JP5914951B2

JP5914951B2 - 電子部品実装用織地、電子部品実装体及びそれを用いた布帛

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Publication number: JP5914951B2
Application number: JP2012009054A
Authority: JP
Inventors: 敦士増田; 哲彦村上; 誠一高松; 伊藤　寿浩; 寿浩伊藤
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Fukui Prefecture
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Fukui Prefecture
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2032-01-19
Also published as: JP2013147767A

Description

本発明は、電子部品を実装可能な織地、その織地に電子部品を実装した実装体及びその実装体を配列した布帛に関する。

近年電子部品の小型化及び実装技術の進展により様々な製品に電子部品が搭載されるようになってきている。こうした電子部品は、一般に配線パターンが形成されたプリント基板に実装された状態で製品内部に搭載されている。プリント基板として柔軟性を有する合成樹脂製のシートを用いることで、携帯電話等の小型の電子機器の場合でも装置内部に高機能のプリント基板を配置できるようになってきており、電子部品を搭載した製品の範囲が拡がってきている。

衣服についても電子部品を搭載することが試みられており、例えば、特許文献１では、衣料の布面上の一部に糸及び糸の間隙を樹脂で充填固化して形成した平滑面上に電子デバイス、配線パターン及び電子回路をプリントにより形成したり、衣料を構成している繊維の一部に導電繊維を含有させて微小な電子チップからなる電子デバイスを導電繊維に直接接続して繊維素材と一体化された配線パターンや電子回路を形成する点が記載されている。また、特許文献２では、絶縁性の細長いストリップ状基板に導電体及び電子装置を搭載した機能糸と、複数の導電糸及び絶縁糸からなる経糸及び緯糸とを織り合わせて形成された織物が記載されている。また、特許文献３では、電気素子が実装される縦糸状体と、縦糸状体の電気素子に接続されるように編み上げられる横糸状体とを備える織物構造によるハイブリッド集積回路が記載されている。

特許第３７２３５６５号公報特開２００５−５２４７８３号公報特開２００３−１６１８４４号公報

特許文献１に記載されているように、衣料の一部を樹脂で充填固化する場合、樹脂で固化した部分の柔軟性や引張強度等の特性がそれ以外の部分と異なるため、衣料としての着用感や加工時の取り扱いに難点があり、また着用時においても引張りや折り曲げ等により破損するおそれがある。また、電子チップ等の電子デバイスを直接接続した導電繊維を用いて布帛に織成又は編成する場合電子デバイスが剥離するおそれがあり、導電繊維を織成又は編成して布帛にした状態で電子デバイスを導電繊維に直接接続する場合には、微小な電子チップを織り込まれた導電繊維に接続することは量産化の点で難点がある。

特許文献２では、絶縁性の細長いストリップ状基板に導電体及び電子装置を搭載した機能糸を用いているが、織物に対する引張りや折り曲げ等により導電糸との接続部分が外れたり、機能糸自体が破断するおそれがあり、取り扱いに制約を受けざるを得ない。また、特許文献３では、電気素子が実装される縦糸状体を用いているが、縦糸状体を用いて織物を織成する際に縦糸状体に折り曲げや引張りが加わるため、縦糸状体が破損するおそれがある。織物に縦糸状体を織り込んだ状態でも織物に加わる引張りや折り曲げに対して十分な強度を備えていない点で難点がある。

そこで、本発明は、引張りや折り曲げに対して従来の布帛と同様の耐久性を備えている電子部品実装用織地、電子部品実装体及びそれを用いた布帛を提供することを目的とするものである。

本発明に係る電子部品実装用織地は、少なくとも一部に導電糸が配列された経糸と絶縁糸が配列された緯糸とを織成して形成された複数の接続領域と、前記接続領域の間に絶縁糸が配列された経糸と前記緯糸とを織成して形成されるとともに電子部品を配置する空隙が形成可能となるように形成された実装領域とを備え、前記実装領域は、前記経糸及び前記緯糸が配列されていない範囲を設定することで、前記経糸及び前記緯糸を切断することなく空隙が形成される。
本発明に係る別の電子部品実装用織地は、少なくとも一部に導電糸が配列された経糸と絶縁糸が配列された緯糸とを織成して形成された複数の接続領域と、前記接続領域の間に絶縁糸が配列された経糸と前記緯糸とを織成して形成されるとともに電子部品を配置する空隙が形成可能となるように形成された実装領域とを備え、前記実装領域は、前記経糸の間を緯方向に拡げるように織成して空隙が形成される。
上記の電子部品実装用織地において、さらに、前記導電糸は、芯糸に金属繊維を巻き付けたカバーリング糸である。さらに、前記カバーリング糸は、金属繊維の撚数が１０００Ｔ／ｍ〜３５００Ｔ／ｍである。さらに、前記接続領域の前記経糸は、前記導電糸の両側に前記絶縁糸が配列されている。さらに、前記接続領域は、少なくとも一部の範囲に前記導電糸と交差するように補助導電糸が織り込まれている。

