JP2016025621A

JP2016025621A - コイルユニット

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Publication number: JP2016025621A
Application number: JP2014150764A
Authority: JP
Inventors: 光祐國塚; Mitsuhiro Kunizuka; 裕文麻生; Hirofumi Aso; 俊文小町; Toshifumi Komachi; 友成　寿緒; Toshio Tomonari; 寿緒友成; 浩一白井; Koichi Shirai
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2014-07-24
Filing date: 2014-07-24
Publication date: 2016-02-08

Abstract

【課題】インダクタンスが大きく直流抵抗が小さなコイルパターンからなる受電コイルを通信用アンテナコイルと組み合わせて構成された薄型で高性能なコイルユニットを提供する。【解決手段】コイルユニット１は、折り曲げ可能な基板１０と、基板１０上に形成されたスパイラル状のアンテナコイル１１と、アンテナコイル１１と共に基板１０上に形成された受電コイル２０とを備える。受電コイル２０は、直列接続された少なくとも第１乃至第３スパイラルパターン２１〜２３を含み、アンテナコイル１１及び第１乃至第３スパイラルパターン２１〜２３は、基板１０の折り返し構造によって積層され且つ同軸上に配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、コイルユニットに関し、特に、通信用アンテナコイルと電力伝送用コイルとを組み合わせて構成されたコイルユニットの構造に関する。

近年、スマートフォン等の携帯電子機器にはＮＦＣ（Near Field Communication：近距離無線通信）用アンテナコイルが搭載されている。ＮＦＣでは１３．５６ＭＨｚの周波数を用い、１０ｃｍ程度の近距離で１００〜４００ｋｂｐｓの双方向通信が可能である。リーダ・ライタから送信されたキャリアがアンテナコイルによって受信されることでＩＣチップ（ＮＦＣチップ）に電力が供給され、ＩＣチップによってキャリアが変調されることによりリーダ・ライタとの間で通信を行うことができる。

一方、携帯電子機器のバッテリーを充電する方法としてワイヤレス給電が注目されている。ワイヤレス給電は送電コイル（１次側コイル）と受電コイル（２次側コイル）との間の電磁誘導により非接触で電力伝送を行うものであるため、接点の不良や劣化を防止でき、携帯電子機器の防水性を高めることが可能である。

特許文献１には、通信用アンテナコイルと電力伝送用コイル（受電コイル）とを組み合わせたコイルユニットが記載されている。このコイルユニットによれば、アンテナコイルと受電コイルとを別々に用意する必要がないので省スペース化が可能であり、またアンテナコイルと受電コイルとの干渉を抑制することができ、通信品質を落とすことなく非接触通信と電力伝送とを同時に行うことができる。

特開２０１４−４４９９４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された従来のコイルユニットは、受電コイルに巻線型のコイルを用いているため、受電コイルを含めたコイルユニット全体の薄型化が難しく、アンテナコイルと組み合わせたときの構造が複雑となり、製造コストが高くなるという問題がある。受電コイルをパターンで形成することも考えられるが、電力伝送用コイルにはインダクタンスが大きく且つ直流抵抗が小さいことが求められるため、性能面では巻線型のほうが有利である。

したがって、本発明の目的は、インダクタンスが大きく直流抵抗が小さな受電コイルと通信用アンテナコイルとを組み合わせて構成された薄型で高性能なコイルユニットを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明によるコイルユニットは、折り曲げ可能な基板と、前記基板上に形成されたスパイラル状のアンテナコイルと、前記アンテナコイルと共に前記基板上に形成された受電コイルとを備え、前記受電コイルは、直列接続された少なくとも第１乃至第３スパイラルパターンを含み、前記アンテナコイル及び前記第１乃至第３スパイラルパターンは、前記基板の折り返し構造によって積層され且つ同軸上に配置されていることを特徴とする。

受電コイルのインダクタンスを大きくするためにはそのターン数を増やさなければならず、基板上の限られた範囲内においてコイルパターンのターン数を増やすためにはその線幅を狭くしなければならず、コイルパターンの直流抵抗が大きくなるという問題がある。コイルのターン数を大きくしさらに直流抵抗を小さくするためには、コイルパターンの厚みを厚くしてコイルの断面積を大きくすればよいが、このようなアスペクト比が高いコイルパターンの形成は非常に難しい。本発明によれば、一枚の基板の折り返し構造によってスパイラルパターンを多層化し、受電コイル全体のターン数を増やすことによりそのインダクタンスを大きくすることができる。また、多層構造の受電コイルにおいて各層のスパイラルパターンのターン数を増やさない代わりにスパイラルパターンの線幅を広くすることで、受電コイルの直流抵抗を小さくすることができる。したがって、アンテナコイルと受電コイルとを組み合わせてなる薄型で高性能なコイルユニットを提供することができる。

