WO2015152060A1 - 伸縮性基板及び回路基板 - Google Patents

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WO2015152060A1
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islands
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半村 哲
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株式会社フジクラ
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Definitions

  • the present invention relates to a stretchable substrate and a circuit board.
  • Japanese Patent Application No. 2014-073878 filed in Japan on March 31, 2014
  • Japanese Patent Application No. 2014-2014 filed in Japan on March 31, 2014
  • the contents described in Japanese Patent Application No. 073879 and Japanese Patent Application No. 2014-073880 filed in Japan on March 31, 2014 are incorporated herein by reference and made a part of the description of this specification.
  • a solid difficult-to-extend polymer portion (hereinafter sometimes referred to as an island) is partially and integrally formed in an easily stretchable polymer base material (hereinafter sometimes referred to as an elastic base material).
  • An elastic base material (hereinafter sometimes referred to as an elastic base material).
  • a sheet-like extensible organic base material is known (see Patent Document 1). This is because it has a solid, difficult-to-extend polymer part that does not change its shape even when it is stretched, and other parts can be easily held and fixed on this part. So-called stretchable electronic components such as elastically deformable integrated circuit devices can be formed.
  • the island is formed so as to be exposed on one surface and not exposed on the other surface, or the island is formed so as to penetrate through the front and back surfaces of the stretchable base material.
  • Such an island arrangement has the following problems in forming a stretchable electronic component in which an electronic component or the like is mounted on a stretchable substrate.
  • the elongation rate when the stretchable base material is stretched is that of the one side where the island is exposed and the back side thereof. Since it differs from the other surface, the island is distorted in the thickness direction, and when the expansion and contraction are repeated, the island is easily peeled off at the interface with the stretchable substrate.
  • the island when the island is formed so as to penetrate the front and back surfaces of the stretchable base material, there is no distortion in the thickness direction of the island because the stretch rate of the front and back surfaces is the same when the stretchable base material is stretched.
  • electronic parts or the like when electronic parts or the like are mounted on the front and back surfaces, they are arranged only at positions facing each other on the front and back surfaces. For this reason, the degree of freedom in design regarding the mounting position of the electronic component or the like is reduced.
  • the island when the island is formed so as to penetrate the front and back surfaces of the stretchable base material and the islands are arranged in the stretch direction, the elongation percentage of the entire stretchable base material is lowered.
  • the tensile stress when the elastic base material is bent is the largest at the interface between the island outside the base material and the base material facing outward when the base material is bent.
  • the island is easily peeled off at the interface with the stretchable base material.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide an elastic board and a circuit board that prevent island peeling when the base material is repeatedly expanded and contracted, and have a high degree of freedom in designing the arrangement of electronic components while ensuring the elasticity. Is to provide.
  • the stretchable substrate according to the present invention comprises a base material having stretchability, and a plurality of islands embedded in the base material and relatively harder than the base material, wherein the plurality of islands are At least one first island embedded in the base so as to be exposed from one main surface of the base, and at least one embedded in the base so as to be exposed from the other main surface of the base It has a 2nd island, The said 1st island and the said 2nd island are spaced apart in the thickness direction of the said base material, It is characterized by the above-mentioned.
  • the stretchable substrate at least one first island embedded in the base material so as to be exposed from one main surface of the base material, and the base material so as to be exposed from the other main surface of the base material. Since it has at least one second island embedded in the material, the difference in elongation between one main surface and the other main surface of the base material is reduced. For this reason, distortion in the thickness direction with respect to the island is reduced, and even if the expansion and contraction are repeated, the island is hardly peeled off. Further, since the first island and the second island are individually arranged on one main surface and the other main surface of the base material, the degree of freedom of arrangement of the islands on both main surfaces is increased.
  • first island and the second island are separated from each other in the thickness direction of the base material, a stretchable material is interposed between the first island and the second island in the surface direction of the base material. It will be. For this reason, compared with the base material which has the island which penetrates front and back, the elongation rate of the whole elastic base material becomes high. As a result, it is possible to provide a stretchable substrate that prevents the island from peeling when the base material is repeatedly stretched, and that has a high degree of freedom in design related to the arrangement of electronic components while ensuring stretchability.
  • the stretchable substrate according to the present invention is arranged so that a part of the first island overlaps a part of the second island when the main surface of the base material is viewed in plan. It is preferable. As a result, an interface between the second island and the substrate is formed in the region of the other main surface facing the first island, and the region between the first island and the substrate is formed in the region of the one main surface facing the second island. An interface will be formed.
  • the island when the island is arranged on one main surface of the base material, even if the island is not arranged in the region of the other main surface opposite to this, the elongation rate of the region of the other main surface is It becomes small compared with the elongation rate of the area
  • a partial region of the first island overlaps a partial region of two or more second islands. It is preferable that they are arranged. Thereby, the area
  • the first island and the second island are arranged to face each other, and when the main surface of the base material is viewed in plan, the first or the second island It is preferable that the islands are arranged so as to be within the region of the second or first island facing each other. Thereby, when the main surface of the base material is viewed in plan, the first or second islands are disposed so as to be within the region of the second or first islands facing each other. Are different from each other, and accordingly, the rigidity is different.
