JP6993166B2 - 伸縮性基板 - Google Patents

Description

本発明は、伸縮性基板に関するものである。

伸縮性基材と、この伸縮性基材上に形成され、導電性微粒子及びエラストマーを含む導電パターンとを備え、エラストマーを架橋剤により架橋していない伸縮性基板が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４－２３６１０３号公報

上記の伸縮性基板では、導電パターンが伸縮性基材の伸縮に追従できずに、導電パターンにクラックが発生してしまう場合がある。導電パターンにクラックが発生してしまうと、導電パターンの電気的抵抗が高くなってしまうという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、電気的抵抗の上昇が生じ難い伸縮性基板を提供することである。

［１］本発明に係る伸縮性基板は、伸縮性を有する基材と、前記基材に支持された導体線と、前記導体線を覆うオーバーコート層と、を備え、前記導体線は、線状の第１の導体部と、前記第１の導体部の一端と接続された線状の第２の導体部とから構成された屈曲部又は湾曲部を少なくとも含み、伸縮性基板は、平面視において、前記第１の導体部と前記第２の導体部とに挟まれた領域に、前記オーバーコート層が形成されていない第１の非形成領域を備えている伸縮性基板である。

［２］上記発明において、前記第１の導体部は、平面視において、前記導体線の延在方向である第１の方向とは異なる第２の方向に延在し、前記第２の導体部は、平面視において、前記第１の方向と異なるとともに前記第２の方向とも異なる第３の方向に延在していてもよい。

［３］上記発明において、前記第１の方向に対する前記第２の方向の傾斜角は、平面視において、４５°以上９０°未満であるとともに、前記第１の方向に対する前記第３の方向の傾斜角は、平面視において、４５°以上９０°未満であってもよい。

［４］上記発明において、前記導体線は、平面視において、一対の前記屈曲部又は一対の前記湾曲部から構成される枠状部を含んでおり、前記第１の非形成領域の少なくとも一部は、前記枠状部の内側に設けられていてもよい。

［５］上記発明において、前記伸縮性基板は、前記導体線の少なくとも一方端に端子部を備え、前記端子部には、前記第１の導体部及び前記第２の導体部の少なくとも一方が接続され、前記伸縮性基板は、平面視において、前記端子部と、該端子部に接続された前記第１の導体部及び前記第２の導体部の少なくとも一方に挟まれた領域に、前記オーバーコート層が形成されていない第２の非形成領域を備えていてもよい。

［６］上記発明において、前記オーバーコート層は、平面視において、前記導体線に沿って形成されていてもよい。

［７］上記発明において、前記オーバーコート層のヤング率は、前記基材のヤング率の１／２倍以上であるとともに、前記導体線のヤング率は、前記基材のヤング率の１／２倍以上であってもよい。

［８］上記発明において、前記伸縮性基板は、前記基材と前記導体線の間に介在するプライマー層を備え、前記伸縮性基板は、平面視において、前記第１の導体部と前記第２の導体部とに挟まれた領域に、前記プライマー層が形成されていない第３の非形成領域を備えていてもよい。

［９］上記発明において、前記伸縮性基板は、前記導体線の少なくとも一方端に端子部を備え、前記端子部には、前記第１の導体部及び前記第２の導体部の少なくとも一方が接続され、前記伸縮性基板は、平面視において、前記端子部と、該端子部に接続された前記第１の導体部及び前記第２の導体部の少なくとも一方に挟まれた領域に、前記プライマー層が形成されていない第４の非形成領域を備えていてもよい。

［１０］上記発明において、前記プライマー層は、平面視において、前記導体線に沿って形成されていてもよい。

［１１］上記発明において、前記プライマー層の形状は、平面視において、前記オーバーコート層と実質的に同一形状であってもよい。

本発明によれば、オーバーコート層が形成されていない第１の非形成領域は、オーバーコート層が形成されている領域と比較して伸長しやすいため、伸縮性基板の伸長時に、オーバーコート層に覆われている導体線にかかる応力を緩和することができる。その結果、導体線にクラックが生じ難いため、導体線における電気的抵抗の増大を抑制できる。

また、伸縮性基板の伸長時に、屈曲部又は湾曲部において、導体線の幅が大きくなり、かつ、長さが小さくなるため、伸長時の導体線の電気的抵抗の増大を抑制できる。

図１は、本発明の実施形態における伸縮性基板を示す平面図である。 図２は、図１のII-II線に沿った断面図である。 図３は、本発明の実施形態におけるプライマー層が形成されていない伸縮性基板の変形例を示す断面図である。 図４は、本発明の実施形態における導体線の第１の変形例を示す平面図である。 図５は、本発明の実施形態における導体線の第２の変形例を示す平面図である。 図６は、本発明の実施形態における導体線の第３の変形例を示す平面図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、本発明の実施形態の伸縮性基板の伸長前後における、第１の導体線の形状を比較した概略図であり、図７（ａ）が伸長前の伸縮性基板及び第１の導体線の形状の概略図、図７（ｂ）が伸長後の伸縮性基板及び第１の導体線の形状の概略図である。 図８は、伸縮性基板の伸長率と抵抗上昇率との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の実施形態における伸縮性基板を示す平面図、図２は、図１のII-II線に沿った断面図である。

