JP2012028051A - 導電性ワイヤ、導電性ワイヤの製造装置、導電性ワイヤの製造方法及び配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】流体中に導電性接着剤を射出することで伸縮可能な導電性ワイヤを製造する製造装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明による導電性ワイヤ１００の製造装置は、導電性粒子１００ｂと伸縮可能な基材１００ａとを含む混合物１１０をワイヤ状に射出する射出手段２１０と、ワイヤ状の混合物１１０を加熱する加熱手段２２０とを備える。射出手段２１０は、ワイヤ状の混合物１１０を流体中に射出し、加熱手段２２０は、ワイヤ状の混合物１１０が流体から熱を得るように流体を加熱する。射出手段２１０は、導電性粒子１００ｂが所望の配向を有するように射出条件を調整する調整手段２１２を更に備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、伸縮可能な導電性ワイヤ、導電性ワイヤの製造装置、導電性ワイヤの製造方法及び導電性ワイヤを基板に配置することによって配線基板を製造する配線基板製造方法に関する。

近年、電子機器の小型化に伴い、様々な形状の配線基板が求められている。凹凸のある基板上への配線や基板の表裏をつなぐ配線など、基板の形状に依存しない配線技術が期待されている。配線基板に用いる導線として、伸び加工が可能な金属の使用が試みられている。また、特許文献１では、基板にシリコーン系の接着剤を導線として配置した配線技術が開示されている。

特開２００７−１７３２２６号公報

しかし、配線基板に用いる導線として金属を使用する場合、金属変形は、伸びるが縮まない塑性変形となる。更に、特許文献１で開示の技術は、シリコーン系の接着剤を基板に薄膜として配置する配線技術である。シリコーン系のゴム材料に導電性粒子を混合することで伸縮性を有する導電性混合物を実現している。しかし、伸縮性の向上や導電性の向上に着眼して研究開発が進められているため、配線の形成加工についての研究開発は進んでいなかった。

本発明は、流体中に例えば導電性接着剤を射出することで伸縮可能な導電性ワイヤを提供すること、伸縮可能な導電性ワイヤの製造方法及び導電性ワイヤの製造方法を提供すること、さらに、立体基板上への三次元配線が可能となる配線基板製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る導電性ワイヤの製造装置の特徴構成は、導電性粒子と伸縮可能な基材とを含む混合物をワイヤ状に射出する射出手段と、ワイヤ状の混合物を加熱する加熱手段とを備えるところにある。

本発明に係る導電性ワイヤの製造装置によれば、導電性粒子と伸縮可能な基材とを含む導電性ワイヤを製造することができる。その結果、伸縮可能なワイヤ状の導線を基板に配置することで、フレキシブルな伸縮性配線基板を製造することができる。また、導電性粒子と伸縮可能な基材とを含む混合物をワイヤ状にした後にワイヤ状の混合物を加熱するために、混合物の表面を硬化し得、ワイヤ状の混合物が互いに引っ付くことを防ぐことができる。その結果、形状が揃った導電性ワイヤを得ることができる。

本発明の導電性ワイヤの製造装置の好適な態様によれば、射出手段は、ワイヤ状の混合物を流体中に射出し、加熱手段は、ワイヤ状の混合物が流体から熱を得ることができるように流体を加熱する。ワイヤ状の混合物を流体中に射出することによりワイヤ状の混合物が縺れることを防ぐことができ、さらに加熱によりワイヤ状の混合物が硬化するため、ワイヤ状の混合物が互いに引っ付くことを防ぐことができる。その結果、形状が揃った高品質の導電性ワイヤを得ることができる。

本発明の導電性ワイヤの製造装置の好適な態様によれば、射出手段は、導電性粒子が所望の配向を有するように射出条件を調整する調整手段を更に備える。導電性粒子の配向が導電性ワイヤの長手方向に長く、導電性ワイヤの長手方向に垂直な方向に短い導電性ワイヤを所望する場合は、調整手段は射出時の導電性ワイヤへのせん断力が大きくなるように射出条件を調整する。例えば、調整手段は混合物の射出スピードを高める。調整手段によってノズルの口の大きさを小さくしたり、ノズルの口の濡れ性を悪くしたり、伸縮可能な基材の粘性を高めたりすることでも、射出時の導電性ワイヤへのせん断力を大きくすることができる。

また、導電性ワイヤの断面の外周近傍では導電性ワイヤの長手方向に沿って導電性粒子が配向し、導電性ワイヤの断面の中心近傍では導電性ワイヤの長手方向に対し横又は斜めに導電性粒子が配向する導電性ワイヤを所望する場合は、調整手段は射出時の導電性ワイヤへのせん断力が小さくなるような射出条件を選択する。例えば、調整手段は混合物の射出スピードを遅くする。調整手段によってノズルの口の大きさを大きくしたり、ノズルの口の濡れ性を良くしたり、伸縮可能な基材の粘性を低くすることでも、射出時の導電性ワイヤへのせん断力を小さくすることができる。

