(57)【要約】      （修正有）【課題】破損などの不具合が生じ難い配線基板を提供する。【解決手段】配線基板１０は、伸縮性を有し、第１面及び第１面の反対側に位置する第２面を含む基板２０と、基板の第１面側から基板に接合され、基板の弾性係数よりも高い弾性係数を有する支持基板４０と、支持基板に搭載される電子部品５１の電極に接続されるよう支持基板に設けられた、基板の第１面の法線方向における山部及び谷部が基板の第１面の面内方向に沿って繰り返し現れる蛇腹形状部を有する配線５２と、伸縮に起因して基板に生じる応力が支持基板に伝わることを抑制するよう基板の一部に設けられた、第１補強部材３１及び第２補強部材３２からなる応力調整機構３０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸縮性を有し、第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を含む基板と、
前記基板の前記第１面側から前記基板に接合され、前記基板の弾性係数よりも高い弾性係数を有する支持基板と、
前記支持基板に搭載される電子部品の電極に接続されるよう前記支持基板に設けられた配線であって、前記基板の前記第１面の法線方向における山部及び谷部が前記基板の前記第１面の面内方向に沿って繰り返し現れる蛇腹形状部を有する配線と、
伸縮に起因して前記基板に生じる応力が前記支持基板に伝わることを抑制するよう前記基板の一部に設けられた応力調整機構と、を備える、配線基板。
【請求項２】
前記応力調整機構は、前記第１面の法線方向に沿って見た場合に前記支持基板に搭載される電子部品に重なるよう前記基板の前記第１面上に位置し、前記基板の弾性係数よりも高い弾性係数を有する第１補強部材と、前記第１面の法線方向に沿って見た場合に前記支持基板に搭載される電子部品に重なるよう前記基板の前記第２面上に位置し、前記基板の弾性係数よりも高い弾性係数を有する第２補強部材と、を備える、請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記基板のうち、前記第１面の法線方向に沿って見た場合に前記第１補強部材及び前記第２補強部材と重なる部分の厚みは、前記基板のうち前記第１面の法線方向に沿って見た場合に前記第１補強部材又は前記第２補強部材と重ならない部分の厚みよりも小さい、請求項２に記載の配線基板。
【請求項４】
前記第１補強部材及び前記第２補強部材は、金属層を含む、請求項２又は３に記載の配線基板。
【請求項５】
前記応力調整機構は、前記第１面の法線方向に沿って見た場合に前記支持基板に搭載される電子部品に重なるよう前記基板の前記第２面に形成された複数のスリットを備える、請求項１に記載の配線基板。
【請求項６】
前記配線の前記蛇腹形状部の振幅が１μｍ以上である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の配線基板。
【請求項７】
前記基板は、シリコーンゴムを含む、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の配線基板。
【請求項８】
前記配線は、複数の導電性粒子を含む、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の配線基板。
【請求項９】
前記支持基板上に位置し、前記配線に電気的に接続される電極を有する電子部品を更に備える、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の配線基板。
【請求項１０】
配線基板の製造方法であって、
第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を含み、伸縮性を有する基板に引張応力を加えて、前記基板を伸長させる伸長工程と、
前記基板の弾性係数よりも高い弾性係数を有する第１補強部材を前記基板の前記第１面上に設け、前記基板の弾性係数よりも高い弾性係数を有する第２補強部材を前記基板の前記第２面上に設ける工程と、
前記基板の弾性係数よりも高い弾性係数を有する支持基板であって、前記支持基板に搭載される電子部品の電極に接続される配線が設けられた支持基板を、伸長した状態の前記基板に前記第１面側から接合する接合工程と、
前記基板から前記引張応力を取り除く収縮工程と、を備え、
前記接合工程は、前記第１面の法線方向に沿って見た場合に前記支持基板に搭載される電子部品が前記第１補強部材及び前記第２補強部材に重なるよう実施され、
前記基板から前記引張応力が取り除かれた後、前記配線のうち前記第１面の法線方向に沿って見た場合に前記第１補強部材及び前記第２補強部材と重ならない部分は、前記第１面の法線方向における山部及び谷部が前記第１面の面内方向に沿って繰り返し現れる蛇腹形状部を有する、配線基板の製造方法。
【請求項１１】
配線基板の製造方法であって、
第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を含み、伸縮性を有する基板に引張応力を加えて、前記基板を伸長させる伸長工程と、
前記基板の弾性係数よりも高い弾性係数を有する支持基板であって、前記支持基板に搭載される電子部品の電極に接続される配線が設けられた支持基板を、伸長した状態の前記基板に前記第１面側から接合する接合工程と、
前記基板から前記引張応力を取り除く収縮工程と、を備え、
前記接合工程と前記収縮工程との間に実施され、前記基板のうち前記第１面の法線方向に沿って見た場合に前記支持基板に搭載される電子部品と重なる部分の前記第２面に複数のスリットを形成するスリット形成工程を更に備え、
