CN103490482A - 一种用于电子设备的无线充电模块及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于电子设备的无线充电模块，包括多个接收线圈，至少两个所述接收线圈重叠设置于所述电子设备的外壳上。本发明还提供了一种上述无线充电模块的制造方法。本发明所提供的用于电子设备的无线充电模块，其可以充分利用电子设备的外壳上的凹陷或者logo的背部等狭小空间进行布置，并且相较于其所覆盖的面积，具备数倍的接收面积。另外，本发明所提供的用于上述无线充电模块的制造方法尤其便于批量化制造这种特殊结构的线圈，生产方便快捷，便于安装。

Description

一种用于电子设备的无线充电模块及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于电子设备的无线充电模块及其制造方法，所述无线充电模块可广泛用于各种电子设备，例如手机、电脑、MP3、MP4、平板电脑、数码相机等。

背景技术

随着手机、电脑、MP3、MP4、平板电脑、数码相机等电子设备轻薄化趋势的流行，内置电池的容量越来越不够用，几乎每天都需要充电，甚至需要随时充电，这使得无线充电技术颇受欢迎。

无线充电技术并非新鲜事物，其通常包括一个无线充电设备和一个内置于需要充电的电子设备中的无线充电模块。无线充电设备至少包括一个发送线圈，无线充电模块包括一个接收线圈。无线充电设备与市电连接，将其转换成一定频率的电流，由发送线圈向外辐射电磁波，从而在发送线圈周围建立一个交变磁场。手机之类的需要充电的电子设备靠近无线充电设备时，其内置的接收线圈上会在上述发送线圈的交变磁场作用下产生感应电流，将该感应电流调整为直流电流就可以为电子设备的电池充电了。

类似上述的无线充电设备以及具备无线充电功能的手机等电子设备已经很常见了，例如，CN 102544756 A中就公开了一种无线充电设备。现有这种无线充电设备实际上属于手机等电子设备的配件，并不需要随身携带。因此，为了提高充电效率以及增加充电范围，这种无线充电设备一般不需要那么严格考虑便携性，况且由于其仅仅是一种单一功能的充电设备，内部空间足够布置很多发送线圈，这些发送线圈的布置要解决的问题不过为了增加交变磁场的覆盖范围，避免产生空白区域，因此不具备将其应用于手机等电子设备内部狭小空间下接收线圈的布置的动力。

随着电子设备小型化以及无线功能的扩展，诸如Wlan、Bluetooth、GPRS、3G等功能全部集成在设备里面，各种无线功能的天线的设计以及位置的摆放，对产品的性能有相当大的影响。目前大部分的天线设计为内藏式的，在较小机构空间的情况下，摆放空间受到严重的挤压，导致效益不足。而近来出现的NFC（Near Field Communication，近距离无线通信）技术或者RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）技术类的短距离的非接触式通信技术也大受欢迎。同时，无线充电功能的加入又增加了无线充电模块的接收线圈的布置难度。因此，要将这些技术所用到的天线和线圈同时集成在手机等电子设备中越发困难起来，因此很多厂商开始想办法将一部分天线、线圈等，例如NFC天线、无线充电接收线圈等设置到电子设备的外壳内部，从而不用重新设计改变设备内部各部件的位置，仅仅更换一个外壳就可以实现新的功能，大大节约了成本。

然而，众所周知的是，轻薄化趋势下的电子设备外壳上的空间也变得非常拥挤了。为了能够快速充电，无线充电模块的接收线圈势必需要越大越好，这会严重压缩其它天线的布置空间，因此这个矛盾急需解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于电子设备的无线充电模块及其制造方法，以减少或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于电子设备的无线充电模块，包括多个接收线圈，至少两个所述接收线圈重叠设置于所述电子设备的外壳上。

优选地，至少两个所述接收线圈重叠设置于所述电子设备的外壳的内侧壁上。

优选地，至少两个所述接收线圈重叠设置于所述电子设备的外壳的一个凹坑中。

优选地，至少两个所述接收线圈重叠设置于所述电子设备外壳上的logo的内侧。

优选地，所述接收线圈包括一个承载层和一个附着在所述承载层的至少一个表面上的用于感应获得充电电流的金属电路。

优选地，所述承载层由可通过激光成型获得所述金属电路的活性塑料组成。

优选地，所述第一接收线圈具有填充所述电子设备的外壳上的凸凹形状并具有一个平整面的第一承载层，所述第一承载层的平整面上形成有所述金属电路；所述第二接收线圈为平片状，所述第二接收线圈重叠设置在所述第一接收线圈的平整面上。