このように、調整手段によって射出条件を調整することで、導電性粒子の配向を制御し得、導電性ワイヤの導電率を調整することができる。

上記課題を解決するために、本発明に係る導電性ワイヤの製造方法の特徴構成は、導電性粒子と伸縮可能な基材とを含む混合物をワイヤ状に射出する射出工程と、ワイヤ状の混合物を加熱する加熱工程とを包含するところにある。

本発明に係る導電性ワイヤの製造方法によれば、上記説明した本発明の導電性ワイヤの製造装置と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、本発明の導電性ワイヤの製造方法によれば、導電性粒子と伸縮可能な基材とを含む導電性ワイヤを実現することができる。その結果、伸縮可能なワイヤ状の導線を基板に配置することで、フレキシブルな伸縮性配線基板を実現することができる。また、導電性粒子と伸縮可能な基材とを含む混合物をワイヤ状にした後にワイヤ状の混合物を加熱するために、混合物の表面を硬化し得、ワイヤ状の混合物が互いに引っ付くことを防ぐことができる。その結果、形状が揃った導電性ワイヤを得ることができる。

本発明に係る導電性ワイヤの特徴構成は、導電性粒子と伸縮可能な基材とを含むところにある。背景技術の項目で説明したように、従来、シリコーン系のゴム材料に導電性粒子を混合することで伸縮性を有する導電性混合物を実現している。しかし、伸縮性の向上や導電性の向上に着眼して研究開発が進められているため、配線の形成加工についての研究開発は進んでいなかった。本発明によれば、導電性粒子と伸縮可能な基材とを含む導電性ワイヤを実現することができる。その結果、伸縮可能なワイヤ状の導線を基板に配置することで、フレキシブルな伸縮性配線基板を実現することができる。

本発明の導電性ワイヤの好適な態様によれば、基材は、シリコーン樹脂とエポキシ樹脂とのうちの少なくとも一方を含む。シリコーン樹脂とエポキシ樹脂とは、伸縮性に優れているため、伸縮可能な基材としてシリコーン樹脂とエポキシ樹脂とのうちの少なくとも一方を用いることにより、導電性ワイヤは、より柔軟な伸縮性を有し得る。また、シリコーン樹脂は十分な強度を有するため、従来の電極において補強材として添加されていたカーボンブラック等の添加を省くこともできる。

本発明の導電性ワイヤの好適な態様によれば、導電性粒子は、フレーク状粒子と針状粒子とのうち少なくとも一方を主成分とするため、隣接する導電性粒子の各々の接触面積を大きくすることができる。その結果、導電性ワイヤの長手方向の変形に伴う導電性粒子の接触をより確実にでき、導電性ワイヤの導電率を維持することができる。

本発明の導電性ワイヤの好適な態様によれば、導電性粒子の形状は、導電性ワイヤの長手方向に長く、導電性ワイヤの長手方向に対して垂直な方向に短い。従って、導電性ワイヤが長手方向に伸縮し、隣接する導電性粒子の各々が長手方向にずれても、導電性粒子の各々は伸縮方向に十分な長さを有しているので、導電性粒子の各々は接触状態（導通状態）を維持したままずれることができる。その結果、導電性ワイヤの導電率は維持され、導電性ワイヤの品質を安定に保つことができる。

本発明の導電性ワイヤの好適な態様によれば、導電性ワイヤの断面の外周近傍では、導電性ワイヤの長手方向に沿って導電性粒子が配向しており、導電性ワイヤの断面の中心近傍では、導電性ワイヤの長手方向に対し横又は斜めに導電性粒子が配向している。導電性粒子の配向は導電性ワイヤの導電率に影響を及ぼすため、導電性ワイヤの断面の外周近傍と断面の中心近傍との導電率が異なるように導電性ワイヤを構成し得る。

本発明に係る配線基板の製造方法の特徴構成は、導電性ワイヤを基板に配置することによって配線基板を製造する方法であって、導電性ワイヤを配置した薄膜を基板に付着させることにより導電性ワイヤを基板に配置する配置工程を包含するところにある。導電性ワイヤを配置した薄膜を基板に付着させることによって導電性ワイヤを基板に転写するため、導電性ワイヤの基板への配置場所は平面に限定されない。立体構造を有する面に対しても導電性ワイヤを配置し得る。その結果、立体基板上への三次元配線が可能となる。

本発明の配線基板の製造方法の好適な態様によれば、基板に付着した薄膜を基板から除去する除去工程を包含する。従って、基板上には導電性ワイヤが剥き出しで配置され、剥き出しの導電性ワイヤの上にさらに導電性ワイヤを重畳することができる。その結果、断面積の大きな導線を配置した配線基板が実現可能となる。

本発明の配線基板の製造方法の好適な態様によれば、基板に付着した薄膜を基板に固着する固着工程を包含する。従って、基板上では導電性ワイヤを薄膜が覆い、導電性ワイヤを保護することができる。

本発明の配線基板の製造方法の好適な態様によれば、基板に配置した導電性ワイヤを加熱する加熱工程を包含する。従って、導電性ワイヤの表面が硬化し、基板表面への導電性ワイヤの固着が確実になる。その結果、導電性ワイヤの基板からの剥離や導電性ワイヤの脱線を防ぐことができる。