本発明において、前記アンテナコイルは前記基板の一方の主面に形成されており、前記第１スパイラルパターンは、前記アンテナコイルと共に前記基板の前記一方の主面に形成されており、前記第２及び第３スパイラルパターンは、前記基板の他方の主面に形成されており、前記第１スパイラルパターンの内周端は、前記基板を貫通する第１スルーホール導体を介して前記第２スパイラルパターンの内周端に接続されており、前記第２スパイラルパターンの外周端は前記第３スパイラルパターンの外周端に接続されていることが好ましい。この場合において、前記基板は、第１の折り曲げ線によって第１領域及び第２領域に分割されており、前記アンテナコイル及び前記第１スパイラルパターンは、前記基板の前記第１領域における前記一方の主面に形成されており、前記第２スパイラルパターンは、前記基板の前記第１領域における前記他方の主面に形成されており、前記第３スパイラルパターンは、前記基板の前記第２領域における前記他方の主面に形成されていることが好ましい。この構成によれば、アンテナコイルと受電コイルとを組み合わせてなる薄型で高性能なコイルユニットを容易に実現することができる。

本発明において、前記第１乃至第３スパイラルパターンの線幅は、前記アンテナコイルの線幅よりも広いことが好ましい。これによれば、直流抵抗が小さな受電コイルを備えた高性能なコイルユニットを提供することができる。

本発明において、前記第１乃至第３スパイラルパターンの厚さは、前記アンテナコイルの厚さと同じであることが好ましい。これによれば、例えば基板の両面に形成された銅箔等の金属箔のパターニングによってアンテナコイルと受電コイルとを同時に形成することができる。したがって、薄型で製造も容易なコイルユニットを提供することができる。

本発明において、前記受電コイルは、前記第３スパイラルパターンに直列接続された第４スパイラルパターンをさらに含み、前記アンテナコイル及び前記第１乃至第４スパイラルパターンは、前記基板の折り返し構造によって積層され且つ同軸上に配置されていることが好ましい。これによれば、インダクタンスがさらに大きな受電コイルを備えた高性能なコイルユニットを提供することができる。

本発明において、前記アンテナコイルは前記基板の一方の主面に形成されており、前記第１及び第４スパイラルパターンは、前記アンテナコイルと共に前記基板の前記一方の主面に形成されており、前記第２及び第３スパイラルパターンは、前記基板の他方の主面に形成されており、前記第１スパイラルパターンの内周端は、前記基板を貫通する第１スルーホール導体を介して前記第２スパイラルパターンの内周端に接続されており、前記第２スパイラルパターンの外周端は、前記第３スパイラルパターンの外周端に接続されており、前記第３スパイラルパターンの内周端は、前記基板を貫通する第２スルーホール導体を介して前記第４スパイラルパターンの内周端に接続されていることが好ましい。この場合において、前記基板は、第１の折り曲げ線によって第１領域及び第２領域に分割されており、前記アンテナコイル及び前記第１スパイラルパターンは、前記基板の前記第１領域における前記一方の主面に形成されており、前記第２スパイラルパターンは、前記基板の前記第１領域における前記他方の主面に形成されており、前記第３スパイラルパターンは、前記基板の前記第２領域における前記他方の主面に形成されており、前記第４スパイラルパターンは、前記基板の前記第２領域における前記一方の主面に形成されていることが好ましい。この構成によれば、アンテナコイルと受電コイルとを組み合わせてなる薄型で高性能なコイルユニットを容易に実現することができる。

本発明において、前記第１乃至第４スパイラルパターンの線幅は、前記アンテナコイルの線幅よりも広いことが好ましい。これによれば、直流抵抗が小さな受電コイルを備えた高性能なコイルユニットを提供することができる。

本発明において、前記第１乃至第４スパイラルパターンの厚さは、前記アンテナコイルの厚さと同じであることが好ましい。これによれば、例えば基板の両面に形成された金属箔のパターニングによってアンテナコイルと受電コイルとを同時に形成することができる。したがって、薄型で製造も容易なコイルユニットを提供することができる。

前記第４スパイラルパターンの外周端は、前記基板を貫通する第３スルーホール導体を介して前記基板の他方の主面に形成されたランドパターンに接続されており、前記ランドパターンは、前記基板の折り返し構造において前記基板に形成された開口部を通じて前記基板の第１の主面側に露出していることが好ましい。これによれば、アンテナコイルの一対の端子と受電コイルの一対の端子の両方を基板の一方の主面側に設けることができ、各端子への接続性を容易にすることができる。

本発明において、前記受電コイルは、前記第４スパイラルパターンに直列接続された第５及び第６スパイラルパターンをさらに含み、前記アンテナコイル及び前記第１乃至第６スパイラルパターンは、前記基板の折り返し構造によって積層され且つ同軸上に配置されていることが好ましい。これによれば、インダクタンスがさらに大きな受電コイルを備えた高性能なコイルユニットを提供することができる。

