JP5151025B2 - フレキシブル回路基板 - Google Patents

Description

本発明は、フレキシブル基板内に複数の可撓性を有するシート状回路デバイスを埋設したフレキシブル回路基板およびその製造方法に関する。

近年のコンピュータを取り巻く環境の中で、コンピュータや周辺装置を衣服などに装着する、いわゆる「ウエアラブル・コンピュータシステム」や「ウエアラブルな電子装置」などが注目されている。

そして、近年の技術革新により、コンピュータや入出力装置の超小型化・軽量化が進展し、上述のウエアラブルなコンピュータシステムや回路システムなどを実現する電子部品を内蔵した回路基板などが開発されている。

また、最近では、さらに、種々の形状を有する物品や自由自在に曲率が変化する場所でも装着できる薄くて柔軟性に優れるフレキシブル回路基板の実現が望まれている。

現状では、従来のフレキシブル回路基板を応用して、柔軟なテープ状のプリント基板上に複数の非接触信号伝送器やＩＣチップなどの複数の電子部品などを実装し、柔軟性を有する樹脂などでモールドしたＩＣタグなどが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、クレジットカードやキャッシュカードなどにおいて、カード素材にマイクロプロセッサやＲＡＭ、ＲＯＭなどの半導体メモリを含むＩＣモジュールを内部に埋め込んだＩＣカードが実用化されている。

例えば、ＩＣカードの技術の一つとして、ＩＣチップとコイルからなるＩＣモジュールを表側ラベルと裏側ラベルとの間の中央部近傍に配置し、両ラベル間に樹脂を充填して一体化した例が開示されている（例えば、特許文献２参照）。そして、特許文献２によれば、ＩＣカードの製造の際、ＩＣモジュールと樹脂との熱収縮の差による反りなどの歪みが少なく、良好な品質のＩＣカードを得ることができるとしている。

ここで、以下に、従来のフレキシブル回路基板について、図１２を用いて説明する。

図１２は、従来のフレキシブル回路基板の変形前後の状態を模式的に示す断面図である。

図１２に示すように、フレキシブル回路基板３００は、配線パターン（図示せず）と接続された、一般的に剛体である、例えばチップ状のキャパシタなどの複数の電子部品３１０が基板３２０の中央部分に配置して構成されている。

このような構成のフレキシブル回路基板３００は、若干の曲げ変形は許容できるものである。
特開平４−２７５９９号公報 特開平９−１２３６５０号公報

しかしながら、特許文献１のフレキシブル回路基板によれば、剛体である電子部品が、ＩＣタグの一方の面の片側近傍に設けられてモールドされているため、ＩＣタグが大きく曲げられた場合、配線パターンの断線や接続不良が発生し、信頼性が低下するという課題がある。

また、特許文献２のフレキシブル回路基板によれば、ＩＣモジュールをラベル間の中央に配置し樹脂で充填して構成されている。しかし、ＩＣカードを大きく曲げた場合、剛体であるＩＣチップと樹脂との間の亀裂による接続不良やＩＣチップの破損などにより、信頼性が低下するという課題がある。

さらに、剛体である電子部品を基板の中央部分に配置した従来のフレキシブル回路基板によれば、図１２の上図や下図に示すように、凹状または凸状に変形させた場合、電子部品と樹脂との間の剥離や電子部品の割れなどが発生し、接続不良など信頼性の確保が困難であった。

また、上記のフレキシブル回路基板は、いずれも変形する用途を前提に開発されたものではなく、若干の曲げを許容するものでしかなかった。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、複数の可撓性を有するシート状回路デバイスを埋設した、可撓性に優れ、大きな変形を許容できる信頼性の高いフレキシブル回路基板およびその製造方法を提供することを目的とする。

上述したような課題を解決するために、本発明のフレキシブル回路基板は、少なくとも一方の面に配線パターンが設けられた可撓性を有する第１の基板と、配線パターンと接続された複数の可撓性を有するシート状回路デバイスと、シート状回路デバイスを埋設する可撓性を有する第２の基板と、を備え、第１の基板と第２の基板とを一体化した基板に配線パターンおよびシート状回路デバイスを埋設した構成を有する。