本発明の配線基板の製造方法の好適な態様によれば、配置工程は、導電性ワイヤを配置した薄膜を流体に浮かべる工程と、流体中に薄膜と基板とを潜らせる工程とを包含する。流体中に薄膜と基板とを潜らせるため、流体圧によって薄膜が基板側に押され、導電性ワイヤの断面が丸みを帯びた形状で導電性ワイヤが基板に配置され得る。その結果、導電性ワイヤの断面に突起部を生じさせることなく配線基板を製造することができる。

本発明の配線基板の製造方法の好適な態様によれば、導電性ワイヤは、導電性粒子と伸縮可能な基材とを含む。従って、導電性粒子と伸縮可能な基材とを含む導電性ワイヤを基板に配置することで、フレキシブルな伸縮性配線基板を実現することができる。

本発明の実施形態１に係る導電性ワイヤを示す写真である。 導電性ワイヤのミクロンオーダーの構造を示す模式図及び従来の電極のミクロンオーダーの構造を示す模式図である。 導電性ワイヤの製造装置を示す模式図である。 導電性ワイヤを示す写真である。 光学実体顕微鏡による導電性ワイヤを示す断面観察写真である。 導電性ワイヤに対する伸縮試験の結果を示すグラフである。 本発明の実施形態２による配線基板を示す模式図である。 配線基板の断面を示すＳＥＭ写真である。 本発明による実施形態２の配線基板の製造方法を示す図である。 基板の周囲を囲むように導電性ワイヤを配置した配線基板を示す写真である。 サンプルごとの電気抵抗率の違いを示すグラフである。

図１〜図６を参照して、本発明の導電性ワイヤ、導電性ワイヤの製造装置及び導電性ワイヤの製造方法に関する実施形態１を説明し、図７〜図１１を参照して、本発明の配線基板、配線基板の製造方法に関する実施形態２を説明する。本発明は、以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されることを意図せず、当該構成と均等な構成も含む。

[実施形態１]
[導電性ワイヤ]
図１は、本発明の実施形態１に係る導電性ワイヤ１００を示す写真である。導電性ワイヤ１００は、断面がほぼ均一な直径を有する導電性のワイヤである。

図２は、導電性ワイヤ１００のミクロンオーダーの構造を示す模式図（（ａ１）、（ａ２））及び従来の導線のミクロンオーダーの構造を示す模式図（（ｂ１）、（ｂ２））である。導電性ワイヤ１００は、伸縮可能な基材１００ａと導電性粒子１００ｂとを含む。

導電性粒子１００ｂの形状は、導電性ワイヤ１００の伸縮方向に長く、伸縮方向に垂直な方向に短い。（ａ１）は導電性ワイヤ１００に外部応力が付与されていない通常の状態を示し、（ａ２）は導電性ワイヤ１００に引張応力を付与した状態を示す。導電性粒子１００ｂはフレーク状銀粒子である。（ａ１）においては、フレーク状銀粒子は基材１００ａの中で互いに電気的に接触した状態で存在する。（ａ１）に記載の状態から導電性ワイヤ１００に対して（ａ２）中の矢印で示すような引張応力を付与すると、導電性ワイヤ１００は矢印方向に延伸される。そして、延伸に伴って導電性粒子１００ｂも矢印方向に沿って変位する。（ａ２）においては、（ａ２）中の矢印で示すような引張応力下においても、隣接する導電性粒子１００ｂの各々は、互いに接触している。即ち、隣接する導電性粒子１００ｂの各々が伸縮方向にずれても、導電性粒子１００ｂの各々は伸縮方向に十分な長さを有しているので、導電性粒子１００ｂの各々は接触状態（導通状態）を維持したままずれることができる。

また、導電性粒子１００ｂの含有量等の諸条件を適切に調整することにより、導電性ワイヤ１００に一定の引張応力を付与した場合の基材１００ａ中における導電性粒子１００ｂの分散密度が一定以上になるようにすることで、接触状態（導通状態）をより確実に維持したまま導電性粒子１００ｂの各々をずらすことができる。従って、延伸後の導電性ワイヤ１００の導電性は一定以上に維持され、導電性ワイヤ１００が破損（断線）することはない。このことは、導電性ワイヤ１００が圧縮応力を受ける場合でも同様である。

本発明の実施形態では、導電性ワイヤ１００の材料として、銀粒子と伸縮可能な基材とを含む混合物を使用している。銀はすべての金属の中で最も導電率が高いため、電極材料として好適である。ただし、使用目的や使用環境等に応じて、銀よりも耐食性が優れた金や白金等の貴金属や、銅、ニッケル等の金属、さらにはこれらの貴金属及び金属の少なくとも１種を構成元素として含む合金等を導電性粒子１００ｂの材料として採用することも可能である。導電性粒子１００ｂとしては金属粒子に限らず、樹脂、炭素、セラミックス、金属等の粒子の表面をめっき等によって金属で被覆させたものを採用することもできる。また、導電性粒子１００ｂを種類の異なる複数種類の粒子の混合物とすることも可能である。

