(57)【要約】  本発明のフレキシブルプリント配線板は、絶縁フィルムと、この絶縁フィルムの少なくとも一方の面側に積層される導電パターンとを有するフレキシブルプリント配線板であって、導電パターンがコイル状回路を構成する円環状のコイル領域と、上記コイル領域の外部に配設され、かつ上記コイル領域の導電パターンと電気的に接続される電子部品を有する部品領域とを有する。また、非接触充電システムは、給電モジュール及び受電モジュールそれぞれが、当該フレキシブルプリント配線板を備え、充電時に上記給電モジュールのフレキシブルプリント配線板のコイル領域と上記受電モジュールのフレキシブルプリント配線板のコイル領域とが対向するよう構成されている。
2017047498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁フィルムと、上記絶縁フィルムの少なくとも一方の面側に積層される導電パターンとを有するフレキシブルプリント配線板であって、
上記導電パターンがコイル状回路を構成する円環状のコイル領域と、
上記コイル領域の外部に配設され、かつ上記コイル領域の導電パターンと電気的に接続される電子部品を有する部品領域とを有するフレキシブルプリント配線板。
【請求項２】
上記コイル状回路が、渦巻き状の導電パターンから構成される請求項１に記載のフレキシブルプリント配線板。
【請求項３】
上記コイル領域が、絶縁フィルムの一方の面側に積層され第１コイル状回路を構成する第１導電パターンと、上記絶縁フィルムの第１導電パターンとは反対の面側に積層され第２コイル状回路を構成する第２導電パターンとを有し、上記第１導電パターンと上記第２導電パターンとがスルーホールにより電気的に接続されている請求項１又は請求項２に記載のフレキシブルプリント配線板。
【請求項４】
絶縁フィルムを介して配設され、少なくともコイル状回路を構成する円環状のコイル領域を有する２以上の導電パターンをさらに有し、
上記導電パターン間がスルーホールにより電気的に接続されている請求項１、請求項２又は請求項３に記載のフレキシブルプリント配線板。
【請求項５】
上記絶縁フィルムの上記コイル領域とは反対の面側に強磁性材料を含む磁性体層をさらに有する請求項１又は請求項２に記載のフレキシブルプリント配線板。
【請求項６】
充電デバイスに付設される給電モジュールと、
環状のウエアラブルデバイスに付設される受電モジュールと
を備える非接触充電システムであって、
上記給電モジュール及び上記受電モジュールそれぞれが、請求項１に記載のフレキシブルプリント配線板を備え、
充電時に上記給電モジュールのフレキシブルプリント配線板のコイル領域と上記受電モジュールのフレキシブルプリント配線板のコイル領域とが対向するよう構成されている非接触充電システム。
【請求項７】
上記充電デバイスが、給電モジュールが配設される台座部と、上記台座部の上面に突出させた状態で設けられ、上記ウエアラブルデバイスが嵌合可能な円柱状の凸部とを備える請求項６に記載の非接触充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブルプリント配線板及び非接触充電システムに関する。
本出願は、２０１５年９月１８日出願の日本出願第２０１５−１８５７３３号に基づく優先権を主張し、上記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電磁誘導現象を利用した非接触式の充電システムが知られている。この充電システムは、給電モジュール（一次側コイル）と対向する位置に受電モジュール（二次側コイル）を配置し、給電モジュールに電流を流すことで生じる磁束により受電モジュールに電流を発生させるものである。この充電システムに用いられるコイルとしては、例えば磁性体シートの表面に導線を同心状に巻いた平面コイルが知られている（特開２０１３−１６９１２２号公報参照）。【０００３】
このような充電システムは、近年、携帯機器の充電装置として普及しつつあり、上記携帯機器として、従来の携帯電話のほか、例えば腕時計型や指輪型等のウエアラブルデバイスが開発されている。このようなウエアラブルデバイスは小型であるため、これに搭載される充電システムにも小型化が要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１６９１２２号公報
【発明の概要】
【０００５】
本発明の一態様に係るフレキシブルプリント配線板は、絶縁フィルムと、この絶縁フィルムの少なくとも一方の面側に積層される導電パターンとを有するフレキシブルプリント配線板であって、導電パターンがコイル状回路を構成する円環状のコイル領域と、上記コイル領域の外部に配設され、かつ上記コイル領域の導電パターンと電気的に接続される電子部品を有する部品領域とを有する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の一態様に係る非接触充電システムの給電モジュールが付設された充電デバイスを示す模式的側面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａの充電デバイスを示す模式的平面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の一態様に係る非接触充電システムの受電モジュールが付設されたウエアラブルデバイスを示す模式的側面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａのウエアラブルデバイスを示す模式的平面図である。
【図３】図３は、図１Ａの充電デバイスによる図２Ａのウエアラブルデバイスの充電時の状態を示す模式的側面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の一態様に係る非接触充電システムの給電モジュールのフレキシブルプリント配線板のコイル領域を示す模式的平面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４ＡのＡ−Ａ線での模式的断面図である。
【図５】図５は、本発明の一態様に係る非接触充電システムの受電モジュールのフレキシブルプリント配線板を示す模式的平面図である。
