JP2020177727A - 第１及び第２回路の接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】伸縮性を有する編地上に形成された回路と他の回路との電気的な接続の切断を抑制可能な、第１及び第２回路の接続構造を提供する。【解決手段】第１及び第２回路の接続構造は、伸縮性を有する第１部材上に形成された第１回路と、第２部材上に形成された第２回路との接続構造である。第１部材は、金属繊維を編むことによって形成されている。第１及び第２回路は、それぞれ第１及び第２配線を含む。第１配線は、金属繊維によって構成されている。第１及び第２回路の接続構造は、第１及び第２接続部を備える。第１接続部においては、第１及び第２配線が重畳する位置において、第１配線に半田が含浸することによって、第１及び第２配線が電気的に接続されている。第２接続部においては、第１及び第２部材が重畳する位置において、第１部材に第１部材よりも伸縮性が低い第３部材が含浸することによって、第１及び第２部材が絶縁状態で接続されている。【選択図】図３

Description

本発明は、第１及び第２回路の接続構造に関し、特に、伸縮性を有する第１部材上に形成された第１回路と、第２部材上に形成された第２回路との接続構造に関する。

特許第６４０７２０９号公報（特許文献１）は、伸縮性を有する導電性の編地を開示する。

特許第６４０７２０９号公報

上記特許文献１に開示されているような伸縮性を有する導電性の編地は、１本の長さが長い程高価である。したがって、所望の電子回路におけるすべての配線を１本の上記のような編地で実現することが適さない場合がある。そのような問題の解決手段として、たとえば、既存のプリント基板と上記のような編地とを併用（電気的に接続）することによって、又は、複数本の上記のような編地を併用（電気的に接続）することによって、コストを削減することが考えられる。

しかしながら、上記のような編地は伸ばされる前提で伸縮性が付与されているため、該編地が伸ばされた場合に該編地上に形成された回路と他の回路との電気的な接続が切断される可能性がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、伸縮性を有する編地上に形成された回路と他の回路との電気的な接続の切断を抑制可能な、第１及び第２回路の接続構造を提供することである。

本発明に従う第１及び第２回路の接続構造は、伸縮性を有する第１部材上に形成された第１回路と、第２部材上に形成された第２回路との接続構造である。第１部材は、金属繊維を編むことによって形成されている。第１及び第２回路は、第１及び第２配線をそれぞれ含む。第１配線は、金属繊維によって構成されている。第１及び第２回路の接続構造は、第１及び第２接続部を備える。第１接続部においては、第１及び第２配線が重畳する位置において、第１配線に半田が含浸することによって、第１及び第２配線が電気的に接続されている。第２接続部においては、第１及び第２部材が重畳する位置において、第１部材に第１部材よりも伸縮性が低い第３部材が含浸することによって、第１及び第２部材が絶縁状態で接続されている。

この第１及び第２回路の接続構造においては、第１及び第２配線の電気的な接続のための第１接続部の他に、第１及び第２部材の絶縁状態での接続のための第２接続部が設けられている。すなわち、第１部材が伸ばされることに起因する力は、第１接続部のみに掛かるわけではなく、第１及び第２接続部に分散される。したがって、この第１及び第２回路の接続構造によれば、第１部材が伸ばされたとしても、第２接続部が設けられていない場合と比較して、第１接続部に掛かる力が低減するため、第１及び第２配線の電気的な接続の切断を抑制することができる。

上記第１及び第２回路の接続構造において、第２接続部は、第１接続部を覆う位置に形成されていてもよい。

この第１及び第２回路の接続構造においては、第１接続部の周囲が第２接続部によって覆われる。したがって、この第１及び第２回路の接続構造によれば、どちらの方向から第１部材が伸ばされたとしても第２接続部に力が掛かるため、第１接続部に掛かる力を効果的に低減することができ、第１及び第２配線の電気的な接続の切断を抑制することができる。

上記第１及び第２回路の接続構造において、第３部材は、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ＥＶＡ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、スチレン系エラストマー樹脂、湿気硬化型ウレタン系樹脂及び反応型樹脂のいずれかであってもよい。

