特許 6960161 電子機能部材及び電子部品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6960161

(24)【登録日】2021年10月13日

(45)【発行日】2021年11月5日

(54)【発明の名称】電子機能部材及び電子部品

(51)【国際特許分類】

   H05K 1/02 20060101AFI20211025BHJP

   H05K 1/03 20060101ALI20211025BHJP

   A61B 5/263 20210101ALI20211025BHJP

【ＦＩ】

   H05K1/02 F

   H05K1/03 670A

   A61B5/263

【請求項の数】13

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2018-48388(P2018-48388)

(22)【出願日】2018年3月15日

(65)【公開番号】特開2019-161114(P2019-161114A)

(43)【公開日】2019年9月19日

【審査請求日】2020年9月15日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２９年度 国立研究開発法人科学技術振興機構 未来社会創造事業、研究題目「スーパーバイオイメージャーの設計・試作・評価」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】503360115

【氏名又は名称】国立研究開発法人科学技術振興機構

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100163496

【弁理士】

【氏名又は名称】荒 則彦

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100147267

【弁理士】

【氏名又は名称】大槻 真紀子

(72)【発明者】

【氏名】李 成薫

(72)【発明者】

【氏名】染谷 隆夫

【審査官】 柴垣 宙央

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１７／２０３６８５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１６−１１２２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−２０８４９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６０８０６９０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１７／１４０７６８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特許第６１６８５０７（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ １／０２

Ｈ０５Ｋ １／０３

Ａ６１Ｂ ５／２６３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極部を有する繊維網を有し、
前記電極部を構成する繊維が、
芯材と、
前記芯材の少なくとも一部を被覆し、前記芯材を構成する材料よりヤング率が高い材料を含む緩和層と、
前記緩和層の前記芯材と反対側の面を被覆する導電層と、
を備える、電子機能部材。

【請求項2】

前記芯材を構成する材料のヤング率が１ＧＰａ未満であり、前記緩和層を構成する材料のヤング率が１ＧＰａ以上である、請求項１に記載の電子機能部材。

【請求項3】

前記芯材を構成する材料が、ポリウレタンまたはシリコンゴムであり、
前記緩和層を構成する材料が、パリレンである、請求項１または２に記載の電子機能部材。

【請求項4】

前記導電層が金または白金である、請求項１から３のいずれか一項に記載の電子機能部材。

【請求項5】

前記芯材の直径が、２００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であり、
前記緩和層の厚みが、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である、請求項１から４のいずれか一項に記載の電子機能部材。

【請求項6】

前記電極部から延びる配線部をさらに備え、
前記配線部を構成する繊維が、
前記芯材と、
前記緩和層と、
前記導電層と、
前記導電層の前記緩和層と反対側の面を被覆する被覆層と、
を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の電子機能部材。

【請求項7】

前記繊維網において、前記電極部及び前記配線部を除く部分を構成する繊維が、前記芯材からなり、
前記芯材と、前記電極部の芯材と、前記配線部の芯材が、同じ材料から形成される、請求項６に記載の電子機能部材。

【請求項8】

請求項７に記載の電子機能部材と、前記電子機能部材の前記配線部に接続された電子回路要素を有する電子部品。

【請求項9】

前記導電層は前記緩和層と接触しており、前記緩和層は前記芯材と接触している、請求項１に記載の電子機能部材。

【請求項10】

前記緩和層を構成する材料のヤング率が、前記芯材を構成する材料のヤング率より高く、前記導電層を構成する材料のヤング率より低い、請求項１に記載の電子機能部材。

【請求項11】

前記芯材と前記導電層が接触しない、請求項１に記載の電子機能部材。

【請求項12】

前記導電層の表面が空気中に露出する、請求項１に記載の電子機能部材。

【請求項13】

前記電極部に含まれる前記繊維が、複数の繊維であり、前記繊維同士が接触している、請求項１に記載の電子機能部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子機能部材及び電子部品に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、フレキシブルエレクトロニクスは、素材の軟らかさから様々な応用用途を有し、高い注目を集めている。中でも、世界的な社会の高齢化に伴い、ヘルスケア分野への関心が高まっている。例えば、人体の表面や体内への装着により、細胞や組織から直接生体情報を得る手段として注目を集めている。

【0003】

一般に、フレキシブルエレクトロニクスは、フレキシブルな基材上にエレクトロニクスデバイスを形成することで作製されるが、その柔軟性は十分とは言えない。そのため、表面追従性が十分とは言えず、高い精度の情報を得ることや装着時の違和感等を十分に低減することができない。

