JP2020510998A

JP2020510998A - フレキシブル回路における渦巻き相互接続

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Publication number: JP2020510998A
Application number: JP2019544050A
Authority: JP
Inventors: ゲラルドゥス・ティトゥス・ファン・ヘク; マルコ・バリンク; マルハレータ・マリア・デ・コーク
Original assignee: ネーデルランドセ・オルガニサティ・フォール・トゥーヘパスト−ナトゥールウェテンスハッペライク・オンデルズーク・テーエヌオー
Priority date: 2017-02-16
Filing date: 2018-02-16
Publication date: 2020-04-09
Also published as: TW201841322A; EP3364455A1; EP3583624A1; WO2018151597A1; US20200006205A1

Abstract

本開示は、フレキシブル電子回路（１００）及びその製造方法に関する。導電性トラックを備えたフレキシブル基板（３０）には、剛性のある電子部品（１０）が備えられる。部品（１０）は、両側に電気接点（１１、１２）を含む。導電性トラックは、接点のそれぞれの側部を起点とするが、接点（１１、１２）を分離する中心線（ＣＬ）に沿って部品に接近するように部品の周囲を部分的に渦巻く弧状部分を介して接点に接続する。本開示は、フレキシブル電子回路（１００）及びその製造方法に関する。導電性トラックを備えたフレキシブル基板（３０）には、剛性のある電子部品（１０）が備えられる。部品（１０）は、両側に電気接点（１１、１２）を含む。導電性トラックは、接点のそれぞれの側部を起点とするが、接点（１１、１２）を分離する中心線（ＣＬ）に沿って部品に接近するように部品の周囲を部分的に渦巻く弧状部分を介して接点に接続する。

Description

本開示は、フレキシブル電子回路及びその製造方法に関する。

洗浄可能な電子機器の熱成形中などの極端な機械的衝撃は、剛性部品と、より柔軟で伸縮性のある（印刷など）構造体との間の相互接続の課題をもたらす。いくつかの問題を軽減するために、剛性部品と伸縮性構造体の間の剛性の漸進的な移行、及び／又は、相互接続の近くの材料の特定の強化が提供されてもよい。これは、小さな曲げ半径を防ぐことにより、例えば電子機器の洗浄性及び熱成形性を向上させる可能性がある。別の可能性は、設計の中立線又はその近くに脆弱な相互接続を配置することである。

回路が曲げ、伸張及び／又は捩れ力を受けるとき、フレキシブル電子回路における相互接続の損傷抵抗を改善する要望が残っている。

この目的のために、本開示の第１の態様は、フレキシブル電子回路を対象とする。この回路は、フレキシブルホイル等の基板を備える。この回路は、基板上に配された少なくとも１つの（剛性）電子部品を備える。この部品は、その第１の側部に第１の電気接点を備え、反対側の第２の側部に第２の電気接点を備える。基板に配された導電性トラックは、第１の通路に沿って形成された第１の導電性トラックを含む。第１の通路は、電気接点の１つに接触する第１の接点パッドと、残りの導電性トラックに対する第１の主接続部との間を走る。第１の主接続部は、電子部品の第１の側部の方向に配される。第２の通路に沿って第２の導電性トラックが形成される。第２の通路は、電子部品の電気接点の他方と接触する第２の接点パッドと、導電性トラックの残りの部分に対する第２の主接続部との間を走る。第２の主接続部は、第２の側部、すなわち、第１の主接続部に関して電子部品の反対側に配される。言い換えれば、この部品は、これらの主接続部の間にあり、この部品の第１及び第２の側部はそれぞれ、第１及び第２の主接続部に面している。

有利には、第１の通路は、電子部品の中心線に沿った第３の側部からのみ電子部品に到達する第１の弧状部分を含む。中心線は、電子部品の第１の側部及び第２の側部を横切る電子部品の第３の側部で電子部品と交差する。さらに、前記中心線は、第１の電気接点を第２の電気接点の間に、すなわち分割する。同様に、第２の通路は、電子部品の中心線に沿って電子部品に接近するが、電子部品の第３の側部の反対側の第４の側部からのみ部品に到達する第２の弧状部分を含む。

電気接点間で部品の中央から部品に排他的に接続する接続部を提供し、反対側からの接続を回避することにより、接続は、より堅牢であることが分かる。例えば、基板が曲がっている場合、接続が外部からではなく中心線の方向からのみ接点に近づくため、電気接点との接続にすぐに歪みが掛かることはない。外部での電気接触を回避することにより、そこの歪みを回避できる。さらに、任意に接続を弧状又は曲線部分として作ることによって、様々な角度の通路を辿ることができ、通路が曲げ方向を横切る場所で基板をより簡単に曲げることができる。さらに、弧状部分は、巻きを解くことによる基板の局所的な捩れに対してより耐性がある場合がある。従って、電子回路の損傷抵抗は、曲げ、伸張及び／又は捩じり力を受けたときに改善される可能性がある。

半円形又は半楕円形の通路にわたって延びる弧状部分を提供することにより、通路は、起伏のある通路と比較して、相対的に短い通路に沿って異なる角度を辿ることができる。従って、通路が一方向に回転するように湾曲していることが好ましい場合がある。弧の長さが少なくとも９０度の角度の変化に対応するように通路に変化する方向を提供することにより、通路を横断する複数の方向に容易に曲げることができる。例えば捩れ及び／又は伸長の許容範囲をさらに改善するために、例えば９０度、１００度、１１０度又は１２０度を超える、好ましくは、９０から２７０度の平面角度である、より長い弧長を使用することができる。

