CN113615323B - 配线基板和配线基板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

配线基板具备:具有伸缩性的基材,其包含第1面和位于第1面的相反侧的第2面;配线,其位于基材的第1面侧;以及具有比基材小的弹性模量的应力缓和层,其位于基材的第1面与配线之间。

Description

配线基板和配线基板的制造方法
技术领域
本公开的实施方式涉及配线基板和配线基板的制造方法,该配线基板具备:基材,其具有伸缩性;以及配线。
背景技术
近年来,一直在对具有伸缩性等变形性的电子设备进行研究。例如,已知有在具有伸缩性的基材上形成具有伸缩性的银配线的电子设备和在具有伸缩性的基材上形成具有马蹄形的配线的电子设备(例如,参照专利文献1)。此外,专利文献2公开了一种具有伸缩性的配线基板,其具备基材和设置于基材的配线。在专利文献2中,采用了这样的制造方法:在预先伸长的状态下的基材上设置电路,并在形成电路后使基材松弛。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-187308号公报
专利文献2:日本特开2007-281406号公报
发明内容
在具有伸缩性的基材变形而在内部产生应力的情况下,即使在施加到基材的外力为恒定的情况下,有时基材也会产生经时的变形。在该情况下,可以想到,配线也因基材的经时的变形而变形,从而配线的电阻值等发生变化。
本公开的实施方式的目的在于,提供一种能够有效地解决这样的课题的配线基板和配线基板的制造方法。
本公开的一个实施方式是一种配线基板,其具备:具有伸缩性的基材,其包含第1面和位于所述第1面的相反侧的第2面;配线,其位于所述基材的所述第1面侧;以及具有比所述基材小的弹性模量的应力缓和层,其位于所述基材的所述第1面与所述配线之间。
在本公开一个实施方式的配线基板中,可以是,所述配线基板具备加强部件,该加强部件具有比所述基材大的弹性模量。
在本公开一个实施方式的配线基板中,可以是,所述配线具有端部,在沿着所述基材的所述第1面的法线方向观察的情况下,所述端部与所述加强部件重叠。
在本公开一个实施方式的配线基板中,可以是,所述配线基板还具备与所述配线电连接的电子部件,在沿着所述基材的所述第1面的法线方向观察的情况下,所述电子部件与所述加强部件重叠。
在本公开一个实施方式的配线基板中,可以是,所述基材和所述应力缓和层包含相同的弹性体作为主要成分。
在本公开一个实施方式的配线基板中,可以是,所述基材包含硅酮橡胶作为主要成分。
在本公开一个实施方式的配线基板中,可以是,所述配线基板还具备支承基板。
在本公开一个实施方式的配线基板中,可以是,所述支承基板具有比所述基材大的弹性模量,并对所述配线进行支承。
在本公开一个实施方式的配线基板中,可以是,所述支承基板包含聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯、丙烯酸树脂或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
在本公开一个实施方式的配线基板中,可以是,所述配线具有波纹形状部,该波纹形状部包含在所述配线所延伸的方向上排列的多个峰部和谷部。
在本公开一个实施方式的配线基板中,可以是,所述应力缓和层具有所述配线的所述波纹形状部的峰部和谷部的振幅的0.5倍以上的厚度。
在本公开一个实施方式的配线基板中,可以是,所述应力缓和层具有所述配线的所述波纹形状部的峰部的曲率半径的0.5倍以上的厚度。
在本公开一个实施方式的配线基板中,可以是,在所述基材的所述第1面中的与所述配线的所述波纹形状部重叠的部分出现的峰部和谷部的振幅比所述配线的所述波纹形状部的峰部和谷部的振幅小。
在本公开一个实施方式的配线基板中,可以是,在所述基材的所述第1面中的与所述配线的所述波纹形状部重叠的部分出现的峰部和谷部的振幅为所述配线的所述波纹形状部的峰部和谷部的振幅的0.5倍以下。
在本公开一个实施方式的配线基板中,可以是,在所述基材的所述第1面中的与所述配线的所述波纹形状部重叠的部分出现的峰部和谷部的周期比所述配线的所述波纹形状部的峰部和谷部的周期小。
本公开的一个实施方式是一种配线基板的制造方法,其具备以下工序:准备层叠体的工序,该层叠体包含:具有伸缩性的基材,其包含第1面和位于所述第1面的相反侧的第2面;以及具有比所述基材小的弹性模量的应力缓和层,其位于所述基材的所述第1面侧;伸长工序,对所述层叠体在至少作为所述基材的第1面的一个面内方向的第1方向上施加张力,使所述层叠体伸长;配线形成工序,在通过所述伸长工序而伸长了的状态下的所述层叠体的所述应力缓和层上设置配线;以及收缩工序,从所述层叠体去除张力。
根据本公开的实施方式,能够抑制在配线上产生经时的变形。
附图说明
图1是示出一个实施方式的配线基板的俯视图。
图2是沿着图1的配线基板的A-A线的剖视图。
图3是将图2的配线基板放大示出的剖视图。
图4是配线基板的剖视图的其他例子。
图5是配线基板的剖视图的其他例子。
图6是配线基板的剖视图的其他例子。
图7是用于说明配线基板的制造方法的图。
图8是示出比较方式的配线基板的剖视图。
图9是示出图8所示的比较方式的配线基板上产生的经时的变形的一例的剖视图。
图10是示出第1变形例的配线基板的剖视图。
图11是将图10的配线基板放大示出的剖视图。
图12是用于说明第1变形例的配线基板的制造方法的图。
图13是示出第2变形例的配线基板的剖视图。
图14是示出第3变形例的配线基板的剖视图。
图15是示出第4变形例的配线基板的剖视图。
图16是示出第5变形例的配线基板的剖视图。
图17是示出第6变形例的配线基板的剖视图。
具体实施方式
以下,参照附图,对本公开实施方式的配线基板的结构及其制造方法详细地进行说明。另外,以下所示的实施方式是本公开的实施方式的一例,本公开并非是限定于这些实施方式来被解释。此外,在本说明书中,“基板”、“基材”、“片”、“膜”等用语并不是仅基于称呼上的不同来互相区别的。例如,“基板”是也包含可称作基材、片、膜这样的部件在内的概念。并且,关于在本说明书中使用的、对形状和几何学上的条件以及它们的程度进行指定的例如“平行”、“垂直”等用语、或者长度、角度的值等,并不限定于严格的含义,而是包含能够期待同样功能的程度的范围在内来进行解释。此外,在本实施方式所参照的附图中,存在这样的情况:对于相同部分或具有相同功能的部分标记相同的标号或类似的标号,并省略其重复的说明。此外,存在为了便于说明而使附图的尺寸比例与实际的比例不同的情况、或者将结构的一部分从附图省略的情况。
以下,参照图1至图7,对本公开的一个实施方式进行说明。
(配线基板)
首先,对本实施方式的配线基板10进行说明。图1是示出配线基板10的俯视图。图2是沿着图1的配线基板10的A-A线的剖视图。
图1所示的配线基板10至少具备基材20、配线52和应力缓和层30。以下,对配线基板10的各构成部件进行说明。
〔基材〕
基材20是构成为在至少1个方向上具有伸缩性的部件。基材20包含:第1面21,其位于配线52侧;以及第2面22,其位于第1面21的相反侧。在图1所示的例子中,在沿着第1面21的法线方向观察的情况下,基材20具有四边形形状,该四边形形状包含在第1方向D1上延伸的一对边、和在第2方向D2上延伸的一对边。第1方向D1和第2方向D2可以如图1所示那样相互垂直,虽然未图示,但也可以不垂直。在以下的说明中,也将沿着第1面21的法线方向观察配线基板10或配线基板10的构成部件的情况简称作“俯视”。在本实施方式中,基材20至少在第1方向D1上具有伸缩性。基材20可以在除了第1方向D1以外的方向上也具有伸缩性。
基材20的厚度例如为10μm以上且10mm以下,更优选为20μm以上且3mm以下。通过使基材20的厚度为10μm以上,由此,能够确保基材20的耐久性。此外,通过使基材20的厚度为10mm以下,由此,能够确保配线基板10的安装舒适性。另外,如果使基材20的厚度过小,则基材20的伸缩性有时会受损。
另外,基材20的伸缩性是指基材20能够进行伸缩的性质,即,是指这样的性质:能够从作为常态的非伸长状态伸长,且在从该伸长状态释放时能够复原。在以下的说明中,也将从伸长状态释放时能够复原的性质称作复原性。非伸长状态是指基材20的未被施加拉伸应力时的状态。在本实施方式中,能够伸缩的基材优选能够从非伸长状态伸长1%以上而不被破坏,更优选能够伸长20%以上,进一步优选能够伸长75%以上。通过使用具有这样的能力的基材20,配线基板10能够在整体上具有伸缩性。并且,对于要安装于人的手臂等身体的一部分上这样的、要求高伸缩性的产品或用途,能够使用配线基板10。通常,对于要安装于人的腋下的产品来说,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。此外,对于要安装于人的膝盖、肘、臀部、脚踝、腋部的产品来说,在垂直方向上需要26%以上且42%以下的伸缩性。此外,对于要安装于人的其他部位的产品来说,需要不足20%的伸缩性。
