JP2019029514A - Wiring device and distortion sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配線デバイスおよびひずみセンサーに関するものである。 The present invention relates to a wiring device and a strain sensor.
伸縮性のあるシートをストレッチャブル基板とし、伸縮性のある導電膜をストレッチャブル配線としてストレッチャブル基板上に設置して伸縮性を有する配線デバイスを構成するストレッチャブル エレクトロニクスの開発が進められている。このような配線デバイスでは、ストレッチャブル配線の破断を防止する対策が取られている。例えば、特許文献1には、面内剛性の高い補強領域と伸縮領域との境界で生じる伸縮性の配線部(ストレッチャブル配線)の破断を防止するための伸縮性補材が設けられた伸縮性配線基板(配線デバイス)が開示されている。 Development of stretchable electronics is being developed in which stretchable sheets are used as stretchable substrates and stretchable conductive films are used as stretchable wires on stretchable substrates to form stretchable wiring devices. In such a wiring device, measures are taken to prevent breakage of the stretchable wiring. For example, Patent Document 1 discloses a stretchable material provided with a stretchable auxiliary material for preventing breakage of a stretchable wiring portion (stretchable wiring) that occurs at the boundary between a reinforcing region having high in-plane rigidity and a stretchable region. A wiring board (wiring device) is disclosed.
特許文献1の配線デバイスは、補強領域(非伸縮部)と伸縮領域(伸縮部)の境界部に跨って設けられた伸縮性補材によって応力集中を緩和させてストレッチャブル配線の破断を抑制させている。しかしながら、特許文献1の配線デバイスでは、伸縮性補材は局所的に設けられている。また、伸縮性補材の設けられていない伸縮領域においては、ストレッチャブル基板の伸縮を抑制する対策が取られていない。このため、ストレッチャブル配線が、伸縮性補材と伸縮領域との境界部に集中する応力によって破断する恐れがあった。すなわち、特許文献1の配線デバイスでは、ストレッチャブル配線の破断を防止するための対策が不十分であった。 The wiring device disclosed in Patent Document 1 reduces the stress concentration by the stretchable material provided across the boundary between the reinforcement region (non-stretchable portion) and the stretchable region (stretchable portion) and suppresses breakage of the stretchable wiring. ing. However, in the wiring device of Patent Document 1, the stretchable auxiliary material is provided locally. Moreover, in the expansion / contraction area | region which is not provided with a stretchable auxiliary material, the countermeasure which suppresses expansion / contraction of a stretchable board | substrate is not taken. For this reason, there was a possibility that the stretchable wiring may break due to the stress concentrated on the boundary portion between the stretchable auxiliary material and the stretchable region. That is, the wiring device of Patent Document 1 has insufficient measures for preventing breakage of the stretchable wiring.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be realized as the following forms or application examples.
[適用例1]
本適用例に係る配線デバイスは、リジッド基板と、前記リジッド基板に積層配置されるストレッチャブル基板と、前記ストレッチャブル基板上に設けられるストレッチャブル配線と、を含む配線デバイスであって、前記配線デバイスは、前記ストレッチャブル配線の伸びる方向に向かって、前記リジッド基板と前記ストレッチャブル基板とが積層する積層領域と、前記リジッド基板と前記ストレッチャブル基板の一部とが積層する一部積層領域と、前記リジッド基板と前記ストレッチャブル基板とが積層しない非積層領域と、を有し、前記リジッド基板は、前記一部積層領域において、前記ストレッチャブル配線と重ならない位置に設けられることを特徴とする。
[Application Example 1]
A wiring device according to this application example includes a rigid substrate, a stretchable substrate stacked on the rigid substrate, and a stretchable wiring provided on the stretchable substrate, wherein the wiring device Is a laminated region in which the rigid substrate and the stretchable substrate are laminated in a direction in which the stretchable wiring extends, a partially laminated region in which the rigid substrate and a part of the stretchable substrate are laminated, The rigid substrate and the stretchable substrate are not stacked, and the rigid substrate is provided at a position that does not overlap with the stretchable wiring in the partial stacked region.
本適用例によれば、配線デバイスは、非伸縮性のリジッド基板と伸縮性を有するストレッチャブル基板とが積層する積層領域と、リジッド基板とストレッチャブル基板の一部とが積層する一部積層領域と、リジッド基板とストレッチャブル基板とが積層しない非積層領域とを有している。積層領域は、リジッド基板によって、ストレッチャブル基板の伸縮が阻止される非伸縮部である。非積層領域は、リジッド基板が積層されずにストレッチャブル基板が自由に伸縮する伸縮部である。一部積層領域は、ストレッチャブル基板の一部に重複するリジッド基板によって、ストレッチャブル基板の伸縮が抑制される伸縮緩和部である。 According to this application example, the wiring device includes a stacked region in which a non-stretchable rigid substrate and a stretchable substrate having stretchability are stacked, and a partially stacked region in which a rigid substrate and a part of the stretchable substrate are stacked. And a non-stacked region in which the rigid substrate and the stretchable substrate are not stacked. The laminated region is a non-stretchable portion where the stretchable substrate is prevented from expanding and contracting by the rigid substrate. The non-stacked region is an expansion / contraction part where the stretchable substrate freely expands and contracts without the rigid substrate being stacked. The partially laminated region is an expansion / contraction relaxation portion in which expansion / contraction of the stretchable substrate is suppressed by a rigid substrate overlapping a part of the stretchable substrate.