電子部品の周りを少なくとも部分的に渦巻く又は旋回する弧状部分を提供することにより、様々な機械力に対する改善された耐性が提供され得る。部品の端から力を遠ざけることにより、剛性部品からフレキシブル基板を剥離することで接続が損傷するのを防ぐことができる。通路を横切る任意の折り目が部品又は少なくとも電気接点への接続から離れるように弧状通路を提供することにより、損傷をさらに軽減することができる。互いに対して回転対称になるように弧状部分を提供することにより、部品は、両方の接続に均等に歪みを分散しながら、いくらかの捩れに耐えることができる。

部品の片側の各主接続部が部品の反対側の接点に接続するように電気接点の接続を移動すると、いくつかの利点がある。例えば、弧状部分は、対応する接点に接続するために、端部の曲率を小さくする必要がある。さらに、場合によっては、弧状部分の配置がよりコンパクトになることがある。側部か部品に近づき、部品の下の埋め込み部分に移行する部分を持つことにより、接続は、中心線からそれぞれの接点に近づいて、接続の堅牢性を向上させることができる。特に、部品と部品の角部のトラックとの間の接続点を回避することにより、曲げ中の典型的な故障点を軽減できる。側部から埋め込み部分に近づく中心線に沿って１つ又は複数の接続を提供することは、弧状、直線状又は他の形状の部分にも利点を提供できることは理解されるであろう。

回路の残りの部分、特に主接続部と比較して、曲線部分に相対的に小さなトラックを提供することにより、曲線部分は、より柔軟になり得る。同時に、電気抵抗は、バスバーとして機能する、相対的に広い主部分によって最小化できる。従って、場合によっては、主接続部の最小トラック幅が、弧状部分の最小トラック幅よりも少なくとも２倍以上、例えば３から５倍広いことが望ましい場合がある（例えば、トラックの長さ又は電気通路を横切って）。湾曲部分と主接続部との間の急激な移行を避けるために、これらは、それぞれの弧状部分からそれぞれの主接続部に向かって広がる涙滴部分によって相互接続されてもよい。

本教示は、任意の形状部品に利点を提供し得るが、部品がその幅よりも長い長さを有し、湾曲部分が長辺のみから部品に近づく場合、さらなる利益が達成され得ることが認識される。その場合、フレキシブル基板と剛性部品と間の応力は、接続点での影響が少ない可能性がある。従って、電子部品の長さがその幅よりも大きい回路、例えば、少なくとも１．５倍、少なくとも２倍、又は、それ以上に大きい回路に対して追加の利点が提供され得る。例えば、電子部品は通常、長方形の形状をしていてもよい。長辺のみから部品への１つ以上の接続を提供することは、弧状、直線状又は他の形状の部分にも利点を提供できることは理解されるであろう。

基板が切除又は切断されて、少なくとも各弧状部分及び／又は部品の周囲に開口部が形成される場合、さらなる利点が提供され得る。そのような開口部を形成することにより、湾曲部分及び／又は構成要素は、基板への局所応力がより少なくなり、より自由に動くことができる。最も効果的なのは、例えば、弧状部分のそれぞれのトラック幅の５０％未満、好ましくは、例えば２０％未満、１０％未満であるの導電性トラックなしに基板のマージンを有して弧状部分の外縁に近接して、又は、マージンがなく、開口部が、下にある基板の弧状部分の上部に弧状部分の導電性トラックに直接的に隣接した状態で、弧状部分の外縁の近くに開口部を設けることである。

柔軟性を維持しながら堅牢性を向上させるために、製造後に回路を柔軟な層及び／又は伸縮可能な層で封入することができる。また、防水性の層を提供することにより、回路を様々な用途、例えば衣料品に統合することができる。例えば、電子回路は、水と接触している間、又は水に接触した後、又は、洗濯機で発生する可能性のある水に浸っている状態でも機能し続ける場合がある。最上層及び最下層を備えた防水性の層を提供することにより、回路をどちらの側からも簡単に封入することができる。例えば、保護層は、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）等の熱可塑性材料を含み得る。衣料品に加えて、本明細書で説明する回路には他の用途も想定され得る。例えば、非平面の物体には、例えば熱成形により成形される電子回路を含む湾曲したインターフェースが提供されてもよい。

本開示のさらなる態様は、フレキシブル電子回路を製造する方法に関連し得る。本方法は、本明細書に記載されるように、基板を提供する段階と、基板に導電性トラックを堆積する段階と、導電性トラック上に電子部品を配置する段階とを含み得る。この方法は、他の段階、例えば基板の開口部を切断して、導電性トラックの弧状部分を周囲の基板から切り離す。いくつかの実施形態では、切断の有無にかかわらず、回路は、熱可塑性層によって封入される。この回路はまた、別の物品、例えば衣類に統合され得る。

本開示の装置、システム及び方法の、これらの及び他の特徴、態様及び利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲及び添付の図面からよりよく理解されるであろう。

