JP7011235B1

JP7011235B1 - 電子装置

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Publication number: JP7011235B1
Application number: JP2021531133A
Authority: JP
Inventors: 雅明杉本; 英明横山; 雄一老田; 清藤巻
Original assignee: ELEPHANTECH INC.; Takahata Precision Co Ltd
Current assignee: ELEPHANTECH INC.; Takahata Precision Co Ltd
Priority date: 2020-08-18
Filing date: 2020-08-18
Publication date: 2022-01-26
Anticipated expiration: 2040-08-18
Also published as: WO2022038691A1; JPWO2022038691A1

Abstract

部品点数を削減しつつ金属配線パターンが形成された変形可能な基材上にコイル及び外部接続端子を位置精度よく配置するとともに全体を薄型化することができる電子装置を提供する。合成樹脂材料からなり変形可能な基材と、基材上に配置された金属配線パターンと、金属配線パターンと接合手段で電気的に接合され磁界共鳴方式または電磁誘導方式により非接触で電力を送電する線材からなるコイルと、金属配線パターンと電気的に接合され基材の外部に設けられた外部素子とを電気的に接続するための外部接続端子と、コイルを覆う樹脂層と、を備えた。

Description

本発明は、電子装置に関する。

予め定められた処理を行う電子回路と、電子回路が配置された基体と、一方端部が折り曲げられて基体に設けられたパッドと接合されると共にパッドを介して電子回路と電気的に接続され、また他方端部がコネクタ端子となって二次モールドの際の位置決めに使用されるピンヘッダと、コネクタ端子が露出するように、電子回路、基体及びピンヘッダの一方端部を樹脂封止して得られた一次モールド体と、を備えたモジュールが知られている（特許文献１）。

対向するコイルとの間でワイヤレスにて電力伝送が行われる電力伝送用コイルと、電力伝送用コイルを封止するモールド樹脂と、を備え、モールド樹脂は、当該モールド樹脂の電力伝送用コイルにより電力伝送が行われる側の表面と電力伝送用コイルとの間に内部空間を有し、内部空間は、電力伝送用コイルとコイルとの対向方向から見て、電力伝送用コイルと重なる部分を有するコイルユニットも知られている（特許文献２）。

特開２０１７－２０７３１８号公報特開２０１７－１８３４７６号公報

本発明は、部品点数を削減しつつ金属配線パターンが形成された変形可能な基材上にコイル及び外部接続端子を位置精度よく配置するとともに全体を薄型化することができる電子装置を提供する。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の電子装置は、
合成樹脂材料からなり変形可能な基材と、
前記基材上に配置された金属配線パターンと、
前記金属配線パターンと接合手段で電気的に接合され磁界共鳴方式または電磁誘導方式により非接触で電力を送電する線材からなるコイルであって、前記線材を平面視同一サイズでスパイラル状に巻き付けた環状形状のコイルと、
前記基材の前記金属配線パターンが配置された一面側で前記接合手段を含む前記コイルの全体を覆う樹脂層と、
端子表面が露出するように前記端子を囲むハウジングが前記基材を貫通して前記金属配線パターンが配置された一面側とは反対面側に突出して前記樹脂層と一体に形成され、前記金属配線パターンと前記基材の外部に設けられた外部素子とを電気的に接続するための第１の外部接続端子と、
前記樹脂層の端部から前記ハウジングと同一方向に突出するように前記金属配線パターンが配置された前記基材が折り曲げられて前記金属配線パターンの一部が接点として形成された前記基材の裏面側に板材が配置され、前記金属配線パターンと前記基材の外部に設けられた外部素子とを電気的に接続するための第２の外部接続端子と、を備えた、
ことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電子装置において、
前記コイルは、絶縁体で被覆された前記線材を前記樹脂層の厚み方向に幾重にも巻回し、前記樹脂層の厚み方向において前記基材の一面とは離れる側に偏って配置された本体部と、前記本体部に比べて前記線材の線径が太く、前記本体部から前記本体部の中心軸に沿った方向に前記基材を貫通して外部に突出するように延びて前記基材の前記金属配線パターンが配置された一面側で前記金属配線パターンと電気的に接続される端子部と、からなる、
ことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の電子装置において、
前記樹脂層の外側となる一面に前記コイルと相対して電力を受電する受電コイルを含む機器を定位置に位置決めする位置決め部が一体に形成されている、
ことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の電子装置において、
前記樹脂層に前記コイルと相対して電力を受電する受電コイルを含む機器を定位置に固定するマグネットが一体に埋め込まれている、
ことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電子装置において、
前記コイルと相対して電力を受電する受電コイルに電力が供給されている旨を、光、音、振動、及び表示のうちの少なくとも１つを用いて報知する報知部をさらに備えた、
ことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電子装置において、
前記樹脂層の外側となる一面に不透光処理がなされている、
ことを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電子装置において、
前記樹脂層の外側となる一面に加飾層をさらに備えた、
ことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、部品点数を削減しつつ金属配線パターンが形成された変形可能な基材上に外部接続端子及びコイルを位置精度よく配置するとともにコイルに生じる電力を増大させ全体を薄型化することができる。

