(57)【要約】      （修正有）【課題】反りの程度を制御することが可能な伸縮性回路基板を提供する。【解決手段】伸縮性回路基板１は、伸縮性を有する基材２と、基材の一方の面側の配線５および機能性部材６と、基材の一方の面とは反対側の面側の応力調整層８とを有する。配線５は、凹凸形状の断面形状を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸縮性を有する基材と、
前記基材の一方の面側の配線および機能性部材と、
前記基材の前記一方の面とは反対側の面側の応力調整層と
を有し、前記配線は、凹凸形状の断面形状を有する、伸縮性回路基板。
【請求項２】
前記応力調整層は、凹凸形状の断面形状を有する、請求項１に記載の伸縮性回路基板。
【請求項３】
前記応力調整層は、粘着性を有さない、請求項１または請求項２に記載の伸縮性回路基板。
【請求項４】
前記応力調整層の前記基材とは反対側の面、または、前記配線および前記機能性部材の前記基材とは反対側の面に、粘着層を有する、請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載の伸縮性回路基板。
【請求項５】
前記基材と前記配線および前記機能性部材との間に、前記基材側から順に、接着層および支持基材を有する、請求項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載の伸縮性回路基板。
【請求項６】
平坦である、請求項１から請求項５までのいずれかの請求項に記載の伸縮性回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、伸縮性を有する基材および配線を有する伸縮性回路基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、伸縮性エレクトロニクス（ストレッチャブルエレクトロニクスとも称する。）が注目を集めており、伸縮可能な伸縮性回路基板の開発が盛んになされている。伸縮性回路基板を得る手法の一つとして、特許文献１には、予め伸長させた伸縮性を有する基材の上に金属薄膜を配置した後、張力を解放することで、シワ状の金属薄膜を作製する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１０３４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような伸縮性を有する基材を予め伸長させる方法においては、張力を解放した際に、伸縮性を有する基材の金属薄膜が配置された面と、その反対側の面とで収縮差が生じ、得られる伸縮性回路基板に反りが発生するという問題がある。伸縮性回路基板に反りが生じると、対象物への適用が困難となったり、粘着加工やパッケージ等の後工程が困難となったりする。
【０００５】
本開示は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、反りの程度を制御することが可能な伸縮性回路基板を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本開示は、伸縮性を有する基材と、上記基材の一方の面側の配線および機能性部材と、上記基材の上記一方の面とは反対側の面側の応力調整層とを有し、上記配線は、凹凸形状の断面形状を有する、伸縮性回路基板を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示は、反りの程度を制御することが可能な伸縮性回路基板を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の伸縮性回路基板の一例を示す概略平面図および断面図である。
【図２】本開示の伸縮性回路基板の製造方法の一例を示す工程図である。
【図３】従来の伸縮性回路基板の一例を示す概略断面図である。
【図４】本開示の伸縮性回路基板の他の例を示す概略断面図である。
【図５】本開示の伸縮性回路基板の他の例を示す概略平面図である。
【図６】本開示の伸縮性回路基板における配線の凹凸形状の一例を示す模式図である。
【図７】本開示の伸縮性回路基板の他の例を示す概略断面図である。
【図８】本開示の伸縮性回路基板の他の例を示す概略断面図である。
【図９】本開示の伸縮性回路基板の他の例を示す概略断面図である。
【図１０】本開示の伸縮性回路基板の反りの測定方法を説明するための模式図である。
【図１１】本開示の伸縮性回路基板の製造方法の他の例を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の伸縮性回路基板について詳細に説明する。
【００１０】
本開示の伸縮性回路基板は、伸縮性を有する基材と、上記基材の一方の面側の配線および機能性部材と、上記基材の上記一方の面とは反対側の面側の応力調整層とを有し、上記配線は、凹凸形状の断面形状を有する。
【００１１】
ここで、「伸縮性」とは、伸び縮みすることができる性質、すなわち、常態である非伸長状態から伸長することができ、この伸長状態から解放したときに復元することができる性質をいう。伸縮性は、ストレッチャブルともいう。
【００１２】
「基材の一方の面側の配線および機能性部材」とは、配線および機能性部材が基材の一方の面に直接配置されていてもよく、配線および機能性部材が基材の一方の面に他の部材を介して間接的に配置されていてもよいことをいう。
