伸缩性布线基板的制作方法

1.本发明涉及伸缩性布线基板。


背景技术：

2.近年来，通过获取并解析生物体信息，来管理人体的状态等。
3.作为获取并管理生物体信息的方法，已知有将由伸缩性基体材料和配置在该伸缩性基体材料上的电极布线构成的伸缩性布线基板粘贴在生物体的方法。
4.例如，在专利文献1中公开了一种伸缩性布线基板，具备多个伸缩性基体材料和在多个伸缩性基体材料的对置的各主面分别设置有至少一个的多个伸缩性布线部，且设置于各主面的伸缩性布线部彼此经由连接部相互导通。
5.另外，在专利文献1中，作为减少离子迁移发生的方法，公开了通过在伸缩性基体材料的对置的主面间配置层间伸缩性基体材料，并使层间伸缩性基体材料的透湿度比伸缩性基体材料低能够抑制离子迁移的发生。
6.专利文献1：日本特开2017－152687号公报
7.然而，即使在如专利文献1公开的伸缩性布线基板那样，将层间伸缩性基体材料的透湿度调整为比伸缩性基体材料低的情况下，若伸缩性基体材料吸水则也存在发生离子迁移的情况。


技术实现要素：

8.本发明是为了解决上述课题而完成的，目的在于提供抗离子迁移性优异的伸缩性布线基板。
9.本发明的伸缩性布线基板的特征在于，包含伸缩性基体材料和具有伸缩性的多个电极布线，在上述电极布线的至少一部分与上述伸缩性基体材料之间，设置有低吸水性绝缘层或拒水层。
10.根据本发明，能够提供抗离子迁移性优异的伸缩性布线基板。
附图说明
11.图1是示意地表示本发明的伸缩性布线基板的一个例子的剖视图。
12.图2是示意地表示本发明的伸缩性布线基板的另一个例子的剖视图。
13.图3是示意地表示本发明的伸缩性布线基板的又一个例子的剖视图。
具体实施方式
14.以下，对本发明的伸缩性布线基板进行说明。
15.然而，本发明并不限定于以下的结构，能够在不变更本发明的主旨的范围内适当地变更并应用。此外，组合两个以上在以下记载的各个优选的结构而成的结构也为本发明。
16.本发明的伸缩性布线基板的特征在于，包含伸缩性基体材料和具有伸缩性的多个
电极布线，在上述电极布线的至少一部分与上述伸缩性基体材料之间，设置有低吸水性绝缘层或拒水层。
17.在本发明的伸缩性布线基板中，在电极布线的至少一部分与伸缩性基体材料之间设置有低吸水性绝缘层或拒水层。
18.认为在伸缩性基体材料在高湿度环境下吸水的情况下绝缘电阻降低，容易引起金属离子的扩散，而发生离子迁移。
19.低吸水性绝缘层由于吸水性较低，所以即使在伸缩性基体材料吸水这样的条件下也难以引起金属离子的扩散。因此，若在电极布线的至少一部分与伸缩性基体材料之间设置有低吸水性绝缘层，则能够阻断电极布线间的金属离子的扩散，抑制离子迁移。
20.另一方面，拒水层具备阻断经由拒水层的水的移动的性质。因此，即使在伸缩性基体材料吸水这样的条件下，也难以引起金属离子的扩散。因此，若在电极布线的至少一部分与伸缩性基体材料之间设置有拒水层，则能够阻断电极布线间的金属离子的扩散，抑制离子迁移。
21.图1是示意地表示本发明的伸缩性布线基板的一个例子的剖视图。
22.如图1所示，伸缩性布线基板1包含伸缩性基体材料10、电极布线30a、30b、以及设置在电极布线30a、30b与伸缩性基体材料10之间的低吸水性绝缘层20。电极布线30a与电极布线30b为相互不同的电位。
23.在使用伸缩性布线基板1的情况下，在电极布线30a与电极布线30b之间施加电压。其结果是，在电极布线30a与电极布线30b之间，在隔着伸缩性基体材料10的位置产生电场。若假设没有低吸水性绝缘层20，电极布线30a、电极布线30b与伸缩性基体材料10接触，且伸缩性基体材料10处于吸水的状态，则在伸缩性基体材料10的内部进行金属离子的扩散，而发生离子迁移。
24.与此相对，在伸缩性布线基板1中，在电极布线30a与伸缩性基体材料10之间、以及电极布线30b与伸缩性基体材料10之间分别设置有低吸水性绝缘层20。低吸水性绝缘层20由于吸水性较低，所以难以发生构成电极布线的金属离子的扩散。因此，在伸缩性布线基板1中，能够抑制离子迁移的发生。