電子部品の周りに焦点を合わせたフレキシブル電子回路の実施形態の平面図を概略的に示す。電子回路を布地に接着するための段階の側面図を概略的に示す図である。電子回路を布地に接着するための段階の側面図を概略的に示す図である。複数の電子部品を備えるフレキシブル電子回路の実施形態の平面図を概略的に示す。異なる方向に沿って基板上に電子部品を配置する段階の比較を示す。異なる方向に沿って基板上に電子部品を配置する段階の比較を示す。切り込みの有無による基板の応力のシミュレーションによる比較研究の斜視図を示す。切り込みの有無による基板の応力のシミュレーションによる比較研究の斜視図を示す。電子回路の実施形態の拡大写真を示す。

以下、本発明の実施形態が示されている添付図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。実施形態は、本発明の可能性のある理想的な実施形態及び中間構造体の概略図及び／又は断面図を参照して説明することができる。説明及び図面において、同様の参照番号は全体を通して同様の要素を指す。相対的な用語及びその派生語は、次に説明されるか、又は議論中の図面に示される方向を指すと解釈されるべきである。これらの相対的な用語は、説明の便宜上のものであり、特に明記しない限り、システムを特定の方向で構築又は操作する必要はない。本明細書で使用される単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈がそうでないことを明確に示さない限り、複数形も含むことを意図している。「及び／又は」という用語は、関連する列記されたアイテムの１つ又は複数のありとあらゆる組み合わせを含む。用語「含む」及び／又は「含んでいる」は、述べられた特徴の存在を指定するが、１つ以上の他の特徴の存在又は追加を排除しないことが理解されるであろう。方法の特定の段階が別の段階に続くと呼ばれる場合、別の指定がない限り、特定の段階を実行する前に、他の段階に直接続くか、又は１つ以上の中間段階を実行できることがさらに理解されよう。

図１は、フレキシブル電子回路１００の一実施形態の平面図を概略的に示している。

図示の実施形態では、回路１００は、電子部品１０を備えた基板３０を備える。さらに、導電性トラック２０は、基板３０の上部に配置される。いくつかの実施形態では、電子部品１０は、電子部品１０の第１の側部１０ａにある第１の電気接点と、電子部品１０の第１の側部１０ａの反対側の第２の側部１０ｂにある第２の電気接点１２とを備える。

一実施形態では、導電性トラック２０は、電子部品１０の電気接点１１、１２の１つに接触する第１の接触パッド２１ｅと、電子部品１０の第１の側部１０ａに配される導電性トラック２０の残部に対する第１の主接続部２１ａとの間の第１の通路２１ａ〜ｅに沿って形成された第１の導電性トラック２１を含む。別の又はさらなる実施形態では、第２の導電性トラック２２は、電気部品１０の電気接点１１、２１の他方と接触する第２の接触パッド２２ｅと、電子部品１０の第２の側部１０ｂに配される導電性トラック２０の残部に対する第２の主接続部２２ａとの間にある第２の通路２２ａ〜ｅに沿って形成される。

好ましい実施形態では、第１の通路２１ａ〜ｅは、電子部品１０の中心線ＣＬに沿って第３の側部１０ｃから電子部品１０に近づく第１の弧状部分２１ｃを含む。中心線ＣＬは、電子部品１０の第１の側部１０ａ及び第２の側部１０ｂを横切り、電気接点１１、１２の間の電子部品１０の第３の側部１０ｃで電子部品１０と交差する。言い換えれば、第１の弧状部分２１ｃによって形成される電気接点は、電子部品１０が本質的に第３の側部１０ｃからのみ到達する（すなわち、基板３０を横断する平面図で見られるように合う、重なる、又は、交差する）。さらに、第２の通路２２ａ〜ｅは、第３の側部１０ｃの反対側の電子部品１０の第４の側部１０ｄから電子部品１０の中心線ＣＬに沿って電子部品１０に近づく第２の円弧部分２２ｃを含む。言い換えれば、第２の弧状部分によって形成される電気接点は、本質的に第４の側部からのみ部品に到達する。図から分かるように、他の側部、特に第１の側部１０ａ及び第２の側部１０ｂからの接続は、避けることが好ましい。

一実施形態では、弧状部分２１ｃ、２２ｃはそれぞれ、電子部品１０の電気接点１１、１２と電子回路１００に対する主接続部２１ａ、２２ａとの間の半円形又は半楕円の通路にわたって延び、弧長に沿ったそれぞれの弧状部分２１ｃ、２２ｃ弧に沿った方向は、９０度、例えば１００度、１１０度又は１２０度、好ましくは、９０度から２７０度の範囲の平面角度を超える角度θ１、θ２の変化に対応する。いくつかの実施形態では、弧状部分２１ｃ、２２ｃは、電子部品１０の周りで少なくとも部分的に渦巻き又は旋回する。好ましくは、第１の弧状部分２１ｃの形状は、第２の弧状部分２２ｃの形状に対して回転対称である。

一実施形態では、電子部品１０の第１の側部１０ａに配された第１の主接続部２１ａから始まる第１の導電性トラック２１は、第１の側部１０ａの反対側の第２の側部１０ｂに配された第２の電気接点１２に接続する。別の又はさらなる実施形態では、電子部品１０の第２の側部１０ｂに配された第２の主接続部２２ａから始まる第２の導電性トラック２２は、第２の側部１０ｂの反対側の第１の側部１０ａに配された第１の電気接点１１に接続する。

