JP2019075500A - 伸縮性配線基板、伸縮性配線基板の製造方法及び電子部品付伸縮性配線基板 - Google Patents
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Abstract
Description
このような生体センサは、例えば、特許文献1、特許文献2及び特許文献3に記載されている。特許文献1から特許文献3に記載の生体センサは、いずれも生体に貼り付け可能であって、かつ生体の動きや貼り付け面の形状に追従する伸縮性を有している。また、特許文献1、特許文献2及び特許文献3に記載の構成では、生体の対象部位の動きを妨げないよう、質量が大きくかつ剛性が高い電源や制御基板等の外部機器は伸縮性配線基板に搭載せずに外部接続している。
このような生体センサに先の特許文献1、特許文献2及び特許文献3に記載の伸縮性配線基板を適用した場合、伸縮性配線基板上に粘着剤や接着テープを使って電子機器を固定した後、伸縮性配線基板を台紙から剥がして生体に貼り付ける。このとき、伸縮性配線基板の伸縮性基板はごく薄い上にタック性を有する樹脂フィルムであるため、伸縮性基板にシワが寄る、あるいは伸縮性基板の一部が他の一部に貼り付いて使用できなくなることもあり得る。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、伸縮性配線基板の取り扱い中に伸縮性基板が意図しない方向に延びる、シワが寄る、あるいは貼り付きが生じることを防ぎ、電子機器及び被貼り付け面との接続が簡易にできる伸縮性配線基板、伸縮性配線基板の製造方法及び電子部品付伸縮性配線基板に関する。
前記第二粘着剤層から前記第三リリース部材を剥離して、前記第二粘着剤層を被貼付面に貼り付ける伸縮性配線基板の製造方法であって、
前記第二粘着剤層と前記第三リリース部材との密着強度をA、前記第一粘着剤層と前記第二リリース部材との密着強度をB、前記伸縮性基板と前記第一リリース部材との密着強度をCとした場合、A>B かつ A>Cの関係が成立する。
本実施形態の伸縮性配線基板及び電子部品付伸縮性配線基板は、観察の対象に貼り付けられ、この対象との間で電気信号を授受することによって対象の活動を観察したり、対象に信号を送ったりすることに使用される。観察の対象としては、例えば、人や動植物(生体)等がある。観察対象が動物(人を含む)場合、伸縮性配線基板は、動物の筋電位や生体反応等を検出する。また、観察対象が植物である場合、伸縮性配線基板を通じて対象に電気的刺激を与え、これに反応して出力される電気信号を検出する。
また、対象に貼り付けられて使用される本実施形態の伸縮性配線基板は、微弱な信号を高い精度で検出するため、主面を有する薄いシート状の部材である。本明細書でいう「面」とは、幾何学的に完全な平面であることを要するものではなく、凹部または凸部を有することを許容する。「主面」とは、他の面よりも明らかに広い面積を有する面であって、その面積や数が限定されるものではない。また、本明細書でいう「フィルム」とは、シートや膜状物等、一般的に厚みの薄い形状物を広く含む。即ち、シート、フィルムまたは膜状物等の称呼の違いにより個別の厚みの大小を規定するものではない。
本実施形態では、伸縮性配線基板5を一回の使用で破棄する使い捨てとし、マイコン3を複数回使用するようにした。マイコン3は、伸縮性配線基板5を使用するごとに伸縮性配線基板5に固定され、使用終了ごとに伸縮性配線基板5から取り外される。
ここで、「第一粘着剤層が開口部を通じて伸縮性基板から露出している」とは、第一粘着剤層が伸縮性配線基板5の最表面に露出していることに限定されず、第一粘着剤層が伸縮性基板51から露出していれば足りる。つまり、本実施形態の第一粘着剤層は、伸縮性基板51の開口部55a、55b、55c、55dに臨んでいればよく、粘着剤層部56a、56b、56c、56d上に他の部材(例えば図8に示す保護フィルム)が設けられているものであってもよい。換言すれば、伸縮性基板51は、第一粘着剤層に重なる領域と、第一粘着剤層上に存在しない部位とを有している。