【図６】図６は、図４Ｂとは異なる態様のフレキシブルプリント配線板を示す模式的部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
［本開示が解決しようとする課題］
給電モジュール及び受電モジュールに用いられる従来の平面コイルは磁性体シート及び導線を用いて構成されているため、硬質であり、湾曲面に沿った配置が困難である。このため、従来の平面コイルは、湾曲面を有するウエアラブルデバイス、例えばドーナツ状や円形状のウエアラブルデバイスに格納することが難しく、充電システムの小型化の制約となっている。また、導線は線径が大きいため平面コイル自体も小型化が難しい。従って、従来の平面コイルを用いた充電システムは、ウエアラブルデバイスの小型化の要求に対応することが難しい。
【０００８】
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、小型のウエアラブルデバイスにも適用可能なフレキシブルプリント配線板及び非接触充電システムを提供することを目的とする。
【０００９】
［本開示の効果］
本発明のフレキシブルプリント配線板は、非接触充電システムの小型化を促進でき、ウエアラブルデバイス等への適用が容易である。
【００１０】
［本発明の実施形態の説明］
本発明の一態様に係るフレキシブルプリント配線板は、絶縁フィルムと、この絶縁フィルムの少なくとも一方の面側に積層される導電パターンとを有するフレキシブルプリント配線板であって、導電パターンがコイル状回路を構成する円環状のコイル領域と、上記コイル領域の外部に配設され、かつ上記コイル領域の導電パターンと電気的に接続される電子部品を有する部品領域とを有する。
【００１１】
当該フレキシブルプリント配線板は薄膜化及び微細化が可能であり、かつ曲折により湾曲面に配設できるため、非接触充電システムの給電モジュール及び受電モジュールの小型化が容易である。従って、当該フレキシブルプリント配線板は、ウエアラブルデバイスへの適用が容易である。さらに、当該フレキシブルプリント配線板は、上記コイル領域が円環状であるので、中央の空間が磁界の通り道となり、コイルの回路長や導体面積に対してインダクタンスを大きくできる。
【００１２】
上記給電モジュールのフレキシブルプリント配線板のコイル状回路又は上記受電モジュールのフレキシブルプリント配線板のコイル状回路が、渦巻き状の導電パターンから構成されるとよい。このように給電モジュール又は受電モジュールのコイル状回路を渦巻き状の導電パターンで構成することで、導電パターンの平均幅、平均厚さ及び巻数の調整により容易にインダクタンスを所望の値とできる。
【００１３】
上記コイル領域が、絶縁フィルムの一方の面側に積層され第１コイル状回路を構成する第１導電パターンと、上記絶縁フィルムの第１導電パターンとは反対の面側に積層され第２コイル状回路を構成する第２導電パターンとを有し、上記第１導電パターンと上記第２導電パターンとがスルーホールにより電気的に接続されているとよい。このように絶縁フィルムの両面にコイル領域を設けることで、フレキシブルプリント配線板の大きさの増加を抑止しつつ、インダクタンスをさらに大きくすることができる。
【００１４】
絶縁フィルムを介して配設され、少なくともコイル状回路を構成する円環状のコイル領域を有する２以上の導電パターンをさらに有し、上記導電パターン間がスルーホールにより電気的に接続されているとよい。このような構成とすることで、フレキシブルプリント配線板の大きさの増加を抑止しつつ、インダクタンスをさらに大きくすることができる。
【００１５】
上記絶縁フィルムのコイル領域とは反対の面側に強磁性材料を含む磁性体層をさらに有するとよい。このように上記絶縁フィルムが磁性体層をさらに有することで、磁性体が磁束を吸収してコイル状回路のインダクタンスを大きくすることができる。
【００１６】
本発明は、充電デバイスに付設される給電モジュールと、環状のウエアラブルデバイスに付設される受電モジュールとを備える非接触充電システムであって、上記給電モジュール及び受電モジュールそれぞれが、当該フレキシブルプリント配線板を備え、充電時に上記給電モジュールのフレキシブルプリント配線板のコイル領域と上記受電モジュールのフレキシブルプリント配線板のコイル領域とが対向するよう構成されている非接触充電システムを含む。
【００１７】
当該非接触充電システムは、給電モジュール及び受電モジュールがコイル領域を有する当該フレキシブルプリント配線板を備える。当該フレキシブルプリント配線板は薄膜化及び微細化が可能であり、かつ曲折により湾曲面に配設できるため、当該非接触充電システムは、給電モジュール及び受電モジュールの小型化が容易である。従って、当該非接触充電システムは、ウエアラブルデバイスへの適用が容易である。
【００１８】
上記充電デバイスが、給電モジュールが配設される台座部と、この台座部の上面に突出させた状態で設けられ、上記ウエアラブルデバイスが嵌合可能な円柱状の凸部とを備えるとよい。このような形状の充電デバイス及びウエアラブルデバイスとすることで、充電時の給電モジュールと受電モジュールとの対向及び離脱が容易に行える。
【００１９】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明に係るフレキシブルプリント配線板及び非接触充電システムの一実施形態について図面を参照しつつ詳説する。
【００２０】
図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ、図２Ｂ及び図３に示す当該非接触充電システムは、充電デバイス１に付設される給電モジュール１０と、環状のウエアラブルデバイス２に付設される受電モジュール２０とを備える。
【００２１】
＜充電デバイス＞
上記充電デバイス１は、給電モジュール１０が配設される台座部１１と、この台座部１１の上面に突出させた状態で設けられ、上記ウエアラブルデバイス２が嵌合可能な円柱状の凸部１２とを備える。上記充電デバイス１の凸部１２に上記ウエアラブルデバイス２の貫通孔２１を嵌合することでウエアラブルデバイス２に充電が行われる。
【００２２】
（台座部）