一実施形態では、第３の側部１０ｃから電子部品１０に近づく第１の導電性トラック２１の第１の弧状部分２１ｃは、中心線ＣＬから始まり電子部品１０と電子部品１０の下にある基板３０の部分３０ａとの間を進む第１の埋め込み部２１ｄに移行し、中心線ＣＬの方向から第１の接触パッド２１ｅに接続する。別の又はさらなる実施形態では、第４の側部１０ｄから電子部品１０に近づく第２の導電性トラック２２の第２の弧状部分２２ｃは、中心線ＣＬから始まり、電子部品１０と、電子部品１０の下にある基板３０の部分３０ａとの間を進む第２の埋め込み部分２２ｄに移行し、中心線ＣＬの方向から第２の接触パッド２２ｅに接続するが、第１の埋め込み部分２１ｄよりもＣＬの反対側から接続する。

埋め込み部分を介した接続により、電気接点、すなわち、短辺１０ａ及び１０ｂでの部品１０の外側の導電性材料を回避できることが理解されるであろう。さもなければ、短辺１０ａ及び１０ｂの外側に導電性材料が存在すると、例えば、基板が特定の半径にわたって曲げられたときにそれらの位置における剥離によって故障を引き越し得る。位置１０ａと１０ｂとが比較的離れており、部品１０の最短寸法で区切られた長辺の位置１０ｃ及び１０ｄと比較して、より剛性の高い部品１０の最長寸法分だけ離れているからである。

一実施形態では、それぞれの主接続部２１ａ、２２ａの最小トラック幅Ｗ１ａ、Ｗ２ａは、それぞれの弧状部分２１ｃ、２２ｃの最小トラック幅Ｗ１ｃ、Ｗ２ｃよりも広く、少なくとも２倍以上、例えば３から５倍広い。別の又はさらなる実施形態では、弧状部分２１ｃ、２２ｃは、それぞれの弧状部分２１ｃ、２２ｃからそれぞれの主接続部２１ａ、２２ａに向かって広がる涙滴部分２１ｂ、２２ｂによってそれぞれ主接続部２１ａ、２２ａに接続される。例えば、第１及び第２の主接続部２１ａ、２２ｂは、弧状部分２１ｃ、２２ｃのそれぞれのトラック幅Ｗ１ｃ、Ｗ２ｃと比較して、相対的に広い最小トラック幅Ｗ１ａ、Ｗ２ａを有する導電性トラック２０のそれぞれのバスバーである。

一実施形態では、電子部品１０は、基板３０の平面内の第１の方向Ｘに沿って、基板３０の平面内の第１の方向Ｘを横断する第２の方向Ｙに沿った幅Ｗ（図示せず）よりも大きい長さＬ（図示せず）を有する。好ましくは、第２の方向Ｙは、第１及び第２の導電性トラックが、その相対的に長い第３及び第４の側部１０ｃ、１０ｄから電子部品１０に近づくように、電子部品１０の第３の側部１０ｃ及び第４の側部１０ｄを通る中心線ＣＬと整列する。例えば、電子部品１０の長さＬは、その幅よりも少なくとも１．５倍、少なくとも２倍以上大きい。

一実施形態では、中心線ＣＬは、電子部品１０の相対的に長い側部を通る第１の中心線であり、電気接点１１、１２は、電子部品１０の相対的に短い側部１０ａ、１０ｂを通る別の中心線ＣＳに沿って配置される。例えば、電子部品１０は、長方形であり、第１及び第２の側部１０ａ、１０ｂは、長方形の相対的に短い辺を形成し、第３及び第４の側部１０ｃ、１０ｄは、長方形の相対的に長い辺を形成する。

一実施形態では、基板３０は切除されて、少なくとも弧状部分２１ｃ、２２ｃの各々の周囲に基板なしで開口部４１、４２を形成する。好ましくは、例えば、弧状部分のそれぞれのトラック幅Ｗ１ｃ、Ｗ２ｃの５０％未満、好ましくは、例えば２０％未満。１０％未満である導電性トラックなしに基板のマージンを有して、又は、マージンがなく、開口部４１、４２が、下にある基板の弧状部分の上部に弧状部分２１ｃ、２２ｃの導電性トラックに直接的に隣接した状態で、開口部４１、４２は、弧部部分２１ｃ、２２ｃの外縁に近接している。

いくつかの実施形態では、導電性トラック２１、２２は、導電性トラック２０を介して電子部品１０に電力を供給及び／又は制御するための電気接点１１、１２に接続される。例えば、この回路は、電池又はコントローラ（図示せず）を含む、又はこれらに接続され得る。一実施形態では、電子部品１０は、発光素子１３を備える。例えば、この回路は、照明を備える衣服を備えたウェアラブル電子機器に用途を見出すことができる。従って、本開示のいくつかの態様は、本明細書に記載の電子回路１００を含む衣類布地に関連し得る。さらなる態様は、電子回路１００を備える衣料品に関し得、衣料品は、電気接点１１、１２に対処するための電源及び／又はコントローラをさらに備える。他の用途又は態様は、例えば熱成形により成形される電子回路１００を備える湾曲したインターフェースを備えた非平面物体に関連し得る。

本開示の態様は、フレキシブル電子回路１００を製造する対応する方法にも関係し得る。このような方法は、例えば、基板３０を提供する段階、基板３０に導電性トラック２０を堆積する段階、及び、導電性トラック２０に電子部品１０を配置する段階を含み、基板、部品及びトラックは、回路に関して本明細書で説明されるように提供され得る。いくつかの実施形態では、この方法は、基板３０の開口部４１、４２を切断して、導電性トラック２０の弧状部分２１ｃ、２２ｃを周囲の基板３から切断することをさらに含む。他の又はさらなる実施形態では、電子部品１０は、弧状部分２１ｃ、２２ｃの導電性トラック（及びその下の基板）を介して周囲の基板３０に実質的に接続されるだけである。

