CN103872790A - 无线电力接收器及制造无线电力接收器的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种无线电力接收器及制造无线电力接收器的方法。该无线电力接收器包括：用于无线地接收电力的第一线圈；用于进行通信的第二线圈；以及具有第一凹部和第二凹部的第一磁性基板，第一凹部和第二凹部彼此分隔。第一线圈布置在第一磁性基板的第一凹部上，而第二线圈布置在第二磁性基板的第二凹部上。

Description

无线电力接收器及制造无线电力接收器的方法
技术领域
实施例涉及无线电力传输技术。更具体地，实施例涉及一种能够在无线地接收电力的同时与外部进行通信的无线电力接收器以及制造该无线电力接收器的方法。
背景技术
无线电力传输或无线能量传递是指将电能无线地传递到期望装置的技术。在十九世纪，利用电磁感应原理的电动机或变压器得到了广泛使用，于是，提出了用于通过辐射诸如无线电波或激光的电磁波来传输电能的方法。实际上，基于电磁感应原理来对在日常生活中经常使用的电动牙刷或电动剃须刀进行充电。电磁感应是指当导体周围的磁场发生变化时感应电压以使得电流流动的现象。尽管已围绕小型装置发生了电磁感应技术的商业化的快速进展，但是电磁感应技术的电力传输距离短。
迄今，已将使用磁感应、共振和短波无线电频率的远距离传输用作无线能量传递方案。
近来，已提出了一种能够在无线地接收电力的同时与外部进行通信的无线电力接收器。
然而，根据相关技术的无线电力接收器，用于无线地接收电力的频带不同于用于与外部进行通信的频带，从而可能发生频率干扰。
另外，根据相关技术的无线电力接收器，在通过使用磁场来无线地接收电力的处理中，向外部释放许多磁场，从而电力传输效率可能降低。
作为相关技术，有题为“contactless power charging apparatus”的韩国未审查专利公布10-2010-0130480。
发明内容
实施例提供了一种无线电力传输接收器及制造该无线电力传输接收器的方法，该无线电力传输接收器能够改进无线地接收电力的线圈和与外部进行通信的短程通信天线之间的隔离并且改进电力传输效率。
实施例提供了一种能够防止由外部冲击引起的变形的无线电力接收器及制造该无线电力传输接收器的方法。
根据实施例，提供了一种无线电力接收器，其包括：用于无线地接收电力的第一线圈；用于进行通信的第二线圈；以及具有第一凹部和第二凹部的第一磁性基板，第一凹部和第二凹部彼此分隔。第一线圈布置在第一磁性基板的第一凹部上，而第二线圈布置在第二磁性基板的第二凹部上。
根据实施例，提供了一种制造无线电力接收器的方法。该方法包括：在第一磁性基板上形成第一凹部和第二凹部，第一凹部和第二凹部彼此分隔；以及在第一凹部和第二凹部上分别形成第一线圈和第二线圈。
如上所述，根据实施例的无线电力接收器可嵌入诸如终端的便携式设备中。
附图说明
图1是示出根据实施例的无线电力接收器的分解透视图。
图2是示出根据实施例的无线电力接收器的透视图。
图3是示出根据实施例的无线电力接收器的截面图。
图4至图9是示出根据实施例的制造无线电力接收器的方法的截面图。
具体实施方式
在对实施例的描述中，应理解，当提到层（或膜）、区域、图案或结构在另一基板、另一层（或膜）、另一区域、另一焊盘或另一图案“上”或“上方”时，其可以“直接地”或“间接地”在其他基板、层（或膜）、区域、焊盘或图案上方，或者还可存在一个或多个中间层。参照附图描述了这样的层位置。
下文中，将参照附图描述实施例。图中所示的每个层的厚度和尺寸可出于方便或清楚的目的而被放大、省略或示意性地绘出。另外，元件尺寸没有绝对地反映实际尺寸。
下文中，导电图案可以是指通过图案化处理所形成的结构或导电层的形式。导电层可以是指导电图案的代替物，或者可以是指通过图案化处理、蚀刻处理、布置处理或选择性镀覆（plating）处理所形成的结构。
下文中，将参照图1至图3描述根据实施例的无线电力接收器。
图1是示出根据实施例的无线电力接收器的分解透视图。图2是示出根据实施例的无线电力接收器的透视图。图3是示出根据实施例的无线电力接收器的截面图。
根据实施例的无线电力接收器10可以无线地接收来自发送侧（例如，无线电力发送器）的电力。根据实施例的无线电力接收器可通过电磁感应方案从发送侧无线地接收电力。
根据实施例的无线电力接收器10可通过共振方案从发送侧无线地接收电力。在这种情况下，无线电力接收器10还可包括用于通过共振方案从发送侧接收电力的共振线圈（未示出）。线圈400可通过电磁感应方案接收由共振线圈（未示出）接收到的电力。
