WO2017038797A1 - フレキシブルプリント配線板及び非接触充電システム - Google Patents

フレキシブルプリント配線板及び非接触充電システム Download PDF

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WO2017038797A1
WO2017038797A1 PCT/JP2016/075275 JP2016075275W WO2017038797A1 WO 2017038797 A1 WO2017038797 A1 WO 2017038797A1 JP 2016075275 W JP2016075275 W JP 2016075275W WO 2017038797 A1 WO2017038797 A1 WO 2017038797A1
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WO
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printed wiring
flexible printed
wiring board
coil region
coil
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Application number
PCT/JP2016/075275
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English (en)
French (fr)
Inventor
正彦 高地
Original Assignee
住友電工プリントサーキット株式会社
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14Inductive couplings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details

Definitions

  • the present invention relates to a flexible printed wiring board and a contactless charging system.
  • a non-contact charging system using an electromagnetic induction phenomenon is known.
  • a power receiving module (secondary coil) is arranged at a position facing the power feeding module (primary coil), and a current is generated in the power receiving module by magnetic flux generated by passing a current through the power feeding module.
  • a coil used in this charging system for example, a planar coil in which a conductive wire is wound concentrically on the surface of a magnetic sheet is known (see JP 2013-169122 A).
  • a flexible printed wiring board is a flexible printed wiring board having an insulating film and a conductive pattern laminated on at least one surface side of the insulating film, and is arranged in a stripe shape.
  • a coil-shaped coil region having a plurality of conductive patterns, and a component region having an electronic component disposed outside the coil region and electrically connected to the conductive pattern.
  • FIG. 1A is a schematic side view illustrating a charging device in which a power supply module of a non-contact charging system according to an aspect of the present invention is provided.
  • FIG. 1B is a schematic plan view showing the charging device of FIG. 1A.
  • FIG. 2A is a schematic side view showing a wearable device in which a power receiving module of the non-contact charging system according to one aspect of the present invention is arranged.
  • FIG. 2B is a schematic plan view showing the wearable device of FIG. 2A.
  • 3 is a schematic plan view showing a state when the wearable device of FIG. 2A is charged by the charging device of FIG. 1A.
  • FIG. 1A is a schematic side view illustrating a charging device in which a power supply module of a non-contact charging system according to an aspect of the present invention is provided.
  • FIG. 1B is a schematic plan view showing the charging device of FIG. 1A.
  • FIG. 2A is a schematic side view showing a wearable device in which a
  • FIG. 4A is a schematic plan view illustrating a coil region of the flexible printed wiring board of the charging module of the non-contact charging system according to one aspect of the present invention.
  • 4B is a schematic cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4A.
  • FIG. 5 is a schematic plan view illustrating a flexible printed wiring board of the power receiving module of the non-contact charging system according to one aspect of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic partial cross-sectional view showing a flexible printed wiring board having a mode different from that in FIG. 4B.
  • the conventional planar coil used for the power supply module and the power reception module is configured using a magnetic sheet and a conductive wire, it is hard and difficult to arrange along the curved surface. For this reason, it is difficult to store the conventional planar coil in a wearable device having a curved surface, for example, a donut-shaped or circular wearable device, which is a limitation on downsizing of the charging system.
  • the conducting wire has a large wire diameter, it is difficult to reduce the size of the planar coil itself. Therefore, it is difficult for a conventional charging system using a planar coil to meet the demand for downsizing wearable devices.
  • an object is to provide a flexible printed wiring board and a non-contact charging system that can be applied to a small wearable device.
  • the flexible printed wiring board of the present disclosure can promote downsizing of the non-contact charging system and can be easily applied to wearable devices and the like.
  • the flexible printed wiring board which concerns on 1 aspect of this invention is a flexible printed wiring board which has an insulating film and the conductive pattern laminated
  • the coil region is curved in a cylindrical shape, and both ends of the plurality of conductive patterns are electrically joined so as to form a coiled circuit.
  • the flexible printed wiring board according to one embodiment of the present invention can be thinned and miniaturized, and can be disposed on a curved surface by bending, so that the power supply module and the power reception module of the non-contact charging system can be easily downsized. . Therefore, the flexible printed wiring board can be easily applied to wearable devices. Furthermore, the flexible printed wiring board can form a solenoid coil by bending the coil region. With this solenoid coil, the flexible printed wiring board can efficiently confine the magnetic field in the coil, enhance the coupling of the coil between the power supply module and the power receiving module, and generate a rise in the temperature of the surrounding metal due to the leakage magnetic flux. Can be suppressed.
  • the coil region may be bent and the conductive patterns may be joined to each other.
  • the coil region may be composed of a plurality of conductive patterns stacked in a stripe pattern on one surface side of the insulating film.
  • the coil region may be joined through a strap having a plurality of wirings.
  • the coil region is laminated on one surface side of the insulating film and the first conductive pattern constituting the first coiled circuit, and on the surface side opposite to the first conductive pattern of the insulating film. It is good to have the 2nd conductive pattern which constitutes the 2nd coil circuit, and the 1st conductive pattern and the 2nd conductive pattern are electrically connected by the through hole.
  • an inductance can be enlarged, suppressing the increase in the magnitude
  • the coil region is composed of a plurality of the conductive patterns stacked in a stripe shape on one surface side of the insulating film, and the flexible printed wiring board according to one aspect of the present invention is provided with the insulating film.
  • a magnetic layer containing a ferromagnetic material may be further provided on the side of the film opposite to the coil region. Since the flexible printed wiring board according to one embodiment of the present invention further includes the magnetic layer, the magnetic body absorbs magnetic flux, so that the inductance of the coiled circuit can be increased.
  • a contactless charging system is a contactless charging system including a power supply module disposed in a charging device and a power receiving module disposed in an annular wearable device.
  • Each of the power feeding module and the power receiving module includes the flexible printed wiring board according to one aspect of the present invention, and the cylindrical coil region of the flexible printed wiring board of the power feeding module and the flexible printed wiring board of the power receiving module at the time of charging.
  • the cylindrical coil region is parallel and nested.
  • the contactless charging system includes the flexible printed wiring board in which the power feeding module and the power receiving module have a coil region. Since the flexible printed wiring board can be thinned and miniaturized and can be arranged on a curved surface by bending, the contactless charging system can easily reduce the size of the power supply module and the power reception module. Therefore, the contactless charging system can be easily applied to a wearable device.
  • the charging device may include a pedestal portion on which the power supply module is disposed, and a columnar convex portion that protrudes from an upper surface of the pedestal portion and into which the wearable device can be fitted.
  • the contactless charging system shown in FIGS. 1A, 1B, 2A, 2B and 3 includes a power supply module 10 disposed in the charging device 1 and a power receiving module 20 disposed in the annular wearable device 2. With.
  • the charging device 1 includes a pedestal portion 11 and a columnar convex portion 12 that protrudes from the upper surface of the pedestal portion 11, can fit the wearable device 2, and is provided with the power supply module 10.
  • the wearable device 2 is charged by fitting the through hole 21 of the wearable device 2 to the convex portion 12 of the charging device 1.
  • the pedestal portion 11 is a flat plate having a predetermined thickness, and has a space therein.
  • a convex portion 12 is projected from the upper surface of the pedestal portion 11.
  • the planar shape of the pedestal portion 11 is circular, and the diameter thereof is larger than the diameter of the bottom surface of the convex portion 12.
  • the upper surface of the base part 11 may be chamfered. By chamfering the upper surface, it is possible to prevent the bottom surface of the wearable device 2 from inadvertently hitting the pedestal portion 11 when being fitted to the wearable device 2 described later. Moreover, even if a user's hand etc. contact the charging device 1, it is hard to generate
  • the material of the pedestal portion 11 is not particularly limited as long as it has an insulating property and does not have magnetism.