請求項２に記載の発明によれば、電力の伝達効率の低下を抑制するとともに、樹脂層を充填する際のコイルの位置ずれを少なくしてコイルを位置精度よく配置できる。

請求項３に記載の発明によれば、給電する相手機器をコイルに合わせて固定することができる。

請求項４に記載の発明によれば、給電する相手機器を樹脂層の外側面に密着させた状態コイルに合わせて固定することができる。

請求項５に記載の発明によれば、給電が行われていることを示すことができる。

請求項６に記載の発明によれば、コイルを外部から不可視にすることができる。

請求項７に記載の発明によれば、コイルを外部から不可視にするとともに樹脂層の外側面に加飾を施すことができる。

図１Ａは電子装置の一例を示す平面模式図、図１Ｂは電子装置の他の一例を示す平面模式図である。本実施形態に係る電子装置の一例を示す部分断面模式図である。報知部を備えた電子装置の一例を示す部分断面模式図である。変形例１に係る電子装置の一例を示す部分断面模式図である。変形例２に係る電子装置の一例を示す部分断面模式図である。変形例３に係る電子装置の一例を示す部分断面模式図である。変形例４に係る電子装置の一例を示す部分断面模式図である。変形例５に係る電子装置の一例を示す部分断面模式図である。本実施形態に係る電子装置の製造方法の概略の手順の一例を示すフローチャート図である。金属配線パターンとコイル及び外部接続端子を樹脂層を充填する金型にセットした状態を示す断面模式図である。

次に図面を参照しながら、本発明の実施形態の具体例を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
尚、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。

（１）電子装置の全体構成
図１Ａは電子装置１の一例を示す平面模式図、図１Ｂは電子装置１の他の一例を示す平面模式図、図２は電子装置１の一例を示す部分断面模式図、図３は報知部８を備えた電子装置１の一例を示す部分断面模式図である。
以下、図面を参照しながら、本実施形態に係る電子装置１の構成について説明する。

電子装置１は、図１Ａ、図１Ｂ、図２に示すように、合成樹脂材料からなり変形可能な絶縁性の基材２と、この基材２上に配置された金属配線パターン３と、金属配線パターン３と接合手段としての接合材６で電気的に接合されたコイル４と、金属配線パターン３と接合材６で電気的に接合された外部接続端子５と、コイル４を覆う樹脂層７と、を備えて構成されている。

（基材）
本実施形態において使用する絶縁性の変形可能な基材２は特にフィルム状の基材に限らないが、以下、フィルム状の基材として説明する。ここで、「変形可能な基材」は、金属配線パターン３を配置後に変形できる、すなわち、熱成形、真空成形または圧空成形等によって実質的に平坦な二次元形状から実質的に三次元形状に形成されることができる基材を意味する。
基材２の素材は、絶縁性の変形可能な熱可塑性樹脂であって、融点Ｔｍが存在する場合は１５０℃以上であることが好ましく、２００℃以上であることがより好ましい。
また、基材２のガラス転移点Ｔｇの範囲は２０℃～２５０℃が好ましく、５０℃～２００℃がより好ましく、７０℃～１５０℃が最も好ましい。ガラス転移点Ｔｇが低すぎる場合、金属配線パターン３の形成時に基材２の歪みが大きくなる虞がある。

基材２の材質は、上記のような融点Ｔｍおよびガラス転移点Ｔｇの条件に該当すれば特に限定されないが、具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などのポリエステル、ナイロン６－１０、ナイロン４６などのポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ＡＢＳ、ＰＭＭＡ、ポリ塩化ビニルなどの熱可塑性樹脂が挙げられる。
特にポリエステルがより好ましく、さらにその中でもポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が経済性、電気絶縁性、耐薬品性等のバランスが良く最も好ましい。

基材２の厚みは、５μｍ～３ｍｍが好ましく、１２μｍ～１ｍｍがより好ましく、５０μｍ～２００μｍが最も好ましい。基材２の厚みが薄すぎる場合、強度が不十分になるとともに、金属配線パターン３のめっき工程時に基材２の歪みが大きくなる虞がある。尚、この厚みは基材２がフィルム状の基材である場合の条件であり、本発明が適用される絶縁性の基材２はフィルム状の基材に限定されない。

基材２の表面には、金属ナノ粒子等の触媒インクを均一に塗布するために、表面処理を施すことが好ましい。表面処理としては、例えば、コロナ処理、プラズマ処理、溶剤処理、プライマー処理を用いることができる。

このような変形可能な熱可塑性樹脂からなるフィルム状の基材２は、電子装置１の要求される使用態様によって、実質的に平坦な二次元形状から実質的に三次元形状に賦形される。