また、「基材の一方の面とは反対側の面側の応力調整層」とは、応力調整層が基材の一方の面とは反対側の面に直接配置されていてもよく、応力調整層が基材の一方の面とは反対側の面に他の部材を介して間接的に配置されていてもよいことをいう。
【００１３】
本開示の伸縮性回路基板について図面を参照して説明する。図１（ａ）、（ｂ）は、本開示の伸縮性回路基板の一例を示す概略平面図および断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図１（ａ）、（ｂ）に例示する伸縮性回路基板１は、伸縮性を有する基材２を有しており、基材２の一方の面に配線５および機能性部材６を有し、基材２の一方の面とは反対側の面に応力調整層８を有している。伸縮性回路基板１は、基材２と配線５および機能性部材６との間に支持基材４を有していてもよく、さらに基材２および支持基材４の間に第１の接着層３を有していてもよい。すなわち、支持基材４の一方の面に配線５および機能性部材６を有する配線基材１０が、第１の接着層３を介して基材２の一方の面に配置されていてもよい。また、伸縮性回路基板１は、基材２と応力調整層８との間に第２の接着層７を有していてもよい。すなわち、応力調整層８が、第２の接着層７を介して基材２の一方の面とは反対側の面に配置されていてもよい。そして、配線５は、凹凸形状の断面形状を有する。また、第１の接着層３、支持基材４、第２の接着層７および応力調整層８も、凹凸形状の断面形状を有することができる。配線５は、凹凸形状の断面形状を有しており、厚み方向に繰り返し折りたたまれた構造を有していることから、伸縮可能である。
なお、断面形状とは、厚み方向の断面形状をいう。
【００１４】
また、伸縮性回路基板が、基材と配線および機能性部材との間に有する接着層のことを、第１の接着層と称する。また、伸縮性回路基板が、基材と応力調整層との間に有する接着層のことを、第２の接着層と称する。
【００１５】
図２は本開示の伸縮性回路基板の製造方法の一例を示す工程図である。まず、図２（ａ）に示すように、支持基材４の一方の面に配線５および機能性部材６を有する配線基材１０を準備する。次に、図２（ｂ）〜（ｃ）に示すように、伸縮性を有する基材２を伸長する。本工程は、伸縮性を有する基材をプレストレッチするともいう。次いで、図２（ｄ）に示すように、基材２を伸長させた状態で、基材２の一方の面に、第１の接着層３を介して配線基材１０の支持基材４側の面を貼合し、基材２の一方の面とは反対側の面に、第２の接着層７を介して応力調整層８を貼合する。続いて、図２（ｅ）に示すように、基材２の張力を解放する。この際、伸縮性を有する基材２が収縮するのに伴い、配線５、支持基材４、第１の接着層３、応力調整層８および第２の接着層７も収縮し、これらの部材に波状等の凹凸が発生する。これにより、伸縮性回路基板１が得られる。
【００１６】
ここで、伸縮性回路基板の製造方法において応力調整層を配置しない場合には、張力を解放した際に、伸縮性を有する基材の配線および機能性部材側の面と、その反対側の面とで収縮差が生じ、例えば図３に示すように、得られる伸縮性回路基板１００に反りが発生する。伸縮性回路基板に反りが生じると、対象物への適用が困難となったり、粘着加工、パッケージ等の後工程が困難となったりする。
例えば、伸縮性回路基板の配線および機能性部材側の面を、粘着層を介して対象物に貼付する場合、図３に例示するように、伸縮性回路基板１００が配線５および機能性部材６側に凸に沿っていると、伸縮性基板の配線および機能性部材側の面を対象物に貼付し難く、また伸縮性回路基板の端部から剥がれ易くなる。
また例えば、伸縮性回路基板の片側の面に、対象物に貼付するために粘着層を配置する場合、伸縮性回路基板が反っていると、粘着層を配置し難い。
【００１７】
本開示においては、伸縮性回路基板が、伸縮性を有する基材の配線および機能性部材とは反対側の面に、応力調整層を有することから、伸縮性回路基板の製造工程において張力を解放した際の、伸縮性を有する基材の配線および機能性部材側の面と、その反対側の面との収縮差を調整し、伸縮性回路基板の反りの程度を制御することができる。伸縮性回路基板の反りの程度を制御する際には、伸縮性回路基板が応力調整層を有さない場合と比較して、伸縮性回路基板の反りを小さくすることも、伸縮性回路基板の反りを大きくすることも、伸縮性回路基板の反りの方向を逆にすることもできる。例えば、図４に示す伸縮性回路基板１は、応力調整層８側に凸に反っており、図３に示すような応力調整層を有さない伸縮性回路基板１００と比較して、伸縮性回路基板１の反りの方向が逆になっている。
したがって、対象物の曲面や平面に応じて、伸縮性回路基板の反りの程度を制御し、伸縮性回路基板を対象物に適用し易くすることが可能である。また、伸縮性回路基板の片側の面を粘着層を介して対象物に貼付する場合には、剥がれ難くすることもできる。
また、伸縮性回路基板の反りを抑制して、粘着加工やパッケージ等の後工程を容易にすることが可能である。例えば、伸縮性回路基板は、ウェアラブルデバイス、特に医療やヘルスケア分野での利用が期待されており、具体的には、伸縮性回路基板の片側の面を粘着層を介してヒトの皮膚や衣料に貼付する場合等が考えられる。そのため、反りが抑制されており、粘着加工等の後工程が容易である伸縮性回路基板は有用である。
【００１８】
