CN111328470A - 伸缩性电路基板和物品 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种伸缩性电路基板,其具有:基材,该基材具有伸缩性;配线,该配线位于上述基材的第1面侧,具有包含沿着作为上述基材的上述第1面的面内方向之一的第1方向排列的多个山部和谷部的波纹形状部;和调整层,该调整层位于上述基材的上述第1面侧,并且按照在俯视时至少与上述配线所在的配线区域重叠的方式存在,并具有上述波纹形状部,上述调整层的杨氏模量小于上述配线的杨氏模量。

Description

伸缩性电路基板和物品
技术领域
本发明涉及具备具有伸缩性的基材和配线的伸缩性电路基板。
背景技术
近年来,伸缩性电子(也称为可伸缩电子)受到关注,正在积极地进行可伸缩的伸缩性电路基板的开发。作为获得伸缩性电路基板的方法之一,专利文献1中提出了下述方法:预先使具有伸缩性的基材伸长,在伸长状态的基材上配置金属薄膜后,使基材松弛。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-281406号公报
非专利文献
非专利文献1:Seungjun Chung等人,“Inkjet-printed stretchable silverelectrode on wave structured elastomeric substrate”,Appl.Phys.Lett.98,153110(2011)
非专利文献2:Jaemyon Lee等人,“Lateral-crack-free,buckled,inkjet-printed silver electrodes on highly pre-stretched elastomeric substrates”,Appl.Phys.46(2013)105305
非专利文献3:Junghwan Byun等人,“Fully printable,strain-engineeredelectronic wrap for customizable soft electronics”,Scientific Reports 7:45328,24March 2017
非专利文献4:Martin Kaltenbrunner等人,“An ultra-lightweight design forimperceptible plastic electronics”,Nature,July 2013
非专利文献5:Tomoyuki Yokota等人,“Ultraflexible organic photonicskin”,Sci.Adv.2016;2:e1501856 15April 2016
发明内容
发明所要解决的课题
在上述伸缩性电路基板的制造方法中,使基材松弛而基材发生收缩时,金属薄膜变形为波纹状,具有山部和谷部沿着基材的面内方向反复出现的波纹形状部。对于具有波纹形状部的金属薄膜来说,若使基材伸长,则将波纹形状部在面内方向展开,由此能够追随基材的伸长。因此,在这种伸缩性电路基板中,能够抑制金属薄膜的电阻值随着基材的伸缩而发生变化。
另一方面,在上述伸缩性电路基板的制造方法中,当金属薄膜变形为波纹状时,由于伸长时的基材伸长率的偏差、基材上的金属薄膜的分布密度之差等,变形的程度会根据位置而产生偏差。若金属薄膜的变形程度存在偏差,则金属薄膜中所产生的弯曲或屈曲的程度有时会局部变大。在金属薄膜中所产生的弯曲或屈曲的程度局部较大的部位,应力集中,会发生折断等破损,或者在反复使伸缩性电路基板伸缩时电阻值会上升。
本发明是鉴于上述问题而进行的,其目的在于提供一种能够抑制配线的折断等破损及配线的电阻值上升的伸缩性电路基板。
用于解决课题的手段
为了达到上述目的,本发明提供一种伸缩性电路基板,其具有:基材,该基材具有伸缩性;配线,该配线位于上述基材的第1面侧,具有包含沿着作为上述基材的上述第1面的面内方向之一的第1方向排列的多个山部和谷部的波纹形状部;和调整层,该调整层位于上述基材的上述第1面侧,并且按照在俯视时至少与上述配线所在的配线区域重叠的方式存在,并具有上述波纹形状部,上述调整层的杨氏模量小于上述配线的杨氏模量。
另外,本发明提供一种伸缩性电路基板,其具有:基材,该基材具有伸缩性;配线,该配线位于上述基材的第1面侧,具有包含沿着作为上述基材的上述第1面的面内方向之一的第1方向排列的多个山部和谷部的波纹形状部;和调整层,该调整层位于上述基材的上述第1面侧,并且按照在俯视时至少与上述配线所在的配线区域重叠的方式存在,并具有上述波纹形状部,上述调整层的杨氏模量大于上述基材的杨氏模量。
另外,本发明提供一种物品,其具有上述的伸缩性电路基板。
发明的效果
根据本发明,发挥出能够抑制配线的折断等破损和配线的电阻值上升的效果。
附图说明
图1是示出本发明的伸缩性电路基板的一例的示意性俯视图和截面图。
图2是示出本发明的伸缩性电路基板的另一例的示意性截面图。
图3是示出本发明的伸缩性电路基板的另一例的示意性截面图。
图4是示出本发明的伸缩性电路基板的另一例的示意性截面图。
图5是示出本发明的伸缩性电路基板的另一例的示意性截面图。
图6是示出本发明的伸缩性电路基板中的配线的波纹形状部的一例的示意图。
图7是示出本发明的伸缩性电路基板的另一例的示意性截面图。
图8是示出本发明的伸缩性电路基板的另一例的示意性截面图。
图9是示出本发明的伸缩性电路基板中的配线的一例的示意性俯视图。
图10是示出本发明的伸缩性电路基板的另一例的示意性俯视图和截面图。
图11是示出本发明的伸缩性电路基板的另一例的示意性截面图。
图12是示出本发明的伸缩性电路基板的另一例的示意性截面图。
图13是示出本发明的伸缩性电路基板的另一例的示意性截面图。
图14是示出本发明的伸缩性电路基板的另一例的示意性截面图。
图15是示出本发明的伸缩性电路基板的另一例的示意性截面图。
图16是示出本发明的伸缩性电路基板的另一例的示意性俯视图。
图17是示出本发明的伸缩性电路基板的另一例的示意性截面图。
图18是示出本发明的伸缩性电路基板的另一例的示意性截面图。
图19是示出本发明的伸缩性电路基板的另一例的示意性截面图。
图20是示出本发明的伸缩性电路基板的另一例的示意性俯视图。
图21是示出本发明的伸缩性电路基板的另一例的示意性截面图。
图22是示出本发明的伸缩性电路基板的另一例的示意性截面图。
图23是示出本发明的伸缩性电路基板的另一例的示意性截面图。
图24是示出本发明的伸缩性电路基板的另一例的示意性截面图。
图25是示出本发明的伸缩性电路基板的制造方法的一例的流程图。
图26是示出本发明的伸缩性电路基板的制造方法的另一例的流程图。
图27是示出本发明的伸缩性电路基板的制造方法的另一例的流程图。
具体实施方式
下面,对本发明的伸缩性电路基板进行详细说明。本发明的伸缩性电路基板具有2个方式。下面,分成各方式来进行说明。
A.第1方式
本发明的第1方式的伸缩性电路基板具有:基材,该基材具有伸缩性;配线,该配线位于上述基材的第1面侧,具有包含沿着作为上述基材的上述第1面的面内方向之一的第1方向排列的多个山部和谷部的波纹形状部;和调整层,该调整层位于上述基材的上述第1面侧,并且按照在俯视时至少与上述配线所在的配线区域重叠的方式存在,并具有上述波纹形状部,上述调整层的杨氏模量小于上述配线的杨氏模量。
此处,“伸缩性”是指能够伸缩的性质,即,能够从作为常态的非伸长状态伸长、并且在从该伸长状态释放时能够复原的性质。非伸长状态是指未施加拉伸应力时的状态。伸缩性也称为可伸缩。
“位于基材的第1面侧的配线”是指,配线可以直接位于基材的第1面,配线也可以隔着其他构件间接地位于基材的第1面。
另外,“位于基材的第1面侧的调整层”是指,调整层可以直接位于基材的第1面,调整层也可以隔着其他构件间接地位于基材的第1面。
需要说明的是,关于位于基材的第1面侧的构件,可以与上述位于基材的第1面侧的配线和位于基材的第1面侧的调整层相同。
参照附图对本方式的伸缩性电路基板进行说明。需要说明的是,在本发明中参照的附图中,对同一部分或具有同样功能的部分附以相同符号或类似的符号,有时省略其重复说明。
图1的(a)、(b)是示出本方式的伸缩性电路基板的一例的示意性俯视图和截面图,图1的(b)是图1的(a)的A-A线截面图。图1的(a)、(b)中示例出的伸缩性电路基板1具有:具有伸缩性的基材2;位于基材2的第1面2a侧的配线4;和位于基材2的第1面2a侧且位于配线4所在的配线区域21并具有比配线4更小的杨氏模量的调整层3。在图1的(a)、(b)中,调整层3位于基材2与配线4之间。需要说明的是,调整层3也可以位于配线4的与基材2侧的面相反侧的面。另外,在图1的(a)、(b)中,调整层3位于基材2的第1面2a侧的整个面,不仅是配线区域21,还位于与配线区域21相邻并搭载有功能性构件5的功能性构件区域22。需要说明的是,调整层3只要至少位于配线区域21即可。另外,伸缩性电路基板1可以在基材2的第1面2a侧具有功能性构件5。
在伸缩性电路基板1中,配线4和调整层3具有基材2的第1面2a的法线方向上的山部31、33、35和谷部32、34、36沿着基材2的第1面2a的面内方向反复出现的波纹形状部30。在图1的(a)、(b)中,山部31是在配线4的与基材2侧的面相反侧的面上出现的山部,山部33是在配线4的基材2侧的面上出现的山部、和在调整层3的与基材2侧的面相反侧的面上出现的山部,山部35是在调整层3的基材2侧的面上出现的山部。另外,谷部32是在配线4的与基材2侧的面相反侧的面上出现的谷部,谷部34是在配线4的基材2侧的面上出现的谷部、和在调整层3的与基材2侧的面相反侧的面上出现的谷部,谷部36是在调整层3的基材2侧的面上出现的谷部。如后所述,在伸缩性电路基板的制造方法中,将配线4配置于预先伸长的状态的基材2的第1面2a侧,从基材2去除拉伸应力而使基材2收缩时,如图1的(b)所示,配线4变形为波纹状而具有波纹形状部30。同样地,调整层3也具有波纹形状部30。
需要说明的是,以下,有时将波纹形状部中从山部朝向谷部的方向、即波纹形状部的山部和谷部反复出现的方向称为第1方向。在图1的(a)、(b)中,配线4与第1方向D1平行地延伸。
本发明中,配线具有波纹形状部。由于基材具有伸缩性,因此在使伸缩性电路基板伸长的情况下,基材可以通过弹性变形而伸长。此处,假设若配线也同样地通过弹性变形而伸长,则配线的总长增加,配线的截面积减少,因此配线的电阻值增加。另外,还认为由于配线的弹性变形而使配线产生裂纹等破损。与此相对,本发明中,由于配线具有波纹形状部,因此在基材伸长时,配线按照降低波纹形状部的起伏的方式发生变形,即消除波纹形状,由此能够追随基材的伸长。因此,能够抑制配线的总长随着基材伸长而增加、以及配线的截面积减少。由此,能够抑制因伸缩性电路基板的伸长而使配线的电阻值增加。另外,能够抑制配线产生裂纹等破损。
顺便提及,在伸缩性电路基板的制造方法中,配线变形成波纹状时,由于伸长时的基材伸长率的偏差、基材上的金属薄膜的分布密度差异等,变形的程度会根据位置而产生偏差。若配线的变形程度存在偏差,则配线中所产生的弯曲或屈曲的程度有时会局部变大。在配线中所产生的弯曲或屈曲的程度局部较大的部位,应力集中。另外,通常,基材使用弹性体,配线使用金属或合金等,因此配线的杨氏模量与基材的杨氏模量相比非常大。即,配线与基材相比更硬,难以发生变形。因此,在配线中所产生的弯曲或屈曲的程度局部较大的部位,应力容易集中。在配线中应力集中的部位,会发生折断等破损,或者在反复伸缩伸缩性电路基板时电阻值会上升。
与此相对,根据本方式,通过使具有比配线更小的杨氏模量、即比配线柔软且容易变形的调整层位于基材的第1面侧的配线区域,能够使应力分散。因此,即使在配线中所产生的弯曲或屈曲的程度局部变大的情况下,也能降低弯曲或屈曲的程度局部较大的部位的应力集中。由此,能够抑制配线破损、或者反复伸缩伸缩性电路基板时配线的电阻值上升。
本方式的伸缩性电路基板至少具有:具有伸缩性的基材、配线和调整层。下面,对本方式的伸缩性电路基板的各构成进行说明。
1.调整层
典型地说,本方式中的调整层为下述构件:其位于基材的第1面侧且位于配线区域,具有基材的第1面的法线方向上的山部和谷部沿着基材的第1面的面内方向反复出现的波纹形状部,具有比配线小的杨氏模量。
调整层的杨氏模量小于配线的杨氏模量。另外,调整层的杨氏模量优选大于具有伸缩性的基材的杨氏模量。即,调整层优选具有配线和基材的中间的杨氏模量。这是因为,通过使具有配线和基材的中间的杨氏模量、即比配线柔软且容易变形、比基材硬且难以变形的调整层位于基材的第1面侧的配线区域,能够减小应力集中。
