JP2020136351A - 配線基板及び配線基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このように、大きく伸縮する基材を用いて伸縮電極を作製する場合や、作製した伸縮電極基材を被実装体、例えば、人体や物体等に実装する場合には、アライメント機能を実現するためにその伸縮性を考慮したアライメントマークが必要となる。
伸縮性を有する配線基板の製造方法であって、
第1面及び前記第1面の反対側に位置する第2面を含み、第1の弾性係数を有する基材に引張応力を加えて、前記基材を伸長させる第1工程と、
伸長した状態の前記基材の前記第1面側に、前記配線基板に搭載される電子部品の電極に接続される配線を設ける第2工程と、
前記基材から前記引張応力を取り除く第3工程と、を備え、
前記配線基板は、
前記基材に設けられるとともに、前記配線基板の製造時の位置合わせ、及び/又は、被実装体に対する前記配線基板の実装時の位置合わせに用いられるアライメントマーク部材を備え、
前記基材の伸張時及び収縮時において、前記基材の前記第1面の法線方向に沿って見た場合に、少なくとも前記アライメントマーク部材の大きさが変化するようになっている、配線基板の製造方法である。
まず、本実施の形態に係る配線基板10について説明する。図1及び図2はそれぞれ、配線基板10を示す断面図及び平面図である。図1に示す断面図は、図2の配線基板10を線A−Aに沿って切断した場合の図である。
基材20は、伸縮性を有するよう構成された部材である。基材20は、電子部品51及び配線52側に位置する第1面21と、第1面21の反対側に位置する第2面22と、を含む。基材20の厚みは、例えば10mm以下であり、より好ましくは1mm以下である。基材20の厚みを小さくすることにより、基材20の伸縮に要する力を低減することができる。また、基材20の厚みを小さくすることにより、配線基板10を用いた製品全体の厚みを小さくすることができる。これにより、例えば、配線基板10を用いた製品が、人の腕などの身体の一部に取り付けるセンサである場合に、装着感を低減することができる。基材20の厚みは、10μm以上であってもよい。
本実施の形態では、一例として、基材20の伸縮を制御するために電子部品用補強部材31を配線基板10に設けた例について説明する。しかしながら、配線基板10には、本実施の形態で適用されている電子部品用補強部材31に代えて、基材20の伸縮を制御するための他の部材や構成が適用されるようにしてもよく、電子部品用補強部材が省略されていてもよい。
この電子部品用補強部材31は、上述のように、基材20の伸縮を制御するために配線基板10に設けられた部材である。図1に示す例において、電子部品用補強部材31は、基材20の第2面22側に位置する。例えば、電子部品用補強部材31は、基材20の第2面22に設けられている。
支持基板40は、基材20よりも低い伸縮性を有するよう構成された板状の部材である。支持基板40は、基材20側に位置する第2面42と、第2面42の反対側に位置する第1面41と、を含む。図1に示す例において、支持基板40は、その第1面41側において電子部品51及び配線52を支持している。また、支持基板40は、その第2面42側において基材20の第1面に接合されている。例えば、基材20と支持基板40との間に、接着剤を含む接着層60が設けられていてもよい。接着層60を構成する材料としては、例えばアクリル系接着剤、シリコーン系接着剤等を用いることができる。接着層60の厚みは、例えば5μm以上且つ200μm以下である。また、図31に示すように、常温接合又は分子接着によって支持基板40の第2面42が基材20の第1面21に接合されていてもよい。この場合、基材20と支持基板40との間に接着層が設けられていなくてもよい。また、基材20の第1面21又は支持基板40の第2面42の一方又は両方に、常温接合、分子接着の接着性を向上させるプライマー層を設けてもよい。常温接合又は分子接着によって支持基板40の第2面42が基材20の第1面21に接合される場合、図32に示すように、電子部品用補強部材31は、基材20の第1面21又は第2面22に露出しないよう基材20に埋め込まれていることが好ましい。
