可撓性センサモジュール
【課題】本発明は生産性の良好な発電装置付可撓性モジュールを提供することを目的とするものである。
【解決手段】本発明は、この課題を解決するためにフレキシブル配線基板８ａの上に搭載されるとともに剛性を有するプリント基板８ｂとを備え、センサ５ａはフレキシブル配線基板８ａの下面側に装着され、フレキシブル配線基板８ａには、プリント基板８ｂと接続される接続領域１１ａと、この接続領域１１ａと隣接して形成されるとともに、プリント基板８ｂとフレキシブル配線基板８ａとを互いに非接続とすることによりフレキシブル配線基板８ａがプリント基板８ｂから遊離自在に設けられた遊離可能領域１１ｂとを有し、センサ５ａは遊離可能領域１１ｂに装着されたので容易に実装ができるとともに、センサ５ａはしっかりと測定対象へと接触できる。
【解決手段】本発明は、この課題を解決するためにフレキシブル配線基板８ａの上に搭載されるとともに剛性を有するプリント基板８ｂとを備え、センサ５ａはフレキシブル配線基板８ａの下面側に装着され、フレキシブル配線基板８ａには、プリント基板８ｂと接続される接続領域１１ａと、この接続領域１１ａと隣接して形成されるとともに、プリント基板８ｂとフレキシブル配線基板８ａとを互いに非接続とすることによりフレキシブル配線基板８ａがプリント基板８ｂから遊離自在に設けられた遊離可能領域１１ｂとを有し、センサ５ａは遊離可能領域１１ｂに装着されたので容易に実装ができるとともに、センサ５ａはしっかりと測定対象へと接触できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象に装着され、測定対象の情報を検知する可撓性センサモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来のセンサモジュールについて説明する。従来の可撓性センサモジュールは、片面のフレキシブル基板上に、アンテナ、バッテリ、信号処理回路や温度センサが搭載され、これらが保護膜で覆われた構成である。
【０００３】
このように構成された可撓性センサモジュールは増粘剤などによって、例えば人体に直接貼り付けられ、信号処理回路が温度センサで検知した体温の信号を送信信号へと変換し、アンテナを介して外部の監視装置へと送信するものである。なお、これらの温度センサや信号処理回路は、バッテリから供給される電源電圧によって駆動される。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平９−２０１３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら従来の可撓性センサモジュールでは、フレキシブル基板上に信号処理回路や温度センサが構成されている。つまり、これらの部品をフレキシブル基板上に実装する必要があるが、汎用の実装機などでの実装が困難であり、生産性が悪いという課題を有していた。
【０００６】
そこで本発明は、この問題を解決したもので、汎用の実装機などで容易に実装でき、生産性の良好な可撓性センサモジュールを提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するためにフレキシブル配線基板と、このフレキシブル配線基板の上に搭載されるとともに剛性を有するプリント基板とから構成され、センサがフレキシブル配線基板の下面側に装着されるものである。そしてこのフレキシブル配線基板には、前記プリント基板に接続される接続領域と、少なくともこの接続領域と前記フレキシブル配線基板の一方の外周端との間に設けられた遊離可能領域とを設け、前記遊離可能領域は前記プリント基板から遊離可能とし、前記センサは前記遊離可能領域に装着されるものである。これにより初期の目的を達成することができる。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように本発明によれば、フレキシブル配線基板と、このフレキシブル配線基板の上に搭載されるとともに剛性を有するプリント基板と、このプリント基板の上面に装着された複数個の電子部品によって構成される信号処理回路と、この信号処理回路に対し検知した情報を出力するセンサとを備え、測定対象に直接装着され、前記測定対象の情報を検知する可撓性センサモジュールにおいて、前記センサは前記フレキシブル配線基板の下面側に装着され、前記フレキシブル配線基板には、前記プリント基板に接続された接続領域と、少なくともこの接続領域と前記フレキシブル配線基板の一方の外周端との間に設けられた遊離可能領域とを設けることによって、前記遊離可能領域では前記プリント基板から遊離可能とし、前記センサは前記遊離可能領域に装着された可撓性センサモジュールである。
【０００９】
これにより、センサをフレキシブル配線基板の下面に実装するときには、センサが装着される位置では、フレキシブル配線基板とプリント基板とが重ね合わされた構造となるので、剛性は高くなる。従って、センサの実装はあたかも剛性を有した基板に実装すると同じように実装することができるので、汎用の実装機などで容易に実装が可能となる。したがって、非常に生産性の良好な可撓性センサモジュールを実現できる。
【００１０】
また、前記センサはフレキシブル配線基板における遊離可能領域に装着されるので、装着対象の形状や、動きなどによらず、可撓性センサモジュールを装着対象に対してしっかりと密着させることができる。従って、センサを測定対象との間に間隔を設けた場合においてはその間隔の変化を小さくできる。またセンサを測定対象へ接触させたような場合においては、センサを確実に測定対象へと接触させることができる。これにより、精度よく検知することができる。さらに、装着対象を人体としたような場合、可撓性センサモジュールの装着に対する違和感を少なくするとともに、行動への妨げを少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（実施の形態１）
