JP6506653B2 - 伸縮性配線基板 - Google Patents

Description

本発明は、伸縮性配線基板に関する。

近年、ウェアラブルデバイスやメディカルデバイスの市場では生体センサや生体情報モニタに対する関心が高まっている。たとえばスポーツ業界では、競技者の身体能力や技量をより向上させるため、身体動作を高精度に定量化することが試みられている。かかる場合、生体の動きを検知するウェアラブルな生体センサが適用されることがある。また医療業界では、疾病の治療や未病対策のために心電図や心拍数、血圧、体温といったバイタルサイン（生体情報）を検出することが試みられており、かかる場合には生体情報を検知する生体情報モニタを適用することがある。生体センサや生体情報モニタは一般に衣服や装具に設けられ、これらの衣服や装具を身につけることでセンシングやモニタが行われる。

しかしながら、人体が動くことで衣服や装具は身体から僅かにずれるため、衣服や装具に設けられた生体センサや生体情報モニタが生体の対象部位からずれてセンシング精度やモニタ精度が著しく低下するという問題がある。

上記の問題は、生体センサや生体情報モニタを人体に直接に貼り付けることで抑制される。そこで近年、面内方向に伸縮性を有する基材や配線を有する伸縮性（ストレッチャブル）エレクトロニクスと呼ばれる技術が検討され、人体の関節等の動きに追随して伸縮可能な配線基板が提案されている。

この種の伸縮性配線基板として、特許文献１には、伸縮性基材と導電性微粒子およびエラストマーを含む導電パターンとから構成されて基板全体が伸縮性を備える回路基板が記載されている。また特許文献２には、伸縮性基材よりもヤング率の大きい材料からなるアイランドを印刷法により薄膜形成して基材に埋め込んだ伸縮性配線基板が記載されている。アイランドには素子が実装され、アイランド同士は伸縮性の配線で接続されている。これにより、伸縮性基材が伸縮した際に、素子の破壊やアイランドと基材との境界を跨ぐ配線の断線を防止することができるとされている。

特開２０１４−２３６１０３号公報 特開２０１４−１６２１２４号公報

上記のような伸縮性配線基板において、その伸縮を許容するように伸縮性基材上の配線部をはじめとする各構成要素を設けることに配慮する必要がある。しかし、各構成要素を構成する素材やその厚さによって各構成要素における面内剛性または面内方向のヤング率が異なるので、伸縮性配線基板全体として伸縮性が均一にならない場合がある。このような場合、部分的に伸縮時の応力が集中し、当該部分における配線部は断線しやすくなる。

本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、部分的な応力集中を緩和し、配線部の断線を防止できる伸縮性配線基板を提供するものである。

本発明によれば、伸縮性を有するシート状の伸縮性基材と、前記伸縮性基材の主面の少なくとも一方側に形成された伸縮性の配線部と、前記配線部と接続された外部端子と、を備える伸縮性配線基板であって、前記伸縮性配線基板は、前記伸縮性基材よりも面内剛性が高い補強領域と、前記補強領域を除く伸縮領域と、を有しており、前記配線部は、前記補強領域と前記伸縮領域との境界部を跨いで形成されており、伸縮性を有するシート状の伸縮性補材が、前記配線部が形成されている前記境界部に設けられていることを特徴とする伸縮性配線基板が提供される。

上記発明によれば、面内剛性が異なるために応力が集中しやすい補強領域と伸縮領域との境界部に伸縮性補材が設けられていることによって、伸縮領域に面内剛性が高い領域（高剛性領域）と面内剛性が低い領域（低剛性領域）とが構成される。これにより、応力集中が緩和されて、当該境界部に形成されている配線部の断線が防止される。

本発明によれば、部分的な応力集中を緩和し、配線部の断線を防止できる伸縮性配線基板が提供される。

第一実施形態の伸縮性配線基板を示す斜視図である。 第一実施形態の伸縮性配線基板を示す縦断面図である。 伸縮性配線基板の伸長試験の結果を示すテーブルである。 第二実施形態の伸縮性配線基板を示す縦断面図である。 第三実施形態の伸縮性配線基板を示す平面模式図である。 第三実施形態の伸縮性配線基板を示す縦断面図である。 第四実施形態の伸縮性配線基板を示す縦断面図である。 第五実施形態の伸縮性配線基板を示す縦断面図である。 第六実施形態の伸縮性配線基板を示す縦断面図である。 第七実施形態の伸縮性配線基板を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。
なお、本実施の形態では図示するように上下の方向を規定して説明する場合があるが、これは構成要素の相対的な位置関係を説明するために便宜的に規定するものであり、重力方向の上下とは必ずしも一致しない。また、本明細書でいう「面」とは、幾何学的に完全な平面であることを要するものではなく、凹部または凸部が形成されていることを許容する。また、本明細書でいう「シート」とは、フィルムや膜状物など、一般的に厚みの薄い形状物を広く含む。即ち、シート、フィルムまたは膜状物等の称呼の違いにより個別の厚みの大小を規定するものではない。

＜第一実施形態＞
はじめに、第一実施形態の概要を、図１から図３を用いて説明する。
図１は、第一実施形態の伸縮性配線基板１００を示す斜視図である。図２は、第一実施形態の伸縮性配線基板１００を示す縦断面図である。図３は、伸縮性配線基板１００の伸長試験の結果を示すテーブルである。
なお、図１および図２は共に種々の外部機器と接続可能に設けられている外部端子３０が配置される側の一部を図示するものであって、他の部分については図示省略している。

伸縮性配線基板１００は、伸縮性を有するシート状の伸縮性基材１０と、伸縮性基材１０の主面の少なくとも一方側に形成された伸縮性の配線部２０と、配線部２０と接続された外部端子３０と、を備える。また、伸縮性配線基板１００は、伸縮性基材１０よりも面内剛性が高い補強領域４０と、補強領域を除く伸縮領域４２と、を有している。
配線部２０は、補強領域４０と伸縮領域４２との境界部８０を跨いで形成されている。
そして、伸縮性を有するシート状の伸縮性補材７０が、配線部２０が形成されている境界部８０に設けられている。