本発明において、前記アンテナコイルは前記基板の一方の主面に形成されており、前記第１、第４及び第５スパイラルパターンは、前記アンテナコイルと共に前記基板の前記一方の主面に形成されており、前記第２、第３及び第６スパイラルパターンは、前記基板の他方の主面に形成されており、前記第１スパイラルパターンの内周端は、前記基板を貫通する第１スルーホール導体を介して前記第２スパイラルパターンの内周端に接続されており、前記第２スパイラルパターンの外周端は、前記第３スパイラルパターンの外周端に接続されており、前記第３スパイラルパターンの内周端は、前記基板を貫通する第２スルーホール導体を介して前記第４スパイラルパターンの内周端に接続されており、前記第４スパイラルパターンの外周端は、前記第５スパイラルパターンの外周端に接続されており、前記第５スパイラルパターンの内周端は、前記基板を貫通する第３スルーホール導体を介して、前記第６スパイラルパターンの内周端に接続されていることが好ましい。この場合において、前記基板は、第１及び第２の折り曲げ線によって第１乃至第３領域に分割されており、前記アンテナコイル及び前記第１スパイラルパターンは、前記基板の前記第１領域における前記一方の主面に形成されており、前記第２スパイラルパターンは、前記基板の前記第１領域における前記他方の主面に形成されており、前記第３スパイラルパターンは、前記基板の前記第２領域における前記他方の主面に形成されており、前記第４スパイラルパターンは、前記基板の前記第２領域における前記一方の主面に形成されており、前記第５スパイラルパターンは、前記基板の前記第３領域における前記一方の主面に形成されており、前記第６スパイラルパターンは、前記基板の前記第３領域における前記他方の主面に形成されていることが好ましい。この構成によれば、アンテナコイルと受電コイルとを組み合わせてなる薄型で高性能なコイルユニットを容易に実現することができる。

本発明において、前記第１乃至第６スパイラルパターンの線幅は、前記アンテナコイルの線幅よりも広いことが好ましい。これによれば、直流抵抗が小さな受電コイルを備えた高性能なコイルユニットを提供することができる。

本発明において、前記第１乃至第６スパイラルパターンの厚さは、前記アンテナコイルの厚さと同じであることが好ましい。これによれば、例えば基板の両面に形成された金属箔のパターニングによってアンテナコイルと受電コイルとを同時に形成することができる。したがって、薄型で製造も容易なコイルユニットを提供することができる。

本発明において、前記第１スパイラルパターンは、前記アンテナコイルの内側スペースに設けられていることが好ましい。これによれば、基板上の限られたスペースを有効に利用して受電コイルのインダクタンスを大きくすることができ、またアンテナコイルと受電コイルとの相互干渉を抑制することができる。

本発明によれば、インダクタンスが大きく且つ直流抵抗が小さな受電コイルと通信用アンテナコイルと組み合わせて構成された薄型で高性能なコイルユニットを提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態によるコイルユニット１の構造を示す略分解斜視図であって、特に基板を折り返す前の展開状態（未完成状態）を示している。図２は、第１の実施の形態によるコイルユニット１の構造を示す略分解斜視図であって、基板を折り返した状態（完成状態）を示している。図３は、図２のコイルユニット１の側面断面図である。図４は、コイルユニット１を用いた携帯電子機器の概略構成を示すブロック図である。図５は、本発明の第２の実施の形態によるコイルユニット２の構造を示す略分解斜視図であって、特に基板を折り返す前の展開状態を示している。図６は、第２の実施の形態によるコイルユニット２の構造を示す略分解斜視図であって、基板を折り返した状態（完成状態）を示している。図７は、図６のコイルユニット２の側面断面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態によるコイルユニット１の構造を示す略分解斜視図であって、特に基板を折り返す前の展開状態（未完成状態）を示している。

図１に示すように、コイルユニット１は、折り曲げ可能な基板１０と、基板１０の上面１０ａ（一方の主面）に形成されたスパイラル状のアンテナコイル１１と、アンテナコイル１１と共に基板１０上に設けられた受電コイル２０とを備えている。受電コイル２０は、基板１０の上面１０ａに形成された第１スパイラルパターン２１及び第４スパイラルパターン２４と、基板１０の下面１０ｂ（他方の主面）に形成された第２スパイラルパターン２２及び第３スパイラルパターン２３とを備えている。

基板１０は例えばポリイミドフィルム等のフレキシブル基板であり、２つ折り可能に構成されている。特に限定されないが、基板１０の厚さは１２〜５０μｍ程度である。基板１０は全体がフレキシブルである必要はなく、折り曲げ位置だけがフレキシブルに形成され、その他の主要部分はリジッドに形成されていてもよい。