本発明に係る電子部品実装体は、上記の織地からなるテープ状の基体と、前記基体に実装された電子部品とを備えている電子部品実装体であって、前記基体は、両側部分に前記接続領域が形成されるとともに中央部分に前記実装領域が形成されており、前記電子部品は、両側に延設された接続端子部分を前記接続領域の前記導電糸に電気的に接続するとともに本体部分を前記実装領域に形成された空隙に配置している。

本発明に係る布帛は、上記の電子部品実装体を経方向又は緯方向に配列している。さらに、前記電子部品実装体を挿入保持する袋織部分と、前記袋織部分に交差するように織り込まれるとともに前記電子部品実装体の導電糸に電気的に接続する導電性接続糸とを備えている。

本発明に係る電子部品実装用織地は、上記のような構成を有することで、引張りや折り曲げに対して従来の布帛と同様の耐久性を備えることができる。

本発明に係る織地及び電子部品実装体に関する一部拡大平面図である。導電糸に関する一部拡大図である。織地の織組織の変形例に関する平面図である。織地の織組織の変形例に関する平面図である。接続領域の導電糸に接続する場合の織組織に関する平面図である。織地の織組織の変形例に関する平面図である。接続領域に補助導電糸を織り込んだ場合の変形例に関する説明図である。実装する電子部品の一例を示す斜視図である。電子部品を実装する工程に関する説明図である。図９に示すテープ状の電子部品実装体を布帛に織り込む織機に関する概略構成図である。電子部品実装体の切断に関する説明図である。電子部品実装体を織り込んだ布帛に関する一部拡大斜視図である。電子部品実装体を織り込んだ布帛に関する模式図である。図１３のＫ−Ｋで示す断面から見た図である。織地の電気的抵抗の測定結果に関する表である。電子部品実装体の光量の測定結果に関する表である。

以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。

図１は、本発明に係る織地及び電子部品実装体に関する一部拡大平面図である。図１（ａ）に示すように、織地１は、接続領域Ａ及び実装領域Ｂを備えており、実装領域Ｂは、接続領域Ａの間に形成されている。接続領域Ａでは、経糸として、並列配置された複数本の導電糸２及び複数本の絶縁糸３を用い、緯糸として複数本の絶縁糸４を用いて織成することで形成されている。また、実装領域Ｂでは、経糸として、複数本の絶縁糸５を用い、緯糸として複数本の絶縁糸４を用いて織成することで形成されている。実装領域Ｂの経糸である絶縁糸５は、中央及び両側の一部に配列されて、中央及び両側の経糸である絶縁糸５の間には経糸の配列されていない範囲が設けられている。

接続領域Ａでは、経糸の少なくとも一部に１本以上の導電糸が配列されていればよく、経糸をすべて導電糸とすることもできる。導電糸の本数は、接続領域Ａに流す電流量に応じて設定すればよく、導電糸の本数が増加する場合には接続領域Ａの緯方向の幅を拡げることで簡単に対応することができる。また、図１に示すように、導電糸の両側に絶縁糸を配列しておくことで、導電糸の緯方向へのずれを防止して接続領域の絶縁性を高めることができる。

実装領域Ｂでは、経糸及び緯糸に絶縁糸を用いて実装する電子部品の本体部分が絶縁糸で囲まれることで、絶縁性を高めることができる。また、経糸及び／又は緯糸を配列していない範囲を設けた織組織とすることで経糸及び／又は緯糸がずらしやすくなり、電子部品の本体部分を収容する空隙を形成可能とすることができる。

織地１をテープ状に細幅で織成して織物や編物に挿入するためには、織成動作又は編成動作の際に生じる織地の伸縮に対して導電糸が物理的及び電気的に影響を受けることなく伸縮する必要がある。通常の織成動作及び編成動作の場合、織地の伸度が５％以上でも破断することがなければ通常の糸と同様に取り扱うことが可能であり、織地の伸度が１０％となるまでに接続領域の電気抵抗の変動幅が１０％以下に抑えられる耐伸縮性を備えていれば、織地を織物や編物等の布帛に使用することができる。

織地の耐屈曲性については、織地に緯方向の折り目が付くように折り畳んで屈曲させる負荷動作を繰り返し行うことで評価することができる。こうした負荷動作を１００回繰り返した後に接続領域の電気抵抗の変動幅が５％以下に抑えられる耐屈曲性を備えていれば、通常の布帛と同様に、巻取り、捩り、折り曲げ等を行うのに十分な耐屈曲性を有すると評価できる。

織地を組織する絶縁糸は、比誘電率が４以下の電気的に絶縁性のものが好ましい。具体的には、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＴＴ（ポリトリメチレンテレフタレート）又はＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等のポリエステル系繊維、ナイロン（ポリアミド繊維）、アラミド（芳香族ポリアミド繊維）、ポリプロピレン又はポリエチレン等のポリオレフイン系繊維、アクリル等の合成繊維、ガラス繊維等の無機繊維、レーヨン、アセテート等の化学繊維、綿、麻、ウール又は絹等の天然繊維が挙げられる。また、これらの繊維を複数種類混合した複合繊維を用いてもよい。

