TW202037785A - 附圖案纖維基材 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種附圖案纖維基材，其特徵為包含纖維基材，及被形成於纖維基材上的機能性材料構成的圖案而成，構成圖案的機能性材料之至少一部分存在於纖維基材的內部，纖維基材表面對純水之接觸角為100～170°，圖案之最細線寬為1～3000μm。
Description
本發明係關於附圖案纖維基材及其製造方法。
為了對基材(例如纖維基材或膜基材)賦予種種機能(例如導電性、發熱性及撥水性等)，在其表面進行形成由機能性材料構成之薄膜或圖案。
例如於專利文獻1，揭示著於布帛一方之面，具有由膜厚0.1~10μm的金屬覆膜構成的獨立的2以上之圖案狀電極，與連接前述2以上之圖案狀電極間的發熱膜，平均通氣性為3~50cm3
/(cm2
･s)之面狀發熱體。此外，藉由在布帛上網版印刷導電性墨，來製造附導電性配線之布帛也被提出。但是，在這樣的方法，要在基板上形成精細的配線圖案是困難的。為了解決此課題，例如於專利文獻2，揭示著配線構造其係具備：纖維狀多孔質基材、被形成於前述纖維狀多孔質基材之一面的第1下底層、以及設於前述第1下底層之上同時具有貫通前述纖維狀多孔質基材之貫通接續部之第1導電層。此外，也被提出在纖維基材織入導電性線。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2017-147085號公報
[專利文獻2] 日本特開2017-208492號公報
[發明所欲解決之課題]
但是，根據本案發明人等的檢討，在專利文獻2所記載的配線構造，會有起因於為了防止導電性墨的擴展之下底層的存在等原因，使製造方法變得複雜，有損於薄片性(輕量性)的問題。此外，在纖維基材織入導電性線的方法，圖案設計的自由度低。進而，為了形成精細的配線圖案，使用難以產生滲出的高黏度導電性墨進行網版印刷的話，雖然多少改善了導電性墨的擴展，但僅在基材表面或基材表面附近容易形成配線圖案，而有耐屈曲性低的問題。
亦即，本發明所欲解決之課題，在於提供使用寬廣範圍的機能性材料溶液或分散體，能夠以更為簡單的方法來製造，也可以具有精細的圖案，且耐屈曲性優異的附圖案纖維基材。
此外，於從前一般應用的多層電路基板，有著在對基板垂直的方向製作貫孔(via hole)，且透過此貫孔電氣導通多層間的必要，但在此場合，需要供製作貫孔的步驟，而且有必要在尺寸要求很嚴格的多層電路基板，在非常小的貫孔的內面均勻地適用導電性材料(例如含金屬粉材料)。特別是在具有大的深寬比(貫孔的深度/貫孔的直徑)的貫孔內面適用導電性材料需要複雜的步驟，因此要求高度的技術。
亦即，本發明所欲解決之課題，係在提供可以解決這樣的從前的課題之多層電路基板。
[供解決課題之手段]
本案發明人等為了解決前述課題，針對附圖案纖維基材反覆詳細地檢討，從而完成了本發明。
亦即，本發明包含以下之適宜的態樣。
[1]一種附圖案纖維基材，包含纖維基材，及被形成於纖維基材上的機能性材料構成的圖案而成，構成圖案的機能性材料之至少一部分存在於纖維基材的內部，純水對纖維基材表面之接觸角為100~170°，圖案之最細線寬為1~3000μm。
[2]如前述[1]之附圖案纖維基材，纖維基材之通氣度為400cm3
/cm2
･s以下。
[3]如前述[1]或[2]之附圖案纖維基材，構成纖維基材的纖維之平均纖維徑為0.1~20μm。
[4]如前述[1]至[3]之任一之附圖案纖維基材，纖維基材為不織布。
[5]如前述[1]至[4]之任一之附圖案纖維基材，構成圖案的機能性材料之至少一部分，由纖維基材的表面起到達1μm以上之深度。
[6]如前述[1]至[5]之任一之附圖案纖維基材，纖維基材表面具有雙倍粗糙(double roughness)構造。
[7]如前述[1]至[6]之任一之附圖案纖維基材，圖案為導電圖案。
[8]一種附圖案纖維基材，係包含被形成在附圖案纖維基材的一面之2以上導電圖案而構成的前述[7]之附圖案纖維基材，藉由該導電圖案之至少2圖案相互地部分相接或者藉由其他的導電圖案而電氣接續。
[9]一種附圖案纖維基材，包含被形成於附圖案纖維基材的一面之1以上之導電圖案(A)，與被形成於附圖案纖維基材的另一面之1以上之導電圖案(B)而構成的前述[7]之附圖案纖維基材，藉由前述導電圖案(A)之至少1圖案與前述導電圖案(B)之至少1圖案相互部分相接或者藉由其他導電圖案而電氣接續。
[10]一種附圖案纖維基材層積體，係由複數附圖案纖維基材所構成，該複數附圖案纖維基材之至少2個為前述[7]之附圖案纖維基材，該至少2個附圖案纖維基材分別包含被形成於附圖案纖維基材的一面之1以上導電圖案或者分別形成於附圖案纖維基材的兩面之1以上導電圖案，包含於分別的附圖案纖維基材的至少2導電圖案藉由相互部分相接或者藉由其他導電圖案而電氣接續。
[11]如前述[1]至[9]之任一之附圖案纖維基材，附圖案纖維基材之至少一面的至少一部份具有保護材。
[12]如前述[10]之附圖案纖維基材層積體，附圖案纖維基材層積體之至少一面的至少一部分具有保護材。
[13]如前述[1]至[9]之任一之附圖案纖維基材之製造方法，係包含：(i)將親液化區域形成於纖維基材上以及纖維基材內部之步驟、
(ii)於形成的親液化區域，賦予機能性材料之溶液或分散體之步驟，以及
(iii)由被賦予的溶液或分散體，除去溶媒或分散媒之步驟。
[14]如前述[13]之製造方法，於步驟(i)，藉由對纖維基材上以及纖維基材內部照射紫外光而形成親液化區域。
[15]如前述[13]或[14]之製造方法，於步驟(i)，在未被施以疏液化處理的纖維基材上及纖維基材內部形成親液化區域。
[16]如前述[13]至[15]之任一之製造方法，進而包含(iv)在步驟(iii)所得到的附圖案纖維基材之至少一面的至少一部分形成保護材之步驟。
[17]如前述[16]之製造方法，於步驟(iv)，藉由薄片狀保護材之與附圖案纖維基材之貼合、保護材之溶液或分散體之對於附圖案纖維基材的適用或者或者電沉積以及接下來的溶媒或分散媒的除去、或者是附圖案纖維基材往保護材的溶液或者分散體之浸漬以及接下來的溶媒或分散媒的除去，而形成保護材。
[發明之效果]
根據本發明，可以提供使用寬廣範圍的機能性材料溶液或分散體，能夠以更為簡單的方法來製造，也可以具有精細的圖案，且耐屈曲性優異的附圖案纖維基材。此外，根據本發明，可以提供可以解決從前課題之多層電路基板。
以下，說明本發明之實施態樣，但本發明並不以此實施態樣為限。
[附圖案纖維基材]
本發明之附圖案纖維基材，包含纖維基材，及被形成於纖維基材上的機能性材料構成的圖案。於本發明之附圖案纖維基材，構成圖案的機能性材料之至少一部分存在於纖維基材的內部，純水對纖維基材表面之接觸角為100~170°，圖案之最細線寬為1~3000μm。
＜纖維基材＞