  • the stretchable substrate according to the present invention is disposed so as to face each other so that the first island and the second island overlap each other in almost all regions when the main surface of the base material is viewed in plan. It is preferable. As a result, the distortion in the thickness direction with respect to the island is further reduced, and even if the expansion and contraction are repeated, the island is hardly peeled off. As a result, it is possible to provide a stretchable substrate that can prevent the island from peeling when the base material is repeatedly stretched and can ensure stretchability.
  • the stretchable substrate according to the present invention is the stretchable substrate described above, wherein the base material is composed of a first material having a first Young's modulus, and the plurality of islands are defined by the first material.
  • the second material has a second Young's modulus that is relatively larger than the Young's modulus, and the first material contains at least an elastomer, and the second material includes the first material. It is preferable that the same elastomer as that constituting the material is contained as a main component.
  • the first island has substantially the same Young's modulus as the second island.
  • the difference of the elongation rate in one main surface and the other main surface of a base material becomes smaller. For this reason, the distortion in the thickness direction with respect to the island is further reduced, and even if the expansion and contraction is repeated along the surface direction, the island is less likely to be peeled off.
  • the first island has a Young's modulus different from that of the second island.
  • the elongation percentage of the surface is greater than when the first and second islands have the same Young's modulus.
  • a circuit board according to the present invention includes the above-described stretchable substrate, a wiring provided on the stretchable substrate, and an electronic component provided on at least one island among the plurality of islands. It is characterized by that.
  • the circuit board according to the present invention since the electronic component is mounted on the stretchable substrate, the island is prevented from peeling when the base material is repeatedly expanded and contracted, and the degree of freedom in designing the arrangement of the electronic component is increased.
  • a high circuit board can be provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a circuit board according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a plan view of the stretchable substrate according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line IIB-IIB in FIG.
  • FIG. 3A is a plan view showing a modification of the stretchable substrate in the first embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line IIIB-IIIB in FIG. It is.
  • FIG. 4 is a process diagram showing a method for manufacturing a stretchable substrate in the first embodiment of the present invention.
  • 5A is a cross-sectional view showing step S110 in FIG. 4, FIG.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view showing step S120 in FIG. 4, and FIG. 5C is step S130 in FIG.
  • FIG. 5D is a cross-sectional view showing step S140 in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a circuit board according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A is a plan view of the stretchable substrate according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line VIIB-VIIB in FIG.
  • FIG. 8A is a plan view showing a first modification of the stretchable substrate in the second embodiment of the present invention
  • FIG. 8B is along the line VIIIB-VIIIB in FIG. 8A. It is sectional drawing.
  • FIG. 8A is a plan view showing a first modification of the stretchable substrate in the second embodiment of the present invention
  • FIG. 8B is along the line VIIIB-VIIIB in FIG. 8A. It is sectional drawing.
  • FIG. 8A is
  • FIG. 9A is a plan view showing a second modification of the stretchable substrate in the second embodiment of the present invention, and FIG. 9B is along the line IXB-IXB in FIG. 9A. It is sectional drawing.
  • FIG. 10A is a plan view showing a third modification of the stretchable substrate in the second embodiment of the present invention, and FIG. 10B is along the line XB-XB in FIG. It is sectional drawing.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a circuit board according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 12A is a plan view of the stretchable substrate according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 12B is a cross-sectional view taken along the line XIIB-XIIB in FIG. FIG.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a circuit board in the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14A is a plan view of the stretchable substrate according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 14B is a cross-sectional view taken along line XIVB-XIVB in FIG.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of a circuit board according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 16A is a plan view of the stretchable substrate according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 16B is a cross-sectional view taken along line XVIB-XVIB in FIG.
  • FIG. 17 is sectional drawing which shows the 1st modification of the circuit board in 5th Embodiment of this invention.
  • FIG. 18A is a plan view showing a first modification of the stretchable substrate in the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 18B is along the line XVIIIB-XVIIIB in FIG. It is sectional drawing.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a circuit board in a first embodiment of the present invention
  • FIGS. 2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view of a stretchable board in the present embodiment.
  • the circuit board 1 in this embodiment includes a stretchable substrate 10, an electronic component 20, and wiring 30.
  • the circuit board 1 is used for, for example, an application in which the circuit board 1 is placed in close contact with the human body to follow the movement of the human body, or an application in which the circuit board 1 is arranged so as to cover the surface of an object having a complicated shape.
  • the stretchable substrate 10 is embedded in the stretchable base material 11 and the base material 11 and is relatively harder than the base material 11.
  • the base material 11 is made of, for example, a material having a Young's modulus of about 0.1 [MPa] to 10 [MPa].
  • Examples of the material constituting the substrate 11 include materials containing at least an elastomer such as silicone rubber, urethane rubber, fluororubber, natural rubber, acrylic rubber, and thermoplastic elastomer.
  • a material constituting the island 15 a material obtained by adding a filler to the same elastomer as that constituting the substrate 11 can be exemplified.
  • the filler include silica powder, carbon black, and alumina powder.
  • the amount of filler added is appropriately set according to the desired Young's modulus, but is preferably 1 to 60% by weight with respect to the total weight of the island material.