図1に示す例において、電子部品51は、配線52に接続される電極を少なくとも有する。電子部品51は、能動部品であってもよく、受動部品であってもよく、機構部品であってもよい。
電子部品51の例としては、トランジスタ、LSI(Large-Scale Integration)、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)、リレー、LED、OLED、LCDなどの発光素子、センサ、ブザー等の発音部品、振動を発する振動部品、冷却発熱をコントロールするペルチェ素子や電熱線などの冷発熱部品、抵抗器、キャパシタ、インダクタ、圧電素子、スイッチ、コネクタなどを挙げることができる。電子部品51の上述の例のうち、センサが好ましく用いられる。センサとしては、例えば、温度センサ、圧力センサ、光センサ、光電センサ、近接センサ、せん断力センサ、生体センサ、レーザーセンサ、マイクロ波センサ、湿度センサ、歪みセンサ、ジャイロセンサ、加速度センサ、変位センサ、磁気センサ、ガスセンサ、GPSセンサ、超音波センサ、臭いセンサ、脳波センサ、電流センサ、振動センサ、脈波センサ、心電センサ、光度センサ等を挙げることができる。これらのセンサのうち、生体センサが特に好ましい。生体センサは、心拍や脈拍、心電、血圧、体温、血中酸素濃度等の生体情報を測定することができる。
配線52は、電子部品51の電極に接続された、導電性を有する部材である。例えば図2に示すように、配線52の一端及び他端が、2つの電子部品51の電極にそれぞれ接続されている。図2に示すように、複数の配線52が2つの電子部品51の間に設けられていてもよい。
配線52に用いられ得る、それ自体は伸縮性を有さない材料としては、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、白金、クロム等の金属や、これらの金属を含む合金が挙げられる。配線52の材料自体が伸縮性を有さない場合、配線52としては、金属膜を用いることができる。
次に、電子部品用補強部材31について、電子部品51及び配線52との位置関係に基づいて説明する。
アライメントマーク部材Xは、例えば、図1、図2に示すように、基材20に設けられている。図1の例では、アライメントマーク部材Xは、基材20の中に位置している。特に、図1の例では、アライメントマーク部材Xは、基材20の第1面21に露出するように、基材20の中の第1面21側に位置している。
続いて、配線52の断面構造について、図14を参照して詳細に説明する。図14は、図1に示す配線基板1010の配線52及びその周辺の構成要素の一例を拡大して示す断面図である。
以下、図18(a)〜(d)を参照して、伸縮性を有する配線基板10の製造方法について説明する。
既述のように、支持基板40には、基材20に支持基板40を貼り合わせるときに、基材20の第1面21の法線方向に沿って見た場合に、アライメントマーク部材Xと予め規定された所定の位置関係で重なるようにすることで、基材20と支持基板40とを所定の位置に位置合わせするための追加アライメントマーク部材Yが設けられている。
上述の実施の形態においては、電子部品用補強部材31が基材20の第2面22側に位置する例を示したが、これに限られることはなく、電子部品用補強部材31が基材20の第1面21側に設けられていてもよい。例えば、図28に示すように、電子部品用補強部材31は、基材20の第1面21と電子部品51との間に位置していてもよい。図28に示す例において、電子部品用補強部材31は、支持基板40の第2面42に位置している。
上述の実施の形態及び変形例においては、配線基板の支持基板40に追加アライメントマーク部材Yが設けられている例を示したが、これに限られることはない。
ここで、図33は、第1の変形例に係る配線基板を示す平面図である。また、図34ないし図39は、図33に示す配線基板の断面の例を示す断面図である。図33から図39に示すように、配線基板の支持基板40に追加アライメントマーク部材Yが設けられていなくてもよい。この場合、アライメントマーク部材Xは、例えば、図示しない被実装体に対する配線基板10の実装時の位置合わせに用いられる。また、アライメントマーク部材Xは、例えば、基材20への電極、配線の形成や電子部品の搭載等の配線基板10の製造時の位置合わせに用いられるようにしてもよい。
