JP7235725B2 - elastic circuit board - Google Patents
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Description
本発明は、伸縮性を有する回路基板に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a stretchable circuit board.
従来から、電子機器の主要部品の一つである回路基板には、絶縁性基板に回路パターンを印刷したプリント基板が用いられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a circuit board, which is one of the main components of electronic equipment, a printed board in which a circuit pattern is printed on an insulating substrate has been used.
このようなプリント基板には、曲げることができる構造のフレキシブル基板だけでなく、伸縮性を有するストレッチャブル基板もある。 Such a printed circuit board includes not only a flexible circuit board having a bendable structure but also a stretchable circuit board having elasticity.
例えば、特許文献1には、ストレッチャブル基板の構造としてテキスタイル生地にホットメルト接着剤層により伸縮可能な導電層を熱圧着したものが開示されている。
For example,
ところが、特許文献1に開示されるストレッチャブル基板の構造では、熱圧着後のホットメルト接着剤層の硬化によりストレッチャブル基板の伸縮性が十分ではないという問題があることを本発明者らは見出した。
However, the present inventors have found that the structure of the stretchable substrate disclosed in
そこで本発明は、十分な伸縮性(例えば、約1.0以下の50%モジュラス)を有する回路基板を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a circuit board having sufficient stretchability (for example, a 50% modulus of about 1.0 or less).
本発明に係る伸縮性の回路基板は、
(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。The stretchable circuit board according to the present invention is
(1) A stretchable base material,
a textile layer;
a resin layer covering the textile layer;
a stretchable base material comprising an adhesive layer including a plurality of adhesive portions for bonding the textile layer and the resin layer;
(2) The above object is achieved by including a circuit pattern formed on the resin layer.
本発明において、前記複数の接着部は、前記回路パターンとは独立して配置されていてもよい。 In the present invention, the plurality of bonding portions may be arranged independently of the circuit pattern.
本発明において、前記複数の接着部のうち隣接する接着部間の距離が約0.7mm~約2.0mmであってもよい。 In the present invention, a distance between adjacent bonded portions among the plurality of bonded portions may be about 0.7 mm to about 2.0 mm.
本発明において、前記樹脂層の面積に対する、前記複数の接着部の面積の合計の割合が約60%以下であってもよい。 In the present invention, the ratio of the total area of the plurality of adhesive portions to the area of the resin layer may be about 60% or less.
本発明において、前記回路基板は約1.0以下の50%モジュラスを有し、前記50%モジュラスは、「50%モジュラス=50%伸長時の荷重(MPa)」によって定義されてもよい。 In the present invention, the circuit board may have a 50% modulus of about 1.0 or less, and the 50% modulus may be defined by "50% modulus = load (MPa) at 50% elongation".
本発明において、前記複数の接着部が規則的に配置されていてもよい。 In the present invention, the plurality of adhesive portions may be arranged regularly.
本発明において、前記複数の接着部は千鳥状に配置されていてもよい。 In the present invention, the plurality of bonding portions may be arranged in a zigzag pattern.
本発明において、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の間隔であってもよい。 In the present invention, the staggered arrangement may be spaced about 0.7 mm to about 2.0 mm in one direction and about 0.7 mm to about 2.0 mm in a direction orthogonal to the one direction. .
本発明において、前記複数の接着部の各々の面積が約0.1mm2~約0.3mm2であってもよい。In the present invention, the area of each of the plurality of adhesive portions may be approximately 0.1 mm 2 to approximately 0.3 mm 2 .
本発明において、前記複数の接着部が略円形状であってもよい。 In the present invention, the plurality of bonding portions may be substantially circular.
本発明において、前記伸縮性基材の厚みは約0.25mm~約1.0mmであってもよい。 In the present invention, the elastic substrate may have a thickness of about 0.25 mm to about 1.0 mm.
本発明において、前記回路パターンの厚みは約0.005mm~約0.02mmであってもよい。 In the present invention, the circuit pattern may have a thickness of about 0.005 mm to about 0.02 mm.
本発明において、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てもよい。 In the present invention, the circuit pattern may be formed from a conductive composition containing silver.
本発明において、前記導電性組成物は伸縮性材料をさらに含んでもよい。 In the present invention, the conductive composition may further contain an elastic material.
本発明において、前記樹脂層は熱可塑性樹脂材料を含んでもよい。 In the present invention, the resin layer may contain a thermoplastic resin material.
本発明において、請求項1~15のいずれか1項に記載の回路基板を含む製品であってもよい。
In the present invention, a product including the circuit board according to any one of
本発明において、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などからなる群から選択されてもよい。
さらに、本発明は、以下の項目を含む。
(項目1)
(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
を含む回路基板であって、
少なくとも約180g/cm以上の剥離強度と、約1.0以下の50%モジュラスを有し、前記50%モジュラスは、「50%モジュラス=50%伸長時の荷重(MPa)」によって定義される、回路基板。
(項目2)
前記複数の接着部は、前記回路パターンとは独立して配置されている、項目1に記載の回路基板。
(項目3)
前記複数の接着部のうち隣接する接着部間の距離が約0.7mm~約2.0mmである、項目1または2に記載の回路基板。
(項目4)
前記樹脂層の面積に対する、前記複数の接着部の面積の合計の割合が約30%~約60%である、項目1~3のいずれか1項に記載の回路基板。
(項目5)
前記複数の接着部の各々の面積が約0.4mm2~約1.8mm2である、項目1~4のいずれか一項に記載の回路基板。
(項目6)
前記複数の接着部が略円形状である、項目5に記載の回路基板。
(項目7)
前記接着部の径が約0.7mm~約1.5mmである、項目6に記載の回路基板。
(項目8)
少なくとも約700g/cm以上の剥離強度を有する、項目1~7のいずれか一項に記載の回路基板。
(項目9)
前記伸縮性基材の厚みは約0.25mm~約1.0mmである、項目1~8のいずれか1項に記載の回路基板。
(項目10)
前記回路パターンの厚みは約0.005mm~約0.02mmである、項目1~9のいずれか1項に記載の回路基板。
(項目11)
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、項目1~10のいずれか1項に記載の回路基板。
(項目12)
前記導電性組成物は伸縮性材料をさらに含む、項目11に記載の回路基板。
(項目13)
前記樹脂層は熱可塑性樹脂材料を含む、項目1~12のいずれか一項に記載の回路基板。
(項目14)
項目1~13のいずれか1項に記載の回路基板を含む製品。
(項目15)
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、項目14に記載の製品。In the present invention, the product may be selected from the group consisting of clothes, shoes, footwear, gloves, toys, vehicle seats, healthcare equipment, vehicle steering, and the like.
Furthermore, the present invention includes the following items.
(Item 1)
(1) A stretchable base material,
a textile layer;
a resin layer covering the textile layer;
a stretchable base material comprising an adhesive layer including a plurality of adhesive portions for bonding the textile layer and the resin layer;
(2) A circuit board including a circuit pattern formed on the resin layer,
a peel strength of at least about 180 g/cm or greater and a 50% modulus of about 1.0 or less, wherein the 50% modulus is defined by "50% modulus = load at 50% elongation (MPa)"; circuit board.
