JPWO2015152060A1 - 伸縮性基板及び回路基板 - Google Patents

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Abstract

伸縮性基板10は、伸縮性を有する基材11と、基材11に埋設されると共に、基材11よりも相対的に硬い複数のアイランド15と、を備え、複数のアイランド15は、基材11の一方の主面111から露出するように基材11に埋設される少なくとも1つの第1アイランド151と、基材11の他方の主面112から露出するように基材11に埋設される少なくとも1つの第2アイランド156を有しており、第1アイランド151と第2アイランド156とが基材11の厚さ方向で離間している。

Description

本発明は、伸縮性基板及び回路基板に関するものである。
文献の参照による組み込みが認められる指定国については、2014年3月31日に日本国に出願された特願2014−073878号、2014年3月31日に日本国に出願された特願2014−073879号、及び2014年3月31日に日本国に出願された特願2014−073880号に記載された内容を参照により本明細書に組み込み、本明細書の記載の一部とする。
易伸長性ポリマー母材(以下、伸縮性基材と呼ぶことがある。)中に中実難伸長性ポリマー部(以下、アイランドと呼ぶことがある。)が部分的に且つ一体的に形成されているシート状伸長性有機基材が知られている(特許文献1参照)。これは、伸長させても形状が変化しにくい中実難伸長性ポリマー部を有し、この部位に他の部材を容易に保持、固定できるため、電子部品等を搭載し配線を形成することで、弾性変形可能な集積回路装置などのいわゆるストレッチャブル・エレクトロニクス部品を形成することができる。
特開2012−214699号公報
上記の技術では、アイランドが一方の面に露出し他方の面には露出しないで形成されているか、または、アイランドが伸縮性基材の表裏面に貫通して形成されている。このようなアイランドの配置であると、電子部品等を伸縮性基材に搭載するストレッチャブル・エレクトロニクス部品を形成する上で以下のような問題を有している。
即ち、アイランドが一方の面に露出し他方の面には露出しないで形成されている場合は、伸縮性基材を伸長したときの伸び率が、アイランドが露出する一方の面とその裏面側の他方の面とで異なるために、アイランドが厚さ方向に歪み、伸縮を繰り返すとアイランドが伸縮性基材との界面で剥離しやすくなる。
また、アイランドが伸縮性基材の表裏面に貫通して形成されている場合は、伸縮性基材を伸長したときに表裏面の伸び率が同じことからアイランドの厚さ方向に歪みは発生しないものの、表裏面に電子部品等を搭載する際には表裏面で対向する位置にのみ配置されることになる。そのため、電子部品等の搭載位置に関する設計の自由度が小さくなる。また、アイランドが伸縮性基材の表裏面に貫通して形成され、アイランドが伸縮方向に配列されていると、伸縮性基材全体の伸び率が低下する。
さらに、上記いずれの場合でも、伸縮性基材を屈曲したときの引張応力が、基材の屈曲時に外側を向く基材外側のアイランドと基材との界面において最も大きくなるために、曲面を有する場所に貼着すると、アイランドが伸縮性基材との界面で剥離しやすくなる。
本発明が解決しようとする課題は、基材の伸縮を繰返したときのアイランドの剥離を防止し、伸縮性を確保しつつ電子部品の配置に関する設計の自由度が高い伸縮性基板及び回路基板を提供することである。
本発明に係る伸縮性基板は、伸縮性を有する基材と、前記基材に埋設されると共に、前記基材よりも相対的に硬い複数のアイランドと、を備え、前記複数のアイランドは、前記基材の一方の主面から露出するように前記基材に埋設される少なくとも1つの第1アイランドと、前記基材の他方の主面から露出するように前記基材に埋設される少なくとも1つの第2アイランドを有しており、前記第1アイランドと前記第2アイランドとが前記基材の厚さ方向で離間していることを特徴とする。
本発明に係る伸縮性基板によれば、基材の一方の主面から露出するように基材に埋設される少なくとも1つの第1アイランドと、基材の他方の主面から露出するように基材に埋設される少なくとも1つの第2アイランドとを有しているため、基材の一方の主面と他方の主面における伸び率の差が小さくなる。このため、アイランドに対する厚さ方向の歪みが少なくなり、伸縮を繰り返してもアイランドの剥離が生じにくくなる。また、第1アイランドと第2アイランドとが基材の一方の主面と他方の主面に個別に配置されていることから、両主面における各アイランドの配置の自由度が高まる。さらに、第1アイランドと第2アイランドとが基材の厚さ方向で離間しているため、第1アイランドと第2アイランドとの間であって基材の面方向にわたって伸縮性の材料が介在することになる。このため、表裏面に貫通するアイランドを有する基材に比べて、伸縮性基材全体の伸び率が高くなる。この結果、基材の伸縮を繰返したときのアイランドの剥離を防止し、伸縮性を確保しつつ電子部品の配置に関する設計の自由度が高い伸縮性基板を提供することができる。
また、本発明に係る伸縮性基板は、前記基材の主面を平面視したとき、前記第1アイランドの一部の領域が前記第2アイランドの一部の領域と重なるように配置されていることが好ましい。これにより、第1アイランドに対向する他方の主面の領域に第2アイランドと基材との界面が形成され、第2アイランドに対向する一方の主面の領域に第1アイランドと基材との界面が形成されることになる。ところで、基材の一方の主面にアイランドが配置されている場合、これに対向する他方の主面の領域にアイランドが配置されていないとしても、この他方の主面の領域の伸び率は、両主面にアイランドが配置されていない基材の領域の伸び率に比べて小さくなる。このため、第1及び第2アイランドと基材との界面における引張応力を低減させることができ、基材の伸縮を繰返したときのアイランドの剥離を確実に防止することができる。
また、本発明に係る伸縮性基板は、前記基材の主面を平面視したとき、前記第1アイランドの一部の領域が2つ以上の前記第2アイランドの一部の領域と重なるように配置されていることが好ましい。これにより、第2アイランドに対向する第1アイランドと基材との界面の領域が増えることになる。このため、基材の伸縮を繰返したときのアイランドの剥離をより確実に防止することができる。
また、本発明に係る伸縮性基板は、前記第1アイランドと前記第2アイランドとが互いに対向して配置されており、前記基材の主面を平面視したとき、前記第1又は前記第2アイランドが対向する前記第2又は前記第1アイランドの領域内に納まるように配置されていることが好ましい。これにより、基材の主面を平面視したとき、第1又は第2アイランドが対向する第2又は第1アイランドの領域内に納まるように配置されているため、第1および第2アイランドの面積がそれぞれ異なり、これに伴い、剛性が異なるようになる。このため、このような場合の伸縮性基板を、相対的に面積の小さいアイランド側の面が外側を向く様に、曲面を有する場所に貼着した場合に、相対的に面積の小さいアイランド側の基材の面の伸び率が、相対的に面積の大きいアイランド側の基材の面に比べて大きくなる。これにより、相対的に面積の小さい側のアイランドと基材との界面における引張応力を低減させることができ、曲面を有する場所に貼着してもアイランドの剥離が生じにくくなる。この結果、基材の伸縮を繰返したときのアイランドの剥離を防止し、伸縮性を確保しつつ、曲面を有する場所に貼着したときのアイランドの剥離を防止することが可能な伸縮性基板を提供することができる。
また、本発明に係る伸縮性基板は、前記基材の主面を平面視したとき、前記第1アイランドと前記第2アイランドとが互いに略全ての領域で重なるように対向して配置されていることが好ましい。これにより、アイランドに対する厚さ方向の歪みがさらに少なくなり、伸縮を繰り返してもアイランドの剥離が生じにくくなる。この結果、基材の伸縮を繰返したときのアイランドの剥離を防止し、伸縮性の確保が可能な伸縮性基板を提供することができる。
また、本発明に係る伸縮性基板は、上記の伸縮性基板であって、前記基材は、第1のヤング率を有する第1の材料から構成され、前記複数のアイランドは、前記第1のヤング率よりも相対的に大きい第2のヤング率を有する第2の材料から構成されており、前記第1の材料は、少なくともエラストマーを含有しており、前記第2の材料は、前記第1の材料を構成するエラストマーと同一のエラストマーを主成分として含有していることが好ましい。
