WO2020105206A1 - 伸縮性配線基板及び伸縮性配線基板の製造方法 - Google Patents

伸縮性配線基板及び伸縮性配線基板の製造方法

Info

Publication number
WO2020105206A1
WO2020105206A1 PCT/JP2019/022942 JP2019022942W WO2020105206A1 WO 2020105206 A1 WO2020105206 A1 WO 2020105206A1 JP 2019022942 W JP2019022942 W JP 2019022942W WO 2020105206 A1 WO2020105206 A1 WO 2020105206A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sheet
stretchable wiring
stretchable
wiring
tensile stress
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/022942
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
孝義 小幡
Original Assignee
株式会社村田製作所
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 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
Priority to JP2020557550A priority Critical patent/JP7014307B2/ja
Publication of WO2020105206A1 publication Critical patent/WO2020105206A1/ja
Priority to US17/318,150 priority patent/US11785714B2/en
Priority to US18/459,989 priority patent/US20230413428A1/en

Links

Images

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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/16Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
    • 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
    • H05K1/16Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor
    • 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
    • H05K3/10Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/20Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern by affixing prefabricated conductor pattern
    • 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
    • H05K3/4611Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards
    • 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
    • H05K1/09Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
    • H05K1/092Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
    • H05K1/095Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks for polymer thick films, i.e. having a permanent organic polymeric binder
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007Types of components
    • H05K2201/10151Sensor
    • 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
    • H05K3/22Secondary treatment of printed circuits
    • H05K3/28Applying non-metallic protective coatings
    • H05K3/281Applying non-metallic protective coatings by means of a preformed insulating foil