【0004】

このような問題を解決するために、本発明者らは樹脂組成物からなる繊維網を用いた電子機能部材を開発した（特許文献１、特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６−１１２２４６号公報

【特許文献2】国際公開第２０１７／２０３６８５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１及び特許文献２に記載の電子機能部材は、繊維網は空隙を有するため、柔軟性、伸縮性に優れる。一方で、例えば心筋細胞のように非常に柔らかい材料（ヤング率が数ｋＰａ）で、かつ、動作するものの計測に用いようとすると、繊維網にパターニングされた導電層の一部が破損してしまう場合があった。

【0007】

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、伸縮した際における導電層の破損を抑制できる電子機能部材及び電子部品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】

【0008】

本発明者らは、鋭意検討の結果、測定点である電極部を芯材と緩和層と導電層との３層構造にすることで、導電層の破損を防ぐことができることを見出した。
すなわち、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。

【0009】

（１）第１の態様にかかる電子機能部材は、電極部を有する繊維網を有し、前記電極部を構成する繊維が、芯材と、前記芯材の少なくとも一部を被覆し、前記芯材を構成する材料よりヤング率が高い材料を含む緩和層と、前記緩和層の前記芯材と反対側の面を被覆する導電層と、を備える。

【0010】

（２）上記態様にかかる電子機能部材において、前記芯材を構成する材料のヤング率が１ＧＰａ未満であり、前記緩和層を構成する材料のヤング率が１ＧＰａ以上であってもよい。

【0011】

（３）上記態様にかかる電子機能部材において、前記芯材を構成する材料が、ポリウレタンまたはシリコンゴムであり、前記緩和層を構成する材料が、パリレンであってもよい。

【0012】

（４）上記態様にかかる電子機能部材において、前記導電層が金または白金であってもよい。

【0013】

（５）上記態様にかかる電子機能部材において、前記芯材の直径が、２００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であり、前記緩和層の厚みが、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であってもよい。

【0014】

（６）上記態様にかかる電子機能部材において、前記電極部から延びる配線部をさらに備え、前記配線部を構成する繊維が、前記芯材と、前記緩和層と、前記導電層と、前記導電層の前記緩和層と反対側の面を被覆する被覆層を備えてもよい。

【0015】

（７）上記態様にかかる電子機能部材において、前記電極部及び前記配線部を除く部分を構成する繊維が前記芯材からなってもよい。

【0016】

（８）第２の態様にかかる電子部品は、上記態様にかかる電子機能部材と、前記電子機能部材の前記配線部に接続された電子回路要素を有する。

【発明の効果】

【0017】

本発明の一態様にかかる電子機能部材によれば、伸縮した際における導電層の破損を抑制できる。

【0018】

本発明の一態様にかかる電子部品によれば、ｋＰａオーダーの柔らかく、かつ、動作する対象物に対しても追従して計測することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】第１実施形態にかかる電子機能部材の模式図である。

【図2】第１実施形態にかかる電極部を構成する繊維の断面を模式的に示した図である。

【図3】第１実施形態にかかる電極部を構成する繊維の交点の断面を模式的に示した図である。

【図4】緩和層が形成されていない芯材の交点の一面に導電層が被覆された例を模式的に示した図である。

【図5】第１実施形態にかかる配線部を構成する繊維の断面を模式的に示した図である。

【図6】第１実施形態にかかる電極部及び配線部以外を構成する繊維の断面を模式的に示した図である。

【図7】第１実施形態にかかる電子機能部材の製造過程について模式的に示した図である。

【図8】第１実施形態にかかる電子機能部材の繊維網を構成する各繊維の製造過程における状態を模式的に示した図である。

【図9】第２実施形態にかかる電子部品を模式的に示した模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本実施形態について、図面を用いてその構成を説明する。以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際と同じであるとは限らない。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本実施形態はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

【0021】

（電子機能部材）
図１は、本実施形態にかかる電子機能部材の平面模式図である。図１に示す電子機能部材１００は、繊維網１０と、繊維網１０を支持する基材２０と、を有する。繊維網１０は、基材２０の開口部２０ａに懸架されている。「開口部に懸架された」状態を実現するため、繊維網１０は基材２０の開口部２０ａを跨いで基材２０の一方の表面に固定されている。電子機能部材は、例えば、生体に接触させることで生体からの情報を受信する部材（センサー）、電気的信号を生体に与える部材、電極等として用いることができる。