また、本発明に係る伸縮性基板は、前記第1アイランドが、前記第2アイランドと略同一のヤング率を有することが好ましい。これにより、基材の一方の主面と他方の主面における伸び率の差がより小さくなる。このため、アイランドに対する厚さ方向の歪みがより一層少なくなり、面方向に沿って伸縮を繰り返してもアイランドの剥離がより生じにくくなる。
また、本発明に係る伸縮性基板は、前記第1アイランドが、前記第2アイランドと異なるヤング率を有することが好ましい。これにより、伸縮性基板を、相対的にヤング率の小さいアイランド側の面が外側を向く様に、曲面を有する場所に貼着した場合に、相対的にヤング率の小さいアイランド側の基材の面の伸び率が、第1及び第2アイランドが同じヤング率を有する場合に比べて大きくなる。この結果、相対的にヤング率の小さい側のアイランドと基材との界面における引張応力を低減させることができ、曲面を有する場所に貼着したときのアイランドの剥離をより確実に防止することができる。
また、本発明に係る回路基板は、上記の伸縮性基板と、前記伸縮性基板上に設けられた配線と、前記複数のアイランドのうち少なくとも一つのアイランド上に設けられた電子部品と、を備えたことを特徴とする。
本発明に係る回路基板によれば、上記伸縮性基板に電子部品を搭載しているため、基材の伸縮を繰返したときのアイランドの剥離を防止し、電子部品の配置に関する設計の自由度が高い回路基板を提供することができる。
基材の伸縮を繰返したときのアイランドの剥離を防止し、電子部品の配置に関する設計の自由度が高い伸縮性基板及び回路基板を提供することができる。
図1は、本発明の第1実施形態における回路基板の断面図である。 図2(a)は、本発明の第1実施形態における伸縮性基板の平面図であり、図2(b)は、図2(a)のIIB-IIB線に沿った断面図である。 図3(a)は、本発明の第1実施形態における伸縮性基板の変形例を示す平面図であり、図3(b)は、図3(a)のIIIB-IIIB線に沿った断面図である。 図4は、本発明の第1実施形態における伸縮性基板の製造方法を示す工程図である。 図5(a)は、図4のステップS110を示す断面図であり、図5(b)は、図4のステップS120を示す断面図であり、図5(c)は、図4のステップS130を示す断面図であり、図5(d)は、図4のステップS140を示す断面図である。 図6は、本発明の第2実施形態における回路基板の断面図である。 図7(a)は、本発明の第2実施形態における伸縮性基板の平面図であり、図7(b)は、図7(a)のVIIB-VIIB線に沿った断面図である。 図8(a)は、本発明の第2実施形態における伸縮性基板の第1変形例を示す平面図であり、図8(b)は、図8(a)のVIIIB-VIIIB線に沿った断面図である。 図9(a)は、本発明の第2実施形態における伸縮性基板の第2変形例を示す平面図であり、図9(b)は、図9(a)のIXB-IXB線に沿った断面図である。 図10(a)は、本発明の第2実施形態における伸縮性基板の第3変形例を示す平面図であり、図10(b)は、図10(a)のXB-XB線に沿った断面図である。 図11は、本発明の第3実施形態における回路基板の断面図である。 図12(a)は、本発明の第3実施形態における伸縮性基板の平面図であり、図12(b)は、図12(a)のXIIB-XIIB線に沿った断面図である。 図13は、本発明の第4実施形態における回路基板の断面図である。 図14(a)は、本発明の第4実施形態における伸縮性基板の平面図であり、図14(b)は、図14(a)のXIVB-XIVB線に沿った断面図である。 図15は、本発明の第5実施形態における回路基板の断面図である。 図16(a)は、本発明の第5実施形態における伸縮性基板の平面図であり、図16(b)は、図16(a)のXVIB-XVIB線に沿った断面図である。 図17は、本発明の第5実施形態における回路基板の第1変形例を示す断面図である。 図18(a)は、本発明の第5実施形態における伸縮性基板の第1変形例を示す平面図であり、図18(b)は、図18(a)のXVIIIB-XVIIIB線に沿った断面図である。
(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態における回路基板の断面図、図2(a)及び図2(b)は本実施形態における伸縮性基板の平面図及び断面図である。
本実施形態における回路基板1は、図1に示すように、伸縮性基板10と、電子部品20と、配線30と、を備えている。この回路基板1は、例えば、人体に密着配置させて人体の動作に追随させる用途や、複雑な形状の物体の表面を覆うように配置される用途に使用される。
伸縮性基板10は、図2(a)及び図2(b)に示すように、伸縮性を有する基材11と、基材11に埋設されており、当該基材11よりも相対的に硬い円柱形状のアイランド15と、を備えている。また、アイランド15は、基材11の一方の主面111から露出するように基材11に埋設される二つの第1アイランド151,152と、基材11の他方の主面112から露出するように基材11に埋設される二つの第2アイランド156,157を有している。
基材11は、例えば、0.1[MPa]〜10[MPa]程度のヤング率を有する材料から構成されている。基材11を構成する材料としては、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、天然ゴム、アクリルゴム、熱可塑性エラストマー等のエラストマーを少なくとも含有した材料を例示することができる。
これに対し、アイランド15は、基材11を構成する材料のヤング率(E1)に対して相対的に大きいヤング率(E2)を有する材料から構成されており(E2>E1)、好ましくは、基材11を構成する材料のヤング率に対して2倍以上のヤング率を有する材料で構成されている(E2≧2×E1)。アイランド15を構成する材料としては、基材11を構成するエラストマーと同一のエラストマーにフィラーを添加したものを例示することができる。フィラーとしては、シリカ粉末、カーボンブラック、アルミナ粉末等を例示することができる。なお、フィラーの添加量は、所望のヤング率に応じて適宜設定されるが、当該アイランドの材料の全重量に対して1〜60重量%であることが好ましい。
このように、基材11を構成するエラストマーと同一のエラストマーにフィラーを添加することで、アイランド15のヤング率が基材11のヤング率に対して相対的に大きくなり、基材11に対してアイランド15を相対的に硬くすることができる。なお、基材11を構成するエラストマーと同一のエラストマーを主成分としつつ、基材11よりも架橋剤の配合比を多くしたり、基材11よりも硬化剤の配合比を多くすることで、アイランド15のヤング率を基材11のヤング率より大きくしてもよい。
また、本実施形態では、基材11を構成するエラストマーと同一のエラストマーを主成分とする材料でアイランド15を構成することで、基材11とアイランド15の密着性を向上させることができる。これにより、伸縮性基板10の伸縮の繰り返しに伴う基材11からのアイランド15の剥離を抑制することができる。
なお、アイランド15を構成する材料のヤング率が、基材11を構成する材料の第1のヤング率よりも相対的に大きければ、アイランド15を構成する材料は特に限定されない。例えば、基材11を構成するエラストマーとは異なるエラストマー、エラストマー以外の樹脂材料、セラミックス、或いは、ガラス等でアイランド15を構成してもよい。また、アイランド15が導電性を有してもよい場合には、金属材料でアイランド15を構成してもよい。
また、本実施形態におけるアイランド15は、二つの第1アイランド151,152と二つの第2アイランド156,157とが基材11の厚さ方向zで離間(図2(b)では距離t離れている)して配置されている。さらに、二つの第1アイランド151,152は基材11の長手方向xで離間しており、二つの第2アイランド156,157は基材11の長手方向xで離間して配置されている。また、基材11の平面視において(基材11の厚さ方向zから見たとき)、第1アイランド151,152に対向する他方の主面112側の領域には、第2アイランド156,157は配置されておらず、第2アイランド156,157に対向する一方の主面111の領域には、第1アイランド151,152は配置されておらず、第1アイランド151,152と第2アイランド156,157とは、基材11の長手方向xに向かうにしたがい基材11の厚さ方向zに互い違いに配置されている。なお、基材11の長手方向xが基材11の伸縮方向と同一であることが好ましい。