  • the Young's modulus of the island 15 becomes relatively large with respect to the Young's modulus of the base material 11.
  • the island 15 can be made relatively hard.
  • the Young's modulus of the island 15 may be larger than the Young's modulus of the base material 11.
  • the adhesion between the base material 11 and the island 15 can be improved. Thereby, peeling of the island 15 from the base material 11 accompanying the repetition of expansion / contraction of the elastic substrate 10 can be suppressed.
  • the material which comprises the island 15 will not be specifically limited.
  • the island 15 may be made of an elastomer different from the elastomer constituting the base material 11, a resin material other than the elastomer, ceramics, or glass.
  • the island 15 may be made of a metal material.
  • the two first islands 151 and 152 and the two second islands 156 and 157 are separated in the thickness direction z of the base material 11 (the distance t is separated in FIG. 2B). Are arranged). Furthermore, the two first islands 151 and 152 are spaced apart in the longitudinal direction x of the base material 11, and the two second islands 156 and 157 are spaced apart in the longitudinal direction x of the base material 11. Further, in the plan view of the base material 11 (when viewed from the thickness direction z of the base material 11), the second islands 156 and 157 are located in the region on the other main surface 112 side facing the first islands 151 and 152.
  • the first islands 151 and 152 are not disposed in the region of the one main surface 111 facing the second islands 156 and 157, and the first islands 151 and 152 and the second island 156 are not disposed.
  • , 157 are alternately arranged in the thickness direction z of the base material 11 in the longitudinal direction x of the base material 11.
  • the longitudinal direction x of the base material 11 is the same as the expansion / contraction direction of the base material 11.
  • the island 15 in the present embodiment has a cylindrical shape, but the shape of the island is not particularly limited to this, and may be a rectangular column shape or a polygonal column shape. It can be arbitrarily set according to the shape of the electronic component 20 and the like.
  • the island 15 having the above-described configuration is embedded in the base material 11 so as to be exposed from the one main surface 111 and the other main surface 112 of the base material 11 as shown in FIG.
  • the surface of the island 15 is substantially flush with the one main surface 111 and the other main surface 112 of the base material 11. In this way, by burying the island 15 in the base material 11 so as not to cause a step, disconnection of the wiring 30 straddling the boundary portion between the island 15 and the base material 11 can be suppressed.
  • the electronic component 20 is an element such as an IC device or a thin film transistor (TFT), for example, and is mounted on the island 15 of the stretchable substrate 10 as shown in FIG. In this manner, by providing the electronic component 20 on the island 15 that is relatively harder than the base material 11, it is possible to prevent the electronic component 20 from being destroyed as the base material 11 expands and contracts.
  • the electronic component 20 formed in advance is attached to the island 15.
  • the present invention is not limited to this.
  • the electronic component 20 may be directly built on the island 15. .
  • the wiring 30 is provided on one main surface 111 and the other main surface 112 of the base material 11.
  • the electronic components 20 mounted on the island 15 are electrically connected to each other. Connected.
  • the wiring 30 has elasticity to follow the expansion and contraction of the base material 11.
  • the wiring 30 having elasticity for example, those disclosed in JP 2012-54192 A can be used.
  • the stretchable wiring 30 is formed by, for example, applying a conductive paste composed of an aqueous polyurethane dispersion and conductive particles to the stretchable substrate 10 and drying the conductive paste. Yes. Due to this drying, the polyurethane dispersion becomes a polyurethane elastomer containing no moisture, and the polyurethane elastomer functions as a binder for bonding the conductive particles, thereby imparting stretchability to the wiring 30.
  • the two first islands 151 and 152 embedded in the base material 11 so as to be exposed from the one main surface 111 of the base material 11, and the other main surface of the base material 11. Since it has at least two second islands 156 and 157 embedded in the base material 11 so as to be exposed from the surface 112, the elongation ratio of one main surface 111 and the other main surface 112 of the base material 11 The difference becomes smaller. For this reason, the distortion in the thickness direction with respect to the island 15 is reduced, and the island 15 is less likely to be peeled even if the expansion and contraction are repeated.
  • first islands 151 and 152 and the second islands 156 and 157 are individually arranged on the one main surface 111 and the other main surface 112 of the base material 11, The degree of freedom of arrangement of the islands 15 is increased. Further, since the first islands 151 and 152 and the second islands 156 and 157 are separated by a distance t in the thickness direction z of the base material 11, the first islands 151 and 152 and the second islands 156 and 157 are separated from each other. Thus, the stretchable material is interposed continuously over the surface direction of the substrate 11. For this reason, compared with the base material which has the island which penetrates front and back, the elongation rate of the whole elastic base material becomes high.
  • FIG. 3A is a plan view showing a modification of the stretchable substrate in the first embodiment of the present invention
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line IIIB-IIIB in FIG. It is.
  • the stretchable substrate 10B according to this modification is different from the first embodiment in that the first islands 151B and 152B and the second islands 156B and 157B are shifted in the width direction y of the base material 11.
  • the other configuration is the same as that of the first embodiment.
  • substrate which concerns on this modification is demonstrated. The description of the same parts as those in the first embodiment is omitted.