導電糸としては、銅繊維、錫メッキ銅線、錫青銅繊維、ステンレス繊維等の金属繊維からなる糸、合成繊維等の公知の繊維に金属メッキ等により導電性を付与した糸、芯糸の周囲に金属繊維をカバーリング加工した糸といったものが挙げられる。また、こうした糸を複数本合わせて撚りをかけるか又は組紐状に組織して導電糸として用いることで、許容電流量を増加させることができる。カバーリング糸は、柔軟性及び伸縮性を備えており、織成する場合の耐久性も備えていることから、電子部品実装用織地には好適である。導電糸は、電気的に低抵抗のものが望ましく、具体的には電気抵抗が０．１Ω／ｍ〜２０Ω／ｍのものを使用するとよい。

カバーリング糸は、銅繊維、錫メッキ銅線、錫青銅繊維、ステンレス繊維等の金属繊維を芯糸の周囲にカバーリング加工したものである。芯糸としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＴＴ（ポリトリメチレンテレフタレート）又はＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等のポリエステル系繊維、ナイロン（ポリアミド繊維）、アラミド（芳香族ポリアミド繊維）、ポリプロピレン又はポリエチレン等のポリオレフイン系繊維、アクリル等の合成繊維、ガラス繊維等の無機繊維、レーヨン、アセテート等の化学繊維、綿、麻、ウール又は絹等の天然繊維といった繊維からなる糸を用いるとよく、これらの繊維を複数種類混合した複合繊維からなる糸を用いてもよい。電子部品をハンダ等で実装する場合には、１５０℃以上の耐熱性を有し熱変形の少ない繊維素材が好ましい。

カバーリング加工としては、シングルカバーリング加工及びダブルカバーリング加工があり、図２には、芯糸２ｂの周囲に金属繊維２ａを２重に巻き付けたダブルカバーリング加工を施した導電糸を示している。こうしたダブルカバーリング糸を用いることで、金属繊維２ａの一部が断線しても導通状態が維持されるようになる。

導電糸の力学特性については、カバーリング加工する金属繊維の撚数が増えるほど芯糸と同じ特性を有するようになる。織地１が湾曲または伸縮しても導電糸２が断線したりずれることなく織地１の変形に追従することが可能となるには、撚数を５００Ｔ／ｍ以上に設定すればよい。撚数が５００Ｔ／ｍより小さい場合には、導電糸が織地の変形に十分追従することが困難となって実用的でない。撚数を１０００Ｔ／ｍ以上とすることがより好ましく、撚数が２０００Ｔ／ｍ以上になると導電糸の屈曲耐久性が著しく向上するようになる。

導電糸の電気的特性については、電子部品を織地の接続領域に実装する場合に、導電糸表面に露出する金属繊維の表面積が大きいほど接続部位の接触抵抗が低下するため、金属繊維の撚数が多いほど表面積が大きくなって接触抵抗を低く設定できる。一方、導電糸の単位長さの電気抵抗は撚数が少ない方が低下するようになる。撚数が３５００Ｔ／ｍを超えると、導電糸の単位長さの電気抵抗が大きくなって電子部品の配線としては好ましくない。

以上のような導電糸の力学特性及び電気的特性を考慮すれば、導電糸として金属繊維を巻き付けたカバーリング糸を用いた場合、金属繊維の撚数を１０００Ｔ／ｍ〜３５００Ｔ／ｍとすることが好ましい。

図１（ｂ）に示すように、電子部品を織地１に実装する場合には、実装領域Ｂの中央の経糸である絶縁糸５を両側にずらすことで実装用の空隙を形成し、形成された空隙に電子部品の本体部分６を収容する。また、本体部分６の両側から延設された接続端子部分７は、接続領域Ａに配置されて、接続材８により導電糸２に接続固定される。接続材８としては、ハンダ等の導電材、導電性ペースト等の導電性接着剤、カシメ等の金属部品を用いることができる。

実装する電子部品としては、本体部分６から両側に延設して接続端子部分７が設けられたものであれば、実装することができ、特に限定されない。例えば、柔軟性を有する基板上に、ＬＥＤ素子等の発光素子、圧力検知センサや生体情報検知センサ等の検知素子といった小型の素子を搭載して本体部分とし、基板の両側に配線パターンにより接続端子部分を形成した電子部品を実装することができる。