本開示の伸縮性回路基板は、伸縮性を有する基材、配線、機能性部材、および応力調整層を有するものである。以下、本開示の伸縮性回路基板の各構成について説明する。
【００１９】
１．応力調整層
応力調整層は、伸縮性回路基板の反りの程度を制御することができ、かつ、伸縮に耐え得るものであればよい。中でも、上述したように、応力調整層によって、伸縮性回路基板の製造工程において張力を解放した際の、伸縮性を有する基材の配線および機能性部材側の面と、その反対側の面との収縮差を調整し、伸縮性回路基板の反りの程度を制御することができるため、応力調整層は、伸縮性を有する基材よりも大きな引張弾性率を有することが好ましい。
【００２０】
また、応力調整層に用いられる材料は、伸縮性を有していてもよく、伸縮性を有さなくてもよい。
【００２１】
応力調整層に用いられる伸縮性を有さない材料としては、薄膜にすることが可能であり、伸縮に耐え得る材料であればよく、例えば、樹脂を挙げることができる。具体的には、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、ポリカーボネート、ポリイミド等が挙げられる。応力調整層が樹脂を含む場合、応力調整層の材料は、配線基材の支持基材の材料と同じであってもよく、異なっていてもよい。伸縮性回路基板の反りを抑制して平坦にする場合には、応力調整層の材料は、配線基材の支持基材と同じ材料であることが好ましい。また、応力調整層の材料が伸縮性を有さない場合、応力調整層としては、樹脂基材を用いることができる。
【００２２】
応力調整層に用いられる伸縮性を有する材料の伸縮性としては、後述の伸縮性を有する基材の伸縮性と同様とすることができる。
応力調整層に用いられる伸縮性を有する材料としては、例えば、エラストマーを挙げることができる。エラストマーとしては、一般的な熱可塑性エラストマーおよび熱硬化性エラストマーを用いることができ、具体的には、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、アミド系エラストマー、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ポリブタジエン、ポリイソブチレン、ポリスチレンブタジエン、ポリクロロプレン等が挙げられる。
【００２３】
応力調整層は、通常、粘着性を有さない。応力調整層が粘着性を有すると、後工程が困難となるからである。また、伸縮性回路基板は、対象物に貼付するための粘着層を有する場合があるが、応力調整層は、そのような粘着層とは区別されるものである。
ここで、粘着性を有さないとは、応力調整層の粘着力が０．０１Ｎ／２５ｍｍ以下であることをいい、好ましくは０．００５Ｎ／２５ｍｍ以下、より好ましくは０．００１Ｎ／２５ｍｍ以下である。
【００２４】
応力調整層の粘着力は、以下の方法で測定することができる。まず、伸縮性回路基板から２５ｍｍ幅の試験片を採取し、試験片の応力調整層側の面に、２５ｍｍ幅のガラス板を貼り合せる。次に、引張試験機を用いて、引張速度：１２００ｍｍ／分、剥離角：１８０°、温度：２０℃、湿度：５０％の条件で、ガラス板に対する粘着力（Ｎ／２５ｍｍ）を測定することができる。なお、伸縮性回路基板の測定対象となる面に剥離層が配置されている場合には、剥離層を剥がしてから測定する。
【００２５】
応力調整層は、凹凸形状の断面形状を有していてもよく、有さなくてもよい。応力調整層の材料が伸縮性を有さない場合、図１に例示するように、応力調整層８は、通常、凹凸形状の断面形状を有する。なお、凹凸形状の断面形状については、後述の配線の項に記載する凹凸形状の断面形状と同様とすることができる。
【００２６】
応力調整層の厚みとしては、伸縮に耐え得る厚みであればよく、目的とする伸縮性回路基板の反りの程度や、応力調整層の材料等に応じて適宜選択される。
例えば、応力調整層の材料が伸縮性を有さない場合、応力調整層の厚みは、１μｍ以上とすることができる。また、この場合、応力調整層の厚みは、２５μｍ以下とすることができ、１０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下であることがより好ましい。
また、応力調整層の材料が伸縮性を有する場合、応力調整層の厚みは、１μｍ以上とすることができ、１０μｍ以上であることが好ましく、２０μｍ以上であることがより好ましい。また、この場合、応力調整層の厚みは、５００μｍ以下とすることができ、３００μｍ以下であることが好ましく、２００μｍ以下であることがより好ましい。
【００２７】
伸縮性回路基板の反りの程度は、応力調整層の材料、厚み等により調整することができる。
例えば、応力調整層の厚みを厚くすることにより、基材を伸長したときの応力による基材の応力調整層側の面の縮む変位量を小さくことができる。また例えば、応力調整層に比較的大きな引張弾性率をもつ材料を用いることにより、基材を伸長したときの応力による基材の応力調整層側の面の縮む変位量を小さくすることができる。これにより、伸縮性回路基板の反りを抑制することができる。
また例えば、応力調整層と配線基材の支持基材とを同一部材とすることで、伸縮性回路基板の反りを抑制することができる。
【００２８】
本開示においては、応力調整層により、伸縮性回路基板の反りの程度を制御することができるが、中でも、伸縮性回路基板の反りを抑制することが好ましい。
【００２９】
応力調整層は、基材の一方の面とは反対側の面に配置されていればよく、全面に配置されていてもよく、部分的に配置されていてもよい。
