JP2016040793A - 伸縮性フレキシブルプリント基板および伸縮性フレキシブルプリント基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多層化が可能であると共に、部品実装も容易に行える伸縮性フレキシブルプリント基板、および伸縮性フレキシブルプリント基板の製造方法を提供する。【解決手段】伸縮性フレキシブルプリント基板１０は、複数の導体層５２，５３と、絶縁層５１とを有する１つまたは複数のフレキシブルプリント基板５０をベース基板１２とし、そのベース基板１２の少なくとも一部に設けられると共に、電子部品２２を実装可能な部品実装部２０と、ベース基板１２の少なくとも一部に設けられると共に、伸縮方向の中心線Ｌに交差する複数のジョイント部３１ａと、このジョイント部３１ａの端部に連続し、かつ湾曲する複数の湾曲部３１ｂとを有し、その湾曲部３１ｂが開くまたは閉じるように湾曲することで伸縮性を発揮させる伸縮導電部３０と、柔軟に変形可能なエラストマーを材質とすると共に、部品実装部２０と伸縮導電部３０を覆う被覆部材４０とを具備する。【選択図】図１

Description

本発明は、伸縮性フレキシブルプリント基板および伸縮性フレキシブルプリント基板の製造方法に関する。

近年、フレキシブルプリント基板が伸縮性を有する、伸縮性フレキシブルプリント基板に対する需要が高まりつつある。伸縮性フレキシブルプリント基板には、たとえば、多彩な動きをするロボットの他に、人体や衣服に装着する、いわゆるウエアラブル電子機器の構成要素として用いられるものがある。

ウエアラブル電子機器においては、たとえば関節等のような人体の屈曲部位に装着される場合があり、このような屈曲部位への装着のために、ウエアラブル電子機器は、曲げやねじりを考慮する必要がある。また、人体への装着では、防水性を考慮する必要がある。

このようなニーズに対応するために、たとえば特許文献１から４に開示の技術内容がある。特許文献１から４には、伸縮可能な絶縁ベース材に、ランドパターンおよび配線層（伸縮パターン）が設けられていて、配線層が伸縮可能な絶縁層により覆われている構成が開示されている。

特開２０１３−１８７３０８号公報 特開２０１３−１８７３８０号公報 米国特許出願公開公報２００９／０３１７６３９Ａ１号公報 国際公開公報ＷＯ２０１０／０８６０３４Ａ１号公報

ところで、上述したウエアラブル電子機器においては、伸縮性のみならず、多層化の要求もある。しかしながら、特許文献１から４に開示の構成では、エラストマー等のような絶縁ベース材に、単層の配線層が直接積層された構成を採用している。そのため、かかる特許文献１から４に開示の構成に基づいては、多層化を実現するのは困難である。

なお、特許文献１から３に開示の構成では、フレキシブルプリント基板とは別途に、伸縮する配線層を形成しており、工数がかかるという問題がある。また、特許文献４に開示の構成では、製造工程の途中まで支持部材が必要であるため、実装基板部分に電子部品を半田付け等で実装することが困難となっている。

本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、その目的とするところは、多層化が可能であると共に、部品実装も容易に行える伸縮性フレキシブルプリント基板、および伸縮性フレキシブルプリント基板の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によると、伸縮性を有する伸縮性フレキシブルプリント基板であって、複数の導体層と、絶縁層とを有する１つまたは複数のフレキシブルプリント基板をベース基板とし 、そのベース基板の少なくとも一部に設けられると共に 、電子部品を実装可能な部品実装部と、ベース基板の少なくとも一部に設けられると共に、伸縮方向を中心線とする場合に当該中心線に交差する複数のジョイント部と、このジョイント部の端部に連続すると共にジョイント部から進行すると中心線側に戻るように湾曲する複数の湾曲部とを有し、その湾曲部が開くまたは閉じるように湾曲することで伸縮性を発揮させる伸縮導電部と、柔軟に変形可能なエラストマーを材質とすると共に、部品実装部と前記伸縮導電部を覆う被覆部材と、を具備することを特徴とする伸縮性フレキシブルプリント基板が提供される。

また、本発明の他の側面は、上述の発明において、ベース基板は複数のフレキシブルプリント基板を有していて、伸縮導電部では、複数のフレキシブルプリント基板の間に接着層が介在しない状態でフレキシブルプリント基板同士が対向配置されている、ことが好ましい。

さらに、本発明の他の側面は、上述の発明において、外力が加えられていない状態における湾曲部の弧の角度は、１８０度以下となるように設けられていて、当該湾曲部は、そのカーブの向きが交互に切り替わることで蛇腹状に設けられている、ことが好ましい。

また、本発明の他の側面は、上述の発明において、伸縮導電部には、レーザ加工によって 複数の伸縮パターン部が形成されている、ことが好ましい。

さらに、本発明の他の側面は、上述の発明において、被覆部材の表面側および裏面側のうち少なくとも一方の厚さは、伸縮導電部を被覆する部位よりも部品実装部を被覆する部位の方が厚くなるように設けられている、ことが好ましい。

また、本発明の他の側面は、上述の発明において、被覆部材は、液状のエラストマー原料の射出成形により形成される、ことが好ましい。

また、本発明の第２の観点によると、伸縮性を有する伸縮性フレキシブルプリント基板の製造方法であって、この伸縮性フレキシブル基板は、複数の導体層と、絶縁層とを有するフレキシブルプリント基板をベース基板とし、当該ベース基板の少なくとも一部には、電子部品を実装可能とする部品実装部と、伸縮方向を中心線とする場合に当該中心線に交差する複数のジョイント部と、このジョイント部の端部に連続すると共にジョイント部から進行すると中心線側に戻るように湾曲する複数の湾曲部とを有し、その湾曲部が開くまたは閉じるように湾曲することで伸縮性を発揮する伸縮導電部とが設けられて、さらに、柔軟に変形可能なエラストマーを材質とすると共に、部品実装部と伸縮導電部を覆う被覆部材を備えていて、ベース基板の少なくとも一部にレーザ加工を施すことで、伸縮導電部を形成するレーザ加工工程と、部品実装部と伸縮導電部を覆う被覆部材を射出成形によって形成する射出成形工程と、を備えることを特徴とする伸縮性フレキシブルプリント基板の製造方法が提供される。

