本发明涉及一种在柔软基材(基体)上具有柔软配线并且能够伸缩使用的伸缩配线构件。
背景技术:
近年来,搭载有用于测量脉搏等身体的状态、步数等身体的运动的传感器的智能手表、活动量计、脉搏计等可穿戴设备的开发蓬勃发展,但在以往的可穿戴设备中,使用将半导体元件配置于硬的刚性基板上的单元,且不追随身体的运动,因此不能获得舒适的佩戴感。因此,开发了通过在弹性体或衣服中形成导电电路来获得柔性可穿戴设备的技术。这样的技术例如记载在日本特开2016-076531号公报(专利文献1)、日本特开2012-033316号公报(专利文献2)、日本特开2013-145661号公报(专利文献3)等中。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2016-076531号公报
专利文献2:日本特开2012-033316号公报
专利文献3:日本特开2013-145661号公报
技术实现要素:
发明要解决的问题
然而,在日本特开2016-076531号公报(专利文献1)中,虽然记载有能够适用于穿戴式终端等的伸缩性及耐冲击性优异的复合模块的技术,但由于通过导电性的连接体将基板立体地载置在伸缩的主体部上,因此若主体部伸展而使连接体的间隔变宽,则有可能从基板脱落。因此,即使能够伸缩,但也只能应对百分之几左右的小的伸缩率。
另外,在日本特开2012-033316号公报(专利文献2)中,记载了将连接部直接固定于柔软基材的结构,但在使柔软的配线体大幅伸长时,因应力集中在电路与所述配线体的边界部分而使配线大幅伸展,因此在伸缩大的用途中依然存在断线的担忧。
进而,在日本特开2013-145661号公报(专利文献3)中,记载了将聚酯制成的第二配线体与弹性体制成的第一配线体连接而成的配线体连接结构体,但由于应力集中在形成于第二配线体的凸部上,因而会在接近凸部的柔软基材上产生过大的负担,进而存在容易在柔软基材上产生变形、或容易产生柔软基材与凸部的剥离的担忧。
在本发明中,其目的在于,提供一种伸缩配线构件,该伸缩配线构件是将硬质部分与柔软部分连接而成的,可预防硬质部分与柔软部分的边界处的断线,由伸长导致的对柔软部分的负担也小。
用于解决问题的手段
为了达成上述目的,本发明由一种伸缩配线构件构成,该伸缩配线构件具有基体和伸长体,该基体在硬质基材上形成有固定配线,该伸长体在柔软基材上形成有柔软配线,该基体与该伸长体固定连接,该伸缩配线构件的特征在于,在所述硬质基材上设置有突出部,所述突出部用于缓和在所述基体与所述伸长体的边界产生的应力集中,从所述伸长体伸长的基体侧柔软基材将所述突出部以及被该突出部包围的凹部的上表面和下表面覆盖。
由于构成为,具有基体和伸长体,该基体在硬质基材上形成有固定配线,该伸长体在柔软基材上形成有柔软配线,该基体与该伸长体固定连接,在所述硬质基材上设置有突出部,所述突出部用于缓和在所述基体与所述伸长体的边界产生的应力集中,从所述伸长体伸长的基体侧柔软基材将所述突出部以及被该突出部包围的凹部的上表面和下表面覆盖,因此,通过用柔软基材覆盖突出部的上表面和下表面,从而能够使突出部中的应力由上表面和下表面的两面承受。因此,与以往的通过一面承受应力的结构相比,能够将柔软基材的负担减轻二分之一,能够抑制柔软基材与突出部的应力集中部位附近的柔软基材的变形、或柔软基材与突出部的剥落。
所述本发明能够构成为,在所述突出部的前端外侧具有扩张部,所述扩张部由向与具有柔软配线的中央部分相反的外侧凸出的柔软基材构成。由于构成为,在所述突出部的前端外侧具有扩张部,所述扩张部由向与具有柔软配线的中央部分相反的外侧凸出的柔软基材构成,因此,能够将突出部的外侧侧面与由柔软的材质构成的扩张部固定,能够减轻突出部与柔软基材之间的应力集中。因此,能够进一步抑制在柔软基材与突出部的应力集中部位附近的柔软基材变形、或柔软基材与突出部的剥落。
另外,所述本发明能够构成为,所述突出部为,越靠前端则离所述柔软配线的垂直距离越大的形状。由于所述突出部为,越靠前端则离所述柔软配线的垂直距离越大的形状,因此,通过使即使在突出部中也容易集中应力的前端远离柔软配线,能够抑制柔软配线局部地大幅伸缩。突出部的前端通常是离与其他构件连接的连接部最远的部分,并且是在伸缩配线构件的伸缩方向上延伸最大的部分。
所述本发明能够构成为,所述柔软配线的表面和背面(上下)被所述柔软基材覆盖,所述柔软配线的硬度高于该柔软基材的橡胶硬度。由于构成为,所述柔软配线的表面和背面被所述柔软基材覆盖,所述柔软配线的硬度高于该柔软基材的橡胶硬度,因此,能够实现伸缩配线构件被压缩时的电阻值的稳定化,另外,能够防止制造时的柔软配线的断裂。
所述本发明能够构成为,所述硬质基材的突出部的上表面为相对于层叠配置有固定配线的上表面倾斜的弯曲形状。由于构成为,所述硬质基材的突出部的上表面为相对于层叠配置有固定配线的上表面倾斜的弯曲形状,因此,在将伸缩配线构件伸长时,能够一边增大弯曲的曲率一边缓和直径减小的方向上的应力。因此,能够缓和对突出部的应力,从而能够抑制在柔软基材和突出部的应力集中部位附近的柔软基材的变形、或柔软基材与突出部的剥落。
所述本发明能够构成为,所述柔软配线与所述柔软基材的固定力大于所述柔软配线的拉伸断裂力。由于所述柔软配线与所述柔软基材的固定力大于所述柔软配线的拉伸断裂力,因此,即使使伸缩配线构件大幅伸长,也难以产生柔软配线从柔软基材剥离的可能性。
