JP2018057726A - 生体用フレキシブル回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】スルーホールが破損される虞のない生体用フレキシブル回路基板を提供すること。
【解決手段】可撓性を有する合成樹脂フィルム１０の一方の面に電極パターン２１を形成した電極部２０と、同一面において電極パターン２１に接続される配線パターン３１を形成したフラットケーブル部３０と、同一面において配線パターン３１に接続される接続パターン４１を形成した端子接続部４０とを有する。他方の面に、導電材料からなる第１シールド層２５を形成し、この第１シールド層２５をスルーホール４５によって端子接続部４０に形成したシールド用接続パターン４３に電気的に接続する。スルーホール４５は、端子接続部４０の裏面に取り付けた補強板４９に対向する位置にある。
【選択図】図１

Description

本発明は、生体用フレキシブル回路基板に関するものである。

従来、生体の皮膚に接触させて生体内に発生する微弱電流を検出する生体用の電極パターンを有する生体用フレキシブル回路基板が利用されている。この種の生体用フレキシブル回路基板は、例えば特許文献２に示すように、前記電極パターンを形成した電極部と、前記電極パターンに接続される配線パターンを形成したフラットケーブル部と、前記配線パターンに接続され且つ外部のコネクタ（その外部端子）に接続される接続パターンを形成した端子接続部と、を具備して構成されている。この種の生体用フレキシブル回路基板は、電極部を生体の皮膚表面に貼り付け、端子接続部を測定機器のコネクタに接続するだけで装着が完了するので、取り付け作業が簡単であり、また部品点数も少なくて済む。

また生体用フレキシブル回路基板の前記電極パターン、配線パターン、接続パターンを形成した面（表面）の反対側の面（裏面）には、前記電極パターンや配線パターンに外部からの静電気やノイズが入らないようにするためにシールド層を形成していた。このシールド層は、前記端子接続部の表面に設けたシールド用の接続パターン（シールド用接続パターン）に接続するため、何れかの位置にスルーホールを設け、これによって前記裏面側のシールド層と表面側のシールド用接続パターンとを電気的に接続していた。

特開平０３−１０２８９４号公報 特開２０１４−４２７０７号公報

しかしながら、生体用フレキシブル回路基板は、これを生体に取り付ける際等に湾曲させることとなるが、スルーホールを設けた個所を湾曲させると、スルーホールにクラック等が発生して導通不良を起こす虞があった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、スルーホールが破損される虞のない生体用フレキシブル回路基板を提供することにある。

本発明は、可撓性を有する合成樹脂フィルムに、導電性を有するパターンを形成し且つ少なくとも一部に生体に触れる部分を設けてなる生体用フレキシブル回路基板であって、前記生体用フレキシブル回路基板は、その一方の面に電極パターンを形成した電極部と、同一面において前記電極パターンに接続される配線パターンを形成したフラットケーブル部と、同一面において前記配線パターンに接続される接続パターンを形成した端子接続部と、を有し、前記生体用フレキシブル回路基板の他方の面に、導電材料からなる第１シールド層を形成し、この第１シールド層をスルーホールによって前記端子接続部に形成したシールド用接続パターンに電気的に接続し、さらに前記スルーホールの位置は、前記端子接続部の裏面に取り付けた補強板に対向する位置、またはこの生体用フレキシブル回路基板が組み付けられる部材に当接して保持される部材当接箇所であることを特徴としている。
スルーホールの位置を、補強板に対向する位置、または他の部材への部材当接箇所に設置したので、スルーホールを設けた個所が湾曲しなくなる。これによってスルーホールにクラック等が発生する虞はなくなり、良好な導通状態を維持することができる。

また本発明は、前記スルーホールが、前記接続パターン及びシールド用接続パターンに当接する外部端子の当接箇所以外の箇所に形成されていることを特徴としている。
これによって、スルーホール上に外部端子が当接（摺接）する虞がなくなる。従って、スルーホールの塗膜が剥がれて導通不良になる虞はなくなり、さらに良好な導通状態を維持することが可能となる。