このように織地１に形成した組織の間の空隙に電子部品の本体部分６を装着することで、本体部分６が経糸及び緯糸により安定した状態で保持されるようになる。また、織地１の接続領域Ａは、実装領域Ｂよりも糸密度が大きく厚くなるため、本体部分６が接続領域Ａの間に埋め込まれて本体部分６が織地１により保護された状態になるので、電子部品を実装した状態で通常の織地と同様に取り扱った場合に、電子部品が受けるダメージを軽減することができる。特に、複数の電子部品を経方向に所定間隔を空けて実装する場合には、本体部分６の経方向の幅以上の間隔を空けて実装すれば、通常の織地と同様の柔軟性を持たせることができる。また、実装領域Ｂでは、経糸の配列されていない領域が設けられているため、通気性に優れた構造となっており、電子部品に通電した際に発生する熱を速やかに放熱することができる。

織地１の接続領域Ａでは、複数の導電糸２が並列配置されているので、電子部品の接続端子部分７との間の電気的な接続を確実にすることができ、導電糸２の一部が剥離したとしても導通状態を保持することが可能となる。また、接続領域Ａでは、経糸及び緯糸が密に配置されて導電糸２がずれにくい組織となっており、接続端子部分７と安定した導通状態を確保することができる。この場合、経糸に用いられる導電糸２よりも緯糸に用いられる絶縁糸４を太くすることで、経糸及び緯糸の交差部分では、細い導電糸２が太い絶縁糸４に巻き付くように密着して湾曲した状態となり、導電糸２がさらにずれにくくなる。また、導電糸２が湾曲した状態となるため、織地１の伸縮及び湾曲等の変形に対して耐久性を高めることもできる。

織地１を折り曲げたり捩った場合に両側の接続領域Ａが接触することが考えられるが、接続領域Ａの経糸及び緯糸の交差部分において絶縁糸４が導電糸２よりも突出するように組織すれば、導電糸２同士の接触を防止することができる。また、織地１全体に絶縁被膜をコーティング加工すれば接続領域Ａの導電糸２同士の接触を確実に防止できる。こうした絶縁被膜の材料としては、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステル系エラストマー、ポリイミド樹脂、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂等が挙げられ、これらの樹脂材料以外にも、電気的絶縁性を有して絶縁被膜を形成した際に織地の柔軟性を損なわないものであれば使用することができる。

図３及び図４は、織地１の織組織の変形例に関する平面図である。図面では、導電糸を太い線で描き、絶縁糸を細い線で描いており、上下方向が経方向で、左右方向が緯方向となっている。図３（ａ）では、両側の接続領域Ａに複数本の導電糸を並列配置し、実装領域Ｂには、両側以外に経糸を配列しておらず、実装領域の厚さを薄くした織組織となっている。図３（ｂ）では、実装領域Ｂにおいて、中央部分に経糸を配列せず、さらに緯糸を電子部品の実装箇所では配列しないようにしているので、経糸及び緯糸の存在しない空隙Ｓが形成されるようになっている。そのため、実装領域Ｂを薄くすることができるとともに厚みのある電子部品でも容易に実装することができる。

図４（ａ）では、図３（ａ）に示す織地の一方の側の接続領域Ａに２本セットの導電糸を３セット間隔を空けて配列している。そのため、各セットの導電糸を異なる信号ラインとして使用すれば、実装した複数の電子部品を個別に動作させるようにすることができる。図４（ｂ）では、図３（ｂ）に示す織地の一方の側の接続領域Ａに３セットの導電糸を配列しており、図４（ａ）に示す例と同様に実装した複数の電子部品を個別に動作させることが可能となる。

図５は、接続領域の導電糸に接続する場合の織組織に関する平面図である。図５（ａ）では、接続領域Ａの一部の範囲Ｔについて導電糸を表側又は裏側に露出するように織成している。すなわち、左側の接続領域Ａでは、範囲Ｔにおいて経糸である導電糸が緯糸と交絡することなく表側に露出して緯糸である絶縁糸は裏側に隠れるようになっており、右側の接続領域Ａでは、範囲Ｔにおいて経糸である導電糸が裏側に隠れて緯糸である絶縁糸が表側に露出するようになっている。そのため、範囲Ｔにおいて表側から電源ラインが接触する場合には、左側の接続領域Ａでは電源ラインと導電糸とが導通した状態となり、右側の接続領域Ａでは電源ラインと導電糸とは導通状態とはならない。また、裏側から電源ラインが範囲Ｔに接触する場合には、右側の接続領域Ａでは電源ラインと導電糸とが導通した状態となり、左側の接続領域Ａでは電源ラインと導電糸とは導通状態とはならない。こうして２つの接続領域Ａに選択的に電源ラインを接続することが可能となる。

図５（ｂ）では、右側の接続領域Ａに複数本の導電糸を絶縁糸で区分けした複数の信号ラインが配列されており、経方向に範囲Ｔが信号ラインの数に対応して設定されている。各範囲Ｔでは、１つの信号ラインのみ裏側に導電糸が露出するようになっている。そのため、信号ラインに対応する供給ラインを各範囲Ｔに対して交差するように接触させることで、各範囲Ｔにおいて１つの供給ラインに１つの信号ラインを導通させることができる。したがって、供給ラインに選択的に信号を供給することで、各信号ラインに接続する電子部品を選択的に動作させることが可能となる。このように、織組織により接続領域の導電糸に電源ラインや供給ラインを接続して選択的に導通させるように配線パターンを形成することができる。