本発明の伸縮性フレキシブルプリント基板および伸縮性フレキシブルプリント基板の製造方法によると、多層化が可能であると共に、部品実装も容易に行うことが可能となる。

本発明の一実施の形態に係り、伸縮性フレキシブルプリント基板の構成を示す平面図である。 被覆部材で被覆される前のフレキシブルプリント基板の構成を示す平面図である。 伸縮性フレキシブルプリント基板の構成を示す側断面図である。 第１工程に係り、２つのＦＰＣ基材を示す側断面図である。 第２工程に係り、２つのＦＰＣ基材のうち対向する導体層がそれぞれパターニングされて回路パターンが形成された状態を示す側断面図である。 第３工程に係り、パターニングがなされた２つの導体層に対して、ラミネートが施された状態を示す側断面図である。 第４工程に係り、導体層に対して積層接着剤がラミネートされた状態を示す側断面図である。 第５工程に係り、２つのＦＰＣ基材が積層された状態を示す側断面図である。 第６工程に係り、スルーホールが形成された状態の中間生成物を示す側断面図である。 第７工程に係り、ビアが形成された状態の中間生成物を示す側断面図である。 第８工程に係り、図１０に示す中間生成物に対して導電化処理を行った状態を示す側断面図である。 第９工程に係り、図１１に示す中間生成物に対し、２つのＦＰＣ基材のうち対向しない側の導体層がそれぞれパターニングされて回路パターンが形成された状態を示す側断面図である。 第１０工程に係り、図１２に示す中間生成物に対し、ソルダーレジストパターンを形成した状態を示す側断面図である。 第１１工程に係り、図１３に示す中間生成物に電子部品が実装されると共に、伸縮導電部が形成された状態を示す側断面図である。 本発明の別の一実施の形態に係り、伸縮性フレキシブルプリント基板の構成を示す側断面図である。

以下、本発明の一実施の形態に係る伸縮性フレキシブルプリント基板１０について、以下に説明する。以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を用いて説明することがある。そのうち、Ｘ方向は伸縮性フレキシブルプリント基板１０の長手方向とし、Ｘ１側は図１の右側、Ｘ２側は左側とする。また、Ｙ方向は伸縮性フレキシブルプリント基板１０の幅方向とし、Ｙ１側は図１における紙面手前側、Ｙ２側は紙面奥側とする。また、Ｚ方向は伸縮性フレキシブルプリント基板１０の厚み方向とし、Ｚ１は図３における紙面奥側、Ｚ２は紙面手前側とする。

＜伸縮性フレキシブルプリント基板１０の構成について＞
図１は、伸縮性フレキシブルプリント基板１０の構成を示す平面図である。図２は、被覆部材４０で被覆される前のフレキシブルプリント基板１１の構成を示す平面図である。また、図３は、伸縮性フレキシブルプリント基板１０の構成を示す側断面図である。

図１から図３に示す伸縮性フレキシブルプリント基板１０は、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ基材５０Ａ，５０Ｂ）をベース基板１２とし、そのベース基板１２にエラストマー等のような伸縮性のある被覆部材４０で覆うことで形成されている。なお、図３では、ベース基板１２は、２つのＦＰＣ基材５０Ａ，５０Ｂから構成されている例が図示されている。しかしながら、ベース基板１２は、３つ以上のＦＰＣ基材５０から構成されていても良いが、１つのＦＰＣ基材５０から構成されていても良い。

図１から図３に示すように、伸縮性フレキシブルプリント基板１０は、部品実装部２０と、伸縮導電部３０とを有している。部品実装部２０は、各種の電子部品２２を実装可能な実装基板部２１を有している。

また、図１および図２に示すように、伸縮導電部３０は、幅の狭く、かつ九十九折り状（蛇腹状）に折り曲げられた伸縮パターン部３１を有していて、この伸縮パターン部３１が被覆部材４０で覆われることで形成されている。かかる伸縮パターン部３１を形成する場合、伸縮導電部３０にレーザ光を照射する等して、打抜部分３４を設ける。それにより、九十九折り状（蛇腹状）の伸縮パターン部３１が形成されると共に、隣り合う伸縮パターン部３１が互いに独立した状態となる。

伸縮導電部３０は、伸縮、曲げおよび捩じり等の各種の変形を実現可能となっている。具体的には、伸縮導電部３０には、複数の伸縮パターン部３１が設けられている。それぞれの伸縮パターン部３１は、ジョイント部３１ａと、湾曲部３１ｂとを有している。ジョイント部３１ａは、伸縮導電部３０の伸縮方向を中心線（図２では、１つの中心線Ｌのみが図示されているが、同じような中心線Ｌは伸縮パターン部３１毎に存在）とする場合に、その中心線に対して交差する部分である。図２では、ジョイント部３１ａは、中心線Ｌに対して直交するように設けられている。しかしながら、ジョイント部３１ａは、中心線Ｌに直交しない配置となっていても良い。

また、湾曲部３１ｂは、ジョイント部３１ａの端部に連結されている。湾曲部３１ｂの湾曲により、ジョイント部３１ａから湾曲部３１ｂに進行すると、再び中心線Ｌに戻る。このとき、湾曲部３１ｂの他端部は、その湾曲部３１ｂの一端部が連結されているジョイント部３１ａとは異なるジョイント部３１ａに連結されている。かかる湾曲部３１ｂが開く、または閉じるように湾曲することにより、伸縮導電部３０は、伸縮性を発揮可能となっている。