上述の実施の形態及び変形例1においては、電子部品51及び配線52が、基材20の第1の弾性係数よりも高い第3の弾性係数を有する支持基板40によって支持される例を示したが、これに限られることはない。図40に示すように、電子部品51及び配線52は、基材20の第1面21に設けられていてもよい。この場合、少なくともアライメントマーク部材Xが基材20に設けられ、さらに、電子部品用補強部材31は、基材20の第2面22側に位置している。この図40の例では、支持基板が省略されているため、追加アライメントマーク部材Yも省略されている。この場合、アライメントマーク部材Xは、例えば、図示しない被実装体に対する配線基板10の実装時の位置合わせに用いられる。また、アライメントマーク部材Xは、例えば、基材20への電極、配線の形成や電子部品の搭載等の配線基板10の製造時の位置合わせに用いられるようにしてもよい。
上述の実施の形態及び各変形例においては、電子部品51が、配線基板10に実装される前の段階で予めパッケージ化されたものである例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、電子部品51は、電子部品51の構成要素の一部が配線基板10に実装された後、一部の構成要素を封止することによって構成されるものであってもよい。
図43及び図44に示すように、パッケージ化された電子部品51を補強するために、ポッティング用の樹脂50を設けてもよい。この場合、図43に示すように、樹脂50は、電子部品51の全体を覆っていてもよい。若しくは、図44に示すように、樹脂50は、電子部品51の全体を覆っていなくてもよい。例えば、樹脂50は、電子部品51の周囲を補強するよう、電子部品51の周囲で電子部品用補強部材31の端部と電子部品51の端部との間に位置していてもよい。図43及び図44のいずれの例においても、樹脂50は、電子部品用補強部材31の端部よりも内側(電子部品51側)に位置することが好ましい。
上述の実施の形態及び各変形例においては、電子部品51が、配線基板10の各構成要素とは別の部材からなる部品である例を示した。下記の変形例においては、電子部品51が、配線基板10の複数の構成要素のうちの少なくとも1つの構成要素と一体的な部材を含む例について説明する。
図48は、配線基板10の一変形例を示す平面図である。配線基板10には、配線52に加えて、絶縁層45を介して配線52に積層された交差配線59が更に設けられている。本変形例においては、交差配線59が電子部品51を構成する。交差配線59は、平面視において配線52と交差するよう延びている。配線52と交差配線59との間に絶縁層45を設けることにより、交差配線59が配線52とショートが生じてしまうことを抑制することができる。絶縁層45を構成する材料としては、ポリイミド、アクリル、ウレタン、エポキシ等の有機系樹脂、あるいは、SiO2、アルミナ等の無機系材料が用いられ得る。
上述の実施の形態及び各変形例においては、配線基板10が、基材20の第1面21側に搭載された電子部品51を備える例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、配線基板10は、電子部品51を備えていなくてもよい。例えば、電子部品51が搭載されていない状態の基材20に蛇腹形状部57が生じていてもよい。また、電子部品51が搭載されていない状態の支持基板40が基材20に貼り合されてもよい。また、配線基板10は、電子部品51が搭載されていない状態で出荷されてもよい。
20 基材
21 第1面
22 第2面
31 電子部品用補強部材
40 支持基板
41 第1面
42 第2面
51 電子部品
52 配線
53、54 山部
55、56 谷部
57 蛇腹形状部
60 接着層
X アライメントマーク部材
Y 追加アライメントマーク部材
Claims (51)
- 伸縮性を有する配線基板であって、
第1面及び前記第1面の反対側に位置する第2面を含み、第1の弾性係数を有する基材と、
