며, 배선 높이는, 100nm∼1000μm의 범위이고, 바람직하게는 500nm∼100μm이다.
상기의 금속 입자 잉크 또는 페이스트를 상기의 폴리유레테인의 필름 상에 도포하는 인쇄 방법으로서는, 스크린 인쇄, 그라비어 오프셋 인쇄, 소프트 블랭킷 그라비어 오프셋 인쇄, 플렉소 인쇄, 볼록판 반전 인쇄, 잉크젯 인쇄, 스핀 코팅 도포법 등을 들 수 있다.
이들 인쇄 방법에 의해, 금속 입자 잉크 또는 페이스트를 상기의 폴리유레테인의 단층 필름 상에 직접 도포할 수 있어, 회로 배선을 묘화한다. 그 후, 소성하는 것에 의해 배선을 형성한 벤더블 배선 기판 또는 신축할 수 있는 배선 기판을 제작할 수 있다. 대기 중에서 소결시켜도 되고, 질소 가스, 희가스 등의 불활성 가스 중에서 소결시켜도 된다. 그때, 해당 필름은, 미리, 유리, 스테인리스, PET 등의 플라스틱 등의 경질이고 또한 표면이 평활한 대 또는 판 위에, 내열 테이프로 고정, 진공 흡인 또는 가열 밀착시켜, 인쇄 및 소성할 수 있다.
이 소성하는 온도는, 전술한 바와 같이 80℃∼170℃이고, 소성 용융 금속막과 해당 폴리유레테인의 단층 필름 표면의 계면에서, 균일하고 또한 강고한 융착 계면을 형성시킬 수 있다. 이 금속 용융막과 폴리유레테인 필름 표면의 밀착성은, 소성 가열 시의 필름의 높은 영률 또는 저장 탄성률, 경도와 유레테인 결합에 의해 담보되어, 발현될 수 있다. 인쇄 도포한 금속 입자의 소성에는, 제논 플래시 램프를 이용한 광 소성법, 적외선 히터를 이용한 오븐이나 플레이트 상에서의 가열 소성법 등을 이용할 수 있다. 또, 해당 폴리유레테인을 사용하는 것에 의해, 소성 시에 신축 방지 가이드를 마련할 필요가 없이 가열할 수 있다.
금속 입자 잉크 또는 페이스트를 필름 상에 직접 도포하기 전에 있어서, 해당 폴리유레테인의 단층 필름의 표면 에너지(표면 자유 에너지)는, 15mN/m 이상인 것이 바람직하다. 폴리머의 구조상의 특징으로서, 상기 범위의 표면 에너지를 갖고 있다고 말할 수 있다. 표면 에너지의 상한치는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 80mN/m이다.
전술한 바와 같은 이유에 의해, 용융 금속 배선과 폴리유레테인 필름 표층의 밀착성이 발현되어, 배선 기판이나 전자 디바이스의 벤더블성 또는 신축성 기능을 발현할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서 금속 입자 잉크 또는 페이스트를 상기의 폴리유레테인의 단층 필름 상에 직접 인쇄 도포함으로써, 배선 회로가 묘화된다. 그 후, 소성하는 것에 의해 회로 배선을 형성한다. 이들 벤더블 또는 신축할 수 있는 배선 기판의 배선은, 다층 배선으로 할 수 있다. 그때, 상하 배선간에 절연막을 형성하고, 동시에 스루 홀을 마련할 수 있다.
절연막 재료로서는, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리스타이렌, 폴리바이닐페놀, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리에스터, 폴리바이닐 알코올, 폴리아세트산 바이닐, 폴리유레테인, 폴리설폰, 폴리벤족사졸, 폴리실세스퀴옥세인, 에폭시 수지, 페놀 수지 등의 유기 절연 재료를 이용할 수 있고, 벤더블 또는 신축 특성의 내구성을 향상시키기 위해서, 가교제(예를 들면, 멜라민)를 병용해도 된다.
이 절연막을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 유기 절연 재료를 포함하는 절연막 형성용 조성물을 도포하여, 막 형성하는 방법을 이용할 수 있고, 스프레이 코팅법, 스핀 코팅법, 블레이드 코팅법, 딥 코팅법, 캐스팅법, 롤 코팅법, 바 코팅법, 다이 코팅법 등이나, 패턴 형성을 하면서 도포하는 스크린 인쇄, 그라비어 오프셋 인쇄, 소프트 블랭킷 그라비어 오프셋 인쇄, 플렉소 인쇄, 볼록판 반전 인쇄, 잉크젯 인쇄 등을 들 수 있다.
상기의 절연막 형성용 조성물에는, 필요에 따라서, 용매가 포함되어 있어도 된다. 또, 절연막 형성용 조성물에는 가교 성분이 포함되어도 된다. 예를 들면, 하이드록시기를 함유하는 유기 절연 재료에 대해, 멜라민 등의 가교 성분을 첨가함으로써, 절연막에 가교 구조를 도입할 수 있다. 알킬 규소기나 알콕시 규소기 등의 작용기를 갖는 유기 절연 재료에 대해서는, 경화제 또는 반응 개시제를 혼합시켜 절연막에 가교 구조를 도입할 수 있다. 그때, 도막을 가열하여 소성해도 되고, 가열 프로세스가 용제 제거나 휘발 성분 제거를 겸하는 것은, 절연 특성이나 그 상하에 형성되는 금속 배선의 전기 저항을 낮게 유지하는 데 있어서 바람직하다. 그 가열 온도는, 200℃ 이하가 바람직하고, 특히 80∼200℃이며, 바람직하게는 100∼170℃이다.
절연막 형성용 조성물에 포함되어도 되는 유기 용매의 종류나 조합에 대해서는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, 데카하이드로나프탈렌, N-메틸-2-피롤리돈, 아니솔, γ-뷰티로락톤, 클로로벤젠, 다이클로로벤젠, 트라이클로로벤젠, 테트랄린, 1-메틸나프탈렌, 1,4-다이아이소프로필벤젠, 다이에틸렌 글라이콜 모노뷰틸 에터, 프로필렌 글라이콜 1-모노메틸 에터 2-아세테이트, 아세트산 뷰틸, 에탄올, 뷰탄올 등을 들 수 있다.
또한, 형성되는 절연막의 막 두께는 특별히 한정되지 않고, 50nm∼10μm가 바람직하고, 200nm∼5μm가 보다 바람직하다. 이 범위이면, 벤더블 또는 신축 성능에는, 영향을 미치는 경우는 없다.
다층 배선을 형성할 때, 배선 기판 표면이, 절연막 형성 조성물의 도포액의 젖음성이 나쁜 경우가 있고, 그 경우는, 배선 기판에 대해서, 산소, 질소, 아르곤 등을 반응성 가스로서 이용한 플라즈마 처리, 자외선 조사 처리, 자외선 오존 처리 등의 표면 처리를 행함으로써 젖음성을 높여도 된다.
또한, 본 실시형태에 있어서 금속 입자 잉크 또는 페이스트와 병용하여 도전성 유기 화합물을 병용해도 되고, 예를 들면, 폴리에틸렌 다이옥시싸이오펜/폴리스타이렌 설폰산(PEDOT/PSS), 폴리(3-헥실싸이오펜-2,5-다이일)/[6,6]페닐 C61 뷰티르산 메틸 에스터(P3HT/PCBM), 폴리아닐린 등을 이용할 수 있다. 또, 카본 나노튜브, 그래핀 등의 탄소계의 도전 재료를 이용할 수 있다. 이들 도전성 유기 화합물 또는 탄소계의 도전 재료를 금속 입자 잉크 또는 페이스트에 혼합하여, 본 실시형태의 기능을 보완해도 된다.
