JP6512389B1 - 伸縮性回路基板および物品 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示の第1態様の伸縮性回路基板は、伸縮性を有する基材と、上記基材の第1面側に位置し、上記基材の上記第1面の面内方向の1つである第1方向にそ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配線と、上記基材の上記第1面側に位置し、かつ、上記配線が位置する配線領域に対して平面視上少なくとも重なるように位置し、上記蛇腹形状部を有する調整層と、を有し、上記調整層のヤング率が、上記配線のヤング率よりも小さい。
また、「基材の第1面側に位置する調整層」とは、調整層が基材の第1面に直接位置していてもよく、調整層が基材の第1面に他の部材を介して間接的に位置していてもよいことをいう。
なお、基材の第1面側に位置する部材については、上記の基材の第1面側に位置する配線および基材の第1面側に位置する調整層と同様とすることができる。
本態様における調整層は、典型的には、基材の第1面側に位置し、かつ、配線領域に位置し、基材の第1面の法線方向における山部及び谷部が基材の第1面の面内方向に沿って繰り返し現れる蛇腹形状部を有し、配線よりも小さいヤング率を有する部材である。
また、調整層のヤング率は、伸縮性を有する基材のヤング率の1倍超とすることができ、好ましくは1.1倍以上であり、より好ましくは2倍以上である。また、調整層のヤング率は、伸縮性を有する基材のヤング率の100倍以下とすることができ、好ましくは10倍以下である。
調整層のヤング率が小さすぎても大きすぎても、応力集中を低減することが困難になる場合があるからである。
調整層のヤング率の測定方法としては、調整層のサンプルを用いて、JIS K6251に準拠して引張試験を実施するという方法を採用することができる。また、調整層のヤング率を求める方法としては、ISO14577に準拠してナノインデーション法による測定方法を採用することもできる。具体的には、調整層のヤング率は、ナノインデンターを用いて測定することができる。調整層のサンプルを準備する方法としては、伸縮性回路基板から調整層の一部をサンプルとして取り出す方法や、伸縮性回路基板を構成する前の調整層の一部をサンプルとして取り出す方法が挙げられる。その他にも、調整層のヤング率を求める方法として、調整層を構成する材料を分析し、材料の既存のデータベースに基づいて調整層のヤング率を求めるという方法を採用することもできる。
なお、配線、伸縮性を有する基材、および支持基材等の各部材のヤング率を求める方法は、上記調整層のヤング率を求める方法と同様である。また、これらのヤング率を算出する方法は、部材の形態により適宜適した規格を用いてもよい。例えば、後述する伸縮制御部や支持基材においてはASTM D882に準拠して引張試験を実施するという方法を採用することができる。
調整層に用いられる伸縮性を有する材料としては、例えば、エラストマーを挙げることができる。エラストマーとしては、一般的な熱可塑性エラストマーおよび熱硬化性エラストマーを用いることができ、具体的には、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、アミド系エラストマー、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ポリブタジエン、ポリイソブチレン、ポリスチレンブタジエン、ポリクロロプレン等が挙げられる。調整層を構成する材料がこれらの樹脂である場合、調整層は、透明性を有していてもよい。また、調整層は、遮光性、例えば紫外線を遮蔽する特性を有していてもよい。例えば、調整層は黒色であってもよい。また調整層の色と基板の色とが同一であってもよい。調整層にデザイン性を持たせて加飾の役割を持っていてもよい。
ここで、伸縮性回路基板においては、蛇腹形状部の山部の高さが、基材の厚みのばらつきや、基材に設けられる配線の分布密度の差等に起因して、局所的に大きくなることがある。例えば、配線と機能性部材との境界近傍において、配線に大きな山部が生じることがある。この場合、配線と機能性部材との間の電気接合部に大きな応力が加わり、電気接合部が破壊してしまうおそれがある。
これに対し、調整層が、配線領域および機能性部材領域に連続して位置していることにより、配線と機能性部材との境界近傍において、配線に大きな山部が生じるのを抑制することができる。これにより、配線と機能性部材との間の電気接合部が破壊するのを抑制することができる。なお、後述する機能性部材周囲領域は、配線領域の一部として捉えることもできる。
