コイルユニットの製造方法及びそれに用いる冶具
【課題】 薄型化することができるコイルユニットおよびその製造方法ならびに電子機器を提供する。
【解決手段】 コイルユニット２２は、平面状コイ３０ルと、平面状コイル３０を収容する平面状コイル収容部４０ａを含む配線印刷基板４０と、平面状コイル３０の伝送面側に設けられた、平面状コイル３０を保護するための保護シート５０と、平面状コイル３０の非伝送面側に設けられた磁性シート６０とを含む。平面状コイル３０は、平面状コイル収容部４０ａに収容され、配線印刷基板４０と電気的に接続されている。平面状コイル収容部４０ａは、平面状コイル３０の外形に対応した形状を有する。
【解決手段】 コイルユニット２２は、平面状コイ３０ルと、平面状コイル３０を収容する平面状コイル収容部４０ａを含む配線印刷基板４０と、平面状コイル３０の伝送面側に設けられた、平面状コイル３０を保護するための保護シート５０と、平面状コイル３０の非伝送面側に設けられた磁性シート６０とを含む。平面状コイル３０は、平面状コイル収容部４０ａに収容され、配線印刷基板４０と電気的に接続されている。平面状コイル収容部４０ａは、平面状コイル３０の外形に対応した形状を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルを用いた無接点電力伝送に係るコイルユニットおよびその製造方法ならびに電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁誘導を利用し、金属部分の接点がなくても電力送信を可能にする無接点電力伝送が知られている。この無接点電力伝送の適用例として、携帯電話の充電や家庭用機器（たとえば電話機の子機）の充電などが提案されている。
【０００３】
近年、携帯電話においては小型化が益々求められている。それに伴い、電力伝送を行うコイルユニットのより小型化、特に薄型化が必要となっている。小型化に関する技術として、特許文献１〜特許文献３に開示された技術がある。
【０００４】
特許文献１は、無接点電力伝送モジュールのコイル部分を従来用いられていたフェライトから軟磁性シートに置き換えることで、コイル部分の薄型化に関する発明が開示されている。しかし、磁性体自体の薄型化には有用であるが、その他のコイルユニットの部分の薄型化にはさほどつながらないため、なお課題が残る。
【０００５】
特許文献２は、非接触ＩＣカードの使用環境下において、周囲の金属の影響を受け難くする構造にすることにより、小型化を実現した発明である。具体的には、非接触ＩＣカードの読み取り、書込みに際して、アンテナ・磁性材料の裏側に２枚の金属板を置き、アンテナをチューニングすることで、周囲の金属に影響されることなく、安定的な読み取り、書込みを行っている。しかし、この技術を無接点電力伝送に適用した場合には、非接触ＩＣカードに比べて、金属板の発熱が生じる課題がある。また、アンテナ一つ一つに対してチューニングを行う必要があるため、高コストとなり、量産性が低いという問題がある。
【０００６】
特許文献３は、非接触電力伝送モジュールをフレキシブル配線印刷基板（ＦＰＣ）で作成することで、非接触電力伝送モジュールの小型化を実現している。この文献には、コイル部と基板部とに分け、中間を折り返せるように形成し、それらをポット型コアに挟み込むように折り返して、フレキシブル配線印刷基板を実装している技術が開示されている。しかし、フェライト材をコアとして用いる場合は有用だが、シート状の磁性材料を用いる際には、コイルをはめ込む形状の作成ができないという問題がある。また、コイル巻き線や基板で作成する場合には、適用が難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１４８３６０号公報
【特許文献２】特開２００５−２６７４３号公報
【特許文献３】特開２００５−２６０１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、薄型化することができるコイルユニットおよびその製造方法ならびに電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係るコイルユニットは、平面状コイルと、前記平面状コイルを収容する平面状コイル収容部を含む配線印刷基板と、前記平面状コイルの伝送面側に設けられた、前記平面状コイルおよび前記配線印刷基板を保護するための保護シートと、前記平面状コイルの非伝送面側に設けられた磁性シートとを含み、前記平面状コイルは、前記平面状コイル収容部に収容され、前記配線印刷基板と電気的に接続され、前記平面状コイル収容部は、前記平面状コイルの外形に対応した形状を有する。
【００１０】
この発明によれば、配線印刷基板の平面状コイルの収容部に平面状コイルが収容されるため、平面状コイルの平面状コイルが収容された厚み分だけ、コイルユニット自体の厚みを薄くすることができる。またこの構成によれば、平面状コイルの伝送面とその周囲の面とを面一にし易い。さらに、平面状コイルを平面状コイル収容部に収容しさえすれば、平面状コイルを配線印刷基板に位置決めすることができるため、位置決めが容易となる。
【００１１】
本発明の一態様では、前記平面状コイルは、空芯部を有する平面状コイルであり、前記平面状コイルの内側端子は、前記平面状コイルの非伝送面側から引き出されたコイル内端引き出し線を有することができる。
【００１２】
このようにすることで、コイル内端引き出し線が伝送面に存在すると伝送面に凹凸が生ずるが、本実施態様では伝送面を面一にすることができると共に、伝送効率を向上させることができる。
【００１３】
本発明の一態様では、前記保護シートは、前記平面状コイルの前記空芯部に対応する位置に設けられた第１の位置決め孔を有することができる。
【００１４】
保護シートが平面状コイルの空芯部に対応する位置に第１の位置決め孔を有することで、平面状コイルと保護シートとの間で位置決めがし易くなる。
【００１５】
本発明の一態様では、前記保護シートは、熱伝導率１W/mK以上の放熱シートとすることができる。
【００１６】
無接点電力伝送では、発熱をどう押さえるかが課題となっており、特に、コイルからの発熱をどう逃がすかが重要な課題である。保護シートが、ガラスの熱伝導率である1W/mK
以上の放熱シートであると、コイルからの放熱をコイルに密着した保護シート（放熱シート）を介して放熱できる。特に伝送面は製品外装ケースに密着することになるので、コイルの伝送面側にて密着する保護シート（放熱シート）を介した放熱経路として、外装ケースへの熱抵抗を低減できる。逆に非伝送面は、電池や水晶等温度上昇の影響を受ける部品があるので、伝送面側を主たる放熱経路としている。
【００１７】
なお、平面状コイルの内側端子は、非伝送面側から引き出されたたことで、伝送面が面一になることによって、平面状コイルと保護シート（放熱シート）の密着性が高まり、接触熱抵抗が低減されて放熱しやすくなるという効果を奏することができる。
【００１８】
本発明の一態様では、前記配線印刷基板は、前記平面状コイルの両端子の引き出し線を収容する引き出し線収容部を有し、前記引き出し線収容部は、前記平面状コイル収容部と連続させることができる。
【００１９】
引き出し線収容部があることで、引き出し線が配線印刷基板に乗り上げる際の引き出し線の屈曲を緩やかにし、かつ、平面状コイルの付近にて引き出し線の厚み分だけ薄型化をすることができる。
【００２０】
本発明の一態様では、前記配線印刷基板は、第２の位置決め孔を有し、前記保護シートは、前記第２の位置決め孔と対応した位置に、第３の位置決め孔を有することができる。
【００２１】
保護シートが配線印刷基板の第２の位置決め孔と対応する位置に第３の位置決め孔を有することで、配線印刷基板と保護シートとの間で位置決めがし易くなる。
【００２２】
本発明の一態様では、前記配線印刷基板の非伝送面に実装回路を搭載することができる。このように実装回路を非伝送面側に搭載することで、伝送面に凹凸が生じるのを防ぐことができる。
【００２３】
本発明の一態様では、前記配線印刷基板の伝送面に、前記実装回路と電気的に接続している共通グランド電極面を設けることができる。これにより、伝送面側に共通グランド電極を設けることで、配線印刷基板の伝送面側のスペースを有効利用して広い面積のグランド面を確保して、グランド電位を安定させることができる。また、配線印刷基盤の伝送面側をグランド電極面とすることでフラットにできる。なお、配線印刷基板の伝送面と非伝送面のグランド電極同士はスルーホールにて電気的に接続できる。
【００２４】
本発明の一態様に係る電子機器は、上記に記載のコイルユニットを含む。この電子機器によれば、コイルユニット自体が薄型化・小型化され易い構成となっているため、電子機器自体も小型化し易いという利点がある。また、平面状コイルはコイルユニット内に設けられているため、平面状コイルの電子機器への組み付けが容易である。