さらに、配線パターンおよびシート状回路デバイスが、基板の中立面近傍に埋設されていてもよい。

さらに、シート状回路デバイスは、シート状キャパシタ、シート状インダクタ、シート状レジスタおよびシート状回路であってもよい。

さらに、シート状回路は、有機トランジスタを含んでいてもよい。

さらに、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方は、配線パターンと接続される導電ビアを有していてもよい。

これらにより、可撓性を有するシート状回路デバイスとともに、配線パターンとシート状回路デバイスを応力歪みが小さい中立面近傍に埋設して一体化するため、可撓性を飛躍的に向上させるとともに、大きな変形に対しても接続不良やシート状回路デバイスの破損などのない信頼性に優れたフレキシブル回路基板を実現できる。

さらに、第１の基板の少なくとも一方の端部近傍には、配線パターンを露出させた接続端子部を設けてもよい。

これにより、外部機器との接続を容易にするとともに、リペア性やシステム構築が容易なフレキシブル回路基板が得られる。

また、本発明のフレキシブル回路基板の製造方法は、可撓性を有する第１の基板に複数本の配線パターンを形成する工程と、配線パターンに複数の可撓性を有するシート状回路デバイスを接続する工程と、配線パターンおよびシート状回路デバイスを、第１の基板と第２の基板を一体化して形成した基板に埋設する工程と、を含む。

さらに、基板に埋設する工程が、配線パターンおよびシート状回路デバイスを基板の中立面近傍に埋設する工程であってもよい。

さらに、シート状回路デバイスは、シート状キャパシタ、シート状インダクタ、シート状レジスタおよびシート状回路であってもよい。

これらの方法により、可撓性の高い複数のシート状回路デバイスを第１の基板と第２の基板を一体化して埋設することにより、配線パターンとシート状回路デバイスを応力歪みの小さい中立面近傍に配置して形成する。その結果、可撓性を飛躍的に向上させるとともに、大きな変形に対しても接続不良やシート状回路デバイスの破損などのない信頼性に優れたフレキシブル回路基板を作製できる。また、複数個のシート状回路デバイスを個別に性能確認した後に実装できるため、フレキシブル回路基板を低コストで生産性よく作製できる。

さらに、第１の基板の少なくとも一方の端部近傍に配線パターンを露出させて接続端子部を形成する工程を含んでもよい。

これにより、外部機器との接続の容易なフレキシブル回路基板を作製できる。

本発明のフレキシブル回路基板およびその製造方法によれば、可撓性を飛躍的に向上させた、接続不良やシート状回路デバイスの破損のない信頼性や品質に優れるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面においては、説明を容易にするために任意に拡大して示している。

また、以下の各実施の形態では、キャパシタ、インダクタおよびレジスタからなるフィルタ回路を有するフレキシブル回路基板を例に説明するが、これに限られないことはいうまでもない。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態におけるフレキシブル回路基板について、図１から図４を用いて説明する。

図１（ａ）は本発明の第１の実施の形態におけるフレキシブル回路基板を模式的に示す透視平面図で、図１（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

また、図２（ａ）は本発明の第１の実施の形態におけるシート状回路デバイスであるキャパシタの一例を模式的に示す透視平面図で、図２（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図３（ａ）は本発明の第１の実施の形態におけるシート状回路デバイスであるインダクタの一例を示す透視平面図で、図３（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図４（ａ）は本発明の第１の実施の形態におけるシート状回路デバイスであるレジスタの一例を示す透視平面図で、図４（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

図１に示すように、フレキシブル回路基板１０は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの可撓性を有する第１の基板１２の少なくとも一方の面に複数本の配線パターン１１と、配線パターン１１の少なくとも一部と接続する複数個の導電ビア１７を有する。そして、図２から図４に示すシート状キャパシタ１５１、シート状インダクタ１５２、シート状レジスタ１５３などの可撓性を有するシート状回路デバイス１５を配線パターン１１の所定の位置に実装し、これらのシート状回路デバイス１５の各電極端子と配線パターン１１とを接続する。

さらに、可撓性を有する第２の基板１３を、第１の基板１２に加熱しながら圧着することによりシート状回路デバイス１５を第２の基板１３に埋設し、第１の基板１２と第２の基板１３とを一体化してフレキシブル回路基板１０が構成される。