  • a plate material mainly composed of a resin can be used.
  • the base part 11 may contain components other than resin as long as electroconductivity and magnetism are not provided.
  • the “main component” refers to a component that is contained, for example, by 50% by mass or more.
  • the size of the pedestal 11 is not particularly limited and can be appropriately designed according to the size of the wearable device 2 to be charged.
  • the diameter of the upper surface of the pedestal 11 may be large enough to support the wearable device 2 when the wearable device 2 is fitted, and can be, for example, 30 mm or more and 200 mm or less.
  • the height (average thickness) of the base part 11 can be 10 mm or more and 30 mm or less, for example.
  • the convex portion 12 has a cylindrical shape, and the upper surface thereof may be chamfered for the same reason as the pedestal portion 11.
  • the material of the convex portion 12 can be the same as the material of the pedestal portion 11. Further, the convex portion 12 may be formed integrally with the pedestal portion 11.
  • size of the convex part 12 is not specifically limited, It can design suitably according to the magnitude
  • the average diameter of the convex part 12 can be 20 mm or more and 150 mm or less, for example.
  • the height (axial direction length) of the convex part 12 can be 10 mm or more and 50 mm or less, for example.
  • the convex part 12 may be tapered, it is preferable that the convex part 12 is not tapered in view of ease of fitting with the wearable device 2. 0.4 times is preferable and, as for the minimum of the ratio of the height of the convex part 12 with respect to the height of the wearable device 2, 0.6 times is more preferable. 1.5 times is preferable and, as for the upper limit of the ratio of the height of the convex part 12 with respect to the height of the wearable device 2, 1 time is more preferable.
  • the ratio of the height of the convex portion 12 to the height of the wearable device 2 is less than the above lower limit, the ratio of the fitting portion with respect to the height of the wearable device 2 during charging is reduced. The device 2 may be easily detached. When the ratio of the convex portion 12 to the height of the wearable device 2 exceeds the above upper limit, it is difficult to remove the wearable device 2 from the charging device 1, or the user may be injured by the protruding portion.
  • the central axis of the convex portion 12 is preferably substantially coincident with the axis in the thickness direction passing through the center of gravity of the upper surface of the pedestal portion 11.
  • the upper surface of the pedestal portion 11 that supports the wearable device 2 is compared with the periphery of the convex portion 12 by substantially matching the central axis with the convex portion 12 and the axis of the pedestal portion 11. Evenly arranged. For this reason, the posture of the fitted wearable device 2 is easily stabilized.
  • the axes substantially coincide with each other means that the two axes are substantially parallel and the distance between the two axes is 5% or less of the diameter of each bottom surface.
  • the power supply module 10 is disposed in the charging device 1.
  • the arrangement method of the power supply module 10 in the charging device 1 is not particularly limited.
  • the bottom surface of the pedestal portion 11 has a hollow structure made of another plate material, and the power supply module 10 is disposed on the upper surface of the other plate material, and then the plate material is fixed to the pedestal portion 11 with an adhesive or a screw. Examples thereof include a method and a method of embedding the power supply module 10 when the pedestal portion 11 is molded.
  • the power supply module 10 includes a flexible printed wiring board 30 having a strip-shaped coil region X.
  • the strip-shaped coil region X has a plurality of conductive patterns 32 arranged in a stripe shape.
  • the coil region X is curved in a cylindrical shape, and both ends of the plurality of conductive patterns 32 are electrically joined via a strap 36 so as to form a coiled circuit 32a.
  • the power supply module 10 generates a magnetic flux in the central axis direction of the coiled circuit 32 a by supplying current from the component region Y of the flexible printed wiring board 30. Since the coiled circuit 32a is formed in a spiral shape substantially parallel to the central axis of the convex portion 12, the magnetic flux generated by the power supply module 10 is in a direction substantially parallel to the central axis of the convex portion 12.
  • the part region Y may be set inside the convex portion 12 as shown in FIGS. 1A and 1B, or may be set inside the pedestal portion 11.
  • an electronic component for supplying current to the power supply module 10 is mounted and connected to the coil area X by a conductive pattern.
  • the power supply of this current supply circuit can be arbitrarily selected, and may be an AC power supply or a DC power supply.
  • a primary battery, a secondary battery, a solar battery, or the like can be used as a power source.
  • the flexible printed wiring board 30 includes an insulating film 31 and a conductive pattern 32 laminated on one surface side (front surface side) of the insulating film 31.
  • the flexible printed wiring board 30 has a magnetic layer 33 containing a ferromagnetic material on the surface side (back side) opposite to the coil region X of the insulating film 31, and the magnetic layer 33 is a magnetic adhesive layer 34. It is adhered to the insulating film 31 via Further, the flexible printed wiring board 30 has a cover lay 35 on the surface side.
  • the insulating film 31 is a base film (base material) for forming the conductive pattern 32.
  • the insulating film 31 has a strip shape.
  • the main component of the insulating film 31 is a resin.
  • the resin used for the insulating film 31 is not particularly limited as long as it has insulating properties.
  • the material for the resin film include polyimide, polyethylene naphthalate, polyethylene terephthalate, liquid crystal polymer, and fluororesin.
  • the lower limit of the average thickness of the insulating film 31 is preferably 5 ⁇ m, and more preferably 10 ⁇ m.
  • the upper limit of the average thickness of the insulating film 31 is preferably 50 ⁇ m, and more preferably 40 ⁇ m.
  • the insulating strength of the insulating film 31 may be insufficient.
  • the flexible printed wiring board 30 may be unnecessarily thick.
  • the lower limit of the average width of the coil region X of the insulating film 31 is preferably 1 mm, and more preferably 2 mm.
  • the upper limit of the average width of the coil region X of the insulating film 31 is preferably 5 mm, and more preferably 4 mm.
  • the average width of the coil region X of the insulating film 31 is less than the lower limit, there is a possibility that a desired inductance cannot be obtained because an area where the coiled circuit 32a can be stacked is insufficient.
  • the average width of the coil region X of the insulating film 31 exceeds the above upper limit, the power supply module 10 and the power reception module 20 become unnecessarily large, which may be contrary to the demand for downsizing of the device.
  • the average length of the coil region X of the insulating film 31 can be a value obtained by multiplying the diameter desired by the coiled circuit 32 a configured by bending the flexible printed wiring board 30 by the circumferential ratio ⁇ .
  • the coil region X is composed of a plurality of conductive patterns 32 stacked in a stripe shape, and both ends thereof are connected via a strap 36 having a plurality of wirings.
  • the conductive pattern 32 in the coil region X is curved in a cylindrical shape so that both ends are electrically joined to form a coiled circuit 32a.
  • the conductive pattern 32 that constitutes the coil region X is linear, and is composed of conductors (wirings) that are substantially parallel and arranged at substantially equal intervals. Further, the two wires adjacent to each of the pair of long sides of the insulating film 31 have a connection terminal at the end opposite to the end of the coil region. This connection terminal becomes the both ends of the coil of the coil-shaped circuit 32a comprised by curving the coil area
  • the plurality of wires are inclined with respect to the length direction of the insulating film 31 from the first end side to the second end side of the coil region X.
  • the inclination angle of the wiring with respect to the length direction of the insulating film 31 is ⁇ [°]
  • the average interval between the wirings is W [mm]
  • the length of the coil region X of the flexible printed wiring board 30 is L [mm]
  • the following formula (1) is satisfied.
  • the wiring on the first end side is in the width direction.
  • a spiral circuit solenoid coil
  • the material of the conductive pattern 32 is not particularly limited as long as it has conductivity, but a material having a small electric resistance is preferable.