台座部１１は、内部に空間を有する一定厚みで平板状であり、その上面に上記凸部１２が突出させた状態で設けられている。台座部１１の平面形状は円形であり、その直径は凸部１２の底面の直径より大きい。また、台座部１１は、その上面が面取りされていてもよい。このように上面を面取りすることで、後述するウエアラブルデバイス２と嵌合する際に、ウエアラブルデバイス２の底面が不用意に台座部１１に当たって傷付くことを防止できる。また、充電デバイス１に使用者の手等が接触しても使用者に怪我が発生し難い。
【００２３】
台座部１１の材質としては、絶縁性を有し、かつ磁性を有しないものであれば特に限定されないが、例えば樹脂を主成分とする板材を用いることができる。また、導電性及び磁性が付与されない範囲で、台座部１１は樹脂以外の成分を含んでもよい。なお、「主成分」とは、例えば５０質量％以上含まれる成分をいう。
【００２４】
台座部１１の大きさは特に限定されず、充電対象のウエアラブルデバイス２の大きさに合わせて適宜設計することができる。台座部１１の上面の直径は、ウエアラブルデバイス２を嵌合させた際にウエアラブルデバイス２を支持できる大きさとするよく、例えば１８ｍｍ以上３４０ｍｍ以下とできる。また、台座部１１の高さ（平均厚さ）は、例えば５ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすることができる。
【００２５】
（凸部）
凸部１２は円柱状であり、台座部１１と同様の理由で、その上面が面取りされていてもよい。
【００２６】
凸部１２の材質は、上記台座部１１と同様とできる。また、この凸部１２は台座部１１と一体形成してもよい。
【００２７】
凸部１２の大きさは特に限定されず、充電対象のウエアラブルデバイス２の大きさに合わせて適宜設計することができる。凸部１２の平均径は、例えば１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下とできる。
【００２８】
また、凸部１２の高さ（軸方向長さ）は、例えば１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下とすることができる。凸部１２はテーパ状であってもよいが、ウエアラブルデバイス２との嵌合の容易性からテーパ状ではないものが好ましい。ウエアラブルデバイス２の高さに対する凸部１２の高さの比の下限としては、０．４倍が好ましく、０．６倍がより好ましく、０．９倍がさらに好ましい。一方、ウエアラブルデバイス２の高さに対する凸部１２の高さの比の上限としては、１．５倍が好ましく、１．２倍がより好ましく、１．１倍がさらに好ましい。ウエアラブルデバイス２の高さに対する凸部１２の高さの比が上記下限未満である場合、充電時にウエアラブルデバイス２の高さに対して嵌合する部分の割合が少なくなるため、充電デバイス１とウエアラブルデバイス２とが外れ易くなるおそれがある。逆に、ウエアラブルデバイス２の高さに対する凸部１２の比が上記上限を超える場合、充電デバイス１からウエアラブルデバイス２を取り外し難くなるおそれや、この突出部分により使用者が怪我をするおそれがある。また、特にウエアラブルデバイス２の高さに対する凸部１２の比を０．９倍以上１．１倍以下とすることで、充電デバイス１が小型に見える視覚的効果が得られ易い。
【００２９】
また、凸部１２の中心軸は、台座部１１の上面の重心を通る厚さ方向の軸と略一致させるとよい。このように凸部１２の中心軸と台座部１１の軸とを略一致させることで、ウエアラブルデバイス２を嵌合させた際にウエアラブルデバイス２を支持する台座部１１の上面が凸部１２の周囲に比較的均等に配設される。このため嵌合させたウエアラブルデバイス２の姿勢が安定し易い。なお、「軸が略一致する」とは、２つの軸が略平行であり、２つの軸間の間隔がそれぞれの底面直径の５％以下であることを意味する。
【００３０】
＜給電モジュール＞
給電モジュール１０は、充電デバイス１に付設される。給電モジュール１０の充電デバイス１への付設方法は、特に限定されない。例えば、台座部１１の底面を別の板材から構成する中空構造とし、この別の板材の上面に給電モジュール１０を付設してから、この板材を台座部１１に接着剤やビス等で固定する方法や、台座部１１を成型する際に給電モジュール１０を埋め込む方法等を挙げることができる。
【００３１】
給電モジュール１０は、図４Ａ及び図４Ｂに示すようなフレキシブルプリント配線板３０を備え、フレキシブルプリント配線板３０の部品領域（図示せず）からの電流供給によりコイルの中心軸方向に磁束を発生させる。後述するフレキシブルプリント配線板３０のコイル状回路３２ａは、凸部１２の底面と略平行に配設されているので、給電モジュール１０が発生する磁束は凸部１２の中心軸と略平行な方向となる。
【００３２】
上記部品領域には、例えば給電モジュール１０に電流供給を行うための電子部品（電流供給回路）が実装され、導電パターンによりコイル領域Ｘに接続される。この電流供給回路の電源は任意に選択可能であり、交流電源でも直流電源でもよい。また、家庭用電源のほか、一次電池、二次電池や太陽電池等を電源とすることができる。この部品領域は、上記台座部１１や凸部１２の内部に配設することができる。
【００３３】
＜フレキシブルプリント配線板＞
当該フレキシブルプリント配線板３０は、絶縁フィルム３１と、この絶縁フィルム３１の一方の面側（表面側）に積層される導電パターン３２とを有する。また、当該フレキシブルプリント配線板３０は、導電パターン３２がコイル状回路３２ａを構成する円環状のコイル領域Ｘを有する。また、当該フレキシブルプリント配線板３０は、絶縁フィルム３１のコイル領域Ｘとは反対の面側（裏面側）に強磁性材料を含む磁性体層３３を有し、この磁性体層３３は磁性体接着層３４を介して絶縁フィルム３１に接着されている。さらにフレキシブルプリント配線板３０は表面側にカバーレイ３５を有する。
【００３４】
（絶縁フィルム）
絶縁フィルム３１は、コイル状回路３２ａを形成するためのベースフィルム（基材）である。上記絶縁フィルム３１の平面形状は、円環状である。
【００３５】
上記絶縁フィルム３１の主成分は樹脂である。絶縁フィルム３１に用いる樹脂としては、絶縁性を有するものであれば特に限定されないが、可撓性及び電気絶縁性を有しシート状に形成された樹脂フィルムを採用できる。この樹脂フィルムの材料としては、例えばポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、液晶ポリマー、フッ素樹脂等が挙げられる。