另外,如后所述,本方式的伸缩性电路基板在基材和配线之间具有支撑基材的情况下,调整层的杨氏模量可以小于支撑基材的杨氏模量,可以与支撑基材的杨氏模量相同,也可以大于支撑基材的杨氏模量。其中,调整层的杨氏模量优选小于支撑基材的杨氏模量。这是因为,通过使具有比配线和支撑基材小的杨氏模量、即比配线和支撑基材柔软且容易变形的调整层位于基材的第1面侧的配线区域,能够减小应力集中。
具体地说,调整层的杨氏模量能够小于配线的杨氏模量的1倍,优选为0.9倍以下、更优选为0.1倍以下、进一步优选为0.05倍以下。另外,调整层的杨氏模量能够为配线的杨氏模量的0.001倍以上,优选为0.01倍以上。
另外,调整层的杨氏模量能够超过具有伸缩性的基材的杨氏模量的1倍,优选为1.1倍以上、更优选为2倍以上。另外,调整层的杨氏模量能够为具有伸缩性的基材的杨氏模量的100倍以下,优选为10倍以下。
这是因为,无论调整层的杨氏模量过小或过大,有时均难以使应力集中减小。
另外,调整层的杨氏模量例如能够为1GPa以下,优选为100MPa以下、更优选为10MPa以下。另外,调整层的杨氏模量例如能够为10kPa以上,优选为1MPa以上。这是因为,无论调整层的杨氏模量过小或过大,有时均难以使应力集中减小。
需要说明的是,各构件的杨氏模量是室温(25℃)下的杨氏模量。
作为调整层的杨氏模量的测定方法,可以采用使用调整层的样品,依照JIS K6251实施拉伸试验的方法。另外,作为求出调整层的杨氏模量的方法,也可以采用依照ISO14577基于纳米压痕法的测定方法。具体地说,调整层的杨氏模量可以利用纳米压痕仪进行测定。作为准备调整层的样品的方法,可以举出:从伸缩性电路基板取出调整层的一部分作为样品的方法;将构成伸缩性电路基板前的调整层的一部分作为样品取出的方法。除此以外,作为求出调整层的杨氏模量的方法,也可以采用下述方法:对构成调整层的材料进行分析,基于材料的现有数据库求出调整层的杨氏模量。
需要说明的是,求出配线、具有伸缩性的基材、和支撑基材等各构件的杨氏模量的方法与上述求出调整层的杨氏模量的方法相同。另外,计算出这些杨氏模量的方法也可以根据构件的形态适当使用合适的规格。例如,对于后述的伸缩控制部或支撑基材,可以采用依照ASTM D882实施拉伸试验的方法。
调整层具有波纹形状部。需要说明的是,关于波纹形状部,可以与后述的配线所具有的波纹形状部相同。
调整层的材料只要具有上述杨氏模量即可,可以具有伸缩性,也可以不具有伸缩性。其中,调整层的材料优选具有伸缩性。这是因为,调整层包含具有伸缩性的材料时,对于变形具有耐性。
作为在调整层中使用的不具有伸缩性的材料,例如可以举出树脂。作为树脂,可以使用一般的树脂,例如,可以使用热塑性树脂、热固性树脂、光固化性树脂等中的任一种。另外,调整层包含树脂的情况下,作为调整层,也可以使用树脂基材。
作为在调整层中使用的具有伸缩性的材料的伸缩性,可以与后述具有伸缩性的基材的伸缩性相同。
作为在调整层中使用的具有伸缩性的材料,例如可以举出弹性体。作为弹性体,可以使用一般的热塑性弹性体和热固性弹性体,具体地说,可以举出苯乙烯系弹性体、烯烃系弹性体、氨基甲酸酯系弹性体、酰胺系弹性体、硅酮橡胶、氨基甲酸酯橡胶、氟橡胶、聚丁二烯、聚异丁烯、聚苯乙烯丁二烯、聚氯丁二烯等。构成调整层的材料为这些树脂的情况下,调整层可以具有透明性。另外,调整层也可以具有遮光性、例如屏蔽紫外线的特性。例如,调整层可以为黑色。另外,调整层的颜色与基板的颜色可以相同。也可以使调整层具有设计性而具有装饰的作用。
另外,调整层与配线接触的情况下,优选具有绝缘性。若为树脂或弹性体,则能够为具有绝缘性的调整层。
调整层只要至少位于配线区域即可,例如,可以位于基材的第1面侧的整个面,也可以部分地位于基材的第1面侧。
其中,例如如图1的(b)、图2的(a)~(c)所示,调整层3优选连续地位于配线区域21和与配线区域21相邻并搭载有功能性构件5的功能性构件区域22。
此处,在伸缩性电路基板中,由于基材的厚度的偏差、及设置于基材的配线的分布密度的差异等,波纹形状部的山部的高度有时会局部变大。例如,在配线与功能性构件的边界附近,有时会在配线产生大的山部。这种情况下,向配线与功能性构件之间的电接合部施加大的应力,电接合部有可能被破坏。
与此相对,通过使调整层连续地位于配线区域和功能性构件区域,在配线与功能性构件的边界附近,能够抑制配线产生大的山部。由此,能够抑制配线与功能性构件之间的电接合部发生破坏。需要说明的是,后述功能性构件周围区域也能够视为配线区域的一部分。
调整层连续地位于配线区域和功能性构件区域的情况下,调整层只要至少连续地位于配线区域和功能性构件区域即可,例如,调整层3可以如图1的(b)和图2的(a)中示例出的那样位于功能性构件区域22的整个区域,也可以如图2的(b)~(c)中示例出的那样部分地位于功能性构件区域22。调整层部分地位于功能性构件区域的情况下,例如,调整层在俯视时可以具有:含有使功能性构件的一部分露出的开口部的形状。
另外,调整层3也可以如图2的(d)中示例出的那样不存在于功能性构件区域22,即,不是连续地位于配线区域21和功能性构件区域22。该情况下,如后所述,本方式的伸缩性电路基板优选具有下述第2伸缩控制部:其位于基材的第1面侧、基材的第2面侧、或基材的内部,并且位于在功能性构件区域的周围所存在的功能性构件周围区域,扩展至功能性构件周围区域与功能性构件区域之间的边界。即,第2伸缩控制部优选在俯视时位于功能性构件周围区域与功能性构件区域之间的边界。这是因为,通过在功能性构件周围区域设置第2伸缩控制部,并且第2伸缩控制部扩展至功能性构件周围区域与功能性构件区域之间的边界,能够在功能性构件的附近抑制在配线产生大的山部。由此,能够抑制配线与功能性构件之间的电接合部发生破损。另外,在配线具有用于与功能性构件连接的端子部的情况下,调整层可以在俯视时覆盖除配线的端子部以外的全部上述配线区域。
需要说明的是,关于上述调整层的位置,本方式的伸缩性电路基板在基材和配线之间具有支撑基材的情况也是相同的。
调整层只要位于基材的第1面侧即可,例如,调整层3可以如图1的(b)和图2的(c)中示例出的那样位于基材2与配线4之间,也可以如图2的(a)、(b)、(d)中示例出的那样位于配线4的与基材2侧的面相反侧的面。
另外,本方式的伸缩性电路基板在基材和配线之间具有支撑基材的情况下,例如,调整层3可以如图3的(a)所示那样位于支撑基材7与配线4之间,也可以如图3的(b)、(d)所示那样位于配线4的与支撑基材7侧的面相反侧的面,还可以如图3的(c)所示那样位于基材2与支撑基材7之间。另外,在调整层位于基材与支撑基材之间的情况下,本方式的伸缩性电路基板在基材和支撑基材之间具有粘接层时,调整层3可以如图3的(c)所示那样位于粘接层6与支撑基材7之间。另外,如图4所示,支撑基材7也可以位于配线4的与基材2侧的面相反侧的面。
其中,调整层优选位于配线的与基材侧的面相反侧的面。这是因为,通过使与配线相比杨氏模量小、与基材相比杨氏模量大的调整层位于配线的与基材侧的面相反侧的面,能够有效地减小应力集中。进而,在调整层位于配线的与基材侧的面相反侧的面时,调整层还作为形状保护层发挥功能。例如,在伸缩性电路基板的制造时,在制作出波纹形状部后,有时进行加压处理、加热加压处理。在进行了这种处理后,调整层位于配线的与基材侧的面相反侧的面时,还具有波纹形状部的形状不易崩坏的优点。
另外,在调整层位于基材与配线之间的情况下,本方式的伸缩性电路基板在基材和配线之间具有支撑基材时,调整层优选位于支撑基材与配线之间。这是因为,通过使与配线相比杨氏模量小的调整层位于配线的基材侧的面,能够有效地减小应力集中。
另外,本方式的伸缩性电路基板可以仅具有1层调整层,也可以具有2层以上的调整层。其中,优选在配线的两面侧、即配线的一个面侧和另一面侧分别具有第1调整层和第2调整层。通过使第1调整层和第2调整层位于配线的两面侧,能够使在配线中所产生的弯曲或屈曲的程度局部较大的部位容易集中的应力进一步分散。例如,在图5的(a)中,第1调整层3α位于配线4的一个面侧,第2调整层3β位于配线4的另一面侧,进而,支撑基材7位于第2调整层3β和基材2之间。另一方面,在图5的(b)中,第1调整层3α位于配线4的一个面侧,第2调整层3β位于配线4的另一面侧,进而,支撑基材7位于配线4和第2调整层3β之间。第1调整层3α和第2调整层3β的材料可以相同,也可以不同。另外,第1调整层3α和第2调整层3β的厚度也可以相同,也可以不同。
调整层通常不具有粘着性。本方式的伸缩性电路基板在基材和配线之间具有支撑基材的情况下,在基材和支撑基材之间有时具有粘接层,但调整层不同于这种粘接层。
此处,不具有粘着性是指调整层的粘着力为0.01N/25mm以下,优选为0.005N/25mm以下、更优选为0.001N/25mm以下。
作为调整层的粘着力的测定方法,可以采用使用调整层的样品实施180°剥离试验的方法。作为准备调整层的样品的方法,可以举出:从伸缩性电路基板取出调整层的一部分作为样品的方法;将构成伸缩性电路基板前的调整层的一部分作为样品取出的方法。除此以外,作为调整层的粘着力的测定方法,也可以采用下述方法:对构成调整层的材料进行分析,基于材料的现有数据库求出调整层的粘着力。在180°剥离试验中,首先,采集宽度25mm的试验片,在试验片的调整层侧的面贴合宽度25mm的玻璃板。接下来,使用拉伸试验机,以拉伸速度:1200mm/分钟、剥离角:180°、温度:20℃、湿度:50%的条件测定对于玻璃板的粘着力(N/25mm)。
作为调整层的厚度,只要是可承受伸缩的厚度即可,根据调整层的材料等适当选择。调整层的厚度例如能够为0.1μm以上、优选为1μm以上、更优选为10μm以上。另外,调整层的厚度例如能够为1mm以下、优选为500μm以下、更优选为100μm以下。若调整层过薄,有时无法充分获得减小应力集中的效果。另外,若调整层过厚,即使杨氏模量满足上述关系,调整层的弯曲刚性也会变大,有时难以减小应力集中。需要说明的是,弯曲刚性是指作为对象的构件的截面惯性矩与构成作为对象的构件的材料的弹性系数之积,单位为N·m2或Pa·m4。关于调整层的截面惯性矩,利用与伸缩性电路基板的伸缩方向正交的平面将调整层中与配线重叠的部分切断,基于此时的截面来算出。另外,随着从功能性构件区域朝向配线侧区域,调整层的厚度可以至少局部性地减少。
作为将调整层配置于基材的第1面侧的方法,根据调整层的材料、伸缩性电路基板的层构成等适当进行选择。例如,可以举出:在基材的第1面侧涂布调整层用树脂组合物的方法;藉由粘接层将调整层贴合至基材的第1面侧的方法;对基材和调整层进行热层压的方法;将基材和调整层同时成型的方法;等。
需要说明的是,以下,在藉由粘接层将调整层贴合至基材的第1面侧的情况下,有时将该粘接层称为第1粘接层。
作为第1粘接层,没有特别限定,可以使用在电路基板中所用的一般的粘接剂或粘着剂。
第1粘接层通常具有波纹形状部。关于波纹形状部,可以与后述的配线所具有的波纹形状部相同。
作为第1粘接层的厚度,只要是能够伸缩、并且能够将调整层贴合至基材的第1面侧的厚度即可,例如能够为10μm以上100μm以下的范围内。
另外,第1粘接层也可以为分子粘接层。需要说明的是,“分子粘接”是指,将成为分子粘接剂的化合物赋予到2个被粘接体之间,通过化学键合将这2个被粘接体进行粘接接合。本发明中,可以通过基于分子粘接剂的化学键合来将基材和调整层粘接结合。
作为用于分子粘接层的分子粘接剂,可以使用公知的分子粘接剂,根据伸缩性电路基板的用途等适当选择。例如,可以举出硅烷偶联剂、硫醇系化合物等。
分子粘接层的厚度例如为几nm~100nm左右。
作为分子粘接层的配置方法,例如,可以举出利用分子粘接剂对基材的第1面、和调整层的与基材相向的面进行表面修饰的方法。
2.配线
本方式中的配线为下述构件:其位于基材的第1面侧,具有基材的第1面的法线方向上的山部和谷部沿着基材的第1面的面内方向反复出现的波纹形状部,并具有导电性。
本方式的伸缩性电路基板可以具有多条配线。在图1的(a)、(b)所示的示例中,配线4与波纹形状部30的山部31、33、35和谷部32、34、36反复出现的第1方向D1平行地延伸。另外,虽未进行图示,但伸缩性电路基板也可以具有在与第1方向不同的方向上延伸的配线。
波纹形状部的振幅例如能够为1μm以上、优选为10μm以上、更优选为50μm以上、进一步优选为100μm以上。另外,波纹形状部的振幅例如能够为500μm以下、优选为400μm以下、更优选为300μm以下。通过使波纹形状部的振幅为上述范围,配线容易追随基材的伸长而发生变形。