  • the conductive pattern 32 can be formed of copper.
  • the surface of the conductive pattern 32 may be plated with gold, silver, tin or the like.
  • the lower limit of the average thickness of the conductive pattern 32 is preferably 0.1 ⁇ m, and more preferably 1 ⁇ m.
  • the upper limit of the average thickness of the conductive pattern 32 is preferably 100 ⁇ m, and more preferably 80 ⁇ m.
  • the average thickness of the conductive pattern 32 is less than the above lower limit, the internal resistance may increase and the loss may be excessive, and the strength may be insufficient to easily break the coiled circuit 32a.
  • the flexible printed wiring board 30 may be unnecessarily thick.
  • the lower limit of the average wiring width in the coil region X is preferably 0.007 mm, and more preferably 0.03 mm.
  • the upper limit of the average wiring width in the coil region X is preferably 1.5 mm, and more preferably 1.25 mm.
  • the average width of the wiring in the coil region X is less than the above lower limit, the mechanical strength of the coiled circuit 32a is insufficient, and there is a risk of breakage.
  • the average width of the wiring in the coil region X exceeds the upper limit, a sufficient number of turns cannot be ensured, and a desired inductance may not be obtained.
  • region X is not specifically limited, For example, it can be 0.01 mm or more and 4.5 mm or less.
  • the lower limit of the number of wires in the coil region X (the number of turns of the coiled circuit 32a) is preferably 2, and more preferably 3.
  • the upper limit of the number of turns of the coiled circuit 32a is preferably 30, and more preferably 25. When the number of turns of the coiled circuit 32a is less than the lower limit, the electromotive force induced in the coiled circuit 32a may be insufficient. When the number of turns of the coiled circuit 32a exceeds the above upper limit, it is necessary to reduce the conductor width of the coiled circuit 32a in order to dispose the coiled circuit 32a in the limited space of the insulating film 31, and the resistance of the coiled circuit 32a is unnecessary. May become large.
  • the pair of straps 36 is a member that has a base material and a plurality of wirings embedded in the base material and functions as a connector, and is disposed at both ends of the coil region X.
  • the material of the base material of the strap 36 is not particularly limited as long as it has an insulating property.
  • a resin material can be used.
  • the material of the wiring that the strap 36 has can be the same as the material of the conductive pattern 32.
  • a method for disposing the strap 36 is not particularly limited, and examples thereof include a method for fixing the strap 36 with an adhesive or a screw.
  • the plurality of wires of the strap 36 are connected to the plurality of wires in the coil region X, respectively. Further, the pair of straps 36 are configured to be connectable, and by connecting the pair of straps 36, the wirings at both ends of the coil region X are connected via the straps 36, thereby forming the coiled circuit 32 a.
  • a connection method of the pair of straps 36 is not particularly limited, and a known connection method, for example, connection by a male-female structure can be used.
  • the magnetic layer 33 is laminated on the back surface side of the insulating film 31 via the magnetic adhesive layer 34.
  • the magnetic layer 33 includes a ferromagnetic material.
  • the magnetic layer 33 supplements and blocks the magnetic flux formed by the coiled circuit 32a.
  • the magnetic layer 33 may be any layer that can efficiently supplement magnetic flux by including a ferromagnetic material.
  • the magnetic layer 33 is preferably flexible, and for example, a magnetic sheet having magnetic powder and its binder can be used.
  • a known magnetic material constituting a magnetic sheet such as magnetic stainless steel, sendust, permalloy, silicon copper, or ferrite can be used. Among them, sendust and permalloy having high magnetic permeability are preferable.
  • the lower limit of the relative permeability of the magnetic layer 33 is preferably 20, and more preferably 30.
  • the upper limit of the relative magnetic permeability of the magnetic layer 33 is preferably 500, and more preferably 300.
  • the relative permeability of the magnetic layer 33 is less than the lower limit, a desired inductance may not be obtained due to a decrease in coupling of magnetic flux of the coiled circuit 32a.
  • the relative magnetic permeability of the magnetic layer 33 exceeds the above upper limit, the DC resistance of the coiled circuit 32a increases, and the communication performance of the non-contact charging system may be reduced. In addition, the magnetic layer 33 becomes overspec, and the non-contact charging system may be expensive.
  • the lower limit of the average thickness of the magnetic layer 33 is preferably 10 ⁇ m, and more preferably 20 ⁇ m.
  • the upper limit of the average thickness of the magnetic layer 33 is preferably 500 ⁇ m, and more preferably 300 ⁇ m.
  • the average thickness of the magnetic layer 33 is less than the lower limit, the magnetic flux formed by the coiled circuit 32a cannot be sufficiently blocked, and the communication performance of the non-contact charging system may be deteriorated.
  • the average thickness of the magnetic body layer 33 exceeds the said upper limit, there exists a possibility that the flexible printed wiring board 30 may become thick unnecessarily.
  • the magnetic adhesive layer 34 adheres the magnetic layer 33 to the insulating film 31.
  • the material of the adhesive that forms the magnetic adhesive layer 34 is not particularly limited, but is preferably excellent in flexibility and heat resistance.
  • Examples of the adhesive forming the magnetic adhesive layer 34 include resin adhesives such as epoxy resin, polyimide, polyester, phenol resin, polyurethane, acrylic resin, melamine resin, and polyamideimide. A bonding sheet obtained by molding these adhesives on a film can be suitably used as the magnetic adhesive layer 34.
  • the lower limit of the average thickness of the magnetic substance adhesive layer 34 is preferably 5 ⁇ m, and more preferably 10 ⁇ m.
  • the upper limit of the average thickness of the magnetic adhesive layer 34 is preferably 50 ⁇ m, and more preferably 40 ⁇ m.
  • the adhesive strength between the insulating film 31 and the magnetic layer 33 may be insufficient. If the average thickness of the magnetic adhesive layer 34 exceeds the above upper limit, the flexible printed wiring board 30 may be unnecessarily thick.
  • the coverlay 35 mainly protects the conductive pattern 32.
  • the cover lay 35 has a cover film 35a and a cover film adhesive layer 35b.
  • the cover film 35a has flexibility and insulation.
  • the main component of the cover film 35a include polyimide, epoxy resin, phenol resin, acrylic resin, polyester, thermoplastic polyimide, polyethylene terephthalate, fluororesin, and liquid crystal polymer.
  • polyimide is preferable from the viewpoint of heat resistance.
  • the cover film 35a may contain a resin other than the main component, a weathering agent, an antistatic agent, and the like.
  • the lower limit of the average thickness of the cover film 35a is not particularly limited, but is preferably 3 ⁇ m and more preferably 10 ⁇ m.
  • the upper limit of the average thickness of the cover film 35a is not particularly limited, but is preferably 500 ⁇ m, and more preferably 150 ⁇ m.
  • the conductive pattern 32 may not be sufficiently protected, and when the cover film 35a is required to have insulating properties, the insulating properties may be insufficient. There is.
  • the average thickness of the cover film 35a exceeds the above upper limit, the protective effect of the conductive pattern 32 may be reduced, and the flexibility of the cover film 35a may be insufficient.
  • the adhesive agent which comprises the cover film adhesive layer 35b Although it does not specifically limit as an adhesive agent which comprises the cover film adhesive layer 35b, The thing excellent in the softness
  • the adhesive constituting the cover film adhesive layer 35b include various resin adhesives such as epoxy resin, polyimide, polyester, phenol resin, polyurethane, acrylic resin, melamine resin, and polyamideimide.
  • the lower limit of the average thickness of the cover film adhesive layer 35b is preferably 5 ⁇ m and more preferably 10 ⁇ m.
