JP2020064352A - 構造物点検システム - Google Patents
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Abstract
Description
例えばトンネル等のコンクリート構造物では、完成後に年月が経過するとコンクリートの壁面にクラックが発生することがある。当該クラック等の異常の有無は、現地で人手による打音診断等でなされていたが、このような人手による検査の作業に代替する装置等に関する技術として、例えば、定点設置された、又は走行車両に搭載されたカメラで得られた撮影画像の解析による構造物の検査のための技術が提案されている。
特許文献1において、炭素配線と電子回路との接続は、配線シートにビアを設けて金属端子と接続し、当該ビアと金属端子を介して接続するものであった。
第1のシート基材上に、第1の導電性配線と、当該第1の導電性配線を保護する第1の保護層とを有する第1の配線シートと、
第2の導電性配線と、
前記第2の導電性配線と接続するセンサユニットと、を備え、
前記第1の導電性配線と、前記第2の導電性配線とは、金属またはカーボンを含有する導電性接着剤を含む結線部により結線され、
前記結線部は封止材により封止されている。
記第1の保護層が、前記第1の導電性配線を露出する第1の開口部を有し、
前記導電性接着剤が、前記第1の開口部に配置され、
前記封止材が、前記第1の開口部の周縁部に配置されている。
前記第2の導電性配線が、第2のシート基材上に、当該第2の導電性配線と、当該第2の導電性配線を保護する第2の保護層とを有する第2の配線シートを構成し、
前記第2の保護層が、前記第2の導電性配線を露出する第2の開口部を有し、
前記導電性接着剤が、前記第1の開口部と前記第2の開口部との間に配置され、
前記封止材が、前記第1の開口部の周縁に配置され、前記第1の配線シートと前記第2の配線シートとを接着する。
前記第2の配線シートが、インターポーザを構成し、
前記センサユニットが、前記インターポーザとコネクタを介して接続する。
前記蓄電素子が、前記電力供給線からの電力の供給を受けて蓄電する。
前記ゲートウェイが、前記センサユニットに、前記電力供給線を介して前記外部電源からの電力の供給を受けるか否かを指示する。
また、以下の説明で参照される各図は模式図であり、各構成要素の形状や大小関係を正確に示すものではない。
図1及び図2の例では、前記第2の導電性配線21a〜gは、第2のシート基材22上に、当該第2の導電性配線21a〜gと、当該第2の導電性配線21a〜gを保護する第2の保護層23とを有する第2の配線シート20を構成している。図2の例では、第1の保護層13は第1の導電性配線11bを露出する第1の開口部14を有し、第2の保護層23は第2の導電性配線21bを露出する第2の開口部24を有している。結線部31は、第1の開口部14と第2の開口部24との間に配置され、第1の導電性配線11bと第2の導電性配線21bとを電気的に結線すると共に接着している。封止材32は、第1の開口部14と第2の開口部24の周縁に配置されて結線部31を封止すると共に、第1の配線シート10と第2の配線シート20を接着している。なお、図2の例では、結線部31と封止材32が密接しているが、本実施においては結線部31が外気と直接触れない程度に封止されていればよく、密接していなくてもよい。例えば、封止材32と結線部31との間に空気などの層を有していてもよい。また、開口部は導電性配線を露出していればよく、図2の第2の開口部24のように末端に形成されていてもよい。
図示はしないが、第1の導電性配線11a、11c〜gと第2の導電性配線21a、21c〜gも各々同様の接合部を備えている。複数ある第1の導電性配線11a〜gは特に限定されないが、例えば、第1の導電性配線11aが電力供給線、第1の導電性配線11bがGND線(グランド)、残りの第1の導電性配線11c〜gが、後述するセンサ部によって測定された物理量を出力する信号線や、センサユニット140を制御するための信号線など、種々の信号線を構成する。信号線は、端末装置などと直接接続されていてもよく、また、信号線が無線送信部と接続され、端末装置などと無線により接続されていてもよい。
なお、本実施において、第1の導電性配線は少なくとも1本あればよい。たとえば、センサユニットが蓄電素子としてバッテリーを備える場合、電力供給線は不要である。また、センサユニットがユニット内に無線送信部を備える場合、信号線の少なくとも一部は不要である。