リジッド基板は、一部積層領域において、ストレッチャブル配線と重ならない位置に設けられている。ストレッチャブル配線は、リジッド基板と重なっていないのでストレッチャブル基板と共に伸縮可能であるが、ストレッチャブル基板の伸縮はリジッド基板との積層領域によって抑制される。換言すると、一部積層領域におけるストレッチャブル配線の伸縮は、ストレッチャブル基板とリジッド基板との積層状態を工夫することにより制御可能である。本適用例の配線デバイスには、ストレッチャブル配線の非伸縮部である積層領域とストレッチャブル配線の伸縮部である非積層領域との間に、ストレッチャブル配線の伸縮を抑制する伸縮緩和部である一部積層領域が設けられている。これにより、従来、非伸縮部(積層領域)と伸縮部(非積層領域)との境界部で生じていたストレッチャブル配線の応力が一部積層領域(伸縮緩和部)によって分散される。したがって、ストレッチャブル配線が、その伸縮によって破断することを抑制することができる。 The rigid substrate is provided at a position where it does not overlap with the stretchable wiring in the partially laminated region. Since the stretchable wiring does not overlap with the rigid substrate, it can be expanded and contracted together with the stretchable substrate. However, the expansion and contraction of the stretchable substrate is suppressed by the laminated region with the rigid substrate. In other words, the expansion / contraction of the stretchable wiring in the partially laminated region can be controlled by devising the laminated state of the stretchable substrate and the rigid substrate. In the wiring device of this application example, there is an expansion / contraction relaxation portion that suppresses expansion / contraction of the stretchable wiring between the stacked region that is the non-expandable portion of the stretchable wiring and the non-laminated region that is the expansion / contraction portion of the stretchable wiring. A partly laminated region is provided. As a result, the stress of the stretchable wiring that has conventionally been generated at the boundary between the non-stretchable portion (laminated region) and the stretchable portion (non-laminated region) is partially dispersed by the laminated region (stretching relaxation portion). Therefore, it is possible to prevent the stretchable wiring from being broken by the expansion and contraction.
[適用例2]
上記適用例に係る配線デバイスにおいて、前記リジッド基板は、前記一部積層領域において、前記ストレッチャブル配線の伸びる方向に沿って設けられることが好ましい。
[Application Example 2]
In the wiring device according to the application example, it is preferable that the rigid substrate is provided along a direction in which the stretchable wiring extends in the partial lamination region.
本適用例によれば、リジッド基板は、ストレッチャブル配線の伸びる方向に沿って設けられているので、一部積層領域におけるストレッチャブル配線の伸縮を抑制することができる。一部積層領域は、積層領域と非積層領域との間に設けられているので、従来、非伸縮部(積層領域)と伸縮部(非積層領域)との境界部で生じていたストレッチャブル配線の応力を一部積層領域(伸縮緩和部)内に分散させることができる。これにより、ストレッチャブル配線の破断を抑制することができる。 According to this application example, since the rigid substrate is provided along the direction in which the stretchable wiring extends, expansion / contraction of the stretchable wiring in the partially laminated region can be suppressed. Since the partially laminated region is provided between the laminated region and the non-laminated region, the stretchable wiring conventionally generated at the boundary between the non-stretchable portion (laminated region) and the stretchable portion (non-laminated region) Can be partially dispersed in the laminated region (stretching / reducing portion). Thereby, breakage of the stretchable wiring can be suppressed.
[適用例3]
上記適用例に係る配線デバイスにおいて、前記リジッド基板と積層する前記ストレッチャブル基板の厚さは、前記一部積層領域において、前記積層領域から前記非積層領域に向かって漸増することが好ましい。
[Application Example 3]
In the wiring device according to the application example, it is preferable that the thickness of the stretchable substrate stacked with the rigid substrate gradually increases from the stacked region toward the non-stacked region in the partially stacked region.
本適用例によれば、リジッド基板と積層するストレッチャブル基板の厚さは、積層領域から非積層領域に向かって漸増している。ストレッチャブル基板の厚さが増すにしたがって、その伸縮量は増加するので、一部積層領域(伸縮緩和部)におけるストレッチャブル配線の伸縮量を積層領域(非伸縮部)から非積層領域(伸縮部)に向かって徐々に増やすことができる。これにより、一部積層領域と非積層領域との境界部で生じていたストレッチャブル配線の応力を一部積層領域(伸縮緩和部)内に均等に分散させることができる。 According to this application example, the thickness of the stretchable substrate laminated with the rigid substrate gradually increases from the laminated region toward the non-laminated region. As the thickness of the stretchable substrate increases, the amount of expansion / contraction increases. Therefore, the expansion / contraction amount of the stretchable wiring in the partial lamination region (extension / reduction portion) is changed from the lamination region (non-expansion portion) to the non-lamination region (extension portion). ) Can be gradually increased. Thereby, the stress of the stretchable wiring generated at the boundary portion between the partially laminated region and the non-laminated region can be evenly dispersed in the partially laminated region (stretching / reducing portion).