  • the upper limit of the average thickness of the cover film adhesive layer 35b is preferably 50 ⁇ m, and more preferably 40 ⁇ m.
  • the adhesive strength of the cover lay 35 to the conductive pattern 32 may be insufficient.
  • the flexible printed wiring board 30 may be unnecessarily thick.
  • the power supply module 10 is disposed inside the convex portion 12 so that the surface of the insulating film 31 faces the side surface of the convex portion 12 during charging. Further, the cylindrical coil region X of the flexible printed wiring board 30 of the power supply module 10 and the cylindrical coil region X of the flexible printed wiring board 40 of the power receiving module 20 are configured to be parallel and nested during charging. .
  • the power supply module 10 may be arranged so that the coiled circuit 32a is closer to the surface of the power receiving module 20 closer to the flexible printed wiring board 40 than the insulating film 31 during charging. By disposing the power supply module 10 in this way, the insulating film 31 does not become a shield between the power supply module 10 and the power reception module 20 during power transmission, and a decrease in power transmission efficiency can be suppressed.
  • the lower limit of the average distance between the surface of the flexible printed wiring board 30 of the power supply module 10 and the side surface of the convex portion 12 is preferably 0.5 mm, and more preferably 1 mm.
  • the upper limit of the average distance between the surface of the flexible printed wiring board 30 and the side surface of the convex portion 12 is preferably 5 mm, and more preferably 2 mm.
  • the wearable device 2 has a hollow cylindrical shape, and a part thereof protrudes radially outward. Moreover, the wearable device 2 has an inner wall that fits around the convex portion 12 of the charging device 1. Specifically, the wearable device 2 has a ring shape having a through hole 21 in the center.
  • the upper surface and the lower surface of the wearable device 2 may be chamfered for the same reason as the convex portion 12 of the charging device 1.
  • the thickness in the radial direction excluding the protruding portion of the wearable device 2 is preferably substantially constant.
  • the thickness of the wearable device 2 in the radial direction excluding the protruding portion substantially constant.
  • the material of the wearable device 2 can be the same as that of the convex portion 12.
  • the height (axial length) of the wearable device 2 is appropriately designed according to its function and purpose, and can be, for example, 10 mm or more and 50 mm or less.
  • the diameter of the through hole 21 is larger than the diameter of the convex portion 12 of the charging device 1.
  • the lower limit of the difference between the diameter of the through hole 21 and the diameter of the convex portion 12 of the charging device 1 is preferably 0.2 mm, and more preferably 0.5 mm.
  • the upper limit of the diameter difference between the through hole 21 and the convex portion 12 is preferably 2 mm, and more preferably 1.5 mm. When the diameter difference between the through hole 21 and the convex portion 12 is less than the lower limit, it may be difficult to fit and detach the charging device 1 and the wearable device 2.
  • the power receiving module 20 is provided inside the wearable device 2 and includes a flexible printed wiring board 40 having a strip-shaped coil region X.
  • the strip-shaped coil region X has a plurality of conductive patterns 32 arranged in a stripe shape.
  • the coil region X is curved in a cylindrical shape, and both ends of the plurality of conductive patterns 32 are electrically joined so as to form a coiled circuit 32a.
  • the same components as those of the flexible printed wiring board 30 of the power supply module 10 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the arrangement method of the power receiving module 20 is not particularly limited.
  • the wearable device 2 has a hollow structure that forms the bottom surface from another plate material, and the power receiving module 20 is disposed on the top surface of the other plate material, and then the plate material is fixed to the wearable device 2 with an adhesive or a screw.
  • Examples thereof include a method and a method of embedding the power receiving module 20 when the wearable device 2 is molded.
  • the flexible printed wiring board 40 has a coil region X in which the coiled circuit 32a is configured.
  • the flexible printed wiring board 40 has a component region Y that is disposed outside the coil region X and has an electronic component 46 that is electrically connected to the conductive pattern 32.
  • the flexible printed wiring board 40 has a connection region Z that connects the coil region X and the component region Y.
  • the coil region X is composed of a plurality of conductive patterns 32 laminated in a stripe shape on one surface side of the insulating film 31, and one end portion is bent so that the conductive patterns 32 are joined to each other.
  • the conductive pattern 32 constituting the coil region X can be configured in the same manner as the conductive pattern 32 constituting the coil region X of the flexible printed wiring board 30 of the power supply module 10.
  • the power feeding module 10 and the power receiving module 20 may include a flexible printed wiring board having a conductive pattern 32 that forms the coil region X having the same shape.
  • a known method can be used as a method for connecting the conductive patterns 32 in the coil region X.
  • known methods include bump connection, firing of metal paste, pressure bonding using an anisotropic conductive film, welding of conductors, and the like.
  • the conductive pattern 32 constituting the coil region X of the flexible printed wiring board 30 of the power supply module 10 and the average width, pitch between conductors and wiring of the conductive pattern 32 constituting the coil region X of the flexible printed wiring board 40 of the power receiving module 20 are described.
  • the number (the number of turns of the coiled circuit 32a) may be adjusted so that the inductance, the resonance frequency, and the amount of current of the power supply module 10 and the power reception module 20 have desired values. That is, the power supply module 10 and the power receiving module 20 may have different values for the average width, the inter-conductor pitch, and the number of wires of the conductive pattern 32 constituting the coil region X.
  • Parts area In the component area Y, an electronic component 46 for controlling power reception is mounted, and the electronic component 46 is connected by a conductive pattern 42.
  • the electronic component 46 is a component that functions electrically, and includes, for example, a connector, a resistor, a capacitor, a sensor, an IC (Integrated Circuit), and the like.
  • a control circuit such as an IC that performs power control or the like in the component region Y as the electronic component 46.
  • the part area Y is disposed on the protruding part of the wearable device 2.
  • the component area Y By disposing the component area Y on the uncurved protrusion, it is not necessary to bend the electronic component 46 in the component area Y, so that the flexibility of the electronic component 46 is not necessary. For this reason, it is possible to suppress an increase in design constraints on the parts and the like in the part area Y.
  • connection region Z is a region that is connected to the coil region X and the component region Y, and the conductive pattern electrically connects the circuits of the coil region X and the component region Y.
  • the coil region X, the component region Y, and the connection region Z may be provided on one printed wiring board, or may be connected using different printed wiring boards for each region.
  • the coil region X, the component region Y, and the connection region Z can be formed by three-dimensional bending of the printed wiring board.
  • a well-known method can be used as a connection method between printed wiring boards. Examples of such known methods include bump connection, firing of metal paste, pressure bonding using an anisotropic conductive film, welding of conductors, and the like.
  • the power receiving module 20 is disposed inside the wearable device 2 so as to surround the through hole 21 and so that the surface of the insulating film 31 of the flexible printed wiring board 40 faces the side surface of the through hole 21.
  • the power receiving module 20 may be arranged such that the coiled circuit 32a is closer to the surface of the power supply module 10 closer to the flexible printed wiring board 40 than the insulating film 31 during charging.
  • the lower limit of the average distance between the surface of the flexible printed wiring board 40 of the power receiving module 20 and the side surface of the through hole 21 is preferably 0.2 mm, and more preferably 0.5 mm.
  • the upper limit of the average distance between the surface of the flexible printed wiring board 40 and the side surface of the through hole 21 is preferably 5 mm, and more preferably 2 mm.
  • the coil region X of the flexible printed wiring board 30 of the power supply module 10 and the coil region X of the flexible printed wiring board 40 of the power receiving module 20 are nested so that they are parallel and have the coil region X of the power supply module 10 inside when charging. It is configured. Therefore, the coiled circuit 32a of the power receiving module 20 can generate a current by receiving the magnetic flux generated by the coiled circuit 32a of the power supply module 10 during charging. The generated current is used as power of the wearable device 2 in which the power receiving module 20 is mounted by the control circuit.