また、本態様の伸縮性回路基板が、基材および配線の間に支持基材を有する場合には、例えば、調整層3は、図3(a)に示すように支持基材7と配線4との間に位置していてもよく、図3(b)、(d)に示すように配線4の支持基材7側の面とは反対側の面に位置していてもよく、図3(c)に示すように基材2と支持基材7との間に位置していてもよい。また、調整層が基材と支持基材との間に位置している場合において、本態様の伸縮性回路基板が基材および支持基材の間に接着層を有する場合、調整層3は、図3(c)に示すように接着層6と支持基材7との間に位置することができる。また、図4に示すように支持基材7は、配線4の基材2側の面とは反対側の面に位置していてもよい。
ここで、粘着性を有さないとは、調整層の粘着力が0.01N/25mm以下であることをいい、好ましくは0.005N/25mm以下、より好ましくは0.001N/25mm以下である。
分子接着層の配置方法としては、例えば、基材の第1面、および、調整層の基材と対向する面を、分子接着剤により表面修飾する方法が挙げられる。
本態様における配線は、基材の第1面側に位置し、基材の第1面の法線方向における山部及び谷部が基材の第1面の面内方向に沿って繰り返し現れる蛇腹形状部を有し、導電性を有する部材である。
なお、蛇腹形状部の周期は、図6に示す符号Fで示されるような、第1方向D1における、隣り合う山部の間隔である。
なお、配線のヤング率を求める方法は、上記調整層のヤング率を求める方法と同様である。
配線に用いられる伸縮性を有する材料としては、例えば、導電性粒子およびエラストマーを含有する導電性組成物が挙げられる。すなわち、導電性粒子およびエラストマーを含む配線とすることができる。導電性粒子としては、配線に使用できるものであればよく、例えば、金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、白金、カーボン等の粒子が挙げられる。中でも、銀粒子が好ましく用いられる。また、エラストマーとしては、一般的な熱可塑性エラストマーおよび熱硬化性エラストマーを用いることができ、例えば、スチレン系エラストマー、アクリル系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、ポリブタジエン、ポリクロロプレンが挙げられる。
例えば、配線の材料が伸縮性を有さない場合、配線の厚みは、25nm以上とすることができ、50nm以上であることが好ましく、100nm以上であることがより好ましい。また、この場合、配線の厚みは、50μm以下とすることができ、10μm以下であることが好ましく、5μm以下であることがより好ましい。
また、配線の材料が伸縮性を有する場合、配線の厚みは、5μm以上とすることができ、10μm以上であることが好ましく、20μm以上であることがより好ましい。また、この場合、配線の厚みは、60μm以下とすることができ、50μm以下であることが好ましく、40μm以下であることがより好ましい。
本態様における基材は、伸縮性を有する部材である。基材は、配線側に位置する第1面と、第1面の反対側に位置する第2面と、を含む。また、基材は、例えば、板状の部材であってもよい。
なお、復元率は、幅25mmの試験片を準備し、試験片を50%伸長して1時間保持した後、伸長を解放して1時間放置して復元させ、下記の計算式により求めることができる。
復元率(%)=(伸長直後の長さ−復元後の長さ)÷(伸長直後の長さ−引張前の長さ)×100
なお、伸長直後の長さとは、50%伸長した状態の長さをいう。
なお、基材のヤング率を求める方法は、上記調整層のヤング率を求める方法と同様である。
図7(a)において、符号S4は、配線領域21のうち蛇腹形状部30に重なる部分において基材2の第2面2bに現れる山部213及び谷部214の振幅を表す。第2面2bの振幅S4は、第1面2aの振幅S3と同一であってもよく、異なっていてもよい。例えば、第2面2bの振幅S4が、第1面2aの振幅S3よりも小さくてもよい。例えば、第2面2bの振幅S4が、第1面2aの振幅S3の0.9倍以下であってもよく、0.6倍以下であってもよい。また、第2面2bの振幅S4は、第1面2aの振幅S3の0.1倍以上であってもよく、0.2倍以上であってもよい。基材2の厚みが小さい場合、第1面2aの振幅S3に対する第2面2bの振幅S4の比率が大きくなり易い。なお、「基材2の第2面2bの山部213及び谷部214の振幅が、第1面2aの山部211及び谷部212の振幅よりも小さい」とは、基材2の第2面2bに山部及び谷部が現れない場合を含む概念である。
