WO2024252979A1 - 伸縮性デバイス - Google Patents

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WO2024252979A1
WO2024252979A1 PCT/JP2024/019490 JP2024019490W WO2024252979A1 WO 2024252979 A1 WO2024252979 A1 WO 2024252979A1 JP 2024019490 W JP2024019490 W JP 2024019490W WO 2024252979 A1 WO2024252979 A1 WO 2024252979A1
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WO
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stretchable
wiring
substrate
elastic
ratio
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PCT/JP2024/019490
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English (en)
French (fr)
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俊文 飛鳥井
勇人 勝
孝義 小幡
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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    • H05K2201/01—Dielectrics
    • H05K2201/0104—Properties and characteristics in general
    • H05K2201/0133—Elastomeric or compliant polymer

Definitions

  • the present invention relates to a stretchable device.
  • Stretchable devices that include a stretchable substrate and stretchable wiring arranged on the stretchable substrate have been known for some time.
  • the proportion of the stretchable substrate relative to the stretchable wiring is relatively large, which can lead to a large contribution to the stretching behavior of the device as a whole. Therefore, if the stretchable substrate is prone to plastic deformation (i.e., prone to sagging) when stretched, this can cause the stretchable wiring arranged on the stretchable substrate to gradually stretch, which can increase the wiring resistance of the stretchable wiring.
  • the stretchable substrate which is a component of a stretchable device, to be resistant to plastic deformation when the device stretches.
  • the present invention aims to provide a stretchable device that has a stretchable substrate that is resistant to plastic deformation when stretched.
  • a stretchable substrate and a stretchable wiring disposed on the stretchable substrate A stretchable device is provided, wherein the loss modulus E''(S) of the stretchable substrate is less than the loss modulus E''(W) of the stretchable wiring.
  • the stretchable device makes it possible to make the stretchable substrate less susceptible to plastic deformation during stretching.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view that illustrates a stretchable device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view that illustrates a stretchable device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view that illustrates a stretchable device according to a third embodiment of the present invention.
  • Fig. 1 is a cross-sectional view that typically illustrates the stretchable device according to the first embodiment of the present invention.
  • the stretchable device 100 comprises a stretchable substrate 10 and at least one stretchable wiring disposed on the stretchable substrate 10.
  • the at least one stretchable wiring include a first stretchable wiring 20 and a second stretchable wiring 30.
  • above includes a state where it is located above an element and separated from it, i.e., above an element via another object, a state where it is located above an element with a gap, and a state where it is located directly above an element and in contact with it.
  • stretchable wiring arranged on a stretchable substrate includes stretchable wiring in contact with the main surface of the stretchable substrate, and stretchable wiring that is not in direct contact with the main surface of the stretchable substrate and is separated from the main surface via another member (for example, a resin layer described below).
  • the resin layer may be formed of at least one resin material selected from the group consisting of polyimide-based, epoxy-based, urethane-based, and acrylic-based resins.
  • the resin layer may also be formed of an inorganic material such as alumina or silicon dioxide.
  • the elastic substrate is a sheet-like or film-like substrate that can stretch, and is made of, for example, a resin material that has elasticity.
  • resin materials for the elastic substrate include styrene-based elastomers, olefin-based elastomers, urethane-based elastomers, and silicone-based elastomers.
  • the thickness of the elastic substrate is not particularly limited, but from the viewpoint of not inhibiting the expansion and contraction of the surface of the living body when attached to the living body, it is preferably 100 ⁇ m or less, and more preferably 50 ⁇ m or less. In addition, from the viewpoint of ensuring a certain strength, the thickness of the elastic substrate is preferably 10 ⁇ m or more.
  • Each elastic wire contains conductive particles and resin.
  • each elastic wire may be a mixture of metal powder such as Ag, Cu, Ni, etc. as conductive particles and a resin material such as an acrylic or silicone-based material.
  • the average particle size of the conductive particles is not particularly limited, but is preferably 0.01 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the conductive particles are preferably spherical in shape.
  • each elastic wire is not particularly limited, but is preferably 100 ⁇ m or less, and more preferably 50 ⁇ m or less.
  • the thickness of each elastic wire is preferably 0.01 ⁇ m or more.
  • the line width of each elastic wire is not particularly limited, but is preferably 0.1 ⁇ m or more, and more preferably 1 mm or less.
  • the shape, etc. of each elastic wire is not particularly limited.
  • the inventors of the present application conducted extensive research into a solution for providing a stretchable substrate that is resistant to plastic deformation when the stretchable device is stretched. As a result, the inventors of the present application focused on the viscoelastic properties, rather than the structure or shape of each component of the stretchable device, and came up with the present invention.
  • the present invention is characterized in that in the stretchable device 100, the loss modulus E'' (S) of the stretchable substrate 10 is smaller than the loss modulus E'' (W) of the stretchable wiring 20, 30.
  • the loss modulus as used in this specification refers to a measure of the energy lost from the components due to heat generation or the like during deformation, and refers to the degree of sagging of the stretchable substrate/stretchable wiring. The larger this value is, the more likely the components are to sag, and the smaller this value is, the less likely the components are to sag.
  • the elastic substrate 10 is smaller than the loss modulus E'' (W) of the elastic wiring 20, 30, the elastic substrate is less susceptible to plastic deformation than the elastic wiring during stretching. In other words, the elastic substrate is less susceptible to sagging than the elastic wiring during stretching. This makes it possible to suppress gradual stretching of the elastic wiring 20, 30 arranged on the elastic substrate 10, and as a result, it is possible to suppress an increase in the wiring resistance of the elastic wiring 20, 30.
  • the ratio of the loss modulus E''(S) of the elastic substrate 10 to the loss modulus E''(W) of the elastic wiring 20, 30 is smaller than 1, from the viewpoint of making the elastic substrate less susceptible to plastic deformation than the elastic wiring.
  • the upper limit of the above ratio may be, for example, 0.6 or less.
  • the upper limit of the above ratio is preferably 0.1 or less, and may be, for example, 0.07, more preferably 0.05 or less, and even more preferably 0.02 or less.
  • the storage modulus E'(S) of the elastic substrate 10 is smaller than the storage modulus E'(W) of the elastic wiring 20, 30.
  • the storage modulus refers to a measure of the energy stored in the components during deformation, and is a value that indicates the degree of hardness of the stretchable substrate/stretchable wiring. The larger this value is, the harder the components are in comparison, and the smaller this value is, the softer the components are.
  • the stretchable substrate 10 can be selected to be relatively softer than the stretchable wirings 20 and 30, making it possible to prevent interference with the expansion of the stretchable wiring when the stretchable device 100 is stretched.
  • the ratio of the storage modulus E'(S) of the elastic substrate 10 to the storage modulus E'(W) of the elastic wiring 20, 30 is 0.001 or more from the viewpoint of ensuring the elasticity of the substrate 10 itself, and is smaller than 1.0 from the viewpoint of making it softer than the elastic wiring.
  • the upper limit of the above ratio is preferably 0.5 or less, for example 0.2 or less, from the viewpoint of appropriately softening the stretchable substrate 10. From the viewpoint of even more appropriately softening the stretchable substrate, the upper limit of the above ratio is more preferably 0.1 or less, for example 0.06, and even more preferably 0.05 or less.
  • the ratio of the loss tangent tan ⁇ (S) of the stretchable substrate 10 to the loss tangent tan ⁇ (W) of the stretchable wiring 20, 30 is 0.01 or more from the viewpoint of ensuring the viscoelasticity of the stretchable substrate/stretchable wiring, and is 6.0 or less from the viewpoint of suppressing the rate of increase in wiring resistance after repeated stretching to a predetermined level or less.
  • the loss tangent tan ⁇ in this specification refers to the ratio of the loss modulus E'' of the elastic wiring or elastic substrate to the storage modulus E' of the elastic wiring or elastic substrate, and indicates whether the elastic property or the viscous property is more prominent in the deformation of a certain viscoelastic body.
  • the ratio of the loss modulus E''(S) of the elastic substrate to the loss modulus E''(W) of the elastic wiring is 0.1 or less
  • the ratio of the loss tangent tan ⁇ (S) of the elastic substrate 10 to the loss tangent tan ⁇ (W) of the elastic wiring 20, 30 is preferably 1.5 or less, more preferably 1.0 or less, and even more preferably 0.5 or less, from the viewpoint of suitably suppressing the rate of increase in the wiring resistance after repeated stretching.
