(57)【要約】【課題】湾曲による配線部の損傷を抑制する集積回路基板、センシング装置、生体情報解析装置および集積回路基板の製造方法を提供する。【解決手段】可撓性を有するフィルム基板４と、フィルム基板４の上側に配置され、集積回路５ｂおよび５ｃを含む複数の電子部品５と、フィルム基板４と複数の電子部品５との間に配置されて複数の電子部品５を電気的に接続する配線部６ａ〜６ｅとを備え、配線部６ａ〜６ｅは、導電性を有する伸縮導電部７ａ〜７ｅと低抵抗導電部８ａ〜８ｅを積層して形成され、伸縮導電部７ａ〜７ｅがフィルム基板４に対向して延びるように配置されると共に低抵抗導電部８ａ〜８ｅおよびフィルム基板４より高い伸縮性を有し、低抵抗導電部８ａ〜８ｅが伸縮導電部７ａ〜７ｅより低い抵抗率を有すると共に伸縮導電部７ａ〜７ｅの上側に積層されて複数の電子部品５に接続される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する基板と、
前記基板の上側に配置され、集積回路を含む複数の電子部品と、
前記基板と前記複数の電子部品との間に配置されて前記複数の電子部品を電気的に接続する配線部と
を備え、
前記配線部は、導電性を有する伸縮導電部と低抵抗導電部を積層して形成され、前記伸縮導電部が前記基板に対向して延びるように配置されると共に前記低抵抗導電部および前記基板より高い伸縮性を有し、前記低抵抗導電部が前記伸縮導電部より低い抵抗率を有すると共に前記伸縮導電部の上側に積層されて前記複数の電子部品に接続される集積回路基板。
【請求項２】
前記伸縮導電部は、前記基板より２倍以上大きい伸縮率を有する請求項１に記載の集積回路基板。
【請求項３】
前記複数の電子部品および前記低抵抗導電部と合金化して接合する接合部をさらに有し、
前記低抵抗導電部は、前記接合部に対して前記伸縮導電部より高い合金性を有する請求項１または２に記載の集積回路基板。
【請求項４】
前記低抵抗導電部は、前記伸縮導電部より１／５以下の抵抗率を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の集積回路基板。
【請求項５】
前記伸縮導電部は、金属材料と有機材料を含む請求項１〜４のいずれか一項に記載の集積回路基板。
【請求項６】
前記伸縮導電部は、ウレタン系材料、シリコーン系材料およびカーボン材料のうち少なくとも１つを含む請求項５に記載の集積回路基板。
【請求項７】
前記低抵抗導電部は、銀、銅および金のうち少なくとも１つを含む金属材料から構成される請求項１〜６のいずれか一項に記載の集積回路基板。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の集積回路基板と、
前記集積回路基板の基板上に配置されると共に配線部に接続され、外部環境の変化をセンシングする外部環境センサとを備えるセンシング装置。
【請求項９】
前記外部環境センサは、外部環境からの圧力に応じた電圧を発生する圧力センサを含み、
前記配線部の端部は、低抵抗導電部に対して伸縮導電部がフィルム基板に沿う方向に突出するように延びて階段状に形成され、
前記圧力センサは、強誘電性を有する強誘電層を挟むように配置された一対の電極を有し、一方の電極の端部が前記配線部の端部に沿って斜め上方に延びるように形成されて前記低抵抗導電部に接続される請求項８に記載のセンシング装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載のセンシング装置と、
生体の変化を入力可能に配置された前記センシング装置の外部環境センサから出力される電気信号に基づいて生体情報を解析する解析部とを備える生体情報解析装置。
【請求項１１】
可撓性を有する基板上に、前記基板より高い伸縮性を有する導電性の伸縮導電部を前記基板に対向して延びるように形成し、
前記伸縮導電部より小さな抵抗率および伸縮性を有する低抵抗導電部を前記伸縮導電部の上側に積層し、
前記伸縮導電部および前記低抵抗導電部により構成される配線部の上側に集積回路を含む複数の電子部品を配置して前記低抵抗導電部に電気的に接続する集積回路基板の製造方法。
【請求項１２】
前記伸縮導電部および前記低抵抗導電部は、１００ｄＰａ・ｓ〜１０００ｄＰａ・ｓの粘度でスクリーン印刷により塗布される請求項１１に記載の集積回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、集積回路基板、センシング装置、生体情報解析装置および集積回路基板の製造方法に係り、特に、可撓性を有する基板を用いた集積回路基板、センシング装置、生体情報解析装置および集積回路基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、可撓性を有する基板を用いた集積回路基板が実用化されている。この集積回路基板は、湾曲させることができるため、例えば生体から得られる生体情報をセンシングして解析する生体情報解析装置に適用されている。生体情報解析装置は、集積回路基板を湾曲させて生体表面に沿うように取り付けることで、生体情報を確実に取得することができる。