  • the central axis of the coiled circuit 32a of the power receiving module 20 may be substantially coincident with the central axis of the coiled circuit 32a of the power supply module 10.
  • the power receiving module 20 can efficiently receive the magnetic flux generated by the power feeding module 10, and the power transmission efficiency is increased.
  • the average distance between the coil area X of the flexible printed wiring board 30 of the power supply module 10 and the coil area X of the flexible printed wiring board 40 of the power receiving module 20 is small.
  • the upper limit of the average distance between the coil regions during charging is preferably 10 mm, and more preferably 4 mm.
  • the lower limit of the average distance between the coil regions during charging is preferably 0.4 mm, and more preferably 1 mm.
  • the thickness of the pedestal 11 where the charging device 1 covers the power supply module 10 and the wearable device 2 where the wearable device 2 covers the power supply module 10 becomes too thin.
  • the charging device 1 and the wearable device 2 may be insufficient in strength.
  • the “average distance between coil regions” means the difference between the radius of the outer coil region and the radius of the inner coil region.
  • the lower limit of the ratio of the projected area of the coil area X of the power supply module 10 to the coil area X of the power receiving module 20 during charging is preferably 90%, and more preferably 95%.
  • the ratio of the projected area is less than the lower limit, the power transmission efficiency may be reduced.
  • “the ratio of the projected area of the coil area of the power feeding module to the coil area of the power receiving module” is the ratio of the area of the projected area of the power feeding module overlapping the coil area of the power receiving module to the coil area of the power receiving module. is there.
  • the flexible printed wiring boards 30 and 40 can be easily and reliably manufactured by a manufacturing method including a conductive pattern forming process, a coverlay stacking process, and a magnetic layer stacking process.
  • a conductive material is laminated on the insulating film 31 to form a conductive pattern 32.
  • the planar shape of the coiled circuit 32a of the conductive pattern 32 can be formed by an appropriate method according to the method of laminating the conductive material.
  • the coiled circuit 32a can be formed by masking and etching a metal film laminated on the insulating film 31.
  • the metal film may be formed by sticking a metal foil or the like to the insulating film 31 with an adhesive or the like, or may be formed by vapor-depositing a metal on the insulating film 31.
  • the coiled circuit 32a can be formed by a printing technique.
  • the cover lay 35 is stacked on the surface of the conductive pattern 32.
  • the coverlay 35 can be formed by sticking the cover film 35a to the conductive pattern 32 via the cover film adhesive layer 35b.
  • the magnetic layer 33 is stacked on the back surface of the insulating film 31.
  • the magnetic layer 33 can be formed by sticking a magnetic sheet to the insulating film 31 via the magnetic adhesive layer 34.
  • the flexible printed wiring boards 30 and 40 manufactured as described above are fixed to the charging device 1 and the wearable device 2, respectively, and connected to the respective control circuits to constitute a non-contact charging system.
  • power is transmitted from the power supply module 10 of the charging device 1 to the wearable device 2 in which the power receiving module 20 is disposed.
  • the wearable device 2 is first placed on the upper surface of the pedestal portion 11 so that the through hole 21 of the wearable device 2 fits the convex portion 12 of the charging device 1. At this time, as shown in FIG. 3, the coil region X of the power supply module 10 and the coil region X of the power reception module 20 face each other.
  • the flexible printed wiring boards 30 and 40 can be thinned and miniaturized and can be arranged on a curved surface by bending, the power supply module 10 and the power receiving module 20 of the non-contact charging system can be easily downsized. Further, the flexible printed wiring boards 30 and 40 can form a solenoid coil by bending the coil region X. With this solenoid coil, the flexible printed wiring boards 30 and 40 can efficiently confine the magnetic field in the coil, increase the coupling of the coil between the power supply module 10 and the power reception module 20, and increase the temperature of the surrounding metal due to the leakage magnetic flux. Etc. can be suppressed. Therefore, the non-contact charging system in which the power supply module 10 and the power receiving module 20 include the flexible printed wiring boards 30 and 40 having the coil region X can be easily applied to wearable devices.
  • both ends of the coil region are connected via a strap having a plurality of wirings.
  • the case where one end of the coil region is bent and joined has been described.
  • the method of connecting or joining both ends of these coil regions is not limited to the above combination.
  • the conductive pattern of the coil region of the power supply module and the power receiving module is configured by wiring that is linear, arranged substantially in parallel and at substantially equal intervals, but the coil region is cylindrical.
  • the wirings do not have to be substantially equidistant, and need not be substantially parallel.
  • the strap may have another configuration.
  • a small flexible printed wiring board having a plurality of wirings may be used as the strap, and both ends of the coil region may be joined by the flexible printed wiring board so that a spiral coil circuit is formed.
  • the flexible printed wiring board and both ends of the coil region can be connected by, for example, an anisotropic conductive adhesive or solder.
  • region was arrange
  • the wearable device has a through-hole in the center and the through-hole and the convex portion are internally fitted has been described.
  • the portion into which the convex portion is fitted does not have to be a through-hole, for example, a concave portion It may be.
  • planar shape of the through hole and the convex portion may not be a circle as long as the charging device and the wearable device can be fitted.
  • planar shape may be an elliptical shape or a polygonal shape.
  • planar shape of the pedestal portion of the charging device is a circle
  • planar shape may be another shape, for example, an ellipse or a square shape.
  • the convex portion of the charging device is not essential, and the shape is particularly limited as long as the coil area of the flexible printed wiring board of the power supply module and the coil area of the flexible printed wiring board of the power receiving module can be parallel and nested during charging.
  • the structure which has a recessed part which a charging device fits with a wearable device on the upper surface of a base part may be sufficient.
  • region of the flexible printed wiring board of a receiving module are the nesting states which make the coil area
  • the coil region may be in a nested state with the coil region of the power receiving module inside.
  • the charging device has a configuration in which a recess that fits with the wearable device is provided on the upper surface of the pedestal portion, the charging device can be nested with the coil region of the power receiving module inside.
  • the flexible printed wiring board is provided with a magnetic layer containing a ferromagnetic material on the back side of the insulating film.
  • the magnetic layer is not an essential constituent requirement, and the flexible printed wiring board is magnetic.
  • the body layer may not be included.
  • the non-contact charging system may include a columnar magnetic body inside the flexible printed wiring board of the power supply module.
  • a flexible printed wiring board of the power supply module can be wound around the magnetic body.
  • the flexible printed wiring board may include the conductive pattern on both surfaces of the insulating film. That is, as shown in FIG. 6, the coil region of the flexible printed wiring board of the power supply module is laminated on one surface side of the insulating film 31 and the first conductive pattern 51 constituting the first coiled circuit, and the insulating film 31.
  • the second conductive pattern 52 is laminated on the surface opposite to the first conductive pattern 51 and constitutes a second coiled circuit.
  • the first conductive pattern 51 and the second conductive pattern 52 are formed by through holes 53. It may be electrically connected.
  • the flexible printed wiring board is provided with the conductive pattern on both surfaces of the insulating film, whereby the inductance can be adjusted while suppressing an increase in the size of the flexible printed wiring board of the power supply module and the power receiving module.
  • the coil region of the flexible printed wiring board may be configured by preparing two flexible printed wiring boards having a conductive pattern on one surface of the insulating film and bonding the back surfaces thereof.
  • a non-contact charging comprising a power supply module and a power receiving module having a multilayer flexible printed wiring board in which a flexible printed wiring board having conductive patterns on both sides as described above and a flexible printed wiring board sandwiching a magnetic layer are further laminated. It can also be a system.

