フレキシブル回路基板
【課題】周辺部品等と接触した際、又は振動、衝撃等の大きな外力が作用した際でも、配線層が剥離、断線したり、フレキシブル回路基板自体が破損する可能性を低減し、簡易な構成で寿命を延ばすことが可能なフレキシブル回路基板を提供する。
【解決手段】基層としての絶縁フィルム７、絶縁フィルム７上に形成された配線層４、及び配線層４上に形成された絶縁層８、を有し、少なくとも１箇所に湾曲形状部６が形成されている伸縮可能なフレキシブル回路基板１において、少なくとも湾曲形状部６が弾性部材３によって被覆されていることを特徴とする。
【解決手段】基層としての絶縁フィルム７、絶縁フィルム７上に形成された配線層４、及び配線層４上に形成された絶縁層８、を有し、少なくとも１箇所に湾曲形状部６が形成されている伸縮可能なフレキシブル回路基板１において、少なくとも湾曲形状部６が弾性部材３によって被覆されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフレキシブル回路基板に関する。更に詳しくは、通信・映像機器等の各種電子機器をはじめ、自動車や航空機、ロボット等に取り付けられる構成部品間の接続、又は実装部品を実装した実装回路基板に使用可能であり、フレキシブル回路基板に大きな外力が作用したり、他部品との擦れが発生した場合でもフレキシブル回路基板の配線層の断線やフレキシブル回路基板自体の破損を防止し、フレキシブル回路基板の寿命を長くすることができ、しかも、外部からの衝撃や振動が加わった場合でも衝撃や振動による配線層の断線を防止することができるフレキシブル回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ロボットの発展が著しく、多彩な動きをするロボットが登場しつつある。また、人体や衣服に装着可能なウエアラブル電子機器も、様々な機器が開発されている。これらのロボットやウエアラブル電子機器には、動力供給用や信号伝送用の電線が多数使用されているが、一般的に電線は銅線を芯とし、その外周を絶縁体で被覆した構造になっているので、電線自体に伸縮性はほとんど無い。このため、ロボットや人体の動きを妨げないように余裕を持たせて電線を配線する必要があり、このことが装置設計上又は実用上の障害となることが多い。
【０００３】
特に、最先端のヒューマノイド型ロボットや、人体に装着して筋力を補助するパワーアシスト装置などの機器においては、多自由度関節を経由して末端のモーターを動かすための電線や、末端に装備された各種センサーからの信号を伝送するための電線が多数配線されており、多自由度関節におけるこれらの配線の自由度を高めるために、伸縮可能に構成された電線に対する要求がより高まりつつある。
【０００４】
一方、近年、産業用ロボットとしてアームロボットが多く使用されている。この種のアームロボットでは、ロボットアームの先端側に取り付けられているエンドエフェクタやロボットアームの関節部等に用いられる動力供給用や信号伝送用の電気ケーブルを、ロボットアームの根元側から先端側まで配線することが要求される。また、エンドエフェクタやロボットアームの関節部の駆動形式によっては、ロボットアームの根元側から先端側へかけて、エア（空圧）ホースや油圧ホースを配線する必要が生じることがある。
【０００５】
そのため従来のアームロボットでは、関節部に電気ケーブル、エアホース、油圧ホースなどの各種ケーブルを配線した場合にケーブルの折れ曲がりや断線を防止すべく、ケーブルをロボットアームの関節部の基端寄り位置で一旦外側に出し、関節部の外側空間にケーブルを配置し、関節部よりも先端寄りとなる位置で再びアーム内に導入するといった配線手法が採用されている。また、アームロボットの関節部における関節回転中心位置に支持棒を設け、ケーブルが予め巻かれた支持棒をロボットアームの内部に収納することで、ケーブルの折れ曲がりや断線を防止する構成も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
ところが、ロボットアームの外側空間にケーブルを配置する手法では、ロボットアームの関節部の周囲にケーブルを弛ませるための空間が必要になる。更に、ロボットアームの関節部の回転動作時にケーブルが無理な力を受けたり、ロボットアームに干渉したりすることで、ケーブルが損傷、断線する虞がある。また、特許文献１に開示されているように、関節回転中心位置に支持棒を設ける場合は、支持棒を別途設ける必要があることから製造コストの増加等につながり、さらにはケーブルの収納部の構造が複雑になるため、ケーブルの配線、メンテナンスの際の分解、又はケーブルの取り出しに非常に手間がかかるといった問題もある。つまりアームロボットにおいても、このような問題を回避できる伸縮
可能な電線に対する要求が高まっている。
【０００７】
そこで、伸縮可能に構成された電線に対する要求に応えるべく、蛇腹状に成形加工した伸縮可能なフレキシブル回路基板が提案されている。このフレキシブル回路基板を用いることで、配線の長さを必要以上に延ばすことなく、配線の自由度を高めることが出来ると共に、さらに上述したロボットアームでは、ケーブルを弛ませるための空間を必要とすることなく、ケーブルの損傷、断線を防ぐことが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−５７７９２号公報
【特許文献２】特開平３−２２０７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来のフレキシブル回路基板には次の課題がある。従来のフレキシブル回路基板は、基層としての絶縁フィルム上に配線層を形成し、さらにその上を絶縁層で覆ったものである。しかし、蛇腹状に成形することで伸縮可能なフレキシブル回路基板を得ることは出来るものの、フレキシブル回路基板が周辺部品等に引っかかったり、擦れが生じた場合、配線層が剥離、断線したり、フレキシブル回路基板自体が破損する虞がある。また、例えばフレキシブル回路基板をロボットアームの関節部に用いた場合、フレキシブル回路基板に衝撃、振動等の大きな外力が作用することで、配線層が断線、剥離したり、フレキシブル回路基板自体が破損する虞がある。
【００１０】
なお、蛇腹状に成形加工したフレキシブル回路基板の他にも、例えば、基板成形後、基板をその積層方向に波型に加工することで伸縮可能な波型のフレキシブル回路基板を得る方法も知られているが（例えば、特許文献２参照）、この場合は、製造段階で基板を複数回湾曲させる必要があるので、この湾曲処理により、基板内で積層される層同士の接着性が著しく低下するという問題がある。また、このようなフレキシブル回路基板であっても、上述した配線層の断線、剥離、フレキシブル回路基板自体の破損の問題が生じる虞がある。
【００１１】
このように従来のフレキシブル回路基板では、周辺部品等と接触した際、又は衝撃、振動等の大きな外力が作用した際に、配線層が断線、剥離したり、フレキシブル回路基板自体が破損する虞があるので、フレキシブル回路基板の接続信頼性を損なう虞があるばかりか、フレキシブル回路基板の寿命を確保することが出来ない。
【００１２】
そこで本発明は、周辺部品等と接触した際、又は振動、衝撃等の大きな外力が作用した際でも、配線層が断線、剥離したり、フレキシブル回路基板自体が破損する可能性を低減し、簡易な構成で寿命を延ばすことが可能なフレキシブル回路基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
基層としての絶縁フィルムと、
前記絶縁フィルム上に形成された配線層と、
前記配線層上に形成された絶縁層と、を有し、
少なくとも１箇所に湾曲形状部が形成されている伸縮可能なフレキシブル回路基板において、
少なくとも前記湾曲形状部が弾性部材によって被覆されていることを特徴とする。
【００１４】
かかる構成によると、フレキシブル回路基板の少なくとも１箇所に湾曲形状部が形成されているので、湾曲形状部においてフレキシブル回路基板が伸縮変形することができる。よって、フレキシブル回路基板に作用する衝撃、振動等の外力を緩和することができると共に、伸縮変形可能であるので、配線の長さを必要以上に延ばすことなく、配線の自由度を高めることが出来る。また、縮めた状態でフレキシブル回路基板を取付けることにより、取付けスペースの省スペース化を図ることができ、フレキシブル回路基板のみならず、電子機器の小型化を達成することもできる。なお、湾曲形状部は複数箇所形成されていてもよく、例えばフレキシブル回路基板が蛇腹状に形成されていてもよい。この場合は、フレキシブル回路基板の伸縮性をさらに向上させることができる。
【００１５】