需要说明的是,波纹形状部的振幅是图6所示的符号S1、S2所表示的相邻的山部与谷部之间的在基材的第1面的法线方向上的距离。振幅S1是配线4的与基材侧的面相反侧的面中的波纹形状部30的在基材的法线方向上的振幅。另外,振幅S2是配线4的基材侧的面中的波纹形状部30的在基材的法线方向上的振幅。
关于波纹形状部的振幅,例如,在配线的长度方向上的一定范围测定相邻的山部与谷部之间的在基材的第1面的法线方向上的距离,求出它们平均,由此算出。配线的长度方向上的一定范围例如能够为10mm。作为测定相邻的山部与谷部之间的距离的测定器,可以使用利用了激光显微镜等的非接触式的测定器,也可以使用接触式的测定器。另外,也可以基于截面照片等图像来测定相邻的山部与谷部之间的距离。
波纹形状部的周期例如能够为10μm以上、优选为50μm以上、更优选为100μm以上。另外,波纹形状部的周期例如能够为1000μm以下、优选为750μm以下、更优选为500μm以下。通过使波纹形状部的周期为上述范围内,配线能够伸缩。
需要说明的是,波纹形状部的周期是图6所示的符号F所表示的第1方向D1上的相邻的山部的间隔。
关于波纹形状部的周期,例如,在配线的长度方向上的一定范围,测定第1方向上的相邻的山部的间隔,求出它们平均,由此算出。配线的长度方向上的一定范围例如能够为10mm。作为测定相邻的山部的间隔的测定器,可以使用利用了激光显微镜等的非接触式的测定器,也可以使用接触式的测定器。另外,也可以基于截面照片等图像来测定相邻的山部的间隔。
配线的杨氏模量大于调整层的杨氏模量,例如能够为100MPa以上、优选为200MPa以上。另外,配线的杨氏模量例如能够为300GPa以下、优选为200GPa以下、更优选为100GPa以下。配线的杨氏模量为上述范围内时容易发生应力集中,但本方式中通过配置调整层,能够减小应力集中。
需要说明的是,求出配线的杨氏模量的方法与上述求出调整层的杨氏模量的方法相同。
作为配线的材料,只要是能够利用波纹形状部的消除和生成来追随基材的伸长和收缩的材料即可。关于配线的材料,其本身可以具有伸缩性,也可以不具有伸缩性。
作为在配线中使用的不具有伸缩性的材料,例如,可以举出金、银、铜、铝、铂、铬等金属、包含这些金属的合金。配线的材料不具有伸缩性的情况下,作为配线,可以使用金属膜。
作为在配线中使用的具有伸缩性的材料的伸缩性,可以与后述具有伸缩性的基材的伸缩性相同。
作为在配线中使用的具有伸缩性的材料,例如,可以举出含有导电性颗粒和弹性体的导电性组合物。即,能够制成包含导电性颗粒和弹性体的配线。作为导电性颗粒,只要能够用于配线即可,例如,可以举出金、银、铜、镍、钯、铂、碳等的颗粒。其中,优选使用银颗粒。另外,作为弹性体,可以使用一般的热塑性弹性体和热固性弹性体,例如可以举出苯乙烯系弹性体、丙烯酸系弹性体、烯烃系弹性体、氨基甲酸酯系弹性体、硅酮橡胶、氨基甲酸酯橡胶、氟橡胶、丁腈橡胶、聚丁二烯、聚氯丁二烯。
另外,俯视时的配线的形状没有特别限定,其中,优选如图1的(a)中示例出的那样为直线状。这是因为伸缩性电路基板的设计容易。另外,配线也可以作为电极发挥功能。作为电极,例如,可以举出太阳能电池用的电极、有机电致发光用的电极等。
作为配线的厚度,只要是能够承受伸缩的厚度即可,根据配线的材料等适当选择。
例如,在配线的材料不具有伸缩性的情况下,配线的厚度能够为25nm以上、优选为50nm以上、更优选为100nm以上。另外,该情况下,配线的厚度能够为50μm以下、优选为10μm以下、更优选为5μm以下。
另外,在配线的材料具有伸缩性的情况下,配线的厚度能够为5μm以上、优选为10μm以上、更优选为20μm以上。另外,该情况下,配线的厚度能够为60μm以下、优选为50μm以下、更优选为40μm以下。
配线的宽度例如能够为50μm以上,并且能够为10mm以下。
作为配线的形成方法,根据材料等适当选择。在配线的材料不具有伸缩性的情况下,例如可以举出下述方法:通过蒸镀法、溅射法、镀覆法、金属箔的转印·压接等在基材上或支撑基材上形成金属膜后,通过光刻法将金属膜进行图案化。另外,在配线的材料具有伸缩性的情况下,例如可以举出下述方法:在支撑基材上,利用一般的印刷法以图案状印刷上述含有导电性颗粒和弹性体的导电性组合物。
3.具有伸缩性的基材
本方式中的基材是具有伸缩性的构件。基材包括位于配线侧的第1面、和位于第1面的相反侧的第2面。另外,基材例如也可以为板状的构件。
基材具有伸缩性。作为表示基材的伸缩性的参数的示例,可以举出复原率。关于基材的复原率,以常态(非伸长状态)为基准伸长到50%(初始长度的1.5倍)后,从该伸长状态释放时的复原率优选为80%以上、更优选为85%以上、进一步优选为90%以上。需要说明的是,复原率的上限为100%。
需要说明的是,复原率可以如下求出:准备宽25mm的试验片,将试验片伸长50%并保持1小时后,释放伸长并放置1小时使其复原,由下述计算式求出。
复原率(%)=(刚伸长后的长度-复原后的长度)÷(刚伸长后的长度-拉伸前的长度)×100
需要说明的是,刚伸长后的长度是指伸长50%的状态的长度。
另外,作为表示基材的伸缩性的参数的其他示例,可以举出伸长率。基材优选在不被破坏的情况下能够从非伸长状态伸长1%以上,更优选能够伸长20%以上,进一步优选能够伸长75%以上。通过使用这种具有伸缩性的基材,能够使伸缩性电路基板整体具有伸缩性。进而,在安装至人的手腕等身体的一部分的需要高伸缩的产品及用途中,能够使用伸缩性电路基板。据称,通常安装至人的腋下的产品在垂直方向上需要72%的伸缩性,在水平方向上需要27%的伸缩性。另外,据称安装至人的膝盖、肘部、臀部、脚腕、腋下部的产品在垂直方向上需要26%以上42%以下的伸缩性。另外,据称安装至人的其他部位的产品需要小于20%的伸缩性。
另外,优选的是,处于非伸长状态的基材的形状与从非伸长状态伸长后再次恢复到非伸长状态时的基材的形状之差小。需要说明的是,以下,有时将该差称为形状变化。基材的形状变化例如以面积比计能够为20%以下、更优选为10%以下、进一步优选为5%以下。通过使用形状变化小的基材,容易形成波纹形状部。
基材的杨氏模量例如能够为10MPa以下、优选为1MPa以下。另外,基材的杨氏模量能够为1kPa以上。通过使用具有这种杨氏模量的基材,能够使伸缩性电路基板整体具有伸缩性。
需要说明的是,求出基材的杨氏模量的方法与上述求出调整层的杨氏模量的方法相同。
作为基材的材料,只要具有伸缩性即可,例如可以举出弹性体,根据伸缩性电路基板的用途等适当选择。作为弹性体,可以使用一般的热塑性弹性体和热固性弹性体,具体地说,可以举出苯乙烯系弹性体、烯烃系弹性体、氨基甲酸酯系弹性体、酰胺系弹性体、腈系弹性体、氯乙烯系弹性体、酯系弹性体、1,2-聚丁二烯系弹性体、氟系弹性体、硅酮橡胶、氨基甲酸酯橡胶、氟橡胶、聚丁二烯、聚异丁烯、聚苯乙烯丁二烯、聚氯丁二烯等。若考虑机械强度、耐磨耗性,优选使用氨基甲酸酯系弹性体。另外,基材也可以包含硅酮。硅酮的耐热性、耐化学药品性、阻燃性优异,作为基材的材料是优选的。另外,作为基材的材料,例如也可以使用无纺布、织布、编织物等布。
基材的厚度没有特别限定,根据基材的材料适当选择,例如能够为10μm以上、优选为20μm以上、更优选为25μm以上,并且能够为10mm以下、优选为3mm以下、更优选为1mm以下。通过使基材的厚度为上述值以上,能够确保基材的耐久性。另外,通过使基材的厚度为上述值以下,能够确保伸缩性电路基板的安装舒适性。需要说明的是,若使基材的厚度过薄,有时会使基材的伸缩性受损。
另外,在图7的(a)中,符号S3表示在配线区域21中与波纹形状部30重叠的部分出现在基材2的第1面2a的山部211和谷部212的振幅。如图7的(a)所示,配线4的背面(基材2侧的面)与基材2的第1面2a较近地存在时,基材2的第1面2a的山部211和谷部212的振幅S3与配线4的背面处的波纹形状部30的振幅S2大致相等。另外,配线4的背面(基材2侧的面)与基材2的第1面2a接近的情况下,基材2的第1面2a的山部211和谷部212的振幅S3与配线4的背面处的波纹形状部30的振幅S2相等。
需要说明的是,例如在图1中,示出了在基材2的第2面2b未出现波纹形状部的示例,但不限于此。如图7的(a)所示,也可以在基材2的第2面2b也出现波纹形状部。在图7的(a)中,符号213和214表示在配线区域21中出现在基材2的第2面2b的山部和谷部。在图7的(a)所示的示例中,第2面2b的山部213出现在与第1面2a的谷部212重叠的位置,第2面2b的谷部214出现在与第1面2a的山部211重叠的位置。需要说明的是,虽未进行图示,但基材2的第2面2b的山部213和谷部214的位置也可以不与第1面2a的谷部212和山部211重叠。另外,基材2的第2面2b的山部213和谷部214的数量或周期可以与第1面2a的山部211和谷部212的数量或周期相同,也可以不同。例如,基材2的第2面2b的山部213和谷部214的周期可以大于第1面2a的山部211和谷部212的周期。这种情况下,基材2的第2面2b的山部213和谷部214的周期可以为第1面2a的山部211和谷部212的周期的1.1倍以上、也可以为1.5倍以上、还可以为2.0倍以上。需要说明的是,“基材2的第2面2b的山部213和谷部214的周期大于第1面2a的山部211和谷部212的周期”是包括在基材2的第2面2b未出现山部和谷部的情况的概念。
在图7的(a)中,符号S4表示在配线区域21中与波纹形状部30重叠的部分出现在基材2的第2面2b的山部213和谷部214的振幅。第2面2b的振幅S4可以与第1面2a的振幅S3相同,也可以不同。例如,第2面2b的振幅S4可以小于第1面2a的振幅S3。例如,第2面2b的振幅S4可以为第1面2a的振幅S3的0.9倍以下、也可以为0.6倍以下。另外,第2面2b的振幅S4可以为第1面2a的振幅S3的0.1倍以上、也可以为0.2倍以上。基材2的厚度小的情况下,第2面2b的振幅S4相对于第1面2a的振幅S3的比例容易变大。需要说明的是,“基材2的第2面2b的山部213和谷部214的振幅小于第1面2a的山部211和谷部212的振幅”是包括在基材2的第2面2b未出现山部和谷部的情况的概念。
另外,在图7的(a)中,示出了第2面2b的山部213和谷部214的位置与第1面2a的谷部211和山部212的位置一致的示例,但不限于此。如图7的(b)所示,第2面2b的山部213和谷部214的位置也可以相对于第1面2a的谷部211和山部213的位置偏移J。将在基材的第1面2a中与波纹形状部30重叠的部分出现的山部211和谷部212的周期设为F3时,偏移量J例如为0.1×F3以上、也可以为0.2×F3以上。
另外,本方式的伸缩性电路基板可以仅具有1层基材,也可以具有2层以上的基材。例如,在图8中,基材2从配线4侧起依次具有第1基材2α和第2基材2β。第1基材2α和第2基材2β的杨氏模量可以相同,也可以不同。其中,第1基材2α的杨氏模量优选小于第2基材2β的杨氏模量。这种情况下,杨氏模量相对小的第1基材2α作为调整层的辅助层发挥功能,杨氏模量相对大的第2基材2β作为收缩力提高层发挥功能。第1基材2α的杨氏模量能够小于第2基材2β的杨氏模量的1倍、优选为0.9倍以下、更优选为0.7倍以下。另外,第1基材2α的杨氏模量能够为第2基材2β的杨氏模量的0.01倍以上、优选为0.05倍以上。另外,例如在基材2β为布的情况下,若伸长率超过阈值则会急剧降低,因此作为防止伸缩性电路基板过度伸长的限幅器发挥功能。第1基材2α和第2基材2β的材料可以相同,也可以不同。另外,第1基材2α和第2基材2β的厚度也可以相同,也可以不同。第1基材2α的厚度例如优选大于在配线区域中与波纹形状部重叠的部分出现在配线的基材侧的面上的山部和谷部的振幅(S2)。另外,第1基材2α的厚度例如优选大于在配线区域中与波纹形状部重叠的部分出现在基材的第1面上的山部和谷部的振幅(S3)。
4.功能性构件
本方式的伸缩性电路基板能够具有下述功能性构件:其位于基材的第1面侧,并且位于与配线区域相邻并搭载功能性构件的功能性构件区域。
作为功能性构件,根据伸缩性电路基板的用途等适当选择,功能性构件可以为有源元件,可以为无源元件,也可以为机械元件。作为功能性构件,例如可以举出晶体管、LSI(Large-Scale Integration,大规模集成电路)、MEMS(Micro Electro MechanicalSystems,微电子机械系统)、继电器、LED、OLED、LCD等发光元件、传感器、蜂鸣器等发声元件、产生振动的振动元件、控制冷却放热的珀耳帖元件或电热丝等冷放热部件、电阻器、电容器、电感器、压电元件、开关、连接器等。
