JP2019084290A - 貼付型生体センサ - Google Patents
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Abstract
【課題】電子部品の脱落を抑制することができる生体センサを提供すること。【解決手段】貼付型生体センサ1、伸縮性を有し、生体表面に貼付するための基材2と、基材2の上側に配置されるインターポーザ3と、基材2の上側に配置される電子部品4とを備え、基材2は、感圧接着層5、基材層6、および、配線層7を備え、電子部品4は、インターポーザ3を介して、基材2の配線層7と電気的に接続されている。【選択図】図3
Description
本発明は、貼付型生体センサに関する。
従来から、生体表面に添付され、生体をセンシングする貼付型の生体センサが知られている。そのような生体センサとして、例えば、データ取得用モジュールと、粘性を有するポリマー層と、ポリマー層上に配置される電極と、データ取得用モジュールおよび電極を接続する配線とを備える生体適合性ポリマー基板が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
そして、そのような生体適合性ポリマー基板では、ポリマー層が生体表面に貼り付けられて、電極が生体信号、例えば心筋由来の電圧信号を検出し、データ取得用モジュールが心筋由来電圧信号を受信して記録する。
しかるに、生体適合性ポリマー基板では、データ取得用モジュール(アナログフロントエンド素子)以外にも、データを外部機器に送信するための無線送信素子などの小さい電子部品が複数搭載(実装)される。
しかし、生体適合性ポリマー基板に用いるポリマー層は、伸縮性や柔軟性を備えるため、一般的な基板と比べて、電子部品を実装しにくく、実装が不十分になりやすい。そうすると、生体適合性ポリマー基板は、その使用中に、生体表面において3次元方向に不規則に変形するため、電子部品がポリマー層から脱落する不具合が生じる。
本発明は、電子部品の脱落を抑制することができる生体センサを提供する。
本発明[1]は、伸縮性を有し、生体表面に貼付するための基材と、前記基材の厚み方向一方側に配置されるインターポーザと、前記基材の厚み方向一方側に配置される電子部品とを備え、前記基材は、感圧接着層、基材層および配線層を備え、前記電子部品は、前記インターポーザを介して、前記基材の前記配線層と電気的に接続されている貼付型生体センサを含む。
この生体センサによれば、電子部品は、インターポーザを介して、基材と電気的に接続されている。すなわち、電子部品は、インターポーザに実装してから、そのインターポーザを基材に実装することができる。そのため、複数の小さい電子部品を、柔軟性を有する基材に直接実装する必要がなく、電子部品を、インターポーザを介して確実に基材に実装することができる。その結果、生体センサを生体表面に貼付して使用した際に、電子部品の脱落を抑制することができる。
本発明[2]は、前記基材と前記インターポーザとの電気的接続点における面積が、前記電子部品と前記インターポーザとの電気的接続点における面積よりも大きい、[1]に記載の貼付型生体センサを含む。
この生体センサによれば、基材とインターポーザとの接触面積が比較的大きいため、基材とインターポーザとの剥離を抑制することができ、ひいては、インターポーザに実装される電子部品の脱落を抑制することができる。
本発明[3]は、前記基材と前記インターポーザとの電気的接続点の数が、前記電子部品と前記インターポーザとの電気的接続点の数と同一であるか、または、その数よりも少ない、[1]または[2]に記載の貼付型生体センサを含む。
この生体センサによれば、基材とインターポーザとの電気的接続点の数が、比較的少ないため、基材とインターポーザとの接続不良を抑制することができる。
本発明[4]は、前記インターポーザが、柔軟性を有する、[1]〜[3]のいずれか一項に記載の貼付型生体センサを含む。
この生体センサによれば、インターポーザは、基材の動きに合わせて、柔軟に形状を変形することができる。よって、インターポーザの基材からの脱落を抑制することができる。また、使用時において、生体表面が硬い部材に接触することを抑制することができるため、装着感に優れる。
本発明[5]は、前記インターポーザの曲げ剛性が、3.0×1012GPa・μm4以下である、[4]に記載の生体センサを含む。
この生体センサによれば、より確実に柔軟性を発揮することができ、インターポーザの基材からの脱落を抑制することができる。また、装着感がより一層優れる。
この生体センサによれば、生体センサを生体表面に貼付して使用した際に、電子部品の脱落を抑制することができる。
<一実施形態>
本発明の貼付型生体センサの一実施形態を、図1〜図11を参照して説明する。
本発明の貼付型生体センサの一実施形態を、図1〜図11を参照して説明する。
図1において、紙面左右方向は、貼付型生体センサ1の長手方向(第1方向)である。紙面右側は、長手方向一方側(第1方向一方側)であり、紙面左側は、長手方向他方側(第1方向他方側)である。図1において、紙面上下方向は、貼付型生体センサ1の短手方向(長手方向に直交する方向、幅方向、第1方向に直交する第2方向)である。紙面上側は、短手方向一方側(幅方向一方側、第2方向一方側)であり、紙面下側は、短手方向他方側(幅方向他方側、第2方向他方側)である。図1において、紙面紙厚方向は、貼付型生体センサ1の上下方向(厚み方向、第1方向および第2方向に直交する第3方向)である。紙面手前側は、上側(厚み方向一方側、第3方向一方側)であり、紙面奥側は、下側(厚み方向他方側、第3方向他方側)である。
1.貼付型生体センサ
図1および図3に示すように、貼付型生体センサ1は、長手方向に延びる略平板形状を有する。貼付型生体センサ1は、基材2と、基材2の上側に配置されるインターポーザ3と、インターポーザ3の上側に配置される複数の電子部品4とを備える。
図1および図3に示すように、貼付型生体センサ1は、長手方向に延びる略平板形状を有する。貼付型生体センサ1は、基材2と、基材2の上側に配置されるインターポーザ3と、インターポーザ3の上側に配置される複数の電子部品4とを備える。
(基材)
基材2は、図2に示すように、回路部付き貼付用基材であって、例えば、基材回路部26(後述)を有しながら、伸縮性および感圧接着性を有する基材である。基材2は、長手方向に延びる平板形状であって、優れた伸縮性を有するシートである。具体的には、基材2は、長手方向に延びる帯状を有し、長手方向中央部が短手方向(長手方向および上下方向に直交する方向)(幅方向)両外側に向かって膨らむ形状を有する。
基材2は、図2に示すように、回路部付き貼付用基材であって、例えば、基材回路部26(後述)を有しながら、伸縮性および感圧接着性を有する基材である。基材2は、長手方向に延びる平板形状であって、優れた伸縮性を有するシートである。具体的には、基材2は、長手方向に延びる帯状を有し、長手方向中央部が短手方向(長手方向および上下方向に直交する方向)(幅方向)両外側に向かって膨らむ形状を有する。
基材2には、電子部品領域14および電池領域15が区画されている。
電子部品領域14は、電子部品4およびインターポーザ3が実装される領域である。すなわち、貼付型生体センサ1を上下方向(厚み方向)に投影したときに、インターポーザ3と重複する領域である。具体的には、電子部品領域14は、長手方向中央部における短手一方側に区画される。