所述本发明能够构成为,在作为在所述基体上层叠的柔软基材的基体侧柔软基材中,固定在所述硬质基材的上表面的柔软基材比固定在该硬质基材的下表面的柔软基材柔软。由于在作为在所述基体上层叠的柔软基材的基体侧柔软基材中,固定在所述硬质基材的上表面的柔软基材比固定在该硬质基材的下表面的柔软基材柔软,因此,在制造伸缩配线构件时,在用基体侧柔软基材从上下夹住硬质基材等并进行压接时,能够使具有导电配线的一侧的基体侧柔软基材更容易变形,从而能够防止柔软配线的断线。
所述本发明能够构成为,使所述硬质基材中的与伸长体连接的连接侧相反的一侧的端部的宽度,比所述突出部的宽度窄。由于使所述硬质基材中的与伸长体连接的连接侧相反的一侧的端部的宽度,比所述突出部的宽度窄,因此,在使伸缩配线构件伸长时,能够使伸缩配线构件整体弯曲,通过使应力分散,从而能够使导电配线难以产生断裂。
所述本发明能够构成为,使所述硬质基材中的与伸长体连接的连接侧相反的一侧的端部的宽度,与所述突出部的宽度大致相同。由于构成为,使所述硬质基材中的与伸长体连接的连接侧相反的一侧的端部的宽度,与所述突出部的宽度大致相同,因此,通过固定硬质基材中的与伸长体连接的连接侧相反的一侧的端部,在使伸缩配线构件伸长时,能够使伸缩配线构件不弯曲地伸长。
发明的效果
根据本发明的伸缩配线构件,即使使其伸长,也难以在应力集中部位产生柔软基材的断裂或劣化,难以产生在柔软基材与硬质基材之间的剥落。
附图说明
图1是第一实施方式的伸缩配线构件的说明图,图1中的(a)是其概略俯视图,图1中的(b)是图1中的(a)的ib-ib线剖视图。
图2是构成图1的伸缩配线构件的基体的说明图,图2中的(a)是其概略俯视图,图2中的(b)是图2中的(a)的iib-iib线剖视图。
图3是用于说明将图1的伸缩配线构件伸长的状态的概略俯视图。
图4是用于说明图1的伸缩配线构件的基体与伸长体的边界附近的伸长的状态的说明图。
图5是第二实施方式的伸缩配线构件的说明图,是与图1中的(a)相当的概略俯视图。
图6是用于说明图5的伸缩配线构件的基体与伸长体的边界附近的伸长的状态的说明图。
图7是第三实施方式的伸缩配线构件的说明图,是与图1中的(a)相当的概略俯视图。
图8是第四实施方式的伸缩配线构件的说明图,图8中的(a)是与图2中的(a)相当的概略俯视图,图8中的(b)是图8中的(a)的viiib-viiib线端视图。
图9是用于说明图8的伸缩配线构件的伸长的状态的说明图,图9中的(a)是与图8中的(a)相当的概略俯视图,图9中的(b)是图9中的(a)的ixb-ixb线端视图。
图10是变形形态的伸缩配线构件的说明图,图10中的(a)~图10中的(o)分别示出各个变形形态。
图11是第五实施方式的伸缩配线构件的说明图,图11中的(a)是其概略俯视图,图11中的(b)是图11中的(a)的xib-xib线剖视图。
图12是变形形态的伸缩配线构件的说明图,图12中的(a)是其概略俯视图,图12中的(b)是图12中的(a)的xiib-xiib线剖视图。
图13是另一变形形态的伸缩配线构件的与图12中的(b)相当的剖视图。
具体实施方式
基于实施方式详细地说明本发明的伸缩配线构件。在各实施方式中,关于重复的部位、材料、制造方法、作用效果、功能等,省略重复说明。
<第一实施方式(图1~图4)>:如图1~图4所示,第一实施方式的伸缩配线构件1具有基体10和伸长体60,该基体10在硬质基材20上形成有固定配线30,该伸长体60在柔软基材70上形成有柔软配线80,基体10和伸长体60,通过从伸长体60伸长的基体侧柔软基材40将设置于基体10的突出部21的上表面21a和下表面21b以及位于被该突出部21包围的内侧的凹部22的上表面22a和下表面22b覆盖,而被固定并一体化。另外,基体10与伸长体60的配线的连接通过如下方式构成:从伸长体60的柔软配线80伸长的基体侧柔软配线50延伸至固定配线30上。此外,在本说明书以及权利要求书中,以上下来表述的措辞是为了便于说明,不限定伸缩配线构件1的使用时的上下。
基体10是与柔性印刷基板等现有的配线等连接的部位,是在硬质基材20中形成固定配线30而成且具有规定刚性的配线基板,通过基体侧柔软基材40覆盖硬质基材20的端部,使该基体10与伸长体60结合。
硬质基材20形成为由硬质材料构成的薄片形状,是具有在该薄片的面内方向上几乎不伸缩的程度的刚性的构件。另一方面,硬质基材20在相对于薄片表面垂直的方向上,既可以容易变形,也可以难以变形。作为具有这种性质的硬质材料,例如,可以列举出挠性树脂膜、硬质树脂基板、陶瓷基板等绝缘性的硬质材料。其中,挠性树脂膜具有在薄片的面内方向上几乎不伸缩且在相对于薄片表面垂直的方向上容易变形的性质。另一方面,硬质树脂基板或陶瓷基板在薄片的面内方向上几乎不伸缩,在相对于薄片表面垂直的方向上难以变形。其中,优选使用作为印制配线的基材使用的聚酰亚胺膜、酚醛树脂、环氧树脂。
对于硬质基材20,除了使用绝缘性的硬质材料以外,还可以使用导电性的硬质材料。但是,若在导电性的硬质材料上直接设置多个固定配线30或柔软配线80,则会产生后述的固定配线30或柔软配线80彼此通过导电性的硬质基材20而导通的不良情况。因此,为了避免这种情况,需要采取在导电性的硬质材料的表面设置(隔有)绝缘性被膜、或在固定配线30或柔软配线80的表面设置导电性被覆等手段,不使导电性的硬质基材20与固定配线30或柔软配线80直接地电接触。作为导电性的硬质材料,可列举出金属或导电性树脂等。