其中,优选使用传感器。作为传感器,例如可以举出温度传感器、压力传感器、光传感器、光电传感器、非接触式传感器、剪切力传感器、磁传感器、激光传感器、微波传感器、湿度传感器、应变传感器、陀螺仪传感器、加速度传感器、位移传感器、气体传感器、GPS传感器、超声波传感器、气味传感器、脑电波传感器、电流传感器、振动传感器、脉波传感器、心电传感器、光度传感器等。特别是,传感器优选为能够测定心率、脉搏率、心电、血压、体温、血氧浓度、肌电、脑波等生物体信息的生物体传感器。
功能性构件与配线连接。关于功能性构件和配线的连接结构,可以应用一般的连接结构。
另外,为了增强连接功能性构件和配线的电接合部,可以用灌封剂等树脂覆盖功能性构件的周围。由此,能够提高功能性构件和配线的电接合部的机械可靠性。
功能性构件可以具有波纹形状部,也可以不具有波纹形状部,在能够承受伸缩的情况下,能够具有波纹形状部。例如,在功能性构件为TFT、OLED等的情况下,能够具有波纹形状部。需要说明的是,功能性构件区域可以具有波纹形状,也可以不具有波纹形状。在后者的情况下,功能性构件区域例如优选为平坦形状。
另外,作为功能性构件,可以利用配线的一部分。即,配线可以具有功能性元件部。功能性元件部例如可以设置于配线的端部,也可以设置于配线的中间部。需要说明的是,在图9的(a)所示的示例中,功能性元件部411具有比配线4的牵拉部(功能性元件部以外的部分)更宽的宽度。宽度变化的部分是功能性元件部411的外缘412。图9的(a)所示的功能性元件部411例如能够作为焊垫(pad)发挥功能。焊垫例如连接检查用的探针、软件重写用的端子等。另一方面,图9的(b)是示出功能性元件部411的另一示例的俯视图。在图9的(b)所示的示例中,功能性元件部411具有以螺旋状延伸的形状。开始以螺旋状延伸的部分是功能性元件部411的外缘412。图9的(b)所示的具有规定图案的电极部例如能够作为天线、压力传感器发挥功能。
5.支撑基材
本方式的伸缩性电路基板可以在基材与配线之间具有支撑基材。另外,本方式的伸缩性电路基板具有功能性构件的情况下,能够在基材与配线和功能性构件之间具有支撑基材。支撑基材是对配线和功能性构件进行支撑的构件。例如,图3的(a)~(d)是伸缩性电路基板1在基材2与配线4和功能性构件5之间具有支撑基材7的示例。
支撑基材位于基材与配线之间的情况下,在本方式的伸缩性电路基板的制造方法中,从粘接于支撑基材上的基材去除拉伸应力而使基材发生收缩时,在支撑基材和配线形成波纹形状部。支撑基材的特性、尺寸被设定成容易形成这样的波纹形状部。
支撑基材例如具有比基材的杨氏模量大的杨氏模量。支撑基材的杨氏模量例如能够为100MPa以上、优选为1GPa以上。另外,支撑基材的杨氏模量例如能够为基材的杨氏模量的100倍以上50000倍以下、优选为1000倍以上10000倍以下。通过如此设定支撑基材的杨氏模量,能够抑制波纹形状部的周期变得过小。另外,能够抑制在波纹形状部发生局部的弯折。另外,若支撑基材的杨氏模量过大,则松弛时的基材复原变得困难,而且容易发生基材的破裂或折断。另外,如后所述,在本方式的伸缩性电路基板具有位于配线区域并沿着波纹形状部的山部和谷部反复出现的第1方向排列的多个伸缩控制部的情况下,若支撑基材的杨氏模量过小,则在伸缩控制部的形成工序中支撑基材容易发生变形,其结果,伸缩控制部相对于配线和功能性构件的对位变得困难。
另外,支撑基材的杨氏模量也可以为基材的杨氏模量的100倍以下。
需要说明的是,求出支撑基材的杨氏模量的方法与上述求出调整层的杨氏模量的方法相同。
支撑基材通常具有波纹形状部。关于波纹形状部,可以与上述配线所具有的波纹形状部相同。
作为支撑基材,只要能够承受伸缩即可,例如可以举出树脂基材。作为构成树脂基材的材料,具体地说,可以举出聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚碳酸酯、聚烯烃、环烯烃聚合物、丙烯酸类树脂等。其中,由于耐久性、耐热性良好而优选使用聚萘二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺。
支撑基材的厚度只要是通过具有波纹形状部而能够伸缩的厚度即可,例如能够为500nm以上、优选为1μm以上,并且能够为10μm以下、优选为5μm以下。若支撑基材的厚度过薄,则支撑基材的制造工序、在支撑基材上形成构件的工序中的支撑基材的处理变得困难。另外,若支撑基材的厚度过厚,则松弛时的基材复原变得困难,有时无法得到目标的基材伸缩。
在支撑基材和基材之间可以配置有粘接层。
需要说明的是,以下,有时将位于支撑基材和基材之间的粘接层称为第2粘接层。
作为第2粘接层,没有特别限定,可以使用在电路基板中所用的一般的粘接剂或粘着剂。
第2粘接层通常具有波纹形状部。关于波纹形状部,可以与上述配线所具有的波纹形状部相同。
作为第2粘接层的厚度,只要是能够伸缩、并且能够将支撑基材贴合至基材的第1面侧的厚度即可,例如能够为5μm以上200μm以下的范围内、优选为10μm以上100μm以下的范围内。
另外,第2粘接层也可以为分子粘接层。本发明中,可以通过基于分子粘接剂的化学键合来将基材和支撑基材粘接结合。
关于分子粘接层,可以与上述第1粘接层相同。
作为分子粘接层的配置方法,例如,可以举出利用分子粘接剂对基材的第1面、和支撑基材的与配线和功能性构件侧的面相反侧的面进行表面修饰的方法。
6.第1伸缩控制部
本方式的伸缩性电路基板可以具有下述多个伸缩控制部:其位于基材的第1面侧、基材的第2面侧、或基材的内部,并且位于配线区域,沿着波纹形状部的山部和谷部反复出现的第1方向排列。需要说明的是,以下,有时将该伸缩控制部称为第1伸缩控制部。
第1伸缩控制部是为了控制基材的伸缩而设置的构件。
图10的(a)、(b)是示出本方式的伸缩性电路基板的另一示例的示意性俯视图和截面图,图10的(b)是图10的(a)的B-B线截面图。如图10的(a)、(b)所示,伸缩性电路基板1可以具有下述多个第1伸缩控制部41:其位于配线区域21,并沿着波纹形状部30的山部31、33、35和谷部32、34、36反复出现的第1方向D1排列。在图10的(a)、(b)中,第1伸缩控制部41位于基材2的第1面2a侧,并且位于配线4的与基材2侧的面相反侧的面和调整层3的与基材2侧的面相反侧的面。
通过在配线区域设置第1伸缩控制部,能够控制波纹形状部的周期或振幅等。因此,能够抑制在配线局部产生大的弯曲或屈曲。由此,能够抑制配线发生破损。
图11是图10的(b)的配线区域的放大图。如图11所示,在配线区域中,沿着在基材2的第1面2a的面内方向上山部31和谷部32反复出现的第1方向D1,以周期F2排列有多个第1伸缩控制部41。由此,在基材2中,沿着配线4延伸的方向以周期F2反复存在容易发生伸缩的部分和难以发生伸缩的部分。这种情况下,在使基材2松弛时,配线4容易产生具有与第1伸缩控制部41的周期F2对应的周期F1的波纹形状部30。即,能够利用第1伸缩控制部41来控制波纹形状部30的周期F1。
以下,对控制波纹形状部的周期的优点进行说明。通过沿着波纹形状部出现的第1方向以周期F2排列多个第1伸缩控制部,能够控制在配线出现的波纹形状部的周期F1。由此,能够抑制波纹形状部的周期F1紊乱而使波纹形状部的山部的高度局部变大。由此,能够抑制大的应力施加到配线而使配线发生破损。
需要说明的是,波纹形状部的周期是指第1方向上的波纹形状部的多个山部的间隔的平均值。另外,第1伸缩控制部的周期是指第1方向上的多个第1伸缩控制部的间隔的平均值。需要说明的是,以下,有时将波纹形状部的周期称为第1周期,将第1伸缩控制部的周期称为第2周期。
在适当地实现了利用第1伸缩控制部对波纹形状部的第1周期的控制的情况下,第1伸缩控制部以与波纹形状部的第1周期对应的第2周期排列。在图11所示的示例中,第1伸缩控制部41的第2周期F2与波纹形状部的第1周期F1相同。这种情况下,第1伸缩控制部41位于波纹形状部的特定相位的部分,例如位于波纹形状部的谷部32。多个第1伸缩控制部优选以与波纹形状部的周期对应的周期排列。
需要说明的是,根据基材的杨氏模量、厚度的不同,在设置于基材的配线中出现的波纹形状部的第1周期与多个第1伸缩控制部的第2周期有时不一致。例如,第1伸缩控制部的第2周期有时大于波纹形状部的第1周期,有时小于波纹形状部的第1周期。无论哪种情况下,配线区域中设有第1伸缩控制部的部分均容易成为波纹形状部的特定相位的部分。例如,能够使基材中设有第1伸缩控制部的部分为波纹形状部的山部或谷部。因此,能够抑制波纹形状部的第1周期发生紊乱,因而能够抑制波纹形状部的山部的高度局部变大。
这样,多个第1伸缩控制部能够起到控制在配线中产生的波纹形状部的第1周期的作用。
第1伸缩控制部的第2周期例如能够为波纹形状部的第1周期的m倍或1/n。此处,m和n为正整数。优选的是,m为3以下,n为4以下。第1伸缩控制部的第2周期例如能够为5μm以上10mm以下。
第1伸缩控制部的杨氏模量可以大于基材的杨氏模量,也可以为基材的杨氏模量以下。
第1伸缩控制部的杨氏模量大于基材的杨氏模量的情况下,第1伸缩控制部的杨氏模量例如能够为10GPa以上500GPa以下、优选为1GPa以上300GPa以下。若第1伸缩控制部的杨氏模量过小,则有时难以进行伸缩的控制。另外,若第1伸缩控制部的杨氏模量过大,在基材发生伸缩时,第1伸缩控制部有时会产生裂纹或龟裂等结构的破坏。
该情况下,第1伸缩控制部的杨氏模量例如能够为基材的杨氏模量的1.1倍以上5000倍以下、优选为10倍以上3000倍以下。通过在基材设置这样的第1伸缩控制部,能够抑制基材中与第1伸缩控制部在俯视时重叠的部分发生伸缩。因此,能够将基材分成容易发生伸缩的部分和难以发生伸缩的部分。由此,能够对基材中出现的波纹形状部的周期、振幅等进行控制。
需要说明的是,求出第1伸缩控制部的杨氏模量的方法与上述调整层的情况相同。
第1伸缩控制部的杨氏模量大于基材的杨氏模量的情况下,作为构成第1伸缩控制部的材料,可以使用金属材料。作为金属材料的示例,可以举出铜、铝、不锈钢等。另外,作为构成第1伸缩控制部的材料,可以使用一般的热塑性弹性体、或丙烯酸系、氨基甲酸酯系、环氧系、聚酯系、乙烯基醚系、多烯·硫醇系或硅酮系等的低聚物、聚合物等。
第1伸缩控制部的厚度例如能够为1μm以上100μm以下。
另外,在第1伸缩控制部的杨氏模量为基材的杨氏模量以下的情况下,第1伸缩控制部的杨氏模量例如能够为10MPa以下,也可以为1MPa以下。另外,第1伸缩控制部的杨氏模量例如能够为基材的杨氏模量的1倍以下,也可以为0.8倍以下。这种情况下,相较于第1伸缩控制部的杨氏模量大于基材的杨氏模量的情况,在基材中出现的波纹形状部的振幅变大,因此伸缩性电路基板的伸缩性也变大。另外,即使在第1伸缩控制部的杨氏模量为基材的杨氏模量以下的情况下,基材中俯视时与第1伸缩控制部重叠的部分和俯视时与第1伸缩控制部不重叠的部分之间会产生伸缩性的差异。即,能够将基材分成容易产生伸缩的部分和难以产生伸缩的部分。由此,能够控制在基材中出现的波纹形状部的周期、振幅等。
第1伸缩控制部的杨氏模量为基材的杨氏模量以下的情况下,作为构成第1伸缩控制部的材料,可以使用一般的热塑性弹性体和热固性弹性体,例如,可以举出苯乙烯系弹性体、丙烯酸系弹性体、烯烃系弹性体、氨基甲酸酯系弹性体、硅酮橡胶、氨基甲酸酯橡胶、氟橡胶、丁腈橡胶、聚丁二烯、聚氯丁二烯。
第1伸缩控制部的厚度例如能够为1μm以上100μm以下。
另外,也可以代替杨氏模量而用弯曲刚性来表示第1伸缩控制部的特性。即,第1伸缩控制部的弯曲刚性可以大于基材的弯曲刚性,也可以为基材的弯曲刚性以下。
需要说明的是,第1伸缩控制部的截面惯性矩基于用与伸缩性电路基板的伸缩方向正交的平面切断第1伸缩控制部时的截面而算出。
第1伸缩控制部的弯曲刚性大于基材的弯曲刚性的情况下,第1伸缩控制部的弯曲刚性例如能够为基材的弯曲刚性的1.1倍以上、优选为2倍以上、进一步优选为10倍以上。
另外,第1伸缩控制部的弯曲刚性为基材的弯曲刚性以下的情况下,第1伸缩控制部的弯曲刚性例如能够为基材的弯曲刚性的1倍以下、也可以为0.8倍以下。
第1伸缩控制部可以具有均匀的变形性,也可以构成为根据位置而显示出不同的变形性。例如,在第1伸缩控制部具有均匀厚度的情况下,能够具有均匀的变形性。另外,第1伸缩控制部可以包含第1部分和具有比第1部分更高的变形性的第2部分,该情况下,可以按照根据位置而显示出不同的变形性的方式来构成第1伸缩控制部。