電池領域15は、電池70が搭載される領域である。すなわち、電池70を搭載した貼付型生体センサ1を上下方向に投影したときに、電池70と重複する領域である。具体的には、電池領域15は、長手方向中央部における短手他方側に区画されており、電子部品領域14と間隔を隔てて短手方向他方側に位置する。
基材2は、感圧接着層5と、感圧接着層5の上面(厚み方向一方面)に配置される基材層6と、基材層6の上面に配置される配線層7と、感圧接着層5の下面(厚み方向他方面)に配置されるプローブ8と、配線層7およびプローブ8を接続する接続部9とを備える。
感圧接着層5は、基材2の下面(感圧接着面)を形成する。つまり、感圧接着層5は、基材2を生体表面(図7における皮膚80など)に対して貼付するために、貼付型生体センサ1の下面に感圧接着性を付与する層である。感圧接着層5は、基材2の外形形状を形成している。感圧接着層5は、長手方向に延びる平板形状を有する。
感圧接着層5は、その長手方向両端部に、第1開口部11のそれぞれを有する。2つの第1開口部11のそれぞれは、平面視略リング形状を有する。第1開口部11は、感圧接着層5の上下方向を貫通する。また、第1開口部11の内側における下面は、下側に向かって開放され、プローブ8に対応する第1溝10を有する。
感圧接着層5の材料としては、例えば、感圧接着性を有する材料であれば特に限定されない。また、感圧接着層5は、伸縮性を有する伸縮性材料でもある。感圧接着層5の材料としては、具体的には、生体適合性を有する材料が挙げられ、そのような材料として、アクリル系感圧接着剤、シリコーン系感圧接着剤などが挙げられる。好ましくは、アクリル系感圧接着剤が挙げられる。アクリル系感圧接着剤としては、例えば、特開2003−342541号公報に記載のアクリルポリマーなどが挙げられる。
感圧接着層5の厚みは、例えば、10μm以上、好ましくは、20μm以上であり、また、例えば、95μm以下、好ましくは、70μm以下、より好ましくは、50μm以下である。
感圧接着層5の平面視における寸法は、貼付型生体センサ1が貼付される皮膚80(後述)に応じて適宜設定される。感圧接着層5の長手方向長さは、例えば、30mm以上、好ましくは、50mm以上であり、また、例えば、1000mm以下、好ましくは、200mm以下である。感圧接着層5の短手方向長さは、例えば、5mm以上、好ましくは、10mm以上であり、また、例えば、300mm以下、好ましくは、100mm以下である。
基材層6は、基材2の上面を形成する。基材層6は、感圧接着層5とともに基材2の外形形状を形成している。基材層6の平面視形状は、感圧接着層5の平面視形状と同一である。基材層6は、感圧接着層5の上面全面に配置されている。基材層6は、感圧接着層5を支持する支持層である。基材層6は、長手方向に延びる平板形状を有する。
また、基材層6は、その上面において、配線層7(後述)に対応する基材溝12を有する。基材溝12は、平面視において、配線層7と同一のパターン形状を有する。基材溝12は、上側に向かって開放される。
また、基材層6は、第1開口部11に対応する第2開口部13を有する。第2開口部13は、第1開口部11に上下方向に連通する。第2開口部13は、第1開口部11と同一形状および同一寸法の平面視略リング形状を有する。
基材層6の材料は、例えば、伸縮性を有する絶縁体などが挙げられる。そのような材料としては、例えば、ポリウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げられ、好ましくは、ポリウレタン系樹脂が挙げられる。
基材層6の破断伸度は、例えば、100%以上、好ましくは、200%以上、より好ましくは、300%以上であり、また、例えば、2000%以下である。破断伸度が上記下限以上であれば、基材層6の材料が優れた伸縮性を有することができる。なお、破断伸度は、JIS K 7127(1999年)に従い、引張速度5mm/分、試験片タイプ2で、測定される。
また、基材層6の20℃における引張強度(チャック間100mm,引張速度300mm/min,破断時の強度)は、例えば、0.1N/20mm以上、好ましくは、1N/20mm以上であり、また、例えば、20N/20mm以下である。引張強度は、JIS K 71271999年に基づいて、測定される。
さらに、基材層6の20℃における引張貯蔵弾性率E’は、例えば、2,000MPa以下、好ましくは、1,000MPa以下、より好ましくは、100MPa以下、さらに好ましくは、50MPa以下、とりわけ好ましくは、20MPa以下であり、また、例えば、0.1MPa以上である。基材層6の引張貯蔵弾性率E’が上記した上限以下であれば、基材層6の材料が優れた伸縮性を有することができる。基材層6の20℃における引張貯蔵弾性率E’は、周波数1Hzおよび昇温速度10℃/分の条件で基材層6を動的粘弾性測定することにより求められる。
(1)破断伸度が100%以上、(2)引張強度が20N/20mm以下、および、(3)引張貯蔵弾性率E’が2,000MPa以下、の少なくともいずれか1つの要件、好ましくは、2つ以上の要件、より好ましくは、3つすべての要件を満たせば、基材層6が、優れた柔軟性とともに、優れた伸縮性を有する。
基材層6の厚みは、例えば、1μm以上、好ましくは、5μm以上であり、また、例えば、95μm以下、好ましくは、50μm以下、より好ましくは、10μm以下である。
配線層7は、基材溝12に埋め込まれている。詳しくは、配線層7は、その上面が基材層6から露出するように、基材層6の上部に埋め込まれている。配線層7の上面は、基材層6の上面とともに、基材2の上面を形成する。
配線層7は、インターポーザ3と、接続部9または電池70(後述)とを電気的に接続する配線パターンを有する。具体的には、配線層7は、第1信号配線パターン21と、第2信号配線パターン22と、第1電源配線パターン23と、第2電源配線パターン24とを備える。
第1信号配線パターン21は、インターポーザ3および接続部9を電気的に接続する。第1信号配線パターン21は、基材層6における長手方向一方側に配置されている。第1信号配線パターン21は、第1基材信号端子21Aと、それに連続する第1信号配線21Bとを備える。
第1基材信号端子21Aは、電子部品領域14に配置されている。具体的には、第1基材信号端子21Aは、電子部品領域14の短手方向中央部の長手方向一端部に配置されている。
第1信号配線21Bは、基材層6の長手方向一端部から長手方向他方側に向かって延び、基材層6の長手方向中央部で屈曲して、短手方向一方側に向かって延びる。第1信号配線21Bの一端部は、第1基材信号端子21Aに連続し、その他端部は、基材層6の長手方向一端部に位置する接続部9に連続する。
第2信号配線パターン22は、インターポーザ3および接続部9を電気的に接続する。第2信号配線パターン22は、第1信号配線パターン21の長手方向他方側に間隔を隔てて配置されている。第2信号配線パターン22は、第2基材信号端子22Aと、それに連続する第2信号配線22Bとを備える。
第2基材信号端子22Aは、電子部品領域14に配置されている。具体的には、第2基材信号端子22Aは、電子部品領域14の短手方向中央部の長手方向他端部に配置されている。
第2信号配線22Bは、基材層6の長手方向他端部から長手方向一方側に向かって延び、基材層6の長手方向中央部で屈曲して、短手方向一方側に向かって延びる。第2信号配線22Bの一端部は、第2基材信号端子22Aに連続し、その他端部は、基材層6の長手方向他端部に位置する接続部9に連続する。
第1電源配線パターン23は、インターポーザ3および電池70を電気的に接続する。第1電源配線パターン23は、基材層6における長手方向中央に配置されている。第1電源配線パターン23は、第1基材電源端子23Aと、第1電池用電源端子23Cと、これらを接続する第1電源配線23Bとを備える。
