JP6975422B2

JP6975422B2 - 配線基板

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Publication number: JP6975422B2
Application number: JP2017198737A
Authority: JP
Inventors: 川健一小; 谷隆夫染
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd; University of Tokyo NUC
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd; University of Tokyo NUC
Priority date: 2017-10-12
Filing date: 2017-10-12
Publication date: 2021-12-01
Anticipated expiration: 2037-10-12
Also published as: JP2019075420A

Description

本開示の実施形態は、基板と、基板の第１面側に位置する電子部品及び配線とを備える配線基板に関する。

近年、伸縮性などの変形性を有する電子デバイスの研究がおこなわれている。例えば特許文献１は、基板と、基板に設けられた配線と、を備え、伸縮性を有する配線基板を開示している。特許文献１においては、基板上で蛇行するように配線を設けることにより、基板の伸縮に伴って配線が変形し易くなっている。

特許第５８５５９７９号公報

基板を伸縮させると、配線と、配線に接続されたランド部との境界部に応力が集中し易く、このため、境界部において断線などの不具合が生じ易い。このような課題を解決するため、特許文献１においては、配線とランド部との間に伸縮量制限部を設けることを提案している。しかしながら、特許文献１においては、伸縮量制限部を、配線及びランド部を構成する銅箔層と同一の銅箔層によって構成している。この場合、伸縮量制限部のパターンと配線やランド部のパターンとが干渉し合うので、基板の伸縮量の調整の自由度が低くなってしまう。

本開示の実施形態は、このような課題を効果的に解決し得る配線基板を提供することを目的とする。

本開示の一実施形態は、配線基板であって、第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を含み、第１の曲げ剛性を有する第１基板と、前記第１基板の前記第１面側に位置し、前記配線基板に搭載される電子部品の電極に接続される配線と、前記第１基板の前記第２面側に位置し、前記第１の曲げ剛性よりも大きい第２の曲げ剛性を有する補強層を含む補強部と、を備え、前記補強部は、前記第１基板の前記第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前記補強層を含む第１補強部と、前記第１補強部の周囲に位置するとともに孔又は隙間が設けられた前記補強層を含む第２補強部と、を有する、配線基板である。

本開示の一実施形態による配線基板において、前記第２補強部における前記補強層の占有率は、前記第１補強部における前記補強層の占有率よりも小さくなっていてもよい。

本開示の一実施形態による配線基板において、前記第２補強部の面積は、前記第１補強部の面積の例えば１／２以上である。

本開示の一実施形態による配線基板において、前記第１補強部の前記補強層と、前記第２補強部の前記補強層とが、同一の材料によって構成されていてもよい。

本開示の一実施形態による配線基板において、前記第１補強部の前記補強層と、前記第２補強部の前記補強層とが一体であってもよい。

本開示の一実施形態による配線基板において、前記補強部は、前記第２補強部の周囲に位置するとともに隙間又は孔が設けられた前記補強層を含む第３補強部を更に有し、前記第３補強部における前記補強層の占有率は、前記第２補強部における前記補強層の占有率よりも小さくなっていてもよい。

本開示の一実施形態による配線基板において、前記第２補強部の前記補強層及び前記第３補強部の前記補強層に、規則的に並ぶ孔が設けられていてもよい。

本開示の一実施形態による配線基板において、前記第２補強部の前記補強層及び前記第３補強部の前記補強層に、不規則に並ぶ孔が設けられていてもよい。

本開示の一実施形態による配線基板において、前記第１基板の弾性係数は、１０ＭＰａ以下であってもよい。

本開示の一実施形態による配線基板において、前記第１基板は、シリコーンゴムを含んでいてもよい。

本開示の一実施形態による配線基板において、前記補強層は、金属層を含んでいてもよい。

本開示の一実施形態による配線基板において、前記配線は、複数の導電性粒子を含んでいてもよい。

本開示の一実施形態による配線基板は、前記第１基板の前記第２面側に位置し、１０ＭＰａ以下の弾性係数を有する第２基板を更に備え、前記補強部の前記補強層は、前記第２基板の面上に位置していてもよい。

本開示の一実施形態による配線基板は、前記第１基板の前記第１面側に位置し、前記配線に電気的に接続される電極を有する電子部品を更に備えていてもよい。

本開示の実施形態によれば、第１基板の伸縮量を位置に応じて適切に調整することができる。

一実施の形態に係る配線基板を示す断面図である。一実施の形態に係る配線基板を第１基板の第１面側から見た場合を示す平面図である。一実施の形態に係る配線基板を第１基板の第２面側から見た場合を示す平面図である。補強部の補強層の孔の配置方法の一例を示す平面図である。図１に示す配線基板の製造方法を説明するための図である。配線基板の一変形例を示す断面図である。補強部の一変形例を示す平面図である。補強部の一変形例を示す平面図である。補強部の一変形例を示す平面図である。