25.此外，设置拒水层来代替低吸水性绝缘层的结构也是本发明的伸缩性布线基板。拒水层具备阻断经由拒水层的水的移动的性质，所以即使在伸缩性基体材料吸水这样的条件下，在拒水层中也难以发生金属离子的扩散。因此，能够抑制离子迁移的发生。
26.如上述那样，低吸水性绝缘层以及拒水层能够抑制离子迁移的发生。因此，在本说明书中，也将低吸水性绝缘层和拒水层统称为抗离子迁移层。
27.本发明的伸缩性布线基板也可以具备低吸水性绝缘层和拒水层双方。
28.优选伸缩性基体材料包含聚氨酯树脂或丙烯酸树脂。
29.作为聚氨酯树脂，可举出热塑性聚氨基甲酸乙酯等。
30.作为丙烯酸树脂，可举出由丙烯酸共聚树脂构成的弹性体等。
31.在伸缩性布线基板粘贴于生物体的情况下，从不阻碍生物体表面的伸缩的观点来看，优选伸缩性基体材料的厚度为1000μm以下，更优选为100μm以下。另外，优选伸缩性基体材料的厚度为10μm以上。
32.作为制造伸缩性基体材料的方法，例如可举出通过注塑成型、加压成型、流延法等
使聚氨酯树脂或丙烯酸树脂成型为规定形状(例如片状)的方法。
33.优选电极布线由导电性粒子和弹性体的混合物构成。作为这样的混合物，例如可举出作为导电性粒子的银、铜、镍等金属粉与环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂以及硅酮树脂等弹性体系树脂的混合物等。弹性体系树脂也可以并用两种以上。
34.从电极布线的低电阻化的观点来看，优选导电性粒子为银粒子。在导电性粒子为银粒子的情况下，特别容易发生离子迁移。由于本发明的伸缩性布线基板的抗离子迁移性优异，所以即使在使用银作为构成导电性粒子的材料的情况下，也难以发生离子迁移。
35.优选导电性粒子的平均粒径d50为0.01μm以上且10μm以下。
36.能够通过激光衍射/散射法来测定导电性粒子的平均粒径d50。
37.导电性粒子的形状并不限定于球形，也可以是扁平形状、具有突起的形状。
38.优选电极布线的厚度为100μm以下，更优选为50μm以下。另外，优选电极布线的厚度为1μm以上。
39.例如，能够通过将使导电性粒子和弹性体的混合物分散于溶剂的分散液或悬浊液印刷到伸缩性基体材料、抗离子迁移层的表面并干燥的方法来形成电极布线。
40.在本发明的伸缩性布线基板中，多个电极布线既可以设置于伸缩性布线基板的厚度方向的相同位置，也可以设置于不同的位置。
41.作为将多个电极布线设置于伸缩性布线基板的厚度方向不同的位置的例子，可举出在伸缩性基体材料的两面分别配置有电极布线的情况。
42.在本发明的伸缩性布线基板中，也可以配置有三个以上电极布线。
43.在配置有三个以上的电极布线的情况下，只要存在两种以上的电位作为电极布线的电位，则也可以配置两个以上电位相同的电极布线。
44.低吸水性绝缘层是指根据astm标准d570测定的吸水率为2.0％以下的绝缘层。
45.低吸水性绝缘层的吸水率优选为1.5％以下，更优选为1.0％以下。
46.优选低吸水性绝缘层包含硅酮树脂、丙烯酸树脂、烯烃树脂、改性聚氨酯树脂、氯乙烯树脂、聚酯、聚酰胺、聚烯烃、聚乙烯、聚丙烯等低吸水性绝缘树脂、或者对二甲苯系聚合物。
47.例如，能够通过调制使低吸水性绝缘树脂分散在溶剂中的分散液并通过印刷等将该分散液涂覆在伸缩性基体材料上并使其干燥的方法、通过印刷等将包含通过聚合成为低吸水性绝缘树脂的单体的单体分散液涂覆到伸缩性基体材料上，之后通过热、uv曝光等方法使该单体聚合的方法来获得包含低吸水性绝缘树脂的低吸水性绝缘层。
48.能够通过在伸缩性基体材料上蒸镀对二甲苯系聚合物，来获得包含对二甲苯系聚合物的低吸水性绝缘层。
49.作为将分散液印刷在伸缩性基体材料上的方法，例如可举出丝网印刷、凹版印刷、喷墨印刷等。
50.通过涂覆分散液并使其干燥而得到的低吸水性绝缘层的厚度优选为1μm以上且100μm以下，更优选为10μm以上且30μm以下。
51.若通过涂覆分散液并使其干燥而得到的低吸水性绝缘层的厚度为1μm以上且100μm以下，则能够对伸缩性布线基板赋予适度的硬度。
