JP6585323B2 - 配線基板及び配線基板の製造方法 - Google Patents
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Description
まず、本実施の形態に係る配線基板10について説明する。図1及び図2はそれぞれ、配線基板10を示す平面図及び断面図である。図2に示す断面図は、図1の配線基板10を線II−IIに沿って切断した場合の図である。
基材20は、伸縮性を有するよう構成された部材である。基材20は、電子部品51及び配線52側に位置する第1面21と、第1面21の反対側に位置する第2面22と、を含む。基材20の厚みは、例えば10μm以上10mm以下であり、より好ましくは20μm以上3mm以下であり、1mm以下であってもよい。基材20の厚みを10μm以上にすることにより、基材20の耐久性を確保することができる。また、基材20の厚みを10mm以下にすることにより、配線基板10の装着快適性を確保することができる。なお、基材20の厚みを小さくしすぎると、基材20の伸縮性が損なわれる場合がある。
伸縮制御機構30は、基材20の伸縮を制御するために配線基板10に設けられた機構である。図2に示す例において、伸縮制御機構30は、部品領域23及び配線領域24において電子部品51上、配線52上又は基材20の第1面21上に位置する伸縮制御部31,32を有する。以下の説明において、部品領域23に位置する伸縮制御部31を第1伸縮制御部31と称し、配線領域24に位置する伸縮制御部32を第2伸縮制御部32と称することもある。また、第1伸縮制御部31及び第2伸縮制御部32に共通する事項に関して説明する場合は、「伸縮制御部31,32」と表記することもある。
電子部品51は、配線52に接続される電極511を少なくとも有する。図3に示す例において、電極511は、電子部品51の側面に位置している。電子部品51は、能動部品であってもよく、受動部品であってもよく、機構部品であってもよい。
電子部品51の例としては、トランジスタ、LSI(Large-Scale Integration)、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)、リレー、LED、OLED、LCDなどの発光素子、センサ、ブザー等の発音部品、振動を発する振動部品、冷却発熱をコントロールするペルチェ素子や電熱線などの冷発熱部品、抵抗器、キャパシタ、インダクタ、圧電素子、スイッチ、コネクタなどを挙げることができる。電子部品51の上述の例のうち、センサが好ましく用いられる。センサとしては、例えば、温度センサ、圧力センサ、光センサ、光電センサ、近接センサ、せん断力センサ、生体センサ、レーザーセンサ、マイクロ波センサ、湿度センサ、歪みセンサ、ジャイロセンサ、加速度センサ、変位センサ、磁気センサ、ガスセンサ、GPSセンサ、超音波センサ、臭いセンサ、脳波センサ、電流センサ、振動センサ、脈波センサ、心電センサ、光度センサ等を挙げることができる。これらのセンサのうち、生体センサが特に好ましい。生体センサは、心拍や脈拍、心電、血圧、体温、血中酸素濃度等の生体情報を測定することができる。
配線52は、電子部品51の電極に接続された、導電性を有する部材である。例えば図1に示すように、配線52の一端及び他端が、2つの電子部品51の電極にそれぞれ接続されている。図1に示すように、複数の配線52が2つの電子部品51の間に設けられていてもよい。
図4Aにおいて、符号S4は、配線領域24のうち蛇腹形状部57に重なる部分において基材20の第2面22に現れる山部28及び谷部29の振幅を表す。第2面22の振幅S4は、第1面21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22の振幅S4が、第1面21の振幅S3よりも小さくてもよい。例えば、第2面22の振幅S4が、第1面21の振幅S3の0.9倍以下であってもよく、0.8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22の振幅S4は、第1面21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20の厚みが小さい場合、第1面21の振幅S3に対する第2面22の振幅S4の比率が大きくなり易い。なお、「基材20の第2面22の山部28及び谷部29の振幅が、第1面21の山部26及び谷部27の振幅よりも小さい」とは、基材20の第2面22に山部及び谷部が現れない場合を含む概念である。
配線52に用いられ得る、それ自体は伸縮性を有さない材料としては、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、白金、クロム等の金属や、これらの金属を含む合金が挙げられる。配線52の材料自体が伸縮性を有さない場合、配線52としては、金属膜を用いることができる。
配線52に用いられる材料自体が伸縮性を有する場合、材料の伸縮性は、例えば、基材20の伸縮性と同様である。配線52に用いられ得る、それ自体が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。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。