(Item 2)
The circuit board according to
(Item 3)
3. The circuit board according to
(Item 4)
4. The circuit board according to any one of
(Item 5)
5. The circuit board according to any one of
(Item 6)
6. The circuit board according to item 5, wherein the plurality of adhesive portions are substantially circular.
(Item 7)
7. The circuit board according to item 6, wherein the adhesive part has a diameter of about 0.7 mm to about 1.5 mm.
(Item 8)
8. The circuit board of any one of items 1-7, having a peel strength of at least about 700 g/cm or greater.
(Item 9)
9. The circuit board according to any one of
(Item 10)
10. The circuit board according to any one of
(Item 11)
11. The circuit board according to any one of
(Item 12)
12. The circuit board of
(Item 13)
13. The circuit board according to any one of
(Item 14)
A product comprising the circuit board according to any one of items 1-13.
(Item 15)
15. The product of item 14, wherein the product is selected from the group consisting of clothing, shoes, footwear, gloves, toys, vehicle seats, healthcare equipment and vehicle steering.
本発明によれば、十分な伸縮性を有する回路基板を得ることができる。 According to the present invention, a circuit board having sufficient stretchability can be obtained.
以下、本発明を説明する。本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。したがって、他に定義されない限り、本明細書中で使用される全ての専門用語および科学技術用語は、本発明の属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合、本明細書(定義を含めて)が優先する。 The present invention will be described below. It should be understood that the terms used herein have the meanings commonly used in the art unless otherwise specified. Thus, unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In case of conflict, the present specification (including definitions) will control.
(用語の定義)
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。(Definition of terms)
As used herein, "circuit pattern" refers to a conductive layer patterned to form a predetermined circuit.
本明細書において、接着部が「回路パターンとは独立して配置されている」とは、回路パターンとは無関係に接着部が配置されており、回路パターンに従属して配置されていないことをいう。ここでいう接着部が「回路パターンに従属して配置されている」とは、回路基板を上面から見た際、接着部から構成される領域と、回路パターンとがほぼ一致(例えば、80%以上一致)するように配置されている状態をいう。 In this specification, the phrase "the adhesive part is arranged independently of the circuit pattern" means that the adhesive part is arranged independently of the circuit pattern and is not arranged depending on the circuit pattern. say. Here, the phrase “the adhesive part is arranged so as to follow the circuit pattern” means that when the circuit board is viewed from the top, the area constituted by the adhesive part and the circuit pattern are almost identical (for example, 80% above).
本明細書において、伸縮率は50%モジュラスを指標として記載する。50%モジュラスは、「50%伸長時の単位面積当たりの荷重(MPa)」として定義され、「伸縮率が高い」とは50%モジュラスが小さいことを意味し、「伸縮率が低い」とは50%モジュラスが大きいことを意味する。 In this specification, the expansion ratio is described using 50% modulus as an index. 50% modulus is defined as "load per unit area (MPa) at 50% elongation", "high stretchability" means low 50% modulus, "low stretchability" It means that the 50% modulus is large.
本明細書において、樹脂の「引張り強度」および「引張り伸度」は、JIS K7311に準じて測定した、引っ張られたときに耐えられる最大の力(引張強さ:MPa)とその時どれだけ伸びたか(引張伸び:%)である。 In this specification, the "tensile strength" and "tensile elongation" of the resin are the maximum force (tensile strength: MPa) that can be withstood when pulled, measured according to JIS K7311, and how much it stretched at that time. (Tensile elongation: %).
本明細書(本発明)において、「剥離強度」は、引張試験機を用いて3回測定した値の平均値をいう。 In this specification (the present invention), "peel strength" refers to the average value of the values measured three times using a tensile tester.
本明細書(本発明)において、「弾性率」は、動的粘弾性装置を用いて3回測定した値(貯蔵弾性率)の平均値をいう。 In this specification (the present invention), the term "elastic modulus" refers to the average value of three measurements (storage elastic modulus) using a dynamic viscoelasticity apparatus.
本明細書において、「重量平均分子量」は、平均分子量が約500~約100万の標準ポリスチレンを用いてゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した値をいう。 As used herein, "weight average molecular weight" refers to a value measured by gel permeation chromatography (GPC) using standard polystyrene having an average molecular weight of about 500 to about 1,000,000.
本明細書において、「約」とは、後に続く数字の±10%の範囲内をいう。 As used herein, "about" refers to within ±10% of the number that follows.
(1.伸縮性基材)
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。(1. Stretchable base material)
An object of the present invention is to provide a circuit board having sufficient stretchability (for example, a 50% modulus of about 1.0 or less),
(1) A stretchable base material,
a textile layer;
a resin layer covering the textile layer;
a stretchable base material comprising an adhesive layer including a plurality of adhesive portions for bonding the textile layer and the resin layer;
(2) The above problem is solved by providing a circuit board including a circuit pattern formed on the resin layer.
伸縮性基材の厚みは、任意であり得る。好ましくは、約0.25mm~約1.0mmであり、さらに好ましくは、約0.5mm~約0.75mmである。しかしながら、本発明はこれに限定されない。 The thickness of the stretchable substrate can be arbitrary. Preferably from about 0.25 mm to about 1.0 mm, more preferably from about 0.5 mm to about 0.75 mm. However, the invention is not so limited.
(1.1 テキスタイル層)
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、あるいはナイロン、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。(1.1 Textile layer)
The textile layer in the stretchable substrate of the present invention may comprise any recognized fibrous structure such as woven fabrics, knitted fabrics, non-woven fabrics, braided nets including cords and ropes. Any material can be used for the material of the textile layer, but it is preferable to use a fabric with a high elongation rate in order to obtain stretchability. For example, in one embodiment, the elongation rate of the fabric used in the present invention is about 200 to 320% in one direction when a force of 9.8 N is applied in one direction, and about 70 to 190%, more specifically about 220-280% in one direction and about 110-150% in a direction perpendicular to one direction, for example about 260% in one direction and a direction perpendicular to one direction about 130% can be used. For example, polyurethane, polyester, or nylon, preferably polyester having stretchability and heat resistance.
テキスタイル層の面積に対する回路パターンの面積の割合は任意であるが、例えば、約1~30%、約3~30%、約5~30%、約10~30%、約1~20%、約3~20%、約5~20%、約10~20%、約1~10%、約3~10%、約5~10%などであり得る。 The ratio of the area of the circuit pattern to the area of the textile layer is arbitrary, but is, for example, about 1-30%, about 3-30%, about 5-30%, about 10-30%, about 1-20%, about It can be 3-20%, about 5-20%, about 10-20%, about 1-10%, about 3-10%, about 5-10%, and the like.
1つの実施形態において、本発明のテキスタイル層の引張り強度は、約250~650MPa、約300~500MPa、または約350~450MPaであり得る。1つの具体例として、テキスタイル層の引張り強度は約380MPaである。
なお、具体的な測定条件は、以下に示すとおりである。
・測定装置:(株)島津製作所社製 オートグラフAG-10TB
・ロードセル:約5kN
・試験速度:約100mm/分
・チャック間距離:約30mm
・チャック長さ:両側各約30mm
・サンプル形状:長さ約100mm×幅約20mmの長方形状。In one embodiment, the textile layer of the present invention can have a tensile strength of about 250-650 MPa, about 300-500 MPa, or about 350-450 MPa. As one specific example, the textile layer has a tensile strength of about 380 MPa.
In addition, the specific measurement conditions are as shown below.