図１に示す伸縮性基板１は、例えば、リジッド基板やフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）等の外部回路同士を、端子部６０ａ、６０ｂを介して電気的に接続することができる配線基板である。伸縮性基板１は、例えば、ウェアラブルデバイスにおける伸縮性が必要とされる箇所に使用される。ウェアラブルデバイスは、人体に装着されたり、衣類に貼り付けられたりするため、伸縮性基板１が人体の屈曲や衣類の伸縮に十分に追従することが必要とされる。なお、伸縮性基板１の用途は、伸縮性を要求されるものであれば、特に限定されない。

本実施形態の伸縮性基板１は、図１及び図２に示すように、基材２０と、プライマー層３０と、導体線４０Ａと、オーバーコート層５０と、を備えている。

基材２０は、伸縮性を有する矩形状に形成された板状部材から構成されている。なお、基材２０の形状は、特に限定されず、上述した伸縮性基板１の全体形状に応じて設定される。

この基材２０は、例えば、弾性体シート（エラストマーシート）を用いることができる。エラストマーとしては、例えば、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等を用いることができる。なお、その他のエラストマー材料を用いてもよい。

さらに、基材２０として、ポリエステル、ポリウレタン、アクリル、スチレンブタジエンゴム、シリコン等の樹脂材料からなるホットメルトシートを用いることもできる。また、繊維からなる布帛（ファブリック）にホットメルトシートを貼り付けたものを基材２０として用いてもよい。また、ファブリックの繊維としては、例えば、レーヨン、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリウレタン、ビニロン、ポリエチレン、ナフィオン（登録商標）、アラミド、綿等を用いることができる。なお、その他の繊維を用いてもよい。また、特に限定されないが、基材２０のヤング率Ｅ_ｓは、０．１～３５ＭＰａであることが好ましい（０．１ＭＰａ≦Ｅ_ｓ≦３５ＭＰａ）。

また、図２に示す通り、プライマー層３０が基材２０上に設けられている。このプライマー層３０は、導体線４０に沿って形成されている。図１の平面視では、プライマー層３０はオーバーコート層５０と実質的に同一形状（同一の平面形状）を有しているうえに、オーバーコート層５０の下方に位置する。このプライマー層により、導体線４０の保護効果及び導体線４０にかかる応力の緩和効果が得られる。

プライマー層３０を構成する材料は、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、シリコーンゴム樹脂等を用いることができる。プライマー層３０は、例えば、スクリーン印刷やパッド印刷などによって上述の樹脂材料を基材２０上に塗布した後に、塗布した樹脂材料を硬化させることによって形成できる。その他の塗布方法としては、スプレーコート法、バーコート法、ディップ法、インクジェット法等の種々の塗布方法を採用することができる。樹脂材料の硬化方法としては、紫外線、赤外線レーザ光等のエネルギ線照射、加熱、加熱冷却、又は乾燥等を用いることができる。

なお、このプライマー層３０を必ずしも形成する必要はなく、プライマー層３０を省略してもよい。図３は、本発明の実施形態におけるプライマー層が形成されていない伸縮性基板の変形例を示す断面図である。図３のような伸縮性基板では、基材２０上に導体線４０が直接形成されており、プライマー層３０は形成されていない。プライマー層３０は、基材２０が透湿性を有する場合に、基材２０を透過する水分等から導体線４０を保護することを目的に設けられている。よって、基材２０が透湿性を有していないエラストマー等から成るものである場合（すなわち、基材２０側から水分や湿気が透過する恐れがない場合）には、プライマー層３０は形成されていなくともよい。

図２に示すように、導体線４０Ａは、プライマー層３０を介して基材２０に支持されている。この導体線４０Ａは、図１の平面視に示すように、全体としてＸ方向に延在している。すなわち、伸縮性基板１の延在方向ｄ_１（配線方向）は、Ｘ方向である。

この導体線４０Ａの平面形状はメッシュ状となっており、具体的には３つの矩形状の枠状部４０４ａをＸ方向に沿って相互に連結することで構成されている。なお、導体線４０Ａの平面形状はこれに限定されず、枠状部４０４ａをＸ方向に、１個、２個、又は４個以上配設した平面形状を有していてもよい。さらに、枠状部４０４ａをＹ方向に２列以上設けたメッシュ形状を形成してもよい。