上記のように伸縮性補材７０が設けられていることによって、伸縮領域４２には、伸縮性補材７０が設けられている領域である高剛性領域４４と、伸縮領域４２のうち高剛性領域４４を除く低剛性領域４６と、が形成される。当然ながら、高剛性領域４４は低剛性領域４６より面内剛性が大きく、補強領域４０は高剛性領域４４または低剛性領域４６より面内剛性が大きい。
すなわち、補強領域４０＞高剛性領域４４＞低剛性領域４６の順に面内剛性が大きくなっており、補強領域４０から遠ざかるほどに段階的に面内剛性が小さくなっている。従って、伸縮性配線基板１００の伸縮によって生じる応力は境界部８０に集中することなく分散され、境界部８０における配線部２０の断線を防止することができる。

次に、本実施形態の伸縮性配線基板１００について詳細に説明する。
伸縮性配線基板１００は、少なくとも１個の外部端子３０を有し、種々の外部機器と接続して用いられる。外部機器としては、電源や制御基板のほか、生体の動作や、心電図や心拍数、血圧、体温などの生体情報を検知する検知部（図示せず）を挙げることができる。これにより、伸縮性配線基板１００は生体センサや生体情報モニタの一部として用いることができる。なお、上記の検知部を伸縮性配線基板１００に実装してもよく、また伸縮性配線基板１００には抵抗器やコンデンサなどの各種の電子素子が実装されていてもよい。
伸縮性配線基板１００は、人体の表面に貼り付けて用いることができるほか、ロボットや各種デバイス、装置類、ウェアラブル用品に装着して用いてもよい。伸縮性配線基板１００は、人体の表面やロボットなどの表面に伸縮性基材１０を貼り付けるための貼付層（図示せず）を有してもよい。貼付層は、伸縮性基材１０の主面のうち、配線部２０が形成された上面１１を覆うようにして設けてもよく、または配線部２０と反対側の下面１２を覆うようにして設けてもよい。

伸縮性配線基板１００の主な構成要素には、図１に示すように、伸縮性基材１０と、配線部２０と、外部端子３０と、接続部５０と、可撓性フィルム６０と、伸縮性補材７０と、が含まれている。

伸縮性基材１０は、面内方向の少なくとも一方向に伸縮が可能なシート状の部材である。望ましくは、伸縮性基材１０は、面内方向の二方向に伸縮が可能である。伸縮性基材１０の面内方向の伸縮性は等方性でもよく、または面内の複数方向への伸縮性が互いに異なる異方性でもよい。
伸縮性基材１０を構成する好ましい素材としては、ニトリルゴム、ラテックスゴム、ウレタン系エラストマー、またはシリコーン系エラストマーなどのエラストマー材料を挙げることができるが、これに限定されない。特に、医療用に用いられるウレタン系エラストマーシートを用いることで、人体の皮膚に貼り付けた場合でも高い安全性を得ることができる。
伸縮性基材１０の厚みは特に限定されないが、伸縮性配線基板１００を適用する対象物（対象面）の伸縮の動きを阻害しないという観点からは、たとえば、厚みは１００μｍ以下であることが好ましい。伸縮性基材１０の厚みは、より望ましくは２５μｍ以下であり、更に望ましくは１０μｍ以下である。
なお、本実施形態における伸縮性基材１０は、伸縮性配線基板１００の補強領域４０および伸縮領域４２の全体に亘って均一の厚みおよびヤング率であり、言い換えると伸縮性配線基板１００の全体に亘って伸縮性基材１０の面内剛性は均一である。

伸縮性基材１０の最大伸び率は、１０％以上であることが好ましく、５０％以上であることがより好ましく、１００％以上であることがさらに好ましく、２００％以上であることが特に好ましい。上述する素材からなる伸縮性基材１０であれば、たとえば、最大伸び率３００％以上を発揮することが可能である。ここで伸縮性基材１０の最大伸び率とは、面内方向の一方向に弾性変形可能な伸び率の最大値のことをいう。
なお、本明細書において伸び率とは、外力が付加されていない場合の寸法（伸び率０％寸法）に対し、力が加えられることで面内方向の一方向に伸びた割合を意味する。たとえば伸び率５０％であれば伸び率０％寸法の１．５倍の伸び率であり、伸び率１００％であれば伸び率０％寸法の２倍の伸び率である。

図２に示す伸縮性基材１０の下面１２には、貼付層および剥離シート（図示せず）を設けてもよい。貼付層は粘着剤の塗布により形成することができる。これにより、伸縮性配線基板１００の使用時に、剥離シートを剥離して対象物（対象面）に貼付層を接合することで、伸縮性配線基板１００を容易に貼付することができる。

配線部２０は、伸縮性基材１０の一方側の面に設けられている。配線部２０は導電材料を含んで構成されており導電性を有する。上記の導電材料としては、銀、金、白金、カーボン、銅、アルミニウム、コバルトもしくはニッケル、またはこれらの合金などの導電性の良好な材料を選択することができる。導電材料の形状は特に限定されないが、顆粒、紛体またはフレークなどの粒子状とすることができる。粒子のアスペクト比は、たとえば１以上１００以下、特には１以上５０以下とすることができる。ここで、アスペクト比とは、三次元体の最長寸法と最短寸法の比を意味する。配線部２０を構成する粒子のアスペクト比を５以上２０以下とすることで、伸縮性配線基板１００が面内方向に伸長して配線部２０が長さ方向に変形した場合の抵抗変化を低く抑制することができる。