・Measuring device: Autograph AG-10TB manufactured by Shimadzu Corporation
・Load cell: about 5kN
・Test speed: about 100mm/min ・Distance between chucks: about 30mm
・Chuck length: about 30mm on each side
・Sample shape: Rectangular shape with a length of about 100 mm and a width of about 20 mm.
(1.2 樹脂層)
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り、更に好ましくはエステル系ウレタン樹脂である。(1.2 resin layer)
Resins constituting the resin layer of the present invention include polyester resins, polyurethane resins, polyurethane polyurea resins, polyamide resins, polyimide resins, polycarbonate resins, polyphenylene ether resins, styrene elastomers, fluororesins, styrene maleic anhydride resins and LCP. (Liquid crystal polymer) resins, etc., but not limited to these. Preferably, the resin constituting the resin layer of the present invention is a thermoplastic resin, particularly preferably a polyurethane resin, and more preferably an ester-based urethane resin.
1つの実施形態において、本発明の樹脂層の引張り強度は、約250~約650MPa、約300~約500MPa、または約350~約450MPaであり得る。1つの具体例として、樹脂層の引張り強度は約380MPaである。
なお、具体的な測定条件は、上記テキスタイル層の引張り強度の測定方法と同様以下のとおりである。
・測定装置:(株)島津製作所社製 オートグラフAG-10TB。
・ロードセル:約5kN。
・試験速度:約100mm/min。
・チャック間距離:約30mm
・チャック長さ:両側各約30mm
・サンプル形状:長さ約100mm×幅約20mmの長方形状。In one embodiment, the tensile strength of the resin layer of the present invention can be from about 250 to about 650 MPa, from about 300 to about 500 MPa, or from about 350 to about 450 MPa. As one specific example, the tensile strength of the resin layer is about 380 MPa.
The specific measurement conditions are as follows, the same as in the method for measuring the tensile strength of the textile layer.
・Measuring device: Autograph AG-10TB manufactured by Shimadzu Corporation.
・Load cell: about 5 kN.
- Test speed: about 100 mm/min.
・Distance between chucks: about 30mm
・Chuck length: about 30mm on each side
・Sample shape: Rectangular shape with a length of about 100 mm and a width of about 20 mm.
1つの実施形態において、本発明の樹脂層の引張り伸度は、約300~700%、約400~600%、または約450~550%であり得る。1つの具体例として、樹脂層の引張り伸度は約500%である。 In one embodiment, the tensile elongation of the resin layer of the present invention can be about 300-700%, about 400-600%, or about 450-550%. As one specific example, the tensile elongation of the resin layer is about 500%.
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1MPa~約100MPa、約5~約80MPa、または約8~約40MPaであり得る。1つの具体例として、樹脂層の弾性率(貯蔵弾性率)は約10MPaである。なお、具体的な測定条件を以下に示す。
・動的粘弾性測定装置:RSA-GII ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製。
・サンプルの形状:幅約8mm × 長さ約20mm(チャック間距離) × 厚さ約30mm。
・試験測定の方法:引張りモード 。
・温度条件:昇温速度約10℃/min、1Hz。In one embodiment, the elastic modulus (storage modulus) of the resin layer of the present invention can be from about 1 MPa to about 100 MPa, from about 5 to about 80 MPa, or from about 8 to about 40 MPa. As one specific example, the elastic modulus (storage elastic modulus) of the resin layer is about 10 MPa. Specific measurement conditions are shown below.
・Dynamic viscoelasticity measuring device: RSA-GII, manufactured by TA Instruments Japan.
・Sample shape: about 8 mm wide x about 20 mm long (distance between chucks) x about 30 mm thick.
・Method of test measurement: Tensile mode.
・Temperature condition: temperature increase rate of about 10°C/min, 1 Hz.
(1.3 接着層)
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。(1.3 Adhesive layer)
The adhesive layer of the present invention is a layer composed of a plurality of adhesive portions arranged independently of the circuit pattern.
本発明の接着部は、接着部を構成する樹脂とテキスタイル層との熱圧着によって形成してもよい。当該樹脂は、例えば、エラストマー系接着剤、熱硬化系接着剤、熱可塑系接着剤を用いることができる。ここで、接着部とは、樹脂層とテキスタイル層とを直接熱圧着する場合においてはテキスタイル層と樹脂層とが接着している面をいい、樹脂層とテキスタイル層との間にさらなる樹脂を介在させて接着部を構成させる場合には、このさらなる樹脂の樹脂層との接着面からこのさらなる樹脂のテキスタイル層との接着面までを含めて接着部という。 The adhesive portion of the present invention may be formed by thermocompression bonding between the resin forming the adhesive portion and the textile layer. For the resin, for example, an elastomer adhesive, a thermosetting adhesive, or a thermoplastic adhesive can be used. Here, the adhesive part means the surface where the textile layer and the resin layer are bonded when the resin layer and the textile layer are directly bonded by thermocompression, and an additional resin is interposed between the resin layer and the textile layer. In the case where the bonding portion is formed by forming the bonding portion, the bonding portion includes the bonding surface of the additional resin with the resin layer and the bonding surface of the additional resin with the textile layer.
樹脂層と接着部とは同じ種類の樹脂でもよいし、異なる種類の樹脂でもよい。また、樹脂層および接着部の弾性率は、接着部の方が低いことが好ましい。これによりテキスタイル層が伸縮した際に樹脂層が追従しやすくなる。 The resin layer and the adhesive portion may be made of the same kind of resin, or may be made of different kinds of resin. Further, it is preferable that the elastic modulus of the resin layer and the adhesive portion is lower than that of the adhesive portion. This makes it easier for the resin layer to follow the expansion and contraction of the textile layer.
1つの実施形態において、本発明の接着層の弾性率(貯蔵弾性率)は、約1MPa~80MPa、約5MPa~70MPa、約5MPa~約30MPaであり得る。測定条件は樹脂層の弾性率(貯蔵弾性率)の場合と同じなので割愛する。 In one embodiment, the elastic modulus (storage modulus) of the adhesive layer of the present invention can be from about 1 MPa to 80 MPa, from about 5 MPa to 70 MPa, from about 5 MPa to about 30 MPa. Since the measurement conditions are the same as those for the elastic modulus (storage elastic modulus) of the resin layer, they are omitted here.
また、テキスタイル層と樹脂層の引張り強度は、ほぼ同じ(例えば、互いに対して±20%以内、より好ましくは±10%以内)であることが好ましい。これにより回路基板の伸縮性が向上する。理論に拘束されることを望まないが、上記の構成とすることにより接着における密着性をより効果的に得ることが可能となる。 In addition, it is preferable that the textile layer and the resin layer have approximately the same tensile strength (for example, within ±20%, more preferably within ±10% of each other). This improves the stretchability of the circuit board. Although not wishing to be bound by theory, the above configuration makes it possible to obtain more effective adhesiveness in adhesion.