以下、本実施の形態における可撓性センサモジュール（以降センサモジュール１という）について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施の形態におけるセンサモジュールの側面断面図であり、図２は、同下面図である。本実施の形態におけるセンサモジュール１は、測定対象に装着されて、規定の情報を検知し、その検知情報を親機（図示なし）へ送信するものである。そのためにセンサモジュール１は、装着部材によって、測定対象へ装着される構成となっている。なお、本実施の形態におけるセンサモジュール１では、装着部材としてセンサモジュール１の測定対象と面する側（図１における下面側）に増粘剤３が形成されている。なお、装着部材はこれに限られるものではなく、例えばセンサモジュール１よりも大きく、かつ下面側に増粘剤３が塗布された樹脂シートとしても良い。この場合、センサモジュール１の上からこの樹脂シートを貼り付けるようにして測定対象へ貼り付けられる。
【００１２】
ここで、本実施の形態のセンサモジュール１における測定対象は人体であり、人体に貼り付けてさまざまな人体情報を検知するものである。そこで、人体や衣服などへ直接貼り付ける場合には、増粘剤３の表面にあらかじめ設けられた剥離紙（図示なし）を剥がし、増粘剤３によってセンサモジュール１を貼り付ける。また、例えば皮膚が弱く増粘剤によるかぶれなどがあるように、人体や衣服へ直接貼り付けられないような場合、剥離紙は剥がさず（あるいはあらかじめ増粘剤３のないセンサモジュール１を準備し）、センサモジュール１に帯状（あるいは紐状など）の装着具を装着し、この装着具によってセンサモジュール１を測定対象へ装着する。
【００１３】
図３は、本実施の形態におけるセンサモジュール１の回路ブロック図である。では図３を用いて、本実施の形態におけるセンサモジュール１の回路について詳細に説明する。センサモジュール１には、信号処理部５と、この信号処理部５へ電源電圧を供給する発電ブロック６と、信号処理部５の出力（あるいは入出力、または入力）に接続されたアンテナ７とを有している。ここで信号処理部５には、人体の人体情報を検知するセンサ５ａと、このセンサで検知された情報を送信信号へと変換する信号処理回路５ｂと、これらのセンサ５ａや信号処理回路５ｂを駆動制御するための駆動回路５ｃとを有している。
【００１４】
本実施の形態におけるセンサ５ａは人体の体温を測定する温度センサとしているが、これに限らず脈拍や動作など他の生体情報を検知するセンサであっても良い。また、本実施の形態では人体に装着して、人体情報を検知しているが、これに限らず人体以外を測定対象としても良い。この場合、それぞれの測定対象に応じ、種々の情報を検知するためのセンサが適宜設けられる。
【００１５】
次に、図１、図２を用いて、本実施の形態におけるセンサモジュール１の構成を説明する。基板８は、フレキシブル配線基板８ａと剛性を有するプリント基板８ｂとから形成されている。本実施の形態では、フレキシブル配線基板８ａの両端部近傍上にガラス基材エポキシ樹脂系のプリント基板８ｂが搭載された構成としている。そしてこの構成により、基板８には、フレキシブル配線基板８ａ単独の可撓性領域９と、フレキシブル配線基板８ａ上にプリント基板８ｂが搭載された剛性領域１０とが形成される。
【００１６】
この剛性領域１０の一部分には、フレキシブル配線基板８ａとプリント基板８ｂとが接続された接続領域１１ａを有する。この接続領域１１ａでは、はんだや導電性接着剤などのような導電部材によって、フレキシブル配線基板８ａとプリント基板８ｂとが接続される。そして剛性領域１０において接続領域１１ａに隣接した領域には、遊離可能領域１１ｂが形成される。この遊離可能領域１１ｂでは、プリント基板８ｂとフレキシブル配線基板８ａとは接続されておらず、遊離可能となる。具体的には、フレキシブル配線基板８ａおよびプリント基板８ｂの幅方向（図２において上下方向）において全体がプリント基板８ｂに対して非接続とするものである。これによって、フレキシブル配線基板８ａの遊離可能領域１１ｂは、プリント基板８ｂから自在に遊離することができることとなる。
【００１７】
そしてこのように構成された剛性領域１０には、信号処理部５が形成されている。本実施の形態では、信号処理回路５ｂや駆動回路５ｃなどを構成する半導体素子１２や電子部品１３が、プリント基板８ｂの上面側に装着されている。また、センサ５ａはフレキシブル配線基板８ａの下面側に装着される。ここで半導体素子１２は、いわゆるベアチップであり、プリント基板８ｂへフリップチップ実装されている。一方、電子部品１３やセンサ５ａは、クリーム半田や導電性の接着剤などによって装着される。
【００１８】
本実施の形態では、半導体素子１２のプリント基板８ｂへの実装は、異方性導電フィルム（いわゆるＡＣＦ）により行われているが、これは異方性導電ペーストや非導電性フィルムや非導電性ペーストなどによる接続でも良い。このように、剛性領域１０であるプリント基板８ｂ上に信号処理回路５ｂや駆動回路５ｃが形成されるので、電子部品１３や半導体素子１２は汎用の実装機などで容易に実装が可能となる。したがって、非常に生産性の良好なセンサモジュール１を実現できる。また、半導体素子１２が剛性領域１０にフリップチップ実装されるので、半導体素子１２をプリント基板８ｂにしっかりと圧接できる。したがって、半導体素子１２とプリント基板８ｂとの間の接続の信頼性を高くできる。
【００１９】