【００３０】
基材の一方の面とは反対側の面に応力調整層を配置する方法としては、材料等に応じて適宜選択される。詳細については、後述の伸縮性回路基板の製造方法の項に記載する。
【００３１】
２．配線
配線は、凹凸形状の断面形状を有する。凹凸形状は、配線が伸縮可能な形状であれば特に限定されるものではなく、例えば波状等が挙げられる。また、凹凸形状は、規則的な形状であってもよく、不規則な形状であってもよい。
【００３２】
また、凹凸形状は、平面視において、凸部の稜線が、例えば直線状であってもよく、曲線状であってもよく、波状であってもよい。また、平面視において、凸部の稜線の間隔は、規則的であってもよく、不規則であってもよい。図５（ａ）〜（ｃ）は、配線の一例を示す平面図である。図５（ａ）において、凸部の稜線２１は直線状であり、凸部の稜線２１の間隔は規則的である。図５（ｂ）において、凸部の稜線２１は波状であり、凸部の稜線２１の間隔は規則的である。図５（ｃ）において、凸部の稜線２１は曲線状であり、凸部の稜線２１の間隔は不規則である。なお、図５（ａ）〜（ｃ）において、実線は凸部の稜線２１を示し、破線は凹部の稜線２２を示す。
【００３３】
凹凸形状において、凸部の間隔は、規則的であってもよく、不規則であってもよい。凸部の間隔は、例えば１０μｍ以上とすることができ、５０μｍ以上であることが好ましく、１００μｍ以上であることがより好ましい。また、凸部の間隔は、例えば１０００μｍ以下とすることができ、７５０μｍ以下であることが好ましく、５００μｍ以下であることがより好ましい。凸部の間隔が上記範囲内であることにより、配線は伸縮可能である。なお、凸部の間隔とは、図６に示すような隣り合う凸部間の間隔ｄである。
【００３４】
また、凹凸形状において、凸部および凹部の高低差は、規則的であってもよく、不規則であってもよい。凸部および凹部の高低差は、例えば１μｍ以上とすることができ、５０μｍ以上であることが好ましく、１００μｍ以上であることがより好ましい。また、凸部および凹部の高低差は、例えば５００μｍ以下とすることができ、４００μｍ以下であることが好ましく、３００μｍ以下であることがより好ましい。凸部および凹部の高低差が上記範囲内であることにより、配線は伸縮可能である。なお、凸部および凹部の高低差とは、図６に示すような凸部の頂部から凹部の底部までの高さｈである。
【００３５】
配線の材料としては、伸縮性を有する基材を予め伸長する伸縮性回路基板の製造方法によって伸縮性を有する配線を得ることが可能であり、また伸縮に耐え得る材料であればよく、それ自体が伸縮性を有していてもよく、伸縮性を有さなくてもよい。
【００３６】
配線に用いられる伸縮性を有さない材料としては、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、白金、クロム等の金属や、これらの金属を含む合金が挙げられる。配線の材料が伸縮性を有さない場合、配線としては、金属膜を用いることができる。
【００３７】
配線に用いられる伸縮性を有する材料の伸縮性としては、後述の伸縮性を有する基材の伸縮性と同様とすることができる。
配線に用いられる伸縮性を有する材料としては、例えば、導電性粒子およびエラストマーを含有する導電性組成物が挙げられる。導電性粒子としては、配線に使用できるものであればよく、例えば、金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、白金、カーボン等の粒子が挙げられる。中でも、銀粒子が好ましく用いられる。また、エラストマーとしては、一般的な熱可塑性エラストマーおよび熱硬化性エラストマーを用いることができ、例えば、スチレン系エラストマー、アクリル系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、ポリブタジエン、ポリクロロプレンが挙げられる。
【００３８】
また、平面視における配線の形状は、特に限定されるものではないが、中でも図１（ａ）例示するように直線状であることが好ましい。伸縮性回路基板の設計が容易になるからである。
【００３９】
配線の厚みとしては、伸縮に耐え得る厚みであればよく、配線の材料等に応じて適宜選択される。
例えば、配線の材料が伸縮性を有さない場合、配線の厚みは、２５ｎｍ以上とすることができ、５０ｎｍ以上であることが好ましく、１００ｎｍ以上であることがより好ましい。また、この場合、配線の厚みは、１０μｍ以下とすることができ、５μｍ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、配線の材料が伸縮性を有する場合、配線の厚みは、５μｍ以上とすることができ、１０μｍ以上であることが好ましく、２０μｍ以上であることがより好ましい。また、この場合、配線の厚みは、６０μｍ以下とすることができ、５０μｍ以下であることが好ましく、４０μｍ以下であることがより好ましい。
【００４０】
配線の形成方法としては、材料等に応じて適宜選択される。配線の材料が伸縮性を有さない場合、例えば支持基材上に蒸着法やスパッタリング法等により金属膜を形成した後、フォトリソグラフィ法により金属膜をパターニングする方法が挙げられる。また、配線の材料が伸縮性を有する場合、例えば支持基材上に一般的な印刷法により上記の導電性粒子およびエラストマーを含有する導電性組成物をパターン状に印刷する方法が挙げられる。
