JP2019165265A - フレキシブル基板 - Google Patents

Abstract

【課題】伸縮自在なフレキシブル基板を供すること。【解決手段】フレキシブル基板１は、単位配線構造２を備え、単位配線構造２は、それぞれ、中心部３と、中心部３の外側に設けられたストリップ４とを備える。ストリップ４は、それぞれ、一端が中心部３と接続され、湾曲しており、且つ配線を備える。互いに隣接する第１の単位配線構造２および第２の単位配線構造２ストリップは互いに接続されている。フレキシブル基板１は、互いに接続されたストリップの側面と第１または第２の単位配線構造の中心部の側面との間、および／または互いに接続されたストリップの側面と他のストリップの側面との間に間隙を有し、互いに接続されたストリップの湾曲の曲率が変化することで、フレキシブル基板１の平面方向および鉛直方向に伸縮自在となっている。【選択図】図１

Description

本開示は、フレキシブル基板に関する。

近年、電子デバイスの小型化・薄型化に伴い、可とう性を有したフレキシブル基板が多く用いられている。フレキシブル基板は、典型的なエレクトロニクス機器の分野以外にも種々の分野で利用が図られている。例えば、フレキシブル基板は、スマートフォン等のモバイル機器以外にも、ウェアラブル機器等で利用が図られている。

ウェアラブル機器は、人体に密着したセンシングや、手首以外の関節や可動部に無理なく装着することが求められる。そのため、ユーザーの動きにフィットした装着感やデザイン等が重視される。従って、フレキシブル基板には、可とう性に加えて、十分な伸縮性を備えていることが要求されている。従来技術として、可とう性を有し、かつ、全体として蛇行状の形態を成すように構成されたフレキシブル基板が知られている（特許文献１〜４参照）。

実開平１−１３５７５８号公報 特開２０００−２９４８８６号公報 特開２００４−７１５６２号公報 特開２００４−３４９００２号公報

本開示は、伸縮自在なフレキシブル基板を供する。

本開示の一実施形態に係るフレキシブル基板は、複数の単位配線構造を備えたフレキシブル基板である。前記複数の単位配線構造は、それぞれ、中心部と、該中心部の外側に設けられた一つ又は複数のストリップとを備えている。前記一つ又は複数のストリップは、それぞれ、一端が該中心部と接続され、湾曲しており、且つ配線を備えている。前記複数の単位配線構造は、互いに隣接する第１の単位配線構造および第２の単位配線構造を含む。前記第１の単位配線構造の前記一つ又は複数のストリップのうちの少なくとも一つの他端と第２の単位配線構造の前記一つ又は複数のストリップのうちの少なくとも一つの他端とが互いに接続されている。前記フレキシブル基板は、前記互いに接続されたストリップの側面と前記第１または第２の単位配線構造の前記中心部の側面との間、および／または前記互いに接続されたストリップの側面と他のストリップの側面との間に間隙を有し、前記互いに接続されたストリップの湾曲の曲率が変化することで、当該フレキシブル基板の平面方向および鉛直方向に伸縮自在となる。

本開示のフレキシブル基板は、十分な伸縮性を有する。

図１は、本開示の第１実施形態に係るフレキシブル基板を示した概略斜視図である。 図２は、本開示の第１実施形態に係るフレキシブル基板を構成する単位配線構造を示した概略平面図である。 図３は、本開示の第１実施形態に係るフレキシブル基板を伸張した際の状態を示した概略斜視図である。 図４は、本開示の第１実施形態に係るフレキシブル基板を人の指に適合させた際の状態を示した概略斜視図である。 図５は、本開示の第２実施形態に係るフレキシブル基板と電子回路とが電気的に接続されている状態を示した概略平面図である。 図６は、本開示の第３実施形態に係る、単位配線構造の湾曲配線部が１つから構成されているフレキシブル基板の概略平面図である。 図７は、本開示の第４実施形態に係るフレキシブル基板を接続配線として用いた例を示した概略平面図である。 図８は、本開示の第１実施形態のフレキシブル基板の製造方法を示した概略フロー図である。 図９は、本開示の第２実施形態のフレキシブル基板の製造方法を示した概略フロー図である。 図１０は、本開示のフレキシブル基板を考えるに至る前段階での思想について説明した概略図である。 図１１は、本開示の第５実施形態に係るフレキシブル基板を示した概略平面図である。 図１２は、電子素子が設けられた単位配線構造を構成する縦方向の湾曲配線部を示した概略平面図である。 図１３は、電子素子が設けられた単位配線構造を構成する絶縁性シートを示した概略平面図である。 図１４は、電子素子が設けられた単位配線構造を構成する横方向の湾曲配線部を示した概略平面図である。 図１５は、電子素子が設けられた単位配線構造を構成する電子素子を示した概略平面図である。 図１６は、本開示の第６実施形態に係るフレキシブル基板を示した概略平面図である。 図１７は、本開示の第７実施形態に係るフレキシブル基板を示した概略平面図である。