それぞれの枠状部４０４ａは、一対の屈曲部４０３ａを相互に対向させて形成されている。すなわち、一方の屈曲部４０３ａは、＋Ｙ方向に突出しているのに対し、他方の屈曲部４０３ａは、－Ｙ方向に突出しており、この一対の屈曲部４０３ａは、開放側の両端で互いに接続されており、その結果、＋Ｙ方向に突出する屈曲部４０３ａと、－Ｙ方向に突出する屈曲部４０３ａとによって、矩形の枠状部４０４ａが形成されている。

このように、枠状部４０４ａを有していれば、導通経路が複数あるので抵抗値が低下するうえに、仮に一部の導通経路が断線しても、他の導通経路により、電気的導通は確保されるので断線に強くなる。

それぞれの屈曲部４０３ａは、互いに異なる方向に延在する１本の第１の導体部４０１ａと、１本の第２の導体部４０２ａとの組み合わせから構成されており、第１、第２の導体部４０１ａ、４０２ａは端部で互いに接続されている。第１の導体部４０１ａは、平面視において、導体線４０Ａの延在方向である第１の方向ｄ_１（Ｘ方向）とは異なる第２の方向ｄ_２に延在している。一方で、第２の導体部４０２ａは、平面視において、第１の方向ｄ_１（Ｘ方向）と異なるとともに、第２の方向ｄ_２とも異なる第３の方向ｄ_３に延在している。

ここで、第１の方向ｄ_１に対する第２の方向ｄ_２の傾斜角θ_１は、平面視において、４５°以上９０°未満であることが好ましい（４５°≦θ_１＜９０°）。第１の方向ｄ_１に対する第２の方向ｄ_２の傾斜角θ_１が、このような範囲内であれば、伸縮性基板１の伸長に起因する導体線４０Ａの電気的抵抗の増加を抑制することができる。

また、第１の方向ｄ_１に対する第３の方向ｄ_３の傾斜角θ_２は、平面視において、４５°以上９０°未満であることが好ましい（４５°≦θ_２＜９０°）。第１の方向ｄ_１に対する第３の方向ｄ_３の傾斜角θ_２が、このような範囲内であれば、伸縮性基板１の伸長に起因する導体線４０Ａの電気的抵抗の増加を抑制することができる。

なお、導体線４０Ａの平面形状は、図１のような矩形の枠状部４０４ａが連なるメッシュ状のみに限定されない。本発明の実施形態における導体線の変形例を以下説明する。

図４は、本発明の実施形態における導体線の第１の変形例を示す平面図である。図４に示すように、導体線４０Ｂは、直線状の第１の導体部４０１ｂと、この第１の導体部４０１ｂの一端に接続された直線状の第２の導体部４０２ｂとから構成された屈曲部４０３ｂを含んでいる。そして、導体線４０Ｂは、＋Ｙ方向に突出した屈曲部４０３ｂを、Ｘ方向に、３個並べたジグザグ形状を有している。なお、図２の第１の変形例では、導体線４０Ｂが、３個連なる屈曲部４０３ｂを有する形状を例示したが、これに限定されず、１個の屈曲部４０３ｂのみから成る形状でもよいし、２個、４個以上の屈曲部４０３ｂが一列に連なるジグザグ形状であってもよい。

この場合も、第１の方向ｄ_１に対する第２の方向ｄ_２の傾斜角θ_１は、平面視において、４５°以上９０°未満であることが好ましいとともに（４５°≦θ_１＜９０°）、第１の方向ｄ_１に対する第３の方向ｄ_３の傾斜角θ_２は、平面視において、４５°以上９０°未満であることが好ましい（４５°≦θ_２＜９０°）。

その他にも、図５のような変形例を本実施形態の導体線に適用することが可能である。図５は、本発明の実施形態における導体線の第２の変形例の平面図である。図５の導体線４０Ｃは、図４の第１の導体部４０１ｂ及び第２の導体部４０２ｂを曲線状とした実施形態である。図５の導体線４０Ｃは、曲線状の第１の導体部４０１ｃと、この第１の導体部４０１ｃの一端に接続された曲線状の第２の導体部４０２ｃとから構成された湾曲部４０３ｃを含んでいる。この湾曲部４０３ｃを複数並べることで、導体線４０Ｃの平面形状は蛇行形状となっている。

なお、第２の変形例では、導体線４０Ｃが、３個連なる湾曲部４０３ｃを有する湾曲形状を例示したが、これに限定されず、１個の湾曲部４０３ｃのみからなる形状でもよいし、２個又は４個以上の湾曲部４０３ｃがＸ方向に一列に連なった形状であってもよい。

その他にも、図６のような変形例を本実施形態の導体線に適用することが可能である。図６は、本発明の実施形態における導体線の第３の変形例の平面図である。図６の導体線４０Ｄは、図１の第１の導体部４０１ａ及び第２の導体部４０２ａを曲線状とした実施形態である。図６の場合、曲線状の第１の導体部４０１ｄと第２の導体部４０２ｄとにより囲まれる枠状部４０４ｄは、平面形状が円状となっている。なお、枠状部４０４ｄの平面形状は、真円であってもよいし、楕円であってもよい。

