特許 6351393 電池モジュールの製造方法および携帯電子機器の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6351393

(24)【登録日】2018年6月15日

(45)【発行日】2018年7月4日

(54)【発明の名称】電池モジュールの製造方法および携帯電子機器の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/10 20060101AFI20180625BHJP

   H01M 10/46 20060101ALI20180625BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/10 M

   H01M2/10 Y

   H01M10/46

【請求項の数】12

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-122696(P2014-122696)

(22)【出願日】2014年6月13日

(65)【公開番号】特開2016-4627(P2016-4627A)

(43)【公開日】2016年1月12日

【審査請求日】2017年4月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002325

【氏名又は名称】セイコーインスツル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100142837

【弁理士】

【氏名又は名称】内野 則彰

(74)【代理人】

【識別番号】100166305

【弁理士】

【氏名又は名称】谷川 徹

(72)【発明者】

【氏名】海老原 照夫

【審査官】 井原 純

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１１／０４６２２３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１５６２８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３３８６３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３１７４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０６６１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３１９１９２７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１２−０６９４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１５−５００６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２７７８２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２６０６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３４７２２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０４８４８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２２１８５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／１０

Ｈ０１Ｍ １０／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

平面コイルと、回路基板と、前記平面コイルと前記回路基板とを電気的に接続するコイルリード部材と、前記回路基板に接続された端子リード部材とを備えた回路ユニットを作製する工程と、
前記回路ユニットの前記回路基板をラミネート電池の負極端子及び正極端子と溶接する工程と、
からなることを特徴とする電池モジュールの製造方法。

【請求項2】

前記平面コイルは、一方の面に磁性体シートが配設されていることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュールの製造方法。

【請求項3】

前記平面コイルは、厚み方向に貫通する空心部と、前記空心部に埋設された磁性体シートとを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の電池モジュールの製造方法。

【請求項4】

前記コイルリード部材の一部は、前記平面コイルの前記磁性体シートに接続され、
前記コイルリード部材と前記磁性体シートとの接続部は、絶縁性樹脂からなる補強樹脂で覆われたシート補強樹脂部を有することを特徴とする請求項２に記載の電池モジュールの製造方法。

【請求項5】

前記コイルリード部材と前記回路基板との接続部は、絶縁性樹脂からなる補強樹脂で覆われた基板補強樹脂部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池モジュールの製造方法。

【請求項6】

前記磁性体シートは、前記平面コイルが配設されていない面が前記ラミネート電池に接着されていることを特徴とする請求項２又は４に記載の電池モジュールの製造方法。

【請求項7】

前記磁性体シートの外形は、前記ラミネート電池の外形形状と同じであることを特徴とする請求項６に記載の電池モジュールの製造方法。

【請求項8】

前記磁性体シートは、貫通孔を有するスペーサシートと積層され、
前記平面コイルは、前記貫通孔の中に配置されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の電池モジュールの製造方法。

【請求項9】

前記磁性体シートは、前記ラミネート電池の前記磁性体シートの接着されている面の側面まで覆うことを特徴とする請求項６に記載の電池モジュールの製造方法。

【請求項10】

前記平面コイルに被覆された前記磁性体シートは、前記ラミネート電池の外周面のうち前記ラミネート電池の接着シール部の折り返し基点となる面に貼り付けられることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の電池モジュールの製造方法。

【請求項11】

前記スペーサシートは、熱伝導性両面粘着テープを介して携帯電子機器ケースに固定されていることを特徴とする請求項８に記載の電池モジュールの製造方法。

【請求項12】

請求項１〜５のいずれか一項に記載の製造方法により製造した電池モジュールがケーシングの内壁面に固定された携帯電子機器の製造方法であって、
前記平面コイルは、前記ラミネート電池が固定された内壁面と異なる他の内壁面に熱伝導性両面粘着テープを介して固着されることを特徴とする携帯電子機器の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、平面コイルを用いたワイヤレス給電に係る電池モジュール、電池モジュールを搭載した携帯電子機器、および電池モジュールの製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、携帯電子機器は、防水機能を備えることが要求される場合がある。このような防水機能を備えた携帯電子機器は、充電端子の露出を避けることが望ましいため、ワイヤレス給電方式を採用することが好ましい。そこで近年、コイルを備えたワイヤレス給電方式による充電機能付き電池パックが開発されている。

【0003】

上記充電機能付き電池パックの例として、特許文献１には、厚みよりも幅の広い薄型電池のフラット面に、シート状の電磁シールド膜を介して平面コイルを配置して磁気誘導作用で充電される電池パックの技術が開示されている。

【0004】

ここで、特許文献１に開示される電池パックは、携帯電子機器に組み込まれた状態でワイヤレス充電される場合と、電池パック単体でワイヤレス充電された後に携帯電子機器に組み込まれて使用される場合と、の２通りの使用状況が想定される。そのために、上記電池パックは、基板ホルダ、受電コイルを被覆する樹脂製の電池ケース、コイル保護リブ、などの多数の部品を組み上げて電池とコイルを保護する構造となっている。また、上記電池パックにて使用される電池は、各面を一体成型した外装缶を形成し、金属ケースとすることができる。すなわち、上記電池は金属ケースを使用した堅牢な構造からなる。