このような上下の関係は、マイコン3と伸縮性配線基板5との相対的な関係を指し、重力方向とは無関係である。
なお、マイコン3における電気信号の処理は、例えば、電気信号のノイズ除去や増幅及びフィルタリングの処理であってもよい。さらに、電気信号の値に応じて外部に検知信号を出力する処理であってもよいし、入力されてきた電気信号の値を記録する処理であってもよい。
以下、上記の伸縮性配線基板5及びマイコン3の構成について順に説明する。
図3(a)は、図1に示した伸縮性配線基板5の上面図、図3(b)は、図3(a)に示した伸縮性配線基板5の端面を矢線II−IIの方向に見た端面図である。本実施形態の伸縮性配線基板5は、上記のように、伸縮性配線52が形成された伸縮性基板51と、伸縮性基板51に設けられた伸縮性カバー6と、伸縮性基板51と伸縮性カバー6との間に設けられた第一粘着剤層71と、を含んでいる。
本実施形態では、伸縮性配線52を、伸縮性基板51の主面51bに形成すると共に、伸縮性カバー6を主面51bの側に設けている。ただし、本実施形態は、伸縮性配線52及び伸縮性カバー6を同一の面に形成することに限定されるものではない。例えば、伸縮性配線基板5が伸縮性基板51を多層に設けるものである場合、伸縮性配線52及び伸縮性カバー6は、それぞれ異なる面上にあって互いに重ね合わせられるものであってもよい。
なお、図3(a)でいう「上面」は、伸縮性配線基板5を使用する状態において伸縮性配線基板5を上方から見た面を指す。つまり、本実施形態の伸縮性配線基板5の上面は図3(b)に示した伸縮性基板51の主面51aであり、主面51aは伸縮性配線52及び電極54a、54b、54c、54dが形成されている主面51bの裏面に当たる。
本実施形態では、後述するように、第一粘着剤層71、第二粘着剤層81の粘着性を制御し、伸縮性配線基板5の貼付時、マイコン3の取り付け時、伸縮性配線基板5の剥離及びマイコン3の取り外し時のいずれにおいても取り扱いが容易になるように第一粘着剤層71、第二粘着剤層81の相対的な強度を調整している。
これら「粘着剤」および「ゲルシート」は、皮膚などに代表される生体組織に対し悪影響を及ぼすことがないよう生体安全性を有することが望ましい。
また、伸縮性配線基板5を生体に貼り付けて使用する場合、伸縮性配線基板5と生体の表面との間に生体用導電クリームを塗付することがある。このような場合、電極用開口部63a、63b、63c、63dを有する伸縮性カバー6は、生体用導電クリームが電極54a、54b、54c、54d以外の部分に付着することを防ぐマスクの機能を果たす。
次に、上記した伸縮性配線基板5を構成する部材を順に説明する。
図4(a)は伸縮性基板51の上面図であり、図4(b)は、伸縮性基板51の端面を図4(a)中の矢線III−IIIの方向に見た端面図である。ただし、図4(a)は、伸縮性基板51の主面51bに形成された伸縮性配線52及び電極54a、54b、54c、54dを明確に示すため、伸縮性基板51を仮想線を示す二点鎖線、伸縮性配線52及び電極54a、54b、54c、54dを実線で示している。
伸縮性基板51は、図4(b)に示すように、第一リリース部材4に貼り付けられている。伸縮性基板51と第一リリース部材4との貼り付けは、伸縮性基板51のタック性(粘着性)によって実現している。第一リリース部材4は、軽剥離の紙製セパレータであって、タック性を有する薄膜の伸縮性基板51に意図しない延びが生じる、伸縮性基板51の部分同士が粘着する、シワが寄る、あるいは折れ曲がる等することを防ぐために伸縮性基板51を支持するものである。
なお、本明細書において伸び率とは、外力が付加されていない場合の寸法(伸び率0%寸法)に対し、力が加えられることで面内方向の一方向に伸びた割合を意味する。たとえば伸び率50%であれば伸び率0%寸法の1.5倍の伸び率であり、伸び率100%であれば伸び率0%寸法の2倍の伸び率である。