  • the loss modulus E'' (S) of the stretchable substrate 10 is smaller than the loss modulus E'' (W) of the stretchable wirings 20, 30, when the stretchable substrate 10 and the stretchable wirings 20, 30 have predetermined values, the following characteristics can be obtained. Specifically, it is preferable that the ratio of the thickness of the stretchable wirings 20, 30 to the total thickness of the stretchable device 100 is 50% or less.
  • This characteristic makes it possible to suppress an increase in wiring resistance that can occur when the proportion of stretchable wiring in the entire stretchable device 100 is relatively high. From the viewpoint of suitably suppressing such an increase in wiring resistance, it is more preferable that the thickness ratio of the above-mentioned stretchable wiring is 30% or less, and more preferably 15% or less. Furthermore, from the viewpoint of ensuring the wiring function in the stretchable device 100, it is preferable that the thickness ratio of the above-mentioned stretchable wiring is 5% or more.
  • the ratio of the cross-sectional area of the stretchable wirings 20 and 30 to the total cross-sectional area of the stretchable device 100 is 50% or less.
  • This feature makes it possible to suppress an increase in wiring resistance that can occur when the proportion of stretchable wiring in the entire stretchable device 100 is relatively high. From the viewpoint of suitably suppressing such an increase in wiring resistance, it is more preferable that the ratio of the cross-sectional area of the above-mentioned stretchable wiring is 30% or less, and more preferably 15% or less. Furthermore, from the viewpoint of ensuring the wiring function in the stretchable device 100, it is preferable that the ratio of the cross-sectional area of the above-mentioned stretchable wiring is 2% or more.
  • the stretchable device 100 can be fabricated through the following steps. Specifically, first, a stretchable substrate 10 is prepared. The stretchable substrate 10 is selected to have a loss modulus E'' (S) smaller than the loss modulus E'' (W) of the stretchable wiring to be formed later.
  • S loss modulus
  • W loss modulus
  • the covering layer 40 has viscoelastic properties similar to those of the elastic substrate 10.
  • the loss modulus E'' (S) of the covering layer 40 is smaller than the loss modulus E'' (W) of the elastic wiring 20, 30.
  • the stretchable substrate 10 and the covering layer 40 do not need to have the same material composition.
  • the third embodiment is different from the first embodiment in that the third embodiment further includes a covering layer 10B that covers the stretchable substrate 10 and the stretchable wires 20, 30.
  • This covering layer 10B can have the same function as the covering layer 40 in the second embodiment described above.
  • the stretchable substrate 10 and the covering layer 10B can have the same material composition. Therefore, both the stretchable substrate 10 and the covering layer 10B can be made less susceptible to plastic deformation at the same level than the stretchable wiring during stretching. As a result, the stretchable device 100B as a whole can more suitably suppress an increase in the wiring resistance of the stretchable wirings 20 and 30, even if the covering layer 10B is present.
  • the elastic substrate 10 was prepared.
  • the elastic substrate 10 was selected to have a loss modulus E'' (S) smaller than the loss modulus E'' (W) of the elastic wiring to be formed later.
  • a styrene-based elastomer was prepared as the elastic substrate 10.
  • the elastic substrate 10 was selected to have the (1) loss modulus E′′(S), (2) storage modulus E'(S), and (3) loss tangent tan ⁇ (S) (E′′(S)/E'(S)) shown in Table 1.
  • the wiring material used was a mixture of Ag particles and an acrylic resin containing Ag particles.
  • the wiring material had a material composition that would result in a stretchable wiring having the (1) loss modulus E′′(W), (2) storage modulus E′(W), and (3) loss tangent tan ⁇ (W) (E′′(W)/E′(W)) shown in Table 1 after device fabrication.
  • the wiring material was screen-printed on the prepared stretchable substrate 10, and then dried using a drying device. In this way, a stretchable device 100 was produced that included the stretchable substrate 10 and the stretchable wiring 20, 30 formed on the stretchable substrate (see FIG. 1).
  • the (1) loss modulus E'', (2) storage modulus E', and (3) loss tangent tan ⁇ (E''/E') of the elastic substrate 10 and elastic wiring 20, 30 were measured using a dynamic viscoelasticity measuring device (RSA-G2, manufactured by TA Instruments). Specifically, the elastic substrate was vibrated up and down to deform and distort it, and the (1) loss modulus E'' and (2) storage modulus E' were measured from the shear stress waveform as a response and their phase difference. Furthermore, the (3) loss tangent tan ⁇ (E''/E') was calculated from these measured values.
  • RSA-G2 dynamic viscoelasticity measuring device
  • the ratio of the loss modulus E''(S) of the elastic substrate to the loss modulus E''(W) of the elastic wiring was 0.56.
  • the ratio of the storage modulus E'(S) of the elastic substrate to the storage modulus E'(W) of the elastic wiring was 0.12.
  • the ratio of the loss tangent tan ⁇ (S) of the elastic substrate to the loss tangent tan ⁇ (W) of the elastic wiring was 5.08.
  • the thickness of the stretchable wiring was 30 ⁇ m, and the total thickness of the stretchable device was 100 ⁇ m.
  • the cross-sectional area of the thickness of the stretchable wiring was 30% of the total cross-sectional area of the stretchable device.
  • the wiring resistance of the stretchable wiring before (initial) use of the stretchable device 100 was measured by a four-terminal measurement method.
  • the wiring resistance at this time was set to 100 (index) as a reference.
  • the wiring resistance of the stretchable wiring was measured after the wiring was stretched by 10% and stretched 70 times.
  • the wiring resistance (index) at this time was 150 with the wiring resistance (index) of 100 before (initial) use of the stretchable device 100 as a reference. From the above, the wiring resistance increase rate was +50%.
  • the stretchable device 100 was able to stretch.
  • Example 2 The following describes Example 2 and onwards, focusing on the differences from Example 1. Descriptions that overlap with those in Example 1 will be omitted or omitted.
  • Example 2 differs from Example 1 in that the ratio of the thickness of the stretchable wire to the total thickness of the obtained stretchable device and the ratio of the cross-sectional area of the stretchable wire to the total cross-sectional area of the stretchable device were changed from 30% to 50%.
  • the ratios of the loss modulus, storage modulus, and loss tangent of the stretchable wire and the stretchable substrate were the same as those of Example 1.
  • the wiring resistance (index) after stretching was 200, based on the wiring resistance (index) of 100 before (initial) use of the stretchable device 100. From the above, the rate of increase in wiring resistance was +100%. Note that, as in Example 1, the stretchable device 100 was able to stretch.
  • Example 3 differs from Example 1 in that the ratio of the thickness of the stretchable wire to the total thickness of the obtained stretchable device and the ratio of the cross-sectional area of the stretchable wire to the total cross-sectional area of the stretchable device were changed from 30% to 15%.
  • the ratios of the loss modulus, storage modulus, and loss tangent of the stretchable wire and the stretchable substrate were the same as those of Example 1.
  • the wiring resistance (index) after stretching was 135, based on the wiring resistance (index) of 100 before (initial) use of the stretchable device 100. From the above, the rate of increase in wiring resistance was +35%. Note that, similar to Example 1, the stretchable device 100 was able to stretch.
  • Example 4 In Example 4, compared to Example 1, an elastic substrate 10 was selected that had the (1) loss modulus E′′(S), (2) storage modulus E'(S), and (3) loss tangent tan ⁇ (S) (E′′(S)/E'(S)) shown in Table 1.
  • the ratio of the thickness of the stretchable wiring to the total thickness of the obtained stretchable device, the ratio of the cross-sectional area of the stretchable wiring to the total cross-sectional area of the stretchable device, and the (1) loss modulus E''(W), (2) storage modulus E'(W), and (3) loss tangent tan ⁇ of the stretchable wiring were the same as in Example 1.
  • the ratio of the loss modulus E''(S) of the elastic substrate to the loss modulus E''(W) of the elastic wiring was 0.07.
  • the ratio of the storage modulus E'(S) of the elastic substrate to the storage modulus E'(W) of the elastic wiring was 0.06.
  • the ratio of the loss tangent tan ⁇ (S) of the elastic substrate to the loss tangent tan ⁇ (W) of the elastic wiring was 1.06.
  • the wiring resistance (index) after stretching was 135, based on the wiring resistance (index) of 100 before (initial) use of the stretchable device 100. From the above, the rate of increase in wiring resistance was +35%. Note that, similar to Example 1, the stretchable device 100 was able to stretch.
  • Example 5 The following describes Example 5 and onwards, focusing on the differences from Example 4. Any descriptions that overlap with those in Example 4 will be omitted or omitted.
  • Example 5 differs from Example 4 in that the ratio of the thickness of the stretchable wiring to the total thickness of the obtained stretchable device and the ratio of the cross-sectional area of the stretchable wiring to the total cross-sectional area of the stretchable device were changed from 30% to 50%.
  • the ratios of the loss modulus, storage modulus, and loss tangent of the stretchable wiring and the stretchable substrate were the same as those of Example 4.
  • the wiring resistance (index) after stretching was 160, based on the wiring resistance (index) of 100 before (initial) use of the stretchable device 100. From the above, the rate of increase in wiring resistance was +60%. Note that, similar to Example 1, the stretchable device 100 was able to stretch.
  • Example 6 differs from Example 4 in that the ratio of the thickness of the stretchable wiring to the total thickness of the obtained stretchable device and the ratio of the cross-sectional area of the stretchable wiring to the total cross-sectional area of the stretchable device were changed from 30% to 15%.