ここで、生体情報解析装置は、例えば手首および頭などに取り付けた場合に、生体の動きを妨げないように集積回路基板を薄く形成することが求められている。
【０００３】
そこで、集積回路基板を薄く形成する技術として、例えば、特許文献１には、皮膚など様々な被貼付物に貼付することが可能なポリマー基板が提案されている。このポリマー基板は、基板、配線部および圧電部材をμｍオーダーで形成するため、集積回路基板を薄く形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１４１１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のポリマー基板は、金属などの伸縮性の小さい導電材料から配線部を形成するため、ポリマー基板の湾曲に応じて配線部にクラックなどが生じ、電気的な接続が切断されるおそれがあった。特に、スクリーン印刷などにより導電材料を塗布して配線部を形成する場合には、配線部が硬くなる傾向があり、配線部が容易に損傷するおそれがある。
【０００６】
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、湾曲による配線部の損傷を抑制する集積回路基板、センシング装置、生体情報解析装置および集積回路基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る集積回路基板は、可撓性を有する基板と、基板の上側に配置され、集積回路を含む複数の電子部品と、基板と複数の電子部品との間に配置されて複数の電子部品を電気的に接続する配線部とを備え、配線部は、導電性を有する伸縮導電部と低抵抗導電部を積層して形成され、伸縮導電部が基板に対向して延びるように配置されると共に低抵抗導電部および基板より高い伸縮性を有し、低抵抗導電部が伸縮導電部より低い抵抗率を有すると共に伸縮導電部の上側に積層されて複数の電子部品に接続されるものである。
【０００８】
ここで、伸縮導電部は、基板より２倍以上大きい伸縮率を有することが好ましい。
【０００９】
また、複数の電子部品および低抵抗導電部と合金化して接合する接合部をさらに有し、低抵抗導電部は、接合部に対して伸縮導電部より高い合金性を有することが好ましい。
【００１０】
また、低抵抗導電部は、伸縮導電部より１／５以下の抵抗率を有することが好ましい。
【００１１】
また、伸縮導電部は、金属材料と有機材料を含むことができる。
また、伸縮導電部は、ウレタン系材料、シリコーン系材料およびカーボン材料のうち少なくとも１つを含むことが好ましい。
【００１２】
また、低抵抗導電部は、銀、銅および金のうち少なくとも１つを含む金属材料から構成することができる。
【００１３】
この発明に係るセンシング装置は、上記のいずれかに記載の集積回路基板と、集積回路基板の基板上に配置されると共に配線部に接続され、外部環境の変化をセンシングする外部環境センサとを備えるものである。
【００１４】
ここで、外部環境センサは、外部環境からの圧力に応じた電圧を発生する圧力センサを含み、配線部の端部は、低抵抗導電部に対して伸縮導電部がフィルム基板に沿う方向に突出するように延びて階段状に形成され、圧力センサは、強誘電性を有する強誘電層を挟むように配置された一対の電極を有し、一方の電極の端部が配線部の端部に沿って斜め上方に延びるように形成されて低抵抗導電部に接続されることが好ましい。
【００１５】
この発明に係る生体情報解析装置は、上記のいずれかに記載のセンシング装置と、生体の変化を入力可能に配置されたセンシング装置の外部環境センサから出力される電気信号に基づいて生体情報を解析する解析部とを備えるものである。
【００１６】
この発明に係る集積回路基板の製造方法は、可撓性を有する基板上に、基板より高い伸縮性を有する導電性の伸縮導電部を基板に対向して延びるように形成し、伸縮導電部より小さな抵抗率および伸縮性を有する低抵抗導電部を伸縮導電部の上側に積層し、伸縮導電部および低抵抗導電部により構成される配線部の上側に集積回路を含む複数の電子部品を配置して低抵抗導電部に電気的に接続するものである。
【００１７】
ここで、伸縮導電部および低抵抗導電部は、１００ｄＰａ・ｓ〜１０００ｄＰａ・ｓの粘度でスクリーン印刷により塗布することが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、配線部が、低抵抗導電部および基板より高い伸縮性を有する伸縮導電部と、伸縮導電部より低い抵抗率を有すると共に伸縮導電部の上側に積層されて複数の電子部品に接続される低抵抗導電部とから形成されるので、湾曲による配線部の損傷を抑制する集積回路基板、センシング装置、生体情報解析装置および集積回路基板の製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る集積回路基板を備えたセンシング装置の構成を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】実施の形態１の集積回路基板およびセンシング装置の製造方法を示す断面図である。