第1基材電源端子23Aは、電子部品領域14に配置されている。具体的には、第1基材電源端子23Aは、電子部品領域14の長手方向中央部における短手方向他端部に配置されている。
第1電池用電源端子23Cは、電池領域15に配置されている。具体的には、第1電池用電源端子23Cは、基材層6の長手方向中央部における短手方向他端部に配置されている。
第1電源配線23Bは、基材層6の短手方向一端部から短手方向他方側に向かって直線状に延びる。第1電源配線23Bの一端部は、第1基材電源端子23Aと連続し、その他端部は、第2電池用電源端子24Cと連続する。
第2電源配線パターン24は、インターポーザ3および電池70を電気的に接続する。第2電源配線パターン24は、基材層6における長手方向中央において、第2電源配線パターン24の長手方向他方側に間隔を隔てて配置されている。第2電源配線パターン24は、第2基材電源端子24Aと、第2電池用電源端子24Cと、これらを接続する第2電源配線24Bとを備える。
第2基材電源端子24Aは、電子部品領域14に配置されている。具体的には、第2基材電源端子24Aは、電子部品領域14の長手方向中央部の短手方向他端部において、第1基材電源端子23Aと間隔を隔てて長手方向他方側に配置されている。
第2電池用電源端子24Cは、電池領域15に配置されている。具体的には、第2電池用電源端子24Cは、基材層6の長手方向中央部の短手方向他端部において、第1電池用電源端子23Cと間隔を隔てて長手方向他方側に配置されている。
第2電源配線24Bは、基材層6の短手方向一端部から短手方向他方側に向かって直線状に延びる。第2電源配線24Bの一端部は、第2基材電源端子24Aと連続し、その他端部は、第2電池用電源端子24Cと連続する。
配線層7の各端子(第1基材信号端子21A、第2基材信号端子22A、第1基材電源端子23A、第2基材電源端子24A、第1電池用電源端子23C、第2電池用電源端子24C)は、それぞれ、平面視略矩形状(ランド形状)を有する。
なお、電子部品領域14に配置される端子、すなわち、第1基材信号端子21A、第2基材信号端子22A、第1基材電源端子23Aおよび第2基材電源端子24Aが、インターポーザ3と実装されるインターポーザ側基材端子25を構成する。
配線層7の材料としては、例えば、銅、ニッケル、金、それらの合金などの導体が挙げられる。配線層7の材料として、好ましくは、銅が挙げられる。
配線層7の厚みは、例えば、基材層6の厚みより薄い。具体的には、配線層7の厚みは、例えば、0.1μm以上、好ましくは、1μm以上であり、また、例えば、100μm以下、好ましくは、50μm以下である。
プローブ8は、図7に示すように、感圧接着層5が皮膚80に貼付されるときに、皮膚80に接触して、生体からの電気信号や温度、振動、汗、代謝物などをセンシングする電極(生体電極)である。プローブ8は、感圧接着層5の下面から露出するように、感圧接着層5に埋め込まれている。つまり、プローブ8は、第1開口部11の内側において、感圧接着層5における第1溝10に埋め込まれている。なお、プローブ8は、第1溝10を形成する感圧接着層5の下面に配置されている。プローブ8は、感圧接着層5とともに、基材2の下面を形成する。プローブ8は、網形状、好ましくは、平面視略碁盤目形状(あるいは略メッシュ形状)を有する。なお、図10Aに示すように、プローブ8の側面のうち、最外側に位置する外側面は、平面視において、それらを通過する仮想円を形成する。プローブ8の材料としては、配線層7で例示した材料(具体的には、導体)が挙げられる。プローブ8の外形寸法は、外側面16を通過する仮想円が、第1開口部11を区画する内周面が平面視で重複するように、設定されている。
図1〜図3に示すように、接続部9は、第2開口部13および第1開口部11に対応して設けられており、それらと同一形状を有する。接続部9は、基材層6および感圧接着層5を上下方向に貫通(通過)しており、第2開口部13および第1開口部11に充填されている。接続部9は、図10Bに示すように、プローブ8の外側面16に沿う、平面視無端形状を有する。具体的には、接続部9は、軸線が上下方向に延びる(外側面16を通過する仮想円に沿う)略円筒形状を有する。
接続部9の内側面は、プローブ8の外側面16に接触している。接続部9は、第1開口部11の外側の感圧接着層5と、第1開口部11の内側の感圧接着層5とに感圧接着している。また、接続部9は、第2開口部13の外側の基材層6と、第2開口部13の内側の基材層6とに接触している。
接続部9の上面は、基材層6の上面と面一である。接続部9の下面は、感圧接着層5の下面と面一である。
図1〜図3に示すように、2つの接続部9のうち、長手方向一方側に位置する接続部9は、その上端部において、第1信号配線21Bの長手方向一端縁に連続する。長手方向他方側に位置する接続部9は、その上端部において、第2信号配線22Bの長手方向他端縁に連続する。つまり、接続部9は、配線層7と電気的に接続される。
これにより、接続部9は、配線層7とプローブ8とを電気的に接続する。
接続部9の材料としては、例えば、金属、導電性樹脂(導電性高分子を含む)などが挙げられ、好ましくは、導電性樹脂などが挙げられる。
なお、接続部9および配線層7は、プローブ8をインターポーザ3に電気的に接続する基材回路部26を構成する。つまり、基材回路部26は、基材2の上面に配置される配線層7と、基材2を上下方向に通過する接続部9とを備える。
(インターポーザ)
インターポーザ3は、複数の電子部品4と、配線層7とを電気的に接続するものであり、複数の電子部品4および配線層7との間に介在し、これらと電気的に接続する。
インターポーザ3は、複数の電子部品4と、配線層7とを電気的に接続するものであり、複数の電子部品4および配線層7との間に介在し、これらと電気的に接続する。
インターポーザ3は、図1、図4A〜図5Bに示すように、電子部品領域14に配置されている。インターポーザ3は、平面視略矩形状に形成されている。インターポーザ3は、柔軟性(可撓性)を有する。インターポーザ3は、図6A〜図6Bに示すように、支持基板31と、支持基板31の下面に配置される下側配線層32と、支持基板31の上面に配置される上側配線層33と、これらを電気的に接続するビア部34とを備える。
支持基板31は、平面視略矩形状の平板形状を有し、インターポーザ3の外形形状を形成する。支持基板31は、複数のビア部34に対応する複数の貫通孔が形成されている。
支持基板31の材料としては、例えば、柔軟性を有する絶縁体が挙げられる。そのような材料としては、例えば、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエーテルニトリル系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリエチレンナフタレート系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂などの合成樹脂などが挙げられ、好ましくは、ポリイミド系樹脂が挙げられる。
また、支持基板31は、上記合成樹脂以外にも、表面に絶縁層が積層された金属薄膜(例えば、ステンレス箔)が挙げられる。
好ましくは、支持基板31は、ポリイミド系樹脂から形成されるポリイミド基板である。
支持基板31の厚みは、例えば、5μm以上、好ましくは、10μm以上であり、また、例えば、2mm以下、好ましくは、1mm以下である。