配線部２０はさらに樹脂バインダを含むことが好ましい。これにより、伸縮性基材１０の伸縮によって配線部２０が破断することが抑制される。樹脂バインダとしては、たとえばウレタン樹脂バインダ、シリコーンゴムなどのエラストマー材料を挙げることができるが、これに限定されない。樹脂バインダとしては、塗膜化された状態における配線部２０の弾性率が伸縮性基材１０の弾性率に比して同等か、またはより小さくなるように低ヤング率のものを選定することが望ましい。エラストマー材料は一種類で用いてもよく、または複数種類のエラストマー材料を混合して用いてもよい。

配線部２０の形成方法は特に限定されないが、たとえば印刷法により形成することができる。すなわち、本実施形態の配線部２０は、伸縮性を有する導電性ペーストを印刷塗布して形成された印刷パターンである。
具体的な印刷法は特に限定されないが、たとえば、スクリーン印刷方法、インクジェット印刷方法、グラビア印刷方法、オフセット印刷方法などを例示することができる。このうち、微細解像性や厚膜安定性の観点から、スクリーン印刷が好適に用いられる。
印刷法で配線部２０を形成する場合、上述した導電材料および樹脂バインダを含む導電性ペーストを調製して印刷法に供するとよい。配線部２０に、銀などの金属粒子を主成分とする伸縮性の導電性ペーストを用いることによって、たとえば５０％以上７０％以下程度の伸び率を実現することができ、伸長特性に優れた配線の形成が可能となる。

配線部２０は、複数本の配線を含んで構成されている。配線部２０の少なくとも一部は後述する外部端子３０と電気的に接続されている。
配線部２０の厚み寸法および幅寸法は、配線部２０の無負荷時の抵抗率および伸縮性基材１０の伸張時の抵抗変化のほか、伸縮性配線基板１００の全体の厚み寸法および幅寸法の制約に基づいて決定することができる。伸縮性基材１０の伸張時の寸法変化に追従させて良好な伸縮性を確保するという観点からは、配線部２０の幅寸法は、１０００μｍ以下であることが好ましく、５００μｍ以下であることがより好ましく、２００μｍ以下であることがさらに好ましい。配線部２０を構成する個々の配線の厚み寸法は、２５μｍ以下とすることができ。望ましくは１０μｍ以上１５μｍ以下である。

配線部２０の配線端部２１は、外部端子３０の端子基端部３１ａの上に重なり合って互いに接続されて接続部５０を構成している。本実施形態では配線部２０と外部端子３０とが伸縮性基材１０および可撓性フィルム６０に関して同一面側に形成されている態様を例示するが、これに限られない。
なお、配線端部２１は、配線部２０のうち補強領域４０に形成されている部分領域をいうものであり、配線端部２１を含めて配線部２０は共通の材料によって一体に印刷形成されている。配線端部２１の幅寸法は、伸縮性基材１０の上に形成される残余の配線部２０における幅寸法と等しくてもよく、またはこれよりも太幅もしくは細幅に形成してもよい。

外部端子３０は、電源や制御基板等の外部機器のコネクタ（図示せず）に対して挿抜される挿抜部３６を構成するインタフェース部であり、面内方向に実質的に伸縮しない非伸縮性に形成されている。挿抜部３６は、複数の外部端子３０を含んで構成されている。隣接する外部端子３０同士の間にはスペース部３４が形成されて絶縁性の下地層（本実施形態では可撓性フィルム６０）が露出している。

外部端子３０の厚みは特に限定されないが、１０μｍ以上４０μｍ以下とすることができる。これにより、外部端子３０の厚みを１０μｍ以上とすることで、挿抜部３６を外部機器に繰り返して挿抜する場合の外部端子３０の耐久性を良好とすることができる。また、外部端子３０の厚みを４０μｍ以下とすることで挿抜部３６の厚みを抑制して可撓性を確保することができる。

図１に示すように、本実施形態の外部端子３０はライン状をなし、複数の外部端子３０がスペース部３４を介して互いに隔てられて並行に配置されている。複数本の配線部２０は、複数の外部端子３０にそれぞれ対応して接続されている。外部端子３０を上記構成とすることにより、電子基板のインタフェース部として広く採用されているコネクタ形状への適合が可能となる。

本実施形態では、外部端子３０の先端側（図２の左方側）を端子先端部３１ｂと呼称し、外部端子３０の基端側（図２の右方側）を端子基端部３１ａと呼称する。端子基端部３１ａと端子先端部３１ｂとは、外部端子３０を仮想的に区分する領域の名称であり、両者を隔てる明示的な境界を有している必要はない。
接続部５０は、外部端子３０と配線部２０とが接続される部位である。本実施形態の接続部５０は、外部端子３０の端子基端部３１ａに配線部２０の配線端部２１を重ね合わせることにより形成されている。本実施形態では配線部２０と外部端子３０とが下地層（可撓性フィルム６０）に対して同一面側に形成されて互いに重ね合わされて接続部５０が形成されている態様を例示するが、これに限られない。例えば、配線部２０と外部端子３０とが可撓性フィルム６０の反対面側に形成されてスルーホールを介して層間接続部（図示せず）等で接続されていてもよい。

本実施形態の外部端子３０は、補強領域４０にパターン形成された金属製の薄膜または箔材を含む。具体的な金属材料としては、銅や銀、アルミニウム等を例示することができる。また、本実施形態においては、補強領域４０のうち外部端子３０を含む一部が挿抜部３６を構成する。外部端子３０の具体的な形成方法は特に限定されず、エッチング法または印刷法を例示することができる。
本実施形態のように外部端子３０を金属製の薄膜または箔材で形成する場合、エッチング法を採用することが好ましい。エッチング法による場合、下地層（本実施形態では可撓性フィルム６０）を金属の薄膜で被覆したうえで、この薄膜を外部端子３０の所望のパターン形状にエッチングして作成することができる。

