WO2014203586A1

WO2014203586A1 - 伸縮性基板、回路基板、及び伸縮性基板の製造方法

Info

Publication number: WO2014203586A1
Application number: PCT/JP2014/059179
Authority: WO
Inventors: 半村　哲
Original assignee: 株式会社フジクラ
Priority date: 2013-06-19
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2014-12-24
Also published as: TW201511632A; JP6002322B2; JPWO2014203586A1

Abstract

　伸縮性基板（１０）は、伸縮性を有する基材（１１）と、基材（１１）に埋設されていると共に、基材（１１）よりも相対的に硬いアイランド（１５）と、を備え、アイランド（１５）は、外側に向かうに従って漸次的または段階的に薄くなる第１の部分を、アイランド（１５）の外縁の少なくとも一部に有する。さらに、回路基板（１）として、アイランド（１５）上に設けられ、アイランド（１５）と重なるように基材（１１）上に電子部品（２０）を設け、電子部品（２０）どうしを配線（３０）で接続する。当該伸縮性基板（１０）は、基材（１１）とアイランド（１５）の間での伸び率の変化（硬度変化）を緩やかとし、基材（１１）とアイランド（１５）の境界部分での配線（３０）への応力集中を弱めることにより、配線（３０）の断線を抑制する。

Description

伸縮性基板、回路基板、及び伸縮性基板の製造方法

　本発明は、伸縮性基板、回路基板、及び伸縮性基板の製造方法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、２０１３年６月１９日に日本国に出願された特願２０１３－１２８３３３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。

　回路素子を持つ個別の硬い複数のアイランドと、導電性材料により形成される信号伝達層を含み、隣接するアイランド同士を接続する接続部と、を備えた弾性変形可能な集積回路装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

特表２００９－５３３８３９号公報

　上記の技術では、アイランドが接続部の表面から突出しており、アイランドと接続部の境界部分には段差が形成され、配線がこの段差を跨いでいる。また、集積回路装置が伸長した際には、当該境界部分で伸びが大きく変化して配線に応力が集中する。このため、当該境界部分で配線に断線が生じやすいという問題がある。

　本発明が解決しようとする課題は、配線の断線を抑制することが可能な伸縮性基板、回路基板、及びその伸縮性基板の製造方法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、前記基材に埋設されていると共に、前記基材よりも相対的に硬いアイランドと、を備え、前記アイランドは、外側に向かうに従って漸次的又は段階的に薄くなる第１の部分を、前記アイランドの外縁の少なくとも一部に有することを特徴とする。

　［２］上記発明において、前記アイランドは、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ており、前記アイランドの表面は、前記基材の一方の主面と実質的に同一平面上に位置していてもよい。

　［３］上記発明において、前記アイランドは、前記アイランドの全面が前記基材で覆われるように前記基材に埋設されていてもよい。

　［４］上記発明において、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てもよい。

　［５］上記発明において、前記アイランドは、前記アイランドの厚さが一定である第２の部分を有し、前記第１の部分は、前記第２の部分から前記アイランドの外縁まで延在していてもよい。

　［６］上記発明において、前記アイランドは、前記アイランドの厚さが最も厚くなる頂点を有し、前記第１の部分は、前記頂点から前記アイランドの外縁まで延在していてもよい。

　［７］上記発明において、前記頂点部分は、前記アイランドの中心に対して偏心していてもよい。

　［８］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、前記アイランド上に設けられ、又は、前記アイランドと重なるように前記基材上に設けられた電子部品と、を備えたことを特徴とする。

　［９］本発明に係る伸縮性基板の製造方法は、上記の伸縮性基板の製造方法であって、前記アイランドを形成する第１の工程と、前記アイランドを前記基材に埋設する第２の工程と、を備えており、前記第１の工程は、印刷面積が徐々に小さくなるようにアイランド用材料を複数回重ねて印刷することで、前記アイランドを形成することを含むことを特徴とする。

　［１０］本発明に係る伸縮性基板の製造方法は、上記の伸縮性基板の製造方法であって、前記アイランドを形成する第１の工程と、前記アイランドを前記基材に埋設する第２の工程と、を備えており、前記第１の工程は、型を用いて前記アイランドを成型することを含むことを特徴とする。