下側配線層32は、図5Bの破線で示すように、下側端子(基材側中継端子)35と、下側配線36とを備える。
下側端子35は、複数(2つ)の中継信号端子37と、複数(2つ)の中継電源端子38とを備える。
複数の中継信号端子37は、第1中継信号端子37Aと、第2中継信号端子37Bとを備える。
第1中継信号端子37Aは、インターポーザ3の短手方向中央部における長手方向一端部に配置されている。第1中継信号端子37Aは、第1下側配線36A(後述)の一端部に連続する。第1中継信号端子37Aは、導電性接合材(後述)を介して、第1基材信号端子21Aと電気的に接続される。
第2中継信号端子37Bは、インターポーザ3の短手方向中央部における長手方向他端部に配置されている。第2中継信号端子37Bは、第2下側配線36B(後述)の一端部に連続する。第2中継信号端子37Bは、導電性接合材を介して、第2基材信号端子22Aと電気的に接続される。
複数の中継電源端子38は、第1中継電源端子38Aと、第2中継電源端子38Bとを備える。
第1中継電源端子38Aは、インターポーザ3の短手方向他端部に配置されている。第1中継電源端子38Aは、第3下側配線36Cの一端部に連続する。第1中継電源端子38Aは、導電性接合材を介して、第1基材電源端子23Aと電気的に接続される。
第2中継電源端子38Bは、インターポーザ3の短手方向他端部において、第1中継電源端子38Aの長手方向他方側に配置されている。第2中継電源端子38Bは、第4下側配線36Dの一端部に連続する。第2中継電源端子38Bは、導電性接合材を介して、第2基材電源端子24Aと電気的に接続される。
下側端子35を形成する端子(中継信号端子37、中継電源端子38)は、それぞれ、平面視略矩形状(ランド形状)を有する。
下側配線36は、第1下側配線36Aと、第2下側配線36Bと、第3下側配線36Cと、第4下側配線36Dとを備える。
第1下側配線36Aは、第1中継信号端子37Aと、第1ビア34A(後述)とを電気的に接続する。具体的には、第1下側配線36Aの一端部は、第1中継信号端子37Aと連続し、その他端部は、第1ビア34Aと接続される。
第2下側配線36Bは、第2中継信号端子37Bと、第2ビア34B(後述)とを電気的に接続する。具体的には、第2下側配線36Bの一端部は、第2中継信号端子37Bと連続し、その他端部は、第2ビア34Bと接続される。
第3下側配線36Cは、第1中継電源端子38Aと、第3ビア34C(後述)および第4ビア34D(後述)とを電気的に接続する。具体的には、第3下側配線36Cの一端部は、第1中継電地端子38Aと連続し、その他端部は、第3ビア34Cと接続され、また、これらの中間部は、第4ビア34Dと接続される。
第4下側配線36Dは、第2中継電源端子38Bと、第5ビア34E(後述)および第6ビア34F(後述)とを電気的に接続する。具体的には、第4下側配線36Dの一端部は、第2中継電源端子38Bと連続し、その他端部は、第5ビア34Eと接続され、これらの中間部で、第6ビア34Fと接続される。
上側配線層33は、図5Bの実線で示すように、上側端子(電子部品側中継端子)39と、上側配線40とを備える。
上側端子39は、複数(8つ)の第1上側端子41と、複数(4つ)の第2上側端子42と、複数(4つ)の第3上側端子43とを備える。
複数の第1上側端子41は、第1電子部品51の複数(8つ)の第1部品端子54(後述)に対応するように、インターポーザ3の上面に設けられている。具体的には、複数の第1上側端子41は、第1上側端子A(41A)と、第1上側端子B(41B)と、第1上側端子C(41C)と、第1上側端子D(41D)と、第1上側端子E(41E)と、第1上側端子F(41F)と、第1上側端子G(41G)と、第1上側端子H(41H)とを備える。
複数の第2上側端子42は、第2電子部品52の複数(4つ)の第2部品端子55(後述)に対応するように、インターポーザ3の上面に設けられている。具体的には、複数の第2上側端子42は、第2上側端子A(42A)と、第2上側端子B(42B)と、第2上側端子C(42C)と、第2上側端子D(42D)とを備える。
複数の第3上側端子43は、第3電子部品53の複数(4つ)の第3部品端子56(後述)に対応するように、インターポーザ3の上面に設けられている。具体的には、複数の第3上側端子43は、第3上側端子A(43A)と、第3上側端子B(43B)と、第3上側端子C(43C)と、第3上側端子D(43D)とを備える。
第1上側端子41、第2上側端子42および第3上側端子43は、それぞれ、平面視略矩形状(ランド形状)を有する。
上側配線40は、第1上側配線40Aと、第2上側配線40Bと、第3上側配線40Cと、第4上側配線40Dと、第5上側配線40Eと、第6上側配線40Fと、第7上側配線40Gと、第8上側配線40Hと、第9上側配線40Iとを備える。
第1上側配線40Aは、第1上側端子A(41A)と、第1ビア34A(後述)とを電気的に接続する。具体的には、第1上側配線40Aの一端部は、第1上側端子A(41A)と連続し、その他端部は、第1ビア34Aと接続される。
第2上側配線40Bは、第1上側端子B(41B)と、第2ビア34B(後述)とを電気的に接続する。具体的には、第2上側配線40Bの一端部は、第1上側端子B(41B)と連続し、その他端部は、第2ビア34Bと接続される。
第3上側配線40Cは、第1上側端子C(41C)と、第2上側端子D(42D)とを電気的に接続する。具体的には、第3上側配線40Cの一端部は、第1上側端子C(41C)と連続し、その他端部は、第2上側端子D(42D)と連続する。
第4上側配線40Dは、第1上側端子D(41D)と、第3上側端子A(43A)とを電気的に接続する。具体的には、第4上側配線40Dの一端部は、第1上側端子D(41D)と連続し、その他端部は、第3上側端子A(43A)と連続する。
第5上側配線40Eは、第1上側端子E(41E)と、第2上側端子A(42A)とを電気的に接続する。具体的には、第5上側配線40Eの一端部は、第1上側端子E(41E)と連続し、その他端部は、第2上側端子A(42A)と連続する。
第6上側配線40Fは、第1上側端子F(41F)と、第3上側端子B(43B)とを電気的に接続する。具体的には、第6上側配線40Fの一端部は、第1上側端子F(41F)と連続し、その他端部は、第3上側端子B(43B)と連続する。
第7上側配線40Gは、第1上側端子G(41G)と、第2上側端子B(42B)または第3ビア34Cとを電気的に接続する。具体的には、第7上側配線40Gの一端部は、第1上側端子G(41G)と連続し、その他端部は、第2上側端子B(42B)と連続し、また、これらの中間部は、第3ビア34C(後述)と接続される。
第8上側配線40Hは、第1上側端子H(41H)と、第5ビア34Eとを電気的に接続する。具体的には、第8上側配線40Hの一端部は、第1上側端子H(41H)と連続し、その他端部は、第5ビア34Eと接続される。
第9上側配線40Iは、第2上側端子C(42C)に電気的に接続する。第9上側配線40Iは、平面視略T字形状を有する。具体的には、第9上側配線40Iの一端部は、第2上側端子C(42C)から短手方向他方側に向って延び、インターポーザ3の短手方向他端部で分岐し、長手方向両外側に向かって延びる。第9上側配線40Iは、アンテナ配線としての機能を有する。
ビア部34は、下側配線層32と、上側配線層33とを電気的に接続するように、支持基板31を上下方向に貫通する。ビア部34は、第1ビア34Aと、第2ビア34Bと、第3ビア34Cと、第4ビア34Dと、第5ビア34Eと、第6ビア34Fとを備える。
