フレキシブル・伸縮配線の設計、要求特性と応用技術

第1部 ストレッチャブル配線、電極の材料設計と信頼性評価

(2018年3月28日 10:30〜12:10)

　ストレッチャブル電子デバイスの実現に向けた研究が活発化してきていますが、配線や電極に伸縮性を付与することや、伸縮に耐えうるインターコネクションを実現するための技術の開発は重要な研究課題のひとつと考えられます。従来は、このような配線・電極や接合用材料に対して「単に何%伸長しても導電性が維持される」というような曖昧な議論が行われてきましたが、研究開発は次のフェーズに移行しつつあります。 　本稿ではストレッチャブル導電ペーストに焦点を当てて、材料特性の改善や信頼性評価確立のための基礎について議論したいと思います。

1. ストレッチャブル配線・電極を作製するための材料
   1. 金属
   2. 導電性高分子
   3. 導電性コーティングを施した繊維
   4. 導電フィラー分散型ペーストおよびシート
2. 導電フィラー分散型ペーストの応用例
   1. ストレッチャブルセンサ
   2. プリンテッドE – テキスタイル
3. ストレッチャブル導電ペーストの特性を理解するための基礎
   1. ゴム材料の機械的特性および疲労現象
   2. 変形に伴う電気伝導特性の変化
   3. 時間依存型特性変化
   4. 疲労特性および回復現象
   5. フィラーネットワークのモデル化の現状
4. ストレッチャブル印刷配線の特性評価
   1. 基板の機械的特性の影響
   2. 変形速度依存性
   3. 負荷 – 除荷過程での電気抵抗率変化の詳細解析
5. 繰返し疲労に伴う電気伝導特性変化を抑制するための材料設計
6. まとめ
• 質疑応答

第2部 低温硬化・フレキシブル導電性接着剤の特性と応用事例

(2018年3月28日 13:00〜14:40)

　全てのモノがインターネットにつながるIoT (Internet of Things) 時代の到来が目前に迫っている。その言葉通り「どこにでも・何にでも」電気的機能を付与する場合、従来の生産技術では実現できない面が出てきており、素材を選ばずフレキシブルなデバイスを創っていくには、接続材料もまた新たな機能が必要になってくる。過去から導電性接着剤は、はんだ代替材料と言われてきた。ものづくりコミュニティやデジタルファブリケーションの普及によって、エレクトロニクスの発明は決して企業だけのものではなくなってきており、近年注目を集めるウエアラブルデバイスはベンチャー企業等を中心に開発ムーブメントが起こっている。個人レベルで様々なアイデアが生まれる昨今、我々は、”はたして導電性接着剤は、単純なはんだ代替品であるか?”という問いから、これまでにはない室温からの硬化が可能で、柔軟な導電性接着剤を開発した。 　ここでは、低温硬化が可能でかつ柔軟な導電性ペーストとその応用について紹介する。

1. イントロダクション
   1. 弾性接着剤の概念
   2. FHEデバイスの接続課題
2. 低温硬化形導電性接着剤・導電性ペースト
   1. 設計コンセプト
   2. 低温硬化形導電性接着剤の特長
   3. フレキシブル/ストレッチャブル導電性ペースト
   4. 低温速硬化接着剤によるはんだ代替工法
3. デバイス構築に向けた実装・応用技術
   1. 動的耐性を持つ実装構造の検討
   2. 加飾成型を応用した立体配線の形成
   3. e-textileへの応用例
   4. デジタルファブリケーションへの応用例
      ～イノベーションの裾野を拡げるために～
• 質疑応答

第3部 硬く高機能な材料を用いた柔軟伸縮デバイスの実現

(2018年3月28日 14:50〜16:30)

　近年、フレキシブルなセンサやディスプレイ、太陽電池などフレキシブルデバイスが盛んに行われている。このようなフレキシブルデバイスを実現するために、有機ELや有機半導体のような有機材料を用いている場合が多い。しかしながら、有機材料は、半導体材料や金属材料と比べた場合、機械的変形に対しては良い特性を持つかもしれないが、電気的特性は及ばない場合が多い。 　本講座では、良い電気的特性をもつ“硬い”材料を用いて、“柔軟な”デバイスを実現するアプローチについて具体的な例を交えて紹介する。

1. 柔軟伸縮デバイス実現のための2つのアプローチ
   1. 材料工夫と構造工夫
2. 硬い材料のフレキシブル基板への統合技術
   1. スタンピング転写技術を用いたフレキシブルデバイスの実現
3. 金属ナノ粒子の電界トラップを用いた自己修復型金属配線
   1. 金属配線自己修復の原理
   2. 自己修復型金属配線を用いたフレキシブルデバイスの実現
4. 構造工夫による柔軟伸縮デバイスの実現
   1. 曲げ変形可能デバイスと伸縮変形可能デバイスの違い
   2. 局所的な曲げ変形を用いた柔軟伸縮デバイスの実現
• 質疑応答