Definitions

  • the present invention relates to a stretchable wiring board and a method for manufacturing a stretchable wiring board.
  • Patent Document 1 a stretchable wiring board in which a stretchable base material is attached to a living body and used is known.
  • the stretchable wiring board disclosed in Patent Document 1 has a stretch sensing portion including a conductive fiber and a resin binder. When this portion stretches, the electrical characteristics change, and strain (stretching) is sensed. It is said to be used as a strain sensor.
  • the present invention has been made in order to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a stretchable wiring board with high sensitivity and in which zero drift hardly occurs.
  • the stretchable wiring board of the present invention is provided on at least one main surface of a stretchable wiring sheet including a stretchable resin sheet and stretchable wiring formed on the stretchable resin sheet, and the stretchable wiring sheet.
  • a fixing sheet is provided, and the stretchable wiring has conductive particles, a resin, and voids existing at an interface between the conductive particles and the resin.
  • the method for manufacturing a stretchable wiring board of the present invention includes a stretchable wiring sheet preparation step of preparing a stretchable wiring sheet including a stretchable resin sheet and stretchable wiring formed on the stretchable resin sheet, and the stretchability.
  • a first extension step of applying a tensile stress to the wiring sheet a relaxation step of relaxing the tensile stress applied in the first extension step, and a second step of applying a tensile stress to the stretchable wiring sheet again.
  • Tensile stress is applied to the elastic wiring by disposing a fixing sheet on at least one main surface of the elastic wiring sheet in a state where the tensile stress applied in the stretching step and the second stretching step is applied to the elastic wiring.
  • a fixing step of fixing the state in which is added is applied.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a stretchable wiring board according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an electron micrograph of a stretchable wiring under a tensile stress.
  • FIG. 3 is an electron micrograph of a stretchable wiring in a state where no tensile stress is applied.
  • FIG. 4 is a perspective view schematically showing the stretchable wiring board according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing the stretchable wiring board according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6A is a perspective view schematically showing the stretchable wiring sheet to which tensile stress is not applied
  • FIG. 6B is a perspective view schematically showing the stretchable wiring sheet to which tensile stress is added.
  • FIG. 6A is a perspective view schematically showing the stretchable wiring sheet to which tensile stress is not applied
  • FIG. 6B is a perspective view schematically showing the stretchable wiring sheet to which tensile stress is added
  • FIG. 6C is a perspective view schematically showing a state in which a fixing sheet is arranged and a state where tensile stress is applied to the elastic wiring is fixed.
  • FIG. 7A is a perspective view schematically showing a state in which an adhesive layer is provided on the main surface of the elastic resin sheet on the side where the elastic wiring is not provided, and further a first fixing sheet is provided on the adhesive layer.
  • 7 (b) is a perspective view schematically showing a state in which slits are formed in the first fixing sheet
  • FIG. 7 (c) is a perspective view of the stretchable wiring sheet and the first fixing sheet.
  • 7D is a perspective view schematically showing a state in which tensile stress is applied, and FIG.
  • FIG. 7D shows a state in which the second fixing sheet is arranged on the first fixing sheet and the stretchable wiring is subjected to the tensile stress. It is a perspective view which shows the fixed state typically.
  • FIG. 8A is a graph showing the relationship between strain, resistance value, and time in Example 1
  • FIG. 8B is a graph showing the relationship between strain, resistance value, and time in Comparative Example 1.
  • FIG. 9A is a graph showing the relationship between strain and resistance value in Example 1
  • FIG. 9B is a graph showing the relationship between strain and resistance value in Comparative Example 1.
  • FIG. 10A is a graph showing the relationship between strain and resistance value of the stretchable wiring sheet of Example 2
  • FIG. 10B is the relationship between strain and resistance value of the stretchable wiring sheet of Comparative Example 2. It is a graph which shows.
  • the stretchable wiring board and the method for manufacturing the stretchable wiring board of the present invention will be described.
  • the present invention is not limited to the following configurations, and can be appropriately modified and applied within the scope of not changing the gist of the present invention. It should be noted that a combination of two or more of the individual preferable configurations of the present invention described below is also the present invention.
  • the stretchable wiring board of the present invention will be described.
  • First Embodiment In the stretchable wiring board of the present invention, an example in which the fixing sheet is provided on one main surface of the stretchable wiring sheet will be described as a first embodiment of the stretchable wiring board of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a stretchable wiring board according to a first embodiment of the present invention.
  • the stretchable wiring board 1 shown in FIG. 1 includes a stretchable wiring sheet 30 including a stretchable resin sheet 10 and stretchable wirings 20 formed on the stretchable resin sheet 10.
  • the stretchable wiring sheet 30 is a portion that becomes a substrate and wiring that is actually attached to a living body when used and functions as a sensor.
  • the adhesive layer 40 is provided on the main surface 32 of the two main surfaces of the stretchable wiring sheet 30, which is the main surface 31 and the main surface 32 on the side where the stretchable wiring 20 is not provided, and further the adhesive layer.
  • a fixing sheet 50 is provided at 40.
  • the stretchable resin sheet 10 is made of, for example, a stretchable resin material.
  • the resin material include thermoplastic polyurethane and the like.
  • the thickness of the stretchable resin sheet 10 is not particularly limited, it is preferably 100 ⁇ m or less, and more preferably 1 ⁇ m or less, from the viewpoint of not inhibiting the expansion and contraction of the surface of the living body when attached to the living body.