在硬质基材20的中央部分层叠有固定配线30,但是在相对于固定配线30正交的方向的外侧部分,形成有从硬质基材20的端部朝向固定配线30的伸长方向突出的突出部21。在该突出部21的前端侧面21e、上表面21a、下表面21b、作为固定配线30侧的侧面的内侧侧面21c上,固定有从伸长体60伸长的基体侧柔软基材40。
这样,在俯视观察时,在柔软配线80的相对于伸长方向正交的方向的外侧位置,突出部21被设置的位置,是相对于基体10的固定配线30与伸长体60的柔软配线80的边界而向导电配线30、80的伸长方向突出的位置。
对于形成于硬质基材20的固定配线30,可以是例如铜、镍、铝等的良导电性金属层,或将这些金属的粉末分散于树脂中的导电性树脂层。其中,例如在通过焊料来与配线固定的情况或与连接对象的连接器反复连接的情况下,优选为耐磨耗性高的良导电性金属层。固定配线30在基体10的与伸长体60的连接端侧与从伸长体60的柔软配线80伸长的基体侧柔软配线50相层叠,基体10与伸长体60的两个导电配线30、80经由该层叠部分导电连接。另一方面,在基体10的与伸长体60的连接端相反的一侧,固定配线30向外部露出,成为与其他构件例如连接器或电缆、电子元件等的固定部20h。固定配线30的形状没有特别的限制,可以采用任意的形状。
伸长体60是在柔软基材70中形成柔软配线80而成并具有规定柔软性的配线基板,通过从伸长体60延伸的柔软基材70覆盖硬质基材20的端部,使该伸长体60与基体10结合。
柔软基材70是由柔软材料构成的构件,具有能够伸缩的性质。作为柔软材料,除了热固性橡胶或热塑性弹性体之外,还可以使用织物或编织物等布料或将这些布料组合使用,优选使用至少能够伸缩至初始的长度的120%以上的长度的材料。另外,更优选能够伸缩至150%以上的长度的材料。在这些材质中,在使用热固性橡胶或热塑性弹性体的情况下,优选jisk6253规定的橡胶硬度在a硬度下为90(以后记载为a90)以下。若橡胶硬度超过a90,则在伸长时的应力会变得比需要的大,从而增加剥离的担忧。另一方面,橡胶硬度的下限没有特别的规定,但在e硬度小于20的情况下,由于耐磨耗性以及拉伸断裂应力低,因而在一部分用途中会产生担忧。柔软基材70形成伸长体60的构成部分的基座,且从伸长体60向基体10侧伸长,并在与基体10的硬质基材20层叠的部分,形成基体10的一部分。
对于构成伸长体60的柔软基材70的形状,典型而言,可以是矩形的带状、或棒状。另外,可以使与构成基体10的硬质基材20固定的附近部分变宽。通过较宽地形成与硬质基材20的附近,能够降低在导电配线30、80的基体10与伸长体60的边界附近的柔软基材70的伸长率。
柔软配线80,与柔软基材70一起在伸长体60中,具有能够与柔软基材70一起伸缩的性质。通过在伸长体60的两侧设置基体10,将设置在该两侧的基体10所具有的固定配线30彼此通过柔软配线80电连接,即使固定配线30彼此的间隔产生变化,也能够保持两者的导电连接状态。柔软配线80使用具有伸缩性的导电材料。具体来说,优选使用使导电性粒子分散在热固性橡胶或热塑性弹性体中的柔软导电性树脂。在使用热固性橡胶或热塑性弹性体作为柔软基材70时,优选使用同种的树脂中分散有银或碳的粉末的柔软导电性树脂来形成柔软配线80。其原因是,提高了柔软基材70与柔软配线80的固定性。
由于柔软配线80和柔软基材70都由柔软的材质形成,因而可以使这两者的硬度相同,但是可以使柔软配线80的硬度高于柔软基材70的硬度。若以这种硬度的关系来构成伸缩配线构件1,则即使在伸缩配线构件1被压缩时,柔软基材70也容易压缩变形,而柔软配线80难以压缩变形。因此,由于难以使压缩时的柔软配线80的体积产生变化,因而在除了伸长方向以外也承受压力的用途中,能够表现出稳定的电阻值。另外,在制造伸缩配线构件1时,即使通过柔软基材70夹着柔软配线80来进行压接,柔软基材70也难以产生变形,能够防止柔软配线80的断线。
优选柔软配线80与柔软基材70的固定力大于柔软配线80的拉伸断裂力。相反地,若柔软配线80的拉伸断裂力大于柔软配线80与柔软基材70的固定力,则在使伸缩配线构件1大幅伸长时,柔软配线80有可能从柔软基材70剥离。通常,不会产生这样的问题,但尤其是在柔软的情况且伸长超过200%的情况下,柔软配线80自身在缩径方向上的变形变大,在柔软基材70之间产生应力,因此容易发生剥离。
对于这样的担忧,通过使柔软配线80的拉伸断裂力变小,能够在剥离前在柔软配线80上产生部分裂纹。就这样的裂纹而言,会产生细微的小裂纹,导致电阻值上升,但难以变为将柔软配线80切断那种程度的大的裂纹。因此,在抑制剥离的同时,也能够抑制柔软配线80的断线,通过监测电阻值上升,也能够感测伸长的极限。此外,上述固定力与拉伸断裂力之间的关系,通过进行伸缩配线构件1的伸长试验,并确定在剥离前是否产生裂纹来判断。即,在所述伸长试验中,在产生裂纹前剥离的情况下,可判断柔软配线80的拉伸断裂力大于柔软配线80与柔软基材70的固定力,相反,在剥离前产生了部分裂纹的情况下,可判断柔软配线80与柔软基材70的固定力大于柔软配线80的拉伸断裂力。