上記第１及び第２回路の接続構造において、第１及び第２部材の各々は、衣服に取り付けられ、第１部材は、衣服において第１部材の曲がりが発生する位置に配置されてもよい。

この第１及び第２回路の接続構造においては、衣服における第１部材の曲がりが発生する位置に伸縮性を有する第１部材が配置される。したがって、この第１及び第２回路の接続構造によれば、上記曲がりが生じたとしても第１部材が伸縮することによって上記曲がりに起因して生じる力が吸収されるため、上記曲がりに起因する第１及び第２配線の電気的な接続の切断を抑制することができる。

上記第１及び第２回路の接続構造において、第１部材は、全体形状が帯状である導電性ハーネスであって、導電性ハーネスは、各々が帯長手方向で導通する複数本の伸縮性を有する導電部と、導電部の帯幅方向において導電部相互間に設けられた伸縮性を有する非導電部とを含み、導電部は、導電糸と弾性糸とが引き揃え又はプレーティングにより混用された糸により、スムース編、ゴム編、又はそれらの変形組織のいずれかの編組織で製編されていてもよい。

本発明によれば、伸縮性を有する編地上に形成された回路と他の回路との電気的な接続の切断を抑制可能な、第１及び第２回路の接続構造を提供することができる。

衣服の前身頃を示す図である。 衣服の後身頃を示す図である。 電子回路部材の平面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［１．衣服の構成］
図１は、本実施の形態に従う第１及び第２回路の接続構造が適用された衣服１０の前身頃を示す図である。図２は、衣服１０の後身頃を示す図である。衣服１０は、主に夜間に着用されるチョッキであり、発光するように構成されている。

図１及び図２に示されるように、衣服１０は、衣服本体１００と、反射テープ１１０Ａ−１１０Ｆと、複数のＬＥＤ１１２とを含んでいる。衣服本体１００は、たとえば、メッシュ状の生地で構成されている。

反射テープ１１０Ａ−１１０Ｆの各々は、たとえば、内部にガラスビーズ等を含み、光が当たると反射するように構成されている。反射テープ１１０Ａは、衣服本体１００において、衣服１０の着用者（以下、単に「着用者」とも称する。）の上半身前面右側に対応する位置から上半身背面右側に対応する位置にかけて縫い付けられている。反射テープ１１０Ｂは、衣服本体１００において、着用者の上半身前面左側に対応する位置から上半身背面左側に対応する位置にかけて縫い付けられている。反射テープ１１０Ｃは、衣服本体１００において、着用者の下腹部右側に対応する位置に縫い付けられている。反射テープ１１０Ｄは、衣服本体１００において、着用者の下腹部左側に対応する位置に縫い付けられている。反射テープ１１０Ｅは、衣服本体１００において、着用者の腰に対応する位置に縫い付けられている。反射テープ１１０Ｆは、衣服本体１００において、着用者の背中上方に対応する位置に縫い付けられている。

本実施の形態においては、反射テープ１１０Ａ，１１０Ｂの裏面に後述の電子回路部材１２０（図３）が貼り付けられており、電子回路部材１２０にＬＥＤ（Light Emitting Diode）１１２が含まれている。反射テープ１１０Ａ，１１０Ｂにおいては、ＬＥＤ１１２が配置される位置に孔が形成されている。以下、電子回路部材１２０について詳細に説明する。

［２．電子回路部材の構成］
図３は、電子回路部材１２０の平面図である。図３に示されるように、電子回路部材１２０は、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）１２２Ａ−１２２Ｄ，１２４Ａ，１２４Ｂと、導電性編地１２６とを含んでいる。