例えば、配線52の材料が伸縮性を有さない場合、配線52の厚みは、25nm以上50μm以下の範囲内とすることができ、50nm以上10μm以下の範囲内であることが好ましく、100nm以上5μm以下の範囲内であることがより好ましい。
また、配線52の材料が伸縮性を有する場合、配線52の厚みは、5μm以上60μm以下の範囲内とすることができ、10μm以上50μm以下の範囲内であることが好ましく、20μm以上40μm以下の範囲内であることがより好ましい。
配線52の幅は、例えば50μm以上且つ10mm以下である。
ここで本実施の形態によれば、基材20に伸縮制御機構30を設けることにより、蛇腹形状部57の周期や振幅などを制御することができる。このため、配線52に局所的に大きな湾曲や屈曲が生じることを抑制することができる。このことにより、配線52が破損してしまうことを抑制することができる。
粘着層の厚みは、粘着層が伸縮可能であり、且つ配線基板10を対象物に貼付可能であるよう、伸縮性回路基材の用途等に応じて適宜選択される。粘着層の厚みは、例えば10μm以上100μm以下の範囲内である。
以下、図8(a)〜(d)を参照して、配線基板10の製造方法について説明する。
以下、部品周囲領域232に位置する第1伸縮制御部31のいくつかの変形例について説明する。まず、第1伸縮制御部31の断面構造の変形例について、図9乃至図15を参照してそれぞれ説明する。
図9は、基材20に引張応力が加えられている状態における、本変形例に係る配線基板10を拡大して示す図である。また、図10は、図9に示す配線基板10が弛緩した様子を示す断面図である。上述の実施の形態においては、部品周囲領域232に位置する第1伸縮制御部31が、均一な変形性を有する例を示した。例えば、第1伸縮制御部31が均一な厚みを有する例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、第1伸縮制御部31は、位置によって異なる変形性を示すように構成されていてもよい。例えば、第1伸縮制御部31は、第1部分311と、第1部分311よりも高い変形性を有する第2部分312と、を含んでいてもよい。第2部分312は、図9に示すように、第1部分311よりも配線領域24側に位置する。
図11に示すように、第1伸縮制御部31は、部品固定領域231に位置する電子部品51の全域を覆う半球状の形状を有していてもよい。この場合、第1伸縮制御部31のうち第1部分311よりも配線領域24側に位置する第2部分312においては、その厚みが、配線領域24側に向かうにつれて減少する。このため、本変形例においても、基材20の部品周囲領域232の変形性が、配線領域24に向かうにつれて高くなる。従って、部品領域23と配線領域24との間の境界又はその近傍で基材20の変形性が急激に変化することを抑制することができる。これにより、部品領域23と配線領域24との間の境界又はその近傍で配線52が破損してしまうことを抑制することができる。
図12に示す例において、第1伸縮制御部31の第2部分312の弾性係数は、第1伸縮制御部31の第1部分311の弾性係数よりも小さくなっていてもよい。このため、本変形例においても、基材20の部品周囲領域232の変形性が、配線領域24に向かうにつれて高くなる。従って、部品領域23と配線領域24との間の境界又はその近傍で基材20の変形性が急激に変化することを抑制することができる。これにより、部品領域23と配線領域24との間の境界又はその近傍で配線52が破損してしまうことを抑制することができる。
図13に示すように、第1伸縮制御部31の第2部分312の密度分布は、第1伸縮制御部31の第1部分311の密度分布よりも小さくなっていてもよい。第2部分312は、例えば図13に示すように、隙間を空けて配置された複数の部材を含む。第2部分312の密度分布は、配線領域24に向かうにつれて低くなっていてもよい。例えば、部材の幅が、配線領域24に向かうにつれて小さくなっていてもよい。若しくは、部材の間の隙間が、配線領域24に向かうにつれて大きくなっていてもよい。第2部分312の各部材は、例えば、第1部分311と同一の材料によって構成されている。
図15に示すように、部品周囲領域232に位置する第1伸縮制御部31は、電子部品51に寄り掛かっていてもよい。言い換えると、第1伸縮制御部31は、電子部品51に接していない下部と、電子部品51に接している上部と、を含んでいてもよい。図15に示す例において、第1伸縮制御部31の下部は配線52に接している。このように一部の第1伸縮制御部31の上部が電子部品51に接し、電子部品51に対して力を加えている場合、第1伸縮制御部31が設けられた蛇腹形状部57の山部53が更に部品固定領域231側に変位しようとすると、電子部品51にその上部が接している第1伸縮制御部31が圧縮され、反発力が生じる。このため、第1伸縮制御部31が設けられた蛇腹形状部57の山部53の高さが拡大することを抑制することができる。これにより、電子部品51の電極511と配線52との間の電気接合部が破損してしまうことを抑制することができる。なお、部品周囲領域232に位置する第1伸縮制御部31の上部は、図15に示すように、その他の第1伸縮制御部31などを介して間接的に電子部品51に対して力を加えていてもよく若しくは、図示はしないが、直接的に電子部品51に対して力を加えていてもよい。