また、図3は、図1の断面の別の一例を示す模式的な断面図である。図3の例では、第2の配線シート20がインターポーザ(中継基板)25となっている。この場合、インターポーザ25とセンサユニット140は、コネクタ26を介して接続される。
なお本実施においては、第1の配線シート10と、センサユニット140のスケールが大きく異なる場合がある。この場合、第2の配線シート20を、スケール調整のためのインターポーザ25として用いることが好ましい。
以下、各部の材質及び接合方法について説明する。
第1のシート基材は、配線用途として従来公知の基材の中から適宜選択することができる。本実施においては、大型の構造物への設置の容易性や、さまざまな形状の構造物に適応する観点から、フレキシブル性を有するものが好ましい。フレキシブル性を有する基材としては、樹脂シート、紙、フレキシブルガラス等が挙げられる。
樹脂シートとしては、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)等のポリエステル系樹脂;ポリ塩化ビニル等のビニル系樹脂;ポリカーボネート系樹脂、ポリアリレート系樹脂、アクリル系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリスチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポオリノルボルネン等のポリオレフィン系樹脂などの樹脂から形成される樹脂シートが挙げられる。また、これらのシートに金属が積層した積層体であってもよく、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)シートに金属が積層した積層体であってもよい。
耐熱性の点からは、ポリイミド、ポリナフタレンシート、プロピレン、シリコーン樹脂などの耐熱性が高い樹脂基材、又は、前記樹脂中にフィラーを充填することにより耐熱性が向上した基材を選択することが好ましい。一方、後述する導電性配線を焼結等が不要な印刷配線とする場合には、柔軟性、耐水性などの点から、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)、または、ポリ塩化ビニル(PVC)を含む基材を選択することが好ましい。
第1のシート基材の厚みは特に限定されないが、例えば、1μm以上のものの中から適宜選択することができ、10μm〜10,000μm(10mm)程度のものを好適に用いることができる。
第1の導電性配線は、前記シート基材上に所定の配線パターンが形成可能な従来公知の方法の中から適宜選択して形成することができる。例えば、前記シート基材上に蒸着などにより金属膜を形成し、または、前記シート基材上に金属箔を貼り合わせた後、公知のエッチング法によりパターン状の第1の導電性配線を形成してもよい。また、導電性微粒子を含有する導電性インキを所定パターンに印刷し、必要に応じて焼結することにより、パターン状の導電性配線を印刷配線してもよい。
印刷配線に用いられる導電性インキは、少なくとも導電性微粒子を含有するものであり、必要に応じてバインダー成分や、溶剤などの他の成分を含有してもよいものである。
金属微粒子としては、例えば、金、銀、銅、ニッケル、クロム、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、インジウム、アルミニウム、タングステン、モルブテン、白金等の金属単体粉のほか、銅−ニッケル合金、銀−パラジウム合金、銅−スズ合金、銀−銅合金、銅−マンガン合金などの合金粉、前記金属単体粉または合金粉の表面を、銀などで被覆した金属コート粉などが挙げられる。また、カーボン微粒子としては、カーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブなどが挙げられる。また、導電性酸化物微粒子としては、酸化銀、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ルテニウムなどが挙げられる。導電性微粒子は1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
本実施においては、導電性配線の長期信頼性の点から、耐水性、耐酸性などの耐候性に優れたカーボン微粒子を用いることが好ましい。