  • FIG. 1 shows a dumbbell-shaped electrode in which electrodes 22 are provided at both ends of the wiring 21.
  • the shapes of the wiring and the electrodes are not particularly limited and can be arbitrarily changed depending on the place of use and the application.
  • the stretchable wiring 20 is fixed by the fixing sheet 50 in a state where tensile stress is applied in the direction indicated by the double-headed arrow L in FIG.
  • the stretchable wiring has conductive particles and a resin as described later, and is a stretchable wiring.
  • a mixture of metal powder such as Ag, Cu and Ni as conductive particles and an elastomer resin such as silicone resin can be used.
  • the average particle diameter of the conductive particles is not particularly limited, but is preferably 0.01 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the shape of the conductive particles is preferably spherical.
  • the thickness of the elastic wiring is not particularly limited, but is preferably 100 ⁇ m or less, more preferably 50 ⁇ m or less. Further, the thickness of the stretchable wiring is preferably 1 ⁇ m or more.
  • FIG. 2 is an electron microscope photograph of the stretchable wiring in the state where the tensile stress is applied
  • FIG. 3 is an electron microscope photograph of the stretchable wiring in the state where the tensile stress is not applied.
  • FIG. 2 shows the conductive particles 23 and the resin 24 that form the stretchable wiring 20, and further shows a void 25 at the interface between the conductive particles 23 and the resin 24.
  • FIG. 3 although the conductive particles 23 and the resin 24 forming the stretchable wiring 20 are present, no void is present at the interface between the conductive particles 23 and the resin 24. From this, it can be seen that voids exist in the stretchable wiring when tensile stress is applied to the stretchable wiring. Since the voids are created by the separation of the conductive particles, they are present at the interface between the conductive particles and the resin.
  • the effect of the tensile stress being applied to the elastic wiring in the elastic wiring board is shown, but the elastic wiring is configured when the tensile stress is applied to the elastic wiring.
  • Voids will exist at the interface between the conductive particles and the resin. It is speculated that when such a void is present in the stretchable wiring, the stretchable wiring has a porous (sponge-like) structure due to the presence of the void, and the elasticity of the stretchable wiring is increased. The presence of such voids in the stretchable wiring makes it difficult for zero drift to occur and improves the sensitivity of the stretchable wiring board.
  • the state of the voids present in the stretchable wiring it is preferable that fine voids are scattered. Moreover, it is preferable that the size of the voids is substantially the same as the size of the conductive particles.
  • the strength of the tensile stress applied to the stretchable wiring is the elongation that is the length of the stretchable wiring with respect to the length of the stretchable wiring when no tensile stress is applied. It can be used as an indicator.
  • the elongation is not particularly limited and may be determined depending on the material system of the stretchable wiring, but is preferably determined to be 300% or more and 800% or less.
  • the length of the stretchable wiring is the total length of the wiring 21 and the two electrodes 22 in FIG. 1 in the direction indicated by the double-headed arrow L.
  • the adhesive layer 40 is a layer arranged on the main surface 32 of the two main surfaces of the elastic wiring sheet 30 on the side where the elastic wiring 20 is not provided. By providing the adhesive layer 40, the stretchable wiring sheet 30 of the stretchable wiring board 1 can be attached to a living body.
  • the material of the adhesive layer 40 is not particularly limited, but examples thereof include adhesive resins such as acrylic polymers and urethane resins.
  • the thickness of the adhesive layer 40 is not particularly limited, but is preferably 10 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m or less.
  • the thickness of the adhesive layer 40 is preferably 0.1 ⁇ m or more.
  • the fixing sheet 50 is a sheet provided on the adhesive layer 40, and is a sheet for fixing the stretchable wiring in a state where tensile stress is applied. Therefore, the fixing sheet 50 needs to have such strength that it is not deformed by tensile stress.
  • a flexible film having low elasticity such as a PET film, a polystyrene film, a polypropylene film, and a polyimide film can be used.
  • the PET film is preferable because it is rigid, can be used for roll-to-roll molding, and is inexpensive.
  • the thickness thereof is preferably 200 ⁇ m or more in order to have sufficient strength to fix the stretchable wiring.
  • the fixing sheet 50 is a sheet that is peeled off when the stretchable wiring board is used, it is preferable that the fixing sheet 50 is a sheet having good releasability from the adhesive layer 40 and having releasability.
  • FIG. 4 is a perspective view schematically showing the stretchable wiring board according to the second embodiment of the present invention.
  • the stretchable wiring board 2 shown in FIG. 4 is a fixing sheet also on the main surface 31 of the stretchable wiring sheet 30 (the main surface on which the stretchable wiring 20 is provided) in the stretchable wiring board 1 shown in FIG. Is provided.
  • a fixed sheet provided on the main surface 31 of the stretchable wiring sheet 30 is shown as a fixed sheet 51 and a fixed sheet 52 provided on the main surface 32.
  • the fixed sheet 51 and the fixed sheet 52 may be the same fixed sheet or different fixed sheets.
  • No adhesive layer is provided between the main surface 31 of the stretchable wiring sheet 30 and the fixed sheet 51.
  • the fixing sheets are provided on both main surfaces of the stretchable wiring sheet from the viewpoint of workability when attaching the stretchable wiring sheet to a living body.
  • the fixing sheet 52 is peeled off to expose the adhesive layer 40 immediately before the attaching work to the living body.
  • the main surface 32 side of the stretchable wiring sheet 30 is attached to the living body by utilizing the adhesive force of the adhesive layer 40.
  • the fixing sheet 51 maintains the state in which tensile stress is applied to the stretchable wiring 20.
  • the fixing sheet provided on the main surface of the stretchable resin sheet on the side where the stretchable wiring is not provided is the first fixing sheet having slits and the first fixing sheet.