52.通过蒸镀得到的低吸水性绝缘层的厚度优选为0.1μm以上且10μm以下，更优选为1
μm以上且10μm以下。
53.即使在通过蒸镀得到的低吸水性绝缘膜层的厚度超过10μm的情况下，抗离子迁移性也几乎不提高。因此，从制造成本的观点来看，优选通过蒸镀得到的低吸水性绝缘层的厚度为10μm以下。
54.所谓的拒水层是指对于水的接触角为90
°
以上的层。
55.拒水层的对于水的接触角优选为100
°
以上，更优选为120
°
以上。
56.作为形成拒水层的方法，可举出通过印刷等将市售的拒水剂涂覆在伸缩性基体材料上，并根据需要进行热处理的方法。作为市售的拒水剂，例如可举出f系(氟类)拒水剂、si系(硅酮系)拒水剂等。
57.在本发明的伸缩性布线基板中，抗离子迁移层既可以设置于伸缩性基体材料的表面的整体，也可以仅设置于一部分。例如，在图1所示的伸缩性布线基板1中，在伸缩性基体材料10的一方的表面的整体设置有低吸水性绝缘层20，但低吸水性绝缘层20也可以仅设置在电极布线30a与伸缩性基体材料10之间、或者电极布线30b与伸缩性基体材料10之间，即也可以仅设置在电极布线与伸缩性基体材料对置的部分。
58.图2是示意地表示本发明的伸缩性布线基板的另一个例子的剖视图。
59.图2所示的伸缩性布线基板2包含伸缩性基体材料11、电极布线31a、31b、配置在电极布线31a与伸缩性基体材料11之间的低吸水性绝缘层21a、以及配置在电极布线31b与伸缩性基体材料11之间的低吸水性绝缘层21b。电极布线31a、31b分别设置在低吸水性绝缘层21a、21b上，不与伸缩性基体材料11直接接触。另外，在伸缩性布线基板2存在未设置低吸水性绝缘层21而伸缩性基体材料11露出的部分。
60.在伸缩性布线基板2中，低吸水性绝缘层21a、21b的外形尺寸分别大于电极布线31a、32b的外形尺寸。优选在俯视时使低吸水性绝缘层21a的外形形状与电极布线31a的外形形状重叠的情况下的、从电极布线31a的外形形状的端部到低吸水性绝缘层21a的外形形状的端部的最短距离(在图2中，为用双箭头l1以及l2所示的长度)为20μm以上，更优选为100μm以上。通过将距离l1以及距离l2设置为20μm以上，能够提高电极布线与伸缩性基板之间的绝缘性。优选距离l1以及距离l2为3000μm以下。通过将距离l1以及距离l2设置为3000μm以下，能够将由于抗离子迁移层而产生的对生物体的刺激性抑制到最小限度，并提高生物体适合性。
61.对于在俯视时使低吸水性绝缘层21b的外形形状与电极布线31b的外形形状重叠的情况下的、从电极布线31b的外形形状的端部到低吸水性绝缘层21b的外形形状的端部的最短距离(在图2中，为双箭头l3以及l4所示的长度)，也优选为20μm以上，更优选为100μm以上。另外，优选距离l3以及距离l4为3000μm以下。
62.优选抗离子迁移层设置在电位不同的两个电极布线与伸缩性基体材料之间。
63.电位不同的两个电极布线的一方为相对较高的电位(高电位电极)，另一方为相对较低的电位(接地电极)。在该情况下，配置抗离子迁移层的位置既可以是与高电位电极接触的位置，也可以是与接地电极接触的位置，也可以是不与高电位电极以及接地电极中的任何一个电极接触的位置。但是，从防止金属离子扩散这样的观点来看，优选将抗离子迁移层设置在与作为扩散起点的高电位电极接触的位置。
64.图2所示的伸缩性布线基板2是在与高电位电极接触的位置以及与接地电极接触
的位置双方设置有抗离子迁移层的例子。因此，从图2所示的伸缩性布线基板2去除低吸水性绝缘层21a或者低吸水性绝缘层21b中的任意一方，将电极布线31a或31b直接设置在伸缩性基板11上的结构也是本发明的伸缩性布线基板。
65.此外，在电位不同的电极布线间配置有伸缩性基体材料的情况下，产生从电极布线向伸缩性基体材料的金属离子的扩散。因此，由于在配置在电位相同的电极布线之间的伸缩性基体材料中不产生金属离子的扩散，所以无需设置抗离子迁移层。
66.图3是示意地表示本发明的伸缩性布线基板的又一个例子的剖视图。