外部端子３０の上面には、ニッケルメッキや金メッキなどの金属メッキを更に施してもよい。すなわち、外部端子３０は金属の単層により構成されてもよく、金属の複数層により積層構成されてもよい。また外部端子３０には、後述する第三実施形態のように導電性の非金属材料のコーティングを施してもよい。

補強領域４０は、伸縮領域４２に比して面内剛性が高い部分領域であり、少なくとも伸縮性基材１０よりも面内剛性が高い。伸縮性配線基板１００を面内方向に伸長させた場合に、補強領域４０は伸縮領域４２に比して歪みが低減されるため、補強領域４０の内部に配置された外部端子３０および接続部５０が破断または損傷することが防止される。具体的には、接続部５０において配線部２０（配線端部２１）が外部端子３０から剥離することが防止される。
補強領域４０は、伸縮性基材１０を部分的に肉厚に形成してもよく、伸縮性基材１０の材料を部分的に硬化して形成してもよく、または伸縮性基材１０に対して異種のフィルム材料を積層して形成してもよい。伸縮性基材１０の材料を部分的に硬化させる場合、たとえば伸縮性基材１０に紫外線硬化型ゴムを用い、外部端子３０および接続部５０の配置予定領域を包含する領域に紫外線を照射して伸縮性基材１０を硬化させることにより補強領域４０を形成することができる。

本実施形態の補強領域４０は、面内方向のヤング率が伸縮性基材１０よりも大きな可撓性フィルム６０が伸縮性基材１０の一方側または他方側の主面の上に積層されて形成されている。また、外部端子３０と配線部２０とを接続している接続部５０と、外部端子３０と、配線部２０の少なくとも一部（配線端部２１）と、が可撓性フィルム６０と重複する領域であって伸縮性基材１０の一方側（上面１１）に設けられている。
本実施形態では、伸縮性基材１０の一方側の主面（上面１１）の上にのみ可撓性フィルム６０が積層されている態様を例示するが、これに限らない。一対の可撓性フィルム６０を伸縮性基材１０の一方側の主面（上面１１）および他方側の主面（下面１２）にそれぞれ積層してもよい。

なお、上記の配線端部２１は、配線部２０のうち補強領域４０に形成されている部分領域をいうものであり、配線端部２１を含めて配線部２０は共通の材料によって一体に印刷形成されている。配線端部２１の幅寸法は、伸縮性基材１０の上に形成される残余の配線部２０における幅寸法と等しくてもよく、またはこれよりも太幅に形成してもよい。

可撓性フィルム６０の材質は特に限定されないが、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）またはフッ素樹脂などの、低摺動性、耐食性かつ高強度の合成樹脂を用いることができる。可撓性フィルム６０の上面６１は、伸縮性基材１０の上面１１および下面１２よりも摩擦係数が低い。

可撓性フィルム６０の少なくとも一部は伸縮性基材１０の主面の一方側（上面１１）に積層されている。本実施形態の可撓性フィルム６０については、その全体が伸縮性基材１０の上面１１に積層されている態様を例示するが、これに限られない。例えば、可撓性フィルム６０の一部のみが伸縮性基材１０と積層され、他の一部が伸縮性基材１０の外部領域に延出していてもよい。
そして、本実施形態の外部端子３０、配線部２０および接続部５０は、可撓性フィルム６０の一方側の面上（上面６１）に設けられている。

本実施形態によれば、可撓性フィルム６０をベースフィルムとし、その上に外部端子３０がエッチング法によってパターン形成された、いわゆるフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuits）構成のケーブルや、フレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ：Flexible Flat Cable）に相当する構成の伸縮性配線基板１００とすることができる。

可撓性フィルム６０の少なくとも一部は、伸縮性基材１０の主面の一方側または他方側に直接に貼合されている。具体的には、本実施形態の可撓性フィルム６０は、その下面６２の全体が伸縮性基材１０の上面１１に直接に貼合されている。ここで、可撓性フィルム６０が伸縮性基材１０に直接に貼合されているとは、可撓性フィルム６０と伸縮性基材１０とを直接的に接触させたうえでヒートプレス（加熱接着）などの接合方法によって一体化されていることを意味する。
伸縮性基材１０としてウレタン系エラストマーシートを用いる場合、加熱により融着性を示すため、被着体である可撓性フィルム６０と加熱接着して積層一体化することが可能である。ヒートプレスにより伸縮性基材１０と可撓性フィルム６０とを接合することで、接着部材を省略し、接着プロセスを簡略化することができる。また、加熱・加圧をしない限り伸縮性基材１０と可撓性フィルム６０とが接着してしまわないため、高精度の位置合わせをする場合にも作業性が極めて高いという利点がある。

可撓性フィルム６０の厚みは、５μｍ以上１００μｍ以下とすることができ、望ましくは２５μｍ以下であり、より望ましくは１２．５μｍ以下である。可撓性フィルム６０の厚みを上記範囲とすることで、補強領域４０の面内剛性を十分に高めることができるとともに、伸縮性配線基板１００の全体の厚みを抑制することができる。

図２に示すように、本実施形態の伸縮性配線基板１００においては、可撓性フィルム６０の下面６２に伸縮性基材１０が積層されている。そして、可撓性フィルム６０の上面６１と、可撓性フィルム６０が積層されている伸縮性基材１０の主面（上面１１）と、の境界部８０には、高低差が存在している。この高低差は、５０μｍ以下であることが好ましい。
配線部２０は、境界部８０を跨いで可撓性フィルム６０の上面６１と伸縮性基材１０の主面（上面１１）とに亘って形成されている。可撓性フィルム６０の上（補強領域４０）に形成された複数本の配線部２０（配線端部２１）は、互いに平行に形成されている。また、伸縮領域４２においては、配線部２０は任意のパターンに形成されている。