  • the ratios of the loss modulus, storage modulus, and loss tangent of the stretchable wiring and the stretchable substrate were the same as those of Example 4.
  • the wiring resistance (index) after stretching was 120, based on the wiring resistance (index) of 100 before (initial) use of the stretchable device 100. From the above, the rate of increase in wiring resistance was +20%. Note that, as in Example 1, the stretchable device 100 was able to stretch.
  • Example 7 The following describes Examples 7 and onward, focusing on the differences from Example 1. Descriptions that overlap with those in Example 1 will be omitted or omitted.
  • Example 7 In Example 7, compared to Example 1, an elastic substrate 10 was selected that had the (1) loss modulus E′′(S), (2) storage modulus E'(S), and (3) loss tangent tan ⁇ (S) (E′′(S)/E'(S)) shown in Table 1.
  • the ratio of the thickness of the stretchable wiring to the total thickness of the obtained stretchable device, the ratio of the cross-sectional area of the stretchable wiring to the total cross-sectional area of the stretchable device, and the (1) loss modulus E''(W), (2) storage modulus E'(W), and (3) loss tangent tan ⁇ of the stretchable wiring were the same as in Example 1.
  • the ratio of the loss modulus E''(S) of the elastic substrate to the loss modulus E''(W) of the elastic wiring was 0.05.
  • the ratio of the storage modulus E'(S) of the elastic substrate to the storage modulus E'(W) of the elastic wiring was 0.06.
  • the ratio of the loss tangent tan ⁇ (S) of the elastic substrate to the loss tangent tan ⁇ (W) of the elastic wiring was 0.78.
  • the wiring resistance (index) after stretching was 125, based on the wiring resistance (index) of 100 before (initial) use of the stretchable device 100. From the above, the rate of increase in wiring resistance was +25%. Note that, similar to Example 1, the stretchable device 100 was able to stretch.
  • Example 8 In Example 8, compared to Example 1, an elastic substrate 10 was selected that had the (1) loss modulus E′′(S), (2) storage modulus E'(S), and (3) loss tangent tan ⁇ (S) (E′′(S)/E'(S)) shown in Table 1.
  • the ratio of the thickness of the stretchable wiring to the total thickness of the obtained stretchable device, the ratio of the cross-sectional area of the stretchable wiring to the total cross-sectional area of the stretchable device, and the (1) loss modulus E''(W), (2) storage modulus E'(W), and (3) loss tangent tan ⁇ of the stretchable wiring were the same as in Example 1.
  • the ratio of the loss modulus E''(S) of the elastic substrate to the loss modulus E''(W) of the elastic wiring was 0.02.
  • the ratio of the storage modulus E'(S) of the elastic substrate to the storage modulus E'(W) of the elastic wiring was 0.05.
  • the ratio of the loss tangent tan ⁇ (S) of the elastic substrate to the loss tangent tan ⁇ (W) of the elastic wiring was 0.45.
  • the wiring resistance (index) after stretching was 120, based on the wiring resistance (index) of 100 before (initial) use of the stretchable device 100. From the above, the rate of increase in wiring resistance was +20%. Note that, as in Example 1, the stretchable device 100 was able to stretch.
  • Comparative Example 1 In Comparative Example 1, compared to Example 1, an elastic substrate was selected that had the (1) loss modulus E′′(S), (2) storage modulus E′(S), and (3) loss tangent tan ⁇ (S) (E′′(S)/E′(S)) shown in Table 1.
  • the ratio of the thickness of the stretchable wiring to the total thickness of the obtained stretchable device, the ratio of the cross-sectional area of the stretchable wiring to the total cross-sectional area of the stretchable device, and the (1) loss modulus E''(W), (2) storage modulus E'(W), and (3) loss tangent tan ⁇ of the stretchable wiring were the same as in Example 1.
  • the ratio of the loss modulus E''(S) of the elastic substrate to the loss modulus E''(W) of the elastic wiring was 1.52.
  • the ratio of the storage modulus E'(S) of the elastic substrate to the storage modulus E'(W) of the elastic wiring was 0.91.
  • the ratio of the loss tangent tan ⁇ (S) of the elastic substrate to the loss tangent tan ⁇ (W) of the elastic wiring was 1.68.
  • the wiring resistance (index) after stretching was 220, based on the wiring resistance (index) of 100 before (initial) use of the stretchable device. From the above, the rate of increase in wiring resistance was +120%. As with Example 1, the stretchable device was able to stretch.
  • Comparative Example 2 In Comparative Example 2, compared to Example 1, an elastic substrate was selected that had the (1) loss modulus E′′(S), (2) storage modulus E'(S), and (3) loss tangent tan ⁇ (S) (E′′(S)/E'(S)) shown in Table 1.
  • the ratio of the thickness of the stretchable wiring to the total thickness of the obtained stretchable device, the ratio of the cross-sectional area of the stretchable wiring to the total cross-sectional area of the stretchable device, and the (1) loss modulus E''(W), (2) storage modulus E'(W), and (3) loss tangent tan ⁇ of the stretchable wiring were the same as in Example 1.
  • the ratio of the loss modulus E''(S) of the elastic substrate to the loss modulus E''(W) of the elastic wiring was 2.4.
  • the ratio of the storage modulus E'(S) of the elastic substrate to the storage modulus E'(W) of the elastic wiring was 4.1.
  • the ratio of the loss tangent tan ⁇ (S) of the elastic substrate to the loss tangent tan ⁇ (W) of the elastic wiring was 0.6.
  • Comparative Example 3 In Comparative Example 3, compared to Example 1, an elastic substrate was selected that had the (1) loss modulus E′′(S), (2) storage modulus E'(S), and (3) loss tangent tan ⁇ (S) (E′′(S)/E'(S)) shown in Table 1.
  • the ratio of the thickness of the stretchable wiring to the total thickness of the obtained stretchable device, the ratio of the cross-sectional area of the stretchable wiring to the total cross-sectional area of the stretchable device, and the (1) loss modulus E''(W), (2) storage modulus E'(W), and (3) loss tangent tan ⁇ of the stretchable wiring were the same as in Example 1.
  • the ratio of the loss modulus E''(S) of the elastic substrate to the loss modulus E''(W) of the elastic wiring was 9.5.
  • the ratio of the storage modulus E'(S) of the elastic substrate to the storage modulus E'(W) of the elastic wiring was 23.0.
  • the ratio of the loss tangent tan ⁇ (S) of the elastic substrate to the loss tangent tan ⁇ (W) of the elastic wiring was 0.4.
  • the stretchable substrate is less susceptible to plastic deformation than the stretchable wiring when the stretchable device stretches, i.e., the stretchable substrate is less susceptible to sagging than the stretchable wiring when stretched. From the viewpoint of ensuring the tenacity of the stretchable substrate 10 itself, it is believed that the above ratio is preferably 0.001 or more.
  • Comparative Examples 1 to 3 compared to Examples 1 to 8, it was found that in a stretchable device, when the loss modulus E'' (S) of the stretchable substrate is larger than the loss modulus E'' (W) of the stretchable wiring, the increase rate of the wiring resistance is +120%. Also, as shown in Comparative Examples 2 and 3, compared to the Examples, the storage modulus E' (S) of the stretchable substrate is considerably larger (about 35 times or more), and therefore it was found that stretching itself is not possible.
  • the storage modulus E'(S) of the elastic substrate 10 is smaller than the storage modulus E'(W) of the elastic wiring 20, 30, specifically, when the ratio of the storage modulus E'(S) of the elastic substrate 10 to the storage modulus E'(W) of the elastic wiring 20, 30 is smaller than 1.0, the increase rate of the wiring resistance is +100% or less. This is believed to be due to the elastic substrate being softer than the elastic wiring when the stretchable device stretches.
  • the ratio of the loss modulus E''(S) of the elastic substrate to the loss modulus E''(W) of the elastic wiring is 0.1 or less, and the ratio of the loss tangent tan ⁇ (S) of the elastic substrate 10 to the loss tangent tan ⁇ (W) of the elastic wiring 20, 30 is 1.5 or less (see Examples 4 to 8), it was found that the increase rate of the wiring resistance after repeated stretching can be suppressed more favorably than in Examples 1 to 3. Furthermore, when the ratio is 1.0 or less (see Examples 7 and 8), it was found that the increase rate of the wiring resistance after repeated stretching can be suppressed more favorably than in Examples 4 to 6. Furthermore, when the ratio is 0.5 or less (see Example 8), it was found that the increase rate of the wiring resistance after repeated stretching can be suppressed even more favorably than in Examples 4 to 7.
  • Example 2 when the ratio of the thickness/cross-sectional area of the stretchable wirings 20, 30 to the total thickness/total cross-sectional area of the stretchable device 100 is 50%, the wiring resistance increase rate is +100%, whereas in Example 1, when this ratio is 30%, the wiring resistance increase rate is +50%. Also, in Example 3, when this ratio is 15%, the wiring resistance increase rate is +35%.
  • Example 5 when the ratio of the thickness/cross-sectional area of the stretchable wirings 20, 30 to the total thickness/total cross-sectional area of the stretchable device 100 is 50%, the wiring resistance increase rate is +60%, whereas in Example 4, when this ratio is 30%, the wiring resistance increase rate is +35%. Also, in Example 6, when this ratio is 15%, the wiring resistance increase rate is +20%.
  • the stretchable device may have the following features. ⁇ 1> A stretchable substrate and a stretchable wiring disposed on the stretchable substrate, A stretchable device, wherein the loss modulus E''(S) of the stretchable substrate is smaller than the loss modulus E''(W) of the stretchable wiring. ⁇ 2> The ratio of the loss modulus E''(S) of the elastic substrate to the loss modulus E''(W) of the elastic wiring is 0.001 or more and less than 1. The stretchable device according to ⁇ 1>. ⁇ 3> The stretchable device according to ⁇ 1> or ⁇ 2>, wherein the storage modulus E'(S) of the stretchable substrate is smaller than the storage modulus E'(W) of the stretchable wiring.
  • Stretchable device 10 Stretchable substrate 20: First stretchable wiring 30: Second stretchable wiring 40: Covering layer 10B: Covering layer