なお、図2(a)に示すように、本実施形態におけるアイランド15は、円柱形状を有しているが、アイランドの形状は特にこれに限定されず、矩形柱形状や多角柱形状としてもよく、電子部品20の形状等に応じて任意に設定することができる。
以上のような構成のアイランド15は、図2(b)に示すように、基材11の一方の主面111及び他方の主面112から露出するように基材11に埋設されており、当該アイランド15の表面が基材11の一方の主面111及び他方の主面112と実質的に同一平面上に位置している。このように、段差が発生しないように基材11にアイランド15を埋め込むことで、アイランド15と基材11の境界部分を跨ぐ配線30の断線を抑制することができる。
電子部品20は、例えば、ICデバイスや薄膜トランジスタ(TFT)等の素子であり、図1に示すように、伸縮性基板10のアイランド15上にそれぞれ実装されている。このように、基材11よりも相対的に硬いアイランド15に電子部品20を設けることで、基材11の伸縮に伴って電子部品20が破壊されてしまうのを防止することができる。なお、図1に示す例では、予め形成しておいた電子部品20をアイランド15に貼り付けているが、特にこれに限定されず、例えば、アイランド15上に電子部品20を直接造り込んでもよい。
配線30は、図1に示すように、基材11の一方の主面111及び他方の主面112上に設けられており、例えば、アイランド15上に実装された電子部品20同士を電気的に接続している。この配線30は、基材11の伸縮に追従するために伸縮性を有している。伸縮性を有する配線30としては、例えば、特開2012−54192号公報に開示されているものを用いることができる。
具体的には、この伸縮性配線30は、例えば、水性ポリウレタン分散液と導電性粒子から構成される導電性ペーストを伸縮性基板10に塗布し、当該導電性ペーストを乾燥させることで形成されている。この乾燥によってポリウレタン分散液が水分を含まないポリウレタンエラストマーとなり、このポリウレタンエラストマーが導電性粒子を結合するバインダとして機能することで、配線30に伸縮性が付与される。
以上のように、本実施形態によれば、基材11の一方の主面111から露出するように基材11に埋設される二つの第1アイランド151,152と、基材11の他方の主面112から露出するように基材11に埋設される少なくとも二つの第2アイランド156,157とを有しているため、基材11の一方の主面111と他方の主面112における伸び率の差が小さくなる。このため、アイランド15に対する厚さ方向の歪みが少なくなり、伸縮を繰り返してもアイランド15の剥離が生じにくくなる。また、第1アイランド151,152と第2アイランド156,157とが基材11の一方の主面111と他方の主面112に個別に配置されていることから、両主面111,112における各アイランド15の配置の自由度が高まる。さらに、第1アイランド151,152と第2アイランド156,157とが基材11の厚さ方向zで距離t離間しているため、第1アイランド151,152と第2アイランド156,157との間であって基材11の面方向にわたって連続的に伸縮性の材料が介在することになる。このため、表裏面に貫通するアイランドを有する基材に比べて、伸縮性基材全体の伸び率が高くなる。この結果、基材11の伸縮を繰返したときのアイランド15の剥離を防止し、伸縮性を確保しつつ電子部品20の配置に関する設計の自由度が高い伸縮性基板10及び回路基板1を提供することができる。
図3(a)は、本発明の第1実施形態における伸縮性基板の変形例を示す平面図であり、図3(b)は、図3(a)のIIIB-IIIB線に沿った断面図である。
本変形例に係る伸縮性基板10Bは、第1アイランド151B,152Bと第2アイランド156B,157Bとが基材11の幅方向yにずれて配置されている点で、第1実施形態と相違するが、それ以外の構成は第1実施形態と同様である。以下に、本変形例に係る伸縮性基板について説明する。なお、第1実施形態と同様の部分は説明を省略する。
本変形例に係る伸縮性基板10Bは、図3(a)及び図3(b)に示すように、二つの円柱形状の第1アイランド151B,152Bが、基材11の一方の主面111側に形成され、第1アイランド151B,152Bと同一形状の二つの第2アイランド156B,157Bが、基材11の他方の主面112側に形成されている。図3(a)に示すように、二つの第1アイランド151B,152B及び二つの第2アイランド156B,157Bは、基材11を平面視したときに、幅方向yにずれて配置されている。このようなアイランドの配置でも、第1実施形態と同様な効果を有している。
以下に、本実施形態における伸縮性基板10の製造方法について、図4及び図5を参照しながら説明する。
図4は、本発明の第1実施形態における伸縮性基板の製造方法を示す工程図、図5(a)は、図4のステップS110を示す断面図であり、図5(b)は、図4のステップS120を示す断面図であり、図5(c)は、図4のステップS130を示す断面図であり、図5(d)は、図4のステップS140を示す断面図である。
先ず、図4のステップS110において、下地基板40上にアイランド15を形成する。アイランド15の形成方法は、特に限定されず、例えば、アイランド用材料を印刷した後、硬化する方法により形成することができる。印刷方法は、材料の特性等に応じて任意の印刷法を選択することができる。例えば、金属マスクを用いた金属マスク印刷法及びスクリーン印刷に代表される孔版印刷法は、厚膜の印刷が可能であるため、アイランドの厚膜化が容易になるという利点を有する。なお、金属マスク印刷法における金属マスクの厚さは、アイランドの厚さに合わせて設定できる。また、印刷方法としては、ディスペンサー、インクジェット等を用いる無版印刷を用いることも可能である。
下地基板40の具体例としては、例えば、ガラス基板、金属基板、樹脂基板、セラミック基板等を例示することができる。また、アイランド用材料としては、例えば、上述したアイランド15を構成することとなる液状エラストマーを例示することができる。
なお、このステップS110におけるアイランドの形成方法は、上記の印刷法に特に限定されず、次の方法によってアイランドを形成してもよい。具体的には、金型等を用いてアイランドを成型した後に、当該アイランドを下地基板上に貼り付けてもよい。
次いで、図4のステップS120において、アイランド15が形成された下地基板40上に基材11を形成する。
具体的には、図5(b)に示すように、アイランド15が形成された下地基板40を容器50内に収容した後、この容器50内に基材用材料12を流し込む。基材用材料12としては、例えば、上述した基材11を構成することとなる液状エラストマーを用いることができる。そして、容器50内に流し込んだ液状エラストマーを常温で放置或いは加熱することで、当該液状エラストマーを硬化させる。
次いで、図4のステップS130において、図5(c)に示すように、硬化したエラストマーを容器50から取り出して、不要部分13を除去すると共に、下地基板40を基材11から剥離することで、一方の主面側にアイランド15が露出した第1伸縮性基板10aが完成する。また、同様の手順により、アイランド15の配置を調整した第2伸縮性基板10bを作製する。
そして、図4のステップS140において、図5(d)に示すように、上記方法で作製した第1及び第2伸縮性基板10a,10bを用意し、アイランド15が外側になるように配置して、第1及び第2伸縮性基板10a,10bを張り合わせることで、伸縮性基板10が完成する。
なお、上述の製法では、ステップS120において、液状エラストマーを硬化させることでアイランド15を基材11に埋め込んだが、特にこれに限定されない。例えば、金型内に架橋剤を配合した原料エラストマーとアイランドを配置して架橋成型処理を行うことでアイランド15を基材11に埋め込んでもよい。
(第2実施形態)
図6は、本発明の第2実施形態における回路基板の断面図であり、図7(a)は、本発明の第2実施形態における伸縮性基板の平面図であり、図7(b)は、図7(a)のVIIB-VIIB線に沿った断面図である。