また、かかる構成によると、少なくとも湾曲形状部が弾性部材によって被覆されているので、フレキシブル回路基板が周辺部品等と接触した際、又は衝撃や振動等の大きな外力がフレキシブル回路基板に作用した際でも、弾性部材によってフレキシブル回路基板を保護することができる。即ち、配線層が剥離、断線したり、フレキシブル回路基板自体が破損する可能性を低減することができる。また、弾性部材の断熱作用により、フレキシブル回路基板の熱耐久性が向上し、高温下においてもフレキシブル回路基板を使用することができる。つまり、接続信頼性を向上させ、フレキシブル回路基板の寿命を延ばすことが可能になる。
【００１６】
また、かかる構成によると、湾曲形状部が弾性部材によって被覆されていることにより、弾性部材の形状維持力によって湾曲形状をより確実に維持することが可能になる。例えば、フレキシブル回路基板に大きな外力が作用すると、湾曲形状部が伸びきってしまい（元の形状に戻らなくなり）、配線層が剥離、断線する虞があるが、本発明によると、繰り返し変形する場合も、被覆されている弾性部材によって湾曲形状部の湾曲形状を維持し易くなるので、配線層の剥離、断線をより確実に防ぐことができる。つまり、接続信頼性を向上させ、フレキシブル回路基板の寿命を延ばすことが可能になる。
【００１７】
また、かかる構成によると、基層、配線層、及び絶縁層を湾曲形状に成形加工することが難しいフレキシブル回路基板に対しても、弾性層を被覆することで容易に湾曲形状部を形成することができる。すなわち、基層、配線層、及び絶縁層に使用可能な材料の選択幅が広がるので、製造コストの低減を図ることが可能になる。
【００１８】
また、本発明にあっては、
前記弾性部材は、
シリコーンゴム、アクリル系エラストマー、又はウレタン系エラストマーのいずれかであると好適である。
【００１９】
かかる構成によると、弾性部材として、比較的安価なシリコーンゴム、アクリル系エラストマー、又はウレタン系エラストマーを使用することにより、フレキシブル回路基板の製造コストを抑えることが可能になる。特にシリコーンゴムは、耐熱性、耐寒性、撥水性、電気絶縁性に優れているので、これを弾性部材として用いれば、フレキシブル回路基板を使用可能な温度、湿度等の環境条件の幅を広げることが可能になる。また、アクリル系エラストマーは、耐油性に優れているので、これを弾性部材として用いれば、フレキシブル回路基板の使用環境の幅を広げることが可能になる。さらに、ウレタン系エラストマーを用いる場合は、フレキシブル回路基板の耐摩耗性が向上するので、周辺部品等と接触した際、又は振動、衝撃等の大きな外力が作用した際にも、配線層の剥離、断線をより確実に抑えることが可能になる。つまり、接続信頼性を向上させ、フレキシブル回路基板の寿命を延ばすことが可能になる。
【００２０】
また、本発明にあっては、
前記湾曲形状部の曲率半径Ｒ（ｍｍ）が維持された状態で伸縮可能に構成されていると好適である。
【００２１】
かかる構成によると、湾曲形状部の曲率半径Ｒ（ｍｍ）が維持された状態で伸縮するので、フレキシブル回路基板が伸縮する際に、湾曲形状部において配線層の剥離、断線が生じる虞がない。よって優れた接続信頼性を維持することができ、フレキシブル回路基板の寿命を延ばすことが可能になる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、周辺部品等と接触した際、又は振動、衝撃等の大きな外力が作用した際でも、配線層が剥離、断線したり、フレキシブル回路基板自体が破損する可能性を低減し、簡易な構成で寿命を延ばすことが可能なフレキシブル回路基板を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るフレキシブル回路基板の概略構成図。
【図２】本発明に係るフレキシブル回路基板の製造方法を説明するための図。
【図３】本発明に係るフレキシブル回路基板の製造方法を説明するための図。
【図４】本発明に係るフレキシブル回路基板の製造方法を説明するための図。
【図５】本発明に係るフレキシブル回路基板の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２５】
＜１：フレキシブル回路基板の概略構成＞
図１（ｄ）を参照して、本実施形態に係るフレキシブル回路基板１の概略構成について説明する。図１（ｄ）は、本実施形態に係るフレキシブル回路基板１の概略断面図である。
【００２６】
図１（ｄ）に示すように、本実施形態に係るフレキシブル回路基板１は、基層としての絶縁フィルム７、絶縁フィルム７上に接着層９を介して形成された配線層４、及び配線層４上に形成された絶縁層８を有している。本実施形態では、接着層９を設けているが、接着層９を設けずに配線層４を絶縁フィルム７上に直接形成してもよい。さらに本実施形態では、絶縁層８の上面、絶縁フィルム７の下面がそれぞれ弾性部材３によって覆われており、さらに図１（ｄ）では不図示であるが、絶縁フィルム７、接着層９、配線層４、絶縁層８の側面も弾性部材３によって覆われている。なお、以下では、絶縁フィルム７、接着層９、配線層４、絶縁層８をまとめて「フレキシブル回路体２」と称することにする。次に、ここで挙げた各層についてさらに詳しく説明する。
【００２７】
絶縁フィルム７及び絶縁層８には、例えば、ポリイミド、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、環状ポリオレフィン、ポリアミドイミド、熱可塑性ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、シクロオレフィンポリマーから選ばれる１種からなるフィルム、又は複数の樹脂フィルムを積層した積層フィルムを用いることができる。
【００２８】
なお、絶縁フィルム７及び絶縁層８の厚さは５〜２００μｍが好ましく、特に５〜１００μｍであるとよい。絶縁フィルム７、及び絶縁層８に用いられる材料は、同じ材料であってもよいし、それぞれ異なる材料が選択されてもよい。また、上記で挙げた材料の中でも、特に成形性が求められる場合は熱可塑性樹脂が推奨され、液晶ポリマー（例えば、商品名「ロードラン」（ユニチカ社製）、「ＥＰＥ」（三菱化学社製）、「出光ＬＣＰ」（出光石油化学社製）、「エコノール」（住友化学社製）、「ザイダー」（日本石油化学社製）、「ＬＣＰ」（東ソー社製）、「ベクトラ」（ヘキスト−セラニーズ社製）、「ＳＲＰ」（ＩＣＩ社製）、「べクスター」（クラレ社製）、「バイアック」（ジャパンゴアテックス社製）、「スミカスーパーＬＣＰ」（住友化学社製））、ポリアミドイミド（例えば、トリメリット酸とジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルエーテル、ｍ−又はｐ−フェニレンジアミン等の芳香族ジアミンとから得られるポリアミドイミド等）、熱可塑性ポリイミド（例えば、商品名「オーラム」（三井化学製））、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ、例えば商品名「ゼオネックス」（日本ゼオン製）、「ゼオノア」（日本ゼオン製））等が好ましい。このように絶縁フィルム７及び絶縁層８に熱可塑性樹脂を用いた場合は、一体構造としたフレキシブル回路体２に対して加熱加圧による成形加工を施すことで、弾性部材３を被覆する前の段階で、フレキシブル回路体２に湾曲形状部６を設けることが可能となる（詳細は後述）。
【００２９】
配線層４（配線パターンともいう）は、圧延銅箔および電解銅箔等の公知の金属箔を、接着層９で絶縁フィルム７に貼り付けることにより形成されている。あるいは、配線層４は、絶縁フィルム７の表面（または絶縁フィルム７に形成された接着層９の表面）に、銅または銀のような金属を用いて、蒸着またはスパッタ等の方法により形成することもできる。
【００３０】
接着層９は、ポリイミド等の公知の熱可塑性樹脂、またはシアネートエステル系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、フェノール系樹脂、ナフタレン樹脂、ユリア樹脂、アミノ樹脂、アルキッド樹脂、ケイ素樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、及びポリウレタン樹脂等の公知の熱硬化性樹脂を用いて形成される。あるいは、接着層９として、上述の有機樹脂に、シリカまたはアルミナ等の無機フィラーを分散させたものを用いてもよい。
【００３１】