在作为设置在基体10侧的柔软基材的基体侧柔软基材40与硬质基材20的固定方法中,可以采用利用材料自身的粘合性的方法、使用粘接剂等的方法、基于热熔接的方法、基于结构上的固定的固定方法等。作为能够采用粘合性的材料,可例示出半固化状态的热固化橡胶。另外,作为可以采用基于热熔接的固定的材料,可例示出热塑性弹性体或热塑性的布料。在采用结构上的固定的情况下,例如可以通过基于粘扣带那样的嵌合结构的固定、基于缝制的固定等方式来进行固定。
在作为层叠在基体10的柔软基材的基体侧柔软基材40中,优选固定在硬质基材20的上表面20a的基体侧柔软基材40比固定在硬质基材20的下表面20b的基体侧柔软基材40柔软。在伸缩配线构件1的制造中,在与硬质基材20进行固定时,由于能够使具有导电配线50、80的一侧的柔软基材70更容易变形,因而能够抑制导电配线50、80的断线。
在伸缩配线构件1中,硬质基材20的端部被其他配线构件等固定并支撑,从而使伸长体60进行伸缩,但是,优选被该其他配线构件等固定并支撑的固定部20h是作为伸缩配线构件1的伸长的起点的部位,并固定到伸缩配线构件1的横向宽度的两外端。这是因为,通过固定到伸缩配线构件1的外端,能够使对固定配线30的与某个其他配线构件等连接的连接部施加的应力最小化。
若使这样的伸缩配线构件1伸长,则如图3所示,典型地,伸长体60的柔软基材70的中央部分变细,另一方面,基体10不改变形状,而维持初始的状态。即使关注基体10与伸长体60的边界部分,也能观察到柔软基材70的延伸。图4示出了如下的状态,即,在伸长体60中的与基体10的边界部分等间隔地设置的直线状的记号伸长而看起来像变成了波形。如该图4所示,被2个突出部21、21包围的凹部22中的柔软基材70的伸长被抑制。另外,应力集中在突出部21、21的前端内侧角部(内侧角部)21f以及前端外侧角部(外侧角部)21g。
由于通过形成2个突出部21、21来抑制其内侧的凹部22的柔软基材70与柔软配线80的伸长,因而能够防止柔软配线80在与基体10的边界附近断线。
另外,柔软基材70的固定于硬质基材20的部分即使伸长也会被固定,因此在使伸长体60伸长时,应力集中在突出部21的前端t。此时,柔软基材70的中央部分由于通过材料的应力缓和而使伸长被抑制,因而在突出部21的前端内侧角部21f附近,伸长量大的部分和伸长量小的部分接近,从而成为容易在柔软基材产生大的变形的部位。另一方面,由于前端外侧角部21g与前端内侧角部21f相比,伸长量变大,因而应力变大。
<第二实施方式(图5、图6)>:如图5、图6所示,第二实施方式的伸缩配线构件2的特征在于,设置在硬质基材20上的突出部21形成为扩展形状,即,越靠前端t则离柔软配线80的距离越远。在该扩展形状中,优选地,随着从基体10的固定配线30与伸长体60的柔软配线80的边界在配线的伸长方向上远离,突出部21与柔软配线80的距离变大。
由于使突出部21形成为扩展形状,因而与不形成扩展形状的情况相比,能够减轻在前端内侧角部21f产生的应力集中,能够抑制柔软配线80局部地大幅伸长。
<第三实施方式(图7)>:图7是第三实施方式的伸缩配线构件3的俯视图。在伸缩配线构件3中,在突出部21的前端t具有扩张部75,该扩张部75向与具有柔软配线80的中央部分相反的外侧凸出,在这一点上与通过之前的实施方式说明的伸缩配线构件1不同。
该扩张部75固定在突出部21的外侧侧面21d。在将伸缩配线构件3伸长时,该扩张部75通过将变形量变大的前端外侧角部21g覆盖,来减轻前端外侧角部21g附近的应力集中,从而能够抑制在柔软基材70与突出部21的应力集中部位附近的柔软基材70的变形、或柔软基材70与突出部21的剥落。
若再详细地说明,则在将伸缩配线构件伸长时,柔软基材70朝向中央细长地变形。因此,与中央部分相比,周边部分的变形量大。当在中央配置柔软配线80时,突出部21必然地被配置在外侧10d。在配置在该外侧10d的突出部21与柔软基材70的周边部分固定的结构中,施加在该固定部分的最外端即前端外侧角部21g的应力变得最大。
另一方面,在成为突出部21的外侧10d的区域,形成由柔软的材质构成的扩张部75,并与突出部21的外侧侧面21d固定,由此,能够不使该固定部分成为柔软基材的最外端,且能够增大与突出部21的外侧侧面21d的固定面积。因此,能够减轻突出部21与柔软基材70之间的应力集中,能够进一步抑制在柔软基材70与突出部21的应力集中部位附近的柔软基材70的变形、或柔软基材70与突出部21的剥落。
<第四实施方式(图8、图9)>:图8是第四实施方式的伸缩配线构件4。在俯视观察时,第四实施方式的伸缩配线构件4为与作为第一实施方式进行说明的伸缩配线构件1大致相同的形状,但是在剖视观察时,硬质基材20与柔软基材70的形状不同。
在伸缩配线构件4中,其特征在于,包括硬质基材20的突出部21的部分的硬质基材20的外侧部23向下侧弯曲。另外,柔软基材70形成为上表面追随硬质基材20而弯曲的形状。伸缩配线构件4形成为向下侧弯曲的形状,因而在伸长时示出不同的变形状态。若与硬质基材20平坦的伸缩配线部1进行比较来说明,则具有平面的硬质基材20的伸缩配线构件1由于面内方向的刚性高,因而相对于在将伸缩配线构件1伸长时产生的应力,硬质基材20几乎不变形。对此,在本实施方式的伸缩配线构件4中,用图9示出将伸缩配线构件4伸长时的状态,如该图9所示,由于硬质基材20以立体的方式形成,因而在伸缩配线构件4中产生的应力f在硬质基材20的面内具有角度。因此,通过该应力f,使硬质基材20弯曲,如图9中的(b)所示,像以蜷曲的方式那样一边使曲率变大一边变形。根据这样的变形,使在硬质基材20的突出部21的前端t施加的应力变缓和,从而能够抑制在柔软基材70与突出部21的应力集中部位附近的柔软基材70的变形、或柔软基材70与突出部21的剥落。