（金属配線パターン）
基材２の表面に金属配線パターン３を配置する場合、さきに、金属めっき成長のきっかけとなる金属ナノ粒子等の触媒からなる下地層（不図示）を所定のパターン状に形成する。
下地層は、基材２上に金属ナノ粒子等の触媒インクを塗布したあと、乾燥および焼成を行うことにより形成する。

下地層の厚みは、１００ｎｍ～２０μｍが好ましく、２００ｎｍ～５μｍがさらに好ましく、５００ｎｍ～２μｍが最も好ましい。下地層が薄すぎると、下地層の強度が低下するおそれがある。また、下地層が厚すぎると、金属ナノ粒子は通常の金属よりも高価であるため、製造コストが増大する虞がある。

触媒の材料としては、金、銀、銅、パラジウム、ニッケルなどが用いられ、導電性の観点から金、銀、銅が好ましく、金、銀に比べて安価な銅が最も好ましい。

触媒の粒子径は１ｎｍ～５００ｎｍが好ましく、１０ｎｍ～１００ｎｍがより好ましい。粒子径が小さすぎる場合、粒子の反応性が高くなりインクの保存性・安定性に悪影響を与える虞がある。粒子径が大きすぎる場合、薄膜の均一形成が困難になるとともに、インクの粒子の沈殿が起こりやすくなる虞がある。

金属配線パターン３は、下地層の上に電解めっきまたは無電解めっきにより形成される。めっき金属としては、銅、ニッケル、錫、銀、金などを用いることができるが、伸長性、導電性および価格の観点から銅を用いることが最も好ましい。

めっき層の厚さは、０．０３μｍ～１００μｍが好ましく、１μｍ～３５μｍがより好ましく、３μｍ～１８μｍが最も好ましい。めっき層が薄すぎると、機械的強度が不足するとともに、導電性が実用上十分に得られない虞がある。めっき層が厚すぎると、めっきに必要な時間が長くなり、製造コストが増大する虞もある。

金属配線パターン３は、図２においては、コイル４と外部接続端子５とを電気的に接続する例を示しているが、金属配線パターン３には、コイル４以外に複数の電子部品が取り付けられてもよい。電子部品としては、制御回路、歪み、抵抗、静電容量、ＴＩＲなどの接触感知、および光検出部品、圧電アクチュエータなどの触知部品、マイクおよびスピーカーなどの受音または発音、メモリチップ、プログラマブルロジックチップおよびＣＰＵなどのデバイス操作部品、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ＡＬＳデバイス、ＰＳデバイス、処理デバイス、ＭＥＭＳ等が挙げられる。特に、後述する報知部８を構成する発光素子８１、スピーカ８３（不図示）、振動素子８４（不図示）等が挙げられる。

（コイル）
コイル４は、絶縁体で被覆された線材を幾重にも巻回した本体部４Ａと、本体部４Ａから本体部４Ａの中心軸に沿った方向に基材２を貫通して外部に突出するように延びて一端が金属配線パターン３と電気的に接続される端子部４Ｂと、からなり、磁界共鳴方式または電磁誘導方式により例えば受電コイル４１を備えた携帯情報機器４０に非接触で電力を送電する。

本体部４Ａは、線材をスパイラル状に巻きつけた環状形状に構成されており、平面視で同一サイズで樹脂層７の厚み方向（図２中Ｚ方向）に幾重にも巻回して形成されている。これによりコイル４に生じる電力を増大させることができる。線材は導電性材料であれば任意であり、例えばリッツ線、銅単線を用いることができる。本体部４Ａの環状形状は円形に限らず、正方形、長方形、菱形、半円、楕円、多角形、などの形状であってもよい。
コイル４から受電コイル４１への電力搬送の効率は、コイル４と受電コイル４１の間隔を狭くして向上できる。そのために、本体部４Ａは、樹脂層７の厚み方向（図２中Ｚ方向）において基材２の一面２ａとは離れる側に偏って配設されている。

本体部４Ａは、図１Ｂに模式的に示すように、平面視で中心部から外側へ広がるうずまき状に巻回して樹脂層７の厚み方向に幾重にも巻回して形成されてもよい。これにより、コイル４に対向する受電コイル４１の位置合わせ精度を緩和することができるとともに、コイル４に生じる電力をより増大させることができる。

端子部４Ｂは、本体部４Ａの中心軸に沿った方向に延びるように形成され、後述する樹脂層７を二次モールドにより成形する際に、端子部４Ｂの一端側４Ｂａが金型に固定されるようになっている。これにより、コイル４を位置精度よく配置でき、溶融樹脂の流動によるコイルの位置ずれも少なくすることができる。
端子部４Ｂは、本体部４Ａに比べて線径が太い線材で構成されていることが好ましい。これにより、例えば、樹脂層７を射出成形で樹脂を充填して成形した際に、溶融樹脂の流動によるコイル４の端子部４Ｂの変形を少なくすることができる。端子部４Ｂの一端側４Ｂａは、金属配線パターン３に接合材６で電気的に接合される。