  • the stretchable substrate 10 ⁇ / b> B includes two columnar first islands 151 ⁇ / b> B and 152 ⁇ / b> B on one main surface 111 side of the base material 11.
  • Two second islands 156B and 157B having the same shape as the first islands 151B and 152B are formed on the other main surface 112 side of the substrate 11.
  • the two first islands 151B and 152B and the two second islands 156B and 157B are arranged shifted in the width direction y when the base material 11 is viewed in plan.
  • Such an island arrangement has the same effect as the first embodiment.
  • FIG. 4 is a process diagram illustrating a method for manufacturing a stretchable substrate according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 5A is a cross-sectional view illustrating step S110 in FIG. 4
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing Step S120 in FIG. 4
  • FIG. 5C is a cross-sectional view showing Step S130 in FIG. 4
  • FIG. 5D is a cross-sectional view showing Step S140 in FIG.
  • the island 15 is formed on the base substrate 40 in step S110 of FIG.
  • the formation method of the island 15 is not particularly limited.
  • the island 15 can be formed by a method in which an island material is printed and then cured.
  • any printing method can be selected according to the characteristics of the material.
  • a metal mask printing method using a metal mask and a stencil printing method typified by screen printing have an advantage that it is easy to increase the thickness of the island because thick film printing is possible.
  • the thickness of the metal mask in the metal mask printing method can be set in accordance with the thickness of the island.
  • a printing method plateless printing using a dispenser, an ink jet, or the like can be used.
  • the base substrate 40 include a glass substrate, a metal substrate, a resin substrate, a ceramic substrate, and the like.
  • the liquid elastomer which comprises the island 15 mentioned above can be illustrated, for example.
  • the island formation method in step S110 is not particularly limited to the printing method described above, and the island may be formed by the following method. Specifically, after forming an island using a mold or the like, the island may be attached to the base substrate.
  • step S120 of FIG. 4 the base material 11 is formed on the base substrate 40 on which the island 15 is formed.
  • the base material 12 is poured into the container 50.
  • the base material 12 for example, a liquid elastomer that constitutes the base 11 described above can be used. Then, the liquid elastomer poured into the container 50 is left at room temperature or heated to cure the liquid elastomer.
  • step S130 of FIG. 4 as shown in FIG. 5C, the cured elastomer is taken out from the container 50, and unnecessary portions 13 are removed and the base substrate 40 is peeled off from the base material 11.
  • the first stretchable substrate 10a with the island 15 exposed on one main surface side is completed.
  • positioning of the island 15 is produced by the same procedure.
  • step S140 of FIG. 4 as shown in FIG. 5 (d), the first and second stretchable substrates 10a and 10b prepared by the above method are prepared, and the island 15 is arranged outside.
  • the stretchable substrate 10 is completed by bonding the first and second stretchable substrates 10a and 10b together.
  • the island 15 is embedded in the base material 11 by curing the liquid elastomer, but the invention is not particularly limited thereto.
  • the island 15 may be embedded in the base material 11 by arranging a raw material elastomer mixed with a crosslinking agent and an island in a mold and performing a crosslinking molding process.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the circuit board in the second embodiment of the present invention
  • FIG. 7A is a plan view of the stretchable board in the second embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIIB-VIIB in FIG.
  • the circuit board 1C of the present embodiment has the first islands 151C, 152C and the second islands when the main surface of the base material 11 is viewed in plan view.
  • the circuit board in the second embodiment will be described below. The description of the same parts as those in the first embodiment is omitted.
  • two columnar first islands 151 ⁇ / b> C and 152 ⁇ / b> C are formed as one main body 11.
  • Two second islands 156C and 157C that are formed on the surface 111 side and have the same shape as the first islands 151C and 152C are formed on the other main surface 112 side of the substrate 11.
  • the two first islands 151C and 152C and the two second islands 156C and 157C are arranged along the longitudinal direction x when the substrate 11 is viewed in plan.
  • the partial region S1 of the first island 151C overlaps with the partial region S6 of the second island 156C. Is arranged. Further, the partial region S2 of the first island 152C is disposed so as to overlap the partial region S7 of the second island 157C. That is, in the present embodiment, the two first islands 151C and 152C and the two second islands 156C and 157C are arranged so as to be shifted from the opposing positions in the longitudinal direction x by the radius of the island.
  • the first islands 151C and 152C are relatively harder than the base material 11, so In the region S26 of the base material 11 on the other main surface 112 side, compared to the region of the base material 11 where no island is formed on both main surfaces (for example, the region S0 from the second island 156C to the first island 151C). The elongation percentage of the base material 11 becomes small. Similarly, in the region S27 of the base material 11 on the other main surface 112 side from the first island 152C, the elongation rate of the base material 11 is smaller than the region of the base material 11 where no island is formed on both main surfaces. Become.
  • a partial region S1 of the first island 151C is a partial region S6 of the second island 156C.
  • a partial region S2 of the first island 152C is disposed so as to overlap a partial region S7 of the second island 157C.
  • the interface I6 between the side surface of the second island 156C and the base material 11 is formed in the region S26 having a relatively small elongation rate in the base material 11, and similarly, the first region S11 in the region S11 having a relatively low elongation rate.
