5倍伸ばしても壊れず、蒸れない導電フィルム：膜厚300nmと極薄

理化学研究所（理研）は、伸縮性と通気性に優れたナノスケールの異方性導電フィルム（ACF）を開発した。熱や圧力を加えなくても電子素子同士を接合でき、500％を超える引っ張りひずみを与えても接続部は破損しないという。

[馬本隆綱，EE Times Japan]

厚み方向のみに導通し面内方向では絶縁性を保つ異方導電構造を実現

　理化学研究所（理研）創発物性科学研究センター創発ソフトシステム研究チームの李成薫研究員と染谷隆夫チームディレクターらによる研究グループは2026年9月、伸縮性と通気性に優れたナノスケールの異方性導電フィルム（ACF）を開発したと発表した。熱や圧力を加えなくても電子素子同士を接合でき、500％を超える引っ張りひずみを与えても接続部は破損しないという。

上図は伸縮配線基板上に発光素子を接合した模式図と実験の模様。下図は手首皮膚上で伸縮配線基板同士を接合した様子と、手首皮膚上で伸縮させた様子［クリックで拡大］ 出所：理研

　皮膚などに密着させて生体信号を計測するウェアラブルデバイスや柔軟に変形するソフトロボットなどの開発が進む。これらの用途では、電子素子同士を接続し破損させることなく集積するための実装技術が求められる。

　素子同士を接続する手法の1つとしてACFが採用されているが、これまでのACFは厚みが数マイクロメートル以上の製品も多く、接続部の柔軟性が損なわれることがあった。また、接続時に加熱などを行うことで損傷が発生することもある。通気性が低いと皮膚がかぶれるなどの課題もあった。

　研究グループは今回、規則的に並んだ円盤状の金属ナノワイヤ（銀ナノワイヤ）を作製し、この上からエラストマーである「スチレン・エチレン・スチレン共重合体（SEBS）」を浸み込ませて成膜。膜厚が約300nmという極薄のACFを作製した。

　SEBSの塗布濃度を最適化すれば、銀ナノワイヤの一部をフィルム表面へ適度に露出させられるという。これにより、厚み方向のみに導通し、面内方向では絶縁性を保つ異方導電構造を実現した。銀ナノワイヤの円盤構造がフィルムの伸びに応じて変形するため、500％を超える引っ張りひずみを加えても、接続部が破損しないことを確認した。

　エタノールの揮発を利用し、大気中において常温、無加圧で接合できる技術を用い、電極フィルム同士を隙間なく接合させることにも成功した。これにより接合した後も曲率半径500μmの波状曲面や微細な凹凸面に密着させられるという。水蒸気透過率は1200g/m²/dayを達成した。

伸縮／通気ACFの作製プロセスと引っ張り時の構造変化［クリックで拡大］ 出所：理研

接合プロセスと高い生体適合性［クリックで拡大］ 出所：理研

　電気的特性を評価した。500％以上の引っ張りひずみを加えた状態や、伸縮を1000回繰り返した後でも、厚み方向の電気抵抗はわずかに変化しただけで済むなど、高い導通安定性を確認した。200μm間隔の電極間における絶縁性も維持された。

　開発したフィルムの有用性も調べた。配線ピッチ500μmの伸縮配線基板上に発光素子を実装し、基板全体を500％引き伸ばした。この状態でも断線や短絡はなく安定して発光し続けた。開発したフィルムで伸縮配線同士を接続し、手首の皮膚上に実装し動作を検証したところ、正常に動くことを確認した。

上図は引っ張り時における厚み方向の電気抵抗および、1000回伸縮サイクル後の厚み方向の電気抵抗。下図は200μmの配線間隔を設けて配線フィルムを接合した様子および、配線フィルム間に電圧を印加した時の電流特性［クリックで拡大］ 出所：理研