また本発明は、少なくとも前記フラットケーブル部上に前記配線パターンを覆う第１レジスト層を形成し、さらに前記第１レジスト層の上に第２シールド層を形成し、前記第２シールド層は、前記スルーホールを介して、前記第１シールド層に接続されていることを特徴としている。
これによって、生体用フレキシブル回路基板の表裏両面を第１シールド層と第２シールド層によってシールドするので、シールド効果が大きくなる。同時にスルーホールは少ない数（例えば１箇所）でよいので、簡単な構造で構成でき、小型化を図ることができる。

本発明によれば、生体用フレキシブル回路基板に設けたスルーホールの破損を確実に防止することができる。

生体用フレキシブル回路基板１−１を示す図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ概略断面図、図１（ｃ）は裏面図である。 生体用フレキシブル回路基板１−２の一部を示す図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は裏面図である。 生体用フレキシブル回路基板１−２の製造工程説明図である。 生体用フレキシブル回路基板１−２の製造工程説明図である。 生体用フレキシブル回路基板１−３の一部を示す平面図である。 生体用フレキシブル回路基板１−３の一部を示す裏面図である。 生体用フレキシブル回路基板１−４の一部を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る生体用フレキシブル回路基板１−１を示す図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ概略断面図、図１（ｃ）は裏面図である。同図に示すように、生体用フレキシブル回路基板１−１は、可撓性を有する合成樹脂フィルム１０に、導電性を有するパターンを形成し且つ一部に生体に触れる部分を設けて構成されている。即ち、生体用フレキシブル回路基板１−１は、合成樹脂フィルム１０の一方の面に電極パターン２１を形成した円形の電極部２０と、同一面において前記電極パターン２１に接続される配線パターン３１を形成した細帯状のフラットケーブル部３０と、同一面において前記配線パターン３１に接続される接続パターン４１を形成した略矩形状の端子接続部４０と、を有して構成されている。なお以下の説明において、「上」又は「表面」とは生体用フレキシブル回路基板１−１の合成樹脂フィルム１０から電極パターン２１を見る方向をいい、「下」又は「裏面」とはその反対方向をいうものとする。

生体用フレキシブル回路基板１−１の基材を構成する合成樹脂フィルム１０としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ポリフェニレンスルフイド（ＰＰＳ）フィルム、ポリイミド（ＰＩ）フィルム、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）フィルム等の各種可撓性を有する合成樹脂フィルムが用いられる。

電極部２０は、円形に形成した合成樹脂フィルム１０の上面中央に形成される円形の電極パターン２１と、前記電極パターン２１を除くその周囲の面を覆うように形成される第１レジスト層２３と、合成樹脂フィルム１０の下面の略全面を覆うように形成される第１シールド層２５と、第１シールド層２５の下面を覆うように形成される第２レジスト層２７と、第２レジスト層２７の下面を覆うように形成される発泡保護層２９と、を具備して構成されている。

フラットケーブル部３０は、細帯状に形成した合成樹脂フィルム１０の上面中央に、前記電極パターン２１の外周に接続される細帯状の配線パターン３１を形成し、且つこの配線パターン３１の上面を覆うように、前記電極部２０の第１レジスト層２３に連続する第１レジスト層２３を形成し、一方、フラットケーブル部３０の下面に、その全面を覆うように、前記電極部２０の第１シールド層２５に連続する第１シールド層２５を形成し、且つこの第１シールド層２５の下面を覆うように、前記電極部２０の第２レジスト層２７に連続する第２レジスト層２７を形成し、さらにこの第２レジスト層２７の下面に、前記電極部２０の発泡保護層２９に連続する発泡保護層２９を形成して構成されている。