此外,优选的是,处于非伸长状态的基材20的形状与从非伸长状态伸长后又恢复为非伸长状态时的基材20的形状之差较小。在以下的说明中,也将该差称作形状变化。关于基材20的形状变化,例如按照面积比来说,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20,由此,后述的峰部和谷部的形成会变得容易。
作为表示基材20的伸缩性的参数的例子,可举出基材20的弹性模量。基材20的弹性模量例如为10MPa以下,更优选为1MPa以下。通过使用具有这样的弹性模量的基材20,由此,能够使配线基板10整体上具有伸缩性。在以下的说明中,也将基材20的弹性模量称作第1弹性模量。基材20的第1弹性模量可以为1kPa以上。
作为计算基材20的第1弹性模量的方法,能够采用如下方法:使用基材20的样品,并按照JIS K6251实施拉伸试验。此外,也能够采用如下方法:按照ISO14577,通过纳米压痕法测量基材20的样品的弹性模量。作为在纳米压痕法中使用的测量仪,能够使用纳米压痕仪。作为准备基材20的样品的方法,可以考虑从配线基板10取出基材20的一部分来作为样品的方法和取出构成配线基板10之前的基材20的一部分来作为样品的方法。此外,作为计算基材20的第1弹性模量的方法,也能够采用如下方法:对构成基材20的材料进行分析,并根据材料的已有的数据库来计算基材20的第1弹性模量。另外,本申请中的弹性模量是25℃的环境下的弹性模量。
作为表示基材20的伸缩性的参数的其他例子,可举出基材20的抗弯刚度。抗弯刚度是作为对象的部件的截面惯性矩与构成作为对象的部件的材料的弹性模量之积,单位是N·m2或Pa·m4。基材20的截面惯性矩是根据如下截面来计算的,所述截面是通过与配线基板10的伸缩方向垂直的平面将基材20中的、与配线52重叠的部分切断的情况下的截面。
基材20可以包含弹性体作为主要成分。此外,基材20也可以包含纺织品、编织品、无纺布等布作为主要成分。另外,“主要成分”是指在作为对象的构成部件中占51重量%以上的成分。作为弹性体,能够使用一般的热塑性弹性体和热固性弹性体,具体来说,能够使用聚氨酯系弹性体、苯乙烯系弹性体、腈系弹性体、烯烃系弹性体、聚氯乙烯系弹性体、酯系弹性体、酰胺系弹性体、1,2-BR系弹性体、氟系弹性体、硅酮橡胶、聚氨酯橡胶、氟橡胶、聚丁二烯、聚异丁烯、聚苯乙烯丁二烯、聚氯丁二烯等。如果考虑机械强度或耐磨性,则优选使用聚氨酯系弹性体。此外,基材20可以包含聚二甲基硅氧烷等硅酮。硅酮在耐热性、耐化学性、阻燃性上优异,优选作为基材20的材料。
〔配线〕
配线52是具有导电性并且在俯视时具有细长形状的部件。在图1所示的例子中,配线52在作为基材20的第1面21的一个面内方向的第1方向D1上延伸。
在本实施方式中,配线52位于基材20的第1面21侧。如图2所示,应力缓和层30位于基材20的第1面21与配线52之间。
作为配线52的材料,可以采用能够利用后述的波纹形状部的消除和生成来追随基材20的伸长和收缩的材料。关于配线52的材料,其自身可以具有伸缩性,也可以不具有伸缩性。
作为能够用于配线52的、其自身不具有伸缩性的材料,可举出例如金、银、铜、铝、铂、铬等金属、或者包含有这些金属的合金。在配线52的材料自身不具有伸缩性的情况下,作为配线52,能够采用金属膜。
在用于配线52的材料自身具有伸缩性的情况下,材料的伸缩性例如与基材20的伸缩性相同。作为能够用于配线52的、其自身具有伸缩性的材料,可举出例如包含有导电性粒子和弹性体的导电性组合物。作为导电性粒子,只要是能够在配线中使用的导电性粒子即可,可举出例如金、银、铜、镍、钯、铂、碳等粒子。其中,优选使用银粒子。
优选的是,配线52具备如下结构:该结构具有对抗变形的耐受性。例如,配线52具有基体件、和分散在基体件中的多个导电性粒子。在该情况下,通过使用树脂等可变形的材料作为基体件,由此,配线52也能够对应于基材20的伸缩而变形。此外,通过以如下方式来设定导电性粒子的分布和形状:即使在产生了变形的情况下,多个导电性粒子之间的接触也被维持,由此,能够维持配线52的导电性。
作为构成配线52的基体件的材料,能够使用一般的热塑性弹性体和热固性弹性体,例如能够使用苯乙烯系弹性体、丙烯系弹性体、烯烃系弹性体、聚氨酯系弹性体、硅酮橡胶、聚氨酯橡胶、氟橡胶、丁腈橡胶、聚丁二烯、聚氯丁二烯等。其中,从其伸缩性或耐久性等方面考虑,优选采用含有聚氨酯系、硅酮系的结构的树脂或橡胶。此外,作为构成配线52的导电性粒子的材料,能够使用例如银、铜、金、镍、钯、铂、碳等粒子。其中,优选使用银粒子。
关于配线52的厚度,只要是能够承受基材20的伸缩的厚度即可,根据配线52的材料等适当地选择。
例如,在配线52的材料不具有伸缩性的情况下,能够将配线52的厚度设在25nm以上且100μm以下的范围内,优选设在50nm以上且50μm以下的范围内,更优选设在100nm以上且5μm以下的范围内。
此外,在配线52的材料具有伸缩性的情况下,能够将配线52的厚度设在5μm以上且60μm以下的范围内,优选设在10μm以上且50μm以下的范围内,更优选设在20μm以上且40μm以下的范围内。
配线52的宽度根据配线52所要求的电阻值适当地选择。配线52的宽度例如为1μm以上,优选为50μm以上。此外,配线52的宽度例如为10mm以下,优选为1mm以下。
关于配线52的形成方法,根据材料等适当地选择。例如,可举出如下方法:在通过蒸镀法、溅镀法或金属箔的层叠等在包含基材20的后述的伸缩性层叠体38上或后述的支承基板40上形成金属膜后,通过光刻法对金属膜进行构图。在将金属箔层叠在伸缩性层叠体38上或后述的支承基板40上的情况下,可以在伸缩性层叠体38或支承基板40与金属箔之间夹设粘接层等。此外,在配线52的材料自身具有伸缩性的情况下,例如,可举出如下方法:通过通常的印刷方法,将包含有上述的导电性粒子和弹性体的导电性组合物呈图案状印刷于伸缩性层叠体38上或支承基板40上。在这些方法中,优选采用材料效率高且能够廉价地进行制作的印刷法。
〔应力缓和层〕
应力缓和层30是为了缓和在基材20上产生的变形对配线52产生的影响而设置在基材20的第1面21与配线52之间的层。在图1所示的例子中,应力缓和层30遍及基材20的第1面21的整个范围而设置。另外,虽然未图示,但是,也可以在俯视时不与配线52重叠的区域中不设置应力缓和层30。
应力缓和层30具有比基材20的第1弹性模量小的弹性模量。应力缓和层30的弹性模量例如为2MPa以下,可以为0.1MPa以下,可以为0.07MPa以下,可以为0.05MPa以下,也可以为0.03MPa以下。应力缓和层30具有较小的弹性模量,由此,能够降低应力缓和层30的针对变形的复原性。例如,应力缓和层30自身可以不具有在从后述的伸长工序释放时能够复原的程度的复原性。即使在该情况下,由于基材20具有复原性,因此,作为包含有基材20和应力缓和层30的层叠体整体,也能够复原为原来的尺寸。由于应力缓和层30的复原性低,因此,能够抑制配线52因基材20的经时的变形而变形的情况。在以下的说明中,也将应力缓和层30的弹性模量称作第2弹性模量。
应力缓和层30可以包含弹性体作为主要成分。例如,应力缓和层30可以包含与在基材20中作为主要成分所包含的弹性体相同的弹性体来作为主要成分。作为应力缓和层30的弹性体,能够使用作为基材20的弹性体而例示出的弹性体。
关于应力缓和层30的弹性模量,可以相对于基材20的弹性模量相对地决定。例如,应力缓和层30的弹性模量可以为基材20的弹性模量的0.7倍以下,可以为0.5倍以下,可以为0.3倍以下,也可以为0.1倍以下。此外,应力缓和层30的弹性模量可以为基材20的弹性模量的0.01倍以上,可以为0.03倍以上,可以为0.05倍以上,可以为0.1倍以上,可以为0.3倍以上,也可以为0.5倍以上。应力缓和层30的弹性模量相对于基材20的弹性模量的比率的范围也可以由上述上限值中的任意一个与下限值中的任意一个的组合来决定。例如,应力缓和层30的弹性模量可以为基材20的弹性模量的0.01倍以上且0.7倍以下,可以为0.01倍以上且0.5倍以下,可以为0.01倍以上且0.3倍以下,可以为0.03倍以上且0.7倍以下,可以为0.05倍以上且0.7倍以下,可以为0.1倍以上且0.7倍以下,可以为0.3倍以上且0.7倍以下,也可以为0.5倍以上且0.7倍以下。