前記基板から前記引張応力が取り除かれた後、前記配線のうち前記第１面の法線方向に沿って見た場合に前記スリットと重ならない部分は、前記第１面の法線方向における山部及び谷部が前記第１面の面内方向に沿って繰り返し現れる蛇腹形状部を有する、配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、基板と、前記基板に接合され、電子部品に接続される配線が設けられた支持基板と、を備える配線基板に関する。また、本開示の実施形態は、配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、伸縮性などの変形性を有する電子デバイスの研究がおこなわれている。例えば特許文献１は、基板と、基板に設けられた配線と、を備え、伸縮性を有する配線基板を開示している。特許文献１においては、予め伸長させた状態の基板に回路を設け、回路を形成した後に基板を弛緩させる、という製造方法を採用している。特許文献１は、基板の伸長状態及び弛緩状態のいずれにおいても基板上の薄膜トランジスタを良好に動作させることを意図している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２８１４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
配線基板は、伸縮などの変形に対する耐性を有する部分だけでなく、変形に起因して破損し易い部分も含む。このため、予め伸長させた状態の基板に回路を設けると、配線基板に破損などの不具合が生じ易くなってしまう。
【０００５】
本開示の実施形態は、このような課題を効果的に解決し得る配線基板及び配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施形態は、伸縮性を有し、第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を含む基板と、前記基板の前記第１面側から前記基板に接合され、前記基板の弾性係数よりも高い弾性係数を有する支持基板と、前記支持基板に搭載される電子部品の電極に接続されるよう前記支持基板に設けられた配線であって、前記基板の前記第１面の法線方向における山部及び谷部が前記基板の前記第１面の面内方向に沿って繰り返し現れる蛇腹形状部を有する配線と、伸縮に起因して前記基板に生じる応力が前記支持基板に伝わることを抑制するよう前記基板の一部に設けられた応力調整機構と、を備える、配線基板である。
【０００７】
本開示の一実施形態による配線基板において、前記応力調整機構は、前記第１面の法線方向に沿って見た場合に前記支持基板に搭載される電子部品に重なるよう前記基板の前記第１面上に位置し、前記基板の弾性係数よりも高い弾性係数を有する第１補強部材と、前記第１面の法線方向に沿って見た場合に前記支持基板に搭載される電子部品に重なるよう前記基板の前記第２面上に位置し、前記基板の弾性係数よりも高い弾性係数を有する第２補強部材と、を備えていてもよい。この場合、前記基板のうち、前記第１面の法線方向に沿って見た場合に前記第１補強部材及び前記第２補強部材と重なる部分の厚みは、前記基板のうち前記第１面の法線方向に沿って見た場合に前記第１補強部材又は前記第２補強部材と重ならない部分の厚みよりも小さくなっていてもよい。前記第１補強部材又は前記第２補強部材は、金属層を含んでいてもよい。
【０００８】
本開示の一実施形態による配線基板において、前記応力調整機構は、前記第１面の法線方向に沿って見た場合に前記支持基板に搭載される電子部品に重なるよう前記基板の前記第２面に形成された複数のスリットを備えていてもよい。この場合、前記スリットの深さは、前記基板の厚みの３０％以上であってもよい。
【０００９】
本開示の一実施形態による配線基板において、前記配線の前記蛇腹形状部の振幅が１μｍ以上であってもよい。
【００１０】
本開示の一実施形態による配線基板において、前記基板は、シリコーンゴムを含んでいてもよい。
【００１１】
本開示の一実施形態による配線基板において、前記配線は、複数の導電性粒子を含んでいてもよい。
【００１２】
本開示の一実施形態による配線基板は、前記支持基板上に位置し、前記配線に電気的に接続される電極を有する電子部品を更に備えていてもよい。
【００１３】
本開示の一実施形態は、配線基板の製造方法であって、第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を含み、伸縮性を有する基板に引張応力を加えて、前記基板を伸長させる伸長工程と、前記基板の弾性係数よりも高い弾性係数を有する第１補強部材を前記基板の前記第１面上に設け、前記基板の弾性係数よりも高い弾性係数を有する第２補強部材を前記基板の前記第２面上に設ける工程と、前記基板の弾性係数よりも高い弾性係数を有する支持基板であって、前記支持基板に搭載される電子部品の電極に接続される配線が設けられた支持基板を、伸長した状態の前記基板に前記第１面側から接合する接合工程と、前記基板から前記引張応力を取り除く収縮工程と、を備え、前記接合工程は、前記第１面の法線方向に沿って見た場合に前記支持基板に搭載される電子部品が前記第１補強部材及び前記第２補強部材に重なるよう実施され、前記基板から前記引張応力が取り除かれた後、前記配線のうち前記第１面の法線方向に沿って見た場合に前記第１補強部材及び前記第２補強部材と重ならない部分は、前記第１面の法線方向における山部及び谷部が前記第１面の面内方向に沿って繰り返し現れる蛇腹形状部を有する、配線基板の製造方法である。
【００１４】
本開示の一実施形態は、配線基板の製造方法であって、第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を含み、伸縮性を有する基板に引張応力を加えて、前記基板を伸長させる伸長工程と、前記基板の弾性係数よりも高い弾性係数を有する支持基板であって、前記支持基板に搭載される電子部品の電極に接続される配線が設けられた支持基板を、伸長した状態の前記基板に前記第１面側から接合する接合工程と、前記基板から前記引張応力を取り除く収縮工程と、を備え、前記接合工程と前記収縮工程との間に実施され、前記基板のうち前記第１面の法線方向に沿って見た場合に前記支持基板に搭載される電子部品と重なる部分の前記第２面に複数のスリットを形成するスリット形成工程を更に備え、前記基板から前記引張応力が取り除かれた後、前記配線のうち前記第１面の法線方向に沿って見た場合に前記スリットと重ならない部分は、前記第１面の法線方向における山部及び谷部が前記第１面の面内方向に沿って繰り返し現れる蛇腹形状部を有する、配線基板の製造方法である。
【００１５】