[適用例4]
本適用例に係るひずみセンサーは、適用例1から適用例3のいずれか一項に記載の配線デバイスと、前記配線デバイスに設けられ、ひずみを電気信号に変換して出力する検出部と、を備えることを特徴とする。
[Application Example 4]
A strain sensor according to this application example includes the wiring device according to any one of application examples 1 to 3, and a detection unit that is provided in the wiring device and converts the strain into an electrical signal and outputs the electrical signal. It is characterized by providing.
本適用例によれば、ひずみセンサーは、ストレッチャブル配線がその伸縮によって破断することを抑制する配線デバイスを備えている。ひずみを電気信号に変換して出力する検出部などは、この配線デバイスに設けられている。これにより、信頼性を向上させたひずみセンサーを提供することができる。 According to this application example, the strain sensor includes the wiring device that suppresses breakage of the stretchable wiring due to the expansion and contraction thereof. A detection unit that converts the strain into an electrical signal and outputs the electrical signal is provided in the wiring device. Thereby, a strain sensor with improved reliability can be provided.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材等を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材等の尺度を実際とは異ならせて示している。
また、各図においては、説明の便宜上、互いに直交する、X軸、Y軸及びZ軸の3軸を図示しており、軸方向を図示した矢印の先端側を「+側」、基端側を「−側」としている。また、以下では、X軸に平行な方向を「X軸方向」、Y軸に平行な方向を「Y軸方向」、Z軸に平行な方向を「Z軸方向」という。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each layer, each member, etc. is shown differently from the actual scale in order to make each layer, each member, etc., recognizable.
Also, in each figure, for convenience of explanation, three axes, the X axis, the Y axis, and the Z axis, which are orthogonal to each other, are illustrated, and the distal end side of the arrow illustrating the axial direction is “+ side”, and the proximal end side Is “−side”. Hereinafter, a direction parallel to the X axis is referred to as an “X axis direction”, a direction parallel to the Y axis is referred to as a “Y axis direction”, and a direction parallel to the Z axis is referred to as a “Z axis direction”.
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係る配線デバイスの概略構成を示す平面図である。図2は、図1におけるA−A線での断面図である。図3は、図1に示す「B」及び「C」で囲われる範囲を拡大した斜視図である。図4は、図3の平面図である。配線デバイス1の構成について図1〜図4を参照して説明する。なお、図1においては、配線デバイス1に電子部品7が実装された状態を示している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a plan view illustrating a schematic configuration of the wiring device according to the first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 3 is an enlarged perspective view of a range surrounded by “B” and “C” shown in FIG. FIG. 4 is a plan view of FIG. The configuration of the wiring device 1 will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, the
図1及び図2に示すように、配線デバイス1は、リジッド基板2と、リジッド基板2に積層配置されるストレッチャブル基板3と、ストレッチャブル基板3上に設けられるストレッチャブル配線4とを含んでいる。なお、本実施形態では、配線デバイス1の厚み方向をZ軸、ストレッチャブル配線4の伸びる方向をX軸、X軸及びZ軸の双方と交差する方向をY軸としている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the wiring device 1 includes a