关于计算应力缓和层30的第2弹性模量的方法,根据应力缓和层30的形态适当地决定。例如,作为计算应力缓和层30的第2弹性模量的方法,能够采用如下方法:与上述的计算基材20的弹性模量的方法同样,使用应力缓和层30的样品,并按照JIS K6251实施拉伸试验。此外,也能够采用如下方法:按照ISO14577,通过纳米压痕法测量应力缓和层30的样品的弹性模量。
作为表示应力缓和层30的机械特性的参数的其他例子,可举出应力缓和层30的硬度。硬度的测量方法根据对象物的形态、硬度适当地决定。例如,能够采用按照JIS K6253-1997或ASTM D2240-2005的A型硬度计硬度试验、D型硬度计硬度试验。具体而言,使压针以10N的载荷与应力缓和层30等测量对象的样品接触,读取3秒后的刻度。在以下的记载中,如“硬度计A5”那样表示通过硬度计硬度试验测量出的硬度。“A”表示硬度计的类型,“5”表示硬度。
应力缓和层30的硬度比基材20的硬度小。应力缓和层30的硬度例如为硬度计A50以下,可以为硬度计A30以下,可以为硬度计A10以下,也可以为硬度计A5以下。应力缓和层30具有较小的硬度,由此,能够降低应力缓和层30的针对变形的复原性。
关于应力缓和层30的厚度,只要是能够承受基材20的伸缩的厚度即可,根据应力缓和层30的材料等适当地选择。能够将应力缓和层30的厚度例如设为0.1μm以上,可以为1μm以上,也可以为10μm以上。应力缓和层30的厚度可以比后述的粘接层60的厚度大。此外,应力缓和层30的厚度例如能够设为5mm以下,可以为1mm以下,可以为500μm以下,也可以为100μm以下。如果应力缓和层30过薄,则有时无法充分获得缓和因基材20的变形而引起的应力的效果。此外,如果应力缓和层30过厚,则后述的波纹形状部55变得难以形成于配线52。
应力缓和层30的厚度可以相对于基材20的厚度相对地决定。例如,应力缓和层30的厚度可以为基材20的厚度的0.5倍以上,可以为0.8倍以上,可以为1.0倍以上,可以为1.2倍以上,可以为1.5倍以上,也可以为2.0倍以上。此外,应力缓和层30的厚度可以为基材20的厚度的3.0倍以下,可以为2.5倍以下,也可以为2.0倍以下。
应力缓和层30通常不具有粘接性。配线基板10有时具有位于基材20与后述的支承基板40之间等的粘接层。应力缓和层30是与这样的粘接层相区分的层。应力缓和层30的粘合力例如为0.01N/25mm以下,可以为0.005N/25mm以下,也可以为0.001N/25mm以下。
作为应力缓和层30的粘合力的测量方法,能够采用如下方法:使用应力缓和层30的样品来实施180°剥离试验。作为准备应力缓和层30的样品的方法,可举出从配线基板10取出应力缓和层30的一部分来作为样品的方法和取出构成配线基板10之前的应力缓和层30的一部分来作为样品的方法。此外,也可以采用如下方法:对构成应力缓和层30的材料进行分析,并根据材料的已有的数据库来求出应力缓和层30的粘合力。在180°剥离试验中,首先,选取25mm宽度的试验片,将25mm宽度的玻璃板贴合于试验片的应力缓和层30侧的面上。接着,使用拉伸试验机,在拉伸速度为1200mm/分钟、剥离角为180°、温度为20℃、湿度为50%的条件下,测量与玻璃板的粘合力(N/25mm)。
应力缓和层30可以具有伸缩性。与上述基材20的伸缩性同样,应力缓和层30的伸缩性是指应力缓和层30能够进行伸缩的性质,即,是指这样的性质:能够从作为常态的非伸长状态伸长,且在从该伸长状态释放时能够复原。在本实施方式中,能够伸缩的应力缓和层30优选能够从非伸长状态伸长1%以上而不被破坏,更优选能够伸长20%以上。通过使用具有这样的能力的应力缓和层30,由此,能够提高配线基板10的伸缩性。
此外,与上述的基材20同样,应力缓和层30的形状变化优选较小。应力缓和层30的形状变化例如按照面积比来说,为20%以下。通过使用形状变化小的应力缓和层30,由此,后述的峰部和谷部的形成会变得容易。
关于应力缓和层30的形成方法,根据材料等适当地选择。例如,在准备基材20之后,通过涂覆法等将构成应力缓和层30的材料设置于基材20上,由此,能够获得在基材20的第1面21上层叠有应力缓和层30的层叠体。此外,通过使构成基材20的材料和构成应力缓和层30的材料流入规定的模具中并使材料固化,由此,也能够获得在基材20的第1面21上层叠有应力缓和层30的层叠体。
在以下的说明中,将至少包含基材20和应力缓和层30并在后述的伸长工序中伸长的层叠体也称作伸缩性层叠体。
接着,对配线基板10的截面形状详细地进行说明。图3是将图2的配线基板10放大示出的图。
如后所述,配线52被设置于伸缩性层叠体38,其中,该伸缩性层叠体38包含被施加张力而以第1伸长量伸长的状态下的基材20和应力缓和层30。在该情况下,在从伸缩性层叠体38去除张力而导致伸缩性层叠体38收缩时,如图3所示,配线52呈波纹状变形而具有波纹形状部55。
配线52的波纹形状部55包含沿着配线52所延伸的第1方向即D1方向排列的多个峰部53。峰部53是在配线52的表面上向第1面21的法线方向隆起的部分。如图3所示,可以在沿着配线52所延伸的方向相邻的两个峰部53之间存在谷部54。
配线52的峰部53和谷部54在配线52所延伸的方向上排列。但是,不限于此,虽然未图示,但是,配线52的峰部53和谷部54所排列的方向与配线52所延伸的方向可以不一致。此外,在图3中,示出了波纹形状部55的多个峰部53和谷部54以固定的周期排列的例子,但是,不限于此。虽然未图示,但是,波纹形状部55的多个峰部53和谷部54也可以不规则地排列。例如,相邻的两个峰部53之间的间隔可以不固定。
在图3中,标号S1表示在第1面21侧的配线基板10的表面中的、与配线52的波纹形状部55在俯视时重叠的部分上出现的峰部和谷部的振幅。在图3所示的例子中,配线52位于配线基板10的表面,因此,振幅S1是配线52的峰部53和谷部54的振幅。
振幅S1例如为1μm以上,更优选为10μm以上。通过将振幅S1设为10μm以上,由此,配线52容易追随伸缩性层叠体38的伸长而变形。此外,振幅S1例如可以为500μm以下。
另外,上述应力缓和层30是用于抑制配线52的峰部53和谷部54的形状随时间发生变化的层,因此,应力缓和层30优选具有与配线52的峰部53和谷部54的振幅S1对应的厚度。例如,应力缓和层30的厚度优选为配线52的峰部53和谷部54的振幅S1的0.5倍以上,可以为0.7倍以上,可以为1.0倍以上,也可以为1.5倍以上。此外,应力缓和层30的厚度优选为配线52的峰部53的曲率半径的0.5倍以上,可以为0.7倍以上,可以为1.0倍以上,也可以为1.5倍以上。
峰部和谷部的振幅例如通过如下方法来计算:遍及峰部和谷部所排列的方向上的一定范围,测量相邻的峰部与谷部之间在伸缩性层叠体38的法线方向上的距离,并求出它们的平均值。“峰部和谷部所排列的方向上的一定范围”例如为10mm。作为测量相邻的峰部与谷部之间的距离的测量仪,可以使用运用了激光显微镜等的非接触式的测量仪,也可以使用接触式的测量仪。此外,也可以基于截面照片等图像来测量相邻的峰部与谷部之间的距离。
在图3中,标号F1表示在第1面21侧的配线基板10的表面中的、与配线52的波纹形状部55在俯视时重叠的部分上出现的峰部和谷部的周期。在图3所示的例子中,由于配线52位于配线基板10的表面,因此,周期F1是配线52的峰部53和谷部54的周期。周期F1例如为10μm以上,更优选为100μm以上。此外,周期F1例如为100mm以下,更优选为10mm以下。峰部和谷部的周期F1通过如下方法来计算:遍及峰部和谷部所排列的方向上的一定范围,测量多个峰部的间隔,并求出它们的平均值。
如图3所示,也可以是:也在基材20的第1面21中的、与配线52的波纹形状部55在俯视时重叠的部分上出现沿着配线52所延伸的方向排列的多个峰部23和谷部24。另外,基材20的第1面21上出现的峰部23和谷部24的形状能够随时间发生变化。
在图3中,标号S2表示在基材20的第1面21上沿着配线52所延伸的方向排列的多个峰部23和谷部24的振幅。基材20的第1面21的峰部23和谷部24的振幅S2可以比配线52的波纹形状部55的峰部53和谷部54的振幅小。例如,振幅S2可以为振幅S1的0.9倍以下,可以为0.7倍以下,可以为0.5倍以下,也可以为0.3倍以下。此外,振幅S2可以为振幅S1的0.1倍以上,也可以为0.2倍以上。另外,“基材20的第1面21的峰部23和谷部24的振幅S2比配线52的峰部53和谷部54的振幅S1小”是包含在基材20的第1面21上未出现峰部和谷部的情况在内的概念。
