JP6912089B2 - 応力緩和基板及びテキスタイル型デバイス - Google Patents
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Description
本願は、2015年10月16日に、日本に出願された特願2015−204499号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
しかしながら、このような回路基板が付設された布体を形状が複雑に変化する部分に用いたり、洗濯等を行ったりすると、回路基板上の配線の破断などの機械的な破壊もしくは腐食などの化学的な破壊によって、センサーからの情報が外部出力手段に伝わらなくなることがあるという問題があった。
すなわち、上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用した。
(8)上記(1)〜(7)のいずれか一つに記載の応力緩和基板において、前記布体の硬さが10N/m以上、1000N/m以下でり、かつ前記回路基板の硬さが3.0×105N/m以上、7.5×105N/m以下の場合、前記応力緩和層の硬さは1000N/m以上、3.0×105N/m以下であり;前記布体の曲げ性が1.0×10−10N・m以下であり、かつ回路基板の曲げ性が1.0×10−4N・m以上、5.0×10−3N・m以下の場合、前記応力緩和層の曲げ性は5.0×10−3N・m以上、0.5N・m以下であってもよい。
(9)本発明のその他の態様に係る応力緩和基板は、応力緩和層と、前記応力緩和層の一面に設けられた接着層と、導電部とを備える応力緩和基板であって、前記導電部が前記応力緩和基板の第1面と第2面に渡って配設され、前記応力緩和層の硬さは1000N/m以上、3.0×105N/m以下であり、前記応力緩和層の曲げ性は5.0×10−3N・m以上、0.5N・m以下である。
本発明の一態様に係るテキスタイル型デバイスによれば、複雑に動作する部分での使用や洗濯等が可能となる。
図1は、第1実施形態に係るテキスタイル型デバイスの回路基板の周縁部を拡大した断面模式図である。テキスタイル型デバイス100は、布体10と、回路基板20と、応力緩和基板30と、を備える。
回路配線22の配線パターンは必要に応じて設定できる。例えば、伸縮性配線12の本数が多い場合は、入力された情報をマトリックス変換するように回路配線22の配線パターンを設定してもよい。このように配線パターンを設定することで、外部出力手段への出力端子数を少なくすることができる。
布体10、回路基板20、応力緩和層31の硬さの具体的な関係を数値で表すと以下のような関係を満たすことが好ましい。布体10の硬さが10N/m以上1000N/m以下で、回路基板20の硬さが3.0×105N/m以上7.5×105N/m以下の場合、応力緩和層31の硬さは1000N/m以上3.0×105N/m以下であることが好ましく、10000N/m以上1.5×105N/m以下であることがより好ましい。布体10及び回路基板20に対する応力緩和層31の硬さがこの範囲内であれば、布体10と回路基板20の接続部に加わる応力を、布体10と応力緩和層31との界面と、応力緩和層31と回路基板20との界面に分散することができ、応力を緩和することができる。
布体10の曲げ性が1.0×10−10N・m以下で、回路基板20の曲げ性が1.0×10−4N・m以上5.0×10−3N・m以下の場合、応力緩和層31の曲げ性は5.0×10−3N・m以上0.5N・m以下であることが好ましい。布体10及び回路基板20に対する応力緩和層31の曲げ性がこの範囲内であれば、テキスタイル型デバイス全体の曲げ性が向上し、回路基板20の曲げを緩和することができる。
伸縮性配線12及び回路配線22との接点は、応力緩和基板30の両面から露出した導電糸33によって行う。導電糸33は、応力緩和層31と接着層32を貫くように縫われているため、応力緩和基板30の両面に一部が露出する。
図2は、第1実施形態に係るテキスタイル型デバイスの変形例の回路基板の周縁部を拡大した断面模式図である。図2に示す変形例のテキスタイル型デバイス110において、布体10と回路基板20とを繋ぐ導電部が、導電糸33ではなくビア配線34からなる。テキスタイル型デバイス110は、この点のみがテキスタイル型デバイス100と異なる。その他の構成は同様であり、同一の符号を付す。ビア配線34は、前述「応力緩和基板第1面と第2面に渡って配設された導電部」の一態様である。
図3は、第2実施形態に係るテキスタイル型デバイスの回路基板の周縁部を拡大した断面模式図である。第2実施形態に係るテキスタイル型デバイス120は、第1実施形態にかかるテキスタイル型デバイス100と比較して、導電糸35の形状が異なる。その他の構成は、第1実施形態に係るテキスタイル型デバイス100と同一であり、詳細な説明は省く。導電糸35は、前述「応力緩和基板第1面と第2面に渡って配設された導電部」の一態様である。