본 발명에 있어서의 벤더블 배선 또는 벤더블 전자 디바이스의 벤더블이란, 참고 규격 JIS C5016이나 ASTM D2176과 같은 반복 절첩(折疊) 굽힘 동작을 주었을 때의 피로 강도를 가리키는 것은 아니며, 극소 굴곡 반경에 대해서 전기 저항의 변화가, 임의의 역치를 초과하지 않고서, 회로 배선으로서의 기능을 유지할 수 있는 것을 가리킨다. 굴곡 반경과 전기 저항 변화의 관계는, 배선 폭, 배선 높이에 의존하며, 소성 형성한 배선 폭은, 0.5μm∼10cm의 범위로 형성되고, 바람직하게는 1μm∼10mm로 형성되며, 그 배선 높이는, 100nm∼1000μm의 범위이고, 바람직하게는 500nm∼100μm이다. 본 발명에 있어서는, 굴곡 반경이 3∼0.25mm인 상태에 있어서, 그 전기 저항의 변화의 역치가, 180°로 굴곡했을 때의 전기 저항치로부터 굴곡 전의 저항치와의 차의 값을 굴곡 전의 저항치로 나눈 값의 절대치가 0∼30%인 배선 기판을 벤더블로 한다. 이 범위는, 바람직하게는 0∼20%이고, 더 바람직하게는 0∼15%이다.
또한, 이 벤더블 배선 기판에 사용하는 폴리유레테인의 유리 전이 온도(동적 점탄성 측정에 의한 tanδ 피크 온도)는, 바람직하게는 -48℃∼10℃이고, 보다 바람직하게는 -45℃∼5℃이며, 더 바람직하게는 -45℃∼0℃이다.
또, 동적 점탄성 측정에 의해 저장 탄성률이 1MPa이 되는 온도가 155℃ 이상이고, 25℃에 있어서의 저장 탄성률이 20∼200MPa이고, 파단 신도가 500∼900%이고, 또한 폴리유레테인의 인장 강도가 20∼40MPa인 폴리유레테인 필름 상에, 소성 후 신축할 수 있는 배선을 형성하는 금속 입자 잉크 또는 페이스트를 이용하여, 도포 인쇄 기술에 의해 직접 회로 배선을 묘화하고, 소성하는 것에 의해 배선이 형성되며, 비저항(Ω·cm) ρ0의 배선을 신장 변화시켰을 때의 비저항 ρ와의 비 ρ/ρ0이 1.05∼10.0의 범위에서 변화하는 특징을 갖는 신축할 수 있는 배선 기판은, 높은 유연성, 신축성과 양호한 촉감과 인체의 움직임에 대해서 추종할 수 있는 전자 디바이스를 제공할 수 있다.
여기에서, 이 신축할 수 있는 배선 기판에 사용하는 폴리유레테인의 유리 전이 온도(동적 점탄성 측정에 의한 tanδ 피크 온도)는, 바람직하게는 -48℃∼-20℃이고, 보다 바람직하게는 -45℃∼-25℃이다. 유리 전이 온도는, 실용 온도를 나타내고 있는 것은 아니며, 실용 온도는, 동적 점탄성 측정에 의해 저장 탄성률이 1MPa이 되는 온도가 지배하고 있다.
본 실시형태에 있어서 소성 후 신축할 수 있는 배선을 형성하는 금속 입자 잉크 또는 페이스트로 이루어지는 신축할 수 있는 배선은, 전술한 도포 인쇄 기술에 의해 직접 회로 배선을 묘화하고, 소성하는 것에 의해 배선을 형성하는 것이며, 도전성이 높은 금속 나노입자, 나노플레이크, 또는 나노튜브와, 신축성을 부여하기 위해서 고무 탄성을 갖는 수지, 예를 들면, 아크릴 수지나 에폭시 수지, 다종 엘라스토머 등을 혼합한 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
이들 신축할 수 있는 배선의 형성에는 금속 입자 잉크 조성물 또는 페이스트 조성물을 사용할 수 있고, 그 점도는 적절히 용제로 조정할 수 있다. 용제로서는, 특별히 제한은 없지만, 예를 들면, 메탄올, 에탄올, 뷰탄올 등의 알코올류, 테트라하이드로퓨란, 다이에틸 에터, 다이뷰틸 에터, 다이메톡시에테인 또는 다이옥세인 등의 에터류, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 또는 에틸벤젠 등의 방향족 탄화수소, 펜테인, 헥세인 또는 헵테인 등의 지방족 탄화수소, 사이클로펜테인, 사이클로헥세인, 메틸사이클로헥세인, 다이메틸사이클로헥세인 또는 데칼린 등의 지방족 환상 탄화수소, 메틸렌 다이클로라이드, 다이클로로에테인, 다이클로로에틸렌, 테트라클로로에테인, 클로로벤젠 또는 트라이클로로벤젠 등의 할로젠화 탄화수소, 아세트산 메틸 또는 아세트산 에틸 등의 에스터 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 이용해도 되고, 2종류 이상을 조합하여 이용해도 된다.
또한, 본 실시형태에서의 신축할 수 있는 배선을 형성할 수 있는 도전성 금속으로서는, 예를 들면, 금, 은, 구리, 니켈, 아연, 알루미늄, 칼슘, 마그네슘, 철, 백금, 팔라듐, 주석, 크로뮴, 납 등의 금속 입자나, 은/팔라듐 등의 이들 금속의 합금; 산화 은, 유기 은, 유기 금 등의 비교적 저온에서 열분해되어 도전성 금속을 주는 열분해성 금속 화합물; 산화 아연(ZnO), 산화 인듐 주석(ITO) 등의 도전성 금속 산화물 입자 등을 이용할 수 있지만, 금, 은, 구리의 금속이 적합하게 이용되고, 특히, 대기 중에서 안정한, 경시 변화가 적고, 경제성도 손색없는 은이 바람직하게 이용된다.
본 실시형태에 있어서, 신축할 수 있는 배선을 형성한 후에, 신축할 수 있는 배선 기판을 잡아 늘이거나, 원래대로 되돌리거나 할 수 있다. 임의의 길이로 잡아 늘이는 것(신장)에 의해 비저항비를 연신 배율의 함수로서 나타낼 수 있는 신축할 수 있는 배선 기판을 제작할 수 있다. 그 변화는, 현미경 관찰 등에 의해 배선의 부분 단열이나 형상 변화가 일어나고 있는 것이 아니라, 신장 변화에 의해, 배선과 기판 계면이나 배선 내부의 응력을 받아, 신축할 수 있는 배선 자신이 전기적인 특성 변화를 일으켜, 저항치를 증가시키고 있는 것이 본 발명에서 분명해졌다.
신장 전의 그 비저항(Ω·cm) ρ0으로 하고, 해당 배선을 신장 변화시켰을 때의 비저항 ρ와의 비 ρ/ρ0이 1.05∼10.0의 범위에서 폴리유레테인 필름의 인장 강도나 폴리아이소사이아네이트 골격에 의존하면서, 그 비가 연신 배율의 함수인 것이 본 발명에서 밝혀지고, 그 상관 계수가 0.90 이상의 관계로 근사 관계에 있는 것을 알 수 있었다. 이 비저항의 비의 범위에서는, 연신 배율은, 1.1∼2.9의 배율에서 폴리유레테인의 인장 강도나 폴리아이소사이아네이트 골격에 및 신장률에 의존하여, 신축할 수 있는 배선을 실시한 신축할 수 있는 배선 기판의 제공을 가능하게 했다.
이것도 벤더블 배선인 것은 말할 필요도 없고, 전술한 바와 마찬가지로, 실시형태에 있어서는, 굴곡 반경이 3∼0.25mm인 상태에 있어서, 그 전기 저항의 변화의 역치가, 180°로 굴곡했을 때의 전기 저항치로부터 굴곡 전의 저항치와의 차의 값을 굴곡 전의 저항치로 나눈 값의 절대치가 0∼30%인 배선 기판을 벤더블로 하며, 이 범위는, 바람직하게는 0∼20%이고, 더 바람직하게는 0∼15%이다.
