(57)【要約】  回路基板と布体の硬さの違いに起因して生じる応力を緩和する応力緩和基板を提供する。本発明の応力緩和基板は、配線を有する布体と、回路基板との間に配設される応力緩和基板であって、前記布体より硬く、前記回路基板より柔らかい応力緩和層と、前記応力緩和層の一面に設けられた接着層と、前記応力緩和基板の第１面と第２面に渡って配設された導電部と、を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線を有する布体と回路基板との間に配設される応力緩和基板であって、
前記布体より硬く、前記回路基板より柔らかい応力緩和層と、
前記応力緩和層の一面に設けられた接着層と、
前記応力緩和基板の第１面と第２面に渡って配設された導電部と、を備える応力緩和基板。
【請求項２】
前記応力緩和基板の曲げ性が前記回路基板及び前記布体の曲げ性より大きい請求項１に記載の応力緩和基板。
【請求項３】
前記接着層が熱可塑性樹脂層である請求項１または２のいずれかに記載の応力緩和基板。
【請求項４】
前記導電部が、前記応力緩和層と前記接着層を貫通する貫通孔に設けられたビア配線を含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の応力緩和基板。
【請求項５】
前記導電部が、前記応力緩和層と前記接着層を貫き、両面に一部が露出した導電糸を含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の応力緩和基板。
【請求項６】
平面視で中央部に回路基板設置領域を有し、外周から前記回路基板設置領域に向かって前記導電部が配設されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の応力緩和基板。
【請求項７】
前記導電部の配線密度が、外周から前記回路基板設置領域に向かって高くなっている請求項６に記載の応力緩和基板。
【請求項８】
前記布体の硬さが１０Ｎ／ｍ以上、１０００Ｎ／ｍ以下でり、かつ前記回路基板の硬さが３．０×１０５Ｎ／ｍ以上、７．５×１０５Ｎ／ｍ以下の場合、前記応力緩和層の硬さは１０００Ｎ／ｍ以上、３．０×１０５Ｎ／ｍ以下であり；
前記布体１０の曲げ性が１．０×１０−１０Ｎ・ｍ以下であり、かつ回路基板の曲げ性が１．０×１０−４Ｎ・ｍ以上、５．０×１０−３Ｎ・ｍ以下の場合、前記応力緩和層の曲げ性は５．０×１０−３Ｎ・ｍ以上、０．５Ｎ・ｍ以下である請求項１〜７のいずれか一項に記載の応力緩和基板。
【請求項９】
応力緩和層と、
前記応力緩和層の一面に設けられた接着層と、
導電部と、
を備える応力緩和基板であって、
前記導電部が前記応力緩和基板の第１面と第２面に渡って配設され、
前記応力緩和層の硬さは１０００Ｎ／ｍ以上、３．０×１０５Ｎ／ｍ以下であり、
前記応力緩和層の曲げ性は５．０×１０−３Ｎ・ｍ以上、０．５Ｎ・ｍ以下であることを特徴とする応力緩和基板。
【請求項１０】
伸縮性配線を有する布体と、
回路配線が形成された回路基板と、
前記布体と前記回路基板の間に配設された請求項１〜９のいずれか一項に記載の応力緩和基板と、を備え、
前記伸縮性配線と前記回路配線とが、前記応力緩和基板の前記導電部により接続されたテキスタイル型デバイス。
【請求項１１】
平面視で前記導電部の配線密度が、前記回路基板に向かって高くなっている請求項１０に記載のテキスタイル型デバイス。
【請求項１２】
前記応力緩和基板の面積が、前記回路基板の面積より大きく、
平面視で前記回路基板が、前記応力緩和基板と重なる位置に配設された請求項１０または１１のいずれかに記載のテキスタイル型デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、応力緩和基板及びテキスタイル型デバイスに関する。
本願は、２０１５年１０月１６日に、日本に出願された特願２０１５−２０４４９９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フレキシブルエレクトロニクスは、素材の軟らかさから様々な応用用途を有し、高い注目を集めている。例えば、人体の表面や体内への装着により、人体の動き等の生体情報を直接得る手段として注目を集めている。【０００３】