於本發明，纖維基材，只要純水對纖維基材表面之接觸角為100~170°即可，任何纖維基材皆可。由於纖維基材表面之前述接觸角為100°以上170°以下，纖維基材表面具有疏液性。此外，纖維基材表面與纖維基材內部以相同的纖維相同的纖維基材型態構成的，所以纖維基材內部也具有精細圖案所發揮之充分程度的疏液性。於本發明，「精細圖案」意味著幾乎看不到滲出或者完全看不到滲出之圖案。前述接觸角比100°小的話，附圖案纖維基材要具有精細的圖案是困難的，前述接觸角比170°還大的纖維基材的調製是困難的。由容易形成更精細的圖案的觀點而言，前述接觸角，較佳為105°以上，更佳為115°以上，特佳為120°以上，此外例如為160°以下、150°以下、140°以下。前述接觸角，隨著構成基材的纖維種類或者平均纖維徑、纖維基材的製造方法或者對纖維基材的加工處理等，可以在前述範圍內調整。前述接觸角，可以藉由記載於後述實施例的方法來測定。
作為構成纖維基材的纖維，可以為非親水性纖維，例如，聚烯烴系纖維(例如聚乙烯纖維、聚丙烯纖維等)、聚酯系纖維[例如，聚對苯二甲酸乙二酯纖維、聚對苯二甲酸丁二酯纖維、液晶聚酯(液晶高分子)纖維等]，聚醯胺系纖維(例如聚醯胺6纖維、聚醯胺66纖維等)、聚胺基甲酸酯系纖維(例如聚酯多元醇型胺基甲酸酯系纖維等)以及這些的組合。此外，將親水性纖維[例如為乙烯乙烯醇共聚合物等乙烯醇系纖維、聚乳酸等聚乳酸系纖維、含(甲基)丙烯醯胺單位的(甲基)丙烯酸系共聚合物纖維、紙漿(pulp)、嫘縈纖維、乙酸酯纖維等纖維素系纖維，以及這些的組合]藉由習知的技術(例如使用氟化合物或者聚矽氧等)而疏水化者亦可。此疏水化，亦可為對纖維之疏水化，亦可為對纖維基材之疏水化。
其中，由生產性高，容易得到更高的前述接觸角或者更高的疏液性的觀點而言，單獨或者組合使用非親水性纖維為佳，由容易得到更高的前述接觸角或更高的疏液性的觀點而言，以聚對苯二甲酸丁二酯纖維、液晶高分子纖維及這些的組合為更佳。
纖維的型態，例如可以舉出單絲、複絲、紡紗及包覆紗等。由容易得到更高的前述接觸角或更高的疏液性的觀點以及生產性的觀點而言，以複絲為佳。
纖維的平均纖維徑，由容易得到更高的前述接觸角或更高的疏液性的觀點而言，較佳為0.1~20μm，更佳為0.5~10μm，特佳為1~8μm。纖維的平均纖維徑細到20μm以下的話，纖維基材表面容易具有後述之雙倍粗糙(double roughness)構造，結果，纖維基材表面容易具有高的疏液性。即使前述接觸角為比較小的值(例如未滿115°之值)，只要纖維的平均纖維徑在前述範圍內，就可以使更精細的圖案形成於纖維基材，亦即，附圖案纖維基材可以具有更為精細的圖案。纖維的平均纖維徑可以依據日本工業標準JIS L 1015「化纖短纖試驗方法(8.5.1)」來求出。
纖維基材的型態，例如可以舉出織品、編織物、不織布、氈以及海綿體等。由容易得到更高的前述接觸角或更高的疏液性的觀點而言，纖維基材較佳為不織布。
纖維基材的通氣度，由容易得到更高的前述接觸角或更高的疏液性的觀點而言，較佳為400cm3
/cm2
･s以下，更佳為200cm3
/cm2
･s以下，特佳為100cm3
/cm2
･s以下。纖維基材的通氣度通常為1cm3
/cm2
･s以上，較佳為5cm3
/cm2
･s以上。纖維基材的通氣度小到400cm3
/cm2
･s以下的話，於後述之附圖案纖維基材之製造方法，被賦予至纖維基材的親液化區域之機能性材料的溶液或分散體會難以擴展。因此，即使前述接觸角為比較小的值(例如未滿115°之值)，只要纖維基材的通氣度在前述上限值以下，就可以藉由纖維基材形成更精細的圖案，亦即，附圖案纖維基材可以具有更為精細的圖案。纖維基材的通氣度，藉由構成基材的纖維的型態或者平均纖維徑的選擇，或者對纖維基材的加工處理等，而可以在前述範圍內調整。通氣度，可以依據JIS L1913:2010「一般不織布試驗方法 通氣性」之Frazier法來測定。
纖維基材的每單位面積重量，例如可為1~100g/m2
，較佳為2~50g/m2
。每單位面積重量在前述範圍內的話，容易得到更高的前述接觸角或更高的疏液性，較佳的前述通氣度，或者柔軟性。纖維基材的每單位面積重量，藉由構成纖維基材的纖維的型態或者平均纖維徑的選擇，或者對纖維基材的加工處理等，而可以在前述範圍內調整。每單位面積重量可以依據JIS P 8124「紙之公制重量測量方法」來測定。
纖維基材的厚度，例如可為20~1000μm，較佳為40~1000μm。厚度在前述範圍內的話，容易得到輕量性或柔軟性。厚度可以使用厚度計來測定。
於纖維基材，亦可因應需要而施以1種以上習知的後加工或者後處理，例如，1種以上之壓延(calendering)加工、模壓加工、水刺(水針)處理，染色加工、起毛加工、(包含疏水處理之)疏液化處理、防焰加工、難燃加工或者產生負離子加工等。由容易得到更高的前述接觸角或更高的疏液性的觀點而言，以施加起毛加工或疏液化處理為佳，另一方面以未被施以壓延加工為較佳。隨著選擇纖維基材的型態或構成纖維基材的纖維種類或者平均纖維徑等，就已經能夠得到充分或者得到更高的前述接觸角或更高的疏液性的場合，由生產性的觀點來看，纖維基材，以不施以起毛加工或疏液化處理為較佳。
前述接觸角，如前所述，可以藉由纖維基材的型態或構成纖維基材的纖維種類或者平均纖維徑等的選擇而調整至所要的值，另一方面也依存於纖維基材表面的構造。亦即，由容易得到更高的前述接觸角或更高的疏液性的觀點而言，在本發明之較佳的一態樣，纖維基材表面具有雙倍粗糙構造。於本發明，所謂雙倍粗糙構造，意味著可以呈現所謂蓮花效果的週期性細微構造。藉由隨著纖維基材表面的細微構造及化學特性而得的蓮花效果，在此態樣，纖維基材表面可以對純水具有更高的接觸角或者更高的疏液性。纖維基材表面具有雙倍粗糙構造，可以藉由例如對纖維基材表面之純水的接觸角比構成纖維基材的纖維原本之對純水的接觸角更明顯地提高(例如5°以上)而得到間接的確認。藉由構成纖維基材的纖維的平均纖維徑等之選擇，纖維基材的製造方法的選擇，或者是後加工或後處理的選擇等，纖維基材表面可以具有雙倍粗糙構造。
纖維基材可以藉習知或者慣用的方法製造。
纖維基材為不織布的場合，不織布例如可以使用1種或2種以上的前述纖維，藉由空氣通過法、紡黏法、針刺法、融吹法、靜電紡紗法、卡片法、熱融接法、水流交絡法或者溶劑接著法來製造。這些之中，從容易把構成纖維基材的纖維的平均纖維徑調整至較佳的範圍的觀點而言，採用靜電紡紗法或融吹法為佳，由容易得到更高的前述接觸角或更高的疏液性的觀點而言，以採用融吹法為較佳。所得到的不織布，亦可因應需要，施以如先前記載的習知的後加工或者後處理。
纖維基材亦可使用市售品，作為其例子，可舉出Kuraray Kuraflex Co., Ltd.製造的VECRUS™等。
＜圖案＞
本發明之附圖案纖維基材，包含被形成於纖維基材上的機能性材料構成的圖案。圖案的最細線寬係1~3000μm。圖案的至少一部分具有如此非常細的線寬，所以於本發明之附圖案纖維基材之圖案設計自由度未受限制，本發明之附圖案纖維基材可以具有精細的圖案。圖案的最細線寬，較佳為3~2000μm，5~1000μm更佳。線寬，可以在後述之附圖案纖維基材之製造方法藉由調整於纖維基材上及纖維基材內部形成的親液化區域的幅度(被圖案化的光罩之遮光膜除去部的幅度)而予以調整。圖案的線寬可以藉由使用實態顯微鏡的觀察而測定。
此外，於本發明，構成圖案的機能性材料之至少一部分，係存在於纖維基材的內部。這是因為基材為纖維基材，所以不同於基材為例如膜之場合，於纖維基材上形成圖案時，機能性材料之至少一部分可以浸透纖維基材內部之緣故。藉由機能性材料之至少一部分存在於纖維基材的內部，本發明的附圖案纖維基材可以具有優異的耐屈曲性。此外，這個優異的耐屈曲性，即使於圖案線寬細的部分也可以良好地表現出來。