弾性部材３としては、シリコーンゴム、アクリル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、フッ素ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体、エチレン−プロピレンゴム、ブチルゴム、ブタジエン−スチレン共重合体、天然ゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ブタジエンゴム、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、塩ビ系熱可塑性エラストマー、エステル系熱可塑性エラストマー、アミド系熱可塑性エラストマー、１，２−ＢＲ系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマー等を用いることができるが、この中でも耐熱性及び耐寒性、撥水性、電気絶縁性に優れたシリコーンゴム、耐油性、透明性に優れたアクリル系エラストマー、又は機械的強度、耐磨耗性に優れたウレタン系エラストマーを用いると好適である。なお、ここで挙げた材料の他、絶縁フィルム７及び絶縁層８に適用可能な上述の材料を弾性部材３として用いることも可能である。
【００３２】
＜２：弾性部材を設ける位置＞
図１（ａ）に、本実施形態に係るフレキシブル回路基板１の概略側面図を示す。図示するように、本実施形態に係るフレキシブル回路基板１には、少なくとも１箇所に湾曲形状部６が形成されており、これにより、フレキシブル回路基板１全体で伸縮可能となるように構成されている（図１（ａ）では、湾曲形状部６が複数設けられている形態を示してい
るが、湾曲形状部６を１箇所だけ設けた略Ｕ字形状であってもよい）。そして、本実施形態では、このように構成されているフレキシブル回路基板１の少なくとも湾曲形状部６が、上述した弾性部材３によって被覆されていることを特徴とする。
【００３３】
図１（ａ）には、フレキシブル回路基板１のほぼ全体が弾性部材３によって被覆されている場合を示しているが、弾性部材３は、少なくとも湾曲形状部６を被覆していればよい。また、湾曲形状部６の上面、下面、及び側面の全てが弾性部材３によって被覆されていることが望ましいが、いずれかひとつの面が弾性部材３によって被覆されていれば、従来と比較して十分な効果を得ることは可能である。なお、図１（ｂ）に、本実施形態に係るフレキシブル回路基板１の概略上面図を示すが、フレキシブル回路基板１の端部には接続端子５が設けられており、電気機器等との電気的接続を確保するために、少なくともこの部分は弾性部材３で覆うことなく露出させる必要がある。
【００３４】
このように、少なくとも湾曲形状部６を弾性部材３によって被覆することで、湾曲形状部６においてフレキシブル回路体２が露出することがないので、フレキシブル回路基板１が周辺部品等と接触した際、又は振動、衝撃等の大きな外力がフレキシブル回路基板１に作用した際でも、弾性部材３が保護層として機能することにより、配線層４が断線、剥離したり、フレキシブル回路体２が破損する可能性を低減することができる。特に、湾曲形状部６はフレキシブル回路体２において最も突出した部分になり易く、よって周辺部品等と接触し易い部分であるので、配線層４の断線、剥離、フレキシブル回路体２の破損を防ぐという面では効果的である。
【００３５】
また、弾性部材３に耐熱性に優れた材料を選択すれば、フレキシブル回路基板１の熱耐久性が向上し、高温下での使用も可能になる。なお、湾曲形状部６以外の部分でも、周辺部品等との接触が多い部分が予めわかっていれば、その部分を弾性部材３によって被覆することにより、フレキシブル回路基板１の耐久性を向上させることが可能になり、一方で特に必要のない部分には弾性部材３を被覆しないことで、フレキシブル回路基板１の製造コストの低減、軽量化を図ることができる。
【００３６】
さらに、湾曲形状部６を弾性部材３によって被覆することで、弾性部材３の形状維持力により、湾曲形状部６の形状をより確実に維持できるといった効果もある。即ち、フレキシブル回路基板１に、例えば急激な引っ張り応力などの大きな外力が作用すると、湾曲形状部６が伸びきってしまい、配線層４が断線、剥離する虞があるが、本実施形態によると、被覆されている弾性部材３によって湾曲形状部６の湾曲形状をより確実に維持できるので、フレキシブル回路基板１に大きな外力が作用して繰り返し伸縮変形する際も、湾曲形状部６が維持されやすい（伸びた場合も元の形状に戻り易い）。よって、配線層４の断線、剥離、フレキシブル回路基板１の破損をより確実に防ぐことができる。
【００３７】
＜３：湾曲形状部の構成＞
図１（ｃ）に、湾曲形状部６の概略拡大図を示す。湾曲形状部６は、図示するように曲率半径Ｒ（ｍｍ）を有している。このように湾曲形状部６を設けることで、湾曲形状部６においてフレキシブル回路基板１が伸縮変形することができる。特に湾曲形状部６が複数設けられている蛇腹状のフレキシブル回路基板１の場合は、フレキシブル回路基板１全体で伸縮変形することができるので、振動、衝撃等の外力がフレキシブル回路基板１に作用した場合も、フレキシブル回路基板１に対して局所的に応力が集中することを防止できる。よって、配線層４の剥離、断線、及びフレキシブル回路体２の破損を防ぐことができる。また、縮めた状態でフレキシブル回路基板１を取付けることにより、取付けスペースの省スペース化を図ることができ、フレキシブル回路基板１のみならず、電子機器の小型化を達成することもできる。
【００３８】
また、曲率半径Ｒ（ｍｍ）は０．３ｍｍ以上であるとより好適である。発明者らの鋭意検討によれば、曲率半径Ｒ（ｍｍ）が０．３ｍｍ以上であれば、微細で複雑な配線パターンが形成されていたとしても、断線層４の断線、剥離が生じる可能性をより低減できることがわかっている。
【００３９】
さらに本実施形態に係るフレキシブル回路基板１によれば、弾性部材３の形状維持力によって、湾曲形状部６における曲率半径Ｒ（ｍｍ）が維持された状態でフレキシブル回路基板１が伸縮変形することが可能である。即ち、フレキシブル回路基板１が伸縮変形する場合も（図１（ｃ）の点線部分）、その湾曲形状、つまり曲率半径Ｒ（ｍｍ）がほとんど変わることがない。よって、湾曲形状部６における配線層４の剥離、断線が生じる虞がなく、優れた接続信頼性を得ることが可能になる。
【００４０】
＜４：フレキシブル回路体の製造方法＞
図２（ａ）〜図２（ｃ）を参照して、本実施形態におけるフレキシブル回路体２の製造方法について説明する。
【００４１】
まず、図２（ａ）に示すように、金属張りフィルム１０を用意する。金属張りフィルム１０は、絶縁フィルム７の表面に接着層９を形成し、接着層９の表面に金属箔４Ａを積層し、熱圧着により３つの層を一体化することにより形成できる。なお、金属張りフィルム１０を形成する別の手法としては、金属箔上にベースフィルムの前駆体であるワニスを塗布し、この前駆体を乾燥させる手法、ベースフィルム上に蒸着またはスパッタリング等で金属層を形成する手法、および導電性ペーストを塗布したベースフィルムに電解めっきにより金属層を形成する手法などが挙げられる。
【００４２】
次に図２（ｂ）に示すように、金属層（金属箔４Ａ）を所望のパターンにエッチングして配線層４を形成する。次に図２（ｃ）に示すように、配線層４の上に絶縁層８を熱圧着することにより、フレキシブル回路体２を得る。以上、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示す工程により、絶縁層８を有する片面のフレキシブル回路体２が得られる。
【００４３】
本実施形態に係るフレキシブル回路体２は、上述した片面構造のみならず、以下に示す多層構造も採用することができる。図３を参照して、３層構造を有する多層フレキシブル回路体２の製造方法について説明する。
【００４４】
まず、図３（ａ）に示すように、上述した金属張りフィルム１０、片面フレキシブル回路体２、および金属箔１１を用意し、さらに、これら３つのシートを接着するための接着シート１２を２枚用意する。接着シート１２としては、上述した接着層９をシート状に成形したものを使用する。これらを図示するように積層し、積層したものを加熱押圧することにより一体化させる。
【００４５】
次に図３（ｂ）に示すように、所望の位置にドリルやレーザーを用いて貫通孔１３を形成し、スルーホールめっき１３ａして、金属箔４Ａ、配線層４、金属箔１１との各層の間を電気的に接続させる。図３（ｂ）には、配線層間をめっきにより接続した形態を示している。なお、別の方法として、貫通孔１３内に導電性ペーストを充填し、導電性ペーストを硬化させることにより、各層間を電気的に接続することも可能である。
【００４６】
次に図３（ｃ）に示すように、エッチング等の手法で、それぞれの表面に設けられている金属箔４Ａ、１１を所望のパターンを有する配線パターンに加工する。その後、上述した手法（図２（ｃ）参照）と同様にして、絶縁層８を両面に形成する。これにより、３層構造を有する多層フレキシブル回路体２を製造することができる。なお、ここでは３層構造を有する形態について説明しているが、多層フレキシブル回路体２の構造は３層構造に