基板１０の平面形状は細長い矩形であり、基板１０の長手方向（Ｙ方向）の略中央に折り曲げ線Ｆが設定されており、基板１０上の領域は基板１０の幅方向（Ｘ方向）に延びる折り曲げ線Ｆを境界にして２つの領域に分かれている。図中右側に位置する一方の領域（第１領域Ａ１）は、アンテナコイル１１、第１スパイラルパターン２１及び第２スパイラルパターン２２の形成領域であり、図中左側に位置する他方の領域（第２領域Ａ２）は、第３スパイラルパターン２３及び第４スパイラルパターン２４の形成領域である。

アンテナコイル１１は、基板１０の第１領域Ａ１における上面１０ａに形成された矩形スパイラルパターンであり、基板１０のエッジに沿ってできるだけ大きなループを描くように形成されている。アンテナコイル１１の線幅は１０〜５０μｍであることが好ましい。またアンテナコイル１１の厚さは１５〜５０μｍであることが好ましく、２５〜４５μｍであることが特に好ましい。基板１０の上面１０ａ側から見たアンテナコイル１１の巻回方向は、外周端から内周端に向かって時計回りである。

アンテナコイル１１の内周端１１ａは、基板１０を貫通するスルーホール導体１４ａを介して基板１０の下面１０ｂ側に形成された引き出しパターン１２の一端１２ａに接続されており、引き出しパターン１２の他端１２ｂは基板１０を貫通するスルーホール導体１４ｂを介して基板１０の上面１０ａ側に形成された引き出しパターン１３の一端１３ａに接続されている。すなわち、アンテナコイル１１の内周端１１ａは、スルーホール導体１４ａ及び引き出しパターン１２によってアンテナコイル１１のループの外側に引き出されている。アンテナコイル１１の外周端１１ｂ及び引き出しパターン１３の他端１３ｂはアンテナコイル１１の一対の外部端子を構成しており、これらは例えばＮＦＣチップ（不図示）に接続される。

第１〜第４スパイラルパターン２１〜２４はいずれも円形スパイラルパターンである。第１〜第４スパイラルパターン２１〜２４の線幅はアンテナコイル１１の線幅よりも太く、５０〜１００μｍであることが好ましい。受電コイル２０には比較的大きな電流が流れるため、第１〜第４スパイラルパターン２１〜２４の線幅を広くすることで直流抵抗を小さくすることができ、スパイラルパターンに電流が流れたときの発熱を抑えることができる。

第１〜第４スパイラルパターン２１〜２４の厚さはアンテナコイル１１と同じであることが好ましい。これによれば、例えば両面銅張りフレキシブル基板の銅箔をパターニングすることによってアンテナコイル１１及び第１〜第４スパイラルパターン２１〜２４を同時に形成することができ、コイルパターンの形成が容易である。

第１スパイラルパターン２１は基板１０の第１領域Ａ１における上面１０ａに形成されており、特にアンテナコイル１１の内側スペースに配置されている。基板１０の上面１０ａ側から見た第１スパイラルパターン２１の巻回方向は、外周端２１ｂから内周端２１ａに向かって時計回りである。

第２スパイラルパターン２２は、基板１０の第１領域Ａ１における下面１０ｂに形成されており、第１スパイラルパターン２１と平面視にて重なる位置に配置されている。すなわち、第１及び第２スパイラルパターン２１，２２は互いの中心軸が実質的に一致する同軸上に配置されている。第１スパイラルパターン２１の内周端２１ａは基板１０を貫通するスルーホール導体１５ａ（第１スルーホール導体）を介して第２スパイラルパターン２２の内周端２２ａに接続されている。基板１０の上面１０ａ側から基板１０を透過して見た第２スパイラルパターン２２の巻回方向は、内周端２２ａから外周端に向かって時計回りである。

第３スパイラルパターン２３は、基板１０の第２領域Ａ２における下面１０ｂに形成されている。第３スパイラルパターン２３の外周端２３ｂは第２スパイラルパターン２２の外周端２２ｂに接続されており、第２スパイラルパターン２２と第３スパイラルパターン２３は同一平面上の一本の線パターンによって連続的且つ一体的に形成されている。図１に示す基板１０の展開状態において、基板１０の上面１０ａ側から基板１０を透過して見た第３スパイラルパターン２３の巻回方向は、外周端から内周端２３ａに向かって反時計回りである。

第４スパイラルパターン２４は、基板１０の第２領域Ａ２における上面１０ａに形成されており、第３スパイラルパターン２３と平面視にて重なるように配置されている。すなわち、第３及び第４スパイラルパターン２３，２４は互いの中心軸が実質的に一致する同軸上に配置されている。第４スパイラルパターン２４の内周端２４ａは、基板１０を貫通するスルーホール導体１５ｂ（第２スルーホール導体）を介して第３スパイラルパターン２３の内周端２３ａに接続されている。さらに、第４スパイラルパターン２４の外周端２４ｂは、基板１０を貫通するスルーホール導体１５ｃ（第３スルーホール導体）を介して基板１０の下面１０ｂに形成されたランドパターン１９に接続されている。図１に示す基板１０の展開状態において、基板１０の上面１０ａ側から見た第４スパイラルパターン２４の巻回方向は、内周端２４ａから外周端２４ｂに向かって反時計回りである。