第1ビア34Aは、第1下側配線36Aと、第1上側配線40Aとを電気的に接続する。具体的には、第1ビア34Aの下端は、第1下側配線36Aの他端部と接続され、その上端は、第1上側配線40Aの他端部と接続される。
第2ビア34Bは、第2下側配線36Bと、第2上側配線40Bとを電気的に接続する。具体的には、第2ビア34Bの下端は、第2下側配線36Bの他端部と接続され、その上端は、第2上側配線40Bの他端部と接続される。
第3ビア34Cは、第3下側配線36Cと、第7上側配線40Gとを電気的に接続する。具体的には、第3ビア34Cの下端は、第3下側配線36Cの他端部と接続され、その上端は、第7上側配線40Gの中間部と接続される。
第4ビア34Dは、第3下側配線36Cと、第3上側端子C(43C)とを電気的に接続する。具体的には、第4ビア34Dの下端は、第3下側配線36Cの中間部と接続され、その上端は、第3上側端子C(41C)と接続される。
第5ビア34Eは、第4下側配線36Dと、第8上側配線40Hとを電気的に接続する。具体的には、第5ビア34Eの下端は、第4下側配線36Dの他端部と接続され、その上端は、第8上側配線40Hの他端部と接続される。
第6ビア34Fは、第4下側配線36Dと、第3上側端子D(43D)とを電気的に接続する。具体的には、第6ビア34Fの下端は、第4下側配線36Dの中間部と接続され、その上端は、第3上側端子D(43D)と接続される。
第1ビア34A〜第6ビア34Fは、それぞれ、平面視略円形状を有する。
下側配線層32、上側配線層33およびビア部34の材料としては、それぞれ、例えば、銅、ニッケル、金、それらの合金などの導体が挙げられ、好ましくは、銅が挙げられる。
下側配線層32および上側配線層33の厚みは、それぞれ、例えば、0.1μm以上、好ましくは、1μm以上であり、また、例えば、100μm以下、好ましくは、50μm以下である。
なお、下側配線層32、上側配線層33およびビア部34は、配線層7を電子部品4に電気的に接続する中継回路部44を構成する。つまり、中継回路部44は、支持基板31の下面に配置される下側配線層32と、支持基板31の上面に配置される上側配線層33と、支持基板31を上下方向に通過するビア部34とを備える。
インターポーザ3の曲げ剛性は、例えば、3.0×1012GPa・μm4以下、好ましくは、1.0×1012GPa・μm4以下、より好ましくは、5.4×1010GPa・μm4以下、さらに好ましくは、6.0×106GPa・μm4以下であり、また、例えば、7.5×102GPa・μm4以上、好ましくは、1.0×103GPa・μm4以上、より好ましくは、9.4×104GPa・μm4以上である。インターポーザ3の曲げ剛性が上記上限以下であると、インターポーザ3が柔軟性を発揮し、貼付型生体センサ1の伸縮時に、基材2からインターポーザ3の脱落を抑制することができる。
インターポーザ3の曲げ剛性(Z)は、公知の方法により算出することができ、例えば、下記式に従い算出することができる。
Eiは、弾性率を示し、Aiは、断面積(幅biと厚みhiとの積により得られる断面積)を示し、Giは、重心座標を示し、biは、幅を示し、hiは、厚みを示す。弾性率は、例えば、引張圧縮試験機(TAインスツルメント社製、「型番RSA−G2」)を用いて、引張速度300mm/minで測定することにより、求めることができる。なお、インターポーザ3の曲げ剛性は、支持基板31の曲げ剛性と近似することもできる。
インターポーザ3の平面視における寸法は、電子部品4の大きさに応じて適宜設定される。すなわち、インターポーザ3は、複数の電子部品4を全て実装できる大きさ(平面視)を有するように設定される。具体的には、インターポーザ3の長手方向長さは、例えば、5mm以上、好ましくは、10mm以上であり、また、例えば、60mm以下、好ましくは、40mm以下である。インターポーザ3の短手方向長さは、例えば、4mm以上、好ましくは、8mm以上であり、また、例えば、50mm以下、好ましくは、30mm以下である。インターポーザ3の厚みは、例えば、0.1mm以上、好ましくは、0.2mm以上であり、また、例えば、3mm以下、好ましくは、2mm以下である。
(電子部品)
複数(3つ)の電子部品4は、図1および図4A〜図4Bが示すように、第1電子部品51と、第2電子部品52と、第3電子部品53とを備える。
複数(3つ)の電子部品4は、図1および図4A〜図4Bが示すように、第1電子部品51と、第2電子部品52と、第3電子部品53とを備える。
第1電子部品51は、例えば、アナログフロントエンド素子であり、平面視略矩形状の箱型形状を有する。第1電子部品51は、図4Aの破線が示すように、その下面に、複数(8つ)の第1部品端子54(54A〜54H)を備える。
第2電子部品52は、例えば、メモリ素子であり、平面視略矩形状の箱型形状を有する。第2電子部品52は、その下面に、複数(4つ)の第2部品端子55(55A〜55D)を備える。
第3電子部品53は、例えば、無線通信素子であり、平面視略矩形状の箱型形状を有する。第3電子部品53は、その下面に、複数(4つ)の第3部品端子56(56A〜56D)を備える。
第1部品端子54、第2部品端子55および第3部品端子56は、それぞれ、平面視略矩形状(ランド形状)を有する。
各電子部品(51〜53)の平面視における寸法は、これらの平面視における総面積が、インターポーザ3の平面視よりも小さい限り限定されない、具体的には、各電子部品(51〜53)の長手方向長さは、例えば、0.2mm以上、好ましくは、0.3mm以上であり、また、例えば、10mm以下、好ましくは、8mm以下である。各電子部品の短手方向長さは、例えば、0.1mm以上、好ましくは、0.2mm以上であり、また、例えば、8mm以下、好ましくは、6mm以下である。各電子部品の厚みは、例えば、0.02mm以上、好ましくは、0.03mm以上であり、また、例えば、2mm以下、好ましくは、1mm以下である。
2.貼付型生体センサの製造方法
貼付型生体センサ1の製造方法を、図8A〜図9Gを参照して説明する。
貼付型生体センサ1の製造方法を、図8A〜図9Gを参照して説明する。
生体センサ1は、例えば、基材2、インターポーザ3および複数の電子部品4を準備する準備工程、インターポーザ3に複数の電子部品4を実装する第1実装工程、および、基材2に電子部品付きインターポーザ60を実装する第2実装工程により製造することができる。
(準備工程)
まず、基材2を、図8A〜図8Dに従って、準備する。
まず、基材2を、図8A〜図8Dに従って、準備する。
基材2を準備するには、まず、図8Aに示すように、基材層6および配線層7を準備する。例えば、特開2017−22236号公報、特開2017−22237号公報に記載される方法によって、配線層7が基材溝12に埋め込まれるように、基材層6および配線層7を準備する。
次いで、図8Bに示すように、感圧接着層5を、基材層6の下面に配置する。感圧接着層5を配置するには、例えば、まず、感圧接着層5の材料を含有する塗布液を調製し、続いて、塗布液を、剥離シート19の上面に塗布し、その後、加熱により乾燥させる。これによって、感圧接着層5を剥離シート19の上面に配置する。
次いで、感圧接着層5および基材層6を、例えば、ラミネータなどにより、貼り合わせる。具体的には、感圧接着層5の上面と、基材層6の下面とを接触させる。
なお、この時点では、基材層6および感圧接着層5のそれぞれは、第2開口部13および第1開口部11(開口部17)のそれぞれ(図8C参照)を有しない。
図8Cに示すように、次いで、開口部17を、基材層6および感圧接着層5に形成する。