樹脂層とは異なる樹脂を接着部において用いる実施形態において、本発明の接着部の剥離強度は、例えば、少なくとも約180g/cm以上、好ましくは少なくとも約200g/cm以上、より好ましくは少なくとも約500g/cm以上、特に好ましくは少なくとも約700g/cm以上、例えば約700~約1000g/cmであり得る。接着部の剥離強度が大きいと、伸縮性回路基板を大きく引き延ばした際にテキスタイル層と樹脂層との間が剥離するリスクが軽減され得る。剥離した樹脂層上に配する回路は、テキスタイル層による制限がなくなる結果、意図せぬ物体と接触してしまい、回路の破損及び電気的な不具合が生じ得る。これは、衣服などに用いた場合に特に問題になり得る。 In embodiments in which a resin different from the resin layer is used in the adhesive portion, the adhesive portion of the present invention has a peel strength of, for example, at least about 180 g/cm or greater, preferably at least about 200 g/cm or greater, more preferably at least about 500 g/cm or greater. cm or more, particularly preferably at least about 700 g/cm or more, for example about 700 to about 1000 g/cm. If the peel strength of the adhesive portion is high, the risk of peeling between the textile layer and the resin layer can be reduced when the stretchable circuit board is greatly stretched. Circuits placed on the peeled resin layer may come into contact with unintended objects as a result of being unrestricted by the textile layer, resulting in circuit breakage and electrical failure. This can be a particular problem when used in clothing and the like.
本発明において、接着層は樹脂層とテキスタイル層とを全面(例えば80%以上)にわたって接着するのではなく、互いに間隔を開けた複数の接着部によって構成される点に留意すべきである。接着層とテキスタイル層とを全面にわたって接着した場合、接着層によりテキスタイル層が拘束されるため、本発明のように約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は困難であり得る。 In the present invention, it should be noted that the adhesive layer does not adhere the resin layer and the textile layer over the entire surface (for example, 80% or more), but consists of a plurality of adhesive portions spaced apart from each other. When the adhesive layer and the textile layer are bonded over the entire surface, the textile layer is constrained by the adhesive layer, so it is difficult to provide a circuit board having a 50% modulus of about 1.0 or less as in the present invention. obtain.
複数の接着部は、樹脂層に対して任意の位置に配置することが可能である。さらに、本発明者らは、樹脂層とテキスタイル層との全面(例えば、80%以上)にわたって樹脂層とテキスタイル層とを接着する場合のみならず、接着部の配置と回路パターンの配置とが共通すると、接着部の硬化によって回路パターンの伸縮性が低下することを見出した。したがって、好ましい実施形態において、複数の接着部は、回路パターンとは独立した位置に配置される。こうすることによって、本発明のように十分な伸縮性(例えば、約1.0以下の50%モジュラス)を有する回路基板が提供され得る。特に、従来の伸縮性回路基板は、ある方向にのみ伸縮性が達成されるものもあったが、本発明の伸縮性回路基板は、どの方向に対しても十分な伸縮性(例えば、約1.0以下の50%モジュラス)を達成し得る。 A plurality of adhesive portions can be arranged at arbitrary positions with respect to the resin layer. Furthermore, the present inventors have found that not only when the resin layer and the textile layer are bonded over the entire surface (for example, 80% or more) of the resin layer and the textile layer, but also when the layout of the bonding portion and the layout of the circuit pattern are common As a result, the inventors have found that the stretchability of the circuit pattern decreases due to the hardening of the adhesive portion. Therefore, in a preferred embodiment, the plurality of bonds are positioned independently of the circuit pattern. By doing so, a circuit board having sufficient stretchability (eg, a 50% modulus of about 1.0 or less) can be provided as in the present invention. In particular, some conventional stretchable circuit boards achieve stretchability only in a certain direction, but the stretchable circuit board of the present invention has sufficient stretchability (for example, about 1 50% modulus of less than 0.0 can be achieved.
複数の接着部のうち隣接する接着部間の距離は、任意の距離であり得る。好ましくは、約0.7mm~約2.0mmであり、さらに好ましくは、例えば、約1mm~約1.5mmであり得るが、本発明はこれらに限定されない。このように、複数の接着部間の距離を適切に設けることによって、本発明のように十分な伸縮性(例えば、約1.0以下の50%モジュラス)を有する回路基板が提供され得る。 The distance between adjacent bonds of the plurality of bonds can be any distance. Preferably, it is about 0.7 mm to about 2.0 mm, and more preferably, for example, about 1 mm to about 1.5 mm, but the invention is not limited thereto. Thus, by appropriately setting the distance between a plurality of bonding portions, a circuit board having sufficient stretchability (for example, 50% modulus of about 1.0 or less) can be provided as in the present invention.
樹脂層の面積に対する、複数の接着部の面積の合計の割合は80%未満の任意の数値であり得る。一つの実施形態において、70%以下、60%以下、好ましくは50%以下、より好ましくは40%以下であるが、本発明はこれらに限定されない。より具体的には、本発明の複数の接着部の面積の合計の割合は、約15%~約80%未満の任意の数値であり得る。一つの実施形態において、約25%~約70%、約30%~約60%、好ましくは約35%~約55%であり得るこの面積の合計の割合を高くするほど剥離強度を高めることができる一方で回路基板の伸縮性が低下することとなる。逆に、この面積の合計の割合を低くするほど剥離強度が低下する一方で回路基板の伸縮性を向上させることができる。本発明者らは、この割合を適切に設定することにより、回路基板の十分な伸縮性(例えば、約1.0以下の50%モジュラス)を達成することができることを見出して、本発明を完成させた。 The ratio of the total area of the plurality of bonding portions to the area of the resin layer may be any numerical value less than 80%. In one embodiment, it is 70% or less, 60% or less, preferably 50% or less, more preferably 40% or less, but the present invention is not limited thereto. More specifically, the percentage of the total area of a plurality of bonds of the present invention can be any number from about 15% to less than about 80%. In one embodiment, a higher percentage of this total area, which can be from about 25% to about 70%, from about 30% to about 60%, preferably from about 35% to about 55%, increases the peel strength. While it can be done, the stretchability of the circuit board is reduced. Conversely, the lower the ratio of the total area, the lower the peel strength, and the more the stretchability of the circuit board can be improved. The present inventors have found that by appropriately setting this ratio, it is possible to achieve sufficient stretchability of the circuit board (for example, a 50% modulus of about 1.0 or less), and completed the present invention. let me
回路基板の50%モジュラスは、約1.0(MPa)以下、好ましくは約0.9(MPa)以下、さらに好ましくは約0.8(MPa)以下であるが、本発明はこれに限定されない。本発明の伸縮性基板においては、上記の数値を達成することによって、バイタルセンサーやヘルスケア機器など大きく伸縮する身体の可動部や立体物の動きに追従させることが必要な部分に対しても装着することが可能となった。 The 50% modulus of the circuit board is about 1.0 (MPa) or less, preferably about 0.9 (MPa) or less, more preferably about 0.8 (MPa) or less, but the present invention is not limited thereto. . By achieving the above numerical values, the stretchable substrate of the present invention can be attached to parts that need to follow the movement of three-dimensional objects and movable parts of the body that stretch greatly, such as vital sensors and healthcare equipment. became possible.
複数の接着部の配置は、規則的な配置であってもよいし、不規則な配置であってもよい。 The arrangement of the plurality of adhesive portions may be regular arrangement or irregular arrangement.