まず、本発明者が本開示の一実施形態に係るフレキシブル基板を考えるに至る前段階での思想について説明する。本発明者は、従来のフレキシブル基板では、フレキシブル基板の延在方向には伸縮可能である一方、当該延在方向とは異なる方向には伸縮しにくく、可とう性を有するものの、市場のニーズに応える程度の十分な伸縮性を有しているとは言い難いという課題を発見した。また、本発明者は、屈曲した形態の配線部を用いた場合、伸縮時に応力が屈曲部に集中し易いという課題を発見した。本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した。

本発明者は、中心部と、中心部の外側に設けられ、一端が中心部と接続された１又は複数の湾曲配線部とを有し、伸縮時に各湾曲配線部の曲率が変化することで伸縮自在となっていることにより、十分な伸縮性を有するフレキシブル基板を開発した。また、本発明者は、応力が配線部の一部に集中して破断しやすくなるという問題を解決するために、比較的狭い領域（例えば配線部全体の５０％未満の領域）で「屈曲した」配線部に代えて、応力が分散されるように比較的広い領域（例えば配線部全体の５０％以上の領域）で「湾曲した」配線部を用いることを考えた。すなわち、本発明者は、図１０に示すように、中心部の周りに、例えば時計周り方向（または反時計周り方向）に湾曲している湾曲配線部を用いることにより、応力を一箇所に集中させることなく分散できると考えた。これにより、フレキシブル基板が伸縮を繰り返しても、当該フレキシブル基板の破断を低減することができる。本発明者は、この思想に基づき、本開示の一実施形態に係るフレキシブル基板を考えるに至った。

次に、本開示の実施形態に係るフレキシブル基板について説明する。図面に示す各種の要素は、本開示の理解のために模式的に示したにすぎず、寸法比や外観などは実物と異なり得る。

本開示の実施形態に係るフレキシブル基板は、２以上の単位配線構造を備える。各単位配線構造は、中心部と、その中心部の外側に設けられた一つ又は複数のストリップ形状の湾曲配線部（即ち、ストリップ）を備える。各湾曲配線部は、一端が同じ単位配線構造に属する中心部の外周に接続されて外周に沿って延在するように設けられており、他端が、例えば、隣接する単位配線構造の湾曲配線部に接続されている。本実施形態において、湾曲配線部は、少なくとも湾曲した配線部を有していればよく、例えば、図１等に示す第１実施形態のフレキシブル基板は、中心部３の外周に沿って約１８０度湾曲した湾曲配線部を備えており、図５等に示す第２実施形態のフレキシブル基板は、中心部の外周に沿って一周するように設けられた湾曲配線部を備えている。

本明細書では、中心部の中心を基点として、湾曲配線部が中心部の外周に沿って湾曲して設けられている部分の角度を湾曲中心角と言う。しかしながら、これらは例示であり、本開示では、湾曲配線部は、例えば、中心部の外周に沿って約３０度湾曲して設けられていてもよく、中心部の外周に沿って約９０度湾曲して設けられていてもよい。望ましくは、隣接する単位配線構造の間に配置される湾曲配線部のストリップの長さを増やすため、湾曲配線部は、中心部の外周に沿って約６０度以上湾曲していることがよい。更には、湾曲配線部は、中心部の外周に沿って約３６０度以上湾曲して設けられていてもよい。湾曲配線部が、中心部３の外周に沿って約３６０度以上湾曲している場合、本明細書では、湾曲配線部が中心部の外周に沿って巻回して設けられているという。湾曲配線部が中心部の外周に沿って巻回した形態を成している場合、湾曲配線部は、中心部の外周に沿って１〜３周程巻回していることが望ましい。なお、中心部３の形状は特に限定されるものではないが、上記の円形以外に、四角形や六角形等の多角形の形状を採ることができ、多角形の形状の場合、その頂点が湾曲配線部の湾曲に合わせてＲ面取りされていることが望ましい。