本実施形態の回路基板1Cは、図6,図7(a),及び図7(b)に示すように、基材11の主面を平面視したとき、第1アイランド151C,152Cと第2アイランド156C,157Cとが一部重なるように対向して配置されている点で、第1実施形態と相違するが、それ以外の構成は第1実施形態と同様である。以下に、第2実施形態における回路基板について説明する。なお、第1実施形態と同様の部分は説明を省略する。
本実施形態の伸縮性基板10Cでは、図6,図7(a),及び図7(b)に示すように、二つの円柱形状の第1アイランド151C,152Cが、基材11の一方の主面111側に形成され、第1アイランド151C,152Cと同一形状の二つの第2アイランド156C,157Cが、基材11の他方の主面112側に形成されている。図7(a)に示すように、二つの第1アイランド151C,152C及び二つの第2アイランド156C,157Cは、基材11を平面視したときに、長手方向xに沿って配置されている。
そして、基材11の主面を平面視(基材11の厚さ方向zから見たとき)したとき、第1アイランド151Cの一部領域S1が第2アイランド156Cの一部領域S6と重なるように配置されている。また、第1アイランド152Cの一部領域S2が第2アイランド157Cの一部領域S7と重なるように配置されている。即ち、本実施形態では、二つの第1アイランド151C,152Cと二つの第2アイランド156C,157Cとが、対向位置からアイランドの半径程度長手方向xにずれて配置されている。
本実施形態の作用・効果について説明する。まず、基材11の一方の主面111側に第1アイランド151C,152Cが配置されている場合、第1アイランド151C,152Cが基材11に比べて相対的に硬いため、第1アイランド151Cから他方の主面112側の基材11の領域S26では、アイランドが両主面に形成されていない基材11の領域(例えば、第2アイランド156Cから第1アイランド151Cまでの領域S0)に比べて、基材11の伸び率が小さくなる。同様に、第1アイランド152Cから他方の主面112側の基材11の領域S27では、アイランドが両主面に形成されていない基材11の領域に比べて、基材11の伸び率が小さくなる。
本実施形態では、基材11の主面を平面視(基材11の厚さ方向zから見たとき)したとき、第1アイランド151Cの一部領域S1が第2アイランド156Cの一部領域S6と重なるように配置され、第1アイランド152Cの一部領域S2が第2アイランド157Cの一部領域S7と重なるように配置されている。このため、基材11の中でも相対的に伸び率の小さい領域S26に第2アイランド156Cの側面と基材11との界面I6が形成され、同様に相対的に伸び率の小さい領域S11に第1アイランド151Cの側面と基材11との界面I1が形成されることになる。また、基材11の中でも相対的に伸び率の小さい領域S27に第2アイランド157Cの側面と基材11との界面I7が形成され、同様に相対的に伸び率の小さい領域S12に第1アイランド152Cの側面と基材11との界面I2が形成されることになる。このため、第1アイランド151C,152C及び第2アイランド156C,157Cの側面と基材11と界面I1,I2,I6,I7における引張応力を低減させることができ、基材11の伸縮を繰返したときのアイランド15の剥離を確実に防止することができる。
なお、本実施形態では、第1アイランド151C,152Cと一部重なるように対向して配置される第2アイランド156C,157Cとの対が二つ設けられているが一対でも三対以上でも良い。また、対をなす第1アイランド151Cと第2アイランド156C、第1アイランド152Cと第2アイランド157Cは、伸縮方向にずれて配置されていることが好ましい。更に、この1対が伸縮方向に並んで配置されていることが好ましい。
図8(a)は、本発明の第2実施形態における伸縮性基板の第1変形例を示す平面図であり、図8(b)は、図8(a)のVIIIB-VIIIB線に沿った断面図である。
本変形例に係る伸縮性基板10Dは、図8(a)及び図8(b)に示すように、三つの第2アイランド156D,157D,158Dがあり、第1のアイランド151D,152Dでは、対向する第2のアイランドと重なる領域を2ヵ所有している点で、第2実施形態と相違するが、それ以外の構成は第2実施形態と同様である。以下に、本変形例に係る伸縮性基板について説明する。なお、第2実施形態と同様の部分は説明を省略する。
本変形例に係る伸縮性基板10Dは、図8(a)及び図8(b)に示すように、二つの円柱形状の第1アイランド151D,152Dが、基材11の一方の主面111側に形成され、第1アイランド151D,152Dと同一形状の三つの第2アイランド156D,157D,158Dが、基材11の他方の主面112側に形成されている。図8(a)に示すように、二つの第1アイランド151D,152D及び三つの第2アイランド156D,157D,158Dは、基材11を平面視したときに、長手方向xに沿って配置されている。
そして、基材11の主面を平面視したとき、第1アイランド151Dの一部領域S1が第2アイランド156Dの一部領域S6と重なるように配置されている。更に、第1アイランド151Dの他の一部領域S2が第2アイランド157Dの一部領域S7と重なるように配置されている。また、基材11の主面を平面視したとき、第1アイランド152Dの一部領域S3が第2アイランド157Dの他の一部領域S8と重なるように配置されている。更に、第1アイランド152Dの他の一部領域S4が第2アイランド158Dの一部領域S9と重なるように配置されている。
更に、第2アイランド157Dは、その一部領域S7と他の一部領域S8が、それぞれ第1アイランド151Dの一部領域S2と他のアイランドである第1アイランド152Dの一部領域S3に、重なるように配置されている。
以上のようなアイランドの配置により、第1アイランド151D,152D及び第2アイランド157Dでは、長手方向xに離れる二カ所の領域が、対向するアイランドと一部重なることになる。重なる領域におけるアイランド側面と基材との界面の引張応力が低減することから、第1アイランド151D,152D及び第2アイランド157Dは、引張応力が低減される界面の領域数が増えることになり、基材11の伸縮を繰返したときのアイランド15の剥離をより確実に防止することができる。
図9(a)は、本発明の第2実施形態における伸縮性基板の第2変形例を示す平面図であり、図9(b)は、図9(a)のIXB-IXB線に沿った断面図である。
本変形例に係る伸縮性基板10Eは、図9(a)及び図9(b)に示すように、一部領域が重なる第1アイランド151E,152Eと第2アイランド156E,157Eにおいて、基材11を平面視したときに、第1アイランド151E,152Eと第2アイランド156E,157Eとが、基材11の幅方向yにずれて配置されている点で第2実施形態と相違するが、それ以外の構成は第2実施形態と同様である。
なお、本変形例では第1アイランドと第2アイランドの対が二つであるが一対でも三対以上でも良い。
図10(a)は、本発明の第2実施形態における伸縮性基板の第3変形例を示す平面図であり、図10(b)は、図10(a)のXB-XB線に沿った断面図である。
本変形例に係る伸縮性基板10Fは、図10(a)及び図10(b)に示すように、一部領域が重なる第1アイランド151F,152Fと第2アイランド156F,157Fにおいて、基材11を平面視したときに、第1アイランド151Fの方が重なる第2アイランド156Fよりも面積が大きく,第2アイランド157Fの方が重なる第1アイランド152Fよりも面積が大きい点で第2実施形態と相違するが、それ以外の構成は第2実施形態と同様である。即ち、本変形例では、第1アイランド151F,152F同士又は第2アイランド156F,157F同士の面積が異なっていても良い。
なお、本変形例では第1アイランドと第2アイランドの対が二つであるが一対でも三対以上でも良い。
(第3実施形態)
図11は、本発明の第3実施形態における回路基板の断面図であり、図12(a)は、本発明の第3実施形態における伸縮性基板の平面図であり、図12(b)は、図12(a)のXIIB-XIIB線に沿った断面図である。