限られるものではない。
【００４７】
＜５：フレキシブル回路基板の製造方法＞
図４（ａ）〜図４（ｃ）を参照して、上述の製造方法で製造したフレキシブル回路体２に対して、弾性部材３を被覆して湾曲形状部６を有するフレキシブル回路基板１を得るための製造方法について説明する。
【００４８】
なお、本実施形態では、弾性部材３としてウレタン系エラストマーを使用しているが、弾性部材３として使用可能な材料は上述したようにウレタン系エラストマーに限られない。即ち、フレキシブル回路基板１を使用する環境条件に合わせて弾性部材３の材料を適宜選択するとよい。例えば、フレキシブル回路基板１をロボットの配線に用いる場合は、耐摩耗性に優れた硬度の高い材料を使用すればよいし、また、衝撃や振動の吸収を目的とする場合は、硬度の低い材料を用いるとよい。更に、破断時伸び率の大きい材料を用いるとより効果的である。
【００４９】
湾曲形状部６を形成する際は、図４（ａ）に示すように、まず、ガイドピン１５に沿わせるようにしてフレキシブル回路体２を配置し、その状態でフレキシブル回路体２の両端にテンションをかける。テンションの大きさはフレキシブル回路体２の材料、厚さ等によって適宜設定すればよい。
【００５０】
次に、図４（ｂ）に示すように、湾曲形状部を有する金型（上型）１４ａ、金型（下型）１４ｂを用い、これらの一対の金型１４ａ、１４ｂによってフレキシブル回路体２を覆い、金型内に対して、接続端子５を除く部分に硬化前のウレタン系エラストマーを注型する。金型への注型方法としては、一般に用いられている、例えばキャスト成形などの各種注型方法を採用し得る。このような金型による注型により、フレキシブル回路体２に対して弾性部材３を一体に設けることができ、フレキシブル回路基板１を得ることができる（図４（ｃ））。
【００５１】
この製造方法によれば、加熱加圧加工などの成形加工によって湾曲形状部６を設けることが難しいフレキシブル回路体２に対しても、弾性部材３を被覆することで容易に湾曲形状部６を設けることが可能になる。なお、図４（ｃ）では、フレキシブル回路体２のほぼ全体を弾性部材３によって被覆しているが、ガイドピン１５が接触している部分近傍にのみ金型を設置し、ウレタン系エラストマーを注型することで、湾曲形状部６のみ弾性部材３によって被覆してもよい。
【００５２】
なお、本実施形態では、湾曲形状部を有していないフレキシブル回路体２に対して弾性部材３を被覆しているが、熱可塑性樹脂によって構成されるフレキシブル回路体２に対して加熱加圧加工を施し、予め湾曲形状部６を成形した後に、その湾曲形状部６に弾性部材３を被覆する製造方法であってもよい。この場合は、既に成形されている湾曲形状部６の湾曲形状をより確実に維持することが可能になる。
【００５３】
また、上述の製造方法によれば、金型を設置する位置を変えることで、弾性部材３による被覆位置を適宜変更することができるので、必要な位置にのみ弾性部材３を被覆することが可能になり、フレキシブル回路体２のほぼ全体を弾性部材３で被覆する場合と比較すると、フレキシブル回路基板１の軽量化を図ることができる。なお、フレキシブル回路基板１の全体を弾性部材３によって被覆し、湾曲形状部６を形成した後に、必要な部分以外の弾性部材３を削ることによって所望の部分にのみ弾性部材３を被覆したフレキシブル回路基板１を得る方法であってもよい。
【００５４】
＜６：本実施形態の効果＞
本実施形態に係るフレキシブル回路基板１によれば主に以下の効果を得ることができる。
・湾曲形状部６を有することによってフレキシブル回路基板１が伸縮可能であるので、振動、衝撃等の外力が作用した場合も、フレキシブル回路基板１が伸縮変形することにより、配線層４の剥離、断線、及びフレキシブル回路基板１の破損を防ぐことができ、接続信頼性を向上させると共に、フレキシブル回路基板１の寿命を延ばすことが出来る。
・少なくとも湾曲形状部６が弾性部材３によって被覆されているので、弾性部材３によってフレキシブル回路体２を保護することができる。即ち、周辺部品等との接触、外力の作用等によって配線層４の断線、剥離、及びフレキシブル回路基板１の破損が生じることを防ぐことができるので、接続信頼性を向上させると共に、フレキシブル回路基板１の寿命を延ばすことが出来る。
・湾曲形状部６を弾性部材３によって被覆しているので、弾性部材３の形状維持力によって湾曲形状部６の形状をより確実に維持できる。よって、衝撃、振動等の大きな外力が作用する場合であっても、湾曲形状部６において配線層４の断線、剥離が生じる可能性を低減できるので、接続信頼性を向上させると共に、フレキシブル回路基板１の寿命を延ばすことが出来る。
【００５５】
即ち本実施形態によれば、周辺部品等と接触した際、又は衝撃、振動等の大きな外力が作用した際でも、配線層が断線、剥離したり、フレキシブル回路基板自体が破損する可能性を低減し、簡易な構成で寿命を延ばすことが可能なフレキシブル回路基板を提供することが可能になる。
【００５６】
＜７：その他の実施形態＞
本発明に係るフレキシブル回路基板１の形態は上述した形態に限られるものではない。以下、本発明に係るフレキシブル回路基板１が採用し得るその他の実施形態について説明する。
【００５７】
フレキシブル回路基板１は、図１（ａ）に示す蛇腹状の他に、例えば図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すような形状をとることも可能である。図５（ａ）は、その他の実施形態に係るフレキシブル回路基板１の概略上面図であり、図５（ｂ）は、概略側面図である。
【００５８】
フレキシブル回路基板１は、その上面からみた場合に、少なくとも１箇所に湾曲形状部６が形成されているような蛇行形状だけでなく、例えば「馬蹄形状」「Ω形状」であってもよい。この場合であっても、少なくとも湾曲形状部６を弾性部材３によって被覆することで、上述と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
なお、図５（ａ）に示す蛇行形状の場合、フレキシブル回路基板１に引っ張り応力が作用すると、フレキシブル回路基板１の特に湾曲形状部６が、図５（ｂ）のＺ方向に立ち上がる場合がある。この場合、この立ち上がり量を考慮した設置スペースが別途必要になってしまう。これに対し、本実施形態によれば、湾曲形状部６が弾性部材３によって被覆されているので、湾曲形状部６の立ち上がりを抑えることが可能になり、設置スペースの省スペース化を図ることができる。
【００６０】
また、本発明のフレキシブル回路基板１は、図５（ｃ）に示す形態を採用することも可能である。図５（ｃ）は、フレキシブル回路体２のほぼ全体を、弾性部材３によって直方体状に被覆した場合を示している。この場合は、簡易な構造の金型を用いてフレキシブル回路体２に弾性部材３を被覆することができるので、生産効率の向上、製造コストの低減を期待できる。なお、図５（ｃ）に示すような構造であっても、被覆する弾性部材３として伸び率の高い（硬度の低い）材料を選択すれば、フレキシブル回路基板１は伸縮変形することができる。また、湾曲形状部６付近にスリットを設けることで、伸縮変形させるこ
ともできる。
【００６１】
以上より、ここで説明したその他の実施形態によっても、周辺部品等と接触した際、又は振動、衝撃等の大きな外力が作用した際でも、配線層が断線、剥離したり、フレキシブル回路基板自体が破損する可能性を低減し、簡易な構成で寿命を延ばすことが可能なフレキシブル回路基板を提供することが可能になる。
【符号の説明】
【００６２】
１…フレキシブル回路基板 ２…フレキシブル回路体 ３…弾性部材 ４…配線層 ５…接続端子 ６…湾曲形状部 ７…絶縁フィルム（基層） ８…絶縁層 ９…接着層
【技術分野】
【０００１】
本発明はフレキシブル回路基板に関する。更に詳しくは、通信・映像機器等の各種電子機器をはじめ、自動車や航空機、ロボット等に取り付けられる構成部品間の接続、又は実装部品を実装した実装回路基板に使用可能であり、フレキシブル回路基板に大きな外力が作用したり、他部品との擦れが発生した場合でもフレキシブル回路基板の配線層の断線やフレキシブル回路基板自体の破損を防止し、フレキシブル回路基板の寿命を長くすることができ、しかも、外部からの衝撃や振動が加わった場合でも衝撃や振動による配線層の断線を防止することができるフレキシブル回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ロボットの発展が著しく、多彩な動きをするロボットが登場しつつある。また、人体や衣服に装着可能なウエアラブル電子機器も、様々な機器が開発されている。これらのロボットやウエアラブル電子機器には、動力供給用や信号伝送用の電線が多数使用されているが、一般的に電線は銅線を芯とし、その外周を絶縁体で被覆した構造になっているので、電線自体に伸縮性はほとんど無い。このため、ロボットや人体の動きを妨げないように余裕を持たせて電線を配線する必要があり、このことが装置設計上又は実用上の障害となることが多い。