図16に示すように、部品周囲領域232に位置する第1伸縮制御部31は、配線52と基材20との間に位置していてもよい。この場合、第1伸縮制御部31は、基材20の第1面21上に位置していてもよく、若しくは、基材20の第1面21に設けられた凹部に位置していてもよい。本変形においても、第1伸縮制御部31は、第1部分311と、第1部分311よりも高い変形性を有する第2部分312と、を含んでいてもよい。第2部分312は、図17に示すように、配線領域24に向かうにつれて厚みが減少するよう構成されていてもよい。また、第2部分312は、図18に示すように、第1部分311よりも小さい弾性係数を有するよう構成されていてもよい。
図19に示すように、部品周囲領域232に位置する第1伸縮制御部31は、基材20の内部に埋め込まれていてもよい。このような基材20及び第1伸縮制御部31は、例えば、型の中に樹脂を流し込み、型の樹脂を固めることによって基材20を作製する場合に、型の中に第1伸縮制御部31を適切なタイミングで投入することによって得られる。
図20に示すように、部品周囲領域232に位置する第1伸縮制御部31は、基材20の第2面22側に位置していてもよい。本変形においても、図示はしないが、第1伸縮制御部31は、第1部分311と、第1部分311よりも高い変形性を有する第2部分312と、を含んでいてもよい。
部品周囲領域232に位置する第1伸縮制御部31は、基材20と一体的に構成されていてもよい。例えば、第1伸縮制御部31は、図21に示すように、基材20の第2面22から突出した凸部であってもよい。凸部、図22に示すように、第1伸縮制御部31は、部品周囲領域232の周囲の配線領域24に凹部を形成することによって部品周囲領域232に現れるものであってもよい。また、基材20と一体的に構成された第1伸縮制御部31が、第1部分311と、第1部分311よりも高い変形性を有する第2部分312と、を含んでいてもよい。なお「一体的」とは、基材20と第1伸縮制御部31との間に界面が存在しないことを意味する。
上述の実施の形態においては、平面図において、部品周囲領域232に位置する第1伸縮制御部31が、部品固定領域231の全域にわたって広がる例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、部品周囲領域232に位置する第1伸縮制御部31は、少なくとも、部品周囲領域232と部品固定領域231との間の境界まで広がっていればよい。例えば、図24に示すように、第1伸縮制御部31は、部品周囲領域232と部品固定領域231との間の境界に沿って延びる枠状のパターンを有していてもよい。
図25に示すように、電子部品51の電極511は、電子部品51の裏面に、すなわち電子部品51の面のうち基材20側に位置する面に設けられていてもよい。この場合、電子部品51の端部512に接続される配線52は、電極511の下に位置する。図25に示す例においては、電子部品51の側面が電子部品51の端部512となる。
図26に示すように、電子部品51の電極511は、電子部品51の本体部の側面よりも外側に延び出していてもよい。この場合、電子部品51の端部512に接続される配線52は、電極511の下に位置する。図26に示す例においては、電極511の先端が電子部品51の端部512となる。
上述の実施の形態及び各変形例においては、電子部品51が、配線基板10に実装される前の段階で予めパッケージ化されたものである例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、電子部品51は、電子部品51の構成要素の一部が配線基板10に実装された後、一部の構成要素を封止することによって構成されるものであってもよい。例えば図53に示すように、電子部品51は、チップ513と、チップ513と配線52とを接続するワイヤ514と、チップ513及びワイヤ514とを覆う樹脂515と、を有していてもよい。ワイヤ514が、配線52に接続される電極として機能する。このような電子部品51を設ける工程においては、まず、チップ513を配線基板10の例えば基材20上に載置する。この際、接着剤などを用いてチップ513を配線基板10に固定してもよい。続いて、ワイヤ514をチップ513及び配線52に接続する。ワイヤ514は、金、アルミニウム、銅などを含む。続いて、チップ513及びワイヤ514上に液状の樹脂を滴下して、チップ513及びワイヤ514を覆う樹脂515を形成する。この工程は、ポッティングとも称されるものである。樹脂515としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などを用いることができる。図53に示すように電子部品51が樹脂515を含む場合、樹脂515の端部が電子部品51の端部512となる。従って、基材20のうち樹脂515と重なる領域が部品固定領域231になる。
図54は、一変形例に係る配線基板10を拡大して示す断面図である。図54に示すように、電子部品51は、配線基板10の配線52を構成する導電層と一体的な導電層を含む。図54に示す例において、配線52を構成する導電層及び電子部品51を構成する導電層はいずれも、支持基板40の第1面41上に位置している。配線52を構成する導電層には、蛇腹形状部57が現れている。一方、電子部品51を構成する導電層には第1伸縮制御部31が重ねられており、このため、電子部品51を構成する導電層には蛇腹形状部が現れていない。