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Abstract

本発明の一実施形態では、伸縮性基材と、前記伸縮性基材上に配置された伸縮性配線とを備え、前記伸縮性基材の損失弾性率Ｅ''（Ｓ）が前記伸縮性配線の損失弾性率Ｅ''（Ｗ）よりも小さい、伸縮性デバイスが提供される。

Description

伸縮性デバイス
　本発明は、伸縮性デバイスに関する。
　従前より、伸縮性基材と、伸縮性基材上に配置された伸縮性配線とを備える伸縮性デバイスが知られている。
特開２０２０－１８１９５８号公報
　ここで、伸縮性デバイスにおいて、本願発明者らは、下記の点につき改善すべき事項があることを見出した。
　具体的には、伸縮デバイスにおいて、伸縮性配線に対して伸縮性基材の占める割合は相対的に大きく、それに起因して、デバイス全体として、伸縮挙動に対する寄与度が大きくなり得る。そのため、伸縮性基材は、伸縮時にて塑性変形しやすい（即ち、たるみやすい）と、これに起因して、伸縮性基材上に配置された伸縮性配線が徐々に伸びてしまい、伸縮性配線の配線抵抗が高くなる虞がある。
　以上のことから、伸縮性デバイスの伸縮時において、その構成要素である伸縮性基材は塑性変形しにくいことが望まれる。
　そこで、本発明は、伸縮時において塑性変形しにくい伸縮性基材を備える伸縮性デバイスを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の一実施形態では、
　伸縮性基材と、前記伸縮性基材上に配置された伸縮性配線とを備え、
　前記伸縮性基材の損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）が前記伸縮性配線の損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）よりも小さい、伸縮性デバイスが提供される。
　本発明の一実施形態に係る伸縮性デバイスによれば、伸縮時において伸縮性基材を塑性変形しにくくすることができる。
図１は、本発明の第１実施形態に係る伸縮性デバイスを模式的に示す断面図である。 図２は、本発明の第２実施形態に係る伸縮性デバイスを模式的に示す断面図である。 図３は、本発明の第３実施形態に係る伸縮性デバイスを模式的に示す断面図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。各々の実施形態では、その実施形態以前に説明した点と異なる点について主に説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態ごとには逐次言及しない。以下の実施形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさおよび大きさの比は、必ずしも厳密ではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する場合がある。
［第１実施形態］
　以下、図１を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る伸縮性デバイス１００の構成について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る伸縮性デバイスを模式的に示す断面図である。
　本発明の第１実施形態に係る伸縮性デバイス１００は、伸縮性基材１０と、伸縮性基材１０上に配置される少なくとも１つの伸縮性配線とを備える。少なくとも１つの伸縮性配線としては、例えば第１の伸縮性配線２０および第２の伸縮性配線３０が挙げられる。
　なお、本明細書中における「上」とは、ある要素と離れた上方、即ち他の物体を介してある要素の上側に位置する状態、間隔を空けてある要素の上側に位置する状態、およびある要素と接する直上に位置する状態を含む。
　そのため、本明細書において、「伸縮性基材上に配置される伸縮性配線」は、伸縮性基材の主面と接した状態の伸縮性配線と、伸縮性基材の主面に直接接することなく、他の部材（例えば後述する樹脂層）を介して主面から離隔した状態の伸縮性配線を含む。
　樹脂層としては、例えば、ポリイミド系、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、およびアクリル系樹脂から成る群から選択される少なくとも１種の樹脂材で形成され得る。また、樹脂層としては、アルミナ、二酸化ケイ素等の無機材で形成されてよい。
　また、伸縮性基材は、シート状あるいはフィルム状の伸縮可能な基材であり、例えば、伸縮性を有する樹脂材料から構成される。伸縮性基材の樹脂材料としては、例えば、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、シリコーン系エラストマー等が挙げられる。
　伸縮性基材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、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、伸縮性基材の厚さは、所定の強度確保の観点から１０μｍ以上であることが好ましい。
　各伸縮性配線は、導電性粒子および樹脂を含む。各伸縮性配線としては、例えば、導電性粒子としてのＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉなどの金属粉と、アクリル系やシリコーン系などの樹脂材料と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。
　各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、各伸縮性配線の厚さは０．０１μｍ以上であることが好ましい。各伸縮性配線の線幅は、特に限定されないが０．１μｍ以上であることが好ましく、１ｍｍ以下であることがより好ましい。また、各伸縮性配線の形状等は特に限定されない。
　以上の構成を前提として、本願発明者らは、伸縮性デバイスの伸縮時において塑性変形しにくい伸縮性基材を供するための解決策について鋭意検討した。その結果、本願発明者らは、伸縮性デバイスの各構成要素の構造、形状ではなく、粘弾性特性に着目し、本発明を案出するに至った。
　具体的には、本発明は、伸縮性デバイス１００にて、伸縮性基材１０の損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）が伸縮性配線２０、３０の損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）よりも小さいことを特徴とする。本明細書でいう損失弾性率は、変形の際に、発熱等により構成要素から損失したエネルギーの尺度を指し、伸縮性基材／伸縮性配線のたるみの程度を指す。この値が大きい程、構成要素がたるみやすいことを意味し、この値が小さい程、構成要素がたるみにくいことを指す。
　かかる特徴によれば、伸縮性基材１０の損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）が伸縮性配線２０、３０の損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）よりも小さいため、伸縮時にて伸縮性配線よりも伸縮性基材は塑性変形しにくくなる。すなわち、伸縮時にて伸縮性配線よりも伸縮性基材をたるみにくくすることができる。これにより、伸縮性基材１０上に配置された伸縮性配線２０、３０が徐々に伸びることを抑制でき、その結果として、伸縮性配線２０、３０の配線抵抗の上昇を抑制することができる。
　上記において、伸縮性配線２０、３０の損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）に対する伸縮性基材１０の損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）の比率は、伸縮性配線よりも伸縮性基材が塑性変形しにくくする観点から１よりも小さい。
　例えば、上記の比率の上限は例えば０．６以下であってよい。伸縮性配線よりも伸縮性基材がより塑性変形しにくくする観点から、上記の比率の上限は、０．１以下が好ましく、例えば０．０７であり得、０．０５以下がより好ましく、０．０２以下が更により好ましい。