在最佳的一態樣，構成圖案的機能性材料之至少一部分，係由纖維基材的表面起到達深度1μm以上，最好是5μm以上，再更好是10μm以上(例如，20μm以上、40μm以上、100μm以上、180μm以上)。機能性材料由纖維基材的表面起到達深度愈深，愈容易獲得更優異的耐屈曲性。前述深度的上限值係與纖維基材的厚度一致。前述深度，可以在後述之附圖案纖維基材之製造方法藉由調整於纖維基材內部形成的親液化區域的深度(纖維基材厚度方向之親液化區域的深度)而予以調整。前述深度，可以藉由記載於後述的實施例的方法來測定。
本發明之圖案的種類，如後述之附圖案纖維基材之製造方法記載，只要由可以於溶媒溶解形成溶液或者於分散媒分散形成分散體之機能性材料所構成的圖案，並未特別限定。這樣的機能性材料之例，可舉出導電性材料、半導電性材料、觸媒材料、顏料、染料、磁性材料、靜電屏蔽材料、螢光性材料、吸光性材料、介電性材料、強介電性材料、壓電材料以及這些的組合。此外，對應於這樣的機能性材料，本發明之圖案的種類，例如，可舉出導電圖案、半導電圖案、觸媒圖案、著色圖案、染色圖案、磁性圖案、靜電屏蔽圖案、螢光性圖案、吸光性圖案、介電性圖案、強介電性圖案、壓電圖案以及這些的組合。亦即，本發明之附圖案纖維基材可以具有非常寬廣範圍的多種多樣的圖案。
圖案為導電圖案之場合，構成圖案的機能性材料係導電性材料。導電性材料，例如，係基於塗布聚苯乙烯磺酸酯(PPS)之聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)(PEDOT-PSS)及塗布對甲苯磺酸(TsO)之PEDOT(PEDOT-TsO)等的導電性聚合物、銀奈米粒子及銅奈米粒子等的金屬奈米粒子、銀奈米線及銅奈米線等的金屬奈米線、奈米碳管、石墨烯及石墨等的碳材料、金屬電鍍聚合物粒子或金屬電鍍玻璃纖維之類的金屬覆蓋粒子或金屬覆蓋纖維、或者這些的混合材料。這些之中，由容易獲得良好的導電性之觀點而言，導電性材料最好是基於金屬奈米粒子、金屬奈米線、或這些的混合材料，由經濟性之觀點而言，基於銅奈米粒子、銅奈米線、或這些的混合材料又更佳。
此外，導電圖案，於使用前述之類的導電性材料被形成之導電圖案的表面，亦可藉由無電解電鍍等手法施以金屬電鍍。
於本發明之一態樣，附圖案纖維基材，係包含被形成在附圖案纖維基材的一面之2以上導電圖案而構成；藉由該導電圖案之至少2圖案相互地部分相接或者藉由其他的導電圖案而電氣接續。
此外，於本發明之其他一態樣，附圖案纖維基材，係包含被形成於附圖案纖維基材的一面之1以上之導電圖案(A)，與被形成於附圖案纖維基材的另一面之1以上之導電圖案(B)而構成；藉由前述導電圖案(A)之至少1圖案與前述導電圖案(B)之至少1圖案相互部分相接或者藉由其他導電圖案而電氣接續。以下，將這樣的態樣之附圖案纖維基材、稱為「表裏的電氣導通被確保之附圖案纖維基材」。於該態樣，前述導電圖案(A)與導電圖案(B)，亦可在空載狀態(未施加力或者變形的狀態)下未電氣接續，僅在對纖維基材施加力或者變形之場合，形成得以電氣接續之型態。例如，亦可藉折曲纖維基材以藉由導電圖案(A)之至少1圖案與導電圖案(B)之至少1圖案相互部分相接或者藉由其他導電圖案，而獲得導電圖案(A)與導電圖案(B)之電氣接續之、構成所謂的「折曲式開關」。
此外，本發明，係由複數附圖案纖維基材所構成之附圖案纖維基材層積體；該複數附圖案纖維基材之至少2個係圖案為導電圖案之前述附圖案纖維基材，該至少2個附圖案纖維基材係分別包含被形成於附圖案纖維基材的一面之1以上導電圖案或者分別形成於附圖案纖維基材的兩面之1以上導電圖案而構成，包含於分別的附圖案纖維基材的至少2導電圖案藉由相互部分相接或者藉由其他導電圖案而電氣接續之、附圖案纖維基材層積體也是對象。
圖案為導電圖案之附圖案纖維基材，可以是相鄰接並被層積，或者不相鄰接而被層積。
在本發明之一態樣，構成附圖案纖維基材層積體之複數附圖案纖維基材係全部由圖案為導電圖案之附圖案纖維基材所構成。
構成附圖案纖維基材層積體之附圖案纖維基材之1以上，可以是於後述的至少一面的至少一部分具有保護材之附圖案纖維基材。
如後述，在圖案為導電圖案之附圖案纖維基材之製造方法，係可以藉由使纖維基材浸透導電性墨之非常簡便的手法而形成導電圖案(A)與導電圖案(B)之電氣接續部。此外，即使不以貫孔(via hole)的方式形成穴，也可以在附圖案纖維基材的表裏獲得電氣導通。再者，在這構成，並不需要貫孔的穴部分的面積，所以減低電氣接續部的必需空間，可以作成更有效率的電路設計。
於本發明之附圖案纖維基材之導電圖案，係可以電氣接續電子零件。這樣的電子零件並未特別限制，作為其例子，可舉出電晶體、二極體、運算放大器、電阻、電容器(capacitor)、線圈、電容器(condenser)、積體電路、發光元件、通訊元件、電池或者發電元件等的電力供給元件、以及感測器等。
圖案為觸媒圖案之場合，構成圖案的機能性材料係觸媒材料。觸媒材料，例如，基於鈀/錫混合膠體以及銀/錫混合膠體等的無電解電鍍觸媒等。這些之中，由容易獲得良好的電鍍覆蓋之觀點而言，觸媒材料最好是基於鈀/錫混合膠體液。
＜保護材＞
針對附圖案纖維基材或者附圖案纖維基材層積體的表面之至少暴露機能性材料的部分，由防止機能性材料的剝離、磨耗以及氧化等的物理或者化學變化之觀點而言，最好是設置保護材。從而，在本發明之最佳的一態樣，附圖案纖維基材，係至少一面的至少一部分具有保護材。此外，在本發明之最佳的一態樣，附圖案纖維基材層積體，於至少一面的至少一部分具有保護材。
附圖案纖維基材或者附圖案纖維基材層積體之兩面全都具有保護材之場合，要在使這樣的附圖案纖維基材或者附圖案纖維基材層積體屈曲時，設計使附圖案纖維基材或者附圖案纖維基材層積體位置於對著彎曲應力的應力中心會變得更加容易，所以能提升耐彎曲特性。特別是，在可撓性電路基板的應用這種容易產生彎曲應力之用途使用附圖案纖維基材或者附圖案纖維基材層積體之場合，最好是形成這樣的構成。
此外，圖案是由導電性材料或者半導電性材料這種具有電氣傳導性之材料所構成之場合，於至少該圖案被形成之面的至少一部分上(亦即，該圖案、包含該圖案之面的一部分、或者該圖案被形成之面全面)，設置具有絕緣性的保護材，由獲得安定的電氣特性之觀點而言是最好的。
作為保護材的材料，例如，可以使用不織布、織布以及編布等的纖維基材；PET、PEN以及PI等的各種聚合物材料；環氧樹脂、苯酚樹脂、氟樹脂、紫外線硬化性樹脂以及熱硬化性樹脂等的各種樹脂；清漆；橡膠材料；使纖維基材浸漬於聚合物材料之複合材料；碳纖維強化聚合物；纖維素奈米纖維等的由植物而來的材料。可以使用基於這些材料的薄片作為保護材。於附圖案纖維基材或者附圖案纖維基材層積體與保護材之間，存在接著層亦可。構成這樣的接著層之接著劑的種類，只要對圖案所顯現的機能性沒有不良影響就無特別限定，作為其例，可舉出環氧樹脂系、乙烯樹脂系、橡膠系、聚矽氧樹脂系、澱粉系以及纖維素系等之接著劑。
可因應需要而於至少一面的至少一部分具有保護材之附圖案纖維基材，例如，可以使用於感測元件、開關元件、顯示器等的顯示元件、發電元件、發光元件、電池或發電元件等的電氣能量供給元件、使用顏料或染料等實施設計的元件、壓電元件、配線元件等，以及這些的組合。