一つの実施形態において、複数の接着部の配置は千鳥状の配置であるが、本発明はこれに限定されない。例えば、複数の接着部の配置は格子状であってもよいし、らせん状などであってもよい。例えば、複数の接着部の配置は、好ましくは、一方向に約0.7mm~約2.0mmの間隔、一方向に直交する方向に約0.7mm~約2.0mmの間隔であり、さらに好ましくは、約1mm~約1.5mmであり得る。複数の接着部が千鳥状に配置される実施形態においては、一方向に約0.7mm~約2.0mmの間隔、一方向に直交する方向の長さは、約1.4mm~約4.0mmの間隔であり得る。 In one embodiment, the arrangement of the adhesive portions is a staggered arrangement, but the invention is not limited to this. For example, the plurality of bonding portions may be arranged in a grid pattern or in a spiral pattern. For example, the arrangement of the plurality of adhesive parts is preferably about 0.7 mm to about 2.0 mm apart in one direction and about 0.7 mm to about 2.0 mm in the direction orthogonal to the one direction, and further Preferably, it may be from about 1 mm to about 1.5 mm. In an embodiment in which a plurality of adhesive portions are arranged in a staggered manner, the spacing in one direction is about 0.7 mm to about 2.0 mm, and the length in the direction perpendicular to the one direction is about 1.4 mm to about 4.0 mm. It can be 0 mm spacing.
複数の接着部の各々の面積は、任意であり得る。好ましくは、約0.4mm2~約1.8mm2であり、さらに好ましくは、約0.5mm2~約1.3mm2である。しかしながら、本発明はこれに限定されない。The area of each of the plurality of bonding portions may be arbitrary. Preferably from about 0.4 mm 2 to about 1.8 mm 2 , more preferably from about 0.5 mm 2 to about 1.3 mm 2 . However, the invention is not so limited.
複数の接着部の形状は、任意の形状であり得る。例えば、略円形状であってもよいし、略楕円形状であってもよいし、四角形状や三角形状などであってもよい。また、複数の接着部が略円形である実施形態において、接着部の各々の大きさは、好ましくは直径約0.7mm~約1.5mm、さらに好ましくは直径約0.8mm~約1.3mmであり得る。 The shape of the plurality of bonding portions can be any shape. For example, it may have a substantially circular shape, a substantially elliptical shape, a square shape, a triangular shape, or the like. Also, in embodiments in which the plurality of bonds are generally circular, the size of each bond is preferably from about 0.7 mm to about 1.5 mm in diameter, more preferably from about 0.8 mm to about 1.3 mm in diameter. can be
(2.回路パターン)
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。(2. Circuit pattern)
The thickness of the circuit pattern can be arbitrary. Preferably from about 0.005 mm to about 0.02 mm, more preferably from about 0.010 mm to about 0.014 mm. However, the invention is not so limited. If the thickness of the circuit pattern is too thick, there is a risk that the stretchability will decrease. Also, if the thickness of the circuit pattern is too thin, there is a risk of disconnection due to expansion and contraction. It is preferable to appropriately set the thickness according to the stretchability and strength required for the circuit board.
回路パターンは、電気を通す任意の金属を含む導電性組成物であり得る。一つの実施形態において、銀を含む導電性組成物によって形成されるが、本発明はこれに限定されない。例えば、銅や金などの銀以外の金属を含むものであってもよい。 The circuit pattern can be a conductive composition comprising any metal that conducts electricity. In one embodiment, it is formed of a conductive composition containing silver, but the invention is not limited thereto. For example, it may contain a metal other than silver, such as copper or gold.
導電性組成物は伸縮性材料をさらに含んでいてもよい。伸縮性材料を含ませることにより、伸縮性基材や樹脂層による伸縮に伴う回路パターンの伸縮に伴う断線などをより効果的に抑制することが可能となる。伸縮性材料は任意の材料であり得る。一つの実施形態において、熱可塑性樹脂であるが、本発明はこれに限定されない。本発明の導電性組成物は、樹脂層との密着性を高めるため、樹脂層の組成と同様の組成を含んでもよい。例えば、樹脂層がウレタン層である場合には、回路パターンを形成するための導電性組成物にもウレタンの成分が含まれており、樹脂層がポリエチレン層で形成されている場合には、回路パターンを形成するための導電性組成物にはポリエチレンの成分を含ませるのが好ましい。 The electrically conductive composition may further comprise a stretchable material. By containing the elastic material, it becomes possible to more effectively suppress disconnection or the like due to expansion and contraction of the circuit pattern due to expansion and contraction of the elastic base material and the resin layer. The stretchable material can be any material. In one embodiment, it is a thermoplastic resin, but the invention is not so limited. The electrically conductive composition of the present invention may contain a composition similar to that of the resin layer in order to improve adhesion to the resin layer. For example, when the resin layer is a urethane layer, the conductive composition for forming the circuit pattern also contains a urethane component, and when the resin layer is formed of a polyethylene layer, the circuit The electrically conductive composition for forming the pattern preferably contains a component of polyethylene.
樹脂層は熱可塑性樹脂材料を含んでいてもよい。熱可塑性樹脂材料を含ませることにより、効果的に伸縮性を得ることが可能となる。 The resin layer may contain a thermoplastic resin material. By including a thermoplastic resin material, it is possible to effectively obtain stretchability.
本発明において使用される導電性樹脂は、国際公開第2017/026130号に開示されるものであり得る。 The conductive resin used in the present invention can be those disclosed in WO2017/026130.
(3.製品)
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。(3. Products)
The product containing the circuit board is selected from the group consisting of clothing, shoes, footwear, gloves, toys, car seats, healthcare equipment, and the like. The stretchable circuit board of the present invention can be used for clothes, footwear, robot arms, and other driving parts that could not be worn on conventional flexible boards due to circuit breakage due to continuous expansion and contraction. .