  • An example of the provided second fixing sheet will be described as a third embodiment of the stretchable wiring board of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view schematically showing the stretchable wiring board according to the third embodiment of the present invention.
  • the stretchable wiring board 3 shown in FIG. 5 is a fixed sheet of the stretchable wiring board 2 shown in FIG. 4 on the side of the main surface 32 of the stretchable wiring sheet 30 (the main surface on which no stretchable wiring is provided). The configuration is different.
  • the stretchable wiring board 3 shown in FIG. 5 is shown upside down from the stretchable wiring board 2 shown in FIG. 4, and the main surface 32 side of the stretchable wiring sheet 30 is up and the main surface 31 side is shown. Is shown below.
  • the fixing sheet on the main surface 32 side of the stretchable wiring sheet 30 includes a first fixing sheet 53 provided on the adhesive layer 40 and a second fixing sheet 54 provided on the first fixing sheet 53.
  • the first fixing sheet 53 has slits 55 in a direction inclined with respect to the direction of tensile stress applied to the stretchable wiring 20 (the direction indicated by the double-headed arrow L in FIG. 5).
  • the fact that the direction of the slit is inclined with respect to the direction of the tensile stress applied to the elastic wiring means that the direction of the tensile stress and the direction of the slit are not parallel.
  • the angle formed by the direction of the tensile stress applied to the stretchable wiring and the direction of the slit is preferably 90 °.
  • Such a stretchable wiring board is suitable for fixing the stretchable wiring with a fixing sheet in a state where tensile stress is applied in the manufacturing process.
  • the fixing sheets are provided on both main surfaces of the stretchable wiring sheet, as described with respect to the stretchable wiring board of the second embodiment, the workability in sticking the stretchable wiring sheet to the living body is improved. Is preferred.
  • the stretchable wiring board of the present invention can be used as a sensor for acquiring and analyzing biometric information by attaching a stretchable wiring sheet to a living body in a state where tensile stress is applied to the stretchable wiring.
  • the stretchable wiring under the tensile stress has conductive particles, a resin, and voids existing at the interface between the conductive particles and the resin.
  • a sensor provided with such elastic wiring is less likely to cause zero drift. Moreover, the sensitivity of the sensor is improved.
  • FIG. 6A is a perspective view schematically showing the stretchable wiring sheet to which tensile stress is not applied
  • FIG. 6B is a perspective view schematically showing the stretchable wiring sheet to which tensile stress is added.
  • FIG. 6C is a perspective view schematically showing a state in which a fixing sheet is arranged and a state where tensile stress is applied to the elastic wiring is fixed.
  • FIG. 6A shows the stretchable wiring sheet 30 to which tensile stress is not applied.
  • the adhesive layer 40 is provided on the one main surface 32 of the stretchable wiring sheet 30, the adhesive layer may or may not be provided at this stage.
  • FIG. 6B shows a state in which tensile stress is applied to the stretchable wiring sheet 30 shown in FIG. 6A in the direction indicated by the double-headed arrow L.
  • the fixing sheet is arranged on the main surface of the stretchable wiring sheet in a state where the tensile stress applied in the second stretching step is applied to the stretchable wiring sheet.
  • FIG. 6C shows a state in which the fixing sheet 51 is provided on the main surface 31 of the stretchable wiring sheet 30 and the fixing sheet 52 is provided on the main surface 32 via the adhesive layer 40.
  • the fixing sheet 51 is provided with a thin adhesive layer (not shown), and fixes the fixing sheet 51 to the main surface 31 of the elastic wiring sheet 30.
  • This adhesive layer adheres strongly to the fixed sheet 51 side and remains on the fixed sheet 51 side when the fixed sheet 51 is peeled off when the stretchable wiring board is used, and therefore does not remain on the surface of the stretchable wiring sheet 30. ..
  • the stretchable wiring board thus obtained is the same as the stretchable wiring board 2 shown in FIG.
  • FIG. 6C shows a form in which the fixing sheet is provided on both the main surface 31 and the main surface 32 of the stretchable wiring sheet 30, the fixing sheet is provided on only one of the main surfaces. Good.
  • the tensile speed and the elongation in the first stretching process and the second stretching process are not particularly limited, and can be changed depending on the material system of the stretchable wiring.
  • the fixing sheet provided on the main surface of the elastic resin sheet on the side where the elastic wiring is not provided is the first fixing sheet having the slit and the second fixing sheet provided on the first fixing sheet.
  • FIG. 7A is a perspective view schematically showing a state in which an adhesive layer is provided on the main surface of the elastic resin sheet on the side where the elastic wiring is not provided, and further a first fixing sheet is provided on the adhesive layer.
  • 7 (b) is a perspective view schematically showing a state in which slits are formed in the first fixing sheet
  • FIG. 7 (c) is a perspective view of the stretchable wiring sheet and the first fixing sheet.
  • 7D is a perspective view schematically showing a state in which tensile stress is applied
  • FIG. 7D shows a state in which the second fixing sheet is arranged on the first fixing sheet and the stretchable wiring is subjected to the tensile stress. It is a perspective view which shows the fixed state typically.
  • First fixed sheet forming step In the first fixing sheet forming step, after the elastic wiring sheet preparing step, an adhesive layer is provided on the main surface of the elastic resin sheet on the side where the elastic wiring is not provided, and the first fixing sheet is further provided on the adhesive layer. To provide.
  • the adhesive layer 40 is provided on the one main surface 3 of the elastic wiring sheet 30 on the side where the elastic wiring is not provided, and the adhesive layer 40 is further provided with the first fixing sheet 53. It shows the state. No tensile stress is applied at this point.
  • FIG. 7B shows a state in which the slit 55 is formed in the first fixed sheet 53. Since the direction of the tensile stress to be applied to the stretchable wiring sheet is the direction shown by the double-headed arrow L in FIG. 7B, the slit is formed in the direction (direction not parallel) inclined with respect to this direction.