於這樣的元件，前述附圖案纖維基材可以是單獨使用，或者2以上組合使用。
單獨地使用前述附圖案纖維基材之場合，例如，包含使用具有包含於壓電元件的第1圖案與包含於配線元件的第2圖案之前述附圖案纖維基材之場合。或者，包含纖維基材包含至少1導電圖案，且於基材的兩面具有保護材之、構成可撓性印刷基板電路(Flexible printed circuits:FPC)之場合。這樣的場合，可以構成發揮纖維基材特長之、輕量且可撓性優異之壓電元件或者致動器等。
此外，組合使用2以上前述附圖案纖維基材之場合，例如，包含：於感測元件或顯示元件使用第1附圖案纖維基材、於發電元件或電氣能量供給元件使用第2附圖案纖維基材，組合使用這些感測元件或顯示元件與發電元件或電氣能量供給元件之場合，或者於實施設計的元件使用第1附圖案纖維基材、使用具有包含於發光元件的第1圖案與包含於配線元件的第2圖案之第2附圖案纖維基材，組合使用這些實施設計的元件與發光元件及配線元件之場合。在後者之例，可以獲得設計性優異的元件。
將組合使用2以上的附圖案纖維基材予以層積，用作先前敘述的附圖案纖維基材層積體亦可。亦即，例如，以任意順序層積第1附圖案纖維基材與第2附圖案纖維基材與第3附圖案纖維基材而形成附圖案纖維基材層積體亦可。在本發明之一態樣，此時，包含於分別的附圖案纖維基材之至少2導電圖案，例如，包含於第1附圖案纖維基材之至少1導電圖案與包含於第2附圖案纖維基材之至少1導電圖案，藉由相互地部分相接或者藉由其他的導電圖案而電氣接續。
[附圖案纖維基材之製造方法]
本發明之附圖案纖維基材，係可以藉由包含：
(i)將親液化區域形成於纖維基材上以及纖維基材內部之步驟、
(ii)於形成的親液化區域，賦予機能性材料之溶液或分散體之步驟，以及
(iii)由被賦予的溶液或分散體，除去溶媒或分散媒之步驟
之方法而製造。
＜步驟(i)＞
在步驟(i)，可得到於纖維基材上及纖維基材內部具有親液化區域之纖維基材。
纖維基材，可以使用在＜纖維基材＞段落例示之纖維基材。本發明之纖維基材，藉由選擇纖維基材的型態或構成纖維基材的纖維種類或者平均纖維徑等，可以具有充分的前述接觸角或疏液性。此場合，無需對纖維基材施加起毛加工或疏液化處理，藉此可以提高生產性。從而，在本發明之最佳一態樣，於步驟(i)，在未被施以疏液化處理的纖維基材上及纖維基材內部形成親液化區域。
親液化區域的形成，最好是將透明基材(例如鈉鈣玻璃或合成石英)上以所要的圖案把成為遮光膜的薄膜(例如鉻薄膜)圖案化之光罩配置於纖維基材上，由光罩的上方，藉由照射電磁波、電漿或臭氧(以下亦稱作「電磁波等」)而實施。對具有疏液性的纖維基材照射電磁波等的話，僅照射區域會藉由氧化作用而光分解並成為親液性。以此方式，照射部被親液化，在非照射部(以遮光膜遮斷電磁波等之區域)保持纖維基材的疏液性，所以可以於同一纖維基材上及纖維基材內部存在親液化區域與疏液性區域。
製造確保表裏的電氣導通之附圖案纖維基材之場合，於纖維基材的兩面實施前述照射即可。或者，在纖維基材厚度薄的場合(例如50μm以下之場合)，由纖維基材單面的照射亦可。由纖維基材的兩面進行照射時，可以依任意順序進行：供形成導電圖案(A)用之照射[照射(A)]、供形成導電圖案(B)用之照射[照射(B)]、以及供形成電氣接續兩者的導電圖案用之照射[照射(C)]。在此，藉由照射(A)及照射(B)的實施，形成電氣接續導電圖案(A)與導電圖案(B)之導電圖案之場合(例如圖7之場合)，無需實施照射(C)。
照射(A)、照射(B)及照射(C)可以個別實施，但因應所要的親液化區域的深度，照射(A)與照射(C)、或照射(B)與照射(C)，也可以至少一部分的時間、同時地實施。後者之場合，可以提高生產性。
光罩之製造可以藉習知的方法來進行。例如，於光罩的材料之坯料(一般而言，係於透明基材上形成遮光膜的鉻薄膜，且塗布抗蝕劑之物)描畫所要的圖案，藉由顯像處理將抗蝕劑除去，藉由蝕刻將被除去抗蝕劑的部分的鉻薄膜除去，藉由剝離不要的抗蝕劑之後、予以洗淨，可以製造出所要的被圖案化的光罩。於光罩，可以形成依照所要的精細的圖案。此外，也未限制圖案設計的自由度。使用這樣的光罩，可以不受圖案設計的限制而形成依照所要的精細的親液化區域。
於本發明，對纖維基材照射的電磁波等為電磁波之場合，電磁波可以是波長1~400nm的紫外光。從而，在本發明之最佳一態樣，於步驟(i)，藉由對纖維基材上及纖維基材內部照射紫外光而形成親液化區域。
作為紫外光之例，可舉出極端紫外光(1~10nm)、真空紫外光(波長10~220nm)、中紫外光(波長220~320nm)、近紫外光(波長320~400nm)等。照射真空紫外光之場合，作為光源，可以使用可發出波長172nm的真空紫外光之市售的氙準分子燈(xenon excimer lamp)。照射中紫外光或近紫外光之場合，作為光源，可以使用汞-氙燈(mercury-xenon lamp)、汞燈、氙燈(xenon lamp)或氙準分子燈。再者，也可以使用可發出波長248nm的紫外光之KrF準分子雷射(excimer laser)、可發出波長193nm的紫外光之ArF準分子雷射、或可發出波長157nm的紫外光之F2準分子雷射。
紫外光的積算光量，係可以因應所形成的親液化區域之纖維基材表面對純水的接觸角、或於纖維基材內部形成的親液化區域的深度而適當決定。積算光量，通常為0.01~12J/cm2
，以0.5~5J/cm2
為特佳。
亦可於電磁波等的照射前或照射後，對纖維基材施以50~150℃程度的熱處理。由於氧造成親液化受阻害之場合，也可以在氮或氬之類的惰性氣體的氛圍下照射電磁波等。
＜步驟(ii)＞
在步驟(ii)，於步驟(i)形成的纖維基材的親液化區域，獲得被賦予機能性材料的溶液或分散體之纖維基材。此步驟，可以於步驟(i)結束後就實施，抑或於一定時間經過之後(通常為數小時以內，例如1小時以內)實施。
在此步驟，可以使用先前敘述之類的寬廣範圍的機能性材料溶液或分散體。此類之機能性材料的溶液或分散體之調製，係可以藉由將機能性材料與溶媒或分散媒、使用習知的混合機(例如球磨機、珠磨機、碾砂機、輥磨機、均質機、磨碎機、溶解器、塗料震盪器等)予以混合而實施。作為溶媒或分散媒，只要帶來機能性材料安定的溶液或分散體，可在步驟(iii)除去之溶媒或分散媒即可。例如，水，水與水混和性有機溶媒或有機分散媒之混合物、不含水的有機溶媒或有機分散媒之任一皆可。
作為水混和性有機溶媒或有機分散媒，例如，可舉出甲醇、乙醇、n-丙醇、異丙醇、n-丁醇、異丁醇、三級丁醇等的醇類；丙酮、2-丁酮等的酮類；乙二醇、甘油等的多元醇或這些的酯類；乙烯乙二醇一乙酯乙醚、乙烯乙二醇二甲基醚、二乙烯乙二醇一丁基醚、二乙烯乙二醇二甲基醚、丙烯乙二醇甲基醚醋酸鹽、丁基二乙烯乙二醇醋酸鹽等的乙二醇醚類。這些有機溶媒或有機分散媒可以單獨使用或混合複數種使用。水混和性有機溶媒或有機分散媒與水之質量比為99:1~1:99佳，更佳為2:1~1:6。
作為不含水的有機溶媒或有機分散媒，例如，可舉出於前述例示作為水混和性有機溶媒或有機分散媒之物。將這些有機溶媒或有機分散媒、不與水混和而單獨使用或混合複數種使用即可。