　また、本実施形態において、伸縮性基材１０の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）が伸縮性配線２０、３０の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｗ）よりも小さいことが好ましい。
　本明細書でいう貯蔵弾性率は変形の際に構成要素に貯えられたエネルギーの尺度を指し、伸縮性基材／伸縮性配線の硬さ程度を示す値を指す。この値が大きい程、構成要素が相対的に硬いことを意味し、この値が小さい程、構成要素がやわらかいことを指す。
　かかる特徴によれば、伸縮性基材１０として伸縮性配線２０、３０よりも相対的にやわらかいものが選択され得るため、伸縮性デバイス１００の伸縮時において、伸縮性配線の伸張の邪魔しにくくすることができる。
　上記において、伸縮性配線２０、３０の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｗ）に対する伸縮性基材１０の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）の比率は、基材１０自体の伸縮機能を確保する観点から０．００１以上であり、かつ伸縮性配線よりもやわらかくする観点から１．０よりも小さい。
　上記の比率の上限は、伸縮性基材１０を好適にやわらかくする観点から、０．５以下であることが好ましく、例えば０．２以下である。伸縮性基材をより好適にやわらかくする観点から、上記の比率の上限は、０．１以下であることがより好ましく、例えば０．０６であり、０．０５以下が更により好ましい。
　具体的には、伸縮性配線２０、３０の損失正接ｔａｎδ（Ｗ）に対する伸縮性基材１０の損失正接ｔａｎδ（Ｓ）の比率は、伸縮性基材／伸縮性配線の粘弾性確保の観点から０．０１以上であり、かつ繰り返しの伸縮後の配線抵抗上昇率を所定以下に抑制する観点から６．０以下である。
　本明細書でいう損失正接ｔａｎδとは、伸縮性配線または伸縮性基材の貯蔵弾性率Ｅ’に対する伸縮性配線または伸縮性基材の損失弾性率Ｅ’’の比率を指し、ある粘弾性体の変形において、弾性の性質と粘性の性質のいずれの性質が強く出るかを示すものである。
　特に、上記の伸縮性配線の損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）に対する伸縮性基材の損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）の比率が０．１以下の場合にて、伸縮性配線２０、３０の損失正接ｔａｎδ（Ｗ）に対する伸縮性基材１０の損失正接ｔａｎδ（Ｓ）の比率は、繰り返しの伸縮後の配線抵抗上昇率を好適に抑制する観点から１．５以下であることが好ましく、１．０以下であることがより好ましく、０．５以下であることが更により好ましい。
　更に、伸縮性基材１０の損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）が伸縮性配線２０、３０の損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）よりも小さいことを前提として、伸縮性基材１０および伸縮性配線２０、３０が所定の値を有する場合に、以下の特徴を有し得る。具体的には、伸縮性デバイス１００の全厚に対する伸縮性配線２０、３０の厚みの比率が５０％以下であることが好ましい。
　かかる特徴によれば、伸縮性デバイス１００全体に占める伸縮性配線の割合が相対的に多い場合に生じ得る配線抵抗の上昇を抑制することができる。かかる配線抵抗の上昇を好適に抑制する観点から、上記の伸縮性配線の厚みの比率は３０％以下であることがより好ましく、１５％以下であることがより好ましい。また、伸縮性デバイス１００において、配線機能を確保する観点から、上記の伸縮性配線の厚みの比率は５％以上であることが好ましい。
　また、伸縮性配線の厚みと相関関係を有し得る断面積の点からいえば、伸縮性デバイス１００の全断面積に対する伸縮性配線２０、３０の断面積の比率が５０％以下であることが好ましい。
　かかる特徴によれば、伸縮性デバイス１００全体に占める伸縮性配線の割合が相対的に多い場合に生じ得る配線抵抗の上昇を抑制することができる。かかる配線抵抗の上昇を好適に抑制する観点から、上記の伸縮性配線の断面積の比率は３０％以下であることがより好ましく、１５％以下であることがより好ましい。また、伸縮性デバイス１００において、配線機能を確保する観点から、上記の伸縮性配線の断面積の比率は２％以上であることが好ましい。
　なお、上記の伸縮性デバイス１００は、下記の工程を経て作製することができる。具体的には、まず、伸縮性基材１０を用意する。伸縮性基材１０としては、後刻に形成する伸縮性配線の損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）よりも小さい損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）を有するものを選択する。
　次に、伸縮性基材１０の用意後、用意した伸縮性基材１０上に連続するまたは別々の配線材料をスクリーン印刷し、その後に乾燥させる。これにより、伸縮性基材１０上に伸縮性配線２０、３０を形成することができる。以上により、上記の伸縮性デバイス１００を作製することができる。
［第２実施形態］
　以下、第２実施形態について説明する。図２は、本発明の第２実施形態に係る伸縮性デバイスを模式的に示す断面図である。第２実施形態は、第１実施形態と比べて、伸縮性基材１０および伸縮性配線２０、３０を覆う被覆層４０を更に有する点で異なる。
　この場合においても、伸縮時にて伸縮性配線よりも被覆層４０を塑性変形しにくくする観点から、被覆層４０は伸縮性基材１０と同様の粘弾性特性を有することが好ましい。具体的には、伸縮性デバイス１００Ａにて、被覆層４０の損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）が伸縮性配線２０、３０の損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）よりも小さいことが好ましい。なお、第２実施形態では、伸縮性基材１０と被覆層４０とは同一の材料組成を有しなくてよい。
　これにより、伸縮時にて伸縮性配線よりも伸縮性基材１０と被覆層４０の両方を実質的に略同じレベルで塑性変形しにくくすることができる。その結果、伸縮性デバイス１００Ａ全体として、被覆層４０があるとしても、伸縮性配線２０、３０の配線抵抗の上昇を好適に抑制することができる。
［第３実施形態］
　以下、第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第１実施形態と比べて、伸縮性基材１０および伸縮性配線２０、３０を覆う被覆層１０Ｂを更に有する点で異なる。
　この被覆層１０Ｂは上記の第２実施形態における被覆層４０と同じ機能を有し得る。なお、第３実施形態では、伸縮性基材１０と被覆層１０Ｂとは同一の材料組成を有することができる。そのため、伸縮時にて伸縮性配線よりも伸縮性基材１０と被覆層１０Ｂの両方を同じレベルで塑性変形しにくくすることができる。その結果、伸縮性デバイス１００Ｂ全体として、被覆層１０Ｂがあるとしても、伸縮性配線２０、３０の配線抵抗の上昇をより好適に抑制することができる。
　以下、本発明の実施例について説明する。
実施例１
　まず、伸縮性基材１０を用意した。伸縮性基材１０としては、後刻に形成する伸縮性配線の損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）よりも小さい損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）を有するものを選択した。具体的には、伸縮性基材１０として、スチレン系エラストマーを用意した。
　この伸縮性基材１０としては、表１に示す（１）損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）、（２）貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）、および（３）損失正接ｔａｎδ（Ｓ）（Ｅ’’（Ｓ）／Ｅ’（Ｓ））を有するものを選択した。