  • FIG. 7C shows a state in which tensile stress is applied to the stretchable wiring sheet 30 and the first fixing sheet 53. Since the first fixed sheet 53 is provided with the slit 55, the first fixed sheet 53 can be extended together with the stretchable wiring sheet 30. Further, since the first fixing sheet 53 is provided, the first stretching step can be performed while the adhesive layer 40 is not exposed, which is excellent in workability. By this first extension step, voids are formed at the interface between the conductive particles forming the stretchable wiring and the resin.
  • the second fixing sheet is arranged on the first fixing sheet in a state where the tensile stress applied in the second extending step is applied to the elastic wiring, and the state where the tensile stress is applied to the elastic wiring is fixed.
  • FIG. 7D shows a state in which the second fixing sheet 54 is arranged on the first fixing sheet 53 and the stretchable wiring 20 is fixed in a state where tensile stress is applied.
  • the fixing sheet 51 is also arranged on the main surface 31 of the stretchable wiring sheet 30.
  • the fixing sheet 51 is provided with a thin adhesive layer (not shown), and fixes the fixing sheet 51 to the main surface 31 of the elastic wiring sheet 30.
  • This adhesive layer adheres strongly to the fixed sheet 51 side and remains on the fixed sheet 51 side when the fixed sheet 51 is peeled off when the stretchable wiring board is used, and therefore does not remain on the surface of the stretchable wiring sheet 30.
  • the second fixing sheet 54 is also provided with a thin adhesive layer (not shown), and fixes the second fixing sheet 54 to the first fixing sheet 53. The fixing between the second fixing sheet 54 and the first fixing sheet 53 may be performed firmly.
  • the second fixing sheet 54 and the first fixing sheet 53 are peeled off at once, so peeling does not occur between the second fixing sheet 54 and the first fixing sheet 53.
  • the stretchable wiring board thus obtained is the same as the stretchable wiring board 3 shown in FIG.
  • FIG. 7D shows a form in which the fixing sheet 51 is provided on the main surface 31 of the stretchable wiring sheet 30, the fixing sheet 51 may not be provided.
  • a stretchable wiring sheet was prepared by forming dumbbell-shaped wiring formed of a mixture of metal powder and an elastomer resin on a thermoplastic polyurethane resin as a stretchable resin sheet. Strain and resistance applied to the stretchable wiring sheet are shown in Example 1 as the stretchable wiring sheet that has been subjected to the stretching step of applying tensile stress and in Comparative Example 1 that is not subjected to the stretching step of applying tensile stress. The value relationship was measured. The measurement was performed immediately after performing the extension step.
  • FIG. 8A is a graph showing the relationship between strain, resistance value, and time in Example 1
  • FIG. 8B is a graph showing the relationship between strain, resistance value, and time in Comparative Example 1.
  • the strain was applied such that the strain was repeated 3 times in 50 seconds between 0% and 20%, and the change in the resistance value with respect to the strain was measured. From this result, it can be seen that in Example 1, the resistance value when the strain was 0% did not change even after the strain was repeatedly applied.
  • Comparative Example 1 it can be seen that the resistance value when the strain is 0% increases as the strain is repeatedly applied. That is, in Example 1, zero drift did not occur, and in Comparative Example 1, zero drift occurred.
  • FIG. 9A is a graph showing the relationship between strain and resistance value in Example 1
  • FIG. 9B is a graph showing the relationship between strain and resistance value in Comparative Example 1.
  • the strain was gradually increased between 0% and 20%, and the change in the resistance value with respect to the strain was measured. Multiple lines show multiple results of repeated testing.
  • the resistance value for a strain of 0% is about 7 to 9 ⁇
  • the resistance value for a strain of 20% is about 22 to 25 ⁇ .
  • Comparative Example 1 the resistance value for strain 0% is about 0.8 to 1.4 ⁇
  • the resistance value for strain 20% is about 1.5 to 2.0 ⁇ . Since the amount of change in resistance is about 10 times different, it can be seen that Example 1 can be used as a sensor with higher sensitivity.
  • Example 1 the change of the resistance value with respect to the strain is linear in Example 1, but is not linear in Comparative Example 1 but is slightly S-shaped. From this, it is understood that the relationship between the strain and the resistance value is clearer in Example 1, and the performance as a sensor for measuring the strain by the change in the resistance value is higher.
  • Example 2 was prepared by fixing the added state and storing it for 1 day.
  • the relaxation step is performed, the second stretching step is not performed, and further, the fixing sheet is not used for fixing. What was stored for 1 day was designated as Comparative Example 2.
  • Comparative Example 2 For the stretchable wiring sheets of Example 2 and Comparative Example 2, the relationship between the strain applied to the stretchable wiring sheet and the resistance value was measured.
  • FIG. 10A is a graph showing the relationship between strain and resistance value of the stretchable wiring sheet of Example 2
  • FIG. 10B is the relationship between strain and resistance value of the stretchable wiring sheet of Comparative Example 2. It is a graph which shows. Comparing FIG. 10 (a) and FIG. 10 (b), the stretchable wiring sheet of Example 2 has a high linearity of the change of the resistance value with respect to the strain and a small variation. Also, it can be seen that the sensor can be used as a sensor having a large resistance change amount and high sensitivity. In the stretchable wiring sheet of Comparative Example 2, the linearity of the change in resistance value with respect to strain is low and the variation is large. Also, it can be seen that the sensitivity as a sensor is low because the amount of change in resistance value is small.
  • stretchable wiring board 10 stretchable resin sheet 20 stretchable wiring 21 wiring 22 electrodes 23 conductive particles 24 resin 25 voids 30 stretchable wiring sheet 31 stretchable wiring sheet main surface (stretchable wiring side main surface) 32 Main surface of elastic wiring sheet (main surface not on elastic wiring side) 40 Adhesive layers 50, 51, 52 Fixed sheet 53 First fixed sheet 54 Second fixed sheet 55 Slit