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Abstract

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てい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、ストライプ状に配設されている複数の上記導電パターンを有する帯状のコイル領域と、上記コイル領域の外部に配設され、かつ上記導電パターンと電気的に接続されている電子部品を有する部品領域とを有し、このコイル領域が筒状に湾曲され、複数の上記導電パターンの両端部がコイル状回路を構成するよう電気的に接合されているフレキシブルプリント配線板。

Description

フレキシブルプリント配線板及び非接触充電システム
 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2日出願の日本出願第2015-173338号に基づく優先権を主張し、前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。
 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)。
特開2013-169122号公報
 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てい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、ストライプ状に配設されている複数の導電パターンを有する帯状のコイル領域と、上記コイル領域の外部に配設され、かつ上記導電パターンと電気的に接続されている電子部品を有する部品領域とを有し、このコイル領域が筒状に湾曲され、複数の導電パターンの両端部がコイル状回路を構成するよう電気的に接合されている。
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配設されている充電デバイスを示す模式的側面図である。 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配設されているウエアラブルデバイスを示す模式的側面図である。 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平面図である。 図4Aは、本発明の一態様に係る非接触充電システムの充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は、図4AのA-A線での模式的断面図である。 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。
[本開示が解決しようとする課題]
 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、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。
 ところが、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。
 上述の事情に鑑み、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。
[本開示の効果]
 本開示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。
[本発明の実施形態の説明]
 (1)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てい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、ストライプ状に配設されている複数の上記導電パターンを有する帯状のコイル領域と、上記コイル領域の外部に配設され、かつ上記導電パターンと電気的に接続されている電子部品を有する部品領域とを有し、このコイル領域が筒状に湾曲され、複数の上記導電パターンの両端部がコイル状回路を構成するよう電気的に接合されている。
 本発明の一態様に係る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、コイル領域の湾曲によりソレノイドコイルを形成できる。このソレノイドコイルにより当該フレキシブルプリント配線板は、磁界を効率的にコイル内に閉じ込めることができ、給電モジュール及び受電モジュール間のコイルの結合を高めると共に、漏れ磁束による周辺金属の温度上昇等の発生を抑止できる。
 (2)上記コイル領域の一方又は両方の端部が曲折して、上記導電パターン同士が接合されているとよい。コイル領域の一方又は両方の端部を曲折させて(一方又は両方の端部が曲折した状態で)、導電パターン同士を接合することで、コイル領域の接合部品が必要でなくなり、コイル状回路の抵抗増加を抑止すると共に、機器の小型化をさらに促進できる。また、この場合、コイル領域は、絶縁フィルムの一方の面側にストライプ状に積層されている複数の導電パターンから構成されているとよい。
 (3)上記コイル領域が、複数の配線を有するストラップを介して接合されているとよい。コイル領域を複数の配線を有するストラップを介して接合することで、容易かつ確実にコイル状回路を構成できる。
 (4)上記コイル領域が、上記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、機器の大きさの増加を抑止しつつ、インダクタンスを大きくすることができる。
 (5)上記コイル領域が、上記絶縁フィルムの一方の面側にストライプ状に積層されている複数の上記導電パターンから構成されており、本発明の一態様に係るフレキシブルプリント配線板が、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とよい。本発明の一態様に係るフレキシブルプリント配線板が磁性体層をさらに有することで、磁性体が磁束を吸収するため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。
 (6)本発明の一態様に係る非接触充電システムは、充電デバイスに配設されている給電モジュールと、環状のウエアラブルデバイスに配設されてい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、本発明の一態様に係る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筒状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筒状のコイル領域とが平行かつ入れ子状態になるよう構成されている。
 本発明の一態様に係る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。
 (7)上記充電デバイスが、給電モジュールが配設されている台座部と、この台座部の上面に突設され、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。
[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。
 図1A、図1B、図2A、図2B及び図3に示す非接触充電システムは、充電デバイス1に配設されている給電モジュール10と、環状のウエアラブルデバイス2に配設されている受電モジュール20とを備える。
<充電デバイス>
 充電デバイス1は、台座部11と、台座部11の上面に突設され、ウエアラブルデバイス2が嵌合可能で、給電モジュール10が配設されている円柱状の凸部12とを備える。充電デバイス1の凸部12に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。
(台座部)
 台座部11は、所定厚みの平板状であり、その内部に空間を有する。台座部11の上面には凸部12が突設されている。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。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。
 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。
 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30mm以上200mm以下とできる。また、台座部11の高さ(平均厚さ)は、例えば10mm以上30mm以下とすることができる。
(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。
 凸部12の材質は、台座部11の材質と同様とできる。また、凸部12は台座部11と一体形成してもよい。
 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20mm以上150mm以下とできる。
 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の高さの比の下限は、0.4倍が好ましく、0.6倍がより好ましい。ウエアラブルデバイス2の高さに対する凸部12の高さの比の上限は、1.5倍が好ましく、1倍がより好ましい。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。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、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。凸部12との中心軸と台座部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。
<給電モジュール>
 給電モジュール10は、充電デバイス1に配設される。給電モジュール10の充電デバイス1への配設方法は、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を配設してから、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。
 給電モジュール10は、帯状のコイル領域Xを有するフレキシブルプリント配線板30を備える。図4A及び図4Bに示すように、帯状のコイル領域Xは、ストライプ状に配設されている複数の導電パターン32を有する。図1A及び図1Bに示すように、コイル領域Xは筒状に湾曲され、複数の導電パターン32の両端部がコイル状回路32aを構成するようストラップ36を介して電気的に接合されている。給電モジュール10は、フレキシブルプリント配線板30の部品領域Yからの電流供給によりコイル状回路32aの中心軸方向に磁束を発生させる。コイル状回路32aは凸部12の中心軸と略平行に螺旋状に構成されているので、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。
 部品領域Yは、図1A及び図1Bに示すように凸部12の内部に設定してもよいし、台座部11の内部に設定してもよい。部品領域Y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(電源供給回路)が実装され、導電パターンによりコイル領域Xに接続されている。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。
<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30は、絶縁フィルム31と、絶縁フィルム31の一方の面側(表面側)に積層されている導電パターン32とを有する。また、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、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。
(絶縁フィルム)
 絶縁フィルム31は、導電パターン32を形成するためのベースフィルム(基材)である。絶縁フィルム31は、帯状である。
 絶縁フィルム31の主成分は樹脂である。絶縁フィルム31に用いる樹脂は、絶縁性を有するものであれば特に限定されない。絶縁フィルム31として、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。樹脂フィルムの材料としては、例えば、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、液晶ポリマー、フッ素樹脂等が挙げられる。
 絶縁フィルム31の平均厚さの下限は、5μmが好ましく、10μmがより好ましい。絶縁フィルム31の平均厚さの上限は、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の絶縁強度が不十分となるおそれがある。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。
 絶縁フィルム31のコイル領域Xの平均幅の下限は、1mmが好ましく、2mmがより好ましい。絶縁フィルム31のコイル領域Xの平均幅の上限は、5mmが好ましく、4mmがより好ましい。絶縁フィルム31のコイル領域Xの平均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。絶縁フィルム31のコイル領域Xの平均幅が上記上限を超える場合、給電モジュール10や受電モジュール20が不要に大きくなり、機器の小型化の要求に反するおそれがある。
 絶縁フィルム31のコイル領域Xの平均長さは、フレキシブルプリント配線板30を湾曲して構成するコイル状回路32aに所望される直径に円周率πを乗じた値とすることができる。
(コイル領域)
 コイル領域Xは、ストライプ状に積層されている複数の導電パターン32から構成され、その両端は複数の配線を有するストラップ36を介して接続されている。コイル領域Xの導電パターン32は、コイル領域Xを筒状に湾曲することで、両端部が電気的に接合され、コイル状回路32aを構成する。
 コイル領域Xを構成する導電パターン32は、直線状で、略平行かつ略等間隔に配設されている導体(配線)で構成されている。また、絶縁フィルム31の一対の長辺それぞれに近接する2本の配線は、コイル領域の端部と反対側の端部に接続端子を有する。この接続端子は、コイル領域Xを筒状に湾曲することで構成されるコイル状回路32aのコイルの両端となる。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磁束を発生させることができる。