（外部接続端子）
金属配線パターン３上には、図２に示すように、電子装置１の外部に設けられた外部素子と電気的に接続するための外部接続端子５が電気的に接合されている。
外部接続端子５は、例えば、銅の合金などを用いて四角柱形状に形成されている。尚、外部接続端子５は、一例として、表面にニッケルメッキを施し、そのニッケルメッキの上に、金、錫などの金属やそれら金属を含む合金などのメッキが施されても良い。外部接続端子５のピッチは、接続先のコネクタの規格に応じている。外部接続端子５は、例えば、コネクタ端子となる端子部５ａと、金属配線パターン３と接合材６で接合されるアンカー部５ｂとからなり、アンカー部５ｂが接合材６で金属配線パターン３に電気的に接合される。

外部接続端子５は、端子部５ａが露出するように後述する樹脂層７と一体に形成されたハウジング部７２で囲まれ、外部接続端子５及びハウジング部７２が、電子装置１と電子装置１の外部に設けられた外部素子とを電気的に接続するコネクタを構成している。

（接合材）
図２に示すように、コイル４の端子部４Ｂ及び外部接続端子５のアンカー部５ｂは金属配線パターン３と接合手段の一例としての接合材６で電気的に接合されている。接合材６としては、はんだが挙げられる。はんだは、基材２の軟化点より低温の溶融温度を有する低温はんだが望ましく、例えば、錫（Ｓｎ）とビスマス（Ｂｉ）との合金（ＳｎＢｉ）、錫（Ｓｎ）とビスマス（Ｂｉ）とニッケル（Ｎｉ）と銅（Ｃｕ）との合金（ＳｎＢｉＮｉＣｕ）、錫（Ｓｎ）とビスマス（Ｂｉ）と銅（Ｃｕ）とアンチモン（Ｓｂ）との合金（ＳｎＢｉＣｕＳｂ）、錫（Ｓｎ）と銀（Ａｇ）とビスマス（Ｂｉ）との合金（ＳｎＡｇＢｉ）、錫（Ｓｎ）とインジウム（Ｉｎ）との合金（ＳｎＩｎ）、錫（Ｓｎ）とインジウム（Ｉｎ）とビスマス（Ｂｉ）との合金（ＳｎＩｎＢｉ）、又は、基材２の軟化点と比較して相対的に低い融点を持つその他の合金とビスマス（Ｂｉ）及び／又はインジウム（Ｉｎ）とのその他の組み合わせとすることができ、例えば基材２としてのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の軟化点より低い１２０～１４０℃の融点を有することが望ましい。

基材２の軟化点よりも低い融点を持つはんだペーストを用いることにより、基材２は溶融又はその他の変形をしない一方で、はんだペーストは溶融して金属配線パターン３と化学的かつ物理的に接合し得る状態になる。そして、はんだが固化して、はんだを介して金属配線パターン３にコイル４及び外部接続端子５が電気的に接合される。

また、コイル４及び外部接続端子５と金属配線パターン３との接合には、レーザーはんだ付けや光焼成はんだ付けを用いてもよい。この場合は、こてはんだ付けに比べて、非接触で基材２に負荷を与えないことから、はんだは特に低温はんだに限らず、通常のはんだでもよい。

（樹脂層）
樹脂層７は、コイル４を覆うように接着層ＡＤを介して形成され、図２に示すように、金属配線パターン３が配置された基材２の他面２ｂとは反対側の一面２ａでコイル４を覆う本体部７１と、基材２の他面２ｂ側に突出した筒形状を有し、筒の内部に外部接続端子５の端子部５ａが露出するように囲むハウジング部７２と、を備えて構成されている。尚、接着層ＡＤは、金属配線パターン３を覆い隠すように調色されていることが好ましい。

樹脂層７は、二次モールド成形可能な透光性の熱可塑性樹脂材料からなる熱可塑性樹脂である。具体的には、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリアミド（ＰＡ）、アクリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ－ＰＰＥ）、変性ポリフェニレンオキサイト（ｍ－ＰＰＯ）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）が挙げられるが、これらに限定されることはなく、射出成形で一般的に使用される材料で形成することができる。尚、樹脂層７に後述する報知部８としての導光体８２を一体に形成する場合には、透光性の熱可塑性樹脂材料からなる熱可塑性樹脂が用いられる。

樹脂層７は、流動性の中間体樹脂を型に流し込み、加熱して硬化を行う注型成形によって形成してもよい。注型成形用の材料としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。

樹脂層７には、図１Ａ、図１Ｂ、図２に示すように、樹脂層７の外側となる一面７ａに位置決め部７３が一体に形成されていることが好ましい。位置決め部７３は、コイル４と相対して電力を受電する受電コイル４１を含む携帯情報機器４０を定位置に位置決めし、給電する相手機器である携帯情報機器４０をコイル４に合わせて固定することができる。

