JP2018107209A - 伸縮性配線基板及び伸縮性基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、上記した特許文献1及び特許文献2には、伸縮性の異なる基材が接続された部分が剥離することについて何ら考慮はされていない。
本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、伸縮性の異なる二つの基材を重ね、この境界で両者が剥離することを防ぐことが可能な伸縮性配線基板、生体センサシート及び伸縮性基板の製造方法を提供するものである。
以下、本発明の一実施形態の伸縮性配線基板1を説明する。
図1(a)は、本実施形態の伸縮性配線基板1の上面図である。図1(b)は、図1(a)中に示した矢線C−Cに沿う断面図である。各図面において、対応する構成要素には共通の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
なお、本明細書でいう「面」とは、幾何学的に完全な平面であることを要するものではなく、凹部または凸部を有することを許容する。また、本明細書でいう「フィルム」とは、シートや膜状物等、一般的に厚みの薄い形状物を広く含む。即ち、シート、フィルムまたは膜状物等の称呼の違いにより個別の厚みの大小を規定するものではない。
また、本実施形態は、便宜上、以下の説明において図の下方側を下面側、上方側を上面側と呼称する場合がある。ただし、これは構成要素の相対的な位置関係を説明するために便宜的に規定するものであり、重力方向の上下とは必ずしも一致しない。
また、伸縮性配線基板1は、フィルム基材10が、伸縮性基材20を露出させる露出領域5、露出領域7を有している。伸縮性カバー40は、露出領域5、7から露出した伸縮性基材20と融着している。
上記記載において、「上面」とは、伸縮性配線基板1を例えば生体に貼付して使用する場合の貼付される側の面を指す。矢線C−Cは、外部端子13、配線30、露出領域5及び端子32を通る直線である。融着とは、伸縮性基材20と伸縮性カバー40とを加熱及び加圧し、少なくとも一方が軟化して他方との隙間に入り込むように他方と接着することをいう。
また、本実施形態では、露出領域5、7の他に、さらに露出領域を形成し、伸縮性カバー40と伸縮性基材20とが融着する箇所を増やしても良い。ただし、本実施形態では、フィルム基材10に貫通孔を設けても、フィルム基材10の剛性が低下することがないように、フィルム基材10の外縁部に優先して露出領域5、7を形成して露出領域が占める面積を最小限に抑えながら剥離防止の効果を高めるようにした。
さらに、露出領域5,7の形状及び個数は図1に示した形状に限定されるものでなく、フィルム基材10の剥離を防止するのに充分な面積を確保できるものであれば、どのような形状及び個数であってもよい。
本実施形態では、伸縮性配線基板1の全体のX方向の長さ(伸縮性配線基板の長さ)をL、伸縮性配線基板1のX方向の最大長さをA、フィルム基材10との境界からX方向の端部までの長さをBとする。また、本実施形態では、伸縮性基材20のY方向の長さ(伸縮性基材の幅)をWとする。
以下、このような伸縮性配線基板1の各構成について説明する。
フィルム基材10は、可撓性を有する部材であって、伸縮性基材20よりも大きなヤング率を有している。なお、本実施形態では、フィルム基材10は伸縮性基材20よりも伸縮性が低く、実質的に殆ど伸縮しない部材とする。フィルム基材10の材質は特に限定されないが、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミド(PI)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)またはフッ素樹脂等の、低摺動性、耐食性かつ高強度の合成樹脂を用いることができる。このほか、フィルム基材10には、セルロースナノファイバーペーパー等相応の耐久性を備えた紙素材を用いてもよい。
伸縮性基材20は、フィルム基材10よりも高い伸縮性を有している。伸縮性基材20を構成する好ましい素材としては、ニトリルゴム、ラテックスゴム、ウレタン系エラストマー等のエラストマー材料を挙げることができるが、これに限定されない。特に、医療用に用いられるウレタン系エラストマーシートを用いることで、人体の皮膚に貼り付けた場合でも高い安全性を得ることができる。
なお、本明細書において伸び率とは、外力が付加されていない場合の寸法(伸び率0%寸法)に対し、力が加えられることで面内方向の一方向に伸びた割合を意味する。たとえば伸び率50%であれば伸び率0%寸法の1.5倍の伸び率であり、伸び率100%であれば伸び率0%寸法の2倍の伸び率である。