一方可撓性領域９には、発電ブロック６とアンテナ７とが形成されている。本実施の形態では、アンテナ７にはプリントアンテナを用いているので、フレキシブル配線基板８ａ上に形成した。しかし、アンテナ７に例えば空芯コイルなどを用いる場合には、これもプリント基板８ｂ上に搭載する。
【００２０】
では次に発電ブロック６について詳細に説明する。本実施の形態における発電ブロック６は色素増感型の太陽電池であり、フレキシブル配線基板８ａにおける可撓性領域９上に形成されている。この少なくともフレキシブル配線基板８ａの上面には銅箔によるパターンが配線され、可撓性領域９のほぼ中央部には、銅箔によって太陽電池の一方の電極（図示せず）が形成されている。そして太陽電池の他方の電極１４は、フレキシブル配線基板８ａにおける可撓性領域９の上方に配置される。この他方の電極１４とフレキシブル配線基板８ａとの間の接続は、スペーサ１５によって行われ、このスペーサ１５に設けられた孔１５ａは電解液によって満たされている。すなわち、電解液はフレキシブル配線基板８ａとスペーサ１５と電極１４とによって囲まれ、完全に密封された状態となる。
【００２１】
このとき、電源ブロック６の可撓性を失わないようにするため、スペーサ１５や電極１４にもＰＥＴなどのような可撓性を有した基材が用いられる。このように色素増感型の太陽電池は、可撓性を有した材料で形成し易いので、可撓性を有したセンサモジュール１を実現し易くなる。また、色素増感型の太陽電池は、一般的に構造や製造が容易であり、低価格なセンサモジュール１を実現できる。本実施の形態は、発電ブロック６は色素増感型の太陽電池としたが、これは例えばシリコンアモルファスによる太陽電池や、燃料電池などでも良く、可撓性を有した発電手段であれば良い。
【００２２】
以上のような構成によって、センサ５ａは剛体領域に搭載されることとなる。つまり、センサ５ａをフレキシブル配線基板８ａへ実装する工程において、センサ５ａは剛体領域上に装着されることとなる。つまりこの実装工程において、センサ５ａが実装される箇所では、剛性を有したプリント基板８ｂ上にフレキシブル配線基板８ａが重ねられた状態となる。これにより、プリント基板８ｂが受けとして作用し、センサ５ａはあたかも硬い基板に実装するかのごとくに実装することができる。したがって、センサ５ａの実装は汎用の実装機で容易に実装することができるので、非常に生産性の良好なセンサモジュール１を実現することができる。
【００２３】
また、センサ５ａは剛性領域１０におけるフレキシブル配線基板８ａの下面（センサモジュール１の人体への貼り付け面側）に搭載される。したがって、センサ５ａは直接肌などの測定対象へ接触させることができるので、精度の良い検知が可能となる。
【００２４】
さらにフレキシブル配線基板８ａには遊離可能領域１１ｂが形成されているので、センサモジュール１を被検査対象へ貼り付けた場合、フレキシブル配線基板８ａがプリント基板８ｂより遊離し、測定対象に沿った状態で貼り付けられることとなる。そして、この遊離可能領域１１ｂにセンサ５ａが装着されているので、例えセンサモジュール１の装着場所の形状が湾曲し、その局率半径が小さくても、センサ５ａを確実に測定対象の表面に接触させることができる。
【００２５】
つまり、センサ５ａを実装する時には、剛性を有したプリント基板８ｂがフレキシブル配線基板８ａの受けとしての働きをし、測定対象へ貼り付けられたときには、測定対象へ貼り付けられるフレキシブル配線基板８ａから遊離し、センサモジュール１の装着（センサ５ａの接触）を妨げなくできる。
【００２６】
そしてさらにセンサ５ａにおいて肌と接触する部分は増粘剤３が塗布されず、増粘剤３の不形成部３ａとすることで、センサ５ａを直接肌などの測定対象へ直接接触させることもできるので、精度の良い検知が可能となる。
【００２７】
それに加えて、色素増感太陽電池が設けられているので、別途バッテリの装着や交換、あるいは有線ケーブルなどによる電源供給などの必要がない。また、フレキシブル配線基板８ａの可撓性領域９上に色素増感太陽電池が形成されるので、センサモジュール１を貼り付ける場所の形状や、動きなどによらず、センサモジュール１をしっかりと装着することができる。従って、センサ５ａと測定対象との間の距離などの変化も小さく、あるいは確実に測定対象へ接触させて測定することも可能となるので、精度のよい検知を行うことができる。さらに、発電ブロック６が可撓性領域９に形成されているので、センサモジュール１の装着に対する違和感を少なくするとともに、行動への妨げを少なくすることができる。
【００２８】
なお本実施の形態における剛性領域１０の端部近傍には、装着具が取り付けられる装着具固定部が形成される。これにより、装着具固定部が剛性領域１０に設けられるので、装着具の取り付け部の破壊などが生じ難くなり、長期にセンサモジュール１をしっかりと装着することができる。
【００２９】
なお本実施の形態では可撓性領域９の両側に剛性領域１０を設け、これら両方の剛性領域１０の両端部近傍に装着具固定部が形成されている。本実施の形態において、一方の装着具固定部はプリント基板８ｂがフレキシブル配線基板８ａから突出した位置に設けられている。そして他方の装着具固定部は、プリント基板８ｂとフレキシブル配線基板８ａのそれぞれの端部近傍に形成されている。
【００３０】
そして本実施の形態における装着具固定部は、一方のプリント基板８ｂを貫通した孔１６ａと他方のプリント基板８ｂを貫通する孔１６ｂと、遊離可能領域１１ｂにおけるフレキシブル配線基板８ａと増粘剤３ならびに剥離紙とを貫通する孔１６ｃである。そしてこの孔１６ａへ装着具の一方を取り付け、他方を孔１６ｂのみ（あるいは１６ｃのみ、または孔１６ｂと１６ｃ両方）へと取り付けることで、帯や紐などを用いて腕などの部位へ装着することができる。このとき孔１６ａや孔１６ｂは剛性領域１０に設けられているので、たとえ帯や紐などを取り付けても孔１６ａや孔１６ｂに亀裂などが生じにくくなり、センサモジュール１をしっかりと装着することができる。また、装着具を孔１６ａと１６ｃとへ固定した場合、孔１６ｃがフレキシブル配線基板８ａの遊離可能領域１１ｂに設けられているので、測定対象の形状に沿って貼り付けることができ、またその動きにも良好に追従できる。したがって、測定対象の形状や動きにかかわらず、センサ５ａを確実に測定対象へ接触させることができるので、非常に精度の高い検知ができる。