リジッド基板2は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などの非伸縮性の材料で形成された平板状の基板やフィルム状の基板である。リジッド基板2は、板厚の厚い肉厚部2aと板厚の薄い肉薄部2bとで構成されている。肉厚部2aの上面(+Z軸側)は、電子部品7を搭載する領域であり、本実施形態では、肉厚部2aは平面視にて肉薄部2bから四角形に隆起した島状をなしている。肉厚部2aの上面には、電子部品7と電気的に接続するための接続端子5が設けられている。接続端子5は、銅や銅箔で形成され、電子部品7の端子と半田などの接合材料8で接続される。なお、本実施形態では、四角形の肉厚部2aに2端子の電子部品7のランドパターンに対応した2つの接続端子5を設けた構成を示したが、肉厚部の形状や接続端子の数は、搭載する電子部品の形状や端子数に応じて変更可能である。また、リジッド基板2は、肉厚部2aと肉薄部2bとで構成されているものと説明したが、肉厚(板厚)が均一なリジッド基板であってもよい。
The
ストレッチャブル基板3は、伸縮性と絶縁性とを有するウレタン樹脂やゴム系の材料をシート状に形成した基板や、樹脂を繊維状にして伸縮性を持たせた基板である。リジッド基板2の肉薄部2b及びその周囲は、ストレッチャブル基板3で覆われている。
The
ストレッチャブル配線4は、伸縮性と導電性とを有する材料で構成された伸縮性導電膜である。ストレッチャブル配線4は、例えば、エラストマーに導電性粒子を配合したペーストをストレッチャブル基板3やリジッド基板2上に印刷して固化することにより設置することができる。導電性粒子としては、銀、銅、ニッケルなどの金属粒子の他、炭素粒子を採用することができる。また、エラストマーとしては、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどの熱硬化性樹脂系エラストマーを採用することができる。その他、熱可塑性エラストマーを採用してもよい。ストレッチャブル配線4の一端側は、接続端子5上に積層され電気的に接続されている。ストレッチャブル配線4の他端側は、所定の方向に延びている。本実施形態のストレッチャブル配線4は、X軸方向に沿って伸びている。
The
図3及び図4に示すように、配線デバイス1は、ストレッチャブル配線4の伸びるX軸方向に向かって、積層領域B1、一部積層領域B2、非積層領域B3を有している。
As shown in FIGS. 3 and 4, the wiring device 1 has a stacked region B <b> 1, a partially stacked region B <b> 2, and a non-stacked region B <b> 3 in the X-axis direction in which the
積層領域B1は、Z軸方向からの平面視にて、リジッド基板2とストレッチャブル基板3とが積層する領域である。積層領域B1は、リジッド基板2によってストレッチャブル基板3の伸縮が阻止される非伸縮部である。すなわち、ストレッチャブル配線4は、積層領域B1においてX軸方向へ伸縮しない。
The stacked region B1 is a region where the
非積層領域B3は、Z軸方向からの平面視にて、リジッド基板2が積層されない領域である。非積層領域B3は、ストレッチャブル基板3が自由に伸縮する伸縮部である。すなわち、ストレッチャブル配線4は、非積層領域B3においてX軸方向へ自由に伸縮する。
非伸縮部(積層領域B1)と伸縮部(非積層領域B3)とが、直接接続された構成の場合には、ストレッチャブル配線の伸縮によって生じる応力が、非伸縮部と伸縮部との境界部に集中し、ストレッチャブル配線が破断する恐れがあった。
The non-stacked region B3 is a region where the
In the case where the non-stretchable portion (stacked region B1) and the stretchable portion (non-stacked region B3) are directly connected, the stress generated by the stretch of the stretchable wiring is the boundary between the non-stretchable portion and the stretchable portion. There was a risk of stretching the stretchable wiring.
一部積層領域B2は、Z軸方向からの平面視にて、リジッド基板2とストレッチャブル基板3の一部とが積層する領域である。一部積層領域B2は、ストレッチャブル基板3の一部と積層するリジッド基板2によって、ストレッチャブル基板3の伸縮が抑制される伸縮緩和部である。すなわち、ストレッチャブル配線4は、一部積層領域B2においてX軸方向への伸縮が抑制される。
The partially laminated region B2 is a region where the
一部積層領域B2の構成について詳述する。
図4に示すように、リジッド基板2は、一部積層領域B2において、ストレッチャブル配線4と重ならない位置に設けられている。本実施形態では、リジッド基板2は、ストレッチャブル配線4の伸びる方向に沿って設けられている。詳しくは、一部積層領域B2において、リジッド基板2は、Z軸方向からの平面視にて、ストレッチャブル配線4と、ストレッチャブル配線4から並行にY軸方向の両方向へ所定の距離だけ離れた範囲とを除く位置に設けられている。換言すると、リジッド基板2は、ストレッチャブル配線4を挟むように、積層領域B1から非積層領域B3へU字状に延出している。
なお、リジッド基板2(肉薄部2b)の板厚は、略1mmであり、配線デバイス1の層厚が2〜2.5mmの一定厚になるように、ストレッチャブル基板3が設けられる。
The configuration of the partially laminated region B2 will be described in detail.