前記したように、伸縮性基材20には伸縮性を有する配線30が形成されている。伸縮性カバー40は、配線30の少なくとも一部を覆い、配線30を保護する部材である。このような伸縮性カバー40は、絶縁性かつ伸縮性の材料から構成されることが好ましい。伸縮性カバー40には、たとえばエラストマー材料を用いることができ、伸縮性基材20と共通の樹脂材料を用いてもよい。これにより、伸縮性基材20の伸縮性を損なうことなく配線30を保護することができる。本実施形態の伸縮性カバー40は、予めシート状に作成された伸縮性カバー40を、フィルム基材10及び伸縮性基材20に対して貼付して接合される。
伸縮性カバー40の厚みは特に限定されないが、伸縮性配線基板1の伸縮性を妨げないという観点からは、100μm以下であることが好ましく、50μm以下であることがより好ましく、30μm以下であることがさらに好ましい。
外部端子13は、複数の端子部によって構成されている。本実施形態では、端子部は複数の配線30と1対1に対応して直接接続されている。端子部と配線部との接合は、例えば、ラミネート接続や加圧プレスによって行われる。
配線30の厚み寸法及び幅寸法は、配線30の無負荷時の伸縮性基材20の伸張時の抵抗変化のほか、伸縮性配線基板1の全体の厚み寸法及び幅寸法の制約に基づいて決定することができる。伸縮性基材20の伸張時の寸法変化に追従させて良好な伸縮性を確保するという観点からは、配線30の幅寸法は、1000μm以下であることが好ましく、500μm以下であることがより好ましく、200μm以下であることがさらに好ましい。各配線30の厚み寸法は、25μm以下とすることができ、望ましくは10μm以上15μm以下である。
次に、以上説明した伸縮性配線基板1の製造方法について説明する。
本実施形態の伸縮性配線基板1の製造方法は、フィルム基材10に露出領域5、7を形成する工程と、露出領域5、7を有するフィルム基材10を伸縮性基材20と重ねる工程と、伸縮性カバー40を露出領域5、7から露出した伸縮性基材20と融着する工程と、を含んでいる。以下、各工程を具体的に説明する。
図2及び図3は、伸縮性配線基板1の製造方法を説明するための図であって、図1中の矢線C−Cに沿う伸縮性配線基板1の断面図である。なお、図2及び図3は、伸縮性配線基板1の製造プロセスを説明するための模式図であって、その寸法形状や縦横比を正確に表したものではない。
配線30は、さらに樹脂バインダを含むことが好ましい。すなわち、本実施形態の配線30は、樹脂材料に導電性粒子が分散して配合された導電性材料で形成されている。配線30が樹脂バインダを含むことにより、伸縮性基材20の伸縮によって配線30が破断することが抑制される。樹脂バインダとしては、たとえばウレタンやアクリルに代表される樹脂バインダ等の熱可塑性のエラストマー材料を挙げることができるが、これに限定されない。樹脂バインダとしては、塗膜化された状態における配線30の弾性率が伸縮性基材20の弾性率に比して同等か、またはより小さくなるように低ヤング率のものを選定することが望ましい。エラストマー材料は一種類で用いてもよく、または複数種類のエラストマー材料を混合して用いてもよい。
具体的な印刷法は特に限定されないが、たとえば、スクリーン印刷方法、インクジェット印刷方法、グラビア印刷方法、オフセット印刷方法等を例示することができる。このうち、微細解像性や厚膜安定性の観点から、スクリーン印刷が好適に用いられる。
また、印刷法で配線30を形成する場合、上述した導電性粒子及び樹脂バインダならびに有機溶剤を含む導電性ペーストを調製して印刷法に供するとよい。配線30に、銀等の金属粒子を主成分とする伸縮性の導電性ペーストを用いることによって、たとえば50%以上70%以下程度の伸び率を実現することができ、伸長特性に優れた配線の形成が可能となる。
本発明に係るフィルム基材10は、伸縮性基材20に対向する面側に易接着層10aが形成されていることから、外部端子13とフィルム基材10との密着性の担保はもちろん、伸縮性基材20とフィルム基材10とをラミネート処理した場合の密着性もまた担保できるものである。一方、フィルム基材10のうち、易接着層10aが形成された面とは反対面には、易接着層は形成されていないことから、フィルム基材10aと伸縮性カバー40との密着性は、フィルム基材10aと伸縮性基材20の場合に比べて低下傾向にある。
図3(j)は、伸縮性配線基板1の使用時の状態を示す図である。伸縮性配線基板1からは、使用時にセパレータ40a、セパレータ20aが剥離される。
