JP6191991B2 - 伸縮性フレキシブル基板およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、伸縮性フレキシブル基板およびその製造方法に関する。より詳細には、本発明は、配線基板・回路基板として用いることができる伸縮性フレキシブル基板に関すると共に、かかる伸縮性フレキシブル基板の製造方法にも関する。

電子デバイスの小型化・薄型化に伴って、フレキシブル基板が種々のエレクトロニクス機器に使用されている。かかるフレキシブル基板は、省スペース化の観点から曲げて使用されることが多い。それゆえ、全体として薄い形態のフレキシブル基板は可撓性を呈する。

近年は、種々の分野においてフレキシブル基板を利用することが期待されており、常套的なエレクトロニクス機器の分野の範疇に留まらず、ウェアラブル機器の分野、ロボット分野、更には、ヘルスケア分野、医療分野、介護分野などおいてもフレキシブル基板の利用が検討されている。例えば、手のひら面などの自由曲面に対してセンサを配置する用途、“球面”などの比較的大きい湾曲形態を有するタッチパネルに用いる用途、更には、衣料品など使用時に屈曲・伸縮を伴うものにセンサを組み込む用途などにもフレキシブル基板の利用が考えられている。

実開平１−１３５７５８号公報 特開２００９−２２４５０８号公報 特開平６−１４０７２７号公報

しかしながら、従前のフレキシブル基板は、可撓性ないしは屈曲性を呈するものの、伸縮性を有しておらず、近年のニーズを必ずしも十分に満たすものとなっていない。

本発明は、かかる点に鑑みて為されたものであり、伸縮性を呈する伸縮性フレキシブル基板およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では下記の如くの特徴を有する伸縮性フレキシブル基板を提供する。本発明の一態様に係る伸縮性フレキシブル基板は、配線を備えた絶縁性フィルム基材を有して成り、
絶縁性フィルム基材には複数のスリットが所定間隔をあけて設けられ、絶縁性フィルム基材がスリットを基点に折れ曲がった又は湾曲した蛇腹形状を有しており、また
絶縁性フィルム基材の引伸ばしに際してはスリットが変形することを特徴とする。

また、本発明では上記伸縮性フレキシブル基板の製造方法も提供する。本発明の一態様に係る伸縮性フレキシブル基板の製造方法は、
（ｉ）絶縁性フィルム基材に配線を形成する工程、
（ｉｉ）所定間隔をあけて複数のスリットを絶縁性フィルム基材に形成する工程、および
（ｉｉｉ）スリットを基点にして絶縁性フィルム基材を折り曲げ又は湾曲させ、絶縁性フィルム基材を蛇腹形状にする工程
を含んで成ることを特徴とする。

本発明においては、フレキシブル基板が伸縮可能となっている。特に、絶縁性フィルム基材に設けられたスリットを基点に絶縁性フィルム基材が折れ曲がった又は湾曲した蛇腹形状となっていることによって、また、絶縁性フィルム基材の引伸ばしに際してスリットが変形することによって、伸縮性がもたらされている。

図１は、本発明の伸縮性フレキシブル基板の構成を模式的に示した斜視図である。 図２は、本発明の伸縮性フレキシブル基板の伸縮可能な特性を模式的に示した斜視図である（図２（ａ）：引伸ばす力を加えていない状態、図２（ｂ）：引伸ばす力を加えて蛇腹形状が解された状態、図２（ｃ）：引伸ばす力を加えてスリットが変形した状態） 図３は、本発明の伸縮性フレキシブル基板において「スリットの開口形状の変形自在」を説明するための斜視図および平面図である。 図４は、本発明の伸縮性フレキシブル基板の構成を模式的に示した斜視図である（図４（ａ）：スリットを基点に湾曲した蛇腹形状、図４（ｂ）：スリットを基点に折れ曲がった蛇腹形状）。 図５は、複数の電子素子を備えた本発明の伸縮性フレキシブル基板につき伸縮可能な特性を模式的に示した斜視図である（図５（ａ）：引伸ばす力を加えていない状態、図５（ｂ）：引伸ばす力を加えて蛇腹形状が解された状態、図５（ｃ）：引伸ばす力を加えてスリットが変形した状態）。 図６は、スリットの配列形態を説明するための斜視図および平面図である（図６（ａ）：スリットが形成された絶縁性フィルム基材の模式図、図６（ｂ）：「所定間隔をあけて複数のスリットが配列される方向において相互に隣接する２つのスリットが互いにずれた位置関係を有している」ことを説明するための平面図、図６（ｃ）：「絶縁性フィルム基材の折れ曲がった折曲箇所または湾曲した最曲箇所の各々において、スリットが少なくとも２つ設けられている」ことを説明するための平面図） 図７は、複数の電子素子を備えた本発明の伸縮性フレキシブル基板の構成を模式的に示した斜視図である。 図８は、突出片を備えた本発明の伸縮性フレキシブル基板の構成を模式的に示した斜視図である。 図９は、ビアを備えた本発明の伸縮性フレキシブル基板の構成を模式的に示した斜視図である（図９（ａ）：“湾曲した蛇腹形状”におけるビア形成態様、図９（ｂ）：“折れ曲がった蛇腹形状”におけるビア形成態様、図９（ｃ）：“湾曲した蛇腹形状”における別のビア形成態様）。 図１０は、本発明の伸縮性フレキシブル基板に設けられる接合部分を模式的に示した斜視図および断面図である。 図１１は、本発明の「伸縮性フレキシブル基板の製造方法」における工程を示した模式図である。 図１２は、本発明の「突出片を備えた伸縮性フレキシブル基板の製造方法」における工程を示した模式図である。

（本発明の基礎となった知見）
本発明者らは、配線基板・回路基板のフレキシブル性・伸縮性に関連した事項について鋭意検討し、本発明を案出した経緯を有する。従って、先ずそれについて触れておく。