導電性粒子１００ｂ（銀粒子）は、本発明の実施形態では、平均粒径３〜１０μｍ、厚さ数百ｎｍ〜数μｍのフレーク（鱗片）状の粒子を採用しているが、導電性粒子１００ｂはフレーク状銀粒子に限定されない。導電性粒子１００ｂの形状が導電性ワイヤ１００の伸縮方向に長く伸縮方向に垂直な方向に短いため導電性ワイヤ１００の伸縮によっても導電性粒子１００ｂのうちの隣接する導電性粒子１００ｂの各々が互いに接触している限りは、導電性粒子１００ｂは針状銀粒子、不定形状等でもよい。隣接する導電性粒子１００ｂの各々の接触面積を大きくすることができるため、導電性ワイヤ１００の長手方向の変形に伴う導電性粒子１００ｂの接触をより確実にでき、導電性ワイヤ１００の導電率を維持することができる。

導電性粒子１００ｂ（銀粒子）の粒径は、特に限定はされないが、粒径が大きくなると、粒子間の隙間が大きくなり、導電性ワイヤ１００の伸縮によって離間し易くなるため、平均粒径が３〜２０μｍ程度が好ましい。

また、本発明の実施形態では、導電性粒子１００ｂとして、フレーク状銀粒子のみを使用しているが、形状が異なる複数種類の粒子を混合して使用することができる。例えば、フレーク状粒子に球状粒子を混合すれば、フレーク状粒子同士の隙間に球状粒子を入り込ませて粒子間の接触面積を大きくすることができる。フレーク状粒子と球状粒子とは、体積比９５：５〜７０：３０で混合することが好ましい。

導電性ワイヤ１００における導電性粒子１００ｂの含有率は、導電性粒子１００ｂ同士の確実な電気的接触を確保するため、１８ｖｏｌ％以上であることが好ましい。本発明の実施形態においては、導電性ワイヤ１００に銀粒子が約３５ｖｏｌ％（８５ｗｔ％）含有するように調整してある。

（ｂ１）は従来の電極に外部応力が付与されていない通常の状態を示している。（ｂ２）は従来の導線に引張応力を付与した状態を示している。導電性粒子は球状銀粒子である。（ｂ１）においては、球状銀粒子は基材の中で互いに電気的に接触した状態で存在する。この状態から、従来の導線に対して（ｂ２）中の矢印で示すような引張応力を付与すると、従来の導線は矢印方向に延伸される。そして、延伸に伴って球状銀粒子も矢印方向に沿って変位する。（ｂ２）においては、（ｂ２）中の矢印で示すような引張応力下において、隣接する球状銀粒子の各々は、互いに離間し易くなる。その結果、延伸後の従来の導線の導電性は低下し、最終的には導線が断線する。

本発明の導電性ワイヤ１００の好適な態様によれば、導電性粒子１００ｂの形状は、導電性ワイヤ１００の長手方向に長く、導電性ワイヤ１００の長手方向に対して垂直な方向に短い。従って、導電性ワイヤ１００が長手方向に伸縮し、隣接する導電性粒子１００ｂの各々が長手方向にずれても、導電性粒子１００ｂの各々は伸縮方向に十分な長さを有しているので、導電性粒子１００ｂの各々は接触状態（導通状態）を維持したままずれることができる。その結果、導電性ワイヤ１００の導電率は維持され、導電性ワイヤ１００の品質を安定に保つことができる。

基材１００ａは、シリコーン樹脂に限定されない。伸縮可能であれば、他の材料であり得る。例えば、基材１００ａは、エポキシ樹脂であり得る。本発明の導電性ワイヤ１００の好適な態様によれば、基材１００ａは、シリコーン樹脂とエポキシ樹脂とのうちの少なくとも一方を含む。シリコーン樹脂とエポキシ樹脂とは、伸縮性に優れているため、伸縮可能な基材としてシリコーン樹脂とエポキシ樹脂とのうちの少なくとも一方を用いることにより、導電性ワイヤ１００は、より柔軟な伸縮性を有し得る。また、シリコーン樹脂は十分な強度を有するため、従来の電極において補強材として添加されていたカーボンブラック等の添加を省くこともできる。

[導電性ワイヤの製造装置及び製造方法]
図３は、導電性ワイヤ１００の製造装置２００を示す模式図である。導電性ワイヤ１００の製造装置２００は、伸縮可能な基材１００ａと導電性粒子１００ｂとを含む混合物１１０をワイヤ状に射出する射出手段２１０と、ワイヤ状の混合物（導電性ワイヤ１００）を加熱する加熱手段２２０とを備える。射出手段２１０は、導電性粒子１００ｂが所望の配向を有するように射出条件を調整する調整手段２１２と射出部２１４とを含む。加熱手段２２０は、流体２２２を加熱する加熱器２２４を含む。流体２２２は、例えばシリコーンオイルである。

射出部２１４には、混合物１１０を貯留し得る。射出部２１４は、射出口を有する。射出部２１４に対して外部から圧力をかけることによって、貯留物（混合物１１０）を射出口から射出し得る。射出部２１４は例えばシリンジである。