【００４１】
３．機能性部材
機能性部材としては、伸縮性回路基板の用途等に応じて適宜選択されるものであり、例えば、ＩＣ、ＬＥＤ、センサ、抵抗器、キャパシタ、インダクタ、圧電素子、バッテリー等が挙げられる。中でも、センサが好ましく用いられる。
【００４２】
センサとしては、例えば、温度センサ、圧力センサ、光センサ、光電センサ、近接センサ、せん断力センサ、磁気センサ等を挙げることができる。中でも、センサは、心拍や脈拍、心電、血圧、体温、血中酸素濃度、筋電、脳波等の生体情報を測定することができる生体センサであることが好ましい。
【００４３】
機能性部材は、配線に接続されている。機能性部材および配線の接続構造については、一般的なものを適用することができる。
また、機能性部材および配線を接続する接続部を補強するため、機能性部材の周囲をポッティング剤等の樹脂で覆うことができる。これにより、機能性部材および配線の接続部の機械的な信頼性を向上させることができる。
【００４４】
機能性部材は、伸縮に耐え得るものである場合には、凹凸形状の断面形状を有していてもよい。凹凸形状については、上記配線と同様とすることができる。例えば、機能性部材がＴＦＴやＯＬＥＤ等である場合、凹凸形状の断面形状を有することができる。
【００４５】
４．伸縮性を有する基材
基材は、伸縮性を有する。基材の伸縮性としては、常態（非伸長状態）を基準として１５０％（初期の長さの１．５倍）に伸長した後、この伸長状態から解放したときの復元率が８０％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましい。なお、復元率の上限は１００％である。
なお、復元率は、幅２５ｍｍの試験片を準備し、試験片を１５０％伸長して１時間保持した後、伸長を解放して１時間放置して復元させ、下記の計算式により求めることができる。
復元率（％）＝（伸長直後の長さ−復元後の長さ）÷（伸長直後の長さ−引張前の長さ）×１００
なお、伸長直後の長さとは、１５０％伸長した状態の長さをいう。
【００４６】
基材の材料としては、伸縮性を有するものであればよく、例えばエラストマーを挙げることができ、伸縮性回路基板の用途等に応じて適宜選択される。エラストマーとしては、一般的な熱可塑性エラストマーおよび熱硬化性エラストマーを用いることができ、具体的には、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、アミド系エラストマー、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ポリブタジエン、ポリイソブチレン、ポリスチレンブタジエン、ポリクロロプレン等が挙げられる。
【００４７】
基材の厚みは、特に限定されないが、伸縮性回路基板を適用する対象物の動きを妨げないという観点および取扱い性の観点から、例えば２５μｍ以上であることが好ましく、５０μｍ以上であることがより好ましく、１００μｍ以上であることがさらに好ましく、また、２ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以下であることがより好ましく、５００μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００４８】
５．粘着層
本開示の伸縮性回路基板は、応力調整層の基材とは反対側の面、または、配線および機能性部材の基材とは反対側の面に、粘着層を有していてもよい。粘着層は、伸縮性回路基板を対象物に貼付するために設けられるものである。
【００４９】
粘着層９は、例えば図７に示すように、応力調整層８の基材２とは反対側の面に配置されていてもよく、図８に示すように、配線５および機能性部材６の基材２とは反対側の面に配置されていてもよい。
【００５０】
粘着層は、通常、凹凸形状の断面形状を有する配線等を形成した後に配置されるものであることから、凹凸形状の断面形状は有さない。
【００５１】
粘着層としては、特に限定されるものではなく、一般的な粘着剤を用いることができ、伸縮性回路基板の用途等に応じて適宜選択される。例えば、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ウレタン系粘着剤、ゴム系粘着剤等が挙げられる。
【００５２】
粘着層の厚みとしては、伸縮可能であり、伸縮性回路基板を対象物に貼付可能な厚みであればよく、伸縮性回路基板の用途等に応じて適宜選択される。粘着層の厚みは、例えば１０μｍ以上、１００μｍ以下の範囲内とすることができる。
【００５３】
また、粘着層の基材とは反対側の面には、剥離層が配置されていてもよい。剥離層としては、一般的なものを使用することができる。
【００５４】
粘着層の配置方法としては、例えば、応力調整層の基材とは反対側の面、または、配線および機能性部材の基材とは反対側の面に、粘着剤を塗布する方法や、剥離層の一方の面に粘着層を有する粘着フィルムを準備し、粘着フィルムの粘着層側の面を、応力調整層の基材とは反対側の面、または、配線および機能性部材の基材とは反対側の面に貼合する方法が挙げられる。
【００５５】
６．支持基材および第１の接着層