在图3中,标号F23表示在基材20的第1面21上沿着配线52所延伸的方向排列的多个峰部23和谷部24的周期。基材20的第1面21的峰部23和谷部24的周期F2可以与配线52的波纹形状部55的峰部53和谷部54的周期F1相同。或者,周期F2可以比周期F1小。例如,周期F2可以为周期F1的0.9倍以下,可以为0.7倍以下,可以为0.5倍以下,也可以为0.3倍以下。此外,周期F2可以为周期F1的0.1倍以上,也可以为0.2倍以上。另外,“基材20的第1面21的峰部23和谷部24的周期F2比配线52的峰部53和谷部54的周期F1小”是包含在基材20的第1面21上未出现峰部和谷部的情况在内的概念。
如上所述,基材20具有复原性。因此,如图3所示,在基材20的第1面21上出现峰部23和谷部24的情况下,在基材20中产生有使峰部23和谷部24消除而欲恢复到原来的形状的复原力。在该情况下,峰部23和谷部24的形状有时由于基材20的复原力而随时间发生变化。例如,基材20的第1面21的峰部23的振幅S2或宽度有时随时间变小。
在此,在本实施方式中,在基材20的第1面21与配线52之间设置有具有比基材20低的复原性的应力缓和层30。因此,即使在基材20的第1面21的峰部23和谷部24的形状随时间发生了变化的情况下,也能够通过应力缓和层30抑制其影响波及到配线52这一情况。由此,能够抑制在配线52的波纹形状部55上产生经时的变形的情况。
图4是示出配线基板10的截面形状的其他例子的图。如图4所示,也可以是:也在配线基板10中的、基材20的第2面22侧的表面上也出现有沿着配线52所延伸的方向排列的多个峰部25和谷部26。在图4所示的例子中,第2面22侧的峰部25出现在与配线52的波纹形状部55的谷部54重叠的位置,第2面22侧的谷部26出现在与配线52的波纹形状部55的峰部53在俯视重叠的位置。
在图4中,标号S3表示在基材20的第2面22侧的配线基板10的表面上沿着配线52所延伸的方向排列的多个峰部25和谷部26的振幅。第2面22侧的峰部25和谷部26的振幅S3可以与第1面21侧的峰部23和谷部24的振幅S2相同,也可以不同。例如,第2面22侧的峰部25和谷部26的振幅S3可以比第1面21侧的峰部23和谷部24的振幅S2小。例如,振幅S3可以为振幅S2的0.9倍以下,可以为0.8倍以下,也可以为0.6倍以下。此外,振幅S3可以为振幅S2的0.1倍以上,也可以为0.2倍以上。另外,“第2面22侧的峰部25和谷部26的振幅S3比第1面21侧的峰部23和谷部24的振幅S2小”是包含在配线基板10的第2面22侧的表面上未出现峰部和谷部的情况在内的概念。
在图4中,标号F3表示在基材20的第2面22侧的配线基板10的表面上沿着配线52所延伸的方向排列的多个峰部25和谷部26的周期。第2面22侧的峰部25和谷部26的周期F3可以与第1面21侧的峰部23和谷部24的周期F2相同。或者,周期F3可以比周期F2大。例如,周期F3可以为周期F2的1.1倍以上,可以为1.2倍以上,可以为1.5倍以上,也可以为2.0倍以上。另外,“第2面22侧的峰部25和谷部26的周期F3比第1面21侧的峰部23和谷部24的周期F2小”是包含在配线基板10的第2面22侧的表面上未出现峰部和谷部的情况在内的概念。
图5示出了配线基板10的剖视图的其他例子。如图5所示,也可以是:在基材20的第1面21上不出现峰部和谷部。这样的基材20的第1面21例如能够通过如下方式来产生:在后述的收缩工序结束时所产生的基材20的第1面21的峰部和谷部由于基材20的经时的变形而消失。
图6示出了配线基板10的剖视图的其他例子。如图6所示,在配线52的波纹形状部55中,峰部53的宽度W11可以比谷部54的宽度W12小。这样的峰部53例如能够通过如下方式来产生:基材20的第1面21的峰部和谷部随时间变形且其影响传递到配线52的波纹形状部55。根据本实施方式,通过在基材20的第1面21与配线52之间设置应力缓和层30,由此,能够抑制峰部53的宽度W11相对于谷部54的宽度W12的比率变得过小的情况。由此,例如,能够抑制峰部53的曲率半径变得过小的情况。另外,峰部53的宽度W11和谷部54的宽度W12是振幅S1的中心处的峰部53的宽度和谷部54的宽度。峰部53的宽度W11优选为谷部54的宽度W12的0.3倍以上,可以为0.5倍以上,也可以为0.7倍以上。此外,峰部53的宽度W11可以为谷部54的宽度W12的0.9倍以下,可以为0.8倍以下,也可以为0.7倍以下。
虽然未图示,但基材20的第1面21的峰部23和谷部24的位置可以从配线52的峰部53和谷部54的位置偏移。偏移量例如为0.1×F1以上,也可以为0.2×F1以上。此外,基材20的第2面22的峰部25和谷部26的位置可以从基材20的第1面21的谷部24和峰部23的位置偏移。偏移量例如为0.1×F2以上,也可以为0.2×F2以上。
(配线基板的制造方法)
接着,参照图7的(a)~(c),对配线基板10的制造方法进行说明。
首先,如图7的(a)所示,准备包含基材20和应力缓和层30的伸缩性层叠体38。例如,首先,准备基材20。接着,将构成应力缓和层30的材料涂敷于基材20的第1面21上并使其固化。这样,能够获得伸缩性层叠体38。
接着,如图7的(b)所示,实施伸长工序,其中,在第1方向D1上对伸缩性层叠体38施加张力T,使伸缩性层叠体38伸长。伸缩性层叠体38整体的伸长率(=(L1-L0)×100/L0)例如为10%以上且200%以下。伸长工序可以在对伸缩性层叠体38进行了加热的状态下实施,也可以在常温下实施。在对伸缩性层叠体38进行加热的情况下,伸缩性层叠体38的温度例如为50℃以上且100℃以下。
接着,如图7的(b)所示,实施配线形成工序,其中,将配线52设置于由于张力T而伸长了的状态下的伸缩性层叠体38的应力缓和层30上。例如,将包含基体件和导电性粒子的导电性膏印刷于应力缓和层30。
然后,如图7的(c)所示,实施收缩工序,其中,从伸缩性层叠体38去除张力T。由此,如在图7的(c)中用箭头C所示,在第1方向D1上,伸缩性层叠体38收缩,在设置于伸缩性层叠体38的应力缓和层30的配线52中也产生变形。配线52的变形能够如上述那样作为波纹形状部55产生。由此,能够获得出现了波纹形状部的配线基板10。
根据本实施方式,配线基板10的配线52具有波纹形状部55。因此,在配线基板10的伸缩性层叠体38伸长时,配线52能够通过以使波纹形状部55的起伏降低的方式变形、即通过消除波纹形状,来追随伸缩性层叠体38的伸长。因此,能够抑制如下情况:随着伸缩性层叠体38的伸长,配线52的全长增加,或者配线52的截面积减小。由此,能够抑制配线52的电阻值由于配线基板10的伸长而增加的情况。此外,能够抑制在配线52上产生裂纹等破损的情况。
对通过配线52的波纹形状部55得到的、与配线52的电阻值相关的效果的一例进行说明。在此,将未对伸缩性层叠体38施加第1方向D1上的张力的第1状态下的配线52的电阻值称作第1电阻值。此外,将在第1方向D1上对伸缩性层叠体38施加张力而使伸缩性层叠体38比第1状态伸长了30%的第2状态下的配线52的电阻值称作第2电阻值。根据本实施方式,通过在配线52上形成波纹形状部55,能够将第1电阻值与第2电阻值之差的绝对值相对于第1电阻值的比率设为20%以下,更优选能够设为10%以下,进一步优选能够设为5%以下。
此外,根据本实施方式,在基材20的第1面21与配线52之间设置有具有比基材20低的复原性的应力缓和层30。因此,即使在收缩工序之后、基材20的形状随时间发生了变化的情况下,也能够通过应力缓和层30抑制其影响波及到配线52。由此,能够抑制在配线52的波纹形状部55上产生经时的变形的情况。
在此,为了进行比较,考虑未设置有应力缓和层30的情况。例如,如图8所示,考虑配线52设置于基材20的第1面21的情况。在该情况下,如果基材20的第1面21上产生的峰部23的宽度由于基材20的复原力而减小,则配线52的波纹形状部55的峰部53处的曲率半径变小。其结果是,可以想到,配线52的电阻增加。此外,如果峰部53的曲率半径变得过小,则能够想到,会在配线52上产生断线等不良情况。
与此相对,根据本实施方式,通过在基材20的第1面21与配线52之间设置应力缓和层30,由此,能够抑制基材20的第1面21的经时的变形的影响波及到配线52的情况。由此,能够抑制配线52的电阻随时间增加的情况。此外,能够抑制在配线52上产生断线等不良情况。
