CN104465067A - 一种无线充电线圈的制作方法及无线充电结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线充电线圈的制作方法，包括以下步骤：1)准备塑胶件；制备可激光活化的涂料；2)在所述塑胶件正面和背面的待处理区域均喷涂一层所述可激光活化的涂料；3)使用激光在塑胶件正面镭射出螺旋线圈槽和馈点槽，在内部端点和第二馈点槽上均设置通孔；且使用激光在塑胶件背面上镭射出图案槽；4)清洗步骤3)处理后的塑胶件；5)对所述塑胶件表面的槽内依次进行化学镀铜、电学镀铜处理。本发明的无线充电结构包括塑胶件以及按照上述方法直接在其上形成的所述线圈图案、两个馈点以及导通线图案。本发明的无线充电线圈的制作方法及无线充电结构，能适应电子设备轻薄化、可靠性的发展需求，制作过程简单，且制得产品成本也较低。

Description

一种无线充电线圈的制作方法及无线充电结构

【技术领域】

本发明涉及一种无线充电线圈的制作方法及无线充电结构。

【背景技术】

电磁感应式(利用电流通过线圈产生磁场实现近场无线供电)、磁场共振式(利用磁耦合共振效应实现近场无线供电)、电波辐射式(电能转换为电波通过辐射传输供电)是应用最广泛的三种无线充电技术。其中，电磁感应式无线充电技术中关键点在于发射线圈、接收线圈的形状，安装位置和参数的设计。目前，多数的接收线圈由铜导线制成，或是采用FPC柔性印制板的方式制成。制成的铜线圈作为单独的一个实体模块，再安装到其它设备壳体表面，例如，当形成无线充电电源时，可粘贴于电池壳内侧或是电池表面。这样得到的充电结构，都会增加整机厚度，无法满足设备轻薄化发展的要求。而且，长时间使用时也会造成无线充电线圈从壳体上脱落或是部分脱胶问题，可靠性差。最重要的是，一般无线充电线圈都是粘贴在壳体内，这样，接收线圈和发射线圈之间至少间隔两层设备壳体的厚度，造成充电间隙大，导致充电效率降低。目前，也有提出直接成型在壳体上的方案，但是却依赖特殊的复合金属塑胶件材料，导致塑胶件的制作就已较复杂，且最终制得的无线充电结构成本也较高。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种无线充电线圈的制作方法及无线充电结构，能适应电子设备轻薄化、可靠性的发展需求，制作过程简单，且制得产品成本也较低。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种无线充电线圈的制作方法，包括以下步骤：1)准备塑胶件；制备可激光活化的涂料；所述涂料的溶质包括有机金属络合物；2)在所述塑胶件正面和背面的待处理区域均喷涂一层所述可激光活化的涂料；3)使用激光在塑胶件正面镭射出螺旋线圈槽和两个馈点槽，所述螺旋线圈槽的外围引出端与第一馈点槽连通，在所述螺旋线圈槽的内部端点和第二馈点槽上均设置通孔；且使用激光在塑胶件背面上镭射出图案槽，所述图案槽的两个端点所在的位置分别相对于所述塑胶件正面的两处激光通孔所在的位置；4)清洗步骤3)处理后的塑胶件；5)对所述塑胶件表面的槽内依次进行化学镀铜、电学镀铜处理，从而直接在所述塑胶件的正面形成线圈图案和两个馈点，背面形成导通线图案，四个部分共同构成无线充电线圈。

一种无线充电结构，包括塑胶件、线圈图案、两个馈点和导通线图案，所述线圈图案、两个馈点以及导通线图案是按照上述的制作方法制作直接形成在所述塑胶件上的。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本发明的无线充电线圈的制作方法，由激光直接在塑胶件表面镭射出线圈槽，经化学镀铜和电学镀铜后，从而直接在塑胶件上成形出线圈。线圈直接成型在塑胶件内部表层，无需占用额外的空间体积，无需粘贴安装，便于制得的产品设备轻薄化发展、可靠性高。而由于本发明的方法中，塑胶件无需为特殊材质的复合塑胶件，采用普通塑胶件，在普通材质的塑胶件表面喷涂活化涂料处理后形成槽，后续镀铜处理即可。因此，普通的塑胶件直接喷涂镭射即可，无需制作特殊的塑胶件组件，制作过程极大简化，同时，制作得到的无线充电结构更趋轻薄化，成本也大大降低。而且只要有需要，可将塑胶件整个表面均成型出线圈图案，大大提升塑胶件的面积利用率，提升充电效率，而无需顾及塑胶件自身的结构限制。本发明的方法，可直接在手机外壳，平板电脑外壳，移动电源的外壳等塑胶件上成形线圈制得无线充电结构，适用范围非常广泛，便于工业化普及。