調整手段２１２は、射出部２１４に対する圧力（例えば、空気圧）を強めることによって混合物１１０の射出スピードを強め得る。混合物１１０の射出スピードを強めることによって、射出時の混合物１１０へのせん断力を大きくすることができる。射出口の大きさを小さくしたり、射出口の濡れ性を悪くしたり、基材１００ａの粘性を高めたりすることでも、射出時の混合物１１０へのせん断力を大きくすることができる。調整手段２１２は、射出部２１４の射出口に電流を流し得る。例えば射出口に流す電流を制御することによって射出口を冷却し、熱膨張によって射出口の大きさを小さくしたり、射出口の濡れ性を悪くしたりし得る。

調整手段２１２は、射出部２１４に対する圧力（例えば、空気圧）を弱めることによって混合物１１０の射出スピードを弱め得る。混合物１１０の射出スピードを弱めることによって、射出時の混合物１１０へのせん断力を小さくすることができる。射出口の大きさを大きくしたり、射出口の濡れ性を良くしたり、基材１００ａの粘性を低くすることでも、射出時の混合物１１０へのせん断力を小さくすることができる。調整手段２１２は、例えば射出口に流す電流を制御することによって射出口に加熱し、熱膨張によって射出口の大きさを大きくしたり、射出口の濡れ性を良くしたりし得る。

調整手段２１２によって射出時の混合物１１０へのせん断力が大きくなるように射出条件を調整すると、導電性粒子１００ｂの配向が導電性ワイヤ１００の長手方向に長く、導電性ワイヤ１００の長手方向に垂直な方向に短い導電性ワイヤ１００を製造し得る。調整手段２１２によって射出時の混合物１１０へのせん断力が小さくなるように射出条件を調整すると、導電性ワイヤ１００の断面の外周近傍では長手方向に沿って導電性粒子１００ｂが配向し、導電性ワイヤ１００の断面の中心近傍では導電性ワイヤ１００の長手方向に対し横又は斜めに導電性粒子１００ｂが配向する導電性ワイヤ１００を製造し得る。

このように、調整手段２１４によって射出条件を調整することで、導電性粒子１００ｂの配向を制御し得、導電性ワイヤ１００の導電率を調整することができる。調整手段２１２は例えばディスペンサである。ディスペンサによれば、流体物を精度良く一定圧力で定量供給し得る。

射出手段２１０は、ワイヤ状の混合物（導電性ワイヤ１００）を流体２２２の中に射出し、加熱器２２４は、ワイヤ状の混合物が流体２２２から熱を得るように流体２２２を加熱する。ワイヤ状の混合物は流体２２２から熱を得て硬化する。例えば、ディスペンサによってシリンジからＡｇ−シリコーン樹脂系の導電性混合物をシリコーンオイル（２００℃）中に射出する。ワイヤ状の導電性混合物をシリコーンオイル中に２０分放置した後、ワイヤ状の導電性混合物を取り出し、ヘキサンを用いて洗浄する。ヘキサンは室温で揮発し、伸縮可能な導電性ワイヤを得ることができる。

本発明に係る導電性ワイヤ１００の製造装置２００によれば、導電性粒子１００ｂと基材１００ａとを含む導電性ワイヤ１００を製造することができる。その結果、伸縮可能なワイヤ状の導線を基板に配置することで、フレキシブルな伸縮性配線基板を製造することができる。また、導電性粒子１００ｂと基材１００ａとを含む混合物１１０をワイヤ状にした後にワイヤ状の混合物を加熱するために、混合物の表面を硬化し得、ワイヤ状の混合物が互いに引っ付くことを防ぐことができる。その結果、形状が揃った導電性ワイヤを得ることができる。

また、本発明の導電性ワイヤ１００の製造装置２００の好適な態様によれば、射出手段２１０は、ワイヤ状の混合物を流体２２２中に射出し、加熱器２２４は、ワイヤ状の混合物が流体２２２から熱を得ることができるように流体２２２を加熱する。ワイヤ状の混合物を流体２２２中に射出することによりワイヤ状の混合物が縺れることを防ぐことができ、さらに加熱によりワイヤ状の混合物を硬化することによってワイヤ状の混合物が互いに引っ付くことを防ぐことができる。その結果、形状が揃った高品質の導電性ワイヤを得ることができる。なお、ワイヤ状の混合物への加熱温度は、加熱によりワイヤ状の混合物を硬化し、ワイヤ状の混合物が互いに引っ付くことを防ぐことができる限りは、特に限定されない。例えば、混合物の基材がシリコーン系の場合は、上述のように、２００℃程度が好ましいが、１５０℃以上であればワイヤ状の混合物を硬化することができる。混合物の基材として用いる樹脂に応じて加熱温度は変動する。さらに、ワイヤ状の混合物に熱を与えることができる限りは、流体２２２はシリコーンオイルに限定されない。例えば、流体２２２は高沸点のエーテル、植物オイル又は潤滑油であり得る。