以下、本開示の実施形態に係る配線基板の構成及びその製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は本開示の実施形態の一例であって、本開示はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。また、本明細書において、「基板」、「基材」、「シート」や「フィルム」など用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。例えば、「基板」は、基材、シートやフィルムと呼ばれ得るような部材も含む概念である。更に、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」や「直交」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。また、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なる場合や、構成の一部が図面から省略される場合がある。

以下、図１乃至図５を参照して、本開示の一実施の形態について説明する。

（配線基板）
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を示す断面図及び平面図である。図１に示す断面図は、図２の配線基板１０を線Ａ−Ａに沿って切断した場合の図である。

図１に示す配線基板１０は、第１基板２０、補強部３０、電子部品５１、配線５２を備える。以下、配線基板１０の各構成要素について説明する。

〔第１基板〕
第１基板２０は、伸縮性を有するよう構成された板状の部材である。第１基板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。第１基板２０の厚みは、例えば１０ｍｍであり、より好ましくは１ｍｍ以下である。第１基板２０の厚みを小さくすることにより、第１基板２０の伸縮に要する力を低減することができる。また、第１基板２０の厚みを小さくすることにより、配線基板１０を用いた製品全体の厚みを小さくすることができる。これにより、例えば、配線基板１０を用いた製品が、人の腕などの身体の一部に取り付けるセンサである場合に、装着感を低減することができる。第１基板２０の厚みは、１０μｍ以上であってもよい。

第１基板２０の伸縮性を表すパラメータの例として、第１基板２０の弾性係数を挙げることができる。第１基板２０の弾性係数は、例えば１０ＭＰａ以下であり、より好ましくは１ＭＰａ以下である。このような弾性係数を有する第１基板２０を用いることにより、配線基板１０全体に伸縮性を持たせることができる。以下の説明において、第１基板２０の弾性係数のことを、第１の弾性係数とも称する。第１基板２０の第１の弾性係数は、１ｋＰａ以上であってもよい。

第１基板２０の第１の弾性係数を算出する方法としては、第１基板２０のサンプルを用い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。第１基板２０のサンプルを準備する方法としては、配線基板１０から第１基板２０の一部をサンプルとして取り出す方法や、配線基板１０を構成する前の第１基板２０の一部をサンプルとして取り出す方法が考えられる。その他にも、第１基板２０の第１の弾性係数を算出する方法として、第１基板２０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第１基板２０の第１の弾性係数を算出するという方法を採用することもできる。

第１基板２０の伸縮性を表すパラメータのその他の例として、第１基板２０の曲げ剛性を挙げることができる。曲げ剛性は、対象となる部材の断面二次モーメントと、対象となる部材を構成する材料の弾性係数との積であり、単位はＮ・ｍ^２又はＰａ・ｍ^４である。第１基板２０の断面二次モーメントは、配線基板１０の伸縮方向に直交する平面によって第１基板２０を切断した場合の断面に基づいて算出される。以下の説明において、第１基板２０の曲げ剛性のことを、第１の曲げ剛性とも称する。

第１基板２０を構成する材料の例としては、熱可塑性エラストマー、シリコーンゴム、ウレタンゲル、シリコーンゲル等を挙げることができる。熱可塑性エラストマーとしては、ポリウレタン系エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、塩ビ系熱可塑性エラストマー、エステル系熱可塑性エラストマー、アミド系熱可塑性エラストマー、１，２−ＢＲ系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマー等を用いることができる。機械的強度や耐磨耗性を考慮すると、ウレタン系エラストマーを用いることが好ましい。さらに、シリコーンゴムは、耐熱性・耐薬品性・難燃性に優れており、第１基板２０の材料として好ましい。

〔補強部〕
補強部３０は、第１基板２０の伸縮を制御するために配線基板１０に設けられた部材である。補強部３０は、第１基板２０の第２面２２側に位置する。例えば、補強部３０は、図１に示す例において、補強部３０は、第１基板２０の第２面２２に設けられている。