また、導体線４０Ｄは、枠状部４０４ｄをＸ方向に、１個、２個、又は４個以上配設した平面形状を有していてもよい。さらに、枠状部４０４ｄをＹ方向に２列以上設けた形状を有していてもよい。

以下の説明では、「導体線４０Ａ」と「導体線４０Ｂ」と「導体線４０Ｃ」と「導体線４０Ｄ」とを、必要に応じて「導体線４０」と総称する。同様に、「第１の導体部４０１ａ」と「第１の導体部４０１ｂ」と「第１の導体部４０１ｃ」と「第１の導体部４０１ｄ」とを必要に応じて「第１の導体部４０１」と総称し、「第２の導体部４０２ａ」と「第２の導体部４０２ｂ」と「第２の導体部４０２ｃ」と「第２の導体部４０２ｄ」とを必要に応じて「第２の導体部４０２」と総称する。

導体線４０は、導電性粒子がバインダ中に分散されることで構成されている。この導体線４０も、伸縮性を有していることが好ましい。例えば、導体線４０に含まれるバインダが伸縮性を有する材料により構成されることで、導体線４０に伸縮性を付与することができる。このようなバインダとしては、エラストマーを用いることが好ましく、例えば、アクリルゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、これらの２種以上の複合体等を用いることができる。導電性粒子としては、金、銀、白金、ルテニウム、鉛、錫、亜鉛、ビスマス等の金属又はこれらの合金からなる金属材料、若しくは、カーボン等の非金属材料を用いることができる。導電性粒子の形状としては、片鱗状又は不定状とされた形状であることが好ましい。

このような導体線４０は、導電性ペーストを塗布して硬化させることで形成されている。導電性ペーストの具体例としては、導電性粒子、バインダ、水もしくは溶剤、及び各種添加剤を混合して構成する導電性ペーストを例示することができる。導電性ペーストに含まれる溶剤としては、ブチルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、シクロヘキサノン、イソホロン、テルピネオールを例示することができる。また、特に限定されないが、導体線４０のヤング率は、基材２０のヤング率の１／２倍以上であることが好ましい。

導体線４０は、例えば、スクリーン印刷やパッド印刷などによって上述の導電性ペーストを塗布した後に、硬化させることによって形成されている。その他の塗布方法としては、スプレーコート法、バーコート法、ディップ法、インクジェット法等の種々の塗布方法を採用することができる。導電性ペーストの硬化方法としては、紫外線、赤外線レーザ光等のエネルギ線照射、加熱、加熱冷却、又は乾燥等を用いることができる。

また、導体線４０の両端部には、第１の導体部４０１又は第２の導体部４０２が接続された端子部６０ａ、６０ｂが設けられている。なお、端子部は導体線４０の少なくとも一方の端部に形成されていればよい。伸縮性基板１は、これらの端子部６０ａ、６０ｂを介して、リジッド基板やフレキシブルプリント配線板等の外部回路同士を、電気的に接続することができる。端子部６０ａ、６０ｂは、矩形状に形成されているが、用途に応じて任意の形状とすることができる。また、端子部６０ａ、６０ｂは、導体線４０と一体的に形成されている。なお、以下の説明においては「端子部６０ａ、６０ｂ」を必要に応じて「端子部６０」と総称する。

オーバーコート層５０は、図１の平面視において、導体線４０Ａに沿って形成されている。すなわち、オーバーコート層５０の平面形状は、導体線４０Ａの平面形状と実質的に同一となっており、オーバーコート層５０は導体線４０の上面と側方端面付近のみに形成されている。これは、図４～６の変形例においても同様である。ただし、オーバーコート層５０は、端子部６０の主面には形成されていない。なお、上述のように、プライマー層３０も、オーバーコート層５０と同一の平面形状を有しているため、端子部６０の主面には形成されていない。これにより、端子部６０の主面が伸縮性基板１の最表面に露出し、外部との電気的な接続が可能となっている。このオーバーコート層５０により、導体線４０Ａの表面が保護される。

このオーバーコート層５０を構成する材料は、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、シリコーンゴム樹脂等を用いることができる。また、特に限定されないが、オーバーコート層５０のヤング率は、基材２０のヤング率の１／２倍以上であることが好ましい。

このようなオーバーコート層５０は、例えば、スクリーン印刷やパッド印刷などによって上述の樹脂材料を塗布した後に、塗布した樹脂材料を硬化させることによって形成されている。その他の塗布方法としては、スプレーコート法、バーコート法、ディップ法、インクジェット法等の種々の塗布方法を採用することができる。樹脂材料の硬化方法としては、紫外線、赤外線レーザ光等のエネルギ線照射、加熱、加熱冷却、又は乾燥等を用いることができる。