端子接続部４０は、合成樹脂フィルム１０の上面に前記フラットケーブル部３０の配線パターン３１に接続する接続パターン４１を形成し、また接続パターン４１に併設される位置（側部）にシールド用接続パターン４３を形成し、またシールド用接続パターン４３の前記フラットケーブル部３０に近い側の部分にスルーホール４５を形成し、このスルーホール４５の上面を前記フラットケーブル部３０の第１レジスト層２３に連続する第１レジスト層２３で覆い、一方、合成樹脂フィルム１０の下面の全面に前記フラットケーブル部３０の第１シールド層２５に連続する第１シールド層２５を形成し、且つこの第１シールド層２５の下面を覆うように前記フラットケーブル部３０の第２レジスト層２７に連続する第２レジスト層２７を形成し、さらにこの第２レジスト層２７の下面の端子接続部４０全体に略矩形状で硬質の補強板４９を貼り付けて構成されている。従って前記スルーホール４５は、第１シールド層２５とシールド用接続パターン４３間を電気的に接続している。また接続パターン４１とシールド用接続パターン４３の部分は何れも露出しており、一方でスルーホール４５の部分は、その上面側が第１レジスト層２３によって覆われている。またスルーホール４５の下面側は補強板４９によって支持されて（覆われて）いる。

電極パターン２１と配線パターン３１と接続パターン４１とシールド用接続パターン４３と第１シールド層２５は、樹脂製（ウレタン系，エポキシ系，フェノール系等）の塗布ペースト中に導電粉（例えば銀粉、カーボン粉）を混合してなる導電ペーストを印刷すること等によって形成される（下記する第２シールド層も同様）。第１，第２レジスト層２３，２７は、樹脂製（ウレタン系，エポキシ系，フェノール系等）の塗布ペーストを印刷すること等によって形成される（下記する第３レジスト層も同様）。発泡保護層２９は、樹脂（ウレタン系、エポキシ系等）製の塗布ペーストをスクリーン印刷した後に加熱することでこの塗布ペースト中の発泡剤を熱膨張させこれによって多数の中空を形成することで構成される。

以上のように構成された生体用フレキシブル回路基板１−１において、電極部２０を生体の皮膚表面に貼り付け、端子接続部４０を図示しない測定機器（電子機器）のコネクタ（外部コネクタ）に接続すれば、生体内に発生する微弱電流を測定機器に取り出して検出することができる。生体用フレキシブル回路基板１−１の裏面は、第１シールド層２５によって覆われているので、電極パターン２１や配線パターン３１に外部から静電気やノイズが入りにくい。

裏面側の第１シールド層２５は、これを表面側のシールド用接続パターン４３に電気的に接続するため、スルーホール４５を設けているが、スルーホール４５は補強板４９によって補強されている。このため、スルーホール４５を設けた個所が湾曲しにくくなり、これによってスルーホール４５にクラック等が発生する虞はなくなり、良好な導通状態を維持できる。この効果は、特に端子接続部４０を外部コネクタに着脱する際に大きい。またスルーホール４５は、接続パターン４１及びシールド用接続パターン４３に当接する外部コネクタの外部端子（図示はしないが、一般に弾性を有する金属端子で、端子接続部４０の表裏面間を挟持してパターンに圧接して導通させる構造のもの）の当接箇所（当接軌跡、二点鎖線で示す）Ｋ１，Ｋ２以外の箇所に形成されているので、スルーホール４５上に外部端子が当接（摺接）する虞がなくなる。従って、スルーホール４５の塗膜が剥がれて導通不良になる虞はなく、さらに良好な導通状態を維持することができる。

ところで、上記生体用フレキシブル回路基板１−１においては、第１シールド層２５を、電極部２０とフラットケーブル部３０と端子接続部４０の下面全面に設けたが、必要に応じてその形成範囲は変更でき、例えば電極部２０の領域には設けなくても良い。また例えば第１シールド層２５は、フラットケーブル部３０の下面全体ではなく、部分的に設けて端子接続部４０に接続させても良い（この場合、フラットケーブル部３０の下面には、第１シールド層２５が存在しない部分が生じる）。これらの点は、下記する各実施形態においても同様である。