本開示の一実施形態による配線基板の製造方法において、前記スリットの深さは、前記基板の厚みの３０％以上であってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本開示の実施形態によれば、基板の伸縮に起因して配線基板に不具合が生じることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一実施の形態に係る配線基板を示す断面図である。
【図２】一実施の形態に係る配線基板を示す平面図である。
【図３】図１に示す配線基板の配線及びその周辺の構成要素の一例を拡大して示す断面図である。
【図４】図１に示す配線基板の配線及びその周辺の構成要素のその他の例を拡大して示す断面図である。
【図５】図１に示す配線基板の製造方法を説明するための図である。
【図６】第１の変形例に係る配線基板を示す断面図である。
【図７】第１の変形例に係る配線基板を示す底面図である。
【図８】図６に示す配線基板の配線及びその周辺の構成要素の一例を拡大して示す断面図である。
【図９】図６に示す配線基板の製造方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本開示の実施形態に係る配線基板の構成及びその製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は本開示の実施形態の一例であって、本開示はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。また、本明細書において、「基板」、「基材」、「シート」や「フィルム」など用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。例えば、「基板」は、基材、シートやフィルムと呼ばれ得るような部材も含む概念である。更に、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」や「直交」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。また、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なる場合や、構成の一部が図面から省略される場合がある。
【００１９】
以下、図１乃至図５を参照して、本開示の一実施の形態について説明する。
【００２０】
（配線基板）
まず、本実施の形態に係る配線基板１０について説明する。図１及び図２はそれぞれ、配線基板１０を示す断面図及び平面図である。図１に示す断面図は、図２の配線基板１０を線Ａ−Ａに沿って切断した場合の図である。
【００２１】
図１に示す配線基板１０は、基板２０、応力調整機構３０、支持基板４０、電子部品５１、配線５２を備える。以下、配線基板１０の各構成要素について説明する。
【００２２】
〔基板〕
基板２０は、伸縮性を有するよう構成された板状の部材である。基板２０は、電子部品５１及び配線５２側に位置する第１面２１と、第１面２１の反対側に位置する第２面２２と、を含む。基板２０の厚みは、例えば１０ｍｍ以下であり、より好ましくは１ｍｍ以下である。基板２０の厚みを小さくすることにより、基板２０の伸縮に要する力を低減することができる。また、基板２０の厚みを小さくすることにより、配線基板１０を用いた製品全体の厚みを小さくすることができる。これにより、例えば、配線基板１０を用いた製品が、人の腕などの身体の一部に取り付けるセンサである場合に、装着感を低減することができる。基板２０の厚みは、１０μｍ以上であってもよい。
【００２３】
基板２０の伸縮性を表すパラメータの例として、基板２０の弾性係数を挙げることができる。基板２０の弾性係数は、例えば１０ＭＰａ以下であり、より好ましくは１ＭＰａ以下である。このような弾性係数を有する基板２０を用いることにより、配線基板１０全体に伸縮性を持たせることができる。以下の説明において、基板２０の弾性係数のことを、第１の弾性係数とも称する。基板２０の第１の弾性係数は、１ｋＰａ以上であってもよい。
【００２４】
基板２０の第１の弾性係数を算出する方法としては、基板２０のサンプルを用いて引張試験を実施するという方法を採用することができる。基板２０のサンプルを準備する方法としては、配線基板１０から基板２０の一部をサンプルとして取り出す方法や、配線基板１０を構成する前の基板２０の一部をサンプルとして取り出す方法が考えられる。その他にも、基板２０の第１の弾性係数を算出する方法として、基板２０を構成する材料を分析し、材料の既存のデータベースに基づいて基板２０の第１の弾性係数を算出するという方法を採用することもできる。
【００２５】
基板２０の伸縮性を表すパラメータのその他の例として、基板２０の曲げ剛性を挙げることができる。曲げ剛性は、対象となる部材の断面二次モーメントと、対象となる部材を構成する材料の弾性係数との積であり、単位はＮ・ｍ２又はＰａ・ｍ４である。基板２０の断面二次モーメントは、配線基板１０の伸縮方向に直交する平面によって基板２０を切断した場合の断面に基づいて算出される。以下の説明において、基板２０の曲げ剛性のことを、第１の曲げ剛性とも称する。
【００２６】
基板２０を構成する材料の例としては、熱可塑性エラストマー、シリコーンゴム、ウレタンゲル、シリコンゲル等を挙げることができる。熱可塑性エラストマーとしては、ポリウレタン系エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、塩ビ系熱可塑性エラストマー、エステル系熱可塑性エラストマー、アミド系熱可塑性エラストマー、１，２−ＢＲ系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマー等を用いることができる。機械的強度や耐磨耗性を考慮すると、ウレタン系エラストマーを用いることが好ましい。さらに、シリコーンゴムは、耐熱性・耐薬品性・難燃性に優れており、基板２０の材料として好ましい。
【００２７】
〔応力調整機構〕
応力調整機構３０は、伸縮に起因して基板２０に生じる応力が支持基板４０に伝わることを抑制するために基板２０の一部に設けられた機構である。本実施の形態において、応力調整機構３０は、図１に示すように、基板２０の第１面２１上に位置する第１補強部材３１と、基板２０の第２面２２上に位置する第２補強部材３２とを備える。