【0005】

一方、携帯電子機器のユーザーが、電池を携帯電子機器ケースの外で取り扱わない場合もある。例えば、ユーザーには容易に開閉できないよう、携帯電子機器ケース内部に予め電池が組み込まれた状態で出荷され、電池交換作業も製造工場で行われるような場合である。この様な携帯電子機器用の電池について、例えば、特許文献２に開示される電池技術が知られている。上記特許文献２には、非常に薄型の二次電池としてのラミネート電池が開示されている。当該ラミネート電池は、電池素子の両面に外装フィルムを積層し、両面の外装フィルムを電池素子の周縁で気密に密着して製作される。このような構造のラミネート電池は、金属製の外装缶に電池素子を挿入した電池と比較すると、薄くて容量を大きくできるという特徴がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１３−２６００５号公報

【特許文献2】特開２００５−１８３２４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、ラミネート電池のフラット面に、シート状の電磁シールド膜を介して平面コイルを配置し磁気誘導作用で充電される電池モジュールを組み立てる場合、上記従来技術では、平面コイルを回路基板に半田付けしたり、ラミネート電池に接着したり、といった数々の組立作業をラミネート電池と一緒に行う必要がある。これらの組立作業は、ラミネート電池表面に熱、傷、ピンポール、打痕などの様々なダメージを及ぼす場合がある。特に半田付けはラミネート電池表面に熱ダメージを及ぼす可能性があった。そして、当該ダメージは、ラミネート電池の長期信頼性を低下させる原因になる。したがって、ラミネート電池に熱ダメージを与え無い信頼性の高い電池モジュール構成が求められている。

【0008】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、組立時にダメージを与えないことにより、長期信頼性の高い電池モジュール、携帯電子機器、および電池モジュールの製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。
第１の発明は、平面コイルと、回路基板と、前記平面コイルと前記回路基板とを電気的に接続するコイルリード部材と、前記回路基板に接続された端子リード部材とを備えた回路ユニットを作製する工程と、前記回路ユニットの前記回路基板を前記ラミネート電池の負極端子及び正極端子と溶接接合する工程と、からなることを特徴とする。

【0010】

第１の発明によると、電池モジュールを、電磁誘導によりラミネート電池に充電する機能に係る平面コイルや回路基板などが予め回路ユニットとして一体化されたものと、回路ユニット内の回路基板と接続されるラミネート電池と、で構成した。すなわち、一体的な回路ユニットにラミネート電池を接続する構成であるので、従来技術のように回路ユニット内の個々の部品を電池モジュールに組み込む組立作業によって、ラミネート電池表面に熱ダメージ、傷、ピンポール、打痕などのダメージを及ぼす危険性がない。さらに、本発明の電池モジュールでは、回路ユニット内の平面コイルに接続されるコイルリード部材は可撓性を有しているので、平面コイルを自在に配設できる。例えば、ラミネートフィルムと所定距離離間させた状態に平面コイルを配置できる。そのため、平面コイルに発生した電流によって、ラミネート電池、特にラミネートフィルムの金属層に渦電流が流れて発熱を伴うことを好適に防止できるので、ラミネート電池の信頼性を高めることができる。
また、回路ユニットと負極端子及び正極端子とは溶接接合により接続されるので、半田を用いた接合を行う場合に比べて半田ボールの飛散等を回避できる。

【0012】

第２の発明は、第１の発明において、前記平面コイルは、一方の面に磁性体シートが配設されていることを特徴とする。
第３の発明は、第１または第２の発明のいずれか一つの発明において、前記平面コイルは、厚み方向に貫通する空心部と、前記空心部に埋設された磁性体シートとを有することを特徴とする。
第２、第３の発明によると、平面コイルの一面や当該平面コイルの空心部に磁性体シートが備わるので、本電池モジュールをワイヤレス給電用の送信器で給電する際に、当該送信器に備わる送信コイルとの結合効率の向上が期待できる。

【0013】

第４の発明は、第２の発明において、前記コイルリード部材の一部は、前記平面コイルの前記磁性体シートに接続され、前記コイルリード部材と前記磁性体シートとの接続部は、絶縁性樹脂からなる補強樹脂で覆われたシート補強樹脂部を有することを特徴とする。
第４の発明によると、コイルリード部材と磁性体シートとの接続部に絶縁性樹脂を設けているので、コイルリード部材の引張強度を向上させることができる。

【0014】

第５の発明は、第１から第４の発明のいずれか一つの発明において、前記コイルリード部材と前記回路基板との接続部は、絶縁性樹脂からなる補強樹脂で覆われた基板補強樹脂部を有することを特徴とする。
第５の発明によると、コイルリード部材と回路基板との接続部に絶縁性樹脂を設けているので、コイルリード部材の引張強度を向上させることができる。

【0015】

第６の発明は、第２または第４の発明において、前記磁性体シートは、前記平面コイルが配設されていない面が前記ラミネート電池に接着されていることを特徴とする。
第６の発明によると、平面コイルが固定位置に配置されることとなるので、当該平面コイルに接続されたコイルリード部材の飛び出しが少なくて扱いやすい。また、本請求項にかかる電池モジュール電池では、平面コイルとラミネート電池とを一体的に扱えるので、携帯電子機器に組み込まれた状態でも、交換メンテナンスが容易になる。