図４は、導電性ワイヤ１００を示す写真である。（ａ）は導電性ワイヤ１００の表面を示す写真であり、（ｂ）は導電性ワイヤ１００の表面を示す拡大写真である。導電性ワイヤ１００の表面にはフレーク状の導電性粒子１００ｂがうろこ状に並んでいる。 導電性ワイヤ（直径１００μｍ）をほぼ均一な直径で得ることができた。導電性粒子１００ｂと基材１００ａとの混合物としてシリコーン系の導電性接着剤を用いたため、約１０％の伸縮性が確認できた。電気抵抗率は１．１５×１０^−３Ωｃｍであった。

図５は、光学実体顕微鏡による導電性ワイヤ１００を示す断面観察写真である。（ａ）より、導電性粒子１００ｂが同心円状に分布していることが分かる。また、（ｂ）より、導電性ワイヤ１００の断面の外周近傍（左右の端）では導電性ワイヤ１００の長手方向に導電性粒子１００ｂが配向しているが、導電性ワイヤ１００の断面中心付近では導電性ワイヤ１００の長手方向に対し横または斜めになっている（（ｂ）に点線で示す）。これは導電性ワイヤ１００射出時のせん断力が大きく影響しているためと考え得る。射出時の導電性接着剤は、円管内流れである。導電性ワイヤ１００の断面の外周付近では大きな速度勾配が存在し、せん断力が大きく、大きなせん断力によって導電性ワイヤ１００の断面の外周近傍の導電性粒子１００ｂは導電性ワイヤ１００の長手方向に配向する。また、導電性ワイヤ１００の断面の外周から中心付近に向かうに従い速度勾配は緩やかになり、せん断力は小さくなる。そのため、導電性ワイヤ１００の断面の外周近傍で見られるような導電性ワイヤ１００の長手方向への強い配向が生じないと考え得る。

本発明の導電性ワイヤ１００の好適な態様によれば、導電性ワイヤ１００の断面の外周近傍では、導電性ワイヤ１００の長手方向に沿って導電性粒子１００ｂが配向しており、導電性ワイヤ１００の断面の中心近傍では、導電性ワイヤ１００の長手方向に対し横又は斜めに導電性粒子１００ｂが配向している。導電性粒子１００ｂの配向は導電性ワイヤ１００の導電率に影響を及ぼすため、導電性ワイヤ１００の断面の外周近傍と中心近傍との導電率が異なるように導電性ワイヤ１００を構成し得る。

図６は、導電性ワイヤ１００に対する伸縮試験の結果を示すグラフである。第１の縦軸は導電性ワイヤ１００の導電率を示し、第２の縦軸はせん断力を示す。横軸は時間を示す。導電性ワイヤ１００を６回伸縮させた。伸縮に応じて導電率は一定幅で変化する。せん断力が０ε／％の時、導電率は３０^２σ／（Ｓ・ｃｍ）前後である。せん断力が１０ε／％の時、導電率は１０^２σ／（Ｓ・ｃｍ）前後である。

［実施形態２］
［配線基板]
図７は、本発明の実施形態２による配線基板３００を示す模式図である。配線基板３００は、基板３１０と導電性ワイヤ３２０とを含む。後述するように、配線基板３００は、導電性ワイヤを配置した薄膜を基板に付着させることにより導電性ワイヤを基板に配置する配置工程を実行することによって製造される。

図８は、配線基板の断面を示すＳＥＭ写真である。（ａ）は、比較例として配線基板４００の断面を示すＳＥＭ写真である。（ｂ）は、配線基板３００の断面を示すＳＥＭ写真である。

配線基板４００は、基板４１０に導電性ワイヤ４２０を印刷することによって作製された。導電性ワイヤ４２０の断面は、比較的矩形に近い形状を保っており、また、マスクを離す際に形成したと考えられる突起部４３０が確認できる。一方、導電性ワイヤ３２０の断面は、丸みを帯びた形状である。後述するように、配線基板３００は、流体中に薄膜（オブラート）と基板３１０とを潜らせる工程を実行することによって製造されるため、流体圧によって薄膜が基板３１０の側に押され、導電性ワイヤ３２０の断面が丸みを帯びた形状で導電性ワイヤ３２０が基板に配置（転写）されることが原因であると考え得る。

[配線基板の製造方法]
図９は、本発明による実施形態２の配線基板３００の製造方法を示す図である。配線基板３００は、導電性ワイヤ３２０を基板３１０に配置することによって製造される。例えば、ステップ１〜ステップ４によって実行される。

ステップ１：導電性ワイヤ３２０を薄膜３３０上に配置する。例えば、Ag−エポキシ系導電性接着剤をスクリーン印刷によってオブラート上に印刷する（図９（ａ））。
ステップ２：導電性ワイヤ３２０を配置した薄膜３３０を基板３１０に付着させることにより導電性ワイヤ３２０を基板３１０に配置する（配置工程）。配置工程は、導電性ワイヤ３２０を配置した薄膜３３０を流体に浮かべる工程と、流体中に薄膜３３０と基板３１０とを潜らせる工程とを包含する。例えば、Ag−エポキシ系導電性接着剤が印刷されたオブラートを水面に浮かべ（図９（ｂ））、ガラスエポキシ基板をオブラートと共に水中に潜らせる（図９（ｃ）、（ｄ））。
ステップ３：基板に配置した導電性ワイヤを加熱する（加熱工程）。例えば、オーブンを用いてオブラートに印刷されたAg−エポキシ系導電性接着剤を加熱する。１５０℃の加熱の場合、Ag−エポキシ系導電性接着剤は３０分程度で硬化する。
ステップ４：基板に付着した薄膜を基板から除去する（除去工程）。例えば、約９０℃の水に基板ごと浸漬し，オブラートを洗い流す（図９（ｅ））。