【００３６】
絶縁フィルム３１の平均厚さの下限としては、５μｍが好ましく、１０μｍがより好ましい。一方、絶縁フィルム３１の平均厚さの上限としては、５０μｍが好ましく、４０μｍがより好ましい。絶縁フィルム３１の平均厚さが上記下限未満である場合、絶縁フィルム３１の絶縁抵抗が不十分となるおそれがある。逆に、絶縁フィルム３１の平均厚さが上記上限を超える場合、フレキシブルプリント配線板３０が無用に厚くなるおそれがある。
【００３７】
絶縁フィルム３１のコイル領域Ｘの内側の直径（内径）は、ウエアラブルデバイス２の貫通孔２１の直径よりも大きい。具体的には、絶縁フィルム３１の内径の下限としては、１５ｍｍが好ましく、２２ｍｍがより好ましい。一方、絶縁フィルム３１の内径の上限としては、２００ｍｍが好ましく、１８５ｍｍがより好ましい。絶縁フィルム３１の内径が上記下限未満である場合、給電モジュール１０等の内部に格納できないおそれがある。逆に、絶縁フィルム３１の内径が上記上限を超える場合も、給電モジュール１０等の内部に格納できないおそれがある。
【００３８】
絶縁フィルム３１のコイル領域Ｘの外側の直径（外径）と内径との差（絶縁フィルム３１のコイル領域Ｘの幅）の下限としては、１ｍｍが好ましく、２ｍｍがより好ましい。一方、上記絶縁フィルム３１のコイル領域Ｘの幅の上限としては、５ｍｍが好ましく、４ｍｍがより好ましい。上記絶縁フィルム３１のコイル領域Ｘの幅が上記下限未満である場合、コイル状回路３２ａを積層できる面積が不足するため、所望のインダクタンスを得られないおそれがある。逆に、上記絶縁フィルム３１のコイル領域Ｘの幅が上記上限を超える場合、機器の小型化の要求に反するおそれがある。
【００３９】
（コイル領域）
コイル領域Ｘは、円環状であり、導電パターン３２がコイル状回路３２ａを構成する。
【００４０】
導電パターン３２の材質としては、導電性を有するものであれば特に限定されないが、電気抵抗が小さいものが好ましい。例えば導電パターン３２は銅によって形成することができる。この導電パターン３２の表面は金、銀、錫等でめっきを行ってもよい。また、導電パターン３２は銀ペースト、銅ペースト等の導電ペーストを用いた印刷法により形成することもできる。
【００４１】
導電パターン３２の平均厚さの下限としては、０．１μｍが好ましく、１μｍがより好ましい。一方、導電パターン３２の平均厚さの上限としては、１００μｍが好ましく、８０μｍがより好ましい。導電パターン３２の平均厚さが上記下限未満である場合、内部抵抗が大きくなり損失が過大となるおそれがあると共に、強度が不足してコイル状回路３２ａが断裂し易くなるおそれがある。逆に、導電パターン３２の平均厚さが上記上限を超える場合、フレキシブルプリント配線板３０が不要に厚くなるおそれがある。
【００４２】
上記コイル状回路３２ａは、渦巻き状の導電パターンから構成される。このようにコイル状回路３２ａを渦巻き状の導電パターンで構成することで、導電パターンの平均幅、平均厚さ及び巻数の調整により容易にインダクタンスを所望の値とできる。
【００４３】
また、コイル状回路３２ａは、両端部に接続端子を有する。この接続端子に電流供給回路から電流を供給することでコイル状回路３２ａに磁束を発生させることができる。
【００４４】
コイル状回路３２ａを形成する導体の平均幅の下限としては、１０μｍが好ましく、１００μｍがより好ましい。一方、コイル状回路３２ａを形成する導体の平均幅の上限としては、１０００μｍが好ましく、５００μｍがより好ましい。コイル状回路３２ａを形成する導体の平均幅が上記下限未満である場合、コイル状回路３２ａの機械的強度が不足し、破断するおそれがある。逆に、コイル状回路３２ａを形成する導体の平均幅が上記上限を超える場合、十分な巻き数が確保できず、所望のインダクタンスを得られないおそれがある。なお、コイル状回路３２ａを形成する導体の導体間ピッチとしては、特に限定されないが、例えば３μｍ以上１０μｍ以下とすることができる。
【００４５】
コイル状回路３２ａの巻数の下限としては、５が好ましく、１０がより好ましい。一方、コイル状回路３２ａの巻数の上限としては、１００が好ましく、９０がより好ましい。コイル状回路３２ａの巻数が上記下限未満である場合、コイル状回路３２ａに誘起される起電力が不足するおそれがある。逆に、コイル状回路３２ａの巻数が上記上限を超える場合、限られた絶縁フィルム３１のスペースに配設するためにコイル状回路３２ａの導体幅を小さくする必要があり、コイル状回路３２ａの抵抗が無用に大きくなるおそれがある。
【００４６】
（磁性体層）
磁性体層３３は、上記絶縁フィルム３１の裏面側に磁性体接着層３４を介して積層される。この磁性体層３３は、強磁性材料を含む。
【００４７】
磁性体層３３は、コイル状回路３２ａが形成する磁束を補足して遮断する。磁性体層３３としては、強磁性体を含むことにより磁束を効率よく補足できるものであればよい。また、磁性体層３３は可撓性を有するものが好ましく、例えば磁性粉末とそのバインダーとを有する磁性体シートを用いることができる。上記磁性粉末としては、磁性ステンレス、センダスト、パーマロイ、ケイ素銅、フェライト等の磁性シートを構成する磁性材料として公知のものを用いることができる。中でも高周波帯域で渦電流損が少ないフェライトが好ましく、特にマンガン亜鉛系、ニッケル亜鉛系、銅亜鉛系、及び希土類鉄ガーネット系のフェライトが好ましい。
【００４８】
磁性体層３３の比透磁率の下限としては、２０が好ましく、３０がより好ましい。一方、磁性体層３３の比透磁率の上限としては、５００が好ましく、３００がより好ましい。磁性体層３３の比透磁率が上記下限未満の場合、コイル状回路３２ａの磁束の結合が低下することにより所望のインダクタンスを得られないおそれがある。逆に、磁性体層３３の比透磁率が上記上限を超える場合、コイル状回路３２ａの直流抵抗が大きくなり、当該非接触充電システムの伝送性能が低下するおそれがある。また、磁性体層３３がオーバースペックとなり、当該非接触充電システムが高価になるおそれもある。
【００４９】