【００３１】
なお、装着具ならびに装着具固定部の形態は本実施の形態に限るものではなく、例えば孔１６に代えてプリント基板８ｂの端部よりＴ字状の切り込みを設けても良い。あるいは、装着具側にクリップのような保持具が設けられているような場合、装着具固定部としては、保持具で挟まれるために電子部品１３や半導体素子１２が装着されない領域が形成される。ここで本実施の形態では、発電ブロック６が形成されているが、このような可撓性領域９を有していないようなセンサモジュールに対して用いてもよい。この場合、本実施の形態と同様に接続領域１１ａと遊離可能領域１１ｂとを設ける。そして装着具固定部は電子部品１３が搭載された側（図２にて右側）の剛性領域１０内に設ける。
【００３２】
また、本実施の形態では可撓性領域９の両側に剛性領域１０を設けたが、電子部品１３や半導体素子１２が一方の剛性領域１０にのみ集中して装着される場合、剛性領域１０は電子部品１３を搭載される側一方のみとしても良い。この場合、可撓性領域９（図１においてはフレキシブル配線基板８ａの左側）の端部近傍に装着具固定部を形成する。この場合、剛性領域１０が小さくなるので、人が装着した場合の違和感を小さくできる。また、帯や紐による装着が不要であるような場合にも、一方（図１において可撓性領域９の左側）の剛性領域１０は削除しても良い。
【００３３】
さらに、剛性領域１０の両側や４方向あるいは剛性領域１０を囲むように可撓性領域９を形成しても良い。この場合、剛性領域１０が３箇所以上設けられるが、このような場合には、少なくとも最も離れた剛性領域１０に対し装着具固定部が形成する。もちろんこの場合も上述のように、可撓性領域９に対して装着具固定部を形成しても良い。
【００３４】
さらに加えて、本実施の形態では可撓性領域９と剛性領域１０との間に幅狭部１７を設けている。この幅狭部１７の幅は、可撓性領域９の幅や剛性領域１０の幅に比べて狭くしている。なお本実施の形態における幅狭部１７は、可撓性領域９のフレキシブル配線基板８ａにおけるプリント基板８ｂとの接合境界にスリット１７ａ（切込み）を設けることによって形成する。これにより、可撓性領域９と剛性領域１０との間の連結は、幅狭部１７によって連結されるので、可撓性領域９の変形が阻害されにくくなる。従って、センサモジュール１をしっかりと測定対象へ貼り付けることができる。なお、本実施の形態では、可撓性領域９の片側にのみスリット１７ａを設けたが、これは両側に設けても良い。また、可撓性領域９の４方向に剛性領域１０を設けてもよく、いずれの場合も可撓性領域９と剛性領域１０とが連結される箇所は幅狭部１７とする。
【００３５】
さらに、本実施の形態ではスリット１７ａは可撓性領域９側に形成したが、これは剛性領域１０側へ形成しても良い。この場合、幅狭部１７においてもプリント基板８ｂが形成されるので、幅狭部１７上に配線された配線パターンなどに加わるストレスを小さくできる。従って、幅狭部１７で配線パターンの切断などが生じにくくなり、信頼性の高いセンサモジュール１を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明にかかるセンサモジュールは、生産性が良好であるという効果を有し、可撓性を有したセンサモジュールに用いると有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施の形態における可撓性センサモジュールの側面断面図
【図２】同、下面図
【図３】同、回路ブロック図
【符号の説明】
【００３８】
５ａ センサ
５ｂ 信号処理回路
８ａ フレキシブル配線基板
８ｂ プリント基板
１１ａ 接続領域
１１ｂ 遊離可能領域
１２ 半導体素子
１３ 電子部品
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象に装着され、測定対象の情報を検知する可撓性センサモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来のセンサモジュールについて説明する。従来の可撓性センサモジュールは、片面のフレキシブル基板上に、アンテナ、バッテリ、信号処理回路や温度センサが搭載され、これらが保護膜で覆われた構成である。
【０００３】
このように構成された可撓性センサモジュールは増粘剤などによって、例えば人体に直接貼り付けられ、信号処理回路が温度センサで検知した体温の信号を送信信号へと変換し、アンテナを介して外部の監視装置へと送信するものである。なお、これらの温度センサや信号処理回路は、バッテリから供給される電源電圧によって駆動される。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平９−２０１３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら従来の可撓性センサモジュールでは、フレキシブル基板上に信号処理回路や温度センサが構成されている。つまり、これらの部品をフレキシブル基板上に実装する必要があるが、汎用の実装機などでの実装が困難であり、生産性が悪いという課題を有していた。
【０００６】