また上記生体用フレキシブル回路基板１−１においては、スルーホール４５を端子接続部４０に設けたが、下記する実施形態にも示すように、場合によっては、フラットケーブル部３０の部分に設けても良く、さらには下記する実施形態にも示していないが、電極部２０の部分に設けても良い。スルーホール４５を端子接続部４０の部分に設ける場合は、上記実施形態のように、接続パターン４１及びシールド用接続パターン４３よりもフラットケーブル部３０側でも良いし、接続パターン４１の左右側方もしくはシールド用接続パターン４３の左右側方でも良いし、接続パターン４１及びシールド用接続パターン４３よりも先端側でも良い。何れの場合でも、外部コネクタの外部端子の当接箇所Ｋ１，Ｋ２以外の箇所に形成するのが好ましい。また上記生体用フレキシブル回路基板１−１においては、スルーホール４５を第１レジスト層２３で覆ったが、場合によっては、第１レジスト層２３で覆わなくても良い。また下記する第２実施形態のように、スルーホール４５は複数個所に設けても良い。このように構成すれば、一方のスルーホール４５が何らかの理由で破損しても、他方のスルーホール４５によって良好な電気的接続状態を維持することができる。これらの点は、下記する各実施形態においても同様である。

また上記生体用フレキシブル回路基板１−１においては、発泡保護層２９を、電極部２０とフラットケーブル部３０の全面を覆うように設けたが、電極部２０とフラットケーブル部３０のいずれか一方のみに設けても良い。また電極部２０もしくはフラットケーブル部３０の全面ではなく、一部の面のみに設けるようにしても良い。これらの点は、下記する各実施形態においても同様である。

図２は、本発明の第２実施形態に係る生体用フレキシブル回路基板１−２の一部を示す図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は裏面図である。また図３（ａ），（ｂ）と図４（ａ），（ｂ）は、生体用フレキシブル回路基板１−２の製造工程説明図である。これらの図において、前記図１に示す実施形態にかかる生体用フレキシブル回路基板１−１と同一又は相当部分には同一符号を付す（但し、各符号には添え字「−２」を付す）。なお以下で説明する事項以外の事項については、前記図１に示す実施形態と同じである。

以下、図２〜図４を用いて、生体用フレキシブル回路基板１−２の構造をその製造方法と共に説明する。即ちまず、図３（ａ）に示すように、合成樹脂フィルム１０−２を用意する。合成樹脂フィルム１０−２は、可撓性を有し、この図では、端子接続部４０−２の部分全体と、フラットケーブル部３０−２の一部分とを示している。端子接続部４０−２とフラットケーブル部３０−２は帯状である。フラットケーブル部３０−２の図示しない先端側（端子接続部４０−２とは反対側）には、電極部が形成されている。

そしてこの合成樹脂フィルム１０−２の上面（紙面手前側の面）に、３つの接続パターン４１−２と、１つのシールド用接続パターン４３−２と、各接続パターン４１−２に接続される３本の配線パターン３１−２とを、スクリーン印刷によって同時に形成する。接続パターン４１−２とシールド用接続パターン４３−２を同時に印刷するのは、各接続パターン間のピッチズレを防止して、外部コネクタの外部端子が、接続に際して、接触ズレを起こさないようにするためである。このとき同時に、図示しない電極パターンも印刷する。各接続パターン４１−２は、幅方向に１列、同一間隔で矩形状に形成されている。シールド用接続パターン４３−２は、中央の接続パターン４１−２よりも先端側に矩形状に形成されている。各配線パターン３１−２の図示しない先端側には、図示しない電極パターンが接続されている。

次に、図３（ｂ）に示すように、合成樹脂フィルム１０−２の上面の前記接続パターン４１−２及びシールド用接続パターン４３−２を設けた部分（さらには図示しない電極パターンを設けた部分）以外の部分を覆うように、第１レジスト層２３−２を印刷・形成する。

次に、図４（ａ）に示すように、第１レジスト層２３−２の上に、第２シールド層５１−２を印刷・形成する。第２シールド層５１−２は、前記配線パターン３１−２（接続パターン４１−２側の先端近傍部分を除く）の略全面を覆うように形成される。さらに第２シールド層５１−２は、前記シールド用接続パターン４３―２に接続されるシールド配線パターン５３−２を有している。シールド配線パターン５３−２は、前記各接続パターン４１−２を迂回するようにして第２シールド層５１−２とシールド用接続パターン４３―２間を接続している。次に、図４（ｂ）に示すように、合成樹脂フィルム１０−２の下面全体に、第１シールド層２５−２を印刷・形成する。そして、図４（ａ），（ｂ）に示すように、左右の配線パターン３１−２のさらに左右両外側位置において、第１，第２シールド層２５−２，５１−２を電気的に接続するように、２つのスルーホール４５−２を形成する。