作为配线基板10的用途,可举出保健领域、医疗领域、护理领域、电子领域、运动/健身领域、美容领域、移动领域、家畜/宠物领域、娱乐领域、时尚/服装领域、安全领域、军事领域、流通领域、教育领域、建材/家具/装饰领域、环境能源领域、农林水产领域、机器人领域等。例如,使用本实施方式的配线基板10来构成安装于人的手臂等身体的一部分上的产品。由于配线基板10能够伸长,因此,例如通过在使配线基板10伸长的状态下将其安装于身体,由此能够通过身体的一部分使配线基板10紧密贴合。因此,能够实现良好的穿戴感。此外,由于能够抑制如下情况:在配线基板10伸长的情况下,配线52的电阻值降低,因此,能够实现配线基板10的良好电气特性。此外,由于配线基板10能够伸长,因此,并不限于人等生物体,能够将其沿着曲面或立体形状来设置或组装。作为这些产品的一例,可举出生命传感器、口罩、助听器、牙刷、创可贴、敷布、隐形眼镜、假手、假腿、假眼、导管、纱布、药液包、绷带、一次性生物体电极、尿布、康复设备、家电产品、显示器、标牌、个人计算机、移动电话、鼠标、扬声器、运动服、腕带、缠头布、手套、泳衣、护具、球、棒球手套(glove)、球拍、球杆、球棒、钓鱼竿、接力棒、体操器材及其握把、体育器材、游泳圈、帐篷、泳衣、围兜、球门网、终点线、药液浸透式美容面罩、电刺激减肥用品、怀炉、假指甲、纹身、汽车、飞机、火车、轮船、自行车、婴儿车、无人机、轮椅等座椅、仪表盘、轮胎、内饰、外饰、鞍座、方向盘、道路、轨道、桥、隧道、煤气或自来水管、电线、四脚架(tetrapot)、绳索项圈、引线、马具、动物用的标签、手环、带等游戏设备、控制器等触觉设备、餐具垫、票券、人偶、毛绒动物、支持商品、帽子、衣服、眼镜、鞋子、鞋垫、袜子、长筒袜、拖鞋、内衣、围巾、耳罩、包、首饰、戒指、钟表、领带、个人ID识别设备、头盔、包装、IC标签、塑料瓶、文具、书籍、笔、地毯、沙发、床上用品、照明、门把手、扶手、花瓶、床、床垫、坐垫、窗帘、门、窗、天花板、墙、床、无线供电天线、电池、塑料大棚(vinyl house)、网(net)、机械手以及机器人外饰。
另外,能够对上述实施方式施加各种变更。以下,根据需要,参照附图对变形例进行说明。在以下的说明和以下的说明所使用的附图中,对于能够与上述实施方式相同地构成的部分,使用与上述实施方式中的对应部分所使用的标号相同的标号,并省略重复的说明。此外,在上述实施方式中得到的作用效果很明显也能够在变形例中得到的情况下,有时也省略其说明。
(第1变形例)
在上述实施方式中,示出了配线52设置于伸缩性层叠体38的例子,但是,不限于此。在本变形例中,示出配线52被支承基板支承的例子。
图10是第1变形例的配线基板10的剖视图,是相当于上述实施方式中的图2的图。配线基板10至少具备基材20、应力缓和层30、支承基板40和配线52。
〔支承基板〕
支承基板40是构成为具有比基材20低的伸缩性的部件。支承基板40包含:第2面42,其位于应力缓和层30侧;以及第1面41,其位于第2面42的相反侧。在图10所示的例子中,支承基板40在其第1面41侧对配线52进行支承。此外,支承基板40在其第2面42侧与伸缩性层叠体38的应力缓和层30接合。例如,可以在应力缓和层30与支承基板40之间设置包含粘接剂的粘接层60。作为构成粘接层60的材料,能够使用例如丙烯系粘接剂、硅酮系粘接剂等、硅氧烷系底涂剂、硫醇系底涂剂等。此外,也可以将不仅通过液相法还通过HMDSO(六甲基二硅氧烷)、HMDS(六甲基二硅氮烷)等气相法制成的分子膜用作粘接层60。粘接层60的厚度例如为5μm以上且200μm以下。粘接层60的弹性模量可以比应力缓和层30的弹性模量大。
图11是将图10的配线基板10放大示出的剖视图。在本变形例中,在从与支承基板40接合的伸缩性层叠体38去除张力而导致伸缩性层叠体38收缩时,与伸缩性层叠体38的应力缓和层30的表面的峰部和谷部相同的峰部和谷部也出现在支承基板40上。以容易形成这样的峰部和谷部的方式设定支承基板40的特性和尺寸。例如,支承基板40具有比基材20的第1弹性模量大的弹性模量。在以下的说明中,也将支承基板40的弹性模量称作第3弹性模量。
另外,虽然未图示,但是,支承基板40也可以在其第2面42侧对配线52进行支承。
支承基板40的第3弹性模量例如为100MPa以上,更优选为1GPa以上。此外,支承基板40的第3弹性模量可以为基材20的第1弹性模量的100倍以上且50000倍以下,优选为1000倍以上且10000倍以下。通过像这样设定支承基板40的第3弹性模量,能够抑制峰部53和谷部54的周期F1变得过小的情况。此外,能够抑制在峰部53和谷部54中产生局部弯折的情况。
另外,如果支承基板40的弹性模量过低,则在配线52的形成工序中支承基板40容易变形,其结果,难以进行配线52相对于支承基板40的对位。此外,如果支承基板40的弹性模量过高,则基材20在松弛时难以复原,此外,容易发生基材20的破裂或折断。
此外,支承基板40的厚度例如为500nm以上且10μm以下,更优选为1μm以上且5μm以下。如果支承基板40的厚度过小,则支承基板40的制造工序或在支承基板40上形成配线52等部件的工序中的、支承基板40的处理变得困难。如果支承基板40的厚度过大,则基材20在松弛时难以复原,从而无法获得作为目标的基材20的伸缩。
作为构成支承基板40的材料,能够使用例如聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、丙烯酸树脂等。其中,也能够优选使用耐久性和耐热性良好的聚萘二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺。
支承基板40的第3弹性模量可以为基材20的第1弹性模量的100倍以下。作为计算支承基板40的第3弹性模量的方法,能够采用如下方法:使用支承基板40的样品,并按照ASTM D882实施拉伸试验。
(配线基板的制造方法)
接着,参照图12的(a)~(c),对本变形例的配线基板10的制造方法进行说明。
首先,如图12的(a)所示,准备支承基板40。接着,如图12的(a)所示,在支承基板40的第1面41上设置配线52。例如,首先,通过蒸镀法、镀覆法等在支承基板40的第1面41上形成铜层等金属层。接着,使用光刻法和蚀刻法对金属层进行加工。由此,能够在第1面41上获得配线52。
此外,与上述实施方式的情况同样,准备包含基材20和应力缓和层30的伸缩性层叠体38。接着,如图12的(b)所示,实施伸长工序,其中,在第1方向D1上对伸缩性层叠体38施加张力T,使伸缩性层叠体38伸长。接着,实施配线形成工序,其中,在伸长状态下的伸缩性层叠体38的应力缓和层30上设置配线52。在本变形例的配线形成工序中,如图12的(b)所示,使设置有配线52的支承基板40的第2面42与伸缩性层叠体38的应力缓和层30接合。此时,可以在应力缓和层30与支承基板40之间设置粘接层60。
然后,实施收缩工序,其中,从伸缩性层叠体38去除张力T。由此,如在图12的(c)中用箭头C所示,在第1方向D1上,伸缩性层叠体38收缩,设置于伸缩性层叠体38的支承基板40和配线52也产生变形。支承基板40和配线52的变形能够如上述那样作为波纹形状部产生。
在本变形例中,也在基材20的第1面21与支承基板40和配线52之间设置有具有比基材20低的复原性的应力缓和层30。因此,即使在收缩工序之后、基材20的形状随时间发生了变化的情况下,也能够通过应力缓和层30抑制其影响波及到支承基板40和配线52的情况。由此,能够抑制在配线52的波纹形状部55上产生经时的变形的情况。
(第2变形例)
图13是示出本变形例的配线基板10的俯视图。如图13所示,配线基板10可以具备与配线52电连接的电子部件51。或者,虽然在配线基板10上没有搭载电子部件51,但是,也可以构成为能够搭载与配线52电连接的电子部件51。
电子部件51可以具有与配线52连接的电极。在该情况下,配线基板10具有连接部,该连接部与电子部件51的电极相接并且与配线52电连接。连接部例如为焊盘。
此外,电子部件51也可以不具有与配线52连接的电极。例如,电子部件51可以包含与配线基板10的多个构成部件中的至少1个构成部件成为一体的部件。作为这样的电子部件51的例子,可举出包含与构成配线基板10的配线52的导电层成为一体的导电层的电子部件、和包含位于与构成配线52的导电层不同的层上的导电层的电子部件。例如,电子部件51可以为由如下导电层构成的焊盘:该导电层在俯视时具有比构成配线52的导电层宽的宽度。焊盘与用于检查的探针、用于重写软件的端子等连接。此外,电子部件51可以为通过使导电层在俯视时呈螺旋状延伸而构成的配线图案。这样,对导电层进行构图而被赋予规定功能的部分也能够成为电子部件51。
电子部件51可以为主动部件,也可以为被动部件,也可以为机构部件。作为电子部件51的例子,可举出晶体管、LSI(Large-Scale Integration:大规模集成电路)、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems:微机电系统)、继电器、LED、OLED、LCD等发光元件、传感器、蜂鸣器等发声部件、产生振动的振动部件、对冷却发热进行控制的珀耳帖元件或电热线等冷发热部件、电阻器、电容器、感应器、压电元件、开关、连接器等。在电子部件51的上述例子中,优选采用传感器。作为传感器,可举出例如温度传感器、压力传感器、光传感器、光电传感器、接近传感器、剪切力传感器、生物体传感器、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、磁传感器、气体传感器、GPS传感器、超声波传感器、气味传感器、脑波传感器、电流传感器、振动传感器、脉搏传感器、心电图传感器、光度传感器等。在这些传感器中,生物体传感器特别优选。生物体传感器能够测量心率、脉搏、心电图、血压、体温、血氧浓度等生物体信息。