特許文献１には、運動活動を行っている個体のパフォーマンスを追跡管理するセンサーが設けられた衣服が記載されている。【０００４】
特許文献２には、配線部が布帛本体に一体的に設けられた被服が記載されている。配線部を布帛本体と一体的に設けることで、配線部が断線し辛くなると共に着用者の動作を妨げることを抑制できることが記載されている。【０００５】
特許文献３には、加速度センサーなどのモーションセンサーを全身に複数配置した衣服が記載されている。【０００６】
これらのセンサーで取得された信号は、外部に出力され計測される。例えば、特許文献４には、被験者に取り付ける電極と、監視装置とをコネクタで接続して外部に出力することが記載されている。特許文献１には、センサーに接続されたトランシーバーを用いて生理学的データを外部に送受信することが記載され、特許文献２には、センサーに接続された送信モジュールを用いて外部に無線で情報を送信することが記載されている。特許文献３にはコントローラーを介して通信手段に接続するシステムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−２１４９６８号公報
【特許文献２】特開２０１４−２５１８０号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１４／０１３５９６０号明細書
【特許文献４】特表平１１−５１３５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１〜４に記載されているように、センサーで取得された情報を外部に出力するためには、外部出力手段が必要である。そのためセンサーが付設された布体側には、外部出力手段を設置するためのコネクタとして機能する回路基板が必要である。
しかしながら、このような回路基板が付設された布体を形状が複雑に変化する部分に用いたり、洗濯等を行ったりすると、回路基板上の配線の破断などの機械的な破壊もしくは腐食などの化学的な破壊によって、センサーからの情報が外部出力手段に伝わらなくなることがあるという問題があった。【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、複雑に動作する部分での使用や洗濯等を行っても、適切に情報を計測することができるテキスタイル型デバイスを実現することを目的とする。またテキスタイル型デバイスを実現するための応力緩和基板を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、鋭意検討の結果、複雑な箇所での使用や洗濯等により、情報が適切に外部出力手段に送信されなくなるのは、配線の断線に伴うものであることに気が付いた。特に配線の断線は、回路基板や布体内というよりも、回路基板と布体の接続部において生じていることを見出した。すなわち、回路基板と布体の接続部の配線が、回路基板と布体の硬さ、伸縮性の違いに起因した応力を受けて、断線するということを見出した。
すなわち、上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用した。【００１１】
（１）本発明の一態様に係る応力緩和基板は、配線を有する布体と回路基板との間に配設される応力緩和基板であって、前記布体より硬く、前記回路基板より柔らかい応力緩和層と、前記応力緩和層の一面に設けられた接着層と、前記応力緩和基板第１面と第２面に渡って配設された導電部と、を備える。【００１２】
（２）上記（１）に記載の応力緩和基板において、前記応力緩和基板の曲げ性が前記回路基板および前記布体の曲げ性より大きくてもよい。【００１３】
（３）上記（１）または（２）のいずれかに記載の応力緩和基板において、前記接着層が熱可塑性樹脂層であってもよい。【００１４】
（４）上記（１）〜（３）のいずれか一つに記載の応力緩和基板において、前記導電部が、前記応力緩和層と前記接着層を貫通する貫通孔に設けられたビア配線を含んでもよい。【００１５】