本態様の伸縮性回路基板は、基材の第1面側に位置し、かつ、配線領域に隣接し、機能性部材が搭載される機能性部材領域に位置する機能性部材を有することができる。
また、機能性部材および配線を接続する電気接合部を補強するため、機能性部材の周囲をポッティング剤等の樹脂で覆うことができる。これにより、機能性部材および配線の電気接合部の機械的な信頼性を向上させることができる。
本態様の伸縮性回路基板は、基材と配線との間に、支持基材を有していてもよい。また、本態様の伸縮性回路基板が機能性部材を有する場合には、基材と配線および機能性部材との間に、支持基材を有することができる。支持基材は、配線および機能性部材を支持する部材である。例えば、図3(a)〜(d)は、伸縮性回路基板1が、基材2と配線4および機能性部材5との間に支持基材7を有する例である。
また、支持基材のヤング率は、基材のヤング率の100倍以下であってもよい。
なお、支持基材のヤング率を求める方法は、上記調整層のヤング率を求める方法と同様である。
なお、以下、支持基材および基材の間に位置する接着層を、第2の接着層と称する場合がある。
分子接着層については、上記第1の接着層と同様とすることができる。
本態様の伸縮性回路基板は、基材の第1面側、基材の第2面側、または基材の内部に位置し、かつ、配線領域に位置し、蛇腹形状部の山部及び谷部が繰り返し現れる第1方向に沿って並ぶ複数の伸縮制御部を有することができる。なお、以下、この伸縮制御部を第1の伸縮制御部と称する場合がある。
第1の伸縮制御部は、基材の伸縮を制御するために設けられる部材である。
第1の伸縮制御部の第2周期は、例えば、蛇腹形状部の第1周期のm倍又は1/nとすることができる。ここで、m及びnは正の整数である。好ましくは、mは3以下であり、nは4以下である。第1の伸縮制御部の第2周期は、例えば5μm以上、10mm以下とすることができる。
この場合、第1の伸縮制御部のヤング率は、例えば基材のヤング率の1.1倍以上、5000倍以下とすることができ、好ましくは10倍以上、3000倍以下である。このような第1の伸縮制御部を基材に設けることにより、基材のうち第1の伸縮制御部と平面視上重なる部分が伸縮することを抑制することができる。このため、基材を、伸縮が生じやすい部分と、伸縮が生じにくい部分とに区画することができる。これにより、基材に現れる蛇腹形状部の周期や振幅等を制御することができる。
なお、第1の伸縮制御部のヤング率を求める方法は、上記調整層の場合と同様である。
第1の伸縮制御部の厚みは、例えば1μm以上、100μm以下とすることができる。
第1の伸縮制御部の厚みは、例えば1μm以上、100μm以下とすることができる。
なお、第1の伸縮制御部の断面二次モーメントは、伸縮性回路基板の伸縮方向に直交する平面によって第1の伸縮制御部を切断した場合の断面に基づいて算出される。
また、第1の伸縮制御部の曲げ剛性が基材の曲げ剛性以下である場合、第1の伸縮制御部の曲げ剛性は、例えば基材の曲げ剛性の1倍以下とすることができ、0.8倍以下であってもよい。
また、図示はしないが、第1の伸縮制御部において、第2部分が第1の伸縮制御部の中央部を構成し、第1部分が第1の伸縮制御部の両端部を構成していてもよい。
この場合においても、第1の伸縮制御部の第1部分が、蛇腹形状部の特定の位相の部分になり易くなる。また、第1の伸縮制御部の第2部分は、蛇腹形状部の山部又は谷部の形状に沿って変形し易い。このため、蛇腹形状部の周期の安定性を確保しながら、基材の配線領域の変形性や伸縮性を維持することができる。
この場合においても、基材の配線領域の変形性が、第1の伸縮制御部の第1部分に比べて第2部分において高くなる。このため、第1部分が、蛇腹形状部の特定の位相の部分になり易くなる。また、第2部分は、蛇腹形状部の山部又は谷部の形状に沿って変形し易い。このため、蛇腹形状部の周期の安定性を確保しながら、基材の配線領域の変形性や伸縮性を維持することができる。
凹部から構成される第1の伸縮制御部を基材に設ける場合においても、基材の配線領域には、伸縮が生じやすい部分と、伸縮が生じにくい部分とが、配線が延びる方向に沿って繰り返し存在するようになる。このため、蛇腹形状部の周期が乱れて蛇腹形状部の山部の高さが局所的に大きくなるのを抑制することができる。これにより、配線に大きな応力が加わって配線が破損するのを抑制することができる。