本明細書で使用される「基板」という用語は、材料科学において、処理が行われる表面を含む物体として通常の意味を有する。基板は、その上に電子機器、例えば集積回路を製造するのに適している可能性がある。例えば、基板は、ポリエステルを含む。処理は、１つ以上の処理段階における基板上の電子構造体の製造を含むことができ、例えば、銀ペーストなどの材料を印刷して導電性トラックを形成し、通常は、部品とトラックとの間に導電性接着剤又は半田を使用して、電子部品のピックアンドプレースを行い、電子部品と基板との間にアンダーフィルなどの他の材料を堆積する。また、柔軟性を改善するための基板の開口部の切断、及び／又は、外部影響、例えば水又は摩耗及び裂けから保護するための回路の封止又は封入など、他の段階を使用してもよい。さらなる例示的な段階は、層の堆積、露光、硬化などを含み得る。

図２Ａ及び図２Ｂは、電子回路１００を布地６０に接着するための段階の側面図を概略的に示す。

一実施形態では、基板３０は、フレキシブルホイルである。典型的には、電子部品１０は、基板３０と比較して相対的に剛性である。いくつかの実施形態では、導電性トラック２０は、例えば、基板３０に堆積される。例えば、導電性トラック２０は、銀ペーストなどの印刷可能材料及び／又は可撓性材料を含む。いくつかの実施形態では、電子部品１０と電子部品１０の下の基板３０ａの部分との間、及び、接触パッド２１、２２の間、及び／又は第１の電気接点１１、１２の間の容積は、アンダーフィル材料５２で満たされる。堅牢性が向上する場合がある。

一実施形態では、回路１００、又は電子回路１００の少なくとも電子部品１０は、電子回路１００を例えば水及び／又は摩耗及び裂けから保護する保護層５１によって封入される。例えば、保護層５１は、電子回路１００が水中に沈んでいる間又はその後に機能し続けるようなものである。一実施形態では、保護層５１は、電子回路１００を両側から封入する上部層５１ａ及び下部層５１ｂを含む。例えば、保護層５１は、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）を含む。

一実施形態では、保護層５１、例えば熱可塑性材料は、部分的に溶融又は少なくとも軟化して、一体化された封入材料を形成する。同時に、又は順番に、回路を別の層、布地層６０に接着することができる。いくつかの実施形態では、布地層は、回路の両側から適用されてもよく、例えば、回路は、２つの衣服層の間に統合される。他の又はさらなる実施形態において、光源１３からの光を透過するために、衣類層の１つに穴が形成されてもよい。好ましくは、従って、保護層５１は、前記光に対して透過的である。

図３は、複数の電子部品１０を含むフレキシブル電子回路１００又は組立体の実施形態の平面図を概略的に示している。一実施形態では、電子回路１００は、本明細書で説明するように導電性トラック２０にそれぞれ接続された複数の電子部品１０を含む。例えば、導電性トラック２０は、１つ以上の電子部品１０を電子的にアドレス指定するための外部接点２０ａ、２０ｂ、２０ｃを含む。複数の部品を持つ回路は、例えば衣類などに用途を見出し得る。

この図に示されるように、主接続部２１ａ及び２１ｂが位置する側部１０ａ及び１０ｂは、その電気接点が位置する部品１０のそれぞれの面から離れる一般的な方向を指し得る。側部１０ｃ、１０ｄは、接点（図示せず）を分割する交差する中心線によって画定され得る横側面である。

図４Ａ及び図４Ｂは、電子部品１０を基板３０に配置する段階の比較を示し、その短辺１０ａ、１０ｂが導電トラック２０に面するか、その長辺１０ｃ、１０ｄが導電トラック２０に面するかのいずれかである。

図４Ｂに示される電子回路１００が、導電性トラック２０が、短い側部１０ａ、１０ｂの代わりに部品のより長い側部１０ｃ、１０ｄから接続するように部品１０が回転されるため、図４Ａと比較して曲げに対する改善された耐性を有し得る。図４Ａの構成が、特定の曲率半径「Ｒ」で破損「Ｆ」を示す場合があることが観察でき、これは、例えば、曲げられたときに導電性トラック２０を備えた比較的フレキシブルな基板３０から比較的硬い電子部品１０が剥離するためである。一方、図４Ｂの好ましい構成が、同じ曲率半径「Ｒ」で機能し続けることが観察でき、これは、比較的剛性の部品１０が、導電性トラック２０を横切る折り目に沿って長い側が配置されるためである。