図57は、一変形例に係る配線基板10を拡大して示す断面図である。図57に示すように、電子部品51は、配線基板10に設けられた貫通孔と、貫通孔の壁面に設けられた導電層と、を含む。電子部品51の導電層は、配線52を構成する導電層と一体的に構成されている。
以下、配線領域24に位置する第2伸縮制御部32のいくつかの変形例について説明する。まず、第2伸縮制御部32の断面構造の変形例について、図27乃至図32を参照してそれぞれ説明する。
図27は、基材20に引張応力が加えられている状態における、本変形例に係る配線基板10を拡大して示す図である。また、図28は、図27に示す配線基板10が弛緩した様子を示す断面図である。上述の実施の形態においては、配線領域24に位置する第2伸縮制御部32が、均一な変形性を有する例を示した。例えば、第2伸縮制御部32が均一な厚みを有する例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図27に示すように、第2伸縮制御部32は、位置によって異なる変形性を示すように構成されていてもよい。例えば、第2伸縮制御部32は、第1部分311と、第1部分311よりも高い変形性を有する第2部分312と、を含んでいてもよい。
第2部分312の変形性を第1部分311よりも高くするための、第2伸縮制御部32の構成のその他の例について説明する。図29に示すように、配線領域24に位置する第2伸縮制御部32は、半球状の形状を有していてもよい。この場合、第2伸縮制御部32の端部近傍においては、その厚みが、端部に向かうにつれて減少する。従って、本変形例においても、第2伸縮制御部32に上述の第1部分321及び第2部分322を構成することができる。
第2部分312の変形性を第1部分311よりも高くするための、第2伸縮制御部32の構成のその他の例について説明する。図30に示す例において、第2伸縮制御部32の第2部分322の弾性係数は、第2伸縮制御部32の第1部分321の弾性係数よりも小さくなっていてもよい。このため、本変形例においても、基材20の配線領域24の変形性が、基材20の配線領域24の変形性が、第2伸縮制御部32の第1部分321に比べて第2部分322において高くなる。このため、第1部分321が、蛇腹形状部57の特定の位相の部分になり易くなる。また、第2部分322は、蛇腹形状部57の山部53又は谷部55の形状に沿って変形し易い。このため、蛇腹形状部57の周期の安定性を確保しながら、基材20の配線領域24の変形性や伸縮性を維持することができる。
第2部分312の変形性を第1部分311よりも高くするための、第2伸縮制御部32の構成のその他の例について説明する。図31に示すように、第2伸縮制御部32の第2部分322の密度分布は、第2伸縮制御部32の第1部分321の密度分布よりも小さくなっていてもよい。第2部分322は、例えば図31に示すように、隙間を空けて配置された複数の部材を含む。第2部分322の密度分布は、第1部分321から離れるにつれて低くなっていてもよい。例えば、部材の幅が、第1部分321から離れるにつれて小さくなっていてもよい。若しくは、部材の間の隙間が、第1部分321から離れるにつれて大きくなっていてもよい。第2部分322の各部材は、例えば、第1部分321と同一の材料によって構成されている。
図32に示すように、配線領域24に位置する少なくとも2つの第2伸縮制御部32が、蛇腹形状部57の1周期の範囲内に位置し、且つ互いに接触していてもよい。この場合、蛇腹形状部57の山部53の高さが拡大しようとすると、互いに接触している第2伸縮制御部32が圧縮され、反発力が生じる。このため、互いに接触している第2伸縮制御部32が設けられた蛇腹形状部57の山部53の高さが拡大することを抑制することができる。
蛇腹形状部57の1周期の範囲内に位置する第2伸縮制御部32の数が1以下である場合、図58に示すように、第2伸縮制御部32が、蛇腹形状部57の山部53と谷部55の間に位置していてもよい。この場合、図58に示すように、蛇腹形状部57の形状が、第1方向D1において非対称であってもよい。
図33に示すように、配線領域24に位置する第2伸縮制御部32は、配線52と基材20との間に位置していてもよい。この場合、第2伸縮制御部32は、基材20の第1面21上に位置していてもよく、若しくは、基材20の第1面21に設けられた凹部に位置していてもよい。本変形においても、第2伸縮制御部32は、第1部分321と、第1部分321よりも高い変形性を有する第2部分322と、を含んでいてもよい。
図34に示すように、配線領域24に位置する第2伸縮制御部32は、基材20の内部に埋め込まれていてもよい。このような基材20及び第2伸縮制御部32は、例えば、型の中に樹脂を流し込み、型の樹脂を固めることによって基材20を作製する場合に、型の中に第2伸縮制御部32を適切なタイミングで投入することによって得られる。本変形においても、第2伸縮制御部32は、第1部分321と、第1部分321よりも高い変形性を有する第2部分322と、を含んでいてもよい。