本実施形態の回路基板1Gは、図11,図12(a),及び図12(b)に示すように、基材11の平面視において、同心円状になるように、第1アイランド152Gが第2アイランド157Gの外縁よりも内側に納まるよう、第2アイランド156Gが第1アイランド151Gの外縁よりも内側に納まるように、それぞれ互いに対向して配置されている点で、第1実施形態と相違するが、それ以外の構成は第1実施形態と同様である。以下に、第3実施形態における回路基板について説明する。なお、第1実施形態と同様の部分は説明を省略する。
なお、本実施形態におけるアイランド15の配置位置は、上記の通りに限定されず、例えば、基材11の平面視において、第1アイランド152Gの中心点と第2アイランド157Gの中心点とが互いにずれているように、第1アイランド152Gが第2アイランド157Gの外縁よりも内側に納まるよう配置されていても良い。また、第1アイランド151Gと第2アイランド156Gについても同様に配置されていても良い。
なお、図12(a)に示すように、本実施形態におけるアイランド15は、円柱形状を有しているが、第1アイランド152Gが第2アイランド157Gの外縁よりも内側に納まり、第2アイランド156Gが第1アイランド151Gの外縁よりも内側に納まれば、アイランドの形状は特にこれに限定されず、矩形柱形状、多角柱形状または楕円柱形状としてもよく、電子部品20の形状等に応じて任意に設定することができる。
本実施形態の回路基板1Gでは、基材11の主面111を平面視したとき、第1アイランド152G又は第2アイランド156Gが対向する第2アイランド157G又は第1アイランド151Gの外縁よりも内側に納まるように配置されているため、第1アイランド151G,152Gおよび第2アイランド156G,157Gの面積がそれぞれ異なる。これに伴い、相対的に面積の小さい第1アイランド152Gおよび第2アイランド156Gの剛性が相対的に面積の大きい第1アイランド151Gおよび第2アイランド157Gよりも小さくなる。このため、このような場合の伸縮性基板10Gを、相対的に面積の小さい第1アイランド152Gまたは第2アイランド156Gの面が外側を向く様に、曲面を有する場所(例えば生体やロボットの関節付近)に貼着した場合に、相対的に面積の小さい第1アイランド152Gまたは第2アイランド156G側の基材11の面の伸び率が、相対的に面積の大きい第1アイランド151Gまたは第2アイランド157G側の基材11の面に比べて大きくなる。これにより、相対的に面積の小さい第1アイランド152Gまたは第2アイランド156Gと基材11との界面における引張応力を低減させることができ、曲面を有する場所に貼着してもアイランド15の剥離が生じにくくなる。
この結果、基材11の伸縮を繰返したときのアイランド15の剥離を防止し、伸縮性を確保しつつ、曲面を有する場所に貼着したときのアイランドの剥離を防止することが可能な伸縮性基板10G及び回路基板1Gを提供することができる。
なお、本実施形態では、第1アイランド151Gの剛性が第2アイランド156Gの剛性よりも大きく、第2アイランド157Gの剛性が第1アイランド152Gの剛性よりも大きくなるように各種パラメータ値を設定することができる。例えば、少なくともアイランド15が下記(1)式を満たし、基材11の主面111を平面視したときに、第1アイランド152Gが第2アイランド157Gの外縁よりも内側に納まり、第2アイランド156Gが第1アイランド151Gの外縁よりも内側に納まるようにアイランド15の厚さや材料を選択すれば、第1アイランド152Gまたは第2アイランド156Gと基材11との界面における引張応力をより確実に低減させることができる。このため、曲面を有する場所に貼着したときのアイランド15の剥離をより一層確実に防止することができる。
E3>E4・・・(1)
但し、上記(1)式において、E3は第1アイランド151Gおよび第2アイランド157Gのヤング率、E4は第1アイランド152Gおよび第2アイランド156Gのヤング率である。
また、本変形例の伸縮性基板10Gでは、少なくともアイランド15がそれぞれ、下記(2)式を満たせば、第1アイランド152Gまたは第2アイランド156Gと基材11との界面における引張応力をより確実に低減させることができ、曲面を有する場所に貼着したときのアイランド15の剥離をより一層確実に防止することができる。
t1>t2・・・(2)
但し、上記(2)式において、t1は第1アイランド151Gおよび第2アイランド157Gの厚さ、t2は第1アイランド152Gおよび第2アイランド156Gの厚さである。
また、本実施形態の伸縮性基板10Gは、少なくとも、基材11の主面111を平面視したとき、第1アイランド151G,152G又は第2アイランド156G,157Gが対向する第2アイランド156G,157G又は第1アイランド151G,152Gの外縁よりも内側に納まるように配置され、第1アイランド151Gの剛性が第2アイランド156Gの剛性よりも大きく、第2アイランド157Gの剛性が第1アイランド152Gの剛性よりも大きければ、他のアイランド間での面積の大小関係は特に限定されない。例えば、第1アイランド151Gの面積と第2アイランド157Gの面積とが異なっていても良いし、第1アイランド152Gの面積と第2アイランド156Gの面積とが異なっていても良い。
また、基材11の主面111を平面視したとき、第2アイランド156Gの面積が第1アイランド151Gの面積よりも小さくなるように設計し、第2アイランド157Gの面積が第1アイランド152Gの面積よりも小さくなるように設計しても良い。この場合、本発明に係る伸縮性基板10Gは、第1アイランド151G,152G、第2アイランド156G,157Gにおける、基材11の主面111を平面視したときの面積の関係として、少なくとも下記(3)式を満たしている。
A1>A2・・・(3)
但し、上記(3)式において、A1は基材11の主面111を平面視したときの第1アイランド151Gおよび第1アイランド152Gの面積、A2は基材11の主面111を平面視したときの第2アイランド156Gおよび第2アイランド157Gの面積である。
また、この場合、上記と同様に、第1アイランド151Gの剛性が第2アイランド156Gの剛性よりも大きくなるよう、第1アイランド152Gの剛性が第2アイランド157Gの剛性よりも大きくなるように各種パラメータ値を設定することができる。
なお、本実施形態では、基材11の主面を平面視したとき、第1アイランド151G,152Gと対向して配置される第2アイランド156G,157Gとの対が二つ設けられているが一対でも三対以上でも良い。
本実施形態の伸縮性基板10Gは、少なくとも、基材11の主面111を平面視したとき、第1アイランド151G,152G又は第2アイランド156G,157Gが対向する第2アイランド156G,157G又は第1アイランド151G,152Gの外縁よりも内側に納まるように配置され、第1アイランド151Gの剛性が第2アイランド156Gの剛性よりも大きく、第2アイランド157Gの剛性が第1アイランド152Gの剛性よりも大きければ、特に製法や材料は限定されず、上述した製法や材料を用いて作製することができる。また、上記(3)式を満たし、第1アイランド151Gの剛性が第2アイランド156Gの剛性よりも大きく、第1アイランド152Gの剛性が第2アイランド157Gの剛性よりも大きい場合についても同様に、特に製法や材料は限定されず、上述した製法や材料を用いて作製することができる。
(第4実施形態)
図13は、本発明の第4実施形態における回路基板の断面図であり、図14(a)は、本発明の第4実施形態における伸縮性基板の平面図であり、図14(b)は、図14(a)のXIVB-XIVB線に沿った断面図である。
本実施形態の回路基板1Hは、図13,図14(a)及び図14(b)に示すように、基材11の平面視において、第1アイランド151H,152Hと第2アイランド156H,157Hとが互いに略全ての領域で重なるように対向して配置されている点で、第1実施形態と相違するが、それ以外の構成は第1実施形態と同様である。以下に、第4実施形態における回路基板について説明する。なお、第1実施形態と同様の部分は説明を省略する。
本実施形態におけるアイランド15は、基材11の断面視において(基材11の幅方向yから見たとき)、第1アイランド151H,152Hと第2アイランド156H,157Hのそれぞれの両端部の位置が基材11の長手方向xで略同一になるように対向して配置されている。なお、基材11の長手方向xが基材11の伸縮方向と同一であることが好ましい。