【0016】

第７の発明は、第６の発明において、前記磁性体シートの外形は、前記ラミネート電池の外形形状と同じであることを特徴とする。
第７の発明によると、ラミネート電池１の貼り付け面と同じ外形形状に形成されることで、平面コイルを磁性体シートに貼り付ける際の基準位置がラミネート電池の外形と合わせやすくなる。

【0017】

第８の発明は、第６または第７の発明において、前記磁性体シートは、貫通孔を有するスペーサシートと積層され、前記平面コイルは、前記貫通孔の中に配置されていることを特徴とする。
第８の発明によると、平面コイルをスペーサシートの貫通孔に貫通させているため、平面コイルを携帯電子機器に固定する上でスペーサシートを介した固着を行うことができる。しかも、スペーサシートと平面コイルとは厚みが等しいので、携帯電子機器への固定面を平坦にすることが可能となり、固定面の面積をかせげるので携帯電子機器に貼り付ける際の接着力を損なわない。

【0018】

第９の発明は、第６の発明において、前記磁性体シートは、前記ラミネート電池の前記磁性体シートの接着されている面の側面まで覆うことを特徴とする。
第９の発明によると、磁性体シートの接着されている面の側面まで覆うので、平面コイルに被覆された磁性体シートをラミネート電池に接着する場合に、ラミネートフィルムの外周部に生ずる膨らみを防止できるので、強固な接着を可能ができる。

【0019】

第１０の発明は、第７から第９の発明のいずれか一つの発明において、前記平面コイルに被覆された前記磁性体シートは、前記ラミネート電池の外周面のうち前記ラミネート電池の接着シール部の折り返し基点となる面に貼り付けられることを特徴とする。
第１０の発明によると、平面コイルに被覆された磁性体シートがラミネートフィルムの接着シール部の折り返し基点となる平坦面に貼り付けられることにより、信頼性のある強固な接着を実現できる。

【0020】

第１１の発明は、第８の発明において、前記スペーサシートは、熱伝導性両面粘着テープを介して携帯電子機器ケースに固定されていることを特徴とする。
第１１の発明によると、スペーサシートの上層に熱伝導性両面粘着テープが貼り合わされているため、平面コイルの携帯電子機器への固着が一層容易に実現できる。

【0021】

第１２の発明は、第１から第５の発明のいずれか一つの発明に記載の製造方法により製造した電池モジュールがケーシングの内壁面に固定された携帯電子機器の製造方法であって、前記平面コイルは、前記ラミネート電池が固定された内壁面と異なる他の内壁面に熱伝導性両面粘着テープを介して固着されることを特徴とする。
第１２の発明によると、平面コイルが携帯電子機器のケーシング内壁面のうち電池モジュールの固定面と異なる内壁面に固定されるので、ラミネート電池を構成するラミネートフィルム（金属フィルム）と離間した状態で平面コイルを配置可能となり、平面コイルの発熱の影響などを緩和できる。

【発明の効果】

【0022】

したがって、本発明は、ラミネート電池の特徴である、軽量、薄型、低コストのメリットを活かし高い信頼性を有する電池モジュール、携帯電子機器、および電池モジュールの製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】実施例１に係る電池モジュールの基本構成を模式的に示す斜視図である。

【図2】実施例１に係る電池モジュールを組み込んだ携帯電子機器の模式的構成を示す縦断面図である。

【図3】実施例１に係る回路ユニットとラミネート電池の組立方法を説明するための模式図である。

【図4】実施例１に係る電池モジュールの回路図である。

【図5】実施例２に係る回路ユニットとラミネート電池の組立方法を説明するための模式図である。

【図6】実施例３に係る電池モジュールの構成を模式的に示す縦断面図である。

【図7】図６のＡ−Ａ断面線に沿った縦断面図であって、図６に示す電池モジュールが携帯電子機器に搭載された状態を模式的に示す。

【図8】変形例１に係る電池モジュールの構成を模式的に示す縦断面図である。

【図9】変形例２に係る電池モジュールの構成を模式的に示す縦断面図である。

【図10】図９に示す電池モジュールを組み込んだ携帯電子機器の構成を模式的に示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

（実施例１）
以下、図１〜図４を用いて、本発明の実施例１に係る電池モジュール、携帯電子機器、および電池モジュールの製造方法について説明する。
図１は、本実施例１に係る電池モジュールの基本構成を示す模式的図である。図２は、図１に示す電池モジュールを携帯電子機器に組み込んだ状態を模式的に示す縦断面図である。図３は、後述の電池モジュールを構成する回路ユニットとラミネート電池とを接続する前の状態を表す模式図である。図４は、図１に示す電池モジュールに係る回路図である。

【0025】

「電池モジュールの各部構成について」
まず、電池モジュール１２の各部構成について説明する。
実施例１に係る電池モジュール１２は、例えば、スマートフォン等の各種の携帯電子機器に組み込まれて各部に電力を供給するとともに、ワイヤレス給電用の送信器（図示省略）を介して充電可能に構成される。当該電池モジュール１２、少なくとも、携帯電子機器に電力を供給するラミネート電池１と、ラミネート電池１に貼り付けられていない平面コイル３と、ラミネート電池１上に載置された回路基板５と、平面コイル３と回路基板５とを接続するコイルリード線４と、端子リード線１１を介して回路基板５と接続され携帯電子機器への給電口となるコネクタ１０を含んで構成される。なお、以下の説明では、平面コイル３と、コイルリード線４（コイルリード部材）と、回路基板５と、コネクタ１０及び端子リード線１１（端子リード部材）と、を総称したもの、すなわち、電池モジュール１２のうちラミネート電池１を除いた構成を回路ユニット１３とする。