前記基材の前記第1面側に位置し、配線基板に搭載される電子部品の電極に接続される配線と、
前記基材に設けられるとともに、前記配線基板の製造時の位置合わせ、及び/又は、被実装体に対する前記配線基板の実装時の位置合わせに用いられるアライメントマーク部材と、を備え、
前記基材の伸張時及び収縮時において、前記基材の前記第1面の法線方向に沿って見た場合に、少なくとも前記アライメントマーク部材の大きさが変化するようになっている、配線基板。 - 前記配線は、前記基材の前記第1面の面内方向に沿って並ぶ複数の山部及び谷部を含む蛇腹形状部を有する、請求項1に記載の配線基板。
- 前記基材の伸張に応じて、前記基材の前記第1面の法線方向に沿って見た場合に、少なくとも前記アライメントマーク部材の大きさが大きくなり、一方、前記基材の収縮に応じて、前記基材の前記第1面の法線方向に沿って見た場合に、少なくとも前記アライメントマーク部材の大きさが小さくなるようになっている、請求項1又は2に記載の配線基板。
- 前記アライメントマーク部材は、前記基材と同じ弾性係数を有する、請求項1に記載の配線基板。
- 前記アライメントマーク部材は、前記基材と同じ材料で構成されている、請求項1に記載の配線基板。
- 前記アライメントマーク部材は、前記基材よりも大きい弾性係数を有する、請求項1に記載の配線基板。
- 前記アライメントマーク部材は、前記基材と異なる材料で構成されている、請求項1に記載の配線基板。
- 前記基材の伸張時及び収縮時において、前記基材の前記第1面の法線方向に沿って見た場合に、前記アライメントマーク部材の大きさが変化するとともに、前記アライメントマーク部材の形状が変化するようになっている、請求項1又は2に記載の配線基板。
- 前記アライメントマーク部材は、前記基材の前記第1面の法線方向に沿って見た場合に、二重の円マーク、又は、十字マークの形状を有する、請求項8に記載の配線基板。
- 前記基材が伸張した状態において、前記基材の前記第1面の法線方向に沿って見た場合に、前記アライメントマーク部材が複数のパターンに分離し、一方、前記基材が収縮した状態において、前記基材の前記第1面の法線方向に沿って見た場合に、前記アライメントマーク部材を構成する前記複数のパターンが結合するようになっている、請求項8に記載の配線基板。
- 前記アライメントマーク部材を構成する前記複数のパターンが結合した状態で、前記アライメントマーク部材は、前記被実装体に対する前記配線基板の実装時の位置合わせに用いられる、請求項10に記載の配線基板。
- 前記基材の伸張時及び収縮時において、前記基材の前記第1面の法線方向に沿って見た場合に、前記アライメントマーク部材の大きさが変化するが、前記アライメントマーク部材の形状が変化しない、請求項8に記載の配線基板。
- 前記アライメントマーク部材は、前記基材の前記第1面の法線方向に沿って見た場合に、長方形の形状を有する、請求項12に記載の配線基板。
- 前記配線と前記基材の前記第1面との間に位置し、前記第1の弾性係数よりも大きい第3の弾性係数を有し、前記配線を支持する支持基板を更に備える、請求項1乃至13のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記支持基板に設けられ、前記基材に前記支持基板を貼り合わせるときに、前記基材の前記第1面の法線方向に沿って見た場合に、前記アライメントマーク部材と予め規定された所定の位置関係で重なるようにすることで、前記基材と前記支持基板とを所定の位置に位置合わせするための追加アライメントマーク部材を更に備える、請求項14に記載の配線基板。
- 前記追加アライメントマーク部材は、前記支持基板と同じ弾性係数を有する、請求項14又は15に記載の配線基板。
- 前記追加アライメントマーク部材は、前記支持基板40と同じ材料で構成されている、請求項16に記載の配線基板。
- 前記追加アライメントマーク部材は、前記支持基板よりも大きい弾性係数を有する、請求項14又は15に記載の配線基板。
- 前記追加アライメントマーク部材は、前記支持基板40と異なる材料で構成されている、請求項18に記載の配線基板。