このとき、第１の基板１２と第２の基板１３とを一体化して形成した基板１４の厚み方向において、曲げなどの変形に対して引張応力や圧縮応力などの応力歪みが発生しない中立面１６（伸び縮みしない面）近傍に、配線パターン１１およびシート状回路デバイス１５を配置する。ここで、配線パターン１１およびシート状回路デバイス１５の電極端子は、少なくとも中立面１６から基板１４の厚さの約２０％の範囲内の位置に設けることが好ましい。

以下に、本発明の第１の実施の形態におけるフレキシブル回路基板１０に埋設されるシート状回路デバイスの構成の一例について説明する。

まず、図２に示すように、シート状回路デバイスの一例であるシート状キャパシタ１５１は、例えばポリイミドやポリフェニレンサルファイド（例えば厚さ１２５μｍ以下、好ましくは５０μｍ〜１２５μｍ）などのシート状基板２０の片面に、低抵抗でシート状基板２０と密着性のよい、例えばアルミニウム（Ａｌ）などの下層電極膜２１を設ける。そして、下層電極膜２１の上に比誘電率の大きな、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）などの誘電体膜２３を形成し、その上に上層電極膜２２を設ける。さらに、下層電極膜２１、上層電極膜２２と誘電体膜２３を被覆する絶縁性樹脂材料からなる保護膜２６を設ける。

そして、下層電極膜２１や上層電極膜２２と配線パターンを接続する電極端子２４、２５を、例えば導電ビアにより形成し、シート状キャパシタ１５１が構成される。

また、図３に示すように、シート状回路デバイスの一例であるシート状インダクタ１５２は、例えばポリイミドやポリフェニレンサルファイドなどのシート状基板３０の片面に、例えばアルミニウムや銅（Ｃｕ）などの低抵抗の電極材料により、例えば渦巻き状にパターン化してインダクタ３１を設ける。そして、インダクタ３１の両端から、シート状基板３０の他方の面側に、配線パターンと接続する電極端子３４、３５として、例えば導電ビアなどを設ける。さらに、インダクタ３１の上に絶縁性樹脂材料からなる保護膜３６を被覆して形成し、シート状インダクタ１５２が構成される。

また、図４に示すように、シート状回路デバイスの一例であるシート状レジスタ１５３は、例えばポリイミドやポリフェニレンサルファイドなどのシート状基板４０の片面に、例えば金属系あるいは炭素系などの抵抗体材料により、例えば矩形状のパターンを有するレジスタ４１を設ける。そして、レジスタ４１の両端から、シート状基板４０の他方の面側に、配線パターンと接続する電極端子４４、４５として、例えば導電ビアなどを設ける。さらに、レジスタ４１の上に絶縁性樹脂材料からなる保護膜４６を被覆して形成し、シート状レジスタ１５３が構成される。

これらの構成により、可撓性を有するシート状回路デバイス１５を実現することができる。

以下では、本発明の第１の実施の形態におけるフレキシブル回路基板１０に曲げ変形を加えたときの状態について、図５を用いて説明する。

図５は、本発明の第１の実施の形態におけるフレキシブル回路基板１０に曲げ変形を加えたときの状態を模式的に示す断面図である。

図５の上図に示すように、配線パターン１１とシート状回路デバイス１５を埋設したフレキシブル回路基板１０に凹状の曲げ変形を加えると、第１の基板１２には外側に向かって大きな引張応力が発生し、第２の基板１３には外側に向かって大きな圧縮応力が発生する。しかし、基板１４の中立面１６近傍に設けた配線パターン１１やシート状回路デバイス１５には、ほとんど応力が加わらない。

同様に、図５の下図に示すように、フレキシブル回路基板１０に凸状の曲げ変形を加えても、中立面１６近傍に設けた配線パターン１１およびシート状回路デバイス１５には、応力が加わらない。

また、図５に示すように、埋設されたシート状回路デバイス１５は、可撓性に優れるため、フレキシブル回路基板１０に凹状あるいは凸状の曲げ変形を加えても、シート状回路デバイス１５自体が変形を加えられた基板１４に沿って容易に曲がることができる。このため、シート状回路デバイス１５と基板１４との剥離や、シート状回路デバイス１５の破損が生じにくい。