第1の伸縮制御部が配線と平面視上重ならない場合、第1の伸縮制御部と配線とは同一平面上に位置することができる。第1の伸縮制御部が配線と平面視上重ならない場合であっても、蛇腹形状部が現れる第1方向に沿って複数の第1の伸縮制御部を並べることにより、蛇腹形状部の周期が乱れて蛇腹形状部の山部の高さが局所的に大きくなるのを抑制することができる。これにより、配線に大きな応力が加わって配線が破損するのを抑制することができる。なお、第1の伸縮制御部と配線とが同一平面上に位置する場合、両者を同一の工程で同時に形成することができる。
本態様の伸縮性回路基板は、基材の第1面側、基材の第2面側、または基材の内部に位置する第2の伸縮制御部を有することができる。第2の伸縮制御部は、機能性部材領域の周囲に位置する機能性部材周囲領域に位置し、機能性部材周囲領域と機能性部材領域との間の境界まで広がっていてもよい。
また、第1の伸縮制御部のヤング率と第2の伸縮制御部のヤング率とは、異なっていてもよい。この場合、第2の伸縮制御部のヤング率が、第1の伸縮制御部のヤング率よりも大きいことが好ましい。
例1:E1<E21=E22
例2:E1<E22<E21
例3:E22≦E1<E21
例4:E21=E22≦E1
また、第1の伸縮制御部の材料や厚みと第2の伸縮制御部の材料や厚みとは、異なっていてもよい。この場合、第2の伸縮制御部の厚みが、第1の伸縮制御部の厚みよりも薄いことが好ましい。これは、一般に、機能性部材の方が配線よりも厚いからである。第2の伸縮制御部の厚みを第1の伸縮制御部の厚みよりも薄くすることにより、配線領域と機能性部材領域との間における凹凸や段差を小さくすることができる。これにより、引っかかりによる素子剥がれが生じることを抑制できる。また、使用者が伸縮性回路基板を備える電子デバイスを装着した時の違和感を低減することができる。
この場合、基材の機能性部材周囲領域の変形性が、配線領域に向かうにつれて高くなる。したがって、機能性部材領域と配線領域との間の境界又はその近傍で基材の変形性が急激に変化するのを抑制することができる。これにより、機能性部材領域と配線領域との間の境界又はその近傍で配線が破損するのを抑制することができる。
なお、第2の伸縮制御部の第1部分も、隙間を空けて配置された複数の部材を含んでいてもよい。
本態様の伸縮性回路基板は、機能性部材領域に対して平面視上少なくとも重なる位置に、補強部材を有することが好ましい。図21において、伸縮性回路基板は、機能性部材領域22に対して平面視上少なくとも重なる位置に補強部材8を備える。
本態様の伸縮性回路基板は、配線、機能性部材および調整層の基材側の面とは反対側の面側、または基材の第2面側に粘着層を有していてもよい。粘着層は、本態様の伸縮性回路基板を人の身体等の対象物に貼付するために設けられるものである。
本態様の伸縮性回路基板は、伸縮性回路基板を予め伸長する方法により作製することができる。
また、本態様の伸縮性回路基板において、基材の内部に第1の伸縮制御部や第2の伸縮制御部が埋め込まれている場合には、上述したように、予め第1の伸縮制御部や第2の伸縮制御部を内包する基材を得ることができる。
本態様の伸縮性回路基板は、伸縮性を有することから、曲面に適用することができ、かつ、変形に追従することができる。このような利点から、本態様の伸縮性回路基板は、例えば、ウェアラブルデバイス、医療機器、ロボット等に用いることができる。
本態様の伸縮性回路基板は、例えば、人の皮膚に貼付して用いてもよく、ウェアラブルデバイスやロボットに装着して用いてもよい。例えば、人の腕などの身体の一部に取り付ける製品の少なくとも一部として、本態様の伸縮性回路基板を用いることができる。伸縮性回路基板は伸長することができるので、例えば伸縮性回路基板を伸長させた状態で身体に取り付けることにより、伸縮性回路基板を身体の一部により密着させることができる。このため、良好な着用感を実現することができる。また、伸縮性回路基板が伸長した場合に配線の抵抗値が低下することを抑制することができるので、伸縮性回路基板の良好な電気特性を実現することができる。また、伸縮性回路基板は伸長することができるので、曲面や立体形状に沿わせて設置することが可能である。
本開示の第2態様の伸縮性回路基板は、伸縮性を有する基材と、上記基材の第1面側に位置し、上記基材の上記第1面の面内方向の1つである第1方向にそ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配線と、上記基材の上記第1面側に位置し、かつ、上記配線が位置する配線領域に対して平面視上少なくとも重なるように位置し、上記蛇腹形状部を有する調整層と、を有し、上記調整層のヤング率が、上記基材のヤング率よりも大きい。