【0022】

「繊維網」
繊維網１０は、繊維の集合体である。図１では、理解を容易にするために、繊維網１０を構成する繊維を線として図示している。繊維網１０を構成する繊維は、開口部２０ａの間を直線状に繋いでも、曲線状に繋いでもよい。また繊維は、外枠により開口部２０ａ上に張力によって張られた状態で懸架されていてもよく、たわんだ状態で懸架されていてもよい。例えば、繊維網１０は綿状に形成されていてもよい。

【0023】

繊維網１０全体の厚みは、２００ｎｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、５００ｎｍ以上８０μｍ以下であることがより好ましい。ここで、繊維網１０全体の厚みとは、繊維網の一面からもう一方の面までの厚さを意味する。繊維網１０全体の厚みは、例えば平板で挟み込んだ時の間隙寸法として計測できる。なお、非常に疎な繊維密度の場合は測定および定義が困難であるが、繊維密度が非常に疎な場合は、導電性を十分確保することができないため、考慮する必要はない。繊維網１０全体の厚みが２００ｎｍ以上であれば、繊維網１０が十分な強度を有する。一方で、繊維網１０全体の厚みが１００μｍ以下であれば、被測定面との間の抵抗を十分無視できる。

【0024】

繊維網１０は、電極部１２と配線部１４と支持部１６とを有する。電極部１２と配線部１４と支持部１６とは、いずれも繊維の集合体であり、繊維とこれらの間の空隙とからなる。電極部１２と配線部１４と支持部１６とは、構成する繊維の構造が異なっている。

【0025】

電極部１２及び配線部１４の形状は特に問わず、必要に応じて変更することができる。例えば、生体の情報を得る場合は、生体の部位に合せて電極部１２をパターニングすることができる。パターニングされた電極部１２を生体の部位に接触させることで、各接触部からの電気信号を得ることができる。

【0026】

＜電極部＞
図２は、第１実施形態にかかる電極部１２を構成する繊維の断面を模式的に示した図である。図２に示すように電極部１２を構成する繊維は、芯材１２Ａと緩和層１２Ｂと導電層１２Ｃとを備える。

【0027】

芯材１２Ａは、電極部１２を構成する繊維の核となる部分である。芯材１２Ａを構成する材料のヤング率は、１ＧＰａ未満であることが好ましく、１００ＭＰａ以下であることが好ましく、１０ＭＰａ以下であることが好ましい。芯材１２Ａが非常に柔らかく伸縮可能であることで、柔らかくかつ動作する測定対象の動きを制限することなく、測定対象に追従する。

【0028】

ここで「芯材１２Ａを構成する材料のヤング率」とは、芯材１２Ａを構成する繊維のヤング率ではなく、芯材１２Ａを構成する材料を用いてＪＩＳ ７１６１に準拠した方法で測定した材料のヤング率を意味する。

【0029】

芯材１２Ａを構成する材料は、例えば、フッ素系ゴム、ウレタン系ゴム、シリコン系ゴム等の一般に使用されているエラストマー、アクリル、ナイロン、ポリエステル等のエラストマー以外の高分子材料、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリデン（ＰＶＰ）、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）等を用いることができる。ウレタン系ゴムの一種であるポリウレタン及びシリコン系ゴムの一種であるシリコンゴムは、伸縮性に優れ、例えば心筋細胞のように、非常に柔らかい材料（ヤング率が数ｋＰａ）で、かつ、動作する対象物の動きにも追従できる。また対象物の動きを制限することも避けられる。

【0030】

芯材１２Ａの直径は、２００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であることが好ましく、３００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であることがより好ましく、５００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることがさらに好ましく、７００ｎｍ以下８００ｎｍ以下であることが特に好ましい。芯材１２Ａの直径が上記範囲内であれば、芯材１２Ａの伸縮性、柔軟性を確保できる。芯材１２Ａの直径は、任意の１０点の樹脂組成物の断面を走査型電子顕微鏡で測定し、それらの直径の平均値として求めることができる。

【0031】

図３は、第１実施形態にかかる電極部１２を構成する繊維の交点の断面を模式的に示した図である。図３に示す交点は、図示左から右に向かって伸びる芯材１２Ａと、紙面手前から奥に向かって伸びる芯材１２Ａとの交点である。交点において芯材１２Ａ同士は、互いに一部で結着していることが好ましい。芯材１２Ａ同士が互いに結着していると、繊維網の強度を高めることができる。