（１）損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）：１５．９ＭＰａ
（２）貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）:１９．４ＭＰａ
（３）損失正接ｔａｎδ（Ｓ）（Ｅ’’（Ｓ）／Ｅ’（Ｓ））：０．９０
　配線材料としては、Ａｇ粒子とＡｇ粒子が混在するアクリル系樹脂との混合材を用いた。この配線材料としては、デバイス作製後にて表１に示す（１）損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）、（２）貯蔵弾性率Ｅ’（Ｗ）、および（３）損失正接ｔａｎδ（Ｗ）（Ｅ’’（Ｗ）／Ｅ’（Ｗ））を有する伸縮性配線となり得るような材料組成とした。

（１）損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）：２８．７ＭＰａ
（２）貯蔵弾性率Ｅ’（Ｗ）:１６２．３ＭＰａ
（３）損失正接ｔａｎδ（Ｗ）（Ｅ’’（Ｗ）／Ｅ’（Ｗ））：０．１８
　用意した伸縮性基材１０上に配線材料をスクリーン印刷し、その後、乾燥装置を用いて乾燥させた。これにより、伸縮性基材１０と伸縮性基材に形成された伸縮性配線２０、３０とを備える伸縮性デバイス１００を作製した（図１参照）。
　上記の伸縮性基材１０および伸縮性配線２０、３０における（１）損失弾性率Ｅ’’、（２）貯蔵弾性率Ｅ’、および（３）損失正接ｔａｎδ（Ｅ’’／Ｅ’）については、動的粘弾性測定装置（ＴＡＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製 ＲＳＡ－Ｇ２）を用いて測定した。具体的には、伸縮性基材を上下振動させて、変形させて歪みを与えることで、応答としてのせん断応力の波形とそれらの位相差から、上記（１）損失弾性率Ｅ’’、（２）貯蔵弾性率Ｅ’をそれぞれ測定した。また、これらの測定値から（３）損失正接ｔａｎδ（Ｅ’’／Ｅ’）を算出した。
　以上のことから、伸縮性配線の損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）に対する伸縮性基材の損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）の比率が０．５６であった。伸縮性配線の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｗ）に対する伸縮性基材の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）の比率が０．１２であった。また、伸縮性配線の損失正接ｔａｎδ（Ｗ）に対する伸縮性基材の損失正接ｔａｎδ（Ｓ）の比率が５．０８であった。
　本実施例１において、作製した伸縮性デバイス１００において、伸縮性配線の厚みは３０μｍであり、伸縮性デバイスの全厚は１００μｍであった。また作製した伸縮性デバイス１００において、伸縮性配線の厚みの断面積は、伸縮性デバイスの断面積全体の３０％であった。
［デバイスの使用前後の配線抵抗の測定、配線抵抗上昇率の測定、および伸縮可否判断］
　以上の構成下において、４端子測定法により、伸縮性デバイス１００の使用前（初期）における伸縮性配線の配線抵抗を測定した。本実施例では、この際の配線抵抗を基準として１００（指数）と定めた。また、配線が１０％伸び、７０回伸縮させた後における伸縮性配線の配線抵抗を測定した。この際の配線抵抗（指数）は、伸縮性デバイス１００の使用前（初期）における配線抵抗（指数）１００を基準として１５０であった。以上のことから、配線抵抗上昇率は、＋５０％であった。さらに、本実施例１では、伸縮性デバイス１００の伸縮が可能であった。
　なお、本実施例１のみならず下記の実施例２～８においても、配線抵抗上昇率が＋１００％以下のものを実施例として扱い、＋１００％よりも大きくなるものを比較例として扱っている。
　以下、実施例１と異なる部分を中心に実施例２以降の説明を行う。実施例１での記載と重複する記載については、その記載を省略または割愛する。
実施例２
　表１に示すように、実施例２は、実施例１と比べて、得られた伸縮性デバイスの全厚に対する伸縮性配線の厚みの比率および伸縮性デバイスの全断面積に対する伸縮性配線の断面積の比率をそれぞれ、３０％⇒５０％に変更した点で相違する。一方、伸縮性配線および伸縮性基板のそれぞれの損失弾性率の比率、貯蔵弾性率の比率、および損失正接の比率については、実施例１と同一とした。
　以上の構成下において、伸縮後の配線抵抗（指数）は、伸縮性デバイス１００の使用前（初期）における配線抵抗（指数）１００を基準として２００であった。以上のことから、配線抵抗上昇率は、＋１００％であった。なお、実施例１と同様に、伸縮性デバイス１００の伸縮が可能であった。
実施例３
　表１に示すように、実施例３は、実施例１と比べて、得られた伸縮性デバイスの全厚に対する伸縮性配線の厚みの比率および伸縮性デバイスの全断面積に対する伸縮性配線の断面積の比率をそれぞれ、３０％⇒１５％に変更した点で相違する。一方、伸縮性配線および伸縮性基板のそれぞれの損失弾性率の比率、貯蔵弾性率の比率、および損失正接の比率については、実施例１と同一とした。
　以上の構成下において、伸縮後の配線抵抗（指数）は、伸縮性デバイス１００の使用前（初期）における配線抵抗（指数）１００を基準として１３５であった。以上のことから、配線抵抗上昇率は、＋３５％であった。なお、実施例１と同様に、伸縮性デバイス１００の伸縮が可能であった。
実施例４
　実施例４は、実施例１と比べて、伸縮性基材１０として、表１に示す（１）損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）、（２）貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）、および（３）損失正接ｔａｎδ（Ｓ）（Ｅ’’（Ｓ）／Ｅ’（Ｓ））を有するものを選択した。

（１）損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）：１．９ＭＰａ
（２）貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）:１０．２ＭＰａ
（３）損失正接ｔａｎδ（Ｓ）（Ｅ’’（Ｓ）／Ｅ’（Ｓ））：０．１９
　一方、得られた伸縮性デバイスの全厚に対する伸縮性配線の厚みの比率、伸縮性デバイスの全断面積に対する伸縮性配線の断面積の比率、および伸縮性配線の（１）損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）、（２）貯蔵弾性率Ｅ’（Ｗ）、および（３）損失正接ｔａｎδについては、実施例１と同一とした。
　以上のことから、伸縮性配線の損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）に対する伸縮性基材の損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）の比率が０．０７であった。伸縮性配線の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｗ）に対する伸縮性基材の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）の比率が０．０６であった。また、伸縮性配線の損失正接ｔａｎδ（Ｗ）に対する伸縮性基材の損失正接ｔａｎδ（Ｓ）の比率が１．０６であった。
　以上の構成下において、伸縮後の配線抵抗（指数）は、伸縮性デバイス１００の使用前（初期）における配線抵抗（指数）１００を基準として１３５であった。以上のことから、配線抵抗上昇率は、＋３５％であった。なお、実施例１と同様に、伸縮性デバイス１００の伸縮が可能であった。
　以下、実施例４と異なる部分を中心に実施例５以降の説明を行う。実施例４での記載と重複する記載については、その記載を省略または割愛する。
実施例５
　表１に示すように、実施例５は、実施例４と比べて、得られた伸縮性デバイスの全厚に対する伸縮性配線の厚みの比率および伸縮性デバイスの全断面積に対する伸縮性配線の断面積の比率をそれぞれ、３０％⇒５０％に変更した点で相違する。一方、伸縮性配線および伸縮性基板のそれぞれの損失弾性率の比率、貯蔵弾性率の比率、および損失正接の比率については、実施例４と同一とした。
　以上の構成下において、伸縮後の配線抵抗（指数）は、伸縮性デバイス１００の使用前（初期）における配線抵抗（指数）１００を基準として１６０であった。以上のことから、配線抵抗上昇率は、＋６０％であった。なお、実施例１と同様に、伸縮性デバイス１００の伸縮が可能であった。
実施例６
　表１に示すように、実施例６は、実施例４と比べて、得られた伸縮性デバイスの全厚に対する伸縮性配線の厚みの比率および伸縮性デバイスの全断面積に対する伸縮性配線の断面積の比率をそれぞれ、３０％⇒１５％に変更した点で相違する。一方、伸縮性配線および伸縮性基板のそれぞれの損失弾性率の比率、貯蔵弾性率の比率、および損失正接の比率については、実施例４と同一とした。
　以上の構成下において、伸縮後の配線抵抗（指数）は、伸縮性デバイス１００の使用前（初期）における配線抵抗（指数）１００を基準として１２０であった。以上のことから、配線抵抗上昇率は、＋２０％であった。なお、実施例１と同様に、伸縮性デバイス１００の伸縮が可能であった。
　以下、実施例１と異なる部分を中心に実施例７以降の説明を行う。実施例１での記載と重複する記載については、その記載を省略または割愛する。
実施例７
　実施例７は、実施例１と比べて、伸縮性基材１０として、表１に示す（１）損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）、（２）貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）、および（３）損失正接ｔａｎδ（Ｓ）（Ｅ’’（Ｓ）／Ｅ’（Ｓ））を有するものを選択した。