開口部17は、基材層6および感圧接着層5を貫通する。開口部17は、第2開口部13を区画する外周面と、第1開口部11を区画する外周面とによって区画される平面視略円形状の穴(貫通穴)である。開口部17は、上側に向かって開口される。一方、開口部17の下端は、剥離シート19によって閉塞されている。
開口部17を形成するには、感圧接着層5および基材層6を、例えば、パンチング、ハーフエッチングする。
次いで、図10Aに示すように、プローブ部材18を準備し、これを開口部17内に嵌め込む。
プローブ部材18を準備するには、プローブ含有シートを準備し、プローブ含有シートをパンチングなどによって外形加工する。
プローブ部材18は、平面視略円形状を有する。プローブ部材18は、プローブ8と、プローブ8を埋め込む感圧接着層5と、感圧接着層5の上面に配置される基材層6とを備える。
プローブ含有シートは、例えば、特開2017−22236号公報、特開2017−22237号公報に記載される方法によって準備される。
その後、図8Cの矢印で示すように、プローブ部材18を、開口部17内に嵌め込む。
この際、プローブ部材18の感圧接着層5、基材層6およびプローブ8と、開口部17の周囲の感圧接着層5および基材層6との間に、間隔を隔てる。つまり、第2開口部13および第1開口部11が形成されるように、プローブ部材18を開口部17内に嵌め込む。
その後、図8Dに示すように、接続部9を、第2開口部13および第1開口部11内に設ける。
具体的には、接続部9の材料が導電性樹脂組成物であれば、導電性樹脂組成物(導電性組成物液)を第2開口部13および第1開口部11に注入(あるいは塗布)する。その後、導電性樹脂組成物(導電性組成物液)を加熱して、溶媒を除去するとともに、架橋剤によってバインダー樹脂を架橋する。
これにより、基材2と、剥離シート19とを備える生体センサ用積層体28が作製される。なお、生体センサ用積層体28は、電子部品4(さらには、電池70)を備えておらず、つまり、貼付型生体センサ1ではなく、貼付型生体センサ1を製造するための中間部品である。
一方、インターポーザ3および複数の電子部品4は、公知のものを使用することができる。
(第1実装工程)
第1実装工程では、図9Eに示すように、複数の電子部品4をインターポーザ3に実装する。
第1実装工程では、図9Eに示すように、複数の電子部品4をインターポーザ3に実装する。
すなわち、インターポーザ3の上側端子39と複数の電子部品4の端子とが対応するように、複数の電子部品4を、インターポーザ3の上面にフリップチップ実装する。具体的には、図4Bが参照されるように、第1上側端子41(41A〜41H)、第2上側端子42(42A〜42D)および第3上側端子43(43A〜43D)のそれぞれが、第1部品端子54(54A〜54H)、第2部品端子55(55A〜55D)および第3部品端子56(56A〜56D)のそれぞれと対応するように、第1電子部品51、第2電子部品52および第3電子部品53をインターポーザ3の上面に配置する。
この際、導電性接合材61を、インターポーザ3の上側端子39と複数の電子部品4の端子(54、55、56)との間に配置する。
導電性接合材61の材料としては、はんだ、導電性ペーストなどが挙げられる。
これにより、第1上側端子41(41A〜41H)、第2上側端子42(42A〜42D)および第3上側端子43(43A〜43D)のそれぞれが、第1部品端子54(54A〜54H)、第2部品端子55(55A〜55D)および第3部品端子56(56A〜56D)のそれぞれと、導電性接合材61を介して、電気的に接続される。すなわち、インターポーザ3と複数の電子部品4との間には、導電性接合材61からなる電子部品側電気的接続点(部品接続点)62が複数(16つ)存在する。
複数の部品接続点62は、互いに略同一形状であり、それぞれの面積SAは、例えば、100μm2以上、好ましくは、400μm2以上であり、また、例えば、0.25mm2以下、好ましくは、0.16mm2以下である。
なお、部品接続点62の面積SAは、図6Aの拡大した平面図および底面図が参照されるように、導電性接合材61と上側端子39との接触界面における平面視面積、または、導電性接合材61と電子部品4の端子(54、55、56)との接触界面における底面視面積を示す。これらの平面視面積および底面視面積は、互いに略同一であり、いずれの面積を採用してもよいが、これらが異なる場合は、小さい方の面積を示す。
これにより、図9Fに示すように、インターポーザ3と、その上に実装される複数の電子部品4とを備える電子部品付きインターポーザ60が得られる。
なお、電子部品付きインターポーザ60において、第1中継信号端子37Aおよび第2中継信号端子37Bは、それぞれ、下側配線36、下側端子35、ビア部34、上側配線40、上側端子39、および、部品接続点62を介して、全ての電子部品4(51、52、53)と電気的に接続される。一方、第1中継電源端子38Aおよび第2中継電源端子38Bは、それぞれ、下側配線36、下側端子35、ビア部34、上側配線40、上側端子39、および、部品接続点62を介して、全ての電子部品4(51、52、53)と電気的に接続される。
また、第1電子部品51、第2電子部品52および第3電子部品53のそれぞれの端子の一つは、接地されている。具体的には、第1部品端子G(54G)、第2部品端子B(52B)および第3部品端子C(53C)は、接地されている。
(第2実装工程)
第2実装工程では、図9Gに示すように、電子部品付きインターポーザ60を生体センサ用積層体28の基材2に実装する。
第2実装工程では、図9Gに示すように、電子部品付きインターポーザ60を生体センサ用積層体28の基材2に実装する。
すなわち、インターポーザ3の下側端子35と基材2のインターポーザ側基材端子25とが対応するように、電子部品付きインターポーザ60を、基材2の上面にフリップチップ実装する。具体的には、第1中継信号端子37A、第2中継信号端子37B、第1中継電源端子38Aおよび第2中継電源端子38Bが、第1基材信号端子21A、第2基材信号端子22A、第1基材電源端子23Aおよび第2基材電源端子24Aと対応するように、電子部品付きインターポーザ60を基材2の電子部品領域14に配置する。
この際、導電性接合材61を、インターポーザ3の下側端子35と基材2のインターポーザ側基材端子25との間に配置する。
導電性接合材61の材料としては、第1実装工程で上記した導電性接合材61の材料と同様である。
これにより、第1中継信号端子37A、第2中継信号端子37B、第1中継電源端子38Aおよび第2中継電源端子38Bが、第1基材信号端子21A、第2基材信号端子22A、第1基材電源端子23Aおよび第2基材電源端子24Aと、導電性接合材61を介して、電気的に接続される。すなわち、インターポーザ3と基材2との間には、導電性接合材61からなる基材側電気的接続点(基材接続点)64が複数(4つ)存在する。
複数の基材接続点64は、互いに略同一形状であり、それぞれの面積SBは、複数の部品接続点62よりも大きい。具体的には、基材接続点64の面積SBは、それぞれ、例えば、2500μm2以上、好ましくは、10000μm2以上であり、また、例えば、1.00mm2以下、好ましくは、0.25mm2以下である。
なお、基材接続点64の面積SBは、図6Aの拡大した平面図および底面図が参照されるように、導電性接合材61とインターポーザ側基材端子25との接触界面における平面視面積、または、導電性接合材61と下側端子35との接触界面における底面視面積を示す。これらの平面視面積および底面視面積は、互いに略同一であり、いずれの面積を採用してもよいが、これらが異なる場合は、小さい方の面積を示す。