（５）上記（１）〜（３）のいずれか一つに記載の応力緩和基板において、前記導電部が、前記応力緩和層と前記接着層を貫き、両面に一部が露出した導電糸を含んでもよい。【００１６】
（６）上記（１）〜（５）のいずれか一つに記載の応力緩和基板において、平面視で中央部に回路基板設置領域を有し、外周から前記回路基板設置領域に向かって前記導電部が配設されていてもよい。【００１７】
（７）上記（６）に記載の応力緩和基板において、前記導電部の配線密度が外周から前記回路基板設置領域に向かって高くなっていてもよい。
（８）上記（１）〜（７）のいずれか一つに記載の応力緩和基板において、前記布体の硬さが１０Ｎ／ｍ以上、１０００Ｎ／ｍ以下でり、かつ前記回路基板の硬さが３．０×１０５Ｎ／ｍ以上、７．５×１０５Ｎ／ｍ以下の場合、前記応力緩和層の硬さは１０００Ｎ／ｍ以上、３．０×１０５Ｎ／ｍ以下であり；前記布体１０の曲げ性が１．０×１０−１０Ｎ・ｍ以下であり、かつ回路基板の曲げ性が１．０×１０−４Ｎ・ｍ以上、５．０×１０−３Ｎ・ｍ以下の場合、前記応力緩和層の曲げ性は５．０×１０−３Ｎ・ｍ以上、０．５Ｎ・ｍ以下であってもよい。
（９）本発明のその他の態様に係る応力緩和基板は、応力緩和層と、前記応力緩和層の一面に設けられた接着層と、導電部とを備える応力緩和基板であって、前記導電部が前記応力緩和基板の第１面と第２面に渡って配設され、前記応力緩和層の硬さは１０００Ｎ／ｍ以上、３．０×１０５Ｎ／ｍ以下であり、前記応力緩和層の曲げ性は５．０×１０−３Ｎ・ｍ以上、０．５Ｎ・ｍ以下である。【００１８】
（１０）本発明の一態様にかかるテキスタイル型デバイスは、伸縮性配線を有する布体と、回路配線が形成された回路基板と、前記布体と前記回路基板の間に配設された（１）〜（９）のいずれか一つに記載の応力緩和基板と、を備え、前記伸縮性配線と前記回路配線とが、前記応力緩和基板の前記導電部により接続されている。【００１９】
（１１）上記（１０）に記載のテキスタイル型デバイスにおいて、平面視で前記導電部の配線密度が、前記回路基板に向かって高くなっていてもよい。【００２０】
（１２）上記（１０）または（１１）のいずれかに記載のテキスタイル型デバイスにおいて、前記応力緩和基板の面積が、前記回路基板の面積より大きく、平面視で前記回路基板が、前記応力緩和基板と重なる位置に配設されていてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の一態様に係る応力緩和基板によれば、回路基板の変形を緩和することができる。
本発明の一態様に係るテキスタイル型デバイスによれば、複雑に動作する部分での使用や洗濯等が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態に係るテキスタイル型デバイスの回路基板の周縁部を拡大した断面模式図である。
【図２】第１実施形態に係るテキスタイル型デバイスの変形例の回路基板の周縁部を拡大した断面模式図である。
【図３】第２実施形態に係るテキスタイル型デバイスの回路基板の周縁部を拡大した断面模式図である。
【図４】第２実施形態に係るテキスタイル型デバイス１２０の平面模式図である。
【図５】第２実施形態に係るテキスタイル型デバイスの変形例の回路基板の周縁部を拡大した断面模式図である。
【図６】第２実施形態に係るテキスタイル型デバイスの変形例の回路基板の周縁部を拡大した断面模式図である。
【図７】第２実施形態に係るテキスタイル型デバイスの一例の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を適用した応力緩和基板及びテキスタイル型デバイスについて、図面を用いてその構成を説明する。以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際と同じであるとは限らない。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００２４】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るテキスタイル型デバイスの回路基板の周縁部を拡大した断面模式図である。テキスタイル型デバイス１００は、布体１０と、回路基板２０と、応力緩和基板３０と、を備える。