此外，也可以使用不與水混合的有機溶媒或有機分散媒。作為其例，可舉出己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷、十三烷、十四烷、十五烷、十六烷、十八烷、十九烷、二十烷、三甲基戊烷等的長鏈烷烴；環己烷、環丁烷、環辛烷等的環狀烷烴；苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、十二基苯等的芳香族烴；已醇、庚醇、辛醇、癸醇、環己醇、松油醇等的醇類。可以將這些有機溶媒或有機分散媒、單獨使用或混合複數種使用。
溶媒或分散媒，由步驟(iii)中溶媒或分散媒的易除去性、及環境上的理由而言，最好是水。
機能性材料的溶液或分散體之濃度，可以因應機能性材料而適當決定，例如可以為0.01~50質量%。
於機能性材料的溶液或分散體，亦可因應需要而包含常規添加劑(例如，界面活性劑或各種高分子材料之類的分散劑)。
機能性材料為導電性材料之場合，也可以使用市售的導電性墨或導電性聚合物溶液。作為這類的市售品之例，可舉出C-INK Co., Ltd.製造的DryCure Ag-J 0410B、以及Merck Co., Ltd.製造的PEDOT:PSS水溶液Orgacon S315。
對親液化區域的機能性材料的溶液或分散體之賦予，例如，可以藉由噴墨法、網版印刷法、平版印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、Dip-Nip法、利用毛細管現象的浸漬法、液壓轉印法、水壓轉印法、Bar-Coating法或狹縫塗布法等而實施。
本發明之纖維基材，本身原來是疏液性，所以即使例如以液壓轉印法對纖維基材全面賦予機能性材料的溶液或分散體之場合，也可以僅對親液化區域賦予機能性材料的溶液或分散體。此外，例如以利用毛細管現象之浸漬法，使親液化區域的一部分接觸機能性材料的溶液或分散體之場合，也可以藉由毛細管現象，僅對親液化區域賦予機能性材料的溶液或分散體。當然，藉由噴墨法或網版印刷法僅對纖維基材表面的親液化區域賦予機能性材料的溶液或分散體之場合，也可以僅對親液化區域賦予機能性材料的溶液或分散體。
製造確保表裏的電氣導通之附圖案纖維基材之場合，於纖維基材的兩面或單面實施前述賦予即可。於兩面實施前述賦予之場合，各個面之賦予方法可以是相同抑或不同。
於單面實施前述賦予之場合，為了促進往親液化區域的賦予機能性材料的溶液或分散體，也可以對與使用該溶液或分散體的機能性材料表面相反的表面施加減壓。
對親液化區域被賦予的機能性材料的溶液或分散體，幾乎或完全不會擴散至親液化區域以外的區域(亦即疏液性區域)。而且，可不依賴於機能性材料之種類、或者機能性材料的溶液或分散體之黏度或濃度等來表現此現象。亦即，可以對不受圖案設計的限制而形成的精細的親液化區域，簡單且精確地賦予多種多樣的機能性材料之溶液或分散體。此外，親液化區域，不僅纖維基材上，在纖維基材內部也被形成，所以機能性材料的溶液或分散體可以簡單且精確地浸透到所要的纖維基材深度。
如前述，於確保表裏的電氣導通之附圖案纖維基材之製造，即使是僅對單面實施前述賦予之場合，令人驚訝的是，可以僅對親液化區域賦予機能性材料的溶液或分散體。藉此，可以大幅提升生產性。此外，並不以貫孔的方式製作穴，可以簡單且精確地確保表裏的電氣導通。再者，在這構成，並不需要貫孔的穴部分的面積，所以減低電氣接續部的必需空間，可以作成更有效率的電路設計。
＜步驟(iii)＞
在步驟(iii)，由包含於步驟(ii)製作出的纖維基材之溶液或分散體，除去溶媒或分散媒，藉此得到附圖案纖維基材。此步驟，可以於步驟(ii)結束後就實施，抑或於一定時間經過之後(通常為數小時以內，例如1小時以內)實施。
溶媒或分散媒之除去，可以藉由蒸發，藉由例如在步驟(ii)將被賦予機能性材料的溶液或分散體之纖維基材予以加熱(至例如50~200℃)而實施。溶媒或分散媒之除去，亦可在減壓下(例如1×10-4
~1×104
Pa)進行。
藉由單純地由步驟(ii)中僅對纖維基材的親液化區域精確地被賦予之機能性材料的溶液或分散體，除去溶媒或分散媒，而於纖維基材上形成精細的圖案。以此方式，本發明之方法，使用寬廣範圍的機能性材料溶液或分散體，能夠以更為簡單的方法製造也具有精細的附圖案纖維基材。
此外，在藉由溶媒或分散媒的除去而得到的附圖案纖維基材，構成圖案的機能性材料之至少一部分，會存在於纖維基材的內部。藉由存在於內部的機能性材料發揮所謂的定準作用，使附圖案纖維基材可以具有優異的耐屈曲性。
機能性材料為金屬奈米粒子或金屬奈米線之場合，藉由實施例如60~250℃(最好是80~160℃)且例如5~1200分鐘(最好是20~180分鐘)的加熱，於分散媒被除去的同時，可以將金屬奈米粒子們或金屬奈米線們融接。藉此，在保持著分散媒的纖維基材表面，至少部分地形成金屬薄膜，再者，在保持著分散媒的纖維基材內部，於構成纖維基材的纖維的至少一部分附著融接金屬，同時使融接金屬於纖維間的空隙的至少一部分擴展。藉由這樣的纖維基材與融接金屬之一體化，可以進而提升附圖案纖維基材的優異的耐屈曲性。
＜層積步驟＞
製造由複數附圖案纖維基材構成的附圖案纖維基材層積體之場合，其製造方法係包含將由步驟(iii)得到的附圖案纖維基材及於後述的步驟(iv)得到之至少一面之至少一部分具有保護材的附圖案纖維基材所構成的群選擇出的至少2附圖案纖維基材予以層積之步驟。
作為附圖案纖維基材的層積方法，可以採用一般上習知的貼合法。例如，用層壓裝置，依照場合伴隨加熱並使用接著劑，或者藉由加熱，以卷對卷方式或批次方式實施貼合。一般上，長尺寸的附圖案纖維基材之場合係採用卷對卷方式，例如A4尺寸以下的比較小的附圖案纖維基材之場合，則採用批次方是為佳。使用接著劑之場合，可以使用＜保護材＞段落所例示的接著劑。
於貼合時施加減壓(例如1×10-3
~5×104
Pa)亦可。但是，根據本發明，即使不施加減壓，氣泡容易由附圖案纖維基材逸出因而不易發生夾帶氣泡，這在基材們的貼合上是很大的課題，結果，容易得到具有優異的均勻性之優點之附圖案纖維基材層積體。層積至少一面的至少一部分具有保護材之附圖案纖維基材之場合，因應保護材的個數或面積等，也有施加減壓為佳的情形。
在層積複數附圖案纖維基材時，須要將不同的附圖案纖維基材的圖案們位置對準之場合，也可以使用光學式攝影器等的圖案識別機器予以測定圖案的位置，進行位置對準。該順序並未特別限定，例如，首先，進行將第1個附圖案纖維基材的位置、使用真空吸附或黏著劑等予以暫時固定之步驟，其次，進行使用光學式攝影器測定並記憶此圖案的位置之步驟，然後，進行將第2個附圖案纖維基材定位於第1個附圖案纖維基材的位置(位置對準)之步驟。定位之後，避免發生錯位的同時，依場合需要加熱並使用接著劑，或者藉由加熱，實施貼合。使用硬化性接著劑之場合，因應需要藉由施加熱或光能量及壓力而使接著劑硬化。最後，解除附圖案纖維基材的暫時固定，得到附圖案纖維基材層積體。
於附圖案纖維基材之導電圖案，電氣接續前述的電子零件之場合，其方法並未特別限定，可以採用該技術領域一般上用的方法。
＜具有保護材之附圖案纖維基材或者附圖案纖維基材層積體之製造方法＞
附圖案纖維基材具有保護材之場合，其製造方法係包含：