　［１１］本発明に係る伸縮性基板の製造方法は、上記の伸縮性基板の製造方法であって、前記アイランドを形成する第１の工程と、前記アイランドを前記基材に埋設する第２の工程と、を備えており、前記第１の工程は、アイランド用材料を印刷した後に前記アイランド用材料の外縁を加工することで、前記アイランドを形成することを含むことを特徴とする。

　［１２］本発明に係る伸縮性基板の製造方法は、上記の伸縮性基板の製造方法であって、凹部を有する前記基材の少なくとも一部を形成する第１の工程と、前記凹部内にアイランド用材料を充填することで、前記アイランドを形成する第２の工程と、を備えたことを特徴とする。

　本発明では、アイランドが基材に埋設されていると共に外側に向かうに従って漸次的又は段階的に薄くなる第１の部分を外縁の少なくとも一部に有しているので、配線の断線を抑制することができる。

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は、図２（ｂ）におけるIII部の拡大図である。図４は、本発明の第１実施形態におけるアイランドの第１変形例を示す断面図である。図５は、本発明の第１実施形態におけるアイランドの第２変形例を示す断面図である。図６は、本発明の第１実施形態におけるアイランドの第３変形例を示す断面図である。図７は、本発明の第１実施形態におけるアイランドの第４変形例を示す断面図である。図８は、本発明の第１実施形態におけるアイランドの第５変形例を示す断面図である。図９（ａ）は、本発明の第１実施形態におけるアイランドの第６変形例を示す断面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のIX部の拡大図である。図１０は、本発明の第１実施形態におけるアイランドの第７変形例を示す断面図である。図１１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１２（ａ）～図１２（ｃ）は、図１１のステップＳ１１を示す断面図であり、図１２（ｄ）は、図１１のステップＳ１２を示す断面図であり、図１２（ｅ）は、図１１のステップＳ１３を示す断面図である。図１３は、図１１のステップＳ１１の変形例を示す断面図である。図１４は、図１１のステップＳ１１の別の変形例を示す断面図である。図１５は、本発明の第２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１６（ａ）は、図１５のステップＳ２１を示す断面図であり、図１６（ｂ）は、図１５のステップＳ２２を示す断面図である。図１７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１８は、本発明の第３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１９（ａ）及び図１９（ｂ）は、図１８のステップＳ３２を示す断面図である。図２０は、本発明の第４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２１（ａ）及び図２１（ｂ）は、図２０のステップＳ４１を示す断面図であり、図２１（ｃ）及び図２１（ｄ）は、図２０のステップＳ４２を示す断面図である。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

　<<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、図３は本実施形態におけるアイランドの拡大断面図、図４～図１０はアイランドの変形例を示す断面図である。

　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アイランド１５と、を備えている。なお、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す例では２つのアイランド１５が基材１１に並んで埋設されているが、基材に設けられたアイランドの数や配置は任意に設定することができる。

　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を構成する材料の具体例としては、例えば、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（Ｅ_１）に対して相対的に大きいヤング率（Ｅ_２）を有する材料から構成されており（Ｅ_２＞Ｅ_１）、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（Ｅ_２≧２×Ｅ_１）。アイランド１５を構成する材料の具体例としては、例えば、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、例えば、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。

　本実施形態におけるアイランド１５は、図３に示すように、定厚部分１６と、階段状部分１７と、を有している。定厚部分１６の上面と当該定厚部分１６の下面は相互に平行に延在しており、この定厚部分１６の厚さは実質的に一定となっている。なお、定厚部分１６の厚さとは、基材１１の表面１１１の延在方向に対して実質的に直交する方向に沿った定厚部分１６の距離である。一方、階段状部分１７は、外側に向かって段階的に薄くなる断面形状を有している。この階段状部分１７は、図２（ａ）に示すように、アイランド１５の外縁の全周に亘って設けられており、定厚部分１６からアイランド１５の外縁まで延在している。なお、本例における階段状部分１７が本発明の第１の部分の一例に相当し、本例における定厚部分１６が本発明における第２の部分の一例に相当する。

　こうした階段状部分１７によって基材１１とアイランド１５の間での伸び率の変化（硬度変化）が緩やかになるので、基材１１とアイランド１５の境界部分での配線３０への応力集中を弱めることができ、配線３０の断線を抑制することができる。なお、特に図示しないが、アイランドが、外側に向かって薄くなる部分を、当該アイランドの外縁の一部に有してもよい。