【００２５】
布体１０は、所定の位置に伸縮性配線１２が設けられた伸縮性を有する柔らかい布１１である。伸縮性配線１２は布１１の片面に形成されてもよいし、導電糸で縫われた配線として布１１の両面にまたがっていてもよい。
【００２６】
布１１に用いる材料は、用途に応じて適宜選択することができ、特に限定されるものではない。例えば、綿、絹、レーヨン、ポリエステル、ナイロン、アクリル、ポリウレタン等を用いることができる。テキスタイル型デバイス１００を用いたウェアラブルなセンサーとして利用するためには、布１１はポリウレタンからなることが好ましい。ポリウレタンは、伸縮性が大きく、形状追従性が高い。そのため布１１にポリウレタンを用いることで、被測定面との接触面積を高めることができ、測定感度を高めることができる。
【００２７】
伸縮性配線１２は、図示略のセンサーからの情報を回路基板２０へ伝える。センサーは所定の測定したい部分に設置される。そこで得られた情報は、伸縮性配線１２を介して回路基板２０上に配設される図示略の外部出力手段に伝えられる。そのため、伸縮性配線１２は、形状変化に対応できる伸縮性を有する。
【００２８】
伸縮性配線１２が伸縮性を有するとは、形状が１０％以上変化した際の導電性が、変化する前の導電性の１／１０〜１０倍の範囲にあることを意味する。以下、例えば伸縮性５０％と称する場合は、形状が５０％変化した際に導電性の変化が１／１０〜１０倍ということである。伸縮性は３０％以上あることが好ましく、５０％以上あることがより好ましく、１００％以上あることが特に好ましい。
【００２９】
伸縮性を有する配線としては、導電糸、馬蹄形の金属配線、導電性インクを印刷したもの等を用いることができる。導電性インクとしては、例えばカーボンナノチューブをイオン性液体と共に弾性樹脂に混在させたもの、フッ素ゴム材料と界面活性剤とを溶剤に溶かした溶液に銀フレークを分散したもの等を用いることができる。
【００３０】
回路基板２０は、基材２１と、回路配線２２とを有する。回路基板２０と応力緩和層３０との間には接着するための接着層２３を有する。
【００３１】
基材２１は、布体１０と比較して硬く、伸縮性が少ない。基材２１には高密度に回路配線２２を細線描画する必要があるためである。回路基板２０には、各センサーからの情報が集約される。そのため、基材２１全体に対する回路配線２２の密度は高くなる。また基材２１は、外部出力手段の支持部としても機能する。この観点からも基材２１は、布体１０と比較して硬く、伸縮性が少ない必要がある。
【００３２】
基材２１は、高密度な回路配線２２を描画することができれば特に問わないが、フレキシブルプリント基板を用いることが好ましい。フレキシブルプリント基板は、ディスプレイ等の電子部品に広く用いられており、回路配線２２を細線で描画でき、かつその信頼性も高い。また、フレキシブルプリント基板は、布体１０ほど変形に対する自由度は有さないが、ある程度の変形には追従可能である。そのため、このフレキシブルプリント基板を基材２１に用いると、テキスタイル型デバイス１００を装着時の違和感等を低減できる。
【００３３】
回路配線２２は、公知の手段で得ることができる。回路配線２２に用いられる材質としては、銅、銀、金、アルミニウム等を用いることができる。
回路配線２２の配線パターンは必要に応じて設定できる。例えば、伸縮性配線１２の本数が多い場合は、入力された情報をマトリックス変換するように回路配線２２の配線パターンを設定してもよい。このように配線パターンを設定することで、外部出力手段への出力端子数を少なくすることができる。
【００３４】
接着層２３は、回路基板２０と応力緩和基板３０を接着できるものであれば特に問わない。テキスタイル型デバイス１００を洗濯等することを考慮すると、熱可塑性接着剤を用いることが好ましい。熱可塑性接着剤は熱により溶融し、回路基板２０と応力緩和基板３０を溶着する。そのため、接着強度が高く、耐水性も高い。