ここで、伸縮性の配線部２０は、上述したように導電性ペーストを印刷塗布してパターンニングする、スクリーン印刷などの印刷法により形成されている。スクリーン印刷によって配線部２０を形成する場合、伸縮性基材１０と可撓性フィルム６０との境界部８０における段差を抑制することで、その箇所における印刷不良を低減して配線部２０の連続性を維持することができる。このため、伸縮性基材１０の上面１１から可撓性フィルム６０の上面６１までの高低差を５０μｍ以下とすることで、境界部８０を跨ぐように配線部２０を連続的に安定して形成することができる。
上記の高低差は、本実施形態のように伸縮性基材１０と可撓性フィルム６０とが直接に貼合されている場合は可撓性フィルム６０の厚み寸法に相当する。また、可撓性フィルム６０と伸縮性基材１０とを粘着層（図示せず）で接着する場合には、可撓性フィルム６０と粘着層の合計の厚み寸法に相当する。

境界部８０とは、補強領域４０と伸縮領域４２との境界を区画する線分のうち、配線部２０が跨ぐ境界線である。また、本実施形態における境界部８０は、可撓性フィルム６０の端面６４と一致する。
図２に示す可撓性フィルム６０の端面６４（境界部８０）は切り立っているが、これに代えて、可撓性フィルム６０の端面６４に面取加工を施すなどして、上面６１が基端側（図２の右方側）に向かって下り傾斜するスロープ部を形成してもよい（図示せず）。この態様の場合、境界部８０はスロープ部の基端側の端面に一致する（図示せず）。これにより、境界部８０を跨いで形成される配線部２０をより安定して形成することができ、配線部２０の断線を防止することができる。

伸縮性補材７０は、面内方向の少なくとも一方向に伸縮が可能なシート状の部材である。望ましくは、伸縮性基材１０は、面内方向の二方向に伸縮が可能である。伸縮性基材１０の面内方向の伸縮性は等方性でもよく、または面内の複数方向への伸縮性が互いに異なる異方性でもよい。また、伸縮性補材７０は、一層であってもよく、多層であってもよい。

伸縮性補材７０は、補強領域４０と伸縮領域４２（高剛性領域４４）との境界部８０を跨いで貼合されている部材である。本実施形態において、伸縮性補材７０は伸縮性基材１０の主面の一方側に形成されており、配線部２０の一部（配線端部２１）または伸縮性基材１０の上面１１に貼り合わされている。

伸縮性補材７０と伸縮性基材１０とは同種の素材によって形成されていることが好ましい。従って、伸縮性補材７０を構成する好ましい素材としては、伸縮性基材１０と同様に、ニトリルゴム、ラテックスゴム、ウレタン系エラストマー、またはシリコーン系エラストマーなどのエラストマー材料を挙げることができるが、これに限定されない。
また、伸縮性補材７０の少なくとも一部は、伸縮性基材１０に直接に接合されていることが好ましい。ここで、伸縮性補材７０が伸縮性基材１０に直接に接合されているとは、伸縮性補材７０と伸縮性基材１０とを直接的に接触させたうえでヒートプレス（加熱接着）などの接合方法によって一体化されていることを意味する。伸縮性基材１０および伸縮性補材７０としてウレタン系エラストマーシートを用いる場合、それぞれが加熱により融着性を示すため、互いに加熱接着して積層一体化された状態になる。
上記のように、伸縮性補材７０と伸縮性基材１０とが同種の素材で直接に接合されている場合、伸縮性補材７０と伸縮性基材１０の接合部分の接着が強くなると共に、伸縮性基材１０に形成された他の要素（例えば、配線部２０）と伸縮性補材７０との相関性が製品の不良要因にならない。また、伸縮性補材７０を、同じく伸縮性を有する粘着層（図示せず）を介して貼付しても、同様の効果が得られる。

上述した構成を有する伸縮性配線基板１００を基にして行われた伸長試験の結果を図３に示す。なお、図３に示す全体伸長率は代表値であって一定程度の誤差を許容する。
伸長試験は伸縮性配線基板１００の全体伸長率について評価する。より詳細には、伸縮性配線基板１００に対して全体伸長率が５％刻みで増加するように引張荷重を加え、配線部２０の導通抵抗が断線状態となった際の伸縮性配線基板１００の全体伸長率を確認した。
なお、伸長試験に用いた伸縮性配線基板１００に含まれる伸縮性基材１０および伸縮性補材７０は、共に面内方向のヤング率が７．５ＭＰａを示すものを使用した。

伸長試験の結果、１０μｍ、２５μｍまたは４０μｍの厚みを有する伸縮性基材１０に対して適切な厚みを有する伸縮性補材７０を貼合した場合、伸縮性補材７０がない場合に比べて全体伸長率が向上した。伸縮性補材７０の厚みは特に限定されないが、１０μｍ厚の伸縮性基材１０に対しては４０μｍ厚の伸縮性補材７０を、２５μｍ厚の伸縮性基材１０に対しては２５μｍ厚の伸縮性補材７０を、４０μｍ厚の伸縮性基材１０に対しては１０μｍ厚の伸縮性補材７０を、それぞれ貼合する場合に、配線部２０が断線に至るまでの伸長耐久性が最も向上する旨が確認された。従って、伸縮性基材１０の厚みと伸縮性補材７０との厚みの合算値は５０μｍ程度（４０μｍ以上６０μｍ以下）であることが好ましいと考えられる。なお、上述したように伸縮性補材７０が多層である場合については、全ての層の合算値が伸縮性補材７０の厚みである。また、上述した粘着層で伸縮性補材７０と伸縮性基材１０とを貼付する場合、この粘着層の厚みは伸縮性補材７０の厚みに包含される。
上記の結果については、伸縮性配線基板１００を伸長させた場合に、第一段階的で伸長する領域が低剛性領域４６となり、境界部８０（補強領域４０と高剛性領域４４との境界）への応力集中が緩和されたことが大きく寄与していると考えられる。すなわち、伸縮性配線基板１００は、境界部８０に対する部分的な応力集中を緩和し、境界部８０に跨がって形成されている配線部２０の断線を防止できる。