(具体的な実施形態)
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。(Specific embodiment)
In the following embodiments, as an example of the circuit board, the textile layer is a knitted fabric, the resin layer is a urethane layer, and the adhesive used for the bonding portion is a thermosetting resin or a thermoplastic resin, and constitutes the circuit pattern. The material is silver. However, the present invention is not limited to the following embodiments. Textile layer, resin layer, as long as it can provide a circuit board having sufficient stretchability (e.g., 50% modulus of about 1.0 or less) by having a plurality of adhesive portions that bond the textile layer and the resin layer It is understood that there are no particular limitations on the shape, material, type, and characteristics of the layer, the bonding portion, and the circuit pattern, and the positional relationship between the bonding portion and the circuit pattern.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態1)
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。(Embodiment 1)
1A and 1B are diagrams for explaining a
この回路基板1は、伸縮性基材100と回路パターン10とを有する。伸縮性基材100は、テキスタイル層110と、テキスタイル層を覆う樹脂層120と、テキスタイル層110と樹脂層120とを接着する接着層130とを有する。この接着層130は、テキスタイル層110と樹脂層120とを接着する接着部を複数個所に分散させた構造となっている。回路パターン10は、樹脂層120の表面に形成されている。なお、回路パターンは、所定の回路を形成するように、例えば、スクリーン印刷などでパターニングされた導電層のことをいう。回路パターンを樹脂層の上に形成する手段は、フレキソ印刷、グラビアオフセット印刷、ディスペンサー式など任意の手段であり得る。
This
ここで、テキスタイル層110は、伸縮性に富んだニットなどの編み物であり、素材には、ポリエステルやナイロンなどが用いられ得る。樹脂層120はウレタン層であり、接着層130を構成する接着剤は熱可塑性樹脂である。ただし、テキスタイル層110、樹脂層120、および接着層130はこれらの材料に限定されるものではない。例えば、テキスタイル層110は織物あるいは不織布でもよく、樹脂層120は、伸縮性を有する任意の素材あってもよい。接着層130を構成する接着剤は熱硬化性樹脂でもよい。
Here, the
図2および図3は、図1に示す回路基板1の詳細な構造を模式的に示す図であり、図2(a)は、図1(b)のIIa部分の拡大図、図2(b)は、図2(a)のIIb線断面図である。図3は、図1(a)のIII部分の拡大透視図であり、図3では、図1(a)に示す回路基板1の上方から樹脂層120の下側の接着部130aおよびテキスタイル層110を透視している。
2 and 3 are diagrams schematically showing the detailed structure of the
〔伸縮性基材100〕
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。[Stretchable base material 100]
Here, as shown in FIGS. 2A and 2B, the
樹脂層120は、伸縮性を有することが特徴である。一つの実施形態において、樹脂層には熱可塑性エラストマーが用いられ、特に、伸縮性という観点からウレタン樹脂が好ましく、さらに好ましくは、ジフェニルメタンジイソシアネートと脂肪族エステル系からなるエステル系ウレタン樹脂を用いるのが好ましい。また、樹脂層120の上に形成される回路パターン10の印刷に用いる印刷ペースト(インク)には溶剤(ブチカルビトールアセテート、ジメチルアセトアミド、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、カルビトールアセテートなど)を用いるのが好ましい。なお、樹脂層120には、ウレタン樹脂以外にゴム系の素材を用いることができ、また、熱可塑性エラストマーに限らず、熱硬化性エラストマーをなど用いてもよい。
The
一つの実施形態において、接着層130は、ホットメルト樹脂などの熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂が用いられ、好ましくは、ヘキサメチレンジイソシアネートと芳香族エステル系からなるエステル系ウレタン樹脂を用いるのが好ましい。接着層130は、テキスタイル層110と樹脂層120との間に全面に渡って形成されたものではなく、図2(a)に示すように、テキスタイル層110と樹脂層120との間に千鳥状に配列された複数の接着部130aにより構成されている。接着部130aの具体的な材料は、ウレタン樹脂である樹脂層120との密着性の観点から同じウレタン系の材料が用いられている。ただし、接着層130には、ホットメルト樹脂などに限定されず、紫外線硬化型樹脂などを用いることもできる。また、樹脂層を直接テキスタイル層に熱圧着することによって、接着部を形成してもよい。
In one embodiment, the
ここで、隣接する接着部130aの間の距離は、約1.25mmであり、隣接する接着部130aの間は接着剤が含まれない領域となっている。従って、樹脂層120は、繊維塊部110aと接着部130aにより接着されている。
Here, the distance between the adjacent
さらに、樹脂層の面積に対する、複数の接着部の面積の合計の割合は、一つの実施形態において50%程度である。ただし、この割合に限定されるものではなく、回路基板の十分な伸縮性(例えば、約1.0以下の50%モジュラス)を達成する伸縮性と剥離強度があればよい。例えば、テキスタイル層110が薄い場合は、接着部130aが盛り上がる傾向があるので、接着部130aの面積を小さくするのが望ましい。また、テキスタイル層110が厚い場合は、接着部130aの面積を大きくして接着部130aと樹脂層120との剥離強度を高めることが好ましい。接着部130aの面積を大きくして樹脂層120とテキスタイル層110との密着性を高める理由の一つは、テキスタイル層110の洗濯の際に樹脂層120とテキスタイルとの間で剥離しないようにするためである。樹脂層の面積に対する複数の接着部の面積の合計の割合を50%程度にすることで、洗濯時の樹脂層120とテキスタイル層110との剥離抑制効果と、接着部130aの盛り上がり抑制効果とをバランスよく得ることができる。
Furthermore, the ratio of the total area of the plurality of bonding portions to the area of the resin layer is about 50% in one embodiment. However, it is not limited to this ratio, as long as it has stretchability and peel strength that achieve sufficient stretchability of the circuit board (for example, a 50% modulus of about 1.0 or less). For example, when the
図示する実施形態において、複数の接着部130aの配置は千鳥状の配置である。一つの実施形態において、この千鳥状の配置では、一方向に約0.7~約2.0mmの間隔、一方向に直交する方向に約0.7~約2.0mmの間隔で接着部130aが配置されている。また、複数の接着部130aの配置は千鳥状の配置に限定されるものではなく、その他の規則的な配置(格子状の配置)であってもよいし、さらには、不規則な配置であってもよい。
In the illustrated embodiment, the plurality of
一つの実施形態において、複数の接着部の各々の面積は約0.2~2.0mm2である。ただし、これに限定されるものではなく、回路基板1の求められる十分な伸縮性(例えば、約1.0以下の50%モジュラス)、密着強度などの条件に応じて、好ましくは約0.4mm2~約1.8mm2の面積のものが用いられる。さらにこの好ましくは、複数の接着部の各々の面積は、約0.5mm2~約1.3mm2である。一つの実施形態において、複数の接着部の形状は略円形状であるが、これに限定されるものではなく略楕円形状、略四角形状や略三角形状などであってもよい。In one embodiment, the area of each of the plurality of bonds is about 0.2-2.0 mm 2 . However, it is not limited to this, and depending on conditions such as sufficient stretchability (for example, 50% modulus of about 1.0 or less) and adhesion strength required of the
一つの実施形態において、伸縮性基材の厚みは、0.618mmである。ただし、これに限定されるものではなく、好ましくは約0.25mm~約1.0mmであり、さらに好ましくは、約0.5mm~約0.75mmである。 In one embodiment, the stretchable substrate has a thickness of 0.618 mm. However, it is not limited to this, preferably about 0.25 mm to about 1.0 mm, more preferably about 0.5 mm to about 0.75 mm.