 複数の配線は、コイル領域Xの第1端側から第2端側へ絶縁フィルム31の長さ方向に対して傾斜している。絶縁フィルム31の長さ方向に対する配線の傾斜角度をθ[°]、配線間の平均間隔をW[mm]、フレキシブルプリント配線板30のコイル領域Xの長さをL[mm]とするとき、下記式(1)を満たす。
 tanθ=W/L ・・・(1)
 上述のようにコイル領域Xを構成する導電パターン32の配線を構成することで、フレキシブルプリント配線板30を湾曲させ、両端をストラップ36で接続する際、第1端側の配線が、それぞれ幅方向に1段ずれて第2端側の配線と接続され、フレキシブルプリント配線板30の表面に螺旋状回路(ソレノイドコイル)を構成できる。
 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。また、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。
 導電パターン32の平均厚さの下限は、0.1μmが好ましく、1μmがより好ましい。導電パターン32の平均厚さの上限は、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。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。
 コイル領域Xにおける配線の平均幅の下限は、0.007mmが好ましく、0.03mmがより好ましい。コイル領域Xにおける配線の平均幅の上限は、1.5mmが好ましく、1.25mmがより好ましい。コイル領域Xにおける配線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。コイル領域Xにおける配線の平均幅が上記上限を超える場合、十分な巻数が確保できず、所望のインダクタンスを得られないおそれがある。なお、コイル領域Xにおける配線間ピッチは、特に限定されないが、例えば0.01mm以上4.5mm以下とすることができる。
 コイル領域Xにおける配線の本数(コイル状回路32aの巻数)の下限は、2が好ましく、3がより好ましい。コイル状回路32aの巻数の上限は、30が好ましく、25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。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はコイル状回路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。
 一対のストラップ36は、基材とその基材に埋設されている複数の配線を有し、コネクターとして機能する部材であり、コイル領域Xの両端に配設されている。ストラップ36の基材の材質としては、絶縁性を有する限り特に限定されないが、例えば樹脂製のものを用いることができる。また、ストラップ36が有する配線の材質は、導電パターン32の材質と同様とできる。ストラップ36の配設方法としては、特に限定されないが、接着剤やビス等でストラップ36を固定する方法等を挙げることができる。
 ストラップ36の複数の配線は、それぞれコイル領域Xの複数の配線と接続されている。また、一対のストラップ36は連結可能に構成されており、一対のストラップ36を連結することで、コイル領域Xの両端の配線がストラップ36を介して接続され、コイル状回路32aが形成される。一対のストラップ36の連結方法としては、特に限定されず公知の連結方法、例えばオスメス構造による連結を用いることができる。
(磁性体層)
 磁性体層33は、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。磁性体層33は、強磁性材料を含む。
 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。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。中でも透磁率の高いセンダスト及びパーマロイが好ましい。
 磁性体層33の比透磁率の下限は、20が好ましく、30がより好ましい。磁性体層33の比透磁率の上限は、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。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、非接触充電システムの通信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、非接触充電システムが高価になるおそれもある。
 磁性体層33の平均厚さの下限は、10μmが好ましく、20μmがより好ましい。磁性体層33の平均厚さの上限は、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、非接触充電システムの通信性能が低下するおそれがある。また、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が無用に厚くなるおそれがある。
 磁性体接着層34は、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。磁性体接着層34を形成する接着剤としては、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。
 磁性体接着層34の平均厚さの下限は、5μmが好ましく、10μmがより好ましい。磁性体接着層34の平均厚さの上限は、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るおそれがある。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。
(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。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。
 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、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、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。
 カバーフィルム35aの平均厚さの下限は、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。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。
 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。カバーフィルム接着層35bを構成する接着剤としては、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。
 カバーフィルム接着層35bの平均厚さの下限は、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。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。
 給電モジュール10は、充電時に絶縁フィルム31の表面が凸部12の側面に対向するように凸部12の内部に配設されている。また、充電時に給電モジュール10のフレキシブルプリント配線板30の筒状のコイル領域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の筒状のコイル領域Xとが平行かつ入れ子状態になるよう構成されている。
 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。
 給電モジュール10のフレキシブルプリント配線板30の表面と凸部12の側面との平均距離の下限は、0.5mmが好ましく、1mmがより好ましい。フレキシブルプリント配線板30の表面と凸部12の側面との平均距離の上限は、5mmが好ましく、2mmがより好ましい。フレキシブルプリント配線板30の表面と凸部12の側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。フレキシブルプリント配線板30の表面と凸部12の側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への電力電送効率が低下するおそれがある。
<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に外嵌する内壁を有する。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。
 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。
 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。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。
 ウエアラブルデバイス2の材質は、凸部12の材質と同様とできる。
 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10mm以上50mm以下とすることができる。
 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。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は、0.2mmが好ましく、0.5mmがより好ましい。貫通孔21と凸部12との直径差の上限は、2mmが好ましく、1.5mmがより好ましい。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。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、十分な電力転送が行えないおそれがある。
<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の内部に配設されており、帯状のコイル領域Xを有するフレキシブルプリント配線板40を備える。図5に示すように、帯状のコイル領域Xは、ストライプ状に配設されている複数の導電パターン32を有する。図2A及び図2Bに示すように、コイル領域Xは筒状に湾曲され、複数の導電パターン32の両端部がコイル状回路32aを構成するよう電気的に接合されている。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。
 受電モジュール20の配設方法は、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を配設してから、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。
<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、コイル領域Xの外部に配設され、かつ導電パターン32と電気的に接続されている電子部品46を有する部品領域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。
(コイル領域)
 コイル領域Xは、絶縁フィルム31の一方の面側にストライプ状に積層されている複数の導電パターン32から構成され、一方の端部が曲折して、導電パターン32同士が接合されている。コイル領域Xを構成する導電パターン32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を構成する導電パターン32と同様に構成できる。電力電送効率の観点から、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を構成する導電パターン32を有するフレキシブルプリント配線板を備えるとよい。
 コイル領域Xの導電パターン32同士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。
 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のコイル領域Xを構成する導電パターン32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のコイル領域Xを構成する導電パターン32の平均幅、導体間ピッチ及び配線本数(コイル状回路32aの巻数)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、共振周波数及び電流量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、コイル領域Xを構成する導電パターン32の平均幅、導体間ピッチ及び配線本数は異なる値となってもよい。
(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46が実装され、導電パターン42により電子部品46が接続されている。
 電子部品46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46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。
 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。部品領域Yを湾曲していない突出部に配設することで、部品領域Yの電子部品46を湾曲して配設する必要がないため、電子部品46の可撓性は不要となる。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。
(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。