【００２５】
本発明の一態様に係るコイルユニットの製造方法は、平面状コイルを含むコイルユニットの製造方法であって、組み付け冶具に保護シートを搭載する工程（Ａ）と、前記保護シートの上に、前記平面状コイルの外形に対応する形状を有する平面状コイル収容部が設けられた配線印刷基板を搭載する工程（Ｂ）と、前記平面状コイル収容部内に、前記平面状コイルを収容する工程（Ｃ）と、前記配線印刷基板および前記平面状コイルの上に、磁性シートを搭載する工程（Ｄ）と、を含む。
【００２６】
この発明によれば、コイルユニットの構成部材を組み付け治具を用いて順次積層し、平面状コイルを平面状コイル収容部に収容して配線印刷基板に搭載しているため、容易にコイルユニットを製造できる。
【００２７】
本発明の一態様において、コイル端子の引き出し線を配線印刷基板の配線に電気的に接続するのは、工程（Ｃ）と工程（Ｄ）の間であっても、または、工程（Ｄ）の後に行ってもよい。
【００２８】
本発明の一態様では、前記平面状コイルは、空芯状の平面状コイルであり、前記保護シートは、前記平面状コイルの空芯部に対応する位置に設けられた第１の位置決め孔を有し、前記組み付け冶具は、第１の位置決め突部が設けられており、前記工程（Ａ）は、前記第１の位置決め突部を前記第１の位置決め孔に挿通させて、前記保護シートを前記組み付け冶具に対して位置決めを行い、前記工程（Ｃ）は、前記第１の位置決め突部を前記空芯部に挿通させて、前記平面状コイルを前記組み付け冶具に対して位置決めを行うことができる。
【００２９】
この発明によれば、組み付け冶具の第１の位置決め突部を保護シートおよび平面状コイルの位置決め孔に貫入させて、それらを組み付け冶具に対して位置決めを行っているため、位置決めが容易となる。
【００３０】
本発明の一態様では、前記平面状コイルの内側端子の引き出し線は、前記平面状コイルが前記保護シートと重なり合う面とは逆の面に設けることができる。これによれば、薄型化されたコイルユニットを製造することができる。
【００３１】
本発明の一態様では、前記第１の位置決め突部は、突出方向に付勢されて進退可能に、前記組み付け治具に保持することができる。これによれば、搭載時には、第１の位置決め突部の高さを確保して保護シート、配線印刷基板及び平面状コイルを位置決めし易いと共に、保護シートの貼付によって第１の位置決め突部を降下させることができ、組立性が向上する。
【００３２】
本発明の一態様では、前記配線印刷基板は、第２の位置決め孔を有し、前記保護シートは、前記第２の位置決め孔と対応した位置に、第３の位置決め孔を有し、前記組み付け冶具は、第２の位置決め突部を有し、前記工程（Ｂ）は、前記第２の位置決め突部を前記第２位置決め孔に挿通させて、前記配線印刷基板を前記組み付け冶具に対して位置決めを行い、前記工程（Ｃ）は、前記第２の位置決め突部を前記第３の位置決め孔に挿通させて、前記保護シートを前記組み付け冶具に対して位置決めを行うことができる。
【００３３】
この発明によれば、組み付け冶具の第２の位置決め突部を保護シートおよび配線印刷基板の各位置決め孔に挿通させて、それらを組み付け冶具に対して位置決めを行っているため、位置決めが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】充電器と、この充電器に充電される電子機器例えば携帯電話機２０とを模式的に示す図である。
【図２】コイルユニットを模式的に示す図である。
【図３】コイルユニットを模式的に示す分解斜視図である。
【図４】平面状コイルおよび配線印刷基板を模式的に示す図である。
【図５】コイルユニットの断面図である。
【図６】コイルの引き出し線接続領域０を拡大した図である。
【図７】図６のVIII−VIII線に沿った断面を模式的に示す図である。
【図８】配線印刷基板の実装回路領域を説明するための図である。
【図９】配線印刷基板の共通電極を説明するための図である。
【図１０】配線印刷基板のコンタクト部における断面を模式的に示す図である。
【図１１】コイルユニットの製造工程を模式的に示す図である。
【図１２】コイルユニットの製造工程を模式的に示す図である。
【図１３】コイルユニットの製造工程を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００３６】
１．充電システム
図１は、充電器１０と、この充電器１０に充電される電子機器例えば携帯電話機２０とを模式的に示す図である。図１は、充電器１０に横置きされる携帯電話機２０を示している。充電器１０から携帯電話機２０への充電は、充電器１０のコイルユニット１２のコイルと携帯電話機２０のコイルユニット２２のコイルとの間に生じる電磁誘導作用を利用し、無接点電力伝送により行われる。
【００３７】
充電器１０と携帯電話機２０とは、それぞれ位置決め構造を有することができる。例えば、充電器１０には、その筐体の外表面より外方に突出する位置決め突部を設け、一方、携帯電話機２０には、その筐体の外表面に形成された位置決め凹部を設けることができる。この位置決めにより、携帯電話機２０のコイルユニット２２は、充電器１０のコイルユニット１２と対向する位置に少なくとも配置される。
【００３８】
２．コイルユニット
図２は、コイルユニット２２を模式的に示す図である。図３は、コイルユニット２２を模式的に示す分解斜視図である。なお、図２および図３は、図１においてコイルユニット２２がコイルユニットと対向する伝送面とは逆側の非伝送面側から、コイルユニット２２を見た図である。ここで、伝送面とは、図１に示すように２つのコイルユニット１２，２２同士が対向したときの対向面側を意味する。図４は、平面状コイル３０と配線印刷基板４０とを模式的に示す、非伝送面側から見た図である。非伝送面とは、コイルユニット１２，２２の伝送面とは逆側の面を意味する。図５は、コイルユニット２２の断面図である。図６は、コイルの引き出し線接続領域０を拡大した図である。図７は、図６のVIII−VIII線に沿った断面を模式的に示す図である。
【００３９】
コイルユニット２２は、平面状コイル３０と、配線印刷基板４０と、保護シート５０と、磁性シート６０とを含むことができる。平面状コイル３０は、図４に示すように、配線印刷基板４０に設けられた平面状コイル収容部４０ａに収容されている。この平面状コイル収容部４０ａは、配線印刷基板４０の厚さ方向で貫通された穴で構成される。配線印刷基板４０の伝送面側には、平面状コイル３０および配線印刷基板４０を保護するための保護シート５０が設けられている。平面状コイル３０の非伝送面側には、磁性シート６０が設けられている。
【００４０】
以下、各構成要素について具体的に説明する。
【００４１】
平面状コイル３０は、平面的なコイルであれば特に限定されないが、たとえば、単芯または多芯の被覆コイル線を平面上で巻回した空芯コイルを適用することができる。以下では、空芯部３０ａ（図３，図４参照）を有する平面状コイル３０を例にとり、実施の形態に係るコイルユニットを説明する。
【００４２】
平面状コイル３０は、上述したように、配線印刷基板４０に設けられた平面状コイル収容部４０ａに収容されている。このように平面状コイル収容部４０ａに平面状コイル３０を収容することで、平面状コイル収容部４０ａに収容された平面状コイル分の厚みだけコイルユニットを薄くすることができる。また、平面状コイル３０を平面状コイル収容部４０ａに収容することで、平面状コイル３０の伝送面とその周囲の面とを面一にし易い。事実、本実施形態では保護シート５０には凹凸は生じない。また、平面状コイル収容部４０ａは、平面状コイル３０の外形に対応した形状を有する。これにより、平面状コイル３０を平面状コイル収容部４０ａに収容しさえすれば、平面状コイル３０を配線印刷基板４０に位置決めすることができるため、位置決めが容易となる。
【００４３】
平面状コイル３０は、コイル内端を引き出すコイル内端引き出し線３０ｂと、コイル外端を引き出すコイル外端引き出し線３０ｃとを有する。コイル内端引き出し線３０ｂは、図３および図４で示すように、平面状コイル３０の非伝送面側から引き出されることが好ましい。非伝送面側からコイル内端引き出し線３０ｂを引き出すことで、伝送面がコイル内端引き出し線３０ｂによって凸部が生じるのを防ぐことができるため、伝送面を面一にすることができると共に、伝送効率を向上させることができる。
【００４４】
配線印刷基板４０は、コイルを駆動するための種々の実装部品と、それらを電気的に接続する配線とが設けられている。配線印刷基板４０は、フレキシブル基板よりもむしろ、平面状コイル収容部４０ａが一定深さを確保できるリジッド基板が好ましい。