接着,对不具有电极的电子部件51的用途进行说明。例如,上述焊盘能够作为与用于检查的探针、用于重写软件的端子等连接的部分而发挥功能。此外,通过呈螺旋状延伸而构成的配线图案能够作为天线等发挥功能。
(第3变形例)
图14是示出本变形例的配线基板10的俯视图。配线基板10可以具备加强部件70。加强部件70是用于抑制如下情况的部件:在使配线基板10伸缩时,会对电子部件51施加应力。加强部件70配置成:在沿着基材20的第1面21的法线方向观察的情况下,与电子部件51在俯视时至少部分地重叠。此外,加强部件70具有比基材20大的弹性模量。
加强部件70的弹性模量例如为1GPa以上,更优选为10GPa以上。加强部件70的弹性模量可以为基材20的弹性模量的100倍以上,也可以为1000倍以上。通过使配线基板10具备这样的加强部件70,由此,能够抑制伸缩性层叠体38中的、与加强部件70在俯视时重叠的部分伸缩。由此,能够将伸缩性层叠体38划分为容易产生伸缩的部分和难以产生伸缩的部分。加强部件70的弹性模量可以为500GPa以下。此外,加强部件70的弹性模量也可以为基材20的弹性模量的500000倍以下。
关于计算加强部件70的弹性模量的方法,可以根据加强部件70的形态适当地决定。例如,作为计算加强部件70的弹性模量的方法,能够使用上述的计算支承基板40的弹性模量的方法。
此外,加强部件70可以具有比基材20的抗弯刚度大的抗弯刚度。加强部件70的抗弯刚度可以为基材20的抗弯刚度的100倍以上,也可以为1000倍以上。
作为构成加强部件70的材料的例子,可举出包含金属材料的金属层、或者一般的热塑性弹性体、丙烯系、聚氨酯系、环氧系、聚酯系、环氧系、乙烯醚系、多烯/硫醇系、硅酮系等低聚物、聚合物等。作为金属材料的例子,可举出铜、铝、不锈钢等。加强部件70的厚度例如为10μm以上。上述材料中的金属层的弹性模量较大,能够通过蚀刻加工等进行微细加工,因此更优选。
加强部件70可以包含与在基材20中作为主要成分包含的弹性体相同的弹性体来作为主要成分。作为加强部件70的弹性体,能够使用作为基材20的弹性体而例示出的弹性体。
在使用低聚物或聚合物作为构成加强部件70的材料的情况下,加强部件70可以具有透明性。此外,加强部件70可以具有遮光性(例如遮挡紫外线的特性)。例如,加强部件70可以为黑色。此外,加强部件70的颜色与伸缩性层叠体38的基材20或应力缓和层30的颜色可以相同。
加强部件70可以在使伸缩性层叠体38伸长的伸长工序之前设置于伸缩性层叠体38,或者,也可以在通过伸长工序使伸缩性层叠体38伸长的期间内设置于伸缩性层叠体38。
如图14所示,加强部件70可以具有位于与应力缓和层30的配线52侧的表面相同的平面上的表面。这样的加强部件70例如能够通过如下方法来制作:在规定的支承面上局部地设置加强部件70,接着,将构成应力缓和层30的材料涂敷于加强部件70的面上和支承面上,接着,将构成基材20的材料涂敷于应力缓和层30的面上。
如图14所示,配线52可以具有端部,其中,所述端部在沿着基材20的第1面21的法线方向观察的情况下与加强部件70在俯视时重叠。由此,能够抑制如下情况:在配线52的端部的附近、即、配线52与电子部件51相连接的部分的附近,产生由于伸缩性层叠体38的伸缩而引起的应力。
(第4变形例)
图15是示出本变形例的配线基板10的俯视图。如图15所示,加强部件70的表面中的、位于配线52侧的表面可以被应力缓和层30覆盖。这样的加强部件70例如能够通过如下方法来制作:首先,准备基材20,接着,在基材20的第1面21上局部地设置加强部件70,接着,将构成应力缓和层30的材料涂敷于加强部件70的面上和基材20的第1面21上。
(第5变形例)
图16是示出本变形例的配线基板10的俯视图。如图16所示,配线基板10可以具备位于配线52上的保护层58。保护层58可以在俯视时具有与配线52相同的形状。例如,保护层58可以在俯视时沿与配线52相同的方向延伸,并具有与配线52相同的宽度。此外,保护层58可以以覆盖配线52的上表面和侧面的方式位于配线52上和配线52的周围。
保护层58优选具有比配线52小的弹性模量。位于配线52上或配线52的周围的保护层58可以具有这样的波纹形状部:基材20的第1面21的法线方向上的峰部和谷部沿着基材20的第1面21的面内方向反复出现。
此外,保护层58的弹性模量优选比具有伸缩性的基材20的弹性模量大。即,保护层58优选具有配线52与基材20的中间的弹性模量。通过使比配线52柔软而容易变形并且比基材20硬而难以变形的保护层58位于基材20的第1面21侧的区域中的设置有配线52的区域,由此,能够降低应力集中。
此外,在配线基板10具有支承基板40的情况下,保护层58的弹性模量可以比支承基板40的弹性模量小,也可以与支承基板40的弹性模量相同,也可以比支承基板40的弹性模量大。其中,保护层58的弹性模量优选比支承基板40的弹性模量小。通过使比配线52和支承基板40柔软而容易变形的保护层58位于基材20的第1面21侧的区域中的设置有配线52的区域,由此,能够减少应力集中。
具体而言,能够将保护层58的弹性模量设为不足配线52的弹性模量的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。此外,能够将保护层58的弹性模量设为配线52的弹性模量的0.001倍以上,优选为0.01倍以上。
此外,能够将保护层58的弹性模量设为超过具有伸缩性的基材20的弹性模量的1倍,优选为1.1倍以上,更优选为2倍以上。此外,能够将保护层58的弹性模量设为具有伸缩性的基材的弹性模量的100倍以下,优选为10倍以下。
这是因为,无论保护层58的弹性模量过小还是过大,都存在难以降低应力集中的情况。
此外,能够将保护层58的弹性模量例如设为1GPa以下,优选为100MPa以下,更优选为10MPa以下。此外,能够将保护层58的弹性模量例如设为10kPa以上,优选为1MPa以上。这是因为,无论保护层58的弹性模量过小还是过大,都存在难以降低应力集中的情况。
作为保护层58的弹性模量的测量方法,能够采用如下方法:与基材20的情况同样,使用保护层58的样品,并按照JIS K6251实施拉伸试验。此外,作为求出保护层58的弹性模量的方法,与基材20的同样,也能够采用如下方法:按照ISO14577,通过纳米压痕法进行测量。作为准备保护层58的样品的方法,可举出从配线基板10取出保护层58的一部分来作为样品的方法和取出构成配线基板10之前的保护层58的一部分来作为样品的方法。此外,作为求出保护层58的弹性模量的方法,也能够采用如下方法:对构成保护层58的材料进行分析,并根据材料的已有的数据库来求出保护层58的弹性模量。
保护层58的材料具有上述的弹性模量即可,可以具有伸缩性,也可以不具有伸缩性。其中,保护层58的材料优选具有伸缩性。这是因为,在保护层58包含具有伸缩性的材料的情况下,能够具有对抗变形的耐受性。
作为用于保护层58的不具有伸缩性的材料,例如,可举出树脂。作为树脂,能够使用一般的树脂,例如能够使用热塑性树脂、热固化性树脂、光固化性树脂等中的任意一种树脂。此外,在保护层58包含树脂的情况下,作为保护层58,也能够使用树脂基材。
作为用于保护层58的具有伸缩性的材料的伸缩性,能够设为与基材20的伸缩性相同。
作为用于保护层58的具有伸缩性的材料,例如,可举出弹性体。作为弹性体,能够使用一般的热塑性弹性体和热固性弹性体,具体来说,可举出苯乙烯系弹性体、烯烃系弹性体、聚氨酯系弹性体、酰胺系弹性体、硅酮橡胶、聚氨酯橡胶、氟橡胶、聚丁二烯、聚异丁烯、聚苯乙烯丁二烯、聚氯丁二烯等。在构成保护层58的材料是这些树脂的情况下,保护层58可以具有透明性。此外,保护层58可以具有遮光性(例如遮挡紫外线的特性)。例如,保护层58可以为黑色。此外,保护层58的颜色与基材的颜色可以相同。也可以使保护层58具有设计性而具有装饰的作用。
此外,保护层58在与配线52相接的情况下,优选具有绝缘性。只要是树脂、弹性体,都能够作为具有绝缘性的保护层58。
(第6变形例)