樹脂層７にコイル４と相対して電力を受電する受電コイル４１を含む機器を定位置に固定するマグネット（不図示）を一体に埋め込んで位置決め部としてもよい。マグネットで固定することで、携帯情報機器４０を樹脂層７の外側となる一面７ａに密着させて受電コイル４１への給電を安定化させることができる。

樹脂層７の外側となる一面７ａには、樹脂層７を射出成形または注型成形で形成する際に、金型にシボ加工を施してシボ面を形成することで不透光処理がなされていることが好ましい。不透光処理を施すことにより、樹脂層７が透光性の材料で形成された場合であっても、コイル４を外部から不可視にすることができる。

樹脂層７の外側となる一面７ａには、加飾層の一例としてフィルム７Ａを貼付してもよい。フィルム７Ａは、不透光に着色されることで、樹脂層７が透光性の材料で形成された場合であっても、コイル４を外部から不可視にすることができる。
また、フィルム７Ａには細孔が形成された加飾部（不図示）を設け、報知部８から発し本体部７１へ伝播した光の一部を透過させることで、加飾部の視認性を向上させることができる。

（絶縁層）
基材２の金属配線パターン３が配置された他面２ｂは絶縁層９で覆われている。具体的には、他面２ｂにはソルダーレジストが塗布されて金属配線パターン３を保護している。特に、ソルダーレジストは、コイル４及び外部接続端子５をはんだ付けで実装する際に、電気的接続をとる接合部以外にはんだが付着して回路ショートを起こすのを防止している。また、金属配線パターン３間の絶縁性を維持するとともに、ほこり、熱、湿気などの外部環境から金属配線パターン３を保護している。

（報知部）
電子装置１は、図３に示すように、コイル４と相対して電力を受電する受電コイル４１に電力が供給されている旨を、光、音、振動、及び表示のうちの少なくとも１つを用いて報知する報知部８を備えてもよい。図３に示す報知部８は、ＬＥＤ等の発光素子８１と、発光素子８１が発する光を受けて外部へ出射する導光体８２からなり、携帯情報機器４０のコイル４１に給電が行われていることを示すようになっている。

発光素子８１は、基材２上に形成された金属配線パターン３上に接合材６により電気的に接合され、金属配線パターン３に電気的に接合された外部接続端子５を介して外部から給電されて発光する。

導光体８２は、発光素子８１と相対して発光素子８１から発する光を内部に入射させる入射部８２Ａと、光を外部に出射させる出射部８２Ｂと、入射部８２Ａと出射部８２Ｂとの間に配置され、反射面８２Ｃを有し光を出射部８２Ｂに反射して伝播させる導光部８２Ｄと、が樹脂層７に一体に形成されている。

このように、発光素子８１と導光体８２からなる報知部８において、樹脂層７の外側となる一面７ａに貼付されたフィルム７Ａに細孔７Ａａを設け、発光素子８１から発し導光体８２へ伝播した光の一部を透過させることで、報知内容を表示してもよい。

報知部８は、スピーカ８３（不図示）を金属配線パターン３上に電気的に接合して配置することで、音による報知を行ってもよい。また、スピーカ８３に代えて振動素子８４（不図示）を金属配線パターン３上に電気的に接合して配置することで、振動による報知を行ってもよい。

（２）電子装置の製造方法
図９は電子装置１の製造方法の概略の手順の一例を示すフローチャート図、図１０は金属配線パターン３とコイル４及び外部接続端子５を樹脂層７を充填する金型にセットした状態を示す断面模式図である。
電子装置１は、熱可塑性樹脂により構成された熱成形可能な基材２上に、金属ナノ粒子等の触媒インクを塗布する下地層塗布工程Ｓ１と、めっき処理により下地層の上に金属配線パターン３を形成するめっき工程Ｓ２と、金属配線パターン３が配置された基材２とコイル４及び外部接続端子５を金型に載置して基材２の少なくとも一面を覆うように樹脂を二次モールドする樹脂充填工程Ｓ３と、金属配線パターン３とコイル４及び外部接続端子５とを接合材６で電気的に接合する電気的接合工程Ｓ４と、を経て製造される。

（下地層塗布工程）
所定の形状及び大きさに形成された実質的に平坦なフィルム状の基材２上に金属配線パターン３を配置するために、基材２上に金属めっき成長のきっかけとなる金属ナノ粒子等の触媒粒子からなる下地層を所定のパターン状に形成する。尚、基材２は、金属ナノ粒子等の触媒粒子からなる触媒インクを均一に塗布するために、例えば、コロナ処理、プラズマ処理、溶剤処理、プライマー処理等の表面処理を施すことが好ましい。

基材２上に金属ナノ粒子等の触媒粒子からなる触媒インクを塗布する方法としては、インクジェット印刷方式、シルクスクリーン印刷方式、グラビア印刷方式、オフセット印刷方式、フレキソ印刷方式、ローラーコーター方式、刷毛塗り方式、スプレー方式、ナイフジェットコーター方式、パッド印刷方式、グラビアオフセット印刷方式、ダイコーター方式、バーコーター方式、スピンコーター方式、コンマコーター方式、含浸コーター方式、ディスペンサー方式、メタルマスク方式が挙げられるが、本実施形態においてはインクジェット印刷方式を用いている。