　また、アイランド１５に定厚部分１６を設けることで、アイランド１５において伸び率が小さい部分を広く確保することができるので、当該アイランド１５に実装された電子部品の破損を抑制することができる。

　なお、本実施形態では、アイランド１５の階段状部分１７が三段の段差を有しているが、当該階段状部分１７の段数は特にこれに限定されない。また、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、平面視において円形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、矩形形状や多角形形状としてもよく、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。

　また、アイランドの外縁部分の形状は、外側に向かって薄くなる形状であれば特に限定されず、例えば、図４～図６に示すように、連続的に薄くなるテーパ状部分１７Ｂ～１７Ｄをアイランド１５Ｂ～１５Ｄの外縁に設けてもよい。なお、本例におけるテーパ状部分１７Ｂ～１７Ｄが本発明の第１の部分の一例に相当する。

　図４に示すアイランド１５Ｂは、定厚部分１６と、テーパ状部分１７Ｂと、を有している。定厚部分１６の上面と当該定厚部分１６の下面は相互に平行に延在しており、この定厚部分１６の厚さは実質的に一定となっている。一方、テーパ状部分１７Ｂは、外側に向かって直線的に傾斜したテーパ面を有している。このテーパ状部分１７Ｂは、アイランド１５Ｂの外縁の全周に亘って設けられており、定厚部分１６からアイランド１５Ｂの外縁まで延在している。

　また、図５に示すアイランド１５Ｃは、定厚部分１６と、テーパ状部分１７Ｃと、を有している。定厚部分１６の上面と当該定厚部分１６の下面は相互に平行に延在しており、この定厚部分１６の厚さは実質的に一定となっている。一方、テーパ状部分１７Ｃは、凹円弧状のテーパ面を有している。このテーパ状部分１７Ｃは、アイランド１５Ｃの外縁の全周に亘って設けられており、定厚部分１６からアイランド１５Ｃの外縁まで延在している。

　さらに、図６に示すアイランド１５Ｄは、定厚部分１６と、テーパ状部分１７Ｄと、を有している。定厚部分１６の上面と当該定厚部分１６の下面は相互に平行に延在しており、この定厚部分１６の厚さは実質的に一定となっている。一方、テーパ状部分１７Ｄは、凸円弧状のテーパ面を有している。このテーパ状部分１７Ｄは、アイランド１５Ｄの外縁の全周に亘って設けられており、定厚部分１６からアイランド１５Ｄの外縁まで延在している。

　また、アイランドの形状を、図７に示すように、定厚部分１６を有しない形状としてもよい。この図７に示すアイランド１５Ｅは、実質的に同一の曲率の凸円弧状面からなる一つのテーパ状部分１７Ｅで構成されている。このテーパ状部分１７Ｅの頂点１７１は、アイランド１５Ｅの中心ＣＬと実質的に一致しており、この頂点１７１でアイランド１５Ｅの厚さが最も厚くなっている。アイランド１５Ｅの厚さとは、基材１１の表面１１１の延在方向に対して実質的に直交する方向に沿ったアイランド１５Ｅの距離である。なお、本例におけるテーパ状部分１７Ｅを、楕円球の一部の曲面（すなわち、曲率が相互に異なる連続的な２つの凸円弧状面）で構成してもよい。本例におけるテーパ状部分１７Ｅが本発明の第１の部分の一例に相当し、本例における頂点１７１が本発明における頂点の一例に相当する。

　このような頂点１７１をアイランド１５Ｅに設けることで、基材１１とアイランド１５Ｅの間での伸び率の変化を一層緩和させることができ、基材１１とアイランド１５Ｅの境界部分での配線３０への応力集中を弱めることができ、配線３０の断線を抑制することができる。

　なお、図８に示すように、頂点１７１をアイランド１５Ｆの中心ＣＬに対して相対的に偏心させてもよい。この場合のアイランド１５Ｆは、頂点１７１と、当該頂点１７１からアイランド１５Ｆの外縁まで延在しているテーパ状部分１７Ｆと、を有している。テーパ状部分１７Ｆは、凸円弧状のテーパ面を有しており、アイランド１５Ｆの外縁の全周に亘って設けられている。こうした頂点１７１を偏心させた構造は、伸び率が不均一な場所（例えば生体やロボットの関節付近）に伸縮性基板１０を設置する場合に有効である。本例におけるテーパ状部分１７Ｆが本発明の第１の部分の一例に相当し、本例における頂点１７１が本発明における頂点の一例に相当する。