本開示の伸縮性回路基板は、通常、基材と配線および機能性部材との間に、支持基材を有しており、支持基材の一方の面に配線および機能性部材を有する配線基材を有する。また、本開示の伸縮性回路基板は、通常、基材と支持基材との間に、第１の接着層を有する。すなわち、伸縮性回路基板は、基材と支持基材との間に、基材側から順に、第１の接着層および支持基材を有する。伸縮性回路基板が、支持基材の一方の面に配線および機能性部材を有する配線基材を有し、配線基材の支持基材側に第１の接着層が配置されていることにより、配線基材を基材に容易に貼合することができる。
【００５６】
支持基材としては、伸縮に耐え得るものであればよく、例えば、樹脂基材を挙げることができる。樹脂基材を構成する材料としては、具体的には、ポリエチレンナフタレートやポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリイミド、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリオレフィン、シクロオレフィンポリマー等が挙げられる。
【００５７】
支持基材は、通常、凹凸形状の断面形状を有する。凹凸形状については、上記配線と同様とすることができる。
【００５８】
支持基材の厚みは、凹凸形状の断面形状を有することにより伸縮可能な厚みであればよく、例えば１μｍ以上とすることがき、また、１０μｍ以下とすることができる。
【００５９】
第１の接着層としては、特に限定されるものではなく、回路基板に使用される一般的な接着剤や粘着剤を用いることができる。
【００６０】
第１の接着層は、通常、凹凸形状の断面形状を有する。凹凸形状については、上記配線と同様とすることができる。
【００６１】
第１の接着層の厚みとしては、伸縮可能であり、配線基材の支持基材側の面を基材に貼合可能な厚みであればよく、例えば１０μｍ以上、１００μｍ以下の範囲内とすることができる。
【００６２】
また、第１の接着層は、分子接着層であってもよい。なお、「分子接着」とは、分子接着剤となる化合物を２つの被着体の間に付与し、化学結合によりこれらの２つの被着体を接着接合することをいう。本開示においては、伸縮性を有する基材と支持基材とを、分子接着剤による化学結合により接着結合することができる。
【００６３】
分子接着層に用いられる分子接着剤としては、公知の分子接着剤を用いることができ、伸縮性回路基板の用途等に応じて適宜選択される。例えば、シランカップリング剤、チオール系化合物等が挙げられる。
【００６４】
分子接着層の厚さは、例えば数ｎｍ程度である。
分子接着層の配置方法としては、例えば、伸縮性を有する基材の一方の面、および、支持基材の配線および機能性部材とは反対側の面を、分子接着剤により表面修飾する方法が挙げられる。
【００６５】
７．第２の接着層
本開示の伸縮性回路基板は、基材と応力調整層との間に、第２の接着層を有していてもよい。第２の接着層により、応力調整層を基材に容易に貼合することができる。
【００６６】
応力調整層の材料が伸縮性を有さない場合には、基材と応力調整層との間に、第２の接着層が配置されていることが好ましい。また、応力調整層の材料が伸縮性を有する場合には、基材と応力調整層との間に、第２の接着層が配置されていてもよく、第２の接着層が配置されていなくてもよい。
【００６７】
第２の接着層は、通常、凹凸形状の断面形状を有する。凹凸形状については、上記配線と同様とすることができる。
【００６８】
第２の接着層の材料および厚みについては、上記第１の接着層と同様とすることができる。
【００６９】
また、第２の接着層は、分子接着層であってもよい。本開示においては、基材と応力調整層とを、分子接着剤による化学結合により接着結合することができる。
分子接着層については、上記第１の接着層と同様とすることができる。
【００７０】
８．伸縮性回路基板
伸縮性回路基板は、平坦であってもよく、反りを有していてもよい。また、伸縮性回路基板が反りを有する場合、例えば図９に示すように配線５および機能性部材６側に凸に反っていてもよく、図４に示すように応力調整層８側に凸に反っていてもよい。中でも、伸縮性回路基板は、反りが小さいことが好ましく、平坦であることがより好ましい。後工程が容易になるからである。
【００７１】
具体的には、伸縮性回路基板の反りは、図１０に例示するように、伸縮性回路基板１の端部が反り上がる形態で伸縮性回路基板１を平坦な場所に設置し、断面から観察したときの、伸縮性回路基板１の反り量Ｄを測定することにより評価することができる。なお、図１０に例示するように、伸縮性回路基板１の端部が反り上がる形態で伸縮性回路基板１を平坦な場所に設置し、断面から観察したときの、伸縮性回路基板１の凹面の最大深さを、伸縮性回路基板１の反り量Ｄとする。また、伸縮性回路基板の反りが比較的大きい場合には、伸縮性回路基板の断面から観察することにより、伸縮性回路基板の反りを確認することができる。
【００７２】
伸縮性回路基板の反り量は、例えば１０ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましく、２ｍｍ以下であることがさらに好ましい。反り量が上記範囲であれば、伸縮性回路基板の反りを小さくすることができ、さらには平坦な形状を実現することができる。
ここで、伸縮性回路基板が平坦であるとは、反り量が２ｍｍ以下であることをいう。
【００７３】
９．伸縮性回路基板の製造方法
本開示の伸縮性回路基板は、伸縮性回路基板を予め伸長する方法により作製することができる。本開示の伸縮性回路基板の製造方法は、応力調整層の材料に応じて、２つの態様に分けることができる。以下、各態様について説明する。