具体的には、１０００ｃｐｓ以下、例えば、２ｃｐｓから３０ｃｐｓの低粘度の触媒インクをインクジェット印刷方式で塗布した後、溶媒を揮発させ金属ナノ粒子のみを残す。その後、溶媒を除去し（乾燥）、金属ナノ粒子を焼結させる（焼成）。
焼成温度は、１００°Ｃ～３００°Ｃが好ましく、１５０°Ｃ～２００°Ｃがより好ましい。焼成温度が低すぎると、金属ナノ粒子同士の焼結が不十分となるとともに、金属ナノ粒子以外の成分が残ることで、密着性が得られない虞がある。また、焼成温度が高すぎると、基材２の劣化や歪みが発生する虞がある。

触媒インク中の金属ナノ粒子の含有割合については、質量比で５％～６０％が好ましく、１０％～３０％がさらに好ましい。含有割合が低すぎる場合、金属ナノ粒子による下地層を形成するのに必要なナノ粒子が足らずピンホールが発生する虞があり、含有割合が高過ぎるとインクの中で粒子同士が凝集しやすくなるなど安定性が損なわれる虞がある。

（めっき工程）
下地層塗布工程Ｓ１を経て基材２上に形成された下地層に対し、めっき工程Ｓ２において電解めっきまたは無電解めっきを行うことにより、下地層の表面および内部にめっき金属を析出させる。めっき方法は公知のめっき液およびめっき処理と同様であり、具体的に無電解銅めっき、電解銅めっきが挙げられる。

（樹脂充填工程）
樹脂充填工程Ｓ３では、まず、めっき工程Ｓ２で基材２の金属配線パターン３が配置された他面２ｂの反対側の一面２ａに接着層ＡＤを形成するバインダーインクを塗布する。バインダーインクは、接着性樹脂を含み、スクリーン印刷、インクジェット印刷、スプレーコート、筆塗り等で塗布され、基材２と二次モールドされる樹脂層７との接着性を向上させる。尚、透光性の熱可塑性樹脂材料からなる樹脂層７が形成される場合は、不透光となるように黒色に着色されることが好ましい。

次に、接着層ＡＤを形成した後、図１０に示すように、コイル４及び外部接続端子５を、二次モールド成形用金型に位置決めしてセットした状態で固定側型ＫＡ、可動側型ＫＢを閉じて樹脂をキャビティＣＡに充填する。コイル４は、端子部４Ｂが基材２を貫通して外側に突出して固定側型ＫＡの固定孔ＫＡaに固定される。外部接続端子５も端子部５ａが固定孔ＫＡｂに固定される。これにより、コイル４及び外部接続端子５を位置精度よく配置でき、溶融樹脂の流動によるコイル４の位置ずれも少なくすることができる。そして、基材２の一面２ａとコイル４を覆う本体部７１と、基材２の他面２ｂ側に突出した筒形状を有し、筒の内部に外部接続端子５の端子部５ａが露出するように囲むハウジング部７２と、発光素子８１が発する光を受けて光を外部へ出射する導光体８２と、が一体となった樹脂層７が形成される。

このように、コイル４及び外部接続端子５と金属配線パターン３が配置された基材２を金型に位置決めして載置した状態で樹脂層７を二次モールドすることで、部品点数を削減しつつ金属配線パターン３が形成された変形可能な基材２上にコイル４、外部接続端子５及び導光体８２を位置精度よく配置するとともに全体を薄型化することができる。

（電気的接合工程）
基材２上に形成された金属配線パターン３上にコイル４、外部接続端子５及び発光素子８１を接合材６としてのはんだで接合するために、まず、基材２の金属配線パターン３が配置された他面２ｂ側にソルダーレジストを例えばスクリーン印刷によって塗布する。
次に、金属配線パターン３、コイル４の端子部４Ｂ、外部接続端子５のアンカー部５ｂ、発光素子８１のリード部にはんだペーストを塗布する。はんだペーストの塗布は、ステンシル印刷装置、スクリーン印刷装置、ディスペンサー装置等の公知の装置を用いて行うことができる。本実施形態においては、ディスペンサー装置を用いてはんだペーストを塗布する。

そして、はんだペーストを塗布後、はんだを溶融、固化させて、金属配線パターン３上にはんだを介してコイル４の端子部４Ｂ、外部接続端子５のアンカー部５ｂ及び発光素子８１を電気的に接合する。熱成形等で変形可能な熱可塑性樹脂からなる基材２は、その軟化点が低いが、例えば、はんだに低温はんだを用いてこてはんだ付けすることで、基材２は電気的接合工程Ｓ４の熱によって溶融又はその他の変形をすることはない。
また、はんだ付けは、レーザーはんだ付けや光焼成はんだ付けを用いてもよい。この場合は、非接触で基材２に負荷を与えないことから、はんだは特に低温はんだに限らず、通常のはんだでもよい。