図5(a)は、フィルムベース59の上面図である。図5(b)は、図5(a)に示したフィルムベース59の端面を矢線IV−IVの方向に見た端面図である。なお、図5(a)に示したフィルムベース59の上面とは、フィルムベース59が伸縮性基板51と貼り合わせている伸縮性配線基板5の使用状態における上面を示している。フィルムベース59は、主面59a及び主面59bを有していて、主面59aには外部端子58が形成されている。外部端子58は、複数の端子部581によって構成されている。本実施形態では、端子部581は複数の伸縮性配線52と一対一に対応して直接接続されている。端子部581と伸縮性配線52との接合は、例えば、ラミネート接続や加圧プレスによって行われる。
外部端子58は、主にカーボンペーストの塗膜によって形成され、このような塗膜は、コネクタ接点に要求される表面硬度や耐摩耗性を備えている。また、フィルムベース59及び外部端子58を合わせて外部引き出しケーブルともいい、外部引き出しケーブルは、公知のFPC(Flexible Printed Circuits)によっても作成することができる。
このようなフィルムベース59を伸縮性基板51に貼り合わせることにより、外部端子58を端子31に挿入する際の伸縮性配線基板5の取り扱いを容易にすることができる。
図6(a)は、伸縮性カバー6の上面図である。図6(b)は、伸縮性カバー6の端面を図6(a)中に示した矢線V−Vの側に見た端面図である。図6(a)に示した伸縮性カバー6の「上面」は、電子部品付伸縮性配線基板1の一部として使用される際の伸縮性カバー6をマイコン3の側から見た面6aであり、その裏面を面6bとする。ただし、図6(a)、図6(b)においては、伸縮性カバー6が電子部品付伸縮性配線基板1として使用される際には取り外されている第二リリース部材7及び第三リリース部材8が取り付けられた状態を示している。
図6(a)、図6(b)に示した伸縮性カバー6には、伸縮性基板51の側に第二リリース部材7が、第二リリース部材7に向かう側と反対側に第三リリース部材8が貼り付けられている。伸縮性カバー6と第二リリース部材7との間には第一粘着剤層71が形成されていて、第一粘着剤層71は伸縮性カバー6に第二リリース部材7を固定している。また、伸縮性カバー6と第三リリース部材8との間には第二粘着剤層81が形成されていて、第二粘着剤層81は伸縮性カバー6に第三リリース部材8を固定している。
軽剥離 100mN/25mm以下
中剥離 100mN以上、1000mN/25mm以下
重剥離 1000mN/25mm以上
このような本実施形態によれば、第二リリース部材7を剥離する際に第三リリース部材8が剥離することを防ぐことができる。
伸縮性カバー6の厚みは特に限定されないが、伸縮性配線基板5の伸縮性を妨げないという観点からは、100μm以下であることが好ましく、50μm以下であることがより好ましく、30μm以下であることがさらに好ましい。
次に、以上説明した伸縮性基板51、フィルムベース59及び伸縮性カバー6を組み立てて伸縮性配線基板5を完成する伸縮性配線基板5の製造工程について説明する。
図7(a)、図7(b)は、伸縮性基板51とフィルムベース59とを貼り合わせた状態を説明するための図である。図7(a)は、フィルムベース59と貼り合わされた伸縮性基板51の上面図である。図7(b)は、図7(a)に示した構成の端面を矢線VI−VIの方向に見た端面図である。図8(a)、図8(b)は、図7(a)、図7(b)に示した伸縮性基板51及びフィルムベース59に、伸縮性カバー6及びフィルム層9を貼り付けた構成を示す図である。図8(a)は上記構成の上面図である。なお、ここでいう上面は、組み立てられた伸縮性基板51、フィルムベース59、伸縮性カバー6及びフィルム層9を、マイコン3が粘着される側から見た図である。このため、図8(a)においては、第一リリース部材4及びフィルム層9が見えている。図8(b)は、図8(a)に示した構成の端面を矢線VII−VIIの側に見た図である。