【００４５】
配線印刷基板４０には、平面状コイル収容部４０ａと連続して引き出し線収容部４０ｈが設けられている（図３参照）。引き出し線収容部４０ｈは、図６および図７に示すように、平面状コイル３０のコイル内端引き出し線３０ｂおよびコイル外端引き出し線３０ｃを収容するためのものである。引き出し線収容部４０ｈがあることで、引き出し線３０ｂ,３０ｃがそこに収容それているため、その領域において引き出し線３０ｂ,３０ｃの厚み分だけ薄型化をすることができる。また、図７に示すように、引き出し線３０ｂ，３０ｃ（図７では引き出し線３０ｃのみを図示）は、引き出し線収容部４０ｈにて比較的緩やかに屈曲されて配線回路基板４０に乗り上げるため、断線が少なくなる。
【００４６】
コイル内端引き出し線３０ｂおよびコイル外端引き出し線３０ｃは、コンタクト電極４０ｂまで引き出され、図２および図５に示すように、半田付け部４０ｇにより配線印刷基板４０上のパターンと電気的に接続されている。コンタクト電極４０ｂは、配線印刷基板４０の非伝送面側（図２および図５では手前側）に設けられている。コイル内端引き出し線３０ｂおよびコイル外端引き出し線３０ｃは、上述したように、図７に示すように、配線印刷基板４０の引き出し線収容部４０ａに収容されているが、配線印刷基板４０に乗り上げられるように屈曲部３０ｄが設けられている。
【００４７】
配線回路基板４０を非伝送面側から見た図８に示すように、コンタクト電極４０ｂがある領域は、実装回路領域４０ｊとなっている。このように実装回路領域４０ｊを平面状コイル収容部４０ａの付近に設けないことで、伝送特性に影響が生じてしまうのを防ぐことができる。実装回路領域４０ｊは非伝送面側に設けられているが、これにより、伝送面に凹凸が生じるのを防ぐことができる。この実装回路領域４０ｊは、平面状コイル３０を駆動する実装部品４０ｉなどにより構成されている。実装回路領域４０ｊの実装回路は、配線回路基板４０を伝送面側から見た図９に示すように、共通グランド電極面４０ｃと電気的に接続されている。伝送面側に共通グランド電極面４０ｃを設けることで、配線印刷基板４０の伝送面側のスペースを有効利用して、グランド面積を確保してグランド電位を安定させることができる。また、共通グランド電極面４０ｃには部品が実装されないので、配線印刷基板４０の伝送面側をフラットにすることができる。なお、共通グランド電極面４０ｃ形成範囲についても、実装回路領域４０ｊと同じ理由で、実装回路領域４０ｊと同じ範囲に形成することで、伝送特性への影響を低減している。
【００４８】
共通グランド電極面４０ｃは、図１０に示すように、スルーホール４０ｆに設けられたコンタクト部４０ｄを介して、実装部品４０ｉに接続されている配線と電気的に接続されている。
【００４９】
なお、実施形態に係るモジュールは、回路規模が小さいため、配線印刷基板４０の伝送面側のパターンはグランドのみとしたが、回路規模が大きくなれば、グランド以外のパターンを形成しても良い。
【００５０】
配線印刷基板４０は、保護シート５０と位置決めするための複数例えば２つの位置決め孔（第２の位置決め孔）４０ｅが設けられている。実装回路領域４０ｊは、平面状コイル３０を収容する配線印刷基板４０とは別の基板に設けてもよい。
【００５１】
保護シート５０は、少なくとも平面状コイル３０を保護するためのシートであるが、本実施形態では配線印刷基板４０及び平面状コイル３０の伝送面側全体を覆って形成している。保護シート５０は第一義的には絶縁性のものであれば特に限定されない。保護シート５０は、図３に示すように、平面状コイル３０の空芯部３０aに対応する位置に設けられ
た位置決め孔（第１の位置決め孔）５０ａを有する。空芯部３０ａに対応する位置に位置決め孔５０ａを有することで、平面状コイル３０と保護シート５０との間で位置決めがしやすい。また、保護シート５０は、図３に示すように、配線印刷基板４０の位置決め孔４０ｅと対応した位置に、位置決め孔（第３の位置決め孔）５０ｂが設けられている。この位置決め孔４０ｅ，５０ｂにより、配線印刷基板４０と保護シート５０との間で位置決めしやすい。
【００５２】
ここで、保護シート５０は、ガラスの熱伝導率である1W/mK以上の材質にて形成された放熱シートとすることが好ましい。たとえば、パナソニック製PGSグラファイトシートでは、熱伝導率が600W/mKと、銅の2〜4倍、アルミの3〜6倍もの優れた熱伝導率である。この種の材質を用いると、保護シート５０を放熱シートとして利用でき、平面状コイル３０からの放熱をコイル３０に密着した保護シート５０を介して放熱できる。特に伝送面は製品外装ケースに密着することになるので、コイル３０の伝送面側にて密着する保護シート５０を介した放熱経路として、外装ケースへの熱抵抗を低減できる。逆に非伝送面は、電池や水晶等温度上昇の影響を受ける部品があるので、伝送面側を主たる放熱経路としている。
【００５３】
非伝送面側に配置される電池は、電力伝送システムを用いる場合、通常2次電池を使用する。近年携帯電話やMP３プレーヤー等で多用されているリチウムイオン2次電池やリチウムポリマー2次電池では、物性の特徴から充電時の温度を約45℃以下に規定されてする。これ以上の温度で充電を行う場合、電池内部にガスが発生し、電池の劣化や最悪の場合破裂を起こす危険性がある。そのため、充電時の発熱を押さえる必要があり、本実施形態では保護シート５０を放熱経路として利用して、非伝送面側の温度上昇を抑えている。
【００５４】
また、平面状コイル３０の内側端子は、非伝送面側から引き出されたたことで、伝送面が面一になることによって、平面状コイル３０と保護シート（放熱シート）５０の密着性が高まり、接触熱抵抗が低減されて放熱しやすくなるという効果を奏することができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、保護シート５０は配線印刷基板４０に一致した外形であるが、これに限定されない。保護シート５０の形状（面積）は、コイルユニットの伝送面側が接触する外装ケースの内部形状（面積）と接触面積が最大になるように形成することができる。こうすると、放熱効果はより高まる。
【００５６】
磁性シート６０は、平面状コイル３０からの磁束を受ける働きをし、平面状コイル３０のインダクタンスを上げる機能を有する。磁性シートの材質としては、軟磁性材が好ましく、フェライト軟磁性材や金属軟磁性材を適用することができる。
【００５７】
また、携帯電話機２０のコイルユニット２２では、磁性シート６０が平面状空芯コイル３０と面する側の逆側には、必要に応じて磁束漏れ防止部材（図示せず）を設けることができる。磁束漏れ防止部材は、磁性シート６０が捕捉しきれなかった磁束や、磁性シート６０の周りから漏れた磁束を吸収する役割を有する。これにより、携帯電話機２０内の部品への磁束の悪影響を回避できる。磁束漏れ防止部材の材質は、磁束を吸収できる材質であれば特に限定されず、非磁性体たとえば、アルミニウムを挙げることができる。伝送特性は、磁性シート６０の下に接触した状態で形成されているものに影響を受ける。したがって、磁束漏れ防止部材は、求める伝送特性に応じて、その材質や大きさを規定するのが好ましい。
【００５８】
上記の配線印刷基板４０および平面状コイル３０と保護シート５０との貼り合わせ、および、配線印刷基板４０および平面状コイル３０と磁性シート６０との貼り合わせは、たとえば両面テープなどにより行うことができる。
【００５９】
３．コイルユニットの製造方法
次に、コイルユニットの製造方法について説明する。図１１〜図１３は、コイルユニットの製造方法を説明するための図である。
【００６０】
まず、組み付け冶具７０を用意する。組み付け冶具７０は、複数例えば２つの第１の位置決め突部７０ａおよび第２の位置決め突部７０ｂを有する。
【００６１】
次に、組み付け冶具７０に保護シート５０を搭載する。組み付け冶具７０の第１の位置決め突部７０ａ、７０ｂを位置決め孔５０ｂ、５０ａに挿通させて、保護シート５０を組み付け冶具７０に対して位置決めを行う。
【００６２】
次に、組み付け冶具７０に配線印刷基板４０を搭載する。組み付け冶具７０の第１の位置決め突部７０ａを配線印刷基板４０の位置決め孔４０ｅに挿通させて、配線印刷基板４０を組み付け冶具７０に対して位置決めを行う。
【００６３】
次に、組み付け冶具７０に平面状コイル３０を搭載する。平面状コイル３０は配線印刷基板４０の平面状コイル収容部４０ａに収容されるように搭載する。平面状コイル収容部４０ａは平面状コイル３０の外形に対応する形状を有しているため、平面状コイル３０の位置決め部としての機能を有することになる。さらに、組み付け冶具７０の第２の位置決め突部７０ｂを平面状コイル３０の空芯部３０ａに挿通させて、平面状コイル３０を組み付け冶具７０に対して位置決めを行う。