在第1伸缩控制部41,例如如图12的(a)、(b)所示,第1部分41a可以构成第1方向D1上的第1伸缩控制部41的中央部,第2部分41b可以构成第1方向D1上的第1伸缩控制部41的两端部。即,第1伸缩控制部41可以包含第1部分41a、和夹持第1部分41a的一对第2部分41b。需要说明的是,图12的(a)是示出伸长状态的伸缩性电路基板的截面图,图12的(b)是示出图12的(a)所示的伸缩性电路基板松弛的状态的截面图。
另外,虽未进行图示,但在第1伸缩控制部,第2部分也可以构成第1伸缩控制部的中央部,第1部分也可以构成第1伸缩控制部的两端部。
第1伸缩控制部的第2部分的厚度可以比第1部分的厚度薄。另外,关于第2部分的厚度,随着远离第1部分,可以至少局部性地减少。在图12的(a)所示的示例中,第2部分41b的厚度随着远离第1部分41a侧而单调减少。这种情况下,基材的配线区域的变形性随着朝向第1伸缩控制部的端部而升高。其结果,如图12的(b)所示,第1伸缩控制部41的中央部、此处为第1部分41a容易成为谷部等波纹形状部的特定相位的部分。另外,第1部分容易沿着波纹形状部的山部或谷部的形状而变形。因此,能够在利用第1伸缩控制部的中央部确保波纹形状部的周期的稳定性的同时,维持基材的配线区域的变形性及伸缩性。
例如如图13的(a)所示,第1伸缩控制部41可以具有半球状的形状。这种情况下,在第1伸缩控制部的端部附近,其厚度随着朝向端部而减少。因此,能够在第1伸缩控制部构成上述的第1部分和第2部分。
该情况下,第1伸缩控制部的第1部分也容易成为波纹形状部的特定相位的部分。另外,第1伸缩控制部的第2部分容易沿着波纹形状部的山部或谷部的形状而变形。因此,能够在确保波纹形状部的周期的稳定性的同时,维持基材的配线区域的变形性及伸缩性。
关于第1伸缩控制部,例如如图13的(b)所示,第1伸缩控制部41的第2部分41b的密度分布可以小于第1伸缩控制部41的第1部分41a的密度分布。在图13的(b)所示的示例中,第2部分41b包含隔开间隙配置的多个构件。另外,第2部分的密度分布可以随着远离第1部分而变小。例如,构成第2部分的多个构件的宽度可以随着远离第1部分而变小,另外,构成第2部分的多个构件之间的间隙可以随着远离第1部分而变大。第2部分的各构件例如由与第1部分相同的材料构成。
该情况下,基材的配线区域的变形性也是与第1伸缩控制部的第1部分相比在第2部分升高。因此,第1部分容易成为波纹形状部的特定相位的部分。另外,第2部分容易沿着波纹形状部的山部或谷部的形状而变形。因此,能够在确保波纹形状部的周期的稳定性的同时,维持基材的配线区域的变形性及伸缩性。
另外,本方式的伸缩性电路基板在基材与配线之间具有支撑基材的情况下,关于第1伸缩控制部,例如如图13的(c)所示,第1伸缩控制部41的第2部分41b可以作为支撑基材7与基材2之间的空隙部而构成。这种情况下,第1伸缩控制部41的第1部分41a可以由能够作为粘接支撑基材7与基材2的粘接剂发挥功能的构件构成。由于在第2部分41b不存在构件,因此第2部分41b的变形性高于第1部分41a的变形性。因此,第1部分41a容易成为波纹形状部的特定相位的部分。另外,第2部分41b不会妨碍波纹形状部的生成及变形。因此,能够在确保波纹形状部的周期的稳定性的同时,维持基材的配线区域的变形性及伸缩性。
关于第1伸缩控制部,第2部分的杨氏模量可以小于第1部分的杨氏模量。这种情况下,基材的配线区域的变形性与第1伸缩控制部的第1部分相比在第2部分升高。因此,第1部分容易成为波纹形状部的特定相位的部分。另外,第2部分容易沿着波纹形状部的山部或谷部的形状而变形。因此,能够在确保波纹形状部的周期的稳定性的同时,维持基材的配线区域的变形性及伸缩性。
另外,本方式的伸缩性电路基板在基材与配线之间具有支撑基材的情况下、且第1伸缩控制部位于支撑基材与基材之间的情况下,可以将第1伸缩控制部构成为第1伸缩控制部的第2部分的杨氏模量小于第1部分的杨氏模量。这种情况下,第1伸缩控制部可以由能够作为粘接支撑基材与基材的粘接剂发挥功能的构件构成。
关于第1伸缩控制部,例如如图13的(d)所示,可以至少2个第1伸缩控制部41位于波纹形状部的1个周期的范围内且相互接触。这种情况下,在波纹形状部的山部的高度欲扩大时,相互接触的第1伸缩控制部被压缩,产生反弹力。因此,能够抑制设有相互接触的第1伸缩控制部的波纹形状部的山部的高度扩大。
第1伸缩控制部可以位于基材的第1面侧,可以位于基材的第2面侧,也可以位于基材的内部。
第1伸缩控制部位于基材的第1面侧的情况下,第1伸缩控制部41例如可以如图11所示那样位于配线4的与基材2侧的面相反侧的面,也可以如图14的(a)所示那样位于基材2与配线4之间。第1伸缩控制部位于基材与配线之间的情况下,第1伸缩控制部可以位于基材的第1面上,也可以位于设置在基材的第1面的凹部。另外,本方式的伸缩性电路基板在基材与配线之间具有支撑基材的情况下,第1伸缩控制部可以位于配线的与支撑基材侧的面相反侧的面,也可以位于支撑基材与配线之间。
第1伸缩控制部位于基材的内部的情况下,例如如图14的(b)所示,第1伸缩控制部41被埋入基材2的内部。这种基材和第1伸缩控制部例如可以如下获得:将树脂浇注到模具中并使模具的树脂固化而制作基材的情况下,在适当的时机将第1伸缩控制部投入模具中,由此获得。
第1伸缩控制部位于基材的第2面侧的情况下,第1伸缩控制部41例如可以如图14的(c)所示那样与基材2分开构成,也可以如图14的(d)、(e)所示那样与基材2一体地构成。另外,在第1伸缩控制部与基材一体地构成的情况下,第1伸缩控制41例如可以如图14的(b)所示那样为设置于基材2的凸部,也可以如图14的(c)所示那样为设置于基材2的凹部。需要说明的是,“一体地”是指在基材与第1伸缩控制部之间不存在界面。
即使在基材上设置由凹部构成的第1伸缩控制部的情况下,在基材的配线区域也沿着配线延伸的方向反复存在容易产生伸缩的部分和难以产生伸缩的部分。因此,能够抑制波纹形状部的周期紊乱而使波纹形状部的山部的高度局部变大。由此,能够抑制大的应力施加到配线而使配线发生破损。
例如如图15的(a)、(b)所示,第1伸缩控制部41可以设置于基材2的第1面2a侧和第2面2b侧两者。这种情况下,如图15的(a)所示,可以按照位于基材2的第1面2a侧的第1伸缩控制部41的第1部分41a与位于基材2的第2面2b侧的第1伸缩控制部41的第1部分41a在俯视时不重叠的方式配置有第1伸缩控制部41。需要说明的是,图15的(a)是示出伸长状态的伸缩性电路基板的截面图,图15的(b)是示出图15的(a)所示的伸缩性电路基板松弛的情况的截面图。在图15的(b)所示的示例中,位于基材2的第1面2a侧的第1伸缩控制部41与波纹形状部的谷部对应,位于基材2的第2面2b侧的第1伸缩控制部41与波纹形状部的山部对应。
第1伸缩控制部41例如可以如图10的(a)所示那样按照与配线4在俯视时重叠的方式存在,也可以如图16的(a)所示那样按照与配线4在俯视时不重叠的方式存在。需要说明的是,在图16的(a)中,省略了调整层。
第1伸缩控制部与配线在俯视时不重叠的情况下,第1伸缩控制部和配线能够位于同一平面上。即使在第1伸缩控制部与配线在俯视时不重叠的情况下,通过沿着波纹形状部出现的第1方向排列多个第1伸缩控制部,也能抑制波纹形状部的周期紊乱而使波纹形状部的山部的高度局部变大。由此,能够抑制大的应力施加到配线而使配线发生破损。需要说明的是,在第1伸缩控制部和配线位于同一平面上的情况下,能够在同一工序中同时形成两者。
俯视时的第1伸缩控制部的形状没有特别限定。例如如图10的(a)所示,第1伸缩控制部41可以沿着相对于波纹形状部出现的第1方向D1交叉的方向、例如正交的方向延伸,如图16的(b)所示,第1伸缩控制部41可以具有圆形,如图16的(c)所示,第1伸缩控制部41可以具有蜂窝形状。需要说明的是,在图16的(b)、(c)中,省略了调整层。第1伸缩控制部具有圆形的情况下,圆形可以为正圆的形状,也可以为椭圆的形状。
与矩形相比,圆形和蜂窝形状是各向同性的形状。因此,在对基材施加拉伸应力等力时,能够在基材中与第1伸缩控制部在俯视时重叠的部分及其周边产生各向同性的伸长。
第1伸缩控制部的形成方法根据材料等适当选择。例如可以举出下述方法:通过蒸镀法、溅射法等在基材上或支撑基材上形成金属膜后,通过光刻法将金属膜图案化。另外,可以举出下述方法:在基材上或支撑基材上,通过旋涂法等涂布法等在整个面形成有机层等树脂膜后,通过光刻法将树脂膜图案化。另外,例如可以举出下述方法:在基材上或支撑基材上,通过一般的印刷法以图案状印刷第1伸缩控制部的材料。这些方法中,优选使用材料效率好且能低成本地制作的印刷法。
7.第2伸缩控制部
本方式的伸缩性电路基板能够具有位于基材的第1面侧、基材的第2面侧、或基材的内部的第2伸缩控制部。第2伸缩控制部可以位于在功能性构件区域的周围存在的功能性构件周围区域,并扩展至功能性构件周围区域与功能性构件区域之间的边界。
如图10的(a)、(b)所示,伸缩性电路基板1能够具有下述第2伸缩控制部42:其位于在功能性构件区域22的周围存在的功能性构件周围区域23,并扩展至功能性构件周围区域23与功能性构件区域22之间的边界。在图10的(a)、(b)中,第2伸缩控制部42越过功能性构件周围区域23与功能性构件区域22之间的边界而扩展至功能性构件区域22,位于功能性构件区域22的整个区域。另外,第2伸缩控制部42位于基材2的第1面2a侧,并且位于功能性构件5的与基材2侧的面相反侧的面和调整层3的与基材2侧的面相反侧的面。
在功能性构件周围区域设有第2伸缩控制部,另外,第2伸缩控制部扩展至功能性构件周围区域与功能性构件区域之间的边界,由此在功能性构件的附近能够抑制在配线中产生大的山部。由此,能够抑制功能性构件与配线之间的电接合部发生破损。
需要说明的是,关于第2伸缩控制部的杨氏模量、弯曲刚性、材料、厚度等,可以与上述第1伸缩控制部相同。
第1伸缩控制部的杨氏模量与后述第2伸缩控制部的杨氏模量也可以相同。这种情况下,能够在同一工序中同时形成第1伸缩控制部和第2伸缩控制部,因此第1伸缩控制部的形成工序变得简便。
另外,第1伸缩控制部的杨氏模量与第2伸缩控制部的杨氏模量也可以不同。这种情况下,第2伸缩控制部的杨氏模量优选大于第1伸缩控制部的杨氏模量。
将基材的杨氏模量称为E1,将第2伸缩控制部的杨氏模量称为E21,将第1伸缩控制部的杨氏模量称为E22时,可以举出下述组合的示例。
例1:E1<E21=E22
例2:E1<E22<E21
例3:E22≤E1<E21
例4:E21=E22≤E1
第1伸缩控制部的材料及厚度与第2伸缩控制部的材料及厚度可以相同。这种情况下,第1伸缩控制部的形成工序变得简便。
另外,第1伸缩控制部的材料及厚度与第2伸缩控制部的材料及厚度也可以不同。这种情况下,第2伸缩控制部的厚度优选比第1伸缩控制部的厚度薄。这是因为,通常功能性构件比配线厚。通过使第2伸缩控制部的厚度薄于第1伸缩控制部的厚度,能够减小配线区域与功能性构件区域之间的凹凸及高低差。由此,能够抑制钩挂导致的元件剥落的发生。另外,能够降低使用者安装具备伸缩性电路基板的电子器件时的不适感。
第2伸缩控制部可以具有均匀的变形性,也可以构成为根据位置而显示出不同的变形性。例如,在第2伸缩控制部具有均匀厚度的情况下,能够具有均匀的变形性。另外,第2伸缩控制部可以包含第1部分和具有比第1部分高的变形性的第2部分,该情况下,可以将第2伸缩控制部构成为根据位置而显示出不同的变形性。例如,在图17的(a)、(b)所示的示例中,第2伸缩控制部42包含第1部分42a和具有比第1部分42a高的变形性的第2部分42b,第2部分42b与第1部分42a相比位于更靠近配线区域21侧。需要说明的是,图17的(a)是示出伸长状态的伸缩性电路基板的截面图,图17的(b)是示出图17的(a)所示的伸缩性电路基板松弛的状态的截面图。
第2伸缩控制部的第2部分的厚度可以比第1部分的厚度薄。另外,关于第2部分的厚度,随着朝向配线区域侧,可以至少局部性地减少。在图17的(a)所示的示例中,第2伸缩控制部42的第2部分42b的厚度随着从第1部分42a侧朝向配线区域21侧而单调减少。这种情况下,基材2的功能性构件周围区域23的变形性随着朝向配线区域21而升高。因此,能够抑制基材2的变形性在功能性构件区域22与配线区域21之间的边界或其附近急剧地发生变化。因此,在使伸缩性电路基板1松弛时,如图17的(b)所示,能够在位于功能性构件周围区域23的基材2和配线4中产生与在配线区域21出现的波纹形状部适合的变形。由此,能够抑制配线在功能性构件区域与配线区域之间的边界或其附近发生破损。