【００２８】
第１補強部材３１及び第２補強部材３２はいずれも、基板２０の第１の弾性係数よりも大きい弾性係数を有する。第１補強部材３１及び第２補強部材３２の弾性係数は、例えば１ＧＰａ以上であり、より好ましくは１０ＧＰａ以上である。第１補強部材３１及び第２補強部材３２の弾性係数は、基板２０の第１の弾性係数の１００倍以上であってもよく、１０００倍以上であってもよい。このような第１補強部材３１及び第２補強部材３２を備える応力調整機構３０を基板２０に設けることにより、基板２０のうち応力調整機構３０と重なる部分に生じている応力が支持基板４０側に伝わることを抑制することができる。これにより、支持基板４０及び支持基板４０上の構成要素のうち応力調整機構３０と重なる部分が破損することなどを抑制することができる。以下の説明において、第１補強部材３１及び第２補強部材３２の弾性係数のことを、第２の弾性係数とも称する。
【００２９】
図１及び図２に示すように、第１補強部材３１及び第２補強部材３２を備える応力調整機構３０は、基板２０の第１面２１の法線方向に沿って見た場合に、支持基板４０上に位置する電子部品５１と重なっている。この場合、第１補強部材３１及び第２補強部材３２は、伸縮に起因して基板２０に生じている応力が支持基板４０上の電子部品５１に伝わることを抑制するよう機能する。これにより、電子部品５１が変形したり破損したりしてしまうことを抑制することができる。
【００３０】
第１補強部材３１及び第２補強部材３２の第２の弾性係数は、５００ＧＰａ以下であってもよい。また、第１補強部材３１及び第２補強部材３２の第２の弾性係数は、基板２０の第１の弾性係数の５０００００倍以下であってもよい。第１補強部材３１及び第２補強部材３２の第２の弾性係数を算出する方法は、基板２０の場合と同様である。なお、「重なる」とは、基板２０の第１面２１の法線方向に沿って見た場合に２つの構成要素が重なることを意味している。また、第１補強部材３１の弾性係数と第２補強部材３２の弾性係数とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００３１】
また、第１補強部材３１及び第２補強部材３２は、基板２０の第１の曲げ剛性よりも大きい曲げ剛性を有する。第１補強部材３１及び第２補強部材３２の曲げ剛性は、基板２０の第１の曲げ剛性の１００倍以上であってもよく、１０００倍以上であってもよい。以下の説明において、第１補強部材３１及び第２補強部材３２の曲げ剛性のことを、第２の曲げ剛性とも称する。
【００３２】
第１補強部材３１及び第２補強部材３２を構成する材料の例としては、金属材料を含む金属層や、一般的な熱可塑性エラストマー、アクリル系、ウレタン系、エポキシ系、ポリエステル系、エポキシ系、ビニルエーテル系、ポリエン・チオール系、シリコーン系等のオリゴマー、ポリマー等を挙げることができる。金属材料の例としては、銅、アルミニウム、ステンレス鋼等を挙げることができる。第１補強部材３１及び第２補強部材３２の厚みは、例えば１０μｍ以上である。上述の材料のうち、金属層は、弾性率が大きくエッチング加工などにより微細加工可能であり、より好ましい。
【００３３】
〔支持基板〕
支持基板４０は、基板２０よりも低い伸縮性を有するよう構成された板状の部材である。支持基板４０は、基板２０側に位置する第２面４２と、第２面４２の反対側に位置する第１面４１と、を含む。図１に示す例において、支持基板４０は、その第１面４１側において電子部品５１及び配線５２を支持している。また、支持基板４０は、その第２面４２側において基板２０の第１面に接合されている。例えば、基板２０と支持基板４０との間に、接着剤を含む接着層６０が設けられていてもよい。接着層６０を構成する材料としては、例えばアクリル系接着剤、シリコーン系接着剤等を用いることができる。接着層６０の厚みは、例えば５μｍ以上且つ２００μｍ以下である。また、図示はしないが、常温接合によって支持基板４０の第２面４２が基板２０の第１面２１に接合されていてもよい。この場合、基板２０と支持基板４０との間に接着層が設けられていなくてもよい。
【００３４】
後述するように、支持基板４０に接合された基板２０から引張応力が取り除かれて基板２０が収縮するとき、支持基板４０には蛇腹形状部が形成される。支持基板４０の特性や寸法は、このような蛇腹形状部が形成され易くなるよう設定されている。例えば、支持基板４０は、基板２０の第１の弾性係数よりも大きい弾性係数を有する。以下の説明において、支持基板４０の弾性係数のことを、第３の弾性係数とも称する。
【００３５】
支持基板４０の第３の弾性係数は、例えば１００ＭＰａ以上であり、より好ましくは１ＧＰａ以上である。支持基板４０の第３の弾性係数は、基板２０の第１の弾性係数の１００倍以上であってもよく、１０００倍以上であってもよい。また、支持基板４０の厚みは、例えば１０μｍ以下であり、より好ましくは５μｍ以下である。支持基板４０の弾性係数を高くしたり、支持基板４０の厚みを小さくしたりすることにより、基板２０の収縮に伴って支持基板４０に蛇腹形状部が形成され易くなる。支持基板４０を構成する材料としては、例えば、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタラート等を用いることができる。
【００３６】
支持基板４０の第３の弾性係数は、基板２０の第１の弾性係数の１００倍以下であってもよい。支持基板４０の第３の弾性係数を算出する方法は、基板２０の場合と同様である。また、支持基板４０の厚みは、５００ｎｍ以上であってもよい。
【００３７】
〔電子部品〕