电磁感应方案和共振方案都要通过使用磁场来接收电力。
根据实施例的无线电力接收器10可嵌入终端中。根据实施例的终端可包括诸如智能电话或MP3播放器的便携式终端，但实施例不限于此。也就是说，根据实施例的终端可包括用于无线地接收电力的各种电子设备。
参照图1至图3，无线电力接收器10可包括第一磁性基板100、第二磁性基板200、粘合层300、线圈400和短程通信天线500。如图所示，短程通信天线500可包括线圈。短程通信天线500可具有围绕线圈400的方形结构。
线圈400可被称为第一线圈，并且短程通信天线500可被称为第二线圈，但实施例不限于此。
第一磁性基板100可以通过改变从发送侧接收到的磁场的方向而降低可能释放到外部的磁场量。相应地，第一磁性基板100可具有遮蔽效应。具体地，第一磁性基板100使从发送侧接收到的磁场的方向朝着侧方向改变，以使得磁场可更集中地传输到线圈400。因此，能够改进电力传输效率。
第一磁性基板100可吸收从发送侧接收到的磁场中的泄漏到外部的一部分，并且将所吸收的磁场作为热而释放。如果泄漏到外部的磁场量减少，则可以预先防止对人体有害的影响。
参照图3，第一磁性基板100可包括第一磁性物质110和第一支撑构件120。
第一磁性物质110可具有颗粒（particle）或小珠（bead）的形式，并且可包括陶瓷材料。
第一支撑构件110可包括热固树脂或热塑树脂。
第一磁性基板100可包括铁硅铝（sendust）型磁性物质。铁硅铝型磁性物质包括铁（Fe）、硅（Si）和铝（Al）的混合物，并且为了说明性目的，铁（Fe）、硅（Si）和铝（Al）的混合比分别为84%、10%和6%。可改变铁硅铝型磁性物质的混合比，以使得第一磁性基板100可具有适当的磁导率。根据实施例，可改变铁硅铝型磁性物质的混合比以使得第一磁性基板100可具有在大约40至大约50的范围内的磁导率。在这种情况下，磁导率是指在真空状态下磁通密度与磁场强度之间的比率。当磁性物质在磁场下被磁化时得到磁通密度。
第一磁性基板100可具有与线圈400从发送侧无线地接收到的电力的频率相对应的磁导率。例如，根据实施例，线圈400无线地接收到的电力的频率可在大约110KHz至大约205KHz的范围内。优选地，第一磁性基板100的磁导率可在大约40至大约50的范围内。
参照图3，第二磁性基板200可包括第二磁性物质210和第二支撑构件220。
第二磁性物质210可具有颗粒或小珠的形式，并且可包括陶瓷材料。
第二支撑构件220可包括热固树脂或热塑树脂。
第二磁性基板200可包括铁硅铝型磁性物质。铁硅铝型磁性物质包括铁（Fe）、硅（Si）和铝（Al）的混合物。可改变（Fe）、硅（Si）和铝（Al）的混合比，以使得第二磁性基板200具有适当的磁导率。根据实施例，可改变混合比以使得第二磁性基板100的磁导率在大约100至大约130的范围内。
第二磁性基板200可布置在第一磁性基板100的一侧。根据实施例，第二磁性基板200可布置在第一磁性基板100的上侧。
第二磁性基板200可具有缺少下述部分的形状：在这些部分布置了线圈400和短程通信天线500。具体地，第二磁性基板200可具有用以容纳线圈400和短程通信天线500的凹部。线圈400和短程通信天线500可布置在凹部上。将详细描述凹部的细节。
根据实施例，第二磁性基板200的凹部的形状可与形成有线圈400和短程通信天线500的导电图案或导电层的形状相同。
根据实施例，线圈400的厚度可与短程通信天线500的厚度相同。形成在第二磁性基板200中的凹部的深度可与线圈400和短程通信天线500的厚度相同。
如上所述，第二磁性基板200的至少一部分被布置在线圈400与短程通信天线500之间，以防止可能由于线圈400中所使用的频率不同于短程通信天线500中所使用的频率而发生的频率干扰，从而能够改进频率隔离的程度。具体地，第二磁性基板200可以防止可能由于线圈400接收到的电力的频带不同于短程通信天线500的通信信号的频带而发生的频率干扰。
更具体地，由于短程通信天线500的通信信号中所使用的频带不同于线圈400接收到的电力中所使用的频带，因此，将磁导率与用于短程通信天线500的通信信号的频带相对应的第二磁性基板200的至少一部分布置在线圈400与短程通信天线500之间，以使得能够防止短程通信天线500的通信信号传输到线圈400，从而改进了短程通信天线500与线圈400之间的频率隔离的程度。