本発明の第１の実施の形態によれば、配線パターンおよびシート状回路デバイスを応力歪みの小さい中立面近傍に配置するため、曲率の大きな曲げや捩りなどの変形に対して、接続不良などの発生のない信頼性や耐久性に優れたフレキシブル回路基板１０を実現できる。

また、図２から図４を用いて説明したシート状回路デバイス１５自体も、可撓性を有するため、基板１４の変形時にクラックや剥離などを生じにくい。そのため、繰り返しの変形などを受ける用途に対しても、特性や信頼性の低下しないフレキシブル回路基板１０が得られる。

また、第１の基板と第２の基板の一体化で形成された基板により、シート状回路デバイスを構成する保護膜とともに、２重に保護できるため、耐湿性などの信頼性をさらに向上することができる。

なお、第１の基板１２や第２の基板１３としては、上記ＰＥＴのほかに、例えばポリエステルやポリエチレンなどの熱可塑性樹脂やエポキシ、フェノール、尿素やメラニンなどの熱硬化性樹脂を用いることができる。ここで、第１の基板１２と第２の基板１３が熱可塑性樹脂からなる場合には、同じ材料で構成してもよいが、第２の基板１３にガラス転移温度の低い材料を用いることが、第１の基板１２に形成した配線パターン１１などの流動を抑制できるため、より好ましい。

また、第２の基板１３の材料としては、少なくともシート状回路デバイス１５の基板に使用される後述するシート状基板や絶縁性樹脂材料より、軟化するガラス転移温度が低い樹脂材料が好ましい。これにより、第２の基板１３にシート状回路デバイス１５を埋設するときのシート状回路デバイス１５のシート状基板などの軟化による性能の低下を未然に防止できる。なお、シート状基板や絶縁性樹脂材料が、熱硬化性樹脂からなる場合には、特に考慮しなくてもよい。

また、配線パターン１１の形成方法としては、例えば銅やアルミニウムなどの金属箔を第１の基板１２の表面に貼り付けた後、エッチングなどによりパターン形成する方法、パターン化した導電層上に金属膜をメッキする方法や銀粒子などを含有した導電性ペーストをスクリーン印刷し硬化する方法などで形成することができる。

以下、本発明の第１の実施の形態におけるフレキシブル回路基板の製造方法について、図６を用いて説明する。

図６は、本発明の第１の実施の形態におけるフレキシブル回路基板の製造方法の一例を説明する工程断面図である。なお、図６において、図１と同じ構成要素には同じ符号を付して説明する。

まず、図６（ａ）に示すように、例えば可撓性を有するＰＥＴからなる第１の基板１２（例えば厚さ１２５μｍ以下、好ましくは５０μｍ〜１２５μｍ）の所定の位置に設けた貫通孔に、例えばスクリーン印刷などを用いて、導電性ペーストを充填し導電ビア１７を形成する。ここで、所定の位置とは、導電ビア１７を介して、フレキシブル回路基板と外部機器とを接続する位置である。

つぎに、図６（ｂ）に示すように、第１の基板１２の少なくとも一方の面に、例えば銀などの導電フィラーを含有する導電性ペーストを用いて、スクリーン印刷し硬化させることにより、例えば厚さ１５μｍ〜４５μｍの複数本の配線パターン１１を形成する。これにより、配線パターン１１と導電ビア１７とが接続される。

また、必要に応じて、配線パターン１１上に、例えばメッキ法などにより、銅メッキをしてもよい。これにより、配線抵抗を低減することができる。

つぎに、図６（ｃ）に示すように、図２から図４で示したシート状キャパシタ１５１、シート状インダクタ１５２、シート状レジスタ１５３などからなる複数個の可撓性を有する厚さ５０μｍ〜１００μｍのシート状回路デバイス１５を所定の位置にそれぞれ実装する。そして、シート状回路デバイス１５の各電極端子と配線パターン１１とを、例えば圧着や導電性接着などにより接続する。

つぎに、図６（ｄ）に示すように、例えばＰＥＴなどからなる可撓性を有する第２の基板１３（例えば厚さ１２５μｍ以下、好ましくは５０μｍ〜１２５μｍ）を、シート状回路デバイス１５を実装した第１の基板１２の上に対向させて載置する。そして、例えばプレス機（図示せず）などを用いて、第１の基板１２と第２の基板１３を加熱しながら加圧する。これにより、シート状回路デバイス１５が少なくとも第２の基板１３に埋設される。このとき、第１の基板１２と第２の基板１３の界面の少なくとも一部同士は融着して一体化する。