次に、伸張させた際の本開示のフレキシブル基板１について説明する。ここでは、第１実施形態のフレキシブル基板１を伸張した際の状態を示す図３を参照しながら説明する。図３に示すように、フレキシブル基板１の伸張に伴い、中心部３の外周に沿って設けられた湾曲配線部４の曲率は、伸張前と比べて小さくなるように変化する。本明細書で言う「曲率」とは、曲率半径の逆数を指す。すなわち、湾曲配線部４は、中心部３と接続されている湾曲配線部４の一端から湾曲配線部４の他端に向かうに連れて、中心部３の外周から離れるように変形して曲率が小さくなり、伸張する。これに伴い、例えば、第１実施形態のフレキシブル基板１では、単位配線構造２の中心部３の中心と、単位配線構造２の湾曲配線部４の中心とが伸張前の実質的に「一致」していた状態から「ずれる」ようになり、伸張させるほど中心間のずれは大きくなる。その一方で、単位配線構造２の中心部３では、図３に示すように伸張時にその形状が変形しない。このように、本開示のフレキシブル基板１は、中心部３の外周に沿って設けられた湾曲配線部４の曲率を変化させて伸縮させているので、湾曲配線部全体が変形して伸縮することになり、応力を湾曲配線部全体に分散させることができる。従って、本開示のフレキシブル基板１は、応力の集中が生じにくく、破断の発生を抑制することができる。

また、本実施形態のフレキシブル基板では、例えば、中心部に沿って湾曲させる中心角を大きくしたり、捲回回数を増やしたりすることで湾曲配線部の長さを大きくすることが可能であることから、より大きな伸縮性を持たせることができる。言い換えれば、伸縮前の初期状態の基板寸法を小さくすることが可能である。

＜第１実施形態＞
次に、本開示の第１実施形態のフレキシブル基板１について説明する。

本開示の第１実施形態のフレキシブル基板１は、図１に示すようにマトリックス状に配置された複数の単位配線構造２を備えている。本開示の第１実施形態のフレキシブル基板１では、単位配線構造２は、図２に示すように円形状の中心部３の外周に等間隔に配置された４つの湾曲配線部４を備えている。これらの湾曲配線部４は、中心部３の中心に対して対称に配置されている。具体的には、４つの湾曲配線部４は、中心部３の外周に等間隔に配置されている。つまり、４つの湾曲配線部４が中心部３の外周に等間隔に配置されている場合、中心部３の直径に相当する、相互に対向する湾曲配線部４の一端同士を結ぶ線が２つ存在し、当該２つの線が直交している。

この様な単位配線構造２が複数設けられている場合、一方向に沿って並んで単位配線構造２を設けることができると共に、一方向に直交する方向にも単位配線構造２を設けることができる。すなわち、隣接する単位配線構造２を縦横方向に設けることが可能となる。従って、図１に示すように単位配線構造２をマトリックス状に配置することが可能となる。それ故、一方向のみならず、一方向とは異なる直交する方向にも本開示の第１実施形態のフレキシブル基板１を伸縮させることができる。従って、本開示の第１実施形態のフレキシブル基板１は、従来のフレキシブル基板の延在方向には伸縮可能である一方、延在方向とは異なる方向には伸縮しにくいという問題を解消している。従って、本開示の第１実施形態のフレキシブル基板１は、図４に示すように人の指等の複雑な形状を有したものにも適合することができる。具体的には、人体に密着したセンシングや、手首以外の関節や可動部に無理なく装着することが求められるウェアラブル機器にも適用することが可能である。

＜第２実施形態＞
次に、本開示の第２実施形態のフレキシブル基板１０について説明する。

本開示の第２実施形態のフレキシブル基板１０は、図５に示すように一方向に並んで設けられた第１単位配線構造２１、第２単位配線構造２２、および第３単位配線構造２３を備える。本開示の第２実施形態のフレキシブル基板１０では、第１単位配線構造２１、第２単位配線構造２２、および第３単位配線構造２３の各々は、中心部３０と２つの湾曲配線部４０とを備える。２つの湾曲配線部４０の各々は、その一端が中心部３０と接続されており、中心部３０の外周に沿って設けられている。本開示の第２実施形態のフレキシブル基板１０の伸張に伴い、中心部３０の外周に沿って設けられた湾曲配線部４０の曲率は、伸張前と比べて小さくなるように変化する。これに伴い、湾曲配線部４０は、中心部３０と接続されている湾曲配線部４０の一端から湾曲配線部４０の他端に向かうに連れて、中心部３０の外周から離れるように伸張する。その一方で、単位配線構造２１、２２および２３の中心部３０では、伸張時にその形状が変形しない。従って、本開示の第２実施形態のフレキシブル基板１０は、中心部３０の外周に沿って設けられた湾曲配線部４０の曲率が変化するのみで、伸縮させることを可能とする。