なお、本実施の形態では、伸縮導電部３０に外力が加えられていない状態では、湾曲部３１ｂの弧の角度は、１８０度か、またはそれ以下となるように設けられている。仮に、湾曲部３１ｂの弧の角度が、１８０度を超えてしまい、湾曲部３１ｂが馬蹄形のような形状になると、伸縮パターン部３１を覆う被覆部材４０ｂには、隣り合うジョイント部３１ａや湾曲部３１ｂの間で、間隔の狭い部分が形成されてしまう。そのため、打抜部分３４に入り込む被覆部材４０ｂの幅も狭くなるので、隣り合うジョイント部３１ａや湾曲部３１ｂが開くように（広がるように）変形しようとしても、変形がし難い状態となる。しかしながら、本実施の形態では、伸縮導電部３０に外力が加えられていない状態では、湾曲部３１ｂの弧の角度は、１８０度か、またはそれ以下となるように設けられている。そのため、上述のような変形のし難さを防止している。

また、上述の部品実装部２０の少なくとも一部（特に電子部品２２を実装している部分）と、伸縮導電部３０とは、被覆部材４０によって覆われている。被覆部材４０は、エラストマー等のような伸縮性に優れた材質から形成されている。したがって、伸縮導電部３０が伸縮および捩じり等のような各種の変形を行っても、その変形に被覆部材４０が追従可能となっている。なお、部品実装部２０は、伸縮および捩じり等のような変形する部分ではない。しかしながら、部品実装部２０に実装されている電子部品２２等が被覆部材４０で覆われることにより、防水性や防塵性を発揮させることが可能となっている。また、衝撃等から電子部品２２を保護することも可能となっている。

以下の説明においては、必要に応じて、被覆部材４０のうち部品実装部２０側に位置する部分を被覆部材４０ａと称呼し、被覆部材４０のうち伸縮導電部３０側に位置する部分を被覆部材４０ｂと称呼する。しかしながら、被覆部材４０ａと被覆部材４０ｂとを区別する必要がない場合には、両者を総称して被覆部材４０と称呼する。また、被覆部材４０ａは、部品実装部２０の構成要素としても良いが部品実装部２０とは別の構成要素としても良い。また、被覆部材４０ｂは、伸縮導電部３０の構成要素としても良いが伸縮導電部３０とは別の構成要素としても良い。

ここで、被覆部材４０ｂの表面（Ｚ１側の面）から伸縮パターン部３１の表面（Ｚ１側の面）までの厚みは、被覆部材４０ａのうち最も厚みのある電子部品２２の表面（Ｚ１側の面）から実装基板部２１の表面（Ｚ１側の面）の厚みと同程度か、それよりも、厚く設けられている。たとえば、被覆部材４０がシリコンエラストマーから構成されている場合、被覆部材４０ｂの表面から伸縮パターン部３１の表面までの厚みを、０．２ｍｍとし、電子部品２２の表面から実装基板部２１の表面の厚みを０．２ｍｍ以上（たとえば０．３ｍｍかそれ以上）とするものがある。

同様に、被覆部材４０ｂの裏面（Ｚ２側の面）から伸縮パターン部３１の裏面（Ｚ２側の面）までの厚みは、被覆部材４０ａのうち最も厚みのある電子部品２２の裏面（Ｚ２側の面）から実装基板部２１の裏面（Ｚ２側の面）の厚みと同程度か、それよりも、厚く設けられている。それにより、伸縮導電部３０での伸縮性を良好にすることが可能となっている。しかしながら、被覆部材４０ａ，４０ｂの厚みは、これに限られるものではなく、適宜の寸法に設定可能である。

なお、伸縮パターン部３１は、多層の導体層５２，５３を有している。すなわち、本実施の形態における伸縮導電部３０は、多層構造でありながら、伸縮および捩じり等の曲げ動作が可能となっている。しかしながら、伸縮パターン部３１は、単一の導体層を有する構成であっても良い。

また、図３に示すように、伸縮導電部３０では、部品実装部２０とは異なり、接着材層が存在しない構成となっている。一般的に、接着材層は、フレキシブルプリント基板の中で、最も硬い部分となる。そのため、接着材層が存在する場合には、伸縮導電部３０の柔軟性を阻害してしまう。しかしながら、伸縮導電部３０に接着材層を設けない構成を採用することで、伸縮導電部３０は、伸長および捩じり等のような、各種の曲げ動作に一層優れた構成となっている。

＜伸縮性フレキシブルプリント基板１０の製造方法について＞
以下に、伸縮性フレキシブルプリント基板１０の製造方法を説明しつつ、この伸縮性フレキシブルプリント基板１０の構成の詳細について説明する。

（１）第１工程：ＦＰＣ基材５０の準備
図４は、２つのＦＰＣ基材５０を示す側断面図である。図４に示すＦＰＣ基材５０は、可撓性および電気的な絶縁性を有するベース材５１（絶縁層に対応）の両面に、それぞれ導体層５２，５３を有している。ベース材５１は、たとえばポリイミドフィルムのような、エラストマーよりも伸縮性が大幅に劣るフィルム材から形成されている。しかしながら、ベース材５１は、ポリイミドフィルムに限られるものではなく、その材質は、可撓性および絶縁性を備えていれば、他のものであっても良い。導体層５２，５３は、たとえば銅箔等の金属箔であるが、導電性を有していれば、その材質は他のものであっても良い。

また、図４に示す構成では、ＦＰＣ基材５０として、たとえば両面銅張積層板のような、ベース材５１の両面に導体層５２，５３が設けられている両面積層板が示されている。しかしながら、ＦＰＣ基材５０は、ベース材５１の片面に導体層５２（または導体層５３）が設けられている片面積層板（たとえば片面銅張積層板）であっても良い。また、図４では、２つのＦＰＣ基材５０が用いられる場合を示している。しかしながら、ＦＰＣ基材５０は、３つ以上用いても良く、また１つのＦＰＣ基材５０を用いる（すなわち、導体層５２が２層存在する）構成であっても良い。