本发明还提供一种上述无线充电模块的制造方法，包括如下步骤：提供一个由活化塑料组成的承载层，通过激光直接成型在所述承载层的至少一个表面形成一个用于感应获得充电电流的金属电路，从而获得一个接收线圈；将至少两个所述接收线圈重叠设置于所述电子设备的外壳上，从而获得所述无线充电模块。

优选地，所述制造方法进一步包括如下步骤：依据所述电子设备的外壳上的凸凹形状，利用模具注塑形成一个可填充所述凸凹形状并具有一个平整面的第一承载层，在所述第一承载层的平整面上通过激光直接成型形成所述金属电路，从而形成一个第一接收线圈；至少提供一个平片状的第二接收线圈，在所述第一接收线圈表面重叠设置至少一个第二接收线圈，从而获得所述无线充电模块。

优选地，所述制造方法进一步包括如下步骤：依据所述电子设备的外壳上的一个凹坑的形状，利用模具注塑形成一个可填充所述凹坑的底部并具有一个平整面的第一承载层，在所述第一承载层的平整面上通过激光直接成型形成所述金属电路，从而形成一个第一接收线圈；至少提供一个平片状的第二接收线圈，在所述第一接收线圈表面重叠设置至少一个第二接收线圈，从而获得所述无线充电模块。

优选地，所述制造方法进一步包括如下步骤：分别在所述承载层的两个表面通过激光刻蚀形成构成所述金属电路的第一电路槽和第二电路槽，利用激光将所述承载层穿一个孔，将所述第一电路槽和第二电路槽连接起来，通过电镀在所述第一电路槽和第二电路槽以及所述孔中形成连接成一体的所述金属电路。

本发明所提供的无线充电模块，其可以充分利用电子设备的外壳上的凹陷或者logo的背部等狭小空间进行布置，并且相较于其所覆盖的面积，具备数倍的接收面积。另外，本发明所提供的用于上述无线充电模块的制造方法尤其便于批量化制造这种特殊结构的线圈，生产方便快捷，便于安装。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，

图1显示的是根据本发明的一个具体实施例的用于电子设备的无线充电模块的分解透视图；

图2显示的是根据本发明的一个具体实施例的接收线圈的结构示意图；

图3显示的是根据本发明的一个具体实施例的利用激光直接成型工艺形成的接收线圈的结构示意图；

图4a～4c显示的是无线充电模块的接收线圈重叠设置于电子设备的外壳上的剖视图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

针对现有技术中所存在的问题，本发明提供了一种用于电子设备的无线充电模块，所述无线充电模块可广泛用于各种电子设备，例如手机、电脑、MP3、MP4、平板电脑、数码相机等。下面以手机为例，参照附图详细说明本发明的无线充电模块的结构及其制造方法。

图1显示的是根据本发明的一个具体实施例的用于电子设备的无线充电模块的分解透视图，其中，附图标记1表示的是本发明的无线充电模块，附图标记2表示的是一种电子设备的外壳，例如，手机的背部外壳。

为清楚起见，图中以三轴垂直坐标系作为参考，其中，z轴垂直于所述电子设备外壳，沿坐标轴z向为该电子设备外壳的外侧方向，沿坐标轴z向相反的反向为该电子设备外壳的内侧方向；y轴平行于所述电子设备外壳纵向方向，x轴平行于所述电子设备外壳横向方向。

具体来说，图中所示电子设备的外壳为一种手机的背部外壳，该手机的背部外壳可以是一种金属外壳，也可以是一种塑料外壳，或者也可以是一种金属与塑料结合而成的外壳。

本发明的无线充电模块1包括多个接收线圈11，图中显示出了三个接收线圈11，其中至少两个接收线圈11重叠设置于图中所示的电子设备的外壳2上。图示具体实施例中，该至少两个接收线圈11重叠设置于所示的电子设备的外壳2的内侧壁上，一个接收线圈11设置于外壳2的外侧壁上。

当然，本领域技术人员应当理解，如果外壳2为金属外壳，则所述至少两个接收线圈11只有重叠设置于外壳2的外侧壁上才能发挥效能。或者如果外壳2为夹层结构，所述至少两个接收线圈11也可以重叠设置于外壳2的夹层当中。