図35に示すように、配線領域24に位置する第2伸縮制御部32は、基材20の第2面22側に位置していてもよい。本変形においても、第2伸縮制御部32は、第1部分321と、第1部分321よりも高い変形性を有する第2部分322と、を含んでいてもよい。
図36に示すように、配線領域24に位置する第2伸縮制御部32は、基材20と一体的に構成されていてもよい。本変形においても、第2伸縮制御部32は、第1部分321と、第1部分321よりも高い変形性を有する第2部分322と、を含んでいてもよい。
配線領域24に位置する第2伸縮制御部32は、基材20に設けられた凹部36であってもよい。凹部36は、例えば図37に示すように、基材20の第2面22に設けられていてもよい。本変形例においても、凹部36から構成された第2伸縮制御部32を基材20に設けることにより、基材20の配線領域24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52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57の周期が乱れて蛇腹形状部57の山部53の高さが局所的に大きくなることを抑制することができる。このことにより、配線52に大きな応力が加わって配線52が破損してしまうことを抑制することができる。
図38に示すように、配線領域24に位置する第2伸縮制御部32は、基材20の第1面21側及び第2面22側の両方に設けられていてもよい。この場合、図38に示すように、第1面21側に位置する第2伸縮制御部32の第1部分321と、第2面22側に位置する第2伸縮制御部32の第1部分321とが、基材20の第1面21の法線方向に沿って見た場合に重ならないよう、第2伸縮制御部32が配置されていてもよい。
図59は、配線基板10の一変形例を示す平面図である。配線基板10の配線領域24には、配線52に加えて電極52Aが更に設けられている。配線52は、2つの構成要素を電気的に接続するよう延びている。図59に示す例において、配線52は、2つの電子部品51を電気的に接続するよう延びている。これに対して、電極52Aは、1つの構成要素にのみ電気的に接続されている。図59に示す例において、電極52Aは、配線52を介して1つの電子部品51に電気的に接続されている。図59に示すように、電極52Aは、配線52よりも広い幅を有していてもよい。また、電極52Aは、配線52と同様に第1方向D1に延びる形状を有していてもよい。
上述の実施の形態においては、配線領域24に位置する第2伸縮制御部32が配線52と重なるよう設けられる例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図40に示すように、第2伸縮制御部32が配線52と重なっていなくてもよい。例えば、第2伸縮制御部32と配線52とが同一平面上に位置していてもよい。この場合であっても、蛇腹形状部57が現れる第1方向D1に沿って複数の第2伸縮制御部32を並べることにより、蛇腹形状部57の周期が乱れて蛇腹形状部57の山部53の高さが局所的に大きくなることを抑制することができる。このことにより、配線52に大きな応力が加わって配線52が破損してしまうことを抑制することができる。なお、第2伸縮制御部32と配線52とが同一平面上にする場合、両者を同一の工程で同時に形成することができる。
上述の実施の形態においては、配線領域24に位置する第2伸縮制御部32が、蛇腹形状部57が現れる第1方向D1に対して交差する方向、例えば直交する方向に延びる例を示した。しかしながら、平面視における第2伸縮制御部32の形状が特に限られることはない。例えば図41に示すように、第2伸縮制御部32は、円形状を有していてもよい。円形状は、真円の形状であってもよく、楕円の形状であってもよい。
また、図42に示すように、配線領域24に位置する第2伸縮制御部32は、六角形の形状、いわゆるハニカム形状を有していてもよい。
伸縮制御部31,32は、位置に応じて異なるパターンを有していてもよい。例えば図43に示すように、部品固定領域231に位置する第1伸縮制御部31は正方形状を有し、部品周囲領域232に位置する第1伸縮制御部31は円形状を有し、配線領域24に位置する第2伸縮制御部32は長方形状を有していてもよい。
上述の実施の形態においては、電子部品51及び配線52が基材20の第1面21に設けられる例を示したが、これに限られることはない。本変形例においては、電子部品51及び配線52が支持基板によって支持される例を示す。
支持基板40は、基材20よりも低い伸縮性を有するよう構成された板状の部材である。支持基板40は、基材20側に位置する第2面42と、第2面42の反対側に位置する第1面41と、を含む。図44に示す例において、支持基板40は、その第1面41側において電子部品51及び配線52を支持している。また、支持基板40は、その第2面42側において基材20の第1面に接合されている。例えば、基材20と支持基板40との間に、接着剤を含む接着層60が設けられていてもよい。接着層60を構成する材料としては、例えばアクリル系接着剤、シリコーン系接着剤等を用いることができる。接着層60の厚みは、例えば5μm以上且つ200μm以下である。また、図示はしないが、非接着表面を分子修飾させて、分子接着結合させる方法によって支持基板40の第2面42が基材20の第1面21に接合されていてもよい。この場合、基材20と支持基板40との間に接着層が設けられていなくてもよい。