【００６４】
次に、平面状コイル３０および配線印刷基板４０の上に、磁性シート６０を搭載し、磁性シート６０側から力を加え、保護シート５０と配線印刷基板４０および平面状コイル３０との貼り合わせ、および、磁性シート６０と配線印刷基板４０および平面状コイル３０との貼り合わせを行い、コイルユニット２２が形成される。なお、貼り合わせ時の接着は、たとえば、保護シート５０と配線印刷基板４０との間、平面状コイル３０と磁性シート６０との間に両面テープ（図示せず）を介在させることにより行うことができる。
【００６５】
この貼り合わせ時に、図１２および図１３に示すように、第２の位置決め突部７０ｂがコイルスプリング７０ｃ等により突出付勢されることによって、組み付け治具７０に対して進退可能に保持されていることが好ましい。これによれば、組立時には、第２の位置決め突部７０ｂの高さを確保して、保護シート５０及びコイル３０を位置決めし易くすると共に、磁性シート６０の貼付時の圧力によって第２の位置決め突部７０ｂを降下させることができる（図１３参照）。
【００６６】
次に、平面状コイル３０の端子引き出し線３０ｂ，３０ｃを配線印刷基板４０のコンタクト電極４０ｂに半田付けなどにより電気的に接続する。この半田付けの工程は、磁性シート６０を搭載する前であってもよい。
【００６７】
（電子機器の適用例）
本実施の形態は、電力伝送や信号伝送を行うすべての電子機器に適用可能であり、たとえば、腕時計、電動歯ブラシ、電動ひげ剃り、コードレス電話、パーソナルハンディフォン、モバイルパソコン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、電動自転車などの二
次電池を備える被充電機器と充電機器とに適用可能である。本実施の形態に係る電子機器によれば、コイルユニット自体が小型化され易い構成となっているため、電子機器自体も小型化し易いという利点がある。また、平面状コイルはコイルユニット内に設けられているため、平面状コイルの電子機器への組み付けが容易である。
【００６８】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるものである。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。
【００６９】
本実施の形態は、無接点電力伝送に係るものであったが、電磁誘導原理を用いた無接点信号伝送にも同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０ 充電器、１０ａ 筐体、１２ コイルユニット、２０ 電子機器（携帯電話機）、２０ａ 筐体、２２ コイルユニット、３０ 平面状コイル、３０ａ 空芯部、３０ｂ コイル内端引き出し線、３０ｃ コイル外端引き出し線、３０ｄ 屈曲部、４０ 配線印刷基板、４０ａ 平面状コイル収容部、４０ｂ コンタクト電極、４０ｃ 共通グランド電極、４０ｄ コンタクト部、４０ｅ 第２の位置決め孔、４０ｇ 半田付け部、４０ｈ 引き出し線収容部、４０ｉ 実装部品、４０ｊ 実装回路領域、５０ 保護シート、５０ａ 第１の位置決め孔、５０ｂ 第３の位置決め孔、６０ 磁性シート、７０ 組み付け冶具、７０ａ 第１の位置決め突部、７０ｂ 第２の位置決め突部、７０ｃ 付勢部材（バネ）、１００ 充電システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルを用いた無接点電力伝送に係るコイルユニットおよびその製造方法ならびに電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁誘導を利用し、金属部分の接点がなくても電力送信を可能にする無接点電力伝送が知られている。この無接点電力伝送の適用例として、携帯電話の充電や家庭用機器（たとえば電話機の子機）の充電などが提案されている。
【０００３】
近年、携帯電話においては小型化が益々求められている。それに伴い、電力伝送を行うコイルユニットのより小型化、特に薄型化が必要となっている。小型化に関する技術として、特許文献１〜特許文献３に開示された技術がある。
【０００４】
特許文献１は、無接点電力伝送モジュールのコイル部分を従来用いられていたフェライトから軟磁性シートに置き換えることで、コイル部分の薄型化に関する発明が開示されている。しかし、磁性体自体の薄型化には有用であるが、その他のコイルユニットの部分の薄型化にはさほどつながらないため、なお課題が残る。
【０００５】
特許文献２は、非接触ＩＣカードの使用環境下において、周囲の金属の影響を受け難くする構造にすることにより、小型化を実現した発明である。具体的には、非接触ＩＣカードの読み取り、書込みに際して、アンテナ・磁性材料の裏側に２枚の金属板を置き、アンテナをチューニングすることで、周囲の金属に影響されることなく、安定的な読み取り、書込みを行っている。しかし、この技術を無接点電力伝送に適用した場合には、非接触ＩＣカードに比べて、金属板の発熱が生じる課題がある。また、アンテナ一つ一つに対してチューニングを行う必要があるため、高コストとなり、量産性が低いという問題がある。
【０００６】
特許文献３は、非接触電力伝送モジュールをフレキシブル配線印刷基板（ＦＰＣ）で作成することで、非接触電力伝送モジュールの小型化を実現している。この文献には、コイル部と基板部とに分け、中間を折り返せるように形成し、それらをポット型コアに挟み込むように折り返して、フレキシブル配線印刷基板を実装している技術が開示されている。しかし、フェライト材をコアとして用いる場合は有用だが、シート状の磁性材料を用いる際には、コイルをはめ込む形状の作成ができないという問題がある。また、コイル巻き線や基板で作成する場合には、適用が難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１４８３６０号公報
【特許文献２】特開２００５−２６７４３号公報
【特許文献３】特開２００５−２６０１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、薄型化することができるコイルユニットおよびその製造方法ならびに電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係るコイルユニットは、平面状コイルと、前記平面状コイルを収容する平面状コイル収容部を含む配線印刷基板と、前記平面状コイルの伝送面側に設けられた、前記平面状コイルおよび前記配線印刷基板を保護するための保護シートと、前記平面状コイルの非伝送面側に設けられた磁性シートとを含み、前記平面状コイルは、前記平面状コイル収容部に収容され、前記配線印刷基板と電気的に接続され、前記平面状コイル収容部は、前記平面状コイルの外形に対応した形状を有する。
【００１０】
この発明によれば、配線印刷基板の平面状コイルの収容部に平面状コイルが収容されるため、平面状コイルの平面状コイルが収容された厚み分だけ、コイルユニット自体の厚みを薄くすることができる。またこの構成によれば、平面状コイルの伝送面とその周囲の面とを面一にし易い。さらに、平面状コイルを平面状コイル収容部に収容しさえすれば、平面状コイルを配線印刷基板に位置決めすることができるため、位置決めが容易となる。
【００１１】
本発明の一態様では、前記平面状コイルは、空芯部を有する平面状コイルであり、前記平面状コイルの内側端子は、前記平面状コイルの非伝送面側から引き出されたコイル内端引き出し線を有することができる。
【００１２】
このようにすることで、コイル内端引き出し線が伝送面に存在すると伝送面に凹凸が生ずるが、本実施態様では伝送面を面一にすることができると共に、伝送効率を向上させることができる。
【００１３】
本発明の一態様では、前記保護シートは、前記平面状コイルの前記空芯部に対応する位置に設けられた第１の位置決め孔を有することができる。
【００１４】
保護シートが平面状コイルの空芯部に対応する位置に第１の位置決め孔を有することで、平面状コイルと保護シートとの間で位置決めがし易くなる。
【００１５】
本発明の一態様では、前記保護シートは、熱伝導率１W/mK以上の放熱シートとすることができる。
【００１６】
無接点電力伝送では、発熱をどう押さえるかが課題となっており、特に、コイルからの発熱をどう逃がすかが重要な課題である。保護シートが、ガラスの熱伝導率である1W/mK
以上の放熱シートであると、コイルからの放熱をコイルに密着した保護シート（放熱シート）を介して放熱できる。特に伝送面は製品外装ケースに密着することになるので、コイルの伝送面側にて密着する保護シート（放熱シート）を介した放熱経路として、外装ケースへの熱抵抗を低減できる。逆に非伝送面は、電池や水晶等温度上昇の影響を受ける部品があるので、伝送面側を主たる放熱経路としている。