補強部３０は、第１基板２０の第１の弾性係数よりも大きい弾性係数を有する補強層３５を含む。補強層３５の弾性係数は、例えば１ＧＰａ以上であり、より好ましくは１０ＧＰａ以上である。補強層３５の弾性係数は、第１基板２０の第１の弾性係数の１００倍以上であってもよく、１０００倍以上であってもよい。このような補強層３５を含む補強部３０を第１基板２０に部分的に設けることにより、第１基板２０のうち補強層３５と重なる部分が伸縮することを抑制することができる。これにより、第１基板２０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。以下の説明において、補強層３５の弾性係数のことを、第２の弾性係数とも称する。補強層３５の第２の弾性係数は、５００ＧＰａ以下であってもよい。また、補強層３５の第２の弾性係数は、第１基板２０の第１の弾性係数の５０００００倍以下であってもよい。補強層３５の第２の弾性係数を算出する方法は、第１基板２０の場合と同様である。なお、「重なる」とは、第１基板２０の第１面２１の法線方向に沿って見た場合に２つの構成要素が重なることを意味している。

また、補強部３０は、第１基板２０の第１の曲げ剛性よりも大きい曲げ剛性を有する。補強部３０の曲げ剛性は、第１基板２０の第１の曲げ剛性の１００倍以上であってもよく、１０００倍以上であってもよい。以下の説明において、補強部３０の曲げ剛性のことを、第２の曲げ剛性とも称する。

補強層３５を構成する材料の例としては、金属材料を含む金属層や、一般的な熱可塑性エラストマー、アクリル系、ウレタン系、エポキシ系、ポリエステル系、エポキシ系、ビニルエーテル系、ポリエン・チオール系、シリコーン系等のオリゴマー、ポリマー等を挙げることができる。金属材料の例としては、銅、アルミニウム、ステンレス鋼等を挙げることができる。補強層３５の厚みは、例えば１０μｍ以上である。上述の材料のうち、金属層は、弾性率が大きくエッチング加工などにより微細加工可能であり、より好ましい。

図１に示すように、補強部３０の補強層３５には部分的に孔３６が設けられている。本実施の形態においては、電子部品５１の配置に基づいて孔３６の分布を調整することにより、電子部品５１と配線５２との間の境界部において配線５２の断線が生じることを抑制している。補強層３５及び孔３６と電子部品５１との位置関係に基づいては後に詳細に説明する。

〔電子部品〕
図１に示す例において、電子部品５１は、配線５２に接続される電極を少なくとも有する。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い。能動部品の例としては、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、センサなどを挙げることができる。受動部品の例としては、抵抗器、キャパシタ、インダクタ、圧電素子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〕
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。図２は、配線基板１０を第１基板２０の第１面２１側から見た場合を示す平面図である。図２に示す例においては、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。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。なお、図２は、配線基板１０を第１基板２０の第１面２１側から見た場合を示す平面図であるので、第１基板２０の第２面２２側に位置する補強部３０は点線で表されている。

好ましくは、配線５２は、変形に対する耐性を有する構造を備える。例えば、配線５２は、ベース材と、ベース材の中に分散された複数の導電性粒子とを有する。この場合、ベース材として、樹脂などの変形可能な材料を用いることにより、第１基板２０の伸縮に応じて配線５２も変形することができる。また、変形が生じた場合であっても複数の導電性粒子の間の接触が維持されるように導電性粒子の分布や形状を設定することにより、配線５２の導電性を維持することができる。

配線５２のベース材を構成する材料としては、例えば、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、ポリクロロプレン等を用いることができる。中でも、ウレタン系、シリコーン系構造を含む樹脂やゴムが、その伸縮性や耐久性などの面から好ましく用いられる。た、配線５２の導電性粒子を構成する材料としては、例えば銀、銅、金、ニッケル、パラジウム、白金、カーボン等の粒子を用いることができる。中でも、銀粒子が、価格と導電性の観点から好ましく用いられる。

配線５２の厚みは、電子部品５１の厚みよりも小さく、例えば５０μｍ以下である。配線５２の幅は、例えば５０μｍ以上且つ１０ｍｍ以下である。

〔補強部の詳細〕
次に、補強部３０の補強層３５及び孔３６について、電子部品５１との位置関係に基づいて説明する。図３は、配線基板１０を第１基板２０の第２面２２側から見た場合を示す平面図である。なお、図３は、配線基板１０を第１基板２０第２面２２側から見た場合を示す平面図であるので、第１基板２０の第１面２１側に位置する電子部品５１及び配線５２は点線で表されている。