そして、図６（ｅ）に示すように、第１の基板１２と第２の基板１３とが一体化された基板１４の応力の小さい中立面１６近傍に、配線パターン１１とシート状回路デバイス１５が配置されたフレキシブル回路基板１０が作製される。

本発明の第１の実施の形態の製造方法によれば、可撓性を有する複数個のシート状回路デバイスを埋設し一体化することにより、配線パターンとシート状回路デバイスを応力の小さい中立面近傍に形成するため、大きな変形に対しても、クラックや断線の生じにくい信頼性に優れたフレキシブル回路基板を作製できる。

また、第１の基板と第２の基板との一体化で形成された基板により、シート状回路デバイスの保護膜とともに２重に保護できるため、耐湿性などの信頼性をさらに向上したフレキシブル回路基板を作製できる。

また、複数個のシート状回路デバイスを個別に性能確認した後に実装できるため、低コストで生産性に優れたフレキシブル回路基板を実現できる。

以下に、本発明の第１の実施の形態におけるフレキシブル回路基板に用いられるシート状回路デバイスの別の例について、図７を用いて説明する。

図７（ａ）は、本発明の第１の実施の形態におけるシート状回路デバイスの別の例を示す部分平面図で、図７（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

つまり、シート状回路デバイスの一例としてシート状回路１６０を構成したものである。そして、シート状回路１６０は、例えば複数個の有機トランジスタ１６１で構成された、例えば論理回路、メモリ回路、制御回路や駆動回路などである。

図７に示すように、全体は図示しないが、例えば論理回路などのシート状回路１６０を構成する有機トランジスタ１６１は、例えばポリイミドやポリフェニレンサルファイドなどのシート状基板７０の片面に、ゲート電極７１、ゲート絶縁膜７２、有機半導体７３、ドレイン電極７４、ソース電極７５をそれぞれ所定の配置およびパターンで形成し、電極端子（図示せず）を設けたものである。そして、複数個の有機トランジスタ１６１の上には絶縁性樹脂材料などからなる保護膜７６で被覆してシート状回路１６０が構成される。

ここで、例えば高分子系の有機トランジスタ１６１において、ゲート電極７１、ドレイン電極７４、ソース電極７５などの導体は、例えばＰＥＤＯＴ（ポリチオフェン系）やＰＰＶ（ポリフェニレンビニレン）などの低温形成可能な金属膜やメッキ膜が用いられる。また、ゲート絶縁膜７２は、ＰＶＰｈ（ポリビニルフェノール）などが用いられる。また、有機半導体７３は、ポリチオフェン系などのキャリアの移動度の大きい有機半導体材料などを用いることができる。

そして、複数個の有機トランジスタ１６１から構成されるシート状回路１６０は、例えばインクジェットや輪転機などの印刷プロセスを用いて形成することができる。

上述したように、可撓性を有する有機トランジスタからなる論理回路などのシート状回路を実装することにより、各種電子機能を有したシステムなど汎用性の高いフレキシブル回路基板を実現できる。

なお、上記実施の形態では、シート状回路が有機トランジスタで構成される例で説明したが、これに限られない。例えば、低温形成が可能なアモルファスシリコン、酸化亜鉛などの半導体材料でＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を形成し、可撓性を有するシート状回路を構成してもよい。

（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施の形態におけるフレキシブル回路基板について、図８を用いて説明する。

図８（ａ）は本発明の第２の実施の形態におけるフレキシブル回路基板を模式的に示す透視平面図で、図８（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

図８は、第１の基板の少なくとも一方の端部近傍において、配線パターンを露出させて接続端子部を設けている点で第１の実施の形態とは異なるものである。なお、他の構成は、第１の実施の形態と同様である。

図８に示すように、フレキシブル回路基板８０は、例えばＰＥＴなどの可撓性を有する第１の基板８２の少なくとも一方の面に複数本の配線パターン８１が設けられている。そして、図２から図４に示すシート状キャパシタ１５１、シート状インダクタ１５２、シート状レジスタ１５３などのシート状回路デバイス１５が、所定の位置で配線パターン８１と接続して実装されている。