図１に示す例において、電子部品５１は、配線５２に接続される電極を少なくとも有する。電子部品５１は、能動部品であってもよく、受動部品であってもよい。能動部品の例としては、トランジスタ、ＬＳＩ(Large-Scale Integration)、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)、リレー、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、ＬＣＤなどの発光素子、センサなどを挙げることができる。受動部品の例としては、抵抗器、キャパシタ、インダクタ、圧電素子などを挙げることができる。電子部品５１の上述の例のうち、センサが好ましく用いられる。センサとしては、例えば、温度センサ、圧力センサ、光センサ、光電センサ、近接センサ、せん断力センサ、生体センサ等を挙げることができる。これらのセンサのうち、生体センサが特に好ましい。生体センサは、心拍や脈拍、心電、血圧、体温、血中酸素濃度等の生体情報を測定することができる。図１及び図２に示すように、複数の電子部品５１が支持基板４０に設けられていてもよい。また、図１に示すように、電子部品５１は、樹脂などからなる封止部５８によって覆われていてもよい。
【００３８】
〔配線〕
配線５２は、電子部品５１の電極に接続された、導電性を有する部材である。例えば図２に示すように、配線５２の一端及び他端が、２つの電子部品５１の電極にそれぞれ接続されている。図２に示すように、複数の配線５２が２つの電子部品５１の間に設けられていてもよい。
【００３９】
後述するように、支持基板４０に接合された基板２０から引張応力が取り除かれて基板２０が収縮するとき、配線５２は蛇腹状に変形する。この点を考慮し、好ましくは、配線５２は、変形に対する耐性を有する構造を備える。例えば、配線５２は、ベース材と、ベース材の中に分散された複数の導電性粒子とを有する。この場合、ベース材として、樹脂などの変形可能な材料を用いることにより、基板２０の伸縮に応じて配線５２も変形することができる。また、変形が生じた場合であっても複数の導電性粒子の間の接触が維持されるように導電性粒子の分布や形状を設定することにより、配線５２の導電性を維持することができる。
【００４０】
配線５２のベース材を構成する材料としては、例えば、一般的な熱可塑性エラストマーおよび熱硬化性エラストマーを用いることができ、例えば、スチレン系エラストマー、アクリル系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、ポリブタジエン、ポリクロロプレン等を用いることができる。中でも、ウレタン系、シリコーン系構造を含む樹脂やゴムが、その伸縮性や耐久性などの面から好ましく用いられる。また、配線５２の導電性粒子を構成する材料としては、例えば銀、銅、金、ニッケル、パラジウム、白金、カーボン等の粒子を用いることができる。中でも、銀粒子が、価格と導電性の観点から好ましく用いられる。
【００４１】
配線５２の厚みは、電子部品５１の厚みよりも小さく、例えば５０μｍ以下である。配線５２の幅は、例えば５０μｍ以上且つ１０ｍｍ以下である。
【００４２】
〔配線の構造〕
続いて、配線５２の断面構造について、図３を参照して詳細に説明する。図３は、図１に示す配線基板１０の配線５２及びその周辺の構成要素の一例を拡大して示す断面図である。
【００４３】
図１及び図２に示すように、配線５２全体は、若しくは配線５２の大部分は、第１補強部材３１及び第２補強部材３２を備える応力調整機構３０と重ならないように配置されている。このため、基板２０が伸縮して基板２０に生じた応力は、支持基板４０及び支持基板４０上の配線５２にまで伝わる。例えば、伸張状態の基板２０から引張応力を取り除いて基板２０を弛緩させると、基板２０に圧縮応力が生じ、この圧縮応力が支持基板４０及び支持基板４０上の配線５２にまで伝わる。この結果、図３に示すように、配線５２のうち応力調整機構３０と重なっていない部分に蛇腹形状部５７が生じる。
【００４４】
蛇腹形状部５７は、基板２０の第１面２１の法線方向における山部及び谷部を含む。図３において、符号５３は、配線５２の表面に現れる山部を表し、符号５４は、配線５２の裏面に現れる山部を表す。また、符号５５は、配線５２の表面に現れる谷部を表し、符号５６は、配線５２の裏面に現れる谷部を表す。表面とは、配線５２の面のうち基板２０から遠い側に位置する面であり、裏面とは、配線５２の面のうち基板２０に近い側に位置する面である。
【００４５】
山部５３，５４及び谷部５５，５６は、基板２０の第１面２１の面内方向に沿って繰り返し現れる。山部５３，５４及び谷部５５，５６が繰り返し現れる周期Ｆは、例えば１０μｍ以上且つ１００ｍｍ以下である。
【００４６】
図３において、符号Ｓ１は、配線５２の表面における蛇腹形状部５７の振幅を表す。振幅Ｓ１は、例えば１μｍ以上であり、より好ましくは１０μｍ以上である。振幅Ｓ１を１０μｍ以上とすることにより、基板２０の伸張に追従して配線５２が変形し易くなる。また、振幅Ｓ１は、例えば５００μｍ以下であってもよい。
【００４７】
振幅Ｓ１は、例えば、配線５２の長さ方向における一定の範囲にわたって、隣り合う山部５３と谷部５５との間の、第１面２１の法線方向における距離を測定し、それらの平均を求めることにより算出される。「配線５２の長さ方向における一定の範囲」は、例えば１０ｍｍである。隣り合う山部５３と谷部５５との間の距離を測定する測定器としては、レーザー顕微鏡などを用いた非接触式の測定器を用いてもよく、接触式の測定器を用いてもよい。また、断面写真などの画像に基づいて、隣り合う山部５３と谷部５５との間の距離を測定してもよい。
【００４８】
図３において、符号Ｓ２は、配線５２の裏面における蛇腹形状部５７の振幅を表す。振幅Ｓ２は、振幅Ｓ１と同様に、例えば１μｍ以上であり、より好ましくは１０μｍ以上である。また、振幅Ｓ２は、例えば５００μｍ以下であってもよい。
【００４９】
図３に示すように、支持基板４０、接着層６０や基板２０の第１面２１にも、配線５２と同様の蛇腹形状部が形成されていてもよい。図３において、符号Ｓ３は、基板２０の第１面２１における蛇腹形状部の振幅を表す。振幅Ｓ３は、例えば１μｍ以上であり、より好ましくは１０μｍ以上である。また、振幅Ｓ３は、例えば５００μｍ以下であってもよい。
【００５０】
図４は、図１に示す配線基板１０の配線５２及びその周辺の構成要素のその他の例を拡大して示す断面図である。図５に示すように、基板２０の第１面２１には蛇腹形状部が形成されていなくてもよい。
【００５１】