（１）損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）：１．４ＭＰａ
（２）貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）:１０．４ＭＰａ
（３）損失正接ｔａｎδ（Ｓ）（Ｅ’’（Ｓ）／Ｅ’（Ｓ））：０．１４
　一方、得られた伸縮性デバイスの全厚に対する伸縮性配線の厚みの比率、伸縮性デバイスの全断面積に対する伸縮性配線の断面積の比率、および伸縮性配線の（１）損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）、（２）貯蔵弾性率Ｅ’（Ｗ）、および（３）損失正接ｔａｎδについては、実施例１と同一とした。
　以上のことから、伸縮性配線の損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）に対する伸縮性基材の損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）の比率が０．０５であった。伸縮性配線の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｗ）に対する伸縮性基材の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）の比率が０．０６であった。また、伸縮性配線の損失正接ｔａｎδ（Ｗ）に対する伸縮性基材の損失正接ｔａｎδ（Ｓ）の比率が０．７８であった。
　以上の構成下において、伸縮後の配線抵抗（指数）は、伸縮性デバイス１００の使用前（初期）における配線抵抗（指数）１００を基準として１２５であった。以上のことから、配線抵抗上昇率は、＋２５％であった。なお、実施例１と同様に、伸縮性デバイス１００の伸縮が可能であった。
実施例８
　実施例８は、実施例１と比べて、伸縮性基材１０として、表１に示す（１）損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）、（２）貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）、および（３）損失正接ｔａｎδ（Ｓ）（Ｅ’’（Ｓ）／Ｅ’（Ｓ））を有するものを選択した。

（１）損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）：０．６ＭＰａ
（２）貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）:７．８ＭＰａ
（３）損失正接ｔａｎδ（Ｓ）（Ｅ’’（Ｓ）／Ｅ’（Ｓ））：０．０８
　一方、得られた伸縮性デバイスの全厚に対する伸縮性配線の厚みの比率、伸縮性デバイスの全断面積に対する伸縮性配線の断面積の比率、および伸縮性配線の（１）損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）、（２）貯蔵弾性率Ｅ’（Ｗ）、および（３）損失正接ｔａｎδについては、実施例１と同一とした。
　以上のことから、伸縮性配線の損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）に対する伸縮性基材の損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）の比率が０．０２であった。伸縮性配線の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｗ）に対する伸縮性基材の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）の比率が０．０５であった。また、伸縮性配線の損失正接ｔａｎδ（Ｗ）に対する伸縮性基材の損失正接ｔａｎδ（Ｓ）の比率が０．４５であった。
　以上の構成下において、伸縮後の配線抵抗（指数）は、伸縮性デバイス１００の使用前（初期）における配線抵抗（指数）１００を基準として１２０であった。以上のことから、配線抵抗上昇率は、＋２０％であった。なお、実施例１と同様に、伸縮性デバイス１００の伸縮が可能であった。
比較例１
　比較例１は、実施例１と比べて、伸縮性基材として、表１に示す（１）損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）、（２）貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）、および（３）損失正接ｔａｎδ（Ｓ）（Ｅ’’（Ｓ）／Ｅ’（Ｓ））を有するものを選択した。

（１）損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）：４３．６ＭＰａ
（２）貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）:１４７．２ＭＰａ
（３）損失正接ｔａｎδ（Ｓ）（Ｅ’’（Ｓ）／Ｅ’（Ｓ））：０．３０
　一方、得られた伸縮性デバイスの全厚に対する伸縮性配線の厚みの比率、伸縮性デバイスの全断面積に対する伸縮性配線の断面積の比率、および伸縮性配線の（１）損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）、（２）貯蔵弾性率Ｅ’（Ｗ）、および（３）損失正接ｔａｎδについては、実施例１と同一とした。
　以上のことから、伸縮性配線の損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）に対する伸縮性基材の損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）の比率が１．５２であった。伸縮性配線の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｗ）に対する伸縮性基材の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）の比率が０．９１であった。また、伸縮性配線の損失正接ｔａｎδ（Ｗ）に対する伸縮性基材の損失正接ｔａｎδ（Ｓ）の比率が１．６８であった。
　以上の構成下において、伸縮後の配線抵抗（指数）は、伸縮性デバイスの使用前（初期）における配線抵抗（指数）１００を基準として２２０であった。以上のことから、配線抵抗上昇率は、＋１２０％であった。なお、実施例１と同様に、伸縮性デバイスの伸縮は可能であった。
比較例２
　比較例２は、実施例１と比べて、伸縮性基材として、表１に示す（１）損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）、（２）貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）、および（３）損失正接ｔａｎδ（Ｓ）（Ｅ’’（Ｓ）／Ｅ’（Ｓ））を有するものを選択した。

（１）損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）：６９．９ＭＰａ
（２）貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）:６５９．５ＭＰａ
（３）損失正接ｔａｎδ（Ｓ）（Ｅ’’（Ｓ）／Ｅ’（Ｓ））：０．１１
　一方、得られた伸縮性デバイスの全厚に対する伸縮性配線の厚みの比率、伸縮性デバイスの全断面積に対する伸縮性配線の断面積の比率、および伸縮性配線の（１）損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）、（２）貯蔵弾性率Ｅ’（Ｗ）、および（３）損失正接ｔａｎδについては、実施例１と同一とした。
　以上のことから、伸縮性配線の損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）に対する伸縮性基材の損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）の比率が２．４であった。伸縮性配線の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｗ）に対する伸縮性基材の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）の比率が４．１であった。また、伸縮性配線の損失正接ｔａｎδ（Ｗ）に対する伸縮性基材の損失正接ｔａｎδ（Ｓ）の比率が０．６であった。
　以上の構成下において、比較例２では、実施例１と比べて、伸縮性基材の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）が約３５倍であったため、伸縮性基材は相対的に硬く、伸縮できなかった。結果として、伸縮性デバイスの伸縮は不可能であった。
比較例３
　比較例３は、実施例１と比べて、伸縮性基材として、表１に示す（１）損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）、（２）貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）、および（３）損失正接ｔａｎδ（Ｓ）（Ｅ’’（Ｓ）／Ｅ’（Ｓ））を有するものを選択した。