以上の構成により、受電コイル２０は、第１スパイラルパターン２１、第２スパイラルパターン２２、第３スパイラルパターン２３、及び第４スパイラルパターン２４がこの順で直列接続された単一のコイルを構成している。

基板１０を貫通する開口部１０ｃは、基板１０を折り返したときランドパターン１９の直上に配置される位置に形成されており、ランドパターン１９は開口部１０ｃを介して基板１０の上面１０ａに露出する。したがって、第１〜第４スパイラルパターン２１〜２４の直列接続からなる受電コイル２０の両端を基板１０の上面１０ａ側に配置することができ、接続性を容易にすることができる。

図２は、第１の実施の形態によるコイルユニット１の構造を示す略分解斜視図であって、特に基板１０を折り返した状態（完成状態）を示している。また、図３は、図２のコイルユニット１の側面断面図である。

図２及び図３に示すように、コイルユニット１の基板１０は、図１の展開状態から折り曲げ線Ｆの位置で山折りされ、これにより第１〜第４スパイラルパターン２１〜２４の積層構造が実現される。基板１０の第２領域Ａ２は第１領域Ａ１の下方に配置されており、第２スパイラルパターン２２は第３スパイラルパターン２３と対向している。そのため基板１０の第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との間に薄い絶縁膜又は絶縁シートを設けて第２スパイラルパターン２２は第３スパイラルパターン２３とを絶縁分離することが好ましい。基板１０を鋭角に折り返すことが難しい場合には、十分な厚みを持つ絶縁スペーサを介在させてもよい。

基板１０を折り曲げ線Ｆの位置で折り返すとランドパターン１９が上方を向くので、基板１０の第１領域Ａ１に形成された開口部１０ｃを通じて基板１０の上面１０ａから露出する。したがって、アンテナコイル１１の一対の端子１１ｂ，１３ｂと受電コイル２０の一対の端子２１ｂ，１９の両方を基板１０の第１領域１０Ａにおける一方の主面１０ａ側に設けることができ、各端子への接続性を容易にすることができる。

図２の完成状態において、受電コイル２０の第１〜第４スパイラルパターン２１〜２４は互いに重ね合されて配置されており、アンテナコイル１１及び受電コイル２０の第１〜第４スパイラルパターン２１〜２４は中心軸が実質的に一致する同軸上に配置されている。そのため、アンテナコイル１１と受電コイル２０との間の干渉を抑制することができ、通信品質を落とすことなく情報通信と電力伝送とを同時に行うことができる。

また、第１領域Ａ１における上面１０ａ側から見たとき、第１スパイラルパターン２１の巻回方向は、外周端２１ｂから内周端２１ａに向かって時計回りであり、第２スパイラルパターン２２の巻回方向は、内周端２２ａから外周端に向かって時計回りである。また、第３スパイラルパターン２３の巻回方向は、外周端２３ｂから内周端２３ａに向かって時計回りであり、第４スパイラルパターン２４の巻回方向は、内周端２４ａから外周端２４ｂに向かって時計回りである。したがって、第１スパイラルパターン２１の外周端２１ｂから第４スパイラルパターン２４の外周端２４ｂに向かって電流が流れるとき、第１〜第４スパイラルパターン２１〜２４の各々から発生する磁束の向きはすべて同じ向きとなるので、大きなインダクタンスを得ることができる。

図４は、コイルユニット１を用いた携帯電子機器の概略構成を示すブロック図である。

図４に示すように、携帯電子機器３０は、アンテナコイル１１を含む通信回路部３１と、通信回路部３１に接続されたＮＦＣチップ等の通信制御部３２と、受電コイル２０を含む平滑整流回路等の受電回路部３３と、受電回路部３３に接続された受電制御部３４と、受電制御部３４に接続されたバッテリー３５と、通信制御部３２及び受電制御部３４を制御する制御部３６とを備えている。

アンテナコイル１１で受信したキャリアは通信回路部３１を介して通信制御部３２に供給され、通信制御部３２によって変調される。また受電コイル２０で受電した電力は受電回路部３３及び受電制御部３４を介してバッテリー３５に送られ、バッテリー３５が充電される。上記のように、アンテナコイル１１と受電コイル２０は同軸上に配置されており、相互干渉が抑えられているので、通信品質を落とすことなくアンテナコイル１１による非接触通信と受電コイル２０による電力伝送とを同時に行うことができる。