図３に示すように、補強部３０は、第１補強部３１及び第２補強部３２を少なくとも有する。第１補強部３１は、電子部品５１に重なる補強層３５を含む。

図３に示す例において、第１補強部３１の外形は、電子部品５１の外形に一致している。また、図３に示す例において、第１補強部３１の補強層３５は、第１補強部３１の全域にわたって広がっている。これにより、第１基板２０に引張応力などの力を加えたときに、第１基板２０のうち電子部品５１と重なる部分に変形が生じることを抑制することができる。このことにより、第１基板２０の変形に起因する応力が電子部品５１に加わることを抑制することができ、電子部品５１が変形したり破損したりしてしまうことを抑制することができる。

図示はしないが、電子部品５１が変形したり破損したりしてしまうことを抑制することができる限りにおいて、第１補強部３１の補強層３５に部分的に孔や隙間が設けられていてもよい。

第２補強部３２は、第１補強部３１の周囲に位置する補強層３５を含む。図３に示す例において、第２補強部３２は、一点鎖線で示すように、平面視において第１補強部３１を取り囲んでいる。また、図３に示す例において、第２補強部３２の外形と第１補強部３１の外形とは相似である。図示はしないが、第２補強部３２の外形と第１補強部３１の外形とが非相似であってもよい。

第１補強部３１の周囲、すなわち電子部品５１の周囲に、補強層３５を含む第２補強部３２を設けることにより、電子部品５１の周囲に第２補強部３２が設けられていない場合に比べて、第１基板２０のうち電子部品５１に重なる部分とその周囲の部分との伸縮性の差が大きくなることを抑制することができる。これにより、例えば、第１基板２０に引張応力などの力を加えたときに、第１基板２０のうち電子部品５１に重なる部分に生じる変形と、第１基板２０のうち電子部品５１の周囲の部分に生じる変形との差が大きくなることを抑制することができる。従って、電子部品５１と配線５２との間の境界部に応力が集中することを抑制することができ、境界部において配線５２に断線などの不具合が生じることを抑制することができる。好ましくは、第２補強部３２の補強層３５は、電子部品５１と配線５２との間の境界部に重なっている。

また、図３に示すように、第２補強部３２の補強層３５には複数の孔３６が設けられている。これにより、第２補強部３２の補強層３５が第２補強部３２の全域にわたって広がっている場合に比べて、第１基板２０のうち第２補強部３２と重なっている部分に伸縮性を持たせることができる。また、第１基板２０のうち第２補強部３２に重なる部分とその周囲の部分との伸縮性の差が大きくなることを抑制することができる。

第２補強部３２の面積は、電子部品５１と配線５２との間の境界部に応力が集中することを抑制することができるよう定められる。例えば、第２補強部３２の面積は、第１補強部３１の面積の１／４以上であり、第１補強部３１の面積の１／２以上であってもよい。また、第２補強部３２の面積は、例えば、第１補強部３１の面積以下であり、第１補強部３１の面積の３／４以下であってもよい。

第２補強部３２における補強層３５の占有率は、第１補強部３１における補強層３５の占有率よりも小さい。第２補強部３２における補強層３５の占有率と、第１補強部３１における補強層３５の占有率との差は、例えば５％以上であり、１０％以上であってもよい。また、第２補強部３２における補強層３５の占有率と、第１補強部３１における補強層３５の占有率との差は、例えば７０％以下であり、５０％以下であってもよい。両者の間での補強層３５の占有率の差を適切に設定することにより、電子部品５１と配線５２との間の境界部に応力が集中することを適切に抑制することができる。なお、第１補強部３１における補強層３５の占有率とは、第１補強部３１全体の面積に対する、第１補強部３１に属する補強層３５の面積の比率である。第２補強部３２や後述する第３補強部についても同様である。

補強層３５に設けられる孔３６は、等方的な形状を有することが好ましい。図３に示す例において、孔３６は正六角形の形状を有する。孔３６が等方的な形状を有することにより、第１基板２０に引張応力などの力を加えたときに、第１基板２０のうち補強層３５の孔３６と重なる部分及びその周辺において等方的な伸長を生じさせることができる。このことにより、配線５２のうち補強層３５の孔３６と重なる部分及びその周辺において断線などの不具合が生じることを抑制することができる。

図３に示すように、補強部３０は、第２補強部３２の周囲に位置する第３補強部３３を更に有していてもよい。図３に示す例において、第３補強部３３は、平面視において第２補強部３２を取り囲んでいる。第３補強部３３は、第２補強部３２の周囲に位置する補強層３５を含む。第３補強部３３の補強層３５には、第２補強部３２の補強層３５と同様に、複数の孔３６が設けられている。