【0032】

緩和層１２Ｂは、芯材１２Ａの少なくとも一部を被覆する。緩和層１２Ｂは、芯材１２Ａを構成する材料よりヤング率が高い材料を含む。緩和層１２Ｂを構成する材料のヤング率は、芯材１２Ａを構成する材料のヤング率より高く、導電層１２Ｃを構成する材料のヤング率より低い。ここで「緩和層１２Ｂを構成する材料のヤング率」とは、緩和層１２Ｂを構成する繊維のヤング率ではなく、緩和層１２Ｂを構成する材料を用いてＪＩＳ ７１６１に準拠した方法で測定した材料のヤング率を意味する。

【0033】

緩和層１２Ｂは、芯材１２Ａと後述する導電層１２Ｃとの伸縮性、柔軟性の違いにより導電層１２Ｃに加わる応力を緩和し、導電層１２Ｃの破断を抑制する。緩和層１２Ｂが導電層１２Ｃの破断を防ぐことで、より柔らかい対象物の測定に電子機能部材１００を用いることができる。柔らかい対象物を測定するのに対して、芯材１２Ａと導電層１２Ｃとの間に芯材１２Ａより硬い緩和層１２Ｂを設けた方が導電層１２Ｃの破損を防ぐことができるということは、驚くべきことである。

【0034】

緩和層１２Ｂを構成する材料のヤング率、５００ＭＰａ以上であることが好ましく、１ＧＰａ以上であることがより好ましい。また緩和層１２Ｂを構成する材料のヤング率は、５０ＧＰａ以下であることが好ましく、１０ＧＰａ以下であることがより好ましい。緩和層１２Ｂのヤング率が上記範囲内であることで、芯材１２Ａと導電層１２Ｃとの伸縮性、柔軟性の違いにより導電層１２Ｃに加わる応力をより緩和できる。

【0035】

緩和層１２Ｂを構成する材料は、例えば、パリレン、ポリイミド、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、エポキシ樹脂（例えば、感光性レジスト（ＳＵ８）：日本化薬株式会社製）等を用いることができる。パリレンは、薄膜コートすることが可能であり、かつ、生体適合性にも優れる。

【0036】

緩和層１２Ｂの厚みは、芯材１２Ａの直径の１／８以上１／２以下であることが好ましく、直径の１／６以上１／３以下であることがより好ましく、直径の１／４であることがさらに好ましい。具体的には、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましく、８００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることがより好ましく、１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることがさらに好ましく、１５０ｎｍ以下２５０ｎｍ以下であることが特に好ましい。緩和層１２Ｂの厚みは、任意の１０点の樹脂組成物の断面を走査型電子顕微鏡で測定し、それらの直径の平均値として求めることができる。

【0037】

また緩和層１２Ｂは、芯材１２Ａに対するステップカバレッジ性に優れ、芯材１２Ａを
支持する役割も担う。芯材１２Ａは単体では非常に柔らく、形状を維持することが難しい。緩和層１２Ｂが、柔らかい芯材１２Ａを一部で支持しつつ、導電層１２Ｃとの応力差を緩和することで、動作する対象物の動作を妨げずに追従することが可能となる。このような構成は、芯材１２Ａが溶解性（生体溶解性）を有さない場合において特に有用である。

【0038】

また緩和層１２Ｂはステップカバレッジ性に優れるため、図３に示すように芯材１２Ａの交点を覆う。緩和層１２Ｂが芯材１２Ａを覆うことで、その一面に形成される導電層１２Ｃの連続性が高まる。また緩和層１２Ｂが芯材１２Ａを支えることで、動きのある対象物を測定時における導電層１２Ｃの断線を抑制する。図４は、緩和層が形成されていない芯材３２Ａの交点の一面に導電層３２Ｃが被覆された例を模式的に示した図である。図４に示すように、緩和層がない場合は、芯材３２Ａの影となる部分に導電層３２Ｃが形成されず、導電層３２Ｃの連続性が低下する。

【0039】

図２に示すように、導電層１２Ｃは緩和層１２Ｂの芯材１２Ａと反対側の面を被覆する。導電層１２Ｃは、導電性を有する材料からなる。例えば、銅、金、アルミニウム、銀、亜鉛等の金属やＰＥＤＯＴ／ＰＳＳに代表される有機導電材料を用いることができる。導電性の観点からは、中でも銅や銀が好ましい。また生体等に用いる場合は、不要な反応を抑制するために、安定的な金または白金を用いることが好ましい。

【0040】

導電層１２Ｃの厚みは２０ｎｍ〜２０００ｎｍであることが好ましく、２０〜１０００ｎｍであることがより好ましく、５０ｎｍ〜１００ｎｍであることがさらに好ましい。当該範囲であれば、十分な導電性と柔軟性が得られる。導電層１２Ｃの厚みは、繊維網の芯材１２Ａの直径と同様の方法で測定できる。