磁性体層３３の平均厚さの下限としては、１０μｍが好ましく、２０μｍがより好ましい。一方、磁性体層３３の平均厚さの上限としては、５００μｍが好ましく、３００μｍがより好ましい。磁性体層３３の平均厚さが上記下限未満の場合、コイル状回路３２ａが形成した磁束を十分に遮断できず、漏れ磁束により周辺金属が加熱されるおそれがある。逆に、磁性体層３３の平均厚さが上記上限を超える場合、フレキシブルプリント配線板３０が無用に厚くなり曲げ難くなるおそれがある。
【００５０】
磁性体層３３を絶縁フィルム３１に接着する磁性体接着層３４を形成する接着剤の材質としては、特に限定されるものではないが、柔軟性や耐熱性に優れたものが好ましい。かかる接着剤としては、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド、ポリエステル、フェノール樹脂、ポリウレタン、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリアミドイミド等の樹脂系の接着剤が挙げられる。これらの接着剤をフィルム上に成形したボンディングシートが磁性体接着層３４として好適に使用できる。
【００５１】
磁性体接着層３４の平均厚さの下限としては、５μｍが好ましく、１０μｍがより好ましい。一方、磁性体接着層３４の平均厚さの上限としては、５０μｍが好ましく、４０μｍがより好ましい。磁性体接着層３４の平均厚さが上記下限未満の場合、絶縁フィルム３１と磁性体層３３との接着強度が不十分となりフレキシブルプリント配線板３０のカバーレイ３５と密着し難くなるおそれがある。逆に、磁性体接着層３４の平均厚さが上記上限を超える場合、フレキシブルプリント配線板３０が無用に厚くなるおそれがある。
【００５２】
（カバーレイ）
カバーレイ３５は、主に導電パターン３２を保護するものである。このカバーレイ３５は、カバーフィルム３５ａとカバーフィルム接着層３５ｂとを有する。
【００５３】
カバーフィルム３５ａは、可撓性及び絶縁性を有する。カバーフィルム３５ａの主成分としては、例えばポリイミド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル、熱可塑性ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、フッ素樹脂、液晶ポリマー等が挙げられる。特に、耐熱性の観点からポリイミドが好ましい。また、このカバーフィルム３５ａは、主成分以外の他の樹脂、耐候剤、帯電防止剤等を含有してもよい。
【００５４】
カバーフィルム３５ａの平均厚さの下限としては、特に限定されないが、３μｍが好ましく、１０μｍがより好ましい。また、カバーフィルム３５ａの平均厚さの上限としては、特に限定されないが、５００μｍが好ましく、１５０μｍがより好ましい。カバーフィルム３５ａの平均厚さが上記下限未満である場合、導電パターン３２の保護が不十分となるおそれがあると共に、カバーフィルム３５ａに絶縁性が求められる場合には絶縁性が不十分となるおそれがある。一方、カバーフィルム３５ａの平均厚さが上記上限を超える場合、導電パターン３２の保護効果の上積みが少なくなるおそれがあると共に、カバーフィルム３５ａの可撓性が不十分となるおそれがある。
【００５５】
カバーフィルム接着層３５ｂを構成する接着剤としては、特に限定されるものではないが、柔軟性や耐熱性に優れたものが好ましい。かかる接着剤としては、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド、ポリエステル、フェノール樹脂、ポリウレタン、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリアミドイミド等の各種の樹脂系接着剤が挙げられる。
【００５６】
カバーフィルム接着層３５ｂの平均厚さの下限としては、５μｍが好ましく、１０μｍがより好ましい。また、カバーフィルム接着層３５ｂの平均厚さの上限としては、５０μｍが好ましく、４０μｍがより好ましい。カバーフィルム接着層３５ｂの平均厚さが上記下限未満である場合、カバーレイ３５の導電パターン３２に対する接着強度が不十分となるおそれがある。一方、カバーフィルム接着層３５ｂの平均厚さが上記上限を超える場合、フレキシブルプリント配線板３０が無用に厚くなるおそれがある。
【００５７】
給電モジュール１０は、充電時に上記絶縁フィルム３１の表面が上記凸部１２の底面と略平行となるように上記台座部１１の内部に配設される。また、給電モジュール１０は、充電時にコイル状回路３２ａが絶縁フィルム３１よりも受電モジュール２０のフレキシブルプリント配線板４０に近い面側となるように配設するとよい。このように給電モジュール１０を配設することで、絶縁フィルム３１が電力伝送時に給電モジュール１０と受電モジュール２０との間の遮蔽物とならず、電力伝送効率の低下を抑止できる。
【００５８】
給電モジュール１０のフレキシブルプリント配線板３０の表面と台座部１１の上面との平均距離の下限としては、０．５ｍｍが好ましく、１ｍｍがより好ましい。一方、当該フレキシブルプリント配線板３０の表面と台座部１１の上面との平均距離の上限としては、５ｍｍが好ましく、３ｍｍがより好ましい。当該フレキシブルプリント配線板３０の表面と台座部１１の上面との平均距離が上記下限未満である場合、給電モジュール１０を覆う台座部１１の肉厚が薄くなり過ぎるため、充電デバイス１が強度不足となるおそれがある。逆に、当該フレキシブルプリント配線板３０の表面と台座部１１の上面との平均距離が上記上限を超える場合、給電モジュール１０から受電モジュール２０への電力伝送効率が低下するおそれや電力伝送ができなくなるおそれがある。
【００５９】
＜ウエアラブルデバイス＞
ウエアラブルデバイス２は、中空の円柱状でその一部が半径方向外側に突出している。また、ウエアラブルデバイス２は、充電デバイス１の凸部１２に嵌合する内壁を有する。具体的には、ウエアラブルデバイス２は貫通孔２１を中央に有するリング状である。
【００６０】
また、ウエアラブルデバイス２の上面及び下面は、充電デバイス１の凸部１２と同様の理由で面取りされていてもよい。
【００６１】
ウエアラブルデバイス２の突出部を除く半径方向の厚さは、略一定であるとよい。このようにウエアラブルデバイス２の突出部を除く半径方向の厚さを略一定とすることで、充電時にウエアラブルデバイス２が充電デバイス１により支持される面が充電デバイス１の凸部１２の周囲に比較的均等に配設される。このため嵌合させたウエアラブルデバイス２の姿勢が安定し易い。なお、「略一定である」とは、平均との差分が５％以下であることを意味する。