このように、本実施形態に係る電子装置１によれば、コイル４及び外部接続端子５が配置された基材２を樹脂層７の本体部７１と貼り合わせて構成する場合に比べて、部品点数を削減しつつ金属配線パターン３が形成された変形可能な基材２上にコイル４、外部接続端子５及び発光素子８１を位置精度よく配置するとともに電子装置１の全体を薄型化することができる。

「変形例１」
図４は変形例１に係る電子装置１Ａの一例を示す部分断面模式図である。
電子装置１Ａは、図４に示すように、樹脂層７は、コイル４及び外部接続端子５が電気的に接合された金属配線パターン３側を覆うように形成されている。

変形例１に係る電子装置１Ａにおいては、図４に示すように、コイル４の端子部４Ｂの一端側４Ｂａが基材２を貫通して基材２から突出し金型に固定され、先に基材２の一面２ａに配置された金属配線パターン３にコイル４の端子部４Ｂ及び外部接続端子５のアンカー部５ｂが接合材６で電気的に接合される。そしてコイル４の端子部４Ｂ及び外部接続端子５の端子部５ａが金型に固定された状態で樹脂を充填して、コイル４を覆う樹脂層７の本体部７１が基材の一面２ａ側に形成されている。これにより、樹脂層７を形成する際に、溶融樹脂の流動によるコイル４の位置ずれを少なくし、端子部４Ｂの変形も抑制することができる。

「変形例２」
図５は変形例２に係る電子装置１Ｂの一例を示す部分断面模式図である。
電子装置１Ｂは、図５に示すように、樹脂層７は、コイル４及び外部接続端子５が電気的に接合された金属配線パターン３側を覆うように形成されている。

変形例２に係る電子装置１Ｂにおいては、先に基材２の一面２ａに配置された金属配線パターン３にコイル４の端子部４Ｂ及び外部接続端子５のアンカー部５ｂを接合材６で電気的に接合する。そして、基材２の一面２ａ側に樹脂を充填して、コイル４を覆う樹脂層７の本体部７１及び外部接続端子５を囲むハウジング部７２が形成される。これにより、樹脂層７を形成する際に、先にコイル４の端子部４Ｂが接合材６で接合されているために、溶融樹脂の流動によるコイル４の位置ずれを抑制することができる。また、受電コイル４１を備えた携帯情報機器４０と対向する側は樹脂層７が形成されていないために、コイル４と受電コイル４１との間隔が狭く、コイル４から受電コイル４１への電力搬送の効率を向上させることができる。

「変形例３」
図６は変形例３に係る電子装置１Ｃの一例を示す部分断面模式図である。
電子装置１Ｃは、図６に示すように、外部接続端子５Ａは、コネクタ接点が金属配線パターン３の一部として変形可能な基材２上に形成され、外部接続端子５Ａが形成された基材２は一端２ｃが樹脂層７の端部から外部に向かって突出するように折り曲げられている。
外部接続端子５Ａが形成された基材２の裏面側には板材５Ａａが配置され、電子装置１Ｃの外部に設けられた外部素子と電気的に接続するためのコネクタを形成している。これにより、コネクタ構造を簡素化して外部に設けられた外部素子と電気的に接続することができる。

「変形例４」
図７は変形例４に係る電子装置１Ｄの一例を示す部分断面模式図である。
電子装置１Ｄは、図７に示すように、樹脂層７は、コイル４が電気的に接合された金属配線パターン３側を覆うように形成されている。また、外部接続端子５Ａは、コネクタ接点が金属配線パターン３の一部として変形可能な基材２上に形成され、外部接続端子５Ａが形成された基材２は一端２ｃが樹脂層７の端部から外部に向かって突出するように折り曲げられている。

変形例４に係る電子装置１Ｄにおいては、先に基材２の一面２ａに配置された金属配線パターン３にコイル４の端子部４Ｂを接合材６で電気的に接合する。そして、基材２の一面２ａ側に樹脂を充填して、コイル４を覆う樹脂層７の本体部７１が形成される。これにより、樹脂層７を形成する際に、先にコイル４の端子部４Ｂが接合材６で接合されているために、溶融樹脂の流動によるコイル４の位置ずれを抑制することができる。また、受電コイル４１を備えた携帯情報機器４０と対向する側は樹脂層７が形成されていないために、コイル４と受電コイル４１との間隔が狭く、コイル４から受電コイル４１への電力搬送の効率を向上させることができる。

また、外部接続端子５Ａは、図７に示すように、コネクタ接点が金属配線パターン３の一部として変形可能な基材２上に形成され、外部接続端子５Ａが形成された基材２は一端２ｃが樹脂層７の端部から外部に向かって突出するように折り曲げられている。
外部接続端子５Ａが形成された基材２の裏面側には板材５Ａａが配置され、電子装置１Ｄの外部に設けられた外部素子と電気的に接続するためのコネクタを形成している。これにより、コネクタ構造を簡素化して外部に設けられた外部素子と電気的に接続することができる