As shown in FIG. 4, the
The plate thickness of the rigid substrate 2 (
一部積層領域B2において、ストレッチャブル配線4は、リジッド基板2と重なっていないので、X軸方向への伸縮が可能になっている。しかし、リジッド基板2とストレッチャブル基板3とがU字状に重なる領域は、ストレッチャブル基板3の伸縮が阻止されるので、一部積層領域B2におけるストレッチャブル配線4のX軸方向への伸縮が抑制される。これにより、一部積層領域B2のヤング率を、積層領域B1よりも小さくし、非積層領域B3よりも大きくすることができる。
In the partially laminated region B2, the
本実施形態の配線デバイス1には、ストレッチャブル配線4の伸びる方向に向かって、非伸縮部(積層領域B1)と伸縮部(非積層領域B3)との間に、伸縮緩和部(一部積層領域B2)が設けられている。これにより、従来、非伸縮部と伸縮部との境界部に集中して生じていたストレッチャブル配線4の応力を一部積層領域B2(伸縮緩和部)内に分散させることができる。
In the wiring device 1 according to the present embodiment, the stretching / reducing portion (partially laminated) is provided between the non-stretchable portion (laminated region B1) and the stretchable portion (non-laminated region B3) in the direction in which the
以上述べたように、本実施形態に係る配線デバイス1によれば、以下の効果を得ることができる。
配線デバイス1は、ストレッチャブル配線4の伸びるX軸方向に向かって、積層領域B1、一部積層領域B2、非積層領域B3を有している。積層領域B1は、リジッド基板2とストレッチャブル基板3とが積層し、リジッド基板2によってストレッチャブル基板3及びストレッチャブル配線4の伸縮が阻止される非伸縮部である。非積層領域B3は、リジッド基板2が積層されずに、ストレッチャブル基板3及びストレッチャブル配線4が自由に伸縮する伸縮部である。
As described above, according to the wiring device 1 according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
The wiring device 1 has a laminated region B1, a partially laminated region B2, and a non-laminated region B3 toward the X-axis direction in which the
一部積層領域B2には、リジッド基板2が、ストレッチャブル配線4と重ならずにストレッチャブル配線4の伸びる方向に沿って設けられている。一部積層領域B2は、このリジッド基板2とストレッチャブル基板3とが積層することによって、ストレッチャブル基板3及びストレッチャブル配線4の伸縮を抑制させる伸縮緩和部を形成している。配線デバイス1は、ストレッチャブル配線4の伸びる方向に向かって、非伸縮部(積層領域B1)と伸縮部(非積層領域B3)との間に、伸縮緩和部(一部積層領域B2)を有している。これにより、従来、非伸縮部と伸縮部との境界部に集中して生じていたストレッチャブル配線4の応力を一部積層領域B2(伸縮緩和部)内に分散させることができる。したがって、ストレッチャブル配線4が、その伸縮によって破断することを抑制することができる。
The
(実施形態2)
図5は、実施形態2に係る配線デバイスの概略構成を示す平面図である。配線デバイス10の構成について図5を参照して説明する。なお、実施形態1と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。本実施形態の配線デバイス10は、平面視にて、一部積層領域B2におけるリジッド基板12(肉薄部12b)の形状が実施形態1と異なっている。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a plan view illustrating a schematic configuration of the wiring device according to the second embodiment. The configuration of the
図5に示すように、配線デバイス10は、リジッド基板12と、リジッド基板12の肉薄部12bに積層配置されるストレッチャブル基板3と、ストレッチャブル基板3上に設けられるストレッチャブル配線4とを含んでいる。
As shown in FIG. 5, the
リジッド基板12は、一部積層領域B2において、ストレッチャブル配線4と重ならない位置に設けられている。本実施形態では、リジッド基板12は、ストレッチャブル配線4の伸びる方向に沿って設けられている。詳しくは、一部積層領域B2において、リジッド基板12は、Z軸方向からの平面視にて、ストレッチャブル配線4と、ストレッチャブル配線4からY軸方向の両方向へ所定の距離だけ離れた範囲とを除く位置に設けられている。Y軸方向におけるストレッチャブル配線4とリジッド基板12との距離(間隔)は、積層領域B1から非積層領域B3に向かって漸増している。換言すると、リジッド基板12は、ストレッチャブル配線4を挟むように、積層領域B1から非積層領域B3へ向かってV字状に延出している。
The rigid substrate 12 is provided at a position where it does not overlap the
一部積層領域B2において、V字状に延出するリジッド基板12の間隔が広い部分はストレッチャブル基板3がX軸方向に伸びやすく、狭い部分は伸び難い。したがって、ストレッチャブル基板3上に設けられているストレッチャブル配線4の伸縮量を、積層領域B1から非積層領域B3に向かって徐々に増加させることができる。
In the partially laminated region B2, the
本実施形態の配線デバイス10には、ストレッチャブル配線4の伸びる方向に向かって、非伸縮部(積層領域B1)と伸縮部(非積層領域B3)との間に、伸縮緩和部(一部積層領域B2)が設けられている。これにより、従来、非伸縮部と伸縮部との境界部に集中して生じていたストレッチャブル配線4の応力を一部積層領域B2(伸縮緩和部)内に分散させることができる。