  • An interface I1 between the side surface of the island 151C and the base material 11 is formed.
  • an interface I7 between the side surface of the second island 157C and the base material 11 is formed in the region S27 having a relatively small elongation rate in the base material 11, and the first island is similarly formed in the region S12 having a relatively low elongation rate.
  • An interface I2 between the side surface of 152C and the base material 11 is formed. Therefore, the tensile stress at the side surfaces of the first islands 151C and 152C and the second islands 156C and 157C, the base material 11, and the interfaces I1, I2, I6, and I7 can be reduced, and the base material 11 is repeatedly expanded and contracted.
  • the island 15 can be reliably prevented from peeling off.
  • two pairs of the second islands 156C and 157C are provided so as to face each other so as to partially overlap the first islands 151C and 152C, but may be one pair or three or more pairs. Further, it is preferable that the first island 151C and the second island 156C and the first island 152C and the second island 157C that are paired are arranged so as to be shifted in the expansion / contraction direction. Furthermore, it is preferable that this pair is arrange
  • FIG. 8A is a plan view showing a first modification of the stretchable substrate in the second embodiment of the present invention
  • FIG. 8B is along the line VIIIB-VIIIB in FIG. 8A. It is sectional drawing.
  • the elastic substrate 10D according to this modification has three second islands 156D, 157D, and 158D, and the first islands 151D and 152D are opposed to each other.
  • the second embodiment differs from the second embodiment in that it has two regions overlapping with the second island, but the other configuration is the same as that of the second embodiment.
  • substrate which concerns on this modification is demonstrated. The description of the same parts as those of the second embodiment is omitted.
  • the stretchable substrate 10D includes two cylindrical first islands 151D and 152D on the one main surface 111 side of the base 11. Three second islands 156D, 157D, 158D having the same shape as the first islands 151D, 152D are formed on the other main surface 112 side of the substrate 11. As shown in FIG. 8A, the two first islands 151D, 152D and the three second islands 156D, 157D, 158D are arranged along the longitudinal direction x when the substrate 11 is viewed in plan view. Yes.
  • the partial region S1 of the first island 151D is arranged to overlap the partial region S6 of the second island 156D. Furthermore, the other partial area S2 of the first island 151D is arranged to overlap the partial area S7 of the second island 157D. Further, when the main surface of the base material 11 is viewed in plan, the partial region S3 of the first island 152D is arranged to overlap the other partial region S8 of the second island 157D. Furthermore, the other partial area S4 of the first island 152D is arranged to overlap the partial area S9 of the second island 158D.
  • the partial region S7 and the other partial region S8 respectively overlap the partial region S2 of the first island 151D and the partial region S3 of the first island 152D which is another island.
  • the two regions separated in the longitudinal direction x partially overlap the opposing islands. Since the tensile stress at the interface between the island side surface and the base material in the overlapping region is reduced, the first islands 151D and 152D and the second island 157D have an increased number of interface regions where the tensile stress is reduced.
  • the island 15 can be more reliably prevented from peeling when the material 11 is repeatedly expanded and contracted.
  • FIG. 9A is a plan view showing a second modification of the stretchable substrate in the second embodiment of the present invention, and FIG. 9B is along the line IXB-IXB in FIG. 9A. It is sectional drawing.
  • the stretchable substrate 10E includes a base material 11 in the first islands 151E and 152E and the second islands 156E and 157E that overlap with each other. Is different from the second embodiment in that the first islands 151E and 152E and the second islands 156E and 157E are shifted in the width direction y of the base material 11 when viewed in plan view.
  • the configuration of is the same as that of the second embodiment. In this modification, there are two pairs of the first island and the second island, but one pair or three or more pairs may be used.
  • FIG. 10A is a plan view showing a third modification of the stretchable substrate in the second embodiment of the present invention, and FIG. 10B is along the line XB-XB in FIG. It is sectional drawing.
  • the stretchable substrate 10F includes a base material 11 in the first islands 151F and 152F and the second islands 156F and 157F that overlap with each other.
  • the first island 151F has a larger area than the overlapping second island 156F
  • the second island 157F differs from the first embodiment in that the area is larger than the overlapping first island 152F.
  • other configurations are the same as those of the second embodiment. That is, in this modification, the areas of the first islands 151F and 152F or the second islands 156F and 157F may be different. In this modification, there are two pairs of the first island and the second island, but one pair or three or more pairs may be used.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a circuit board according to the third embodiment of the present invention
  • FIG. 12A is a plan view of the stretchable board according to the third embodiment of the present invention
  • FIG. It is sectional drawing along the XIIB-XIIB line
  • the circuit board 1G of the present embodiment includes the first island 152G that is concentric in a plan view of the base material 11.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that the second island 156G is disposed opposite to the outer edge of the first island 151G so that the second island 156G is disposed inside the outer edge of the two islands 157G.
  • the other configuration is the same as that of the first embodiment.
  • the circuit board according to the third embodiment will be described below. The description of the same parts as those in the first embodiment is omitted.
  • the arrangement position of the island 15 in the present embodiment is not limited as described above.