本態様における調整層は、典型的には、基材の第1面側に位置し、かつ、配線領域に位置し、基材の第1面の法線方向における山部及び谷部が基材の第1面の面内方向に沿って繰り返し現れる蛇腹形状部を有し、基材よりも大きいヤング率を有する部材である。
(伸縮性基材の作製)
接着層として粘着シート(3M社製、型番8146)を用い、その粘着シート上に2液付加縮合のポリジメチルシロキサン(PDMS)を厚さ900μmになるよう塗布し、PDMSを硬化させて、接着層および伸縮性基材の第1積層体を作製した。続いて、第1積層体の一部分をサンプルとして取り出し、伸縮性基材のヤング率を、JIS K6251に準拠した引張試験により測定した。結果、伸縮性基材のヤング率は0.05MPaであった。また、伸縮性基材の断面積は0.45×10−6m2であった。
支持基材として厚さ2.5μmのポリエチレンナフタレート(PEN)フィルムを用い、PENフィルム上にAgペーストをスクリーン印刷して、幅200μm、長さ40mmの配線を設けた。また、支持基材の一部分をサンプルとして取り出し、支持基材のヤング率を、JIS K6251に準拠した引張試験により測定した。結果、支持基材のヤング率は2.2GPaであった。
次いで、配線上を覆うように厚さ30μmでウレタン樹脂をスクリーン印刷して、調整層を形成した。これにより、支持基材、配線および調整層の第2積層体を得た。続いて、調整層の一部分をサンプルとして取り出し、調整層のヤング率を、JIS K6251に準拠した引張試験により測定した。結果、調整層のヤング率は35MPaであった。
伸縮性基材<調整層<配線<支持基材
上記の第1積層体を1軸に50%伸長させた状態で、第1積層体の接着層側の面に、上記の第2積層体の支持基材側の面を貼合させた。この際の配線の抵抗は35Ωであった。
次いで、伸長を解放することで伸縮性基材を収縮させた。これにより、支持基材の表面に凹凸形状が生じて収縮した。この際、5周期分の周期の平均は620μm、最小曲率半径は45μmであった。また、配線の抵抗は39Ωであり、変化はほぼみられなかった。
支持基材にウレタン樹脂の調整層を設けなかったこと以外は、実施例1の場合と同様にして、第1積層体および第2積層体を作製した。次に、実施例1の場合と同様にして、上記の第1積層体を1軸に50%伸長させた状態で、第1積層体の接着層側の面に、上記の第2積層体の支持基材側の面を貼合させた。この際の配線の抵抗は47Ωであった。
次いで、伸長を解放することで伸縮性基材を収縮させた。これにより、支持基材の表面に凹凸形状が生じて収縮した。この際、5周期分の周期の平均は420μm、周期の標準偏差は67μm、最小曲率半径は2μmであった。凹凸形状の部分には、不均一な皺や配線の折れが確認された。また、配線の抵抗は81Ωであり、2倍以上の抵抗上昇がみられた。
(伸縮性基材の作製)
接着層として粘着シート(3M社製、型番8146)を用い、その粘着シート上に2液付加縮合のポリジメチルシロキサン(PDMS)を塗布し、PDMSを硬化させて、接着層および伸縮性基材の第1積層体を作製した。
支持基材として厚さ2.5μmのポリエチレンナフタレート(PEN)フィルムを用い、PENフィルム上に、厚み1μmの銅層を蒸着法により形成した。続いて、フォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて銅層を加工した。これにより、幅200μm、長さ40mmの配線を得た。
次いで、配線上を覆うように厚さ30μmでウレタン樹脂をスクリーン印刷して、調整層を形成した。これにより、支持基材、配線および調整層の第2積層体を得た。
伸縮性基材(0.05MPa)<調整層(35MPa)<支持基材(5200MPa)<配線(7500MPa)
上記の第1積層体を1軸に50%伸長させた状態で、第1積層体の接着層側の面に、上記の第2積層体の支持基材側の面を貼合させた。この際の配線の抵抗は7.7Ωであった。
次いで、伸長を解放することで伸縮性基材を収縮させた。これにより、支持基材の表面に凹凸形状が生じて収縮した。この際、5周期分の周期の平均は794μm、最小曲率半径は51μmであった。また、配線の抵抗は7.6Ωであり、変化はほぼみられなかった。
次いで、配線が延びる方向において、伸縮性回路基板を、収縮後を100%としたときの30%分を10万回連続で伸縮させたところ、抵抗値は1.03倍でほぼ変わらなかった。