又、第１単位配線構造２１と第２単位配線構造２２では、第１単位配線構造２１の一方の湾曲配線部４０と第２単位配線構造２２の一方の湾曲配線部４０とが接続されている。湾曲配線部４０の一端と接続された中心部３０上には、電子素子６が設けられている。又、第１単位配線構造２１では、他方の湾曲配線部４０の一端が電子回路５と電気的に接続されている。第２単位配線構造２２と第３単位配線構造２３では、第２単位配線構造２２の他方の湾曲配線部４０と第３単位配線構造２３の一方の湾曲配線部４０とが接続されている。又、第３単位配線構造２３では、他方の湾曲配線部４０の一端が電子回路と電気的に接続されている。これにより、図５に示すように、伸縮性の高い本開示のフレキシブル基板１０を介して、電子回路５と電子素子６とを電気的に接続することができる。従って、人体の大きく伸縮する部位に装着可能なウェアラブル機器等を供することができる。

＜第３実施形態＞
次に、本開示の第３実施形態のフレキシブル基板１００’について説明する。

図６は、本開示の第３実施形態のフレキシブル基板１００’の概略平面図である。フレキシブル基板１００’では、単位配線構造２００’の湾曲配線部４００’が１つから構成されている。単位配線構造２００’は一方向に並んで２つ設けられている。一方の単位配線構造２００’は、図６に示すように電子素子６が設けられた中心部３００’と中心部３００’の外周に設けられた１つの湾曲配線部４００’とを備える。湾曲配線部４００’は、その一端が中心部３００’と接続されており、中心部３００’の外周に沿って設けられている。又、他方の単位配線構造２００’は、図６に示すように処理回路７が設けられた中心部３００’と中心部３００’の外周に設けられた１つの湾曲配線部４００’とを備える。湾曲配線部４００’は、その一端が中心部３００’と接続されており、中心部３００’の外周に沿って設けられている。又、隣り合う一方の単位配線構造２００’の湾曲配線部４００’の他端と、他方の単位配線構造２００’の湾曲配線部４００’の他端とが接続されている。

本開示の第３実施形態のフレキシブル基板１００’において、例えば、一方の単位配線構造２００’の中心部３００’上に電子素子６としてセンサ素子が設けられ、他方の単位配線構造２００’の中心部３００’上に処理回路７が設けられている場合、全体として、人体の大きく伸縮する部位に装着可能なセンシングシステムを供することが可能となる。

なお、上記第１〜３実施形態では、中心部および湾曲配線部は共に、絶縁性シートと絶縁性シートの両主面に設けられた配線とを備えている。この場合、絶縁性シートの両主面に設けられた配線は、層間接続ビアを介して電気的に接続されている。これに対して、下記で述べる第４実施形態では、中心部および湾曲配線部は共に、配線から構成されて成る断面構造を有している。又、第３実施形態では、単位配線構造が、中心部の外周に３つの湾曲配線部を備え、これらの湾曲配線部が中心部の中心に対して対称に配置されていてもよい。すなわち、隣接する３つの単位配線構造を、三角形の頂点に位置するように配置することも可能である。この場合、隣接する２つの単位配線構造が並ぶ一方向に交差する他の方向にも単位配線構造が更に隣接して配列され、隣接する単位配線構造間において、湾曲配線部が互いに接続される。

＜第４実施形態＞
次に、本開示の第４実施形態のフレキシブル基板１００について説明する。

図７は、本開示の第４実施形態のフレキシブル基板１００を接続配線として用いた例を示した概略平面図である。図７に示すように、少なくとも２つの電子素子６、例えばセンサ素子が、本開示の第４実施形態のフレキシブル基板１００を介して電気的に接続されている。本開示の第４実施形態のフレキシブル基板１００は、絶縁性シートを用いることなく配線から構成されている。つまり、本開示の第４実施形態のフレキシブル基板１００は、接続配線として機能する。本開示の第４実施形態のフレキシブル基板１００は、中心部３００と２つの湾曲配線部４００とを備える。２つの湾曲配線部４００の各々は、その一端が中心部３００と接続されており、中心部３００の外周に沿って設けられている。本開示の第４実施形態のフレキシブル基板１００が接続配線として機能する場合、中心部３００は電子素子を設けるためのスペースを必要としない。そのため、中心部３００は円形である必要はなく、図７に示すように例えばＳ字状であってもよい。又、本開示の第４実施形態のフレキシブル基板１００は接続配線として機能することができるため、中心部３００および湾曲配線部４００は共に、絶縁性シートを有することなく配線のみを備えた構造であってよい。

本開示の第４実施形態のフレキシブル基板１００は、例えば、人体の状態をモニタリングするセンサ群の間や処理回路の間等に用いることが可能である。これにより、人体の大きく伸縮する部位に装着可能なセンシングシステムを供することができる。