(iv)在步驟(iii)所得到的附圖案纖維基材之至少一面之至少一部分形成保護材之步驟。
附圖案纖維基材層積體，於其表面具有保護材之場合，其製造方法係包含：
於附圖案纖維基材層積體之至少一面之至少一部分形成保護材之步驟。
使用薄片狀保護材之場合，可以藉由例如使用層壓裝置或薄片貼合裝置等之一般方法，藉由在附圖案纖維基材或附圖案纖維基材層積體至至少一面之至少一部分貼合薄片狀保護材，形成保護材。薄片狀保護材，也可以使用接著劑而貼合。作為該場合之接著劑，可以使用＜保護材＞段落所例示的接著劑。
保護材，也可以藉由溶液或分散體之適用及接下來的溶媒或分散媒之除去而形成。具體而言，將保護材之溶液或分散體適用於附圖案纖維基材或附圖案纖維基材層積體之上(例如，塗布、印刷、轉印、噴霧或鑄造)，或者將附圖案纖維基材或附圖案纖維基材層積體往保護材之溶液或分散體接觸或浸漬，然後，藉由除去(藉由例如乾燥)溶媒或分散媒，可以形成保護材。例如，形成由聚醯亞胺所構成的保護材之場合，作為保護材的溶液或分散體，可以使用聚醯亞胺溶液或聚醯亞胺前驅物溶液。
附圖案纖維基材或附圖案纖維基材層積體之圖案為導電圖案之場合，可以使用電沉積法，僅於圖案部分形成保護材。
從而，在本發明之一態樣，於步驟(iv)，藉由薄片狀保護材之與附圖案纖維基材之貼合、保護材之溶液或分散體之對於附圖案纖維基材的適用或者或者電沉積以及接下來的溶媒或分散媒的除去、或者是附圖案纖維基材往保護材的溶液或者分散體之浸漬以及接下來的溶媒或分散媒的除去，而形成保護材。
這些的順序，也可以同樣用於附圖案纖維基材層積體之至少一面之至少一部分形成保護材之步驟。
保護材，於附圖案纖維基材或附圖案纖維基材層積體之單面複數存在之場合或於兩面存在之場合，形成各保護材之步驟可以是相同抑或不同，可以同時或逐次實施。
[實施例]
以下，舉出實施例及比較例詳細說明本發明，但本發明並不以這些實施例為限。又，於以下的實施例及比較例，各物性值係藉由以下的方法予以測定。
[構成纖維基材的纖維之平均纖維徑]
構成纖維基材的纖維之平均纖維徑，係依據日本工業標準JIS L 1015「化纖短纖試驗方法(8.5.1)」而求出。
＜接觸角＞
往纖維基材表面滴下微小的純水滴(純水滴的大小:0.7μL)，用攝影機拍攝該純水滴對纖維基材垂直方向的形狀。作為接觸角的測定法，藉由一般上的θ/2法，算出由纖維基材與純水滴接觸起1秒後的接觸角(靜的接觸角)。作為接觸角測定裝置，使用NiCK(股)公司製造濕潤性評估裝置LSE-ME3(商品名)。以3次測定的平均值、作為對該纖維基材表面的純水之接觸角。
[通氣度]
纖維基材的通氣度，係依據JIS L1913:2010「一般不織布試驗方法 通氣性」之Frazier法來測定。
[導電圖案之線寬及配線們之間隔]
由導電圖案的實體顯微鏡影像而求出。分別求出n=3的平均值，這些的平均值分別為導電圖案之線寬及配線們之間隔。
[到達基材內部的機能性材料之由基材表面起的深度]
藉由掃描型電子顯微鏡，進行使用導電性墨形成導電圖案之附圖案基材的剖面觀察，讀取浸透的導電性墨的由基材表面起之距離。求出n=3的平均值，該平均值為機能性材料的由基材表面起之深度。
又，基材為纖維基材之場合，附圖案基材的觀察用切斷面之製作，避免切斷時銀及構成纖維基材的纖維等的錯位，首先，將纖維基材內部以熱硬化性環氧樹脂充填並予以真空脫泡，藉由大氣壓下、於空氣氛圍在80℃的熱板上進行90分鐘加熱使熱硬化性環氧樹脂硬化後，藉由實施使用離子束(Ar)的離子研磨法來進行。基材為膜之場合，附圖案基材的切斷面之製作，不進行熱硬化性環氧樹脂的充填，而藉由實施使用離子束(Ar)的離子研磨法來進行。
實施例1
作為纖維基材，使用每單位面積重量25g/m2
、通氣度45cm3
/cm2
･s、厚度250μm的聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)不織布。構成PBT不織布的纖維之平均纖維徑為5μm。此外，純水對初期狀態的(真空紫外光照射前的)PBT不織布的表面之接觸角為129°。該接觸角的數值比PBT本來的接觸角(約90°)還要大幅地高，係顯示PBT不織布的表面起因於其構造(雙倍粗糙構造)等而具有高的疏液性。
其次，決定足以於纖維基材上及纖維基材內部形成所要的親液化區域之真空紫外光的積算光量。具體而言，以19L/分的流量使氮流通同時對PBT不織布單面由上方照射真空紫外光(波長:172nm)後，藉由測定不織布表面的接觸角，決定積算光量。真空紫外光之照射，係使用M.D.COM (股)公司製造的準分子照射裝置MEIRA-MS-1-152-H3(商品名)而進行。供純水對纖維基材表面的接觸角為5°以下用之積算光量，係1.63J/cm2
。
接著，形成導電圖案。具體而言，準備於石英玻璃上以所要的圖案將鉻薄膜圖案化之光罩，於初期狀態的不織布基材上配置此光罩，由其上方以1.63J/cm2
的積算光量照射真空紫外光。藉此，作成於同一纖維基材上及纖維基材內部存在親液化區域(真空紫外光照射部)與疏液性區域(非照射部)。藉由對此纖維基材的照射面側全面利用液壓轉印法適用導電性墨，導電性墨僅於親液化區域浸透、被保持。作為導電性墨，係使用水溶媒的銀奈米粒子系導電性墨，使用C-INK(股)公司製造的銀墨(DryCure Ag-J 0410B:商品名)。然後，為了導電性墨的乾燥及銀奈米粒子的燒結，藉由使用熱板將纖維基材以150℃加熱30分鐘，得到附圖案纖維基材。
圖1顯示形成的導電圖案之一部分。導電圖案的配線無滲出，且最細線寬為200μm、配線們之間隔為200μm，構成導電圖案的銀之至少一部分存在於纖維基材的內部。此外，剖面觀察之後，構成導電圖案的銀之至少一部分，由纖維基材的表面起到達200μm之深度(圖2)。因而，得到的附圖案纖維基材，於耐屈曲性優異。
實施例2
作為纖維基材，使用每單位面積重量25g/m2
、通氣度80cm3
/cm2
･s、厚度70μm的液晶高分子(LCP)不織布[Kuraray Kuraflex(股)公司製造VECRUS®]。構成LCP不織布的纖維之平均纖維徑為7μm。此外，純水對初期狀態的LCP不織布的表面之接觸角為105°。該接觸角的數值比LCP本來的接觸角(約70°)還大，係顯示LCP不織布的表面起因於其構造(雙倍粗糙構造)等而具有疏液性。
其次，取代PBT不織布而使用LCP不織布以外，與實施例1同樣作法，藉由真空紫外光的照射而於纖維基材上及纖維基材內部形成親液化區域。純水對LCP不織布表面之接觸角，藉由真空紫外光的照射降低至約40°以下，因而低於能以Cassie-Baxter式子表示的接觸角範圍，這表示LCP不織布的表面不顯示疏液性。藉由對此纖維基材利用噴墨法適用與實施例1相同的導電性墨，導電性墨僅保持於親液化區域。接著，與實施例1同樣作法，為了導電性墨的乾燥及銀奈米粒子的燒結而藉由加熱纖維基材，得到附圖案纖維基材。
形成的導電圖案的最細線寬為400μm，配線們的間隔為400μm。此外，構成導電圖案的銀之至少一部分係存在於纖維基材的內部。因而，得到的附圖案纖維基材，於耐屈曲性優異。
實施例3
作為纖維基材，使用每單位面積重量25g/m2
、通氣度10cm3
/cm2