支持基材にウレタン樹脂の調整層を設けなかったこと以外は、実施例2の場合と同様にして、第1積層体および第2積層体を作製した。次に、実施例2の場合と同様にして、上記の第1積層体を1軸に50%伸長させた状態で、第1積層体の接着層側の面に、上記の第2積層体の支持基材側の面を貼合させた。この際の配線の抵抗は7.5Ωであった。
次いで、伸長を解放することで伸縮性基材を収縮させた。これにより、支持基材の表面に凹凸形状が生じて収縮した。この際、5周期分の周期の平均は158μm、最小曲率半径は10μmであった。凹凸形状の部分には、不均一な皺や配線の折れが確認された。また、配線の抵抗は7.6Ωであり抵抗上昇はみられなかったが、配線が延びる方向において、伸縮性回路基板を、収縮後を100%としたときの30%分を連続で伸縮させたところ、配線は3000回で断線した。
(伸縮性基材の作製)
実施例2と同様にして、接着層および伸縮性基材の第1積層体を作製した。
実施例2と同様にして、支持基材、配線および調整層の第2積層体を得た。なお、第2積層体配線として、電極対を有する配線を形成した。次いで、電極対の間に、1.0mm×0.5mmの寸法を有する抵抗チップ(0Ω)を、半田を用いて搭載した。半田としては、弘輝のTB48N742を用いた。
上記の第1積層体を1軸に50%伸長させた状態で、第1積層体の接着層側の面に、上記の第2積層体の支持基材側の面を貼合させた。この際の配線の抵抗は6.7Ωであった。
次いで、伸長を解放することで伸縮性基材を収縮させた。これにより、支持基材の表面に凹凸形状が生じて収縮した。配線の抵抗は6.6Ωであった。また、配線が延びる方向において、伸縮性回路基板を、収縮後を100%としたときの30%分を連続で伸縮させたところ、1400回で断線した。
抵抗チップの周りの機能性部材周囲領域に、外径12mm×6mm、内径2mm×1mmのドーナツ型の調整層をさらに積層させたこと以外は実施例3と同様にして、伸縮性回路基板を作製した。配線の抵抗は6.5Ωであった。また、配線が延びる方向において、伸縮性回路基板を、収縮後を100%としたときの30%分を連続で伸縮させたところ、2700回で断線した。
上記調整層を形成しなかったこと以外は実施例3と同様にして、伸縮性回路基板を作製した。配線の抵抗は6.7Ωであった。また、配線が延びる方向において、伸縮性回路基板を、収縮後を100%としたときの30%分を連続で伸縮させたところ、300回で断線した。
伸縮性回路基板として、基材の第1面側に配線および補強部材が設けられたものを作製した。
接着層として粘着シート814(3M社製)を準備した。続いて、粘着シート上に、補強部材として5mm×5mmサイズのポリイミドフィルム(宇興産社製:ユーピレックス 厚み125μm)を設けた。続いて、基材として、2液付加縮合のポリジメチルシロキサン(以下、PDMSと称する)を、厚さが約1mmとなるように、接着層のうち補強部材を設置した側に、補強部材が埋没するように塗布し、硬化させた。これにより、接着層、補強部材および伸縮性基材の第1積層体を作製した。第1積層体において、補強部材は基材の第1面側で埋没し、かつ基材の第1面に接着層が設けられている。
支持基材として厚さ2.5μmのポリエチレンナフタレート(PEN)フィルムを用い、PENフィルム上に、厚み1μmの銅層を蒸着法により形成した。続いて、フォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて銅層を加工した。これにより、幅200μm、長さ40mmの配線(電極対を有する配線)を得た。
次いで、配線上を覆うように厚さ30μmでウレタン樹脂をスクリーン印刷して、調整層を形成した。この際、例えば図23(a)に示すように、平面視上、補強部材領域81と、補強周囲領域82との間の境界を跨ぐように調整層3を形成した。これにより、支持基材、配線および調整層の第2積層体を得た。次いで、電極対の間に、1.0mm×0.5mmの寸法を有する抵抗チップ(0Ω)を、半田を用いて搭載した。半田としては、弘輝のTB48N742を用いた。
上記の第1積層体を1軸に50%伸長させた状態で、第1積層体の接着層側の面に、上記の第2積層体の支持基材側の面を貼合させた。この際、第1積層体のポリイミドフィルム(補強部材)と、第2積層体の抵抗チップとが、平面視において重なるように配置した。
次いで、伸長を解放することで伸縮性基材を収縮させた。これにより、支持基材の表面に凹凸形状が生じて収縮した。配線の抵抗は6.6Ωであった。また、配線が延びる方向において、伸縮性回路基板を、収縮後を100%としたときの30%分を10万回連続で伸縮させたところ、抵抗値は1.05倍でほぼ変わらなかった。