67.图3所示的伸缩性布线基板3包含伸缩性基体材料12、电极布线32a、32b、以及配置在电极布线32a与伸缩性基体材料12之间的低吸水性绝缘层22。电极布线32a设置在低吸水性绝缘层22上不与伸缩性基体材料12直接接触。另一方面，两个电极布线32b与伸缩性基体材料12直接接触。
68.电极布线32a与电极布线32b为相互不同的电位，但两个电极布线32b为相同的电位。因此，在电位不同的电极布线32a与电极布线32b之间设置有低吸水性绝缘层22，但在电位相同的电极布线32b彼此之间不设置低吸水性绝缘层22。
69.另外，在伸缩性布线基板3存在未设置低吸水性绝缘层22而伸缩性基体材料12露出的部分。
70.此外，在判断是否在电极布线间设置抗离子迁移层时，不是以俯视图、剖视图中的电极布线间的最短距离为基准，而是以施加了电压时的电极布线间的金属离子的扩散路线为基准。
71.另外，在伸缩性布线基板3中，低吸水性绝缘层22的外形尺寸大于电极布线32a的外形尺寸。在俯视时使低吸水性绝缘层21的外形形状与电极布线30a的外形形状重叠的情况下的、从电极布线32a的外形形状的端部到低吸水性绝缘层22的外形形状的端部的最短距离(在图3中，为双箭头l5所示的长度)优选为20μm以上，更优选为100μm以上。
72.通过将距离l5设置为20μm以上，能够提高电极布线与伸缩性基板之间的绝缘性。
73.优选距离l5为3000μm以下。通过将距离l5设置为3000μm以下，能够将由于抗离子迁移层而产生的对生物体的刺激性抑制到最小限度，提高生物体适合性。
74.配置在电极布线与伸缩性基体材料之间的抗离子迁移层的外形形状优选是面积比电极布线的外形形状大，且与电极布线的外形形状相似的形状。在使抗离子迁移层的外形形状与电极布线的外形形状重叠的情况下，抗离子迁移层的外形形状优选是使电极布线的外形形状向外侧突出20μm以上且3000μm以下的量的形状。突出量(长度)是相当于在图2说明的距离l1、距离l2、距离l3和距离l4、以及在图3说明的距离l5的长度。
75.抗离子迁移层的俯视形状也可以是覆盖两个以上的电极布线的形状。
76.优选电位不同的电极布线中的至少一方设置在抗离子迁移层的正上方。
77.当在抗离子迁移层的正上方配置有一个电极布线，其它电极布线配置在同一抗离子迁移层的正下方的情况下，配置在抗离子迁移层的正上方的一个电极布线与配置在抗离子迁移层的正下方的其它电极布线的最短距离(在图3中，为双箭头l6所示的长度)优选为20μm以上，更优选在100μm以上。
78.在俯视时从一个电极布线到其它电极布线的距离超过3000μm的情况下，优选在两个电极布线之间设置不设置抗离子迁移层的区域。
79.在图3所示的伸缩性布线基板3中，电位不同的电极布线32a以及电极布线32b被相同的低吸水性绝缘层22隔开，但当仅在电极布线32a的正下方设置有低吸水性绝缘层的情况下，俯视该抗离子迁移层以及电极布线31a时的抗离子迁移层从电极布线31a的突出量优选在任何的位置均为20μm以上，更优选为100μm以上。上述突出量的上限优选为3000μm以下。
80.本发明的伸缩性布线基板也可以具备例如电极、电子部件等，作为电极布线以及抗离子迁移层以外的结构。
81.在伸缩性布线基板粘贴于生物体的情况下，电极起到接收生物体信号的作用。
82.电极优选为凝胶电极。通过经由凝胶电极，伸缩性布线基板向生物体的粘贴变得容易。凝胶电极例如由包含水、乙醇、保湿剂、电解质等的导电性的凝胶材料构成。作为这样的凝胶材料，例如可举出水凝胶等。
83.其中，包含导电性粒子的电极作为电极布线处理。
84.作为电子部件，例如可举出电容器、电感器、二极管、电阻器、放大器等。
85.实施例
86.以下，示出更具体地公开本发明的伸缩性布线基板的实施例。此外，本发明并不仅限定于这些实施例。
87.(实施例1)
88.将厚度40μm的热塑性聚氨基甲酸乙酯树脂片切断成150mm
×