图17是示出本变形例的配线基板10的俯视图。如图17所示,伸缩性层叠体38除了位于基材20的第1面21侧的应力缓和层(第1应力缓和层)30以外,可以还包含位于基材20的第2面22侧的应力缓和层(第2应力缓和层)35。第2应力缓和层35的弹性模量的范围与关于第1应力缓和层30所说明的上述范围相同。此外,第2应力缓和层35的厚度的范围与关于第1应力缓和层30所说明的上述范围相同。
通过在基材20的第2面22侧设置第2应力缓和层35,由此,能够抑制如下情况:在基材20的形状随时间发生变化的情况下,其影响出现在配线基板10的第2应力缓和层35侧的表面上。由此,例如,在配线基板10的第2应力缓和层35侧的表面上形成第2配线57的情况下,能够抑制在第2配线57上产生经时的变形。
另外,针对上述实施方式的几个变形例进行了说明,当然也可以将多个变形例适当地组合在一起来应用。
接着,通过实施例和比较例更具体地说明本发明,但本发明只要不超出其主旨即可,不限定于以下的实施例的记载。
[实施例1]
(伸缩性基材的准备)
在支承台上载置有作为粘接层60发挥功能的粘接片。作为粘接片,使用3M公司制造的粘接片8146。接着,将二液型加成缩合的第1聚二甲基硅氧烷(PDMS-1)涂敷于粘接片上,使PDMS-1在常温下临时固化,形成由PDMS-1的层构成的应力缓和层30。接着,将与PDMS-1不同的二液型加成缩合的第2聚二甲基硅氧烷(PDMS-2)涂敷于应力缓和层30上,对PDMS-2进行加热而使其固化,形成由PDMS-2的层构成的基材20。这样,获得包含基材20和应力缓和层30的伸缩性层叠体38。固化后的PDMS-1的层的厚度为0.5mm,固化后的PDMS-2的层的厚度为1.0mm。因此,应力缓和层30的厚度为基材20的厚度的0.50倍。
此外,准备由PDMS-1的层构成的样品,通过按照JIS K6251的拉伸试验,测量出PDMS-1的层的弹性模量。其结果,PDMS-1的层的弹性模量为0.02MPa。此外,通过按照JIS K6253-1997的A型硬度计硬度试验,测量出PDMS-1的层的硬度。其结果,PDMS-1的层的硬度为硬度计A3。此外,准备由PDMS-2的层构成的样品,通过按照JIS K6251的拉伸试验,测量出PDMS-2的层的弹性模量。其结果,PDMS-2的层的弹性模量为0.05MPa。因此,应力缓和层30的弹性模量为基材20的弹性模量的0.40倍。此外,通过按照JIS K 6253-1997的A型硬度计硬度试验,测量出PDMS-2的层的硬度。其结果,PDMS-1的层的硬度为硬度计A5。
(支承基板和配线的准备)
作为支承基板40,准备厚度是2.5μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜。接着,通过蒸镀法在支承基板40的第1面41上形成具有1μm的厚度的铜层。接着,使用光刻法和蚀刻法对铜层进行加工。由此,获得在一个方向上延伸的配线52。配线52的长度为40mm,配线52的宽度为200μm。
接着,通过丝网印刷法将包含溶解后的聚氨酯树脂的油墨涂敷于形成在支承基板40上的配线52上,在配线52上形成保护层58。保护层58在俯视时具有与配线52相同的形状。即,保护层58的长度为40mm,保护层58的宽度为200μm。
此外,取出支承基板40的一部分来作为样品,通过按照ASTM D882的拉伸试验,测量出支承基板40的弹性模量。其结果,支承基板40的弹性模量为10GPa。此外,取出保护层58的一部分来作为样品,通过按照ASTM D882的拉伸试验,测量出保护层58的弹性模量。其结果,保护层58的弹性模量为6.2MPa。
(伸缩性层叠体和支承基板的接合)
对形成有粘接层60的伸缩性层叠体38在配线52所延伸的方向上施加张力,使伸缩性层叠体38和粘接层60在第1方向D1上伸长1000%。即,使伸缩性层叠体38伸长至原来长度的2倍。接着,在使伸缩性层叠体38伸长至2倍的状态下,使设置有配线52和保护层58的支承基板40中的、未设置配线52和保护层58的一侧的面与粘接层60接合。
接着,去除张力而使伸长释放,使伸缩性层叠体38收缩。这样,制作出配线基板10。在所获得的配线基板10中,在支承基板40、设置于支承基板40的配线52以及保护层58上出现波纹形状部,该波纹形状部包含在配线52所延伸的方向上排列的多个峰部和谷部。
在刚刚使伸缩性层叠体38收缩之后,在遍及多个峰部和谷部的5个周期的范围内,测量出峰部和谷部的曲率半径。其结果,峰部的曲率半径的平均值为241μm,最大值为273μm,最小值为207μm。此外,谷部的曲率半径的平均值为381μm,最大值为493μm,最小值为331μm。
在使伸缩性层叠体38收缩后在常温下经过24小时之后,在遍及多个峰部和谷部的5个周期的范围内,测量出峰部和谷部的曲率半径。其结果,峰部的曲率半径的平均值为190μm,谷部的曲率半径的平均值为397μm。因此,经过24小时前后的峰部和谷部的曲率半径的变化率分别为-21.2%和+4.2%。
[实施例2]
与实施例1的情况同样,在支承台上载置作为粘接层60发挥功能的粘接片。接着,将上述PDMS-1涂敷于粘接片上,使PDMS-1在常温下临时固化,形成由具有0.02MPa的弹性模量的PDMS-1的层构成的应力缓和层30。接着,将比PDMS-1更具有伸缩性的第3聚二甲基硅氧烷(PDMS-3)涂敷于应力缓和层30上,对PDMS-3进行加热而使其固化,形成由PDMS-3的层构成的基材20。这样,获得包含基材20和应力缓和层30的伸缩性层叠体38。固化后的PDMS-1的层的厚度为0.5mm,固化后的PDMS-3的层的厚度为0.3mm。因此,应力缓和层30的厚度为基材20的厚度的1.67倍。
此外,准备由PDMS-3的层构成的样品,通过按照JIS K6251的拉伸试验,测量出PDMS-3的层的弹性模量。其结果,PDMS-3的层的弹性模量为0.7MPa。因此,应力缓和层30的弹性模量为基材20的弹性模量的0.03倍。此外,通过按照JIS K 6253-1997的D型硬度计硬度试验,测量出PDMS-3的层的硬度。其结果,PDMS-3的层的硬度为硬度计D30。
接着,与实施例1的情况同样,在使伸缩性层叠体38伸长2倍的状态下,使设置有配线52和保护层58的支承基板40中的、未设置配线52和保护层58的一侧的面与粘接层60接合。接着,去除张力而使伸长释放,使伸缩性层叠体38收缩。这样,制作出配线基板10。
在刚刚使伸缩性层叠体38收缩之后,在遍及多个峰部和谷部的5个周期的范围内,测量出峰部和谷部的曲率半径。其结果,峰部的曲率半径的平均值为239μm。此外,谷部的曲率半径的平均值为394μm。
在使伸缩性层叠体38收缩后在常温下经过24小时之后,在遍及多个峰部和谷部的5个周期的范围内,测量出峰部和谷部的曲率半径。其结果,峰部的曲率半径的平均值为188μm,谷部的曲率半径的平均值为401μm。因此,经过24小时前后的峰部和谷部的曲率半径的变化率分别为-21.3%和+1.8%。
[实施例3]
除了由PDMS-1的层构成的应力缓和层30的厚度为0.3mm以外,与实施例2的情况相同地制作出配线基板10。在本实施例中,因此,应力缓和层30的厚度为基材20的厚度的1.00倍。
在刚刚使伸缩性层叠体38收缩之后,在遍及多个峰部和谷部的5个周期的范围内,测量出峰部和谷部的曲率半径。其结果,峰部的曲率半径的平均值为226μm。此外,谷部的曲率半径的平均值为388μm。
在使伸缩性层叠体38收缩后在常温下经过24小时之后,在遍及多个峰部和谷部的5个周期的范围内,测量出峰部和谷部的曲率半径。其结果,峰部的曲率半径的平均值为142μm,谷部的曲率半径的平均值为423μm。因此,经过24小时前后的峰部和谷部的曲率半径的变化率分别为-37.2%和+9.0%。
[实施例4]
与实施例1的情况同样,在支承台上载置作为粘接层60发挥功能的粘接片。接着,将上述PDMS-1涂敷于粘接片上,使PDMS-1在常温下临时固化,形成由具有0.02MPa的弹性模量的PDMS-1的层构成的应力缓和层30。接着,将比PDMS-1更具有伸缩性的第4聚二甲基硅氧烷(PDMS-4)涂敷于应力缓和层30上,对PDMS-4进行加热而使其固化,形成由PDMS-4的层构成的基材20。这样,获得包含基材20和应力缓和层30的伸缩性层叠体38。固化后的PDMS-1的层的厚度为0.5mm,固化后的PDMS-4的层的厚度为1.0mm。因此,应力缓和层30的厚度为基材20的厚度的0.50倍。
此外,准备由PDMS-4的层构成的样品,通过按照JIS K6251的拉伸试验,测量出PDMS-4的层的弹性模量。其结果,PDMS-4的层的弹性模量为0.08MPa。因此,应力缓和层30的弹性模量为基材20的弹性模量的0.25倍。此外,通过按照JIS K 6253-1997的A型硬度计硬度试验,测量出PDMS-4的层的硬度。其结果,PDMS-4的层的硬度为硬度计A10。