如上所述，第二磁性基板200可具有与在短程通信天线500与外部通信时所使用的频率相对应的磁导率。也就是说，第二磁性基板200的磁导率可不同于第一磁性基板100的磁导率。根据实施例，为了说明性目的，短程通信天线500可使用大约13.56MHz的频带。在这种情况下，优选地，第二磁性基板200的磁导率可处于大约100至大约130的范围内。
粘合层300可将第一磁性基板100附着到第二磁性基板200，以使得第一磁性基板100能够稳固地与第二磁性基板200组合。可以调整粘合层300的厚度。随着调整粘合层300的厚度，降低线圈400所接收到的磁场被导向短程通信天线500的程度，使得能够改进线圈400与短程通信天线500之间的频率隔离的程度。
线圈400可从发送侧无线地接收电力。
通过卷绕一条导线几次以形成预定导电层或预定导电图案而形成线圈400。尽管线圈400可具有螺旋结构，但是实施例不限于此，而是线圈400可具有各种结构。
参照图3，线圈400可被设计为具有预定厚度T1和预定宽度W1。线圈400可以盘绕成具有预定间隔S1，该预定间隔S1具有预定的距离值。由于线圈400形成在第二磁性基板200被移除的凹部中，因此线圈400的相邻导线之间的预定间隔S1可以是空的。也就是说，线圈400的相邻导线之间的间隔S1可具有未布置有第二磁性基板200的空的空间。
线圈400的相对端子可与连接部（未示出）连接。连接部可将线圈400接收到的电力传输到无线电力接收电路。无线电力接收电路可包括用以将交流电力整流为直流电力的整流电路以及用以从直流电力去除纹波成分（ripple component）并将不具有纹波成分的直流电力传输到负载的平滑电路。在这种情况下，负载可包括为电子设备的操作而供给电力的电池，但实施例不限于此。
短程通信天线500可以与可执行短程无线通信的外部读取器进行通信。也就是说，短程通信天线500可与外部读取器一起发送或接收信息。
尽管短程通信天线500可使用各种通信标准，但优选的是短程通信天线500使用近场通信（NFC）。NFC是可以在短距离内无线地收发信息的通信标准，并且是采用13.56MHz的频带的非接触式通信技术。NFC是可在超级市场或一般商店传输商品信息时、在针对游客、交通和访问控制锁定装置传输出行信息时、以及在支付时广泛利用的通信标准。
短程通信天线500可布置在线圈400外部，并且可包括围绕线圈400的导电层或导电图案。
参照图3，短程通信天线500可被设计为具有预定厚度T2和预定宽度W2。
短程通信天线500可被设计为具有预定间隔S2，该预定间隔S2具有预定的距离值。由于短程通信天线500形成在第二磁性基板200被移除的凹部中，因此短程通信天线500的相邻导线之间的间隔S2可以是空的。也就是说，短程通信天线500的相邻导线之间的间隔S2可具有未布置有第二磁性基板200的空的空间。
下文中，将参照图4至图9来描述根据实施例的制造无线电力接收器的方法。
下文中，将连同图1至图3的描述一起进行根据实施例的制造无线电力接收器的方法的描述。
如果开始制造处理，则如图4所示那样准备第一磁性基板100。根据实施例，为了说明性目的，第一磁性基板100的厚度可以在大约0.1mm至大约0.2mm的范围内。
接下来，参照图5，在图4的状态下，在第一磁性基板100的顶面上布置粘合层300。用于增强第一磁性基板100与第二磁性基板200之间的粘合强度的粘合层300可包括热固树脂，但实施例不限于此。
接下来，参照图6，在图5的状态下，在粘合层300的顶面上布置第二磁性基板200。可通过粘合层300将第一磁性基板100附着到第二磁性基板200。准备第二磁性基板200。根据实施例，第二磁性基板200的厚度可以在大约0.1mm至大约0.2mm的范围内，但实施例不限于此。
接下来，如图7所示，通过模具1向第二磁性基板200施加热和压力，以便形成用以容纳线圈400和短程通信天线500的凹部。模具1可具有与线圈400和短程通信天线500的位置相对应的多个突出部（protrusion），以在第二磁性基板200中形成凹部。根据实施例，为了说明性目的，模具1可包括Al合金、Cu合金和铸铁。
根据实施例，替代通过模具1施加热和压力，可向第二磁性基板200辐射激光以便形成用以容纳线圈400和短程通信天线500的凹部。可通过用以辐射具有紫外线波长的激光束的准分子激光器来形成凹部。准分子激光器可包括KrF准分子激光器（氟化氯；中心波长为大约248nm）或ArF准分子激光器（氟化氩；中心波长为大约193nm）。
下文中，将参照图8描述实施例。