【0026】

ラミネート電池１は、例えば、充放電可能な二次電池であって、電圧が３〜３．７Ｖと高く、且つ高エネルギー容量密度を有するＬｉを用いた電池である。ラミネート電池１は、図２に示すように、電極体１ａの周面をラミネートフィルム１ｂで覆い、当該ラミネートフィルム１ｂ同士を電極体１ａの周縁を気密状態で密着させて形成される。

【0027】

電極体１ａは、正極材、セパレータ、負極材、を含む電極を多層に亘り積層させたものである。ラミネートフィルム１ｂは、樹脂層や金属層のフィルムを含んで構成され、図１に示すように、ラミネート電池１の長手方向に対して電極体１ａよりも長く形成されることで、回路基板５を載置可能な形状からなる。また、ラミネート電池１は、ラミネートフィルム１ｂの回路基板５の載置箇所（部品実装面、テラス部）に、正極端子１５と負極端子１４とを有し、回路基板５との電気的導通が可能に構成される。

【0028】

正極端子１５は、例えばＡｌ材、負極端子１４は、例えばＮｉ材よりなる。正極端子１５と負極端子１４とは、例えば、回路基板５の部品実装面の裏面側にあるＮｉ材で覆われたパターンランド部に溶接される。溶接接合により接続されるので、半田を用いた接合を行う場合に比べて半田ボールの飛散等を回避できる。なお、正極端子１５のＡｌ材が溶接しづらい場合、当該Ａｌ材にＮｉ材薄板を中継ぎして溶接しても良い。これにより、溶接時のスパークや飛散がなく、ラミネートフィルム１ｂに対して、ダメージなく溶接できる。溶接以外の正極端子１５と負極端子１４のパターンランド部との接続方法としては、超音波接合、コネクタ、圧着、などの発熱、飛散を伴わない接続方法を用いても良い。

【0029】

平面コイル３は、例えば、平面視円形状で厚み方向に亘って貫通する空心部を有する空心コイルであって、表面に絶縁層が設けられた単線又は縒り線の導線を略同一平面内に渦巻き状に巻回したコイルである。平面コイル３は、コイルリード線４を介して回路基板５と接続され、ワイヤレス給電用の送信器（図示省略）に備わる送信コイルから共振周波数、または共振周波数近くの周波数で発信される交流磁場と電磁的に結合し、交流電流を生じさせる。ここで、平面コイル３は、図１に示すように、ラミネート電池１から物理的に離間した状態、すなわち、ラミネート電池１に貼付されない状態に配置される。具体的には平面コイル３は、図２に示すように、携帯電子機器ケース２０（携帯電子機器のケーシング）の内面に、熱伝導性両面粘着シリコーンテープ１９（熱伝導性両面粘着テープ）を介して貼り付けられることで、ラミネート電池１（ラミネートフィルム１ｂ）と離間した状態に固定される。当該平面コイル３の配置構造に関しては、後段で詳述する。

【0030】

なお、平面コイル３を構成する空心コイルの空心部は、磁性体で埋める構成としても良い。この様な空心コイルは、例えば、軟磁性材料が分散された樹脂からなる磁性体シートを空心部に埋設させて形成される。当該空心コイルによると、ワイヤレス給電用の送信器に備わる送信コイルとの結合効率の向上が期待できる。また、平面コイル３のコイル形状は、円形以外にも楕円形、四角形などでもよい。携帯電子機器ケース２０が立体的な曲面形状の場合は、平面コイル３もケースの形状に合わせて、立体的な曲面形状にしても良い。このように平面コイル３の一面や空心部に磁性体シートが備わると、本電池モジュールをワイヤレス給電用の送信器で給電する際に、当該送信器に備わる送信コイルとの結合効率の向上が期待できる。

【0031】

コイルリード線４は、平面コイル３と回路基板５とを接続し、ワイヤレス給電時に平面コイル３により発生した交流電流を回路基板５に伝送する可撓性の導線である。当該コイルリード線４は、平面コイル３と異なる部材で形成しても良いし、平面コイル３の単線又は縒り線の導線をそのまま延長したものであっても良い。ただし、上述の通り、平面コイル３は携帯電子機器ケース２０の内面に固定されるので、当該平面コイル３と回路基板５とを接続するコイルリード線４は、携帯電子機器自体の大きさ次第で線長が長くなる場合も考えられる。このような場合、コイルリード線４は、可撓性のある他のリード線で中継ぎしてもよい。コイルリード線４は可撓性を有しているので、平面コイルを自在に配設できる。例えば、ラミネートフィルムと所定距離離間させた状態に平面コイルを配置できる。そのため、平面コイルに発生した電流によって、ラミネート電池、特にラミネートフィルムの金属層に渦電流が流れて発熱を伴うことを好適に防止できるので、ラミネート電池の信頼性を高めることができる。

【0032】

回路基板５は、ラミネート電池１の充電制御及び携帯電子機器への給電制御を実現するための回路である。当該回路基板５には、例えば、受電回路６と、基板補強樹脂部７ａと、保護回路８と、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）回路９と、が実装される。