第一粘着剤層71、第二粘着剤層81の物性は、前記したように、第一粘着剤層71、第二粘着剤層81の材料や架橋密度を選択することによって調整することができる。また、第一リリース部材4、第二リリース部材7及び第三リリース部材8の密着強度は、リリース部材の材料や表面加工を選択することによって調整することができる。なお、リリース部材の表面加工には、例えば、リリース部材の表面にコーティングをしてリリース部材に対する粘着性を低減する離形処理やリリース部材の表面に細かな凹凸を形成するエンボス処理等が考えられる。
また、本実施形態は、上記密着強度Aを上記密着強度Cよりも大きくすることにより、第一粘着剤層71にマイコン3を貼り合わせるため第一リリース部材4を剥離する際に第三リリース部材8が第二粘着剤層81から剥離することを防ぐことができる。
次に、上記したように製造された伸縮性配線基板5と、伸縮性配線基板5に粘着されたマイコン3とによって構成される電子部品付伸縮性配線基板1の取り扱いについて説明する。
図10(a)は、マイコン3が伸縮性配線基板5に貼り付けられた状態を示している。図10(b)は、マイコン3の端子31にフィルムベース59の外部端子58が挿入されて電気的な接続をとった状態を示している。図10(a)、図10(b)に示したように、マイコン3の粘着時には伸縮性配線基板5には第三リリース部材8が貼り付けられている。図10(b)に示した電子部品付伸縮性配線基板1は、図11(a)に示すように、第三リリース部材8が剥離されて第二粘着剤層81が露出され、図11(b)に示すように、第二粘着剤層81によって被貼付面に貼り付けられる。なお、図11(b)では、被貼付面を生体の表面Sとして図示する。
このようにすることにより、図11(a)に示したように、電子部品付伸縮性配線基板1から第三リリース部材8を剥離する際に、第一粘着剤層71からマイコン3が剥離することを防ぐことができる。
このようにすることにより、本実施形態は、電子部品付伸縮性配線基板1による測定が終了し、電子部品付伸縮性配線基板1からマイコン3を取り外す際に、第一粘着剤層71の一部がマイコン3の側に付着することを防ぎ、伸縮性配線基板5を交換する毎に、マイコン3と伸縮性配線基板5との貼合せ面をクリーニングする手間を省くことができる。
本実施形態でいう、「低反発弾性フォーム部材」とは、ポリオールとポリイソシアネ―トを主成分として発泡剤、整泡剤、触媒等を撹拌混合して生成される部材である。低反発弾性フォーム部材には、必要に応じて着色剤や難燃剤等が添加される。低反発弾性フォームは、圧縮後にゆっくりとした復元性を持つ。本実施形態では、例えば、低反発弾性フォーム部材の規格を以下のように設定する。
密度:40kg/m3以上、80kg/m3以下
硬さ:40N以上、53N以下
反発弾性:2%以上、4%以下
圧縮撓み試験(ヒステリシスロス):56%以上、68%以下
図12は、本実施形態のマイコンの変形例1のマイコン30の端面図である。図12に示したマイコン30の端面図は、図示しないマイコン30を、図2(a)に示した矢線I−Iの側に見た端面図である。マイコン30は、封止部材330に封止されている。封止部材330は、主面330a、330bを有していて、少なくとも被貼付面に向かう主面330bが曲面になっている。
このような変形例1は、主面330bが生体Sの表面等の被貼付面に沿って湾曲しており、封止部材330を硬質な樹脂とした場合にもマイコン30及び伸縮性配線基板5が被貼付面に密着して固定される。
このような変形例1は、マイコン30内のLSI基板の保護と検出信号のノイズ低減とを両立することが可能になる。
図13は、本実施形態の伸縮性基板の変形例2の伸縮性基板510の上面図である。伸縮性基板510は、上記実施形態の伸縮性基板51に形成される欠損部が伸縮性基板51の面内に開口部された開口部55a、55b、55c、55dであるのに対し、伸縮性基板510の欠損部は、伸縮性基板510の周縁にかかる切欠き部550a、550b、550c、550d、550eである。
変形例2では、切欠き部550a、550b、550c、550d、550eを通じて伸縮性基板510から第一粘着剤層71が露出する。このため、変形例2では、伸縮性基板510の外周部に粘着剤層部560a、560b、560c、560d、560eが形成される。
<1> 伸縮性配線が形成された伸縮性基板と、前記伸縮性基板に設けられた伸縮性カバーと、