【０００３】
特に、最先端のヒューマノイド型ロボットや、人体に装着して筋力を補助するパワーアシスト装置などの機器においては、多自由度関節を経由して末端のモーターを動かすための電線や、末端に装備された各種センサーからの信号を伝送するための電線が多数配線されており、多自由度関節におけるこれらの配線の自由度を高めるために、伸縮可能に構成された電線に対する要求がより高まりつつある。
【０００４】
一方、近年、産業用ロボットとしてアームロボットが多く使用されている。この種のアームロボットでは、ロボットアームの先端側に取り付けられているエンドエフェクタやロボットアームの関節部等に用いられる動力供給用や信号伝送用の電気ケーブルを、ロボットアームの根元側から先端側まで配線することが要求される。また、エンドエフェクタやロボットアームの関節部の駆動形式によっては、ロボットアームの根元側から先端側へかけて、エア（空圧）ホースや油圧ホースを配線する必要が生じることがある。
【０００５】
そのため従来のアームロボットでは、関節部に電気ケーブル、エアホース、油圧ホースなどの各種ケーブルを配線した場合にケーブルの折れ曲がりや断線を防止すべく、ケーブルをロボットアームの関節部の基端寄り位置で一旦外側に出し、関節部の外側空間にケーブルを配置し、関節部よりも先端寄りとなる位置で再びアーム内に導入するといった配線手法が採用されている。また、アームロボットの関節部における関節回転中心位置に支持棒を設け、ケーブルが予め巻かれた支持棒をロボットアームの内部に収納することで、ケーブルの折れ曲がりや断線を防止する構成も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
ところが、ロボットアームの外側空間にケーブルを配置する手法では、ロボットアームの関節部の周囲にケーブルを弛ませるための空間が必要になる。更に、ロボットアームの関節部の回転動作時にケーブルが無理な力を受けたり、ロボットアームに干渉したりすることで、ケーブルが損傷、断線する虞がある。また、特許文献１に開示されているように、関節回転中心位置に支持棒を設ける場合は、支持棒を別途設ける必要があることから製造コストの増加等につながり、さらにはケーブルの収納部の構造が複雑になるため、ケーブルの配線、メンテナンスの際の分解、又はケーブルの取り出しに非常に手間がかかるといった問題もある。つまりアームロボットにおいても、このような問題を回避できる伸縮
可能な電線に対する要求が高まっている。
【０００７】
そこで、伸縮可能に構成された電線に対する要求に応えるべく、蛇腹状に成形加工した伸縮可能なフレキシブル回路基板が提案されている。このフレキシブル回路基板を用いることで、配線の長さを必要以上に延ばすことなく、配線の自由度を高めることが出来ると共に、さらに上述したロボットアームでは、ケーブルを弛ませるための空間を必要とすることなく、ケーブルの損傷、断線を防ぐことが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−５７７９２号公報
【特許文献２】特開平３−２２０７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来のフレキシブル回路基板には次の課題がある。従来のフレキシブル回路基板は、基層としての絶縁フィルム上に配線層を形成し、さらにその上を絶縁層で覆ったものである。しかし、蛇腹状に成形することで伸縮可能なフレキシブル回路基板を得ることは出来るものの、フレキシブル回路基板が周辺部品等に引っかかったり、擦れが生じた場合、配線層が剥離、断線したり、フレキシブル回路基板自体が破損する虞がある。また、例えばフレキシブル回路基板をロボットアームの関節部に用いた場合、フレキシブル回路基板に衝撃、振動等の大きな外力が作用することで、配線層が断線、剥離したり、フレキシブル回路基板自体が破損する虞がある。
【００１０】
なお、蛇腹状に成形加工したフレキシブル回路基板の他にも、例えば、基板成形後、基板をその積層方向に波型に加工することで伸縮可能な波型のフレキシブル回路基板を得る方法も知られているが（例えば、特許文献２参照）、この場合は、製造段階で基板を複数回湾曲させる必要があるので、この湾曲処理により、基板内で積層される層同士の接着性が著しく低下するという問題がある。また、このようなフレキシブル回路基板であっても、上述した配線層の断線、剥離、フレキシブル回路基板自体の破損の問題が生じる虞がある。
【００１１】
このように従来のフレキシブル回路基板では、周辺部品等と接触した際、又は衝撃、振動等の大きな外力が作用した際に、配線層が断線、剥離したり、フレキシブル回路基板自体が破損する虞があるので、フレキシブル回路基板の接続信頼性を損なう虞があるばかりか、フレキシブル回路基板の寿命を確保することが出来ない。
【００１２】
そこで本発明は、周辺部品等と接触した際、又は振動、衝撃等の大きな外力が作用した際でも、配線層が断線、剥離したり、フレキシブル回路基板自体が破損する可能性を低減し、簡易な構成で寿命を延ばすことが可能なフレキシブル回路基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
基層としての絶縁フィルムと、
前記絶縁フィルム上に形成された配線層と、
前記配線層上に形成された絶縁層と、を有し、
少なくとも１箇所に湾曲形状部が形成されている伸縮可能なフレキシブル回路基板において、
少なくとも前記湾曲形状部が弾性部材によって被覆されていることを特徴とする。
【００１４】
かかる構成によると、フレキシブル回路基板の少なくとも１箇所に湾曲形状部が形成されているので、湾曲形状部においてフレキシブル回路基板が伸縮変形することができる。よって、フレキシブル回路基板に作用する衝撃、振動等の外力を緩和することができると共に、伸縮変形可能であるので、配線の長さを必要以上に延ばすことなく、配線の自由度を高めることが出来る。また、縮めた状態でフレキシブル回路基板を取付けることにより、取付けスペースの省スペース化を図ることができ、フレキシブル回路基板のみならず、電子機器の小型化を達成することもできる。なお、湾曲形状部は複数箇所形成されていてもよく、例えばフレキシブル回路基板が蛇腹状に形成されていてもよい。この場合は、フレキシブル回路基板の伸縮性をさらに向上させることができる。
【００１５】
また、かかる構成によると、少なくとも湾曲形状部が弾性部材によって被覆されているので、フレキシブル回路基板が周辺部品等と接触した際、又は衝撃や振動等の大きな外力がフレキシブル回路基板に作用した際でも、弾性部材によってフレキシブル回路基板を保護することができる。即ち、配線層が剥離、断線したり、フレキシブル回路基板自体が破損する可能性を低減することができる。また、弾性部材の断熱作用により、フレキシブル回路基板の熱耐久性が向上し、高温下においてもフレキシブル回路基板を使用することができる。つまり、接続信頼性を向上させ、フレキシブル回路基板の寿命を延ばすことが可能になる。
【００１６】
また、かかる構成によると、湾曲形状部が弾性部材によって被覆されていることにより、弾性部材の形状維持力によって湾曲形状をより確実に維持することが可能になる。例えば、フレキシブル回路基板に大きな外力が作用すると、湾曲形状部が伸びきってしまい（元の形状に戻らなくなり）、配線層が剥離、断線する虞があるが、本発明によると、繰り返し変形する場合も、被覆されている弾性部材によって湾曲形状部の湾曲形状を維持し易くなるので、配線層の剥離、断線をより確実に防ぐことができる。つまり、接続信頼性を向上させ、フレキシブル回路基板の寿命を延ばすことが可能になる。
【００１７】
また、かかる構成によると、基層、配線層、及び絶縁層を湾曲形状に成形加工することが難しいフレキシブル回路基板に対しても、弾性層を被覆することで容易に湾曲形状部を形成することができる。すなわち、基層、配線層、及び絶縁層に使用可能な材料の選択幅が広がるので、製造コストの低減を図ることが可能になる。
【００１８】
また、本発明にあっては、
前記弾性部材は、
シリコーンゴム、アクリル系エラストマー、又はウレタン系エラストマーのいずれかであると好適である。
【００１９】
