JP2010200982A - Flexible sensor module - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a flexible sensor module that is mounted on a measurement target and detects information on the measurement target.
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。 Hereinafter, a conventional sensor module will be described. The conventional flexible sensor module has a configuration in which an antenna, a battery, a signal processing circuit, and a temperature sensor are mounted on a single-sided flexible substrate, and these are covered with a protective film.
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。 The flexible sensor module configured as described above is directly attached to the human body, for example, with a thickener, and the signal processing circuit converts the body temperature signal detected by the temperature sensor into a transmission signal, and via the antenna. This is sent to an external monitoring device. These temperature sensors and signal processing circuits are driven by a power supply voltage supplied from a battery.
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。
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。 However, in the conventional flexible sensor module, a signal processing circuit and a temperature sensor are configured on a flexible substrate. That is, it is necessary to mount these components on a flexible substrate, but it is difficult to mount on a general-purpose mounting machine or the like, resulting in poor productivity.
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。 Accordingly, the present invention solves this problem, and an object of the present invention is to provide a flexible sensor module that can be easily mounted by a general-purpose mounting machine or the like and has good productivity.
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。 In order to achieve this object, a flexible printed circuit board and a printed circuit board mounted on the flexible printed circuit board and having rigidity are provided, and the sensor is mounted on the lower surface side of the flexible printed circuit board. The flexible wiring board is provided with a connection region connected to the printed circuit board and at least a releasable region provided between the connection region and one outer peripheral end of the flexible wiring substrate. The area is detachable from the printed circuit board, and the sensor is attached to the detachable area. Thereby, the initial purpose can be achieved.
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。 As described above, according to the present invention, the flexible wiring board includes a flexible printed circuit board mounted on the flexible wiring board and having rigidity, and a plurality of electronic components mounted on the upper surface of the printed circuit board. A flexible sensor module that is directly attached to a measurement target and detects the information on the measurement target, wherein the sensor is the flexible sensor module. Mounted on the lower surface side of the wiring board, the flexible wiring board has a connection area connected to the printed circuit board and at least a free space provided between the connection area and one outer peripheral edge of the flexible wiring board. The detachable area is releasable from the printed circuit board, and the sensor is The free area is a flexible sensor module fitted.
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。 Accordingly, when the sensor is mounted on the lower surface of the flexible wiring board, the structure is such that the flexible wiring board and the printed board are overlapped at the position where the sensor is mounted, so that the rigidity is increased. Therefore, the sensor can be mounted in the same way as if it is mounted on a rigid substrate, and can be easily mounted by a general-purpose mounting machine or the like. Therefore, a flexible sensor module with very good productivity can be realized.
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。 In addition, since the sensor is mounted in a detachable region on the flexible wiring board, the flexible sensor module can be firmly attached to the mounting target regardless of the shape or movement of the mounting target. Therefore, in the case where an interval is provided between the sensor and the measurement object, the change in the interval can be reduced. Further, when the sensor is brought into contact with the measurement object, the sensor can be reliably brought into contact with the measurement object. Thereby, it can detect with a sufficient precision. Furthermore, when the mounting target is a human body, it is possible to reduce a sense of incongruity with the mounting of the flexible sensor module and to reduce an obstacle to action.
(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。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the flexible sensor module (hereinafter referred to as sensor module 1) in the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a side sectional view of a sensor module in the present embodiment, and FIG. 2 is a bottom view of the same. The sensor module 1 according to the present embodiment is mounted on a measurement target, detects prescribed information, and transmits the detected information to a parent device (not shown). Therefore, the sensor module 1 is configured to be mounted on a measurement target by a mounting member. In the sensor module 1 according to the present embodiment, the
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。
Here, the measurement target in the sensor module 1 of the present embodiment is a human body, and is affixed to the human body to detect various human body information. Therefore, when directly attaching to a human body or clothes, a release paper (not shown) provided in advance on the surface of the
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。
FIG. 3 is a circuit block diagram of the sensor module 1 in the present embodiment. Then, the circuit of the sensor module 1 in this Embodiment is demonstrated in detail using FIG. The sensor module 1 includes a
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。
The
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。
Next, the structure of the sensor module 1 in this Embodiment is demonstrated using FIG. 1, FIG. The
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。
A part of the
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。
And the
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。
In this embodiment, the
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。
On the other hand, the
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。
Next, the
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。
At this time, in order not to lose the flexibility of the
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。
With the above configuration, the
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。
The
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。
Furthermore, since the detachable region 11b is formed in the
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。
That is, when the
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。
Further, the portion of the
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。
In addition, since a dye-sensitized solar cell is provided, it is not necessary to separately attach or replace the battery, or to supply power by a wired cable or the like. In addition, since the dye-sensitized solar cell is formed on the
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。
In the present embodiment, a mounting tool fixing portion to which the mounting tool is attached is formed in the vicinity of the end of the
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。
In the present embodiment, the
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。
And the mounting fixture fixing | fixed part in this Embodiment is the
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。
The form of the mounting tool and the mounting tool fixing part is not limited to the present embodiment, and for example, a T-shaped cut may be provided from the end of the printed circuit board 8b instead of the hole 16. Alternatively, when a holding tool such as a clip is provided on the mounting tool side, the mounting tool fixing portion is formed with a region where the
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。
In the present embodiment, the
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。
Furthermore, the
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。
In addition, in the present embodiment, a narrow portion 17 is provided between the
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。
Furthermore, although the
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。 The sensor module according to the present invention has an effect of good productivity and is useful when used for a sensor module having flexibility.
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
Claims (6)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009050044A JP2010200982A (en) | 2009-03-04 | 2009-03-04 | Flexible sensor module |
PCT/JP2010/001305 WO2010100870A1 (en) | 2009-03-04 | 2010-02-26 | Flexible module provided with power generating device, and flexible sensor device provided with power generating device using the flexible module |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2009050044A JP2010200982A (en) | 2009-03-04 | 2009-03-04 | Flexible sensor module |
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JP2009050044A Pending JP2010200982A (en) | 2009-03-04 | 2009-03-04 | Flexible sensor module |
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Country | Link |
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Cited By (3)
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- 2009-03-04 JP JP2009050044A patent/JP2010200982A/en active Pending
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