ＦＰＣ１２２Ａ−１２２Ｄの各々には、配線１３０Ａ，１３０Ｂと、絶縁部１３２とが形成されている。配線１３０Ａ，１３０Ｂの各々は、たとえば、銅で形成されており、導電部として機能する。絶縁部１３２は、たとえば、ポリイミド膜又はフォトソルダーレジスト膜で形成されており、非導電部として機能する。配線１３０Ａ，１３０Ｂには、４つのＬＥＤ１１２が電気的に接続されている。すなわち、各ＦＰＣ１２２上には回路が形成されている。なお、本明細書において「回路」は、閉ループを構成する電子回路全体を示す場合と、該電子回路の一部を示す場合とがある。たとえば、閉ループを構成する電子回路の一部の配線のみが実装された部材（たとえば、ＦＰＣ１２４Ａ，１２４Ｂ及び導電性編地１２６）も本明細書においては「回路」である。また、ＬＥＤ１１２の実装位置や個数はこれに限定されない。

ＦＰＣ１２４Ａ，１２４Ｂの各々には、配線１４０Ａ，１４０Ｂと、絶縁部１４２とが形成されている。配線１４０Ａ，１４０Ｂの各々は、たとえば、銅で形成されており、導電部として機能する。絶縁部１４２は、たとえば、ポリイミド膜又はフォトソルダーレジスト膜で形成されており、非導電部として機能する。すなわち、各ＦＰＣ１２４上には回路が形成されている。

導電性編地１２６は、導電性、伸縮性、柔軟性、及び、伸長を繰り返した場合の復元性を備えた、全体形状が帯状である編地である。導電性編地１２６は、帯長手方向に沿った豊富な伸縮性を有していると共に、表裏方向へ向けた反りや曲がり、面方向に沿った左右への曲がり、さらには捻り等に自由に対応できるだけの豊富な柔軟性を有している。

導電性編地１２６としては、たとえば、特許第６４０７２０９号公報に開示されている導電性のハーネスを適用することができる。導電性編地１２６は、配線１５０Ａ，１５０Ｂと、絶縁部１５２Ａ−１５２Ｃとを含んでいる。すなわち、導電性編地１２６上には回路が形成されている。

配線１５０Ａ，１５０Ｂの各々は、帯長手方向で導通し、伸縮性を有する。配線１５０Ａ，１５０Ｂの各々は、たとえば、導電糸と弾性糸とを混用して製編された編地であり、導電部として機能する。たとえば、配線１５０Ａ，１５０Ｂの各々は、導電糸と弾性糸とが引き揃え又はプレーティングにより混用された糸により、スムース編、ゴム編、又はそれらの変形組織のいずれかの編組織で製編されている。導電糸としては、たとえば、アルミ、ニッケル、銅、チタン、マグネシウム、錫、亜鉛、鉄、銀、金、白金、バナジウム、モリブデン、タングステン、コバルト等の純金属やそれらの合金、ステンレス、真鍮等により形成された金属線（金属繊維）を用いることができる。弾性糸としては、たとえば、導電糸の引張強度限界となる伸長度を超えて伸長しない弾性糸が採用可能である。

絶縁部１５２Ａ−１５２Ｃの各々は、たとえば、合成繊維（たとえばアラミド繊維）や天然繊維、合成繊維と弾性糸とを混用した素材等の非導電糸のみによって製編された編地であり、伸縮性を有する。絶縁部１５２Ａ−１５２Ｃの各々は、非導電部として機能する。たとえば、絶縁部１５２Ａは、導電性編地１２６の帯幅方向において配線１５０Ａ，１５０Ｂ相互間に設けられている。

電子回路部材１２０においては、ＦＰＣ１２２Ａの配線１３０Ａと、ＦＰＣ１２４Ａの配線１４０Ａとが半田付けされており、ＦＰＣ１２２Ａの配線１３０Ｂと、ＦＰＣ１２４Ａの配線１４０Ｂとが半田付けされている。また、ＦＰＣ１２４Ａの配線１４０Ａと、ＦＰＣ１２２Ｃの配線１３０Ａとが半田付けされており、ＦＰＣ１２４Ａの配線１４０Ｂと、ＦＰＣ１２２Ｃの配線１３０Ｂとが半田付けされている。また、ＦＰＣ１２２Ｃの配線１３０Ａと、導電性編地１２６の配線１５０Ａとが半田付けされており、ＦＰＣ１２２Ｃの配線１３０Ｂと、導電性編地１２６の配線１５０Ｂとが半田付けされている。