なお、上記の伸長試験は、共に面内方向のヤング率が７．５ＭＰａを示す同種の素材である伸縮性基材１０および伸縮性補材７０を使用することを前提としている。従って、伸縮性基材１０および伸縮性補材７０がそれぞれ異なる素材である場合には、伸縮性基材１０と伸縮性補材７０との厚みの合算値の好適な値も変動しうる。

以下、本発明の他の実施形態について、図面を用いて説明する。第一実施形態と重複する説明は適宜省略する。

＜第二実施形態＞
次に、第二実施形態の伸縮性配線基板１００について、図４を用いて説明する。図４は、第二実施形態の伸縮性配線基板１００を示す縦断面図である。
本実施形態の伸縮性配線基板１００は、配線部２０または外部端子３０が形成されている側（上面１１）とは異なる側（下面１２）に対して伸縮性補材７０が接合されている点において、第一実施形態（図２参照）と相違する。
このように、伸縮性補材７０が接合される位置は、配線部２０が形成されている境界部８０であれば伸縮性基材１０における上面１１の側に限らず下面１２の側であっても、伸縮性配線基板１００は配線部２０の断線を防止することができる。

＜第三実施形態＞
次に、第三実施形態の伸縮性配線基板１００について、図５または図６を用いて説明する。図５は、第三実施形態の伸縮性配線基板１００を示す平面模式図である。図６は、第三実施形態の伸縮性配線基板１００を示す縦断面図である。
本実施形態の伸縮性配線基板１００には配線部２０の一部に電極部２６が形成されており、電極部２６を除く配線部２０の少なくとも一部を覆っている保護層９０を備えている点において、第一実施形態（図２参照）と相違する。また、伸縮性補材７０が、保護層９０の主面の一方側（上面９１）に貼合されている点において、第一実施形態と異なる。
このように、保護層９０によって配線部２０が被覆されているので、接触に起因する配線部２０の破損を防止することができる。

電極部２６とは、配線部２０の一部であって、他の部分より幅広に形成されている。当然ながら、配線部２０の一部であるため、電極部２６は導電性を有している。伸縮性配線基板１００を生体センサや生体情報モニタとして使用する場合、電極部２６は人体に接触する部位として用いられてもよい。
図５に図示しているように、電極部２６が形成されている伸縮性基材１０の部分（伸縮領域４２）は、外部端子３０が形成されている伸縮性基材１０の部分（挿抜部３６）よりも幅広に形成されてもよい。

保護層９０は、伸縮領域４２に形成された配線部２０と、補強領域４０に形成された配線端部２１とのそれぞれ一部または全部を覆うシート状の層である。保護層９０は、伸縮性基材１０の上面１１の略全面を覆うように形成してもよく、または配線部２０の形成領域を覆うように上面１１の一部に選択的に形成してもよい。保護層９０を設けることで伸縮性配線基板１００を面内方向に伸長させた際に伸縮性基材１０の全体が比較的均一に伸長し、配線部２０や接続部５０の断線を抑制することができる。また、配線部２０が保護層９０と伸縮性基材１０とによって厚み方向に挟まれていることで、配線部２０が伸縮性配線基板１００の略厚み中心に位置することとなる。このため、伸縮性配線基板１００を面直方向に折り曲げた際に、配線部２０に作用する引張応力と圧縮応力とが相殺されて配線部２０が保護される。

保護層９０は、絶縁性かつ伸縮性の材料から構成されることが好ましい。保護層９０には、たとえばエラストマー材料を用いることができ、伸縮性基材１０や伸縮性補材７０と共通の樹脂材料を用いてもよい。これにより、伸縮性配線基板１００の伸縮領域４２の伸縮性を損なうことなく配線部２０を保護することができる。保護層９０は、エラストマー系のペーストを可撓性フィルム６０の上面６１および伸縮性基材１０の上面１１に塗膜形成することができる。
保護層９０の厚みは特に限定されないが、伸縮性配線基板１００の伸縮性を妨げないという観点からは、１００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以下であることがより好ましく、３０μｍ以下であることがさらに好ましい。また、保護層９０が伸縮性基材１０や伸縮性補材７０と共通の樹脂材料によって形成される場合には、伸縮性基材１０、伸縮性補材７０および保護層９０の三者の厚みの合算値が５０μｍ程度になることが好ましい。

外部端子３０の一部（端子基端部３１ａ）および接続部５０は保護層９０に覆われている。そして外部端子３０の他部（端子先端部３１ｂ）は保護層９０から露出している。保護層９０の塗膜形成時や伸縮性配線基板１００の折り曲げ時に保護層９０の先端側のエッジ部９２には応力集中が発生することがある。ここで、保護層９０のエッジ部９２を、脆弱な接続部５０や配線部２０ではなく金属製の薄膜等で高強度に形成された外部端子３０の上に配置することで、配線部２０や接続部５０が断線することが防止される。外部端子３０は、金属製の薄膜のほか、金属製の箔材や、銀・銅またはカーボン等を導電粒子として含有する非伸縮性導電性ペーストの塗工などの手法により形成することができる。

＜第四実施形態＞
次に、第四実施形態の伸縮性配線基板１００について、図７を用いて説明する。図７は、第四実施形態の伸縮性配線基板１００を示す縦断面図である。
本実施形態の伸縮性配線基板１００は、伸縮性基材１０の上面１１に沿って配線部２０が形成されており、配線部２０の面上に外部端子３０および可撓性フィルム６０が形成されている点において、第一実施形態（図２参照）と相違する。また、補強領域４０と伸縮領域４２との境界（境界部８０）が外部端子３０の端面３２に位置している点において、第一実施形態と相違する。
平坦な上面１１に配線部２０を形成するため、配線部２０の印刷塗布が第一実施形態の構成に比べて容易であり、境界部８０における配線部２０の形成もより安定する。