さらに、第１の基板８２の少なくとも一方の端部近傍から配線パターン８１を露出させて接続端子部８４を形成するとともに、シート状回路デバイス１５を埋設する、例えばＰＥＴなどからなる第２の基板８３を設けて、フレキシブル回路基板８０が構成される。

ここで、接続端子部８４は、外部機器のコネクタなどとの接続に用いるものである。なお、接続端子部８４は、第１の基板８２の一方の端部に設け、他方の端部は、例えば導電ビアなどで接続する構成としてもよい。

本発明の第２の実施の形態によれば、接続端子部により、取り外しなどの接続が容易にできるため、リペア性やシステムの構築性に優れたフレキシブル回路基板を実現できる。

以下、本発明の第２の実施の形態におけるフレキシブル回路基板の製造方法について、図９を用いて説明する。

図９は、本発明の第２の実施の形態におけるフレキシブル回路基板の製造方法の一例を説明する工程断面図である。なお、図９において、図８と同じ構成要素には同じ符号を付して説明する。

図９は、第１の基板８２に接続端子部８４を形成する工程を有する点で、図６に示す第１の実施の形態とは異なるものである。

まず、図９（ａ）に示すように、例えば可撓性を有するＰＥＴからなる第１の基板８２（例えば厚さ１２５μｍ以下、好ましくは５０μｍ〜１２５μｍ）の少なくとも一方の面に、例えば銅やアルミニウムなどの金属箔を、例えばエッチング法などを用いて、例えば厚さ１５μｍ〜３０μｍの複数本の配線パターン８１を形成する。

つぎに、図９（ｂ）に示すように、図２から図４で示したシート状キャパシタ１５１、シート状インダクタ１５２、シート状レジスタ１５３などからなる複数個の可撓性を有する厚さ５０μｍ〜１００μｍのシート状回路デバイス１５を所定の位置にそれぞれ実装する。そして、シート状回路デバイス１５の各電極端子と配線パターン８１とを、それぞれ、例えば圧着や導電性接着などにより接続する。

つぎに、図９（ｃ）に示すように、第１の基板８２より短い形状の、例えばＰＥＴなどからなる可撓性を有する第２の基板８３（例えば厚さ１２５μｍ以下、好ましくは５０μｍ〜１２５μｍ）を、シート状回路デバイス１５を実装した第１の基板８２の上に対向させて載置する。このとき、第１の基板８２の少なくとも一方の端部近傍において、配線パターン８１を第２の基板８３の端部より露出させて載置する。そして、例えばプレス機（図示せず）などを用いて、第１の基板８２と第２の基板８３を加熱しながら加圧する。これにより、シート状回路デバイス１５が少なくとも第２の基板８３に埋設される。このとき、第１の基板８２と第２の基板８３の界面の少なくとも一部同士は融着して一体化する。

上記方法により、第２の基板８３の端部より配線パターン８１を露出させて接続端子部８４が形成される。

つぎに、図９（ｄ）に示すように、第１の基板８２と第２の基板８３とが一体化された基板８５の応力の小さい中立面１６近傍に、配線パターン８１とシート状回路デバイス１５が配置されたフレキシブル回路基板８０が作製される。

本発明の第２の実施の形態の製造方法によれば、接続端子部８４により、外部機器との接続を容易にした、汎用性の高い、耐久性や信頼性に優れたフレキシブル回路基板を作製できる。

以下に、本発明の第２の実施の形態におけるフレキシブル回路基板の別の例について、図１０を用いて説明する。

図１０は、本発明の第２の実施の形態におけるフレキシブル回路基板の別の例を模式的に示す透視平面図である。

図１０に示すように、フレキシブル回路基板１７０に、シート状回路デバイスとして、例えば温度、方位、脈拍や発汗量などを検知するシート状センサ１７１、シート状メモリデバイス１７２や有機ＥＬ素子などからなるシート状ディスプレイデバイス１７３などの機能デバイスを実装した構成を有するものである。

この構成により、例えば、複数の装置をフレキシブルに接続する配線基板などの用途に制限されない、機能デバイスを有する可撓性に優れたフレキシブル回路基板１７０を実現できる。