上述した例では、１つの実装領域の両側に接続領域を配置しているが、実装領域を複数配列してそれぞれの実装領域の両側に接続領域を配置した織地とすることも可能で、こうした織地に電子部品を２次元配置して実装することができる。

図６は、織地１の織組織の変形例に関する平面図である。この例では、シャットル織機により２本の緯糸を２回ずつ織り込んでいき、電子部品の実装箇所では、２本の緯糸を途中で折り返して経糸を両側に寄せるように織成する。経糸を両側に寄せた箇所には空隙Ｓが形成されている。こうして空隙Ｓを形成すれば、空隙Ｓの両側の糸密度が高くなり、空隙Ｓに収容する本体部分を保護することができ、経糸が緯糸で寄せられているので、経糸がバラけることなく安定した状態となる。

図７は、接続領域に補助導電糸を織り込んだ場合の変形例に関する説明図である。図７（ａ）は、図３（ａ）に示す織地において、接続領域の導電糸２を１本織り込むとともに導電糸２に交差するように補助導電糸９を織り込んでいる。そして、電子部品の接続端子部分との接続部位Ｕでは、補助導電糸９を緯方向に内側に向かって織り込むことで、接続部位Ｕの導電糸の接触面積を大きくしている。補助導電糸９は、ジャガード織等により経糸とは別に織り込むことで、電子部品の接続部位に応じて織り込む位置を適宜変更することができる。また、経糸である導電糸２とは別に補助導電糸９を織り込めるので、導電糸２が複数本の場合でもすべての導電糸２と交差させて補助導電糸９を織り込むことも可能で、接続領域の導電糸を面状に形成することができる。補助導電糸９としては、導電糸２と同様の糸を使用することができ、上述したカバーリング糸が好適である。

図７（ｂ）は、図３（ｂ）に示す織地において、図７（ａ）と同様に補助導電糸９を織り込み、空隙が形成されている位置において補助導電糸９を緯方向に内側に向かって織り込んで接続部位Ｕの導電糸の接触面積を大きくしている。また、図７（ｃ）は、図６に示す織地において、経糸を寄せた箇所で補助導電糸９を緯方向に織り込んで接続部位Ｕの導電糸の接触面積を大きくしている。この例では、接続領域Ａの導電糸２に交差するように補助導電糸９を織り込み、電子部品の接続部位では補助導電糸９を緯方向に織り込むことで、電子部品の接続端子部分との接触面積を増加させて実装性の向上及び接触抵抗の低下を実現することができる。なお、補助導電糸は、接続領域の少なくとも一部の範囲に導電糸に交差するように織り込んであればよく、例えば、接続部位のみに織り込むようにすることもできる。

図８は、実装する電子部品の一例を示す斜視図である。電子部品１０は、フレキシブル基板１１の上面にＬＥＤ素子１２及び電流調整用抵抗１３が搭載されており、これらの部品に配線パターンにより導通する接続パッド１４が両側に形成されている。図９は、電子部品１０を実装する工程に関する説明図である。織地１は、細幅のテープ状に形成されており、図示せぬ搬送装置により長手方向に搬送されるようになっている。そして、織地１の接続領域Ａに所定間隔を置いて形成された接続箇所に電子部品１０を実装装置２０により配置して、接続パッド１４を接続領域Ａに接続材により接続固定する。こうして電子部品を実装した電子部品実装体を製造することができる。

電子部品実装体を経糸及び／又は緯糸の一部に用いて織り込むことで、電子部品実装体を担持した布帛を構成することができる。布帛が編物である場合には、経挿入糸及び／又は緯挿入糸として編み込むことで、布帛を構成することができる。

図１０は、図９に示すテープ状の電子部品実装体を布帛に織り込む織機に関する概略構成図である。こうした織機は、特開２０１１−０４２８９７号公報に記載されているとおり、公知のものである。織機では、複数の経糸Ｃをビーム１００から配列して送り出し経糸Ｃを開口機構１０１により開口させ、緯糸Ｄをボビン１０２より給糸して開口された経糸Ｃの間にレピアヘッド１０３により緯入れし緯糸Ｄを経糸Ｃの間に筬１０４により筬打ちして織成する。所定本数の緯糸Ｄを織成した後、複数の電子部品を長手方向に所定間隔で実装した電子部品実装体Ｅをリール１０５から給糸して開口された経糸Ｃの間にレピアヘッド１０６により緯入れし電子部品実装体Ｅを打ち込みグリッパ１０７により打ち込む。その際に給糸される電子部品実装体Ｅの電子部品を検知センサ１０８により検知し、電子部品実装体Ｅの電子部品が給糸経路の所定位置に設定されるように給糸制御する。この例では、電子部品実装体Ｅに実装された電子部品Ｆを布帛の緯方向に所定の数だけ配列するために、図１１に示すように、電子部品実装体Ｅを所定の長さＬずつ切断して織機により布帛に織り込んでいく。図１２は、電子部品実装体Ｅを織り込んだ布帛Ｇに関する一部拡大斜視図である。電子部品実装体Ｅは、袋織により形成された担持部分Ｈの内側に収容された状態で織り込まれている。