以下の説明においては、２つのＦＰＣ基材５０を区別するために、必要に応じて、図４において上側（Ｚ１側）のＦＰＣ基材５０をＦＰＣ基材５０Ａと称呼し、下側（Ｚ２側）のＦＰＣ基材５０をＦＰＣ基材５０Ｂと称呼する。同様に、ＦＰＣ基材５０Ａのベース材５１および導体層５２，５３を、それぞれベース材５１Ａおよび導体層５２Ａ，５３Ａと称呼し、ＦＰＣ基材５０Ｂのベース材５１および導体層５２を、それぞれベース材５１Ｂおよび導体層５２Ｂ，５３Ｂと称呼する。

しかしながら、ＦＰＣ基材５０ＡとＦＰＣ基材５０Ｂとを区別する必要がない場合には、両者を総称して単にＦＰＣ基材５０と称呼する。同様に、ベース材５１Ａとベース材５１Ｂを区別する必要がない場合には、両者を総称して単にベース材５１と称呼し、導体層５２Ａ，５３Ａと導体層５２Ｂ，５３Ｂを区別する必要がない場合には、両者を総称して単に導体層５２，５３と称呼する。

（２）第２工程：内層のパターニング
図５は、２つのＦＰＣ基材５０Ａ，５０Ｂのうち対向する導体層５３Ａ，５２Ｂがそれぞれパターニングされて回路パターンＰ１，Ｐ２が形成された状態を示す側断面図である。図５に示すようなパターニングを行う場合、導体層５３Ａと導体層５２Ｂに対して、ドライフィルム（フォトレジスト層）をラミネートする前の密着性を高めるための前処理（ドライフィルム連続前処理）を行う。次に、導体層５３Ａと導体層５２Ｂに対して、ドライフィルムをラミネートする。

次に、ドライフィルムに対してマスクを用いた紫外線照射等により露光を行い（ドライフィルム連続露光）、露光後に未硬化のドライフィルムを除去する現像を行い、さらに導体層５３Ａと導体層５２Ｂに対してエッチングを行う。さらにドライフィルムの剥離を行う。このようにして、図５に示すような回路パターンＰ１，Ｐ２が形成された生成物が得られる。なお、パターニングにより得られた生成物を、中間生成物Ｃ１とする。

（３）第３工程：パターニング部分のラミネート
図６は、パターニングがなされた２つの導体層５３Ａ，５２Ｂに対して、ラミネートが施された状態を示す側断面図である。図５に示すようなパターニングが行われた中間生成物Ｃ１に対し、位置合わせをしながらカバーフィルム６０の仮接着を行う。このカバーフィルム６０には、予め熱硬化性等の接着剤６１が塗布されている。仮接着の後に、鉄板等の部材を用いて加圧し、さらに加熱する。それにより、絶縁層に対応する部分が形成される。なお、カバーフィルム６０がラミネートされた生成物を中間生成物Ｃ２とする。

（４）第４工程：パターニング部分のラミネート
図７は、導体層５２Ｂに対して積層接着剤７０がラミネートされた状態を示す側断面図である。図７に示すように、導体層５２Ｂに対して、たとえばシート状の積層接着剤７０のラミネートを行う。この場合、たとえばプリプレグやボンドプライのようなシート状の接着剤（接着剤シート）に対し、プレス等によって打ち抜き部分７１を形成する。その後に、打ち抜き部分７１等を位置合わせしながら仮接着を行い、その後に積層接着剤７０のソフトラミネートを行う。積層接着剤７０のラミネートは、導体層５２Ｂではなく、導体層５３Ａであっても良い。なお、積層接着剤７０がラミネートされた状態の生成物を中間生成物Ｃ３とする。また、積層接着剤７０は、絶縁層に対応するものとしても良い。

（５）第５工程：ＦＰＣ基材５０ＡとＦＰＣ基材５０Ｂの積層
図８は、２つのＦＰＣ基材５０Ａ，５０Ｂが積層された状態を示す側断面図である。図８に示すような積層を行う場合、ＦＰＣ基材５０ＡとＦＰＣ基材５０Ｂとを位置合わせしながら接触させる仮接着（積層仮接着）を行う。その後に、鉄板等の部材を用いて加圧し、さらに加熱して積層接着剤７０を熱硬化させる。それにより、打ち抜き部分７１が存在する部位ではＦＰＣ基材５０ＡとＦＰＣ基材５０Ｂとは接着されないが、その他の部分ではＦＰＣ基材５０ＡとＦＰＣ基材５０Ｂとが接着された状態となる。なお、積層接着された後の生成物を中間生成物Ｃ４とする。

（６）第６工程：スルーホールＳ１の形成
図９は、スルーホールＳ１が形成された状態の中間生成物Ｃ５を示す側断面図である。図９に示すように、積層された後の中間生成物Ｃ４に対して、スルーホールＳ１を形成する。このとき、たとえばドリルを用いたＮＣ加工を行うことにより、図９に示すような状態の中間生成物Ｃ５を貫通するスルーホールＳ１が形成される。

（７）第７工程：ビア加工
図１０は、ビアＳ２が形成された状態の中間生成物Ｃ６を示す側断面図である。図１０に示すように、中間生成物Ｃ５に対して、たとえばレーザを用いてビアＳ２を形成する。ＦＰＣ基材５０Ａに形成されているビアＳ２は、導体層５２Ａおよびベース材５１を貫通して導体層５２Ｂに到達する位置まで形成されている。同じく、ＦＰＣ基材５０Ｂに形成されているビアＳ２は、導体層５３Ｂおよびベース材５１を貫通して導体層５２Ｂに到達する位置まで形成されている。