このように、本実施形態では、基材11の主面111を平面視したとき、第1アイランド151H,152Hと第2アイランド156H,157Hとが互いに略全ての領域で重なるように対向して配置されているため、アイランド15に対する厚さ方向の歪みが少なくなり、伸縮を繰り返してもアイランド15の剥離が生じにくくなる。この結果、基材11の伸縮を繰返したときのアイランド15の剥離を防止し、伸縮性の確保が可能な伸縮性基板10H及び回路基板1Hを提供することができる。
なお、以上説明した伸縮性基板10Hは、第1アイランド151Hが第2アイランド156Hと、第1アイランド152Hが第2アイランド157Hと略同一のヤング率を有していても良い。
これにより、第1アイランド151Hが第2アイランド156Hと、もしくは、第1アイランド152Hが第2アイランド157Hと異なるヤング率を有している場合に比べ、基材11の一方の主面111と他方の主面112における伸び率の差が小さくなる。このため、アイランド15に対する厚さ方向の歪みがより一層少なくなり、面方向に沿って伸縮を繰り返してもアイランド15の剥離がより生じにくくなる。
なお、本実施形態では、基材11の主面を平面視したとき、第1アイランド151H,152Hが略全ての領域で重なるように対向して配置される第2アイランド156H,157Hとの対が二つ設けられているが一対でも三対以上でも良い。
本実施形態に係る伸縮性基板10Hは、基材11の平面視において、第1アイランド151H,152Hと第2アイランド156H,157Hとが互いに略全ての領域で重なるように対向して配置されていれば、特に製法や材料は限定されず、上述した製法や材料を用いて作製することができる。
(第5実施形態)
図15は、本発明の第5実施形態における回路基板の断面図であり、図16(a)は、本発明の第5実施形態における伸縮性基板の平面図であり、図16(b)は、図16(a)のXVIB-XVIB線に沿った断面図である。
本実施形態の回路基板1Iは、図15,図16(a),及び図16(b)に示すように、第1アイランド151Iが、第2アイランド156Iと異なるヤング率を有しており、第1アイランド152Iが、第2アイランド157Iと異なるヤング率を有している点で、第1実施形態と相違するが、それ以外の構成は第1実施形態と同様である。以下に、第5実施形態における回路基板について説明する。なお、第1実施形態と同様の部分は説明を省略する。
本実施形態の伸縮性基板10Iでは、図15,図16(a),及び図16(b)に示すように、二つの円柱形状の第1アイランド151I,152Iが、基材11の一方の主面111側に形成され、第1アイランド151I,152Iと同一形状の二つの第2アイランド156I,157Iが、基材11の他方の主面112側に形成されている。図16(a)に示すように、二つの第1アイランド151I,152I及び二つの第2アイランド156I,157Iは、基材11を平面視したときに、互いに略全ての領域で重なるように対向して配置されている。また、図16(b)に示すように、二つの第1アイランド151I,152I及び二つの第2アイランド156I,157Iは、基材11を断面視したときに、それらの両端部の位置が基材11の長手方向xで略同一になるように対向して配置されている。
また、本実施形態に係る伸縮性基板10Iは、第1アイランド151I,152I、第2アイランド156I,157Iにおけるヤング率の関係として、少なくとも下記(4)式を満たしている。
E5>E6・・・(4)
但し、上記(4)式において、E5は第1アイランド151Iおよび第2アイランド157Iのヤング率、E6は第1アイランド152Iおよび第2アイランド156Iのヤング率である。
以上のように、本実施形態によれば、第2アイランド156Iのヤング率E6が第1アイランド151Iのヤング率E5よりも小さくなり、第1アイランド152Iのヤング率E6が第2アイランド157Iのヤング率E5よりも小さくなる。このため、このような伸縮性基板10Iを、相対的にヤング率が小さい第1アイランド152Iまたは第2アイランド156I側の面が外側を向く様に、曲面を有する場所(例えば生体やロボットの関節付近)に貼着した場合、第1アイランド152Iまたは第2アイランド156I側の基材11の面の伸び率が、下記(5)式を満たしている場合に比べて大きくなる。
E5=E6・・・(5)
このため、相対的にヤング率が小さい第1アイランド152Iまたは第2アイランド156Iと基材11との界面における引張応力を低減させることができ、曲面を有する場所に貼着したときのアイランド15の剥離をより確実に防止することができる。
また、本実施形態の伸縮性基板10Iは、少なくとも上記(4)式を満たしていれば、他のアイランド間でのヤング率の大小関係は特に限定されない。例えば、第1アイランド151Iのヤング率と第2アイランド157Iのヤング率とが異なっていても良いし、第1アイランド152Iのヤング率と第2アイランド156Iのヤング率とが異なっていても良い。
また、第2アイランド156Iのヤング率が第1アイランド151Iのヤング率よりも小さくなるように設計し、第2アイランド157Iのヤング率が第1アイランド152Iのヤング率よりも小さくなるようにヤング率を設計しても良い。この場合、本発明に係る伸縮性基板10Iは、第1アイランド151I,152I、第2アイランド156I,157Iにおけるヤング率の関係として、少なくとも下記(6)式を満たしている。
E7>E8・・・(6)
但し、上記(6)式において、E7は第1アイランド151Iおよび第1アイランド152Iのヤング率、E8は第2アイランド156Iおよび第2アイランド157Iのヤング率である。
また、本実施形態に係る伸縮性基板10Iは、少なくとも上記(4)式または(6)式を満たしていれば、特に製法や材料は限定されず、上述した製法や材料を用いて作製することができる。
図17は、本発明の第5実施形態における回路基板の第1変形例を示す断面図であり、図18(a)は、本発明の第5実施形態における伸縮性基板の第1変形例を示す平面図であり、図18(b)は、図18(a)のXVIIIB-XVIIIB線に沿った断面図である。
本変形例の回路基板1Jは、図17,図18(a),及び図18(b)に示すように、第1アイランド151Jが、第2アイランド156Jと異なる厚さを有しており、第1アイランド152Jが、第2アイランド157Jと異なる厚さを有している点で、第1実施形態と相違するが、それ以外の構成は第1実施形態と同様である。以下に、本変形例における伸縮性基板について説明する。なお、第1実施形態と同様の部分は説明を省略する。
本変形例の伸縮性基板10Jでは、図17,図18(a),及び図18(b)に示すように、二つの円柱形状の第1アイランド151J,152Jが、基材11の一方の主面111側に形成され、第1アイランド151J,152Jと同一形状の二つの第2アイランド156J,157Jが、基材11の他方の主面112側に形成されている。図18(a)に示すように、二つの第1アイランド151J,152J及び二つの第2アイランド156J,157Jは、基材11を平面視したときに、互いに略全ての領域で重なるように対向して配置されている。また、図18(b)に示すように、二つの第1アイランド151J,152J及び二つの第2アイランド156J,157Jは、基材11を断面視したときに、それらの両端部の位置が基材11の長手方向xで略同一になるように対向して配置されている。
また、本変形例に係る伸縮性基板10Jは、第1アイランド151J,152J、第2アイランド156J,157Jにおける厚さの関係として、少なくとも下記(7)式を満たしている。
t1>t2・・・(7)
但し、上記(7)式において、t1は第1アイランド151Jおよび第2アイランド157Jの厚さ、t2は第1アイランド152Jおよび第2アイランド156Jの厚さである。
以上のように、本変形例によれば、第2アイランド156Jの厚さt2が第1アイランド151Jの厚さt1よりも小さくなり、第1アイランド152Jの厚さt2が第2アイランド157Jの厚さt1よりも小さくなる。これにより、相対的に厚さが小さい第1アイランド152Jおよび第2アイランド156Jの剛性が第1アイランド151Jおよび第2アイランド157Jよりも小さくなる。このため、このような伸縮性基板10Jを、相対的に厚さが小さい第1アイランド152Jまたは第2アイランド156J側の面が外側を向く様に、曲面を有する場所(例えば生体やロボットの関節付近)に貼着した場合、第1アイランド152Jまたは第2アイランド156J側の基材11の面の伸び率が、下記(5)式を満たしている場合に比べて大きくなる。