【００６２】
ウエアラブルデバイス２の材質は、上記凸部１２と同様とできる。
【００６３】
上記ウエアラブルデバイス２の高さ（軸方向長さ）は、その機能や目的に合わせて適宜設計され、例えば６ｍｍ以上５０ｍｍ以下とすることができる。
【００６４】
上記貫通孔２１の直径は、充電デバイス１の凸部１２の直径より大きい。上記貫通孔２１の直径と充電デバイス１の凸部１２の直径との差の下限としては、０．５ｍｍが好ましく、１ｍｍがより好ましい。一方、上記貫通孔２１と凸部１２との直径差の上限としては、２ｍｍが好ましく、１．５ｍｍがより好ましい。上記貫通孔２１と凸部１２との直径差が上記下限未満である場合、充電デバイス１とウエアラブルデバイス２との嵌合及び離脱が困難となるおそれがある。逆に、上記貫通孔２１と凸部１２との直径差が上記上限を超える場合、充電デバイス１とウエアラブルデバイス２とを嵌合した際の遊びが大き過ぎ、後述する給電モジュール１０と受電モジュール２０との対向位置にズレを生じ、十分な電力伝送が行えないおそれがある。
【００６５】
＜受電モジュール＞
受電モジュール２０は、ウエアラブルデバイス２の内部に付設され、図５に示すようなフレキシブルプリント配線板４０を備える。
【００６６】
受電モジュール２０の付設方法は、特に限定されない。例えば、ウエアラブルデバイス２を別の板材から底面を構成する中空構造とし、この別の板材の上面に受電モジュール２０を付設してから、この板材をウエアラブルデバイス２に接着剤やビス等で固定する方法や、ウエアラブルデバイス２を成型する際に受電モジュール２０を埋め込む方法等を挙げることができる。
【００６７】
＜フレキシブルプリント配線板＞
フレキシブルプリント配線板４０は、コイル状回路３２ａが構成されるコイル領域Ｘを有する。また、フレキシブルプリント配線板４０は、導電パターンが受電を制御する回路を構成する領域（部品領域Ｙ）を有する。さらに、フレキシブルプリント配線板４０は、コイル領域Ｘと部品領域Ｙとを接続する接続領域Ｚを有する。図５において給電モジュール１０のフレキシブルプリント配線板３０と同様の構成要素は同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６８】
（コイル領域）
コイル領域Ｘは、給電モジュール１０のフレキシブルプリント配線板３０のコイル領域Ｘと同様に構成できる。電力伝送効率の観点から給電モジュール１０及び受電モジュール２０は、同一形状のコイル領域Ｘを有するフレキシブルプリント配線板を備えるとよい。
【００６９】
なお、給電モジュール１０のフレキシブルプリント配線板３０のコイル状回路３２ａ及び受電モジュール２０のフレキシブルプリント配線板４０のコイル状回路３２ａの導体の平均幅、導体間ピッチ及び巻数は、給電モジュール１０及び受電モジュール２０のインダクタンスが共振周波数や電流が所望の値となるように調整するとよい。すなわち、給電モジュール１０と受電モジュール２０とで、コイル状回路３２ａの導体の平均幅、導体間ピッチ及び巻数は異なる値となってもよい。
【００７０】
（部品領域）
部品領域Ｙには、受電を制御するための電子部品が実装され、導電パターンにより上記電子部品が接続される。
【００７１】
上記電子部品は、電気的に機能する部品であり、例えばコネクター、抵抗、キャパシタ、センサ、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等を含む。特に、製品の一層の小型化を可能とするため、電子部品として部品領域Ｙに電力制御等をするＩＣなどの制御回路を組み込むとよい。
【００７２】
部品領域Ｙはウエアラブルデバイス２の突出部に配設されている。このように部品領域Ｙを湾曲していない上記突出部に配設することで、部品領域Ｙの電子部品を湾曲して配設する必要がないため、上記電子部品に対して可撓性を不要とできる。このため、部品領域Ｙの部品等に対する設計制約の増加を抑止できる。
【００７３】
（接続領域）
接続領域Ｚは、コイル領域Ｘと部品領域Ｙとに連結され、導電パターンがコイル領域Ｘと部品領域Ｙとの回路間を電気的に接続する領域である。
【００７４】
コイル領域Ｘ、部品領域Ｙ、及び接続領域Ｚは、１枚のフレキシブルプリント配線板上に設けてもよいが、領域毎に異なるフレキシブルプリント配線板を用いてもよい。１枚のフレキシブルプリント配線板で構成する場合、フレキシブルプリント配線板の立体的な曲折により、コイル領域Ｘ、部品領域Ｙ、及び接続領域Ｚを構成することができる。また、各領域を異なるフレキシブルプリント配線板で構成する場合、フレキシブルプリント配線板間の接続方法としては、公知の方法を用いることができる。このような公知の方法としては、例えばバンプ接続、金属ペーストの焼成、異方性導電膜を用いた圧着、導体の溶接等を挙げることができる。
【００７５】
受電モジュール２０は、上記貫通孔２１を取り囲み、かつフレキシブルプリント配線板４０の絶縁フィルムの表面がウエアラブルデバイス２の底面と略平行となるように上記ウエアラブルデバイス２の内部に配設される。また、受電モジュール２０は、充電時にコイル状回路３２ａが絶縁フィルム３１よりも給電モジュール１０のフレキシブルプリント配線板４０に近い面側となるように配設するとよい。このように受電モジュール２０を配設することで、絶縁フィルムが電力伝送時に給電モジュール１０と受電モジュール２０との間の遮蔽物とならず、電力伝送効率の低下を抑止できる。
【００７６】
受電モジュール２０のフレキシブルプリント配線板４０の表面とウエアラブルデバイス２の底面との平均距離の下限としては、０．５ｍｍが好ましく、１ｍｍがより好ましい。一方、当該フレキシブルプリント配線板４０の表面とウエアラブルデバイス２の底面との平均距離の上限としては、５ｍｍが好ましく、３ｍｍがより好ましい。当該フレキシブルプリント配線板４０の表面とウエアラブルデバイス２の底面との平均距離が上記下限未満である場合、受電モジュール２０を覆うウエアラブルデバイス２の肉厚が薄くなり過ぎるため、ウエアラブルデバイス２が強度不足となるおそれがある。逆に、当該フレキシブルプリント配線板４０の表面とウエアラブルデバイス２の底面との平均距離が上記上限を超える場合、給電モジュール１０から受電モジュール２０への電力伝送効率が低下するおそれがある。