フレキシブル基板に対して伸縮性を付与する策として、可撓性基板自体を蛇行状に加工することが考えられる（例えば、上記特許文献１および特許文献２（特に図１）を参照）。しかしながら、本願発明者らは、そのような伸縮性フレキシブル基板はある不都合な事象を伴うことを見出した。具体的には、可撓性基板を蛇行状に加工したフレキシブル基板は、伸縮時に基板に生じる“ねじれ”が大きく、電子素子が“規則性のある配置形態”となることが求められるデバイスにとって必ずしも適当でないことを見出した。つまり、「可撓性基板を蛇行状に加工したフレキシブル基板」に対して例えば画像表示素子またはセンサなどの素子を複数設ける場合を想定すると、伸縮時に生じる大きな“ねじれ”によって、それら素子が“規則性のある配置形態”を維持できなくなる。

本発明は上記事項にも鑑みて案出されているので、本発明による“伸縮性を呈するフレキシブル基板の提供”は、従来技術の延長線上で対応したものではなく新たな方向でなされている。

［本発明の伸縮性フレキシブル基板］
以下にて、本発明の一態様に係る伸縮性フレキシブル基板について図面を参照しながら説明する。図面に示す各種の要素は、本発明の理解のために模式的に示したにすぎず、寸法比や外観などは実物と異なり得ることに留意されたい。

図１に、本発明の伸縮性フレキシブル基板１００を模式的に示す。本発明の伸縮性フレキシブル基板１００は、絶縁性フィルム基材１０および配線３０を有して成る。図示されるように、絶縁性フィルム基材１０は、伸縮性フレキシブル基板１００の全体形状を成す基本的な構成要素である。配線３０は、絶縁性フィルム基材１０の主面に設けられ、導体回路を形成し得る。

本発明の伸縮性フレキシブル基板１００は、所定間隔をあけた複数のスリット５０が絶縁性フィルム基材１０に設けられている。絶縁性フィルム基材１０は、かかるスリットを基点にして折れ曲がった又は湾曲した蛇腹形状を有している。つまり、絶縁性フィルム基材１０は、“山谷状”に繰り返して折り曲げた形態又は湾曲させた形態を有しているが、そのような折り曲げた箇所または湾曲させた箇所にスリットが現れている。

「折り曲げた形態」および「湾曲させた形態」について付言しておく。図１の斜視図で表される形態では、絶縁性フィルム基材１０がスリット５０を基点にして“湾曲した蛇腹形状”が表されている。これに対して、図中の上方側にて破線で囲って示す形態は、絶縁性フィルム基材がスリットを基点にして“折れ曲がった蛇腹形状”を表している（図４（ａ）および（ｂ）も併せて参照のこと）。“折り曲げ”および“湾曲”のいずれの形態であっても、絶縁性フィルム基材を局所的に曲げていることには変わりはなく、かかる“曲げ”によって“蛇腹形状”がもたらされている。

図示する態様から分かるように、本発明の伸縮性フレキシブル基板１００は、スリット５０の長手方向に沿って延在する基材１０の局所的箇所が折れ曲がる形態又は湾曲する形態を有している（“湾曲する形態”についていえば、そのような基材１０の局所的箇所がスリット形成部で“最も湾曲する形態”を有している）。このような特徴ゆえ、本発明の伸縮性フレキシブル基板１００では、絶縁性フィルム基材１０の蛇腹における“山頂部”および“谷底部”にスリットが位置付けられている。

本明細書において「スリット」とは、絶縁性フィルム基材１０の主面に設けられた“切込み”を意味しており、より具体的には絶縁性フィルム基材１０を貫通するように設けられた“貫通切込み”を意味している。各スリット５０が延在する方向、即ち、各スリット５０の長手方向は、絶縁性フィルム基材１０の折れ曲がった折曲箇所または最も湾曲した最曲箇所の延在方向に相当する。つまり、各スリット５０が、絶縁性フィルム基材１０の蛇腹における“山頂部”および“谷底部”のそれぞれに沿うように延在している。

また、本明細書において「複数のスリットが所定間隔をあけて」といった表現は、複数のスリットが絶縁性フィルム基材の蛇腹における“山頂部”および“谷底部”に対応してそれぞれ設けられている態様を指している。従って、ここでいう「所定間隔」とは、山谷状に繰り返し折り曲げ又は湾曲させて蛇腹を得る観点から規定される“間隔”を実質的に意味している。つまり、スリットによって“蛇腹の山谷状”が得られるのであれば、複数のスリットにおいて隣接する２つのスリット間の離隔距離は、必ずしも“一定”である必要はなく、“非一定”であってもよく、更には、“周期的な規則性を有するもの”であってもよい。

複数のスリットについて具体的な「所定間隔」は、好ましくは５０μｍ〜５ｍｍであり、より好ましくは２５０μｍ〜２．５ｍｍである（換言すれば、蛇腹形状における山部周期または谷部周期は、好ましくは１００μｍ〜１０ｍｍであり、より好ましくは５００μｍ〜５ｍｍである）。かかる「所定間隔」が小さくなると、伸縮性フレキシブル基板の最大伸張率が大きくなる傾向を有する一方、「所定間隔」が大きくなると、伸縮性フレキシブル基板の最大伸張率が小さくなる傾向を有する。