【００３５】
応力緩和基板３０は、布体１０と回路基板２０の間に配設される。応力緩和基板１０は、応力緩和層３１と、接着層３２と、導電糸３３を有する。導電糸３３は、前述「応力緩和基板第１面と第２面に渡って配設された導電部」の一態様である。
【００３６】
応力緩和層３１は、布体１０よりも硬く、回路基板２０よりも柔らかい。布体と回路基板を直接接続すると、硬さの異なる布体と回路基板の接続部に応力が集中する。そのためテキスタイル型デバイスに大きな伸びが加わると、接続部に大きな歪が生じ、接続部の断線、破損等が生じる。これに対し、布体１０と回路基板２０の中間の硬さの応力緩和層３１を有する応力緩和基板１００を、布体１０と回路基板２０の間に配設すると、布体１０と回路基板２０の接続部に加わる応力を緩和することができる。その結果、接続部の断線、破損を避けることができる。
【００３７】
応力緩和層３１の硬さは、使用する布体１０及び回路基板２０の硬さに合せて適宜設定することができる。ここで硬さＨとは、ヤング率をＥ、膜厚をｔとしたとき、以下の式（１）で表すことができる。膜厚の測定方法は、マイクロメータ、顕微鏡での断面観察など、特に手段を限定しないが、連続体でないサンプルの場合、マイクロメータで測定した値が好ましい。
【００３８】
【数１】
2017065270.tif 000003
【００３９】
また応力緩和層３１は、布体１０及び回路基板２０より曲げ性が大きいことが好ましい。テキスタイル型デバイス１００の形状の変化は、上述のような伸びに起因する形状変化と、曲げに起因する形状変化がある。応力緩和層３１の曲げ性が、布体１０及び回路基板２０よりも大きければ、テキスタイル型デバイスを曲げる力が働いた場合も、布体１０及び回路基板２０の変形を抑制することができる。
【００４０】
応力緩和層３１の曲げ性は、使用する布体１０及び回路基板２０の曲げ性に合せて適宜設定することができる。ここで曲げ性Ｄとは、ヤング率をＥ、ポアソン比をν、膜厚をｔとしたとき、以下の式（２）で表すことができる。
【００４１】
【数２】
2017065270.tif 000004
【００４２】
本発明の「布体より硬く、回路基板より柔らかい応力緩和層」の記載は、「本発明の式(1)で得られた硬さについて、応力緩和層の硬さは、布体の硬さより大きく、回路基板の硬さより小さい」という意味である。
布体１０、回路基板２０、応力緩和層３１の硬さの具体的な関係を数値で表すと以下のような関係を満たすことが好ましい。布体１０の硬さが１０Ｎ／ｍ以上１０００Ｎ／ｍ以下で、回路基板２０の硬さが３．０×１０５Ｎ／ｍ以上７．５×１０５Ｎ／ｍ以下の場合、応力緩和層３１の硬さは１０００Ｎ／ｍ以上３．０×１０５Ｎ／ｍ以下であることが好ましく、１００００Ｎ／ｍ以上１．５×１０５Ｎ／ｍ以下であることがより好ましい。布体１０及び回路基板２０に対する応力緩和層３１の硬さがこの範囲内であれば、布体１０と回路基板２０の接続部に加わる応力を、布体１０と応力緩和層３１との界面と、応力緩和層３１と回路基板２０との界面に分散することができ、応力を緩和することができる。
【００４３】
また布体１０、回路基板２０、応力緩和層３１の曲げ性の具体的な関係を数値で表すと以下のような関係を満たすことが好ましい。
布体１０の曲げ性が１．０×１０−１０Ｎ・ｍ以下で、回路基板２０の曲げ性が１．０×１０−４Ｎ・ｍ以上５．０×１０−３Ｎ・ｍ以下の場合、応力緩和層３１の曲げ性は５．０×１０−３Ｎ・ｍ以上０．５Ｎ・ｍ以下であることが好ましい。布体１０及び回路基板２０に対する応力緩和層３１の曲げ性がこの範囲内であれば、テキスタイル型デバイス全体の曲げ性が向上し、回路基板２０の曲げを緩和することができる。
【００４４】
上述のような関係を満たすものとしては、例えば回路基板２０の基材２１として厚さ１００μｍのポリイミドフィルム、布体１０の布１１として厚さ２００μｍのウレタン布、応力緩和層３１として厚さ１０００μｍの低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）を用いることができる。この構成であれば、接続部の耐久性を飛躍的に向上させることができる。