そこで本発明は、この問題を解決したもので、汎用の実装機などで容易に実装でき、生産性の良好な可撓性センサモジュールを提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するためにフレキシブル配線基板と、このフレキシブル配線基板の上に搭載されるとともに剛性を有するプリント基板とから構成され、センサがフレキシブル配線基板の下面側に装着されるものである。そしてこのフレキシブル配線基板には、前記プリント基板に接続される接続領域と、少なくともこの接続領域と前記フレキシブル配線基板の一方の外周端との間に設けられた遊離可能領域とを設け、前記遊離可能領域は前記プリント基板から遊離可能とし、前記センサは前記遊離可能領域に装着されるものである。これにより初期の目的を達成することができる。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように本発明によれば、フレキシブル配線基板と、このフレキシブル配線基板の上に搭載されるとともに剛性を有するプリント基板と、このプリント基板の上面に装着された複数個の電子部品によって構成される信号処理回路と、この信号処理回路に対し検知した情報を出力するセンサとを備え、測定対象に直接装着され、前記測定対象の情報を検知する可撓性センサモジュールにおいて、前記センサは前記フレキシブル配線基板の下面側に装着され、前記フレキシブル配線基板には、前記プリント基板に接続された接続領域と、少なくともこの接続領域と前記フレキシブル配線基板の一方の外周端との間に設けられた遊離可能領域とを設けることによって、前記遊離可能領域では前記プリント基板から遊離可能とし、前記センサは前記遊離可能領域に装着された可撓性センサモジュールである。
【０００９】
これにより、センサをフレキシブル配線基板の下面に実装するときには、センサが装着される位置では、フレキシブル配線基板とプリント基板とが重ね合わされた構造となるので、剛性は高くなる。従って、センサの実装はあたかも剛性を有した基板に実装すると同じように実装することができるので、汎用の実装機などで容易に実装が可能となる。したがって、非常に生産性の良好な可撓性センサモジュールを実現できる。
【００１０】
また、前記センサはフレキシブル配線基板における遊離可能領域に装着されるので、装着対象の形状や、動きなどによらず、可撓性センサモジュールを装着対象に対してしっかりと密着させることができる。従って、センサを測定対象との間に間隔を設けた場合においてはその間隔の変化を小さくできる。またセンサを測定対象へ接触させたような場合においては、センサを確実に測定対象へと接触させることができる。これにより、精度よく検知することができる。さらに、装着対象を人体としたような場合、可撓性センサモジュールの装着に対する違和感を少なくするとともに、行動への妨げを少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（実施の形態１）
以下、本実施の形態における可撓性センサモジュール（以降センサモジュール１という）について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施の形態におけるセンサモジュールの側面断面図であり、図２は、同下面図である。本実施の形態におけるセンサモジュール１は、測定対象に装着されて、規定の情報を検知し、その検知情報を親機（図示なし）へ送信するものである。そのためにセンサモジュール１は、装着部材によって、測定対象へ装着される構成となっている。なお、本実施の形態におけるセンサモジュール１では、装着部材としてセンサモジュール１の測定対象と面する側（図１における下面側）に増粘剤３が形成されている。なお、装着部材はこれに限られるものではなく、例えばセンサモジュール１よりも大きく、かつ下面側に増粘剤３が塗布された樹脂シートとしても良い。この場合、センサモジュール１の上からこの樹脂シートを貼り付けるようにして測定対象へ貼り付けられる。
【００１２】
ここで、本実施の形態のセンサモジュール１における測定対象は人体であり、人体に貼り付けてさまざまな人体情報を検知するものである。そこで、人体や衣服などへ直接貼り付ける場合には、増粘剤３の表面にあらかじめ設けられた剥離紙（図示なし）を剥がし、増粘剤３によってセンサモジュール１を貼り付ける。また、例えば皮膚が弱く増粘剤によるかぶれなどがあるように、人体や衣服へ直接貼り付けられないような場合、剥離紙は剥がさず（あるいはあらかじめ増粘剤３のないセンサモジュール１を準備し）、センサモジュール１に帯状（あるいは紐状など）の装着具を装着し、この装着具によってセンサモジュール１を測定対象へ装着する。
【００１３】
図３は、本実施の形態におけるセンサモジュール１の回路ブロック図である。では図３を用いて、本実施の形態におけるセンサモジュール１の回路について詳細に説明する。センサモジュール１には、信号処理部５と、この信号処理部５へ電源電圧を供給する発電ブロック６と、信号処理部５の出力（あるいは入出力、または入力）に接続されたアンテナ７とを有している。ここで信号処理部５には、人体の人体情報を検知するセンサ５ａと、このセンサで検知された情報を送信信号へと変換する信号処理回路５ｂと、これらのセンサ５ａや信号処理回路５ｂを駆動制御するための駆動回路５ｃとを有している。
【００１４】
本実施の形態におけるセンサ５ａは人体の体温を測定する温度センサとしているが、これに限らず脈拍や動作など他の生体情報を検知するセンサであっても良い。また、本実施の形態では人体に装着して、人体情報を検知しているが、これに限らず人体以外を測定対象としても良い。この場合、それぞれの測定対象に応じ、種々の情報を検知するためのセンサが適宜設けられる。
【００１５】