第３補強部３３における補強層３５の占有率は、第２補強部３２における補強層３５の占有率よりも小さい。例えば、第３補強部３３の補強層３５に設けられている孔３６の寸法は、第２補強部３２の補強層３５に設けられている孔３６の寸法よりも大きい。このため、第１基板２０のうち第３補強部３３と重なる部分は、第１基板２０のうち第２補強部３２と重なる部分に比べて変形し易い。

本実施の形態によれば、補強部３０が第１補強部３１、第２補強部３２及び第３補強部３３を含むので、第１基板２０の伸縮などの変形が、第１基板２０のうち電子部品５１から遠い部分ほど生じ易くなる。このため、第１基板２０のうち電子部品５１の周囲の部分が変形することを抑制しながら、第１基板２０全体としては適切な変形量を確保することができる。従って、電子部品５１及び配線５２に破損や断線などの不具合が生じることを抑制しながら、伸縮性を有する配線基板１０を提供することができる。

第３補強部３３における補強層３５の占有率と、第２補強部３２における補強層３５の占有率との差は、例えば５％以上であり、１０％以上であってもよい。また、第３補強部３３における補強層３５の占有率と、第２補強部３２における補強層３５の占有率との差は、例えば７０％以下であり、５０％以下であってもよい。また、第３補強部３３の面積は、第２補強部３２の面積の１／４以上であり、第２補強部３２の面積の１／２以上であってもよい。また、第３補強部３３の面積は、例えば、第２補強部３２の面積以下であり、第２補強部３２の面積の３／４以下であってもよい。

第３補強部３３における補強層３５に設けられる複数の孔３６は、同一であってもよく、図３に示すように異なっていてもよい。例えば、電子部品５１から遠くに位置する孔３６ほど寸法が大きくなるよう、孔３６を構成してもよい。第２補強部３２における補強層３５に設けられる複数の孔３６についても同様である。

（孔の配置方法）
次に、本実施の形態に係る配線基板１０の補強層３５の孔３６の配置方法の一例について、図４を参照して説明する。

まず、同一の形状を有する複数の単位領域３８を仮想的に補強層３５の面上に並べる。例えば、図４に示すように、同一の寸法を有する正六角形からなる複数の単位領域３８を補強層３５の面上に並べる。続いて、各単位領域３８の中心に、電子部品５１からの距離に応じた寸法を有する孔３６を配置する。これにより、電子部品５１の周囲の補強層３５に、規則的に並ぶ孔３６を設けることができる。なお、図４に示すように、電子部品５１に重なる単位領域３８には孔３６が配置されなくてもよい。

「規則的」とは、隣接する２つの孔３６の中心点３６ｃを通る直線Ｌが、２つの孔３６のうち外側に位置する孔に外側で隣接する第３の孔３６の中心点３６ｃも通ることを意味する。「外側」とは、電子部品５１から遠い側を意味する。なお、隣接する２つの孔３６に関して描かれる直線Ｌの全てが、第３の孔３６の中心点３６ｃを通っていなくてもよい。本実施の形態においては、例えば、８０％以上の直線Ｌが第３の孔３６の中心点３６ｃを通る場合に、孔３６の配置が規則的であると称する。

次に、孔３６の寸法の決定方法の一例について説明する。まず、複数の単位領域３８のうち第２補強部３２と重なる単位領域３８の中心に、第１の寸法を有する孔３６を配置する。続いて、複数の単位領域３８のうち第３補強部３３と重なる単位領域３８の中心に、第１の寸法よりも大きい第２の寸法を有する孔３６を配置する。言い換えると、電子部品５１から遠くに位置する単位領域３８ほど、大きな寸法を有する孔３６が配置される。

（配線基板の製造方法）
以下、図５（ａ）〜（ｃ）を参照して、配線基板１０の製造方法について説明する。

まず、第１基板２０を準備する。続いて、図５（ａ）に示すように、第１基板２０の第２面２２に補強層３５を設ける。例えば、スパッタリング法、蒸着法、めっき法などを用いて、第１基板２０の第２面２２の全域に、金属層などからなる補強層３５を形成する。続いて、エッチングなどによって補強層３５を部分的に除去する。これによって、図５（ｂ）に示すように、部分的に孔３６が設けられた補強層３５を第１基板２０の第２面２２上に形成することができる。図５（ｂ）に示す補強層３５が、第１補強部３１の補強層３５、第２補強部３２の補強層３５、及び第３補強部３３の補強層３５を構成する。なお、図示はしないが、スクリーン印刷法などによって、部分的に孔３６が設けられた補強層３５を第１基板２０の第２面２２上に形成してもよい。