<第五实施方式(图11)>:图11是第五实施方式的伸缩配线构件6。在第五实施方式的伸缩配线构件6中,在由通过第一实施方式的伸缩配线构件1等说明的突出部21包围的凹部22上,设置其他的突出部21,在这一点上与通过之前的实施方式说明的伸缩配线构件1等不同。
在本实施方式中,作为该其他的突出部21的中央突出部24位于2条柔软配线80之间,形成为比设置在外侧位置的2个突出部21向伸长方向突出。在该中央突出部21中,可减轻在将伸缩配线构件6伸长时变形量变大的前端外侧角部21g附近的应力集中,从而能够抑制在柔软基材70与突出部21的应力集中部位附近的柔软基材70的变形、或柔软基材70与突出部21的剥落。
上述实施方式是本发明的示例,在不脱离本发明的主旨的范围内,可进行实施方式的变更或公知技术的追加、组合等,这些技术也包含在本发明的范围内。
图10中的(a)~(o)是使硬质基材20的形状变形后的各种种类的伸缩配线构件5(5a~5o)。此外,在图10中的(a)~(o)中,为了容易观察硬质基材20的形状,隐藏在基体侧柔软基材40中的部分也用实线示出。在这样的伸缩配线构件5中,例如,在图10中的(m)所示的伸缩配线构件5m中,突出部21的前端t扩展,具有容易使施加在突出部21的前端t的应力分散的优点。另外,在图10中的(n)所示的伸缩配线构件5n或图10中的(o)所示的伸缩配线构件5o中,硬质基材20的固定部20h侧变细,若使其伸长,则伸缩配线构件5n、5o的整体容易弯曲。
在第四实施方式中的伸缩配线构件4中,柔软基材70也成为沿着硬质基材20的形状而使柔软基材70的上表面向下侧弯曲的形状,但并不限于这样的形状,即使硬质基材20弯曲,也能够使柔软基材70变得平坦。另外,通过在柔软基材70的伸长方向上,使柔软基材70部分地变细,能够提高特定区域的伸长率。
将伸缩配线构件与印刷基板等其他构件连接的连接部,成为设置有固定配线的硬质基材的端部,但是可以将该连接部自身作为与其他构件固定的固定部20h,另外,也可以将除此以外的部分作为固定部20h。例如,扩张部75可以具有固定部20h。若在扩张部设置作为伸长的起点的固定部20h,则与将所述连接部固定并伸长的情况相比,能够降低连接部与柔软基材的边界的应力,并且还能够将柔软基材作为最大限度的伸长区域来利用。夹着柔软配线并设置在两外端的固定部20h是优选的一个方式,若采用这样的结构,能够减少施加在连接部的应力。
硬质基材20的形状可以形成为如下的形状,即,在比所述固定部20h靠伸长方向侧,设置宽度比固定部20h的宽度宽的宽幅部,并在该宽幅部设置有突出部21。若以这种方式构成,则就突出部21而言,从固定部20h观察到的伸长方向与突出部21的位置不重合。因此,当以固定部20h为起点进行伸长时,相对于从固定部20h传导的应力,在突出部21上,不仅作用伸长方向上的应力,还作用面内方向上的应力,最终变为弯曲形状,能够使面内方向的应力缓和。因此,能够使施加于突出部21的应力缓和,从而能够抑制在柔软基材70与突出部21的应力集中部位附近的柔软基材70的变形、或柔软基材70与突出部21的剥落。
在上述示例中,说明了相对于伸长体60在其两端侧具有基体10的结构,但伸缩配线构件1~6具有伸长体60以及任意一侧的基体10即可。另外,示出了将伸缩配线构件作为带状,向其长度方向的一个方向伸缩的示例,但也可以使伸缩配线构件形成为正方形状等平面状,不仅在一个方向上,还能够在与之相对的交叉方向上伸长。在该情况下,采用在薄片状的柔软基材70的表面和背面设置x方向的柔软配线80以及y方向的柔软配线80的结构,能够作为在薄片状的四边设置基体10的结构。
为了加强硬质基材20和柔软基材70的边界,可以进一步设置接下来说明的防伸长构件90。图12示出了设置有防伸长构件90的伸缩配线构件7。在俯视观察时,防伸长构件90可以被设置在硬质基材20中设置的突出部21的前端t与柔软基材70的边界所盖住的位置,且优选作为与柔软基材70一样硬或更硬且比硬质基材20柔软的材质。可以使用由与硬质基材20或柔软基材70相同的材质的基材调整了硬度后的材质,若使用与柔软基材70相同的弹性体或橡胶,则容易进行硬度调整。此外,在以与柔软基材20相同的硬度来形成防伸长构件90的情况下,防伸长构件90也可以是使柔软基材70的一部分向外侧突出的构件。
防伸长构件90也可以设置在柔软基材70的内侧。图13示出将防伸长构件90设置在柔软基材70的内侧的伸缩配线构件7a。在该情况下的防伸长构件90优选使用比柔软基材70硬且比硬质基材20柔软的材质。可以使用由与硬质基材20或柔软基材70相同的材质的基材调整了硬度的材质,这与图12所示的情况相同。
实施例
第1样品~第16样品是将图10中的(a)~图10中的(o)所示的形态的伸缩配线构件制造而成的样品,对第1样品~第16样品进行各种试验,并观察其伸长特性。以下进行详细说明。