接着,与实施例1的情况同样,在使伸缩性层叠体38伸长2倍的状态下,使设置有配线52和保护层58的支承基板40中的、未设置配线52和保护层58的一侧的面与粘接层60接合。接着,去除张力而使伸长释放,使伸缩性层叠体38收缩。这样,制作出配线基板10。
在刚刚使伸缩性层叠体38收缩之后,在遍及多个峰部和谷部的5个周期的范围内,测量出峰部和谷部的曲率半径。其结果,峰部的曲率半径的平均值为245μm。此外,谷部的曲率半径的平均值为388μm。
在使伸缩性层叠体38收缩后在常温下经过24小时之后,在遍及多个峰部和谷部的5个周期的范围内,测量出峰部和谷部的曲率半径。其结果,峰部的曲率半径的平均值为195μm,谷部的曲率半径的平均值为397μm。因此,经过24小时前后的峰部和谷部的曲率半径的变化率分别为-20.4%和+2.3%。
[实施例5]
与实施例1的情况同样,在支承台上载置作为粘接层60发挥功能的粘接片。接着,将由硅酮构成的凝胶涂敷于粘接片上,形成由凝胶构成的应力缓和层30。接着,将上述PDMS-2涂敷于应力缓和层30上,对PDMS-2进行加热而使其固化,形成由具有0.05MPa的弹性模量的PDMS-2的层构成的基材20。这样,获得包含基材20和应力缓和层30的伸缩性层叠体38。凝胶的厚度为0.3mm,固化后的PDMS-2的层的厚度为1.0mm。因此,应力缓和层30的厚度为基材20的厚度的0.30倍。此外,通过按照JIS K6253-1997的A型硬度计硬度试验,测量出硅酮凝胶的层的硬度。其结果,硅酮凝胶的层的硬度为硬度计A1。此外,针入度为65。
接着,与实施例1的情况同样,在使伸缩性层叠体38伸长2倍的状态下,使设置有配线52和保护层58的支承基板40中的、未设置配线52和保护层58的一侧的面与粘接层60接合。接着,去除张力而使伸长释放,使伸缩性层叠体38收缩。这样,制作出配线基板10。
在刚刚使伸缩性层叠体38收缩之后,在遍及多个峰部和谷部的5个周期的范围内,测量出峰部和谷部的曲率半径。其结果,峰部的曲率半径的平均值为220μm。此外,谷部的曲率半径的平均值为524μm。
在使伸缩性层叠体38收缩后在常温下经过24小时之后,在遍及多个峰部和谷部的5个周期的范围内,测量出峰部和谷部的曲率半径。其结果,峰部的曲率半径的平均值为190μm,谷部的曲率半径的平均值为533μm。因此,经过24小时前后的峰部和谷部的曲率半径的变化率分别为-13.6%和+1.7%。
[比较例1]
与实施例1的情况同样,在支承台上载置作为粘接层60发挥功能的粘接片。接着,将上述PDMS-2涂敷于粘接片上,使PDMS-2固化,形成由具有0.05MPa的弹性模量的PDMS-2的层构成的基材20。这样,获得包含基材20但是不包含应力缓和层30的伸缩性层叠体38。固化后的PDMS-2的厚度为1.5mm。
接着,与实施例1的情况同样,在使伸缩性层叠体38伸长2倍的状态下,使设置有配线52和保护层58的支承基板40中的、未设置有配线52和保护层58的一侧的面与粘接层60接合。接着,去除张力而使伸长释放,使伸缩性层叠体38收缩。这样,制作出配线基板10。
在刚刚使伸缩性层叠体38收缩之后,在遍及多个峰部和谷部的5个周期的范围内,测量出峰部和谷部的曲率半径。其结果,峰部的曲率半径的平均值为348μm。此外,谷部的曲率半径的平均值为382μm。
在使伸缩性层叠体38收缩后在常温下经过24小时之后,在遍及多个峰部和谷部的5个周期的范围内,测量出峰部和谷部的曲率半径。其结果,峰部的曲率半径的平均值为70μm,谷部的曲率半径的平均值为523μm。因此,经过24小时前后的峰部和谷部的曲率半径的变化率分别为-79.9%和+36.9%。
根据实施例1~5,通过在配线52与基材20之间设置具有比基材20低的弹性模量的应力缓和层30,由此,抑制配线52的峰部和谷部的曲率半径随时间发生变化的情况。
标号说明
10:配线基板;20:基材;21:第1面;22:第2面;23:峰部;24:谷部;25:峰部;26:谷部;30:应力缓和层(第1应力缓和层);35:第2应力缓和层;38:伸缩性层叠体;40:支承基板;41:第1面;42:第2面;51:电子部件;52:配线;57:配线(第2配线);53:峰部;54:谷部;55:波纹形状部;70:加强部件;71:第1部分;72:第2部分。

Claims (20)

1.一种配线基板,其具备:
具有伸缩性的基材,其包含第1面和位于所述第1面的相反侧的第2面;
配线,其位于所述基材的所述第1面侧;
具有比所述基材小的弹性模量的应力缓和层,其位于所述基材的所述第1面与所述配线之间;以及
对所述配线进行支承的支承基板,其具有比所述基材大的弹性模量。
2.根据权利要求1所述的配线基板,其中,
所述支承基板的弹性模量是所述基材的弹性模量的100倍以上。
3.根据权利要求1或2所述的配线基板,其中,
所述配线基板具备粘接层,所述粘接层位于所述应力缓和层与所述支承基板之间,且具有比所述应力缓和层大的弹性模量。
4.根据权利要求1或2所述的配线基板,其中,
所述配线基板具备加强部件,该加强部件具有比所述基材大的弹性模量。
5.根据权利要求4所述的配线基板,其中,
所述配线具有端部,在沿着所述基材的所述第1面的法线方向观察的情况下,所述端部与所述加强部件重叠。
6.根据权利要求4所述的配线基板,其中,
所述配线基板还具备与所述配线电连接的电子部件,在沿着所述基材的所述第1面的法线方向观察的情况下,该电子部件与所述加强部件重叠。
7.根据权利要求1或2所述的配线基板,其中,
所述基材和所述应力缓和层包含相同的弹性体作为主要成分。
8.根据权利要求1或2所述的配线基板,其中,
所述配线基板具备:
第2配线,其位于所述基材的所述第2面侧;以及
具有比所述基材小的弹性模量的第2应力缓和层,其位于所述基材的所述第2面与所述第2配线之间。
9.根据权利要求1或2所述的配线基板,其中,
所述基材包含硅酮橡胶作为主要成分。
10.根据权利要求1或2所述的配线基板,其中,
所述支承基板包含聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯、丙烯酸树脂或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
11.根据权利要求1或2所述的配线基板,其中,
所述配线具有波纹形状部,该波纹形状部包含在所述配线所延伸的方向上排列的多个峰部和谷部。
12.根据权利要求11所述的配线基板,其中,
所述应力缓和层具有所述配线的所述波纹形状部的峰部和谷部的振幅的0.5倍以上的厚度。
13.根据权利要求11所述的配线基板,其中,
所述应力缓和层具有所述配线的所述波纹形状部的峰部的曲率半径的0.5倍以上的厚度。
14.根据权利要求11所述的配线基板,其中,
在所述基材的所述第1面中的与所述配线的所述波纹形状部重叠的部分出现的峰部和谷部的振幅比所述配线的所述波纹形状部的峰部和谷部的振幅小。
15.根据权利要求11所述的配线基板,其中,
在所述基材的所述第1面中的与所述配线的所述波纹形状部重叠的部分出现的峰部和谷部的振幅为所述配线的所述波纹形状部的峰部和谷部的振幅的0.5倍以下。
16.根据权利要求11所述的配线基板,其中,
在所述基材的所述第1面中的与所述配线的所述波纹形状部重叠的部分出现的峰部和谷部的周期比所述配线的所述波纹形状部的峰部和谷部的周期小。
17.一种配线基板的制造方法,其具备:
准备层叠体的工序,该层叠体包含:具有伸缩性的基材,其包含第1面和位于所述第1面的相反侧的第2面;以及具有比所述基材小的弹性模量的应力缓和层,其位于所述基材的所述第1面侧;
准备支承基板的工序,所述支承基板具有比所述基材大的弹性模量,在所述支承基板上设置有配线,
伸长工序,对所述层叠体在至少作为所述基材的第1面的一个面内方向的第1方向上施加张力,使所述层叠体伸长;
配线形成工序,在通过所述伸长工序而伸长了的状态下的所述层叠体的所述应力缓和层上设置所述支承基板;以及
收缩工序,从所述层叠体去除张力。
18.根据权利要求17所述的配线基板的制造方法,其中,
所述支承基板的弹性模量是所述基材的弹性模量的100倍以上。
19.根据权利要求17或18所述的配线基板的制造方法,其中,
在所述配线形成工序中,通过具有比所述应力缓和层大的弹性模量的粘接层将所述支承基板设置于所述应力缓和层上。
20.根据权利要求17或18所述的配线基板的制造方法,其中,
所述支承基板包含聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯、丙烯酸树脂或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
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