上述の形成方法によれば、第１補強部３１の補強層３５と、第２補強部３２補強層３５と、第３補強部３３の補強層３５とは、同一の材料によって構成されることになる。また、第１補強部３１の補強層３５と、第２補強部３２の補強層３５と、第３補強部３３の補強層３５とは一体である。「一体」とは、第１補強部３１の補強層３５と第２補強部３２の補強層３５との間、及び、第２補強部３２の補強層３５と第３補強部３３の補強層３５との間に界面が存在しないことを意味する。

続いて、図５（ｃ）に示すように、第１基板２０の第１面２１に電子部品５１及び配線５２を設ける。配線５２を設ける方法としては、例えば、ベース材及び導電性粒子を含む導電性ペーストを第１基板２０の第１面２１に印刷する方法を採用することができる。このようにして、図１に示す配線基板１０を得ることができる。

本実施の形態においては、上述のように、第１基板２０のうち電子部品５１及び配線５２が位置する第１面２１とは反対側の第２面２２に補強部３０を設ける。このため、電子部品５１及び配線５２の配置とは独立に、第２面２２に補強層３５及び孔３６を設けることができる。従って、補強層３５及び孔３６の分布を、電子部品５１及び配線５２の配置に応じて最適化することができる。このため、例えば、電子部品５１と配線５２との間の境界部における第１基板２０の伸縮性を適切に制御することができる。これにより、境界部において配線５２に断線などの不具合が生じることを抑制することができる。

また、電子部品５１及び配線５２の配置と補強層３５及び孔３６の配置とが干渉しないので、例えば、電子部品５１から遠いほど補強層３５の占有率が小さくなるよう、孔３６を配置することができる。この場合、第１基板２０の伸縮などの変形が、第１基板２０のうち電子部品５１から遠い部分ほど生じ易くなる。このため、第１基板２０のうち電子部品５１の周囲の部分が変形することを抑制しながら、第１基板２０全体としては適切な変形量を確保することができる。従って、電子部品５１及び配線５２に破損や断線などの不具合が生じることを抑制しながら、伸縮性を有する配線基板１０を提供することができる。

配線基板１０の用途としては、ヘルスケア製品、スポーツ製品、アミューズメント製品、振動アクチュエーターデバイスなどを挙げることができる。例えば、人の腕などの身体の一部に取り付ける製品を、本実施の形態による配線基板１０を用いて構成する。配線基板１０は伸張することができるので、例えば配線基板１０を伸長させた状態で身体に取り付けることにより、配線基板１０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。

なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、必要に応じて図面を参照しながら、変形例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。また、上述した実施の形態において得られる作用効果が変形例においても得られることが明らかである場合、その説明を省略することもある。

（配線基板の第１の変形例）
上述の実施の形態においては、補強部３０が第１基板２０の第２面２２上に位置する例を示したが、これに限られることはない。配線基板１０が、第１基板２０の第２面２２側に位置する第２基板４０を更に備え、この第２基板４０に補強部３０が設けられていてもよい。図６に示す例において、補強部３０は、第２基板４０のうち第１基板２０側の面上に設けられている。

第１基板２０と第２基板４０との間には、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。

第２基板４０は、第１基板２０と同様に、伸縮性を有するよう構成された板状の部材である。第２基板４０の厚みは、例えば１０ｍｍ以下であり、より好ましくは１ｍｍ以下である。第２基板４０の弾性係数は、例えば１０ＭＰａ以下であり、より好ましくは１ＭＰａ以下である。第２基板４０の弾性係数は、１ｋＰａ以上であってもよい。第２基板４０を構成する材料の例としては、第１基板２０の場合と同様に、熱可塑性エラストマー、シリコーンゴム、ウレタンゲル、シリコーンゲル等を挙げることができる。

（補強部の第１の変形例）
上述の実施の形態においては、補強層３５に設けられた孔３６が正六角形の形状を有する例を示した。しかしながら、第１基板２０の伸縮性を位置に応じて適切に制御することができる限りにおいて、補強層３５の孔３６の形状は特には限定されない。例えば、図７に示すように、補強層３５に設けられた孔３６が円形の形状を有していてもよい。

（補強部の第２の変形例）
上述の実施の形態においては、第２補強部３２や第３補強部３３の補強層３５に設けられた孔３６が規則的に並ぶ例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図８に示すように、第２補強部３２や第３補強部３３の補強層３５に、不規則に並ぶ複数の孔３６が設けられていてもよい。これにより、電子部品５１の周囲における孔３６の配置の等方性を高めることができる。このことにより、第１基板２０に引張応力などの力を加えたときに、電子部品５１の周囲において第１基板２０により等方的に伸縮を生じさせることができる。