なお、支持基板40の弾性係数が低すぎると、伸縮制御部31,32の形成工程中に支持基板40が変形し易く、この結果、電子部品51及び配線52に対する伸縮制御部31,32の位置合わせが難しくなる。また、支持基板40の弾性係数が高すぎると、弛緩時の基材20の復元が難しくなり、また基材20の割れや折れが発生し易くなる。
以下、図46(a)〜(d)を参照して、本変形例に係る配線基板10の製造方法について説明する。
基材20の弾性係数をE1と称し、第1伸縮制御部31の弾性係数をE21と称し、第2伸縮制御部32の弾性係数をE22と称する場合、以下のような組み合わせの例が考えられる。
例1:E1<E21=E22
例2:E1<E22<E21
例3:E22≦E1<E21
例4:E21=E22≦E1
上述の実施の形態及び各変形例においては、伸縮制御機構30が、部品周囲領域232に位置する第1伸縮制御部31及び配線領域24に位置する第2伸縮制御部32の両方を有する例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図52に示すように、伸縮制御機構30は、部品周囲領域232に位置する第1伸縮制御部31は有するが、配線領域24に位置する第2伸縮制御部32は有していなくてもよい。
上述の実施の形態及び各変形例においては、配線基板10が、基材20の部品領域23に搭載された電子部品51を備える例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、配線基板10は、電子部品51を備えていなくてもよい。例えば、電子部品51が搭載されていない状態の基材20に蛇腹形状部57が生じていてもよい。また、電子部品51が搭載されていない状態の支持基板40が基材20に貼り合されてもよい。また、配線基板10は、電子部品51が搭載されていない状態で出荷されてもよい。
次に、配線基板10が、電子部品50と少なくとも重なる補強部材38を第1伸縮制御部31とは別に備える例について、図61を参照して説明する。図61は、配線基板10の一変形例を示す断面図である。
配線基板10として、図44に示す、支持基板40、接着層60及び基材20を備えるものを作製した。以下、配線基板10の作製方法について説明する。
接着層60として粘着シート8146(3M社製)を用い、その粘着シート上で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、接着層60及び基材20の積層体を準備した。続いて、積層体の一部分をサンプルとして取り出し、基材20の弾性係数を、JIS K6251に準拠した引張試験により測定した。結果、基材20の弾性係数は0.05MPaであった。
支持基板40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500μmの電極対と、電極対に接続された配線と、を設けた。電極対にはLEDが搭載される。また、支持基板40の一部分をサンプルとして取り出し、支持基板40の弾性係数を、JIS K6251に準拠した引張試験により測定した。結果、支持基板40の弾性係数は2.2GPaであった。
次いで、配線上に、上述の第2伸縮制御部32として機能する、幅300μm、間隔300μm、高さ20μmでストライプ状のウレタン樹脂の構造物を、スクリーン印刷にて形成した。続いて、第2伸縮制御部32の一部分をサンプルとして取り出し、第2伸縮制御部32の弾性係数を、JIS K6251に準拠した引張試験により測定した。結果、第2伸縮制御部32の弾性係数は35MPaであった。
上記にて準備した接着層60及び基材20の積層体を1軸に50%伸長させた状態で、接着層60に上記にて準備した支持基板40を貼合させた。次いで、伸長を開放することで接着層60及び基材20の積層体を収縮させた。これにより、LEDが搭載される領域以外の領域において、支持基板40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470μm、周期の標準偏差は23μm、最小曲率半径は70μmであった。
第2伸縮制御部32として機能するストライプ状のアクリル樹脂の構造物の形成方法としてフォトリソグラフィ法を採用し、且つ、構造物の高さを4μmとしたこと以外は、実施例1の場合と同様にして、基材20及び接着層60の積層体、並びに支持基板40を準備した。また、実施例1の場合と同様にして、接着層60及び基材20の積層体を1軸に50%伸長させた状態で、接着層60に支持基板40を貼合させた。次いで、伸長を開放することで接着層60及び基材20の積層体を収縮させた。これにより、LEDが搭載される領域以外の領域において、支持基板40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430μm、周期の標準偏差は14μm、最小曲率半径は23μmであった。