･s、厚度50μm的LCP不織布[Kuraray Kuraflex (股)公司製造VECRUS®]。構成LCP不織布的纖維之平均纖維徑為3μm。此外，純水對初期狀態的LCP不織布的表面之接觸角為111°。該接觸角的數值比LCP本來的接觸角(約70°)還大，係顯示LCP不織布的表面起因於其構造(雙倍粗糙構造)、構成LCP不織布的纖維之細的平均纖維徑等而具有高疏液性。
其次，取代PBT不織布而使用LCP不織布以外，與實施例1同樣作法，藉由真空紫外光的照射而於纖維基材上及纖維基材內部形成親液化區域。藉由對此纖維基材、依照利用毛細管現象的浸漬法適用與實施例1相同的導電性墨，導電性墨僅保持於親液化區域。接著，與實施例1同樣作法，為了導電性墨的乾燥及銀奈米粒子的燒結而藉由加熱纖維基材，得到附圖案纖維基材。
導電圖案的配線無滲出，且可以在最細線寬為200 μm，配線們的間隔為400μm製作。此外，構成導電圖案的銀之至少一部分係存在於纖維基材的內部。因而，得到的附圖案纖維基材，於耐屈曲性優異。
實施例4
取代導電性墨而使用無電解電鍍觸媒膠體溶液，取代供導電性墨的乾燥及燒結用之以150℃的30分鐘加熱而進行供無電解電鍍觸媒膠體溶液的乾燥用之以100℃的10分鐘加熱以外，與實施例1同樣作法，得到附圖案纖維基材。作為無電解電鍍觸媒膠體溶液，使用水溶媒的鈀/錫系膠體溶液之，使用奧野製藥工業(股)公司製造的無電解電鍍觸媒溶液(OPC-80catalyst:商品名)。其次，藉由將此附圖案纖維基材、利用浸漬法而適用於無電解電鍍液，僅於保持無電解電鍍觸媒區域形成電鍍。作為無電解電鍍液，係使用水溶媒的銅系電鍍液之，使用奧野製藥工業(股)公司製造的無電解銅電鍍液(ATS ADDCOPPER IW-A:商品名、ATS ADDCOPPER C:商品名、ATS ADDCOPPER IW-M:商品名、無電解銅R-N:商品名)之混合液。接著，為了無電解電鍍液的乾燥，藉由使用烘箱將纖維基材以100℃加熱10分鐘，得到附電鍍圖案纖維基材。
電鍍圖案的配線無滲出，且可以在最細線寬為200 μm，配線們的間隔為200μm製作。此外，構成電鍍圖案的銅之至少一部分係存在於纖維基材的內部。因而，得到的附圖案纖維基材，於耐屈曲性優異。再者，電鍍圖案配線的薄片電阻值為0.1Ω/□，導電性優異。
實施例5
真空紫外光之往纖維基材的照射不僅單面而且是對兩面實施、以及取代液壓轉印法而採用噴墨法以外，與實施例1同樣作法，製作出具有於一面形成導電圖案(A)與於另一面形成導電圖案(B)之附圖案纖維基材。此時，如圖6所示，以導電圖案(A)的一部分與導電圖案(B)的一部分相互藉由不同的導電圖案而接續之方式，實施真空紫外光的照射。
導電圖案的配線無滲出，且最細線寬為200μm，配線們的間隔為200μm。此外，構成導電圖案的銀之至少一部分係存在於纖維基材的內部。因而，得到的附圖案纖維基材，於耐屈曲性優異。
在導電圖案部分的測定薄片電阻的結果，針對噴墨塗布導電性墨的面[被形成導電圖案(A)之面、表面]為0.1Ω/□，由其相反的面[被形成導電圖案(B)之面、背面]之測定結果為0.1Ω/□。此外，測定在對附圖案纖維基材的表面及背面垂直方向之、將導電圖案(A)與導電圖案(B)相互電氣接續的其他導電圖案的部分之電阻值之結果，為未滿0.01Ω，確認在附圖案纖維基材的表背是可以電氣導通。
實施例6
作為纖維基材，使用每單位面積重量25g/m2
、通氣度80cm3
/cm2
･s、厚度70μm的液晶高分子(LCP)不織布[Kuraray Kuraflex(股)公司製造VECRUS®]。構成LCP不織布的纖維之平均纖維徑為1μm。此外，純水對初期狀態的LCP不織布的表面之接觸角為105°。該接觸角的數值比LCP本來的接觸角(約70°)還大，係顯示LCP不織布的表面起因於其構造(雙倍粗糙構造)等而具有疏液性。
其次，取代PBT不織布而使用LCP不織布、以及於真空紫外光的照射使用Ushio電機(股)公司製造的printable patterning light source unit VUV aligner(商品名)、以及取代液壓轉印法而採用噴墨法以外，與實施例1同樣作法，藉由真空紫外光的照射而於纖維基材上及纖維基材內部形成親液化區域。純水對LCP不織布表面之接觸角，藉由真空紫外光的照射降低至約40°以下，因而低於能以Cassie-Baxter式子表示的接觸角範圍，這表示LCP不織布的表面不顯示疏液性。藉由對此纖維基材利用噴墨法適用與實施例1相同的導電性墨，導電性墨僅保持於親液化區域。接著，與實施例1同樣作法，為了導電性墨的乾燥及銀奈米粒子的燒結而藉由加熱纖維基材，得到附圖案纖維基材。
形成的導電圖案的最細線寬為10μm，配線們的間隔為10μm。此外，構成導電圖案的銀之至少一部分係存在於纖維基材的內部。因而，得到的附圖案纖維基材，於耐屈曲性優異。
比較例1
作為纖維基材，使用每單位面積重量55g/m2
、通氣度17.3cm3
/cm2
･s、厚度110μm的聚酯平織物。聚酯平織物，係由聚對苯二甲酸乙二酯纖維(56dtex/36f)所構成的經紗密度為150根/吋、緯紗密度為90根/吋之織物。此外，試圖測定純水對聚酯平織物表面的接觸角，但水滴於不到1秒的短時間內就滲入織物內部，所以無法測定接觸角。
對此纖維基材利用噴墨法適用與實施例1相同的導電性墨，試圖賦予導電圖案，但纖維基材的親水性高因而發生導電性墨往多方向擴展滲出，無法得到精細的圖案之附圖案纖維基材。
比較例2
作為基材，取代PBT不織布，而使用厚度50μm的TEIJIN(註冊商標)TETORON(註冊商標)膜[聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜、純水對初期狀態的PET膜表面之接觸角:79°]以外，與實施例1同樣作法，藉由真空紫外光的照射形成親液化區域。對此基材，與實施例1同樣作法，適用導電性墨，為了導電性墨的乾燥及銀奈米粒子的燒結而藉由加熱纖維基材，得到附圖案基材。
形成的導電圖案的最細線寬為200μm，配線們的間隔為400μm。但是，剖面觀察之後，構成導電圖案的銀，全部存在於膜上，於基材內部並不存在(圖3)。因而，得到的附圖案基材，於耐屈曲性差。
比較例3
對實施例1所使用的每單位面積重量25g/m2
、通氣度45cm3
/cm2
･s、厚度250μm的聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)不織布進行親液化處理。具體而言，以19L/分的流量使氮流通同時對PBT不織布單面由上方照射真空紫外光(波長:172nm)。藉此，得到純水對PBT不織布的表面之接觸角為90°之纖維基材。真空紫外光之照射，係使用M.D.COM (股)公司製造的準分子照射裝置MEIRA-MS-1-152-H3(商品名)而進行。
對得到的纖維基材利用噴墨法適用與實施例1相同的導電性墨，試圖賦予導電圖案，但纖維基材的親水性高因而發生導電性墨往多方向擴展滲出，無法得到精細的圖案之附圖案纖維基材。
[耐屈曲性之比較]
於以下，針對耐屈曲性，將實施例1的附圖案纖維基材、與比較例2的附圖案基材，分別製作試驗片進行比較。
首先，製作對應於實施例1的附圖案纖維基材之試驗片。具體而言，作為纖維基材，使用與實施例1所用之相同的PBT不織布。於此PBT不織布上，配置除去中央附近的鉻薄膜(1cm×9cm)之光罩，藉由以19L/分的流量使氮流通，同時由其上方照射真空紫外光(波長:172 nm、積算光量:1.63J/cm2