【００４５】
接着層３２は、布体１０と応力緩和基板３０を接着できるものを種々用いることができる。種々の接着剤の中でも熱可塑性接着剤が好ましい。熱可塑性接着剤は熱により溶融し、布体１０と応力緩和層３０を溶着する。そのため、布体１０を構成する布１１および伸縮性配線１２と絡まり合いより高い密着性を確保することができる。また熱可塑性接着剤は耐水性も高い。そのため接着層３２に熱可塑性接着剤を用いることで、テキスタイル型デバイス１００を洗濯しても高い接着性を維持することができる。
【００４６】
導電糸３３は、伸縮性配線１２と回路配線２２とをつなぐ。導電糸３３とは、導電性を有する糸である。導電糸３３は、耐久性が高く、縫い方を工夫すれば形状変化に対する追従性も高い。
伸縮性配線１２及び回路配線２２との接点は、応力緩和基板３０の両面から露出した導電糸３３によって行う。導電糸３３は、応力緩和層３１と接着層３２を貫くように縫われているため、応力緩和基板３０の両面に一部が露出する。
【００４７】
このように、導電糸３３は、縫うだけで応力緩和基板３０の両面の導通を得ることができる。したがって、応力緩和基板３３を厚み方向に貫通する貫通孔（ビア）等を作製する必要が無く、極めて簡単に応力緩和基板３０の両面の導通を得ることができる。
【００４８】
図１において、伸縮性配線１２の第１端部１２ａと、回路配線２２の第１端部２２ａは平面視重なる位置に配置されている。そのため、導電糸３３を応力緩和基板３０の鉛直方向に少なくとも一回縫い付ければ、伸縮性配線１２と回路配線２２の導通を確保することができる。すなわち、伸縮性配線１２の第１端部１２ａと、回路配線２２の第１端部２２ａは平面視重なる位置に配置されていることで、導電糸３３を縫い付ける量が少なくて済む。その結果、応力緩和基板３０の生産に係る時間、コストを低減することができる。
【００４９】
（変形例）
図２は、第１実施形態に係るテキスタイル型デバイスの変形例の回路基板の周縁部を拡大した断面模式図である。図２に示す変形例のテキスタイル型デバイス１１０において、布体１０と回路基板２０とを繋ぐ導電部が、導電糸３３ではなくビア配線３４からなる。テキスタイル型デバイス１１０は、この点のみがテキスタイル型デバイス１００と異なる。その他の構成は同様であり、同一の符号を付す。ビア配線３４は、前述「応力緩和基板第１面と第２面に渡って配設された導電部」の一態様である。
【００５０】
ビア配線３４には、導電性接着剤を用いることが好ましい。導電性接着剤の中でも、導電性を有する熱可塑性接着剤を用いることが特に好ましい。導電性接着剤は、金属等と比較して柔軟性が高いため、応力緩和基板３０の変形にも追従することができる。その結果、伸縮性配線１２及び回路配線２２とビア配線３４の密着性を高めることができる。
【００５１】
図２に示すように、ビア配線３４の両端は導電面が形成される。そのため、伸縮性導体１２及び回路配線２２と面で接触することができる。それぞれが面で接触することで、布体１０と回路基板２０との間の導電性を高めることができる。
【００５２】
ビア配線３４を得るためには、応力緩和基板３０に貫通孔を設ける必要がある。貫通孔は公知の方法で開けることができる。貫通孔に導電性接着剤等を充填することで、ビア配線３４を得ることができる。
【００５３】
上述のように、本発明の第１実施形態に係るテキスタイル型デバイスは、回路基板と布体との間に、これらの中間硬度を有する応力緩和基板を有する。そのため、回路基板と布体の硬さ及び伸縮性の違いに起因して生じる応力を緩和することができる。その結果、テキスタイル型デバイスを大きく歪ませる物理力が加わっても、布体と回路基板の電気的な接続を維持することができる。
【００５４】
（第２実施形態）
図３は、第２実施形態に係るテキスタイル型デバイスの回路基板の周縁部を拡大した断面模式図である。第２実施形態に係るテキスタイル型デバイス１２０は、第１実施形態にかかるテキスタイル型デバイス１００と比較して、導電糸３５の形状が異なる。その他の構成は、第１実施形態に係るテキスタイル型デバイス１００と同一であり、詳細な説明は省く。導電糸３５は、前述「応力緩和基板第１面と第２面に渡って配設された導電部」の一態様である。
