JP7400510B2 - 配線基板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
まず、本実施形態に係る配線基板10の構成について説明する。図1は、本実施形態による配線基板10を示す平面図である。図2は、図1の配線基板10を線II-IIに沿って切断した場合の断面図である。
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、を有する。基材20は、第1面21および第2面22に沿った面方向のうち、少なくとも第1方向D1に伸縮性を有する。第1方向D1は、例えば基材20の長手方向であってもよい。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以下である。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。
以下の伸縮性が必要であると言われている。また、人のその他の部位に取り付ける製品には、20%未満の伸縮性が必要であると言われている。
配線52は、導電性を有し、電子部品51による電気信号の入出力に用いられる部材である。図1および図2に示す例において、配線52は、第1面21上に位置し、基材20が伸縮する第1方向D1に沿った長手方向を有する。
電子部品51は、第1面21側に位置し、導電性の接続部51aを介して配線52に電気的に接続されている。図2に示す例において、配線52は、接続部51aを介して電子部品51の第1方向D1における第1端部511と第1方向D1において第1端部511に対向する電子部品51の第2端部512とに接続されている。接続部51aは、はんだや導電性接着剤などであってもよい。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。なお、配線52は、図2に示すように2つの端部511,512のそれぞれに接続されて第1方向D1において対向配置されている場合に限定されず、例えば、2つの端部511,512の一方のみに接続されていてもよいし、または、第1方向D1において対向配置されていなくてもよい。
補強部材30は、基材20を補強することで配線基板10の伸縮にともなう接続部51aの応力を緩和させるために配線基板10に設けられた構造である。補強部材30は、電子部品51に対して面方向に離れて位置している。補強部材30の少なくとも一部は、電子部品51の第1端部511の位置から第2端部512の位置まで少なくとも延びている。
以下、図5(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。
まず、図6を参照して、配線52が伸縮性を有し且つ蛇腹形状部57を有しない第1変形例について説明する。
次に、図7を参照して、配線52を支持する支持基板を備える第2変形例について説明する。
これまでは、配線52上または第1面21上に補強部材30が設けられた配線基板10の例について説明した。これに対して、図8および図9に示すように、補強部材30は、第1面21と配線52との間または第1面21上に位置していてもよい。この場合、配線基板10は、図8に示すように蛇腹形状部57を有していなくてもよく、または、図9に示すように蛇腹形状部57を有していてもよい。
また、図10および図11に示すように、補強部材30は、第1面21に設けられた凹部21a内に位置していてもよい。この場合、配線基板10は、図10に示すように蛇腹形状部57を有していなくてもよく、または、図11に示すように蛇腹形状部57を有していてもよい。
また、図12および図13に示すように、補強部材30は、基材20の内部に埋め込まれていてもよい。この場合、配線基板10は、図12に示すように蛇腹形状部57を有していなくてもよく、または、図13に示すように蛇腹形状部57を有していてもよい。このような基材20及び補強部材30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、型の中に補強部材30を適切なタイミングで投入することによって得られる。
また、図14および図15に示すように、補強部材30は、第2面22上に位置していてもよい。この場合、配線基板10は、図14に示すように蛇腹形状部57を有していなくてもよく、または、図15に示すように蛇腹形状部57を有していてもよい。
これまでは、補強部材30が平面視において電子部品51の全周を囲む円形状を有する配線基板10の例について説明した。これに対して、図16に示すように、補強部材30は、平面視において電子部品51の全周を囲む矩形状を有していてもよい。
また、図17に示すように、補強部材30は、平面視において電子部品51を部分的に囲む形状を有していてもよい。図17に示す例において、補強部材30は、配線52上の部分が欠落した略矩形状を有している。
また、図18に示すように、補強部材30は、平面視において第1方向D1に沿った直線形状を有していてもよい。