かかる構成によると、弾性部材として、比較的安価なシリコーンゴム、アクリル系エラストマー、又はウレタン系エラストマーを使用することにより、フレキシブル回路基板の製造コストを抑えることが可能になる。特にシリコーンゴムは、耐熱性、耐寒性、撥水性、電気絶縁性に優れているので、これを弾性部材として用いれば、フレキシブル回路基板を使用可能な温度、湿度等の環境条件の幅を広げることが可能になる。また、アクリル系エラストマーは、耐油性に優れているので、これを弾性部材として用いれば、フレキシブル回路基板の使用環境の幅を広げることが可能になる。さらに、ウレタン系エラストマーを用いる場合は、フレキシブル回路基板の耐摩耗性が向上するので、周辺部品等と接触した際、又は振動、衝撃等の大きな外力が作用した際にも、配線層の剥離、断線をより確実に抑えることが可能になる。つまり、接続信頼性を向上させ、フレキシブル回路基板の寿命を延ばすことが可能になる。
【００２０】
また、本発明にあっては、
前記湾曲形状部の曲率半径Ｒ（ｍｍ）が維持された状態で伸縮可能に構成されていると好適である。
【００２１】
かかる構成によると、湾曲形状部の曲率半径Ｒ（ｍｍ）が維持された状態で伸縮するので、フレキシブル回路基板が伸縮する際に、湾曲形状部において配線層の剥離、断線が生じる虞がない。よって優れた接続信頼性を維持することができ、フレキシブル回路基板の寿命を延ばすことが可能になる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、周辺部品等と接触した際、又は振動、衝撃等の大きな外力が作用した際でも、配線層が剥離、断線したり、フレキシブル回路基板自体が破損する可能性を低減し、簡易な構成で寿命を延ばすことが可能なフレキシブル回路基板を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るフレキシブル回路基板の概略構成図。
【図２】本発明に係るフレキシブル回路基板の製造方法を説明するための図。
【図３】本発明に係るフレキシブル回路基板の製造方法を説明するための図。
【図４】本発明に係るフレキシブル回路基板の製造方法を説明するための図。
【図５】本発明に係るフレキシブル回路基板の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２５】
＜１：フレキシブル回路基板の概略構成＞
図１（ｄ）を参照して、本実施形態に係るフレキシブル回路基板１の概略構成について説明する。図１（ｄ）は、本実施形態に係るフレキシブル回路基板１の概略断面図である。
【００２６】
図１（ｄ）に示すように、本実施形態に係るフレキシブル回路基板１は、基層としての絶縁フィルム７、絶縁フィルム７上に接着層９を介して形成された配線層４、及び配線層４上に形成された絶縁層８を有している。本実施形態では、接着層９を設けているが、接着層９を設けずに配線層４を絶縁フィルム７上に直接形成してもよい。さらに本実施形態では、絶縁層８の上面、絶縁フィルム７の下面がそれぞれ弾性部材３によって覆われており、さらに図１（ｄ）では不図示であるが、絶縁フィルム７、接着層９、配線層４、絶縁層８の側面も弾性部材３によって覆われている。なお、以下では、絶縁フィルム７、接着層９、配線層４、絶縁層８をまとめて「フレキシブル回路体２」と称することにする。次に、ここで挙げた各層についてさらに詳しく説明する。
【００２７】
絶縁フィルム７及び絶縁層８には、例えば、ポリイミド、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、環状ポリオレフィン、ポリアミドイミド、熱可塑性ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、シクロオレフィンポリマーから選ばれる１種からなるフィルム、又は複数の樹脂フィルムを積層した積層フィルムを用いることができる。
【００２８】
なお、絶縁フィルム７及び絶縁層８の厚さは５〜２００μｍが好ましく、特に５〜１００μｍであるとよい。絶縁フィルム７、及び絶縁層８に用いられる材料は、同じ材料であってもよいし、それぞれ異なる材料が選択されてもよい。また、上記で挙げた材料の中でも、特に成形性が求められる場合は熱可塑性樹脂が推奨され、液晶ポリマー（例えば、商品名「ロードラン」（ユニチカ社製）、「ＥＰＥ」（三菱化学社製）、「出光ＬＣＰ」（出光石油化学社製）、「エコノール」（住友化学社製）、「ザイダー」（日本石油化学社製）、「ＬＣＰ」（東ソー社製）、「ベクトラ」（ヘキスト−セラニーズ社製）、「ＳＲＰ」（ＩＣＩ社製）、「べクスター」（クラレ社製）、「バイアック」（ジャパンゴアテックス社製）、「スミカスーパーＬＣＰ」（住友化学社製））、ポリアミドイミド（例えば、トリメリット酸とジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルエーテル、ｍ−又はｐ−フェニレンジアミン等の芳香族ジアミンとから得られるポリアミドイミド等）、熱可塑性ポリイミド（例えば、商品名「オーラム」（三井化学製））、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ、例えば商品名「ゼオネックス」（日本ゼオン製）、「ゼオノア」（日本ゼオン製））等が好ましい。このように絶縁フィルム７及び絶縁層８に熱可塑性樹脂を用いた場合は、一体構造としたフレキシブル回路体２に対して加熱加圧による成形加工を施すことで、弾性部材３を被覆する前の段階で、フレキシブル回路体２に湾曲形状部６を設けることが可能となる（詳細は後述）。
【００２９】
配線層４（配線パターンともいう）は、圧延銅箔および電解銅箔等の公知の金属箔を、接着層９で絶縁フィルム７に貼り付けることにより形成されている。あるいは、配線層４は、絶縁フィルム７の表面（または絶縁フィルム７に形成された接着層９の表面）に、銅または銀のような金属を用いて、蒸着またはスパッタ等の方法により形成することもできる。
【００３０】
接着層９は、ポリイミド等の公知の熱可塑性樹脂、またはシアネートエステル系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、フェノール系樹脂、ナフタレン樹脂、ユリア樹脂、アミノ樹脂、アルキッド樹脂、ケイ素樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、及びポリウレタン樹脂等の公知の熱硬化性樹脂を用いて形成される。あるいは、接着層９として、上述の有機樹脂に、シリカまたはアルミナ等の無機フィラーを分散させたものを用いてもよい。
【００３１】
弾性部材３としては、シリコーンゴム、アクリル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、フッ素ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体、エチレン−プロピレンゴム、ブチルゴム、ブタジエン−スチレン共重合体、天然ゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ブタジエンゴム、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、塩ビ系熱可塑性エラストマー、エステル系熱可塑性エラストマー、アミド系熱可塑性エラストマー、１，２−ＢＲ系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマー等を用いることができるが、この中でも耐熱性及び耐寒性、撥水性、電気絶縁性に優れたシリコーンゴム、耐油性、透明性に優れたアクリル系エラストマー、又は機械的強度、耐磨耗性に優れたウレタン系エラストマーを用いると好適である。なお、ここで挙げた材料の他、絶縁フィルム７及び絶縁層８に適用可能な上述の材料を弾性部材３として用いることも可能である。
【００３２】
＜２：弾性部材を設ける位置＞
図１（ａ）に、本実施形態に係るフレキシブル回路基板１の概略側面図を示す。図示するように、本実施形態に係るフレキシブル回路基板１には、少なくとも１箇所に湾曲形状部６が形成されており、これにより、フレキシブル回路基板１全体で伸縮可能となるように構成されている（図１（ａ）では、湾曲形状部６が複数設けられている形態を示してい
るが、湾曲形状部６を１箇所だけ設けた略Ｕ字形状であってもよい）。そして、本実施形態では、このように構成されているフレキシブル回路基板１の少なくとも湾曲形状部６が、上述した弾性部材３によって被覆されていることを特徴とする。
【００３３】