【0041】

＜配線部＞
配線部１４は、電極部１２から延在する。繊維網１０の配線部１４は、基材２０の配線部２４につながる。繊維網１０の配線部１４と基材２０の配線部２４とは、一度にパターニングされており、連続的につながっている。

【0042】

図５は、第１実施形態にかかる配線部１４を構成する繊維の断面を模式的に示した図である。図５に示すように配線部１４を構成する繊維は、芯材１４Ａと緩和層１４Ｂと導電層１４Ｃと被覆層１４Ｄとを備える。芯材１４Ａ、緩和層１４Ｂ及び導電層１４Ｃは、電極部１２における芯材１２Ａ、緩和層１２Ｂ及び導電層１２Ｃと同一である。

【0043】

被覆層１４Ｄは、導電層１４Ｃの緩和層１４Ｂと反対側の面を被覆する。被覆層１４Ｄは、導電層１４Ｃと測定対象物との短絡を防ぐ。また配線部１４は被覆層１４Ｄを有する構成とし、電極部１２は被覆層１４Ｄを有さない構成とすることで、電位測定箇所の特定が容易になる。例えば、細胞等を測定する場合、どの部分を計測しているかを明確化することが求められる。電位測定箇所を明確化することで、細胞等のどの部分を計測しているかまで明確化できる。

【0044】

被覆層１４Ｄは、緩和層１４Ｂと同じ材料を用いることができる。被覆層１４Ｄの厚みは、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましく、８００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることがより好ましく、１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることがさらに好ましく、１５０ｎｍ以下２５０ｎｍ以下であることが特に好ましい。被覆層１４Ｄの厚みは、任意の１０点の樹脂組成物の断面を走査型電子顕微鏡で測定し、それらの直径の平均値として求めることができる。

【0045】

＜支持部＞
支持部１６は、繊維網１０において電極部１２及び配線部１４を除く部分である。図６は、第１実施形態にかかる支持部１６を構成する繊維の断面を模式的に示した図である。図６に示すように支持部１６を構成する繊維は、芯材１６Ａからなる。芯材１６Ａは、電極部１２における芯材１２Ａと同一である。支持部１６は導電層を有さないため、導電層の破断を考慮しなくてよい。支持部１６が芯材１６Ａにより構成されることで、電子機能部材１００の柔軟性がより高まる。

【0046】

「基材」
基材２０は、繊維網１０の支持体として機能すれば特に制限はされない。基材２０は、フレキシブル性を有していることが好ましい。ここで、支持とは、繊維網１０の一部を基材２０の一方の表面に固定することを意味する。またその一例として、繊維網１０が開口部２０ａを跨いで存在することで、基材２０によって保持される場合がある。

【0047】

基材２０には、一般に使用されるフィルム等を用いることができる。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等を、基材２０として用いることができる。また、フッ素系ゴム、ウレタン系ゴム、シリコン系ゴム等の伸縮性を有する材料を基材２０として用いることができる。基材２０が柔軟性を有すると、電子機能部材１００全体としてのフレキシブル性が高まり、より表面追従性が高まる。

【0048】

基材２０の厚さは、その種類によっても異なるが、１μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましい。基材２０の厚さが１μｍ以上であれば、繊維網１０を懸架する支持体として十分な強度を得ることができる。基材２０の厚さが１０００μｍ以下であれば、高いフレキシブル性を得ることができる。

【0049】

基材２０は、開口部２０ａを有する。開口部２０ａは、基材２０のいずれかの部分に形成されていればよく、その場所は特に問わない。開口部２０ａの大きさは、１０μｍ角以上１０ｃｍ角以下であることが好ましい。開口部２０ａの大きさが小さすぎると、より微細な加工が必要となるため、繊維網１０上に電極部１２及び配線部１４を形成することが難しくなる。開口部２０ａが大きすぎると、繊維網１０を基材２０で支持することが難しくなる。開口部２０ａの形状は、四角形である必要はなく、円形等でもよい。円形の場合は、その直径が１０μｍ以上１０ｃｍ以下であることが好ましい。

【0050】

開口部２０ａの開口率は、１０％〜９９％であることが好ましい。繊維網１０は、繊維が形成されている部分と空隙からなる部分とを有する。そのため、「開口部２０ａの開口率」とは、平面視した際に空隙が形成されている部分の比率を意味する。この被覆率は、繊維網の表面を１ｍｍ×１ｍｍの大きさで任意の１０点撮影した後、各写真における繊維が形成されている部分の面積を求め、それらの平均値として求める。