「変形例５」
図８は変形例５に係る電子装置１Ｅの一例を示す部分断面模式図である。
電子装置１Ｅは、図８に示すように、樹脂層７は、コイル４及び外部接続端子５が電気的に接合された金属配線パターン３側を覆うように形成され、外部接続端子５及び外部接続端子５Ａを備えている。

外部接続端子５は、端子部５ａが露出するように樹脂層７と一体に形成されたハウジング部７２で囲まれ、電子装置１Ｅと外部に設けられた外部素子とを電気的に接続するコネクタを構成している。
外部接続端子５Ａは、コネクタ接点が金属配線パターン３の一部として変形可能な基材２上に形成され、外部接続端子５Ａが形成された基材２は一端２ｃが樹脂層７の端部から外部に向かって突出するように折り曲げられている。外部接続端子５Ａが形成された基材２の裏面側には板材５Ａａが配置され、電子装置１Ｅと外部素子とを電気的に接続する簡素化されたコネクタを形成している。

電子装置１Ｅによれば、予め形成された外部接続端子５または外部接続端子５Ａのいずれかを介して外部素子と電気的に接続されコイル４へ給電することができる。

本実施形態に係る電子装置１によれば、部品点数を削減しつつ金属配線パターン３が形成された変形可能な基材２上にコイル４及び外部接続端子５を位置精度よく配置するとともに全体を薄型化することができる。位置精度よく配置されたコイル４は、樹脂層７の厚み方向に幾重にも巻回して形成され、単位当たりの巻数を増加させることができる。これにより、コイル４に生じる電力を増大させることができる。また、コイル４を樹脂層７の表面側に片寄って配置することで、受電コイル４１との間隔を狭くして、コイル４から受電コイル４１への電力搬送の効率を向上させることができる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ・・・電子装置
２・・・基材
３・・・金属配線パターン
４・・・コイル
４Ａ・・・本体部
４Ｂ・・・端子部
５、５Ａ・・・外部接続端子
５ａ・・・端子部
５ｂ・・・アンカー部
６・・・接合材
７・・・樹脂層
７１・・・本体部
７２・・・ハウジング部
７Ａ・・・フィルム
８・・・報知部
８１・・・発光素子
８２・・・導光体
９・・・絶縁層
ＡＤ・・・接着層

Claims

合成樹脂材料からなり変形可能な基材と、
前記基材上に配置された金属配線パターンと、
前記金属配線パターンと接合手段で電気的に接合され磁界共鳴方式または電磁誘導方式により非接触で電力を送電する線材からなるコイルであって、前記線材を平面視同一サイズでスパイラル状に巻き付けた環状形状のコイルと、
前記基材の前記金属配線パターンが配置された一面側で前記接合手段を含む前記コイルの全体を覆う樹脂層と、
端子表面が露出するように前記端子を囲むハウジングが前記基材を貫通して前記金属配線パターンが配置された一面側とは反対面側に突出して前記樹脂層と一体に形成され、前記金属配線パターンと前記基材の外部に設けられた外部素子とを電気的に接続するための第１の外部接続端子と、
前記樹脂層の端部から前記ハウジングと同一方向に突出するように前記金属配線パターンが配置された前記基材が折り曲げられて前記金属配線パターンの一部が接点として形成された前記基材の裏面側に板材が配置され、前記金属配線パターンと前記基材の外部に設けられた外部素子とを電気的に接続するための第２の外部接続端子と、を備えた、
ことを特徴とする電子装置。
前記コイルは、絶縁体で被覆された前記線材を前記樹脂層の厚み方向に幾重にも巻回し、前記樹脂層の厚み方向において前記基材の一面とは離れる側に偏って配置された本体部と、前記本体部に比べて前記線材の線径が太く、前記本体部から前記本体部の中心軸に沿った方向に前記基材を貫通して外部に突出するように延びて前記基材の前記金属配線パターンが配置された一面側で前記金属配線パターンと電気的に接続される端子部と、からなる、
ことを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
前記樹脂層の外側となる一面に前記コイルと相対して電力を受電する受電コイルを含む機器を定位置に位置決めする位置決め部が一体に形成されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子装置。
前記樹脂層に前記コイルと相対して電力を受電する受電コイルを含む機器を定位置に固定するマグネットが一体に埋め込まれている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子装置。
前記コイルと相対して電力を受電する受電コイルに電力が供給されている旨を、光、音、振動、及び表示のうちの少なくとも１つを用いて報知する報知部をさらに備えた、
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電子装置。
前記樹脂層の外側となる一面に不透光処理がなされている、
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電子装置。
前記樹脂層の外側となる一面に加飾層をさらに備えた、
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電子装置。