본 실시형태에 따른 비저항치 ρ0은, 10-6∼10-4Ω·cm의 범위에 적용할 수 있다. ρ/ρ0이 1.05∼10.0의 범위에서는, 증폭기와 같은 제어 부품으로 전압 또는 전류를 일정하게 제어할 수 있고, 예를 들면, ρ0이 최대치 10-4Ω·cm인 경우이고, 또한 ρ/ρ0이 최대치 10.0인 경우, 최대 증폭치 100배로 제어함으로써, 그 비저항치는 10-6Ω·cm까지 저하시켜, 전자 회로를 정상적으로 구동할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서의 해당 신축할 수 있는 배선의 배선 폭은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 0.5μm∼10cm의 범위로 형성되고, 바람직하게는 1μm∼10mm로 형성되며, 배선 높이는, 100nm∼1000μm의 범위이고, 바람직하게는 500nm∼100μm이다.
또, 본 실시형태에 있어서의 벤더블 또는 신축성 전자 디바이스는, 소정의 물리량을 측정할 수 있는 센서 등을 구비하여, 센서 기능이 부여되어도 된다. 상기의 센서 기능으로서는, 센서로부터의 정보의 물리량을, 전자 회로가 처리할 수 있도록, 일단 전기 신호로 치환하고, 인간이 판독 가능하도록 다시 더 변환하는 기능이면 된다. 센서로부터 전기 회로가 취득한 신호는, 아날로그 신호로부터 디지털 신호로 치환하는 AD 변환기를 사용하여, 소프트웨어로 측정 결과를 인간이 읽어낼 수 있도록 변환할 필요가 있다. 구체적인 물리량으로서 예시하면, 가속도, 압력을 포함하는 힘, 진동, 열, 광, 전기, 화학, 생화학 등을 들 수 있다.
또한, 소프트웨어에서의 계측 결과를 읽어내기 위해서, 근년, 널리 보급된 통신 기능을 갖는 스마트폰, 스마트 워치, 태블릿 단말 등의 디지털 단말에 정보를 송신하는 무선 통신 기기, 특히는 근거리 무선 통신 기능을 갖는 무선 통신 기기를 구비하는 것이 바람직하지만, USB 케이블이나 잭 케이블 전송이어도 물론 지장이 있는 것은 아니고, 병용을 제한하는 것은 아니다.
벤더블 또는 신축성 전자 디바이스란, 전기 저항의 변화의 역치가, 180°로 굴곡했을 때의 전기 저항치로부터 굴곡 전의 저항치와의 차의 값을 굴곡 전의 저항치로 나눈 값의 절대치가 0∼30%인 배선 기판 상에 형성된 전자 회로를 가리키고, 또한 신축성 전자 디바이스란, 전술한 ρ/ρ0이 1.05∼10.0의 범위에서 신축할 수 있는 배선 기판 상에 형성된 전자 디바이스를 가리킨다.
전술한 물리량 중, 본 실시형태에서는, 특히, 열에 관한 온도 센서를 적합하게 적용할 수 있는 것을 알 수 있었다. 온도의 측정은, 접촉식이어도, 비접촉식이어도 되고, 전자 디바이스 상의 부분은, 온도에 따라 전기 저항이 변화하는 온도 측정 계수를 갖는 도전성 유기 화합물을 이용할 수 있다. 예를 들면, 폴리에틸렌 다이옥시싸이오펜/폴리스타이렌 설폰산(PEDOT/PSS), 폴리(3-헥실싸이오펜-2,5-다이일)/[6,6]페닐 C61 뷰티르산 메틸 에스터(P3HT/PCBM), 폴리아닐린 등도 이용할 수 있다. 또 카본 나노튜브, 그래핀 등의 탄소계의 도전 재료를 이용할 수 있다. 또한, 도전성을 갖는 무기물, 금속 또는 금속 산화물이어도 된다.
이 온도 센서를 탑재하는 것에 의해, 근거리 무선 통신 기능으로 디지털 단말에 정보를 송신함으로써 인체 온도 정보나 물류 환경 정보, 또는 상품 품질 환경 정보 등 다양한 정보를 얻을 수 있다.
이들 통신 기능은, 무선 급전을 이용할 수 있는 13.56MHz의 주파수를 이용하는 NFC(Near Field Communication)로 불리는 무선 통신을 이용해도 되고, ISO/IEC 14443, 동 18092, 동 15693, 동 21481 등의 국제 규격의 무선 통신을 이용할 수 있어, 소위, 패시브형의 전자 디바이스를 제작할 수 있다. 또한, 이들 통신 기능을 가진 IC 태그로 해서, 정보 기능을 탑재하여 RFID로서의 기능을 가지게 해도 된다. 이것에 전지를 탑재한 액티브형의 전자 디바이스로 해도 된다. 또, 1차 전지나 2차 전지의 탑재나 배선 전원이 필요해지지만, 2.4GHz의 주파수에서 이용할 수 있는 Bluetooth basic rate/enhanced data rate나 Bluetooth Low Energy(∼5m)나 2.4GHz 주파수 대역, 900MHz 대역(예를 들면, 920MHz(∼100m)) 및 800MHz 대역의 UHF나 ZigBee 등도 이용할 수 있다.
전술한 정보의 통신 기능을 가지게 하기 위해서는, 본 실시형태의 벤더블 또는 신축할 수 있는 배선 기판에 도포 인쇄 기술에 의해 정보 통신용의 송수신 안테나를 형성시킬 수 있어, 이것을 이용한 벤더블 또는 신축성 전자 디바이스를 제공할 수 있다.
벤더블 또는 신축성 전자 디바이스를 경제적으로 염가로 제공하기 위해서는, 상기 배선 기판에, 다양한 기존의 염가의 집적 회로(IC)나 전압을 제어하기 위한 저항기를 이용하여, 상기와 같이 센서로부터의 정보의 물리량을, 전자 회로가 처리할 수 있도록, 일단 전기 신호로 치환하고, 인간이 판독 가능하도록 다시 더 변환하는 디바이스이며, 전기 회로가 취득한 신호는, 아날로그 신호로부터 디지털 신호로 치환하는 AD 변환기를 사용하여, 소프트웨어로 측정 결과를 인간이 읽어낼 수 있도록 변환할 수 있다.
본 실시형태에 있어서 상기 배선 기판 상에, 정류나 신호 변환에 이용하는 CMOS, AD 변환 회로나 플립플롭 회로 등의 집적 회로(IC), 저항기, 증폭기, 레이저, 유기 EL이나 LED광 등의 발광기, NFC, Bluetooth, UHF 또는 ZigBee 등의 통신기 등의 다양한 전자 부품이나 접속 배선을, 경제적으로 염가인 방법으로, 또한 내구성이 있는 방법으로 설치할 필요가 있다. 그 설치 방법으로서는, 땜납이 일반적으로 염가로 이용되는 재료이고, 그 밖에 저온 경화형의 플렉시블 도전 접착제도 이용할 수 있는데, 현시점에서는 비용이 오르는 것도 사실로 되어 있지만, 장래적으로는, 경제성을 가질 가능성이 있는 재료이다.