また、図１及び図２に示すように、伸縮性基板１は、基材２０上の枠状部４０４ａの内側の領域に、プライマー層３０及びオーバーコート層５０が形成されていない非形成領域Ｎ_１Ａを備えている。さらに、伸縮性基板１は、屈曲部４０３ａ同士の間にも非形成領域Ｎ_１Ａを有している。これらの非形成領域Ｎ_１Ａは、いずれも第１の導体部４０１ａと、第２の導体部４０２ａとに挟まれている。これらの非形成領域Ｎ_１Ａでは、プライマー層３０、導体線４０Ａ、オーバーコート層５０が形成されていないため、伸縮性基板１の最表面には、基材２０が露出している。この非形成領域Ｎ_１Ａが、本発明における「第１の非形成領域」及び「第３の非形成領域」の一例に相当する。このように、枠状部４０４ａを有する場合、その内側を非形成領域Ｎ_１Ａとすることで、導体線４０Ａにかかる応力を緩和することができ、伸縮性基板１の伸長時に、導体線４０Ａにクラックが生じ難いため、導体線４０Ａにおける電気的抵抗の増大を抑制できる。特に、本実施形態のように、プライマー層３０とオーバーコート層５０とを実質的に同一平面形状とすることで、プライマー層３０もオーバーコート層５０も形成されていない非形成領域Ｎ_１Ａを設けることができるため、応力をより緩和することができる。

なお、伸縮性基板１に、少なくとも１か所の非形成領域Ｎ_１Ａが設けられていればよい。例えば、図１の伸縮性基板において、３つの枠状部４０４ａが設けられているが、この内少なくとも１個の枠状部４０４ａの内側に、非形成領域Ｎ_１Ａが設けられていればよいし、あるいは、枠状部４０４ａの間の領域は４か所存在するが、この内少なくとも１個の領域に、非形成領域Ｎ_１Ａが設けられていてもよい。ただし、本実施形態のように、全ての枠状部４０４ａの内側の領域及び枠状部４０４ａ同士の間の領域に非形成領域Ｎ_１Ａが設けられていることが最も好ましい。

また、非形成領域Ｎ_１Ａにおいて、プライマー層３０又はオーバーコート層５０の一方を形成してもよい。ただし、プライマー層３０及びオーバーコート層５０が両方とも形成されていないことがより好ましい。オーバーコート層５０に加えて、さらに、プライマー層３０も形成されていないことで、導体線４０Ａにかかる応力をより緩和することができる。

さらに、図１及び図２に示すように、伸縮性基板１は、基材２０上において、端子部６０ａと該端子部６０ａに接続された第１の導体部４０１ａとの間に、プライマー層３０及びオーバーコート層５０が形成されていない非形成領域Ｎ_２Ａを備えている。さらに、伸縮性基板１は、基材２０上において、端子部６０ａと該端子部６０ａに接続された第２の導体部４０２ａとの間にも、非形成領域Ｎ_２Ａを備えている。

同様に、図１に示すように、伸縮性基板１は、基材２０上において、端子部６０ｂと該端子部６０ｂに接続された第１の導体部４０１ａとの間に、非形成領域Ｎ_２Ａを備えている。さらに、伸縮性基板１は、基材２０上において、端子部６０ｂと該端子部６０ｂに接続された第２の導体部４０２ａとの間にも、非形成領域Ｎ_２Ａを備えている。これらの非形成領域Ｎ_２Ａが、本発明における「第２の非形成領域」及び「第４の非形成領域」の一例に相当する。

このように、導体線４０Ａと端子部６０の間に、非形成領域Ｎ_２Ａを有している場合も、非形成領域Ｎ_１Ａと同様に、導体線４０Ａにかかる応力を緩和する効果が得られる。

なお、伸縮性基板１には、非形成領域Ｎ_２Ａが設けられていなくてもよい。図１の伸縮性基板１に、非形成領域Ｎ_２Ａを設ける場合、端子部６０ａ、６０ｂと、第１、第２の導体部４０１ａ、４０２ａに挟まれた領域は、４か所存在するが、この内、少なくとも１か所に非形成領域Ｎ_２Ａを設ければよい。また、非形成領域Ｎ_２Ａにおいて、プライマー層３０又はオーバーコート層５０の一方を形成してもよい。

また、本実施形態では、オーバーコート層５０とプライマー層３０は、導体線４０に沿って形成されている。この場合、導体線４０Ａに挟まれていない領域においても、オーバーコート層５０及びプライマー層３０が形成されていないので、伸縮性基板１全体が伸びやすくなるうえに、非形成領域Ｎ_１Ａ、Ｎ_２Ａを設けることによる、導体線４０Ａにかかる応力の緩和効果が最大となる。