【0033】

受電回路６は、コイルリード線４を介して伝送された交流電流を受電し、当該交流電流の整流及びラミネート電池１の充電制御を行う回路である。
保護回路８は、ラミネート電池１を保護するための機能を実現する回路であり、具体的には、受電回路６により受電された電流の過電流状態やラミネート電池１の温度異常状態等を検知し、電流の遮断等を行う。
ＦＥＴ回路９は、電池モジュール１２によるラミネート電池１の充電時の電気的伝送路と、携帯電子機器への給電時の電気的伝送路とを切り替えるスイッチ回路である。

【0034】

基板補強樹脂部７は、コイルリード線４と回路基板５の接続部に設けられ、コイルリード線４を覆う絶縁性樹脂であり、コイルリード線４の引張強度を向上させる。当該基板補強樹脂部７ａは、絶縁性樹脂を回路基板５に塗布し固化させて形成される。ここで、絶縁性樹脂は、ポッティング形成される場合にはアクリル系のＵＶ硬化樹脂を、ホットメルト形成される場合にはポリアミド系の熱可塑性樹脂等を用いればよい。なお、端子リード線１１の回路基板５との接続部分にも絶縁性樹脂を設けることで端子リード線１１の引張強度を向上させても良い。

【0035】

「ラミネート電池の製造工程について」
次に、ラミネート電池１の製造工程について、図３を用いて説明する。
ここで、ラミネート電池１に使用されるラミネートフィルム（ラミネートフィルム１ｂ）は、既に説明したように、非常に薄く、硬い突起などに圧接されると、応力集中により容易に破損する。そして、図１に示した構成の電池モジュール１２を組み立てる場合、従来構造では、平面コイル３を端子リード線１１に継ぎ替える作業や、回路基板５に半田付けする作業や、基板補強樹脂７ａの塗布固化作業など、数々の組立作業は、ラミネート電池１を伴った状態で行われる必要があった。そのため、これらの組立作業がラミネート電池１（ラミネートフィルム）表面に熱ダメージ、傷、ピンポール、打痕などのダメージを与える確率が高くなるため、以下の回路ユニット１３を用いた搭載機構を採用した。

【0036】

回路ユニット１３は、上述の通り、コイルリード線４の一端を平面コイル３に接続し、コイルリード線４の他端を回路基板５に接続し、回路基板５を端子リード線１１、およびコネクタ１０に接続して一体化する工程で形成されたユニットである。つまり、回路ユニット１３は、電磁誘導によりラミネート電池１を充電するための機能構成を予めユニット化したものである。すなわち、当該ユニット化の採用は、電池モジュール１２の製造時における熱や応力などのストレス負荷のある工程を、ラミネート電池１と切り離して実施することを可能にするので、ラミネート電池１表面への熱の影響を排除できる。そして、電池モジュール１２は、上記工程で完成させた回路ユニット１３をラミネート電池１の負極端子１４と正極端子１５に接続する工程を経て形成される。具体的には、電池モジュール１２は、図３に示す矢印線に沿って回路ユニット１３の回路基板５を負極端子１４及び正極端子１５に近接させ、双方を溶接接合することで形成される。なお、電池モジュール１２は、回路基板５と負極端子１４及び正極端子１５とが溶接された後、負極端子１４及び正極端子１５を折り返して、当該溶接された回路基板５をラミネートフィルム１ｂのテラス部に載置し、テラス部に絶縁テープを巻いて固定されることで完成される。

【0037】

ここで、上述のとおり、回路ユニット１３とラミネート電池１との接続は溶接でなされるため、高温の半田ボールの飛散がない。そのため、電池モジュール１２はラミネート電池１にダメージを与えないモジュール構造となる。したがって、電池モジュール１２は、このような搭載機構の採用により、ラミネート電池１の特徴である、軽量、薄型、低コストのメリットを生かし、更に電磁誘導によるラミネート電池１への充電機能の信頼性保持しつつ、コストダウンも図ることができる。なお、回路ユニット１３は、この構成に限ったものでなく、適宜必要な部品の追加、削除がなされても良い。

【0038】

「ワイヤレス給電時の動作と携帯電子機器への搭載構造について」
まず、図４を用いて電池モジュール１２によるワイヤレス給電時の動作について簡単に説明する。図４は、本発明に係る電池モジュールの回路ブロック図である。
平面コイル３は、ワイヤレス給電用の送信器内の送信コイルから、共振周波数、または共振周波数近くの周波数で発信された交流磁場と電磁的に結合し交流電流を発生させる。

【0039】

すると平面コイル３で生じた交流電流は、コイルリード線４を通り回路基板５に流れ込む。当該交流電流は、整流機能と２次電池の充電制御機能とを内蔵した受電回路６により、保護回路８とＦＥＴ回路９を通して、回路基板５に接続された負極端子１４と正極端子１５によりラミネート電池１にワイヤレス給電する。なお、当該給電によって充電されたラミネート電池１からの電力は、保護回路８とＦＥＴ回路９を通して回路基板５に接続される端子リード線１１を介して携帯電子機器の各部に供給される。