　また、アイランドのテーパ状部分を上記以外のテーパ面（例えば凹凸複合円弧面や、直線的な斜面と曲面の複合面など）としてもよい。

　例えば、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、テーパ状部分１７Ｇを、変曲点１７２で相互に連結された凸円弧状面１７３と凹円弧状面１７４から構成してもよい。こうした変曲点１７２をテーパ状部分１７Ｇが有することで、基材１１とアイランド１５Ｇの間での伸び率の変化をより一層緩和させることができ、基材１１とアイランド１５Ｇの境界部分での配線３０への応力集中を弱めることができ、配線３０の断線を抑制することができる。本例におけるテーパ状部分１７Ｇが本発明の第１の部分の一例に相当し、本例における頂点１７１が本発明における頂点の一例に相当する。

　或いは、図１０に示すように、アイランド１５Ｈが、当該アイランド１５Ｈの中心ＣＬに対して相対的に偏心した頂点１７１を有すると共に、変曲点１７２を有する複数の曲面から構成されたテーパ状部分１７Ｈを有してもよい。本例におけるテーパ状部分１７Ｈが本発明の第１の部分の一例に相当し、本例における頂点１７１が本発明における頂点の一例に相当する。

　以上のような構成のアイランド１５は、図３に示すように、基材１１の表面１１１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１５１が基材１１の表面１１１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の表面１１１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、本実施形態では、アイランド１５が基材１１に埋設されていると共に外側に向かうに従って薄くなる階段状部分１７を有しているので、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。

　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１１及び図１２を参照しながら説明する。

　図１１は本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１２（ａ）～図１２（ｃ）は図１１のステップＳ１１を示す断面図、図１２（ｄ）は図１１のステップＳ１２を示す断面図、図１２（ｅ）は図１１のステップＳ１３を示す断面図、図１３及び図１４は図１１のステップＳ１１の変形例を示す断面図である。

　先ず、図１１のステップＳ１１において、下地基板４０上にアイランド１５を形成する。

　本実施形態では、このステップＳ１１において、下地基板４０上にアイランド用材料を３回重ねて印刷する。具体的には、先ず、図１２（ａ）に示すように、下地基板４０上にアイランド用材料を印刷して硬化させることで、アイランド１５の一層目１８１を形成する。次いで、図１２（ｂ）に示すように、一層目１８１上にアイランド用材料を印刷して硬化させることでアイランド１５の二層目１８２を形成する。さらに、図１２（ｃ）に示すように、当該二層目１８２上にアイランド用材料を印刷して硬化させることでアイランド１５の三層目１８３を形成する。

　この際、本実施形態では、上側の層になるほど面積が小さくなるようにアイランド用材料を印刷する。一例を挙げれば、一層目１８１を直径８［ｍｍ］の円形とし、二層目１８２を直径６［ｍｍ］の円形とし、三層目１８３を直径５［ｍｍ］の円形とする。これにより、アイランド１５の外縁に階段状部分１７が形成される。

　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。このアイランド用材料を印刷する方法としては、例えば、孔版印刷法や無版印刷法等を例示することができる。孔版印刷法の具体例としては、例えば、金属マスクを用いた金属マスク印刷法や、スクリーン印刷法等を例示することができ、無版印刷法としては、例えば、ディスペンサーやインクジェット等を用いた印刷法を例示することができる。

　なお、このステップＳ１１におけるアイランドの形成方法は、上記に特に限定されず、図１３や図１４に示す方法によってアイランドを形成してもよい。なお、図１３及び図１４では、図４に示すアイランド１５Ｂが図示されているが、当該アイランド１５Ｂに代えて、図３，図５～図１０に示すアイランド１５，１５Ｃ～１５Ｈを形成してもよい。

　例えば、図１３に示すように、金型等を用いてアイランド１５Ｂを成型した後に、当該アイランド１５Ｂを下地基板４０上に貼り付けてもよい。具体的には、例えば、アイランド１５Ｂに対応したキャビティを有する金型にアイランド用材料を注入し、当該アイランド材料を硬化させた後に離型するこことで、アイランド１５Ｂを単体で形成する。

　或いは、図１４に示すように、下地基板４０上にアイランド用材料１８を印刷して硬化させた後に、当該アイランド材料１８の外周部分を切削加工することで、テーパ状部分１７Ｂを形成してもよい。