また、図４の実施形態では、伸縮性基板１には、平面視において、第１の導体部４０１ｂと第２の導体部４０２ｂとに挟まれた領域（第１の導体部４０１ｂと第２の導体部４０２ｂとの間の領域）に、プライマー層３０及びオーバーコート層５０が形成されていない非形成領域Ｎ_１Ｂが設けられている。この非形成領域Ｎ_１Ｂが、本発明における「第１の非形成領域」及び「第３の非形成領域」の一例に相当する。

また、図５の実施形態では、基本的に図４と同様に、非形成領域Ｎ_１Ｃが、本発明における「第１の非形成領域」及び「第３の非形成領域」一例に相当し、非形成領域Ｎ_２Ｃが、本発明における「第２の非形成領域」及び「第４の非形成領域」の一例に相当する。

図６の実施形態では、基本的に図１と同様に、非形成領域Ｎ_１Ｄが、本発明における「第１の非形成領域」及び「第３の非形成領域」の一例に相当し、非形成領域Ｎ_２Ｄが、本発明における「第２の非形成領域」及び「第４の非形成領域」の一例に相当する。

上記のような、非形成領域を有する伸縮性基板は、オーバーコート層及びプライマー層を形成する際に、所望のパターンで樹脂材料を塗布することで、容易に形成することができる。

以上のように、本実施形態では、オーバーコート層５０が形成されていない非形成領域Ｎ_１Ａ～Ｎ_１Ｄは、オーバーコート層５０が形成されている領域と比較して伸長しやすいため、伸縮性基板１の伸長時に、オーバーコート層５０に覆われている導体線４０にかかる応力を緩和することができる。その結果、伸縮性基板１の伸長時に、導体線４０にクラックが生じ難いため、導体線４０における電気的抵抗の増大を抑制できる。

また、本実施形態では、導体線４０が屈曲部４０３ａ、４０３ｂ又は湾曲部４０３ｃ、４０３ｄを有することで、伸縮性基板１の伸長時において、導体線４０の電気的抵抗の増大を抑制できる。このような効果が得られる理由についての考察を、図７（ａ）及び図７（ｂ）並びに図８を用いて以下に説明する。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、伸縮性基板１の伸長前後における、第１の導体部４０１ａの形状を比較した概略図である。図８は、伸縮性基板の伸長率と抵抗上昇率との関係を示すグラフである。

図７（ａ）は、伸長前の伸縮性基板１の全体形状と、伸長前の第１の導体部４０１ａの一部分の形状を図示している。伸長前の第１の導体部４０１ａの一部分は、幅Ｗ_１、延在方向の長さＬ_１を有している。一方で、図７（ｂ）は、伸長後の伸縮性基板１の全体形状と、伸長後の第１の導体部４０１ａの一部分の形状を図示している。

例えば、図７（ｂ）のように、伸縮性基板１を配線方向（導体線の延在方向）に伸長した場合、同時に、伸縮性基板１は、配線方向と直交する方向に縮む。この場合、図７（ｂ）のように、配線方向に対して所定の角度をなす屈曲部においては、第１の導体部４０１ａの幅が大きくなり、同時に、第１の導体部４０１ａの延在方向の長さが小さくなるように変形する。この時の第１の導体部４０１ａの幅をＷ_２、延在方向の長さをＬ_２とすると、伸縮前の幅Ｗ_１よりも伸縮後の幅Ｗ_２が大きくなり（Ｗ_２＞Ｗ_１）、伸縮前の長さＬ_１よりも伸縮後の長さＬ_２の方が小さくなる（Ｌ_２＜Ｌ_１）。ここで、電気抵抗Ｒは、電気抵抗率ρ、導体の長さＬ、導体の断面積Ｓとしたときに、Ｒ＝ρ（Ｌ／Ｓ）という式で表されるので、本実施形態では、伸縮性基板１の伸長時に、この式の「導体の長さＬ」が減少するとともに、「導体の断面積Ｓ」が増加することで、電気抵抗Ｒが減少する。よって、本実施形態では、屈曲部における導体線が、その電気的抵抗を減ずる方向に幾何学的に変形するために、伸縮性基板１の伸長時において、導体線４０の電気的抵抗の増大を抑制できる。

具体的には、図８に、本実施形態のように屈曲部を有する導体線を有する伸縮性基板の抵抗上昇率と、屈曲部を有していない直線状の導体線を有する伸縮性基板の抵抗上昇率を示す。この図８の横軸は伸縮性基板の伸び率（％）を示し、縦軸は伸縮性基板の伸び率に応じた抵抗上昇率（％）を示す。なお、伸縮性基板の伸び率とは、伸縮性基板の自然長を１００とした場合の、伸長に伴う伸縮性基板の長さの増分である。本実施形態については、屈曲部を構成する第１、第２の導体部の延在方向（第２、第３の方向）と導体線の延在方向（第１の方向）とがなす角（θ_１、θ_２）を３０°、４５°、６０°、７５°とした場合の抵抗上昇率を示す。