図３や図４に示す蛇腹形状部５７が配線５２に形成されていることの利点について説明する。上述のように、基板２０は、１０ＭＰａ以下の弾性係数を有する。このため、配線基板１０に引張応力を加えた場合、基板２０は、弾性変形によって伸長することができる。ここで、仮に配線５２も同様に弾性変形によって伸長すると、配線５２の全長が増加し、配線５２の断面積が減少するので、配線５２の抵抗値が増加してしまう。また、配線５２の弾性変形に起因して配線５２にクラックなどの破損が生じてしまうことも考えられる。
【００５２】
これに対して、本実施の形態においては、配線５２が蛇腹形状部５７を有している。このため、基板２０が伸張する際、配線５２は、蛇腹形状部５７の起伏を低減するように変形することによって、すなわち蛇腹形状を解消することによって、基板２０の伸張に追従することができる。このため、基板２０の伸張に伴って配線５２の全長が増加することや、配線５２の断面積が減少することを抑制することができる。このことにより、配線基板１０の伸張に起因して配線５２の抵抗値が増加することを抑制することができる。また、配線５２にクラックなどの破損が生じてしまうことを抑制することができる。
【００５３】
ところで、基板２０のうち電子部品５１と重なる部分には、図３及び図４に示すように、第１補強部材３１及び第２補強部材３２を備える応力調整機構３０が設けられている。上述のように、第１補強部材３１及び第２補強部材３２は、基板２０に比べて高い弾性係数を有する。このため、伸張状態の基板２０から引張応力を取り除いて基板２０を弛緩させた後も、基板２０のうち第１補強部材３１及び第２補強部材３２と重なる部分においては、伸張状態が少なくとも部分的に維持される。この結果、図３及び図４に示すように、基板２０のうち第１補強部材３１及び第２補強部材３２と重なる部分の厚みＴ１は、基板２０のうち第１補強部材３１又は第２補強部材３２と重ならない部分の厚みＴ２よりも小さくなる。例えば、厚みＴ１は、厚みＴ２の５０％以上且つ９５％以下である。なお、図３に示すように基板２０の第１面２１に蛇腹形状が現れている場合、厚みＴ２は、周期Ｆの範囲内における基板２０の厚みの平均値として算出され得る。
【００５４】
（配線基板の製造方法）
以下、図５（ａ）〜（ｅ）を参照して、配線基板１０の製造方法について説明する。
【００５５】
まず、伸縮性を有する基板２０を準備する。続いて、図５（ａ）に示すように、基板２０に引張応力Ｔを加えて基板２０を伸長させる伸長工程を実施する。基板２０の伸張率は、例えば１０％以上且つ２００％以下である。伸張工程は、基板２０を加熱した状態で実施してもよく、常温で実施してもよい。基板２０を加熱する場合、基板２０の温度は例えば５０℃以上且つ１００℃以下である。
【００５６】
続いて、引張応力Ｔによって伸長した状態の基板２０に応力調整機構３０を設ける。ここでは、図５（ｂ）に示すように、基板２０の第１面２１に第１補強部材３１を設け、第２面２２に第２補強部材３２を設ける。第１補強部材３１及び第２補強部材３２は、第１面２１の法線方向に沿って見た場合に互いに重なるよう設けられる。なお、第１補強部材３１及び第２補強部材３２は、全域にわたって重なっていてもよく、部分的に重なっていてもよい。
【００５７】
また、図５（ｃ）に示すように、支持基板４０を準備する。本実施の形態においては、図５（ｃ）に示すように、基板２０に接合される前の状態の支持基板４０の第１面４１に電子部品５１及び配線５２を設ける。配線５２を設ける方法としては、例えば、ベース材及び導電性粒子を含む導電性ペーストを支持基板４０の第１面４１に印刷する方法を採用することができる。
【００５８】
続いて、図５（ｄ）に示すように、電子部品５１及び配線５２が設けられた支持基板４０の第２面４２を、伸長した状態の基板２０に第１面２１側から接合する接合工程を実施する。接合工程は、支持基板４０に搭載されている電子部品５１が基板２０上の第１補強部材３１及び第２補強部材３２に重なるよう実施される。接合工程の際、基板２０と支持基板４０との間に接着層６０を設けてもよい。
【００５９】
その後、基板２０から引張応力Ｔを取り除く収縮工程を実施する。これにより、図５（ｅ）において矢印Ｃで示すように、基板２０が収縮し、基板２０に接合されている支持基板４０及び配線５２にも変形が生じる。支持基板４０の第３の弾性係数は、基板２０の第１の弾性係数よりも大きい。このため、支持基板４０及び配線５２の変形を、蛇腹形状部の生成として生じさせることができる。
【００６０】
また、本実施の形態においては、伸長した状態の基板２０に第１補強部材３１及び第２補強部材３２を設け、その後、伸長した状態の基板２０に支持基板４０を接合する。このため、伸張される前の状態の基板２０に第１補強部材３１及び第２補強部材３２を設ける場合に比べて、基板２０のうち電子部品５１と重なる場所に第１補強部材３１及び第２補強部材３２を精度良く配置し易い。このことにより、接合工程の際、第１補強部材３１及び第２補強部材３２に対する電子部品５１の位置がずれてしまうことを抑制することができる。このような効果は、支持基板４０上に複数の電子部品５１が搭載されており、このため支持基板４０と基板２０の位置合わせが困難である場合に顕著に発揮される。
【００６１】
また、本実施の形態においては、基板２０に第１補強部材３１及び第２補強部材３２を設けている。このため、伸張状態の基板２０から引張応力を取り除いた後、基板２０のうち第１補強部材３１及び第２補強部材３２と重なる部分が弛緩することを抑制することができる。従って、支持基板４０のうち第１補強部材３１及び第２補強部材３２と重なる部分には、基板２０の弛緩に起因して生じる応力が伝わりにくい。このため、支持基板４０上の電子部品５１が応力に起因して変形したり破損したりしてしまうことを抑制することができる。さらには、電子部品５１と配線５２の間の電気接続部が破損してしまうことを抑制することができる。
【００６２】
このように、本実施の形態によれば、基板２０に第１補強部材３１及び第２補強部材３２を設けることにより、支持基板４０と基板２０の位置合わせのし易さや、電子部品５１および電子部品５１と配線５２の間の電気接続部における信頼性を高めることができる。
【００６３】