  • the center point of the first island 152G and the center point of the second island 157G are shifted from each other.
  • the first island 152G may be disposed so as to be located inside the outer edge of the second island 157G.
  • the first island 151G and the second island 156G may be similarly arranged.
  • the island 15 in the present embodiment has a cylindrical shape, but the first island 152G is accommodated inside the outer edge of the second island 157G, and the second island 156G Is within the outer edge of the first island 151G, the shape of the island is not particularly limited to this, and may be a rectangular column shape, a polygonal column shape, or an elliptic column shape, depending on the shape of the electronic component 20, etc. It can be set arbitrarily.
  • the first island 152G or the second island 156G is accommodated inside the outer edge of the second island 157G or the first island 151G facing each other.
  • the first islands 151G and 152G and the second islands 156G and 157G have different areas. Accordingly, the rigidity of the first island 152G and the second island 156G having a relatively small area becomes smaller than that of the first island 151G and the second island 157G having a relatively large area.
  • the stretchable substrate 10G in such a case has a curved surface such that the surface of the first island 152G or the second island 156G having a relatively small area faces outward (for example, near a joint of a living body or a robot) ),
  • the first island 152G or the second island 157G having a relatively large area has an elongation percentage of the surface of the base material 11 on the side of the first island 152G or the second island 156G having a relatively small area. It becomes larger than the surface of the substrate 11 on the side.
  • the tensile stress at the interface between the first island 152G or the second island 156G having a relatively small area and the base material 11 can be reduced, and the island 15 can be peeled even if it is attached to a place having a curved surface. It becomes difficult to occur.
  • a board 10G and a circuit board 1G can be provided.
  • various parameter values are set so that the rigidity of the first island 151G is larger than the rigidity of the second island 156G and the rigidity of the second island 157G is larger than the rigidity of the first island 152G.
  • the first island 152G fits inside the outer edge of the second island 157G, and the second island 156G If the thickness and material of the island 15 are selected so as to fit inside the outer edge of the first island 151G, the tensile stress at the interface between the first island 152G or the second island 156G and the base material 11 can be more reliably reduced. Can do. For this reason, peeling of the island 15 when stuck to a place having a curved surface can be more reliably prevented.
  • E3 is the Young's modulus of the first island 151G and the second island 157G
  • E4 is the Young's modulus of the first island 152G and the second island 156G.
  • the stretchable substrate 10G of this modification if at least the islands 15 satisfy the following expression (2), the tensile stress at the interface between the first island 152G or the second island 156G and the base material 11 can be ensured. It can be reduced, and the island 15 can be more reliably prevented from being peeled off when attached to a place having a curved surface.
  • t1 is the thickness of the first island 151G and the second island 157G
  • t2 is the thickness of the first island 152G and the second island 156G.
  • the stretchable substrate 10G of the present embodiment has at least the second islands 156G, 157G or the first islands 151G, 152G or the second islands 156G, 157G facing each other when the main surface 111 of the base material 11 is viewed in plan view.
  • the first islands 151G and 152G are disposed so as to be located inside the outer edges of the first islands 151G and 152G.
  • the rigidity of the first islands 151G is larger than the rigidity of the second islands 156G, and the rigidity of the second islands 157G is higher than the rigidity of the first islands 152G. If it is large, the size relationship between the other islands is not particularly limited.
  • the area of the first island 151G and the area of the second island 157G may be different, or the area of the first island 152G and the area of the second island 156G may be different.
  • the stretchable substrate 10G according to the present invention has at least the following (3) as the area relationship when the main surface 111 of the base material 11 in the first island 151G, 152G and the second island 156G, 157G is viewed in plan. ) Formula is satisfied.
  • A1 is the area of the first island 151G and the first island 152G when the main surface 111 of the substrate 11 is viewed in plan
  • A2 is when the main surface 111 of the substrate 11 is viewed in plan Of the second island 156G and the second island 157G.
  • the stretchable substrate 10G of the present embodiment has at least the second islands 156G, 157G or the first islands 151G, 152G or 156G, 157G facing each other when the main surface 111 of the base material 11 is viewed in plan. If the rigidity of the first island 151G is greater than the rigidity of the second island 156G and the rigidity of the second island 157G is greater than the rigidity of the first island 152G
  • the production method and materials are not limited, and the production method and materials described above can be used.
  • the rigidity of the first island 151G is larger than the rigidity of the second island 156G
  • the rigidity of the first island 152G is larger than the rigidity of the second island 157G
  • a manufacturing method and material are not limited, It can manufacture using the manufacturing method and material which were mentioned above.
  • FIG. 13 is a sectional view of a circuit board according to the fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 14A is a plan view of the stretchable board according to the fourth embodiment of the present invention
  • FIG. It is sectional drawing along the XIVB-XIVB line
  • the circuit board 1H of the present embodiment includes first islands 151H and 152H and second islands 156H and 157H in a plan view of the base material 11.
  • first islands 151H and 152H and second islands 156H and 157H are different from the first embodiment in that they are arranged so as to overlap each other in almost all regions, but the other configuration is the same as that of the first embodiment.
  • the circuit board according to the fourth embodiment will be described below. The description of the same parts as those in the first embodiment is omitted.