【００７４】
（１）第１態様
本開示の伸縮性回路基板の製造方法の第１態様は、応力調整層の材料が伸縮性を有さない場合である。本態様の伸縮性回路基板の製造方法は、伸縮性を有する基材を伸長する伸長工程と、基材を伸長した状態で、基材の一方の面に配線および機能性部材を配置する配線および機能性部材配置工程と、基材を伸長した状態で、基材の一方の面とは反対側の面に応力調整層を配置する応力調整層配置工程と、配線および機能性部材配置工程および応力調整層配置工程後、基材の張力を解放する張力解放工程とを有する。
【００７５】
図２（ａ）〜（ｅ）は、本態様の伸縮性回路基板の製造方法の一例を示す工程図である。なお、図２（ａ）〜（ｅ）については、既に記載したので、ここでの説明は省略する。
【００７６】
（ａ）伸長工程
基材を伸長する際には、例えば一軸方向に伸長してもよく、二軸方向に伸長してもよい。
【００７７】
基材は、常態を基準として、１２０％（初期の長さの１．２倍）以上に伸長することが好ましく、１３０％（初期の長さの１．３倍）以上に伸長することがより好ましく、１５０％（初期の長さの１．５倍）以上に伸長することがさらに好ましい。基材を上記の範囲で伸長することにより、伸縮可能な配線を得ることができる。
【００７８】
また、通常、基材は、機械的に伸長させる。伸長条件は、基材の材料や厚み等に応じて適宜選択される。
【００７９】
（ｂ）配線および機能性部材配置工程
基材の一方の面に配線および機能性部材を配置する方法としては、通常、支持基材の一方の面に配線および機能性部材を有する配線基材を作製し、配線基材の支持基材側の面を、第１の接着層を介して基材の一方の面に貼合する方法が用いられる。
【００８０】
第１の接着層は、基材を伸長した後に、配線基材の支持基材側の面に配置してもよく、基材を伸長する前に、基材の一方の面に配置してもよい。また、第１の接着層を基材の一方の面に配置する場合には、上記伸長工程前に、第１の接着層を基材の一方の面に配置してもよい。
【００８１】
第１の接着層の配置方法としては、例えば、接着剤や粘着剤を塗布する方法や、剥離層の一方の面に接着層を有する接着フィルムを準備し、接着フィルムを貼合する方法が挙げられる。
【００８２】
（ｃ）応力調整層配置工程
基材の一方の面とは反対側の面に応力調整層を配置する方法としては、通常、応力調整層を、第２の接着層を介して基材の一方の面とは反対側の面に貼合する方法が用いられる。
【００８３】
第２の接着層は、基材を伸長した後に、応力調整層の面に配置してもよく、基材を伸長する前に、基材の一方の面に配置してもよい。また、第２の接着層を基材の一方の面に配置する場合には、上記伸長工程前に、第２の接着層を基材の一方の面に配置してもよい。
【００８４】
第２の接着層の配置方法としては、例えば、接着剤や粘着剤を塗布する方法や、剥離層の一方の面に接着層を有する接着フィルムを準備し、接着フィルムを貼合する方法が挙げられる。
【００８５】
配線および機能性部材配置工程および応力調整層配置工程は、いずれの工程を先に行ってもよい。
【００８６】
（ｄ）張力解放工程
伸長工程において、基材を機械的に伸長させた場合には、その張力を解放する。
【００８７】
（ｅ）その他の工程
本態様の伸縮性回路基板の製造方法は、張力解放工程後に、応力調整層の基材とは反対側の面、または、配線および機能性部材の基材とは反対側の面に、粘着層を配置する粘着層配置工程を有してもよい。
【００８８】
（２）第２態様
本開示の伸縮性回路基板の製造方法の第２態様は、応力調整層の材料が伸縮性を有する場合である。本態様の伸縮性回路基板の製造方法は、伸縮性を有する基材の一方の面とは反対側の面に応力調整層を有する積層体を作製する積層体作製工程と、積層体を伸長する伸長工程と、積層体を伸長した状態で、基材の一方の面に配線および機能性部材を配置する配線および機能性部材配置工程と、積層体の張力を解放する張力解放工程とを有する。
【００８９】
図１１（ａ）〜（ｆ）は、本態様の伸縮性回路基板の製造方法の一例を示す工程図である。まず、図１１（ａ）に示すように、支持基材４の一方の面に配線５および機能性部材６を有する配線基材１０を準備する。次に、図１１（ｂ）に示すように、基材２の一方の面とは反対側の面に応力調整層８を有する積層体を作製する。次に、図１１（ｃ）〜（ｄ）に示すように、基材２および応力調整層８の積層体を伸長する。次いで、図１１（ｅ）に示すように、基材２および応力調整層８の積層体を伸長させた状態で、基材２の一方の面に、第１の接着層３を介して配線基材１０の支持基材４側の面を貼合する。続いて、図１１（ｆ）に示すように、基材２および応力調整層８の積層体の張力を解放する。この際、基材２および応力調整層８が収縮するのに伴い、配線５、支持基材４および第１の接着層３も収縮し、これらの部材に波状等の凹凸が発生する。これにより、伸縮性回路基板１が得られる。
【００９０】
（ａ）積層体作製工程
基材の一方の面とは反対側の面に応力調整層を有する積層体の作製方法としては、例えば、基材および応力調整層を同時成型する方法、基材および応力調整層を熱ラミネートする方法、応力調整層を第２の接着層を介して基材の一方面とは反対側の面に貼合する方法が挙げられる。
【００９１】
（ｂ）伸長工程
伸長工程については、上記第１態様の伸長工程と同様とすることができる。
【００９２】
（ｃ）配線および機能性部材配置工程