例如如图18的(a)、(b)所示,第2伸缩控制部42可以具有覆盖位于功能性构件区域22的功能性构件5的整个区域的半球状的形状。这种情况下,在第2伸缩控制部42中与第1部分42a相比位于更靠近配线区域21侧的第2部分42b,其厚度随着朝向配线区域21侧而减少。因此,基材的功能性构件周围区域的变形性随着朝向配线区域而升高。因此,能够抑制基材的变形性在功能性构件区域与配线区域之间的边界或其附近急剧地发生变化。由此,能够抑制配线在功能性构件区域与配线区域之间的边界或其附近发生破损。
关于第2伸缩控制部,例如如图18的(c)所示,第2伸缩控制部42的第2部分42b的密度分布可以小于第2伸缩控制部42的第1部分42a的密度分布。如图18的(c)所示,第2部分42b包含隔开间隙配置的多个构件。第2部分42b的密度分布可以随着朝向配线区域21而变小。例如,构成第2部分的多个构件的宽度可以随着朝向配线区域而变小,构成第2部分的多个构件之间的间隙也可以随着朝向配线区域而变大。第2部分的各构件例如由与第1部分相同的材料构成。
该情况下,基材的功能性构件周围区域的变形性随着朝向配线区域而升高。因此,能够抑制基材的变形性在功能性构件区域与配线区域之间的边界或其附近急剧地发生变化。由此,能够抑制配线在功能性构件区域与配线区域之间的边界或其附近发生破损。
需要说明的是,第2伸缩控制部的第1部分也可以包含隔开间隙而配置的多个构件。
另外,本方式的伸缩性电路基板在基材与配线之间具有支撑基材的情况下,第2伸缩控制部的第2部分可以作为支撑基材与基材之间的空隙部而构成。这种情况下,第2伸缩控制部的第1部分由能够作为粘接支撑基材与基材的粘接剂发挥功能的构件构成。由于在第2部分不存在构件,因此第2部分的变形性高于第1部分的变形性。因此,基材的功能性构件周围区域的变形性随着朝向配线区域而升高。因此,能够抑制基材的变形性在功能性构件区域与配线区域之间的边界或其附近急剧地发生变化。由此,能够抑制配线在功能性构件区域与配线区域之间的边界或其附近发生破损。
关于第2伸缩控制部,第2伸缩控制部的第2部分的杨氏模量可以小于第2伸缩控制部的第1部分的杨氏模量。这种情况下,基材的功能性构件周围区域的变形性随着朝向配线区域而升高。因此,能够抑制基材的变形性在功能性构件区域与配线区域之间的边界或其附近急剧地发生变化。由此,能够抑制配线在功能性构件区域与配线区域之间的边界或其附近发生破损。
另外,本方式的伸缩性电路基板在基材与配线之间具有支撑基材的情况下、且第2伸缩控制部位于支撑基材与基材之间的情况下,可以将第2伸缩控制部构成为第2伸缩控制部的第2部分的杨氏模量小于第1部分的杨氏模量。这种情况下,第2伸缩控制部可以由能够作为粘接支撑基材与基材的粘接剂发挥功能的构件构成。
如图18的(d)所示,第2伸缩控制部42可以倚靠在功能性构件5上。这种情况下,若设有第2伸缩控制部42的波纹形状部的山部进一步向功能性构件区域22侧位移,则倚靠在功能性构件5上的第2伸缩控制部42被压缩,产生反弹力。因此,能够抑制设有第2伸缩控制部的波纹形状部的山部的高度扩大。由此,能够抑制功能性构件与配线之间的电接合部发生破损。需要说明的是,如图18的(d)所示,第2伸缩控制部42可以藉由其他的第2伸缩控制部等间接地倚靠在功能性构件5上,虽未进行图示,但也可以直接倚靠在功能性构件上。
第2伸缩控制部可以位于基材的第1面侧,可以位于基材的第2面侧,也可以位于基材的内部。
第2伸缩控制部位于基材的第1面侧的情况下,第2伸缩控制部42例如可以如图10的(b)所示那样位于配线4的与基材2侧的面相反侧的面,也可以如图19的(a)所示那样位于基材2与配线4之间。第2伸缩控制部位于基材与配线之间的情况下,第2伸缩控制部可以位于基材的第1面上,也可以位于设置在基材的第1面的凹部。另外,本方式的伸缩性电路基板在基材与配线之间具有支撑基材的情况下,第2伸缩控制部可以位于配线的与支撑基材侧的面相反侧的面,也可以位于支撑基材与配线之间。
第2伸缩控制部位于基材的内部的情况下,例如如图19的(b)所示,第2伸缩控制部42被埋入基材2的内部。这种基材和第2伸缩控制部例如可以如下获得:将树脂浇注到模具中并使模具的树脂固化而制作基材的情况下,在适当的时机将第2伸缩控制部投入模具中,由此获得。
第2伸缩控制部位于基材的第2面侧的情况下,第2伸缩控制部42例如可以如图19的(c)所示那样与基材分开构成,也可以如图19的(d)、(e)所示那样一体地构成。在第2伸缩控制部与基材一体地构成的情况下,第2伸缩控制部42例如可以如图19的(e)所示那样为从基材2的第2面2b突出的凸部,也可以如图19的(d)所示那样通过在功能性构件周围区域23的周围的配线区域21形成凹部而出现在功能性构件周围区域23。需要说明的是,“一体地”是指在基材与第2伸缩控制部之间不存在界面。
需要说明的是,基材的第1面的法线方向上的第2伸缩控制部的位置可以与基材的第1面的法线方向上的第1伸缩控制部的位置相同,也可以不同。
第2伸缩控制部优选至少位于功能性构件周围区域,并扩展至功能性构件周围区域与功能性构件区域之间的边界。例如如图10的(b)所示,第2伸缩控制部42可以越过功能性构件周围区域23与功能性构件区域22之间的边界而扩展至功能性构件区域22,进而可以扩展至功能性构件区域22的整个区域。另外,例如如图20的(a)所示,第2伸缩控制部42可以具有沿着功能性构件周围区域23与功能性构件区域22之间的边界延伸的框状的图案。
另外,第2伸缩控制部也可以根据位置而具有不同的图案。例如如图20的(b)所示,位于功能性构件区域22的第2伸缩控制部42可以具有正方形形状,位于功能性构件周围区域23的第2伸缩控制部42可以具有圆形。需要说明的是,在图20的(b)所示的示例中,第1伸缩控制部41具有长方形形状。
功能性构件周围区域是位于功能性构件区域的周围的区域。为了抑制应力集中于功能性构件与配线之间的边界,功能性构件周围区域优选为设置有第2伸缩控制部或调整层的区域。功能性构件周围区域的尺寸设定成能够抑制应力集中于功能性构件与配线之间的边界。
功能性构件周围区域的面积例如能够为功能性构件区域的面积的1/4以上,也可以为功能性构件区域的面积的1/2以上。另外,功能性构件周围区域的面积例如能够为功能性构件区域的面积以下,也可以为功能性构件区域的面积的3/4以下。
功能性构件周围区域也可以设定为与功能性构件的端部相距一定距离以内的区域。功能性构件周围区域例如能够为与功能性构件的端部相距5mm以内的区域,也可以为2mm以内的区域。
需要说明的是,在功能性构件区域也可以设有与第2伸缩控制部不同的用于抑制功能性构件区域的变形的构件。
8.增强构件
本方式的伸缩性电路基板优选在俯视时在至少与功能性构件区域重叠的位置具有增强构件。图21中,伸缩性电路基板在俯视时在至少与功能性构件区域22重叠的位置具备增强构件8。
增强构件8具有比基材2的杨氏模量大的杨氏模量。增强构件8的杨氏模量例如为1GPa以上、更优选为10GPa以上。增强构件8的杨氏模量可以为基材2的杨氏模量的100倍以上,也可以为1000倍以上。通过在基材2设置这样的增强构件8,能够抑制基材2中与增强构件8重叠的部分发生伸缩。增强构件8的杨氏模量可以为500GPa以下。另外,增强构件8的杨氏模量可以为基材2的杨氏模量的500000倍以下。计算增强构件8的杨氏模量的方法与基材2的情况相同。
另外,增强构件8具有比基材2的弯曲刚性大的弯曲刚性。增强构件8的弯曲刚性可以为基材2的弯曲刚性的100倍以上,也可以为1000倍以上。
作为构成增强构件8的材料的示例,可以举出包含金属材料的金属层、一般的热塑性弹性体、丙烯酸系、氨基甲酸酯系、环氧系、聚酯系、环氧系、乙烯基醚系、多烯·硫醇系、硅酮系等的低聚物、聚合物等。作为金属材料的示例,可以举出铜、铝、不锈钢等。增强构件8的厚度例如为10μm以上。
在图21所示的示例中,增强构件8被埋入基材2的内部。但是,只要能够抑制基材2中与增强构件8重叠的部分发生伸缩,则增强构件8的位置就是任意的。例如,增强构件8可以位于基材2的第2面2b侧,也可以位于基材2的第1面2a侧。另外,在伸缩性电路基板具备支撑基材的情况下,增强构件可以位于支撑基材的第1面侧,也可以位于支撑基材的第2面侧。需要说明的是,支撑基材的第1面和第2面分别是指与基材的第1面和第2面相同方向侧的面。
在图21所示的示例中,增强构件8在基材2的第1面2a的面内方向从与功能性构件5重叠的位置起扩展至与功能性构件5的端部51相比更靠近配线4侧的位置。即,增强构件8优选在俯视时位于功能性构件周围区域与功能性构件区域之间的边界。在下述说明中,也将沿着基材2的第1面2a的法线方向观察时与增强构件8重叠的区域称为增强构件区域81。另外,也将位于增强构件区域81的周围的区域称为增强周围区域82。另外,也将包含增强构件区域81和增强周围区域82的区域称为增强区域。
在伸缩性电路基板具备增强构件8的情况下,若基材2发生伸缩,则应力集中于伸缩性电路基板中与增强构件8重叠的部分、即增强构件区域81与增强周围区域82之间的边界。考虑到这点,如图21所示,优选在增强周围区域82设有第2伸缩控制部42,并且第2伸缩控制部42扩展至增强周围区域82与增强构件区域81之间的边界。由此,能够抑制配线4等在增强构件区域81与增强周围区域82之间的边界发生破损。
增强周围区域82的尺寸设定成能够抑制应力集中于增强构件区域81与增强周围区域82之间的边界。例如,增强周围区域82的面积为增强构件区域81的面积的1/4以上,也可以为增强构件区域81的面积的1/2以上。另外,增强周围区域82的面积例如为增强构件区域81的面积以下,也可以为增强构件区域81的面积的3/4以下。
增强周围区域82可以设定成与增强构件区域81的端部相距一定距离以内的区域。例如,增强周围区域82可以为与增强构件区域81的端部相距5mm以内的区域,也可以为2mm以内的区域。
需要说明的是,图21中示出了第2伸缩控制部42与增强构件区域81的整个区域重叠的示例,但不限于此。只要设置于增强周围区域82的第2伸缩控制部42扩展至增强周围区域82与增强构件区域81之间的边界,则第2伸缩控制部42的配置就是任意的。例如如图22所示,设置于增强周围区域82的第2伸缩控制部42也可以不与增强构件区域81的整个区域重叠。这种情况下,第2伸缩控制部42只要至少部分地与增强构件8重叠即可。例如,如图22所示,第2伸缩控制部42可以不与功能性构件5重叠,而与增强构件8部分地重叠。或者,虽未进行图示,但第2伸缩控制部42也可以与功能性构件5和增强构件8部分地重叠。
另外,如图23的(a)所示,调整层3优选在俯视时位于增强构件区域81与增强周围区域82之间的边界。即,优选按照跨越增强构件区域81与增强周围区域82之间的边界的方式来设置调整层3的位置。若基材2发生伸缩,则应力容易集中于增强构件区域81与增强周围区域82之间的边界。若基材2发生伸缩,则应力容易集中于增强构件区域81与增强周围区域82之间的边界。更具体而言,由于上述边界例如为存在增强构件的硬的区域(增强构件区域)与不存在增强构件的区域(增强周围区域)的边界,因此应力容易集中。与此相对,通过使调整层3在俯视时位于增强构件区域81与增强周围区域82之间的边界,能够分散应力。这样,调整层3优选设置成跨越增强构件的端部。另外,如图23的(b)所示,调整层3优选在俯视时位于功能性构件区域22与功能性构件周围区域23之间的边界。即,优选按照跨越功能性构件区域22与功能性构件周围区域23之间的边界的方式来设置调整层3的位置。若基材2发生伸缩,则应力容易集中于功能性构件区域22与功能性构件周围区域23之间的边界。更具体而言,由于上述边界例如为包含功能性构件、或覆盖该功能性构件的灌封剂等树脂等的硬的区域(功能性构件区域)与不含这些区域的柔软的区域(功能性构件周围区域)的边界,因此应力容易集中。与此相对,调整层3通过在俯视时位于功能性构件区域22与功能性构件周围区域23之间的边界,能够分散应力。这样,调整层3优选设置成跨越功能性构件的端部、或覆盖功能性构件的灌封剂等树脂的端部。进而,如图23的(c)所示,调整层3可以位于基材2与配线4之间。调整层3可以位于配线4的基材2侧的面,也可以位于配线4的与基材2侧的面相反侧的面。
另外,如图24所示,除了配线4以外,本方式的伸缩性电路基板还可以进一步设有隔着绝缘层9层积于配线4的交叉配线14。交叉配线14例如为构成电子部件的配线。交叉配线14按照俯视时与配线4交叉的方式延伸。通过在配线4与交叉配线14之间设置绝缘层9,能够抑制交叉配线14与配线4发生短路。作为构成绝缘层9的材料,例如可以举出聚酰亚胺、丙烯酸、氨基甲酸酯、环氧树脂等有机系树脂、SiO2、氧化铝等无机系材料等。另外,虽未进行特别的图示,但增强构件优选设置成在俯视时至少包含配线4与交叉配线14的重复部分。由此,在对伸缩性电路基板施加例如伸长或弯曲等的应力时,能够防止绝缘层9破裂或绝缘性能降低,或者配线4与交叉配线14发生短路。