【図４】センシング装置を湾曲させた様子を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る集積回路基板を備えたセンシング装置の構成を示す図である。
【図６】実施の形態２の集積回路基板およびセンシング装置の製造方法を示す図５のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係る生体情報解析装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に、この発明の実施の形態１に係る集積回路基板を備えたセンシング装置の構成を示す。このセンシング装置は、集積回路基板１と、圧力センサ２と、温度センサ３とを有する。
【００２１】
集積回路基板１は、フィルム基板４と、複数の電子部品５とを有する。
フィルム基板４は、可撓性を有し、平面状に薄く拡がるように形成されている。フィルム基板４は、例えば、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ウレタン、ポリカーボネート、ポリイミドなどの合成樹脂から構成することができる。
【００２２】
電子部品５は、受動素子５ａと、集積回路５ｂおよび５ｃと、電池５ｄとを有する。これらの電子部品５は、図示しない配線部により電気的に互いに接続されると共に圧力センサ２および温度センサ３にも電気的に接続されている。
受動素子５ａは、フィルム基板４上において圧力センサ２、温度センサ３および電池５ｄの内側に配置されている。受動素子５ａは、例えば、抵抗器およびコンデンサなどから構成されている。
【００２３】
集積回路５ｂおよび５ｃは、例えばシリコン大規模集積回路（Ｓｉ−ＬＳＩ）などから構成されている。
集積回路５ｂは、フィルム基板４上において受動素子５ａの近傍に配置されている。集積回路５ｂは、電気信号を増幅させる機能を有し、圧力センサ２および温度センサ３から出力される電気信号を増幅して集積回路５ｃなどに出力する。
【００２４】
集積回路５ｃは、フィルム基板４上において圧力センサ２との間で温度センサ３、受動素子５ａおよび集積回路５ｂを挟むように配置されている。集積回路５ｃは、外部装置との間で無線通信を行うもので、例えば無線通信部、メモリ、プロセッサおよびＡＤ変換部などから構成することができる。これにより、プロセッサの制御の下、集積回路５ｂで増幅された電気信号をＡＤ変換して無線通信部から外部装置に送信することができる。また、圧力センサ２および温度センサ３で測定された測定データをメモリに記憶することもできる。ここで、無線通信部は、マイクロ波帯および極超短波（ＵＨＦ）帯で通信するものが好ましく、例えばブルートゥース（登録商標）などの近距離で通信するものを用いることができる。また、外部装置としては、例えば、コンピュータ、タブレットおよび携帯電話などのＩＣＴ機器が挙げられる。
電池５ｄは、センシング装置の各部に電力を供給して駆動させるもので、フィルム基板４上において温度センサ３との間で受動素子５ａおよび集積回路５ｂを挟むように配置されている。
【００２５】
圧力センサ２は、センシング装置の外部環境からの圧力、例えばセンシング装置が生体に取り付けられた場合には生体からの圧力により電圧を発生するもので、フィルム基板４上において集積回路５ｃとの間で温度センサ３、受動素子５ａおよび集積回路５ｂを挟むように配置されている。
温度センサ３は、センシング装置の外部環境の温度、例えばセンシング装置が生体に取り付けられた場合には生体の体温に応じて抵抗率などの特性が変化するもので、フィルム基板４上において電池５ｄとの間で受動素子５ａおよび集積回路５ｂを挟むように配置されている。温度センサ３は、例えば、ポリ(３，４−エチレンジオキシチオフェン)（ＰＥＤＯＴ）などの有機材料から構成することができる。
【００２６】
次に、センシング装置の各部を電気的に接続する配線部の構成について詳細に説明する。
図２に示すように、フィルム基板４の上側に集積回路５ｃおよび電池５ｄが配置されている。そして、フィルム基板４と集積回路５ｃおよび電池５ｄとの間に配線部６ａが配置され、この配線部６ａにより集積回路５ｃと電池５ｄが電気的に接続されている。同様に、配線部６ｂ，６ｃ，６ｄおよび６ｅが、センシング装置の各部を電気的に接続するように配置されている。
【００２７】
配線部６ａ〜６ｅは、導電性を有する伸縮導電部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄおよび７ｅと、導電性を有する低抵抗導電部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄおよび８ｅとを積層して形成されている。
伸縮導電部７ａ〜７ｅは、フィルム基板４に対向して延びるように配置され、低抵抗導電部８ａ〜８ｅおよびフィルム基板４より高い伸縮性を有する。すなわち、伸縮導電部７ａ〜７ｅは、導電性と伸縮性を備えたもので、例えば、金属材料と有機材料を含む材料から構成することができる。ここで、伸縮導電部７ａ〜７ｅは、ウレタン系材料、シリコーン系材料およびカーボン材料のうち少なくとも１つを含むことが好ましい。また、伸縮導電部７ａ〜７ｅは、銀、銅および金のうち少なくとも１つを金属材料として含むことが好ましく、銀を含むことがより好ましい。