このように電子部品実装体Ｅを布帛に織り込むことで、織り込む際に電子部品にほとんどダメージを受けることがない。また、袋織により保護されているので、布帛に織り込まれた状態でも受けるダメージを小さくすることが可能となる。また、袋織の内部に織り込んだ電子部品実装体ＥにＬＥＤ素子等の発光部品が搭載されている場合には、布帛を薄地に仕上げることで、発光する光をほとんど遮ることなく透過させることができる。

図１３は、複数の電子部品実装体Ｅを織り込んだ布帛Ｇに関する模式図である。この例では、緯方向に複数の電子部品実装体Ｅを袋織された担持部分Ｈ内に織り込んでおり、電子部品実装体Ｅの片方の端部に供給ラインＩ及びＪが設けられている。図１４は、図１３のＫ−Ｋで示す断面から見た図で、電子部品実装体Ｅと供給ラインＩ及びＪとの交差部分を示している。

供給ラインＩ及びＪは、織地１に使用されている導電糸と同様の導電性接続糸を経方向に織り込んで形成されており、担持部分Ｈでは、供給ラインＪの導電糸は袋織の上側に織り込まれ、供給ラインＩの導電糸は袋織の下側に織り込まれている。そして、電子部品実装体Ｅの織地の両側の接続領域Ａ１及びＡ２は、担持部分Ｈに交差する範囲において、接続領域Ａ１の導電糸は織地の上側に露出しており、接続領域Ａ２の導電糸は織地の下側に露出するように織り込まれている。そのため、接続領域Ａ１と供給ラインＪとが布帛Ｇの上側で接触可能な状態に設定され、接続領域Ａ２と供給ラインＩとが布帛Ｇの下側で接触可能な状態に設定される。接続領域Ａ１及び供給ラインＪの交差部分並びに接続領域Ａ２及び供給ラインＩの交差部分がそれぞれ常時接触状態となって安定した導通状態が維持できる場合には、供給ラインＩ及びＪに電源を接続して電子部品実装体Ｅに電源を供給することができる。

また、接続領域Ａ１及び供給ラインＪの交差部分に布帛Ｇの上側から接続材を付与して導通状態とし、接続領域Ａ２及び供給ラインＩの交差部分に布帛Ｇの下側から接続材を付与して導通状態とすれば、供給ラインＩ及びＪを電源に接続することで電子部品実装体Ｅにそれぞれ電源を確実に供給することができる。電源供給ラインの外に信号供給ラインが必要な場合には、供給ラインＩ及びＪに並列して供給ラインを追加配置すればよく、必要に応じて容易に供給ライン等の配線パターンを形成することができる。接続領域と供給ラインとを接続する接続材としては、上述した接続材と同様に、ハンダ等の導電材、導電性ペースト等の導電性接着剤、カシメ等の金属部品を用いることができる。

このように、電子部品実装体を織り込むとともに供給ラインについても導電糸を布帛に織り込んで形成することで、電子部品を担持するとともに通常の布帛と同様の柔軟性及び耐久性を備えた布帛を得ることができる。

［実施例１］
図１に示す織組織の織地をニードル織機により織成した。経糸には、以下の糸を用いた。緯糸には、経糸に用いた絶縁糸と同じ糸を用いた。なお、ニードル織機のキャッチスレッド（バインダースレッド）としてポリエステル仮撚加工糸（５６デシテックス／２４ｆ）を使用した。
＜絶縁糸＞
ガラス繊維カバーリング糸（芯糸；ガラス繊維からなる長繊維糸で繊度２２５デシテックス、鞘糸；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維からなる長繊維糸で繊度５６デシテックス／２４ｆ×２本（ダブルカバーリング加工、撚り数１０００Ｔ／ｍに設定））
＜導電糸＞
アラミド繊維カバーリング糸（芯糸；アラミド繊維からなる紡績糸で太さ３０／１、鞘糸；錫メッキ銅線（径０．０５ｍｍ）×２本（ダブルカバーリング加工、撚り数３５００Ｔ／ｍ））
導電糸の電気抵抗は、測定器（株式会社アドバンテスト製；デジタル・マルチメータR6552）を用いて四端子法で測定した結果、１１Ω／ｍであった。織成された織地の幅は約１６ｍｍで、両側に５本ずつ導電糸を配置して接続領域とし、中央部分には経糸を配列しない範囲が形成された実装領域とした。