 コイル領域X、部品領域Y、及び接続領域Zは、1枚のプリント配線板上に設けてもよいし、領域毎に異なるプリント配線板を用いて、これらを接続してもよい。1枚のプリント配線板で構成する場合、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、各領域を異なるプリント配線板で構成する場合、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。
 受電モジュール20は、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31の表面が貫通孔21の側面と対向するように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。
 受電モジュール20のフレキシブルプリント配線板40の表面と貫通孔21の側面との平均距離の下限は、0.2mmが好ましく、0.5mmがより好ましい。フレキシブルプリント配線板40の表面と貫通孔21の側面との平均距離の上限は、5mmが好ましく、2mmがより好ましい。フレキシブルプリント配線板40の表面と貫通孔21の側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。フレキシブルプリント配線板40の表面と貫通孔21の側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への電力電送効率が低下するおそれがある。
 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とは、充電時に平行かつ給電モジュール10のコイル領域Xを内側とする入れ子状態になるように構成されている。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。発生した電流は制御回路により受電モジュール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。
 充電時に受電モジュール20のコイル状回路32aの中心軸は、給電モジュール10のコイル状回路32aの中心軸と略一致するとよい。充電時に受電モジュール20及び給電モジュール10のコイル状回路32aの中心軸を略一致させることで、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。
 また、電力電送効率の観点から、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、充電時のコイル領域間の平均距離の上限は、10mmが好ましく、4mmがさらに好ましい。充電時のコイル領域間の平均距離の下限は、0.4mmが好ましく、1mmがより好ましい。充電時の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が給電モジュール10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、外側のコイル領域の半径と内側のコイル領域の半径との差を意味する。
 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は、90%が好ましく、95%がより好ましい。投影面積の割合が上記下限未満である場合、電力電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面積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。
<フレキシブルプリント配線板の製造方法>
 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。
(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着して形成してもよく、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。
(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を貼着することで形成できる。
(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着することで形成できる。
 以上のようにして製造されたフレキシブルプリント配線板30、40は、それぞれ充電デバイス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、非接触充電システムを構成することができる。
<使用方法>
 次に、本発明の一態様に係る非接触充電システムの使用方法について説明する。
 当該非接触充電システムでは、例えば受電モジュール20を配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。
 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を外嵌するように台座部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。
 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。
<利点>
 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、非接触充電システムの給電モジュール10及び受電モジュール20の小型化が容易である。さらに、フレキシブルプリント配線板30、40は、コイル領域Xの湾曲によりソレノイドコイルを形成できる。このソレノイドコイルによりフレキシブルプリント配線板30、40は、磁界を効率的にコイル内に閉じ込めることができ、給電モジュール10及び受電モジュール20間のコイルの結合を高めると共に、漏れ磁束による周辺金属の温度上昇等の発生を抑止できる。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を有するフレキシブルプリント配線板30、40を備える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。
[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。
 上記実施形態の給電モジュールでは、コイル領域の両端が複数の配線を有するストラップを介して接続されている場合を説明した。また、上記実施形態の受電モジュールでは、コイル領域の一方の端部が曲折して接合されている場合を説明した。これらのコイル領域の両端の接続又は接合の方法は、上記組み合わせに限定されるものではない。給電モジュール及び受電モジュールに対し、コイル領域の両端が複数の配線を有するストラップを介して接続されている場合、コイル領域の一方又は両方の端部が曲折して接合されている場合、を任意の組み合わせで用いることができる。
 上記実施形態では、給電モジュール及び受電モジュールのコイル領域の導電パターンとして、直線状で、略平行かつ略等間隔に配設されている配線で構成される場合を説明したが、コイル領域が筒状に湾曲され、複数の導電パターンの両端部がコイル状回路を構成できる限り、他の構成であってもよい。例えば、配線は略等間隔でなくともよく、また略平行でなくともよい。
 上記実施形態では、給電モジュールのコイル領域にストラップをプリント配線板と一体構成する場合を説明したが、ストラップは他の構成であってもよい。例えばストラップとして複数の配線を有する小型のフレキシブルプリント配線板を用い、螺旋状のコイル状回路が形成されるようにコイル領域の両端をフレキシブルプリント配線板により接合してもよい。なお、フレキシブルプリント配線板とコイル領域の両端とは、例えば異方導電性接着剤や半田等で接続することができる。
 さらに、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。
 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、貫通孔と凸部とが内嵌する場合を説明したが、凸部が内嵌する部分は、貫通孔でなくともよく、例えば凹部であってもよい。
 また、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、平面形状は、楕円状や多角形状であってもよい。
 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、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。
 さらに、充電デバイスの凸部は必須ではなく、充電時に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平行かつ入れ子状態とできる限り、その形状は特に限定されない。例えば充電デバイスが台座部の上面にウエアラブルデバイスと嵌合する凹部を有する構成でもよい。
 また、上記実施形態では、給電モジュールのフレキシブルプリント配線板の筒状のコイル領域と受電モジュールのフレキシブルプリント配線板の筒状のコイル領域とが、給電モジュールのコイル領域を内側とする入れ子状態である場合を説明したが、コイル領域が受電モジュールのコイル領域を内側とする入れ子状態であってもよい。例えば充電デバイスが台座部の上面にウエアラブルデバイスと嵌合する凹部を設ける構成の場合、受電モジュールのコイル領域を内側とする入れ子状態とすることができる。
 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、磁性体層は必須の構成要件ではなく、フレキシブルプリント配線板は磁性体層を含まなくてもよい。
 また、非接触充電システムは、給電モジュールのフレキシブルプリント配線板の内側に円柱状の磁性体を備えてもよい。この場合、例えば給電モジュールのフレキシブルプリント配線板を磁性体に巻き付けた構成とすることができる。このように磁性体をフレキシブルプリント配線板の内側に備えることで、磁性体が磁束を吸収するため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。
 上記実施形態では給電モジュールの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コイル状回路を構成する第1導電パターン51と、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コイル状回路を構成する第2導電パターン52とを有し、第1導電パターン51と第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ることにより、給電モジュール及び受電モジュールの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、インダクタンスを調整することができる。
 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。この場合、2枚のフレキシブルプリント配線板のそれぞれの裏面に磁性体接着層を形成し、磁性体層を挟んで、裏面同士を接着するとよい。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。
 さらに、上述のような両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や磁性体層を挟んだフレキシブルプリント配線板をさらに多層に積層した多層フレキシブルプリント配線板を有する給電モジュール及び受電モジュールを備える非接触充電システムとすることもできる。
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、42 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
36 ストラップ
46 電子部品
51 第1導電パターン
52 第2導電パターン
53 スルーホール
X コイル領域  Y 部品領域  Z 接続領域

Claims (7)

  1.  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てい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、
     ストライプ状に配設されている複数の上記導電パターンを有する帯状のコイル領域と、
     上記コイル領域の外部に配設され、かつ上記導電パターンと電気的に接続されている電子部品を有する部品領域とを有し、
     このコイル領域が筒状に湾曲され、複数の上記導電パターンの両端部がコイル状回路を構成するよう電気的に接合されているフレキシブルプリント配線板。
  2.  上記コイル領域の一方又は両方の端部が曲折して、上記導電パターン同士が接合されている請求項1に記載のフレキシブルプリント配線板。
  3.  上記コイル領域が、複数の配線を有するストラップを介して接合されている請求項1に記載のフレキシブルプリント配線板。
  4.  上記コイル領域が、上記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から請求項3のいずれか1項に記載のフレキシブルプリント配線板。
  5.  上記コイル領域が、上記絶縁フィルムの一方の面側にストライプ状に積層されている複数の上記導電パターンから構成されており、
     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から請求項3のいずれか1項に記載のフレキシブルプリント配線板。
  6.  充電デバイスに配設されている給電モジュールと、
     環状のウエアラブルデバイスに配設されてい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、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筒状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筒状のコイル領域とが平行かつ入れ子状態になるよう構成されている非接触充電システム。
  7.  上記充電デバイスが、給電モジュールが配設されている台座部と、この台座部の上面に突設され、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。
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