여기에서의 납땜의 방법은, 땜납 인두를 이용한, 사(絲)땜납의 수작업으로 행해도 되지만, 플로 방식 또는 리플로 방식이 공업적으로는 흔히 사용되는 방법이다. 본 실시형태에서는, 어느 방법을 선택해도 되지만, 프린트 기판 상에 땜납 페이스트를, 전자 부품류를 마운트하는 부분에 구멍이 뚫린 스테인리스제의 메탈 마스크와 같은 스크린으로 페이스트를 스퀴지 인쇄하고, 그 위에 부품을 얹고 나서 열을 가하여 땜납을 녹이는 방법으로 전술한 전자 부품류나 접속 배선을 실장하는 것이 공업적으로는 바람직하게 이용될 수 있다. 전자 부품류나 접속 배선을 마운트한 후에 본 실시형태에서 형성된 벤더블 배선 기판과 마운트한 전자 부품류를 리플로노 중에서, 프리히트하여 부품에 대한 급격한 열쇼크 회피나 플럭스 활성화, 용제 기화 등을 행해도 되고, 본 실시형태에서는, 프리히트의 온도는 100∼150℃ 범위이며, 본가열은, 140∼180℃에서 가열 시간을 단시간으로 행할 수 있다. 또, 냉각은, 자연 냉각이어도 되지만, 전자 부품의 열스트레스를 회피하기 위해, 또는 땜납의 수축, 크랙 방지를 위해서 급랭할 수도 있다. 또, 인쇄가 아니라, IC에 볼 땜납을 붙여, 실장 부분에 올리고, 리플로해도 된다.
실시예
이하, 실시예로 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예, 비교예에 있어서, 저장 탄성률은 다음의 조건에서 측정했다.
측정 온도(measuring temperature): -100℃∼200℃
승온 속도(heating rate): 5℃/min
측정 주파수(measuring frequency): 10Hz
[실시예 1]
트랜스체 95% 함유의 1,4-비스(아이소사이아네이토메틸)사이클로헥세인의 폴리아이소사이아네이트와 장쇄 폴리올의 반응에 의해 형성되는 폴리유레테인인 경도(아스카)가 95A, 유리 전이 온도(동적 점탄성 측정에 의한 tanδ 피크 온도)가 -20℃, 동적 점탄성 측정으로 25℃ 저장 탄성률이 80MPa, 저장 탄성률이 1MPa이 되는 온도가 190℃, 인장 강도가 66MPa, 파단 신도 680%인, 필름 두께 100μm 및 3×15cm각의 폴리유레테인의 단층 필름(미쓰이 화학(주)제) 상에, 배선 폭 500μm, 배선 길이 6.8cm를 7개 병렬(배선간 스페이스 500μm)로 배치하고, 그들의 양단에 메시 전극을 접속한 배선을 소프트 블랭킷 그라비어 오프셋 인쇄기(국립대학법인 야마가타대학 유기 일렉트로닉스 연구센터 도키토연구실제)에 의한 그라비어 오프셋 인쇄법으로 인쇄했다. 구체적으로는, 은 페이스트 도타이트 XA3609(후지쿠라 가세이(주)제)를 닥터 블레이드로 깊이 30μm의 오목판 상에 도포하고, 폴리다이메틸실록세인(PDMS)제의 소프트 블랭킷에, 스테인리스대에 진공 펌프로 흡인 고정되어 있는 오목판 상의 은 페이스트를 회전 압착 수리하고, 수리한 은 페이스트를 30mm/초의 이동 속도로 다른 스테인리스대에 흡인 고정되어 있는 상기 폴리유레테인의 단층 필름 상에 회전 압착 전사하여 배선을 인쇄했다. 이 필름을 그대로 130℃, 30분 소성하여, 배선 기판을 제작했다. 배선의 높이는 4μm이고, 저항치는 13.5Ω(비저항치 4.0×10-6 Ω·cm)이었다. 이 배선에 땜납 페이스트 LT142(센주 금속공업(주)제)를 양단의 메시 전극에 도공하고, 무시할 수 있는 저항치의 클립 부착 리드선을 마운트 후에, 130℃에서 프리히트 10분 후, 170℃에서 2분간 리플로시켜, 서랭 후, 배선 기판을 제작했다.
그 후, 리드선을 2침 저항 측정계에 접속하고, 반경 0.5mm의 원주봉으로 90°, 180° 절곡하여, 각각의 저항치를 측정했다. 각각 13.8Ω, 13.6Ω으로, 굴곡 전의 전기 저항에 대해서 30% 이하였다. 따라서, 벤더블인 것을 알 수 있었다. 더욱이, 120일 경과 후도 대기하, 실온에서의 마이그레이션은 없어, 저항치의 변화는 보이지 않았다.
또한, 제작한 배선 기판을 손등, 팔이나 목 등에 장착한 5명의 피검자에게 이들 장착감을 확인한바, 유연하고 끈적임도 없으며, 촉감이 양호하다는 인식을 얻었다.
[실시예 2]
실시예 1에서 사용한 경도 95A의 폴리유레테인의 단층 필름 대신에, 트랜스체 95% 함유의 1,4-비스(아이소사이아네이토메틸)사이클로헥세인의 폴리아이소사이아네이트와 장쇄 폴리올의 반응에 의해 형성되는 폴리유레테인으로 경도(아스카)가 86A, 유리 전이 온도(동적 점탄성 측정에 의한 tanδ 피크 온도)가 -45℃, 동적 점탄성 측정으로 25℃ 저장 탄성률이 20MPa, 저장 탄성률이 1MPa이 되는 온도가 156℃, 인장 강도가 33MPa, 파단 신도 820%인, 필름 두께 100μm 및 3×15cm각의 폴리유레테인의 단층 필름(미쓰이 화학(주)제)에, 실시예 1과 마찬가지의 소프트 블랭킷 그라비어 오프셋 인쇄법으로 배선 폭 500μm, 배선 길이 6.8cm를 7개 병렬(배선간 스페이스 500μm)로 배치하고, 그들의 양단에 메시 전극을 접속한 배선을 인쇄했다. 이 필름을 그대로 130℃, 30분 소성하여, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 클립 부착 리드선을 접속한 배선 기판을 제작했다.
배선의 높이는 4μm이고, 저항치는 17.2Ω(비저항 5.1×10-6 Ω·cm)이었다. 실시예 1과 마찬가지로 반경 0.5mm의 원주봉으로 90°, 180° 절곡하여, 마찬가지로 저항치를 측정하면 각각 17.6Ω, 16.8Ω으로, 굴곡 전의 전기 저항에 대해서 30% 이하였다. 따라서, 벤더블인 것을 알 수 있었다. 더욱이, 120일 경과 후도 대기하, 실온에서의 마이그레이션은 없어, 저항치의 변화는 보이지 않았다.
또한, 제작한 배선 기판을 손등, 팔이나 목 등에 장착한 5명의 피검자에게 이들 장착감을 확인한바, 유연하고 끈적임도 없으며, 촉감이 양호하다는 인식을 얻었다.
[실시예 3]
실시예 2에서 사용한 폴리유레테인의 단층 필름 대신에, 4,4'-다이페닐메테인 다이아이소사이아네이트로 이루어지는 폴리아이소사이아네이트와 장쇄 폴리올의 반응에 의해 형성되는 폴리유레테인으로 경도(아스카)가 95A, 유리 전이 온도(동적 점탄성 측정에 의한 tanδ 피크 온도)가 5℃, 동적 점탄성 측정으로 25℃ 저장 탄성률이 131MPa, 저장 탄성률이 1MPa이 되는 온도가 170℃, 인장 강도가 68MPa, 파단 신도 500%인, 필름 두께 100μm 및 3×15cm각의 폴리유레테인의 단층 필름 상에, 실시예 1과 마찬가지의 소프트 블랭킷 그라비어 오프셋 인쇄법으로 배선 폭 500μm, 배선 길이 6.8cm를 7개 병렬(배선간 스페이스 500μm)로 배치하고, 그들의 양단에 메시 전극을 접속한 배선을 인쇄했다. 이 필름을 그대로 130℃, 30분 소성하여, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 클립 부착 리드선을 접속한 배선 기판을 제작했다.