支持基板40にウレタン樹脂の構造物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、基材20及び接着層60の積層体、並びに支持基板40を準備した。また、実施例1の場合と同様にして、接着層60及び基材20の積層体を1軸に50%伸長させた状態で、接着層60に支持基板40を貼合させた。次いで、伸長を開放することで接着層60及び基材20の積層体を収縮させた。これにより、LEDが搭載される領域以外の領域において、支持基板40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。
配線基板10として、図44に示す、支持基板40、接着層60及び基材20を備えるものを作製した。以下、配線基板10の作製方法について説明する。
接着層60として粘着シート8146(3M社製)を用い、その粘着シート上で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、接着層60及び基材20の積層体を準備した。基材20の弾性係数は、実施例1の場合と同一である。
支持基板40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500μmの電極対と、電極対に接続された配線と、を設けた。電極対には、RS Pro 厚膜チップ抵抗器 0Ωを搭載した。支持基板40の弾性係数は、実施例1の場合と同一である。
次いで、配線上に、上述の第2伸縮制御部32として機能する、幅300μm、間隔300μm、高さ20μmでストライプ状のウレタン樹脂の構造物を、スクリーン印刷にて形成した。第2伸縮制御部32の弾性係数は、実施例1の場合と同一である。
また、上述の第1伸縮制御部31として機能する、抵抗器を覆うとともに抵抗器の端部及び電極を跨ぐシリコーン樹脂の構造物を形成した。シリコーン樹脂の構造物は、長径3mm及び短径2mmの楕円形の形状を有する。続いて、第1伸縮制御部31の一部分をサンプルとして取り出し、第1伸縮制御部31の弾性係数を、JIS K6251に準拠した引張試験により測定した。結果、第1伸縮制御部31の弾性係数は2.4MPaであった。
上記にて準備した接着層60及び基材20の積層体を1軸に50%伸長させた状態で、接着層60に上記にて準備した支持基板40を貼合させた。次いで、伸長を開放することで接着層60及び基材20の積層体を収縮させた。これにより、LEDが搭載される領域以外の領域において、支持基板40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470μm、周期の標準偏差は23μm、最小曲率半径は70μmであった。
支持基板40に、抵抗器を覆うとともに抵抗器の端部及び電極を跨ぐシリコーン樹脂の構造物を設けなかったこと以外は、実施例3の場合と同様にして、基材20及び接着層60の積層体、並びに支持基板40を準備した。また、実施例3の場合と同様にして、接着層60及び基材20の積層体を1軸に50%伸長させた状態で、接着層60に支持基板40を貼合させた。次いで、伸長を開放することで接着層60及び基材20の積層体を収縮させた。
20 基材
21 第1面
22 第2面
23 部品領域
231 部品固定領域
232 部品周囲領域
24 配線領域
25 周囲領域
30 伸縮制御機構
31 第1伸縮制御部
311 第1部分
312 第2部分
32 第2伸縮制御部
321 第1部分
322 第2部分
36 凹部
37 空隙部
38 補強部材
39 補強領域
391 補強部材領域
392 補強周囲領域
40 支持基板
41 第1面
42 第2面
51 電子部品
511 電極
512 端部
52 配線
53、54 山部
55、56 谷部
57 蛇腹形状部
60 接着層
Claims (24)
- 配線基板であって、
伸縮性を有する基材と、
前記基材の第1面側に位置する配線であって、前記基材の前記第1面の面内方向の1つである第1方向に沿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、
前記基材の伸縮を制御する伸縮制御機構と、を備え、
前記基材は、前記基材の前記第1面の法線方向に沿って見た場合に、前記配線基板に搭載される電子部品に重なる部品固定領域と、前記部品固定領域の周囲に位置する部品周囲領域と、を含む部品領域と、前記部品領域に隣接する配線領域と、を有し、
前記伸縮制御機構は、前記部品周囲領域に位置し、前記部品周囲領域と前記部品固定領域との間の境界まで広がる伸縮制御部を少なくとも含み、
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、配線基板。 - 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に記載の配線基板。
- 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よりも大きい、請求項1又は2に記載の配線基板。
- 配線基板であって、
伸縮性を有する基材と、
前記基材の第1面側に位置する配線であって、前記基材の前記第1面の面内方向の1つである第1方向に沿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、
前記基材の伸縮を制御する伸縮制御機構と、を備え、
前記基材は、前記基材の前記第1面の法線方向に沿って見た場合に、前記配線基板に搭載される電子部品に重なる部品固定領域と、前記部品固定領域の周囲に位置する部品周囲領域と、を含む部品領域と、前記部品領域に隣接する配線領域と、を有し、