図１（ａ）には、フレキシブル回路基板１のほぼ全体が弾性部材３によって被覆されている場合を示しているが、弾性部材３は、少なくとも湾曲形状部６を被覆していればよい。また、湾曲形状部６の上面、下面、及び側面の全てが弾性部材３によって被覆されていることが望ましいが、いずれかひとつの面が弾性部材３によって被覆されていれば、従来と比較して十分な効果を得ることは可能である。なお、図１（ｂ）に、本実施形態に係るフレキシブル回路基板１の概略上面図を示すが、フレキシブル回路基板１の端部には接続端子５が設けられており、電気機器等との電気的接続を確保するために、少なくともこの部分は弾性部材３で覆うことなく露出させる必要がある。
【００３４】
このように、少なくとも湾曲形状部６を弾性部材３によって被覆することで、湾曲形状部６においてフレキシブル回路体２が露出することがないので、フレキシブル回路基板１が周辺部品等と接触した際、又は振動、衝撃等の大きな外力がフレキシブル回路基板１に作用した際でも、弾性部材３が保護層として機能することにより、配線層４が断線、剥離したり、フレキシブル回路体２が破損する可能性を低減することができる。特に、湾曲形状部６はフレキシブル回路体２において最も突出した部分になり易く、よって周辺部品等と接触し易い部分であるので、配線層４の断線、剥離、フレキシブル回路体２の破損を防ぐという面では効果的である。
【００３５】
また、弾性部材３に耐熱性に優れた材料を選択すれば、フレキシブル回路基板１の熱耐久性が向上し、高温下での使用も可能になる。なお、湾曲形状部６以外の部分でも、周辺部品等との接触が多い部分が予めわかっていれば、その部分を弾性部材３によって被覆することにより、フレキシブル回路基板１の耐久性を向上させることが可能になり、一方で特に必要のない部分には弾性部材３を被覆しないことで、フレキシブル回路基板１の製造コストの低減、軽量化を図ることができる。
【００３６】
さらに、湾曲形状部６を弾性部材３によって被覆することで、弾性部材３の形状維持力により、湾曲形状部６の形状をより確実に維持できるといった効果もある。即ち、フレキシブル回路基板１に、例えば急激な引っ張り応力などの大きな外力が作用すると、湾曲形状部６が伸びきってしまい、配線層４が断線、剥離する虞があるが、本実施形態によると、被覆されている弾性部材３によって湾曲形状部６の湾曲形状をより確実に維持できるので、フレキシブル回路基板１に大きな外力が作用して繰り返し伸縮変形する際も、湾曲形状部６が維持されやすい（伸びた場合も元の形状に戻り易い）。よって、配線層４の断線、剥離、フレキシブル回路基板１の破損をより確実に防ぐことができる。
【００３７】
＜３：湾曲形状部の構成＞
図１（ｃ）に、湾曲形状部６の概略拡大図を示す。湾曲形状部６は、図示するように曲率半径Ｒ（ｍｍ）を有している。このように湾曲形状部６を設けることで、湾曲形状部６においてフレキシブル回路基板１が伸縮変形することができる。特に湾曲形状部６が複数設けられている蛇腹状のフレキシブル回路基板１の場合は、フレキシブル回路基板１全体で伸縮変形することができるので、振動、衝撃等の外力がフレキシブル回路基板１に作用した場合も、フレキシブル回路基板１に対して局所的に応力が集中することを防止できる。よって、配線層４の剥離、断線、及びフレキシブル回路体２の破損を防ぐことができる。また、縮めた状態でフレキシブル回路基板１を取付けることにより、取付けスペースの省スペース化を図ることができ、フレキシブル回路基板１のみならず、電子機器の小型化を達成することもできる。
【００３８】
また、曲率半径Ｒ（ｍｍ）は０．３ｍｍ以上であるとより好適である。発明者らの鋭意検討によれば、曲率半径Ｒ（ｍｍ）が０．３ｍｍ以上であれば、微細で複雑な配線パターンが形成されていたとしても、断線層４の断線、剥離が生じる可能性をより低減できることがわかっている。
【００３９】
さらに本実施形態に係るフレキシブル回路基板１によれば、弾性部材３の形状維持力によって、湾曲形状部６における曲率半径Ｒ（ｍｍ）が維持された状態でフレキシブル回路基板１が伸縮変形することが可能である。即ち、フレキシブル回路基板１が伸縮変形する場合も（図１（ｃ）の点線部分）、その湾曲形状、つまり曲率半径Ｒ（ｍｍ）がほとんど変わることがない。よって、湾曲形状部６における配線層４の剥離、断線が生じる虞がなく、優れた接続信頼性を得ることが可能になる。
【００４０】
＜４：フレキシブル回路体の製造方法＞
図２（ａ）〜図２（ｃ）を参照して、本実施形態におけるフレキシブル回路体２の製造方法について説明する。
【００４１】
まず、図２（ａ）に示すように、金属張りフィルム１０を用意する。金属張りフィルム１０は、絶縁フィルム７の表面に接着層９を形成し、接着層９の表面に金属箔４Ａを積層し、熱圧着により３つの層を一体化することにより形成できる。なお、金属張りフィルム１０を形成する別の手法としては、金属箔上にベースフィルムの前駆体であるワニスを塗布し、この前駆体を乾燥させる手法、ベースフィルム上に蒸着またはスパッタリング等で金属層を形成する手法、および導電性ペーストを塗布したベースフィルムに電解めっきにより金属層を形成する手法などが挙げられる。
【００４２】
次に図２（ｂ）に示すように、金属層（金属箔４Ａ）を所望のパターンにエッチングして配線層４を形成する。次に図２（ｃ）に示すように、配線層４の上に絶縁層８を熱圧着することにより、フレキシブル回路体２を得る。以上、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示す工程により、絶縁層８を有する片面のフレキシブル回路体２が得られる。
【００４３】
本実施形態に係るフレキシブル回路体２は、上述した片面構造のみならず、以下に示す多層構造も採用することができる。図３を参照して、３層構造を有する多層フレキシブル回路体２の製造方法について説明する。
【００４４】
まず、図３（ａ）に示すように、上述した金属張りフィルム１０、片面フレキシブル回路体２、および金属箔１１を用意し、さらに、これら３つのシートを接着するための接着シート１２を２枚用意する。接着シート１２としては、上述した接着層９をシート状に成形したものを使用する。これらを図示するように積層し、積層したものを加熱押圧することにより一体化させる。
【００４５】
次に図３（ｂ）に示すように、所望の位置にドリルやレーザーを用いて貫通孔１３を形成し、スルーホールめっき１３ａして、金属箔４Ａ、配線層４、金属箔１１との各層の間を電気的に接続させる。図３（ｂ）には、配線層間をめっきにより接続した形態を示している。なお、別の方法として、貫通孔１３内に導電性ペーストを充填し、導電性ペーストを硬化させることにより、各層間を電気的に接続することも可能である。
【００４６】
次に図３（ｃ）に示すように、エッチング等の手法で、それぞれの表面に設けられている金属箔４Ａ、１１を所望のパターンを有する配線パターンに加工する。その後、上述した手法（図２（ｃ）参照）と同様にして、絶縁層８を両面に形成する。これにより、３層構造を有する多層フレキシブル回路体２を製造することができる。なお、ここでは３層構造を有する形態について説明しているが、多層フレキシブル回路体２の構造は３層構造に
限られるものではない。
【００４７】
＜５：フレキシブル回路基板の製造方法＞
図４（ａ）〜図４（ｃ）を参照して、上述の製造方法で製造したフレキシブル回路体２に対して、弾性部材３を被覆して湾曲形状部６を有するフレキシブル回路基板１を得るための製造方法について説明する。
【００４８】
なお、本実施形態では、弾性部材３としてウレタン系エラストマーを使用しているが、弾性部材３として使用可能な材料は上述したようにウレタン系エラストマーに限られない。即ち、フレキシブル回路基板１を使用する環境条件に合わせて弾性部材３の材料を適宜選択するとよい。例えば、フレキシブル回路基板１をロボットの配線に用いる場合は、耐摩耗性に優れた硬度の高い材料を使用すればよいし、また、衝撃や振動の吸収を目的とする場合は、硬度の低い材料を用いるとよい。更に、破断時伸び率の大きい材料を用いるとより効果的である。
【００４９】
湾曲形状部６を形成する際は、図４（ａ）に示すように、まず、ガイドピン１５に沿わせるようにしてフレキシブル回路体２を配置し、その状態でフレキシブル回路体２の両端にテンションをかける。テンションの大きさはフレキシブル回路体２の材料、厚さ等によって適宜設定すればよい。
【００５０】
次に、図４（ｂ）に示すように、湾曲形状部を有する金型（上型）１４ａ、金型（下型）１４ｂを用い、これらの一対の金型１４ａ、１４ｂによってフレキシブル回路体２を覆い、金型内に対して、接続端子５を除く部分に硬化前のウレタン系エラストマーを注型する。金型への注型方法としては、一般に用いられている、例えばキャスト成形などの各種注型方法を採用し得る。このような金型による注型により、フレキシブル回路体２に対して弾性部材３を一体に設けることができ、フレキシブル回路基板１を得ることができる（図４（ｃ））。