【0051】

上述のように本実施形態にかかる電子機能部材１００は、測定対象と接触する電極部１２及び測定情報を伝達する配線部１４が繊維網１０により構成されている。測定対象が動作した場合でも、繊維網１０の粗密が変化し、かつ、繊維網１０を構成する繊維自体が伸縮することで、測定対象の動作に追従できる。そのため、本実施形態にかかる電子機能部材１００は、例えば心筋細胞のように、非常に柔らかく（ヤング率が数ｋＰａ）かつ動作する対象物の計測に用いることができる。

【0052】

また本実施形態にかかる電子機能部材１００は、電極部１２及び配線部１４を構成する繊維が、芯材１２Ａ、１４Ａと導電層１２Ｃ、１４Ｃとの間に、緩和層１２Ｂ、１４Ｂを有する。緩和層１２Ｂ、１４Ｂが、芯材１２Ａ、１４Ａと導電層１２Ｃ、１４Ｃとの間の伸縮性、柔軟性の違いに伴い生じる応力を緩和し、導電層１２Ｃ、１４Ｃの破断を抑制する。

【0053】

また本実施形態にかかる電子機能部材１００は、電極部１２、配線部１４及び支持部１６を構成する繊維が、異なる構成である。各部分に求められる目的に応じて繊維の積層構造を変えることで、電子機能部材１００の伸縮性、柔軟性をより高めることができ、より柔らかい材料の計測にも対応できる。

【0054】

（電子機能部材の製造方法）
図７は、本実施形態にかかる電子機能部材の製造方法を模式的に示した図である。本実施形態にかかる電子機能部材１００の製造方法は、基材２０に開口部２０ａを形成する工程と、樹脂組成物からなる第１繊維網４０を作製する工程と、第１繊維網４０を基材２０の開口部２０ａに移送する工程と、第１繊維網４０の所定の位置に緩和層、導電層、被覆層を順に積層し、第２繊維網４１を作製する工程と、第２繊維網４１の一部をエッチングし、繊維網１０を作製する工程と、を有する。

【0055】

まず基材２０に開口部２０ａを形成する（図７（ａ））。基材２０に開口部２０ａを形成する方法は特に問わない。例えばカッター等で切断してもよい。心筋細胞等のように非常に柔らかく（ヤング率が数ｋＰａ）、かつ、動作する対象物を測定する場合、開口部２０ａを取り囲む枠が剛直だと測定対象物の動作を阻害する場合がある。このような場合は、開口部２０ａを取り囲む枠の一部に切り込みを入れ、切り離してもよい。また開口部２０ａを取り囲む枠が測定対象物と接触しないようにしてもよい。

【0056】

基材２０に開口部２０ａを作製する際、基板２０の裏面には支持体Ｓを設けることが好ましい。支持体Ｓを設けることで開口部２０ａの形成が容易となる。また後述する繊維網を形成する工程において、基材２０を支持することができる。支持体Ｓとしては、ガラス、樹脂フィルム等を用いることができる。

【0057】

支持体Ｓを用いる場合は、支持体Ｓに形成する開口部Ｓａは、基材２０に設けられた開口部２０ａを内包するように外側に形成する。後述の工程で繊維網を移送する過程で繊維が基材に開けられた窓から基材２０上に懸架されるようにするためである。開口部２０ａの内側に支持体Ｓが露出していると、支持体Ｓ上に繊維網が付着し、支持体Ｓから基材２０を剥離する過程で繊維網が破断する不具合を生じることになる。また、開口部２０ａと支持体Ｓに開けられた開口部Ｓａの縁を完全に一致させてもよい。

【0058】

またエレクトロスピニングデポジション法で樹脂組成物を噴射して、樹脂組成物からなる第１繊維網４０を作製する（図７（ｂ））。エレクトロスピニングデポジション法は、シリンジのニードルと導電シートの間に高電圧を印加しながら、シリンジ中の溶液を押し出す。このときニードルと導電シートの電位差によって、溶液がシリンジから急激に引き出され、導電シートに向かってスプレーされる。スプレーされた溶剤は樹脂組成物となり、第１繊維網４０を構成する。第１繊維網４０は、樹脂組成物により構成され、上述の芯材により構成されている。溶媒はニードルと非形成面との間でほとんど蒸発する。第１繊維網４０を形成する下地（仮基板）は、第１繊維網４０を構成する樹脂組成物との密着性が低い材料により構成されていることが好ましい。作製後の第１繊維網４０の剥離が容易になる。