配線５２の蛇腹形状部５７によって得られる、配線５２の抵抗値に関する効果の一例について説明する。ここでは、基板２０の第１面２１の面内方向に沿う引張応力が基板２０に加えられていない第１状態における配線５２の抵抗値を、第１抵抗値と称する。また、基板２０に引張応力を加えて基板２０を第１面２１の面内方向において第１状態に比べて３０％伸長させた第２状態における配線５２の抵抗値を、第２抵抗値と称する。本実施の形態によれば、配線５２に蛇腹形状部５７を形成することにより、第１抵抗値に対する、第１抵抗値と第２抵抗値の差の絶対値の比率を、２０％以下にすることができ、より好ましくは１０％以下にすることができ、更に好ましくは５％以下にすることができる。
【００６４】
配線基板１０の用途としては、ヘルスケア製品、スポーツ製品、アミューズメント製品、振動アクチュエーターデバイスなどを挙げることができる。例えば、人の腕などの身体の一部に取り付ける製品を、本実施の形態による配線基板１０を用いて構成する。配線基板１０は伸張することができるので、例えば配線基板１０を伸長させた状態で身体に取り付けることにより、配線基板１０を身体の一部により密着させることができる。このため、良好な着用感を実現することができる。また、配線基板１０が伸張した場合に配線５２の抵抗値が低下することを抑制することができるので、配線基板１０の良好な電気特性を実現することができる。
【００６５】
なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、必要に応じて図面を参照しながら、変形例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。また、上述した実施の形態において得られる作用効果が変形例においても得られることが明らかである場合、その説明を省略することもある。
【００６６】
（第１の変形例）
上述の実施の形態においては、基板２０のうち電子部品５１と重なる部分における伸張状態が維持されるよう基板２０に第１補強部材３１及び第２補強部材３２を設けることにより、支持基板４０上の電子部品５１に応力が伝わることを抑制する例を示した。本変形例においては、伸張に起因して基板２０のうち電子部品５１と重なる部分に生じている応力を緩和することにより、支持基板４０上の電子部品５１に応力が伝わることを抑制する例について説明する。
【００６７】
図６は、本変形例に係る配線基板１０を示す断面図である。図７は、本変形例に係る配線基板１０を基板２０の第２面２２側から見た場合を示す底面図である。図６に示す断面図は、図７の配線基板１０を線Ｂ−Ｂに沿って切断した場合の図である。
【００６８】
図６及び図７に示すように、応力調整機構３０は、第１面２１の法線方向に沿って見た場合に電子部品５１に重なるよう基板２０の第２面２２に形成された複数のスリット３３を備える。複数のスリット３３は、例えば図７に示すように、蛇腹形状部５７を生じさせる配線５２が延びる方向に沿って並んでいる。
【００６９】
図８は、本変形例に係る配線基板１０の配線５２及びその周辺の構成要素の一例を拡大して示す断面図である。本変形例においても、上述の実施の形態の場合と同様に、配線５２のうち応力調整機構３０と重なっていない部分には蛇腹形状部５７が形成されている。このため、基板２０の変形に伴って配線５２の全長が増加することや、配線５２の断面積が減少することを抑制することができる。
【００７０】
図８において、符号Ｔ３はスリット３３の深さを表す。スリット３３の深さＴ３とは、第１面２１の法線方向、すなわち基板２０の厚み方向におけるスリット３３の寸法である。スリット３３の深さＴ３は、基板２０のうちスリット３３が設けられていない部分の厚みＴ２の少なくとも１０％以上であり、３０％以上であってもよい。また、スリット３３の深さＴ３は、厚みＴ２の９０％以下であってもよい。
【００７１】
図９（ａ）〜（ｄ）は、本変形例に係る配線基板１０の製造方法を説明するための図である。
【００７２】
まず、図９（ａ）に示すように、基板２０を準備する。続いて、図９（ｂ）に示すように、基板２０に引張応力Ｔを加えて基板２０を伸長させる伸長工程を実施する。続いて、図９（ｃ）に示すように、電子部品５１及び配線５２が設けられた支持基板４０の第２面４２を、伸長した状態の基板２０に第１面２１側から接合する接合工程を実施する。
【００７３】
続いて、図９（ｄ）に示すように、伸張状態の基板２０のうち支持基板４０上の電子部品５１と重なる部分の第２面２２に複数のスリット３３を形成するスリット形成工程を実施する。例えば、刃物を第２面２２側から基板２０に、基板２０の厚み方向に沿って挿入する。これにより、基板２０のうち支持基板４０上の電子部品５１と重なる部分に生じている応力を緩和することができる。
【００７４】
その後、基板２０から引張応力Ｔを取り除く収縮工程を実施する。これにより、図９（ｅ）において矢印Ｃで示すように、基板２０が収縮し、基板２０に接合されている支持基板４０及び配線５２にも変形が生じる。支持基板４０の第３の弾性係数は、基板２０の第１の弾性係数よりも大きい。このため、支持基板４０及び配線５２の変形を、蛇腹形状部の生成として生じさせることができる。
【００７５】
また、本変形例においては、上述のように基板２０に複数のスリット３３を形成することにより、基板２０のうち支持基板４０上の電子部品５１と重なる部分に生じている応力を緩和することができる。このため、基板２０に生じている応力に起因して支持基板４０上の電子部品５１が変形したり破損したりしてしまうことを抑制することができる。さらには、電子部品５１と配線５２の間の電気接続部が破損してしまうことを抑制することができる。
【００７６】
また、本変形例においては、伸長した状態の基板２０に複数のスリット３３を形成するので、伸張される前の状態の基板２０にスリット３３を形成する場合に比べて、基板２０のうち電子部品５１と重なる場所にスリット３３を精度良く形成し易い。このことにより、スリット３３に対する電子部品５１の位置がずれてしまうことを抑制することができる。このような効果は、支持基板４０上に複数の電子部品５１が搭載されており、このため支持基板４０と基板２０の位置合わせが困難である場合に顕著に発揮される。
【００７７】
（配線基板の変形例）