【００５１】
この製造方法によれば、加熱加圧加工などの成形加工によって湾曲形状部６を設けることが難しいフレキシブル回路体２に対しても、弾性部材３を被覆することで容易に湾曲形状部６を設けることが可能になる。なお、図４（ｃ）では、フレキシブル回路体２のほぼ全体を弾性部材３によって被覆しているが、ガイドピン１５が接触している部分近傍にのみ金型を設置し、ウレタン系エラストマーを注型することで、湾曲形状部６のみ弾性部材３によって被覆してもよい。
【００５２】
なお、本実施形態では、湾曲形状部を有していないフレキシブル回路体２に対して弾性部材３を被覆しているが、熱可塑性樹脂によって構成されるフレキシブル回路体２に対して加熱加圧加工を施し、予め湾曲形状部６を成形した後に、その湾曲形状部６に弾性部材３を被覆する製造方法であってもよい。この場合は、既に成形されている湾曲形状部６の湾曲形状をより確実に維持することが可能になる。
【００５３】
また、上述の製造方法によれば、金型を設置する位置を変えることで、弾性部材３による被覆位置を適宜変更することができるので、必要な位置にのみ弾性部材３を被覆することが可能になり、フレキシブル回路体２のほぼ全体を弾性部材３で被覆する場合と比較すると、フレキシブル回路基板１の軽量化を図ることができる。なお、フレキシブル回路基板１の全体を弾性部材３によって被覆し、湾曲形状部６を形成した後に、必要な部分以外の弾性部材３を削ることによって所望の部分にのみ弾性部材３を被覆したフレキシブル回路基板１を得る方法であってもよい。
【００５４】
＜６：本実施形態の効果＞
本実施形態に係るフレキシブル回路基板１によれば主に以下の効果を得ることができる。
・湾曲形状部６を有することによってフレキシブル回路基板１が伸縮可能であるので、振動、衝撃等の外力が作用した場合も、フレキシブル回路基板１が伸縮変形することにより、配線層４の剥離、断線、及びフレキシブル回路基板１の破損を防ぐことができ、接続信頼性を向上させると共に、フレキシブル回路基板１の寿命を延ばすことが出来る。
・少なくとも湾曲形状部６が弾性部材３によって被覆されているので、弾性部材３によってフレキシブル回路体２を保護することができる。即ち、周辺部品等との接触、外力の作用等によって配線層４の断線、剥離、及びフレキシブル回路基板１の破損が生じることを防ぐことができるので、接続信頼性を向上させると共に、フレキシブル回路基板１の寿命を延ばすことが出来る。
・湾曲形状部６を弾性部材３によって被覆しているので、弾性部材３の形状維持力によって湾曲形状部６の形状をより確実に維持できる。よって、衝撃、振動等の大きな外力が作用する場合であっても、湾曲形状部６において配線層４の断線、剥離が生じる可能性を低減できるので、接続信頼性を向上させると共に、フレキシブル回路基板１の寿命を延ばすことが出来る。
【００５５】
即ち本実施形態によれば、周辺部品等と接触した際、又は衝撃、振動等の大きな外力が作用した際でも、配線層が断線、剥離したり、フレキシブル回路基板自体が破損する可能性を低減し、簡易な構成で寿命を延ばすことが可能なフレキシブル回路基板を提供することが可能になる。
【００５６】
＜７：その他の実施形態＞
本発明に係るフレキシブル回路基板１の形態は上述した形態に限られるものではない。以下、本発明に係るフレキシブル回路基板１が採用し得るその他の実施形態について説明する。
【００５７】
フレキシブル回路基板１は、図１（ａ）に示す蛇腹状の他に、例えば図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すような形状をとることも可能である。図５（ａ）は、その他の実施形態に係るフレキシブル回路基板１の概略上面図であり、図５（ｂ）は、概略側面図である。
【００５８】
フレキシブル回路基板１は、その上面からみた場合に、少なくとも１箇所に湾曲形状部６が形成されているような蛇行形状だけでなく、例えば「馬蹄形状」「Ω形状」であってもよい。この場合であっても、少なくとも湾曲形状部６を弾性部材３によって被覆することで、上述と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
なお、図５（ａ）に示す蛇行形状の場合、フレキシブル回路基板１に引っ張り応力が作用すると、フレキシブル回路基板１の特に湾曲形状部６が、図５（ｂ）のＺ方向に立ち上がる場合がある。この場合、この立ち上がり量を考慮した設置スペースが別途必要になってしまう。これに対し、本実施形態によれば、湾曲形状部６が弾性部材３によって被覆されているので、湾曲形状部６の立ち上がりを抑えることが可能になり、設置スペースの省スペース化を図ることができる。
【００６０】
また、本発明のフレキシブル回路基板１は、図５（ｃ）に示す形態を採用することも可能である。図５（ｃ）は、フレキシブル回路体２のほぼ全体を、弾性部材３によって直方体状に被覆した場合を示している。この場合は、簡易な構造の金型を用いてフレキシブル回路体２に弾性部材３を被覆することができるので、生産効率の向上、製造コストの低減を期待できる。なお、図５（ｃ）に示すような構造であっても、被覆する弾性部材３として伸び率の高い（硬度の低い）材料を選択すれば、フレキシブル回路基板１は伸縮変形することができる。また、湾曲形状部６付近にスリットを設けることで、伸縮変形させるこ
ともできる。
【００６１】
以上より、ここで説明したその他の実施形態によっても、周辺部品等と接触した際、又は振動、衝撃等の大きな外力が作用した際でも、配線層が断線、剥離したり、フレキシブル回路基板自体が破損する可能性を低減し、簡易な構成で寿命を延ばすことが可能なフレキシブル回路基板を提供することが可能になる。
【符号の説明】
【００６２】
１…フレキシブル回路基板 ２…フレキシブル回路体 ３…弾性部材 ４…配線層 ５…接続端子 ６…湾曲形状部 ７…絶縁フィルム（基層） ８…絶縁層 ９…接着層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基層としての絶縁フィルムと、
前記絶縁フィルム上に形成された配線層と、
前記配線層上に形成された絶縁層と、を有し、
少なくとも１箇所に湾曲形状部が形成されている伸縮可能なフレキシブル回路基板において、
少なくとも前記湾曲形状部が弾性部材によって被覆されていることを特徴とするフレキシブル回路基板。
【請求項２】
前記弾性部材は、
シリコーンゴム、アクリル系エラストマー、又はウレタン系エラストマーのいずれかである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。
【請求項３】
前記湾曲形状部の曲率半径Ｒ（ｍｍ）が維持された状態で伸縮可能に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のフレキシブル回路基板。
【請求項１】
基層としての絶縁フィルムと、
前記絶縁フィルム上に形成された配線層と、
前記配線層上に形成された絶縁層と、を有し、
少なくとも１箇所に湾曲形状部が形成されている伸縮可能なフレキシブル回路基板において、
少なくとも前記湾曲形状部が弾性部材によって被覆されていることを特徴とするフレキシブル回路基板。
【請求項２】
前記弾性部材は、
シリコーンゴム、アクリル系エラストマー、又はウレタン系エラストマーのいずれかである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。
【請求項３】
前記湾曲形状部の曲率半径Ｒ（ｍｍ）が維持された状態で伸縮可能に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のフレキシブル回路基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２３３８２２（Ｐ２０１１−２３３８２２Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０５１６８（Ｐ２０１０−１０５１６８）
【出願日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【出願人】（０００２３０２４９）日本メクトロン株式会社 (216)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【出願人】（０００２３０２４９）日本メクトロン株式会社 (216)
【Ｆターム（参考）】
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