【0059】

次いで、作製した第１繊維網４０を基材２０の開口部２０ａに移送する（図７（ｃ））。例えば、上述のように第１繊維網４０を剥離容易な仮基板上に作製した場合は、仮基板から第１繊維網４０を剥離し、基板２０の開口部２０ａに移送する。基板２０の縁部に第１繊維網４０を押し当てるだけで、第１繊維網４０と基板２０とは密着する。また移送工程は上記方法に限られず、以下の方法でもよい。大きなリング状の導電部材に対してエレクトロスピニング法でリングを懸架するように第１繊維網４０を形成する。このリングの一方から他方に向かって、開口部２０ａを有する基材２０を通過させると、基材２０は形成された第１繊維網４０が絡まった状態となる。これにより、開口部２０ａに形成された第１繊維網４０が転写され、開口部２０ａに第１繊維網４０が形成される。

【0060】

なお、第１繊維網４０を作製する方法は、エレクトロスピニング法に限定されない。細い繊維からなるシートを作製し、裁断後に基材２０上に開口部２０ａを覆うようにして積層してもよい。このとき、細い繊維からなるシートは隙間を有する不織布とする。また、繊維の材質は熱可塑性ポリマーとすると、熱圧着で容易に積層することができる。

【0061】

次いで、第１繊維網４０の所定の位置に緩和層、導電層、被覆層を順に積層し、第２繊維網４１を作製する。図８は、本実施形態にかかる電子機能部材の繊維網を構成する各繊維の製造過程における状態を模式的に示した図である。

【0062】

第１繊維網４０は繊維の集合体である。第１繊維網４０を構成する繊維は、作製後の支持部１６となる位置では芯材１６Ａであり（図８（ａ））、作製後の電極部１２となる位置では芯材１２Ａであり（図８（ｂ））、作製後の配線部１４となる位置では芯材１４Ａである（図８（ｃ））。

【0063】

まず第１繊維網４０の全体に緩和層を積層する。その結果、作製後の支持部１６となる位置では芯材１６Ａが緩和層１６Ｂで被覆され（図８（ａ））、作製後の電極部１２となる位置では芯材１２Ａが緩和層１２Ｂで被覆され（図８（ｂ））、作製後の配線部１４となる位置では芯材１４Ａが緩和層１４Ｂで被覆される（図８（ｃ））。積層方法は、スパッタリング法、化学気相成長（ＣＶＤ）法等を用いることができる。緩和層の被覆性を高まるためには、カバレッジ性能に優れるＣＶＤ法を用いることが好ましい。

【0064】

次いで、第１繊維網４０の電極部１２及び配線部１４となる位置に導電層を積層する。導電層の形状は、パターニングを行うことで任意に変更することができる。パターニングの方法としては、マスクを介して成膜することが最も簡便で好ましい。パターニングにより作製後の支持部１６となる位置には導電層が積層されない（図８（ａ））。これに対し、作製後の電極部１２となる位置では芯材１２Ａ、緩和層１２Ｂ、導電層１２Ｃが順に積層され（図８（ｂ））、作製後の配線部１４となる位置では芯材１４Ａ、緩和層１４Ｂ、導電層１４Ｃが順に積層される（図８（ｃ））。

【0065】

さらに、第１繊維網４０の全体に被覆層を積層し、第２繊維網４１を作製する（図７（ｄ））。その結果、作製後の支持部１６となる位置では芯材１６Ａ、緩和層１６Ｂ、被覆層１６Ｄが順に積層され（図８（ａ））、作製後の電極部１２となる位置では芯材１２Ａ、緩和層１２Ｂ、導電層１２Ｃ、被覆層１２Ｄが順に積層され（図８（ｂ））、作製後の配線部１４となる位置では芯材１４Ａ、緩和層１４Ｂ、導電層１４Ｃ、被覆層１４Ｄが順に積層される（図８（ｃ））。

【0066】

最後に、作製された第２繊維網４１の一部をエッチングし、繊維網１０を作製する（図７（ｅ））。まず第２繊維網４１の配線部１４となる位置の一面をマスクし、エッチング処理を行う。エッチングはドライエッチングを用いることが好ましい。ドライエッチングの場合、一面をエッチングした後に、反対側の面をエッチングする。

【0067】

作製後の支持部１６となる位置では緩和層１６Ｂ及び被覆層１６Ｄがエッチングされ、芯材１６Ａのみが残る（図８（ａ））。作製後の電極部１２となる位置では、一面側の被覆層１２Ｄと他面側の被覆層１２Ｄ及び緩和層１２Ｂがエッチングされる（図８（ｂ））。すなわち、導電層１２Ｃが露出し、電極部１２が電極として機能する（図７（ｅ））。作製後の配線部１４となる位置では、一面側はマスクされているためエッチングされず、他面側は被覆層１４Ｄ及び緩和層１４Ｂがエッチングされる（図８（ｃ））。