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

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

伸縮性配線基板及び伸縮性配線基板の製造方法
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。
特開2016-145725号公報
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。
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る。 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。 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。 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。 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
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。
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。
[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。
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。
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。
(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。
(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。
(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。
(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。
(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。
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。
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。
(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。
(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。
(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。
(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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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

Claims (7)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
PCT/JP2019/022942 2018-11-22 2019-06-10 伸縮性配線基板及び伸縮性配線基板の製造方法 WO2020105206A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020557550A JP7014307B2 (ja) 2018-11-22 2019-06-10 伸縮性配線基板及び伸縮性配線基板の製造方法
US17/318,150 US11785714B2 (en) 2018-11-22 2021-05-12 Extensible and contractible wiring board and method for manufacturing extensible and contractible wiring board
US18/459,989 US20230413428A1 (en) 2018-11-22 2023-09-01 Extensible and contractible wiring board and method for manufacturing extensible and contractible wiring board

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-219247 2018-11-22
JP2018219247 2018-11-22

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US17/318,150 Continuation US11785714B2 (en) 2018-11-22 2021-05-12 Extensible and contractible wiring board and method for manufacturing extensible and contractible wiring board

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020105206A1 true WO2020105206A1 (ja) 2020-05-28

Family

ID=70773975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/022942 WO2020105206A1 (ja) 2018-11-22 2019-06-10 伸縮性配線基板及び伸縮性配線基板の製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (2) US11785714B2 (ja)
JP (1) JP7014307B2 (ja)
WO (1) WO2020105206A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020091010A1 (ja) * 2018-10-31 2020-05-07 大日本印刷株式会社 配線基板及び配線基板の製造方法
WO2020195544A1 (ja) * 2019-03-25 2020-10-01 株式会社村田製作所 伸縮性実装基板

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62252495A (ja) * 1986-04-24 1987-11-04 Nitto Electric Ind Co Ltd 伸縮性布接着テ−プ
JP2013131554A (ja) * 2011-12-20 2013-07-04 Tdk Corp 電子装置の製造方法、電子部品実装用フレーム、実装用フレームに格納した電子部品、および表面実装装置
JP2017038722A (ja) * 2015-08-18 2017-02-23 ミナト医科学株式会社 牽引治療装置
JP2017068169A (ja) * 2015-10-01 2017-04-06 サトーホールディングス株式会社 ラベル連続体ロール