これまでは、補強部材30が電子部品51の第1端部511の位置から電子部品51の第2端部512の位置まで連続している配線基板10の例について説明した。これに対して、基材20の収縮時における接続部51aの応力を緩和するという補強部材30の効果を阻害しない程度において、第1端部511の位置と第2端部512の位置との間の補強部材30を第1方向D1において不連続に設けてもよい。
これまでは、基材20の第1面21側に搭載された電子部品51を備える配線基板10の例について説明した。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。
これまでは、伸縮抑制領域A内に蛇腹形状部57が形成されない例について説明した。これに対して、図19に示すように、伸縮抑制領域A内に、伸縮抑制領域A外の蛇腹形状部57よりも振幅が減衰した蛇腹形状部57aが形成されてもよい。
配線基板10として、図1に示すような、基材20の第1面21に配線52および補強部材30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。
配線基板10として、図7に示すような、支持基板40が基材20の第1面21に貼合され、支持基材40上に配線52および補強部材30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。
支持基材40と基材20の接着層60として粘着シート8146(3M社製)を準備した。次いで、粘着シート上に基材20として、2液付加縮合のポリジメチルシロキサン(以下、PDMSと称する)を、厚さが約1mmとなるように塗布し、硬化させた。これにより、図7に示すような接着層60付きの基材20を得た。また、基材20として用いたPDMSの弾性係数を、JISK6251に準拠した試験にて測定した。結果、弾性係数は0.05Mpaであった。
支持基板40として機能する、厚さ1μmのPENフィルムを準備した。続いて、支持基板40の第1面41に、1μmの厚みを有する銅層を蒸着法により形成した。続いて、フォトリソグラフィー法およびエッチング法を用いて銅層をパターン加工し、配線52を形成した。配線52は、200μmの線幅を有し、500μmの間隔が空けられた電極対となるよう、構成された。また、支持基板40の弾性係数を、ASTM D882に準拠した引張試験により測定した。結果、支持基材40の弾性係数は2.2Gpaであった。次いで、実施例1と同様に電極対の中心を取り囲むように補強部材30、およびLEDチップを導電性接着剤を用いて搭載した。
配線基板10として、図17に示すような、支持基板40が基材20の第1面21に貼合され、支持基材40上に配線52および補強部材30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。
配線基板10として、図11に示すような、補強部材30が基材20に埋設さ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。
支持基材40と基材20の接着層として粘着シート8146(3M社製)を準備した。次いで、粘着シート上に、補強部30としてポリイミドフィルム(宇興産社製:ユーピレックス 厚み125μm)を設けた。設置した補強部材30のパターン形状としては、幅1mmにて半径3mmの円周形状となるようにカッティングプロッタにせカットされたものを用いた。次いで、粘着シート上に基材20として、2液付加縮合のポリジメチルシロキサン(以下、PDMSと称する)を、厚さが約1mmとなるように塗布し、硬化させた。これにより、図11に示すような補強部材30が基材20に埋設されたものを得た。また、補強部材30として用いたポリイミドフィルムの弾性係数を、ASTM D882に準拠した引張試験により測定した。結果、弾性係数は7Gpaであった。
実施例2において補強部材30が配置されない以外は同様に、支持基材40上に配線およびLEDを配置させた。次いで、上記で準備した補強部材30が埋設された基材20を1.5倍に1軸伸長させた後、上記で準備したLEDが、埋設された円周形状の補強部材の円の中心に位置するよう支持基材40のLEDが搭載されていない面と接着層とを貼り合せた。その後、基材20の伸長を解放した。このようにして形成された配線基板10は、補強部材30で囲われた領域以外では、配線52の表面に蛇腹形状部が生じ、配線基板10が収縮し、補強部材30で囲われた領域内では領域外と比較して振幅の小さな蛇腹形状部が生じた。基材20の伸長を解放したことによる収縮後、LEDチップの導通接続は維持されており、LEDチップは点灯可能であった。また、このようにして形成された配線基板10を配線と平行方向に引っ張り30%伸長させた場合であっても、LEDチップの導通接続は維持されており、LEDチップは点灯可能であった。上記の基材20の収縮および伸長の際、LED接続部に掛かる応力が補強部材30にて緩和されたため、LEDチップは点灯可能であった。