In the
以上述べたように、本実施形態に係る配線デバイス10によれば、以下の効果を得ることができる。
配線デバイス10は、ストレッチャブル配線4の伸びるX軸方向に向かって、積層領域B1、一部積層領域B2、非積層領域B3を有している。一部積層領域B2には、ストレッチャブル配線4を挟むように、積層領域B1から非積層領域B3へ向かってV字状に延出するリジッド基板12が設けられている。一部積層領域B2は、このリジッド基板12とストレッチャブル基板3とが積層することによって、ストレッチャブル基板3及びストレッチャブル配線4の伸縮量を積層領域B1から非積層領域B3に向かって徐々に増加させる伸縮緩和部を形成している。配線デバイス10は、ストレッチャブル配線4の伸びる方向に向かって、非伸縮部(積層領域B1)と伸縮部(非積層領域B3)との間に、伸縮緩和部(一部積層領域B2)を有している。これにより、従来、非伸縮部と伸縮部との境界部に集中して生じていたストレッチャブル配線4の応力を一部積層領域B2(伸縮緩和部)内に分散させることができる。したがって、ストレッチャブル配線4が、その伸縮によって破断することを抑制することができる。
As described above, according to the
The
(実施形態3)
図6は、実施形態3に係る配線デバイスの概略構成を示す斜視図である。図7は、図6の平面図である。配線デバイス20の構成について図6及び図7を参照して説明する。なお、実施形態1と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。本実施形態の配線デバイス20は、平面視にて、一部積層領域B2におけるリジッド基板22(肉薄部22b)の形状が実施形態1と異なっている。
(Embodiment 3)
FIG. 6 is a perspective view illustrating a schematic configuration of the wiring device according to the third embodiment. FIG. 7 is a plan view of FIG. The configuration of the
図6及び図7に示すように、配線デバイス20は、リジッド基板22と、リジッド基板22の肉薄部22bに積層配置されるストレッチャブル基板3と、ストレッチャブル基板3上に設けられるストレッチャブル配線4とを含んでいる。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
リジッド基板22は、一部積層領域B2において、ストレッチャブル配線4と重ならない位置に設けられている。本実施形態では、リジッド基板22は、ストレッチャブル配線4の伸びる方向に沿って設けられている。詳しくは、一部積層領域B2において、リジッド基板22は、Z軸方向からの平面視にて、ストレッチャブル配線4と、ストレッチャブル配線4からY軸方向の両方向へ所定の距離だけ離れた範囲とを除く位置に設けられている。Y軸方向におけるストレッチャブル配線4とリジッド基板22との距離(間隔)は、積層領域B1から非積層領域B3に向かって漸減している。換言すると、リジッド基板22は、ストレッチャブル配線4を挟むように、積層領域B1から非積層領域B3へ向かって逆V字状に延出している。
The rigid substrate 22 is provided at a position that does not overlap the
また、リジッド基板22の板厚は、一部積層領域B2において、積層領域B1から非積層領域B3に向かって漸減している。換言すると、リジッド基板22と積層するストレッチャブル基板3の板厚は、一部積層領域B2において、積層領域B1から非積層領域B3に向かって漸増している。リジッド基板22上のストレッチャブル基板3の板厚が厚い部分はストレッチャブル基板3がX軸方向に伸びやすく、薄い部分は伸び難い。したがって、ストレッチャブル基板3上に設けられているストレッチャブル配線4は、非積層領域B3から積層領域B1に向うにしたがって、伸び難くなっている。このように、一部積層領域B2におけるリジッド基板22の板厚と形状を工夫することにより、ストレッチャブル配線4の伸縮量を積層領域B1から非積層領域B3に向かって徐々に増加させることができる。
Further, the plate thickness of the rigid substrate 22 gradually decreases from the laminated region B1 toward the non-laminated region B3 in the partially laminated region B2. In other words, the thickness of the
本実施形態の配線デバイス20には、ストレッチャブル配線4の伸びる方向に向かって、非伸縮部(積層領域B1)と伸縮部(非積層領域B3)との間に、伸縮緩和部(一部積層領域B2)が設けられている。これにより、従来、非伸縮部と伸縮部との境界部に集中して生じていたストレッチャブル配線4の応力を一部積層領域B2(伸縮緩和部)内に分散させることができる。
In the
また、非積層領域B3に向かって逆V字状に延出するリジッド基板22の先端部22c及び基端部22dは、角丸形状をなしている。これにより、ストレッチャブル配線4に生じる応力を分散することができる。また、ストレッチャブル基板3が伸長する際に生じるリジッド基板22とストレッチャブル基板3との剥離を抑制することができる。
Moreover, the front-end | tip
以上述べたように、本実施形態に係る配線デバイス20によれば、以下の効果を得ることができる。
配線デバイス20は、ストレッチャブル配線4の伸びるX軸方向に向かって、積層領域B1、一部積層領域B2、非積層領域B3を有している。一部積層領域B2には、ストレッチャブル配線4を挟むように、積層領域B1から非積層領域B3へ向かって逆V字状に延出し、その板厚が漸減するリジッド基板22が設けられている。一部積層領域B2は、このリジッド基板22とストレッチャブル基板3とが積層することによって、ストレッチャブル基板3及びストレッチャブル配線4の伸縮量を積層領域B1から非積層領域B3に向かって徐々に増加させる伸縮緩和部を形成している。配線デバイス20は、ストレッチャブル配線4の伸びる方向に向かって、非伸縮部(積層領域B1)と伸縮部(非積層領域B3)との間に、伸縮緩和部(一部積層領域B2)を有している。これにより、従来、非伸縮部と伸縮部との境界部に集中して生じていたストレッチャブル配線4の応力を一部積層領域B2(伸縮緩和部)内に分散させることができる。したがって、ストレッチャブル配線4が、その伸縮によって破断することを抑制することができる。