- 前記アライメントマーク部材と前記追加アライメントマーク部材とを合成した1つのアライメントマークとして、被実装体に対する前記配線基板の実装時の位置合わせに用いられる、請求項15に記載の配線基板。
- 前記被実装体に対する前記配線基板の実装時の位置合わせに用いる場合において、前記基材の前記第1面の法線方向に沿って見た場合に、前記被実装体の予め規定された位置と前記アライメントマーク部材の位置とが所定の位置関係になるように前記配線基板を前記被実装体に実装した状態で、必要な情報を前記被実装体から検出できるように、前記配線基板における前記アライメントマーク部材の位置が設定されている、請求項1乃至20のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記アライメントマーク部材の大きさは、前記基材の伸張率に基づいて設定されている、請求項1に記載の配線基板。
- 前記アライメントマーク部材は、前記基材の前記第1面上に位置している、請求項1に記載の配線基板。
- 前記アライメントマーク部材は、前記基材の前記第2面上に位置している、請求項1に記載の配線基板。
- 前記アライメントマーク部材は、前記基材の中に位置している、請求項1に記載の配線基板。
- 前記アライメントマーク部材は、前記基材の前記第1面に露出するように、前記基材の中の前記第1面側に位置している、請求項13に記載の配線基板。
- 前記アライメントマーク部材は、前記基材の前記第2面に露出するように、前記基材の中の前記第2面側に位置している、請求項25に記載の配線基板。
- 前記アライメントマーク部材は、前記基材の前記第1面と前記第2面との間を貫通するように、前記基材の中に位置している、請求項25に記載の配線基板。
- 前記基材の前記第1面から前記第2面に向かう方向において、前記アライメントマーク部材の厚さは、前記基材の厚さと同じである、請求項28に記載の配線基板。
- 前記基材の前記第1面から前記第2面に向かう方向において、前記アライメントマーク部材の厚さは、前記基材の厚さよりも、小さい、請求項25に記載の配線基板。
- 前記基材の前記第1面側、又は前記基材の前記第2面側に位置し、前記基材の前記第1面の法線方向に沿って見た場合に前記配線基板に搭載される電子部品に少なくとも部分的に重なり、前記第1の弾性係数よりも大きい第2の弾性係数を有する電子部品用補強部材を更に備える、請求項2に記載の配線基板。
- 前記配線のうち前記第1面の法線方向に沿って見た場合に前記電子部品用補強部材と重ならない部分は、前記基材の前記第1面の面内方向に沿って並ぶ複数の山部及び谷部を含む蛇腹形状部を有する、請求項31に記載の配線基板。
- 前記配線の前記蛇腹形状部の振幅が1μm以上である、請求項2、31又は32のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記追加アライメントマーク部材は、前記支持基板の前記第1面上に位置している、請求項15に記載の配線基板。
- 前記追加アライメントマーク部材は、前記支持基板の前記第2面上に位置している、請求項15に記載の配線基板。
- 前記追加アライメントマーク部材は、前記支持基板の中に位置している、請求項15に記載の配線基板。
- 前記追加アライメントマーク部材は、前記支持基板の前記第1面に露出するように、前記支持基板の中の前記第1面側に位置している、請求項36に記載の配線基板。
- 前記追加アライメントマーク部材は、前記支持基板の前記第2面に露出するように、前記支持基板の中の前記第2面側に位置している、請求項36に記載の配線基板。
- 前記追加アライメントマーク部材は、前記支持基板の前記第1面と前記第2面との間を貫通するように、前記基材の中に位置している、請求項36に記載の配線基板。
- 前記支持基板の前記第1面から前記第2面に向かう方向において、前記追加アライメントマーク部材の厚さは、前記支持基板の厚さと同じである、請求項39に記載の配線基板。
- 前記支持基板の前記第1面から前記第2面に向かう方向において、前記追加アライメントマーク部材の厚さは、前記支持基板の厚さよりも小さい、請求項38に記載の配線基板。