此外,第17样品以及第18样品是将图11、图12所示的形态的伸缩配线构件制造而成的样品,对第17样品以及第18样品也进行各种试验,并观察其伸长特性。
<第1样品的制作>:第1样品是将图10中的(a)所示的形状的伸缩配线构件制作而成的样品。更具体地说,在由玻璃环氧树脂制膜构成的长度为15mm、宽度为15mm、厚度为0.1mm的硬质基材的上表面,通过镀铜印刷宽度为1mm的2条固定配线。另一方面,以长度为25mm、宽度为20mm、厚度为0.5mm的大小,准备2片jisk6253规定的橡胶硬度为a30的硅橡胶制的柔软基材,在1片柔软基材上,印刷柔软配线,该柔软配线由将银粉末分散在液态硅中而成的银浆料构成,且宽度与固定配线相同。并且,在从伸长体侧的端部起靠相反侧10mm的位置,将硬质基材用之前的2片柔软基材夹住,进行按压并使其一体化,从而得到第1样品的伸缩配线构件。
<第2样品~第16样品的制作>:以与第1样品相同的方式,得到图10中的(b)~图10中的(o)所示的形状的第2样品~第15样品的伸缩配线构件以及图10中的(a)所示的形状的第16样品。此外,第2样品至第16样品是对第1样品添加了以下所说明的变更的样品。
第2样品为图10中的(b)所示的形状,且为使硬质基材的前端倾斜而形成的形状。突出长度,即硬质基材的长度短的一侧面与长度长的一侧面的长度之差为5mm。
第3样品为图10中的(c)所示的形状,且具有如下结构,即,在硬质基材的中央设置包括固定配线的突出部,通过该突出部使柔软配线向柔软基材延伸。突出部的宽度为5mm,长度为5mm。
第4样品为图10中的(d)所示的形状,且具有如下结构,即,在硬质基材的外侧部分,形成有从硬质基材的端部朝向柔软基材侧突出的一对突出部,在被该突出部夹着的部位,使柔软配线向柔软基材延伸。另外,在硬质基材中的与具有柔软配线的中央部分相反的外侧,设置有柔软基材凸出的扩张部。各突出部的形状是,宽度为5mm,长度为5mm。另外,突出部彼此之间即成为凹部的部分的宽度也是5mm。
第5样品为图10中的(e)所示的形状,且在具有如下结构这一点上与第4样品相同,即,在硬质基材的外侧部分,形成有从硬质基材的端部朝向柔软基材侧突出的一对突出部,在被该突出部夹着的部位,使柔软配线向柔软基材延伸。另一方面,在第5样品中,通过将柔软基材的宽度变更为15mm,从而成为不设置扩张部的结构。
第6样品为图10中的(f)所示的形状,且为对第4样品将硬质基材的宽度从两端各减小2.5mm而成的形状。换言之,突出部的形状是,宽度为2.5mm,长度为5mm。另外,扩张部的宽度为5mm。
第7样品为图10中的(g)所示的形状,且为如下的形状,即,相对于在第4样品中设置2个突出部,仅在一侧设置突出部。突出部的大小与第4样品的一个突出部的大小相同。
第8样品为图10中的(h)所示的形状,且具有如下结构,即,设置由从硬质基材的中央朝向外侧部分的倾斜面构成的突出部。突出部的长度,即作为硬质基材的最短的长度的中央部分的长度与作为最长的长度的两端的侧面的长度之差为5mm。
第9样品为图10中的(i)所示的形状,且为如下的样品,即,与第4样品同样地在硬质基材的外侧部分设置有一对突出部,但使该前端部的宽度变短,从而将从中央的凹部到所述前端部的侧面变更为倾斜面。此外,将前端部的宽度设为2.5mm。成为凹部的突出部之间的宽度与第4样品相同。
第10样品为图10中的(j)所示的形状,硬质基材的外形与第4样品相同,但在设置于外侧部分的各突出部的中央部设置有直径2mm的通孔这一点上与第4样品不同。而且,在该通孔内固定有上下的柔软基材。
第11样品为图10中的(k)所示的形状,且具有如下结构,即,与第4样品同样地在硬质基材的外侧部分设置有一对突出部,但从其前端内侧角部到外侧形成有倾斜面。在突出部的长度中,从突出部的基端至作为顶点的前端内侧角部的长度为5mm,在因倾斜面而成为逐渐扩展的根部,突出部之间的宽度为5mm。
第12样品为图10中的(l)所示的形状,且为如下的样品,即,与第4样品同样地在硬质基材的外侧部分设置有一对突出部,但将其前端内侧角部与前端外侧角部的角变更为r形状。角部的r均是半径为2mm的圆弧。
第13样品为图10中的(m)所示的形状,且为如下的样品,即,与第4样品同样地在硬质基材的外侧部分设置有一对突出部,但使除去突出部的前端之外的中间部分的宽度变窄。具体来说,从突出部的前端至1mm为止的宽度为5mm,从前端1~5mm的部分的宽度为3mm。
第14样品为图10中的(n)所示的形状,且为如下的样品,即,与第4样品同样地在硬质基材的外侧部分设置有一对突出部,但使与突出部相反的一侧的端部即固定部的宽度变窄为5mm。
第15样品为图10中的(o)所示的形状,且为如下的样品,即,在俯视观察时,与第14样品的形状相同,但将设置有柔软配线的表面侧的柔软基材的中央部的厚度变厚。具体来说,在柔软基材的中央,在宽度5mm的范围内将厚度增厚1mm。
第16样品为如下的样品,即,在俯视观察时,与图1中的(a)所示的第1样品具有相同的外形,但仅在一侧设置有柔软基材。
并能,将上述第1样品~第16样品的形状的特征和以下所说明的试验的结果汇总在接下来的表1以及表2中。
[表1]
[表2]