〔回路パターン10〕
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。[Circuit pattern 10]
Furthermore, in one embodiment, the surface of the
また、回路パターン10は、樹脂層120との密着性を高めるため、樹脂層120の組成と同様な組成を含ませることが好ましい。一つの実施形態において、樹脂層120はウレタン層であるので、回路パターンを形成するための導電性組成物にはウレタンの成分が含まれている。従って、樹脂層120がポリスチレン層で形成されている場合は、回路パターンを形成するための導電性組成物にはポリスチレンの成分を含ませるのが好ましい。
Moreover, the
また、導電性組成物に伸縮性材料を含ませることにより回路パターン10に伸縮性を持たせてもよい。回路パターン自体に伸縮性を持たせることにより、テキスタイル層および樹脂層の伸縮に伴う回路パターンの断線などがより効果的に防止することが可能となる。また、導電性組成物に伸縮性材料を含ませる代わりに、回路パターン10を蛇行したミアンダパターンを採用するようにしてもよい。また、導電性組成物に伸縮性材料を含ませるとともに回路パターンにミアンダパターンを採用することにより、より伸縮性を保ちつつ断線を防止することが可能となる。
Alternatively, the
図4は、図1に示す回路パターン10の具体例を説明するための図であり、図4(a)~図4(d)はそれぞれ、蛇行した配線パターン(ミアンダパターン)の具体例を示す。
FIG. 4 is a diagram for explaining a specific example of the
図4(a)に示す回路パターン10aは、第1のミアンダパターンを採用した配線13aを含み、配線13aの両端は直線状の接続部11aおよび12aを介して電極パッド11、12に接続されている。第1のミアンダパターンを採用した配線13aは、細かく蛇行したジグザグ経路に沿って形成されている。
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。A
A
図4(c)に示す回路パターン10cは、回路パターン10aの配線13aに代わる、第3のミアンダパターンを採用した配線13cを含む。この配線13cは、対向する一対の電極パッド11および12を結ぶ直線を中心としてその両側に垂直方向に延びる一定長さの複数の直線部分13c1と、隣接する直線部分13c1の先端同士を繋ぐ半円状部分13c2とから構成されている。
A
図4(d)に示す回路パターン10dは、回路パターン10aの配線13aに代わる、第4のミアンダパターンを採用した配線13dを含む。この配線13dは、概ね3/4円の円弧を繋いで形成される蛇行した経路に沿って形成されている。
A
このようなミアンダパターンを有する配線13a~13dでは、第1~第4のミアンダパターンの順で伸縮に対する断線や電気抵抗増大に対する耐性が増大したものとなっている。しかし、本発明の回路パターンは、図4に示すものに限定されず任意の形状であり得る。
In the
なお、上述した回路パターン10a~10dは、ミアンダパターンを採用した配線の両端がそれぞれ直線状の接続部を介して電極パッドに接続したものであるが、これらの回路パターンは、ミアンダパターンを採用した配線の両端を直接電極パッドに接続したものでもよい。
In the
(作製方法)
次に、回路基板1の作製方法の一例を説明する。(Manufacturing method)
Next, an example of a method for manufacturing the
まず、回路基板1を構成する伸縮性基材100の作製方法の一例を説明する。
First, an example of a method for producing the
図5は、テキスタイル層110を樹脂層120に接着する方法を作業工程順に説明するための図であり、図5(a)~図5(f)は、各作業工程を示す。図6は、図1に示す樹脂層120の表面に選択的に接着剤を塗布するのに用いるマスク部材Maを示す図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the method of adhering the
樹脂層120を支持台K上に載せ、さらに、樹脂層120の表面に選択的に接着剤を印刷するための印刷マスクMaを配置する(図5(a))。ここで、印刷マスクMaは複数のマスク開口Ma0を有し、複数のマスク開口Ma0は、樹脂層120上に複数の接着部130aが所定の配列パターン(千鳥状パターン)で並ぶように、複数の接着部130aの配列パターンと同じ配列パターンで配列されている。また、マスク開口Ma0の形状も、接着部130aの形状と同じ形状となっている。
A
次に、印刷マスクMaを用いて樹脂層120に選択的に接着剤(印刷ペースト)を印刷する(図5(b))。
Next, an adhesive (printing paste) is selectively printed on the
接着剤の乾燥(溶剤の蒸発)後に印刷マスクMaを除去し(図5(c))、さらに、テキスタイル層110を樹脂層120の表面を覆うように樹脂層120の上に被せ(図5(d))、この状態で、ローラR又は熱プレスでテキスタイル層110を樹脂層120に熱圧着する(図5(e))。
After drying the adhesive (evaporating the solvent), the printing mask Ma is removed (FIG. 5(c)), and the
これにより、接着剤130aが溶融してテキスタイル層110に浸み込み、浸み込んだ接着剤130aが樹脂層120と接触した状態で固化する(図5(f))。
As a result, the adhesive 130a melts and soaks into the
これによりテキスタイル層110に樹脂層120が接着された伸縮性基材100が得られる。その後、支持台Kから伸縮性基材100を取り外す。
As a result, the
図7および図8には、テキスタイル層110に樹脂層120を接着して得られた伸縮性基材100が写真で示されており、伸縮性基材100の樹脂層120の表面は、図7(a)の写真で示され、伸縮性基材100の側面は図7(b)の写真で示されている。図7(b)の写真には、テキスタイル層110に浸み込んだ接着部130a(点線の四角の枠内)が繊維塊部110aおよび樹脂層120とともに示されている。さらに、伸縮性基材100のうちの図7(b)に示す側面に直交する側面が、図8(a)の写真で示され、図8(a)に示す側面の詳細が図8(b)の拡大写真で示されている。
7 and 8 show photographs of the
次に、伸縮性基材100の樹脂層120に回路パターン10を形成する方法の一例を説明する。ここでは、回路パターン10の形成には、導電性組成物の印刷、例えばスクリーン印刷を用いる。回路パターン10の形成には、スクリーン印刷に限らず、フレキソ印刷、グラビアオフセット印刷でもよいし、さらには、印刷による形成に限らず、針先から導電性組成物を押し出すディスペンス方法でもよい。さらに、導電性組成物は特に限定されるものではないが、例えば、導電性組成物には、国際公開2017/026130などに開示されている材料を用いることができる。また、印刷の下地となる樹脂層120の成分(ウレタン)あるいはこれに近い成分を含むものが密着性などの観点から好ましい。
Next, an example of a method of forming the
図9は、図7に示す伸縮性基材100の樹脂層120に回路パターン10を形成する方法の一例を作業工程順に説明するための図であり、図9(a)~図9(c)は、各作業工程を示す。図10は、回路パターン10の形成に用いるスクリーン印刷機Pを説明するための図であり、図10(a)は平面図、図10(a)のXb-Xb線断面図である。
FIGS. 9A to 9C are diagrams for explaining an example of a method of forming the
まず、図9(a)に示すように、テキスタイル層110に樹脂層120を接着して得られた伸縮性基材100をスクリーン印刷機Pに取り付ける。
First, as shown in FIG. 9(a), the
このスクリーン印刷機Pは、図10(a)および(b)に示すように、伸縮性基材100を載置する印刷台Mと、印刷台M上に配置され、スクリーン部材Psを支持するフレームPfと、スクリーン部材Ps上に保持される印刷ペーストPeをスクリーン開口Ps0から押し出すためのスクイーズSqとを有している。
As shown in FIGS. 10(a) and 10(b), the screen printer P comprises a printing table M on which the
次に、図9(b)および図9(c)に示すように、スクイーズSqでスクリーン部材Psを伸縮性基材100の樹脂層120の表面に押し当てながらスクリーン部材Ps上でスクイーズSqを移動させると、スクイーズSqによりスクリーン開口Ps0から押し出された印刷ペーストPeが、スクリーン開口Ps0の形状と同じ形状で樹脂層120の表面に印刷される。
Next, as shown in FIGS. 9B and 9C, the squeeze Sq is moved on the screen member Ps while pressing the screen member Ps against the surface of the
その後、印刷ペーストPeの溶剤が蒸発して印刷ペーストPeが乾燥すると、印刷ペーストPeに含まれている銀からなる回路パターン10が樹脂層120の表面に形成される。
Thereafter, when the solvent of the printing paste Pe evaporates and the printing paste Pe dries, the
このような回路基板1は、ジーンズなどの衣類、ベッドなどの寝具、さらには車の座席などに取り付けて、生体信号の検出やヒータによる暖房及び圧力の検出などを行うのに利用することができる。
Such a
(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。(Example)
In this example, the stretchability of the
ここで、本発明の回路基板1は、テキスタイル層110と、接着部130aと、樹脂層(ウレタン層)120と、回路パターン10とを有し、テキスタイル層110と樹脂層120は、略千鳥状に配置された複数の接着部130aで接着されている。回路基板1の厚みは約0.658mm、テキスタイル層の厚みは約0.618mm、樹脂層の厚みは約0.028mm、回路パターンの厚みは約0.012mmである。また、千鳥状に配置された隣接する接着部間の距離は、一方向において平均約1.25mmの間隔、一方向と直交する方向において平均約2.35mmの間隔である。
Here, the
(比較例1:テキスタイル層のみ)
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。(Comparative Example 1: Textile layer only)
Comparative Example 1 has a configuration consisting only of a textile layer. The textile layer used was the same as that used in the examples.