導電性微粒子の含有割合が上記下限値以上であれば、導電性に優れた導電性配線となる。。また、バインダー成分の含有割合が上記下限値以上であれば、成膜性や、第1のシート基材への密着性が向上し、第1の導電性配線に柔軟性を付与することができる。
溶剤は、印刷方法に応じて適宜選択すればよい。印刷方法は特に限定されず、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷、インクジェット法など公知の印刷技術の中から適宜選択すればよい。
第1の保護層は、前記第1の導電性配線上に設けられる層であり、前記第1の導電性配線の傷つきや、水、酸素、酸やアルカリ等との接触を抑制し、長期信頼性を向上する。第1の保護層は、例えば、前記第1のシート基材と同様のシートを貼り合せることにより形成することができる。
第2の導電性配線は、センサユニット側に配置された配線であり、形状は特に限定されない。例えば、前記第1の配線シートと同様に、第2のシート基材上に、当該第2の導電性配線と、当該第2の導電性配線を保護する第2の保護層とを有する第2の配線シートを構成していてもよく(図2)、当該第2の配線シートがインターポーザを構成してもよい(図3)。また、公知の被覆導線であってもよい(不図示)。本実施においては、後述する封止材が接着剤として機能することにより、接合部の長期信頼性が向上するため、第2の導電性配線が、第2の配線シートを構成することが好ましい。
本実施において結線部は、第1の導電性配線と、第2の導電性配線を電気的に接続すると共に、接着する機能を有する。本実施において結線部は、金属またはカーボンを含有する導電性接着剤が用いられる。
ここで、導電性接着剤における、金属またはカーボンは、前記第1の導電性配線の項目において、導電性微粒子として例示したものと同様のものを用いることができる。
熱硬化性樹脂は従来公知の熱硬化性樹脂の中から適宜選択して用いることができ、通常、1分子中に熱硬化性官能基を2個以上有する化合物と、硬化剤とを含む。熱硬化性官能基としては、エポキシ基、オキセタニル基、イソシアネート基、エチレン性不飽和結合等が挙げられる。本実施においては、熱硬化性樹脂として1分子中にエポキシ基を2個以上有するエポキシ化合物を含むことが好ましい。当該エポキシ化合物は従来公知のものの中から適宜選択して用いることができる。
また、エポキシ化合物と組み合わせて用いられる硬化剤としては、例えば、多価カルボン酸無水物または多価カルボン酸などが挙げられる。硬化剤の配合量は、前記エポキシ化合物100質量部あたり、通常1〜100質量部であり、好ましくは5〜50質量部である。
本実施において封止材は、前記結線部を封止するものであり、前記結線部の傷つきや、水、酸素、酸やアルカリ等との接触を抑制し、また結線部にかかる応力を緩和することにより長期信頼性を向上する。
本実施において封止材は、上記の効果を奏し、更に製造が容易な点から、ホットメルト樹脂組成物を含むことが好ましい。
本発明において、ホットメルト樹脂組成物は、少なくとも熱可塑性樹脂を含有し、必要に応じて更に他の成分を含有してもよいものである。
熱可塑性樹脂は、公知の樹脂の中から適宜選択して用いることができる。例えば、ポリウレタン系樹脂、アクリロニトリル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリビニルブチラール系樹脂、ポリエステル系樹脂、スチレン系樹脂、シリコン系樹脂や、熱可塑性エラストマーが挙げられ、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
本実施においては、熱可塑性エラストマーの中でも、スチレン系熱可塑性エラストマーを含むことが好ましい。
なお本実施において、重量平均分子量は、東ソー社製GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)「HLC−8320」を用いた測定におけるポリスチレン換算分子量である。
これらの中でも耐久性の観点から、水素添加された炭化水素系樹脂が好ましい。水素添加することで分子内構造に共役二重結合を持たなくなるので、粘着付与剤を含むホットメルト接着剤が被着体へ永久接着する際に光または熱による劣化が起こりにくいため10年以上の接着力保持が可能になる。
粘着付与剤を用いる場合、当該粘着付与剤の含有割合は、ホットメルト樹脂組成物全量100質量%中、20〜80質量%が好ましく、25〜75質量%がより好ましい。