＜第５実施形態＞
次に、本開示の第５実施形態のフレキシブル基板１’について説明する。

図１１は、本開示の第５実施形態に係るフレキシブル基板１’を示した概略平面図である。本開示の第５実施形態のフレキシブル基板１’は、本開示の第１実施形態のフレキシブル基板１と同様に、マトリックス状に配置された複数の単位配線構造を備えている。単位配線構造は、円形状の中心部の外周に等間隔に配置された複数の湾曲配線部４’を備えている。複数の湾曲配線部４’は、中心部の中心に対して対称に配置されている。第５実施形態では、図１１に示すように、マトリックス状に配置された複数の単位配線構造上には、電子素子６（例えば、ＬＥＤ素子）と、行方向に配置された電子素子６を駆動するための行ドライバ素子２４と、列方向に配置された電子素子６を駆動するための列ドライバ素子２５と、行ドライバ素子２４および列ドライバ素子２５と電気的に接続された制御素子２６とが設けられている。

具体的には、第５実施形態では、図１１に示すように、単位配線構造上に設けられた電子素子６はマトリックス状に配置されている。この電子素子６が設けられた単位配線構造は、下から順に縦方向の湾曲配線部４’（図１２参照）、絶縁性シート２７（図１３参照）、横方向の湾曲配線部４’（図１４参照）、および電子素子６（図１５参照）が設けられた構造を成している。縦方向の湾曲配線部４’および横方向の湾曲配線部４’は、絶縁性シート２７を貫通する層間接続ビア１２を介して電気的に接続されている。第５実施形態では、電子素子６が設けられた単位配線構造のうち、最も外側の列に沿って並んで設けられた電子素子６を備えた単位配線構造の各々は、行ドライバ素子２４を備えた単位配線構造と湾曲配線部４’を介して各々電気的に接続されている。すなわち、行ドライバ素子２４を備えた単位配線構造の各々は、最も外側の列に沿って並んで設けられた電子素子６を備えた単位配線構造の各々と対向配置するように設けられている。単位配線構造上に設けられた行ドライバ素子２４同士は、湾曲配線部４’を介して電気的に接続されている。

ここで、単位配線構造上に設けられた行ドライバ素子２４同士を電気的に接続する部分の湾曲配線部４’は、外部からの衝撃および電気的に導通させる頻度が他の部分の湾曲配線部４’よりも多いことから、他の部分の湾曲配線部４’（即ち、電子素子６同士を電気的に接続させるための湾曲配線部４’）よりも太くすることが望ましい。又、電子素子６が設けられた単位配線構造のうち、最も外側の行方向に沿って並んで設けられた電子素子６を備えた単位配線構造の各々は、列ドライバ素子２５を備えた単位配線構造と湾曲配線部４’を介して各々電気的に接続されている。すなわち、列ドライバ素子２５を備えた単位配線構造の各々は、最も外側の行方向に沿って並んで設けられた電子素子６を備えた単位配線構造２’の各々と対向配置するように設けられている。単位配線構造上に設けられた列ドライバ素子２５同士は、湾曲配線部４’を介して電気的に接続されている。ここで、単位配線構造上に設けられた列ドライバ素子２５同士を接続する部分の湾曲配線部４’は、外部からの衝撃および電気的に導通させる頻度が他の部分の湾曲配線部４’よりも多いことから、他の部分の湾曲配線部４’（即ち、電子素子６同士を電気的に接続させるための湾曲配線部４’）よりも太くすることが望ましい。

電子素子６の駆動方法は、以下のとおりである。まず、制御素子２６から（具体的には、制御素子２６を経由してマイコンから）湾曲配線部４’を介して各列ドライバ素子２５へ制御データを送り、当該制御データに従って各列方向に流れる電流を制御する。又、湾曲配線部４’を介して制御素子２６から各行ドライバ素子２４へ制御データを送り、当該制御データに従って各行方向に流れる電流を制御する。なお、各列ドライバ素子２５にシフトレジスタ等の逐次データ転送手段を搭載した上で、オンにする制御信号を制御素子２６から列ドライバ素子２５へ逐次転送することで、各列を順にオンにすることができる。又、各行ドライバ素子２４にシフトレジスタ等の逐次データ転送手段を搭載した上で、オンにする制御信号を制御素子２６から行ドライバ素子２４に逐次転送することで、各行を順にオンにすることができる。これにより、行ドライバ素子２４と列ドライバ素子２５とを組み合わせて、所定箇所の電子素子６（例えば、ＬＥＤ素子）の輝度を制御表示することができる。従って、第５実施形態では、例えば、ＲＧＢ三色の素子を搭載したＬＥＤ素子を用いて、フルカラーディスプレイの制御をすることができる。

以上の事から、第５実施形態では、上述のように、電子素子６、行ドライバ素子２４、列ドライバ素子２５、および制御素子２６を設けた単位配線構造が、円形状の中心部の外周に等間隔に配置された複数の湾曲配線部４’を備えた構造を成しているので、応力の集中と破断の発生を抑制して、フレキシブル基板１’の伸縮性を確保することができる。併せて、所望の電子素子６を駆動させることもできる。