(比較例2:従来の回路基板)
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。(Comparative Example 2: Conventional circuit board)
Comparative Example 2 (conventional circuit board) was the same as
<50%モジュラスの評価>
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。<Evaluation of 50% modulus>
Example and Comparative Examples 1 and 2 were cut into pieces of 10 mm in width and 40 mm in length, and placed so that the distance between chucks was 30 mm. It was extended to 150% length at min. At this time, the load and the load per unit area (50% modulus: MPa) were obtained.
50%モジュラスの値が小さいほど小さい力で伸ばすことが可能であり伸縮性が高いことを表している。結果を以下の表に示す。 The smaller the 50% modulus value, the smaller the force required for stretching, indicating that the stretchability is high. Results are shown in the table below.
このように、本実施形態1では、テキスタイル層110に樹脂層120を接着層130で接着した構造の伸縮性基材100に回路パターン10を形成した回路基板1において、テキスタイル層110と樹脂層120との接着部130aを複数個所に分散させて配置したので、隣接する接着部130aが分離されることとなり、接着部130aが硬化しても、隣接する接着部130aがテキスタイル層110の変形の範囲内で相対的に変位することが可能となる。その結果、接着部130aの硬化による伸縮性の低下を抑制することができる伸縮性の回路基板1を得ることができる。
(実施例2)
実施例2において、接着部(ボンディング)の面積の違いにおける回路基板の剥離強度と伸縮率の関係について試験を行った結果を以下の表2に示す。As described above, in
(Example 2)
In Example 2, the relationship between the peel strength and expansion ratio of the circuit board was tested for different areas of the bonding portion (bonding), and the results are shown in Table 2 below.
実施例2で用いる回路基板1は、テキスタイル層(生地)110と、接着部130aと、樹脂層(ウレタン層)120と、回路パターン10とを有し、テキスタイル層110と樹脂層120は、千鳥状に配置された複数の接着部130aで接着されている。また、回路基板1の厚みは約0.658mm、テキスタイル層の厚みは約0.618mm、樹脂層の厚みは約0.028mm、回路パターンの厚みは約0.012mmである。ボンディング小、中、大はそれぞれドット径が0.6mm、0.86mm、1.03mmと異なり、それによってドット面積も異なるが、千鳥状に配置された隣接する接着部間の距離は、一方向(タテの方向)において平均約1.20~1.27mmの間隔、一方向と直交する方向(ヨコ方向)において平均約2.35mmの間隔である点で概ね共通している。
The
結果を以下の表2に示す。 The results are shown in Table 2 below.
剥離強度については、ボンディング小よりもボンディング中または大の方が大きかった。引き延ばし使用におけるテキスタイル層と樹脂層との間で剥離を防ぐためには、ボンディング小よりも中または大が好ましい。樹脂層がテキスタイル層から剥離すると、製品化した際に樹脂上の回路が意図せぬ物体と接触してしまい、回路の破損及び電気的な不具合が生じ得るからである。
The peel strength was greater with medium or large bonding than with small bonding. A medium or large bonding is preferred over a small bonding to prevent delamination between the textile layer and the resin layer in stretch use. This is because if the resin layer peels off from the textile layer, the circuit on the resin may come into contact with an unintended object when the product is produced, resulting in damage to the circuit and electrical problems.
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。 Although the present invention has been illustrated using the preferred embodiment of the invention as described above, the invention should not be construed as being limited to this embodiment. It is understood that the invention is to be construed in scope only by the claims. It is understood that a person skilled in the art can implement an equivalent range from the description of specific preferred embodiments of the present invention based on the description of the present invention and common technical knowledge. It is understood that the documents cited herein are to be incorporated by reference herein in the same manner as if the contents themselves were specifically set forth herein.
本発明は、回路基板の分野において、テキスタイル層と樹脂層とを接着する接着剤層の硬化による回路基板の伸縮性の低下を抑制し、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得ることができるものとして有用である。 In the field of circuit boards, the present invention suppresses deterioration in stretchability of the circuit board due to curing of the adhesive layer that bonds the textile layer and the resin layer, and provides sufficient stretchability (for example, 50 of about 1.0 or less). % modulus) to obtain a circuit board.
1 回路基板
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1
Claims (16)
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)前記樹脂層の表面上に印刷によって形成された回路パターンと
を含む回路基板であって、
前記樹脂層の弾性率に比べて前記接着層の弾性率は低いものであり、
少なくとも約180g/cm以上の剥離強度と、約1.0以下の50%モジュラスを有し、前記50%モジュラスは、「50%モジュラス=50%伸長時の荷重(MPa)」によって定義される、回路基板。 (1) A stretchable base material,
a textile layer;
a resin layer covering the textile layer;
a stretchable base material comprising an adhesive layer including a plurality of adhesive portions for bonding the textile layer and the resin layer;
(2) A circuit board including a circuit pattern formed by printing on the surface of the resin layer,
The elastic modulus of the adhesive layer is lower than the elastic modulus of the resin layer,
a peel strength of at least about 180 g/cm or greater and a 50% modulus of about 1.0 or less, wherein the 50% modulus is defined by "50% modulus = load at 50% elongation (MPa)"; circuit board.
テキスタイル層と、 a textile layer;
前記テキスタイル層を覆う樹脂層と、 a resin layer covering the textile layer;
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 an adhesive layer including a plurality of adhesive portions that adhere the textile layer and the resin layer;
を備える伸縮性基材と、a stretchable base material comprising
(2)前記樹脂層の表面上に印刷によって形成された回路パターンと(2) a circuit pattern formed by printing on the surface of the resin layer;
を含む回路基板であって、A circuit board comprising
前記複数の接着部のうち隣接する接着部間の距離が約0.7mm~約2.0mmであり、 The distance between adjacent bonded portions among the plurality of bonded portions is about 0.7 mm to about 2.0 mm,
前記樹脂層の面積に対する、前記複数の接着部の面積の合計の割合が約30%~約60%であり、 The ratio of the total area of the plurality of adhesive portions to the area of the resin layer is about 30% to about 60%,
前記接着部の径が約0.7mm~約1.5mmであり、 The diameter of the bonding portion is about 0.7 mm to about 1.5 mm,
前記伸縮性基材の厚みは約0.25mm~約1.0mmであり、 The elastic base material has a thickness of about 0.25 mm to about 1.0 mm,
少なくとも約180g/cm以上の剥離強度と、約1.0以下の50%モジュラスを有し、前記50%モジュラスは、「50%モジュラス=50%伸長時の荷重(MPa)」によって定義される、回路基板。 a peel strength of at least about 180 g/cm or greater and a 50% modulus of about 1.0 or less, wherein the 50% modulus is defined by "50% modulus = load at 50% elongation (MPa)"; circuit board.
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