【００２８】
なお、伸縮性は、例えば、同形状の伸縮導電部７ａ〜７ｅ、低抵抗導電部８ａ〜８ｅおよびフィルム基板４を同じ力で面方向に引っ張ったときの長さの変化から伸縮率を算出して求めることができる。
また、ウレタン系材料は、ウレタンを含む化合物から構成される。
また、シリコーン系材料は、シロキサンを含む化合物から構成される。
また、カーボン材料としては、例えばカーボンナノチューブを含む樹脂などが挙げられる。
【００２９】
低抵抗導電部８ａ〜８ｅは、伸縮導電部７ａ〜７ｅより低い抵抗率を有し、例えば銀、銅および金のうち少なくとも１つを含む金属材料から構成することができる。これにより、配線部６ａ〜６ｅを流れる電流が主に低抵抗導電部８ａ〜８ｅを流れることになる。低抵抗導電部８ａ〜８ｅは、伸縮導電部７ａ〜７ｅの上側に積層されて電子部品５に接続されている。具体的には、集積回路５ｃが接合部９ａにより低抵抗導電部８ａに接合されると共に、電池５ｄが接合部９ｂにより低抵抗導電部８ａに接合されている。
接合部９ａは、集積回路５ｃの端子および低抵抗導電部８ａと合金化して、集積回路５ｃを低抵抗導電部８ａの表面上に接合するもので、例えばはんだを含む材料から構成することができる。また、接合部９ｂは、異方性導電膜および導電性接着剤などから構成することができ、電池５ｄを低抵抗導電部８ａの表面上に接合する。
【００３０】
配線部６ａは、図示しない電子部品５に向かって延びる配線部６ｂを跨ぐように橋状に形成され、その両端部に集積回路５ｃと電池５ｄが接続されている。配線部６ａと配線部６ｂの間には絶縁部１０ａが配置されると共に、配線部６ａの上側には絶縁部１０ｂが配置されている。
【００３１】
配線部６ｃは、集積回路５ｃと温度センサ３の間を延びるように配置され、その両端部に集積回路５ｃと温度センサ３が接続されている。集積回路５ｃは、接合部９ａにより低抵抗導電部８ｃに接続されている。一方、温度センサ３は、配線部６ｃから配線部６ｄまでフィルム基板４の表面に沿って延びるように配置され、その一端部がフィルム基板４の表面上から上方に延びて低抵抗導電部８ｃに接続されている。ここで、温度センサ３に接続される配線部６ｃの端部は、低抵抗導電部８ｃに対して伸縮導電部７ｃがフィルム基板４に沿う方向に突出して階段状に形成されている。このため、温度センサ３の一端部は、配線部６ｃの端部に沿って斜め上方に延びるように形成されて低抵抗導電部８ｃに接続されている。
【００３２】
配線部６ｄは、温度センサ３の他端部から図示しない電子部品５に向かって延びるように配置されている。なお、温度センサ３の他端部は、伸縮導電部７ｄに接続されている。
配線部６ｅは、圧力センサ２と図示しない電子部品５との間を延びるように配置されている。ここで、圧力センサ２は、一対の電極１１ａおよび１１ｂと、電極１１ａおよび１１ｂの間に配置された強誘電層１２とを有する。配線部６ｅは、配線部６ｃと同様に、低抵抗導電部８ｅに対して伸縮導電部７ｅがフィルム基板４に沿う方向に突出して階段状に形成されている。そして、圧力センサ２の電極１１ｂが、配線部６ｅの端部に沿って斜め上方に延びるように形成され、その一端部が低抵抗導電部８ｅに接続されている。
【００３３】
なお、圧力センサ２の電極１１ａおよび１１ｂは、強誘電層１２と電気的に接続されるもので、例えば金属材料および有機導電性材料などの導電性材料から構成されている。金属材料としては、例えば銀および銅などが挙げられる。有機導電性材料としては、例えばポリ(３，４−エチレンジオキシチオフェン)：ポリ（４−スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）などが挙げられる。
強誘電層１２は、強誘電性を有する材料、例えばポリ（ビニリデン−トリフルオロエチレン）共重合体（Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ））などから構成されている。
【００３４】
また、絶縁部１０ｃが配線部６ｄと配線部６ｅの間に配置されると共に、絶縁部１０ｄが配線部６ｃ〜６ｅ、圧力センサ２および温度センサ３の上側を覆うように配置されている。絶縁部１０ａ〜１０ｄは、絶縁材料から構成され、例えばポリエステル系材料、エポキシ系材料およびアクリル系材料などを用いることができる。絶縁部１０ａ〜１０ｄは、１０１２Ω・ｃｍ以上の絶縁抵抗を有することが好ましい。また、絶縁部１０ａ〜１０ｄは、可撓性を有し、フィルム基板４より２倍以上大きい伸縮率を有することが好ましい。
さらに、保護部１３が、センシング装置の上面全体を覆うように配置されている。保護部１３は、可撓性および耐水性を有し、平面状に薄く拡がるように形成されている。
【００３５】