【0040】

次に、図２を用いて電池モジュール１２の携帯電子機器への搭載構造について説明する。
ここで、平面コイル３は、上述のワイヤレス給電時に、送信器より共振周波数、または共振周波数近くの周波数で交流磁場を受信して交流電流が流れるため、平面コイル３自身が発熱しないように、抵抗値とインダクタンス値が線径、巻数などで管理される。しかし、当該平面コイル３は、金属などが近傍に存在するとインダクタンスが変化し、ワイヤレス給電の結合係数が低下して効率の悪い伝送になってしまうとともに、自身の発熱と渦電流によって金属の発熱などの原因をもたらす。

【0041】

そこで、上述の通り本実施例に係る電池モジュール１２では、当該平面コイル３近傍の金属の影響を回避するために、平面コイル３を樹脂フィルム／金属層を含むラミネート電池１から物理的に離間して（ラミネート電池１に貼り合わせずに）配置する。具体的には、平面コイル３は図２に示すように、当該電池モジュール１２が携帯電子機器に搭載された状態で、携帯電子機器ケース２０の内面に熱伝導性両面粘着シリコーンテープ１９を介して貼り付けられた状態に配置される。そのため、平面コイル３は、金属フィルムを含むラミネートフィルム１ｂと離間した状態で配置されることとなるので、上記金属の発熱などの影響を緩和できる。また、平面コイル３で発生する熱は、熱伝導性両面粘着シリコーンテープ１９を介して携帯電子機器ケース２０から外気に放熱できる。さらに、平面コイル３とラミネート電池１との間のスペースは、熱抵抗の高い空気や樹脂材が充填されることになるので、ラミネート電池１への熱伝導を回避できる。ここで、平面コイル３と携帯電子機器ケース２０との離間距離が平面コイル３の直径の半分以上程度とすることで、上記金属の発熱などの影響緩和効果が得られる。よって、コイルリード線４の長さは予め携帯電子機器ケース２０内の配置寸法に合わせて長さが決められる。なお、平面コイル３とラミネート電池１との間のスペースには、金属以外の樹脂部品などであれば適宜に配置されても良い。

【0042】

ここで、上記のように携帯電子機器ケース２０内部に電池モジュール１２を組み込む工程としては、コネクタ１０を携帯電子機器の回路に差し込み、平面コイル３を熱伝導性両面粘着シリコーンテープ１９を介して携帯電子機器ケース２０に貼るだけで良い。すなわち、電池モジュール１２は予めモジュール化されているので、上記工程によるラミネートフィルム１ｂに対するダメージを低減できる。

【0043】

なお、熱伝導性両面粘着シリコーンテープ１９は、予め平面コイル３に貼りつけておくことで、携帯電子機器に貼り付けるコイル構成全体を面一化出来る。また、発熱の少ない環境では、平面コイル３を貼りつけるためのテープとして、熱伝導性両面粘着シリコーンテープ１９以外にも、例えば、クッション性のあるポリウレタンフォームやポリエチレンフォームにアクリル系粘着剤を塗布した両面テープを使用しても良い。また、電池モジュール１２を輸送する場合は、平面コイル３とラミネート電池１を低粘着テープなどで固定すると、振動によるラミネートフィルムの傷を低減できる。

【0044】

（実施例２）
本発明に係る電池モジュールの実施例２について説明する。ここで、実施例２に係る電池モジュールのうち、実施例１に係る電池モジュールと同一構成については同一符号を付し、その説明を省略する。

【0045】

本実施例２に係る電池モジュール１２ａは、図５に示すように、平面コイル３の一面が磁性体シート２で被覆される。ここで、図５は、本実施例に係る回路ユニット１３とラミネート電池１の組立前の状態を模式的に示す図である。

【0046】

電池モジュール１２ａは、平面コイル３の一方の面を被覆するように磁性体シート２が設けられる。また、電池モジュール１２ａにおいて、平面コイル３の空心部には中磁性体シート１７が設けられ、送信コイルとの結合効率の向上が図られる。

【0047】

磁性体シート２は、軟磁性材料が分散された樹脂からなり、平面コイル３に接着されている。当該磁性体シート２は、平面コイル３と接着させることで、仮に平面コイル３と密着させない場合にインダクタンスが平面コイル３と磁性体シート２の間隔の変動で変化し、共振周波数のズレによって結合係数が変化することを防止できる。また、磁性体シート２には、絶縁性樹脂からなる補強樹脂で覆われたシート補強樹脂部ｂ７で端部が被覆されたコイルリード線４が接続される。コイルリード線４と磁性体シート２との接続部はシート補強樹脂部ｂを有するので、コイルリード線４の引張強度を向上させることができる。ここで、磁性体シート２は、ワイヤレス給電時の交流磁場により、ラミネートフィルム１ｂの金属層に渦電流が流れて、水に対するシール強度が損なわれるのを防止するために、比透磁率４０以上、膜厚は０.２ｍｍ以上であることが好ましい。また、磁性体シート２の比透磁率は４０以上であれば構わないが、コスト上の観点から通常２００以下とされる。また、ワイヤレス給電時に生じる交流磁場は距離の２乗で減衰するので、磁性体シート２とラミネート電池１との間隙による交流磁場の減衰効果により、磁性体シート２の厚みは薄くすることができ、磁性体シート２のコストダウンが可能となる。

【0048】

当該電池モジュール１２ａは、図２に示した携帯電子機器ケース２０内に組み込まれた場合、実施例１の平面コイル３単体が携帯電子機器ケース２０の内周面に固定される場合と比べて、平面コイル３とラミネート電池１の間の距離を狭くすることが可能となる。