现有技术所面临的问题就是电子设备的外壳上的空间有限，难以布置更大面积的接收线圈11，但是，为了追求快速充电，更大面积的接收线圈11又是必不可少的。因此，本发明创造性的提供了一种解决方案，也就是将无线充电模块1的接收线圈11重叠起来设置，使得同样的接收线圈覆盖面积下，接收线圈11可用于接收电磁信号的面积倍增，如果重叠三层或者更多层，则信号接收面积更有数倍的增加。本发明这种设计尤其适用于电子设备的外壳上可供利用的空间非常狭小的情形。

图2显示的是根据本发明的一个具体实施例的接收线圈11的结构示意图，图中所示的接收线圈11为扁平的片状，所述接收线圈11包括一个承载层12和一个附着在所述承载层12的至少一个表面上的用于感应获得充电电流的金属电路13。

在一个优选实施例中，所述接收线圈11可以是简单附着于一个绝缘片材上的铜线绕制的扁平线圈，或者也可以是没有附着于任何物体的由铜线绕制的扁平线圈，该线圈可以通过绝缘漆包裹粘连成扁平状。

或者在另一个优选实施例汇总，所述接收线圈11也可以是一种利用激光直接成型工艺形成的扁平或者立体的线圈。亦即，在本实施例中，可以通过激光直接成型工艺形成所述接收线圈11。

激光直接成型（LDS）技术是由德国LPKF公司开发的一种现有技术，已经获得了广泛应用。LDS技术使用激光在热塑性复合材料元件表面刻出电路痕迹，通过激光对这种热塑性材料中的有机金属添加物进行活化，将有机金属添加物中的金属微粒，例如铜微粒等暴露在元件的电路痕迹表面，最后对元件经过激光活化的部分，也就是电路痕迹表面进行金属镀层，从而在元件表面形成了特定形状的金属电路。关于激光直接成型工艺可以参见申请人早先的CN 102781187 A发明专利申请，其中对于激光直接成型构成电路进行了详细的背景描述，此处引用作为参考。

图3显示的是根据本发明的一个具体实施例的利用激光直接成型工艺形成的接收线圈11的结构示意图，其中，接收线圈11也包括一个承载层12和一个附着在该承载层12的至少一个表面上的金属电路13，与铜线绕制的扁平线圈不同，所述承载层12是由可通过激光成型获得所述金属电路13的活性塑料组成的。本实施例采用激光直接成型工艺形成接收线圈11的优点是，采用这种工艺形成的接收线圈11可以不仅仅限于扁平的形状，也可以是任何立体形状。

例如，如图4a～4c所示，其中显示的是无线充电模块1的接收线圈11重叠设置于电子设备的外壳2上的剖视图。

图4a中，两个接收线圈11重叠设置于电子设备的外壳2的外侧壁上，叠置的两个接收线圈11外侧可以用绝缘材料覆盖，或者也可以用电子设备的logo片材3（虚线表示）加以覆盖隐藏。

图4b中，两个接收线圈11重叠设置于电子设备的外壳2的外侧壁上的一个凹坑21中，叠置的两个接收线圈11外侧可以用绝缘漆等材料覆盖，或者也可以用电子设备的logo片材3加以覆盖隐藏。

图中显示的凹坑21是个深度一致的规则形状的凹坑，但是实际情况是，大多数电子设备的外壳2上的凹坑都很难做到深度一致，因此，如果两个接收线圈11都是扁平形状，那么重叠之后设置于凹坑21中会有不规则的凹陷或者凸起。这种情况对于普通的铜线绕制的扁平线圈来说是不可能克服的。而如果利用激光直接成型工艺形成接收线圈11，那么由活化塑料组成的承载层12可以依据凹坑21的形状，利用模具注塑形成一个可填充所述凹坑21的底部并具有一个平整面的第一承载层，在第一承载层的平整面上通过激光直接成型形成第一接收线圈；然后在第一线圈上面重叠一个扁平的第二线圈，这样就可以将整个凹坑21填平，不会在外壳2表面形成凹陷或者凸起。