これにより、基材2と、インターポーザ3と、複数の電子部品4と、剥離シート19とを備える貼付型生体センサ1を得る。すなわち、貼付型生体センサ1は、剥離シート19と、剥離シート19の上面に配置される基材2と、基材2の上面に実装されるインターポーザ3と、インターポーザ3の上面に実装される複数の電子部品4とを備える。
貼付型生体センサ1では、基材2とインターポーザ3との基材接続点64の数が、複数の電子部品4とインターポーザ3との部品接続点62の数と同一であるか、または、その数よりも少ない。好ましくは、基材接続点64の数(図4Bでは、4つ)が、部品接続点62の数(図4Bでは、16つ)よりも少ない。
また、基材接続点64における各面積SAは、部品接続点62における各面積SBよりも大きい。すなわち、複数の基材接続点64における1つずつの面積SAは、複数の部品接続点64における1つずつの面積SBのいずれよりも大きい。
3.貼付型生体センサの使用方法
貼付型生体センサ1の使用方法を、図1、図3および図7を参照して説明する。
貼付型生体センサ1の使用方法を、図1、図3および図7を参照して説明する。
貼付型生体センサ1を使用するには、まず、図1の仮想線で示すように、電池70を貼付型生体センサ1に搭載する。
電池70は、円盤形状を有する。電池70は、その下面に設けられる2つの端子(正極端子、負極端子:図示せず)を有する。電池70の厚みは、例えば、1μm以上、好ましくは、10μm以上であり、また、例えば、1000μm以下、好ましくは、100μm以下である。
電池70を貼付型生体センサ1に搭載するには、電池70を電池領域15に配置して、電池70の2つの端子を基材2の第1電池用電源端子23Cおよび第2電池用電源端子24Cと電気的に接続する。その際、電池70の下面を基材層6の上面に接触させる。
次いで、剥離シート19(図3の矢印および仮想線が参照)を基材2から剥離する。
次いで、基材2の下面を、図7に示すように、生体表面の一例として皮膚80に接触させる。具体的には、感圧接着層5を皮膚80の表面に感圧接着させる。これにより、プローブ8は、皮膚80の表面に接触する。
その後、プローブ8と、基材回路部26(接続部9および配線層7)と、中継回路部44(下側配線層32、上側配線層33およびビア部34)と、電子部品4とによって、生体をセンシングする。
具体的には、プローブ8が生体からの電気信号をセンシングし、プローブ8でセンシングした電気信号が、基材回路部26(接続部9、配線層7)、基材接続点64、中継回路部44(下側配線層32、上側配線層33、ビア部34)、および、部品接続点62を介して、複数の電子部品4に入力される。電子部品4は、電池70から供給される電力に基づいて、電気信号を処理して情報として記憶する。さらには、必要により、電気信号を電波に変換し、これを外部の受信機に無線送信する。
より具体的には、電子部品4における第1電子部品51、第2電子部品52および第3電子部品53の作動は、次の通りである。貼付型生体センサ1が貼付型心電計(後述)であれば、プローブ8で取得した心臓の電位変化をアナログフロントエンド素子である第1電子部品51でデジタルデータに変換し、メモリ素子である第3電子部品53に心臓の電位変化を記録する。一例として、心臓の電位変化を16ビット、1kHzのデータレートで第3電子部品53に記録する。一方、その記録したデータを、無線通信素子である第2電子部品52は、アンテナ配線である第9上側配線40Iから、外部に無線送信する。
4.貼付型生体センサの作用効果
この貼付型生体センサ1は、基材2と、基材2の上側に配置されるインターポーザ3と、基材2およびインターポーザ3の上側に配置される複数の電子部品4とを備える。また、基材2は、感圧接着層5、基材層6および配線層7を備える。また、複数の電子部品4は、インターポーザ3を介して、基材2の配線層7と電気的に接続されている。
この貼付型生体センサ1は、基材2と、基材2の上側に配置されるインターポーザ3と、基材2およびインターポーザ3の上側に配置される複数の電子部品4とを備える。また、基材2は、感圧接着層5、基材層6および配線層7を備える。また、複数の電子部品4は、インターポーザ3を介して、基材2の配線層7と電気的に接続されている。
この貼付型生体センサ1によれば、複数の電子部品4をインターポーザ3に実装して電子部品付きインターポーザ60を作製し、次いで、電子部品付きインターポーザ60を基材2に実装することにより、複数の電子部品4を、インターポーザ3を介して、基材2に実装することができる。そのため、複数の小さい電子部品4を、伸縮性を有する基材2(実装しにくい素材)に直接実装する必要がなく、複数の電子部品4を、インターポーザ3を介して確実に基材2に実装することができる。また、電子部品4よりも平面視面積が大きいインターポーザ3を基材2に実装するため、より確実に実装することができる。その結果、貼付型生体センサ1を皮膚80に貼付して使用した際に、複数の電子部品4の脱落を抑制することができる。
また、この貼付型生体センサ1は、基材接続点64における面積のそれぞれが、部品接続点62における面積のそれぞれよりも大きい。
このため、伸縮による負荷が発生しやすい基材2に対する基材接続点64は、部品接続点62と比較して、強度が高くなっている。したがって、基材2と、インターポーザ3との剥離を抑制することができ、ひいては、貼付型生体センサ1が伸縮した場合においても、インターポーザ3に実装される電子部品4の脱落を抑制することができる。
また、この貼付型生体センサ1では、基材接続点64の数が、部品接続点62の数よりも少ない。
このため、伸縮による負荷が発生しやすい基材2に対する基材接続点64が比較的少ないため、基材2とインターポーザ3との接続不良、ひいては、基材2と電子部品4との接続不良を抑制することができる。
また、この貼付型生体センサ1では、インターポーザ3が、柔軟性を有する。
この貼付型生体センサ1によれば、インターポーザ3は、基材2の動きや変形に合わせて、柔軟に形状を変形することができる。例えば、図11に示すように、皮膚80の動きに応じて、基材2が上側に凸状に変形した場合、インターポーザ3も基材2に追従して上側に凸状に変形することができ、基材2の上面がインターポーザ3の下面を上側に押圧することを防止することができる。よって、インターポーザ3が基材2から脱落することを抑制することができる。
また、使用時において、皮膚80が、基材2を介してインターポーザ3や硬質部材(電子部品など)に接触することを抑制することができるため、装着感に優れる。
この貼付型生体センサ1は、例えば、生体から電気信号をセンシングして生体の状態をモニタできる装置であれば、特に限定されず、具体的には、貼付型心電計、貼付型脳波計、貼付型血圧計、貼付型脈拍計、貼付型筋電計、貼付型温度計、貼付型加速度計などが挙げられる。また、これらの装置は、それぞれ個別の装置でもよいし、一つの装置に複数のものが組み込まれていてもよい。
貼付型生体センサ1は、好ましくは、貼付型心電計として用いられる。貼付型心電計では、プローブ8が心臓の活動電位を電気信号としてセンシングする。
なお、生体は、人体および人体以外の生物を含むが、好ましくは、人体である。
<変形例>
以下の各変形例において、上記した一実施形態と同様の部材および工程については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、各変形例を適宜組み合わせることができる。さらに、各変形例は、特記する以外、一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