フレキシブル電子機器の製造では、基板は、通常、ホイルを含む。「ホイル」という用語は、材料の１つ又は複数の層を含むシートを指す。好ましくは、ホイルは、ロールツーロール（Ｒ２Ｒ）又はロールツーシート（Ｒ２Ｓ）製造プロセスで使用できるように柔軟である。さらに、いくつかの目的のために、製品の柔軟性への影響を最小限に抑えて、衣類などの製品にフレキシブル電子回路を統合できることが望ましい。いくつかの実施形態において、基板３０（例えば、ホイル）は、比較的低い曲げ剛性、例えば、５００Ｐａ・ｍ^３未満、１００Ｐａ・ｍ^３未満、又は１０Ｐａ・ｍ^３未満でさえある曲げ剛性を有する場合、可撓性であると見なされ得る。他の又はさらなる実施形態では、電子回路１００は、基板３０が５センチメートル未満、例えば、回路が本質的な電子機能を失うことなく、３、２、１、さらには０．５センチメートル未満であるの曲率半径「Ｒ」にわたって巻かれるか又は曲げられ得る場合、可撓性であると考えられ得る。例えば、電子部品１０は、電子回路が曲げられている間または曲げられた後、機能性を維持し、導電性トラック２０に電気的に取り付けられている。

図５Ａ及び図５Ｂはそれぞれ、切り込み４１、４２（見えない）の有無による基板内の応力のシミュレーションによる比較研究の斜視図を示す。より高い応力は、暗い影で示される。例えば、一方で、図５Ａでは、導電性トラック２２（図示のために追加された）が部品に近づく側部１０ｄで、比較的大きな応力Ｓが剛性部品１０に隣接して局所化されることが観察され得る。他方、切り込み４１が、電子回路１００の電子的故障をおそらく防止するために、隣接領域の応力を緩和し得ることが理解されよう。

図６は、複数の部品を含む電子回路１００の実施形態の拡大写真を示す。例えば、差し込み図「Ａ」の部品は、電気接点間の部品の長い側部を通る中心線から始まる渦巻き状の導電性トラックに接続されている。一点鎖線で示すように、いくつかの実施形態では、部品の周りの導電性湾曲部分は、湾曲通路を横切る折り畳み線が部品と交差しないようにすることが好ましい。差し込み「Ｂ」のより伝統的な接続と比較して、接続「Ｂ」が、部品の角部に導電性トラックがあることを円で示しているが、これは、有利な接続「Ａ」では回避される。

これら又は他の実施形態の一般的な利点は、基板の構造化及び電子機器の設計による領域での経験的応力の低下とおそらく組み合わせて、より脆弱な領域に応力を向けることができるいくつかの態様を含み得る。例えば、より柔軟な基板／導電性トラックは、部品、例えば、ＬＥＤを外縁から（短辺）接続する必要がなく、中央から（長辺）接続する。ＬＥＤの端で曲がると、ＬＥＤから基板を「剥がす」ことで相互接続を危険にさらす可能性がある。基板が局所的に除去されると、これは緩和される。また、ＬＥＤの長辺は、短辺よりも脆弱ではない。これは、通常、フレキシブルデバイスがこの方向（長辺に垂直）でより小さい曲げ半径を処理できるためである。

さらに有利な側面／方向で／さらに有利な側面／方向から部品にアクセスするための導電性トラック設計（接触パッドを考慮すると最も論理的な部位から逸脱する可能性がある）と相互接続／接触パッドの局所的に周囲の機械的特性の変更により、さらなる利点が得られる可能性がある。機械的特性の調整は、材料の切り込み、穿孔、厚化又は薄化、又は、材料構造体のヤング率を下げることによって実現できる。

いくつかの実施形態による最適化は、部品の最も重要な端部の周りの最適な応力解放の生成と組み合わせて、部品を相互接続するための導電性構造体のアクセスを含み得る。例えば、導電性トラックは、原則的に接触がない部品の側部に移動する場合がある。曲がりくねった形状のトラックの周囲の基板を切除することにより、機動性が向上する。例えば、切り込みにより、重要な領域が部品の隣から部品の外縁に移動し、それによって電気接続が保護される。

明確化及び簡潔な説明のために、本明細書では同じ又は別個の実施形態の一部として特徴を説明しているが、本発明の範囲には、説明した特徴の全て又は一部の組み合わせを有する実施形態が含まれることが理解される。当然ながら、上記の実施形態又はプロセスの何れか１つを１つ又は複数の他の実施形態又はプロセスと組み合わせて、設計及び利点を見つけて一致させる際の更なる改善を提供できることを理解されたい。本開示は、ウェアラブル電子機器に特定の利点を提供し、一般に、フレキシブル電子回路のあらゆる用途に適していることが理解される。

本システム及び方法は、その特定の例示的な実施形態を参照して特に詳細に説明されているが、本発明の開示の範囲から逸脱することなく、当業者によって多数の修正及び代替的な実施形態が考案され得ることも理解されたい。例えば、特定の方法又は機能を実行するために配置及び／又は構築されるようにデバイス又はシステムが開示される実施形態は、本質的にこの方法又は機能を開示し、及び／又は、この方法又はシステムの他の開示される実施形態と組み合わせて開示する。さらに、方法の実施形態は、可能な場合、方法又はシステムの他の開示された実施形態と組み合わせて、それぞれのハードウェアでの実装を本質的に開示すると考えられる。さらに、非一時的なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体上におけるプログラム命令として具体化できる方法は、そのような実施形態として本質的に開示されていると考えられる。