なお、上記各実施の形態では、配線パターンおよびシート状回路デバイスを、第１の基板と第２の基板からなる基板の中立面近傍に埋設した、最も好ましい形態を例に説明したが、これに限られない。例えば、中立面近傍から外れた位置で、基板に埋設しても、シート状回路デバイスが可撓性を有するため、曲げ変形などに対して、従来の剛体からなる電子部品を搭載したフレキシブル回路基板と比べ、大きな効果を奏するものである。

以下に、上記各実施の形態におけるフレキシブル回路基板を用いた実施例について、図１１を用いて説明する。

図１１は、本発明の各実施の形態におけるフレキシブル回路基板を用いた実施例を説明する概念図である。

図１１に示すように、例えば入出力装置２０１〜２０４とパーソナルコンピュータなどの制御装置２０７が分離される形態を有するウエアラブル・コンピュータシステムとして、フレキシブル回路基板を用いて、例えば身体に着用する衣服などに装着したものである。

ここで、入出力装置２０１は、ＲＦの通信機やＧＰＳ用の送受信機などである。また、入出力装置２０２は、表示機能付きの時計や音声、文字などの入力装置あるいはリモコンスイッチ装置などである。そして、入出力装置２０３は、表示あるいは音声を出力する、例えばＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）やヘッドホン（図示せず）などである。さらに、入出力装置２０４は、例えば携帯電話などの無線通信機である。

そして、上記システムを構築する各入出力装置を相互に接続する配線ケーブル２０８として、例えば図８のフィルタ機能を搭載した接続端子部８４を有するフレキシブル回路基板８０を用いることができる。また、入出力装置２０２などは、本発明の表示素子などの機能デバイスを搭載したフレキシブル回路基板１７０で構成することもできる。

本発明の実施の形態のフレキシブル回路基板８０を配線ケーブル２０８として用いることにより、その高い可撓性により、大きく変形する部分や、絶えず変形を受ける部分、例えば衣服などに装着しても、接続不良やシート状回路デバイスの破損などがない、耐久性や信頼性に優れたウエアラブル・コンピュータシステムなどを構築できる。

また、本発明の実施の形態のフレキシブル回路基板８０を用いた配線ケーブル２０８はフィルタ機能を有するので、例えば電磁ノイズなどの環境においても大きな効果を発揮することができる。

また、本発明の実施の形態のフレキシブル回路基板１７０を、例えば入出力装置２０２に適用することにより、薄型で装着性に優れたシステムを構築することができる。

なお、上述の実施例においては、ウエアラブル・コンピュータシステムとしてフレキシブル回路基板を衣服などに装着する例で説明したが、これに限られない。例えば、フレキシブルなＩＣカードやＲＦＩＤタグなどにも適用できる。

また、本発明の薄型で柔軟性に優れたフレキシブル回路基板は、身体に限らず種々の形状の物品や電子装置あるいは自由自在に曲率が変化する場所に装着して用いることができる。そのため、使用できる箇所や場所で制限されない自由度の高いシステムの構築に大きな効果を奏することができる。

本発明におけるフレキシブル回路基板およびその製造方法は、可撓性の飛躍的な向上により、種々の形状を有する物品や自由自在に曲率が変化する場所に用いるフレキシブル回路基板として有用である。

（ａ）本発明の第１の実施の形態におけるフレキシブル回路基板を模式的に示す透視平面図（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図 （ａ）本発明の第１の実施の形態におけるシート状回路デバイスであるキャパシタの一例を模式的に示す透視平面図（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図 （ａ）本発明の第１の実施の形態におけるシート状回路デバイスであるインダクタの一例を示す透視平面図（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図 （ａ）本発明の第１の実施の形態におけるシート状回路デバイスであるレジスタの一例を示す透視平面図（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図 本発明の第１の実施の形態におけるフレキシブル回路基板に曲げ変形を加えたときの状態を模式的に示す断面図 本発明の第１の実施の形態におけるフレキシブル回路基板の製造方法の一例を説明する工程断面図 （ａ）本発明の第１の実施の形態におけるシート状回路デバイスの別の例を示す部分平面図（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図 （ａ）本発明の第２の実施の形態におけるフレキシブル回路基板を模式的に示す透視平面図（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図 本発明の第２の実施の形態におけるフレキシブル回路基板の製造方法の一例を説明する工程断面図 本発明の第２の実施の形態におけるフレキシブル回路基板の別の例を示す透視平面図 本発明の各実施の形態におけるフレキシブル回路基板を用いた実施例を説明する概念図 従来のフレキシブル回路基板の変形前後の状態を模式的に示す断面図