【００１７】
なお、平面状コイルの内側端子は、非伝送面側から引き出されたたことで、伝送面が面一になることによって、平面状コイルと保護シート（放熱シート）の密着性が高まり、接触熱抵抗が低減されて放熱しやすくなるという効果を奏することができる。
【００１８】
本発明の一態様では、前記配線印刷基板は、前記平面状コイルの両端子の引き出し線を収容する引き出し線収容部を有し、前記引き出し線収容部は、前記平面状コイル収容部と連続させることができる。
【００１９】
引き出し線収容部があることで、引き出し線が配線印刷基板に乗り上げる際の引き出し線の屈曲を緩やかにし、かつ、平面状コイルの付近にて引き出し線の厚み分だけ薄型化をすることができる。
【００２０】
本発明の一態様では、前記配線印刷基板は、第２の位置決め孔を有し、前記保護シートは、前記第２の位置決め孔と対応した位置に、第３の位置決め孔を有することができる。
【００２１】
保護シートが配線印刷基板の第２の位置決め孔と対応する位置に第３の位置決め孔を有することで、配線印刷基板と保護シートとの間で位置決めがし易くなる。
【００２２】
本発明の一態様では、前記配線印刷基板の非伝送面に実装回路を搭載することができる。このように実装回路を非伝送面側に搭載することで、伝送面に凹凸が生じるのを防ぐことができる。
【００２３】
本発明の一態様では、前記配線印刷基板の伝送面に、前記実装回路と電気的に接続している共通グランド電極面を設けることができる。これにより、伝送面側に共通グランド電極を設けることで、配線印刷基板の伝送面側のスペースを有効利用して広い面積のグランド面を確保して、グランド電位を安定させることができる。また、配線印刷基盤の伝送面側をグランド電極面とすることでフラットにできる。なお、配線印刷基板の伝送面と非伝送面のグランド電極同士はスルーホールにて電気的に接続できる。
【００２４】
本発明の一態様に係る電子機器は、上記に記載のコイルユニットを含む。この電子機器によれば、コイルユニット自体が薄型化・小型化され易い構成となっているため、電子機器自体も小型化し易いという利点がある。また、平面状コイルはコイルユニット内に設けられているため、平面状コイルの電子機器への組み付けが容易である。
【００２５】
本発明の一態様に係るコイルユニットの製造方法は、平面状コイルを含むコイルユニットの製造方法であって、組み付け冶具に保護シートを搭載する工程（Ａ）と、前記保護シートの上に、前記平面状コイルの外形に対応する形状を有する平面状コイル収容部が設けられた配線印刷基板を搭載する工程（Ｂ）と、前記平面状コイル収容部内に、前記平面状コイルを収容する工程（Ｃ）と、前記配線印刷基板および前記平面状コイルの上に、磁性シートを搭載する工程（Ｄ）と、を含む。
【００２６】
この発明によれば、コイルユニットの構成部材を組み付け治具を用いて順次積層し、平面状コイルを平面状コイル収容部に収容して配線印刷基板に搭載しているため、容易にコイルユニットを製造できる。
【００２７】
本発明の一態様において、コイル端子の引き出し線を配線印刷基板の配線に電気的に接続するのは、工程（Ｃ）と工程（Ｄ）の間であっても、または、工程（Ｄ）の後に行ってもよい。
【００２８】
本発明の一態様では、前記平面状コイルは、空芯状の平面状コイルであり、前記保護シートは、前記平面状コイルの空芯部に対応する位置に設けられた第１の位置決め孔を有し、前記組み付け冶具は、第１の位置決め突部が設けられており、前記工程（Ａ）は、前記第１の位置決め突部を前記第１の位置決め孔に挿通させて、前記保護シートを前記組み付け冶具に対して位置決めを行い、前記工程（Ｃ）は、前記第１の位置決め突部を前記空芯部に挿通させて、前記平面状コイルを前記組み付け冶具に対して位置決めを行うことができる。
【００２９】
この発明によれば、組み付け冶具の第１の位置決め突部を保護シートおよび平面状コイルの位置決め孔に貫入させて、それらを組み付け冶具に対して位置決めを行っているため、位置決めが容易となる。
【００３０】
本発明の一態様では、前記平面状コイルの内側端子の引き出し線は、前記平面状コイルが前記保護シートと重なり合う面とは逆の面に設けることができる。これによれば、薄型化されたコイルユニットを製造することができる。
【００３１】
本発明の一態様では、前記第１の位置決め突部は、突出方向に付勢されて進退可能に、前記組み付け治具に保持することができる。これによれば、搭載時には、第１の位置決め突部の高さを確保して保護シート、配線印刷基板及び平面状コイルを位置決めし易いと共に、保護シートの貼付によって第１の位置決め突部を降下させることができ、組立性が向上する。
【００３２】
本発明の一態様では、前記配線印刷基板は、第２の位置決め孔を有し、前記保護シートは、前記第２の位置決め孔と対応した位置に、第３の位置決め孔を有し、前記組み付け冶具は、第２の位置決め突部を有し、前記工程（Ｂ）は、前記第２の位置決め突部を前記第２位置決め孔に挿通させて、前記配線印刷基板を前記組み付け冶具に対して位置決めを行い、前記工程（Ｃ）は、前記第２の位置決め突部を前記第３の位置決め孔に挿通させて、前記保護シートを前記組み付け冶具に対して位置決めを行うことができる。
【００３３】
この発明によれば、組み付け冶具の第２の位置決め突部を保護シートおよび配線印刷基板の各位置決め孔に挿通させて、それらを組み付け冶具に対して位置決めを行っているため、位置決めが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】充電器と、この充電器に充電される電子機器例えば携帯電話機２０とを模式的に示す図である。
【図２】コイルユニットを模式的に示す図である。
【図３】コイルユニットを模式的に示す分解斜視図である。
【図４】平面状コイルおよび配線印刷基板を模式的に示す図である。
【図５】コイルユニットの断面図である。
【図６】コイルの引き出し線接続領域０を拡大した図である。
【図７】図６のVIII−VIII線に沿った断面を模式的に示す図である。
【図８】配線印刷基板の実装回路領域を説明するための図である。
【図９】配線印刷基板の共通電極を説明するための図である。
【図１０】配線印刷基板のコンタクト部における断面を模式的に示す図である。
【図１１】コイルユニットの製造工程を模式的に示す図である。
【図１２】コイルユニットの製造工程を模式的に示す図である。
【図１３】コイルユニットの製造工程を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００３６】
１．充電システム
図１は、充電器１０と、この充電器１０に充電される電子機器例えば携帯電話機２０とを模式的に示す図である。図１は、充電器１０に横置きされる携帯電話機２０を示している。充電器１０から携帯電話機２０への充電は、充電器１０のコイルユニット１２のコイルと携帯電話機２０のコイルユニット２２のコイルとの間に生じる電磁誘導作用を利用し、無接点電力伝送により行われる。
【００３７】
充電器１０と携帯電話機２０とは、それぞれ位置決め構造を有することができる。例えば、充電器１０には、その筐体の外表面より外方に突出する位置決め突部を設け、一方、携帯電話機２０には、その筐体の外表面に形成された位置決め凹部を設けることができる。この位置決めにより、携帯電話機２０のコイルユニット２２は、充電器１０のコイルユニット１２と対向する位置に少なくとも配置される。
【００３８】
２．コイルユニット
図２は、コイルユニット２２を模式的に示す図である。図３は、コイルユニット２２を模式的に示す分解斜視図である。なお、図２および図３は、図１においてコイルユニット２２がコイルユニットと対向する伝送面とは逆側の非伝送面側から、コイルユニット２２を見た図である。ここで、伝送面とは、図１に示すように２つのコイルユニット１２，２２同士が対向したときの対向面側を意味する。図４は、平面状コイル３０と配線印刷基板４０とを模式的に示す、非伝送面側から見た図である。非伝送面とは、コイルユニット１２，２２の伝送面とは逆側の面を意味する。図５は、コイルユニット２２の断面図である。図６は、コイルの引き出し線接続領域０を拡大した図である。図７は、図６のVIII−VIII線に沿った断面を模式的に示す図である。
【００３９】
コイルユニット２２は、平面状コイル３０と、配線印刷基板４０と、保護シート５０と、磁性シート６０とを含むことができる。平面状コイル３０は、図４に示すように、配線印刷基板４０に設けられた平面状コイル収容部４０ａに収容されている。この平面状コイル収容部４０ａは、配線印刷基板４０の厚さ方向で貫通された穴で構成される。配線印刷基板４０の伝送面側には、平面状コイル３０および配線印刷基板４０を保護するための保護シート５０が設けられている。平面状コイル３０の非伝送面側には、磁性シート６０が設けられている。