前記伸縮性基板と前記伸縮性カバーとの間に設けられた第一粘着剤層と、を含み、
前記伸縮性基板の一部が欠損部を有し、前記第一粘着剤層の少なくとも一部が、前記欠損部を通じて前記伸縮性基板から露出する、伸縮性配線基板。
<2> 前記伸縮性基板に前記伸縮性配線に接続された電極が複数形成され、前記欠損部は、前記伸縮性基板の内側領域であって、かつ、前記電極が形成されていない電極非形成領域に形成された開口部である、<1>の伸縮性配線基板。
<3> 前記欠損部は、前記伸縮性基板の周縁にかかる切欠き部である、<1>の伸縮性配線基板。
<4> 前記伸縮性カバーは、前記電極の少なくとも一部を前記伸縮性カバーから露出させる電極用開口部を有する、<1>から<3>のいずれか一つの伸縮性配線基板。
<5> 一方の主面に伸縮性配線が形成され、他方の主面に第一リリース部材が設けられた伸縮性基板を、一方の主面に第一粘着剤層及び前記第一粘着剤層を覆う第二リリース部材が設けられ、他方の主面に第二粘着剤層及び前記第二粘着剤層を覆う第三リリース部材が設けられた伸縮性カバーに、前記第二リリース部材を前記第一粘着剤層から剥離して、前記第一粘着剤層を前記伸縮性基板の前記一方の主面に貼り合わせる工程を含み、
前記第二粘着剤層から前記第三リリース部材を剥離して、前記第二粘着剤層を被貼付面に貼り付ける伸縮性配線基板の製造方法であって、
前記第二粘着剤層と前記第三リリース部材との密着強度をA、前記第一粘着剤層と前記第二リリース部材との密着強度をB、前記伸縮性基板と前記第一リリース部材との密着強度をCとした場合、A>B かつ A>Cの関係が成立する、伸縮性配線基板の製造方法。
<6> 少なくとも一の主面に伸縮性配線が形成された伸縮性基板と、前記伸縮性基板の前記主面の側に設けられた伸縮性カバーと、前記伸縮性基板と前記伸縮性カバーとの間に設けられた第一粘着剤層と、を含み、前記伸縮性基板の一部が欠損部を有し、前記第一粘着剤層の少なくとも一部が、前記欠損部を通じて前記伸縮性基板から露出する伸縮性配線基板と、
前記欠損部を通じて前記伸縮性基板から露出する前記第一粘着剤層の少なくとも一部と粘着される電子部品と、を含む電子部品付伸縮性配線基板。
<7> 前記伸縮性配線基板は、前記伸縮性カバーを挟んで前記第一粘着剤層と反対の側に設けられた第二粘着剤層と、前記第二粘着剤層を覆う第三リリース部材と、をさらに含み、
前記第二粘着剤層と前記第三リリース部材との密着強度をA、前記電子部品と前記第一粘着剤との密着強度をDとした場合、A<Dの関係が成立する、<6>の電子部品付伸縮性配線基板。
<8> 前記伸縮性配線基板は、前記伸縮性カバーを挟んで前記第一粘着剤層と反対の側に設けられた第二粘着剤層と、前記第二粘着剤層を覆う第三リリース部材と、をさらに含み、前記第二粘着剤層によって被貼付面に貼り付けられ、
前記第二粘着剤層と前記被貼付面との密着強度をE、前記第一粘着剤層と前記電子部品との密着強度をDとした場合、E<Dの関係が成立する、<6>の電子部品付伸縮性配線基板。
<9> 前記電子部品は封止部材に封止され、前記封止部材は、低反発弾性フォーム部材を含む、<6>から<8>のいずれか一つの電子部品付伸縮性配線基板。
<10> 前記電子部品は封止部材に封止され、前記封止部材は、少なくとも前記被貼付面に向かう面が曲面である、<6>から<8>のいずれか一つの電子部品付伸縮性配線基板。
3、30・・・マイコン
4・・・第一リリース部材
5・・・伸縮性配線基板
6・・・伸縮性カバー
7・・・第二リリース部材
8・・・第三リリース部材
9・・・フィルム層
31・・・端子
33、330・・・封止部材
33a、33b、330a、330b・・・主面
35・・・電子部品
45a、45b、45c、45d・・・開口部
51、510・・・伸縮性基板
51a、51b・・・主面
52・・・伸縮性配線
54a、54b、54c、54d・・・電極
55a、55b、55c、55d・・・開口部
56a、56b、56c、56d、560a、560b、560c、560d、560e・・・粘着剤層部
58・・・外部端子