軟化を用いる場合、当該軟化剤の含有割合は、ホットメルト樹脂組成物全量100質量%中、2〜20質量%が好ましく、5〜15質量%がより好ましい。
第1の導電性配線と第2の導電性配線との接合方法は、当該第1の導電性配線と第2の導電性配線とが前記導電性接着剤を含む結線部により結線され、当該結線部は封止材により封止されている構成となる接合方法であればよく、特に限定されない。以下このような接合方法の好適な一例を説明する。
次に前記第1の配線シートの開口部に、導電性接着剤を塗布する。塗布方法は特に限定されず、公知の塗布方法乃至印刷方法の中から適宜選択することができる。
次いで、前記第1の配線シートの開口部の周縁にホットメルト樹脂組成物を配置する。ホットメルト樹脂組成物は、公知の塗布方法乃至印刷方法により塗布してもよく、また、別途、前記第1の配線シートの開口部に対応する箇所に開口部が設けられたフィルム状のホットメルト樹脂組成物を準備し、当該フィルム状のホットメルト樹脂組成物を、前記第1の配線シートの開口部の周縁に配置してもよい。
次いで、第2の導電性配線が露出した第2の開口部を有する第2の配線シートを、ホットメルト樹脂組成物上に配置して積層する。
次いで、ホットメルト樹脂組成物の溶融温度以上に加熱した熱ゴテなどにより、上記の積層体の第2の配線シート上から押し付けることにより、第1の導電性配線と第2の導電性配線とが導電性接着剤により結線され、ホットメルト樹脂組成物により封止されて接合部が形成される。
以下、本実施の構造物点検システムの全体構成について説明する。
構造物点検システム50は、通常、シート状システム100が接続される電線500を備える。
以上、構造物点検システム50について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されない。上記の実施の形態において、シート状システム100の一部として用いられている第1の配線シート120、及び電線500に接続されて構造物点検システム50を構成するシート状システム100の個別での利用例も含めて、上記の実施の形態の変形例を以下に説明する。
第1の配線シート120の構成は、図4〜図6に示されるような、それぞれ電力供給線、信号線、GND線である3本の第1の導電性配線102と、これらを被覆する長尺状の第1の保護層104からなるものに限定されない。例えば壁紙のように壁面の上下左右に展開可能な形状であってもよい。また、第1の保護層104内に電源線及び信号線等の各種の第1の導電性配線102が複数本ずつ含まれてもよいし、相互に絶縁されていれば各種の第1の導電性配線102が立体的に交差してもよい。
ここまでに説明した各第1の導電性配線102は、いずれも線状の一次元的な形状の電気経路を提供するものであるが、二次元的な形状の電気経路を提供する物であってもよい。図8Aおよび図8Bは、それぞれ変形例1における電源線である第1の導電性配線102の形状の一例を示す模式図である。なお、図8Aおよび図8Bにおける実線及び破線は、一部を除いて互いに重なりながら、前後又は上下に位置する2つの第1の導電性配線102を区別して示すために用いられている。
実施の形態及びその変形例の一部における第1の配線シート120は、それぞれが電力供給線、信号線、GND線である複数の第1の導電性配線102を備えるが、第1の配線シート120の使用環境や用途によっては、これらの第1の導電性配線102の一部を備えなくてもよい。すなわち、第1の配線シート120は電力供給線を備えず、その設置場所に信号線のみを提供するために用いられてもよい。また、逆に第1の配線シート120は信号線を備えず、その設置場所に電力供給線のみを提供するために用いられてもよい。
上記の実施の形態におけるシート状システム100のセンサユニット140にはセンサが含まれるが、シート状システム100の用途に応じて、センサに加えて、他の電気的負荷が含まれてもよい。
実施の形態においては、シート状システム100における第1の配線シート120の大きさの一例として、長辺方向で約10mを挙げている。また、第1の導電性配線102の抵抗の一例として、長さ1cmあたり1Ω程度を挙げている。
変形例5では、抵抗の高い第1の導電性配線102を用いることによる電圧降下に関する問題を挙げ、その問題を解消するための構成を説明した。本変形例もまた、起こり得る電圧降下に関する問題を解消するものである。