  • the island 15 in the present embodiment has positions of both end portions of the first islands 151H and 152H and the second islands 156H and 157H in a cross-sectional view of the base material 11 (when viewed from the width direction y of the base material 11).
  • the substrates 11 are arranged so as to face each other so as to be substantially the same in the longitudinal direction x.
  • the longitudinal direction x of the base material 11 is the same as the expansion / contraction direction of the base material 11.
  • the first islands 151H and 152H and the second islands 156H and 157H are arranged to face each other so as to overlap each other in almost all regions. Therefore, the distortion in the thickness direction with respect to the island 15 is reduced, and even if the expansion and contraction are repeated, the island 15 is hardly peeled off. As a result, it is possible to provide the stretchable substrate 10H and the circuit substrate 1H that can prevent the island 15 from being peeled off when the base material 11 is repeatedly stretched and ensure stretchability.
  • the first island 151H may have substantially the same Young's modulus as the second island 156H, and the first island 152H may have substantially the same Young's modulus as the second island 157H.
  • the one main surface 111 of the substrate 11 and the other The difference in elongation at the main surface 112 is reduced. For this reason, the distortion in the thickness direction with respect to the island 15 is further reduced, and even if the expansion and contraction is repeated along the surface direction, the island 15 is less likely to be peeled off.
  • the stretchable substrate 10H according to the present embodiment is disposed so as to face each other so that the first islands 151H and 152H and the second islands 156H and 157H overlap each other in almost all regions in the plan view of the base material 11.
  • the production method and materials are not particularly limited, and the production method and materials described above can be used.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of a circuit board according to the fifth embodiment of the present invention
  • FIG. 16A is a plan view of the stretchable board according to the fifth embodiment of the present invention
  • FIG. It is sectional drawing along the XVIB-XVIB line
  • the first island 151I has a different Young's modulus from the second island 156I.
  • one island 152I is different from the first embodiment in that it has a Young's modulus different from that of the second island 157I, the other configuration is the same as that of the first embodiment.
  • the circuit board according to the fifth embodiment will be described below. The description of the same parts as those in the first embodiment is omitted.
  • first islands 151I and 152I are formed as one main base material 11.
  • Two second islands 156I and 157I which are formed on the surface 111 side and have the same shape as the first islands 151I and 152I are formed on the other main surface 112 side of the substrate 11.
  • the two first islands 151I and 152I and the two second islands 156I and 157I face each other so as to overlap each other in almost all regions when the substrate 11 is viewed in plan view. Are arranged.
  • the two first islands 151I and 152I and the two second islands 156I and 157I have the positions of their both end portions when the base material 11 is viewed in cross section. 11 are arranged so as to be substantially the same in the longitudinal direction x.
  • the stretchable substrate 10I satisfies at least the following expression (4) as the relationship of Young's modulus in the first islands 151I and 152I and the second islands 156I and 157I.
  • E5 is the Young's modulus of the first island 151I and the second island 157I
  • E6 is the Young's modulus of the first island 152I and the second island 156I.
  • the Young's modulus E6 of the second island 156I is smaller than the Young's modulus E5 of the first island 151I, and the Young's modulus E6 of the first island 152I is the Young's modulus of the second island 157I. It becomes smaller than E5.
  • such a stretchable substrate 10I has a curved surface such that the surface of the first island 152I or the second island 156I having a relatively small Young's modulus faces outward (for example, near a joint of a living body or a robot) ),
  • the elongation percentage of the surface of the base material 11 on the first island 152I or the second island 156I side is larger than that in the case where the following expression (5) is satisfied.
  • E5 E6 (5)
  • the tensile stress at the interface between the first island 152I or the second island 156I and the base material 11 having a relatively small Young's modulus can be reduced, and the island 15 is peeled off when attached to a place having a curved surface. Can be prevented more reliably.
  • the magnitude relationship of Young's modulus between other islands is not particularly limited.
  • the Young's modulus of the first island 151I and the Young's modulus of the second island 157I may be different, or the Young's modulus of the first island 152I and the Young's modulus of the second island 156I may be different.
  • the Young's modulus of the second island 156I is designed to be smaller than the Young's modulus of the first island 151I, and the Young's modulus of the second island 157I is smaller than the Young's modulus of the first island 152I. You may design.
  • the stretchable substrate 10I according to the present invention satisfies at least the following expression (6) as the relationship of Young's modulus between the first islands 151I and 152I and the second islands 156I and 157I.
  • E7 is the Young's modulus of the first island 151I and the first island 152I
  • E8 is the Young's modulus of the second island 156I and the second island 157I.
  • the stretchable substrate 10I according to the present embodiment is not particularly limited as long as it satisfies at least the above formula (4) or (6), and is manufactured using the above-described manufacturing method and material. Can do.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing a first modification of the circuit board in the fifth embodiment of the present invention
  • FIG. 18A is a first modification of the stretchable board in the fifth embodiment of the present invention
  • FIG. 18B is a cross-sectional view taken along line XVIIIB-XVIIIB in FIG.
  • the circuit board 1J of this modification has a thickness different from the first island 151J and the second island 156J.