【００４０】
以下、各構成要素について具体的に説明する。
【００４１】
平面状コイル３０は、平面的なコイルであれば特に限定されないが、たとえば、単芯または多芯の被覆コイル線を平面上で巻回した空芯コイルを適用することができる。以下では、空芯部３０ａ（図３，図４参照）を有する平面状コイル３０を例にとり、実施の形態に係るコイルユニットを説明する。
【００４２】
平面状コイル３０は、上述したように、配線印刷基板４０に設けられた平面状コイル収容部４０ａに収容されている。このように平面状コイル収容部４０ａに平面状コイル３０を収容することで、平面状コイル収容部４０ａに収容された平面状コイル分の厚みだけコイルユニットを薄くすることができる。また、平面状コイル３０を平面状コイル収容部４０ａに収容することで、平面状コイル３０の伝送面とその周囲の面とを面一にし易い。事実、本実施形態では保護シート５０には凹凸は生じない。また、平面状コイル収容部４０ａは、平面状コイル３０の外形に対応した形状を有する。これにより、平面状コイル３０を平面状コイル収容部４０ａに収容しさえすれば、平面状コイル３０を配線印刷基板４０に位置決めすることができるため、位置決めが容易となる。
【００４３】
平面状コイル３０は、コイル内端を引き出すコイル内端引き出し線３０ｂと、コイル外端を引き出すコイル外端引き出し線３０ｃとを有する。コイル内端引き出し線３０ｂは、図３および図４で示すように、平面状コイル３０の非伝送面側から引き出されることが好ましい。非伝送面側からコイル内端引き出し線３０ｂを引き出すことで、伝送面がコイル内端引き出し線３０ｂによって凸部が生じるのを防ぐことができるため、伝送面を面一にすることができると共に、伝送効率を向上させることができる。
【００４４】
配線印刷基板４０は、コイルを駆動するための種々の実装部品と、それらを電気的に接続する配線とが設けられている。配線印刷基板４０は、フレキシブル基板よりもむしろ、平面状コイル収容部４０ａが一定深さを確保できるリジッド基板が好ましい。
【００４５】
配線印刷基板４０には、平面状コイル収容部４０ａと連続して引き出し線収容部４０ｈが設けられている（図３参照）。引き出し線収容部４０ｈは、図６および図７に示すように、平面状コイル３０のコイル内端引き出し線３０ｂおよびコイル外端引き出し線３０ｃを収容するためのものである。引き出し線収容部４０ｈがあることで、引き出し線３０ｂ,３０ｃがそこに収容それているため、その領域において引き出し線３０ｂ,３０ｃの厚み分だけ薄型化をすることができる。また、図７に示すように、引き出し線３０ｂ，３０ｃ（図７では引き出し線３０ｃのみを図示）は、引き出し線収容部４０ｈにて比較的緩やかに屈曲されて配線回路基板４０に乗り上げるため、断線が少なくなる。
【００４６】
コイル内端引き出し線３０ｂおよびコイル外端引き出し線３０ｃは、コンタクト電極４０ｂまで引き出され、図２および図５に示すように、半田付け部４０ｇにより配線印刷基板４０上のパターンと電気的に接続されている。コンタクト電極４０ｂは、配線印刷基板４０の非伝送面側（図２および図５では手前側）に設けられている。コイル内端引き出し線３０ｂおよびコイル外端引き出し線３０ｃは、上述したように、図７に示すように、配線印刷基板４０の引き出し線収容部４０ａに収容されているが、配線印刷基板４０に乗り上げられるように屈曲部３０ｄが設けられている。
【００４７】
配線回路基板４０を非伝送面側から見た図８に示すように、コンタクト電極４０ｂがある領域は、実装回路領域４０ｊとなっている。このように実装回路領域４０ｊを平面状コイル収容部４０ａの付近に設けないことで、伝送特性に影響が生じてしまうのを防ぐことができる。実装回路領域４０ｊは非伝送面側に設けられているが、これにより、伝送面に凹凸が生じるのを防ぐことができる。この実装回路領域４０ｊは、平面状コイル３０を駆動する実装部品４０ｉなどにより構成されている。実装回路領域４０ｊの実装回路は、配線回路基板４０を伝送面側から見た図９に示すように、共通グランド電極面４０ｃと電気的に接続されている。伝送面側に共通グランド電極面４０ｃを設けることで、配線印刷基板４０の伝送面側のスペースを有効利用して、グランド面積を確保してグランド電位を安定させることができる。また、共通グランド電極面４０ｃには部品が実装されないので、配線印刷基板４０の伝送面側をフラットにすることができる。なお、共通グランド電極面４０ｃ形成範囲についても、実装回路領域４０ｊと同じ理由で、実装回路領域４０ｊと同じ範囲に形成することで、伝送特性への影響を低減している。
【００４８】
共通グランド電極面４０ｃは、図１０に示すように、スルーホール４０ｆに設けられたコンタクト部４０ｄを介して、実装部品４０ｉに接続されている配線と電気的に接続されている。
【００４９】
なお、実施形態に係るモジュールは、回路規模が小さいため、配線印刷基板４０の伝送面側のパターンはグランドのみとしたが、回路規模が大きくなれば、グランド以外のパターンを形成しても良い。
【００５０】
配線印刷基板４０は、保護シート５０と位置決めするための複数例えば２つの位置決め孔（第２の位置決め孔）４０ｅが設けられている。実装回路領域４０ｊは、平面状コイル３０を収容する配線印刷基板４０とは別の基板に設けてもよい。
【００５１】
保護シート５０は、少なくとも平面状コイル３０を保護するためのシートであるが、本実施形態では配線印刷基板４０及び平面状コイル３０の伝送面側全体を覆って形成している。保護シート５０は第一義的には絶縁性のものであれば特に限定されない。保護シート５０は、図３に示すように、平面状コイル３０の空芯部３０aに対応する位置に設けられ
た位置決め孔（第１の位置決め孔）５０ａを有する。空芯部３０ａに対応する位置に位置決め孔５０ａを有することで、平面状コイル３０と保護シート５０との間で位置決めがしやすい。また、保護シート５０は、図３に示すように、配線印刷基板４０の位置決め孔４０ｅと対応した位置に、位置決め孔（第３の位置決め孔）５０ｂが設けられている。この位置決め孔４０ｅ，５０ｂにより、配線印刷基板４０と保護シート５０との間で位置決めしやすい。
【００５２】
ここで、保護シート５０は、ガラスの熱伝導率である1W/mK以上の材質にて形成された放熱シートとすることが好ましい。たとえば、パナソニック製PGSグラファイトシートでは、熱伝導率が600W/mKと、銅の2〜4倍、アルミの3〜6倍もの優れた熱伝導率である。この種の材質を用いると、保護シート５０を放熱シートとして利用でき、平面状コイル３０からの放熱をコイル３０に密着した保護シート５０を介して放熱できる。特に伝送面は製品外装ケースに密着することになるので、コイル３０の伝送面側にて密着する保護シート５０を介した放熱経路として、外装ケースへの熱抵抗を低減できる。逆に非伝送面は、電池や水晶等温度上昇の影響を受ける部品があるので、伝送面側を主たる放熱経路としている。
【００５３】
非伝送面側に配置される電池は、電力伝送システムを用いる場合、通常2次電池を使用する。近年携帯電話やMP３プレーヤー等で多用されているリチウムイオン2次電池やリチウムポリマー2次電池では、物性の特徴から充電時の温度を約45℃以下に規定されてする。これ以上の温度で充電を行う場合、電池内部にガスが発生し、電池の劣化や最悪の場合破裂を起こす危険性がある。そのため、充電時の発熱を押さえる必要があり、本実施形態では保護シート５０を放熱経路として利用して、非伝送面側の温度上昇を抑えている。
【００５４】
また、平面状コイル３０の内側端子は、非伝送面側から引き出されたたことで、伝送面が面一になることによって、平面状コイル３０と保護シート（放熱シート）５０の密着性が高まり、接触熱抵抗が低減されて放熱しやすくなるという効果を奏することができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、保護シート５０は配線印刷基板４０に一致した外形であるが、これに限定されない。保護シート５０の形状（面積）は、コイルユニットの伝送面側が接触する外装ケースの内部形状（面積）と接触面積が最大になるように形成することができる。こうすると、放熱効果はより高まる。
【００５６】
磁性シート６０は、平面状コイル３０からの磁束を受ける働きをし、平面状コイル３０のインダクタンスを上げる機能を有する。磁性シートの材質としては、軟磁性材が好ましく、フェライト軟磁性材や金属軟磁性材を適用することができる。
【００５７】