上記調整層を、平面視上、補強部材領域と、補強周囲領域との間の境界を跨がないように補強周囲領域側(配線領域側)のみに塗布したこと以外は、実施例5と同様にして伸縮性回路基板を作製した。配線の抵抗は6.5Ωであった。また、配線が延びる方向において、伸縮性回路基板を、収縮後を100%としたときの30%分を10万回連続で伸縮させたところ、7000回で断線した。このように、調整層が、平面視上、補強部材領域と、補強周囲領域との間の境界を跨ぐように位置することで、断線の発生をさらに抑制できることが確認された。
2 … 伸縮性を有する基材
2a … 伸縮性を有する基材の第1面
2b … 伸縮性を有する基材の第2面
3 … 調整層
4 … 配線
5 … 機能性部材
6 … 接着層
7 … 支持基材
21 … 配線領域
22 … 機能性部材領域
23 … 機能性部材周囲領域
30 … 蛇腹形状部
31、33、35 … 山部
32、34、36 … 谷部
41 … 第1の伸縮制御部
42 … 第2の伸縮制御部
Claims (24)
- 伸縮性を有する基材と、
前記基材の第1面側に位置し、前記基材の前記第1面の面内方向の1つである第1方向にそ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配線と、
前記基材の前記第1面側に位置し、かつ、前記配線が位置する配線領域に対して平面視上少なくとも重なるように位置し、前記蛇腹形状部を有する調整層と、
を有し、前記調整層のヤング率が、前記配線のヤング率よりも小さく、
前記基材の前記第1面の反対側に位置する第2面のうち前記蛇腹形状部に重なる部分に現れる山部及び谷部の振幅が、前記基材の前記第1面のうち前記蛇腹形状部に重なる部分に現れる山部及び谷部の振幅よりも小さい、伸縮性回路基板。 - 前記基材の前記第1面の反対側に位置する第2面のうち前記蛇腹形状部に重なる部分に現れる山部及び谷部の振幅が、前記基材の前記第1面のうち前記蛇腹形状部に重なる部分に現れる山部及び谷部の振幅の0.9倍以下である、請求項1に記載の伸縮性回路基板。
- 伸縮性を有する基材と、
前記基材の第1面側に位置し、前記基材の前記第1面の面内方向の1つである第1方向にそ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配線と、
前記基材の前記第1面側に位置し、かつ、前記配線が位置する配線領域に対して平面視上少なくとも重なるように位置し、前記蛇腹形状部を有する調整層と、
を有し、前記調整層のヤング率が、前記配線のヤング率よりも小さく、
前記基材の前記第1面の反対側に位置する第2面のうち前記蛇腹形状部に重なる部分に現れる山部及び谷部の周期が、前記基材の前記第1面のうち前記蛇腹形状部に重なる部分に現れる山部及び谷部の周期よりも大きい、伸縮性回路基板。 - 前記基材の前記第1面の反対側に位置する第2面のうち前記蛇腹形状部に重なる部分に現れる山部及び谷部の周期が、前記基材の前記第1面のうち前記蛇腹形状部に重なる部分に現れる山部及び谷部の周期の1.1倍以上である、請求項3に記載の伸縮性回路基板。
- 前記調整層のヤング率が、前記基材のヤング率よりも大きい、請求項1から請求項4までのいずれかの請求項に記載の伸縮性回路基板。
- 伸縮性を有する基材と、
前記基材の第1面側に位置し、前記基材の前記第1面の面内方向の1つである第1方向にそ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配線と、
前記基材の前記第1面側に位置し、かつ、前記配線が位置する配線領域に対して平面視上少なくとも重なるように位置し、前記蛇腹形状部を有する調整層と、
を有し、前記調整層のヤング率が、前記基材のヤング率よりも大きく、
前記基材の前記第1面の反対側に位置する第2面のうち前記蛇腹形状部に重なる部分に現れる山部及び谷部の振幅が、前記基材の前記第1面のうち前記蛇腹形状部に重なる部分に現れる山部及び谷部の振幅よりも小さい、伸縮性回路基板。 - 前記基材の前記第1面の反対側に位置する第2面のうち前記蛇腹形状部に重なる部分に現れる山部及び谷部の振幅が、前記基材の前記第1面のうち前記蛇腹形状部に重なる部分に現れる山部及び谷部の振幅の0.9倍以下である、請求項6に記載の伸縮性回路基板。
- 伸縮性を有する基材と、
前記基材の第1面側に位置し、前記基材の前記第1面の面内方向の1つである第1方向にそ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配線と、