【0049】

なお、実施例１と同様に、携帯電子機器ケース２０内部に電池モジュール１２を組み込む工程において、電池モジュール１２は予めモジュール化されているので、上記工程によるラミネートフィルム１ｂに対するダメージを低減できる。さらに、平面コイル３で発生する熱は、熱伝導性両面粘着シリコーンテープ１９を介して携帯電子機器ケース２０から外気に放熱できる。また、平面コイル３と接着した磁性体シート２とラミネート電池１との間のスペースは、熱抵抗の高い空気で覆われるので、ラミネート電池１への熱伝導を回避できる。本実施例の構造を採用した電池モジュール１２ａは、安価に製造可能となり、ワイヤレス給電できる累積回数を多くでき、製品の長寿命化を図ることができる。

【0050】

また、熱伝導性両面粘着シリコーンテープ１９を予め磁性体シート２が接着されていない平面コイル３面に貼っておくと、携帯電子機器に貼り付ける作業性が向上出来るので望ましい。

【0051】

（実施例３）
本発明に係る電池モジュールの実施例３について説明する。ここで、実施例３に係る電池モジュールのうち、上述の実施例に係る電池モジュールと同一構成については同一符号を付し、その説明を省略する。なお、図６は、本実施例に係る電池モジュール１２ｂを模式的に示す図であり、図７は、電池モジュール１２ｂが携帯電子機器に搭載された状態における、図６のＡ−Ａ断面線に沿った縦断面図である。なお、図７において、携帯電子機器ケース２０は省略する。

【0052】

本実施例３に係る電池モジュール１２ｂは、図６に示すように、磁性体シート２に接着された平面コイル３が、ラミネート電池１に対して磁性体シート２及びスペーサシート１６を挟んで張り合わされた構造からなる。すなわち、磁性体シート２は、平面コイル３が配設されていない面がラミネート電池１に接着されている。平面コイル３が固定位置に配置されることとなるので、平面コイル３に接続されたコイルリード線４の飛び出しが少なくて扱いやすい。また、平面コイル３とラミネート電池１とを一体的に扱えるので、携帯電子機器に組み込まれた状態でも、交換メンテナンスが容易になる。

【0053】

磁性体シート２は、実施例２に係る磁性体シートと同様に軟磁性材料が分散された樹脂からなり、ラミネート電池１の上面に形成される。当該磁性体シート２は、ラミネート電池１の上面と同じ外形形状に形成されることで、平面コイル３を磁性体シート２に貼り付ける際の基準位置がラミネート電池１の外形と合わせやすくなる。

【0054】

スペーサシート１６は、平面コイル３の外形よりも大きな貫通孔を有し、磁性体シート２の上部に積層される。すなわち、本実施例３に係る平面コイル３は、図７に示すように、当該スペーサシート１６の貫通孔に埋設された状態で、磁性体シート２に接着される。ここで、スペーサシート１６の厚みは、平面コイル３の厚みと同じである。そのため、スペーサシート１６と平面コイル３とは、上面が平坦面を形成するので、固定面の面積をかせぐことができ、携帯電子機器に貼り付ける際の接着力を損なわない。
なお、スペーサシート１６は、例えば、塩化ビニルやポリエチレン・テレフタレート等の適宜の樹脂材で形成されるものであってよいが、絶縁性を有することが好ましい。

【0055】

（変形例１）
実施例３に係る電池モジュールの変形例１について説明する。ここで、変形例１に係る電池モジュールのうち、上述の実施例に係る電池モジュールと同一構成については同一符号を付し、その説明を省略する。

【0056】

図８は本変形例に係る電池モジュール１２ｃの模式的構成を示す縦断面図である。本変形例では、磁性体シート２ｃがラミネート電池１の外側面を覆う点で実施例３に係る電池モジュールと相違する。

【0057】

図８において、ラミネートフィルム１ｂを構成するフラット面２１（平坦面）は、ラミネート電池１がパッキングされた時、側面の接着シール部の折り返し基点となる面で、平坦性が確保される。一方フラット面２１と対抗する面に設けられるラミネートフィルム１ｂは、外周部に少し膨らみがあり、平面コイル３を接着した磁性体シート２をラミネート電池１に接着する場合、長期的に外周部に剥離が生じる可能性がある。そこで、電池モジュール１２ｃでは、磁性体シート２がラミネート電池１の側面を覆うように構成することで、ラミネート電池１の外周部に生ずる膨らみを防止できるため、より強固な接着を可能とする。さらに、この電池モジュール１２ｃの構造は、電池側面を交流磁場から遮蔽する効果もあり、発熱によるラミネート電池１の信頼性低下を改善する。

【0058】

（変形例２）
実施例３に係る電池モジュールの変形例２について説明する。ここで、変形例２に係る電池モジュールのうち、上述の実施例に係る電池モジュールと同一構成については同一符号を付し、その説明を省略する。

【0059】

図９は、本変形例に係る電池モジュール１２ｄの構成を模式的に示す縦断面図である。本変形例では、磁性体シート２がラミネート電池１の底面側に接着される点で実施例３に係る電池モジュールと相違する。