次に、図２（ａ）に示すように、前記３つの接続パターン４１−２と、１つのシールド用接続パターン４３−２の部分を残して、その他の面全体（図示しない電極パターンは除く）に、第３レジスト層５５−２を印刷・形成する。次に、図２（ｂ）に示すように、前記第１シールド層２５−２の下面全体に、第２レジスト層２７−２を印刷・形成する。そしてこの第２レジスト層２７−２の下面の端子接続部４０−２の部分全体（前記２つのスルーホール４５−２に対向する位置までを含む）にわたって、補強板４９−２を貼り付ける。これによって、生体用フレキシブル回路基板１−２が完成する。

この生体用フレキシブル回路基板１−２においては、前記図１に示す生体用フレキシブル回路基板１−１において形成していなかった第２シールド層５１−２を形成し、この第２シールド層５１−２もスルーホール４５−２を介して、第１シールド層２５−２に電気的に接続している。これによって、配線パターン３１−２の上下を挟むようにシールドが行われるので、配線パターン３１−２へのノイズの侵入をさらに効果的に防止することができ、シールド効果が大きくなる。同時にスルーホールは少ない数でよいので、簡単な構造で構成できる。

上記生体用フレキシブル回路基板１−２においては、第２シールド層５１−２を、配線パターン３１−２（接続パターン４１−２側の先端近傍部分を除く）の略全面を覆うように形成したが、必要に応じて、例えば配線パターン３１−２の一部分を覆うように形成しても良い。この点は、他の実施形態においても同様である。

図５，図６は、本発明の第３実施形態に係る生体用フレキシブル回路基板１−３の一部を示す図であり、図５は平面図、図６は裏面図である。両図において、前記図２に示す実施形態にかかる生体用フレキシブル回路基板１−２と同一又は相当部分には同一符号を付す（但し、各符号には添え字「−３」を付す）。なお以下で説明する事項以外の事項については、前記図２〜図４に示す実施形態と同じである。

この実施形態においても、合成樹脂フィルム１０−３の一方の面に、４つの接続パターン４１−３と、１つのシールド用接続パターン４３−３と、各接続パターン４１−３に接続される４本の配線パターン３１−３と、電極パターン２１−３とを、スクリーン印刷によって形成する。次に、合成樹脂フィルム１０−３上の前記接続パターン４１−３及びシールド用接続パターン４３−３及び電極パターン２１−３以外の部分を覆うように、第１レジスト層２３−３を印刷・形成する。次に、第１レジスト層２３−３の上に、第２シールド層５１−３を印刷・形成する。第２シールド層５１−３は、前記シールド用接続パターン４３−３に接続されるシールド配線パターン５３−３を有している。次に、合成樹脂フィルム１０−３の下面全体に、第１シールド層２５−３を印刷・形成する。そして、シールド配線パターン５３−３近傍位置において、第１，第２シールド層２５−３，５１−３を電気的に接続するように、１つのスルーホール４５−３を形成する。次に、前記４つの接続パターン４１−３と、１つのシールド用接続パターン４３−３と電極パターン２１−３の部分を残して、その他の表面全体に、第３レジスト層５５−３を印刷・形成する。次に、前記第１シールド層２５−３の下面全体に、第２レジスト層２７−３を印刷・形成する。そしてこの第２レジスト層２７−３の下面の端子接続部４０−３の部分全体に、補強板４９−３を貼り付ける。補強板４９−３はスルーホール４５−３の部分を覆っている。これによって、生体用フレキシブル回路基板１−３が完成する。