图4c中对于上述方案进行更加明显的显示，如图，电子设备的外壳2上具有多个通孔22，这些通孔22可能是结构设计中的定位孔或者装配孔等，这些通孔22可能很小，但是也需要采用一定的材料将其堵住，因此，在本发明中对这样的狭小空间进行了利用。图中所示的通孔22可以看作是电子设备的外壳2上的凸凹形状，为了充分利用这种凸凹形状，可以依据所述电子设备的外壳上的凸凹形状，利用模具注塑形成一个可填充所述凸凹形状并具有一个平整面的第一承载层，在所述第一承载层的平整面上通过激光直接成型形成第一接收线圈；提供一个平片状的第二接收线圈，将所述第二接收线圈重叠设置于所述第一接收线圈表面，从而获得所述无线充电模块。

由上述实施例可以看出，本发明采用激光直接成型工艺形成的接收线圈11，不仅可以重叠设置利用空间，而且可以充分利用原本不可利用的外壳2上的凸凹形状或者凹坑等狭小空间，利用注塑成型的方式将这些凸凹形状或者凹坑填平，之后在其平整面上形成一个底部的支撑用的第一线圈，然后再在上面重叠一个或者多个平片状的第二线圈，这样形成的无线充电模块在同样的接收线圈覆盖面积下，接收线圈11可用于接收电磁信号的面积可以获得倍增的效果。

在另一个具体实施例中，还可以在活化塑料组成的承载层12的两面都形成金属电路3，具体操作方法是，分别在所述承载层12的两个表面通过激光刻蚀形成构成所述金属电路13的第一电路槽和第二电路槽，利用激光将所述承载层12穿一个孔，将所述第一电路槽和第二电路槽连接起来，通过电镀在所述第一电路槽和第二电路槽以及所述孔中形成连接成一体的所述金属电路13，这样形成的一个接收线圈11实际上在同样面积下具有两倍的实际接收面积，两个这样的接收线圈22重叠之后可以获得四倍的实际接收面积，这是现有技术不可想象的一种突破。

下面针对本发明的无线充电模块详细说明其制造方法，当然，前面已经对此进行了一些介绍，下面的仅仅是对其更加明确的完善。

在一个优选的方法中，首先提供一个由活化塑料组成的承载层12，通过激光直接成型在所述承载层12的至少一个表面形成一个用于感应获得充电电流的金属电路13，从而获得一个接收线圈11；然后将至少两个所述接收线圈11重叠设置于所述电子设备的外壳2上，从而获得所述无线充电模块。采用激光直接成型工艺制造接收线圈11，可以在连续的承载层片材上利用激光形成连续间隔排列的多个所需的金属电路13，然后将其裁切成一个一个接收线圈11，因此本发明的这种制造方法尤其便于批量化制造这种特殊结构的线圈，生产方便快捷，而且便于安装。

在另一个优选的方法中，首先依据所述电子设备的外壳2上的凸凹形状，利用模具注塑形成一个可填充所述凸凹形状并具有一个平整面的第一承载层12，在所述第一承载层的平整面上通过激光直接成型形成所述金属电路13，从而形成一个第一接收线圈11；然后至少提供一个平片状的第二接收线圈11，在所述第一接收线圈11表面重叠设置至少一个第二接收线圈11，从而获得所述无线充电模块。也就是说，在本方法中，所述第一接收线圈具有填充所述电子设备的外壳上的凸凹形状并具有一个平整面的第一承载层，所述第一承载层的平整面上形成有所述金属电路；所述第二接收线圈为平片状，所述第二接收线圈重叠设置在所述第一接收线圈的平整面上。

在又一个优选的方法中，首先依据所述电子设备的外壳2上的一个凹坑21的形状，利用模具注塑形成一个可填充所述凹坑21的底部并具有一个平整面的第一承载层12，在所述第一承载层12的平整面上通过激光直接成型形成所述金属电路13，从而形成一个第一接收线圈11；然后至少提供一个平片状的第二接收线圈11，在所述第一接收线圈11表面重叠设置至少一个第二接收线圈11，从而获得所述无线充电模块。

关于在承载层12的两面形成金属电路13的方法前面已经进行了介绍，在此不再一一赘述。

以上详细描述了将无线充电模块的至少两个接收线圈重叠设置于电子设备的外壳上的技术方案，用以充分利用外壳上的空间，获得倍增的信号接收面积。关于至少两个接收线圈重叠后的连接，可以具有多种方案。