本発明の伸縮性フレキシブル基板１００は、絶縁性フィルム基材１０の引伸ばしに際してスリット５０が変形する。ある１つの具体的な態様では、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、蛇腹形状の絶縁性フィルム基材１０に対して引伸ばす外力を加えると、“蛇腹”の折り曲げ又は湾曲がフラットになるように解かれると共に、絶縁性フィルム基材１０のスリット５０の形状が変化することになる。“蛇腹”の折り曲げ又は湾曲の解除に伴って伸縮性フレキシブル基板１００では、折り曲げられていた分または湾曲されていた分が伸びるうえ、スリット形状の変化に起因して伸縮性フレキシブル基板１００が更なる伸びを呈することになる。そして、引伸ばされた絶縁性フィルム基材１０に加えられている外力を除去すると、絶縁性フィルム基材１０は、スリット５０が元の形状に戻るにつれ縮むと共に、“蛇腹形状”へと回復すべく折り曲げられ又は湾曲されるに伴って更に縮むことになる。つまり、スリットが元の形状に戻ることによって伸縮性フレキシブル基板１００が縮み、その後あるいはそれと共に、絶縁性フィルム基材１０が再度折り曲げられ又は湾曲させられるように回復することによって更に伸縮性フレキシブル基板１００が縮むことになる。

このように本発明の伸縮性フレキシブル基板１００は、“蛇腹形状”および“スリット”の双方の効果に起因して伸縮程度が特に大きなものとなっている。ある好適な態様では、絶縁性フィルム基材の引伸ばしに際してスリットが開口するように変形する。つまり、図２（ｃ）に示すように、絶縁性フィルム基材１０に設けたスリット５０が開くように拡がることによって、絶縁性フィルム基材１０が伸びることになる一方、その拡がったスリット５０が元の形態へと戻ることによって、一旦伸びた絶縁性フィルム基材１０が縮むことになる。尚、スリットが拡がることによって基材に形成される開口部の形状（即ち、各スリットの開口を規定する基材の輪郭形状）は、特に制限されるわけではないが、例えば六角形などの多角形となり得る。

具体的な伸縮程度につき例示しておく。例えば、最大限に伸びた伸縮性フレキシブル基板の寸法（最大伸張寸法）は、元の状態における寸法の好ましくは１２０％〜４００％程度となり、より好ましくは１３０％〜３００％程度となる。

ここで、スリットが拡がって開口することによって絶縁性フィルム基材が伸びる点について詳述すると、スリットの拡がりが大きいほど、即ち、スリットの開口程度が大きいほど、伸縮性フレキシブル基板の伸張率は大きくなる傾向を有する。換言すれば、絶縁性フィルム基材に形成された各スリットの長手方向寸法がより大きいと、伸縮性フレキシブル基板の最大伸張寸法は大きくなる傾向を有する一方、各スリットの長手方向寸法が小さいと、伸縮性フレキシブル基板の最大伸張寸法が小さくなる傾向を有する。

図示される態様から分かるように、本明細書において「スリットが変形する」とは、スリットを規定する基材部分（図２（ｂ）でいうと“Ｓ部分”で示される絶縁性フィルム基材の領域）が変位することを意味している。より具体的には、「スリットが変形する」は各スリットにおいて対向する基材部分が互いに“離隔する”または“ずれる”ことを意味している。

本発明の伸縮性フレキシブル基板１００は、伸縮方向が一方向に限定されておらず、種々の方向に伸縮性を呈し得る（図２（ｃ）参照）。これにつき具体的に説明する。本発明では、蛇腹形状の伸縮性フレキシブル基板の引伸ばしに際してスリットが変形するが、かかるスリット変形の自由度が高いので、種々の方向へと伸縮性フレキシブル基板を伸ばすことができる。より具体的にいえば、各スリットにて対向する基材部分が互いに“離隔する”だけでなく互いに“ずれる”ように変位することによって、かかる離隔方向に加えて、それに対して斜めの方向にも絶縁性フィルム基材が伸びることができる。そして、ずれるように離隔した「各スリットにおける対向する基材部分」が元の形態へと戻ることによって、その斜め方向に一旦伸びた絶縁性フィルム基材は縮むことになる。

このことは、スリットの開口形状が図３に示すように絶縁性フィルム基材の伸縮に伴って変形自在となっていることを意味している。このようにスリットの開口形状が変形自在であるので、本発明の伸縮性フレキシブル基板１００は、伸縮方向が一方向に限定されておらず、種々の方向に伸縮性を呈することになる。

尚、本発明の伸縮性フレキシブル基板は、絶縁性材料（例えば、樹脂材料、特に好ましくは「伸縮性を呈する樹脂材料」）などを用いて、絶縁性フィルム基材を全体的に保持または固定化したものであってよい。好ましくは、蛇腹形状を解くべく引っ張る方向（「外側Ｘ方向」とする）へと絶縁性フィルム基材を少し伸ばした状態で固定すると、伸縮性フレキシブル基板が“外側Ｘ方向と垂直な内側Ｙ方向”に少し縮んだ状態となる（「外側Ｘ方向」および「内側Ｙ方向」については図２（ｂ）参照）。このような状態の伸縮性フレキシブル基板は、Ｘ方向およびＹ方向に伸縮可能となるのみならず、それらの方向を合成した方向（具体的には、Ｘ方向のベクトルとＹ方向のベクトルとの合成ベクトルの方向）にも伸縮可能となる。

より具体的な態様を例示しておく。本発明の伸縮性フレキシブル基板では、蛇腹形状を解いた状態であるものの、それを完全には解いていない状態で絶縁性フィルム基材を固定化してよい。かかる場合において各スリットが拡がって開口しているのであれば（例えば各スリット開口部の形状が六角形となっているのであれば）、そのような各スリット開口部の空間が伸縮性樹脂材料で埋まるように伸縮性樹脂材料を供してよく、それによって絶縁性フィルム基材の固定化を行ってよい。このようにして得られた伸縮性フレキシブル基板は外側Ｘ方向に大きな伸びを呈するだけでなく、それと直交する外側Ｙ方向にも伸びを呈することになる。

ある好適な態様では、本発明の伸縮性フレキシブル基板１００は、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、電子素子７０を有して成る。具体的には、配線３０と電気的に接続されるように電子素子７０が絶縁性フィルム基材１０の主面に設けられている。図示されるように、例えば、互いに同一種類の複数の電子素子７０が絶縁性フィルム基材１０の主面（スリット形成領域を除く基材主面）に設けられていてよい。