<第17样品以及第18样品的制作>:以与第4样品同样的方式,获得图11以及图12所示的形状的第17样品以及第18样品的伸缩配线构件。第17样品以及第18样品是对第4样品添加了以下说明的变更的样品。
第17样品是使用在设置于外侧位置的2个突出部之间设置有比这些突出部突出的中央突出部的硬质基材的样品。
第18样品是在第5样品中进一步设置有防伸长构件的样品。
并且,将上述第17样品以及第18样品的形状的特征和以下所说明的试验的结果汇总在接下来的表3中。
[表3]
<各种试验>:对上述第1样品~第16样品以及第17样品、第18样品的各伸缩配线构件进行接下来说明的各种试验。
断裂试验:将在第1样品~第16样品以及第17样品、第18样品的各伸缩配线构件的两端露出的硬质基材的端部固定在拉伸试验机上,在导电配线的长度方向上以拉伸速度25mm/min拉伸,测量伸缩配线构件断裂时的伸长率(%)。然后,在“断线时的伸长率(%)”的栏中,示出使伸缩配线构件伸长而断线时的从初始长度开始的伸长率(%)。此外,将与初始长度相同的长度的情况设为100%。
拉伸试验:在拉伸试验中,以与上述断裂试验相同的条件拉伸伸缩配线构件,在使形成于一对硬质基材的突出部(在没有突出部的样品中为硬质基材)的前端彼此的间隔延伸至初始长度的3倍长时,测量比导电配线的基体与伸长体的边界靠伸长体侧附近的延伸率(%)。然后,在“边界部附近的延伸率(%)(伸长长度300%时)”的栏中示出测量结果。另外,在拉伸试验中,测量延伸至初始长度的3倍长时的、突出部前端的伸长体侧附近的延伸率(%)。然后,在“应力集中部位附近的延伸率(%)(伸长长度300%时)”的栏中示出测量结果。此外,在拉伸试验中,观察了延伸至初始长度的3倍长时应力集中在哪里。在“应力集中部位”的栏中记载了应力集中的位置。此外,在本发明中,延伸率(%)是以%表示使伸缩配线构件延伸后的规定区域的长度相对于规定区域的初始的长度的比,例如,在规定区域的长度变为初始长度的3倍时,将延伸率表示为300%。
在上述表1、表2以及表3中,上述以外的各项目示出以下的内容。“表面和背面被覆”一栏示出基体侧柔软基材是否覆盖硬质基材的上表面以及下表面,将被覆上表面和下表面的两面的情况设为“○”,将仅被覆上表面,没有在下表面设置基体侧柔软基材的情况设为“×”。“突出部”一栏示出在硬质基材上是否存在突出部,将在硬质基材的两外侧具有突出部的情况设为“○”,将在任意一个外侧具有突出部的情况设为“△”,将没有突出部的情况设为“×”。
“扩张部”一栏示出是否设置有存在位于硬质基材的外侧的基体侧柔软基材的扩张部,将具有扩张部的情况设为“○”,将没有扩张部的情况设为“×”。在“固定部的位置”一栏中示出在使各样品的伸缩配线构件伸长时将两端的基体固定并按压的部分,将没有被基体侧柔软基材被覆的硬质基材的部分等于硬质基材的总宽的情况设为“基体总宽”,将没有被基体侧柔软基材被覆的硬质基材的中央部分比硬质基材的总宽窄的情况设为“基体中央”。
“突出部为扩展形状”一栏示出突出部的形状是否是越靠前端则离柔软配线的垂直距离越大的形状,将越是前端越向外侧扩展的形状的情况设为“○”,将不能称为越是前端越向外侧扩展的形状的情况设为“×”,将前端为圆弧状的情况设为“△”。“宽幅部上的突出部”一栏示出使硬质基材中的相对于与伸长体的连接侧成相反侧的端部的宽度比突出部的宽度小还是与突出部的宽度相同,将宽度小的情况设为“○”,将宽度相同的情况设为“×”。
“剥落的产生”一栏示出是否在柔软基材上存在裂纹、剥落、其他的一些变化,将在柔软基材上产生了裂纹的情况以及剥落在1mm以上的情况设为“1”。另外,将柔软基材的剥落在0.5mm以上且小于1mm的情况设为“2”,将0.3mm以上且小于0.5mm的情况设为“3”,将0.1mm以上且小于0.3mm的情况设为“4”,并且,将小于0.1mm的情况设为“5”。
<考察>:关于上述试验,可以进行以下说明。
在第1样品中,边界部的柔软配线在伸长率为194%时断线。另一方面,应力集中部位是外侧的角部,但剥落为中度。在第2样品中,在伸长率为456%时断线,但边界部的伸长被抑制,在柔软基材的中央附近断线。另一方面,应力集中部位是突出部的外侧的角部,剥落的程度稍大。在第3样品中,在伸长率为176%,断线时的伸长率最小。应力集中部位是中央的整个边界部分,应力集中部位与柔软配线重合,因此在边界部非常容易断线。应力集中部位的剥落比第1样品大。在第4样品中,在伸长率为358%时断线,但边界部的伸长被抑制,在柔软基材的中央附近断线。应力集中部位是突出部的外侧的角部,剥落为中度。
在第5样品中,在伸长率为380%时断线,但边界部的伸长被抑制,在柔软基材的中央附近断线。应力集中部位是突出部的外侧的角部,剥落稍大。这可能是因为与使用相同形状的连接基板的第4样品相比,由于不具有扩张部,因而抑制剥落的效果稍小。在第6样品中,在伸长率为425%时断线,但边界部的伸长被抑制,在柔软基材的中央附近断线。应力集中部位是突出部的外侧的角部,剥落为中度。在第7样品中,在伸长率为396%时断线,但边界部的伸长被抑制,在柔软基材的中央附近断线。应力集中部位是突出部的内侧的角部,但剥落稍小。在第8样品中,在伸长率为460%时断线,但边界部的伸长被抑制,在柔软基材的中央附近断线。应力集中部位是突出部的外侧的角部,剥落为中度。