また、携帯電話機２０のコイルユニット２２では、磁性シート６０が平面状空芯コイル３０と面する側の逆側には、必要に応じて磁束漏れ防止部材（図示せず）を設けることができる。磁束漏れ防止部材は、磁性シート６０が捕捉しきれなかった磁束や、磁性シート６０の周りから漏れた磁束を吸収する役割を有する。これにより、携帯電話機２０内の部品への磁束の悪影響を回避できる。磁束漏れ防止部材の材質は、磁束を吸収できる材質であれば特に限定されず、非磁性体たとえば、アルミニウムを挙げることができる。伝送特性は、磁性シート６０の下に接触した状態で形成されているものに影響を受ける。したがって、磁束漏れ防止部材は、求める伝送特性に応じて、その材質や大きさを規定するのが好ましい。
【００５８】
上記の配線印刷基板４０および平面状コイル３０と保護シート５０との貼り合わせ、および、配線印刷基板４０および平面状コイル３０と磁性シート６０との貼り合わせは、たとえば両面テープなどにより行うことができる。
【００５９】
３．コイルユニットの製造方法
次に、コイルユニットの製造方法について説明する。図１１〜図１３は、コイルユニットの製造方法を説明するための図である。
【００６０】
まず、組み付け冶具７０を用意する。組み付け冶具７０は、複数例えば２つの第１の位置決め突部７０ａおよび第２の位置決め突部７０ｂを有する。
【００６１】
次に、組み付け冶具７０に保護シート５０を搭載する。組み付け冶具７０の第１の位置決め突部７０ａ、７０ｂを位置決め孔５０ｂ、５０ａに挿通させて、保護シート５０を組み付け冶具７０に対して位置決めを行う。
【００６２】
次に、組み付け冶具７０に配線印刷基板４０を搭載する。組み付け冶具７０の第１の位置決め突部７０ａを配線印刷基板４０の位置決め孔４０ｅに挿通させて、配線印刷基板４０を組み付け冶具７０に対して位置決めを行う。
【００６３】
次に、組み付け冶具７０に平面状コイル３０を搭載する。平面状コイル３０は配線印刷基板４０の平面状コイル収容部４０ａに収容されるように搭載する。平面状コイル収容部４０ａは平面状コイル３０の外形に対応する形状を有しているため、平面状コイル３０の位置決め部としての機能を有することになる。さらに、組み付け冶具７０の第２の位置決め突部７０ｂを平面状コイル３０の空芯部３０ａに挿通させて、平面状コイル３０を組み付け冶具７０に対して位置決めを行う。
【００６４】
次に、平面状コイル３０および配線印刷基板４０の上に、磁性シート６０を搭載し、磁性シート６０側から力を加え、保護シート５０と配線印刷基板４０および平面状コイル３０との貼り合わせ、および、磁性シート６０と配線印刷基板４０および平面状コイル３０との貼り合わせを行い、コイルユニット２２が形成される。なお、貼り合わせ時の接着は、たとえば、保護シート５０と配線印刷基板４０との間、平面状コイル３０と磁性シート６０との間に両面テープ（図示せず）を介在させることにより行うことができる。
【００６５】
この貼り合わせ時に、図１２および図１３に示すように、第２の位置決め突部７０ｂがコイルスプリング７０ｃ等により突出付勢されることによって、組み付け治具７０に対して進退可能に保持されていることが好ましい。これによれば、組立時には、第２の位置決め突部７０ｂの高さを確保して、保護シート５０及びコイル３０を位置決めし易くすると共に、磁性シート６０の貼付時の圧力によって第２の位置決め突部７０ｂを降下させることができる（図１３参照）。
【００６６】
次に、平面状コイル３０の端子引き出し線３０ｂ，３０ｃを配線印刷基板４０のコンタクト電極４０ｂに半田付けなどにより電気的に接続する。この半田付けの工程は、磁性シート６０を搭載する前であってもよい。
【００６７】
（電子機器の適用例）
本実施の形態は、電力伝送や信号伝送を行うすべての電子機器に適用可能であり、たとえば、腕時計、電動歯ブラシ、電動ひげ剃り、コードレス電話、パーソナルハンディフォン、モバイルパソコン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、電動自転車などの二
次電池を備える被充電機器と充電機器とに適用可能である。本実施の形態に係る電子機器によれば、コイルユニット自体が小型化され易い構成となっているため、電子機器自体も小型化し易いという利点がある。また、平面状コイルはコイルユニット内に設けられているため、平面状コイルの電子機器への組み付けが容易である。
【００６８】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるものである。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。
【００６９】
本実施の形態は、無接点電力伝送に係るものであったが、電磁誘導原理を用いた無接点信号伝送にも同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０ 充電器、１０ａ 筐体、１２ コイルユニット、２０ 電子機器（携帯電話機）、２０ａ 筐体、２２ コイルユニット、３０ 平面状コイル、３０ａ 空芯部、３０ｂ コイル内端引き出し線、３０ｃ コイル外端引き出し線、３０ｄ 屈曲部、４０ 配線印刷基板、４０ａ 平面状コイル収容部、４０ｂ コンタクト電極、４０ｃ 共通グランド電極、４０ｄ コンタクト部、４０ｅ 第２の位置決め孔、４０ｇ 半田付け部、４０ｈ 引き出し線収容部、４０ｉ 実装部品、４０ｊ 実装回路領域、５０ 保護シート、５０ａ 第１の位置決め孔、５０ｂ 第３の位置決め孔、６０ 磁性シート、７０ 組み付け冶具、７０ａ 第１の位置決め突部、７０ｂ 第２の位置決め突部、７０ｃ 付勢部材（バネ）、１００ 充電システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状コイルと、
前記平面状コイルを収容する平面状コイル収容部を含む配線印刷基板と、
前記平面状コイルの伝送面側に設けられた、前記平面状コイルを保護するための保護シートと、
前記平面状コイルの非伝送面側に設けられた磁性シートと、
を有し、
前記平面状コイルは、前記平面状コイル収容部に収容され、前記配線印刷基板と電気的に接続され、
前記平面状コイル収容部は、前記平面状コイルの外形に対応した穴形状を有することを特徴とするコイルユニット。
【請求項２】
請求項１において
前記平面状コイルは、空芯部を有する平面状コイルであり、
前記平面状コイルの内側端子は、前記平面状コイルの非伝送面側から引き出されたコイル内端引き出し線を有することを特徴とするコイルユニット。
【請求項３】
請求項２において、
前記保護シートは、前記平面状コイルの前記空芯部に対応する位置に設けられた第１の位置決め孔を有することを特徴とするコイルユニット。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記保護シートは、熱伝導率１W/mK以上の放熱シートであることを特徴とするコイルユニット。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記配線印刷基板は、前記平面状コイルの両端子の引き出し線を収容する引き出し線収容部を有し、
前記引き出し線収容部は、前記平面状コイル収容部と連続していることを特徴とするコイルユニット。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記配線印刷基板は、第２の位置決め孔を有し、
前記保護シートは、前記第２の位置決め孔と対応した位置に、第３の位置決め孔を有することを特徴とするコイルユニット。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかにおいて、
前記配線印刷基板の非伝送面側に実装回路が搭載されていることを特徴とするコイルユニット。
【請求項８】
請求項７において、
前記配線印刷基板の伝送面側に、前記実装回路と電気的に接続している共通グランド電極面が設けられていることを特徴とするコイルユニット。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載のコイルユニットを含むことを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
平面状コイルを含むコイルユニットの製造方法であって、
組み付け冶具に保護シートを搭載する工程（Ａ）と、
前記保護シートの上に、前記平面状コイルの外形に対応する形状を有する平面状コイル収容部が設けられた配線印刷基板を搭載する工程（Ｂ）と、
前記平面状コイル収容部内に、前記平面状コイルを収容する工程（Ｃ）と、
前記配線印刷基板および前記平面状コイルの上に、磁性シートを搭載する工程（Ｄ）と、を含むことを特徴とするコイルユニットの製造方法。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記工程（Ｃ）と前記工程（Ｄ）との間において、前記平面状コイルの両端子の引き出し線を前記配線印刷基板の配線に電気的に接続する工程を含むことを特徴とするコイルユニットの製造方法。