また、導電性編地１２６の配線１５０Ａと、ＦＰＣ１２２Ｄの配線１３０Ａとが半田付けされており、導電性編地１２６の配線１５０Ｂと、ＦＰＣ１２２Ｄの配線１３０Ｂとが半田付けされている。また、ＦＰＣ１２２Ｄの配線１３０Ａと、ＦＰＣ１２４Ｂの配線１４０Ａとが半田付けされており、ＦＰＣ１２２Ｄの配線１３０Ｂと、ＦＰＣ１２４Ｂの配線１４０Ｂとが半田付けされている。また、ＦＰＣ１２４Ｂの配線１４０Ａと、ＦＰＣ１２２Ｂの配線１３０Ａとが半田付けされており、ＦＰＣ１２４Ｂの配線１４０Ｂと、ＦＰＣ１２２Ｂの配線１３０Ｂとが半田付けされている。

たとえば、ＦＰＣ１２２Ａの配線１３０Ａの端部及びＦＰＣ１２２Ａの配線１３０Ｂの端部に、不図示のバッテリに接続された不図示のＬＥＤ駆動回路が接続される。これにより、１６個のＬＥＤ１１２が並列接続された電子回路が実現される。なお、バッテリ及びＬＥＤ駆動回路は、たとえば、衣服１０に設けられた不図示のポケットに収容される。

なお、ＦＰＣ１２２Ａは、反射テープ１１０Ａ（図１）の裏面、かつ、着用者の前面に対応する位置に配置される。また、ＦＰＣ１２４Ａは、反射テープ１１０Ａの裏面、かつ、着用者の右肩に対応する位置に配置される。また、ＦＰＣ１２２Ｃは、反射テープ１１０Ａの裏面、かつ、着用者の背面に対応する位置に配置される。また、ＦＰＣ１２２Ｂは、反射テープ１１０Ｂの裏面、かつ、着用者の前面に対応する位置に配置される。また、ＦＰＣ１２４Ｂは、反射テープ１１０Ｂの裏面、かつ、着用者の左肩に対応する位置に配置される。また、ＦＰＣ１２２Ｄは、反射テープ１１０Ｂの裏面、かつ、着用者の背面に対応する位置に配置される。そして、導電性編地１２６は、反射テープ１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｅの裏面、かつ、着用者の腰に対応する位置に、略Ｖ字状に曲がった状態で配置される。

次に、着用者の腰に対応する位置において、導電性編地１２６が用いられている理由について説明する。着用者の腰に対応する位置においては、前面から背面に向かって敷設した配線を再び背面から前面に向かって敷設するために、配線の曲がりが生じる。したがって、仮に着用者の腰に対応する位置においてＦＰＣが用いられると、複数枚のＦＰＣによって曲げを実現する必要があるため、ＦＰＣ同士の半田による固定（電気的な接続）が不安定になる可能性がある。また、着用者の腰に対応する位置においては、着用者の動きによって様々な方向に力が掛かる。仮に着用者の腰に対応する位置においてＦＰＣが用いられると、着用者の動きに起因して生じた力によって、ＦＰＣ同士の半田による固定が解除される（半田付け部分が割れる）可能性がある。

衣服１０（図１，２）においては、着用者の腰に対応する位置において導電性編地１２６が用いられている。導電性編地１２６は柔軟性を有しているため、仮に着用者の動きに起因する力が生じたとしても、導電性編地１２６の柔軟性によって該力を逃がすことができる。したがって、衣服１０によれば、電子回路部材１２０における電気的な接続が切断される可能性を抑制することができる。

［３．回路同士の接続構造］
電子回路部材１２０において、導電性編地１２６は、衣服１０の着用者の動きに起因して伸ばされる可能性がある。本実施の形態においては、導電性編地１２６の伸びに起因する電子回路の電気的な切断を抑制するために、導電性編地１２６とＦＰＣ１２２との接続構造が工夫されている。以下、導電性編地１２６とＦＰＣ１２２との接続構造について説明する。