図５に示す態様から分かるように、ある好適な態様の伸縮性フレキシブル基板１００では、複数の電子素子７０が“規則性のある配置形態”（即ち、“規則性のある素子配置の向き”）で設けられる。特に、本発明の伸縮性フレキシブル基板１００は、その伸縮に際して“規則性のある配置形態”を維持し易いものとなっている。つまり、図５の態様に示されるように、伸縮性フレキシブル基板１００を引伸ばした場合であっても、絶縁性フィルム基材１０の電子素子７０の設置箇所に局所的なねじれが大きく生じ得ず（また、仮にねじれが生じたとしても、それらは基材全体として“均一性の高い”ねじれとなり）、複数の電子素子７０の配置形態は全体的としてその規則性を維持できる。これは、伸縮性フレキシブル基板１００において電子素子７０の諸特性を均一に利用できることを意味している。それゆえ、電子素子の諸特性を効率的に利用でき、ひいては、基板設計および基板製造プロセスの簡便化につながる。よって、本発明では伸縮性フレキシブル基板の高性能化と低コスト化とを達成することができる。

本発明の各種の構成要件について個別に詳述していく。本発明の伸縮性フレキシブル基板において「絶縁性フィルム基材１０」は、それに配線３０および／または電子素子７０などが設けられる支持部材である。“フィルム”ゆえ、絶縁性フィルム基材１０は薄い形態となっており、特に可撓性を呈する程度に薄い厚さを有している。例えば、絶縁性フィルム基材１０の具体的厚さは、好ましくは約５μｍ〜約１０００μｍの範囲、より好ましくは約３０μｍ〜約１００μｍの範囲（１つ例示すると約４０μｍ）である。また、“絶縁性”ゆえ、絶縁性フィルム基材１０は、電気的な絶縁性を呈する材質から成っている。例えば、絶縁性フィルム基材１０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）およびポリイミド（ＰＩ）などから成る群から選択される少なくとも１種の材質から成ることが好ましい。１つ例示するならば、絶縁性フィルム基材１０はポリイミド樹脂から成っていてよい。尚、伸縮性フレキシブル基板の用途に応じて、絶縁性フィルム基材１０は透明材質から成るものであってよく、それゆえ、絶縁性フィルム基材１０が可視光に対して透明となっていてよい。

絶縁性フィルム基材１０の全体形状は特に制限はない。１つのある好適な態様において、絶縁性フィルム基材１０の形状は、その長尺方向が主たる伸縮方向に相当するように全体として帯形状となっている。かかる場合、絶縁性フィルム基材１０の蛇腹における“山頂部”および“谷底部”をより多く設けることができると共に、所定間隔をあけて配列させる複数のスリットもより多く設けることができ、結果として大きい伸縮特性を発現させることが可能となる。

「配線３０」は、伸縮性フレキシブル基板において一般に導体回路を構成するものである。配線３０の材質としては導電性を呈するものであれば特に制限はない。例えば、配線３０の材質として、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）および／または亜鉛（Ｚｎ）等の金属材料、あるいは、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、フッ素含有酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）、酸化イリジウム（ＩｒＯ_２）および／または酸化白金（ＰｔＯ_２）などの導電性酸化物材料、更には、ポリチオフェン系および／またはポリアニリン系などの導電性高分子材料を挙げることができる。配線３０の厚さは、好ましくは約１０ｎｍ〜約１μｍの範囲、より好ましくは約３０ｎｍ〜約５００ｎｍの範囲（１つ例示すると約１００ｎｍ）である。

配線３０は、絶縁性フィルム基材１０上に設けられるが、好ましくは絶縁性材料により被覆処理または封止処理が施されていてよい。また、“２軸配線”の形態でマトリクス状に絶縁性フィルム基材に配線が設けられていてもよい。更にいえば、配線は、アクティブまたはパッシブマトリクス配線の形態であってもよい。

「電子素子７０」は、伸縮性フレキシブル基板において一般に電子回路部品を構成するものである。それゆえ、電子素子７０は、一般的なフレキシブル基板分野で用いられる電子回路部品であれば、いずれの種類のものであってよい。例えば、電子素子７０は、半導体素子、センサ（例えば温度または圧力等を検出するセンサ）またはアクチュエータ（例えば振動発生させるアクチュエータ）であってよい。ここでいう「半導体素子」とは、発光素子、受光素子、ダイオードおよびトランジスタなどを実質的に指している。その他の電子素子７０の具体例としては、ＩＣ（例えばコントロールＩＣ）、インダクタ、コンデンサ、パワー素子、チップ抵抗、チップコンデンサ、チップバリスタ、チップサーミスタ、その他チップ状の積層フィルター、接続端子などを挙げることができる。

本発明の伸縮性フレキシブル基板には「複数のスリット５０」が設けられている。つまり、絶縁性フィルム基材１０を貫通するような複数の“貫通切込み”が絶縁性フィルム基材１０の主面に所定間隔をあけて設けられている。

好ましくは、複数のスリット５０はある規則性にしたがって配列されている。この点、複数のスリットは互いにオフセットされた配列形態を有していることが好ましい。具体的には、図６に示すように、所定間隔をあけて複数のスリット５０が配列される方向（図６（ａ）にて“Ａ方向”）に沿って捉えた場合、相互に隣接する２つのスリットは互いにずれた位置関係を有していることが好ましい（図６（ｂ）を併せて参照のこと）。また、絶縁性フィルム基材の“折れ曲がった折曲箇所”または“湾曲した最曲箇所”の各々（図６（ａ）にて“Ｂポイント”）においては、スリット５０が少なくとも２つ設けられていることが好ましい（図６（ｃ）を併せて参照のこと）。このようなスリットの配列形態によって、絶縁性フィルム基材の“蛇腹形状”が特に維持され易くなると共に、伸縮性フレキシブル基板の伸縮時におけるスリットの開口がより好適に発現されることになる。