t1=t2・・・(8)
このため、相対的に厚さが小さい第1アイランド152Jまたは第2アイランド156Jと基材11との界面における引張応力を低減させることができ、曲面を有する場所に貼着したときのアイランド15の剥離をより確実に防止することができる。
なお、本変形例では、第1アイランド151Jの剛性が第2アイランド156Jの剛性よりも大きく、第2アイランド157Jの剛性が第1アイランド152Jの剛性よりも大きくなるように各種パラメータ値を設定することができる。例えば、少なくともアイランド15がそれぞれ、下記(9)式を満たせば、第1アイランド152Jまたは第2アイランド156Jと基材11との界面における引張応力をより確実に低減させることができ、曲面を有する場所に貼着したときのアイランド15の剥離をより一層確実に防止することができる。
E9>E10・・・(9)
但し、上記(9)式において、E9は第1アイランド151Jおよび第2アイランド157Jのヤング率、E10は第1アイランド152Jおよび第2アイランド156Jのヤング率である。
また、本変形例の伸縮性基板10Jでは、少なくともアイランド15がそれぞれ、下記(10)式を満たせば、第1アイランド152Jまたは第2アイランド156Jと基材11との界面における引張応力をより確実に低減させることができ、曲面を有する場所に貼着したときのアイランド15の剥離をより一層確実に防止することができる。
A3>A4・・・(10)
但し、上記(10)式において、A3は基材11の主面111を平面視したときの第1アイランド151Jおよび第2アイランド157Jの面積、A4は基材11の主面111を平面視したときの第1アイランド152Jおよび第2アイランド156Jの面積である。
また、本変形例の伸縮性基板10Jは、少なくとも上記(7)式を満たし、第1アイランド151Jの剛性が第2アイランド156Jの剛性よりも大きく、第2アイランド157Jの剛性が第1アイランド152Jの剛性よりも大きければ、他のアイランド間での厚さの大小関係は特に限定されない。例えば、第1アイランド151Jの厚さと第2アイランド157Jの厚さとが異なっていても良いし、第1アイランド152Jの厚さと第2アイランド156Jの厚さとが異なっていても良い。
また、第2アイランド156Jの厚さが第1アイランド151Jの厚さよりも小さくなるように設計し、第2アイランド157Jの厚さが第1アイランド152Jの厚さよりも小さくなるように厚さを設計しても良い。この場合、本発明に係る伸縮性基板10Jは、第1アイランド151J,152J、第2アイランド156J,157Jにおける厚さの関係として、少なくとも下記(11)式を満たしている。
t3>t4・・・(11)
但し、上記(11)式において、t3は第1アイランド151Jおよび第1アイランド152Jの厚さ、t4は第2アイランド156Jおよび第2アイランド157Jの厚さである。
また、この場合、上記と同様に、第1アイランド151Jの剛性が第2アイランド156Jの剛性よりも大きくなるよう、第1アイランド152Jの剛性が第2アイランド157Jの剛性よりも大きくなるように各種パラメータ値を設定することができる。
また、本変形例の伸縮性基板10Jは、少なくとも上記(7)式を満たし、第1アイランド151Jの剛性が第2アイランド156Jの剛性よりも大きく、第2アイランド157Jの剛性が第1アイランド152Jの剛性よりも大きければ、特に製法や材料は限定されず、上述した製法や材料を用いて作製することができる。例えば、第1実施形態の製造方法と同様にして作製できる。すなわち、先ず、図5(a)と同様に、下地基板40上にアイランド15をそれぞれが異なる高さになるよう二つ形成する。後は、図5(b)〜図5(d)と同様の方法により、伸縮性基板10Jを完成することができる。また、上記(11)式を満たし、第1アイランド151Jの剛性が第2アイランド156Jの剛性よりも大きく、第1アイランド152Jの剛性が第2アイランド157Jの剛性よりも大きい場合についても同様に、特に製法や材料は限定されず、上述した製法や材料を用いて作製することができる。
なお、本変形例において、アイランド15の厚さが、図5(d)における第1伸縮性基板10aと第2伸縮性基板10bとの境界線を越えるような伸縮性基板については、下記の方法にて作製することができる。すなわち、伸縮性基板10Jの周囲と同程度の大きさの型を用意し、アイランド15を型の中に所定の位置に適宜配置した後、この型に液状の基材用材料12を流し込む。つぎに、流し込んだ基材用材料12を常温で放置或いは加熱することで、当該基材用材料12を硬化させる。そして、硬化した基材用材料12を型から取り出すことで完成する。
なお、以上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。
1,1C,1G,1H,1I,1J…回路基板、10,10B,10C,10D,10E,10F,10G,10H,10I,10J…伸縮性基板、10a…第1伸縮性基板、10b…第2伸縮性基板、11…基材、12…基材用材料、13…不要部分、15…アイランド、20…電子部品、30…配線(伸縮性配線)、40…下地基板、50…容器、111…一方の主面、112…他方の主面,151,152,151B,152B,151C,152C,151D,152D,151E,152E,151F,152F,151G,152G,151H,152H,151I,152I,151J,152J…第1アイランド、156,157,156B,157B,156C,157C,156D,157D,158D,156E,157E,156F,157F,156G,157G,156H,157H,156I,157I,156J,157J…第2アイランド、I1,I2,I6,I7…界面、S0…領域、S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8,S9,S11,S12,S13,S26,S27…一部領域。

Claims (9)

  1. 伸縮性を有する基材と、前記基材に埋設されると共に、前記基材よりも相対的に硬い複数のアイランドと、を備え、
    前記複数のアイランドは、前記基材の一方の主面から露出するように前記基材に埋設される少なくとも1つの第1アイランドと、前記基材の他方の主面から露出するように前記基材に埋設される少なくとも1つの第2アイランドを有しており、前記第1アイランドと前記第2アイランドとが基材の厚さ方向で離間していることを特徴とする伸縮性基板。
  2. 前記基材の主面を平面視したとき、前記第1アイランドの一部の領域が前記第2アイランドの一部の領域と重なるように配置されていることを特徴とする請求項1記載の伸縮性基板。
  3. 前記基材の主面を平面視したとき、前記第1アイランドの一部の領域が2つ以上の前記第2アイランドの一部の領域と重なるように配置されていることを特徴とする請求項2記載の伸縮性基板。
  4. 前記第1アイランドと前記第2アイランドとが互いに対向して配置されており、前記基材の主面を平面視したとき、前記第1又は前記第2アイランドが対向する前記第2又は前記第1アイランドの領域内に納まるように配置されていることを特徴とする請求項1又は2記載の伸縮性基板。
  5. 前記基材の主面を平面視したとき、前記第1アイランドと前記第2アイランドとが互いに略全ての領域で重なるように対向して配置されていることを特徴とする請求項4記載の伸縮性基板。
  6. 前記基材は、第1のヤング率を有する第1の材料から構成され、前記複数のアイランドは、前記第1のヤング率よりも相対的に大きい第2のヤング率を有する第2の材料から構成されており、前記第1の材料は、少なくともエラストマーを含有しており、前記第2の材料は、前記第1の材料を構成するエラストマーと同一のエラストマーを主成分として含有していることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の伸縮性基板。
  7. 前記第1アイランドが、前記第2アイランドと略同一のヤング率を有することを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の伸縮性基板。
  8. 前記第1アイランドが、前記第2アイランドと異なるヤング率を有することを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の伸縮性基板。