次に、図１、図２を用いて、本実施の形態におけるセンサモジュール１の構成を説明する。基板８は、フレキシブル配線基板８ａと剛性を有するプリント基板８ｂとから形成されている。本実施の形態では、フレキシブル配線基板８ａの両端部近傍上にガラス基材エポキシ樹脂系のプリント基板８ｂが搭載された構成としている。そしてこの構成により、基板８には、フレキシブル配線基板８ａ単独の可撓性領域９と、フレキシブル配線基板８ａ上にプリント基板８ｂが搭載された剛性領域１０とが形成される。
【００１６】
この剛性領域１０の一部分には、フレキシブル配線基板８ａとプリント基板８ｂとが接続された接続領域１１ａを有する。この接続領域１１ａでは、はんだや導電性接着剤などのような導電部材によって、フレキシブル配線基板８ａとプリント基板８ｂとが接続される。そして剛性領域１０において接続領域１１ａに隣接した領域には、遊離可能領域１１ｂが形成される。この遊離可能領域１１ｂでは、プリント基板８ｂとフレキシブル配線基板８ａとは接続されておらず、遊離可能となる。具体的には、フレキシブル配線基板８ａおよびプリント基板８ｂの幅方向（図２において上下方向）において全体がプリント基板８ｂに対して非接続とするものである。これによって、フレキシブル配線基板８ａの遊離可能領域１１ｂは、プリント基板８ｂから自在に遊離することができることとなる。
【００１７】
そしてこのように構成された剛性領域１０には、信号処理部５が形成されている。本実施の形態では、信号処理回路５ｂや駆動回路５ｃなどを構成する半導体素子１２や電子部品１３が、プリント基板８ｂの上面側に装着されている。また、センサ５ａはフレキシブル配線基板８ａの下面側に装着される。ここで半導体素子１２は、いわゆるベアチップであり、プリント基板８ｂへフリップチップ実装されている。一方、電子部品１３やセンサ５ａは、クリーム半田や導電性の接着剤などによって装着される。
【００１８】
本実施の形態では、半導体素子１２のプリント基板８ｂへの実装は、異方性導電フィルム（いわゆるＡＣＦ）により行われているが、これは異方性導電ペーストや非導電性フィルムや非導電性ペーストなどによる接続でも良い。このように、剛性領域１０であるプリント基板８ｂ上に信号処理回路５ｂや駆動回路５ｃが形成されるので、電子部品１３や半導体素子１２は汎用の実装機などで容易に実装が可能となる。したがって、非常に生産性の良好なセンサモジュール１を実現できる。また、半導体素子１２が剛性領域１０にフリップチップ実装されるので、半導体素子１２をプリント基板８ｂにしっかりと圧接できる。したがって、半導体素子１２とプリント基板８ｂとの間の接続の信頼性を高くできる。
【００１９】
一方可撓性領域９には、発電ブロック６とアンテナ７とが形成されている。本実施の形態では、アンテナ７にはプリントアンテナを用いているので、フレキシブル配線基板８ａ上に形成した。しかし、アンテナ７に例えば空芯コイルなどを用いる場合には、これもプリント基板８ｂ上に搭載する。
【００２０】
では次に発電ブロック６について詳細に説明する。本実施の形態における発電ブロック６は色素増感型の太陽電池であり、フレキシブル配線基板８ａにおける可撓性領域９上に形成されている。この少なくともフレキシブル配線基板８ａの上面には銅箔によるパターンが配線され、可撓性領域９のほぼ中央部には、銅箔によって太陽電池の一方の電極（図示せず）が形成されている。そして太陽電池の他方の電極１４は、フレキシブル配線基板８ａにおける可撓性領域９の上方に配置される。この他方の電極１４とフレキシブル配線基板８ａとの間の接続は、スペーサ１５によって行われ、このスペーサ１５に設けられた孔１５ａは電解液によって満たされている。すなわち、電解液はフレキシブル配線基板８ａとスペーサ１５と電極１４とによって囲まれ、完全に密封された状態となる。
【００２１】
このとき、電源ブロック６の可撓性を失わないようにするため、スペーサ１５や電極１４にもＰＥＴなどのような可撓性を有した基材が用いられる。このように色素増感型の太陽電池は、可撓性を有した材料で形成し易いので、可撓性を有したセンサモジュール１を実現し易くなる。また、色素増感型の太陽電池は、一般的に構造や製造が容易であり、低価格なセンサモジュール１を実現できる。本実施の形態は、発電ブロック６は色素増感型の太陽電池としたが、これは例えばシリコンアモルファスによる太陽電池や、燃料電池などでも良く、可撓性を有した発電手段であれば良い。
【００２２】
以上のような構成によって、センサ５ａは剛体領域に搭載されることとなる。つまり、センサ５ａをフレキシブル配線基板８ａへ実装する工程において、センサ５ａは剛体領域上に装着されることとなる。つまりこの実装工程において、センサ５ａが実装される箇所では、剛性を有したプリント基板８ｂ上にフレキシブル配線基板８ａが重ねられた状態となる。これにより、プリント基板８ｂが受けとして作用し、センサ５ａはあたかも硬い基板に実装するかのごとくに実装することができる。したがって、センサ５ａの実装は汎用の実装機で容易に実装することができるので、非常に生産性の良好なセンサモジュール１を実現することができる。
【００２３】
また、センサ５ａは剛性領域１０におけるフレキシブル配線基板８ａの下面（センサモジュール１の人体への貼り付け面側）に搭載される。したがって、センサ５ａは直接肌などの測定対象へ接触させることができるので、精度の良い検知が可能となる。
【００２４】
さらにフレキシブル配線基板８ａには遊離可能領域１１ｂが形成されているので、センサモジュール１を被検査対象へ貼り付けた場合、フレキシブル配線基板８ａがプリント基板８ｂより遊離し、測定対象に沿った状態で貼り付けられることとなる。そして、この遊離可能領域１１ｂにセンサ５ａが装着されているので、例えセンサモジュール１の装着場所の形状が湾曲し、その局率半径が小さくても、センサ５ａを確実に測定対象の表面に接触させることができる。