図４は、図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。図３，４に示されるように、ＦＰＣ１２２と導電性編地１２６とは、接続部１２８において接続されている。接続部１２８は、半田接続部１６０と、保護剤接続部１６２とを含んでいる。

半田接続部１６０においては、たとえば、導電性編地１２６の配線１５０ＡとＦＰＣ１２２Ｄの配線１３０Ａとが重畳する位置において、導電性編地１２６に半田が含浸することによって、配線１５０Ａ，１３０Ａが電気的に接続されている。すなわち、配線１５０Ａ，１３０Ａは、面で接続されている。

また、保護剤接続部１６２においては、たとえば、導電性編地１２６とＦＰＣ１２２Ｄとが重畳する位置（各配線１５０及び各絶縁部１５２を含む位置）において、導電性編地１２６に保護剤が含浸することによって、導電性編地１２６及びＦＰＣ１２２Ｄが絶縁状態で接続されている。すなわち、導電性編地１２６及びＦＰＣ１２２Ｄは、面で接続されている。

保護剤は、導電性編地１２６よりも伸縮性が低い材料で構成されることが好ましい。保護剤は、外部からの物理的な接触から半田接続部１６０を保護する機能、及び、接着剤としての機能を有する。保護剤としては、たとえば、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ＥＶＡ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、スチレン系エラストマー樹脂、湿気硬化型ウレタン系樹脂及び反応型樹脂並びにこれらのホットメルトタイプのいずれかを用いることができる。反応型ホットメルト樹脂は、接着強度が高く、短時間での接着が可能という観点から特に好ましい。

導電性編地１２６に形成された回路とＦＰＣ１２２に形成された回路との接続構造においては、各配線の電気的な接続のための半田接続部１６０の他に、導電性編地１２６及びＦＰＣ１２２の絶縁状態での接続のための保護剤接続部１６２が設けられている。すなわち、導電性編地１２６が伸ばされることに起因する力は、半田接続部１６０のみに掛かるわけではなく、半田接続部１６０及び保護剤接続部１６２に分散される。したがって、この導電性編地１２６とＦＰＣ１２２との接続構造によれば、導電性編地１２６が伸ばされたとしても、保護剤接続部１６２が設けられていない場合と比較して、半田接続部１６０に掛かる力が低減するため、各配線の電気的な接続の切断を抑制することができる。

また、導電性編地１２６に形成された回路とＦＰＣ１２２に形成された回路との接続構造においては、半田接続部１６０の周囲が保護剤接続部１６２によって覆われる。したがって、この導電性編地１２６とＦＰＣ１２２との接続構造によれば、どちらの方向から導電性編地１２６が伸ばされたとしても保護剤接続部１６２に力が掛かるため、半田接続部１６０に掛かる力を効果的に低減することができ、各配線の電気的な接続の切断を抑制することができる。

［４．特徴］
以上のように、本実施の形態に従う、導電性編地１２６に形成された回路とＦＰＣ１２２に形成された回路との接続構造においては、各配線の電気的な接続のための半田接続部１６０の他に、導電性編地１２６及びＦＰＣ１２２の絶縁状態での接続のための保護剤接続部１６２が設けられている。したがって、この導電性編地１２６とＦＰＣ１２２との接続構造によれば、導電性編地１２６が伸ばされたとしても、各配線の電気的な接続の切断を抑制することができる。

［５．変形例］
以上、実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。以下、変形例について説明する。

（５−１）
上記実施の形態における電子回路部材１２０においては、衣服１０の着用者の腰に対応する位置のみに導電性編地１２６が用いられた。しかしながら、導電性編地１２６が用いられる位置はこれに限定されない。たとえば、導電性編地１２６は、着用者の肩に対応する位置（頻繁に動く部分）に用いられてもよい。また、不図示のＬＥＤ駆動回路と電子回路部材１２０との接続経路においてＦＰＣの曲げが必要な場合には、バッテリと電子回路部材１２０との接続経路においてＦＰＣの代わりに導電性編地１２６が用いられてもよい。これにより、ＦＰＣの曲げ部分で電気的な切断が生じる可能性を低減することができる。