得られた織地を長さ１０６ｍｍで切断して引張試験機（株式会社島津製作所製；オートグラフＡＧＳ−１ｋＮＧ）にセットし、織地の長手方向の引張試験を行った。引張試験により伸長した織地の接続領域の電気抵抗を測定器（HIOKI 3801 DIGITAL HITESTER）を用いて測定した。測定結果を図１５に示す。測定結果をみると、引張試験前の織地の電気抵抗は０．３Ωで、伸長率が１０％以上となっても電気抵抗に変化はみられなかった。したがって、織地を張設した状態で織り込む場合でも十分な耐久性を備えていることがわかる。

得られた織地を１．５ｍで切断して中央部分で２つに折り畳み、折り畳み部分を手で押さえ付ける耐久性試験を行った。織地の導電糸の両端部の間の電気抵抗を測定器（株式会社アドバンテスト製；デジタル・マルチメータR6552）を用いて四端子法で測定した結果、折り畳み前の電気抵抗が１．８５Ω／ｍで、１００回の折り畳み動作を繰り返した後の電気抵抗が１．８７Ω／ｍであった。したがって、得られた織地は、折り畳み等に対して十分な屈曲耐久性を備えていることがわかる。

［実施例２］
実施例１で得られた織地に、図８に示すような電子部品（フレキシブル基板；幅５ｍｍ×長さ１５ｍｍ×厚さ１．２ｍｍ、搭載されたＬＥＤ素子；幅１．２ｍｍ×長さ１．５ｍｍ×厚さ１．１ｍｍ）を図１に示すように実装し、市販されているハンダにより接続領域の導電糸に接続固定した。両側の接続領域の導電糸を電源に接続したところ、ＬＥＤ素子が発光して接続領域を介して導通状態となっていることが確認できた。

次に、得られた織地に上述した電子部品を実装した電子部品実装体について同様の引張試験を行った。電子部品実装体を長さ１００ｍｍで切断し、２個の電子部品が実装されたものを織地の場合と同様の引張試験機にセットして長手方向の引張試験を行い、引張試験中に電子部品には電源を供給してＬＥＤ素子を発光状態とし、ＬＥＤ素子の光量を色彩照度計（コニカミノルタセンシング株式会社製；ＣＬ−２００）により測定した。測定結果を図１６に示す。測定結果をみると、伸長率が１０％以上となっても光量がわずかに減少するのみで、電子部品実装体が引張られた状態でも電流量がほとんど減少することなく電源供給が行われており、十分な耐久性を備えていることがわかる。

１００ｍｍの長さに切断した電子部品実装体を引張試験機にセットして、５％伸長して１０秒間保持した後伸長のない状態に戻す引張動作を２０回繰り返す耐久試験を行った。耐久試験の間ＬＥＤ素子は発光状態とした。試験後電子部品実装体の外観を観察したが、特段の形状変化は見られなかった。また、試験の間ＬＥＤ素子の発光状態に変化は見られなかった。１００ｍｍの長さに切断した電子部品実装体を二つ折りに折り畳み、折れ曲った箇所を手で押え付ける耐久試験を行ったが、電子部品実装体に折り跡が付くことはなく、ＬＥＤ素子の発光状態にも変化は見られなかった。

［比較例］
フレキシブル基板用フィルム（サンハヤト株式会社製；厚さ５０μｍ）に上述した電子部品を実装し、電子部品実装体と同様のサイズに切断して引張試験を行った。フィルムに引張力を加えた直後にＬＥＤ素子が発光しなくなり、フィルムに形成された配線パターンが断線しているのが確認された。したがって、従来のフィルム状基板を織り込んで布帛を織成することは技術的に困難であると考えられる。

［実施例３］
実施例２で得られた電子部品実装体を図１０に示す織機を用いて織り込んだ布帛を織成した。経糸及び緯糸として、ポリエステル繊維からなる長繊維糸（１６７デシテックス／４８ｆ）を用い、経糸密度１１０本／インチ及び緯糸密度６５本／インチで織成した。電子部品実装体を織り込む担持部分は平袋織で形成し、緯方向に電子部品実装体を織り込んだ。電子部品実装体の片方の端部には導電性接続糸を図１３に示すように織り込み、電子部品を担持する布帛を得た。なお、導電性接続糸は、実施例１の導電糸と同様のダブルカバーリング糸を使用した。

布帛に織り込まれた導電性接続糸に電源を接続したところ、電子部品実装体に搭載されたＬＥＤ素子はすべて発光状態となり、織機による織成動作による電子部品実装体への影響はほとんどないことが確認された。また、布帛に織り込む前と織り込んだ後の電子部品実装体のＬＥＤ素子の光量を比較すると、ほとんど変化は見られなかった。したがって、電子部品実装体を用いて布帛を製造することで、電子部品にほとんどダメージを与えることなく布帛に織成することができ、従来と同様の柔軟性及び耐久性を備えた布帛が得られる。