図６を参照して１つの好適なスリット配列態様をより具体的に説明する。図示されるように、所定間隔をあけて配列される複数のスリット５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ・・・は、その各々の長手方向が互いに平行な関係を有しているものの、相互に隣接する２つのスリット間でみると互いにずれた位置関係を有している。つまり、スリット５０ａとスリット５０ｂとは、図中のＢ方向と平行に延在しているものの、Ａ方向に沿ってみると図中の“ｇ”の分だけ互いにオフセットされている（図６（ｂ）を併せて参照のこと）。絶縁性フィルム基材１０の蛇腹における複数の“山頂部”の間または“谷底部”の間では、同一のスリット配置形態（スリットの数および設置位置などが同一となった形態）となっている一方、“山頂部”と“谷底部”とを比べると異なるスリット配置形態（スリットの数および設置位置などが異なる形態）となっていてよい。この点、図６（ａ）の態様に基づいて例示すると、“山頂部”に相当する箇所では、スリットが２つ設けられ、それら２つのスリットの各々が絶縁性フィルム基材のエッジにまで延在している一方、“谷底部”に相当する箇所では、スリットが３つ設けられ、より外側に位置する２つのスリットのみが絶縁性フィルム基材のエッジにまで延在している。

ここで、各スリット５０の形態について言及しておく。絶縁性フィルム基材に設けられる各スリットは種々の形態を有し得る（典型的には、スリットの幅寸法は配線の幅寸法よりも小さくなっていてよい）。各スリットが直線状に延在した形態（例えば図１の下側に図示される（ａ）の形態）に限定されず、その各スリットの端部が円形状になった形態（例えば図１の下側に図示される（ｂ）の形態）、あるいは、各スリットが幅広状に太く延在した形態（例えば図１の下側に図示される（ｃ）の略オーバル形態）などであってもよい。特に上記（ｂ）および（ｃ）の形態では、スリット周りの基材強度が増す効果が奏され得る。つまり、絶縁性フィルム基材の引伸ばしでスリットが変形するに際して（例えばスリットが拡がるように開口する際に）スリットがその端部から裂けるといった不都合な現象を効果的に防止することができる。

以下では、本発明の伸縮性フレキシブル基板のより具体的な態様または変更態様について説明する。

（第１実施態様）
図７には、本発明の伸縮性フレキシブル基板１００のある好適な態様が示されている。かかる態様では、絶縁性フィルム基材１０の蛇腹部において同一方向の傾斜を成す傾斜面にのみ電子素子７０が設けられている。かかる場合、複数の電子素子７０は“規則性のある配置形態”を有しているが、特に伸縮性フレキシブル基板１００において複数の電子素子７０が単一方向（図７中のＣ方向）を向くことなる。このような単一方向は伸縮性フレキシブル基板の伸縮時にも維持され得る。つまり、伸縮性フレキシブル基板１００が伸縮された場合であっても、絶縁性フィルム基材１０には局所的なねじれが大きく生じ得ず（また、仮にねじれが生じたとしても、それらは基材全体として“均一性の高い”ねじれとなり）、複数の電子素子７０における単一方向の向きは、全体的として維持されることになる。

これは、実際の態様に鑑みると、好適な装置の実現に特に寄与することを意味している。例えば、有機ＥＬディスプレイなどの画像表示装置の各画素を伸縮性フレキシブル基板の絶縁性フィルム基材（例えば、上記のような蛇腹部において同一方向の傾斜を成す傾斜面）に設けると、表示部に相当するＥＬ部を単一方向に揃えることができる。

（第２実施態様）
図８には、本発明の伸縮性フレキシブル基板１００の別のある好適な態様が示されている。かかる態様においては、伸縮性フレキシブル基板１００は突出片１５を更に有して成る。より具体的には、伸縮性フレキシブル基板１００において絶縁性フィルム基材１０の主面の一部が折り出しされた突出片１５が設けられている。図示されるように、突出片１５は、蛇腹形状の絶縁性フィルム基材から外側に向かって突出するような形態を有している。特に好ましい態様では、突出片１５の突出方向（即ち、突出片１５の延在方向）は、絶縁性フィルム基材の蛇腹形状を解くために引張る方向と実質的に平行な関係を有している。つまり、図８に示される形態の伸縮性フレキシブル基板１００を水平面に置いた場合、その突出片１５は実質的に水平な方向に延在する形態を有することになる。尚、図示される態様から分かるように、突出片１５は、いわゆる“舌”を出した態様に似ていることから、突出片を“舌状部”と称することもできる。突出片の形状は特に制限されず、例えば突出片の輪郭形状が矩形状に角張っていてよいし、あるいは、曲線状に丸みを帯びていてもよい。

このような突出片１５が設けられる場合、図８に示すように、その突出片１５に電子素子７０が配置されることが好ましい。つまり、突出片１５によって供される基材面に電子素子７０が設けられることが好ましい。突出片１５によって供される基材面は、表側面および裏側面の２つ存在するが、そのいずれかの面にのみ電子素子を設けてよいし、あるいは、それら双方の面に電子素子を設けてもよい。

突出片１５に電子素子を設ける態様では、複数の電子素子７０を特に単一方向に向けることができる。そして、突出片自体は、伸縮性フレキシブル基板１００の伸縮に際してその向きを略一定に維持できるので、伸縮前後で複数の電子素子７０の向きをそのまま略同一に維持することができる。つまり、かかる態様に従えば、電子素子の諸特性を更により均一に利用することができる。