次に、集積回路基板１およびセンシング装置の製造方法について説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、フィルム基板４上にスクリーン印刷により銀および有機材料を含む伸縮用ペーストを塗布し、約１５０℃で焼結して伸縮導電部７ｂ，７ｃおよび７ｅを形成する。続いて、伸縮導電部７ｂ，７ｃおよび７ｅ上に銀ナノ粒子を含む低抵抗用ペーストをスクリーン印刷により塗布し、約１５０℃で焼結して低抵抗導電部８ｂ，８ｃおよび８ｅを形成する。これにより、伸縮導電部７ｂ，７ｃおよび７ｅ上に低抵抗導電部８ｂ，８ｃおよび８ｅを積層した配線部６ｂ，６ｃおよび６ｅを形成することができる。
【００３６】
ここで、伸縮導電部７ｂ，７ｃおよび７ｅは、低抵抗導電部８ｂ，８ｃ，８ｅおよびフィルム基板４より高い伸縮性を有するように形成されている。また、低抵抗導電部８ｂ，８ｃおよび８ｅは、伸縮導電部７ｂ，７ｃおよび７ｅより低い抵抗率を有するように形成されている。これにより、伸縮性を備えた低抵抗の配線部６ｂ，６ｃおよび６ｅを形成することができる。
また、配線部６ｂ，６ｃおよび６ｅは、スクリーン印刷により形成されるため、その厚みを約２０μｍにするなど薄型に形成することができる。なお、伸縮用ペーストおよび低抵抗用ペーストは、粘度を１００ｄＰａ・ｓ〜１０００ｄＰａ・ｓに調整することが好ましい。これにより、伸縮用ペーストおよび低抵抗用ペーストをフィルム基板４上により平坦に塗布することができる。
【００３７】
また、配線部６ｂ，６ｃおよび６ｅに対応する位置では、低抵抗用ペーストが伸縮用ペーストの全長より短く塗布される。これにより、配線部６ｂ，６ｃおよび６ｅの端部を階段状に形成することができる。ここで、配線部６ｂは両端部が階段状に形成され、配線部６ｃおよび６ｅは一端部のみが階段状に形成されている。
なお、フィルム基板４は、例えば、縦３ｃｍ×横３ｃｍの面積で約５０μｍの厚みに形成されたものを用いることができる。
【００３８】
次に、図３（ｂ）に示すように、配線部６ｂおよび６ｅに対してスクリーン印刷によりポリエステル系材料からなる絶縁用ペーストが厚み約４０μｍで塗布され、約１５０℃で焼成することで絶縁部１０ａおよび１０ｃが形成される。また、ＰＥＤＯＴを含む有機材料を混合した温度センサ用ペーストを調製し、この温度センサ用ペーストが配線部６ｃの端部から配線部６ｅに向かって延びるように塗布される。そして、塗布された温度センサ用ペーストを約１５０℃で焼成することで温度センサ３が形成される。
このとき、塗布された温度センサ用ペーストの一端部は、階段状に形成された配線部６ｃを斜め上方に延びるように塗布されて低抵抗導電部８ｃに接続される。配線部６ｃの端部を階段状に形成することで積層による段差が急峻となることを防ぎ、温度センサ３の一端部を上方に向かって緩やかに延びるように形成することができ、温度センサ３が断線するのを抑制することができる。
【００３９】
続いて、図３（ｃ）に示すように、伸縮用ペーストが絶縁部１０ａの表面上をわたるようにスクリーン印刷で塗布されると共に、伸縮用ペーストが温度センサ３から絶縁部１０ｃ上に延びるようにスクリーン印刷で塗布される。この塗布された伸縮用ペーストが約１５０℃で焼結されることで伸縮導電部７ａおよび７ｄが形成される。続いて、伸縮導電部７ａおよび７ｄ上に低抵抗用ペーストがスクリーン印刷で塗布されて、約１５０℃で焼結されることで低抵抗導電部８ａおよび８ｄが形成される。これにより、伸縮導電部７ａおよび７ｄ上に低抵抗導電部８ａおよび８ｄを積層した配線部６ａおよび６ｄを形成することができる。
このようにして、配線部６ｂ，６ｃおよび６ｅと同様に、伸縮性を備えた低抵抗の配線部６ａおよび６ｄを約２０μｍの薄型で形成することができる。
【００４０】
また、フィルム基板４上には、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含む電極用ペーストがスクリーン印刷で塗布され、約１５０℃で焼成されることにより電極１１ｂが形成される。このとき、塗布された電極用ペーストの一端部は、温度センサ３と同様に、階段状に形成された配線部６ｅを斜め上方に延びるように塗布されて低抵抗導電部８ｅに接続されるため、電極１１ｂが断線するのを抑制することができる。なお、配線部６ｂについても両端部が階段状に形成されており、配線部６ｃおよび６ｅと同様の機能を有するものである。
次に、電極１１ｂ上にＰ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ）を含む強誘電ペーストがスクリーン印刷で塗布され、約１４０℃で焼成されることにより強誘電層１２が形成される。そして、強誘電層１２上にＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含む電極用ペーストがスクリーン印刷で塗布され、約１５０℃で焼成されることにより電極１１ａが形成される。
このようにして、配線部６ｅに接続された圧力センサ２を形成することができる。
【００４１】
続いて、図３（ｄ）に示すように、ポリエステル系材料からなる絶縁用ペーストがスクリーン印刷により厚み約４０μｍで塗布され、約１５０℃で焼成することで絶縁部１０ｂおよび１０ｄが形成される。その後、集積回路５ｃの端子が配線部６ａおよび６ｃに低融点はんだからなる接合部９ａにより１７０℃以下の焼成温度で接合されると共に、電池５ｄの端子が配線部６ａに導電性接着剤からなる接合部９ｂにより１７０℃以下の焼成温度で接合される。