ここで、上記第１〜５実施形態では、単位配線構造の湾曲配線部の一端は中心部と接続されている一方、単位配線構造の湾曲配線部の他端は、隣接する単位配線構造の湾曲配線部と接続されている。一方の単位配線構造の湾曲配線部の他端と他方の単位配線構造の湾曲配線部の他端とが接続される接続点は、「変曲点」となっている。ここで、変曲点とは、曲線上で凹凸が変化する点、つまり、下に凸から上に凸に切り替わる点、又は、上に凸から下に凸に切り替わる点を指す。しかしながら、本開示のフレキシブル基板において、一方の単位配線構造の湾曲配線部の他端と他方の単位配線構造の湾曲配線部の他端とが接続される接続点は、必ずしも「変曲点」となっている必要はない。例えば、以下の態様も採ることが可能である。

＜第６実施形態＞
次に、本開示の第６実施形態のフレキシブル基板１０’について説明する。

図１６は、本開示の第６実施形態のフレキシブル基板１０’を示した概略平面図である。本開示の第６実施形態のフレキシブル基板１０’は、図１６に示すようにマトリックス状に配置された複数の単位配線構造２０’を備えている。本開示の第６実施形態のフレキシブル基板１０’は、第１〜５実施形態と異なり、一方の単位配線構造２０’の湾曲配線部４０’の他端と他方の単位配線構造２０’の湾曲配線部４０’の他端とが接続される接続点には、変曲点は存在していない。本開示の第６実施形態のフレキシブル基板１０’では、単位配線構造２０’は、図１６に示すように円形状の中心部３０’の外周に等間隔に配置された４つの湾曲配線部４０’を備えている。これらの湾曲配線部４０’は、中心部３０’の中心に対して対称に配置されている。

＜第７実施形態＞
次に、本開示の第７実施形態のフレキシブル基板１０’’について説明する。

図１７は、本開示の第７実施形態のフレキシブル基板１０’’を示した概略平面図である。本開示の第７実施形態のフレキシブル基板１０’’は、上記第６実施形態と同様に第１〜５実施形態と異なり、一方の単位配線構造２０’’の湾曲配線部４０’’の他端と他方の単位配線構造２０’’の湾曲配線部４０’’の他端とが接続される接続点には、変曲点は存在していない。本開示の第７実施形態のフレキシブル基板１０’’は、複数の単位配線構造２０’’を備えている。単位配線構造２０’’は、図１７に示すように円形状の中心部３０’’の外周に等間隔に配置された４つの湾曲配線部４０’’を備えている。これらの湾曲配線部４０’’は、中心部３０’’の中心に対して対称に配置されている。

上記第６、７実施形態では、上記第１〜５実施形態と同様に、フレキシブル基板を伸張させると、中心部の外周に沿って設けられた湾曲配線部の曲率は、伸張前と比べて小さくなるように変化する。その一方で、単位配線構造の中心部では、伸張時にその形状が変形しない。このように、本開示の第６、７実施形態のフレキシブル基板は、中心部の外周に沿って設けられた湾曲配線部の曲率を変化させて伸縮させているので、湾曲配線部全体が変形して伸縮することになり、応力を湾曲配線部全体に分散させることができる。従って、本開示の第６、７実施形態のフレキシブル基板においても、応力の集中が生じにくく、破断の発生を抑制することができる。

ここで、上記実施形態で用いる絶縁性シートおよび配線の材料について触れておく。絶縁性シートは、例えば、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）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリイミド（ＰＩ）および液晶ポリマーなどから成る群から選択される少なくとも１種の材質から成ることが望ましい。配線は、導電性を呈するものであれば特に限定されるものではない。上記実施形態で用いる導体層の材質として、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）および／または亜鉛（Ｚｎ）等の金属材料、あるいは、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、フッ素含有酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）、酸化イリジウム（ＩｒＯ_２）および／または酸化白金（ＰｔＯ_２）などの導電性酸化物材料、更には、ポリチオフェン系および／またはポリアニリン系などの導電性高分子材料を挙げることができる。なお、配線が、絶縁性シート上に設けられる場合、絶縁性材料によって被覆処理または封止処理が施されていてよい。

又、「電子素子」としては、特に限定されるものではないが、半導体素子、温度センサ、圧力センサ、アクチュエーター等が挙げられる。ここでいう半導体素子とは、発光素子、受光素子、ダイオードおよびトランジスタなどを実質的に指している。その他の電子素子の具体例としては、ＩＣ（例えばコントロールＩＣ）、インダクタ、コンデンサ、パワー素子、チップ抵抗、チップコンデンサ、チップバリスタ、チップサーミスタ、その他チップ状の積層フィルター、接続端子などを挙げることができる。