【0060】

図９に示すように、電池モジュール１２ｄは、磁性体シート２に接着された平面コイル３が、ラミネート電池１の外周面のうち前記ラミネート電池の接着シール部の折り返し基点となる面であるフラット面２１側に磁性体シート２を挟んで張り合わされた構造からなる。平面コイルに被覆された磁性体シートがラミネートフィルムの接着シール部の折り返し基点となる平坦面に貼り付けられることにより、信頼性のある強固な接着を実現できる。ここで、実施例３と同様に、スペーサシート１６は平面コイル３の厚みと同じ厚みである。そのため、スペーサシート１６の底面と平面コイル３の底面とが平坦面を形成するので、当該平坦面と平坦性の確保されたフラット面２１とが接着されることにより、互いに共助してより信頼性のある強固な接着が実現される。なお、熱伝導性両面粘着シリコーンテープ１９などの熱伝導性両面粘着テープは、予めスペーサシート１６と平面コイル３に貼りつけられておくことで、電池モジュール１２ｄの携帯電子機器への組み込みが容易になる。

【0061】

本変形例における電池モジュール１２ｄは、磁性体シート２が予め平面コイル３に接着され、更にその磁性体シート２の上層にスペーサシート１６を貼りつけて形成される。また、電池モジュール１２ｄでは、実施例１と同様に電磁誘導により充電する機能を回路ユニット１３として予めユニット化される。すなわち、電池モジュール１２の製造時における熱や応力などのストレス負荷のある工程は、ラミネート電池１と切り離して実施される。従って、本変形例では実施例１と同じ効果が得られる。

【0062】

なお、本変形例における磁性体シート２は、ワイヤレス給電時の交流磁場により、ラミネート電池１のラミネートフィルム１ｂの金属層に渦電流が流れて、水に対するシール強度が損なわれるのを防止するために、比透磁率８０以上であることが好ましく、膜厚は０.５ｍｍ以上であることが好ましい。電池モジュール１２の薄型化を求める場合、比透磁率１６０で膜厚は０.２５ｍｍを選択してもよい。

【0063】

次いで、本変形例に係る電池モジュール１２ｄを携帯電子機器に組み込んだ状態について説明する。ここで、図１０は本変形例に係る電池モジュール１２ｄを組み込んだ携帯電子機器の構成を模式的に示す縦断面図である。なお、図１０に示す符号２２は、携帯電子機器の制御機能を実現するためのシステム回路部である。

【0064】

図１０に示すように、電池モジュール１２ｄは、携帯電子機器ケース２０の内面に熱伝導性両面粘着シリコーンテープ１９を介して固定される。ここで、携帯電子機器に組み込まれたラミネート電池１は、厚みの経時変化が生じる虞があるので、システム回路部２２とラミネート電池１との間に空間を確保する必要がある。すなわち、ラミネート電池１は、電池製造時は平坦だった面でも携帯電子機器ケース２０内部にガスが発生すると膨らんでくる。この膨らみはラミネート電池１のフラット面２１の対面側で始まる。したがって、システム回路部２２とラミネート電池１との間の空間を確保しておくことで、膨張による膨らみを平面コイル３の反対側（すなわち、フラット面２１側）に集中させることができる。このように、ラミネート電池を構成するラミネートフィルムと離間した状態で平面コイルを配置可能となり、平面コイルの発熱の影響などを緩和できる。

【0065】

以上、本変形例に係る電池モジュール１２ｄによると、上記磁性体シート２を組み合わせることで、平面コイル３とラミネート電池１の間の距離を十分取れない場合でも、平面コイル３と磁性体シート２とラミネート電池１が一体化した電池モジュールを提供出来る。

【0066】

すなわち、電池モジュール１２ｄは、携帯電子機器の構造に合わせた組み込みが可能となり交流磁場による発熱低減による信頼性の高い電池モジュールとなる。
従って、本発明は、携帯電子機器のワイヤレス給電化を高品質でローコストに実現する電池モジュールを提供できる。

【0067】

更に、本発明にかかる電池モジュールは、携帯電子機器に組み込まれる場合も、平面コイルの固定とコネクタを差し込むだけで平面コイルとラミネート電池の間の距離を十分取れる組み込みが簡単に可能となり、交流磁場による発熱低減とラミネート電池の組み込みダメージ低減が可能となり、モジュール化のメリットを発揮できる。同様に、平面コイルとラミネート電池の間の距離を十分取れない場合でも、平面コイルと磁性体シートが一体化、平面コイルと磁性体シートとラミネート電池が一体化したモジュールを提供出来るので、携帯電子機器の構造に合わせて、組み込みが可能となり交流磁場による平面コイルの発熱低減とラミネート電池の発熱低減による信頼性の高い電池モジュールとなる。従って、本発明は、携帯電子機器のワイヤレス給電化を高品質でローコストに実現する電池モジュールを提供できる。

【符号の説明】

【0068】

１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ 電池モジュール１ ラミネート電池
１ａ 電極体
１ｂ ラミネートフィルム
２ 磁性体シート
３ 平面コイル
４ コイルリード線
５ 回路基板
６ 受電回路
７ａ 基板補強樹脂部
７ｂ シート補強樹脂部
８ 保護回路
９ ＦＥＴ回路
１０ コネクタ
１１ 端子リード線
１３ 回路ユニット
１４ 負極端子
１５ 正極端子
１６ スペーサシート
１７ 中磁性体シート
１９ 熱伝導性両面粘着シリコーンテープ
２０ 携帯電子機器ケース
２１ フラット面
２２ システム回路部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】