150mm作为伸缩性基体材料。通过在伸缩性基体材料上涂覆使改性硅酮树脂分散于溶剂的分散液并使其干燥，在伸缩性基体材料上形成厚度10μm的低吸水性绝缘层。进一步，使用银浆料，在低吸水性绝缘层上以1000μm间隔平行地形成两个线宽度0.5mm、厚度25μm的电极布线，而得到实施例1的伸缩性布线基板。
89.热塑性聚氨基甲酸乙酯树脂片的吸水率为2.2％。另外，低吸水性绝缘层的吸水率为0.11％。
90.(实施例2～4)
91.除了将低吸水性绝缘层的组成变更为表1所示的组成之外，还利用与实施例1相同的步骤得到实施例2～4的伸缩性布线基板。
92.(比较例1)
93.除了不设置低吸水性绝缘层以外，利用与实施例1相同的步骤，得到比较例1的伸缩性布线基板。
94.(可靠性试验)
95.在温度：40℃、相对湿度：95％的条件下，以在两个电极布线间施加5v的直流电流的状态放置实施例1～4以及比较例1的伸缩性布线基板，测定到发生短路的时间(短路时间)。结果如表1所示。此外，“＞24hour”是指即使放置后经过24小时也未发生短路。
96.[表1]
[0097][0098]
根据表1的结果，确认出对于设置有通过涂覆分散液并使其干燥而得到的低吸水性绝缘层的伸缩性布线基板来说，高湿度环境下的抗离子迁移性优异。
[0099]
(实施例5～8)
[0100]
除了通过变更低吸水性绝缘层的印刷图案，如表2所示那样变更电极布线与低吸水性绝缘层之间的距离l之外，利用与实施例1相同的步骤，得到实施例5～8的伸缩性布线基板，并进行可靠性试验。构成实施例5～8的伸缩性布线基板的伸缩性基体材料以及低吸水性绝缘层与实施例1相同。可靠性试验的试验条件与实施例1～4以及比较例1相同。结果如表2所示。此外，比较例1的结果也如表2所示。
[0101]
此外，“＞12hour”是指即使放置后经过12小时也未发生短路。
[0102]
[表2]
[0103] 电极布线与低吸水性绝缘层之间的距离[μm]短路时间实施例510＞12hour实施例620＞24hour实施例7100＞24hour实施例8300＞24hour比较例1-10min
[0104]
根据表2的结果，为了防止离子迁移，电极布线与低吸水性绝缘层之间的距离l优选为20μm以上。另外，若考虑制造上的偏差，电极布线与低吸水性绝缘层之间的距离l更优选为100μm以上。
[0105]
(实施例9～12)
[0106]
除了代替将分散液涂覆在伸缩性基体材料上并使其干燥，对对二甲苯系聚合物进行蒸镀来设置低吸水性绝缘层之外，利用与实施例1相同的步骤得到实施例9～12的伸缩性布线基板，并进行可靠性试验。可靠性试验的试验条件与实施例1～4以及比较例1相同。结果如表3所示。此外，比较例1的结果也示于表3。
[0107]
另外，对对二甲苯系聚合物进行蒸镀得到的低吸水性绝缘层的吸水率为0.1％以下。
[0108]
[表3]
[0109][0110][0111]
根据表3的结果，确认出对于通过蒸镀设置了低吸水性绝缘层的伸缩性布线基板来说，高湿度环境下的抗离子迁移性优异。除此之外，确认出通过蒸镀设置的低吸水性绝缘层的厚度只要为0.1μm以上即可，但优选为1μm以上。
[0112]
(实施例13～14)
[0113]
除了代替将分散液涂覆在伸缩性基体材料上并使其干燥，而通过在伸缩性基体材料的表面涂覆表4所示的拒水剂并在80℃下进行热处理来形成拒水层之外，利用与实施例1相同的步骤，得到实施例13～14的伸缩性布线基板。以拒水层对于水的接触角接触，进行可靠性试验。可靠性试验的试验条件与实施例1～4以及比较例1相同。结果如表4所示。此外，比较例1的结果也示于表4。此外，热塑性聚氨基甲酸乙酯树脂片对于水的接触角为70
°
。
[0114]
[表4]
[0115][0116]
根据表4的结果，确认出对于设置有拒水层的伸缩性布线基板来说，高湿度环境下的抗离子迁移性优异。
[0117]
附图标记说明
[0118]
1、2、3
…
伸缩性布线基板，10、11、12
…
伸缩性基体材料，20、21a、21b、22
…
低吸水性绝缘层，30a、30b、31a、31b、32a、32b
…
电极布线。