（第３実施態様）
図９には、本発明の伸縮性フレキシブル基板１００の別のある好適な態様が示されている。かかる態様では、伸縮性フレキシブル基板１００は、絶縁性フィルム基材１０を貫通するように設けられたビア９０を更に有して成る。つまり、絶縁性フィルム基材１０の厚み部分にて導電性部として機能するビア９０が形成されている。かかるビア９０の存在によって、絶縁性フィルム基材１０の両主面にそれぞれ設けられた配線３０が互いに接続されていることが好ましい。ここで接続される配線には、電子素子のための配線も含まれるので、ビア９０によって電子素子のための電気接続（絶縁性フィルム基材の両主面を介するような電気接続）なども好適になされることになる。

ビア９０が設けられる態様では、絶縁性フィルム基材の一方の主面だけでなく、他方の主面に対しても配線形成および／または電子素子設置を行うことができるので、配線回路設計の自由度が増すことになり、配線基板・回路基板としてより好適な伸縮性フレキシブル基板が実現され得る。

（第４実施態様）
図１０には、本発明の伸縮性フレキシブル基板１００の別のある好適な態様が示されている。かかる態様では、絶縁性フィルム基材１０の蛇腹部を成す面のうち隣接する２つ面が部分的に接合されている。別の表現でいえば、図１０に示されるように、絶縁性フィルム基材の“折れ曲がった折曲箇所”または“最も湾曲した最曲箇所”を介在する２つの局所的な面領域が相互に接合されている。このような接合部分が存在すると、蛇腹形状の絶縁性フィルム基材の構造強度が増すといった効果が奏され得る。

尚、接合には接着剤を使用することができるので、接合部においては接着剤層が介在し得る。ここで、接着剤層は導電性材料を含んで成るものであってよく、かかる場合、配線のための導通路として接合部を利用できる。一方、接着剤層が絶縁性を有する場合には、接合部を配線絶縁に供することができる。更にいえば、接合部においてビアが形成されていてもよく、かかるビアによって蛇腹部を成す面のうち隣接する２つ面の配線を互いに電気的に接続してもよい。

［本発明の伸縮性フレキシブル基板の製造方法］
次に、図１１を参照して本発明の伸縮性フレキシブル基板の製造方法について説明する。図１１に示す製造プロセスは、電子素子を備えた伸縮性フレキシブル基板の製造プロセスであるが、それを例にとって本発明の製造方法を説明する。

本発明の製造方法の実施に際しては、まず、工程（ｉ）として絶縁性フィルム基材１０に配線３０を形成する（図１１（ａ）参照）。配線３０によって所望の導体回路を供することができる。配線の形成箇所は、“スリットが形成される基材領域”と異なる基材領域である。

配線形成法は、特に制限されるものではなく、常套の配線形成法を採用してよい。例えば、配線３０は印刷プロセスによって形成してよいし、あるいは、真空蒸着法やスパッタ法などによって形成してもよい。より具体的な例を１つ挙げると、マスクを用いたスパッタ法でＡｌ膜を成膜することによって配線３０を形成できる。

形成する配線３０の厚さは、好ましくは約１０ｎｍ〜約１μｍの範囲、より好ましくは約３０ｎｍ〜約５００ｎｍの範囲（１つ例示すると約１００ｎｍ）である。

電子素子７０を配置する場合では、図１１（ｂ）に示すように、絶縁性フィルム基材１０に電子素子７０を設けることになる。特に、電子素子７０は、配線３０と電気的に接続するように設けることが好ましい。配線形成と同様、電子素子７０の設置箇所は“スリットが形成される基材領域”と異なる基材領域である。

電子素子７０は、既製品をそのまま実装することによって設けてよいし、あるいは、印刷プロセス、真空蒸着法またはスパッタ法などによって絶縁性フィルム基材上で形成することによって設けてもよい。

工程（ｉ）に引き続いて工程（ｉｉ）を実施する。つまり、図１１（ｃ）に示すように、所定間隔をあけて複数のスリット５０を絶縁性フィルム基材１０に形成する。

スリット形成法については特に制限はない。例えば、カッターなどの切込み手段を用いたり、あるいは、レーザー加工などを実施することによってスリットを形成してよい。更にいえば、絶縁性フィルム基材に対して局所的に刳り抜く処理を施すことによってスリットを形成してもよい。

ある好適な態様では、所定間隔をあけて複数のスリットが配列される方向において、相互に隣接する２つのスリットが互いにずれた位置関係を有するようにスリット形成を行う（図６（ｂ）参照）。また、別のある好適な態様では、絶縁性フィルム基材を“折り曲げる折曲箇所”または“湾曲させる最曲箇所”の各々において、スリットを少なくとも２つ形成する（図６（ｃ）参照）。

工程（ｉｉ）に引き続いて工程（ｉｉｉ）を実施する。つまり、図１１（ｄ）に示すように、スリット５０を基点にして絶縁性フィルム基材１０を折り曲げ又は湾曲させ、絶縁性フィルム基材１０を蛇腹形状にする。かかる工程では、蛇腹形状を得るのにスリットを利用しており、スリット形成部を境に絶縁性フィルム基材を折り曲げ又は湾曲させている。

絶縁性フィルム基材の蛇腹形状を好適に保持するために、熱処理もしくは加圧処理の少なくとも一方を施してよい。例えば、絶縁性フィルム基材を曲げた後に加熱処理に付してよい。あるいは、絶縁性フィルム基材に対してプレス処理またはラミネート処理等を施してもよい。

蛇腹形状についていえば、“山谷”における傾斜度は、特に制限はない。例えば、蛇腹部における“山谷”は急峻なものであってよい。蛇腹部における“山谷”の具体的な傾斜度に関して図１に示す角度αは、好ましくは３０°〜１３０°程度、より好ましくは４５°〜１００°程度であってよい（“山谷”が急峻となる蛇腹部の場合、図１に示す角度αは約７０°未満、例えば３０°〜６０°程度となり得る）。

以上のような工程（ｉ）〜（ｉｉｉ）を経ることによって、最終的に伸縮性フレキシブル基板１００を得ることができる。

尚、本発明の製造方法は、絶縁性フィルム基材を貫通するようなビアを形成する工程を更に含んで成るものであってもよい。かかる場合、絶縁性フィルム基材の両主面にそれぞれ設ける配線をビアで互いに接続することが好ましい。