　なお、アイランド材料１８が比較的低い粘度を有する場合には、アイランド材料１８を切削加工せずに、当該アイランド材料１８の印刷後の自然な濡れ広がりを利用してテーパ状部分１７Ｂを形成してもよい。

　この際、例えば、図６，図７に示す構成のアイランド１５Ｄ，１５Ｅを形成する場合には、下地基板４０上に離型剤を予め塗布して液滴の接触角を大きくしておくことが好ましい。これに対し、例えば、図９に示す構成のアイランド１５Ｇを形成する場合には、下地基板４０上に予め親液処理を施して液滴の接触角を小さくしておくことが好ましい。

　また、例えば、図８に示す構成のアイランド１５Ｆを形成する場合には、下地基板４０上にアイランド材料１８を印刷した後に、当該下地基板４０を傾けた状態でアイランド材料１８を硬化させる。これにより、アイランド１５Ｆの頂点１７１を当該アイランド１５Ｆの中心ＣＬに対して所望の方向に偏心させることができる。

　次いで、図１１のステップＳ１２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１２（ｄ）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例示することができる。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１１のステップＳ１３において、図１２（ｅ）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、伸縮性基板１０が完成する。

　なお、上述の製法では、ステップＳ１２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>>
　本発明の第２実施形態では、伸縮性基板の構造は第１実施形態と同様であり、伸縮性基板の製造方法のみが第１実施形態と相違している。以下に、図１５及び図１６を参照しながら、第２実施形態における伸縮性基板の製造方法について説明する。

　図１５は本発明の第２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１６（ａ）は図１５のステップＳ２１を示す断面図、図１６（ｂ）は図１５のステップＳ２２を示す断面図である。なお、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）では、図４に示すアイランド１５Ｂが図示されているが、当該アイランド１５Ｂに代えて、図３，図５～図１０に示すアイランド１５，１５Ｃ～１５Ｈを形成してもよい。

　本実施形態では、先ず、図１５のステップＳ２１において基材１１を形成する。

　具体的には、図１６（ａ）に示すように、凹部１１２の形状を付与した状態で基材用材料を硬化させることで、凹部１１２を有する基材１１を形成する。この凹部１１２は、アイランド１５Ｂに対応した形状を有している。なお、凹部１１２の形成方法は上記に特に限定されず、例えば、切削加工やナノインプリント法等によって、基材１１に凹部１１２を形成してもよい。

　次いで、図１５のステップＳ２２において、図１６（ｂ）に示すように、基材１１の凹部１１２内にアイランド用材料１８を充填して硬化させることで、アイランド１５Ｂが形成される。アイランド用材料１８を凹部１１２に充填する方法としては、上述の孔版印刷法や無版印刷法等を例示することができる。

　本実施形態では、第１実施形態と同様に、アイランド１５Ｂが基材１１に埋設されていると共に外側に向かうに従って薄くなるテーパ状部分１７Ｂを有しているので、アイランド１５Ｂ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。

　また、本実施形態では、基材１１に凹部１１２を形成するので、アイランド１５Ｂを保持するための下地基板４０が不要となり、工程削減を図ることができる。

　<<第３実施形態>>
　図１７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。本実施形態の回路基板は、図１７に示すように、アイランド１５Ｂの全面が基材１１で覆われている点で、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第１実施形態との相違点についてのみ説明し、第１実施形態と同様の構成である部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

　本実施形態の伸縮性基板１０Ｂでは、図１７に示すように、アイランド１５Ｂの全面が基材１１で覆われており、基材１１から全く露出しないようにアイランド１５Ｂが基材１１の内部に埋め込まれている。そして、電子部品２０は、平面視においてアイランド１５Ｂと重なるように基材１１上に設けられている。なお、図１７では、図４に示すアイランド１５Ｂが図示されているが、当該アイランド１５Ｂに代えて、図３，図５～図１０に示すアイランド１５，１５Ｃ～１５Ｈを形成してもよい。

　本実施形態では、基材１１に埋め込まれたアイランド１５Ｂは基材１１よりも大きなヤング率を有しているので、基材１１においてアイランド１５Ｂが埋め込まれている部分では基材１１の伸縮が妨げられる。そのため、基材１１上に実装された電子部品２０が、当該基材１１の伸縮に伴って破壊されてしまうのを防止することができる。