符号の説明

１０，８０，１７０ フレキシブル回路基板
１１，８１ 配線パターン
１２，８２ 第１の基板
１３，８３ 第２の基板
１４，８５ 基板
１５ シート状回路デバイス
１６ 中立面
１７ 導電ビア
２０，３０，４０，７０ シート状基板
２１ 下層電極膜
２２ 上層電極膜
２３ 誘電体膜
２４，２５，３４，３５，４４，４５ 電極端子
２６，３６，４６，７６ 保護膜
３１ インダクタ
４１ レジスタ
７１ ゲート電極
７２ ゲート絶縁膜
７３ 有機半導体
７４ ドレイン電極
７５ ソース電極
８４ 接続端子部
１５１ シート状キャパシタ
１５２ シート状インダクタ
１５３ シート状レジスタ
１６０ シート状回路
１６１ 有機トランジスタ
１７１ シート状センサ
１７２ シート状メモリデバイス
１７３ シート状ディスプレイデバイス
２０１，２０２，２０３，２０４ 入出力装置
２０７ 制御装置
２０８ 配線ケーブル

Claims (4)

1. 可撓性を有する第１の基板と、
   可撓性を有するシート状キャパシタと可撓性を有するシート状インダクタと可撓性を有するシート状レジスタとがそれぞれ個別に形成された複数のシート状回路デバイスと、
   前記シート状回路デバイスと接続される配線パターンと、
   前記第１の基板と接合された可撓性を有する第２の基板と、からのみを備え、前記複数のシート状回路デバイスの一方の面および側面を前記第２の基板に埋設し、前記複数のシート状回路デバイスの他方の面を前記第１の基板と前記第２の基板間の接合面に位置させ、
   前記第１の基板と前記第２の基板間に前記配線パターンを配置したフレキシブル回路基板であって、
   前記第２の基板の基板材料は、前記第１の基板の基板材料よりガラス転移温度が低い樹脂材料であり、
   前記シート状キャパシタは、
   ポリイミドからなる第１シートと、
   前記第１シート上に設けた下層電極膜と、
   前記下層電極膜上に設けた誘電体膜と、
   前記誘電体膜上に設けた上層電極膜と、
   前記下層電極膜と前記誘電体膜と前記上層電極膜とを被覆する絶縁性樹脂からなる第１保護膜と、
   前記第１保護膜中に位置し、前記下層電極膜と前記配線パターンとを接続する第１導電ビアと、
   前記第１保護膜中に位置し、前記上層電極膜と前記配線パターンとを接続する第２導電ビアとからなり、
   前記シート状インダクタは、
   ポリイミドからなる第２シートと、
   前記第２シートの一方の面上に電極材料からなる渦巻き状のインダクタパターンと、
   前記インダクタパターン上で絶縁性樹脂材料からなる第２保護膜と、
   前記インダクタパターンの両端から前記第２シートの他方の面側に第３導電ビアで接続され、前記配線パターンと接続される第１電極端子とからなり、
   前記シート状レジスタは、
   ポリイミドからなる第３シートと、
   前記第３シートの一方の面上に抵抗体材料からなる矩形状のレジスタパターンと、
   前記レジスタパターン上で絶縁性樹脂材料からなる第３保護膜と、
   前記レジスタパターンの両端から前記第３シートの他方の面側に第４導電ビアで接続され、前記配線パターンと接続される第２電極端子とからなることを特徴とするフレキシブル回路基板。
2. 前記配線パターンおよび前記シート状回路デバイスが、前記第１の基板と前記第２の基板間の中立面近傍に配置したことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル回路基板。
3. 前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方は、前記配線パターンと接続される導電ビアを有することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載のフレキシブル回路基板。
4. 前記第１の基板の少なくとも一方の端部近傍には、前記配線パターンを露出させた接続端子部を設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のフレキシブル回路基板。

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