배선의 높이는 4μm이고, 저항치는 14.5Ω(비저항 4.3×10-6 Ω·cm)이었다. 실시예 1과 마찬가지로 반경 0.5mm의 원주봉으로 90°, 180° 절곡하여, 마찬가지로 저항치를 측정하면 각각 14.0Ω, 14.3Ω으로, 굴곡 전의 전기 저항에 대해서 30% 이하였다. 따라서, 벤더블인 것을 알 수 있었다. 더욱이, 120일 경과 후도 대기하, 실온에서의 마이그레이션은 없어, 저항치의 변화는 보이지 않았다.
또한, 제작한 배선 기판을 손등, 팔이나 목 등에 장착한 5명의 피검자에게 이들 장착감을 확인한바, 유연하고 끈적임도 없으며, 촉감에 다소의 위화감이 있기는 하지만 실용상 문제 없다는 인식을 얻었다.
[실시예 4]
실시예 3에서 사용한 경도 95A의 폴리유레테인의 단층 필름 대신에, 4,4'-다이페닐메테인 다이아이소사이아네이트로 이루어지는 폴리아이소사이아네이트와 장쇄 폴리올의 반응에 의해 형성되는 폴리유레테인으로 경도(아스카)가 87A, 유리 전이 온도(동적 점탄성 측정에 의한 tanδ 피크 온도)가 -25℃, 동적 점탄성 측정으로 25℃ 저장 탄성률이 27MPa, 저장 탄성률이 1MPa이 되는 온도가 166℃, 인장 강도가 36MPa, 파단 신도 520%인, 필름 두께 100μm 및 3×15cm각의 폴리유레테인의 단층 필름 상에, 실시예 1과 마찬가지의 소프트 블랭킷 그라비어 오프셋 인쇄법으로 배선 폭 500μm, 배선 길이 6.8cm를 7개 병렬(배선간 스페이스 500μm)로 배치하고, 그들의 양단에 메시 전극을 접속한 배선을 인쇄했다. 이 필름을 그대로 130℃, 30분 소성하여, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 클립 부착 리드선을 접속한 배선 기판을 제작했다.
배선의 높이는 5μm이고, 저항치는 16.8Ω(비저항 6.2×10-6 Ω·cm)이었다. 실시예 1과 마찬가지로 반경 0.5mm의 원주봉으로 90°, 180° 절곡하여, 마찬가지로 저항치를 측정하면 각각 16.0Ω, 16.3Ω으로, 굴곡 전의 전기 저항에 대해서 30% 이하였다. 따라서, 벤더블인 것을 알 수 있었다. 더욱이, 120일 경과 후도 대기하, 실온에서의 마이그레이션은 없어, 저항치의 변화는 보이지 않았다.
또한, 제작한 배선 기판을 손등, 팔이나 목 등에 장착한 5명의 피검자에게 이들 장착감을 확인한바, 유연하고 끈적임도 없으며, 촉감이 양호하다는 인식을 얻었다.
[실시예 5]
실시예 1에 있어서 은 페이스트 도타이트 XA3609를 점도 200mPa·s의 은 페이스트 NPS-L-MC1(하리마 가세이(주)제)로 바꾸고, 실시예 1과 마찬가지의 필름을 유리 지지 기판에 놓아 고정하고, 그 위에 디스펜서 인쇄법(무사시 엔지니어링(주)제)으로 배선 폭 100μm 및 직선 배선 길이 8.0cm의 양단에 전극을 접속한 배선을 인쇄했다. 이 필름을 그대로 130℃, 60분 소성하여, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 클립 부착 리드선을 접속한 배선 기판을 제작했다.
배선의 높이는 10μm이고, 저항치는 44Ω(비저항치 5.5×10-6 Ω·cm)이었다. 실시예 1과 마찬가지로 반경 0.5mm의 원주봉으로 90°, 180° 절곡하여, 마찬가지로 저항치를 측정하면 각각 44Ω, 44Ω으로, 굴곡 전의 전기 저항에 대해서 30% 이하였다. 따라서, 벤더블인 것을 알 수 있었다. 더욱이, 120일 경과 후도 대기하, 실온에서의 마이그레이션은 없어, 저항치의 변화는 보이지 않았다.
또한, 제작한 배선 기판을 손등, 팔이나 목 등에 장착한 5명의 피검자에게 이들 장착감을 확인한바, 유연하고 끈적임도 없으며, 촉감이 양호하다는 인식을 얻었다.
[실시예 6]
실시예 1에 있어서 은 페이스트 도타이트 XA3609를 점도 70Pa·s의 구리 페이스트 CP-1P(니치유(주)제)로 바꾸고, 실시예 1의 경도 95A의 필름을 유리 지지 기판 상에 놓아 내열성 테이프로 첩부하여 고정하고, 그 위에 마이크로테크(주) 스크린 인쇄기로의 스크린 인쇄법으로 배선 폭 250μm 및 400μm 스페이스 간격으로 5회 병렬 평행으로 절곡한 1개의 배선 길이 14.2cm의 양단에 전극을 접속한 배선을 인쇄했다. 이 필름을 그대로 90℃, 2분간 프리소성하고, 이어서 150℃에서 15분간 본소성하여, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 클립 부착 리드선을 접속한 배선 기판을 제작했다.
배선의 높이는 6μm이고, 저항치는 26.7Ω(비저항치 1.1×10-6 Ω·cm)이었다. 실시예 1과 마찬가지로 반경 0.5mm의 원주봉으로 90°, 180° 절곡하여, 마찬가지로 저항치를 측정하면 각각 28Ω, 29.4Ω으로, 굴곡 전의 전기 저항에 대해서 30% 이하였다. 따라서, 벤더블인 것을 알 수 있었다. 더욱이, 10일 경과 후도 대기하, 실온에서의 마이그레이션은 없어, 저항치의 변화는 보이지 않았지만, 그 후, 서서히 저항치는 증대하는 경향이 보이고, 30일 후는, 800kΩ까지 변화했다. 그러나, 배선 형성 직후의 비저항치는, 가장 낮은 값을 나타냈다.
[비교예 1]
트랜스체 95% 함유의 1,4-비스(아이소사이아네이토메틸)사이클로헥세인의 폴리아이소사이아네이트와 장쇄 폴리올의 반응에 의해 형성되는 폴리유레테인인 경도(아스카)가 80A, 유리 전이 온도(동적 점탄성 측정에 의한 tanδ 피크 온도)가 -58℃, 동적 점탄성 측정으로 25℃ 저장 탄성률이 19MPa, 저장 탄성률이 1MPa이 되는 온도가 155℃, 인장 강도가 15MPa, 파단 신도 1000%인, 필름 두께 100μm 및 3×15cm각의 폴리유레테인의 단층 필름 상에, 실시예 1과 마찬가지의 배선을 인쇄했다. 이 필름을 그대로 130℃, 30분간 가열하면 배선 기판이 크게 변형되어, 배선 기판을 제작할 수 없었다.
또한, 변형된 배선 기판을 손등, 팔이나 목 등에 장착한 5명의 피검자에게 이들 장착감을 확인한바, 끈적임감이 강하고, 위화감을 갖는다는 인식을 얻었다.
[비교예 2]
4,4'-다이페닐메테인 다이아이소사이아네이트로 이루어지는 폴리아이소사이아네이트와 장쇄 폴리올의 반응에 의해 형성되는 폴리유레테인으로 경도(아스카)가 80A, 유리 전이 온도(tanδ 피크 온도)가 -49℃, 동적 점탄성 측정으로 25℃ 저장 탄성률이 25MPa, 저장 탄성률이 1MPa이 되는 온도가 157℃, 인장 강도가 16MPa, 파단 신도 600%인, 필름 두께 100μm 및 3×15cm각의 폴리유레테인의 단층 필름 상에, 실시예 3과 마찬가지의 배선을 인쇄했다. 이 필름을 그대로 130℃, 30분 가열하면 비교예 1과 마찬가지로 배선 기판이 크게 변형되어, 배선 기판을 제작할 수 없었다.