さらに、本実施形態は、フィルム基材10に露出領域5、7を形成することによって実現でき、新たな工程を追加することが必要ない。このため、伸縮性配線基板1の製造工程を増やすことがなく、スループットを落とさずにフィルム基材10の剥離を抑止することができる。
なお、このような本実施形態の伸縮性配線基板1は、端子32を人体等の生体から電気信号を入力する生体電極(図示せず)と接続し、生体センサシートに適用することができる。そして、伸縮性配線基板1を適用した生体センサシートは、伸縮性基材20が伸縮性を有するために生体に取り付けた場合にも生体が感じる煩わしさや苦痛を少なくすることができる。
たとえば、伸縮性配線基板1には、人体の表面に伸縮性配線基板1を貼り付けるための貼付層(図示せず)を設けてもよい。貼付層は、伸縮性配線基板1の用途により、伸縮性配線基板1の上面側に設けてもよく、または下面側に設けてもよい。貼付層はゲル剤や粘着剤により作成することができる。
本発明の伸縮性配線基板1の各種の構成要素は、個々に独立した存在である必要はない。複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等を許容する。
(1)伸縮性を有する第1シート部材と、前記第1シート部材の一方の主面に重ねられ、前記第1シート部材よりも低い伸縮性を有する第2シート部材と、前記第2シート部材の少なくとも一部を挟んで前記第1シート部材に重ねられるカバー部材と、を備え、前記第2シート部材は、前記第1シート部材を露出させる露出領域を有し、前記カバー部材は、前記露出領域から露出した前記第1シート部材と融着されていることを特徴とする、伸縮性配線基板。
(2)前記第1シート部材は伸縮性を有する配線を備え、前記カバー部材は、前記配線の少なくとも一部を覆う、(1)の伸縮性配線基板。
(3)前記露出領域は、前記第2シート部材の外縁に沿って形成されている、(1)または(2)の伸縮性配線基板。
(4)前記露出領域は、前記第2シート部材を貫通する貫通孔である、(1)から(3)のいずれか1つに記載の伸縮性配線基板。
(5)伸縮性を有する第1シート部材と、前記第1シート部材の一方の主面に重ねられ、前記第1シート部材よりも低い伸縮性を有する第2シート部材と、前記第2シート部材の少なくとも一部を挟んで前記第1シート部材に重ねられるカバー部材と、を備える伸縮性配線基板の製造方法であって、前記第2シート部材に露出領域を形成する工程と、前記露出領域を有する前記第2シート部材を前記第1シート部材と重ねる工程と、前記カバー部材を前記露出領域から露出した前記第1シート部材と融着される工程と、を含むことを特徴とする、伸縮性配線基板の製造方法。
5、7・・・露出領域
10・・・フィルム基材
10a・・・易接着層
13・・・外部端子
20・・・伸縮性基材
20a,40a・・・セパレータ
30・・・配線
31、32・・・端子
40・・・伸縮性カバー
45・・・開口部
Claims (5)
- 伸縮性を有する第1シート部材と、
前記第1シート部材の一方の主面に重ねられ、前記第1シート部材よりも低い伸縮性を有する第2シート部材と、
前記第2シート部材の少なくとも一部を挟んで前記第1シート部材に重ねられるカバー部材と、を備え、
前記第2シート部材は、前記第1シート部材を露出させる露出領域を有し、前記カバー部材は、前記露出領域から露出した前記第1シート部材と融着されていることを特徴とする、伸縮性配線基板。 - 前記第1シート部材は伸縮性を有する配線を備え、前記カバー部材は、前記配線の少なくとも一部を覆う、請求項1に記載の伸縮性配線基板。
- 前記露出領域は、前記第2シート部材の外縁に沿って形成されている、請求項1または2に記載の伸縮性配線基板。
- 前記露出領域は、前記第2シート部材を貫通する貫通孔である、請求項1から3のいずれか1項に記載の伸縮性配線基板。
- 伸縮性を有する第1シート部材と、前記第1シート部材の一方の主面に重ねられ、前記第1シート部材よりも低い伸縮性を有する第2シート部材と、前記第2シート部材の少なくとも一部を挟んで前記第1シート部材に重ねられるカバー部材と、を備える伸縮性配線基板の製造方法であって、
前記第2シート部材に露出領域を形成する工程と、
前記露出領域を有する前記第2シート部材を前記第1シート部材と重ねる工程と、
前記カバー部材を前記露出領域から露出した前記第1シート部材と融着する工程と、
を含むことを特徴とする、伸縮性配線基板の製造方法。
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