9.粘着层
本方式的伸缩性电路基板可以在配线、功能性构件和调整层的与基材侧的面相反侧的面侧、或基材的第2面侧具有粘着层。粘着层是为了将本方式的伸缩性电路基板贴附至人的身体等对象物而设置的。
粘着层通常在形成具有波纹形状部的配线等后进行配置,因而不具有波纹形状部。
作为粘着层没有特别限定,可以使用一般的粘着剂,根据伸缩性电路基板的用途等适当选择。例如,可以举出丙烯酸系粘着剂、硅酮系粘着剂、氨基甲酸酯系粘着剂、橡胶系粘着剂等。
作为粘着层的厚度,只要是能够伸缩并且能够将伸缩性电路基板贴附至对象物上的厚度即可,根据伸缩性电路基板的用途等适当选择。粘着层的厚度例如能够为10μm以上100μm以下的范围内。
另外,剥离层可以位于粘着层的与基材侧的面相反侧的面。作为剥离层,可以使用一般的剥离层。
作为粘着层的配置方法,例如可以举出:涂布粘着剂的方法;准备在剥离层的一个面具有粘着层的粘着膜,并贴合粘着膜的粘着层侧的面的方法。
10.伸缩性电路基板的制造方法
本方式的伸缩性电路基板可以通过预先伸长伸缩性电路基板的方法来制作。
本方式的伸缩性电路基板的制造方法例如可以具有下述工序:伸长工序,伸长具有伸缩性的基材;配线配置工序,在将基材伸长的状态下,将配线配置于基材的第1面侧;调整层配置工序,在将基材伸长的状态下,将调整层配置于基材的第1面侧;和释放工序,在配线配置工序和调整层配置工序后,去除基材的拉伸应力。配线配置工序和调整层配置工序可以按照不同顺序进行。
图25的(a)~(e)是示出本方式的伸缩性电路基板的制造方法的一例的流程图。首先,如图25的(a)~(b)所示,将具有伸缩性的基材2伸长。本工序也可以说是对具有伸缩性的基材进行预拉伸。接着,如图25的(c)所示,在使基材2伸长的状态下,在基材2的第1面2a上配置调整层3。接着,如图25的(d)所示,在调整层3上配置配线4和功能性构件5。接着,如图25的(e)所示,去除基材2的拉伸应力。此时,伴随着具有伸缩性的基材2收缩,调整层3和配线4发生变形而具有波纹形状部。由此,得到伸缩性电路基板1。在图25的(a)~(e)所示的示例中,按照调整层配置工序和配线配置工序的顺序进行。
图26的(a)~(e)是示出本方式的伸缩性电路基板的制造方法的另一示例的流程图。首先,如图26的(a)所示,在支撑基材7的一个面配置调整层3,在调整层3上配置配线4和功能性构件5,制作层积体。另外,如图26的(b)~(c)所示,将具有伸缩性的基材2伸长。接着,如图26的(d)所示,在使基材2伸长的状态下,藉由粘接层6将上述层积体的支撑基材7侧的面贴合至基材2的第1面2a。接着,如图26的(e)所示,去除基材2的拉伸应力。此时,伴随着具有伸缩性的基材2收缩,调整层3、配线4和支撑基材7发生变形而具有波纹形状部。由此,得到伸缩性电路基板1。在图26的(a)~(e)所示的示例中,同时进行调整层配置工序和配线配置工序。
在伸长工序中,伸长基材时,例如可以沿单轴方向伸长,也可以沿双轴方向伸长。
在伸长工序中,以常态(非伸长状态)为基准,基材优选伸长到20%(初始长度的1.2倍)以上、更优选伸长到30%(初始长度的1.3倍)以上、进一步优选伸长到50%(初始长度的1.5倍)以上。需要说明的是,基材的伸长率的上限为200%左右。通过以上述范围伸长基材,可以得到能够伸缩的配线。
本方式的伸缩性电路基板的制造方法可以具有下述工序:第1伸缩控制部配置工序,在伸长工序后且释放工序前,在将基材伸长的状态下,在基材的第1面侧或基材的第2面侧配置第1伸缩控制部;第2伸缩控制部配置工序,在将基材伸长的状态下,在基材的第1面侧或基材的第2面侧配置第2伸缩控制部。这种情况下,配线配置工序、调整层配置工序、第1伸缩控制部配置工序和第2伸缩控制部配置工序可以按照不同顺序进行。
另外,本方式的伸缩性电路基板中,在基材的内部埋入有第1伸缩控制部、第2伸缩控制部的情况下,如上所述,可以得到预先内含第1伸缩控制部、第2伸缩控制部的基材。
另外,本方式的伸缩性电路基板的制造方法可以在释放工序后具有配置粘着层的粘着层配置工序。
另外,本方式的伸缩性电路基板可以在基材的与配线相反的面侧具有支撑体。进而,可以在基材与支撑体之间具有上述粘着层。图27是示出本方式的伸缩性电路基板的制造方法的另一示例的流程图。如图27的(a)所示,依次配置释放工序后的层积体100、粘着层110和支撑体120,如图27的(b)所示,将这些构件一体化,由此可以得到进一步具有粘着层110和支撑体120的伸缩性电路基板1。支撑体优选具有伸缩性。作为支撑体的材料,例如可以举出橡胶、树脂、布、金属等。需要说明的是,关于粘着层中包含的粘着剂,如上所述,也可以进一步使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、烯烃系粘着剂、聚酰胺系粘着剂、聚酯氨基甲酸酯系粘接材料。作为将释放工序后的层积体、粘着层和支撑体一体化的方法,例如可以举出加热、加压、加热加压等。
11.用途
本方式的伸缩性电路基板由于具有伸缩性,因而能够适用于曲面,并且能够追随变形。由于这种优点,本方式的伸缩性电路基板例如能够用于可穿戴器件、医疗设备、机器人等。
本方式的伸缩性电路基板例如可以贴附到人的皮肤上使用,也可以安装到可穿戴器件或机器人上使用。例如,作为安装至人手臂等身体的一部分的产品的至少一部分,可以使用本方式的伸缩性电路基板。伸缩性电路基板由于能够伸长,因此例如通过在使伸缩性电路基板伸长的状态下安装至身体,能够使伸缩性电路基板与身体的一部分进一步密合。因此,能够实现良好的佩戴感。另外,由于在伸缩性电路基板伸长的情况下能够抑制配线的电阻值降低,因此能够实现伸缩性电路基板的良好的电学特性。另外,由于伸缩性电路基板能够伸长,因此能够沿着曲面或立体形状设置。
作为本方式的伸缩性电路基板的用途,可以举出家电产品用途、基于窗帘或门把手等的电子功能化的家装品用途、基于坐垫或床垫等的电子功能化的寝具用途、基于塑料瓶或保鲜膜等的电子功能化的食品包装用途、机器人用途、基于离子电渗疗法的试剂渗透美容面膜或电刺激瘦身用品等美容用途、基于帽子或衣服等的电子功能化的服装用途等。本发明中,可以提供用于这些中的任一种用途的物品、并且是具有上述伸缩性电路基板的物品。
另外,作为设置本方式的伸缩性电路基板的物品,例如可以举出鞋、鞋垫、口罩、袜子、长筒袜、腕套、衣服、头巾、手套、内衣、运动服、尿布、帽子、围巾、耳套、包(例如背包、腰包、手袋、运动包、旅行箱)、眼镜、助听器、耳环、耳钉、项链、手镯、脚链、皮带、发饰、发带、喀秋莎、钟表、项圈、戒指、假指甲、婴儿车、无人机、轮椅、泳装、家具(例如,沙发、椅子、桌子、照明、门、花瓶、栏杆、床、床垫、床褥、坐垫、被子、毯子/床单、午餐垫)、胶布、绷带、药液包装、管、试剂渗透美容面膜、敷布、纱布、牙刷、导管、假手、假腿、假眼、隐形眼镜、护具、球、球拍、汽车内饰板、仪表板、轮胎、旗帜、笔记本、书籍、机械手、机器人的外装、生命传感器、一次性生物电极、怀炉、导线、个人ID识别器件、头盔、IC标签、电池、塑料大棚等。另外,作为设置本方式的伸缩性电路基板的物品的其他示例,可以举出保健产品、运动产品、娱乐产品、振动执行器器件等触觉产品、无线供电的天线等能量管理产品、家电产品、窗帘或地毯、沙发等家具或家具装饰品、坐垫或床垫等寝具产品、塑料瓶或保鲜膜等包装产品、书籍或笔等文具产品、汽车内饰或座椅等移动相关产品等。本发明中,可以提供这些中的任一种物品、并且是具有上述伸缩性电路基板的物品。
B.第2方式
本发明的第2方式的伸缩性电路基板具有:基材,该基材具有伸缩性;配线,该配线位于上述基材的第1面侧,具有包含沿着作为上述基材的上述第1面的面内方向之一的第1方向排列的多个山部和谷部的波纹形状部;和调整层,该调整层位于上述基材的上述第1面侧,并且按照在俯视时至少与上述配线所在的配线区域重叠的方式存在,并具有上述波纹形状部,上述调整层的杨氏模量大于上述基材的杨氏模量。
此处,在伸缩性电路基板的制造方法中,配线变形成波纹状时,由于伸长时的基材伸长率的偏差、基材上的金属薄膜的分布密度差异等,变形的程度会根据位置而产生偏差。若配线的变形程度存在偏差,则配线中所产生的弯曲或屈曲的程度有时会局部变大。在配线中所产生的弯曲或屈曲的程度局部较大的部位,应力集中。另外,通常,基材使用弹性体,配线使用金属或合金等,因此配线的杨氏模量与基材的杨氏模量相比非常大。即,配线与基材相比更硬,难以发生变形。因此,在配线中所产生的弯曲或屈曲的程度局部较大的部位,应力容易集中。在配线中应力集中的部位,会发生折断等破损,或者在反复伸缩伸缩性电路基板时电阻值会上升。
与此相对,根据本方式,通过使具有比基材大的杨氏模量的调整层位于基材的第1面侧的配线区域,能够抑制因基材和配线的杨氏模量差异而使应力集中于配线。因此,即使在配线中所产生的弯曲或屈曲的程度局部变大的情况下,也能降低弯曲或屈曲的程度局部较大的部位的应力集中。由此,能够抑制配线破损、或者反复伸缩伸缩性电路基板时配线的电阻值上升。
需要说明的是,关于具有伸缩性的基材、配线、功能性构件、支撑基材、第1伸缩控制部、第2伸缩控制部、粘着层、和伸缩性电路基板的制造方法,与上述第1方式的伸缩性电路基板相同,因此此处省去说明。以下,对本方式的伸缩性电路基板的调整层进行说明。
(调整层)
典型地说,本方式中的调整层为下述构件:其位于基材的第1面侧且位于配线区域,具有基材的第1面的法线方向上的山部和谷部沿着基材的第1面的面内方向反复出现的波纹形状部,具有比基材大的杨氏模量。
调整层的杨氏模量大于基材的杨氏模量。另外,调整层的杨氏模量优选为配线的杨氏模量以下。这是因为,通过使具有比基材大且为配线以下的杨氏模量的调整层位于基材的第1面侧的配线区域,能够减小应力集中。
需要说明的是,关于调整层的其他方面,可以与上述第1方式的伸缩性电路基板相同。
本发明不限于上述实施方式。上述实施方式仅为示例,与本发明的权利要求书中记载的技术思想具有实质上相同的构成、发挥出同样的作用效果的所有方式均包含在本发明的技术范围内。
实施例
下面示出实施例和比较例来更详细地说明本发明。
[实施例1]
(伸缩性基材的制作)
使用粘着片(3M公司制造、型号8146)作为粘接层,按照厚度为900μm的方式在该粘着片上涂布双液加成缩合的聚二甲基硅氧烷(PDMS),使PDMS固化,制作出粘接层和伸缩性基材的第1层积体。接着,将第1层积体的一部分作为样品取出,通过依照JIS K6251的拉伸试验测定了伸缩性基材的杨氏模量。结果,伸缩性基材的杨氏模量为0.05MPa。另外,伸缩性基材的截面积为0.45×10-6m2
(配线和调整层的形成)
使用厚度2.5μm的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)膜作为支撑基材,在PEN膜上丝网印刷Ag糊料,设置了宽度200μm、长度40mm的配线。另外,将支撑基材的一部分作为样品取出,通过依照JIS K6251的拉伸试验测定了支撑基材的杨氏模量。结果,支撑基材的杨氏模量为2.2GPa。
接着,按照在配线上进行覆盖的方式以厚度30μm对氨基甲酸酯树脂进行丝网印刷,形成了调整层。由此,得到支撑基材、配线和调整层的第2层积体。接着,将调整层的一部分作为样品取出,通过依照JIS K6251的拉伸试验测定了调整层的杨氏模量。结果,调整层的杨氏模量为35MPa。
此处,PDMS的伸缩性基材、PEN的支撑基材、Ag的配线和氨基甲酸酯树脂的调整层的杨氏模量的大小关系如下所述。
伸缩性基材<调整层<配线<支撑基材
(伸缩性电路基板的制作)
在使上述第1层积体以单轴伸长50%的状态下,在第1层积体的粘接层侧的面贴合上述第2层积体的支撑基材侧的面。此时的配线的电阻为35Ω。
接着,通过释放伸长而使伸缩性基材收缩。由此,在支撑基材的表面产生凹凸形状且收缩。此时,5个周期的平均周期为620μm,最小曲率半径为45μm。另外,配线的电阻为39Ω,几乎未观察到变化。
[比较例1]
除了不在支撑基材设置氨基甲酸酯树脂的调整层以外,与实施例1的情况同样地制作出第1层积体和第2层积体。接下来,与实施例1的情况同样地,在使上述第1层积体以单轴伸长50%的状态下,在第1层积体的粘接层侧的面贴合上述第2层积体的支撑基材侧的面。此时的配线的电阻为47Ω。
接着,通过释放伸长而使伸缩性基材收缩。由此,在支撑基材的表面产生凹凸形状且收缩。此时,5个周期的平均周期为420μm,周期的标准偏差为67μm,最小曲率半径为2μm。在凹凸形状的部分确认到不均匀的褶皱及配线的折断。另外,配线的电阻为81Ω,观察到2倍以上的电阻上升。