또한, 변형된 배선 기판을 손등, 팔이나 목 등에 장착한 5명의 피검자에게 이들 장착감을 확인한바, 끈적임감이 강하고, 위화감을 갖는다는 인식을 얻었다.
[비교예 3]
데이진 듀폰 필름(주)제의 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PEN)이고 필름 두께 50μm의 카탈로그 대표치로서의 인장 강도가 270MPa, 파단 신도 90%인 필름 상에, 실시예 1과 마찬가지의 배선을 인쇄했다. 이 필름을 그대로 130℃, 30분간 소성하여, 배선 기판을 제작했다. 배선의 높이는 4μm이고, 저항치는 16.2Ω(비저항치 4.8×10-6 Ω·cm)이었다. 이 배선에 땜납 페이스트 LT142(센주 금속공업(주)제)를 양단의 메시 전극에 도공하고, 무시할 수 있는 저항치의 클립 부착 리드선을 마운트 후에, 130℃에서 프리히트 10분 후, 170℃에서 2분간 리플로시켜, 서랭 후, 배선 기판을 제작했다.
실시예 1과 마찬가지로 반경 0.5mm의 원주봉으로 90°, 180° 절곡하여, 저항치를 측정하면 각각 120.8Ω, 무한대이고, 절곡하면 단선되는 것을 알 수 있었다.
또한, 변형된 배선 기판을 손등, 팔이나 목 등에 장착한 5명의 피검자에게 이들 장착감을 확인한바, 감촉적으로 딱딱한 촉감이나 뻣뻣함감 등 위화감을 갖는다는 인식을 얻었다.
[비교예 4]
비교예 3에서 사용한 PEN 필름 상에, 실시예 6의 구리 페이스트 CP-1P(니치유(주)제)를 사용하여 실시예 6과 마찬가지의 배선을 인쇄하고, 마찬가지로 소성하여 배선 폭 250μm의 배선 형성을 3회 시도했다. 그러나, 모두 그들의 저항치는 무한대여서, 배선을 형성할 수 없었다. 이들을 현미경 관찰로 배선의 상태를 확인하면, 각처에서 배선 단열을 확인할 수 있었다.
[실시예 7]
실시예 1에 있어서의 경도 95A의 필름을 직경 5cm의 원형으로 잘라내어, 스핀 코터 상의 유리 기판 상에 붙이고, 은 잉크 NPS-LS(하리마 가세이(주)제)를 이용하여, 스핀 코터 회전수 1000rpm으로 필름 상에 잉크를 3회 드롭 도공하고, 세로 2.5cm, 가로 2.5cm각으로 잘라내어, 평활한 도전성 필름을 제작했다. 면 배선의 높이는, 1μm이고, 대각(對角) 양단에 무시할 수 있는 저항치의 클립 부착 리드선을 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 접속하고 저항을 측정하면 저항치는, 0.9Ω(비저항치 8.5×10-6 Ω·cm)이었다.
또, 실시예 1과 마찬가지로 반경 0.5mm의 원주봉으로, 대각으로 90°, 180° 절곡하여, 마찬가지로 저항치를 측정하면 각각 0.9Ω, 0.9Ω으로, 굴곡 전의 전기 저항에 대해서 30% 이하였다. 따라서, 벤더블인 것을 알 수 있었다. 더욱이, 120일 경과 후도 대기하, 실온에서의 마이그레이션은 없어, 저항치의 변화는 보이지 않았다.
또한, 제작한 배선 기판을 손등, 팔이나 목 등에 장착한 5명의 피검자에게 이들 장착감을 확인한바, 유연하고 끈적임도 없으며, 촉감이 양호하다는 인식을 얻었다.
[실시예 8]
실시예 4에서 사용한 경도(아스카)가 87A, 유리 전이 온도(동적 점탄성 측정에 의한 tanδ 피크 온도)가 -25℃, 동적 점탄성 측정으로 25℃ 저장 탄성률이 27MPa, 저장 탄성률이 1MPa인 온도가 166℃, 인장 강도가 36MPa, 파단 신도 520%인, 필름 두께 100μm 및 3×15cm각의 폴리유레테인의 단층 필름 상에, 은 페이스트 ECA05(세메다인(주)제)를 볼록판 반전 인쇄법으로 다음의 4개의 배선을 형성하고, 각각의 배선 양단에 전극부를 마련한 배선을 인쇄했다.
(1) 배선 폭 1.8mm, 직선 배선 길이 10.3cm 및 배선 높이 13μm,
(2) 배선 폭 1.8mm, 직선 배선 길이 9.6cm 및 배선 높이 9μm,
(3) 배선 폭 1.8mm, 직선 배선 길이 9.6cm 및 배선 높이 9μm,
(4) 배선 폭 1.8mm, 또한 직선 배선 길이 10.0cm
이들 필름을 PET 필름 상에 올리고, 100℃, 30분 소성하여, 무시할 수 있는 저항치의 클립 부착 리드선을 배선의 양단에 실시예 4와 마찬가지의 방법으로 접속한 배선 기판을 제작했다.
각각의 배선의 저항치는, (1) 10.9Ω(비저항 ρ0=2.4×10-5 Ω·cm), (2) 13.3Ω(비저항 ρ0=2.3×10-5 Ω·cm), (3) 13.2Ω(비저항 ρ0=2.3×10-5 Ω·cm), (4) 11.2Ω(비저항 ρ0=1.8×10-5 Ω·cm)이었다. 실시예 4와 마찬가지로 반경 0.5mm의 원주봉으로 90°, 180° 절곡하더라도, 저항치의 변화는 보이지 않았다. 이들 (1)의 배선을 11.3cm 신장하고, (2)의 배선을 14.4cm 신장하고, (3)의 배선을 16.8cm 신장하고, (4)의 배선을 23.0cm 신장하면, 각각의 저항치 및 비저항은 (1)은 15.3Ω(비저항 ρ=2.6×10-5 Ω·cm, ρ/ρ0=1.1), (2)는 120Ω(비저항 ρ=6.1×10-5 Ω·cm, ρ/ρ0=2.7), (3)은 170Ω(비저항 ρ=5.4×10-5 Ω·cm, ρ/ρ0=2.4), (4)는 855Ω(비저항 ρ=1.8×10-4 Ω·cm, ρ/ρ0=6.2)이고, ρ/ρ0의 함수는 0.2484e1 .3983×( 연신 배율)이며, 그 상관 계수는 0.965였다. 도 1에 이 관계를 나타낸다. 도 1에 있어서, 본 실시예의 결과를 검은 동그라미로 플롯했다. 연신 후(응력 해방 후)의 이들 배선의 저항치는, (1)은 11.4Ω, (2)는 13.9Ω, (3)은 12.2Ω, (4)는 10.8Ω으로, 신축할 수 있는 배선 기판인 것을 알 수 있었다. 더욱이, 연신 후의 배선도 120일 경과 후, 대기하, 실온에서의 마이그레이션은 없어, 저항치의 변화는 보이지 않았다.
또한, 제작한 배선 기판을 손등, 팔이나 목 등에 장착한 5명의 피검자에게 이들 장착감을 확인한바, 유연하고 끈적임도 없으며, 촉감이 양호하다는 인식을 얻었다.
[비교예 5]
실시예 1에서 사용한 폴리유레테인의 단층 필름을 사용하여, 실시예 8과 마찬가지로 배선 기판을 제작하고, 신장을 시도했지만, 사람의 손으로는 신장할 수 없고, 기계적으로 신장했지만 배선이 신축하지 않아 목적하는 신축할 수 있는 배선 기판이 되지 않았다.