この生体用フレキシブル回路基板１−３においても、上記生体用フレキシブル回路基板１−２と同様の効果を有する。

図７は、本発明の第４実施形態に係る生体用フレキシブル回路基板１−４の一部を示す平面図である。同図において、前記図５，図６に示す実施形態にかかる生体用フレキシブル回路基板１−３と同一又は相当部分には同一符号を付す（但し、各符号には添え字「−４」を付す）。なお以下で説明する事項以外の事項については、前記図５，図６に示す実施形態と同じである。

この生体用フレキシブル回路基板１−４において、前記生体用フレキシブル回路基板１−３と相違する点は、スルーホール４５−４の位置のみである。即ちこの生体用フレキシブル回路基板１−４においては、スルーホール４５−４を、端子接続部４０−４から離れた部材当接箇所６０−４の位置に配置している。ここで部材当接箇所６０−４とは、この生体用フレキシブル回路基板１−４が組み付けられるケース等の硬質の部材６１−４に当接して保持される部分をいう。前記生体用フレキシブル回路基板１−３においては、スルーホール４５−３を端子接続部４０−３に貼り付ける補強板４９−３に対向する位置に設けることで、スルーホール４５−３の良好な導通状態を維持しているが、生体用フレキシブル回路基板１−４においては、スルーホール４５−４を部材当接箇所６０−４に対向する位置に設けることで、スルーホール４５−４の湾曲を防止し、これによってクラック等の発生を防止し、良好な導通状態を維持している。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば、生体用フレキシブル回路基板の形状は他の種々の形状でも良く、また生体用フレキシブル回路基板には電極部、フラットケーブル部、端子接続部以外の各種機能を発揮するための部品を取り付けても良い。また上記第１実施形態では、発泡保護層を生体用フレキシブル回路基板の下面側に形成したが、上面側に形成しても良い。他の実施形態においても、発泡保護層をその下面や上面に形成しても良い。

また、上記記載及び各図で示した実施形態は、その目的及び構成等に矛盾がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。また、上記記載及び各図の記載内容は、その一部であっても、それぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は上記記載及び各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。

１−１〜１−４ 生体用フレキシブル回路基板
１０ 合成樹脂フィルム
２０ 電極部
２１ 電極パターン
２３ 第１レジスト層
２５ 第１シールド層
２７ 第２レジスト層
３０ フラットケーブル部
３１ 配線パターン
４０ 端子接続部
４１ 接続パターン
４３ シールド用接続パターン
４５ スルーホール
４９ 補強板
５１−２ 第２シールド層
５５−２ 第３レジスト層
６０−４ 部材当接箇所

Claims (3)

1. 可撓性を有する合成樹脂フィルムに、導電性を有するパターンを形成し且つ少なくとも一部に生体に触れる部分を設けてなる生体用フレキシブル回路基板であって、
   前記生体用フレキシブル回路基板は、その一方の面に電極パターンを形成した電極部と、同一面において前記電極パターンに接続される配線パターンを形成したフラットケーブル部と、同一面において前記配線パターンに接続される接続パターンを形成した端子接続部と、を有し、
   前記生体用フレキシブル回路基板の他方の面に、導電材料からなる第１シールド層を形成し、この第１シールド層をスルーホールによって前記端子接続部に形成したシールド用接続パターンに電気的に接続し、
   さらに前記スルーホールの位置は、前記端子接続部の裏面に取り付けた補強板に対向する位置、またはこの生体用フレキシブル回路基板が組み付けられる部材に当接して保持される部材当接箇所であることを特徴とする生体用フレキシブル回路基板。
2. 請求項１に記載の生体用フレキシブル回路基板であって、
   前記スルーホールは、前記接続パターン及びシールド用接続パターンに当接する外部端子の当接箇所以外の箇所に形成されていることを特徴とする生体用フレキシブル回路基板。
3. 請求項１又は２に記載の生体用フレキシブル回路基板であって、
   少なくとも前記フラットケーブル部上に前記配線パターンを覆う第１レジスト層を形成し、さらに前記第１レジスト層の上に第２シールド層を形成し、
   前記第２シールド層は、前記スルーホールを介して、前記第１シールド層に接続されていることを特徴とする生体用フレキシブル回路基板。

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