【0068】

上述の手順により電極部１２、配線部１４及び支持部１６を構成する繊維の構造が異なる繊維網１０を作製することができる。支持体Ｓは、繊維網１０を構成後に取り外すことが可能である。また配線部１４の電極部１２が設けられた第１端部と反対側の第２端部に、複数の電極を備える外部端子４２を接続することで外部との接続が可能となる。外部端子４２の複数の電極は、複数の配線部１４のそれぞれの第２端部において露出させた導電層１４Ｃのそれぞれと接続される。

【0069】

（電子部品）
第２実施形態にかかる電子部品は、上述の電子機能部材の配線部に接続された電子回路要素を有する。

【0070】

図９は、本実施形態に係る電子部品を模式的に示した図である。本実施形態にかかる電子部品２００は、電子機能部材１００と、電子機能部材１００の配線部１４、２４によって接合された集積回路５０と、電子機能部材１００及び集積回路５０を覆うように形成された被覆膜６０とを備える。

【0071】

電子機能部材１００は、被測定面の情報を電子機能部材１００の電極部１２で計測する。計測された情報は、配線部１４、２４を介して集積回路５０へ伝えられる。集積回路５０は、得られた情報を無線等によって受信機（図視略）に送信する。このような手順で、情報が外部に出力される。

【0072】

図９に示す電子部品２００は、電子機能部材１００及び集積回路５０を覆う被覆膜６０を備える。被覆膜６０により測定対象との密着性を高めることができる。使用態様に応じては、被覆膜６０を設けなくてもよい。

【0073】

集積回路５０は特に限定されない。外部に情報を伝達することができれば、一般に使用されているものを用いることができる。被覆膜６０も一般に絆創膏等に用いられているものを使用することができる。

【実施例】

【0074】

（実施例１）
基材として、パリレンからなるフィルムを用い、１ｃｍ×２ｃｍの開口部を形成した。このときパリレンの裏面には同じサイズの開口部が形成されたポリイミドフィルムを支持体として用いた。

【0075】

他方、エレクトロスピニング法を用いてポリウレタンからなる第１樹脂網を仮基板上に作製した。第１樹脂網を構成する繊維（ポリウレタン）の直径は、７００ｎｍ〜８００ｎｍであり、多少のばらつきを有していた。仮基板上に作製した第１樹脂網は、仮基板から剥離し、基材の開口部を覆うように移送した。

【0076】

次いで、緩和層としてパリレンを２００ｎｍ被覆した。さらに、マスクを介した蒸着で導電層としてＡｕを形成し、被覆層としてパリレンを再度２００ｎｍ積層し、第２繊維網を作製した。

【0077】

最後にドライエッチング法を用いて、不要な被覆層及び緩和層を除去して、繊維網を作製した。繊維網を構成する繊維の構成は、電極部、配線部及び支持部において図８の構成とした。

【0078】

実施例１で作製した繊維網を一方向に引張り、１２％伸ばした。実施例１で作製した繊維網の伸縮を５００回繰り返し、繊維網の電極部と配線部の端部（電極部と反対側の端部）との間の抵抗を測定した。その結果、作製直後に測定した抵抗値と、伸縮処理後に測定した抵抗値と、で抵抗値変化はなかった。

【0079】

つまり実施例１で作製した繊維網は、電極部及び配線部において緩和層が形成されていることで導電層の破断が抑制された。

【0080】

実施例１で作製した繊維網は、形状が３０％変化する伸張・伸縮に耐えることができた。そのため、例えば心筋細胞等のように非常に柔らかく（ヤング率が数ｋＰａ）、かつ、動作する対象物の計測に用いることができる。実際に実施例１で作製した繊維網を用いて、心筋細胞の動きを阻害することなく、電位計測を行うことができた。

【符号の説明】

【0081】

１０ 繊維網
１２ 電極部
１４、２４ 配線部
１６ 支持部
１２Ａ、１４Ａ、１６Ａ、３２Ａ 芯材
１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂ 緩和層
１２Ｃ、１４Ｃ、３２Ｃ 導電層
１２Ｄ、１４Ｄ、１６Ｄ 被覆層
２０ 基材
Ｓ 支持体
２０ａ、Ｓａ 開口部
４０ 第１繊維網
４１ 第２繊維網
４２ 外部端子
１００ 電子機能部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】