（８）第８工程：導電化処理
図１１は、図１０に示す中間生成物Ｃ６に対して導電化処理を行った状態を示す側断面図である。図１１に示すように、スルーホールＳ１およびビアＳ２が形成された中間生成物Ｃ６に対して、導電化処理を行って、めっき被膜（導電被膜８０）を形成する。この場合、まずデスミア処理を行って、余分なスミアの除去を行う。次に、めっきが付着し易いように導電化処理を行い、その後にめっき処理によりめっき被膜（導電被膜８０）を形成する。なお、導電被膜８０が形成された後の生成物を中間生成物Ｃ７とする。

（９）第９工程：外層のパターニング
図１２は、図１１に示す中間生成物Ｃ７に対し、２つのＦＰＣ基材５０Ａ，５０Ｂのうち対向しない側の導体層５２Ａ，５３Ｂがそれぞれパターニングされて回路パターンＰ３，Ｐ４が形成された状態を示す側断面図である。かかる回路パターンＰ３，Ｐ４を形成する場合の手法も、上述した第２工程における手法と同様のフォトファブリケーション手法が用いられ、導体層５２Ａと導体層５３Ｂのエッチングが行われる。それにより、回路パターンＰ３，Ｐ４が形成される。なお、回路パターンＰ３，Ｐ４が形成された後の生成物を中間生成物Ｃ８とする。

（１０）第１０工程：フォトソルダーレジスト処理
図１３は、図１２に示す中間生成物Ｃ８に対し、ソルダーレジストパターンＲ１，Ｒ２を形成した状態を示す側断面図である。かかるソルダーレジストパターンＲ１，Ｒ２を形成する場合、たとえばフォトソルダーレジストを用いることが可能である。この場合、導体層５２Ａ側と導体層５３Ｂ側にソルダーレジスト層１００を、たとえば印刷により形成する。その後に、印刷されたソルダーレジスト層１００を乾燥させる。続いて、ソルダーレジスト層１００に対してマスクを用いた紫外線照射等により露光を行い（フォトソルダー露光）、露光後に未硬化の部分を、たとえば炭酸ソーダ水溶液等の溶液を用いて除去する（フォトソルダー現像）。その現像後のソルダーレジスト層１００に対して、熱硬化処理を行う。なお、ソルダーレジストパターンＲ１，Ｒ２が形成された後の生成物を中間生成物Ｃ９とする。

なお、かかるソルダーレジストパターンＲ１，Ｒ２の形成後に、防錆処理等を行うようにしても良い。

（１１）第１１工程：伸縮導電部３０の形成および実装
図１４は、図１３に示す中間生成物Ｃ９に電子部品２２が実装されると共に、伸縮導電部３０が形成された状態を示す側断面図である。図１４に示すように、中間生成物Ｃ９に対してレーザ光を用いた加工を行って、図１および図２に示すような伸縮パターン部３１を形成する。かかるレーザ光を用いた加工では、中間生成物Ｃ９を貫通して打抜部分３４が形成されるようにレーザ光を照射しつつ、図１および図２の蛇腹状の伸縮パターン部３１が形成されるように、所定速度でレーザ光を走査する。それにより、図１４および図２に示すような打抜部分３４が形成される（レーザ加工工程に対応）。しかしながら、打抜部分３４の幅が広くても良い場合には、レーザ光以外の手法（たとえばプレス加工）を用いて、伸縮パターン部３１を有する伸縮導電部３０を形成しても良い。

レーザ光を用いる場合、光学的要素の調整等により、スポット径を小さくすることが可能である。これに対して、たとえばプレス加工等のような刃型を用いて切断する手法では、刃型の強度面から、刃厚に限界がある。たとえば、０．７５ｍｍ以下の刃厚の刃型を形成することは、現状では困難となっているか、または実現できても非常に高価となってしまう。しかしながら、レーザ光においては、たとえば０．２ｍｍ以下のスポット径とすることも容易である。したがって、打抜部分３４をレーザ加工で形成する場合には、打抜部分３４をプレス加工等で形成する場合と比較して、狭い幅とすることが可能となる。すなわち、伸縮パターン部３１の精密加工が可能となっている。

また、中間生成物Ｃ９の部品実装部２０に対して、電子部品２２を実装する。この電子部品２２の実装においては、実装用のクリームはんだ等のはんだを印刷し、その印刷後に電子部品２２を搭載する。その後、リフロー炉等ではんだを溶かし、そのはんだの冷却固化によって電子部品２２が部品実装部２０に電気的に接続される。

なお、電子部品２２の実装の前後においては、伸縮性フレキシブルプリント基板１０の外形となるように、シート状のフレキシブルプリント基板から切断する。なお、図１４に示すような、伸縮導電部３０が形成されると共に電子部品２２が実装された生成物を中間生成物Ｃ１０とする。

（１２）第１２工程：被覆部材４０の形成
既に図３に基づいて説明したように、被覆部材４０は、たとえばＬＩＭ（Liquid Injection Molding；リム）成形によって形成することが可能である。リム成形では、中間生成物Ｃ１０を金型内部に設置する。その後に、液状のエラストマー原料を所定の圧力で流し込む（射出成形工程に対応）。なお、一般的には、エラストマー原料は、２液混合タイプの熱硬化性型の液状シリコンエラストマーを用いることが可能である。しかしながら、１液タイプの液状エラストマーを原料としても良い。また、液状のフッ素系エラストマーや液状のアクリル系エラストマー等、他の原料を用いても良い。また、熱硬化性型のエラストマー原料以外に、熱可塑性のエラストマー原料を用いるようにしても良い。

かかるリム成形では、金型内部に、伸縮パターン部３１が液状原料の射出圧で位置ずれするのを防止するためのピンなどの抑え部材を設置する。また、リム成形においては、中間生成物Ｃ１０に対して片面ずつ被覆部材４０を形成する。しかしながら、中間生成物Ｃ１０に対して、両面同時に被覆部材４０を形成するようにしても良い。