最後に、上記の議論は、本システム及び／又は方法の単なる例示であることを意図しており、添付の特許請求の範囲を特定の実施形態又は実施形態のグループに限定するものとして解釈されるべきではない。従って、明細書及び図面は、例示的な方法でみなされるべきであり、添付の特許請求の範囲を限定することを意図するものではない。添付の特許請求の範囲を解釈する際、「含む」という用語は、所定の特許請求の範囲に記載されたもの以外の他の要素又は行為の存在を排除しないことを理解されたい。要素に先行する単語「ａ」又は「ａｎ」は、複数のそのような要素の存在を排除しない。特許請求の範囲内の参照符号は、その範囲を制限しない。いくつかの「手段」は、同じ又は異なるアイテム又は実装された構造又は機能によって表される。開示されたデバイス又はその部分のいずれも、特に明記しない限り、一緒に組み合わされるか、又はさらなる部分に分離されてもよい。特定の手段が相互に異なる請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。特に、請求項の全ての有効な組み合わせは、本質的に開示されていると見なされる。

１０電子部品
１０ａ第１の側部
１０ｂ第２の側部
１０ｃ第３の側部
１０ｄ第４の側部
１１電気接点
１２電気接点
１３発光素子
２０導電性トラック
２０ａ外部接点
２０ｂ外部接点
２０ｃ外部接点
２１第１の導電性トラック
２１ａ第１の通路
２１ｂ第１の通路
２１ｃ第１の通路
２１ｄ第１の通路
２１ｅ第１の通路
２２第２の導電性トラック
２２ａ第２の通路
２２ｂ第２の通路
２２ｃ第２の通路
２２ｄ第２の通路
２２ｅ第２の通路
３０基板
３０ａ基板の一部
４１開口部
４２開口部
５１保護層
５１ａ上部層
５１ｂ下部層
５２アンダーフィル材料
６０布地層
１００フレキシブル電子回路