【００４２】
このとき、集積回路５ｃの端子は、接合部９ａを構成するはんだに対して伸縮導電部７ａおよび７ｃより高い合金性を有する低抵抗導電部８ａおよび８ｃに接合されるため、集積回路５ｃを配線部６ａおよび６ｃに対して強固に固定することができる。ここで、低抵抗導電部８ａおよび８ｃは、はんだに対してより高い合金性を有する銀ナノ粒子を含むため、集積回路５ｃを配線部６ａおよび６ｃに対してより強固に固定することができる。さらに、低抵抗導電部８ａおよび８ｃの下側にははんだに対して合金性の低い伸縮導電部７ａおよび７ｃが配置されている。配線部を低抵抗導電部のみで構成すると、はんだとの合金化により低抵抗導電部が薄くなり断線するおそれがあるが、低抵抗導電部８ａおよび８ｃの下側に合金性の低い伸縮導電部７ａおよび７ｃを配置することで、配線部６ａおよび６ｃの断線を抑制することができる。
同様に、電池５ｄを配線部６ａに対して強固に固定することができる。なお、図示しない受動素子５ａおよび集積回路５ｂなどの電子部品５も配線部の低抵抗導電部にはんだなどの接合部により強固に接合されている。
【００４３】
なお、合金性とは、接合部と合金化される度合いを示すものであり、例えば、低抵抗導電部および伸縮導電部に溶融した接合部を滴下したときの濡れ性の違いに基づいて求めることができる。
【００４４】
続いて、図２に示すように、センシング装置の表面全体を覆うように保護部１３が配置される。このようにして、図１に示すように、薄型で可撓性を有する集積回路基板１およびセンシング装置が作製される。
【００４５】
ここで、配線部６ａ〜６ｅは、低抵抗導電部８ａ〜８ｅより高い伸縮性を有する伸縮導電部７ａ〜７ｅの上側に低抵抗導電部８ａ〜８ｅを積層して構成されている。このため、図４に示すように、センシング装置を湾曲、例えば曲率半径約１ｃｍで湾曲させても、フィルム基板４の湾曲に従って伸縮導電部７ａ〜７ｅが変形し、低抵抗導電部８ａ〜８ｅにクラックなどの損傷が生じることを抑制することができる。また、伸縮導電部７ａ〜７ｅは、フィルム基板４より高い伸縮性を有するため、フィルム基板４の湾曲に従ってスムーズに変形することができ、低抵抗導電部８ａ〜８ｅの損傷を確実に抑制することができる。特に、低抵抗導電部８ａ〜８ｅは、スクリーン印刷で形成されるため硬く形成される傾向にあるが、その下側に伸縮導電部７ａ〜７ｅを配置することにより、低抵抗導電部８ａ〜８ｅの損傷を確実に抑制し、低抵抗導電部８ａ〜８ｅによる電子部品５などの電気的な接続を維持することができる。
【００４６】
なお、伸縮導電部７ａ〜７ｅは、フィルム基板４より２倍以上大きい伸縮率を有することが好ましい。これにより、低抵抗導電部８ａ〜８ｅの損傷をより確実に抑制することができる。
また、配線部６ａ〜６ｅは、低抵抗導電部８ａ〜８ｅが断線した場合でも、低抵抗導電部８ａ〜８ｅの下側に配置された伸縮導電部７ａ〜７ｅを介して電流が流れるため、電子部品５などの電気的な接続を維持することができる。
【００４７】
また、低抵抗導電部８ａ〜８ｅは、伸縮導電部７ａ〜７ｅより低い抵抗率を有し、伸縮導電部７ａ〜７ｅより多くの金属材料を含むため、接合部９ａおよび９ｂに対して伸縮導電部７ａ〜７ｅより高い合金性を有する。このため、例えば低抵抗導電部８ａおよび８ｃに集積回路５ｃを接合部９ａにより強固に固定することができ、フィルム基板４が湾曲された場合でも集積回路５ｃが低抵抗導電部８ａおよび８ｃから外れることを抑制することができ、集積回路５ｃと低抵抗導電部８ａおよび８ｃとの電気的な接続を確実に維持することができる。
ここで、低抵抗導電部８ａ〜８ｅは、伸縮導電部７ａ〜７ｅより１／５以下の抵抗率を有することが好ましい。また、低抵抗導電部８ａ〜８ｅは、３０μΩ・ｃｍ以下の体積抵抗率を有することが好ましい。
【００４８】
また、配線部６ｃおよび６ｅの端部は、低抵抗導電部８ｃおよび８ｅに対して伸縮導電部７ｃおよび７ｅがフィルム基板４に沿う方向に突出して階段状に形成されている。そして、温度センサ３および圧力センサ２の電極１１ｂが、配線部６ｃおよび６ｅの端部を斜め上方に延びるように形成されて低抵抗導電部８ｃおよび８ｅに接続されている。このため、温度センサ３および電極１１ｂは、配線部６ｃおよび６ｅの端部に広い面積で密着することができ、フィルム基板４が湾曲された場合でも配線部６ｃおよび６ｅから剥離するのを抑制することができる。
【００４９】
本実施の形態によれば、配線部６ａ〜６ｅが、低抵抗導電部８ａ〜８ｅおよびフィルム基板４より高い伸縮性を有する伸縮導電部７ａ〜７ｅの上側に低抵抗導電部８ａ〜８ｅを積層して構成されるため、フィルム基板４の湾曲による配線部６ａ〜６ｅの損傷を抑制することができる。
【００５０】
実施の形態２
上記の実施の形態１では、電子部品５が電池５ｄにより駆動されたが、電子部品５を駆動できればよく、これに限られるものではない。
例えば、実施の形態１において、圧力センサ２および電池５ｄを除くと共に集積回路５ｃに換えて集積回路２１ａを配置し、さらに集積回路２１ｂとアンテナ２２を新たに配置することができる。
【００５１】