以上のようなリム成形を行うことにより、被覆部材４０を有する伸縮性フレキシブルプリント基板１０が形成される。なお、エラストマー原料を用いた射出成形の一種であるリム成形を行わずに、トランスファー成形やコンプレッション成形等、他の手法を用いて被覆部材４０を形成しても良い。

ここで、図３に示すように、リム成形後の伸縮導電部３０では、打抜部分３４に被覆部材４０ｂが入り込む。それにより、伸縮パターン部３１が立体的に捩じれるように変形するのを良好に抑えることが可能となっている。しかしながら、伸縮導電部３０においては、ＦＰＣ基材５０ＡとＦＰＣ基材５０Ｂとは当接しているか、または非常に狭い隙間を有する状態で近接対向している。そのため、リム成形を行っても、打ち抜き部分７１に液状のエラストマー原料がほとんど流れ込まない。それにより、ＦＰＣ基材５０ＡとＦＰＣ基材５０Ｂとは、互いに移動可能となり、伸縮導電部３０の変形を一層容易にしている。

＜効果について＞
以上のような構成の伸縮性フレキシブルプリント基板１０によると、次のような効果が生じる。

すなわち、現状の伸縮導電部に対応する部分では、伸縮性を備えていても、導体層の多層化が困難となっている。これは、現状の伸縮導電部では、エラストマー等の基材に、導体部分を形成する手法を採用しているためであり、導体層を多層化する場合には、形成された導体層に、さらにエラストマーを積層し、積層されたエラストマーに、再び導体層を形成する等するためである。また、エラストマー等の基材に導体層を形成し、その導体層を多層化しても、そのエラストマー等の基材の伸長によっては、多層の導体層のいずれかが破壊されてしまう虞があるためである。

しかしながら、本実施の形態の伸縮性フレキシブルプリント基板１０においては、複数の導体層５２，５３と、ベース材５１等のような絶縁層とを有する１つまたは複数のフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ基材５０）をベース基板１２とし 、そのベース基板１２の少なくとも一部に伸縮導電部３０が設けられている。このため、本実施の形態における伸縮導電部３０では、伸縮性を確保しながら、導体層（導体層５２，５３）の多層化が可能となっている。しかも、ＦＰＣ基材５０をベース基板１２とし、そのベース基板１２では、導体層５２，５３はベース材５１のような伸縮し難い部分に積層されているので、エラストマー等を基材とする場合と比較して、導体層５２，５３が破壊され難い構成とすることができる。

また、伸縮導電部３０を形成するために、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ基材５０）をベース基板１２としている。このため、伸縮導電部に対応する部分を形成するために、ＦＰＣ基材５０とは異なる別途の配線パターンをエラストマー製の基材に形成する必要がない。別途の配線パターンを形成する場合、エラストマー製の基材に対して、フォトファブリケーション手法を別途に施すことになるが、本実施の形態の伸縮導電部３０では、そのような工程が不要となる。それにより、伸縮導電部３０の形成のための工数を低減可能となる。

また、伸縮導電部３０は、柔軟性を有する被覆部材４０（被覆部材４０ｂ）によって覆われている。このため、伸縮導電部３０は、柔軟性を確保しながら、防水性および防塵性を備えることが可能となる。

さらに、本実施の形態では、伸縮導電部３０が柔軟性を有する被覆部材４０（被覆部材４０ｂ）で覆われることにより、伸縮パターン部３１の伸縮時の挙動が不安定になるのを防止可能となる。すなわち、被覆部材４０ｂが存在しないと、伸縮パターン部３１が伸長する場合、伸縮パターン部３１はＸＹ平面での変形のみならず、Ｚ方向にも立ち上がるように（捩じれるように）変形しようとする。しかしながら、被覆部材４０ｂが伸縮パターン部３１を覆うことにより、かかる立ち上がるような（捩じれるような）変形が防止可能となり、伸縮パターン部３１の伸縮時の挙動を安定化させることができる。

また、本実施の形態では、ベース基板１２の少なくとも一部には、電子部品２２を実装可能な伸縮導電部３０が設けられている。このため、電子部品２２の実装も容易に行える。また、本実施の形態では、ＦＰＣ基材５０をベース基板１２とし、そのベース基板１２には、ベース材５１のような伸縮し難い部分に積層されている。そのため、電子部品２２が伸長等の変形により破壊されるのを防止可能となる。しかも、部品実装部２０の少なくとも電子部品２２は、被覆部材４０ａで覆われることにより、電子部品２２が湿気や水分、または塵埃等から保護することが可能となる。また、電子部品２２を衝撃から保護することも可能となる。

また、本実施の形態では、伸縮性フレキシブルプリント基板１０は電子部品２２を搭載可能であり、しかも導体層５２，５３は、多層化がなされている。このため、伸縮性フレキシブルプリント基板１０に電子部品２２を搭載したウエアラブル電子機器を容易に実現可能となる。特に、伸縮導電部３０は変形が容易であるので、人体の関節等のような曲げられる部分に伸縮性フレキシブルプリント基板１０を取り付けることができる。

また、本実施の形態では、伸縮パターン部３１は、ジョイント部３１ａと湾曲部３１ｂとを備え、湾曲部３１ｂが開くまたは閉じるように湾曲することで伸縮性を発揮させることが可能となっている。ここで、湾曲部３１ｂが開くまたは閉じる場合には、この湾曲部３１ｂに大きなストレスが掛かる状態となり、この湾曲部３１ｂ付近において、断線等の不具合が生じ易い。しかしながら、本実施の形態では、伸縮パターン部３１を被覆部材４０ｂが覆っている。このため、仮に湾曲部３１ｂに微小な亀裂等が生じても、被覆部材４０ｂによって亀裂の進展を抑止することが可能となる。それにより、ストレスの掛かる湾曲部３１ｂ付近で、断線が生じるのを防止可能となる。