ここまでに、各シート状システム100に含まれる複数のセンサユニット140の間の差異の有無について言及していないが、すべてが機能的に同等でなくてもよい。例えば複数のセンサユニット140のうち1つが親機としての役割を果たして、子機である残りのセンサユニット140の検知結果を収集して電線500へ出力してもよい。
実施の形態においては、シート状システム100における第1の配線シート120同士の間隔の一例として約10mを挙げている。ただし、シート状システム100の使用場所又は使用目的によって、第1の配線シート120同士の間隔はより短くてもよい。
上記で例示した使用環境である洞道には、電気が通る多数のケーブル等に起因してノイズが多く存在する。このような環境に設置されるシート状システム100又は構造物運用支援システム10に含まれるセンサ146の検出結果を示す信号は、信号線である炭素配線102によって有線で伝送されるのが好ましい。
本実施の形態の主な変形例を挙げたが、その他にも上記で具体的には例示していない種々の変形が可能である。
攪拌機を備えたステンレスビーカーに、熱可塑性樹脂として下記SIS1を40部と、粘着付与剤として下記粘着付与剤1を50部、軟化剤として下記軟化剤1を10部を投入し、150℃の温度で加熱して溶融した。その後、攪拌を行って、均一に分散された溶融溶液を得た(ホットメルト樹脂組成物1)。当該ホットメルト樹脂組成物1を離型フィルムに挟み、テスター産業製卓上テストプレス機にて100℃100kgf/cm2で30秒間熱プレスをおこない膜厚200〜300μmのシート状に加工し封止材シート1とした。
原料と組成比を表1の記載のとおりに変更した以外は、製造例1と同様にして、ホットメルト樹脂組成物2〜19および封止材シート2〜19を製造した。
すなわち、サンプルを溶融して内径15.9mm、高さ6.4mmの環中に満たし、室温で固化したのち、試料上に直径9.5mm質量3.5gの球をのせシリコンオイル浴中での加熱によって球が下方に降下したときの温度をもって軟化点とした。各ホットメルト樹脂組成物の軟化点を表1に示す。
<熱可塑性エラストマー樹脂>
・SIS1:クレイトン株式会社 商品名:D1117
・SBS1:クレイトン株式会社 商品名:D1155
・SEBS1:クレイトン株式会社 商品名:G1726
・SEBS2:クレイトン株式会社 商品名:G1652
・SEBS3:クレイトン株式会社 商品名:G1657
・SEBS4:クレイトン株式会社 商品名:G1643
・SEPS1:クラレ株式会社 商品名:SEPS2063
・粘着付与剤1:荒川化学株式会社 商品名:アルコンP−100
・粘着付与剤2:荒川化学株式会社 商品名:アルコンP−140
・軟化剤1:出光興産株式会社 商品名:ダイアナプロセスオイルN90
・軟化剤2:出光興産株式会社 商品名:ダイアナプロセスオイルPW90
・軟化剤3:JXエネルギー株式会社 商品名:日石ポリブテンHV−1900
図面を参照して、実施例1Aの配線シート接合体の製造について説明する。
図13に第1の配線シートの製造工程を示す。厚さ125μmのPETフィルム(東レ製ルミナーX10S)(シート基材212)に導電性カーボンインキで幅40mmライン2本(導電性配線211a〜b)、幅10mmライン5本(導電性配線211c〜g)をライン間スペース10mmで印刷し100℃30分で熱乾燥させて、炭素配線を備えるシート250を得た(図13A)。
別途、アクリル粘着加工した厚さ125μmのPETフィルム(東レ製ルミナーX10S)に開口部214a〜gを有する、第1の保護層213用のフィルム260を準備した(図13B)。開口部214a〜gのうち、開口部214a〜bは幅40mm×10mm、開口部c〜gは幅10mm×10mmの大きさであり、フィルムの端部261aから5mmの位置に形成した。
前記炭素配線を備えるシート250上に、前記フィルム260を配置し、第1の導電性配線211a〜gが露出するように、開口部214a〜gの位置合わせを行なった後、ラミネートして、接合試験用の第1の配線シート270を得た(図13C)。なお、配線シート270の端部261bから5mmは、後述の抵抗計接続の為に、第1の導電性配線211a〜gを5mm露出させている(露出部215)。