)，而於纖維基材上及纖維基材內部形成親液化區域。藉由對此纖維基材利用滴落塗佈(drop-casting)法適用與實施例1相同的導電性墨，導電性墨僅浸透、被保持於親液化區域。其次，與實施例1同樣作法，為了導電性墨的乾燥及銀奈米粒子的燒結而藉由加熱纖維基材，得到形成尺寸1cm×9cm的圖案之纖維基材。由此纖維基材，藉由切出被形成圖案的部分(1cm×9cm)，得到試驗片。
接著，製作對應於比較例2的附圖案基材之試驗片。具體而言，作為基材，使用厚度50μm的TEIJIN (註冊商標)TETORON(註冊商標)膜[聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜]。取代PBT不織布而使用PET膜以外，與實施例1之對應於附圖案纖維基材的試驗片同樣作法，藉由真空紫外光的照射而形成親液化區域。藉由對此基材利用滴落塗佈法適用與實施例1相同的導電性墨，導電性墨僅於親液化區域被保持。其次，與實施例1同樣作法，為了導電性墨的乾燥及銀奈米粒子的燒結而藉由加熱纖維基材，得到形成尺寸1cm×9cm的圖案之基材。由此基材，藉由切出被形成圖案的區域(1cm×9cm)，得到試驗片。
分別測定如前述製作出的試驗片的長邊方向之電阻(初期電阻值:R0
Ω)。其次，將各試驗片的長邊方向兩端部固定於屈曲試驗裝置。使試驗片、以圖案形成面為外側的方式以屈曲半徑1.5mm連續地進行屈曲。分別測定進行15000次、20000次及30000次屈曲後的試驗片的長邊方向之電阻(RΩ)，依照後述數式算出電阻惡化率α。
[數式1]
 |
對應於實施例1的附圖案纖維基材之試驗片，屈曲次數即使超過15000次，電阻惡化率也未升高。另一方面，對應於比較例2的附圖案基材之試驗片，伴隨屈曲次數的增加而電阻惡化率升高。
又，在對應於實施例1的附圖案纖維基材之試驗片，於屈曲試驗的初期(到屈曲次數15000次為止)電阻惡化率為0.15，這考量是在不織布內部未被固定於纖維上的銀奈米粒子剝落了的緣故。
由這些的結果，顯然本發明之附圖案纖維基材，比附圖案基材具有更優異的耐屈曲性。這考量是，在附圖案纖維基材，藉由導電性墨浸透於纖維基材，構成圖案的導電性材料之至少一部分存在於纖維基材內部(屈曲時的中立面附近)，所以這樣的導電性材料於屈曲時承受的形變較小，另一方面，在附圖案基材，導電性墨並未浸透膜基材，僅於膜表面形成導電圖案，所以導電圖案屈曲時會承受較大形變之緣故。
[產業上利用可能性]
本發明之附圖案纖維基材，可以使用寬廣範圍的機能性材料溶液或分散體，並以更為簡單的方法來製造，也可具有精細的圖案，且耐屈曲性優異。這樣的本發明之附圖案纖維基材，可適切地利用作為纖維製品或構成其一部分的構件、電子構件、建築物或供構造物用的構件、或者建物或交通工具等內裝用構件。
1:基材之厚度
2:存在於基材內部的機能性材料之基材表面起算的深度
3:存在於基材表面上的機能性材料
4:圖案
5:導電圖案(A)
6:導電圖案(B)
7:導電連接導電圖案(A)與導電圖案(B)之導電圖案
8:附圖案纖維基材
9:保護材
10:接著層
11:電子零件
[圖1]係在實施例1製造的附圖案纖維基材的導電圖案的一部分之實體顯微鏡影像。
[圖2]係對應於實施例1的附圖案纖維基材之耐屈曲性試驗用試驗片的剖面之掃描型電子顯微鏡影像。
[圖3]係對應於比較例2的附圖案基材之耐屈曲性試驗用試驗片的剖面之掃描型電子顯微鏡影像。
[圖4]係本發明的附圖案纖維基材之一態樣的構成的一部分之剖面模式圖。
[圖5]係本發明的附圖案纖維基材之一態樣的構成的一部分之剖面模式圖。
[圖6]係實施例5的附圖案纖維基材的構成的一部分之剖面模式圖。
[圖7]係本發明的附圖案纖維基材之一態樣的構成的一部分之剖面模式圖。
Claims (17)
- 一種附圖案纖維基材，其特徵為包含纖維基材，及被形成於纖維基材上的機能性材料構成的圖案而成，構成圖案的機能性材料之至少一部分存在於纖維基材的內部，純水對纖維基材表面之接觸角為100~170°，圖案之最細線寬為1~3000μm。
- 如請求項1之附圖案纖維基材，其中纖維基材之通氣度為400cm3 /cm2 ･s以下。
- 如請求項1或2之附圖案纖維基材，其中構成纖維基材的纖維之平均纖維徑為0.1~20μm。
- 如請求項1至3之任一之附圖案纖維基材，其中纖維基材為不織布。
- 如請求項1至4之任一之附圖案纖維基材，其中構成圖案的機能性材料之至少一部分，由纖維基材的表面起到達1μm以上之深度。
- 如請求項1至5之任一之附圖案纖維基材，其中纖維基材表面具有雙倍粗糙(double roughness)構造。
- 如請求項1至6之任一之附圖案纖維基材，其中圖案為導電圖案。
- 一種附圖案纖維基材，其特徵係包含被形成在附圖案纖維基材的一面之2以上導電圖案而成的請求項7之附圖案纖維基材，其中藉由該導電圖案之至少2圖案相互地部分相接或者藉由其他的導電圖案而導電連接。
- 一種附圖案纖維基材，其特徵為包含被形成於附圖案纖維基材的一面之1以上之導電圖案(A)，與被形成於附圖案纖維基材的另一面之1以上之導電圖案(B)所構成的請求項7之附圖案纖維基材，其中藉由前述導電圖案(A)之至少1圖案與前述導電圖案(B)之至少1圖案相互部分連接或者藉由其他導電圖案而導電連接。
- 一種附圖案纖維基材層積體，係由複數附圖案纖維基材所構成，其特徵為該複數附圖案纖維基材之至少2個為請求項7之附圖案纖維基材，該至少2個附圖案纖維基材分別包含被形成於附圖案纖維基材的一面之1以上導電圖案或者分別形成於附圖案纖維基材的兩面之1以上導電圖案，包含於分別的附圖案纖維基材的至少2導電圖案藉由相互部分連接或者藉由其他導電圖案而導電連接。
- 如請求項1至9之任一之附圖案纖維基材，其中附圖案纖維基材之至少一面的至少一部份具有保護材。
- 如請求項10之附圖案纖維基材層積體，其中附圖案纖維基材層積體之至少一面的至少一部分具有保護材。
- 如請求項1至9之任一之附圖案纖維基材之製造方法，其中包含：(i)將親液化區域形成於纖維基材上以及纖維基材內部之步驟、 (ii)於形成的親液化區域，賦予機能性材料之溶液或分散體之步驟，以及 (iii)由被賦予的溶液或分散體，除去溶媒或分散媒之步驟。
- 如請求項13之製造方法，其中於步驟(i)，藉由對纖維基材上以及纖維基材內部照射紫外光而形成親液化區域。
- 如請求項13或14之製造方法，其中於步驟(i)，在未被施以疏液化處理的纖維基材上及纖維基材內部形成親液化區域。
- 如請求項13至15之任一之製造方法，其中進而包含(iv)在步驟(iii)所得到的附圖案纖維基材之至少一面之至少一部分形成保護材之步驟。
- 如請求項16之製造方法，其中於步驟(iv)，藉由薄片狀保護材之與附圖案纖維基材之貼合、保護材之溶液或分散體之對於附圖案纖維基材的適用或者電沉積以及接著的溶媒或分散媒的除去、或者是附圖案纖維基材往保護材的溶液或者分散體之浸漬以及接下來的溶媒或分散媒的除去，而形成保護材。
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