＜第五実施形態＞
次に、第五実施形態の伸縮性配線基板１００について、図８を用いて説明する。図８は、第五実施形態の伸縮性配線基板１００を示す縦断面図である。
本実施形態の伸縮性配線基板１００は、伸縮性基材１０の上面１１に沿って配線部２０が形成されており、配線部２０の面上に外部端子３０および可撓性フィルム６０が形成されている点において、第二実施形態（図４参照）と相違する。また、補強領域４０と伸縮領域４２との境界（境界部８０）が外部端子３０の端面３２に位置している点において、第二実施形態と相違する。このように、平坦な上面１１に配線部２０を形成するため、配線部２０の印刷塗布が第二実施形態の構成に比べて容易であり、境界部８０における配線部２０の形成もより安定する。
また、本実施形態の伸縮性配線基板１００は、配線部２０または外部端子３０が形成されている側（上面１１）とは異なる側（下面１２）に対して伸縮性補材７０が接合されている点において、第四実施形態（図７参照）と相違する。

＜第六実施形態＞
次に、第六実施形態の伸縮性配線基板１００について、図９を用いて説明する。図９は、第六実施形態の伸縮性配線基板１００を示す縦断面図である。
本実施形態の伸縮性配線基板１００は、伸縮性基材１０の上面１１に沿って配線部２０が形成されており、配線部２０の面上に外部端子３０および可撓性フィルム６０が形成されている点において、第三実施形態（図６参照）と相違する。また、補強領域４０と伸縮領域４２との境界（境界部８０）が外部端子３０の端面３２に位置している点において、第三実施形態と相違する。このように、平坦な上面１１に配線部２０を形成するため、配線部２０の印刷塗布が第三実施形態の構成に比べて容易であり、境界部８０における配線部２０の形成もより安定する。
本実施形態の伸縮性配線基板１００は配線部２０の少なくとも一部を覆っている保護層９０を備えている点において、第四実施形態（図７参照）と相違する。また、伸縮性補材７０が、保護層９０の主面の一方側（上面９１）に貼合されている点において、第四実施形態と異なる。このように、保護層９０によって配線部２０が被覆されているので、接触に起因する配線部２０の破損を防止することができる。

＜第七実施形態＞
次に、第七実施形態の伸縮性配線基板１００について、図１０を用いて説明する。図１０は、第七実施形態の伸縮性配線基板１００を示す縦断面図である。
本実施形態の伸縮性配線基板１００は、伸縮性基材１０の他方側（下面１２）であって外部端子３０の少なくとも一部と重複する領域に、可撓性フィルム６０が設けられている点において、第一実施形態（図２参照）と相違する。
また、本実施形態の伸縮性配線基板１００は、伸縮性基材１０の他方側であって外部端子３０の少なくとも一部と重複する領域に、面内方向のヤング率が伸縮性基材１０よりも大きい補強部材９４が設けられている点において、第一実施形態と相違する。

より詳細には、補強領域４０は、伸縮性基材１０の他方側の主面（下面１２）に可撓性フィルム６０と補強部材９４とが積層されて形成されている。さらに、伸縮性補材７０は、補強領域４０と伸縮領域４２との境界部８０であり、かつ伸縮性基材１０の主面の一方側（上面１１）または他方側（下面１２）のうち一方または両方に接合されている。
なお、図１０では補強部材９４が可撓性フィルム６０の下層に設けられている実施例を図示するが、補強部材９４が可撓性フィルム６０の上層に設けられる態様で実施されてもよい。また、図１０では伸縮性補材７０が伸縮性基材１０の上面１１側に形成される実施例を図示するが、伸縮性補材７０は伸縮性基材１０の下面１２側に形成されてもよく、上面１１側および下面１２側の双方に形成されてもよい。

補強部材９４は、伸縮性配線基板１００の平面視上で外部端子３０と重複する領域、かつ伸縮性基材１０および可撓性フィルム６０を介して外部端子３０の反対側に設けられている。なお、補強部材９４が設けられる領域は、可撓性フィルム６０が設けられる領域よりも小さくなっている。
補強部材９４は、ポリエチレンテレフタレートやポリイミドなどの合成樹脂で構成することができるが、これに限定されない。補強部材９４は、その少なくとも下面９５が、伸縮性基材１０の下面１２よりも摩擦係数が低く形成されている。補強部材９４は可撓性フィルム６０と同種の材料で作成してもよい。

挿抜部３６に補強部材９４を設けることで挿抜部３６が変形しがたくなるので、挿抜コネクタへの挿抜部３６の挿入作業性のほか、嵌合精度や接続信頼性を向上することができる。また、補強部材９４を設けることで挿抜部３６を所望の厚みに調整することができることから、外部機器のコネクタの形態が挿抜式であるか嵌合式であるかによらず、挿抜部３６の挿抜または嵌合の精度を確保することができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成される限りにおける種々の変形、改良等の態様も含む。
例えば、上記実施形態では伸縮性配線基板１００に１箇所の挿抜部３６を形成する態様を例示したが、本発明はこれに限られない。特に、生体情報を検知する検知部が伸縮性配線基板１００に実装されていない場合には、電源や制御基板と外部接続するための挿抜部３６に加えて、検知部と外部接続するための挿抜部３６を伸縮性配線基板１００に更に設けてもよい。

本発明の伸縮性配線基板１００の各種の構成要素は、個々に独立した存在である必要はない。複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等を許容する。