「不規則」とは、隣接する２つの孔３６の中心点３６ｃを通る直線Ｌが、２つの孔３６のうち外側に位置する孔に外側で隣接する第３の孔３６の中心点３６ｃを通らないことを意味する。なお、隣接する２つの孔３６に関して描かれる直線Ｌの一部が、第３の孔３６の中心点３６ｃを通っていてもよい。本実施の形態においては、例えば、８０％以上の直線Ｌが第３の孔３６の中心点３６ｃを通らない場合に、孔３６の配置が不規則であると称する。

（補強部の第３の変形例）
上述の実施の形態においては、第２補強部３２や第３補強部３３の補強層３５に孔３６を設ける例を示した。しかしながら、第１基板２０の伸縮性を位置に応じて制御することができる限りにおいて、補強層３５のパターンは特には限定されない。例えば、図９に示すように、第２補強部３２や第３補強部３３の補強層３５に隙間３７を設けてもよい。隙間３７は、図９に示すように直線的に延びていてもよく、若しくは、図示はしないが、隙間３７が部分的に湾曲していてもよい。

図９に示すように、電子部品５１から遠くに位置する隙間３７ほど大きな幅を有していてもよい。これにより、電子部品５１から遠いほど補強層３５の占有率を小さくすることができる。

（配線基板の変形例）
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、第１基板２０の第１面２１側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第１基板２０が第２基板４０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。

なお、上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。

次に、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。

（実施例１）
配線基板１０として、図１に示す、第１基板２０の第１面２１側に配線５２が設けられ、基板２０の第２面２２側に第１補強部３１及び第２補強部３２が設けられたものを作製した。以下、配線基板１０の作製方法について説明する。

≪第１基板及び補強部の準備≫
第１基板２０として機能する、厚み８０μｍのウレタンシートと、ウレタンシートの第２面に熱ラミネートにより接着させた厚み１２μｍの圧延銅箔と、を備える積層体を準備した。次いで、積層体の銅箔を、ポジ型のフォトレジストを用いたフォトリソグラフィーおよびエッチング加工によりパターニングした。エッチング液としては、FE-350Z（アデカケミカル社製）を用いた。パターニングした銅箔は、第１補強部３１の補強層３５として機能する、一辺が５ｍｍの四角形状の銅箔ベタパターンと、第２補強部３２の補強層３５として機能する、第１補強部３１を囲うよう配置された銅箔パターンと、を含む。第２補強部３２は、第１補強部３１の補強層３５の四角形状の銅箔ベタパターンを囲うように広がる幅２．５ｍｍの領域に位置している。本実施例において、第２補強部３２の補強層３５は、四角形状の第１補強部３１の補強層３５と一体的になるよう構成された、線幅３００μｍのハニカム形状の銅箔パターンからなる。第２補強部３２における補強層３５の占有率は、２７％であった。

≪配線の形成≫
次いで、溶媒、バインダー樹脂及び導電性粒子を含む導電性ペーストをウレタンシートの第１面にスクリーン印刷によりパターニングした。溶媒としては、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートを用いた。バインダー樹脂としては、ウレタンを用いた。導電性粒子としては、銀粒子を用いた。パターニング後、オーブンにて８０℃３０分間にわたってアニールを実施して溶媒を揮発させて、配線５２を形成した。配線５２は、２０μｍの厚み、２００μｍの線幅、及び４０ｍｍの長さを有する直線形状のものである。配線５２は、ウレタンシートの第１面の法線方向に沿って見た場合に配線５２が四角形状の第１補強部３１の中央を貫いていた。また、四角形状の第１補強部３１は、長さ４０ｍｍの配線５２の中央に位置していた。配線５２の抵抗値は約４０Ωであった。

次いで、配線５２が延びる方向において配線基板１０を一軸伸長させた。伸張の程度を次第に増加させたところ、伸張の程度が１．３倍になった時に配線５２が破断した。破断後の配線５２の抵抗値は２０ＭΩ以上であった。

（実施例２）
第２補強部３２の補強層３５として機能する銅箔パターンを、７５μｍの線幅を有し、１２５μｍの間隔を空けて並べられた、線状に延びるストライプパターンとしたこと以外は、実施例１の場合と同様にして、配線基板１０を作製した。ストライプパターンは、配線５２と直交する方向に延びていた。第２補強部３２における補強層３５の占有率は、３７％であった。