図８に示す通り、屈曲部を有していない直線状の導体線を備える伸縮性基板に比べ、屈曲部を有する導体線を備える伸縮性基板の抵抗上昇率が小さくなる。また、第２、第３の方向と第１の方向とがなす角（θ_１、θ_２）が大きいほど抵抗上昇率は小さくなる。

なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

以下に、実施例及び比較例を挙げて、本発明についてより具体的に説明する。以下の実施例及び比較例は、上述した実施形態における伸縮性基板の電気的抵抗の増大抑制効果を確認するためのものである。

＜実施例１＞
図１に示すような構成を有する伸縮性基板を以下のようにして作製した。実施例１では、まず、伸縮性を有する基材として、ヤング率２２ＭＰａのポリウレタン系エラストマー基材を準備した。

次に、基材上にスクリーン印刷によりポリウレタン系のレジストを塗布し、ＩＲ炉（遠赤外線アニール炉）を用いてレジストを硬化させることにより、図１に示すような枠状部が連なる平面形状のプライマー層を形成した。また、このプライマー層のヤング率は２３ＭＰａであった。

次に、プライマー層上に、銀粉とポリエステル樹脂からなる導電性ペーストを塗布し、当該導電性ペーストを硬化させて、線状の第１の導体部と、線状の第２の導体部とから構成された屈曲部を有する導体線を形成した。このとき、第１の導体部の延在方向と導体線の延在方向（配線方向）のなす角（すなわち、第２の方向と第１の方向のなす角θ_１）と、第１の導体部の延在方向と導体線の延在方向のなす角（すなわち、第３の方向と第１の方向のなす角θ_２）は、いずれも４５°であった（θ_１＝４５°、θ_２＝４５°）。また、第１の導体部と第２の導体部の幅は、いずれも０．２ｍｍとした。なお、導体線のヤング率は５８ＭＰａであった。

次に、導体部を覆うように、スクリーン印刷によりポリウレタン系のレジストを塗布した。次に、ＩＲ炉を用いてレジストを硬化させることにより、ヤング率２３ＭＰａのオーバーコート層を形成した。以上のようにして、図１に示すような構成を有する伸縮性基板を作製した。

（抵抗上昇率の算出）
上記のようにして作製した伸縮性基板を、配線方向に、伸縮性基板の自然長に対して１０％伸長し（すなわち、伸縮性基板を、自然長の１１０％の長さまで伸長させる）、伸縮性基板を自然長まで縮めるという伸縮動作を周期１Ｈｚで１００００サイクル繰り返した。このとき、導体部の抵抗値をモニタリングした。そして、導体部の初期の抵抗値（Ａ）とモニタリングした抵抗値の最大値（Ｂ）を用いて、下記式から抵抗上昇率を算出した。結果を表１に示す。ここでは、抵抗上昇率が５００％以下である場合を良品と判定し、抵抗上昇率が５００％より大きい場合を不良品と判定した。表１には良品を「○」、不良品を「×」と表記する。
（抵抗上昇率）＝｛（Ｂ－Ａ）／Ａ｝×１００

＜実施例２＞
第１の導体部の延在方向と導体線の延在方向のなす角（すなわち、第２の方向と第１の方向のなす角θ_１）と、第１の導体部の延在方向と導体線の延在方向のなす角（すなわち、第３の方向と第１の方向のなす角θ_２）を、いずれも６０°として導体線を形成したこと以外は、実施例１と同様の伸縮性基板を作製した（θ_１＝６０°、θ_２＝６０°）。そして、上述の方法で、抵抗上昇率を算出した。その結果を表１に示す。

＜実施例３＞
第１の導体部の延在方向と導体線の延在方向のなす角（すなわち、第２の方向と第１の方向のなす角θ_１）と、第１の導体部の延在方向と導体線の延在方向のなす角（すなわち、第３の方向と第１の方向のなす角θ_２）を、いずれも７５°として導体線を形成したこと以外は、実施例１と同様の伸縮性基板を作製した（θ_１＝７５°、θ_２＝７５°）。そして、上述の方法で、抵抗上昇率を算出した。その結果を表１に示す。

＜比較例１＞
導体線を、屈曲部を有さない直線形状としたこと以外は、実施例１と同様の伸縮性基板を作製した。そして、上述の方法で、抵抗上昇率を算出した。その結果を表１に示す。

＜比較例２＞
プライマー層及びオーバーコート層を、基材全面に形成したこと以外は、実施例１と同様の伸縮性基板を作製した。そして、上述の方法で、抵抗上昇率を算出した。その結果を表１に示す。

＜比較例３＞
プライマー層及びオーバーコート層を、基材全面に形成したこと以外は、実施例２と同様の伸縮性基板を作製した。そして、上述の方法で、抵抗上昇率を算出した。その結果を表１に示す。

＜比較例４＞
プライマー層及びオーバーコート層を、基材全面に形成したこと以外は、実施例３と同様の伸縮性基板を作製した。そして、上述の方法で、抵抗上昇率を算出した。その結果を表１に示す。