前記伸縮制御機構は、前記部品周囲領域に位置し、前記部品周囲領域と前記部品固定領域との間の境界まで広がる伸縮制御部を少なくとも含み、
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、配線基板。 - 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又は4に記載の配線基板。
- 前記部品周囲領域に位置する前記伸縮制御部は、前記基材の曲げ剛性よりも大きい曲げ剛性を有する、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記部品周囲領域に位置する前記伸縮制御部は、前記基材の弾性係数よりも大きい弾性係数を有する、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記部品周囲領域に位置する前記伸縮制御部は、前記基材の曲げ剛性以下の曲げ剛性を有する、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記部品周囲領域に位置する前記伸縮制御部は、前記基材の弾性係数以下の弾性係数を有する、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記配線の前記蛇腹形状部の振幅が1μm以上である、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の配線基板。
- 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F1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ずれている、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の配線基板。
- 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0.1×F1以上ずれている、請求項11に記載の配線基板。
- 前記部品周囲領域に位置する前記伸縮制御部は、第1部分と、前記第1部分よりも前記配線領域側に位置し、且つ前記第1部分よりも高い変形性を有する第2部分と、を含む、請求項1乃至12のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記部品周囲領域に位置する前記伸縮制御部の前記第2部分の厚みは、少なくとも部分的に、前記配線領域側に向かうにつれて減少している、請求項13に記載の配線基板。
- 前記部品周囲領域に位置する前記伸縮制御部の前記第2部分の弾性係数は、前記部品周囲領域に位置する前記伸縮制御部の前記第1部分の弾性係数よりも小さい、請求項13又は14に記載の配線基板。
- 前記部品周囲領域に位置する前記伸縮制御部の前記第2部分の密度分布は、前記部品周囲領域に位置する前記伸縮制御部の前記第1部分の密度分布よりも小さい、請求項13乃至15のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記配線基板は、前記基材の第1面側において前記部品固定領域に位置し、前記配線が電気的に接続される電極を有する前記電子部品を更に備える、請求項1乃至16のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記部品周囲領域に位置する前記伸縮制御部が、前記電子部品に接していない下部と、前記電子部品に接している上部と、を含んでいる、請求項17に記載の配線基板。
- 前記伸縮制御機構は、前記部品周囲領域において前記配線上又は前記基材の前記第1面上に位置する前記伸縮制御部を含む、請求項1乃至18のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記伸縮制御機構は、前記部品周囲領域において前記配線と前記基材との間に位置する前記伸縮制御部を含む、請求項1乃至19のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記伸縮制御機構は、前記部品周囲領域において前記基材の内部に埋め込まれている前記伸縮制御部を含む、請求項1乃至20のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記伸縮制御機構は、前記部品周囲領域において前記基材の前記第1面の反対側の第2面側に位置する前記伸縮制御部を含む、請求項1乃至21のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記配線と前記基材の前記第1面との間に位置し、前記基材の弾性係数よりも大きい弾性係数を有し、前記配線を支持する支持基板を更に備える、請求項1乃至22のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記配線は、複数の導電性粒子を含む、請求項1乃至23のいずれか一項に記載の配線基板。
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