以下の各変形例において、上記した一実施形態と同様の部材および工程については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、各変形例を適宜組み合わせることができる。さらに、各変形例は、特記する以外、一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
(1)図1に示す貼付型生体センサ1では、インターポーザ3は、柔軟性を有するが、例えば、図示しないが、インターポーザ3は、柔軟性を有さなくてもよい。すなわち、インターポーザ3は、剛性を有する。
剛性を有するインターポーザ3の支持基板31の材料としては、例えば、シリコン、ガラス、ガラスエポキシ樹脂などの硬質性材料が挙げられる。好ましくは、使用時のインターポーザ3の脱落抑制の観点、装着性から、インターポーザ3は柔軟性を有する。
(2)図1に示す貼付型生体センサ1では、複数の電子部品4は、3つの電子部品(51、52、53)を備えるが、例えば、図示しないが、電子部品の数は限定されず、1つであっても、複数(2または4以上)であってもよい。また、電子部品の種類も限定されず、アナログフロントエンド素子、メモリ素子および無線通信素子のうち少なくとも2つの機能を備えた素子や、これら以外の電子素子(マイクロコンピュータなど)であってもよい。
また、基材接続点64および部品接続点62の数も、基材接続点64の数が部品接続点62の数と同数またはそれよりも少ない限り限定されない。基材接続点64の数は、例えば、1以上、好ましくは、2以上であり、また、例えば、10以下、好ましくは、5以下、より好ましくは、3以下である。部品接続点62の数は、例えば、2以上、好ましくは、6以上であり、また、例えば、20以下、好ましくは、10以下である。
(3)図1および図6Aの実線に示す貼付型生体センサ1は、電子部品4は、インターポーザ3と導電性接合材61を介して接合(固定)されているが、例えば、図6Aの仮想線に示すように、電子部品4の一部または全部は、さらに、導電性接合材61に加えて、アンダーフィル90によってインターポーザ3と固定されていてもよい。
アンダーフィルとしては、例えば、エポキシ樹脂を主成分とする硬化性樹脂が挙げられる。
(4)図1および図6Aに示す貼付型生体センサ1は、電子部品4は、インターポーザ3とフリップチップ実装しているが、例えば、図12に示すように、電子部品4は、インターポーザ3とワイヤボンディングにより実装されていてもよい。
具体的には、電子部品付きインターポーザ60は、インターポーザ3と、複数の電子部品4(51、52、53)と、これらを電気的に接続する複数のボンディングワイヤ91を備える。
ボンディングワイヤ91の一端は、インターポーザ3の上側端子39に連続し、その他端は、複数の電子部品端子(54、55、56)と連続する。ボンディングワイヤ91の一端および他端は、例えば、熱圧着などによって、端子と接続される。
図12に示す実施形態では、電子部品側電気的接続点62は、ボンディングボンディングワイヤ91の一端(上側端子39と接触している部分)である。
また、図12の仮想線に示すように、封止材92で、複数の電子部品4およびボンディングワイヤ91が封止されていてもよい。
(5)図1に示す実施形態では、電子部品領域14と電池領域15とは重複しないが、例えば、図13に示すように、電子部品領域14と電池領域15とは重複していてもよい。すなわち、図14に示すように、電池70を、複数の電子部品4と間隔を隔てて上側に配置してもよい。
図13に示す実施形態では、貼付型生体センサ1は、図13(および図14の仮想線)が参照されるように、配線層7と電池70とを電気的に接続するリード部95を備える。
リード部95は、第1リード線95Aおよび第2リード線95Bを備える。
第1リード線95Aは、第1基材電源端子23Aと電池70とを電気的に接続する。第1リード線95Aは、上下方向に延びるように設けられ、その下端は、第1電源配線23Bと連続し、その上端は、電池70の一方の端子と連続する。
第2リード線95Bは、第2基材電源端子24Aと電池70とを電気的に接続する。第2リード線95Bは、上下方向に延びるように設けられ、その下端は、第2電源配線24Bと連続し、その上端は、電池70の他方の端子と連続する。
なお、図13に示す実施形態は、電池70を複数の電子部品4の上側に配置するための固定部材(封止樹脂など:図示せず)を備える。
(6)図1および図6Aに示す実施形態では、複数の電子部品4は、インターポーザ3の上側に配置されているが、例えば、図15に示すように、複数の電子部品4は、インターポーザ3の下側に配置されていてもよい。
図15に示す貼付型生体センサ1は、複数の電子部品4は、インターポーザ3の下側に実装されている。すなわち、複数の電子部品は、基材2の上側およびインターポーザ3の下側に配置されている。
図15に示す貼付型生体センサ1において、そのインターポーザ3は、図16に示すように、支持基板31と、下側配線層32と、上側配線層33と、ビア部34とを備える。下側配線層32は、基材側中継端子35(図1の実施形態における図6Bに参照される下側端子に相当)と、電子部品側中継端子39(図6Bに参照される上側端子に相当)と、下側配線36とを備える。すなわち、電子部品4および配線層7に実装する全ての端子は、支持基板31の下面に設けられている。
下側配線層32は、基材側中継端子35および電子部品側中継端子39の端部から連続する複数(10つ)の下側配線36A〜36Jを備える。
上側配線層33は、ビア部34と連続する複数(2つ)の上側配線40A、40Bを備える。
ビア部34は、下側配線層32および上側配線層33を上下方向に連続する複数(3つ)のビア34A〜34Cを備える。
1 貼付型生体センサ
2 基材
3 インターポーザ
4 電子部品
5 感圧接着層
6 基材層
7 配線層
62 電子部品側電気的接続点
64 基材側電気的接続点
2 基材
3 インターポーザ
4 電子部品
5 感圧接着層
6 基材層
7 配線層
62 電子部品側電気的接続点
64 基材側電気的接続点
Claims (5)
- 伸縮性を有し、生体表面に貼付するための基材と、
前記基材の厚み方向一方側に配置されるインターポーザと、
前記基材の厚み方向一方側に配置される電子部品と
を備え、
前記基材は、感圧接着層、基材層、および、配線層を備え、
前記電子部品は、前記インターポーザを介して、前記基材の前記配線層と電気的に接続されていることを特徴とする、貼付型生体センサ。 - 前記基材と前記インターポーザとの電気的接続点における面積が、前記電子部品と前記インターポーザとの電気的接続点における面積よりも大きいことを特徴とする、請求項1に記載の貼付型生体センサ。
- 前記基材と前記インターポーザとの電気的接続点の数が、前記電子部品と前記インターポーザとの電気的接続点の数と同一であるか、または、その数よりも少ないことを特徴とする、請求項1または2に記載の貼付型生体センサ。
- 前記インターポーザが、柔軟性を有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の貼付型生体センサ。
- 前記インターポーザの曲げ剛性が、3.0×1012GPa・μm4以下であることを特徴とする、請求項4に記載の貼付型生体センサ。
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