＜考察＞
表１に示す通り、実施例１～３では、比較例１～４と比較して、抵抗値の上昇を抑制できた。これは、プライマー層及びオーバーコート層が形成されていない第１～第４の非形成領域が導体線にかかる応力を緩和するとともに、導体線の屈曲部における幾何学的変形により電気的抵抗の増大が抑制できたためと考えられる。

１…伸縮性基板
２０…基材
３０…プライマー層
４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ…導体線
４０１、４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃ、４０１ｄ…第１の導体部
４０２、４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ、４０１ｄ…第２の導体部
４０３ａ、４０３ｂ…屈曲部
４０３ｃ、４０３ｄ…湾曲部
４０４ａ、４０４ｂ…枠状部
５０…オーバーコート層
６０、６０ａ、６０ｂ…端子部
Ｎ_１Ａ、Ｎ_１Ｂ、Ｎ_１Ｃ、Ｎ_１Ｄ…非形成領域
Ｎ_２Ａ、Ｎ_２Ｂ、Ｎ_２Ｃ、Ｎ_２Ｄ…非形成領域

Claims (11)

1. 伸縮性を有する基材と、
   前記基材に支持された導体線と、
   前記導体線を覆うオーバーコート層と、を備え、
   前記導体線は、線状の第１の導体部と、前記第１の導体部の一端と接続された線状の第２の導体部とから構成された屈曲部又は湾曲部を少なくとも含み、
   伸縮性基板は、平面視において、前記第１の導体部と前記第２の導体部とに挟まれた領域に、前記基材が存在し、かつ、前記オーバーコート層が形成されていない第１の非形成領域を備えている伸縮性基板。
2. 請求項１に記載の伸縮性基板であって、
   前記第１の導体部は、平面視において、前記導体線の延在方向である第１の方向とは異なる第２の方向に延在し、
   前記第２の導体部は、平面視において、前記第１の方向と異なるとともに前記第２の方向とも異なる第３の方向に延在する伸縮性基板。
3. 請求項２に記載の伸縮性基板であって、
   前記第１の方向に対する前記第２の方向の傾斜角は、平面視において、４５°以上９０°未満であるとともに、
   前記第１の方向に対する前記第３の方向の傾斜角は、平面視において、４５°以上９０°未満である伸縮性基板。
4. 請求項１～３の何れか１項に記載の伸縮性基板であって、
   前記導体線は、平面視において、一対の前記屈曲部又は一対の前記湾曲部から構成される枠状部を含んでおり、
   前記第１の非形成領域の少なくとも一部は、前記枠状部の内側に設けられている伸縮性基板。
5. 請求項１～４の何れか１項に記載の伸縮性基板であって、
   前記伸縮性基板は、前記導体線の少なくとも一方端に端子部を備え、
   前記端子部には、前記第１の導体部及び前記第２の導体部の少なくとも一方が接続され、
   前記伸縮性基板は、平面視において、前記端子部と、該端子部に接続された前記第１の導体部及び前記第２の導体部の少なくとも一方に挟まれた領域に、前記オーバーコート層が形成されていない第２の非形成領域を備える伸縮性基板。
6. 請求項１～５の何れか１項に記載の伸縮性基板であって、
   前記オーバーコート層は、平面視において、前記導体線に沿って形成されている伸縮性基板。
7. 請求項１～６の何れか１項に記載の伸縮性基板であって、
   前記オーバーコート層のヤング率は、前記基材のヤング率の１／２倍以上であるとともに、
   前記導体線のヤング率は、前記基材のヤング率の１／２倍以上である伸縮性基板。
8. 請求項１～７の何れか１項に記載の伸縮性基板であって、
   前記伸縮性基板は、前記基材と前記導体線の間に介在するプライマー層を備え、
   前記伸縮性基板は、平面視において、前記第１の導体部と前記第２の導体部とに挟まれた領域に、前記プライマー層が形成されていない第３の非形成領域を備える伸縮性基板。
9. 請求項８に記載の伸縮性基板であって、
   前記伸縮性基板は、前記導体線の少なくとも一方端に端子部を備え、
   前記端子部には、前記第１の導体部及び前記第２の導体部の少なくとも一方が接続され、
   前記伸縮性基板は、平面視において、前記端子部と、該端子部に接続された前記第１の導体部及び前記第２の導体部の少なくとも一方に挟まれた領域に、前記プライマー層が形成されていない第４の非形成領域を備える伸縮性基板。
10. 請求項８又は９に記載の伸縮性基板であって、
    前記プライマー層は、平面視において、前記導体線に沿って形成されている伸縮性基板。
11. 請求項８～１０の何れか１項に記載の伸縮性基板であって、
    前記プライマー層の形状は、平面視において、前記オーバーコート層と実質的に同一形状である伸縮性基板。

Images