[실시예 9]
실시예 8에서 사용한 폴리유레테인 물성치를 갖는 필름 두께 100μm 및 3×15cm각의 폴리유레테인의 단층 필름 대신에, 실시예 2에서 사용한 경도(아스카)가 86A, 유리 전이 온도(동적 점탄성 측정에 의한 tanδ 피크 온도)가 -45℃, 동적 점탄성 측정으로 25℃ 저장 탄성률이 20MPa, 저장 탄성률이 1MPa이 되는 온도가 156℃, 인장 강도가 33MPa, 파단 신도 820%인, 폴리유레테인의 단층 필름을 사용한 것 이외에는, 실시예 8과 마찬가지의 방법으로 다음의 3개의 배선을 형성하고, 각각의 배선 양단에 전극부를 마련한 배선을 인쇄했다.
(1) 배선 폭 1.3mm, 직선 배선 길이 9.5cm 및 배선 높이 13μm,
(2) 배선 폭 1.3mm, 직선 배선 길이 9.6cm 및 배선 높이 13μm,
(3) 배선 폭 1.3mm, 직선 배선 길이 9.7cm 및 배선 높이 13μm
이들을 실시예 8과 마찬가지로 소성하여, 무시할 수 있는 저항치의 클립 부착 리드선을 배선의 양단에 실시예 8과 마찬가지의 방법으로 접속한 배선 기판을 제작했다.
각각의 배선의 저항치는, (1)은 6.9Ω(비저항 ρ0=1.2×10-5 Ω·cm), (2)는 15.8Ω(비저항 ρ0=2.8×10-5 Ω·cm), (3)은 14.9Ω(비저항 ρ0=2.7×10-5 Ω·cm)이었다. 실시예 8과 마찬가지로 반경 0.5mm의 원주봉으로 90°, 180° 절곡하더라도, 저항치의 변화는 보이지 않았다. 이들 (1)의 배선을 10.5cm 신장하고, (2)의 배선을 14.4cm 신장하고, (3)의 배선을 17.5cm 신장하면 각각의 저항치 및 비저항은 (1)은 11.2Ω(비저항 ρ=1.5×10-5 Ω·cm, ρ/ρ0=1.2), (2)는 220Ω(비저항 ρ=1.2×10-4 Ω·cm, ρ/ρ0=4.1), (3)은 835Ω(비저항 ρ=2.5×10-4 Ω·cm, ρ/ρ0=9.6)이고, ρ/ρ0의 함수는 0.0573e2.8451×(연신 배율)이며, 그 상관 계수는 0.999였다. 도 1에 이 관계를 나타낸다. 도 1에 있어서, 본 실시예의 결과를 검은 삼각으로 플롯했다. 연신 후(응력 해방 후)의 이들 배선의 저항치는, (1)은 7.4Ω, (2)는 14.8Ω, (3)은 15.2Ω으로, 신축할 수 있는 배선 기판인 것을 알 수 있었다. 더욱이, 연신 후의 배선도 120일 경과 후, 대기하, 실온에서의 마이그레이션은 없어, 저항치의 변화는 보이지 않았다.
또한, 제작한 배선 기판을 손등, 팔이나 목 등에 장착한 5명의 피검자에게 이들 장착감을 확인한바, 유연하고 끈적임도 없으며, 촉감이 양호하다는 인식을 얻었다.
[비교예 6]
실시예 3에서 사용한 폴리유레테인의 단층 필름을 사용하여, 실시예 9와 마찬가지로 배선 기판을 제작하고, 신장을 시도했지만, 사람의 손으로는 신장할 수 없고, 기계적으로 신장했지만 배선이 신축하지 않아 목적하는 신축할 수 있는 배선 기판이 되지 않았다.
[실시예 10]
실시예 1에서 사용한 경도(아스카)가 95A인 필름 두께 100μm 및 10cm각의 폴리유레테인의 단층 필름(미쓰이 화학(주)제)을 SUS판 상에 밀착시켜, 마이크로테크(주) 스크린 인쇄기에 장착하고, 스테인리스 메시 #250의 패턴 스크린을 3종류 사용하여 스퀴지 속도 50mm/sec, 같은 압력 0.25MPa에서, 은 페이스트 도타이트 XA9521, 절연막 XB3212, 은 페이스트 도타이트 XA9481(3종류 모두 후지쿠라 가세이(주)제)의 순번으로 카메라 영상에 의해 얼라인먼트를 취하면서 인쇄하고, 각 층을 각 순번으로, 150℃, 30분, 150℃, 30분, 150℃, 60분으로 소성함으로써 은의 2층 배선을 형성하고, PEDOT/PSS를 온도 센서부에 도포하고, 130℃에서 건조하여 NFC 안테나, AD 변환 모듈 설치부, NFC 수신기 설치부, 콘덴서 또는 증폭기 설치부, 저항기 설치부, 온도 센서부, LED 설치부로 이루어지는 배선 폭 0.1mm∼2mm의 배선 구성으로 이루어지는 기판을 제작했다.
도 2에, 본 실시예에서 제작한 기판을 나타낸다. 백그라운드인 SUS판(0) 위에, 폴리유레테인 단층 필름(1)을 밀착시키고, 그 위에 은의 2층 배선을 형성했다. 또한, 폴리유레테인 단층 필름(1) 상에, NFC 안테나(2), AD 변환 모듈 설치부(3), NFC 수신기 설치부(4), 콘덴서 또는 증폭기 설치부(5), 저항기 설치부(41∼57), 온도 센서부(PEDOT/PSS)(6), LED 설치부(7), 저항 측정 전극(8)을 형성했다. 각 층의 배선 사이에는, 절연막(9)을 배치했다.
이 저항 측정 전극으로부터 4침 저항 측정계로 측정한 저항치는 43kΩ이었다. 이 배선 기판을 반경 0.5mm의 원주봉으로 90°, 180° 절곡하여, 마찬가지로 저항치를 측정하면 각각 43kΩ, 42kΩ으로, 굴곡 전의 전기 저항에 대해서 30% 이하였다. 따라서, 벤더블인 것을 알 수 있었다.
[실시예 11]
실시예 10의 벤더블 배선에 17개의 저항기, AD 변환 모듈, NFC 수신기, 콘덴서 또는 증폭기, LED 발광 소자를 설치하기 위해서, 각 설치부에 얼라인먼트된 홀을 갖는 스테인리스제의 스크린을 마이크로테크(주) 스크린 인쇄기에 장착하고, 상기의 벤더블 배선 기판에 땜납 페이스트 LT142(센주 금속공업(주)제)를 각 부위에 도공하고, 각각의 전기 부품을 마운트 후에, 130℃에서 프리히트 10분 후, 170℃에서 2분간 리플로시켜, 서랭 후, 온도 센서 기능을 갖는 NFC 통신 기능을 갖는 도 3의 전자 디바이스를 제작했다.
도 3에, 본 실시예에서 제작한 전자 디바이스를 나타낸다. 도 2에 나타낸 기판에, AD 변환 모듈(103), NFC 수신기(104), 증폭기(105), 콘덴서 또는 저항기(141∼157), 및 LED 발광 소자(107)가 설치되어 있다.
이 디바이스를 GalaxyS7에 인스톨한 NFC 온도 측정 어플리케이션(국립대학법인 야마가타대학 유기 일렉트로닉스 연구센터 도키토연구실제)을 사용하여, 실온 23℃에서 전자 디바이스를 손등 측의 손가락에 절곡하도록 끼워 인체의 표피 온도를 NFC 통신으로 측정한바, 30.7℃였다. 동시에, 적외선 레이저 온도계 건(히오키 전기(주)제)으로 동일 부위를 측정한바, 30.7℃였다. 따라서, 통신 기능을 갖는 온도 센서 기능을 갖는 벤더블 전자 디바이스인 것을 알 수 있었다. 더욱이, 120일 경과 후도 대기하, 실온에서의 마이그레이션은 없어, 정상적으로 작동하는 것을 알 수 있었다.
