JP6532978B1 - 伸縮性回路基板 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)伸縮性基材であって、
テキスタイル層と、
前記テキスタイル層を覆う樹脂層と、
前記テキスタイル層と前記樹脂層とを接着する複数の接着部を含む接着層と
を備える伸縮性基材と、
(2)前記樹脂層の上に形成された回路パターンと
を含むことにより、上記目的が達成される。
本明細書において、「回路パターン」とは、所定の回路を形成するようにパターニングされた導電層をいう。
本発明は、十分な伸縮性(例えば、約1.0以下の50%モジュラス)を有する回路基板の提供を課題とし、
(1)伸縮性基材であって、
テキスタイル層と、
前記テキスタイル層を覆う樹脂層と、
前記テキスタイル層と前記樹脂層とを接着する複数の接着部を含む接着層と
を備える伸縮性基材と、
(2)前記樹脂層の上に形成された回路パターンと
を含む回路基板を提供することによって、上記課題を解決した。
本発明の伸縮性基材におけるテキスタイル層は、織布、編物、不織布、紐や縄を含む組物網等の繊維構造体と認識される任意のものを含み得る。テキスタイル層の材質は、任意の材質を用いることができるが、伸縮性を得るために伸長率の高い生地とすることが好ましい。例えば、一つの実施形態において、本発明に用いる生地の伸長率は、一方向に9.8Nの力をかけた場合、一方向に約200〜320%、一方向と直交する方向に約70〜190%であり、より具体的には一方向に約220〜280%、一方向と直交する方向に約110〜150%であり、一例としては一方向に約260%、一方向と直交する方向に約130%のものが使用され得る。例えばポリウレタンやポリエステル、好ましくは伸縮性に加えて耐熱性を有するポリエステルである。
本発明の樹脂層を構成する樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレタンポリウレア樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、スチレン系エラストマー、フッ素樹脂、スチレン無水マレイン酸系樹脂およびLCP(液晶ポリマー)樹脂などが挙げられるが、これらに限定されない。好ましくは、本発明の樹脂層を構成する樹脂は熱可塑性樹脂であり、特に好ましくはポリウレタン樹脂である。
1つの実施形態において、本発明の樹脂層の弾性率(貯蔵弾性率)は、約100MPa〜1000MPa、約300〜800MPa、または約400〜700MPaであり得る。
本発明の接着層は、回路パターンとは独立して配置されている複数の接着部によって構成される層である。
回路パターンの厚みは、任意であり得る。好ましくは、約0.005mm〜約0.02mmであり、さらに好ましくは、約0.010mm〜約0.014mmである。しかしながら、本発明はこれに限定されない。回路パターンの厚みがあまり厚すぎると伸縮性が低下するおそれがある。また、回路パターンの厚みがあまり薄すぎると伸縮に伴う断線の恐れがある。回路基板に求められる伸縮性および強度に応じて適宜厚さを設定することが好ましい。
回路基板を含む製品は、衣服、シューズ、履物、手袋、玩具、車載シート、ヘルスケア機器などからなる群から選択される。伸縮性を有する本発明の回路基板は、継続的に伸縮により従来フレキシブル基板では回路が断線してしまい装着不能であった衣服、履物やロボットアームなどの駆動部などに使用することが可能となる。
以下の実施形態では、回路基板の一例として、テキスタイル層は編み物であり、樹脂層はウレタン層であり、接着部に用いる接着剤は熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂であり、回路パターンを構成する素材は銀であるものを挙げる。しかし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。テキスタイル層と樹脂層とを接着する複数の接着部を有することによって十分な伸縮性(例えば、約1.0以下の50%モジュラス)を有する回路基板を提供することができる限り、テキスタイル層、樹脂層、接着部、回路パターンの形状、材質、種類、特性、さらには、接着部と回路パターンとの位置関係については特に限定されるものではないことが理解される。
図1は、本発明の実施形態1による回路基板1を説明するための図であり、図1(a)および図1(b)はそれぞれ、回路基板1の外観を示す斜視図および平面図であり、図1(c)は、図1(b)のIc−Ic線断面図である。
ここで、編み物であるテキスタイル層110は、図2(a)、(b)に示すように、複数の直線状の繊維塊部110aが一定方向に配列された構造となっている。なお、編み物であるテキスタイル層110は、実際には図7(b)に示されるように、繊維塊部110aから樹脂層とは反対側に延びる繊維などが存在しているが、図2および図3では省略している。
さらに、一つの実施形態において、樹脂層120の表面には、Agを含む導電性組成物からなる回路パターン10が形成されている。この回路パターンの厚みは、約0.012mmである。ただし、この厚みに限定されるものではなく、好ましくは約0.010〜約0.02mmであり、さらに好ましくは、約0.010mm〜約0.014mmである。
図4(b)に示す回路パターン10bは、回路パターン10の配線13aに代わる、第2のミアンダパターンを採用した配線13bを含む。この配線13bは、第1のミアンダパターンより細かく蛇行したジグザグ経路に沿って形成されており、ジグザグ経路の折り返し部分が円弧状となっている。
次に、回路基板1の作製方法の一例を説明する。
(実施例)
本実施例においては、本発明の回路基板1の伸縮性を従来の回路基板およびテキスタイル層のみの二つの比較例と対比して示している。
比較例1は、テキスタイル層のみからなる構成である。テキスタイル層は、実施例で用いたものと同一のものを用いた。
比較例2(従来の回路基板)は、テキスタイル層を覆うウレタン層全面にホットメルト接着を施した点を除いて、本発明の回路基板1と同様であった。
実施例及び比較例1、2を幅10mm、長さ40mmに切断し、チャック間距離が30mmとなるように設置して、引張試験機により温度23℃、湿度60%RH、引張速度:300mm/minで150%の長さまで伸長させた。このとき荷重と、単位面積当たりの荷重(50%モジュラス:MPa)を求めた。
10、10a〜10h 回路パターン
11、12 電極パッド
13a〜13d 配線
100 伸縮性基材
110 テキスタイル層
110a 繊維塊部
120 樹脂層
130 接着部
130a 溶着部
M 印刷台
Ma マスク部材
P スクリーン印刷機
Pf フレーム
Pe 印刷ペースト
Ps スクリーン部材
Ps0 スクリーン開口
Sq スクイーズ
Claims (10)
- (1)伸縮性基材であって、
テキスタイル層と、
前記テキスタイル層を覆う樹脂層と、
前記テキスタイル層と前記樹脂層とを接着する複数の接着部を含む接着層と
を備える伸縮性基材と、
(2)前記樹脂層の上に形成された回路パターンと
を含み、
前記複数の接着部は規則的かつ千鳥状に配置されている、回路基板。 - 前記千鳥状の配置は、一方向に約0.7mm〜約2.0mmの間隔、前記一方向に直交する方向に約0.7mm〜約2.0mmの間隔である、請求項1に記載の回路基板。
- 前記複数の接着部が略円形状である、請求項1または請求項2に記載の回路基板。
- 前記伸縮性基材の厚みは約0.25mm〜約1.0mmである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の回路基板。
- 前記回路パターンの厚みは約0.005mm〜約0.02mmである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の回路基板。
- 前記回路パターンは、銀を含む導電性組成物によって形成される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の回路基板。
- 前記導電性組成物は伸縮性材料をさらに含む、請求項6に記載の回路基板。
- 前記樹脂層は熱可塑性樹脂材料を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の回路基板。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の回路基板を含む製品。
- 前記製品は、衣服、シューズ、履物、手袋、玩具、車載シート、ヘルスケア機器及び車載ステアリングからなる群から選択される、請求項9に記載の製品。
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