上述の実施の形態及び各変形例においては、配線基板１０が、支持基板４０の第１面２１側に搭載された電子部品５１を備える例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、配線基板１０は、電子部品５１を備えていなくてもよい。例えば、電子部品５１が搭載されていない状態の支持基板４０が基板２０に接合されてもよい。また、配線基板１０は、電子部品５１が搭載されていない状態で出荷されてもよい。
【００７８】
なお、上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
【実施例】
【００７９】
次に、本発明を実施例及び比較例により更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。
【００８０】
（実施例１）
配線基板１０として、図１に示すような、基板２０の第１面２１上に位置する第１補強部材３１と、基板２０の第２面２２上に位置する第２補強部材３２とを有する応力調整機構３０を備えるものを作製した。以下、配線基板１０の作製方法について説明する。
【００８１】
≪基板及び応力調整機構の準備≫
基板２０として機能する、厚み８０μｍのウレタンシートを準備した。また、応力調整機構３０として、一辺が５ｍｍの四角形状を有するとともに１２μｍの厚みを有する銅箔と、銅箔に積層された粘着シートと、を有する積層体を準備した。粘着シートとしては、３Ｍ社製の８１４６を用いた。続いて、ウレタンシートからなる基板２０を一軸に１．５倍に伸長させた状態で、積層体からなる応力調整機構３０を、基板２０の第１面２１及び第２面２２に貼り合わせた。この際、第１面２１側の応力調整機構３０、すなわち第１補強部材３１と、第２面２２側の応力調整機構３０、すなわち第２補強部材３２とが互いに重なるよう、位置を調整した。
【００８２】
≪支持基板の準備≫
支持基板４０として機能する、厚さ１μｍのポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルムを準備した。続いて、支持基板４０の第１面４１に、溶媒、バインダー樹脂及び導電性粒子を含む導電性ペーストをスクリーン印刷によりパターニングした。溶媒としては、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートを用いた。バインダー樹脂としては、ウレタンを用いた。導電性粒子としては、銀粒子を用いた。パターニング後、オーブンにて８０℃３０分間にわたってアニールを実施して溶媒を揮発させて、配線５２を形成した。配線５２は、２０μｍの厚み、１００μｍの線幅を有し、５００μｍの間隔が空けられた電極対となるよう、構成された。
【００８３】
次いで、電極対の間に、１．０×０．５ｍｍの寸法を有するＬＥＤチップを、導電性接着剤を用いて搭載した。導電性接着剤としては、化研テック社製のＣＬ−３１６０を用いた。
【００８４】
次いで、配線５２及びＬＥＤチップが設けられた支持基板４０と、応力調整機構３０が設けられ、且つ１．５倍に伸長された状態の基板２０とを、３Ｍ社製の粘着シート８１４６を用いて貼り合わせた。この際、応力調整機構３０の一辺が５ｍｍの四角形状の銅箔の中央部とＬＥＤチップとが重なるよう、基板２０と支持基板４０の位置合わせを行った。
【００８５】
次いで、基板２０の伸長を開放した。これにより、応力調整機構３０と重なる領域以外の領域において、配線５２の表面に蛇腹形状部が生じ、配線基板１０が収縮した。この際、ＬＥＤチップの導通接続は維持されており、ＬＥＤチップは点灯し続けていた。
【００８６】
（実施例２）
配線基板１０として、図６に示すような、基板２０の第２面２２に形成された複数のスリット３３を有する応力調整機構３０を備えるものを作製した。以下、配線基板１０の作製方法について説明する。
【００８７】
まず、基板２０として機能する、厚み８０μｍのウレタンシートを準備した。また、実施例１の場合と同様にして、配線５２及びＬＥＤチップが設けられた支持基板４０を準備した。続いて、ウレタンシートからなる基板２０を一軸に１．５倍に伸長させた状態で、支持基板４０と基板２０とを、３Ｍ社製の粘着シート８１４６を用いて貼り合わせた。
【００８８】
続いて、基板２０のうち支持基板４０とは反対側の面、すなわち第２面２２に、カッティングプロッタ装置を用いて複数のスリット３３を形成した。カッティングプロッタ装としては、ＧＲＡＰＨＴＥＣ社製のＦＣ２２５０を用いた。スリット３３のパターンは、５本のスリット３３が互いに直交する碁盤の目状とした。スリット３３の幅は５ｍｍとし、スリット３３の間隔は１ｍｍとした。また、碁盤の目状の複数のスリット３３が存在する領域の中央部とＬＥＤチップとが重なるよう、スリット３３を形成した。
【００８９】
次いで、基板２０の伸長を開放した。これにより、碁盤の目状のスリット３３からなる応力調整機構３０と重なる領域以外の領域において、配線５２の表面に蛇腹形状部が生じ、配線基板１０が収縮した。この際、ＬＥＤチップの導通接続は維持されており、ＬＥＤチップは点灯し続けていた。
【００９０】
（比較例２）
応力調整機構３０を設けなかったこと以外は、実施例１の場合と同様にして、配線基板１０を作製した。この場合、基板２０の伸長を開放した後、配線基板１０が収縮する際に、収縮に伴ってＬＥＤチップの導通接続が外れてＬＥＤが不点灯になった。
【符号の説明】
【００９１】
１０  配線基板
２０  基板
２１  第１面
２２  第２面
３０  応力調整機構
３１  第１補強部材
３２  第２補強部材
３３  スリット
４０  支持基板
４１  第１面
４２  第２面
５１  電子部品
５２  配線
５３、５４  山部
５５、５６  谷部
５７  蛇腹形状部
５８  封止部
６０  接着層
【図１】
2019075416.tif 000003
【図２】
2019075416.tif 000004
【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】
2019075416.tif 000009
【図８】
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【図９】
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