図14に第2の配線シートの製造工程を示す。まず、第2の導電性配線221a〜gを備えるシート280を準備した(図14A)。第2の導電性配線221a〜gは、各々、前記第1の導電性配線211a〜gと接合する部位と、細線部とを有する。前記第1の導電性配線と接合する部位は、対応する第1の導電性配線211a〜gと同様の幅であり、当該接合する部位は、導電性配線221a〜bは40mm、221c〜gは10mmである。また、導電性配線221a〜gの細線部は、ライン/スペースが700μm/300μmの配線パターンとして形成され、センサユニットのコネクタと接続するコネクタ接続部281を構成する。
シート280は厚さ125μmのPETフィルム(東レ製ルミナーX10S)(シート基材222)に導電性銀インキで上記第2の導電性配線221a〜gのパターンを印刷し、130℃で30分熱乾燥することにより製造した。
別途、第1の保護層213用のフィルム260と同様にして、開口部224a〜gを有する第2の保護層223用のフィルム290を準備した(図14B)。
第2の導電性配線221a〜gを備えるシート280上に、前記フィルム290を配置し、導電性配線221a〜gが露出するように、開口部224a〜gの位置合わせを行なった後、ラミネートして、接合試験用の第2の配線シート300を得た(図14C)。なお、コネクタ接続部281は、後述の抵抗計接続の為に露出させている。
図15に配線シートの接合工程を示す。第1の配線シート270の開口部214a〜gから露出された第1の導電性配線211a〜g上に、Chemitronics社製のエポキシ系二液室温硬化型導電性接着剤216を塗布した(図15A)。
別途、少なくとも前記接着剤が塗布された部分に対応する箇所が開口された、前記製造例1の封止材シート1(310)を準備した(図15B)。
当該封止材シート1と、前記第1の配線シート270とを、対応する開口部の位置合わせをして重ね合わせた(図15C)。
更に、封止材シート1と、前記第2の配線シート300とを、対応する開口部の位置合わせをして重ね合わせた。
導電性接着剤216が塗布された部分を軽く指圧した後、封止材シート1及び周辺を100℃の熱ゴテで熱圧着し室温で24時間放置して、第1の配線シートと第2の配線シートが接合した、実施例1Aの配線シート接合体320を得た(図15D)。
前記実施例1Aにおいて、封止材シート1の代わりに、製造例2〜19の封止材シート2〜19を各々用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例2A〜19Aの配線シート接合体を得た。
前記実施例1Aにおいて、封止材シート1を用いなかった以外は、実施例1Aと同様にして、比較例1Aの配線シート複合体を得た。比較例1Aの配線シート複合体は、第1の配線シートと、第2の配線シートとを導電性接着剤のみで接合している。
<第1の配線シートの製造>
前記実施例1Aの前記第1の配線シート270と同様の配線シートを準備した。
図16に第2の配線シートの製造工程を示す。厚さ125μmのPETフィルム(東レ製ルミナーX10S)(シート基材322)に幅10mmの寺岡製作所製の銅箔テープを7本貼り付けて第2の導電性配線321a〜gを形成した(図16A)。当該第1の導電性配線は、後述する露出部315となる部分に、後述する複合劣化試験時の腐食防止を目的として、10mm×10mmの幅でカーボンインキを印刷し100℃30分乾燥して被覆した(333)。このようにして銅箔を備えるシート330を得た(図16B)。
別途、アクリル粘着加工した厚さ125μmのPETフィルム(東レ製ルミナーX10S)に開口部324a〜gを有する、保護層323用のフィルム340を準備した。開口部324a〜gは幅10mm×10mmの大きさであり、フィルムの端部361aから5mmの位置に形成した。
前記銅箔を備えるシート330上に前記フィルム340を配置し、第1の導電性配線321a〜gが露出するように、開口部324a〜gの位置合わせを行なった後、ラミネートして、第2の配線シート350を得た。なお、配線シート350の端部361bから5mmは、後述の抵抗計接続の為に、第2の導電性配線321a〜gを5mm露出させている(露出部315)。
前記実施例1Aにおいて、第2の配線シート300の代わりに、上記第2の配線シート350を用いた以外は、実施例1Aと同様にして、実施例1Bの配線シート複合体を得た(図16D)。
前記実施例1Bにおいて、封止材シート1(310)の代わりに、製造例2〜19の封止材シート2〜19を各々用いた以外は、実施例1Bと同様にして、実施例2B〜19Bの配線シート接合体を得た。