配線および機能性部材配置工程については、上記第１態様の配線および機能性部材配置工程と同様とすることができる。
【００９３】
（ｄ）張力解放工程
張力解放工程については、上記第１態様の張力解放工程と同様とすることができる。
【００９４】
（ｅ）その他の工程
本態様の伸縮性回路基板の製造方法は、張力解放工程後に、応力調整層の基材とは反対側の面、または、配線および機能性部材の基材とは反対側の面に、粘着層を配置する粘着層配置工程を有してもよい。
【００９５】
１０．用途
伸縮性回路基板は、伸縮性を有することから、曲面に適用することができ、かつ、変形に追従することができる。このような利点から、伸縮性回路基板は、例えば、ウェアラブルデバイス、医療機器、ロボット等に用いることができる。具体的には、温度センサ、圧力センサ、光センサ、光電センサ、近接センサ、せん断力センサ、磁気センサ等の各種センサが挙げられる。また、伸縮性回路基板は、心拍や脈拍、心電、血圧、体温、血中酸素濃度、筋電、脳波等の生体情報を検知する生体センサに有用である。
伸縮性回路基板は、例えば、ヒトの皮膚に貼付して用いてもよく、ウェアラブルデバイスやロボットに装着して用いてもよい。
【００９６】
本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本開示の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本開示の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００９７】
以下に実施例および比較例を示し、本開示をさらに詳細に説明する。
【００９８】
［実施例］
１）伸縮性基材および接着層の積層体の形成
接着層として粘着シート（３Ｍ社製、型番：８１４６）を用い、その粘着シート上に２液付加縮合のポリジメチルシロキサン（以下、ＰＤＭＳと称する。）を厚さ７００μｍになるよう塗布し、さらに未硬化のＰＤＭＳ表面に粘着シート（３Ｍ社製、型番：８１４６）を積層させてＰＤＭＳを硬化させ、接着層／伸縮性基材／接着層の積層体を準備した。
【００９９】
２）配線基材の形成
支持基材として厚さ２．５μｍのポリエチレンナフタレート（以下、ＰＥＮと称する。）フィルムを用い、ＰＥＮフィルム上にＡｇペーストをスクリーン印刷して、幅５００μｍの電極対（配線）を形成した。次いで、電極間に１．０×０．５ｍｍサイズのＬＥＤチップを導電性接着剤（化研テック社製、型番：ＣＬ−３１６０）にて接続させた。さらに、ＬＥＤチップ周囲にシリコーン系ポッティング剤（スリーボンド社製、型番：ＴＢ１２２０Ｇ）を塗布し硬化させた。
【０１００】
３）伸縮性回路基板の作製
上記の接着層／伸縮性基材／接着層の積層体を１軸に１５０％伸長させた状態で、積層体の一方の接着層面に、上記の配線基材の支持基材面を貼合した。次いで、積層体のもう一方の接着層面に、応力調整層として厚さ２．５μｍのＰＥＮフィルムを貼合した。次いで、伸長を解放することで、接着層／伸縮性基材／接着層の積層体を収縮させたところ、ＬＥＤおよびシリコーン系ポッティング剤が配置されている領域以外の領域において、表面に凹凸形状が生じて収縮した。これにより、配線、支持基材、接着層および応力調整層が凹凸形状の断面形状を有する、伸縮性回路基板が得られた。
得られた伸縮性回路基板では、１軸伸長方向と直交する方向において反り量が２ｍｍ以下であった。
【０１０１】
［比較例］
１）伸縮性基材／接着層の積層体の形成
接着層として粘着シート（３Ｍ社製、型番：８１４６）を用い、その粘着シート上に２液付加縮合のＰＤＭＳを厚さ７００μｍになるよう塗布し硬化させ、伸縮性基材／接着層の積層体を形成した。
【０１０２】
２）配線基材の形成
配線基材は、実施例１と同様にして形成した。
【０１０３】
３）伸縮性回路基板の作製
上記の伸縮性基材／接着層の積層体を１軸に１５０％伸長させた状態で、積層体の接着層面に、上記の配線基材の支持基材面を貼合した。次いで、伸長を開放することで、伸縮性基材／接着層の積層体を収縮させたところ、ＬＥＤおよびシリコーン系ポッティング剤が配置されている領域以外の領域において、表面に凹凸形状が生じて収縮した。
得られた伸縮性回路基板は、１軸伸長方向と直交する方向において反り量が１０ｍｍ以上であり、カールしていた。これは、積層体の配線基材を貼合した面とその反対側の面とで、伸縮性基材の収縮量が異なっていたためと考えられる。
【符号の説明】
【０１０４】
１  …  伸縮性回路基板
２  …  伸縮性を有する基材
３  …  第１の接着層
４  …  支持基材
５  …  配線
６  …  機能性部材
７  …  第２の接着層
８  …  応力調整層
９  …  粘着層
１０  …  配線基材
【図１】
2019075409.tif 000003
【図２】
2019075409.tif 000004
【図３】
2019075409.tif 000005
【図４】
2019075409.tif 000006
【図５】
2019075409.tif 000007
【図６】
2019075409.tif 000008
【図７】
2019075409.tif 000009
【図８】
2019075409.tif 000010
【図９】
2019075409.tif 000011
【図１０】
2019075409.tif 000012
【図１１】
2019075409.tif 000013