또한, 제작한 배선 기판을 손등, 팔이나 목 등에 장착한 5명의 피검자에게 이들 장착감을 확인한바, 유연하고 끈적임도 없으며, 촉감이 양호하다는 인식을 얻었다.
[실시예 12]
실시예 10에서 사용한 폴리유레테인의 단층 필름 대신에, 실시예 2에서 사용한 경도(아스카)가 86A인 단층 필름을 사용하고, 은 페이스트 도타이트 XA9521, 절연막 XB3212, 은 페이스트 도타이트 XA9481 중 XA9521 대신에, 실시예 8에서 사용한 은 페이스트 ECA05를 사용하고, 제1층의 배선을 120℃에서 소성한 것 이외에는, 실시예 10과 마찬가지로 배선을 형성한 기판을 제작했다.
이 저항 측정 전극으로부터 4침 저항 측정계로 측정한 저항치는 45kΩ이었다. 이 배선 기판을 반경 0.5mm의 원주봉으로 90°, 180° 절곡하여, 마찬가지로 저항치를 측정하면 각각 45kΩ, 45kΩ이었다. 더욱이, 이 배선 기판을 대각으로 잡아당겨 신장시킨 후의 저항치를 측정하면 46kΩ으로, 변화하는 경우는 없었다. 따라서, 신축할 수 있는 배선 기판인 것을 알 수 있었다.
[실시예 13]
실시예 12에서 제작한 신축할 수 있는 배선 기판 상에, 실시예 11과 마찬가지로 온도 센서 기능을 갖는 NFC 통신 기능을 갖는 전자 디바이스를 제작했다. 이 디바이스를 실시예 11과 마찬가지로 NFC 온도 측정 어플리케이션을 사용하여, 실온 23℃에서 전자 디바이스를 손등 측의 손가락에 절곡하도록 끼워 인체의 표피 온도를 NFC 통신으로 측정한바, 31.3℃였다. 동시에, 적외선 레이저 온도계 건으로 동일 부위를 측정한바, 30.7℃였다. 따라서, 통신 기능을 갖는 온도 센서 기능을 갖는 신축성 전자 디바이스인 것을 알 수 있었다. 더욱이, 120일 경과 후도 대기하, 실온에서의 마이그레이션은 없어, 정상적으로 작동하는 것을 알 수 있었다.
또한, 제작한 배선 기판을 손등, 팔이나 목 등에 장착한 5명의 피검자에게 이들 장착감을 확인한바, 유연하고 끈적임도 없으며, 촉감이 양호하다는 인식을 얻었다.
본 출원은, 2018년 10월 31일 출원된 일본 출원 제2018-204920호에 기초하는 우선권을 주장하는 출원이고, 당해 출원의 명세서, 특허청구범위 및 도면에 기재된 내용은 본 출원에 원용된다.
본 발명의 벤더블 배선 기판, 신축할 수 있는 배선 기판, 및 그들에 의한 센서 기능, 근거리 무선 통신 기능을 가지게 한 벤더블 또는 신축성 전자 디바이스는, 높은 굴곡성과 신축성을 갖고, 경시적 황변이 없고, 투명성이 높아, 웰페어 메디컬 용도나 웨어러블 디바이스 용도나 RFID 용도나 스마트폰, 태블릿 단말, 컴퓨터, 디스플레이 등을 위한 트랜지스터 용도나 메디컬, 개호 베드, 방범, 육아, 자동차 자동 운전, 애완 로봇, 드론 등을 위한 센서 또는 제어 부품 용도나 유기 EL, 액정 디스플레이, 조명, 자동차, 로봇, 전자 안경, 음악 플레이어 등의 전자 부품 용도에 이용할 수 있다. 또한, 인체에 대해서 유연하고 끈적임도 없으며, 촉감이 양호한 접촉감을 가지는 센서 기능을 갖는 전자 디바이스로서 이용할 수 있다.
0 SUS판
1 폴리유레테인 단층 필름
2 NFC 안테나
3 AD 변환 모듈 설치부
41∼57 콘덴서 또는 저항기 설치부
6 온도 센서부(PEDOT/PSS)
7 LED 설치부
8 측정 전극
9 절연막
103 AD 변환 모듈
104 NFC 수신기
105 증폭기
141∼157 콘덴서 또는 저항기
107 LED 발광 소자
1 폴리유레테인 단층 필름
2 NFC 안테나
3 AD 변환 모듈 설치부
41∼57 콘덴서 또는 저항기 설치부
6 온도 센서부(PEDOT/PSS)
7 LED 설치부
8 측정 전극
9 절연막
103 AD 변환 모듈
104 NFC 수신기
105 증폭기
141∼157 콘덴서 또는 저항기
107 LED 발광 소자
Claims (11)
- 장쇄 폴리올과 폴리아이소사이아네이트를 반응시켜 합성 가능한 폴리유레테인으로서,
동적 점탄성 측정에 의해 저장 탄성률이 1MPa이 되는 온도가 155℃ 이상이고,
25℃에 있어서의 저장 탄성률이 20∼200MPa이고,
인장 강도가 20∼80MPa이고, 또한
파단 신도가 500∼900%인 폴리유레테인으로 이루어지는 필름과,
상기 필름의 표면에 접하여 형성된 회로 배선을 갖는 벤더블 배선 기판. - 제 1 항에 있어서,
상기 폴리아이소사이아네이트는, 트랜스체 비율이 70%∼95%인 1,4-비스(아이소사이아네이토메틸)사이클로헥세인 유래의 구성 단위를 갖는 것을 특징으로 하는, 벤더블 배선 기판. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 장쇄 폴리올은, 수 평균 분자량이 500∼3500인 장쇄 폴리올인 것을 특징으로 하는, 벤더블 배선 기판. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폴리유레테인은 열가소성 폴리유레테인이고, 상기 필름은 단층 필름인 것을 특징으로 하는, 벤더블 배선 기판. - 장쇄 폴리올과 폴리아이소사이아네이트를 반응시켜 합성 가능한 폴리유레테인으로서,
동적 점탄성 측정에 의해 저장 탄성률이 1MPa이 되는 온도가 155℃ 이상이고,
25℃에 있어서의 저장 탄성률이 20∼200MPa이고,
인장 강도가 20∼40MPa이고, 또한
파단 신도가 500∼900%인 폴리유레테인으로 이루어지는 필름과,
상기 필름의 표면에 접하여 형성된 회로 배선을 갖고,
신장시키기 전의 상기 회로 배선의 비저항(Ω·cm) ρ0과 상기 회로 배선을 신장 변화시켰을 때의 비저항 ρ의 비 ρ/ρ0이 1.05∼10.0의 범위인 것을 특징으로 하는, 신축할 수 있는 배선 기판. - 제 5 항에 있어서,
상기 폴리아이소사이아네이트는, 트랜스체 비율이 70%∼95%인 1,4-비스(아이소사이아네이토메틸)사이클로헥세인 유래의 구성 단위를 갖는 것을 특징으로 하는, 신축할 수 있는 배선 기판. - 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 장쇄 폴리올은, 수 평균 분자량이 500∼3500인 장쇄 폴리올인 것을 특징으로 하는, 신축할 수 있는 배선 기판. - 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폴리유레테인은 열가소성 폴리유레테인이고, 상기 필름은 단층 필름인 것을 특징으로 하는, 신축할 수 있는 배선 기판. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 벤더블 배선 기판 또는 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 신축할 수 있는 배선 기판과,
소정의 물리량을 측정하는 센서와,
무선 통신 기기
를 갖는 벤더블 또는 신축성 전자 디바이스. - 제 9 항에 있어서,
상기 무선 통신 기기는 근거리 무선 통신 기능을 갖는, 벤더블 또는 신축성 전자 디바이스. - 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
상기 센서는 온도 센서인, 벤더블 또는 신축성 전자 디바이스.
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