　また、本実施形態では、アイランド１５Ｂが基材１１の内部に完全に埋め込まれているので、伸縮性基板１０Ｂの伸縮の繰り返しに伴う基材１１からのアイランド１５Ｂの剥離が抑制される。

　さらに、本実施形態では、アイランド１５Ｂが基材１１に埋設されていると共に外側に向かうに従って薄くなるテーパ状部分１７Ｂを有しているので、アイランド１５Ｂ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。

　以下に、本実施形態における伸縮性基板１０Ｂの製造方法について、図１８及び図１９を参照しながら説明する。図１８は本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１９（ａ）及び図１９（ｂ）は図１８のステップＳ３２を示す断面図である。

　先ず、図１８のステップＳ３１では、アイランド１５Ｂと、当該アイランド１５Ｂが埋設された下部基材１１ｂと、を形成する。このステップＳ３１の内容は、第１実施形態で説明した図１１のステップＳ１１～Ｓ１３、或いは、第２実施形態で説明した図１５のステップＳ２１～Ｓ２２と同様であるので、その説明を省略する。

　なお、このステップＳ３１において、図３に示すアイランド１５を形成する場合には、図１２～図１６を参照して説明した方法を採用することができる。一方、このステップＳ３１において、図４～図１０に示すアイランド１５Ｂ～１５Ｈを形成する場合には、図１３～図１６を参照して説明した方法を採用することができる。

　次いで、図１８のステップＳ３２において、アイランド１５Ｂが形成された下部基材１１ｂ上に上部基材１１ａを形成する。

　具体的には、第１実施形態で説明した図１１のステップＳ１２と同様の要領で、図１９（ａ）に示すように、アイランド１５Ｂが形成された下部基材１１ｂを容器５０内に収容した後に、この容器５０内に基材用材料１２を流し込み、当該液状エラストマーを硬化させる。これにより、図１９（ｂ）に示すように、下部基材１１ｂの上に上部基材１１ａが形成され、アイランド１５Ｂが基材１１の内部に完全に埋設された伸縮性基板１０Ｂが完成する。

　<<第４実施形態>>
　本発明の第４実施形態では、伸縮性基板の構造は第３実施形態と同様であり、伸縮性基板の製造方法のみが第３実施形態と相違している。以下に、図２０及び図２１を参照しながら、第４実施形態における伸縮性基板の製造方法について説明する。

　図２０は本発明の第４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２１（ａ）及び図２１（ｂ）は図２０のステップＳ４１を示す断面図、図２１（ｃ）及び図２１（ｄ）は図２０のステップＳ４２を示す断面図である。なお、図２１（ｂ）～図２１（ｄ）では、図４に示すアイランド１５Ｂが図示されているが、当該アイランド１５Ｂに代えて、図３，図５～図１０に示すアイランド１５，１５Ｃ～１５Ｈを形成してもよい。

　本実施形態では、先ず、図２０のステップＳ４１において、上部基材１１ａと、当該上部基材１１ａに設けられたアイランド１５Ｂと、を形成する。

　具体的には、先ず、図２１（ａ）に示すように、基材用材料１２を下地基板（不図示）上に印刷して硬化させることで、上部基材１１ａを形成する。次いで、第１実施形態で説明した図１１のステップＳ１１と同様の要領で、図２１（ｂ）に示すように、この上部基材１１ａ上にアイランド１５Ｂを形成する。

　なお、このステップＳ４１において、図３に示すアイランド１５を形成する場合には、図１２～図１４を参照して説明した方法を採用することができる。一方、図４～図１０に示すアイランド１５Ｂ～１５Ｈを形成する場合には、図１３又は図１４を参照して説明した方法を採用することができる。

　次いで、図２０のステップＳ４２において、アイランド１５Ｂが形成された上部基材１１ａ上に下部基材１１ｂを形成する。

　具体的には、第１実施形態で説明した図１１のステップＳ１２と同様の要領で、図２１（ｃ）に示すように、アイランド１５Ｂが形成された上部基材１１ａを容器５０内に収容した後に、この容器５０内に基材用材料１２を流し込み、当該液状エラストマーを硬化させる。これにより、図２１（ｄ）に示すように、上部基材１１ａ上に下部基材１１ｂが形成され、アイランド１５Ｂが基材１１の内部に完全に埋設された伸縮性基板１０Ｂが完成する。