実施例1の補強部材が配置されない以外は同様に、配線基板10を作製した。このようにして形成された配線基板10を配線と平行方向に引っ張り30%伸長させた。この際、伸長によりLED接続部に引っ張り応力が掛かり、LEDチップの導通接続が外れてLEDが不点灯になった。
実施例2の補強部材が配置されない以外は同様に、配線基板10を作製した。この場合、基材20の伸長を解放した後、配線基板10が収縮する際に、収縮に伴ってLED接続部に収縮応力が掛かり、LEDチップの導通接続が外れてLEDが不点灯になった。
20 基材
21 第1面
22 第2面
30 補強部材
40 支持基板
51 電子部品
52 配線
53 山部
54 山部
55 谷部
56 谷部
57 蛇腹形状部
Claims (13)
- 配線基板であって、
第1面および前記第1面と反対側の第2面を有し、前記第1面および前記第2面に沿った面方向のうち少なくとも第1方向に伸縮性を有する基材と、
前記第1面側に位置し、前記配線基板に搭載される少なくとも1つの電子部品に接続される配線と、
前記電子部品に対して前記面方向に離れて且つ前記配線上または前記第1面上に位置し、前記基材を補強する補強部材と、を備え、
前記補強部材は、前記第1面の法線方向から見た場合に、前記電子部品と重ならず、且つ、前記第1方向における一方側および他方側と、前記第1方向に直交する方向における一方側および他方側とから前記電子部品を囲む形状を有し、
前記第1面に山部及び谷部を含む蛇腹形状部が形成されるとともに、前記第2面に山部及び谷部を含む蛇腹形状部が形成され、前記第2面の山部及び谷部の周期は、前記第1面の山部及び谷部の周期よりも大きい、配線基板。 - 前記補強部材は、前記法線方向から見た場合に前記電子部品の全周を囲む形状を有する、請求項1に記載の配線基板。
- 前記補強部材は、前記法線方向から見た場合に前記電子部品を部分的に囲む形状を有する、請求項1に記載の配線基板。
- 前記補強部材は、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3のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記補強部材は、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4のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記補強部材は、前記配線上または前記第1面上に位置する、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記補強部材は、前記第1面と前記配線との間または前記第1面上に位置する、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記補強部材は、前記基材の内部に埋め込まれている、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記補強部材は、前記第2面上に位置する、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記配線は、前記第1方向に沿った長手方向を有する、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記配線は、前記長手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、請求項10に記載の配線基板。
- 前記第1面と前記配線との間に位置し、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11のいずれか一項に記載の配線基板。
- 配線基板の製造方法であって、
第1面および前記第1面と反対側の第2面を有し、前記第1面および前記第2面に沿った面方向のうち少なくとも第1方向に伸縮性を有する基材に、前記第1方向への引張応力を加えて前記基材を伸長させる伸長工程と、
伸長した状態の前記基材の前記第1面側に、前記配線基板に搭載される少なくとも1つの電子部品に接続される配線を設ける第1設置工程と、
前記電子部品に対して前記面方向に離れて且つ前記配線上または前記第1面上に位置するように、前記基材を補強する補強部材を設ける第2設置工程と、を備え、
前記第2設置工程は、前記補強部材が、前記第1面の法線方向から見た場合に、前記電子部品と重ならず、且つ、前記第1方向における一方側および他方側と、前記第1方向に直交する方向における一方側および他方側とから前記電子部品を囲む形状を有するように前記補強部材を設けることを含み、
前記第2設置工程の後、前記引張応力を取り除き、前記第1面に山部及び谷部を含む蛇腹形状部が形成されるとともに、前記第2面に山部及び谷部を含む蛇腹形状部が形成され、前記第2面の山部及び谷部の周期を、前記第1面の山部及び谷部の周期よりも大きくする、配線基板の製造方法。
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