【００２５】
つまり、センサ５ａを実装する時には、剛性を有したプリント基板８ｂがフレキシブル配線基板８ａの受けとしての働きをし、測定対象へ貼り付けられたときには、測定対象へ貼り付けられるフレキシブル配線基板８ａから遊離し、センサモジュール１の装着（センサ５ａの接触）を妨げなくできる。
【００２６】
そしてさらにセンサ５ａにおいて肌と接触する部分は増粘剤３が塗布されず、増粘剤３の不形成部３ａとすることで、センサ５ａを直接肌などの測定対象へ直接接触させることもできるので、精度の良い検知が可能となる。
【００２７】
それに加えて、色素増感太陽電池が設けられているので、別途バッテリの装着や交換、あるいは有線ケーブルなどによる電源供給などの必要がない。また、フレキシブル配線基板８ａの可撓性領域９上に色素増感太陽電池が形成されるので、センサモジュール１を貼り付ける場所の形状や、動きなどによらず、センサモジュール１をしっかりと装着することができる。従って、センサ５ａと測定対象との間の距離などの変化も小さく、あるいは確実に測定対象へ接触させて測定することも可能となるので、精度のよい検知を行うことができる。さらに、発電ブロック６が可撓性領域９に形成されているので、センサモジュール１の装着に対する違和感を少なくするとともに、行動への妨げを少なくすることができる。
【００２８】
なお本実施の形態における剛性領域１０の端部近傍には、装着具が取り付けられる装着具固定部が形成される。これにより、装着具固定部が剛性領域１０に設けられるので、装着具の取り付け部の破壊などが生じ難くなり、長期にセンサモジュール１をしっかりと装着することができる。
【００２９】
なお本実施の形態では可撓性領域９の両側に剛性領域１０を設け、これら両方の剛性領域１０の両端部近傍に装着具固定部が形成されている。本実施の形態において、一方の装着具固定部はプリント基板８ｂがフレキシブル配線基板８ａから突出した位置に設けられている。そして他方の装着具固定部は、プリント基板８ｂとフレキシブル配線基板８ａのそれぞれの端部近傍に形成されている。
【００３０】
そして本実施の形態における装着具固定部は、一方のプリント基板８ｂを貫通した孔１６ａと他方のプリント基板８ｂを貫通する孔１６ｂと、遊離可能領域１１ｂにおけるフレキシブル配線基板８ａと増粘剤３ならびに剥離紙とを貫通する孔１６ｃである。そしてこの孔１６ａへ装着具の一方を取り付け、他方を孔１６ｂのみ（あるいは１６ｃのみ、または孔１６ｂと１６ｃ両方）へと取り付けることで、帯や紐などを用いて腕などの部位へ装着することができる。このとき孔１６ａや孔１６ｂは剛性領域１０に設けられているので、たとえ帯や紐などを取り付けても孔１６ａや孔１６ｂに亀裂などが生じにくくなり、センサモジュール１をしっかりと装着することができる。また、装着具を孔１６ａと１６ｃとへ固定した場合、孔１６ｃがフレキシブル配線基板８ａの遊離可能領域１１ｂに設けられているので、測定対象の形状に沿って貼り付けることができ、またその動きにも良好に追従できる。したがって、測定対象の形状や動きにかかわらず、センサ５ａを確実に測定対象へ接触させることができるので、非常に精度の高い検知ができる。
【００３１】
なお、装着具ならびに装着具固定部の形態は本実施の形態に限るものではなく、例えば孔１６に代えてプリント基板８ｂの端部よりＴ字状の切り込みを設けても良い。あるいは、装着具側にクリップのような保持具が設けられているような場合、装着具固定部としては、保持具で挟まれるために電子部品１３や半導体素子１２が装着されない領域が形成される。ここで本実施の形態では、発電ブロック６が形成されているが、このような可撓性領域９を有していないようなセンサモジュールに対して用いてもよい。この場合、本実施の形態と同様に接続領域１１ａと遊離可能領域１１ｂとを設ける。そして装着具固定部は電子部品１３が搭載された側（図２にて右側）の剛性領域１０内に設ける。
【００３２】
また、本実施の形態では可撓性領域９の両側に剛性領域１０を設けたが、電子部品１３や半導体素子１２が一方の剛性領域１０にのみ集中して装着される場合、剛性領域１０は電子部品１３を搭載される側一方のみとしても良い。この場合、可撓性領域９（図１においてはフレキシブル配線基板８ａの左側）の端部近傍に装着具固定部を形成する。この場合、剛性領域１０が小さくなるので、人が装着した場合の違和感を小さくできる。また、帯や紐による装着が不要であるような場合にも、一方（図１において可撓性領域９の左側）の剛性領域１０は削除しても良い。
【００３３】
さらに、剛性領域１０の両側や４方向あるいは剛性領域１０を囲むように可撓性領域９を形成しても良い。この場合、剛性領域１０が３箇所以上設けられるが、このような場合には、少なくとも最も離れた剛性領域１０に対し装着具固定部が形成する。もちろんこの場合も上述のように、可撓性領域９に対して装着具固定部を形成しても良い。
【００３４】
さらに加えて、本実施の形態では可撓性領域９と剛性領域１０との間に幅狭部１７を設けている。この幅狭部１７の幅は、可撓性領域９の幅や剛性領域１０の幅に比べて狭くしている。なお本実施の形態における幅狭部１７は、可撓性領域９のフレキシブル配線基板８ａにおけるプリント基板８ｂとの接合境界にスリット１７ａ（切込み）を設けることによって形成する。これにより、可撓性領域９と剛性領域１０との間の連結は、幅狭部１７によって連結されるので、可撓性領域９の変形が阻害されにくくなる。従って、センサモジュール１をしっかりと測定対象へ貼り付けることができる。なお、本実施の形態では、可撓性領域９の片側にのみスリット１７ａを設けたが、これは両側に設けても良い。また、可撓性領域９の４方向に剛性領域１０を設けてもよく、いずれの場合も可撓性領域９と剛性領域１０とが連結される箇所は幅狭部１７とする。