59・・・フィルムベース
59a、59b・・・主面
63a、63b、63c、63d・・・電極用開口部
71・・・第一粘着剤層
73a、73b、73c、73d、83a、83b、83c、83d・・・開口部
81・・・第二粘着剤層
550a、550b、550c、550d、550e・・・切欠き部
560a、560b、560c、560d、560e・・・粘着剤層部
581・・・端子部
Claims (10)
- 伸縮性配線が形成された伸縮性基板と、
前記伸縮性基板に設けられた伸縮性カバーと、
前記伸縮性基板と前記伸縮性カバーとの間に設けられた第一粘着剤層と、を含み、
前記伸縮性基板の一部が欠損部を有し、前記第一粘着剤層の少なくとも一部が、前記欠損部を通じて前記伸縮性基板から露出する、伸縮性配線基板。 - 前記伸縮性基板に前記伸縮性配線に接続された電極が複数形成され、前記欠損部は、前記伸縮性基板の内側領域であって、かつ、前記電極が形成されていない電極非形成領域に形成された開口部である、請求項1に記載の伸縮性配線基板。
- 前記欠損部は、前記伸縮性基板の周縁にかかる切欠き部である、請求項1に記載の伸縮性配線基板。
- 前記伸縮性カバーは、前記電極の少なくとも一部を前記伸縮性カバーから露出させる電極用開口部を有する、請求項1から3のいずれか一項に記載の伸縮性配線基板。
- 一方の主面に伸縮性配線が形成され、他方の主面に第一リリース部材が設けられた伸縮性基板を、一方の主面に第一粘着剤層及び前記第一粘着剤層を覆う第二リリース部材が設けられ、他方の主面に第二粘着剤層及び前記第二粘着剤層を覆う第三リリース部材が設けられた伸縮性カバーに、前記第二リリース部材を前記第一粘着剤層から剥離して、前記第一粘着剤層を前記伸縮性基板の前記一方の主面に貼り合わせる工程を含み、
前記第二粘着剤層から前記第三リリース部材を剥離して、前記第二粘着剤層を被貼付面に貼り付ける伸縮性配線基板の製造方法であって、
前記第二粘着剤層と前記第三リリース部材との密着強度をA、前記第一粘着剤層と前記第二リリース部材との密着強度をB、前記伸縮性基板と前記第一リリース部材との密着強度をCとした場合、A>B かつ A>Cの関係が成立する、伸縮性配線基板の製造方法。 - 少なくとも一の主面に伸縮性配線が形成された伸縮性基板と、前記伸縮性基板の前記主面の側に設けられた伸縮性カバーと、前記伸縮性基板と前記伸縮性カバーとの間に設けられた第一粘着剤層と、を含み、前記伸縮性基板の一部が欠損部を有し、前記第一粘着剤層の少なくとも一部が、前記欠損部を通じて前記伸縮性基板から露出する伸縮性配線基板と、
前記欠損部を通じて前記伸縮性基板から露出する前記第一粘着剤層の少なくとも一部と粘着される電子部品と、を含む電子部品付伸縮性配線基板。 - 前記伸縮性配線基板は、前記伸縮性カバーを挟んで前記第一粘着剤層と反対の側に設けられた第二粘着剤層と、前記第二粘着剤層を覆う第三リリース部材と、をさらに含み、
前記第二粘着剤層と前記第三リリース部材との密着強度をA、前記電子部品と前記第一粘着剤層との密着強度をDとした場合、A<Dの関係が成立する、請求項6に記載の電子部品付伸縮性配線基板。 - 前記伸縮性配線基板は、前記伸縮性カバーを挟んで前記第一粘着剤層と反対の側に設けられた第二粘着剤層と、前記第二粘着剤層を覆う第三リリース部材と、をさらに含み、前記第二粘着剤層によって被貼付面に貼り付けられ、
前記第二粘着剤層と前記被貼付面との密着強度をE、前記第一粘着剤層と前記電子部品との密着強度をDとした場合、E<Dの関係が成立する、請求項6に記載の電子部品付伸縮性配線基板。 - 前記電子部品は封止部材に封止され、前記封止部材は、低反発弾性フォーム部材を含む、請求項6から8のいずれか一項に記載の電子部品付伸縮性配線基板。
- 前記電子部品は封止部材に封止され、前記封止部材は、少なくとも被貼付面に向かう面が曲面である、請求項6から8のいずれか一項に記載の電子部品付伸縮性配線基板。
Priority Applications (1)
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