以上説明したように、本実施形態によるコイルユニット１は、一枚の基板１０の折り返し構造によって基板１０上の複数のスパイラルパターンを多層化し、受電コイル２０のターン数を増やすことでそのインダクタンスを大きくすることができる。また、スパイラルパターンの線幅を狭くすることなくターン数を増やすことができる。したがって、コイルの直流抵抗を小さくすることができ、大電流が流れる受電コイル２０の発熱を低減することができる。

図５は、本発明の第２の実施の形態によるコイルユニット２の構造を示す略分解斜視図であって、特に基板を折り返す前の展開状態を示している。

図５に示すように、コイルユニット２の特徴は、２つ折りではなく３つ折り可能な基板１０を用いており、基板１０上に第１〜第６スパイラルパターン２１〜２６が形成されている点にある。

基板１０の長手方向（Ｙ方向）のサイズは上述したコイルユニット１の基板１０よりも大きく、長手方向（Ｙ方向）に対して等間隔に第１折り曲げ線Ｆ１及び第２折り曲げ線Ｆ２がそれぞれ設定され、これにより基板１０が３分割されている。すなわち、基板１０は、図中右側に位置する第１領域Ａ１と、図中中央に位置する第２領域Ａ２と、図中左側に位置する第３領域Ａ３に分かれている。

アンテナコイル１１、第１スパイラルパターン２１、第２スパイラルパターン２２及び第３スパイラルパターン２３の構成は、第１の実施の形態によるコイルユニット１と同様である。さらに、第４スパイラルパターン２４は第５スパイラルパターン２５と一体的に形成されており、各々の外周端２４ｂ、２５ｂどうしが接続されており、両者は１本の線パターンによって連続的かつ一体的に形成されている。第５スパイラルパターン２５の内周端２５ａは、基板１０を貫通するスルーホール導体１５ｄ（第４スルーホール導体）を介して第６スパイラルパターン２６の内周端２６ａに接続されており、第６スパイラルパターン２６の外周端２６ｂは、基板１０を貫通するスルーホール導体１５ｅ（第５スルーホール導体）を介して基板１０の上面１０ａに形成されたランドパターン２７に接続されている。

以上の構成により、受電コイル２０は、第１スパイラルパターン２１、第２スパイラルパターン２２、第３スパイラルパターン２３、第４スパイラルパターン２４、第５スパイラルパターン２５、及び第６スパイラルパターン２６がこの順で直列接続された単一のコイルを構成している。

基板１０を貫通する２つの開口部１０ｃ，１０ｄは、基板１０を折り返したときランドパターン１９の直上に配置される位置に形成されており、ランドパターン２７は開口部１０ｃ，１０ｄを介して基板１０の上面１０ａに露出する。したがって、第１〜第６スパイラルパターン２１〜２６の直列接続からなる単一の受電コイル２０の両端を基板１０の上面１０ａ側に配置することができ、接続性を容易にすることができる。

図６は、第２の実施の形態によるコイルユニット２の構造を示す略分解斜視図であって、基板１０を折り返した状態（完成状態）を示している。また、図７は、図６のコイルユニット２の側面断面図である。

図６及び図７に示すように、コイルユニット２の基板１０は、図５の展開状態から第１折り曲げ線Ｆ１の位置で山折りされ、さらに第２折り曲げ線Ｆ２の位置で谷折りされ、これにより第１〜第６スパイラルパターン２１〜２６の積層構造が実現される。基板１０はつづら折り（蛇腹構造）となっており、基板１０の第２領域Ａ２は第１領域Ａ１の下方に配置されおり、さらに第３領域Ａ３が第２領域Ａ２の下方に配置されている。基板１０上の対向するスパイラルパターンどうしを絶縁分離するため、両者の間に薄い絶縁膜又は絶縁シートを設けてもよく、基板１０を鋭角に折り返すことが難しい場合には、十分な厚みを持つ絶縁スペーサを介在させてもよい。

基板１０を折り曲げ線Ｆの位置で折り返したときランドパターン２７は上方を向いており、基板１０の第１領域Ａ１に形成された開口部１０ｃ及び第２領域Ａ２に形成された開口部１０ｄを通じて基板１０の上面１０ａから露出する。したがって、アンテナコイル１１の一対の端子１１ｂ，１３ｂと受電コイル２０の一対の端子２１ｂ，２７の両方を基板１０の第１領域１０Ａにおける一方の主面１０ａ側に設けることができ、各端子への接続性を容易にすることができる。

図６の完成状態において、アンテナコイル１１及び受電コイル２０の第１〜第６スパイラルパターン２１〜２６は互いに重ね合されて配置されており、スパイラルの中心軸が実質的に一致する同軸上に配置されている。そのため、アンテナコイル１１と第１〜第６スパイラルパターン２１〜２６との間の干渉を抑制することができ、通信品質を落とすことなく情報通信と電力伝送とを同時に行うことができる。