これに対し、第2実施形態に係るテキスタイル型デバイス120では、伸縮性配線12の第1端部12aと、回路配線22の第1端部22aは平面視重なる位置に配置されていない。そのため、導電糸33は応力緩和基板30の厚み方向への導電と、応力緩和基板30の面内方向への導電にも寄与するように構成されている。
回路基板20は、事前に設定された応力緩和基板30の回路基板設置領域25に配設されている。回路基板設置領域25に回路基板20が配設されることで、応力緩和基板30と回路基板20が平面視重なる位置に配設される。
そのため伸縮性配線12の通電距離は、回路配線22の通電距離と比較して長い。配線抵抗の影響を抑えるためには、伸縮性配線12の幅は広い方が好ましい。
図5は、第2実施形態に係るテキスタイル型デバイスの変形例の回路基板の周縁部を拡大した断面模式図である。図5に示す変形例のテキスタイル型デバイス130は、布体10と回路基板20とを繋ぐ導電部が、導電糸35単体からなるのではなく、貫通部36aと面内延在部36bに分かれている点がテキスタイル型デバイス120と異なる。その他の構成は同様であり、同一の符号を付す。貫通部36aと面内延在部36bを合せたものが、前述「応力緩和基板第1面と第2面に渡って配設された導電部」の一態様となる。
貫通部36aは、応力緩和基板30の厚み方向の通電を可能とする。
布11の上に、数本の伸縮性配線12が形成されている。写真中心の位置において、応力緩和基板30が設けられ、その上に、回路基板40と50が設置されている。回路基板40と50は、それぞれのコネクタ41と51を用いて着脱自在で結合されている(図7には、取り外された状態を示す)。
図7に示すように、例えば、洗濯等を行ったりする場合、回路基板40を基板50から外すことができるため、回路基板40の耐久性を高めることができる。また、応力緩和基板30が設けられているため、コネクタ41と51の着脱をする際、回路基板50と布11の硬さ及び伸縮性の違いに起因して生じる応力を緩和することができる。
12…伸縮性配線、 20…回路基板、
21…基材、 22…回路配線、
22a…第1回路配線、 22b…第2回路配線、
23…接着層、 30…応力緩和基板、
31…応力緩和層、 32…接着層、
33,35…導電糸、 34…ビア配線、
36a…貫通部、 36b…面内延在部、
40,50…回路基板 41、51…コネクタ、
100,110,120,130,140…テキスタイル型デバイス
Claims (10)
- 配線を有する布体と回路基板との間に配設される応力緩和基板であって、
前記布体より硬く、前記回路基板より柔らかい応力緩和層と、
前記応力緩和層の一面に設けられた接着層と、
前記応力緩和基板の第1面と第2面に渡って配設された導電部と、を備え、
前記応力緩和基板の面積が前記回路基板より大きい応力緩和基板。 - 前記応力緩和基板の曲げ性が前記回路基板及び前記布体の曲げ性より大きい請求項1に記載の応力緩和基板。
- 前記接着層が熱可塑性樹脂層である請求項1または2のいずれかに記載の応力緩和基板。
- 前記導電部が、前記応力緩和層と前記接着層を貫通する貫通孔に設けられたビア配線を含む請求項1〜3のいずれか一項に記載の応力緩和基板。
- 前記導電部が、前記応力緩和層と前記接着層を貫き、両面に一部が露出した導電糸を含む請求項1〜3のいずれか一項に記載の応力緩和基板。
- 平面視で中央部に回路基板設置領域を有し、外周から前記回路基板設置領域に向かって前記導電部が配設されている請求項1〜5のいずれか一項に記載の応力緩和基板。
- 前記導電部の配線密度が、外周から前記回路基板設置領域に向かって高くなっている請求項6に記載の応力緩和基板。
- 前記布体の硬さが10N/m以上、1000N/m以下でり、かつ前記回路基板の硬さが3.0×105N/m以上、7.5×105N/m以下の場合、前記応力緩和層の硬さは1000N/m以上、3.0×105N/m以下であり;
前記布体の曲げ性が1.0×10−10N・m以下であり、かつ回路基板の曲げ性が1.0×10−4N・m以上、5.0×10−3N・m以下の場合、前記応力緩和層の曲げ性は5.0×10−3N・m以上、0.5N・m以下である請求項1〜7のいずれか一項に記載の応力緩和基板。 - 伸縮性配線を有する布体と、
回路配線が形成された回路基板と、
前記布体と前記回路基板の間に配設された請求項1〜8のいずれか一項に記載の応力緩和基板と、を備え、
前記伸縮性配線と前記回路配線とが、前記応力緩和基板の前記導電部により接続されたテキスタイル型デバイス。 - 平面視で前記導電部の配線密度が、前記回路基板に向かって高くなっている請求項9に記載のテキスタイル型デバイス。
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