【００３５】
さらに、本実施の形態ではスリット１７ａは可撓性領域９側に形成したが、これは剛性領域１０側へ形成しても良い。この場合、幅狭部１７においてもプリント基板８ｂが形成されるので、幅狭部１７上に配線された配線パターンなどに加わるストレスを小さくできる。従って、幅狭部１７で配線パターンの切断などが生じにくくなり、信頼性の高いセンサモジュール１を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明にかかるセンサモジュールは、生産性が良好であるという効果を有し、可撓性を有したセンサモジュールに用いると有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施の形態における可撓性センサモジュールの側面断面図
【図２】同、下面図
【図３】同、回路ブロック図
【符号の説明】
【００３８】
５ａ センサ
５ｂ 信号処理回路
８ａ フレキシブル配線基板
８ｂ プリント基板
１１ａ 接続領域
１１ｂ 遊離可能領域
１２ 半導体素子
１３ 電子部品
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブル配線基板と、このフレキシブル配線基板の上に搭載されるとともに剛性を有するプリント基板と、このプリント基板の上面に装着された複数個の電子部品によって構成される信号処理回路と、この信号処理回路に対し検知した情報を出力するセンサとを備え、測定対象に直接装着され、前記測定対象の情報を検知する可撓性センサモジュールにおいて、前記センサは前記フレキシブル配線基板の下面側に装着され、前記フレキシブル配線基板には、前記プリント基板と接続される接続領域と、この接続領域と隣接して形成されるとともに、前記プリント基板と前記フレキシブル配線基板とを互いに非接続とすることにより前記フレキシブル配線基板が前記プリント基板から遊離自在に設けられた遊離可能領域とを有し、前記センサは前記遊離可能領域に装着された可撓性センサモジュール。
【請求項２】
前記フレキシブル配線基板の下面には増粘剤が塗布され、この増粘剤によって測定対象へ直接貼り付けられる請求項１に記載の可撓性センサモジュール。
【請求項３】
前記センサの下側には、前記増粘剤の不形成部が形成された請求項２に記載の可撓性センサモジュール。
【請求項４】
前記センサの先端は、前記増粘剤より突出した請求項３に記載の可撓性センサモジュール。
【請求項５】
複数の装着具固定部を有し、この装着具固定部へ装着具が取り付けられて、測定対象へ装着される可撓性センサモジュールにおいて、前記装着具固定部の少なくともひとつは、前記遊離可能領域に設けられた請求項１に記載の可撓性センサモジュール。
【請求項６】
複数の装着具固定部を有し、この装着具固定部へ装着具が取り付けられて、測定対象へ装着される可撓性センサモジュールにおいて、前記装着具固定部の少なくともひとつは、前記プリント基板における遊離可能領域に設けられた請求項１に記載の可撓性センサモジュール。
【請求項１】
フレキシブル配線基板と、このフレキシブル配線基板の上に搭載されるとともに剛性を有するプリント基板と、このプリント基板の上面に装着された複数個の電子部品によって構成される信号処理回路と、この信号処理回路に対し検知した情報を出力するセンサとを備え、測定対象に直接装着され、前記測定対象の情報を検知する可撓性センサモジュールにおいて、前記センサは前記フレキシブル配線基板の下面側に装着され、前記フレキシブル配線基板には、前記プリント基板と接続される接続領域と、この接続領域と隣接して形成されるとともに、前記プリント基板と前記フレキシブル配線基板とを互いに非接続とすることにより前記フレキシブル配線基板が前記プリント基板から遊離自在に設けられた遊離可能領域とを有し、前記センサは前記遊離可能領域に装着された可撓性センサモジュール。
【請求項２】
前記フレキシブル配線基板の下面には増粘剤が塗布され、この増粘剤によって測定対象へ直接貼り付けられる請求項１に記載の可撓性センサモジュール。
【請求項３】
前記センサの下側には、前記増粘剤の不形成部が形成された請求項２に記載の可撓性センサモジュール。
【請求項４】
前記センサの先端は、前記増粘剤より突出した請求項３に記載の可撓性センサモジュール。
【請求項５】
複数の装着具固定部を有し、この装着具固定部へ装着具が取り付けられて、測定対象へ装着される可撓性センサモジュールにおいて、前記装着具固定部の少なくともひとつは、前記遊離可能領域に設けられた請求項１に記載の可撓性センサモジュール。
【請求項６】
複数の装着具固定部を有し、この装着具固定部へ装着具が取り付けられて、測定対象へ装着される可撓性センサモジュールにおいて、前記装着具固定部の少なくともひとつは、前記プリント基板における遊離可能領域に設けられた請求項１に記載の可撓性センサモジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２００９８２（Ｐ２０１０−２００９８２Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５００４４（Ｐ２００９−５００４４）
【出願日】平成２１年３月４日（２００９．３．４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月４日（２００９．３．４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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