集積回路２１ａは、外部装置との間の無線通信を制御するもので、例えばメモリ、プロセッサおよびＡＤ変換部などから構成することができる。
集積回路２１ｂは、外部装置との間で無線通信を行うもので、短波（ＨＦ）帯で無線通信する、いわゆる近接型通信機能を有する。
【００５２】
アンテナ２２は、フィルム基板４の縁部に沿って温度センサ３および電子部品５の周りを複数周回するように配置されている。
なお、実施の形態１と同様に、配線部がセンシング装置の各部を電気的に接続するように配置されている。
【００５３】
これにより、リーダライタなどの外部装置からアンテナ２２を介して磁界結合により電子部品５を駆動するための電気エネルギーを非接触で取得することができる。また、集積回路２１ａの制御の下、温度センサ３から出力される電気信号を増幅およびＡＤ変換してアンテナ２２を介して無線通信し、ＩＣＴ機器に伝送することができる。
【００５４】
次に、集積回路基板１およびセンシング装置の製造方法について説明する。
まず、図６（ａ）に示すように、フィルム基板４上にスクリーン印刷により銀および有機材料を含む伸縮用ペーストを配線部２３ａ、配線部２３ｂおよびアンテナ２２に対応する位置にそれぞれ塗布し、約１５０℃で焼結して伸縮導電部２４ａ，２４ｂおよび２６ａを形成する。続いて、伸縮導電部２４ａ，２４ｂおよび２６ａ上に銀ナノ粒子を含む低抵抗用ペーストをスクリーン印刷により塗布し、約１５０℃で焼結して低抵抗導電部２５ａ，２５ｂおよび２６ｂを形成する。これにより、伸縮導電部２４ａおよび２４ｂ上に低抵抗導電部２５ａおよび２５ｂを積層した配線部２３ａおよび２３ｂが形成されると共に伸縮導電部２６ａ上に低抵抗導電部２６ｂを積層したアンテナ２２の一部が形成される。
このようにして、伸縮性を備えた低抵抗の配線部２３ａおよび２３ｂを形成することができる。
【００５５】
次に、図６（ｂ）に示すように、配線部２３ａに対してスクリーン印刷によりポリエステル系材料からなる絶縁用ペーストが塗布され、約１５０℃で焼成することで絶縁部２７ａが形成される。また、ＰＥＤＯＴを含む有機材料を混合した温度センサ用ペーストを調製し、この温度センサ用ペーストを配線部２３ｂの端部からアンテナ２２に向かって延びるように塗布する。そして、塗布された温度センサ用ペーストを約１５０℃で焼成することで温度センサ３が形成される。
【００５６】
続いて、図６（ｃ）に示すように、伸縮用ペーストが、スクリーン印刷により、フィルム基板４上に塗布されると共に絶縁部２７ａの表面上に塗布され、さらに温度センサ３の端部から延びるように塗布されると共に低抵抗導電部２６ｂ上に塗布される。そして、これらの伸縮用ペーストを約１５０℃で焼結して伸縮導電部２４ｃ，２４ｄ，２４ｅおよび２６ｃが形成される。続いて、伸縮導電部２４ｃ，２４ｄ，２４ｅおよび２６ｃ上に低抵抗用ペーストをスクリーン印刷により塗布し、約１５０℃で焼結して低抵抗導電部２５ｃ，２５ｄ，２５ｅおよび２６ｄを形成する。これにより、配線部２３ａおよび２３ｂと同様に、伸縮性を備えた低抵抗の配線部２３ｃ〜２３ｅを形成することができる。また、アンテナ２２は、伸縮導電部２６ａ、低抵抗導電部２６ｂ、伸縮導電部２６ｃおよび低抵抗導電部２６ｄを順次積層して厚く形成されているため、その機能を向上させることができる。
また、ポリエステル系材料からなる絶縁用ペーストがスクリーン印刷により塗布され、約１５０℃で焼成することで絶縁部２７ｂおよび２７ｃが形成される。
【００５７】
続いて、図６（ｄ）に示すように、集積回路５ｂの端子が配線部２３ａおよび２３ｂに低融点はんだからなる接合部２８ａにより１７０℃以下の焼成温度で接合されると共に、集積回路２１ａの端子が配線部２３ａおよび２３ｃに低融点はんだからなる接合部２８ｂにより１７０℃以下の焼成温度で接合される。このとき、はんだに対して高い合金性を有する低抵抗導電部２５ａ〜２５ｃに集積回路５ｂおよび２１ａの端子が接合されるため、集積回路５ｂおよび２１ａを配線部２３ａ〜２３ｃに対して強固に固定することができる。
【００５８】
なお、図示しない受動素子５ａおよび集積回路２１ｂなどの電子部品５も配線部の低抵抗導電部にはんだなどの接合部により強固に接合されている。
このようにして、図５に示すように、薄型で可撓性を有する集積回路基板１およびセンシング装置が作製される。
【００５９】
本実施の形態によれば、配線部２３ａ〜２３ｅが、低抵抗導電部２５ａ〜２５ｅおよびフィルム基板４より高い伸縮性を有する伸縮導電部２４ａ〜２４ｅの上側に低抵抗導電部２５ａ〜２５ｅを積層して構成されるため、フィルム基板４の湾曲による配線部２３ａ〜２３ｅの損傷を抑制することができる。
なお、本実施の形態において、実施の形態１と同様の圧力センサをさらに配置してもよく、また温度センサ３に換えて圧力センサを配置してもよい。
【００６０】
実施の形態３
実施の形態１および２のセンシング装置は、生体情報を解析する生体情報解析装置に用いることができる。
例えば、図７に示すように、実施の形態１において固定部３１および解析部３２を新たに配置することができる。
【００６１】