また、被覆部材４０ｂが存在しない場合には、伸縮導電部３０の伸ばし過ぎにより、湾曲部３１ｂ等で断線する等の不具合が生じがちとなる。しかしながら、被覆部材４０ｂで伸縮パターン部３１を覆うことにより、伸縮導電部３０の伸ばし過ぎを防止可能となる。それにより、湾曲部３１ｂ等で断線する等の不具合が生じるのを防止可能となる。

また、本実施の形態では、ベース基板１２は、２つ等のような複数のＦＰＣ基材５０を有している。しかも、伸縮導電部３０には、複数のＦＰＣ基材５０の間に接着層が介在しない状態で（打ち抜き部分７１が存在する状態で）、隣り合うＦＰＣ基材５０同士が対向配置されている。一般的に、接着層は、フレキシブルプリント基板の中で、最も硬い部分となりがちであり、そのような接着層が存在する場合には、伸縮導電部３０の伸縮、曲げおよび捩じり等の各種伸縮および捩じり等のような変形がし難い状態となる。しかしながら、伸縮導電部３０のうち、隣り合うＦＰＣ基材５０の間には、接着層が存在せずに打ち抜き部分７１が存在している。そのため、接着層が存在する場合のような、変形が阻害されるのを防止可能となる。

また、伸縮導電部３０においては、ＦＰＣ基材５０ＡとＦＰＣ基材５０Ｂとは当接しているか、または非常に狭い隙間を有する状態で近接対向している。そのため、リム成形を行っても、打ち抜き部分７１に液状のエラストマー原料がほとんど流れ込まない。それにより、ＦＰＣ基材５０ＡとＦＰＣ基材５０Ｂとは、互いに移動可能となり、伸縮導電部３０の変形を一層容易なものとすることができる。

さらに、本実施の形態では、外力が加えられていない状態における湾曲部３１ｂの弧の角度は、１８０度以下となるように設けられている。ここで、湾曲部３１ｂの弧の角度が、１８０度を超えてしまい、湾曲部３１ｂが馬蹄形のような形状になると、伸縮パターン部３１を覆う被覆部材４０ｂには、隣り合うジョイント部３１ａや湾曲部３１ｂの間で、間隔の狭い打抜部分３４が形成されてしまう。そのため、打抜部分３４に入り込む被覆部材４０ｂの幅も狭くなるので、隣り合うジョイント部３１ａや湾曲部３１ｂが開くように（広がるように）変形しようとしても、変形がし難い状態となる。しかしながら、本実施の形態では、伸縮導電部３０に外力が加えられていない状態では、湾曲部３１ｂの弧の角度は、１８０度か、またはそれ以下となるように設けられている。そのため、上述のような変形のし難さを防止可能となり、伸縮導電部３０の伸縮等の変形を良好に行える。

また、本実施の形態では、伸縮導電部３０には、レーザ加工によって 複数の伸縮パターン部３１が形成されている。そのため、光学的要素の調整等により、レーザ光のスポット径を小さくすることが可能となる。それにより、伸縮パターン部３１の精密加工が可能となる。

さらに、本実施の形態では、被覆部材４０においては、その表面側と裏面側の少なくとも一方の厚さが、被覆部材４０ａよりも被覆部材４０ｂが薄くなるように設けられている。このため、伸縮導電部３０での伸縮性を良好にすることが可能となる。

また、本実施の形態では、被覆部材４０は、液状のエラストマー原料の射出成形により形成されている。かかるリム成形を行う場合、電子部品２２の周囲を隙間なく覆うことが可能となる。それにより、電子部品２２は、湿気や水分、または塵埃等から良好に保護することが可能となる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となっている。以下、それについて述べる。

図１５は本発明の別の一実施の形態である。図３では、ベース基板１２は、２つのＦＰＣ基材５０Ａ，５０Ｂからなり、伸縮導電部３０に離間した片面の導体層２層（導体層５３Ａ，５２Ｂ）を有する構造としている。しかしながら、図１５に示すように、ベース基板１２は、３つのＦＰＣ基材５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃから構成しても良い。なお、図１５に示す構成では、ＦＰＣ基材５０Ａはベース材５１Ａと導体層５２Ａを有し、ＦＰＣ基材５０Ｂはベース材５１Ｂと導体層５２Ｂ，５３Ｂを有し、さらにＦＰＣ基材５０Ｃはベース材５１Ｃと導体層５３Ｃを有している。

図１５に示す構成では、伸縮導電部３０の導体層は、ＦＰＣ基材５０Ｂの導体層５２Ｂ，５３Ｂとなっており、ベース材５１Ｂの両面に２層の導体層５２Ｂ，５３Ｂを有している。部品実装部２０においては前記２層（導体層５２Ｂ，５３Ｂ）に加えて、表裏に各１層（導体層５２Ａ，５３Ｃ）ずつの計４層を有している。図３のような伸縮導電部３０に離間した片面の導体層２層を有する構造は、相互のずれが許容できるため、伸縮性や屈曲性の点では優れている。一方、図１５のような両面の導体層（ベース材５１Ｂの両面に導体層５２Ｂ，５３Ｂが存在する構成）は、導体層の相互の距離や位置が固定されるため、インピーダンス制御がし易いという利点がある。

また、上述の実施の形態においては、部品実装部２０および伸縮導電部３０は、同一の被覆部材４０によって覆われている。しかしながら、たとえばウレタンエラストマー等のようなエラストマーから形成される防水性かつ柔軟性を備えるテープ部材を、伸縮導電部３０の表面側と裏面側から、それぞれ貼り合わせるようにしても良い。このように形成しても、伸縮導電部３０の湾曲部３１ｂ等における亀裂を防止可能となる。また、伸縮導電部３０の伸ばし過ぎを防止可能となる。そして、部品実装部２０の被覆部材は、液状のエラストマー原料の射出成形でも良いし、伸縮の必要性が無いことから、液状のプラスチック原料の射出成形でも良い。この場合、伸縮導電部３０に被覆したテープ部材が部品実装部２０の端に掛かる部分を被覆するようにエラストマーまたはプラスチック原料を射出成型するのが、防水性の点から好ましい。