[实施例2]
(伸缩性基材的制作)
使用粘着片(3M公司制造、型号8146)作为粘接层,在该粘着片上涂布双液加成缩合的聚二甲基硅氧烷(PDMS),使PDMS固化,制作出粘接层和伸缩性基材的第1层积体。
(配线和调整层的形成)
使用厚度2.5μm的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)膜作为支撑基材,在PEN膜上通过蒸镀法形成厚度1μm的铜层。接着,利用光刻法和蚀刻法对铜层进行加工。由此,得到宽度200μm、长度40mm的配线。
接着,按照在配线上进行覆盖的方式以厚度30μm对氨基甲酸酯树脂进行丝网印刷,形成了调整层。由此,得到支撑基材、配线和调整层的第2层积体。
此处,PDMS的伸缩性基材、PEN的支撑基材、Cu配线和氨基甲酸酯树脂的调整层的杨氏模量的大小关系如上所述。
伸缩性基材(0.05MPa)<调整层(35MPa)<支撑基材(5200MPa)<配线(7500MPa)
(伸缩性电路基板的制作)
在使上述第1层积体以单轴伸长50%的状态下,在第1层积体的粘接层侧的面贴合上述第2层积体的支撑基材侧的面。此时的配线的电阻为7.7Ω。
接着,通过释放伸长而使伸缩性基材收缩。由此,在支撑基材的表面产生凹凸形状且收缩。此时,5个周期的平均周期为794μm,最小曲率半径为51μm。另外,配线的电阻为7.6Ω,几乎未观察到变化。
接着,在配线延伸的方向上,将伸缩性电路基板以收缩后设为100%时的30%的量连续伸缩10万次,结果电阻值为1.03倍,几乎没有变化。
另外,将玻璃基板(日本电气硝子制造的OA10G、厚度0.7mm)配置于该伸缩性电路基板的基材侧,在该状态下以120℃、约10kPa/cm2进行10秒加热加压,结果未观察到波纹的形状紊乱。
[比较例2]
除了不在支撑基材设置氨基甲酸酯树脂的调整层以外,与实施例2的情况同样地制作出第1层积体和第2层积体。接下来,与实施例2的情况同样地,在使上述第1层积体以单轴伸长50%的状态下,在第1层积体的粘接层侧的面贴合上述第2层积体的支撑基材侧的面。此时的配线的电阻为7.5Ω。
接着,通过释放伸长而使伸缩性基材收缩。由此,在支撑基材的表面产生凹凸形状且收缩。此时,5个周期的平均周期为158μm,最小曲率半径为10μm。在凹凸形状的部分确认到不均匀的褶皱及配线的折断。另外,配线的电阻为7.6Ω,未观察到电阻上升,但在配线延伸的方向上,将伸缩性电路基板以收缩后设为100%时的30%的量连续伸缩,结果配线在3000次时断线。
另外,将玻璃基板(日本电气硝子制造的OA10G、厚度0.7mm)配置于该伸缩性电路基板的基材侧,在该状态下以120℃、约10kPa/cm2进行10秒加热加压,结果波纹的形状塌陷而变成梯形,发生了断线。
[实施例3]
(伸缩性基材的制作)
与实施例2同样地,制作出粘接层和伸缩性基材的第1层积体。
(配线和调整层的形成)
与实施例2同样地,得到支撑基材、配线和调整层的第2层积体。需要说明的是,作为第2层积体配线,形成了具有电极对的配线。接着,利用焊料在电极对之间搭载具有1.0mm×0.5mm的尺寸的电阻芯片(0Ω)。作为焊料,使用弘辉的TB48N742。
(伸缩性电路基板的制作)
在使上述第1层积体以单轴伸长50%的状态下,在第1层积体的粘接层侧的面贴合上述第2层积体的支撑基材侧的面。此时的配线的电阻为6.7Ω。
接着,通过释放伸长而使伸缩性基材收缩。由此,在支撑基材的表面产生凹凸形状且收缩。配线的电阻为6.6Ω。另外,在配线延伸的方向上,将伸缩性电路基板以收缩后设为100%时的30%的量连续伸缩,结果在1400次时断线。
[实施例4]
在电阻芯片周围的功能性构件周围区域进一步层积外径12mm×6mm、内径2mm×1mm的圆环型的调整层,除此以外与实施例3同样地制作出伸缩性电路基板。配线的电阻为6.5Ω。另外,在配线延伸的方向上,将伸缩性电路基板以收缩后设为100%时的30%的量连续伸缩,结果在2700次时断线。
[比较例3]
除了未形成上述调整层以外,与实施例3同样地制作出伸缩性电路基板。配线的电阻为6.7Ω。另外,在配线延伸的方向上,将伸缩性电路基板以收缩后设为100%时的30%的量连续伸缩,结果在300次时断线。
[实施例5]
作为伸缩性电路基板,制作出在基材的第1面侧设有配线和增强构件的伸缩性电路基板。
(伸缩性基材的制作)
准备粘着片814(3M公司制造)作为粘接层。接着,在粘着片上设置作为增强构件的尺寸为5mm×5mm的聚酰亚胺膜(宇部兴产公司制造:UPILEX厚度125μm)。接着,作为基材,将双液加成缩合的聚二甲基硅氧烷(以下称为PDMS)以厚度为约1mm的方式涂布到粘接层中设有增强构件的一侧,以使增强构件被掩埋,并使其固化。由此,制作出粘接层、增强构件和伸缩性基材的第1层积体。在第1层积体中,增强构件在基材的第1面侧被掩埋,并且在基材的第1面设有粘接层。
(配线和调整层的形成)
使用厚度2.5μm的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)膜作为支撑基材,在PEN膜上通过蒸镀法形成厚度1μm的铜层。接着,利用光刻法和蚀刻法对铜层进行加工。由此,得到宽度200μm、长度40mm的配线(具有电极对的配线)。
接着,按照在配线上进行覆盖的方式以厚度30μm对氨基甲酸酯树脂进行丝网印刷,形成了调整层。此时,例如如图23的(a)所示,按照在俯视时跨越增强构件区域81与增强周围区域82之间的边界的方式形成了调整层3。由此,得到支撑基材、配线和调整层的第2层积体。接着,利用焊料在电极对之间搭载具有1.0mm×0.5mm的尺寸的电阻芯片(0Ω)。作为焊料,使用弘辉的TB48N742。
(伸缩性电路基板的制作)
在使上述第1层积体以单轴伸长50%的状态下,在第1层积体的粘接层侧的面贴合上述第2层积体的支撑基材侧的面。此时,配置成第1层积体的聚酰亚胺膜(增强构件)与第2层积体的电阻芯片在俯视时重叠。
接着,通过释放伸长而使伸缩性基材收缩。由此,在支撑基材的表面产生凹凸形状且收缩。配线的电阻为6.6Ω。另外,在配线延伸的方向上,将伸缩性电路基板以收缩后设为100%时的30%的量连续伸缩10万次,结果电阻值为1.05倍,几乎没有变化。
[实施例6]
按照在俯视时不跨越增强构件区域与增强周围区域之间的边界的方式,将上述调整层仅涂布到增强周围区域侧(配线区域侧),除此以外与实施例5同样地制作出伸缩性电路基板。配线的电阻为6.5Ω。另外,在配线延伸的方向上,将伸缩性电路基板以收缩后设为100%时的30%的量连续伸缩10万次,结果在7000次时断线。这样,可以确认:通过将调整层配置成在俯视时跨越增强构件区域与增强周围区域之间的边界,能够进一步抑制断线的发生。
符号说明
1…伸缩性电路基板
2…具有伸缩性的基材
2a…具有伸缩性的基材的第1面
2b…具有伸缩性的基材的第2面
3…调整层
4…配线
5…功能性构件
6…粘接层
7…支撑基材
21…配线区域
22…功能性构件区域
23…功能性构件周围区域
30…波纹形状部
31、33、35…山部
32、34、36…谷部
41…第1伸缩控制部
42…第2伸缩控制部

Claims (22)

1.一种伸缩性电路基板,其具有:
基材,该基材具有伸缩性;
配线,该配线位于所述基材的第1面侧,具有包含沿着作为所述基材的所述第1面的面内方向之一的第1方向排列的多个山部和谷部的波纹形状部;和
调整层,该调整层位于所述基材的所述第1面侧,并且按照在俯视时至少与所述配线所在的配线区域重叠的方式存在,并具有所述波纹形状部,
所述调整层的杨氏模量小于所述配线的杨氏模量。
2.如权利要求1所述的伸缩性电路基板,其中,所述调整层的杨氏模量大于所述基材的杨氏模量。
3.一种伸缩性电路基板,其具有:
基材,该基材具有伸缩性;
配线,该配线位于所述基材的第1面侧,具有包含沿着作为所述基材的所述第1面的面内方向之一的第1方向排列的多个山部和谷部的波纹形状部;和
调整层,该调整层位于所述基材的所述第1面侧,并且按照在俯视时至少与所述配线所在的配线区域重叠的方式存在,并具有所述波纹形状部,
所述调整层的杨氏模量大于所述基材的杨氏模量。
4.如权利要求1~权利要求3中任一项所述的伸缩性电路基板,其中,所述伸缩性电路基板具有所述配线区域、和与所述配线区域相邻并搭载有功能性构件的功能性构件区域,
所述调整层连续地位于所述配线区域和所述功能性构件区域。
5.如权利要求4所述的伸缩性电路基板,其进一步具有位于所述基材的所述第1面侧的所述功能性构件区域的功能性构件。
6.如权利要求1~权利要求5中任一项所述的伸缩性电路基板,其中,所述配线具有用于与功能性构件连接的端子部,
所述调整层在俯视时覆盖除所述配线的所述端子部外的全部所述配线区域。
7.如权利要求1~权利要求6中任一项所述的伸缩性电路基板,其中,所述伸缩性电路基板具有所述配线区域、和与所述配线区域相邻并搭载有功能性构件的功能性构件区域,
所述调整层在俯视时位于所述功能性构件区域与位于所述功能性构件区域的周围的功能性构件周围区域之间的边界。
8.如权利要求1~权利要求6中任一项所述的伸缩性电路基板,其中,所述伸缩性电路基板具有所述配线区域、和与所述配线区域相邻并搭载有功能性构件的功能性构件区域,
所述伸缩性电路基板在俯视时在至少与所述功能性构件区域重叠的位置具有增强构件,
所述调整层在俯视时位于所述增强构件所在的增强构件区域与位于所述增强构件区域的周围的增强周围区域之间的边界。
9.如权利要求1~权利要求8中任一项所述的伸缩性电路基板,其中,所述伸缩性电路基板进一步具有支撑基材。
10.如权利要求9所述的伸缩性电路基板,其中,所述支撑基材具有比所述基材的杨氏模量大的杨氏模量。
11.如权利要求9或权利要求10所述的伸缩性电路基板,其中,在所述基材与所述配线之间具有所述支撑基材。
12.如权利要求1~权利要求11中任一项所述的伸缩性电路基板,其中,所述调整层位于所述配线的与所述基材侧的面相反侧的面。
13.如权利要求1~权利要求11中任一项所述的伸缩性电路基板,其中,所述调整层位于所述基材与所述配线之间。
14.如权利要求1~权利要求11中任一项所述的伸缩性电路基板,其中,所述伸缩性电路基板在所述基材与所述配线之间进一步具有支撑基材,
所述调整层位于所述支撑基材与所述配线之间。
15.如权利要求1~权利要求14中任一项所述的伸缩性电路基板,其中,位于所述基材的所述第1面的相反侧的第2面中出现在与所述波纹形状部重叠的部分的山部和谷部的振幅小于所述基材的所述第1面中出现在与所述波纹形状部重叠的部分的山部和谷部的振幅。
16.如权利要求15所述的伸缩性电路基板,其中,位于所述基材的所述第1面的相反侧的第2面中出现在与所述波纹形状部重叠的部分的山部和谷部的振幅为所述基材的所述第1面中出现在与所述波纹形状部重叠的部分的山部和谷部的振幅的0.9倍以下。
17.如权利要求1~权利要求16中任一项所述的伸缩性电路基板,其中,位于所述基材的所述第1面的相反侧的第2面中出现在与所述波纹形状部重叠的部分的山部和谷部的周期大于所述基材的所述第1面中出现在与所述波纹形状部重叠的部分的山部和谷部的周期。
18.如权利要求17所述的伸缩性电路基板,其中,位于所述基材的所述第1面的相反侧的第2面中出现在与所述波纹形状部重叠的部分的山部和谷部的周期为所述基材的所述第1面中出现在与所述波纹形状部重叠的部分的山部和谷部的周期的1.1倍以上。
19.如权利要求1~权利要求18中任一项所述的伸缩性电路基板,其中,位于所述基材的所述第1面的相反侧的第2面中出现在与所述波纹形状部重叠的部分的山部和谷部的位置相对于所述基材的所述第1面中出现在与所述波纹形状部重叠的部分的谷部和山部的位置偏移。
20.如权利要求1~权利要求19中任一项所述的伸缩性电路基板,其中,将所述基材的所述第1面中出现在与所述波纹形状部重叠的部分的山部和谷部的周期设为F3时,位于所述基材的所述第1面的相反侧的第2面中出现在与所述波纹形状部重叠的部分的山部和谷部的位置相对于所述基材的所述第1面中出现在与所述波纹形状部重叠的部分的谷部和山部的位置偏移0.1×F3以上。
21.如权利要求1~权利要求20中任一项所述的伸缩性电路基板,其中,所述伸缩性电路基板具有所述配线区域、和与所述配线区域相邻并搭载有功能性构件的功能性构件区域,
随着从所述功能性构件区域朝向所述配线侧区域,所述调整层的厚度至少局部性地减少。
22.一种物品,其具有权利要求1~权利要求21中任一项所述的伸缩性电路基板。
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