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3576387A (en) * 1970-03-19 1971-04-27 Chomerics Inc Heat shrinkable electromagnetic shield for electrical conductors
US3994726A (en) * 1974-04-25 1976-11-30 Xerox Corporation Method of forming a resilient photoconductive element
US4002476A (en) * 1975-05-23 1977-01-11 Xerox Corporation Method of developing resilient photoconductive element
US4745301A (en) * 1985-12-13 1988-05-17 Advanced Micro-Matrix, Inc. Pressure sensitive electro-conductive materials
US4874549A (en) * 1985-12-13 1989-10-17 Advanced Micro-Matrix, Inc. Pressure sensitive electro-conductive materials
US5060527A (en) * 1990-02-14 1991-10-29 Burgess Lester E Tactile sensing transducer
JPH0719340U (ja) 1992-12-14 1995-04-07 バンドー化学株式会社 皮膚貼付薬シ−ト
JPH07138152A (ja) 1993-11-15 1995-05-30 Nitto Denko Corp 医療用貼付剤および貼付製剤
US5695859A (en) * 1995-04-27 1997-12-09 Burgess; Lester E. Pressure activated switching device
EP1085788A3 (en) * 1999-09-14 2003-01-02 Seiko Epson Corporation Composite flexible wiring board, method of manufacturing the same, electro-optical device, and electronic equipment
JP2005036189A (ja) * 2003-07-14 2005-02-10 Rohm & Haas Co 水性ポリマー分散体の調製のための水性重合方法
US6876125B2 (en) * 2003-08-26 2005-04-05 Delphi Technologies, Inc. Elastomeric polyphosphazene transducers, methods of making, and methods of use thereof
JP4084834B2 (ja) * 2005-03-29 2008-04-30 松下電器産業株式会社 フリップチップ実装方法およびバンプ形成方法
WO2006137446A1 (ja) * 2005-06-22 2006-12-28 Ube-Nitto Kasei Co., Ltd. 防汚性印刷シート
US7905011B2 (en) * 2006-03-16 2011-03-15 Panasonic Corporation Bump forming method and bump forming apparatus
US8297488B2 (en) * 2006-03-28 2012-10-30 Panasonic Corporation Bump forming method using self-assembling resin and a wall surface
US20100025100A1 (en) * 2007-03-05 2010-02-04 Shokichi Hamano Electrically conductive polymeric elastomer composition and electromagnetic wave shield comprising the composition
JP5004654B2 (ja) * 2007-05-16 2012-08-22 パナソニック株式会社 配線基板の接続方法および配線基板構造
US8237324B2 (en) * 2008-12-10 2012-08-07 The Regents Of The University Of California Bistable electroactive polymers
US9685259B2 (en) * 2009-06-19 2017-06-20 3M Innovative Properties Company Shielded electrical cable
WO2014011954A1 (en) * 2012-07-13 2014-01-16 Northwestern University Multifunctional graphene coated scanning tips
RU2664290C2 (ru) * 2013-03-15 2018-08-16 Бригам Янг Юниверсити Композиционный материал, используемый в качестве тензометрического датчика
GB2524327A (en) * 2014-03-21 2015-09-23 Nokia Technologies Oy Flexible electronics apparatus and associated methods
US10407774B2 (en) * 2014-04-17 2019-09-10 Research & Business Foundation Sungkyunkwan University Metal-containing graphene hybrid composite, and preparing method of the same
JP6488140B2 (ja) * 2015-02-06 2019-03-20 日本メクトロン株式会社 導電性伸縮基板および歪センサ
US10575653B2 (en) * 2015-04-01 2020-03-03 Dreamwell, Ltd. Mattress assembly including thermally conductive foam layer
RU2713425C2 (ru) * 2015-09-28 2020-02-05 Дау Глоубл Текнолоджиз Ллк Отслаивающиеся оболочки кабеля, содержащие спроектированные микроструктуры, и способы изготовления отслаивающихся оболочек кабеля, содержащих спроектированные микроструктуры
JP2018531482A (ja) * 2015-09-28 2018-10-25 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー 設計された微小構造を有する剥離性ケーブルジャケット及び設計された微小構造を有する剥離性ケーブルジャケットを製作するための方法
US20180254126A1 (en) * 2015-09-28 2018-09-06 Dow Global Technologies Llc Peelable cable jacket having designed microstructures and methods for making peelable cable jackets having designed microstructures
EP3407686A4 (en) * 2016-01-19 2019-08-21 Tokusen Kogyo Co., Ltd STICKABLE WIRING SHEET AND STICKABLE TOUCH SENSOR SHEET
JP6918518B2 (ja) * 2017-02-27 2021-08-11 デクセリアルズ株式会社 電気特性の検査冶具
CA3000385A1 (en) * 2017-04-11 2018-10-11 Syscor Controls & Automation Inc. Polymer absorption sensor having low cross-sensitivity
EP3625042A4 (en) * 2017-05-15 2021-01-27 National Research Council of Canada STRETCHABLE NANOCOMPOSITE SKIN MATERIAL AND RELATED STRUCTURES