【００７７】
上記給電モジュール１０のフレキシブルプリント配線板３０のコイル領域Ｘと上記受電モジュール２０のフレキシブルプリント配線板４０のコイル領域Ｘとは、充電時に対向するよう構成されている。従って、受電モジュール２０のコイル状回路３２ａは、充電時に給電モジュール１０のコイル状回路３２ａが発生する磁束を受け取ることで電流を発生できる。発生した電流は受電制御回路によりこの受電モジュール２０が搭載されているウエアラブルデバイス２の電力として利用される。
【００７８】
充電時に受電モジュール２０のフレキシブルプリント配線板４０の表面は、凸部１２の中心軸と略垂直であるとよい。このように充電時に受電モジュール２０のフレキシブルプリント配線板４０の表面を凸部１２の中心軸と略垂直とすることで、受電モジュール２０は給電モジュール１０が発生する磁束を効率的に受け取ることができ、電力伝送効率が高まる。ここで「フレキシブルプリント配線板の表面が凸部の中心軸と略垂直である」とは、フレキシブルプリント配線板の表面と凸部の中心軸のなす角度が９０°±５°であることを意味する。
【００７９】
また、電力伝送効率の観点から、充電時の給電モジュール１０のフレキシブルプリント配線板３０のコイル領域Ｘと受電モジュール２０のフレキシブルプリント配線板４０のコイル領域Ｘとの平均距離は小さい方がよい。具体的には、充電時の上記コイル領域間の平均距離の上限としては、１０ｍｍが好ましく、６ｍｍがさらに好ましい。一方、充電時の上記コイル領域間の平均距離の下限としては、１ｍｍが好ましく、２ｍｍがより好ましい。充電時の上記コイル領域間の平均距離が上記下限未満である場合、充電デバイス１が給電モジュール１０を覆う台座部１１やウエアラブルデバイス２が受電モジュール２０を覆うウエアラブルデバイス２の肉厚が薄くなり過ぎるため、充電デバイス１やウエアラブルデバイス２が強度不足となるおそれがある。ここで、「コイル領域間の平均距離」とは、一方のコイル領域の中心点と他方のコイル領域の中心点との一方のコイル領域の中心軸方向の距離である。
【００８０】
充電時の受電モジュール２０のコイル領域Ｘにおける給電モジュール１０のコイル領域Ｘの投影面積の割合の下限としては、９０％が好ましく、９５％がより好ましい。上記投影面積の割合が上記下限未満である場合、電力伝送効率が低下するおそれがある。ここで、「受電モジュールのコイル領域における給電モジュールのコイル領域の投影面積の割合」とは、受電モジュールのコイル領域面積に対する受電モジュールのコイル領域に重複する給電モジュールの投影領域の面積の比である。
【００８１】
＜フレキシブルプリント配線板の製造方法＞
当該フレキシブルプリント配線板３０、４０は、導電パターン形成工程、カバーレイ積層工程及び磁性体層積層工程を備える製造方法によって容易かつ確実に製造できる。
【００８２】
（導電パターン形成工程）
まず、導電パターン形成工程において、絶縁フィルム３１に導電材料を積層して導電パターン３２を形成する。導電パターン３２のコイル状回路３２ａの平面形状は、導電性材料の積層方法等に応じて適当な方法により形成できる。例えば絶縁フィルム３１に積層した金属膜にマスキングを施してエッチングすることで、コイル状回路３２ａを形成できる。この金属膜の形成方法は、例えば金属箔等を絶縁フィルム３１に接着剤等により貼り着けてもよく、絶縁フィルム３１に金属を蒸着して形成してもよい。また、導電パターン３２を導電性ペーストで形成する場合には、印刷技術によってコイル状回路３２ａを形成できる。
【００８３】
（カバーレイ積層工程）
次に、カバーレイ積層工程において、導電パターン３２の表面にカバーレイ３５を積層する。具体的には、カバーレイ３５は、導電パターン３２にカバーフィルム接着層３５ｂを介してカバーフィルム３５ａを貼り着けることで形成できる。
【００８４】
（磁性体層積層工程）
最後に、磁性体層積層工程において、絶縁フィルム３１の裏面に磁性体層３３を積層する。具体的には、磁性体層３３は、絶縁フィルム３１に磁性体接着層３４を介して磁性体シートを貼り着けることで形成できる。
【００８５】
以上のようにして製造された当該フレキシブルプリント配線板３０、４０は、充電デバイス１及びウエアラブルデバイス２に固定され、それぞれの制御回路と接続され、当該非接触充電システムを構成することができる。
【００８６】
＜使用方法＞
次に、当該非接触充電システムの使用方法について説明する。
【００８７】
当該非接触充電システムでは、例えば受電モジュール２０を付設したウエアラブルデバイス２に対して充電デバイス１の給電モジュール１０から電力伝送を行う。
【００８８】
当該非接触充電システムによる給電では、まずウエアラブルデバイス２をウエアラブルデバイス２の貫通孔２１が充電デバイス１の凸部１２に嵌合するように台座部１１の上面に載置する。このとき、図３に示すように給電モジュール１０のコイル領域Ｘと受電モジュール２０のコイル領域Ｘとが対向する。
【００８９】
ウエアラブルデバイス２の載置後、電流供給回路により給電モジュール１０のコイル状回路３２ａに電流を供給する。これにより給電モジュール１０のコイル状回路３２ａに磁束が発生し、この磁束が対向する受電モジュール２０のコイル状回路３２ａを貫通する。磁束が貫通した受電モジュール２０のコイル状回路３２ａには、この磁束を打ち消す磁束を生成するための電流が発生し、この電流により例えばウエアラブルデバイス２内の充電池に給電が行われる。
【００９０】
＜利点＞
当該非接触充電システムは、給電モジュール１０及び受電モジュール２０がコイル領域Ｘを有するフレキシブルプリント配線板３０、４０を備える。フレキシブルプリント配線板３０、４０は薄膜化及び微細化が可能であり、かつ曲折により湾曲面に配設できるため、当該非接触充電システムは、給電モジュール１０及び受電モジュール２０の小型化が容易である。従って、当該非接触充電システムは、ウエアラブルデバイス２に適用が容易である。さらに、当該非接触充電システムは、上記コイル領域Ｘが円環状であるので、中央の空間が磁界の通り道となり、給電モジュール１０及び受電モジュール２０のコイルの回路長や導体面積に対してインダクタンスを大きくできる。従って、給電モジュール１０及び受電モジュール２０がコイル領域Ｘを有する当該フレキシブルプリント配線板３０、４０を備える当該非接触充電システムは、ウエアラブルデバイスへの適用が容易である。