【００５５】
第１実施形態に係るテキスタイル型デバイス１００では、伸縮性配線１２の第１端部１２ａと、回路配線２２の第１端部２２ａは平面視重なる位置に配置されている。そのため、導電糸３３は応力緩和基板３０の厚み方向への導電に寄与するように構成されている。
これに対し、第２実施形態に係るテキスタイル型デバイス１２０では、伸縮性配線１２の第１端部１２ａと、回路配線２２の第１端部２２ａは平面視重なる位置に配置されていない。そのため、導電糸３３は応力緩和基板３０の厚み方向への導電と、応力緩和基板３０の面内方向への導電にも寄与するように構成されている。
【００５６】
図４は、第２実施形態に係るテキスタイル型デバイス１２０の平面模式図である。
回路基板２０は、事前に設定された応力緩和基板３０の回路基板設置領域２５に配設されている。回路基板設置領域２５に回路基板２０が配設されることで、応力緩和基板３０と回路基板２０が平面視重なる位置に配設される。
【００５７】
図４に示すように、応力緩和基板３０の面積は回路基板２０の面積より大きいことが好ましい。応力緩和基板３０の面積が回路基板２０の面積より大きいと、平面視で応力緩和基板３０が回路基板２０を内包するように配置することができる。テキスタイル型デバイス１２０が変形すると、最初に変形するのは布体１０である。そして布体１０に生じた歪が、応力緩和基板３０及び回路基板２０に伝わる。応力緩和基板３０が回路基板２０を平面視内包するように配設されていると、布体１０で生じた歪を応力緩和基板３０が緩和するため、回路基板２０が変形による影響を受けることを抑制できる。すなわち、布体１０と回路基板２０の硬さに起因したテキスタイル型デバイス１２０の破損を避けることができる。
【００５８】
また平面視で応力緩和基板３０が回路基板２０を内包するように配置されると、応力緩和基板３０で配線幅を調整することができる。
【００５９】
回路基板２０には各センサーからの情報が集約される。そのため、回路基板２０上に形成される回路配線２２は非常に高密度となる。また図４に示すように、外部出力端子への接続点数を少なくするために回路基板２０にマトリックス変換の機能も持たせると、回路基板２０の回路配線２２は、より複雑かつ高密度となる。このように高密度かつ複雑な回路配線２２を小さな面積の回路基板上で実現しようとすると、回路配線２２の幅は必然的に狭くなる。
【００６０】
これに対し、伸縮性配線１２は、布体１０の面積が大きいため、回路配線２２ほど高密度になることはない。また伸縮性配線１２は、センサーから回路基板２０まで通電する。
そのため伸縮性配線１２の通電距離は、回路配線２２の通電距離と比較して長い。配線抵抗の影響を抑えるためには、伸縮性配線１２の幅は広い方が好ましい。
【００６１】
布体１０と回路基板２０を直接接続しようとすると、この配線密度及び配線幅の差が問題となる。これに対し、応力緩和基板３０を布体１０と回路基板２０の間に配置すると、伸縮性配線１２と配線基板２２の配線密度及び配線幅の違いを、導電糸３５によって調整することができる。
【００６２】
導電糸３５は、図４に示すように、応力緩和基板３０の外周から応力緩和基板３０の中央部に配設された回路基板２０に向かって配設されていることが好ましい。導電糸３５をこのように配置することで、伸縮性配線１２と接続される応力緩和基板３０の外周部から回路配線２２と接続される応力緩和基板３０の中央部に向けて、配線密度及び配線幅を徐々に調整することができる。
【００６３】
（変形例）
図５は、第２実施形態に係るテキスタイル型デバイスの変形例の回路基板の周縁部を拡大した断面模式図である。図５に示す変形例のテキスタイル型デバイス１３０は、布体１０と回路基板２０とを繋ぐ導電部が、導電糸３５単体からなるのではなく、貫通部３６ａと面内延在部３６ｂに分かれている点がテキスタイル型デバイス１２０と異なる。その他の構成は同様であり、同一の符号を付す。貫通部３６ａと面内延在部３６ｂを合せたものが、前述「応力緩和基板第１面と第２面に渡って配設された導電部」の一態様となる。