前記実施例1Bにおいて、封止材シート1を用いなかった以外は、実施例1Bと同様にして、比較例1Bの配線シート複合体を得た。比較例1Bの配線シート複合体は、第1の配線シートと、第2の配線シートとを導電性接着剤のみで接合している。
上記実施例1A〜19A及び比較例1Aで得られた配線シート接合体の7本の配線各々について、露出部215と、コネクタ接続部281とを抵抗計を介して接続し、初期抵抗値を測定した。
次いで、図17に示されるように、配線シート接合体を径50mmの紙管370に巻き付け10秒放置した。更に裏面から同様に紙管に巻き付け10秒放置した。この動作を表裏1セットとして連続10回行った。その後、再度、抵抗値を測定し、初期抵抗値との比較を行った。結果を表2に示す。
〇:各配線の抵抗値の変動が、初期抵抗値+10%以下であった。
△:少なくとも1本の配線で、抵抗値の変動が、初期抵抗値+10%超過であった。
×:少なくとも1本の配線で断線し抵抗値が計測不能であった。
上記実施例1A〜19A及び比較例1Aで得られた配線シート接合体(以下実施例A群とすることがある)、上記実施例1B〜19B及び比較例1Bで得られた配線シート接合体(以下実施例B群とすることがある)の7本の配線各々について、露出部215とコネクタ接続部281(実施例A群)、又は、第1の露出部215と第2の露出部315(実施例B群)を抵抗計を介して接続し、初期抵抗値を測定した。なお実施例A群の配線シート複合体は、前記配線シート接合試験を行ったものとは別のものを用意した。
また、複合試験劣化試験後の各配線シート複合体の封止材を100℃に加熱して剥離し、接合箇所の外観変化を目視確認した。結果を表2に示す。
STEP1:5%NaCl水溶液にて35℃2時間塩水噴霧する
STEP2:乾燥50%RH,60℃4時間で放置
STEP3:湿潤95%RH、50℃2時間で放置
STEP1〜3を1セットとして200サイクルさせた後、サンプルを取り出し、水洗した後24時間室温に放置した。
○:各配線の抵抗値の変動が初期抵抗値±10%以下であり、封止材で被覆された導電性配線の顕著な外観変化は見られなかった。
△:少なくとも1本の配線で、抵抗値の変動が初期抵抗値±10%超過であり、封止材で被覆された導電性配線の外観変化が確認された。
×:少なくとも1本の配線で断線し、封止材の流動又は封止材で被覆された導電材の腐食による外観変化が顕著であった。
今回の複合試験は、50mmの紙管に巻き付けることを繰り返す試験であり、通常設置される構造物よりも、紙管の曲率半径が小さく、また、設置後巻き直すことは少ないため、過酷な試験条件であったといえる。また今回の複合劣化試験は、比較的高温の条件で、塩分にさらされた後、乾燥、湿潤を繰り返すものであり、通常設置される屋外よりも過酷な試験条件であった。
実施例1〜10第1の導電性配線と、第2の導電性配線とが、導電性接着剤を含む結線部により結線され、当該結線部が封止材により封止されている、実施例1〜19の配線シート接合体は、いずれも、接合試験、複合劣化試験共に良好な結果が得られた。このような接合部を有する構造物点検システムは、長期信頼性に優れているといえる。
11a〜g、211a〜g 第1の導電性配線
12、212 第1のシート基材
13、213 第1の保護層
14、214a〜g 第1の開口部
20 第2の配線シート
21a〜g、221a〜g、321a〜g 第2の導電性配線
22、222、322 第2のシート基材
23、223、323 第2の保護層
24、224a〜g、324a〜g 第2の開口部
25 インターポーザ
26 コネクタ
31 結線部
32 封止材
50 構造物点検システム
100 シート状システム
102 第1の導電性配線
104 第1の保護層
104C 配線基板
104D 支持材
120 第1の配線シート
140 センサユニット
141 電源部
142 蓄電素子
143 通信部
144 制御部
145 信号処理部
146 センサ
147 第1電源回路
148 第2電源回路
160 配線
180 加圧機構
215、315 露出部
216 導電性接着剤
250 炭素配線を備えるシート
260 フィルム
261a、b 端部
270 第1の配線シート
280 シート
281 コネクタ接続部
290 フィルム
300、350 第2の配線シート
310 封止材シート
320、360 配線シート接合体
330 銅箔を備えるシート