本発明に係る織地は、通常の織地と同様に柔軟性を備えるとともに接続端子部分を有する様々な電子部品を実装することが可能で、例えば、ＬＥＤ素子、圧力検知センサ、生体情報検知センサ等を実装することで、衣類や内装材（床面シート材、壁面シート材、天井シート材等）に様々な機能を持たせることができる。衣類にＬＥＤ素子を取り付けることで装飾性加味することができ、衣類に生体情報検知センサを組み込むことで、脈拍、血圧等の生体情報を常時検知することが可能となる。衣類の場合には、従来の衣類と同様の柔軟性を備えているため、違和感なく着用することができ、着用した際に加わる変形にも十分な耐久性を備えている。消防服等の特殊な用途の衣類の場合には、その用途に応じたセンサ（熱検知センサ）を取り付けて機能性を向上させることも可能である。

内装材にＬＥＤ素子を取り付けた場合には、従来の照明器具にはない様々な照明効果や装飾効果を得ることができ、さらに従来の床面シート材、壁面シート材及び天井シート材の施工と同様に取り扱うことができる。また、床面シート材に圧力検知センサを組み込むことで、歩行者等の通過を検知することができるようになる。

農林水産業や土木建築業等に使用される産業資材についても、用途に応じたセンサ等を取り付けることで機能性を向上させることができる。例えば、温室、住宅、車両又はコンテナ等の室内に配置されるシート材に温度検知センサ等を取り付けておくことで室内の環境を検知でき、建造物や車両等の室内環境のモニタリングに使用することができる。また、土木工事等で地下に埋設されるシート材にひずみセンサを取り付けておくことで地盤沈下等の変化を検知することもできる。

また、広告用の垂れ幕や幟等のシート材にＬＥＤ素子を取り付けることで、発光による広告効果を加味することができる。また、ＧＰＳ機能を有する電子部品を衣類や包装材等のシート材に取り付けることで、常時位置情報を確認することが可能なセキュリティ機能を持たせることが可能となる。

Ａ・・・接続領域、Ｂ・・・実装領域、Ｃ・・・経糸、Ｄ・・・緯糸、Ｅ・・・電子部品実装体、Ｆ・・・電子部品、Ｇ・・・布帛、Ｈ・・・担持部分、Ｉ・・・供給ライン、Ｊ・・・供給ライン、Ｓ・・・空隙、１・・・織地、２・・・導電糸、３・・・絶縁糸、４・・・絶縁糸、５・・・絶縁糸、６・・・本体部分、７・・・接続端子部分、８・・・接続材、９・・・補助導電糸、１０・・・電子部品、１１・・・フレキシブル基板、１２・・・ＬＥＤ素子、１３・・・電流調整用抵抗、１４・・・接続パッド、２０・・・実装装置

Claims

少なくとも一部に導電糸が配列された経糸と絶縁糸が配列された緯糸とを織成して形成された複数の接続領域と、前記接続領域の間に絶縁糸が配列された経糸と前記緯糸とを織成して形成されるとともに電子部品を配置する空隙が形成可能となるように形成された実装領域とを備え、前記実装領域は、前記経糸及び前記緯糸が配列されていない範囲を設定することで、前記経糸及び前記緯糸を切断することなく空隙が形成される電子部品実装用織地。
少なくとも一部に導電糸が配列された経糸と絶縁糸が配列された緯糸とを織成して形成された複数の接続領域と、前記接続領域の間に絶縁糸が配列された経糸と前記緯糸とを織成して形成されるとともに電子部品を配置する空隙が形成可能となるように形成された実装領域とを備え、前記実装領域は、前記経糸の間を緯方向に拡げるように織成して空隙が形成される電子部品実装用織地。
前記導電糸は、芯糸に金属繊維を巻き付けたカバーリング糸である請求項１又は２に記載の織地。
前記カバーリング糸は、金属繊維の撚数が１０００Ｔ／ｍ〜３５００Ｔ／ｍである請求項３に記載の織地。
前記接続領域の前記経糸は、前記導電糸の両側に前記絶縁糸が配列されている請求項１から４のいずれかに記載の織地。
前記接続領域は、少なくとも一部の範囲に前記導電糸と交差するように補助導電糸が織り込まれている請求項１から５のいずれかに記載の織地。
請求項１から６のいずれかに記載の織地からなるテープ状の基体と、前記基体に実装された電子部品とを備えている電子部品実装体であって、前記基体は、両側部分に前記接続領域が形成されるとともに中央部分に前記実装領域が形成されており、前記電子部品は、両側に延設された接続端子部分を前記接続領域の前記導電糸に電気的に接続するとともに本体部分を前記実装領域に形成された空隙に配置している電子部品実装体。
請求項７に記載の電子部品実装体を経方向又は緯方向に配列している布帛。
前記電子部品実装体を挿入保持する袋織部分と、前記袋織部分に交差するように織り込まれるとともに前記電子部品実装体の導電糸に電気的に接続する導電性接続糸とを備えている請求項８に記載の布帛。