在第9样品中,在伸长率为435%时断线,但边界部的伸长被抑制,在柔软基材的中央附近断线。应力集中部位是突出部的外侧的角部,剥落为中度。在第10样品中,在伸长率为411%时断线,但边界部的伸长被抑制,在柔软基材的中央附近断线。应力集中部位是突出部的外侧的角部,剥落为中度。在第11样品中,在伸长率为392%时断线,但边界部的伸长被抑制,在柔软基材的中央附近断线。应力集中部位是突出部的顶点,剥落稍小。在第12样品中,在伸长率为423%时断线,但边界部的伸长被抑制,在柔软基材的中央附近断线。应力集中部位是突出部的圆弧的顶点附近,剥落稍小。
在第13样品中,在伸长率为383%时断线,但边界部的伸长被抑制,在柔软基材的中央附近断线。应力集中部位是突出部的外侧的角部,剥落稍小。在第14样品中,在伸长率为439%时断线,但边界部的伸长被抑制,在柔软基材的中央附近断线。应力集中部位是突出部的内侧的角部,但几乎看不到剥落。此外,在使其伸长时,伸长配线构件整体弯曲。在第15样品中,在伸长率为442%时断线,但边界部的伸长被抑制,在柔软基材的中央附近断线。应力集中部位是突出部的内侧的角部,但几乎看不到剥落。此外,在使其伸长时,伸长配线构件整体弯曲。在第16样品中,在伸长率为376%时断线,但边界部的伸长被抑制,在柔软基材的中央附近断线。应力集中部位是外侧的角部。在本形态中,不仅在边界部,而且在直至突出部的上表面都看到了极大的剥落。
在第17样品中,在伸长率为383%时断线,但柔软基材与硬质基材的边界部的伸长被抑制,在柔软基材的中央附近断线。应力集中部位是中央突出部两侧的角部,剥落为中度。另一方面,两端的突出部的剥落被抑制。
在第18样品中,在伸长率为396%时断线,但柔软基材与硬质基材的边界部的伸长被抑制,在柔软基材的中央附近断线。应力集中部位是防伸长构件外侧的角部,但几乎看不到剥落。应力集中部位附近的柔软基材的延伸率比仅在硬质基材上设置突出部的结构小,防伸长构件也与突出部共同抑制柔软基材的变形,由此提高了柔软基材与硬质基材的边界部分的剥落难度。
如上所述,在形成有突出部的第2样品、第4样品~第15样品中,边界部附近的延伸率最大为208%,在没有形成突出部的第1样品和第3样品中,边界部附近的延伸率均超过了300%,两者相比可知,在第2样品、第4样品~第15样品中,该部位的延伸率小。另外,在仅在硬质基材的上表面被覆有基体侧柔软基材的第16样品中,在边界部附近或应力集中部位附近的延伸率并不大,但是仅在该第16样品的剥落的产生的观察中,评价为1,并且是最低的,是所有样品中最差的结果。
此外,根据第17样品以及第18样品可知,通过设置中央突出部或设置防伸长构件,与不设置这些部位的情况相比,使柔软基材与硬质基材的边界部的剥落难度增大。
附图标记说明
1~5(5a~5o)、6、7、7a:伸缩配线构件、
10:基体、
10c:内侧、
10d:外侧、
20:硬质基材、
20a:上表面、
20b:下表面、
20h:固定部、
21:突出部、
21a:上表面、
21b:下表面、
21c:内侧侧面、
21d:外侧侧面、
21e:前端侧面、
21f:前端内侧角部、
21g:前端外侧角部、
t:前端(突出部的前端)、
22:凹部、
22a:上表面、
22b:下表面、
23:外侧部、
24:中央突出部、
30:固定配线(导电配线)、
40:基体侧柔软基材、
50:基体侧柔软配线(导电配线)、
60:伸长体、
70:柔软基材、
75:扩张部、
80:柔软配线(导电配线)、
90:防伸长构件、
f:应力。
1.一种伸缩配线构件,具有基体和伸长体,该基体在硬质基材上形成有固定配线,该伸长体在柔软基材上形成有柔软配线,该基体与该伸长体固定连接,所述伸缩配线构件的特征在于,
在所述硬质基材上设置有突出部,所述突出部用于缓和在所述基体与所述伸长体的边界产生的应力集中,从所述伸长体伸长的基体侧柔软基材将所述突出部以及被该突出部包围的凹部的上表面和下表面覆盖。
2.根据权利要求1所述的伸缩配线构件,其特征在于,
在所述突出部的前端外侧具有扩张部,所述扩张部由向与具有柔软配线的中央部分相反的外侧凸出的柔软基材构成。
3.根据权利要求1或2所述的伸缩配线构件,其特征在于,
所述突出部为,越靠前端则离所述柔软配线的垂直距离越大的形状。
4.根据权利要求1~3中的任一项所述的伸缩配线构件,其特征在于,
所述柔软配线的表面和背面被所述柔软基材覆盖,所述柔软配线的硬度高于该柔软基材的橡胶硬度。
5.根据权利要求1~4中的任一项所述的伸缩配线构件,其特征在于,
所述硬质基材的突出部的上表面为相对于层叠配置有固定配线的上表面倾斜的弯曲形状。
6.根据权利要求1~5中的任一项所述的伸缩配线构件,其特征在于,
所述柔软配线与所述柔软基材的固定力大于所述柔软配线的拉伸断裂力。
7.根据权利要求1~6中的任一项所述的伸缩配线构件,其特征在于,
在作为在所述基体上层叠的柔软基材的基体侧柔软基材中,固定在所述硬质基材的上表面的柔软基材比固定在该硬质基材的下表面的柔软基材柔软。
8.根据权利要求1~7中的任一项所述的伸缩配线构件,其特征在于,
使所述硬质基材中的与伸长体连接的连接侧相反的一侧的端部的宽度,比所述突出部的宽度窄。
9.根据权利要求1~7中的任一项所述的伸缩配线构件,其特征在于,
使所述硬质基材中的与伸长体连接的连接侧相反的一侧的端部的宽度,与所述突出部的宽度大致相同。
技术总结