333 被覆
340 フィルム
361a、b 端部
370 紙管
500 電線
550 接地線
600 照明灯
651 制御部
700 監視用端末装置
800 サーバ
Claims (19)
- 第1のシート基材上に、第1の導電性配線と、当該第1の導電性配線を保護する第1の保護層とを有する第1の配線シートと、
第2の導電性配線と、
前記第2の導電性配線と接続するセンサユニットと、を備え、
前記第1の導電性配線と、前記第2の導電性配線とは、金属またはカーボンを含有する導電性接着剤を含む結線部により結線され、
前記結線部は封止材により封止されている、構造物点検システム。 - 前記第1の保護層が、前記第1の導電性配線を露出する第1の開口部を有し、
前記導電性接着剤が、前記第1の開口部に配置され、
前記封止材が、前記第1の開口部の周縁部に配置されている、
請求項1に記載の構造物点検システム。 - 前記第2の導電性配線が、第2のシート基材上に、当該第2の導電性配線と、当該第2の導電性配線を保護する第2の保護層とを有する第2の配線シートを構成し、
前記第2の保護層が、前記第2の導電性配線を露出する第2の開口部を有し、
前記導電性接着剤が、前記第1の開口部と前記第2の開口部との間に配置され、
前記封止材が、前記第1の開口部の周縁に配置され、前記第1の配線シートと前記第2の配線シートとを接着する、
請求項2に記載の構造物点検システム。 - 前記第2の配線シートが、インターポーザを構成し、
前記センサユニットが、前記インターポーザとコネクタを介して接続する、
請求項3に記載の構造物点検システム。 - 前記封止材が、ホットメルト樹脂組成物を含む、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の構造物点検システム。
- 前記ホットメルト樹脂組成物が、熱可塑性エラストマーを含有する、請求項5に記載の構造物点検システム。
- 前記ホットメルト樹脂組成物が、更に粘着付与剤を含有する、請求項5または6に記載の構造物点検システム。
- 前記ホットメルト樹脂組成物が、更に軟化剤を含有する、請求項5乃至7のいずれか一項に記載の構造物点検システム。
- 前記結線部が、熱硬化性樹脂またはその硬化物を含有する、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の構造物点検システム。
- 前記第1の導電性配線が、印刷配線である、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の構造物点検システム。
- 前記第1の導電性配線が、グラフェン、グラファイト、又はカーボンナノチューブを含む炭素配線である、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の構造物点検システム。
- 前記第1のシート基材が、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、または、ポリ塩化ビニルを含む、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の構造物点検システム。
- 前記センサユニットが、蓄電素子と、センサ部とを有する、請求項1乃至12のいずれか一項に記載の構造物点検システム。
- 前記第1の導電性配線が、前記センサ部によって測定された物理量を出力する信号線を含む、請求項13に記載の構造物点検システム。
- 前記信号線が、無線送信部と接続されている、請求項14に記載の構造物点検システム。
- 前記蓄電素子がバッテリーである、請求項13乃至15のいずれか一項に記載の構造物点検システム。
- 前記第1の導電性配線が電力供給線を含み、
前記蓄電素子が、前記電力供給線からの電力の供給を受けて蓄電する、請求項13乃至15のいずれか一項に記載の構造物点検システム。 - 外部電源からの電力を供給する電線と、前記電力供給線とを電気的に接続するゲートウェイとを備え、
前記ゲートウェイが、前記センサユニットに、前記電力供給線を介して前記外部電源からの電力の供給を受けるか否かを指示する、請求項17に記載の構造物点検システム。 - 前記第1の導電性配線が、GND線を含む、請求項1乃至18のいずれか一項に記載の構造物点検システム。
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