［本開示のフレキシブル基板の製造方法］
次に、本開示の一実施形態に係るフレキシブル基板の製造方法について説明する。

＜第１実施形態（絶縁性シートの両主面に配線を設ける態様）＞
（絶縁性シートの準備＋絶縁性シートに金属箔を形成する工程）
まず、図８（ａ）に示すように、絶縁性シート８を用意し、当該絶縁性シート８の両主面に金属箔１３（厚さ５〜５０μｍ）を形成する。絶縁性シート８としては、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）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリイミド（ＰＩ）および液晶ポリマーなどから成る群から少なくとも１つ選択できる。望ましくは、本実施形態では、可とう性・屈曲性を有したポリイミドから成る絶縁性シート８を用いる。金属箔１３としては、特に限定されるものではないが、例えば銅箔を用いることができる。

なお、本実施形態では、金属箔１３を絶縁性シート８の両主面に形成しているが、これに限定されることなく、金属箔１３を絶縁性シート８の一方の主面に形成してもよい。

（パターン形成工程）
次に、図８（ｂ）に示すように、絶縁性シート８の両主面に形成した金属箔１３のうち、所望の箇所をエッチングして、所定の配線パターン１１を形成する。具体的には、中心部前駆体１９と、一端が中心部前駆体１９と接続されており、又中心部前駆体１９の外周に沿って設けられている湾曲配線部前駆体１８とから成る配線パターン１１を形成する。

（層間接続ビアの形成工程）
次に、後述の電子素子６等を載置する領域において、絶縁性シート８の一方の主面上に形成した配線パターン１１から、絶縁性シート８を介して絶縁性シート８の他方の主面上に形成した配線パターン１１まで貫通する貫通孔を形成する。次いで、図８（ｃ）に示すように、当該貫通孔に例えばめっき処理を施して層間接続ビア１２を形成する。

（配線保護シートの形成工程）
次に、図８（ｄ）に示すように、後述の電子素子６等を載置する領域を除き、配線保護シート１５を、配線パターン１１を覆うように設ける。

（電子素子の載置工程）
次に、図８（ｅ）に示すように、露出した配線パターン１１上に電子素子６を設ける。

（レーザーカット工程）
次に、図８（ｆ）に示すように、配線パターン１１間に形成された配線保護シート１５と、配線保護シート１５の下方に位置する絶縁性シート８の所定箇所をレーザーカットにより切り抜く。これにより、中心部３と、一端が中心部３と接続されており、又、中心部３の外周に沿って設けられている湾曲配線部４とを形成する。以上により、本開示のフレキシブル基板１を形成することができる。図８（ｆ）に示すように、各湾曲配線部（即ちストリップ）４は、その側面と中心部３の側面との間、およびその側面と他の湾曲配線部４の側面との間に間隙を有する。この間隙があることにより、各湾曲配線部の曲率変化の自由度が大きくなり、フレキシブル基板１は、その平面方向および鉛直方向に伸縮自在となる。

（可とう性部材の被覆工程）
更に、図８（ｇ）に示すように、本開示のフレキシブル基板全体をエラストマーなどの可とう性部材１６で覆ってもよい。

なお、望ましくは、本開示のフレキシブル基板１の伸縮性を確保するために、湾曲配線部４間の間隙部分に設けられるエラストマーなどの可とう性部材１６の厚さを、湾曲配線部４に設けられるエラストマーなどの可とう性部材１６の厚さよりも薄くする。なお、可とう性部材１６の前駆体溶液を、本開示のフレキシブル基板１にスプレーコートしてもよい。又は、湾曲配線部４間の間隙部分に塗布する可とう性部材１６の前駆体溶液と、湾曲配線部４に塗布する可とう性部材１６の前駆体溶液の濃度とを予め調整した上で、間隙部分および湾曲配線部４の各々に塗布してもよい。

＜第２実施形態（絶縁性シートの一方の主面に配線を設ける態様）＞
（金属箔の形成工程）
まず、図９（ａ）に示すように、仮固定シート１４（厚さ５〜５０μｍ）の一方の主面に金属箔１３０を貼り付ける。金属箔１３０としては、特に限定されるものではないが、銅箔を用いてよい。

（パターン形成工程）
次に、図９（ｂ）に示すように、仮固定シート１４の一方の主面に貼り付けた金属箔１３０のうち、所望の箇所をエッチングして、所定の配線パターン１１０を形成する。具体的には、中心部前駆体１９０と、一端が中心部前駆体１９０と接続されており、又中心部前駆体１９０の外周に沿って設けられている湾曲配線部前駆体１８０とから成る配線パターン１１０を形成する。