本実施形態は以下の技術思想を包含する。
（１）伸縮性を有するシート状の伸縮性基材と、前記伸縮性基材の主面の少なくとも一方側に形成された伸縮性の配線部と、前記配線部と接続された外部端子と、を備える伸縮性配線基板であって、前記伸縮性配線基板は、前記伸縮性基材よりも面内剛性が高い補強領域と、前記補強領域を除く伸縮領域と、を有しており、前記配線部は、前記補強領域と前記伸縮領域との境界部を跨いで形成されており、伸縮性を有するシート状の伸縮性補材が、前記配線部が形成されている前記境界部に設けられていることを特徴とする伸縮性配線基板。
（２）前記伸縮領域には、前記伸縮性補材が設けられている領域である高剛性領域と、前記伸縮領域のうち前記高剛性領域を除く低剛性領域と、が形成されており、前記高剛性領域は前記低剛性領域より面内剛性が大きい（１）に記載の伸縮性配線基板。
（３）前記伸縮性補材と前記伸縮性基材とは同種の素材によって形成されており、前記伸縮性補材の少なくとも一部は、前記伸縮性基材に直接に接合されている（１）または（２）に記載の伸縮性配線基板。
（４）前記補強領域は、面内方向のヤング率が前記伸縮性基材よりも大きな可撓性フィルムが前記伸縮性基材の前記一方側または他方側の主面に積層されて形成されており、前記外部端子と前記配線部とを接続している接続部と、前記外部端子と、前記配線部の少なくとも一部と、が前記可撓性フィルムと重複する領域であって前記伸縮性基材の前記一方側に設けられている（１）から（３）のいずれか一項の伸縮性配線基板。
（５）前記伸縮性基材の前記他方側であって前記外部端子の少なくとも一部と重複する領域に、面内方向のヤング率が前記伸縮性基材よりも大きい補強部材が設けられている（４）に記載の伸縮性配線基板。
（６）前記補強領域は、前記伸縮性基材の前記他方側の主面に前記可撓性フィルムと前記補強部材とが積層されて形成されており、前記伸縮性補材は、前記補強領域と前記伸縮領域との境界部であり、かつ前記伸縮性基材の主面の前記一方側または前記他方側のうち一方または両方に接合されている（５）に記載の伸縮性配線基板。
（７）前記配線部の一部に電極部が形成されており、前記電極部を除く前記配線部の少なくとも一部を覆っている保護層を備えている（１）から（６）のいずれか一つに記載の伸縮性配線基板。

１００ 伸縮性配線基板
１０ 伸縮性基材
１１ 上面
１２ 下面
２０ 配線部
２１ 配線端部
２６ 電極部
３０ 外部端子
３１ａ 端子基端部
３１ｂ 端子先端部
３２ 端面
３４ スペース部
３６ 挿抜部
４０ 補強領域
４２ 伸縮領域
４４ 高剛性領域
４６ 低剛性領域
５０ 接続部
６０ 可撓性フィルム
６１ 上面
６２ 下面
６４ 端面
７０ 伸縮性補材
８０ 境界部
９０ 保護層
９１ 上面
９２ エッジ部
９４ 補強部材
９５ 下面

Claims (7)

1. 伸縮性を有するシート状の伸縮性基材と、前記伸縮性基材の主面の少なくとも一方側に形成された伸縮性の配線部と、前記配線部と接続された外部端子と、前記配線部の少なくとも一部を覆っている保護層と、を備える伸縮性配線基板であって、
   前記伸縮性配線基板は、前記伸縮性基材よりも面内剛性が高い補強領域と、前記補強領域を除く伸縮領域と、を有しており、
   前記配線部は、前記補強領域と前記伸縮領域との境界部を跨いで形成されており、
   前記保護層は、前記境界部に形成されている前記配線部を覆っており、
   伸縮性を有するシート状の伸縮性補材が、前記境界部を跨いで前記保護層を覆っており、
   前記保護層に覆われている領域が、前記伸縮性補材に覆われている領域を、前記配線部の延在方向に沿って前記補強領域側にも前記伸縮領域側にも超えていることを特徴とする伸縮性配線基板。
2. 前記外部端子と前記配線部とを接続している接続部を備え、
   前記保護層は前記接続部を覆っている請求項１に記載の伸縮性配線基板。
3. 前記伸縮領域には、前記伸縮性補材が設けられている領域である高剛性領域と、前記伸縮領域のうち前記高剛性領域を除く低剛性領域と、が形成されており、
   前記高剛性領域は前記低剛性領域より面内剛性が大きい請求項１又は２に記載の伸縮性配線基板。
4. 前記伸縮性補材と前記伸縮性基材とは同種の素材によって形成されており、
   前記伸縮性補材の少なくとも一部は、前記伸縮性基材に直接に接合されている請求項１から３のいずれか一項に記載の伸縮性配線基板。
5. 前記補強領域は、面内方向のヤング率が前記伸縮性基材よりも大きな可撓性フィルムが前記伸縮性基材の前記一方側または他方側の主面に積層されて形成されており、
   前記外部端子と前記配線部とを接続している接続部と、前記外部端子と、前記配線部の少なくとも一部と、が前記可撓性フィルムと重複する領域であって前記伸縮性基材の前記一方側に設けられている請求項１から４のいずれか一項に記載の伸縮性配線基板。
6. 前記伸縮性基材の前記他方側であって前記外部端子の少なくとも一部と重複する領域に、面内方向のヤング率が前記伸縮性基材よりも大きい補強部材が設けられている請求項５に記載の伸縮性配線基板。
7. 前記補強領域は、前記伸縮性基材の前記他方側の主面に前記可撓性フィルムと前記補強部材とが積層されて形成されており、
   前記伸縮性補材は、前記補強領域と前記伸縮領域との境界部であり、かつ前記伸縮性基材の主面の前記一方側または前記他方側のうち一方または両方に接合されている請求項６に記載の伸縮性配線基板。