【請求項１２】
請求項１０において、
前記工程（Ｄ）の後に、前記平面状コイルの両端子の引き出し線を前記配線印刷基板の配線に電気的に接続する工程を含むことを特徴とするコイルユニットの製造方法。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれかにおいて、
前記平面状コイルは、空芯状の平面状コイルであり、
前記保護シートは、前記平面状コイルの空芯部に対応する位置に設けられた第１の位置決め孔を有し、
前記組み付け冶具は、第１の位置決め突部が設けられており、
前記工程（Ａ）は、前記第１の位置決め突部を前記第１の位置決め孔に挿通させて、前記保護シートを前記組み付け冶具に対して位置決めを行い、
前記工程（Ｃ）は、前記第１の位置決め突部を前記空芯部に挿通させて、前記平面状コイルを前記組み付け冶具に対して位置決めを行うことを特徴とするコイルユニットの製造方法。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記平面状コイルの内側端子の引き出し線は、前記平面状コイルが前記保護シートと重なり合う面とは逆の面に設けられていることを特徴とするコイルユニットの製造方法。
【請求項１５】
請求項１３または１４において、
前記第１の位置決め突部は、突出方向に付勢されて進退可能に、前記組み付け治具に保持されていることを特徴とするコイルユニットの製造方法。
【請求項１６】
請求項１０〜１５のいずれかにおいて、
前記配線印刷基板は、第２の位置決め孔を有し、
前記保護シートは、前記第２の位置決め孔と対応した位置に、第３の位置決め孔を有し、
前記組み付け冶具は、第２の位置決め突部を有し、
前記工程（Ｂ）は、前記第２の位置決め突部を前記第２位置決め孔に挿通させて、前記配線印刷基板を前記組み付け冶具に対して位置決めを行い、
前記工程（Ｃ）は、前記第２の位置決め突部を前記第３の位置決め孔に挿通させて、前記保護シートを前記組み付け冶具に対して位置決めを行うことを特徴とするコイルユニットの製造方法。
【請求項１】
平面状コイルと、
前記平面状コイルを収容する平面状コイル収容部を含む配線印刷基板と、
前記平面状コイルの伝送面側に設けられた、前記平面状コイルを保護するための保護シートと、
前記平面状コイルの非伝送面側に設けられた磁性シートと、
を有し、
前記平面状コイルは、前記平面状コイル収容部に収容され、前記配線印刷基板と電気的に接続され、
前記平面状コイル収容部は、前記平面状コイルの外形に対応した穴形状を有することを特徴とするコイルユニット。
【請求項２】
請求項１において
前記平面状コイルは、空芯部を有する平面状コイルであり、
前記平面状コイルの内側端子は、前記平面状コイルの非伝送面側から引き出されたコイル内端引き出し線を有することを特徴とするコイルユニット。
【請求項３】
請求項２において、
前記保護シートは、前記平面状コイルの前記空芯部に対応する位置に設けられた第１の位置決め孔を有することを特徴とするコイルユニット。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記保護シートは、熱伝導率１W/mK以上の放熱シートであることを特徴とするコイルユニット。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記配線印刷基板は、前記平面状コイルの両端子の引き出し線を収容する引き出し線収容部を有し、
前記引き出し線収容部は、前記平面状コイル収容部と連続していることを特徴とするコイルユニット。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記配線印刷基板は、第２の位置決め孔を有し、
前記保護シートは、前記第２の位置決め孔と対応した位置に、第３の位置決め孔を有することを特徴とするコイルユニット。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかにおいて、
前記配線印刷基板の非伝送面側に実装回路が搭載されていることを特徴とするコイルユニット。
【請求項８】
請求項７において、
前記配線印刷基板の伝送面側に、前記実装回路と電気的に接続している共通グランド電極面が設けられていることを特徴とするコイルユニット。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載のコイルユニットを含むことを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
平面状コイルを含むコイルユニットの製造方法であって、
組み付け冶具に保護シートを搭載する工程（Ａ）と、
前記保護シートの上に、前記平面状コイルの外形に対応する形状を有する平面状コイル収容部が設けられた配線印刷基板を搭載する工程（Ｂ）と、
前記平面状コイル収容部内に、前記平面状コイルを収容する工程（Ｃ）と、
前記配線印刷基板および前記平面状コイルの上に、磁性シートを搭載する工程（Ｄ）と、を含むことを特徴とするコイルユニットの製造方法。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記工程（Ｃ）と前記工程（Ｄ）との間において、前記平面状コイルの両端子の引き出し線を前記配線印刷基板の配線に電気的に接続する工程を含むことを特徴とするコイルユニットの製造方法。
【請求項１２】
請求項１０において、
前記工程（Ｄ）の後に、前記平面状コイルの両端子の引き出し線を前記配線印刷基板の配線に電気的に接続する工程を含むことを特徴とするコイルユニットの製造方法。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれかにおいて、
前記平面状コイルは、空芯状の平面状コイルであり、
前記保護シートは、前記平面状コイルの空芯部に対応する位置に設けられた第１の位置決め孔を有し、
前記組み付け冶具は、第１の位置決め突部が設けられており、
前記工程（Ａ）は、前記第１の位置決め突部を前記第１の位置決め孔に挿通させて、前記保護シートを前記組み付け冶具に対して位置決めを行い、
前記工程（Ｃ）は、前記第１の位置決め突部を前記空芯部に挿通させて、前記平面状コイルを前記組み付け冶具に対して位置決めを行うことを特徴とするコイルユニットの製造方法。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記平面状コイルの内側端子の引き出し線は、前記平面状コイルが前記保護シートと重なり合う面とは逆の面に設けられていることを特徴とするコイルユニットの製造方法。
【請求項１５】
請求項１３または１４において、
前記第１の位置決め突部は、突出方向に付勢されて進退可能に、前記組み付け治具に保持されていることを特徴とするコイルユニットの製造方法。
【請求項１６】
請求項１０〜１５のいずれかにおいて、
前記配線印刷基板は、第２の位置決め孔を有し、
前記保護シートは、前記第２の位置決め孔と対応した位置に、第３の位置決め孔を有し、
前記組み付け冶具は、第２の位置決め突部を有し、
前記工程（Ｂ）は、前記第２の位置決め突部を前記第２位置決め孔に挿通させて、前記配線印刷基板を前記組み付け冶具に対して位置決めを行い、
前記工程（Ｃ）は、前記第２の位置決め突部を前記第３の位置決め孔に挿通させて、前記保護シートを前記組み付け冶具に対して位置決めを行うことを特徴とするコイルユニットの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−１０５４３４（Ｐ２００９−１０５４３４Ａ）
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４５６９（Ｐ２００９−４５６９）
【出願日】平成２１年１月１３日（２００９．１．１３）
【分割の表示】特願２００７−３９８８７（Ｐ２００７−３９８８７）の分割
【原出願日】平成１９年２月２０日（２００７．２．２０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月１３日（２００９．１．１３）
【分割の表示】特願２００７−３９８８７（Ｐ２００７−３９８８７）の分割
【原出願日】平成１９年２月２０日（２００７．２．２０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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