  • one island 152J is different from the first embodiment in that it has a different thickness from the second island 157J, the other configuration is the same as that of the first embodiment.
  • the stretchable substrate in this modification will be described. The description of the same parts as those in the first embodiment is omitted.
  • two cylindrical first islands 151J, 152J are formed as one main base material 11.
  • Two second islands 156J and 157J that are formed on the surface 111 side and have the same shape as the first islands 151J and 152J are formed on the other main surface 112 side of the substrate 11.
  • the two first islands 151J and 152J and the two second islands 156J and 157J face each other so as to overlap each other in almost all regions when the substrate 11 is viewed in plan.
  • the two first islands 151J and 152J and the two second islands 156J and 157J have the positions of both ends when the base material 11 is viewed in cross section. 11 are arranged so as to be substantially the same in the longitudinal direction x.
  • the stretchable substrate 10J according to the present modification satisfies at least the following expression (7) as the thickness relationship between the first islands 151J and 152J and the second islands 156J and 157J.
  • t1 is the thickness of the first island 151J and the second island 157J
  • t2 is the thickness of the first island 152J and the second island 156J.
  • the thickness t2 of the second island 156J is smaller than the thickness t1 of the first island 151J, and the thickness t2 of the first island 152J is the thickness of the second island 157J. It becomes smaller than t1.
  • the rigidity of the first island 152J and the second island 156J having a relatively small thickness is smaller than that of the first island 151J and the second island 157J.
  • such a stretchable substrate 10J is placed in a place having a curved surface (for example, near the joint of a living body or a robot) such that the surface of the first island 152J or the second island 156J having a relatively small thickness faces outward.
  • various parameter values are set so that the rigidity of the first island 151J is larger than the rigidity of the second island 156J and the rigidity of the second island 157J is larger than the rigidity of the first island 152J.
  • the tensile stress at the interface between the first island 152J or the second island 156J and the base material 11 can be more reliably reduced, and the surface has a curved surface. It is possible to more reliably prevent the island 15 from being peeled off when adhered to the surface.
  • E9 is the Young's modulus of the first island 151J and the second island 157J
  • E10 is the Young's modulus of the first island 152J and the second island 156J.
  • the stretchable substrate 10J of this modification if at least the islands 15 satisfy the following expression (10), the tensile stress at the interface between the first island 152J or the second island 156J and the base material 11 can be more reliably achieved. It can be reduced, and the island 15 can be more reliably prevented from being peeled off when attached to a place having a curved surface.
  • A3 is the area of the first island 151J and the second island 157J when the main surface 111 of the substrate 11 is viewed in plan
  • A4 is when the main surface 111 of the substrate 11 is viewed in plan Area of the first island 152J and the second island 156J.
  • the elastic substrate 10J of this modification satisfies at least the above expression (7), the rigidity of the first island 151J is larger than the rigidity of the second island 156J, and the rigidity of the second island 157J is that of the first island 152J.
  • the relationship in thickness between the other islands is not particularly limited.
  • the thickness of the first island 151J and the thickness of the second island 157J may be different, and the thickness of the first island 152J and the thickness of the second island 156J may be different.
  • the thickness of the second island 156J is designed to be smaller than the thickness of the first island 151J, and the thickness is designed so that the thickness of the second island 157J is smaller than the thickness of the first island 152J. May be.
  • the stretchable substrate 10J according to the present invention satisfies at least the following expression (11) as the thickness relationship between the first islands 151J and 152J and the second islands 156J and 157J.
  • t3 is the thickness of the first island 151J and the first island 152J
  • t4 is the thickness of the second island 156J and the second island 157J.
  • various parameters are set so that the rigidity of the first island 152J is larger than the rigidity of the second island 157J so that the rigidity of the first island 151J is larger than the rigidity of the second island 156J.
  • a value can be set.
  • the elastic substrate 10J of this modification satisfies at least the above expression (7), the rigidity of the first island 151J is larger than the rigidity of the second island 156J, and the rigidity of the second island 157J is that of the first island 152J.
  • the manufacturing method and material are not particularly limited, and the manufacturing method and material described above can be used. For example, it can be manufactured in the same manner as the manufacturing method of the first embodiment. That is, first, as in FIG. 5A, two islands 15 are formed on the base substrate 40 so as to have different heights. Thereafter, the stretchable substrate 10J can be completed by a method similar to that shown in FIGS. 5 (b) to 5 (d).
  • the rigidity of the first island 151J is larger than the rigidity of the second island 156J
  • the rigidity of the first island 152J is larger than the rigidity of the second island 157J
  • a manufacturing method and material are not limited, It can manufacture using the manufacturing method and material which were mentioned above.
  • the stretchable substrate in which the thickness of the island 15 exceeds the boundary line between the first stretchable substrate 10a and the second stretchable substrate 10b in FIG. Can be produced. That is, a mold having the same size as the periphery of the stretchable substrate 10J is prepared, and the island 15 is appropriately arranged in a predetermined position in the mold, and then the liquid substrate material 12 is poured into the mold. Next, the base material 12 that has been poured is left or heated at room temperature to cure the base material 12. And it completes by taking out the hardened

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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

伸縮性基板及び回路基板
 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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