また、基板１０の第１領域Ａ１における上面１０ａ側から見たとき、第５スパイラルパターン２１の巻回方向は、外周端２１ｂから内周端２１ａに向かって時計回りであり、第６スパイラルパターン２２の巻回方向は、内周端２２ａから外周端に向かって時計回りである。さらに、上述したように、第１〜第４スパイラルパターン２１〜２４の巻回方向も時計回りである。したがって、第１スパイラルパターン２１の外周端２１ｂから第６スパイラルパターン２６の外周端２６ｂに向かって電流が流れるとき、第１〜第６スパイラルパターン２１〜２６の各々から発生する磁束の向きはすべて同じ向きとなるので、大きなインダクタンスを得ることができる。

以上説明したように、本実施形態によるコイルユニット２は、基板１０の折り返し（つづら折り）構造によって基板１０上のスパイラルパターンを多層化し、受電コイル２０の一層当たりのターン数を減らしながら全体のターン数をさらに増やすことでインダクタンスをさらに大きくすることができる。また、スパイラルパターンの線幅を狭くすることなくターン数を増やすことができる。したがって、コイルの直流抵抗を下げることができ、大電流が流れる受電コイル２０の発熱を低減することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、上記実施形態においては、受電コイルを円形スパイラルパターンとしたが、矩形スパイラルパターンとすることも可能である。また、第１の実施の形態において２つ折りの基板構造、第２の実施の形態において３つ折りの基板構造を示したが、基板の折り返し数をさらに増やし、スパイラルパターンをさらに追加して重ね合わせることにより、受電コイルのインダクタンスをさらに大きくすることが可能である。

１，２コイルユニット
１０基板
１０ａ基板の上面
１０ｂ基板の下面
１０ｃ基板の開口部
１１アンテナコイル
１１ａアンテナコイルの内周端
１１ｂアンテナコイルの外周端
１２引き出しパターン
１２ａ引き出しパターンの一端
１２ｂ引き出しパターンの他端
１３引き出しパターン
１３ａ引き出しパターンの一端
１３ｂ引き出しパターンの他端
１４ａスルーホール導体
１４ｂスルーホール導体
１５ａスルーホール導体（第１スルーホール導体）
１５ｂスルーホール導体（第２スルーホール導体）
１５ｃスルーホール導体（第３スルーホール導体）
１５ｄスルーホール導体（第４スルーホール導体）
１５ｅスルーホール導体（第５スルーホール導体）
１９ランドパターン
２０受電コイル
２１第１スパイラルパターン
２１ａ第１スパイラルパターンの内周端
２１ｂ第１スパイラルパターンの外周端
２２第２スパイラルパターン
２２ａ第２スパイラルパターンの内周端
２２ｂ第２スパイラルパターンの外周端
２３第３スパイラルパターン
２３ａ第３スパイラルパターンの内周端
２３ｂ第３スパイラルパターンの外周端
２４第４スパイラルパターン
２４ａ第４スパイラルパターンの内周端
２４ｂ第４スパイラルパターンの外周端
２５第５スパイラルパターン
２５ａ第５スパイラルパターンの内周端
２５ｂ第５スパイラルパターンの外周端
２６第６スパイラルパターン
２６ａ第６スパイラルパターンの内周端
２６ｂ第６スパイラルパターンの外周端
２７ランドパターン
３０携帯電子機器
３１通信回路部
３２通信制御部
３３受電回路部
３４受電制御部
３５バッテリー
３６制御部
Ａ１第１領域
Ａ２第２領域
Ａ３第３領域
Ｆ折り曲げ線
Ｆ１第１の折り曲げ線
Ｆ２第２の折り曲げ線