　本実施形態では、第３実施形態と同様に、アイランド１５Ｂが基材１１に埋設されていると共に外側に向かうに従って薄くなる外縁部１７Ｂを有しているので、アイランド１５Ｂ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。

　また、本実施形態では、上部基材１１ａにアイランド１５Ｂを形成するので、アイランド１５Ｂを保持するための下地基板４０が不要となり、工程削減を図ることができる。

　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…回路基板
　１０，１０Ｂ…伸縮性基板
　　１１…基材
　　　　１１ａ…上部基材
　　　　１１ｂ…下部基材
　　　１１１…上面
　　　１１２…凹部
　　　　１２…基材用材料
　　　　１３…不要部分
　　１５，１５Ｂ～１５Ｈ…アイランド
　　　　１５１…表面
　　　１６…定厚部分
　　　１７，１７Ｂ～１７Ｈ…階段状部分，テーパ状部分
　　　　１７１…頂点
　　　　１７２…変曲点
　　　　１７３…凸円弧状面
　　　　１７４…凹円弧状面
　　　１８…アイランド用材料
　　　　１８１…一層目
　　　　１８２…二層目
　　　　１８３…三層目
　　　　１８４…切削部分
　２０…電子部品
　３０…配線
４０…下地基板
５０…容器

Claims

　伸縮性を有する基材と、
　前記基材に埋設されていると共に、前記基材よりも相対的に硬いアイランドと、を備え、
　前記アイランドは、外側に向かうに従って漸次的又は段階的に薄くなる第１の部分を、前記アイランドの外縁の少なくとも一部に有することを特徴とする伸縮性基板。
　請求項１に記載の伸縮性基板であって、
　前記アイランドは、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ており、
　前記アイランドの表面は、前記基材の一方の主面と実質的に同一平面上に位置していることを特徴とする伸縮性基板。
　請求項１に記載の伸縮性基板であって、
　前記アイランドは、前記アイランドの全面が前記基材で覆われるように前記基材に埋設されていることを特徴とする伸縮性基板。
　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伸縮性基板。
　請求項１～４の何れか１項に記載の伸縮性基板であって、
　前記アイランドは、前記アイランドの厚さが一定である第２の部分を有し、
　前記第１の部分は、前記第２の部分から前記アイランドの外縁まで延在していることを特徴とする伸縮性基板。
　請求項１～４の何れか１項に記載の伸縮性基板であって、
　前記アイランドは、前記アイランドの厚さが最も厚くなる頂点を有し、
　前記第１の部分は、前記頂点から前記アイランドの外縁まで延在していることを特徴とする伸縮性基板。
　請求項６に記載の伸縮性基板であって、
　前記頂点部分は、前記アイランドの中心に対して偏心していることを特徴とする伸縮性基板。
　請求項１～７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、
　前記アイランド上に設けられ、又は、前記アイランドと重なるように前記基材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。
　請求項１～５の何れか１項に記載の伸縮性基板の製造方法であって、
　前記アイランドを形成する第１の工程と、
　前記アイランドを前記基材に埋設する第２の工程と、を備えており、
　前記第１の工程は、印刷面積が徐々に小さくなるようにアイランド用材料を複数回重ねて印刷することで、前記アイランドを形成することを含むことを特徴とする伸縮性基板の製造方法。
　請求項１～７の何れか１項に記載の伸縮性基板の製造方法であって、
　前記アイランドを形成する第１の工程と、
　前記アイランドを前記基材に埋設する第２の工程と、を備えており、
　前記第１の工程は、型を用いて前記アイランドを成型することを含むことを特徴とする伸縮性基板の製造方法。
　請求項１～７の何れか１項に記載の伸縮性基板の製造方法であって、
　前記アイランドを形成する第１の工程と、
　前記アイランドを前記基材に埋設する第２の工程と、を備えており、
　前記第１の工程は、アイランド用材料を印刷した後に前記アイランド用材料の外縁を加工することで、前記アイランドを形成することを含むことを特徴とする伸縮性基板の製造方法。
　請求項１～７の何れか１項に記載の伸縮性基板の製造方法であって、
　凹部を有する前記基材の少なくとも一部を形成する第１の工程と、
　前記凹部内にアイランド用材料を充填することで、前記アイランドを形成する第２の工程と、を備えたことを特徴とする伸縮性基板の製造方法。