（５−２）
また、上記実施の形態に従う、導電性編地１２６に形成された回路とＦＰＣ１２２に形成された回路との接続構造においては、保護剤接続部１６２が半田接続部１６０を覆っていた。しかしながら、保護剤接続部１６２は、必ずしも半田接続部１６０を覆っていなくてもよい。たとえば、保護剤接続部１６２は、半田接続部１６０と隣接する位置に設けられてもよい。この場合であっても、ＦＰＣ１２２と導電性編地１２６との接着面積が、半田接続部１６０だけでＦＰＣ１２２と導電性編地１２６とが接続されている場合よりも広くなる。したがって、導電性編地１２６の伸びが生じたとしても、半田接続部１６０に掛かる力が低減するため、ＦＰＣ１２２と導電性編地１２６との電気的な接続の切断が抑制される。

（５−３）
また、上記実施の形態に従う接続構造においては、導電性編地１２６に形成された回路とＦＰＣ１２２に形成された回路とが接続された。しかしながら、接続対象はこれに限定されない。たとえば、導電性編地１２６同士の接続においても上記接続構造を適用することができる。すなわち、少なくとも一方の接続対象が導電性編地１２６であれば、他方の接続対象は、導電性編地であっても、ＦＰＣであっても、回路基板であってもよい。

１０ 衣服、１００ 衣服本体、１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ，１１０Ｅ，１１０Ｆ 反射テープ、１１２ ＬＥＤ、１２０ 電子回路部材、１２２，１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃ，１２２Ｄ，１２４，１２４Ａ，１２４Ｂ ＦＰＣ、１２６ 導電性編地、１２８ 接続部、１３０，１３０Ａ，１３０Ｂ，１４０，１４０Ａ，１４０Ｂ，１５０，１５０Ａ，１５０Ｂ 配線、１３２，１４２，１５２，１５２Ａ，１５２Ｂ，１５２Ｃ 絶縁部、１６０ 半田接続部、１６２ 保護剤接続部。

Claims (5)

1. 伸縮性を有する第１部材上に形成された第１回路と、第２部材上に形成された第２回路との接続構造であって、
   前記第１部材は、金属繊維を編むことによって形成されており、
   前記第１及び第２回路は、第１及び第２配線をそれぞれ含み、
   前記第１配線は、前記金属繊維によって構成されており、
   前記第１及び第２配線が重畳する位置において、前記第１配線に半田が含浸することによって、前記第１及び第２配線が電気的に接続された第１接続部と、
   前記第１及び第２部材が重畳する位置において、前記第１部材に前記第１部材よりも伸縮性が低い第３部材が含浸することによって、前記第１及び第２部材が絶縁状態で接続された第２接続部とを備える、第１及び第２回路の接続構造。
2. 前記第２接続部は、前記第１接続部を覆う位置に形成されている、請求項１に記載の第１及び第２回路の接続構造。
3. 前記第３部材は、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ＥＶＡ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、スチレン系エラストマー樹脂、湿気硬化型ウレタン系樹脂及び反応型樹脂のいずれかである、請求項１又は請求項２に記載の第１及び第２回路の接続構造。
4. 前記第１及び第２部材の各々は、衣服に取り付けられ、
   前記第１部材は、前記衣服において前記第１部材の曲がりが発生する位置に配置される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の第１及び第２回路の接続構造。
5. 前記第１部材は、全体形状が帯状である導電性ハーネスであって、
   前記導電性ハーネスは、
   各々が帯長手方向で導通する複数本の伸縮性を有する導電部と、
   前記導電部の帯幅方向において前記導電部相互間に設けられた伸縮性を有する非導電部とを含み、
   前記導電部は、導電糸と弾性糸とが引き揃え又はプレーティングにより混用された糸により、スムース編、ゴム編、又はそれらの変形組織のいずれかの編組織で製編されている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の第１及び第２回路の接続構造。