また、上述の実施の形態では、伸縮導電部３０が１つのみ存在する伸縮性フレキシブルプリント基板１０が開示されている。しかしながら、伸縮導電部３０は、複数存在していても良い。また、上述の実施の形態では、部品実装部２０は、伸縮性フレキシブルプリント基板１０の両端側に存在している。しかしながら、部品実装部２０は、伸縮性フレキシブルプリント基板１０の長手方向等の中途部分に設けられていても良い。

たとえば、部品実装部２０のＸ方向の両端側に、それぞれ伸縮導電部３０が接続されているような構成を採用しても良い。

また、上述の実施の形態では、湾曲部３１ｂの弧の角度が１８０度となっている物が図示されている。しかしながら、湾曲部３１ｂの弧の角度は、１８０度よりも小さくても良い。

１０…伸縮性フレキシブルプリント基板、１１…フレキシブルプリント基板、１２…ベース基板、２０…部品実装部、２１…実装基板部、２２…電子部品、３０…伸縮導電部、３１…伸縮パターン部、３１ａ…ジョイント部、３１ｂ…湾曲部、３４…打抜部分、４０，４０ａ，４０ｂ…被覆部材、５０，５０Ａ，５０Ｂ…ＦＰＣ基材（フレキシブルプリント基板に対応）、５１，５１Ａ，５１Ｂ…ベース材（絶縁層に対応）、５２，５２Ａ，５２Ｂ，５３，５３Ａ，５３Ｂ…導体層、６０…カバーフィルム（絶縁層に対応）、６１…接着剤（絶縁層に対応）、７０…積層接着剤（絶縁層に対応）、７１…打ち抜き部分８０…導電被膜、１００…ソルダーレジスト層、Ｃ１〜Ｃ１０…中間生成物、Ｐ１〜Ｐ４…回路パターン、Ｒ１，Ｒ２…ソルダーレジストパターン、Ｓ１…スルーホール、Ｓ２…ビア

Claims (7)

1. 伸縮性を有する伸縮性フレキシブルプリント基板であって、
   複数の導体層と、絶縁層とを有する１つまたは複数のフレキシブルプリント基板をベース基板とし、そのベース基板の少なくとも一部に設けられると共に、電子部品を実装可能な部品実装部と、
   前記ベース基板の少なくとも一部に設けられると共に、伸縮方向を中心線とする場合に当該中心線に交差する複数のジョイント部と、このジョイント部の端部に連続すると共に前記ジョイント部から進行すると前記中心線側に戻るように湾曲する複数の湾曲部とを有し、その湾曲部が開くまたは閉じるように湾曲することで伸縮性を発揮させる伸縮導電部と、
   柔軟に変形可能なエラストマーを材質とすると共に、前記部品実装部と前記伸縮導電部を覆う被覆部材と、
   を具備することを特徴とする伸縮性フレキシブルプリント基板。
2. 請求項１記載の伸縮性フレキシブルプリント基板であって、
   前記ベース基板は複数の前記フレキシブルプリント基板を有していて、
   前記伸縮導電部では、複数の前記フレキシブルプリント基板の間に接着層が介在しない状態で前記フレキシブルプリント基板同士が対向配置されている、
   ことを特徴とする伸縮性フレキシブルプリント基板。
3. 請求項１または２記載の伸縮性フレキシブルプリント基板であって、
   外力が加えられていない状態における前記湾曲部の弧の角度は、１８０度以下となるように設けられていて、
   当該湾曲部は、そのカーブの向きが交互に切り替わることで蛇腹状に設けられている、
   ことを特徴とする伸縮性フレキシブルプリント基板。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の伸縮性フレキシブルプリント基板であって、
   前記伸縮導電部には、レーザ加工によって複数の伸縮パターン部が形成されている、
   ことを特徴とする伸縮性フレキシブルプリント基板。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の伸縮性フレキシブルプリント基板であって、
   前記被覆部材の表面側および裏面側のうち少なくとも一方の厚さは、前記伸縮導電部を被覆する部位よりも前記部品実装部を被覆する部位の方が厚くなるように設けられている、
   ことを特徴とする伸縮性フレキシブルプリント基板。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の伸縮性フレキシブルプリント基板であって、
   前記被覆部材は、液状のエラストマー原料の射出成形により形成される、
   ことを特徴とする伸縮性フレキシブルプリント基板。
7. 伸縮性を有する伸縮性フレキシブルプリント基板の製造方法であって、
   この伸縮性フレキシブル基板は、複数の導体層と、絶縁層とを有するフレキシブルプリント基板をベース基板とし、
   当該ベース基板の少なくとも一部には、電子部品を実装可能とする部品実装部と、
   伸縮方向を中心線とする場合に当該中心線に交差する複数のジョイント部と、このジョイント部の端部に連続すると共に前記ジョイント部から進行すると前記中心線側に戻るように湾曲する複数の湾曲部とを有し、その湾曲部が開くまたは閉じるように湾曲することで伸縮性を発揮する伸縮導電部とが設けられて、さらに、
   柔軟に変形可能なエラストマーを材質とすると共に、前記部品実装部と前記伸縮導電部を覆う被覆部材を備えていて、
   前記ベース基板の少なくとも一部にレーザ加工を施すことで、前記伸縮導電部を形成するレーザ加工工程と、
   前記部品実装部と前記伸縮導電部を覆う前記被覆部材を射出成形によって形成する射出成形工程と、
   を備えることを特徴とする伸縮性フレキシブルプリント基板の製造方法。
   

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