（実施例３）
第２補強部３２の補強層３５として機能する銅箔パターンを、８０μｍの直径を有し、１２５μｍの間隔を空けて二次元配列された複数の円形状のパターンとしたこと以外は、実施例１の場合と同様にして、配線基板１０を作製した。ストライプパターンは、配線５２と直交する方向に延びていた。第２補強部３２における補強層３５の占有率は、３８％であった。

次いで、配線５２が延びる方向において配線基板１０を一軸伸長させた。伸張の程度を次第に増加させたところ、伸張の程度が１．２５倍になった時に配線５２が破断した。破断後の配線５２の抵抗値は２０ＭΩ以上であった。

（実施例４）
第２補強部３２の周囲に、第２補強部３２を囲うように延びる幅２．５ｍｍの銅箔パターンを更に設けたこと以外は、実施例３の場合と同様にして、配線基板１０を作製した。第２補強部３２を囲う幅２．５ｍｍの銅箔パターンは、上述の第３補強部３３の補強層３５として機能する。

（比較例１）
第２補強部３２の補強層３５として機能する銅箔パターン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、配線基板１０を作製した。

次いで、配線５２が延びる方向において配線基板１０を一軸伸長させた。伸張の程度を次第に増加させたところ、伸張の程度が１．２倍になった時に配線５２が破断した。破断後の配線５２の抵抗値は２０ＭΩ以上であった。

比較例１においては、配線基板１０の伸長時に第１補強部３１の四角形状の銅箔ベタパターンに応力が集中し、第１補強部３１の周囲が局所的に伸ばされて配線が破断していると考えられる。一方、実施例１〜４においては、第１補強部３１の周囲に、孔又は隙間が設けられた補強層３５を含む第２補強部３２を設けたことにより、比較例１の場合に比べて、配線５２の破断が生じることを抑制できたと考えられる。

１０配線基板
２０第１基板
２１第１面
２２第２面
３０補強部
３１第１補強部
３２第２補強部
３３第３補強部
３５補強層
３６孔
３７隙間
３８単位領域
４０第２基板
５１電子部品
５２配線
６０接着層

Claims

配線基板であって、
第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を含み、第１の曲げ剛性を有する第１基板と、
前記第１基板の前記第１面側に位置し、前記配線基板に搭載される電子部品の電極に接続される配線と、
前記第１基板の前記第２面側に位置し、前記第１の曲げ剛性よりも大きい第２の曲げ剛性を有する補強層を含む補強部と、を備え、
前記補強部は、前記第１基板の前記第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前記補強層を含む第１補強部と、前記第１補強部の周囲に位置するとともに孔が設けられた前記補強層を含む第２補強部と、を有し、
前記第２補強部の前記補強層には複数の前記孔が並んでいる、配線基板。
前記第２補強部における前記補強層の占有率は、前記第１補強部における前記補強層の占有率よりも小さい、請求項１に記載の配線基板。
前記第２補強部の面積は、前記第１補強部の面積の１／２以上である、請求項１又は２に記載の配線基板。
前記第１補強部の前記補強層と、前記第２補強部の前記補強層とが、同一の材料によって構成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の配線基板。
前記第１補強部の前記補強層と、前記第２補強部の前記補強層とが一体である、請求項４に記載の配線基板。
前記補強部は、前記第２補強部の周囲に位置するとともに孔が設けられた前記補強層を含む第３補強部を更に有し、
前記第３補強部における前記補強層の占有率は、前記第２補強部における前記補強層の占有率よりも小さい、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の配線基板。
前記第２補強部の前記補強層及び前記第３補強部の前記補強層に、規則的に並ぶ孔が設けられている、請求項６に記載の配線基板。
前記第２補強部の前記補強層及び前記第３補強部の前記補強層に、不規則に並ぶ孔が設けられている、請求項６に記載の配線基板。
前記第１基板の弾性係数は、１０ＭＰａ以下である、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の配線基板。
前記第１基板は、シリコーンゴムを含む、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の配線基板。
前記補強層は、金属層を含む、請求項１乃至１０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１１のいずれか一項に記載の配線基板。
前記第１基板の前記第２面側に位置し、１０ＭＰａ以下の弾性係数を有する第２基板を更に備え、
前記補強部の前記補強層は、前記第２基板の面上に位置する、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の配線基板。
前記第１基板の前記第１面側に位置し、前記配線に電気的に接続される電極を有する電子部品を更に備える、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の配線基板。