As described above, according to the
The
また、非積層領域B3に向かって逆V字状に延出するリジッド基板22の先端部22c及び基端部22dは、角丸形状をなしている。これにより、ストレッチャブル配線4に生じる応力を分散することができる。また、ストレッチャブル基板3が伸長する際に生じるリジッド基板22とストレッチャブル基板3との剥離を抑制することができる。
Moreover, the front-end | tip
(実施形態4)
図8は、実施形態4に係る配線デバイスの概略構成を示す平面図である。配線デバイス30の構成について図8を参照して説明する。なお、実施形態1と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。本実施形態の配線デバイス30は、平面視にて、一部積層領域B2におけるリジッド基板32(肉薄部32b)の形状が実施形態1と異なっている。
(Embodiment 4)
FIG. 8 is a plan view illustrating a schematic configuration of the wiring device according to the fourth embodiment. The configuration of the
図8に示すように、配線デバイス30は、リジッド基板32と、リジッド基板32の肉薄部32bに積層配置されるストレッチャブル基板3と、ストレッチャブル基板3上に設けられるストレッチャブル配線4とを含んでいる。
As shown in FIG. 8, the
リジッド基板32は、一部積層領域B2において、ストレッチャブル配線4と重ならない位置に設けられている。本実施形態では、リジッド基板32は、ストレッチャブル配線4の伸びる方向に沿って設けられている。詳しくは、一部積層領域B2において、リジッド基板32は、Z軸方向からの平面視にて、ストレッチャブル配線4と、ストレッチャブル配線4のY軸方向の一方側と、ストレッチャブル配線4からY軸方向の他方側へ所定の距離だけ離れた範囲とを除く位置に設けられている。換言すると、リジッド基板32は、Y軸方向の他方側においてストレッチャブル配線4と並行するように、積層領域B1から非積層領域B3へI字状に延出している。
The rigid substrate 32 is provided at a position where it does not overlap the
一部積層領域B2において、ストレッチャブル配線4は、リジッド基板32と重なっていないので、X軸方向への伸縮が可能になっている。しかし、リジッド基板32とストレッチャブル基板3とがI字状に重なる領域は、ストレッチャブル基板3の伸縮が阻止されるので、一部積層領域B2におけるストレッチャブル配線4のX軸方向への伸縮が抑制される。これにより、一部積層領域B2のヤング率を、積層領域B1よりも小さくし、非積層領域B3よりも大きくすることができる。
In the partially laminated region B2, the
本実施形態の配線デバイス30には、ストレッチャブル配線4の伸びる方向に向かって、非伸縮部(積層領域B1)と伸縮部(非積層領域B3)との間に、伸縮緩和部(一部積層領域B2)が設けられている。これにより、従来、非伸縮部と伸縮部との境界部に集中して生じていたストレッチャブル配線4の応力を一部積層領域B2(伸縮緩和部)内に分散させることができる。
In the
以上述べたように、本実施形態に係る配線デバイス30によれば、以下の効果を得ることができる。
配線デバイス30は、ストレッチャブル配線4の伸びるX軸方向に向かって、積層領域B1、一部積層領域B2、非積層領域B3を有している。一部積層領域B2には、Y軸方向の他方側においてストレッチャブル配線4と並行するように、積層領域B1から非積層領域B3へ向かってI字状に延出するリジッド基板32が設けられている。一部積層領域B2は、このリジッド基板32とストレッチャブル基板3とが積層することによって、ストレッチャブル基板3及びストレッチャブル配線4の伸縮量を積層領域B1から非積層領域B3に向かって徐々に増加させる伸縮緩和部を形成している。配線デバイス30は、ストレッチャブル配線4の伸びる方向に向かって、非伸縮部(積層領域B1)と伸縮部(非積層領域B3)との間に、伸縮緩和部(一部積層領域B2)を有している。これにより、従来、非伸縮部と伸縮部との境界部に集中して生じていたストレッチャブル配線4の応力を一部積層領域B2(伸縮緩和部)内に分散させることができる。したがって、ストレッチャブル配線4が、その伸縮によって破断することを抑制することができる。
As described above, according to the
The
(実施形態5)
図9は、ひずみセンサーの構成を示す模式平面図である。上述した配線デバイスを用いたひずみセンサー100について図9を参照して説明する。
図9に示すように、ひずみセンサー100は、配線デバイス101を備えている。配線デバイス101は、リジッド基板102と、リジッド基板102に積層配置されるストレッチャブル基板103と、ストレッチャブル基板103上に設けられるストレッチャブル配線104とを含んでいる。リジッド基板102は、板厚の厚い肉厚部102aと板厚の薄い肉薄部102bとで構成されている。肉厚部102aの上面には、回路素子81が接続端子5を介して接続されている。回路素子81は、後述するひずみ検出配線75を駆動する駆動ドライバーの機能を備えている。
(Embodiment 5)
FIG. 9 is a schematic plan view showing the configuration of the strain sensor. A
As shown in FIG. 9, the
リジッド基板102の肉薄部102b及びその周囲は、ストレッチャブル基板103で覆われている。ストレッチャブル基板103上には、ひずみセンサー100の検出部としてのひずみ検出配線75、第1電源供給配線76、第2電源供給配線77、第1信号線78、第2信号線79が設置されている。ひずみ検出配線75、第1電源供給配線76、第2電源供給配線77、第1信号線78、第2信号線79は、伸縮性導電膜で形成されたストレッチャブル配線104である。ひずみ検出配線75の両端及び第1電源供給配線76、第2電源供給配線77、第1信号線78、第2信号線79の一端は、接続端子5を介して回路素子81に電気的に接続されている。