（電子素子の載置工程）
次に、図９（ｃ）に示すように、配線パターン１１０上に電子素子６を設ける。この場合、電子素子６は、最終的に得られる本開示のフレキシブル基板の中心部に相当する部分に設けられる。

（可とう性部材の被覆工程）
次に、図９（ｄ）に示すように、配線パターン１１０および配線パターン１１０上に設けられた電子素子６をエラストマーなどの可とう性部材１６０で覆う。

（仮固定シート剥離工程）
次に、図９（ｅ）に示すように、仮固定シート１４を剥離する。この時、仮固定シート１４の剥離に起因して、配線パターン１１０が露出する。

（可とう性部材の被覆工程）
次に、図９（ｆ）に示すように、露出した配線パターン１１０をエラストマーなどの可とう性部材１６０’で覆う。この可とう性部材１６０’は、絶縁性シートとして機能する。
以上により、本開示のフレキシブル基板を形成することができる。

以上、本開示のフレキシブル基板について説明してきたが、本開示はこれに限定されることなく、下記の特許請求の範囲に規定される発明の範囲から逸脱することなく種々の変更が当業者によってなされると理解されよう。

本開示のフレキシブル基板は、典型的なエレクトロニクス機器の分野の範疇に留まらず、ウェアラブル機器の分野、ヘルスケア分野、医療分野および介護分野などにおいても利用可能である。例えば、ウェアラブル機器など人体などの動きに追随した伸縮や柔軟な変形が求められる電子デバイスにおいては、回路モジュール間を接続する高い伸縮性を呈する配線基板として本開示のフレキシブル基板を用いることができる。

１ フレキシブル基板
１’ フレキシブル基板
１０ フレキシブル基板
１０’ フレキシブル基板
１０’’ フレキシブル基板
１００ フレキシブル基板
１００’ フレキシブル基板
２ 単位配線構造
２０ 単位配線構造
２０’ 単位配線構造
２０’’ 単位配線構造
２００’ 単位配線構造
２１ 第１単位配線構造
２２ 第２単位配線構造
２３ 第３単位配線構造
２４ 行ドライバ素子
２５ 列ドライバ素子
２６ 制御素子
２７ 絶縁性シート
３ 中心部
３０ 中心部
３０’ 中心部
３０’’ 中心部
３００ 中心部
３００’ 中心部
４ 配線部（湾曲配線部）
４’ 配線部（湾曲配線部）
４０ 配線部（湾曲配線部）
４０’ 配線部（湾曲配線部）
４０’’ 配線部（湾曲配線部）
４００ 配線部(湾曲配線部)
４００’ 配線部(湾曲配線部)
５ 電気回路
６ 電子素子
７ 処理回路
８ 絶縁性シート
９ 絶縁性シートの主面
１１ 配線パターン
１１０ 配線パターン
１２ 層間接続ビア
１３ 金属箔
１３０ 金属箔
１４ 仮固定シート
１５ 配線保護シート
１６ 可とう性部材
１６０ 可とう性部材
１６０’ 可とう性部材
１７ 接続点
１８ 湾曲配線部前駆体
１９ 中心部前駆体
１８０ 湾曲配線部前駆体
１９０ 中心部前駆体

Claims (2)

1. 複数の単位配線構造を備えたフレキシブル基板であって、
   前記複数の単位配線構造は、それぞれ、中心部と、該中心部の外側に設けられた４つのストリップとを備え、
   前記４つのストリップは、それぞれ、一端が該中心部と接続され、湾曲しており、
   前記複数の単位配線構造は、第１の単位配線構造と、前記第１の単位配線構造に第１方向に沿って隣接する第２、第３の単位配線構造と、前記第１の単位配線構造に前記第１方向に交差する第２方向に沿って隣接する第４及び第５の単位配線構造とを含み、
   前記第１の単位配線構造の４つのストリップの各々の他端と前記第２、第３、第４及び第５の単位配線構造の各々の一つのストリップの他端とが互いに接続されており、
   一方の単位配線構造の湾曲した配線の他端と、他方の単位配線構造の湾曲した配線の他端とが接続される接続点には変曲点が存在せず、
   前記複数の単位配線構造の少なくとも１つの前記中心部上に電子素子が設けられており、
   前記フレキシブル基板は、前記互いに接続されたストリップの側面と前記第１から第５の単位配線構造の前記中心部の側面との間、および／または前記互いに接続されたストリップの側面と他のストリップの側面との間に間隙を有し、前記互いに接続されたストリップは前記中心部の外周に沿って６０度以上湾曲しており、前記湾曲の曲率が変化することで、前記フレキシブル基板の平面方向および鉛直方向に伸縮自在となる、フレキシブル基板。
2. 前記電子素子は発光ダイオードである、請求項１に記載のフレキシブル基板。

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