【００９１】
［その他の実施形態］
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【００９２】
上記実施形態では、コイル状回路が渦巻き状の導電パターンである場合を説明したが、コイル状回路の導電パターンはこれに限られない。例えば、給電モジュール及び受電モジュールのコイル状回路のいずれか一方又は両方について、導電パターンを多層とし、ソレノイド回路を構成してもよい。
【００９３】
また、上記実施形態では、部品領域をウエアラブルデバイスの突出部に配設したが、ウエアラブルデバイスの突出部以外の上面や底面に配設してもよい。
【００９４】
上記実施形態では、ウエアラブルデバイスが中央に貫通孔を有し、この貫通孔と凸部が嵌合する場合を説明したが、この凸部が嵌合する部分は、貫通孔でなくともよく、例えば凹部であってもよい。
【００９５】
また、上記貫通孔及び凸部の平面形状は、充電デバイスとウエアラブルデバイスとが嵌合できる限り、円でなくともよい。例えば上記平面形状は、楕円状や多角形状であってもよい。
【００９６】
また、上記実施形態では、充電デバイスの台座部の平面形状が円である場合を説明したが、上記平面形状が他の形状、例えば楕円や方形状等であってもよい。
【００９７】
さらに、充電デバイスの凸部は必須ではなく、充電時に上記給電モジュールのフレキシブルプリント配線板のコイル領域と上記受電モジュールのフレキシブルプリント配線板のコイル領域とが対向できる限り、その形状は特に限定されない。例えば平面上にウエアラブルデバイスを配設すべき場所が印刷されていてもよい。
【００９８】
上記実施形態では、フレキシブルプリント配線板が、絶縁フィルムの裏面側に強磁性材料を含む磁性体層を備える場合を説明したが、上記磁性体層は必須の構成要件ではなく、磁性体層を含まないフレキシブルプリント配線板も本発明の意図するところである。
【００９９】
上記実施形態ではフレキシブルプリント配線板の絶縁フィルムの一方の面に導電パターンを備える場合を説明したが、フレキシブルプリント配線板が導電パターンを絶縁フィルムの両面に備えてもよい。すなわち、図６に示すようにフレキシブルプリント配線板５０のコイル領域が、絶縁フィルム３１の一方の面側に積層され第１コイル状回路５１ａを構成する第１導電パターン５１と、上記絶縁フィルム３１の第１導電パターン５１とは反対の面側に積層され第２コイル状回路５２ａを構成する第２導電パターン５２とを有し、上記第１導電パターン５１と上記第２導電パターン５２とがスルーホール５３により電気的に接続されていてもよい。このように当該フレキシブルプリント配線板５０が上記導電パターンを上記絶縁フィルムの両面に備えることにより、当該フレキシブルプリント配線板５０の大きさの増加を抑止しつつ、インダクタンスを調整することができる。なお、スルーホール５３は貫通孔にメッキを施すことで形成できる。また、銀ペースト、銅ペースト等の導電ペーストを貫通孔に注入して加熱硬化させて形成してもよい。
【０１００】
さらに、当該フレキシブルプリント配線板は絶縁フィルムを介して配設され、少なくともコイル状回路を構成する円環状のコイル領域を有する２以上の導電パターンをさらに有し、上記導電パターン間がスルーホールにより電気的に接続してもよい。すなわち、上記実施形態ではフレキシブルプリント配線板の絶縁フィルムの一方の面に導電パターンを備える場合を説明したが、この導電パターンに加え、例えば上記絶縁フィルムの反対側の面に第２の導電パターンを有し、上記第２導電パターンの上記絶縁フィルムとは反対側の面にさらに絶縁フィルムを介して第３の導電パターンを有する構成としてもよい。この第２導電パターン及び第３導電パターンはコイル状回路を構成する円環状のコイル領域を有し、導電パターン間がスルーホールにより電気的に接続される。このような構成とすることで、当該フレキシブルプリント配線板は大きさの増加を抑止しつつ、インダクタンスをさらに大きくすることができる。なお、この構成は、合計で３つの導電パターンを有するが、当該フレキシブルプリント配線板は、合計で４つ以上の導電パターンを有する構成とすることもできる。
【０１０１】
また、絶縁フィルムの一方の面に導電パターンを備えるフレキシブルプリント配線板を２枚用意し、その裏面同士を磁性体層を挟んで磁性体接着層を介して接着することでフレキシブルプリント配線板のコイル領域を構成してもよい。このような構成とすることで、磁性体によるインダクタンスの増大効果と、給電モジュール及び受電モジュールの大きさの増加を抑止しつつ、インダクタンスを調整する効果とを同時に実現することができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１  充電デバイス
２  ウエアラブルデバイス
１０  給電モジュール
１１  台座部
１２  凸部
２０  受電モジュール
２１  貫通孔
３０、４０  フレキシブルプリント配線板
３１  絶縁フィルム
３２  導電パターン
３２ａ  コイル状回路
３３  磁性体層
３４  磁性体接着層
３５  カバーレイ
３５ａ  カバーフィルム
３５ｂ  カバーフィルム接着層
５１  第１導電パターン
５２  第２導電パターン
５１ａ  第１コイル状回路
５２ａ  第２コイル状回路
５３  スルーホール
Ｘ  コイル領域
Ｙ  部品領域
Ｚ  接続領域
【図１Ａ】
2017047498.tif 000003
【図１Ｂ】
2017047498.tif 000004
【図２Ａ】
2017047498.tif 000005
【図２Ｂ】
2017047498.tif 000006
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
2017047498.tif 000010
【図６】
2017047498.tif 000011
【国際調査報告】
2017047498.tif 000012
2017047498.tif 000013
2017047498.tif 000014
2017047498.tif 000015