例如，可以将重叠后的两个（或者多个）接收线圈的接线端子分别通过导线连接到无线充电模块的控制电路上，也就是两个接收线圈相互之间没有直接的电接触。

或者，重叠后的两个（或者多个）接收线圈相互之间设置有电连接触头或连接端子，二者重叠之后形成了相互导通的电路，其中任意一个接收线圈可以分别通过导线连接到无线充电模块的控制电路上。例如，两个由铜线绕制的扁平线圈可以相互焊接连接成一体，其中一个线圈通过导线连接到无线充电模块的控制电路上。如果是附着在承载层的一个表面上的金属电路形成的接收线圈，则两个接收线圈上的金属电路相对重叠，在需要连接的部分设置触头触点，二者重叠之后就可以构成导通的电路，而其中一个线圈的金属电路通过导线连接到无线充电模块的控制电路上。

另外，多个接收线圈既可以通过前述的导线与无线充电模块的控制电路相连，也可以通过触头触点的方式进行连接。例如，可以在重叠设置于外壳内侧的多个接收线圈上设置裸露的铜触点，在电子设备内部的无线充电模块的控制电路上设置PIN触头，当外壳装配到电子设备上之后，内部的PIN触头与外壳上的接收线圈的触点接触，从而形成完整的电路。

以上提供的至少两个接收线圈重叠后的连接方案仅仅是列举，本领域技术人员可以根据其中罗列的方案进行组合，可以分别通过焊接、触点触头连接、导线连接或者卡接等任意一种电连接方式。

本发明所提供的用于电子设备的无线充电模块，其可以充分利用电子设备的外壳上的凹陷或者logo的背部等狭小空间进行布置，并且相较于其所覆盖的面积，具备数倍的接收面积。另外，本发明所提供的用于上述无线充电模块的制造方法尤其便于批量化制造这种特殊结构的线圈，生产方便快捷，便于安装。

本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本发明的保护范围。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于电子设备的无线充电模块，包括多个接收线圈，其特征在于，至少两个所述接收线圈重叠设置于所述电子设备的外壳上。

2.根据权利要求1所述的无线充电模块，其特征在于，至少两个所述接收线圈重叠设置于所述电子设备的外壳的内侧壁上。

3.根据权利要求1所述的无线充电模块，其特征在于，至少两个所述接收线圈重叠设置于所述电子设备的外壳的一个凹坑中。

4.根据权利要求1所述的无线充电模块，其特征在于，至少两个所述接收线圈重叠设置于所述电子设备外壳上的logo的内侧。

5.根据权利要求1-4之一所述的无线充电模块，其特征在于，所述接收线圈包括一个承载层和一个附着在所述承载层的至少一个表面上的用于感应获得充电电流的金属电路。

6.根据权利要求5所述的无线充电模块，其特征在于，所述承载层由可通过激光成型获得所述金属电路的活性塑料组成。

7.一种如权利要求1-6之一所述的无线充电模块的制造方法，包括如下步骤：提供一个由活化塑料组成的承载层，通过激光直接成型在所述承载层的至少一个表面形成一个用于感应获得充电电流的金属电路，从而获得一个接收线圈；将至少两个所述接收线圈重叠设置于所述电子设备的外壳上，从而获得所述无线充电模块。

8.根据权利要求7所述的制造方法，进一步包括如下步骤：依据所述电子设备的外壳上的凸凹形状，利用模具注塑形成一个可填充所述凸凹形状并具有一个平整面的第一承载层，在所述第一承载层的平整面上通过激光直接成型形成所述金属电路，从而形成一个第一接收线圈；至少提供一个平片状的第二接收线圈，在所述第一接收线圈表面重叠设置至少一个第二接收线圈，从而获得所述无线充电模块。

9.根据权利要求7或8所述的制造方法，进一步包括如下步骤：依据所述电子设备的外壳上的一个凹坑的形状，利用模具注塑形成一个可填充所述凹坑的底部并具有一个平整面的第一承载层，在所述第一承载层的平整面上通过激光直接成型形成所述金属电路，从而形成一个第一接收线圈；至少提供一个平片状的第二接收线圈，在所述第一接收线圈表面重叠设置至少一个第二接收线圈，从而获得所述无线充电模块。

10.根据权利要求7-9之一所述的制造方法，进一步包括如下步骤，分别在所述承载层的两个表面通过激光刻蚀形成构成所述金属电路的第一电路槽和第二电路槽，利用激光将所述承载层穿一个孔，将所述第一电路槽和第二电路槽连接起来，通过电镀在所述第一电路槽和第二电路槽以及所述孔中形成连接成一体的所述金属电路。

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