本発明に係る配線基板３００の製造方法の特徴構成は、導電性ワイヤ３２０を基板３１０に配置することによって配線基板３００を製造する方法であって、導電性ワイヤ３２０を配置した薄膜３３０を基板３１０に付着させることにより導電性ワイヤ３２０を基板３１０に配置する配置工程を包含するところにある。導電性ワイヤ３２０を配置した薄膜３３０を基板３１０に付着させることによって導電性ワイヤ３２０を基板３１０に転写するため、導電性ワイヤ３２０の基板３１０への配置場所は平面に限定されない。立体構造を有する面に対しても導電性ワイヤ３２０を配置し得る。その結果、立体基板上への三次元配線が可能となる。

本発明の配線基板３００の製造方法の好適な態様によれば、配置工程は、導電性ワイヤ３２０を配置した薄膜３３０を流体に浮かべる工程と、流体中に薄膜３３０と基板３１０とを潜らせる工程とを包含する。流体中に薄膜３３０と基板３１０とを潜らせるため、流体圧によって薄膜３３０が基板３１０側に押され、導電性ワイヤ３２０の断面が丸みを帯びた形状で導電性ワイヤ３２０が基板３１０に配置され得る。その結果、導電性ワイヤ３２０の断面に突起部を生じさせることなく配線基板３００を製造することができる。なお、薄膜を浮かべる流体は、水に限定されない。薄膜を浮かべることができ、更に薄膜と基板とを潜らせることができる限りは、流体はアルコールであり得る。

本発明の配線基板３００の製造方法の好適な態様によれば、基板３１０に配置した導電性ワイヤ３２０を加熱する加熱工程を包含する。従って、導電性ワイヤ３２０の表面が硬化し、基板３１０の表面への導電性ワイヤ３２０の固着が確実になる。その結果、導電性ワイヤ３２０の基板３１０からの剥離や導電性ワイヤ３２０の脱線を防ぎ得る。

本発明の配線基板３００の製造方法の好適な態様によれば、基板３１０に付着した薄膜３３０を基板３１０から除去する除去工程を包含する。従って、基板３１０の上には導電性ワイヤ３２０が剥き出しで配置され、剥き出しの導電性ワイヤ３２０の上にさらに導電性ワイヤ３２０を重畳することができる。その結果、断面積の大きな導線を配置した配線基板が実現可能となる。なお、除去工程で除去できる限りは、薄膜はオブラートに限定されない。例えば、薄膜はポリビニルアルコールの様な樹脂フィルムであり得る。

なお、加熱工程を実行しさえすれば、除去工程は必須ではない。除去工程に替えて、固着工程を実行し得る。固着工程の実行によって、基板３１０に付着した薄膜３３０を基板３１０に固着する。薄膜３３０は例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）である。ＰＥＴを加熱することにより、基板３１０に付着したＰＥＴを基板３１０に固着し得る。従って、基板３１０上では導電性ワイヤ３２０をＰＥＴが覆い、導電性ワイヤ３２０を保護することができる。なお、固着工程で固着できる限りは、薄膜はＰＥＴに限定されない。例えば、薄膜はポリカーボネート、ポリエステル、ＰＥＮ、ポリイミド、又はポリアミドであり得る。

更に、導電性ワイヤ３２０は、導電性粒子と伸縮可能な基材とを含み得る。導電性粒子と伸縮可能な基材とを含む導電性ワイヤ３２０を伸縮可能な基板に配置（転写）することで、フレキシブルな伸縮性配線基板を実現することができる。

図１０は、基板３１０の周囲を囲むように導電性ワイヤ３２０を配置した配線基板３００を示す写真である。（ａ）は、配線基板３００の断面を示す写真である。配線基板３００は、表面部分３５０と裏面部分３６０と側面部分３７０と角部分３８０とを有する。（ｂ）は、配線基板３００の角部分３８０を示す拡大写真である。配線基板３００の直線部（表面部分３５０、裏面部分３６０、側面部分３７０）には、均一な厚さで導電性ワイヤ３２０が配置されている。配線基板３００の角部分３８０における導電性ワイヤ３２０の厚みは、配線基板３００の直線部における導電性ワイヤ３２０の厚みの１／３程度になっているが、配線基板３００の角部分３８０における導電性粒子の密度は配線基板３００の直線部における導電性粒子の密度と同程度であり、導電性粒子が高密度に充填されている。