The
回路素子81には第1電源供給配線76及び第2電源供給配線77から電力が供給される。回路素子81にはひずみ検出配線75に電流を供給する回路と増幅回路が設置されている。ひずみ検出配線75は増幅回路の入力端子に接続される。そして、増幅回路の出力端子が第1信号線78及び第2信号線79に接続されている。
Power is supplied to the
ストレッチャブル基板103がX方向に伸ばされるとき、ひずみ検出配線75がX方向に伸ばされる。このとき、ひずみ検出配線75の長さが長くなり、ひずみ検出配線75の断面が小さくなる。これにより、ひずみ検出配線75の抵抗が大きくなる。ひずみ検出配線75の抵抗が大きくなるとひずみ検出配線75による電圧降下が大きくなる。回路素子81の増幅回路はひずみ検出配線75による電圧降下を増幅して第1信号線78及び第2信号線79に出力する。従って、ひずみ検出配線75のひずみと相関の高い信号が第1信号線78及び第2信号線79の間の電圧信号として出力される。このように、ひずみ検出配線75は配線デバイス101に含まれ、ひずみを電気信号に変換して出力する。
When the
配線デバイス101は、ひずみ検出配線75、第1電源供給配線76、第2電源供給配線77、第1信号線78及び第2信号線79のストレッチャブル配線104毎に、回路素子81から各ストレッチャブル配線104の伸びる方向に向かって、実施形態1で詳述した積層領域B1、一部積層領域B2、非積層領域B3を有している。
The
配線デバイス101には、非伸縮部(積層領域B1)と伸縮部(非積層領域B3)との間に、伸縮緩和部(一部積層領域B2)が設けられている。これにより、従来、非伸縮部と伸縮部との境界部に集中して生じていたストレッチャブル配線104の応力を一部積層領域B2(伸縮緩和部)内に分散させることができる。したがって、各ストレッチャブル配線104(ひずみ検出配線75、第1電源供給配線76、第2電源供給配線77、第1信号線78及び第2信号線79)の破断を抑制させることができる。
In the
以上述べたように、本実施形態に係るひずみセンサー100によれば、以下の効果を得ることができる。
ひずみセンサー100は、各ストレッチャブル配線104(ひずみ検出配線75、第1電源供給配線76、第2電源供給配線77、第1信号線78及び第2信号線79)の破断を抑制させる配線デバイス101を有している。したがって、信頼性を向上させたひずみセンサー100を提供することができる。
As described above, according to the
The
1,10,20,30,101…配線デバイス、2,12,22,32,102…リジッド基板、2a,102a…肉厚部、2b,12b,22b,32b,102b…肉薄部、3,103…ストレッチャブル基板、4,104…ストレッチャブル配線、5…接続端子、7…電子部品、8…接合材料、10…配線デバイス、22c…先端部、22d…基端部、75…ひずみ検出配線、76…第1電源供給配線、77…第2電源供給配線、78…第1信号線、79…第2信号線、81…回路素子、100…ひずみセンサー、B1…積層領域、B2…一部積層領域、B3…非積層領域。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記リジッド基板に積層配置されるストレッチャブル基板と、
前記ストレッチャブル基板上に設けられるストレッチャブル配線と、を含む配線デバイスであって、
前記配線デバイスは、前記ストレッチャブル配線の伸びる方向に向かって、
前記リジッド基板と前記ストレッチャブル基板とが積層する積層領域と、
前記リジッド基板と前記ストレッチャブル基板の一部とが積層する一部積層領域と、
前記リジッド基板と前記ストレッチャブル基板とが積層しない非積層領域と、
を有し、
前記リジッド基板は、前記一部積層領域において、前記ストレッチャブル配線と重ならない位置に設けられることを特徴とする配線デバイス。 A rigid board;
A stretchable substrate stacked on the rigid substrate;
A wiring device including a stretchable wiring provided on the stretchable substrate,
The wiring device is directed toward the direction in which the stretchable wiring extends,
A laminated region in which the rigid substrate and the stretchable substrate are laminated;
A partially laminated region in which the rigid substrate and a part of the stretchable substrate are laminated;
A non-laminated region in which the rigid substrate and the stretchable substrate are not laminated;
Have
The wiring device according to claim 1, wherein the rigid substrate is provided at a position that does not overlap the stretchable wiring in the partially laminated region.
前記配線デバイスに設けられ、ひずみを電気信号に変換して出力する検出部と、を備えることを特徴とするひずみセンサー。 The wiring device according to any one of claims 1 to 3,
A strain sensor provided on the wiring device, the strain sensor comprising: a detector that converts the strain into an electrical signal and outputs the electrical signal.
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2017
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