【００６４】
面内延在部３６ｂは、布体１０と回路基板２０との間の配線密度の調整を可能とする。
貫通部３６ａは、応力緩和基板３０の厚み方向の通電を可能とする。
【００６５】
貫通部３６ａは、ビア配線を用いたものでも、導電糸を用いたものでも、いずれでもよい。面内延在部３６ｂの材質は特に問わないが、例えば、導電性インク、銅箔等を用いることができる。
【００６６】
また貫通部３６ａと面内延在部３６ｂの位置関係は、図５の態様に限られない。例えば、図６に示すように面内延在部３６ｂが応力緩和基板３０の回路基板２０側の面にあってもよく、貫通部３６ａが面内延在部３６ｂより外周側に配設されていてもよい。またこれらの組合せの態様でもよい。
【００６７】
図７は、第２実施形態に係るテキスタイル型デバイス１２０の一例の写真である。
布１１の上に、数本の伸縮性配線１２が形成されている。写真中心の位置において、応力緩和基板３０が設けられ、その上に、回路基板４０と５０が設置されている。回路基板４０と５０は、それぞれのコネクタ４１と５１を用いて着脱自在で結合されている（図７には、取り外された状態を示す）。
図７に示すように、例えば、洗濯等を行ったりする場合、回路基板４０を基板５０から外すことができるため、回路基板４０の耐久性を高めることができる。また、応力緩和基板３０が設けられているため、コネクタ４１と５１の着脱をする際、回路基板５０と布１１の硬さ及び伸縮性の違いに起因して生じる応力を緩和することができる。
【００６８】
上述のように、本発明の第２実施形態に係るテキスタイル型デバイスは、回路基板と布体との間に、これらの中間硬度を有する応力緩和基板を有する。そのため、回路基板と布体の硬さ及び伸縮性の違いに起因して生じる応力を緩和することができる。その結果、テキスタイル型デバイスを大きく歪ませる物理力が加わっても、布体と回路基板の電気的な接続を維持することができる。
【００６９】
また本発明の第２実施形態に係るテキスタイル型デバイスは、平面視で応力緩和基板が回路基板を内包するように配設される。そのため、応力緩和基板によって布体と回路基板に生じる応力をより緩和することができる。さらに、応力緩和基板の導電部により、布体の伸縮性配線と回路基板の回路配線との配線幅の違いを調整することができる。
【００７０】
なお、第１実施形態及び第２実施形態の変形例の一つとして、応力緩和基板３０を布体１０の下方及び／又は回路基板２０の上方に配設し、補強材として用いることで、テキスタイルデバイスに加わる物理力の影響を抑えることが可能とも考えられる。このように補強材として用いる場合は、応力緩和基板の硬さもそれほど問わないため、優位性を有するようにも見えるが、実際には外部から回路基板２０及び布体１０を補強しても、回路基板２０と布体１０の接続部に加わる応力は十分に緩和することができず、電気的な接続を確保することは難しくなる。そのため、布体１０と回路基板２０の間に、導通を確保可能な応力緩和基板３０を配設することが重要である。
【符号の説明】
【００７１】
１０…布体、                        １１…布、
１２…伸縮性配線、                  ２０…回路基板、
２１…基材、                        ２２…回路配線、
２２ａ…第１回路配線、              ２２ｂ…第２回路配線、
２３…接着層、                      ３０…応力緩和基板、
３１…応力緩和層、                  ３２…接着層、
３３，３５…導電糸、                ３４…ビア配線、
３６ａ…貫通部、                    ３６ｂ…面内延在部、
４０，５０…回路基板                ４１、５１…コネクタ、
１００，１１０，１２０，１３０，１４０…テキスタイル型デバイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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