図１１は、サンプルごとの電気抵抗率の違いを示すグラフである。縦軸は電気抵抗率を示す。横軸は、各種サンプルＡ〜Ｆを示す。サンプルＡは幅３３０μｍの平面基板に導電性ワイヤを直接印刷することによって作製した配線基板である。サンプルＢは幅６５０μｍの平面基板に導電性ワイヤを直接印刷することによって作製した配線基板である。サンプルＣは、本発明による配線基板製造方法によって、幅３３０μｍの平面基板に導電性ワイヤを配置した配線基板である。サンプルＤは、本発明による配線基板製造方法によって、幅６５０μｍの平面基板に導電性ワイヤを配置した配線基板である。サンプルＥは、本発明による配線基板製造方法によって、幅３３０μｍの基板の周囲を囲むように導電性ワイヤを配置した配線基板である。サンプルＦは、本発明による配線基板製造方法によって、幅６５０μｍの基板の周囲を囲むように導電性ワイヤを配置した配線基板である。

全サンプルは、１０^−５Ωｃｍオーダーの低抵抗率を有する。また、平面基板に導電性ワイヤを直接印刷することによって作製した配線基板（サンプルＡ、サンプルＢ）と、本発明による配線基板製造方法によって平面基板に導電性ワイヤを配置した配線基板（サンプルＣ、サンプルＤ）とは、平均値と偏差もほぼ同様であり、転写による電気抵抗率への影響は小さいといえる。本発明による配線基板製造方法によって基板の周囲を囲むように導電性ワイヤを配置した配線基板（サンプルＥ、サンプルＦ）は、他のサンプル（サンプルＡ〜サンプルＤ）と比較して偏差が大きい。配線基板の角部分における導電性ワイヤの薄肉化が影響しているためと考えられる。

本発明の導電性ワイヤ、導電性ワイヤの製造装置及び導電性ワイヤの製造方法によれば、伸縮性配線基板の実現に利用可能であり、本発明の配線基板の製造方法によれば、スクリーン印刷やディスペンサーなど既存の印刷技術を活用しながら簡便な方法で三次元配線を作成し得、基板の形状に依存しない配線技術の実現に利用可能である。

１００ 導電性ワイヤ
１００ａ 基材
１００ｂ 導電性粒子
１１０ 混合物
２００ 製造装置
２１０ 射出手段
２１２ 調整手段
２１４ 射出部
２２０ 加熱手段
２２２ 流体
２２４ 加熱器
３００ 配線基板
３１０ 基板
３２０ 導電性ワイヤ
３３０ 薄膜

Claims (15)

1. 導電性粒子と伸縮可能な基材とを含む混合物をワイヤ状に射出する射出手段と、
   前記ワイヤ状の混合物を加熱する加熱手段と
   を備えた、導電性ワイヤの製造装置。
2. 前記射出手段は、前記ワイヤ状の混合物を流体中に射出し、
   前記加熱手段は、前記ワイヤ状の混合物が前記流体から熱を得ることができるように前記流体を加熱する、請求項１に記載の導電性ワイヤの製造装置。
3. 前記射出手段は、前記導電性粒子が所望の配向を有するように射出条件を調整する調整手段を更に備える、請求項１または請求項２に記載の導電性ワイヤの製造装置。
4. 導電性粒子と伸縮可能な基材とを含む混合物をワイヤ状に射出する射出工程と、
   前記ワイヤ状の混合物を加熱する加熱工程と
   を包含する、導電性ワイヤの製造方法。
5. 導電性粒子と伸縮可能な基材とを含む導電性ワイヤ。
6. 前記基材は、シリコーン樹脂とエポキシ樹脂とのうちの少なくとも一方を含む、請求項５に記載の導電性ワイヤ。
7. 前記導電性粒子は、フレーク状粒子と針状粒子とのうち少なくとも一方を主成分とする、請求項５または請求項６に記載の導電性ワイヤ。
8. 前記導電性粒子の形状は、前記導電性ワイヤの長手方向に長く、前記導電性ワイヤの長手方向に対して垂直な方向に短い、請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の導電性ワイヤ。
9. 前記導電性ワイヤの断面の外周近傍では、前記導電性ワイヤの長手方向に沿って前記導電性粒子が配向しており、前記導電性ワイヤの断面の中心近傍では、前記導電性ワイヤの長手方向に対し横又は斜めに前記導電性粒子が配向している、請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の導電性ワイヤ。
10. 導電性ワイヤを基板に配置することによって配線基板を製造する方法であって、
    前記導電性ワイヤを配置した薄膜を前記基板に付着させることにより前記導電性ワイヤを前記基板に配置する配置工程を包含する、配線基板の製造方法。
11. 前記基板に付着した前記薄膜を前記基板から除去する除去工程を包含する、請求項１０に記載の配線基板の製造方法。
12. 前記基板に付着した前記薄膜を前記基板に固着する固着工程を包含する、請求項１０に記載の配線基板の製造方法。
13. 前記基板に配置した前記導電性ワイヤを加熱する加熱工程を包含する、請求項１０から請求項１２のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法。
14. 前記配置工程は、
    前記導電性ワイヤを配置した前記薄膜を流体に浮かべる工程と、
    前記流体中に前記薄膜と前記基板とを潜らせる工程と
    を包含する、請求項１０から請求項１３のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法。
15. 前記導電性ワイヤは、導電性粒子と伸縮可能な基材とを含む、請求項１０から請求項１４のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法。

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