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62252495A (ja) * 1986-04-24 1987-11-04 Nitto Electric Ind Co Ltd 伸縮性布接着テ−プ
JP2013131554A (ja) * 2011-12-20 2013-07-04 Tdk Corp 電子装置の製造方法、電子部品実装用フレーム、実装用フレームに格納した電子部品、および表面実装装置
JP2017038722A (ja) * 2015-08-18 2017-02-23 ミナト医科学株式会社 牽引治療装置
JP2017068169A (ja) * 2015-10-01 2017-04-06 サトーホールディングス株式会社 ラベル連続体ロール

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TEPPEI ARAKI ET AL: "Electrical resistivity of stretchable wiring comprising silver fillers under cyclic tensile strain", PROCEEDINGS OF JIEP ANNUAL MEETING, vol. 26, no. 9D-05, 1 January 2012 (2012-01-01), pages 322 - 325, XP055709951 *
TEPPEI ARAKI ET AL: "Printable and Stretchable Conductive Wirings Comprising Silver Flakes and Elastomers", IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS, vol. 32, no. 10, 1 October 2011 (2011-10-01), pages 1424 - 1426, XP011384535, ISSN: 0741-3106, DOI: 10.1109/LED.2011.2161663 *

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2020105206A1 (ja) 2021-06-10
JP7014307B2 (ja) 2022-02-01
US20230413428A1 (en) 2023-12-21
US11785714B2 (en) 2023-10-10
US20210267050A1 (en) 2021-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3273754B1 (en) Stretchable cable and stretchable circuit board
US20230413428A1 (en) Extensible and contractible wiring board and method for manufacturing extensible and contractible wiring board
KR102486072B1 (ko) 배선 회로 기판의 제조 방법
KR102081892B1 (ko) 압저항(piezo-resistive) 전극을 구비한 저항성 압력 센서
US10670655B2 (en) Crack sensor including polymer for healing cracks and electronic device including the same
KR102485732B1 (ko) 배선 회로 기판
US8272273B2 (en) Strain measurement device and method of strain measurement using the same
KR20180061003A (ko) 전도성 유연 소자
US10898138B2 (en) Flexible patch including a plurality of through holes which can be adhered to skin and method for manufacturing the same
KR101926371B1 (ko) 고민감도 스트레인 센서의 제조 방법, 스트레인 센서 및 이를 포함하는 웨어러블 디바이스
CN109259891B (zh) 一种测量压力的电子皮肤及其制备方法
KR102658097B1 (ko) 파단-유도되는 기계-전기적 감도를 갖는 파이버-기반의 복합체
DE102007020131A1 (de) Taktiler Flächensensor
KR101200798B1 (ko) 미세섬모의 인터락킹을 이용한 가역적 전기커넥터, 이를 이용한 다기능 센서 및 그 제작방법
Drotlef et al. Bio-inspired composite microfibers for strong and reversible adhesion on smooth surfaces
US20220299385A1 (en) Composite structure for a pressure sensor and pressure sensor
JP5839442B2 (ja) 配線構造体、センサ、及び配線構造体の製造方法
WO2019031381A1 (ja) ひずみセンサとその製造方法
Shahandashti et al. Fabrication of stretchable interconnects embedded in Biocompatible Elastomers
US11499898B2 (en) Anisotropic mechanical expansion substrate and crack-based pressure sensor using the anisotropic substrate
KR20170036221A (ko) 전기 저항 변화가 최소화된 신장성 전기 전도체 및 이의 제조 방법
KR101684133B1 (ko) 압력 소자 및 그 제조 방법
Mosallaei et al. Improvements in the electromechanical properties of stretchable interconnects by locally tuning the stiffness
WO2019177030A1 (ja) 電子機能部材及び電子部品
WO2009132653A1 (en) A transducer comprising a composite material with fiber arranged in a pattern to provide anisotropic compliance

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19887405

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020557550

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19887405

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1