图8示出当从第二磁性基板200释放模具1时第二磁性基板200的状态，该第二磁性基板200具有用于线圈400的第一凹部230和用于短程通信天线500的第二凹部240。
此后，参照图9，在图8的状态下，将线圈400插入第二磁性基板200的第一凹部230中，并且将短程通信天线500插入第二磁性基板200的第二凹部240中。通过插入处理而具有预定导电图案的线圈400和短程通信天线500分别布置在第二磁性基板200的第一凹部230和第二凹部240上。
因此，第二磁性基板200的至少一部分可布置在线圈400与短程通信天线500之间。在线圈400的相邻导线之间以及在短程通信天线500的相邻导线之间可形成不具有第二磁性基板200的空的空间。
如上所述，将第二磁性基板200的至少一部分布置在线圈400与短程通信天线500之间，以防止由于线圈400中所使用的频率不同于短程通信天线500中所使用的频率而可能发生的频率干扰，使得能够在线圈400与短程通信天线500之间改进频率隔离的程度。
根据实施例，可通过镀覆处理来使用将线圈400和短程通信天线500插入第二磁性基板200的第一凹部230和第二凹部240中的处理。
具体地，镀覆处理可以是指用于将金属材料填充到第二磁性基板200的第一凹部230和第二凹部240中的处理。在这种情况下，所使用的金属材料可包括从由Cu、Ag、Sn、Au、Ni和Pd所构成的群组中选择的材料。优选地，所使用的金属材料可包括Cu。镀覆处理可包括无电镀方案、电镀方案、丝网印刷方案、溅射方案、蒸镀方案、喷墨方案和滴涂（dispensing）方案之一或者其组合。
根据实施例，可将导体插入第一凹部230和第二凹部240中，该导体经受使得线圈400和短程通信天线500具有预定导电图案的蚀刻处理。
根据实施例，形成在第二磁性基板200中的第一凹部230的深度可等于或小于线圈400的厚度。
类似地，第二凹部240的深度可等于短程通信天线500的厚度。如果第二凹部240的深度小于短程通信天线500的厚度，则短程通信天线500的一部分可向上突出第二磁性基板200的顶面之外。
根据实施例，在第二磁性基板200的第一凹部230和第二凹部240上形成线圈400和短程通信天线500之后，可通过使用粘合层300将第二磁性基板200附着到第一磁性基板100，但实施例不限于此。
尽管如上所述可将第一磁性基板100称为第二磁性基板或者可将第二磁性基板200称为第一磁性基板，但是实施例不限于此。
根据实施例，将第二磁性基板200附着到第一磁性基板100上，并且将线圈400和短程通信天线500布置在磁导率与第一磁性基板100的磁导率不同的第二磁性基板200上，从而改进隔离，使得能够改进电力传输效率。
另外，根据实施例，将第二磁性基板200附着到第一磁性基板100上，并且将线圈400和短程通信天线500布置在磁导率不同于第一磁性基板100的磁导率的第二磁性基板200上，这不太受外部冲击影响。因此，能够防止诸如变形的现象。
同时，以下在实施例的描述中将直接以及隐含地描述任何其他效果。

Claims (10)

1.一种无线电力接收器，包括：
第一线圈，用于无线地接收电力；
第二线圈，用于进行通信；以及
第一磁性基板，其具有第一凹部和第二凹部，所述第一凹部和所述第二凹部彼此分隔，
其中，所述第一线圈被布置在所述第一磁性基板的所述第一凹部上，并且所述第二线圈被布置在所述第一磁性基板的所述第二凹部上。
2.根据权利要求1所述的无线电力接收器，其中，所述第一线圈包括至少一个第一导电图案，并且所述第二线圈包括至少一个第二导电图案。
3.根据权利要求1所述的无线电力接收器，其中，所述第二线圈围绕所述第一线圈。
4.根据权利要求1所述的无线电力接收器，其中，所述第一磁性基板被布置在所述第一线圈与所述第二线圈之间。
5.根据权利要求1所述的无线电力接收器，其中，所述第一线圈具有螺旋结构。
6.根据权利要求1所述的无线电力接收器，其中，所述第二线圈具有方形结构。
7.根据权利要求1所述的无线电力接收器，还包括：
所述第一磁性基板下方的第二磁性基板；以及
所述第一磁性基板与所述第二磁性基板之间的粘合层。
8.根据权利要求7所述的无线电力接收器，其中，所述第一磁性基板和所述第二磁性基板包括颗粒。
9.根据权利要求7所述的无线电力接收器，其中，所述第一磁性基板和所述第二磁性基板包括具有铁硅铝型结构的磁性物质。
10.根据权利要求7所述的无线电力接收器，其中，所述第一磁性基板具有大于至少所述第二磁性基板的磁导率的磁导率。
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