（１）損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）：２７２．４ＭＰａ
（２）貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）:３７２８．５ＭＰａ
（３）損失正接ｔａｎδ（Ｓ）（Ｅ’’（Ｓ）／Ｅ’（Ｓ））：０．０７
　一方、得られた伸縮性デバイスの全厚に対する伸縮性配線の厚みの比率、伸縮性デバイスの全断面積に対する伸縮性配線の断面積の比率、および伸縮性配線の（１）損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）、（２）貯蔵弾性率Ｅ’（Ｗ）、および（３）損失正接ｔａｎδについては、実施例１と同一とした。
　以上のことから、伸縮性配線の損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）に対する伸縮性基材の損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）の比率が９．５であった。伸縮性配線の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｗ）に対する伸縮性基材の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）の比率が２３．０であった。また、伸縮性配線の損失正接ｔａｎδ（Ｗ）に対する伸縮性基材の損失正接ｔａｎδ（Ｓ）の比率が０．４であった。
　以上の構成下において、比較例３は、実施例１と比べて、伸縮性基材の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）が約１９０倍であったため、伸縮性基材は相対的により硬く、伸縮できなかった。結果として、伸縮性デバイスの伸縮は不可能であった。
［表１］
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
　以上のことから、実施例１～８と比較例１とを比べると、伸縮性デバイス１００にて、伸縮性基材１０の損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）が伸縮性配線２０、３０の損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）よりも小さいと、配線抵抗上昇率が＋１００％以下となることが分かった。
　具体的には、伸縮性配線２０、３０の損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）に対する伸縮性基材１０の損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）の比率が１よりも小さいと、配線抵抗上昇率が＋１００％以下となることが分かった。
　この事は、伸縮性デバイスの伸縮時にて伸縮性配線よりも伸縮性基材が塑性変形しにくく、すなわち、伸縮時にて伸縮性配線よりも伸縮性基材をたるみにくくなっていることに起因すると解される。なお、伸縮性基材１０自体の粘り強さを確保する観点から、上記の比率は０．００１以上であることが好ましいと解される。
　一方、比較例１～３に示されるように、実施例１～８と比べて、伸縮性デバイスにて、伸縮性基材の損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）が伸縮性配線の損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）よりも大きいと、配線抵抗上昇率が＋１２０％となることが分かった。また、比較例２および３に示されるように、実施例と比べて、伸縮性基材の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）が相当程度大きい（約３５倍以上かったため、伸縮自体できないことがわかった。
　また、伸縮性基材１０の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）が伸縮性配線２０、３０の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｗ）よりも小さいと、具体的には、伸縮性配線２０、３０の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｗ）に対する伸縮性基材１０の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）の比率が１．０よりも小さいと、配線抵抗上昇率が＋１００％以下となることが分かった。この事は、伸縮性デバイスの伸縮時にて伸縮性配線よりも伸縮性基材がやわらかくなっていることに起因すると解される。
　また、上記の伸縮性配線の損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）に対する伸縮性基材の損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）の比率が０．１以下の場合にて、伸縮性配線２０、３０の損失正接ｔａｎδ（Ｗ）に対する伸縮性基材１０の損失正接ｔａｎδ（Ｓ）の比率が１．５以下であると（実施例４～８参照）、実施例１～３と比べて、繰り返しの伸縮後の配線抵抗上昇率を好適に抑制することができることが分かった。また、当該比率が１．０以下であると（実施例７、８参照）、実施例４～６と比べて、繰り返しの伸縮後の配線抵抗上昇率をより好適に抑制することができることが分かった。更に、当該比率が０．５以下であると（実施例８参照）、実施例４～７と比べて、繰り返しの伸縮後の配線抵抗上昇率を更により好適に抑制することができることが分かった。
　更に、実施例２において、伸縮性デバイス１００の全厚／全断面積に対する伸縮性配線２０、３０の厚み／断面積の比率が５０％であると、配線抵抗上昇率が＋１００％となるのに対して、実施例１では、この比率が３０％であると、配線抵抗上昇率が＋５０％となることが分かった。また、実施例３では、この比率が１５％であると、配線抵抗上昇率が＋３５％となることが分かった。
　以上のことから、伸縮性デバイス１００全体に占める、厚みまたは断面積基準での伸縮性配線の割合を所定以下（５０％以下）にすると、比較例１と比べて、配線抵抗上昇率を＋１００％以下にすることができると分かった。
　同様に、実施例５では、伸縮性デバイス１００の全厚／全断面積に対する伸縮性配線２０、３０の厚み／断面積の比率が５０％であると、配線抵抗上昇率が＋６０％となるのに対して、実施例４では、この比率が３０％であると、配線抵抗上昇率が＋３５％となることが分かった。また、実施例６では、この比率が１５％であると、配線抵抗上昇率が＋２０％となることが分かった。
　以上のことからも、伸縮性デバイス１００全体に占める、厚みまたは断面積基準での伸縮性配線の割合を所定以下（５０％以下）にすると、比較例１と比べて、配線抵抗上昇率を＋１００％以下にすることができると分かった。
　なお、各実施形態および変形例は例示であり、本発明は各実施形態および変形例に限定されるものではない。また、各図面は構成要素の例示であって、形状を限定するものではない。また、異なる実施形態および変形例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。
　本発明の一実施形態に係る伸縮性デバイスは下記態様を採り得る。
＜１＞
　伸縮性基材と、前記伸縮性基材上に配置された伸縮性配線とを備え、
　前記伸縮性基材の損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）が前記伸縮性配線の損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）よりも小さい、伸縮性デバイス。
＜２＞
　前記伸縮性配線の損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）に対する前記伸縮性基材の損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）の比率が０．００１以上かつ１よりも小さい、＜１＞に記載の伸縮性デバイス。
＜３＞
　前記伸縮性基材の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）が前記伸縮性配線の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｗ）よりも小さい、＜１＞又は＜２＞に記載の伸縮性デバイス。
＜４＞
　前記伸縮性配線の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｗ）に対する前記伸縮性基材の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）の比率が０．００１以上かつ１よりも小さい、＜３＞に記載の伸縮性デバイス。
＜５＞
　前記伸縮性配線の損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）に対する前記伸縮性基材の損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）の比率が０．１以下の場合において、前記伸縮性配線の損失正接ｔａｎδ（Ｗ）に対する前記伸縮性基材の損失正接ｔａｎδ（Ｓ）の比率が０．０１以上かつ１．５以下である、＜２＞～＜４＞のいずれかに記載の伸縮性デバイス。
＜６＞
　伸縮性デバイスの全厚に対する前記伸縮性配線の厚みの比率（％）が５０％以下である、＜１＞～＜５＞のいずれかに記載の伸縮性デバイス。
＜７＞
　伸縮性デバイスの全断面積に対する前記伸縮性配線の断面積の比率（％）が５０％以下である、＜１＞～＜６＞のいずれかに記載の伸縮性デバイス。
１００、１００Ａ、１００Ｂ：伸縮性デバイス
１０：伸縮性基材
２０：第１の伸縮性配線
３０：第２の伸縮性配線
４０：被覆層
１０Ｂ：被覆層

Claims (7)

  1. 　伸縮性基材と、前記伸縮性基材上に配置された伸縮性配線とを備え、
    　前記伸縮性基材の損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）が前記伸縮性配線の損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）よりも小さい、伸縮性デバイス。
  2. 　前記伸縮性配線の損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）に対する前記伸縮性基材の損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）の比率が０．００１以上かつ１よりも小さい、請求項１に記載の伸縮性デバイス。
  3. 　前記伸縮性基材の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）が前記伸縮性配線の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｗ）よりも小さい、請求項１又は２に記載の伸縮性デバイス。
  4. 　前記伸縮性配線の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｗ）に対する前記伸縮性基材の貯蔵弾性率Ｅ’（Ｓ）の比率が０．００１以上かつ１．０よりも小さい、請求項３に記載の伸縮性デバイス。
  5. 　前記伸縮性配線の損失弾性率Ｅ’’（Ｗ）に対する前記伸縮性基材の損失弾性率Ｅ’’（Ｓ）の比率が０．１以下の場合において、前記伸縮性配線の損失正接ｔａｎδ（Ｗ）に対する前記伸縮性基材の損失正接ｔａｎδ（Ｓ）の比率が０．０１以上かつ１．５以下である、請求項２～４のいずれかに記載の伸縮性デバイス。
  6. 　伸縮性デバイスの全厚に対する前記伸縮性配線の厚みの比率（％）が５０％以下である、請求項１～５のいずれかに記載の伸縮性デバイス。
  7. 　伸縮性デバイスの全断面積に対する前記伸縮性配線の断面積の比率（％）が５０％以下である、請求項１～６のいずれかに記載の伸縮性デバイス。
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