- 前記基材は、シリコーンゴムを含む、請求項1乃至41のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記電子部品用補強部材は、金属層を含む、請求項31に記載の配線基板。
- 前記配線は、複数の導電性粒子を含む、請求項1乃至43のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記基材の前記第1面側に位置し、前記配線に電気的に接続される電極を有する電子部品を更に備える、請求項1乃至44のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記基材の前記第1面の面内方向に沿う引張応力が前記基材に加えられていない第1状態における前記配線の抵抗値を第1抵抗値と称し、前記基材に引張応力を加えて前記基材を前記第1面の面内方向において前記第1状態に比べて30%伸長させた第2状態における前記配線の抵抗値を第2抵抗値と称する場合、前記第1抵抗値に対する、前記第1抵抗値と前記第2抵抗値の差の絶対値の比率が、20%以下である、請求項1乃至45のいずれか一項に記載の配線基板。
- 伸縮性を有する配線基板の製造方法であって、
第1面及び前記第1面の反対側に位置する第2面を含み、第1の弾性係数を有する基材に引張応力を加えて、前記基材を伸長させる第1工程と、
伸長した状態の前記基材の前記第1面側に、前記配線基板に搭載される電子部品の電極に接続される配線を設ける第2工程と、
前記基材から前記引張応力を取り除く第3工程と、を備え、
前記配線基板は、
前記基材に設けられるとともに、前記配線基板の製造時の位置合わせ、及び/又は、被実装体に対する前記配線基板の実装時の位置合わせに用いられるアライメントマーク部材を備え、
前記基材の伸張時及び収縮時において、前記基材の前記第1面の法線方向に沿って見た場合に、少なくとも前記アライメントマーク部材の大きさが変化するようになっている、配線基板の製造方法。 - 前記配線は、前記基材の前記第1面の面内方向に沿って並ぶ複数の山部及び谷部を含む蛇腹形状部を有する、請求項47に記載の配線基板の製造方法。
- 第1面及び前記第1面の反対側に位置する第2面を含み、前記第1の弾性係数よりも大きい第3の弾性係数を有する支持基板を準備し、前記支持基板の前記第1面に前記配線を設ける支持基板準備工程を更に備え、
前記配線基板は、
前記支持基板に設けられ、前記基材に前記支持基板を貼り合わせるときに、前記基材の前記第1面の法線方向に沿って見た場合に、前記アライメントマーク部材と予め規定された所定の位置関係で重なるようにすることで、前記基材と前記支持基板とを所定の位置に位置合わせするための追加アライメントマーク部材を備え、
前記第2工程においては、伸長した状態の前記基材の前記第1面に、前記配線が設けられた前記支持基板を、前記基材の前記第1面の法線方向に沿って見た場合に、前記アライメントマーク部材と前記追加アライメントマーク部材とが前記予め規定された所定の位置関係で重なるようにして、前記支持基板の前記第2面側から接合させる、請求項48に記載の配線基板の製造方法。 - 前記基材の前記第2面に前記電子部品用補強部材を設ける基材準備工程を更に備え、
前記第2工程においては、前記電子部品用補強部材が設けられた、伸長した状態の前記基材の前記第1面に、前記配線が設けられた前記支持基板を、前記基材の前記第1面の法線方向に沿って見た場合に、前記アライメントマーク部材と前記追加アライメントマーク部材とが前記予め規定された所定の位置関係で重なるようにして、前記支持基板の前記第2面側から接合させる、請求項49に記載の配線基板の製造方法。 - 前記支持基板準備工程においては、前記支持基板の前記第2面に前記電子部品用補強部材を設け、
前記第2工程においては、伸長した状態の前記基材の前記第1面に、前記配線及び前記電子部品用補強部材が設けられた前記支持基板を、前記基材の前記第1面の法線方向に沿って見た場合に、前記アライメントマーク部材と前記追加アライメントマーク部材とが前記予め規定された所定の位置関係で重なるようにして、前記支持基板の前記第2面側から接合させる、請求項49に記載の配線基板の製造方法。
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