前記基材の前記第1面側に位置し、かつ、前記配線が位置する配線領域に対して平面視上少なくとも重なるように位置し、前記蛇腹形状部を有する調整層と、
を有し、前記調整層のヤング率が、前記基材のヤング率よりも大きく、
前記基材の前記第1面の反対側に位置する第2面のうち前記蛇腹形状部に重なる部分に現れる山部及び谷部の周期が、前記基材の前記第1面のうち前記蛇腹形状部に重なる部分に現れる山部及び谷部の周期よりも大きい、伸縮性回路基板。 - 前記基材の前記第1面の反対側に位置する第2面のうち前記蛇腹形状部に重なる部分に現れる山部及び谷部の周期が、前記基材の前記第1面のうち前記蛇腹形状部に重なる部分に現れる山部及び谷部の周期の1.1倍以上である、請求項8に記載の伸縮性回路基板。
- 前記伸縮性回路基板が、前記配線領域と、前記配線領域に隣接し、機能性部材が搭載される機能性部材領域と、を有し、
前記調整層が、前記配線領域および前記機能性部材領域に連続して位置している、請求項1から請求項9までのいずれかの請求項に記載の伸縮性回路基板。 - 前記基材の前記第1面側の前記機能性部材領域に位置する機能性部材をさらに有する、請求項10に記載の伸縮性回路基板。
- 前記配線が、機能性部材と接続するための端子部を有し、
前記調整層が、平面視上、前記配線の前記端子部を除く全ての前記配線領域を覆っている、請求項1から請求項11までのいずれかの請求項に記載の伸縮性回路基板。 - 前記伸縮性回路基板が、前記配線領域と、前記配線領域に隣接し、機能性部材が搭載される機能性部材領域と、を有し、
前記調整層が、平面視上、前記機能性部材領域と、前記機能性部材領域の周囲に位置する機能性部材周囲領域との間の境界に位置する、請求項1から請求項12までのいずれかの請求項に記載の伸縮性回路基板。 - 前記伸縮性回路基板が、前記配線領域と、前記配線領域に隣接し、機能性部材が搭載される機能性部材領域と、を有し、
前記伸縮性回路基板が、前記機能性部材領域に対して平面視上少なくとも重なる位置に、補強部材を有し、
前記調整層が、平面視上、前記補強部材が位置する補強部材領域と、前記補強部材領域の周囲に位置する補強周囲領域との間の境界に位置する、請求項1から請求項12までのいずれかの請求項に記載の伸縮性回路基板。 - 前記伸縮性回路基板が、支持基材をさらに有する、請求項1から請求項14までのいずれかの請求項に記載の伸縮性回路基板。
- 前記支持基材が、前記基材のヤング率よりも大きいヤング率を有する、請求項15に記載の伸縮性回路基板。
- 前記基材と前記配線との間に、前記支持基材を有する、請求項15または請求項16に記載の伸縮性回路基板。
- 前記調整層が、前記配線の前記基材側の面とは反対側の面に位置している、請求項1から請求項17までのいずれかの請求項に記載の伸縮性回路基板。
- 前記調整層が、前記基材と前記配線との間に位置している、請求項1から請求項17までのいずれかの請求項に記載の伸縮性回路基板。
- 前記伸縮性回路基板が、前記基材と前記配線との間に、支持基材をさらに有し、
前記調整層が、前記支持基材と前記配線との間に位置している、請求項1から請求項17までのいずれかの請求項に記載の伸縮性回路基板。 - 前記基材の前記第1面の反対側に位置する第2面のうち前記蛇腹形状部に重なる部分に現れる山部及び谷部の位置が、前記基材の前記第1面のうち前記蛇腹形状部に重なる部分に現れる谷部及び山部の位置からずれている、請求項1から請求項20までのいずれかの請求項に記載の伸縮性回路基板。
- 前記基材の前記第1面のうち前記蛇腹形状部に重なる部分に現れる山部及び谷部の周期をF3とする場合、前記基材の前記第1面の反対側に位置する第2面のうち前記蛇腹形状部に重なる部分に現れる山部及び谷部の位置が、前記基材の前記第1面のうち前記蛇腹形状部に重なる部分に現れる谷部及び山部の位置から0.1×F3以上ずれている、請求項1から請求項21までのいずれかの請求項に記載の伸縮性回路基板。
- 前記伸縮性回路基板が、前記配線領域と、前記配線領域に隣接し、機能性部材が搭載される機能性部材領域と、を有し、
前記調整層の厚みが、少なくとも部分的に、前記機能性部材領域から前記配線側領域に向かうにつれて減少している、請求項1から請求項22までのいずれかの請求項に記載の伸縮性回路基板。 - 請求項1から請求項23までのいずれかの請求項に記載の伸縮性回路基板を有する、物品。
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