より具体的に例示すると、まずビア形成のための穴を絶縁性フィルム基材に形成した後、その穴に対して導電性材料を充填することによって、ビアを形成することができる。ビア形成のための穴自体は、例えば、パンチャーやレーザー加工などの常套の手法を利用してよい。あくまでも１つの例示にすぎないが、導電性材料として導電性のＡｇペーストを用いてよく、スキージによって掻き取る操作を行うことを通じて「ビア形成のための穴」にＡｇペーストを充填してよい。

また、本発明の製造方法は、絶縁性フィルム基材の蛇腹部を成す面のうち隣接する２つ面を部分的に接合する工程を更に含んで成るものであってよい。つまり、図１０の破線で囲んだ領域に示されるように、絶縁性フィルム基材の“折れ曲がった折曲箇所”または“最も湾曲した最曲箇所”における２つの局所的な面領域を相互に接着剤などで接合してよい。図示する態様では、接合部においてビアを形成し、それによって、隣接する２つ面に形成される配線同士を互いに電気的に接続している。

更にいえば、本発明の製造方法では、工程（ｉｉ）のスリット形成を、工程（ｉ）の配線の形成に先立ってよい。つまり、絶縁性フィルム基材に配線を形成した後にスリットを形成してよい。かかる場合であっても、蛇腹形状を得るのにスリットを利用することができ、スリット形成部を境に絶縁性フィルム基材を折り曲げ又は湾曲させることができる。同様にして、スリット形成を電子素子の設置に先立って行ってもよい。つまり、絶縁性フィルム基材に電子素子を形成した後にスリットを形成してよい。かかる場合では特に、絶縁性フィルム基材に電子素子のみならず配線をも形成した後でスリット形成を実施してよい。

図１２（ａ）〜（ｃ）には、“突出片”を備えた伸縮性フレキシブル基板の製造方法が示されている。かかる態様における製造方法は、絶縁性フィルム基材の主面の一部から構成された突出片を形成する工程を更に含んでいる。図１２（ｂ）に示されるように絶縁性フィルム基材１０の主面に対して部分的に切り込みを入れた後、図１２（ｃ）に示されるようにその主面の一部を折り出すことによって突出片１５を得ることができる。

“突出片”を形成する態様では、その突出片となる基材主面の一部に電子素子を設けてよい。突出片は、最終的には、蛇腹形状の絶縁性フィルム基材から外側に向かって突出する形態を有し得るので、そのような突出片に対して電子素子が設けられた形態が得られることになる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されず、種々の改変がなされ得ることを当業者は容易に理解されよう。

本発明に従って伸縮性フレキシブル基板を作製した。

（実施例１）
絶縁性フィルム基材として約１００ｍｍ×約１００ｍｍのポリイミド・フィルムを用いた。かかるポリイミド・フィルムに配線を形成した。具体的には、マスクを用いたスパッタ法でＡｌ膜を成膜することによって配線を形成した。

次いで、ポリイミド・フィルムに電子素子を設けた。具体的には発光素子として複数のＬＥＤをポリイミド・フィルムに実装した。

次いで、配線およびＬＥＤが設けられたポリイミド・フィルムに対してスリットを形成した。具体的には長さ約１０ｍｍの切り込みをポリイミド・フィルムに入れることによってスリットを形成した。

スリットは約１ｍｍの間隔を空けて複数形成した。また、ポリイミド・フィルムを“折り曲げる折曲箇所”または“湾曲させる最曲箇所”の各々では、約２ｍｍ間隔でもって少なくとも２つのスリットを形成した。

次いで、スリット形成部を基点に絶縁性フィルム基材を折り曲げ又は湾曲させることによってポリイミド・フィルムを蛇腹形状にした。この際、蛇腹形状を好適に保持するためにポリイミド・フィルムを加熱処理に付した。

以上の工程を経ることによって伸縮性フレキシブル基板を得ることができた。得られた伸縮性フレキシブル基板に対して電流を印加しながら伸縮に付したところ、２００％以上の伸縮（伸びた伸縮性フレキシブル基板の寸法が元の状態における寸法の２００％以上）を実現しながら単一方向に揃ったＬＥＤ点灯を確認することができた。

（実施例２）
突出片を備えた伸縮性フレキシブル基板を作製した。本実施例ではスリット形成に際して、ポリイミド・フィルムの主面に部分的に切り込みを入れ、その主面の一部を折り出すことによって突出片を形成した。

特にポリイミド・フィルムを蛇腹形状にするに際しては、その突出片の部分は固定せずに、スリット形成部を基点に折り曲げたまたは湾曲させたポリイミド・フィルムを固定して加熱に付した。

このような突出片の形成工程以外は実施例１と同様な工程を実施することによって、伸縮性フレキシブル基板を得た。

（実施例３）
本実施例では、絶縁性フィルム基材上で電子素子の形成を実施した。具体的には、導電性のＡｇペーストおよび絶縁性のフッ素樹脂をそれぞれスクリーン印刷により重ねて供給することによってポリイミド・フィルム上で電子素子を形成した。

このような電子素子形成工程以外は実施例１と同様な工程を実施することによって、伸縮性フレキシブル基板を得た。得られた伸縮性フレキシブル基板を伸縮させたところ、２００％以上の伸縮（伸びた伸縮性フレキシブル基板の寸法が元の状態における寸法の２００％以上）を実現すると共に、電子素子部にて導電を確認することができた。

（実施例４）
本実施例では、絶縁性フィルム基材にビアを形成した。具体的には、まず、パンチャーによってビア穴をポリイミド・フィルムに形成した。次いで、スキージを用いることによって、導電性Ａｇペーストをビア穴に充填した。