  9. 請求項1〜8の何れか1項に記載の伸縮性基板と、前記伸縮性基板上に設けられた配線と、前記複数のアイランドのうち少なくとも一つのアイランド上に設けられた電子部品と、を備えたことを特徴とする回路基板。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI20165054A (fi) * 2016-01-28 2017-07-29 Clothing Plus Mbu Oy Joustava piirilevy
JP7272074B2 (ja) * 2019-04-08 2023-05-12 大日本印刷株式会社 配線基板及び配線基板の製造方法
JP7097918B2 (ja) * 2020-01-21 2022-07-08 Nissha株式会社 シート状デバイス及びその製造方法
JP7015952B1 (ja) 2021-04-12 2022-02-03 大日本印刷株式会社 配線基板及び配線基板の製造方法

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04162788A (ja) * 1990-10-26 1992-06-08 Olympus Optical Co Ltd 電気基板
US5428853A (en) * 1993-12-29 1995-07-04 The Ahrens-Fox Fire Engine Company Fireman's combination tool assembly
US6299053B1 (en) * 1998-08-19 2001-10-09 Kulicke & Soffa Holdings, Inc. Isolated flip chip or BGA to minimize interconnect stress due to thermal mismatch
JP2006019321A (ja) * 2004-06-30 2006-01-19 Toray Eng Co Ltd 回路基板及びその製造方法
WO2007119608A1 (ja) * 2006-03-31 2007-10-25 Nec Corporation 配線基板、実装基板及び電子装置
JP2008098370A (ja) * 2006-10-11 2008-04-24 Sony Corp 配線パターン形成方法と配線基板およびそれを用いた電子機器
JP2008177259A (ja) * 2007-01-17 2008-07-31 Mitsuboshi Belting Ltd 回路基板
WO2011099851A1 (en) * 2010-02-09 2011-08-18 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Component placement on flexible and/or stretchable substrates
JP2011249376A (ja) * 2010-05-24 2011-12-08 Fujikura Ltd フレキシブル配線基板
US8207473B2 (en) * 2008-06-24 2012-06-26 Imec Method for manufacturing a stretchable electronic device
JP2012214698A (ja) * 2011-03-30 2012-11-08 Nitto Denko Corp 伸長性有機基材
US8329493B2 (en) * 2009-03-20 2012-12-11 University Of Utah Research Foundation Stretchable circuit configuration
WO2014080470A1 (ja) * 2012-11-21 2014-05-30 東海ゴム工業株式会社 柔軟導電部材およびそれを用いたトランスデューサ
JP2014162124A (ja) * 2013-02-26 2014-09-08 Fujikura Ltd 伸縮性基板、その製造方法、及び伸縮性基板を備える電子部品
JP2014162125A (ja) * 2013-02-26 2014-09-08 Fujikura Ltd 伸縮性基板、その製造方法、及び伸縮性基板を備える電子部品
WO2014203586A1 (ja) * 2013-06-19 2014-12-24 株式会社フジクラ 伸縮性基板、回路基板、及び伸縮性基板の製造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4277233B2 (ja) * 2007-01-18 2009-06-10 セイコーエプソン株式会社 配線基板の製造方法

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04162788A (ja) * 1990-10-26 1992-06-08 Olympus Optical Co Ltd 電気基板
US5428853A (en) * 1993-12-29 1995-07-04 The Ahrens-Fox Fire Engine Company Fireman's combination tool assembly
US6299053B1 (en) * 1998-08-19 2001-10-09 Kulicke & Soffa Holdings, Inc. Isolated flip chip or BGA to minimize interconnect stress due to thermal mismatch
JP2006019321A (ja) * 2004-06-30 2006-01-19 Toray Eng Co Ltd 回路基板及びその製造方法
WO2007119608A1 (ja) * 2006-03-31 2007-10-25 Nec Corporation 配線基板、実装基板及び電子装置
JP2008098370A (ja) * 2006-10-11 2008-04-24 Sony Corp 配線パターン形成方法と配線基板およびそれを用いた電子機器
JP2008177259A (ja) * 2007-01-17 2008-07-31 Mitsuboshi Belting Ltd 回路基板
US8207473B2 (en) * 2008-06-24 2012-06-26 Imec Method for manufacturing a stretchable electronic device
US8329493B2 (en) * 2009-03-20 2012-12-11 University Of Utah Research Foundation Stretchable circuit configuration
WO2011099851A1 (en) * 2010-02-09 2011-08-18 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Component placement on flexible and/or stretchable substrates
JP2011249376A (ja) * 2010-05-24 2011-12-08 Fujikura Ltd フレキシブル配線基板
JP2012214698A (ja) * 2011-03-30 2012-11-08 Nitto Denko Corp 伸長性有機基材
WO2014080470A1 (ja) * 2012-11-21 2014-05-30 東海ゴム工業株式会社 柔軟導電部材およびそれを用いたトランスデューサ
JP2014162124A (ja) * 2013-02-26 2014-09-08 Fujikura Ltd 伸縮性基板、その製造方法、及び伸縮性基板を備える電子部品
JP2014162125A (ja) * 2013-02-26 2014-09-08 Fujikura Ltd 伸縮性基板、その製造方法、及び伸縮性基板を備える電子部品
WO2014203586A1 (ja) * 2013-06-19 2014-12-24 株式会社フジクラ 伸縮性基板、回路基板、及び伸縮性基板の製造方法

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