固定部３１は、センシング装置を生体の手首Ｗに固定するためのもので、手首Ｗに巻き付けるように形成された、いわゆるリストバンドから構成される。固定部３１の内側にはセンシング装置が配置され、センシング装置を手首Ｗの所定の位置に固定する。これにより、圧力センサ２および温度センサ３が、生体からの圧力および温度を入力可能に配置される。
解析部３２は、センシング装置の集積回路５ｃと無線で接続され、集積回路５ｃを介して圧力センサ２および温度センサ３から出力される電気信号を受信し、その電気信号に基づいて生体情報を解析する。
【００６２】
このような構成により、センシング装置が固定部３１により生体の手首Ｗに固定されると、心拍に応じた振動が圧力センサ２に入力され、その振動に応じた電気信号が圧力センサ２から集積回路５ｃに出力される。また、体温に応じた電気信号が温度センサ３から集積回路５ｃに出力される。
圧力センサ２および温度センサ３から出力された電気信号が集積回路５ｃに入力されると、集積回路５ｃは、入力された電気信号を無線通信により解析部３２に送信する。集積回路５ｃから送信された電気信号が解析部３２に入力されると、解析部３２が、それぞれの電気信号に基づいて生体情報を解析する。
【００６３】
解析部３２は、例えば、圧力センサ２から出力された電気信号に基づいて生体の心拍数および血圧などを測定することができる。また、解析部３２は、温度センサ３から出力された電気信号に基づいて生体の体温を測定することができる。解析部３２は、これらの生体情報の変化に基づいて生体の健康状態、眠気状態および集中状態などについて判定することができる。
【００６４】
本実施の形態によれば、センシング装置が、薄型で可撓性を有するように形成されるため、センシング装置を手首Ｗ表面に密着させることができ、生体からの圧力および温度を圧力センサ２および温度センサ３に確実に入力させることができる。
なお、本実施の形態では、固定部３１は、センシング装置を手首Ｗに固定したが、センシング装置を生体に固定することができればよく、手首Ｗに限られるものではない。例えば、固定部３１は、センシング装置を頭および腕などに固定することもできる。
【００６５】
また、上記の実施の形態１および２のセンシング装置は、物流における商品の環境を監視する物流環境解析装置に用いることもできる。例えば、実施の形態１において温度センサ３が商品の温度を測定可能にセンシング装置を商品に固定する。そして、温度センサ３から出力される電気信号に基づいて商品の温度変化を算出し、商品の状態を解析することができる。
【００６６】
なお、上記の実施の形態１〜３では、センシング装置は、外部環境の圧力変化をセンシングする圧力センサ２と、外部環境の温度変化をセンシングする温度センサ３が配置されたが、センシング装置の外部環境の変化をセンシングする外部環境センサが配置されていればよく、圧力センサ２および温度センサ３に限られるものではない。
例えば、センシング装置は、生体の汗および唾液などに含まれる生理活性物質をセンシングして、その生理活性物質の量に応じた電気信号を発生させるような生体化学反応を利用した生体化学センサを外部環境センサとして配置することもできる。
【００６７】
また、上記の実施の形態１〜３では、配線部は、伸縮導電部と低抵抗導電部の２層から構成されたが、伸縮導電部の上側に低抵抗導電部が積層されていればよく、２層に限られるものではない。例えば、配線部は、低抵抗導電部の上側にさらに伸縮導電部を積層した３層から構成することもできる。これにより、フィルム基板４の湾曲による配線部の損傷をより抑制することができる。
また、上記の実施の形態１〜３では、低抵抗導電部は、伸縮導電部に密着するように積層されたが、伸縮導電部の上側に配置することができればよく、これに限られるものではない。例えば、低抵抗導電部と伸縮導電部の間に、低抵抗導電部より伸縮性が大きく且つ伸縮導電部より伸縮性が小さい導電部を配置することもできる。
【００６８】
また、上記の実施の形態１〜３では、伸縮導電部、低抵抗導電部、絶縁部、圧力センサ２および温度センサ３は、スクリーン印刷で形成されたが、それぞれのペーストを塗布できればよく、これに限られるものではない。例えば、グラビア印刷、反転オフセット印刷、インクジェット印刷、フレキソ印刷などで形成することもできる。また、印刷以外の方法で塗布することもできる。
【符号の説明】
【００６９】
１  集積回路基板、２  圧力センサ、３  温度センサ、４  フィルム基板、５  電子部品、５ａ  受動素子、５ｂ，５ｃ，２１ａ，２１ｂ  集積回路、５ｄ  電池、６ａ〜６ｅ，２３ａ〜２３ｅ  配線部、７ａ〜７ｅ，２４ａ〜２４ｅ，２６ａ，２６ｃ  伸縮導電部、８ａ〜８ｅ，２５ａ〜２５ｅ，２６ｂ，２６ｄ  低抵抗導電部、９ａ，９ｂ，２８ａ，２８ｂ  接合部、１０ａ〜１０ｃ，２７ａ〜２７ｃ  絶縁部、１１ａ，１１ｂ  電極、１２  強誘電層、１３  保護部、２２  アンテナ、３１  固定部、３２  解析部、Ｗ  手首。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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