Claims

基板（３０）;
電子部品（１０）であって、
前記電子部品（１０）の第１の側部（１０ａ）にある第１の電気接点（１１）、及び、
前記電子部品（１０）の前記第１の側部（１０ａ）の反対側の第２の側部（１０ｂ）にある第２の電気接点（１２）
を含む電子部品（１０）；
前記基板（３０）上に配された導電性トラック（２０）であって、
前記導電性トラック（２０）が、
前記電子部品（１０）の電気接点（１１、１２）の１つに接触する第１の接点パッド（２１ｅ）と、前記電子部品（１０）の第１の側部（１０ａ）に配された前記導電性トラック（２０）の残部に対する第１の主接続部（２１ａ）との間の第１の通路（２１〜ｅ）に沿って形成された第１の導電性トラック（２１）と、
前記電子部品（１０）の電気接点（１１、１２）の他の一方に接触する第２の接点パッド（２２ｅ）と、前記電子部品（１０）の第２の側部（１０ｂ）に配された前記導電性トラック（２０）の残部に対する第２の主接続部（２２ａ）との間の第２の通路（２２ａ〜ｅ）に沿って形成された第２の導電性トラック（２２）と、を備える導電性トラック（２０）と、
を備え、
前記第１の通路（２１ａ〜ｅ）が、前記電子部品（１０）の中心線（ＣＬ）に沿って前記電子部品（１０）に接近し、第３の側部（１０ｃ）からのみ前記電子部品（１０）に達する第１の弧状部分（２１ｃ）を含み、その中心線（ＣＬ）が、前記電気接点（１１、１２）の間で前記電子部品（１０）の第１の側部（１０ａ）及び第２の側部（１０ｂ）を横切る前記電子部品（１０）の第３の側部（１０ｃ）で前記電子部品（１０）と交差し、
前記第２の通路（２２ａ〜ｅ）が、前記電子部品（１０）の中心線（ＣＬ）に沿って前記電子部品（１０）に接近し、前記電子部品（１０）の前記第３の側部（１０ｃ）と反対側の第４の側部（１０ｄ）からのみ前記電子部品（１０）に達する第２の弧状部分（２２ｃ）を含む、
フレキシブル電子回路（１００）。
前記弧状部分（２１ｃ、２２ｃ）がそれぞれ、前記電子部品（１０）の電気接点（１１、１２）と、前記電子部品（１００）に対する前記主接続部（２１ａ、２２ａ）との間の半円形又は半楕円形の通路にわたって延び、弧長に沿ったそれぞれの弧状部分（２１ｃ、２２ｃ）に沿った方向が、９０度を超える角度（θ１、θ２）の変化に対応する、請求項１に記載のフレキシブル電子回路（１００）。
前記弧状部分（２１ｃ、２２ｃ）が、前記電子部品（１０）の周りで少なくとも部分的に渦巻く、請求項１又は２に記載のフレキシブル電子回路（１００）。
前記第１の弧状部分（２１ｃ）の形状が、前記第２の弧状部分（２２ｃ）の形状に対して回転対称である、請求項１から３の何れか一項に記載のフレキシブル電子回路（１００）。
前記電子部品（１０）の第１の側部（１０ａ）に配された前記第１の主接続部（２１ａ）から始まる前記第１の導電性トラックが、前記第１の側部（１０ａ）の反対側の前記第２の側部（１０ｂ）に配される前記第２の電気接点（１２）に接続する、請求項１から４の何れか一項に記載のフレキシブル電子回路（１００）。
前記第３の側部（１０ｃ）からのみ前記電子部品（１０）に接近する前記第１の導電性トラック（２１）の前記第１の弧状部分（２１ｃ）が、前記中心線（ＣＬ）から始まり、前記中心線（ＣＬ）の方向から前記第１の接点パッド（２１ｅ）に接続するように、前記電子部品（１０）と、前記電子部品（１０）の下にある前記基板（３０）の一部（３０ａ）との間を進む第１の埋め込み部分（２１ｄ）に移行する、請求項１から５の何れか一項に記載のフレキシブル電子回路（１００）。
前記弧状部分２１ｃ、２２ｃが接続する前記それぞれの主接続部（２１ａ、２２ａ）の最小トラック幅（Ｗ１ａ、Ｗ２ａ）が、少なくとも２倍だけ前記それぞれの弧状部分（２１ｃ、２２ｃ）の最小トラック幅（Ｗ１ｃ、Ｗ２ｃ）より幅が広い、請求項１から６の何れか一項に記載のフレキシブル電子回路（１００）。
前記弧状部分（２１ｃ、２２ｃ）が、前記それぞれの弧状部分（２１ｃ、２２ｃ）から前記それぞれの主接続部（２１ａ、２２ａ）に向かって広がるそれぞれの涙滴部分（２１ｂ、２２ｂ）によって前記それぞれの主接続部（２１ａ、２２ａ）に接続される、請求項１から７の何れか一項に記載のフレキシブル電子回路（１００）。
前記電子部品（１０）が、前記基板（３０）の平面における第１の方向（Ｘ）に沿って、前記基板（３０）の平面における第１の方向（Ｘ）を横切る第２の方向（Ｙ）に沿ったその幅（Ｗ）より大きい長さ（Ｌ）を有し、前記第１及び第２の導電性トラックが、その比較的長い第３及び第４の側部（１０ｃ、１０ｄ）から前記電子部品（１０）に接近するように、前記第２の方向（Ｙ）が、前記電子部品（１０）の第３の側部（１０ｃ）及び第４の側部（１０ｄ）を通る中心線（ＣＬ）に沿って位置する、請求項１から８の何れか一項に記載のフレキシブル電子回路（１００）。
前記基板（３０）が切除されて、少なくとも前記弧状部分（２１ｃ、２２ｃ）の各々の周囲に前記基板のない開口部（４１、４２）を形成し、前記開口部（４１、４２）が、例えば、前記弧状部分のそれぞれのトラック幅（Ｗ１ｃ、Ｗ２ｃ）の５０％未満の導電性トラックなしに基板のマージンを有して前記弧状部分（２１ｃ、２２ｃ）の外縁に近接している、請求項１から９の何れか一項に記載のフレキシブル電子回路（１００）。
少なくとも前記電子回路（１００）の前記電子部品（１０）が、保護層（５１）によって封入されている、請求項１から１０の何れか一項に記載のフレキシブル電子回路（１００）。
前記導電性トラック（２０）が、前記基板（３０）上に印刷されている、請求項１から１１の何れか一項に記載のフレキシブル電子回路（１００）。
請求項１から１２の何れか一項に記載のフレキシブル電子回路（１００）を備える衣料品。
基板（３０）を提供する段階；
前記基板（３０）に導電性トラック（２０）を堆積する段階；及び、
前記導電性トラック（２０）に電子部品（１０）を配置する段階を含み、
前記電子部品（１０）が、
前記電子部品（１０）の第１の側部（１０ａ）にある第１の電気接点（１１）、及び、
前記電子部品（１０）の第１の側部（１０ａ）の反対側の第２の側部（１０ｂ）にある第２の電気接点（１２）
を含み、
前記導電性トラック（２０）が、
前記電子部品（１０）の電気接点（１１、１２）の１つに接触する第１の接点パッド（２１ｅ）と、前記電子部品（１０）の第１の側部（１０ａ）に配された前記導電性トラック（２０）の残部に対する第１の主接続部（２１ａ）との間の第１の通路に沿って形成された第１の導電性トラック（２１）と、
前記電子部品（１０）の電気接点（１１、１２）の他の一方に接触する第２の接点パッド（２２ｅ）と、前記電子部品（１０）の第２の側部（１０ｂ）に配された前記導電性トラック（２０）の残部に対する第２の主接続部（２２ａ）との間の第２の通路に沿って形成された第２の導電性トラック（２２）と、
を備え、
前記第１の通路（２１ａ〜ｅ）が、前記電子部品（１０）の中心線（ＣＬ）に沿って前記電子部品（１０）に接近し、第３の側部（１０ｃ）からのみ前記電子部品（１０）に達する第１の弧状部分（２１ｃ）を含み、その中心線（ＣＬ）が、前記電気接点（１１、１２）の間で前記電子部品（１０）の第１の側部（１０ａ）及び第２の側部（１０ｂ）を横切る前記電子部品（１０）の第３の側部（１０ｃ）で前記電子部品（１０）と交差し、
前記第２の通路（２２ａ〜ｅ）が、前記電子部品（１０）の中心線（ＣＬ）に沿って前記電子部品（１０）に接近し、前記電子部品（１０）の前記第３の側部（１０ｃ）と反対側の第４の側部（１０ｄ）からのみ前記電子部品（１０）に達する第２の弧状部分（２２ｃ）を含む、
フレキシブル電子回路（１００）の製造方法。
前記方法が、前記基板（３０）の開口部（４１、４２）を切って前記導電性トラック（２０）の前記弧状部分（２１ｃ、２２ｃ）を前記周囲の基板（３）から切断する段階をさらに含み、前記電子部品（１０）が、前記弧状部分（２１ｃ、２２ｃ）の導電性トラックを介して前記周囲の基板（３０）に実質的に接続されるだけである、請求項１４に記載の方法。