ポリイミド・フィルムを蛇腹形状にするに際しては、導電性接着剤で２つのビア同士を互いに接続した。具体的には、ビア穴の裏面に対して導電性接着剤をスクリーン印刷し、それによって、２つのビア同士を互いに接続した。

このようなビア形成工程以外は実施例３と同様な工程を実施することによって、伸縮性フレキシブル基板を得た。得られた伸縮性フレキシブル基板を伸縮させたところ、１５０％以上の伸縮（伸びた伸縮性フレキシブル基板の寸法が元の状態における寸法の１５０％以上）を実現すると共に、電子素子部およびビア部にて導電を確認することができた。

本発明の伸縮性フレキシブル基板は、伸縮特性およびフレキシブル特性を呈する配線基板・回路基板として用いることができる。それゆえ、常套的なエレクトロニクス機器の分野の範疇に留まらず、ウェアラブル機器の分野、ロボット分野、更には、ヘルスケア分野、医療分野、介護分野などにおいても利用可能である。例えば、本発明の伸縮性フレキシブル基板は、球面状のディスプレイやタッチパネルなどの用途に供することができ、また、医療用カテーテル、スポーツ用／リハビリ用ウェラブルセンサ、介護補助用ロボット等にも利用できる。

より具体的な例でいうと、伸縮性フレキシブル基板の電子素子として温度センサを用いた場合、面内の温度分布を検知するデバイスを実現できる一方、圧力センサを用いた場合では面内のひずみを検知するデバイスを実現できる。また、電子素子としてアクチュエータを用いた場合、任意の点を動かすことができるので、所望の振動を供するデバイスも実現可能となる。

更にいえば、本発明の伸縮性フレキシブル基板は、印刷エレクトロニクスで適用が検討されている各種用途（例えば、ＲＦ−ＩＤ、太陽電池、センサなど）においても好適に利用できると考えられる。

１０ 絶縁性フィルム基材
１５ 突出片
３０ 配線
５０ スリット
７０ 電子素子
９０ ビア
１００ 伸縮性フレキシブル基板

Claims (16)

1. 配線を備えた絶縁性フィルム基材を有して成る伸縮性フレキシブル基板であって、
   前記絶縁性フィルム基材には複数のスリットが所定間隔をあけて設けられ、該絶縁性フィルム基材が該スリットを基点に折れ曲がった又は湾曲した蛇腹形状を有しており、また
   前記絶縁性フィルム基材の引伸ばしに際しては前記スリットが変形することを特徴とする、伸縮性フレキシブル基板。
2. 前記引伸ばしに際して前記スリットが開口することを特徴とする、請求項１に記載の伸縮性フレキシブル基板。
3. 前記スリットの前記開口の形状が前記絶縁性フィルム基材の伸縮に伴って変形自在となっていることを特徴とする、請求項２に記載の伸縮性フレキシブル基板。
4. 前記所定間隔をあけて前記複数のスリットが配列される方向において、相互に隣接する２つの前記スリットは互いにずれた位置関係を有していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の伸縮性フレキシブル基板。
5. 前記絶縁性フィルム基材の前記折れ曲がった折曲箇所又は前記湾曲した最曲箇所の各々において、前記スリットが少なくとも２つ設けられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の伸縮性フレキシブル基板。
6. 前記絶縁性フィルム基材に設けられた電子素子を更に有して成ることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の伸縮性フレキシブル基板。
7. 前記絶縁性フィルム基材の主面の一部が折り出しされた突出片を更に有して成ることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の伸縮性フレキシブル基板。
8. 前記突出片に前記電子素子が設けられていることを特徴とする、請求項６に従属する請求項７に記載の伸縮性フレキシブル基板。
9. 前記絶縁性フィルム基材を貫通するように設けられたビアを更に有して成り、
   前記絶縁性フィルム基材の両主面にそれぞれ設けられた前記配線が前記ビアによって互いに接続されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の伸縮性フレキシブル基板。
10. 伸縮性フレキシブル基板を製造するための方法であって、
    （ｉ）絶縁性フィルム基材に配線を形成する工程、
    （ｉｉ）所定間隔をあけて複数のスリットを前記絶縁性フィルム基材に形成する工程、および
    （ｉｉｉ）前記スリットを基点にして前記絶縁性フィルム基材を折り曲げ又は湾曲させ、該絶縁性フィルム基材を蛇腹形状にする工程
    を含んで成ることを特徴とする、伸縮性フレキシブル基板の製造方法。
11. 前記所定間隔をあけて前記複数のスリットが配列される方向において、相互に隣接する２つの前記スリットが互いにずれた位置関係を有するように該スリットを形成することを特徴とする、請求項１０に記載の伸縮性フレキシブル基板の製造方法。
12. 前記絶縁性フィルム基材を前記折り曲げる折曲箇所又は前記湾曲させる最曲箇所の各々において、前記スリットを少なくとも２つ形成することを特徴とする、請求項１０または１１に記載の伸縮性フレキシブル基板の製造方法。
13. 前記絶縁性フィルム基材に電子素子を設ける工程を更に含んで成ることを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれかに記載の伸縮性フレキシブル基板の製造方法。
14. 前記絶縁性フィルム基材の主面の一部から構成された突出片を形成する工程を更に含んで成り、
    前記絶縁性フィルム基材の前記主面に対して部分的に切り込みを入れ、該主面の一部を折り出すことによって前記突出片を形成することを特徴とする、請求項１０〜１３のいずれかに記載の伸縮性フレキシブル基板の製造方法。
15. 前記突出片となる前記主面の一部に前記電子素子を設けることを特徴とする、請求項１３に従属する請求項１４に記載の伸縮性フレキシブル基板の製造方法。
16. 前記工程（ｉｉ）の前記スリットの形成を、前記工程（ｉ）の前記配線の形成に先立って行うことを特徴とする、請求項１０〜１５のいずれかに記載の伸縮性フレキシブル基板の製造方法。

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