Claims

折り曲げ可能な基板と、
前記基板上に形成されたスパイラル状のアンテナコイルと、
前記アンテナコイルと共に前記基板上に形成された受電コイルとを備え、
前記受電コイルは、直列接続された少なくとも第１乃至第３スパイラルパターンを含み、
前記アンテナコイル及び前記第１乃至第３スパイラルパターンは、前記基板の折り返し構造によって積層され且つ同軸上に配置されていることを特徴とするコイルユニット。
前記アンテナコイルは前記基板の一方の主面に形成されており、
前記第１スパイラルパターンは、前記アンテナコイルと共に前記基板の前記一方の主面に形成されており、
前記第２及び第３スパイラルパターンは、前記基板の他方の主面に形成されており、
前記第１スパイラルパターンの内周端は、前記基板を貫通する第１スルーホール導体を介して前記第２スパイラルパターンの内周端に接続されており、
前記第２スパイラルパターンの外周端は前記第３スパイラルパターンの外周端に接続されている、請求項１に記載のコイルユニット。
前記基板は、第１の折り曲げ線によって第１領域及び第２領域に分割されており、
前記アンテナコイル及び前記第１スパイラルパターンは、前記基板の前記第１領域における前記一方の主面に形成されており、
前記第２スパイラルパターンは、前記基板の前記第１領域における前記他方の主面に形成されており、
前記第３スパイラルパターンは、前記基板の前記第２領域における前記他方の主面に形成されている、請求項２に記載のコイルユニット。
前記第１乃至第３スパイラルパターンの線幅は、前記アンテナコイルの線幅よりも広い、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のコイルユニット。
前記第１乃至第３スパイラルパターンの厚さは、前記アンテナコイルの厚さと同じである、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のコイルユニット。
前記受電コイルは、前記第３スパイラルパターンに直列接続された第４スパイラルパターンをさらに含み、
前記アンテナコイル及び前記第１乃至第４スパイラルパターンは、前記基板の折り返し構造によって積層され且つ同軸上に配置されている、請求項１に記載のコイルユニット。
前記アンテナコイルは前記基板の一方の主面に形成されており、
前記第１及び第４スパイラルパターンは、前記アンテナコイルと共に前記基板の前記一方の主面に形成されており、
前記第２及び第３スパイラルパターンは、前記基板の他方の主面に形成されており、
前記第１スパイラルパターンの内周端は、前記基板を貫通する第１スルーホール導体を介して前記第２スパイラルパターンの内周端に接続されており、
前記第２スパイラルパターンの外周端は、前記第３スパイラルパターンの外周端に接続されており、
前記第３スパイラルパターンの内周端は、前記基板を貫通する第２スルーホール導体を介して前記第４スパイラルパターンの内周端に接続されている、請求項６に記載のコイルユニット。
前記基板は、第１の折り曲げ線によって第１領域及び第２領域に分割されており、
前記アンテナコイル及び前記第１スパイラルパターンは、前記基板の前記第１領域における前記一方の主面に形成されており、
前記第２スパイラルパターンは、前記基板の前記第１領域における前記他方の主面に形成されており、
前記第３スパイラルパターンは、前記基板の前記第２領域における前記他方の主面に形成されており、
前記第４スパイラルパターンは、前記基板の前記第２領域における前記一方の主面に形成されている、請求項７に記載のコイルユニット。
前記第１乃至第４スパイラルパターンの線幅は、前記アンテナコイルの線幅よりも広い、請求項６乃至８のいずれか一項に記載のコイルユニット。
前記第１乃至第４スパイラルパターンの厚さは、前記アンテナコイルの厚さと同じである、請求項６乃至９のいずれか一項に記載のコイルユニット。
前記受電コイルは、前記第４スパイラルパターンに直列接続された第５及び第６スパイラルパターンをさらに含み、
前記アンテナコイル及び前記第１乃至第６スパイラルパターンは、前記基板の折り返し構造によって積層され且つ同軸上に配置されている、請求項６に記載のコイルユニット。
前記アンテナコイルは前記基板の一方の主面に形成されており、
前記第１、第４及び第５スパイラルパターンは、前記アンテナコイルと共に前記基板の前記一方の主面に形成されており、
前記第２、第３及び第６スパイラルパターンは、前記基板の他方の主面に形成されており、
前記第１スパイラルパターンの内周端は、前記基板を貫通する第１スルーホール導体を介して前記第２スパイラルパターンの内周端に接続されており、
前記第２スパイラルパターンの外周端は、前記第３スパイラルパターンの外周端に接続されており、
前記第３スパイラルパターンの内周端は、前記基板を貫通する第２スルーホール導体を介して前記第４スパイラルパターンの内周端に接続されており、
前記第４スパイラルパターンの外周端は、前記第５スパイラルパターンの外周端に接続されており、
前記第５スパイラルパターンの内周端は、前記基板を貫通する第３スルーホール導体を介して、前記第６スパイラルパターンの内周端に接続されている、請求項１１に記載のコイルユニット。
前記基板は、第１及び第２の折り曲げ線によって第１乃至第３領域に分割されており、
前記アンテナコイル及び前記第１スパイラルパターンは、前記基板の前記第１領域における前記一方の主面に形成されており、
前記第２スパイラルパターンは、前記基板の前記第１領域における前記他方の主面に形成されており、
前記第３スパイラルパターンは、前記基板の前記第２領域における前記他方の主面に形成されており、
前記第４スパイラルパターンは、前記基板の前記第２領域における前記一方の主面に形成されており、
前記第５スパイラルパターンは、前記基板の前記第３領域における前記一方の主面に形成されており、
前記第６スパイラルパターンは、前記基板の前記第３領域における前記他方の主面に形成されている、請求項１２に記載のコイルユニット。
前記第１乃至第６スパイラルパターンの線幅は、前記アンテナコイルの線幅よりも広い、請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載のコイルユニット。
前記第１乃至第６スパイラルパターンの厚さは、前記アンテナコイルの厚さと同じである、請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載のコイルユニット。
前記第１スパイラルパターンは、前記アンテナコイルの内側スペースに設けられている、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のコイルユニット。