【附图说明】

图1是本发明具体实施方式的无线充电线圈的制作方法流程图；

图2是本发明具体实施方式中激光在塑胶件的正面镭射的槽结构的示意图；

图3是本发明具体实施方式的激光在塑胶件的背面镭射的槽结构的示意图；

图4是本发明具体实施方式的激光在塑胶件厚度方向上设置的通孔的示意图。

【具体实施方式】

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，为本具体实施方式的无线充电线圈的制作方法流程图，包括以下步骤：

P1)准备塑胶件；制备可激光活化的涂料。

该步骤中，塑胶件采用市场上已有的普通塑胶件，无需特殊工艺制备的复合塑胶材料，无需在普通塑胶材料中添加额外的材料，例如非金属光诱导催化剂等等。一般，特殊工艺制备的复合塑胶材料，需要经过二次成型，工艺较复杂。且二次成型也导致复合塑胶材料本身较厚，不便于产品更轻薄化发展。

可激光活化的涂料包括溶剂和溶质，溶质中包含有机金属络合物。有机金属络合物可为银络合物、铜络合物、铁络合物、镍络合物中的一种或者两种以上的混合物。本具体实施方式中，溶质的组分为：按质量份计，10～50份作为基体树脂的羟基丙烯酸树脂、3～15份氟改性有机硅树脂、1～10份增容剂、2～25份固化剂、3～20份炭黑、1～20份所述有机金属络合物。将上述溶质溶于适量的溶剂中即可。选用该组分配比的溶质得到的可激光活化的涂料，相比于其它有机金属络合物的涂料，涂料更易于后续激光镭射出槽结构图案，是较适宜选用的一种涂料。

P2)在所述塑胶件正面和背面的待处理区域均喷涂一层所述可激光活化的涂料。该步骤中，在塑胶件上待形成无线充电线圈的区域喷涂材料即可。

需说明的是，步骤P1)和步骤P2)虽然仅为制备材料，准备塑胶件，喷涂塑胶件的简单操作，却是方案实现的关键所在。有机金属络合物包括有机物外层和金属内层，由该有机金属络合物制成的涂料涂在塑胶件表面后，后续激光对塑胶件镭射时，塑胶件表层被镭射出槽的同时，浆料中的有机物外层在激光照射下气化挥发，金属内层则在激光的作用下离散化形成离散分布的金属材料，这样后续镀铜时才能使铜材料附着生长，形成铜线圈图案。而普通塑胶件之所以无法直接镭射镀铜形成线圈，就是因为铜材料在槽内无法有效地附着生长。也正因为如此，目前有些方案不得不采用特殊制得的复合塑胶材料，因为只有特定的一些复合塑胶材料经激光镭射后才会在微观结构中表现为槽表面有金属材料离散化分布，才能实现后续镀铜附着铜材料生长。而此处，则提出通过涂覆涂料，实现了在普通塑胶件上镀铜形成铜线圈的方案。

P3)使用激光在塑胶件正面和背面镭射出相应的槽结构和设置通孔。

具体地，镭射的槽结构如图2、3和4所示。图2所示，使用激光在正面镭射出螺旋线圈槽1和两个馈点槽3和5，螺旋线圈槽1的外围引出端101与第一馈点槽3连通。在所述螺旋线圈槽1的内部端点102上设置通孔2，在第二馈点槽5上设置通孔4。上述通孔可根据需要设置多个。通孔经由热熔或嵌铜柱的方式导通获得，通孔贯穿塑胶件的整个厚度方向。图3和图4所示，使用激光在塑胶件背面上镭射出图案槽7，图案槽7的两个端点所在的位置分别相应于塑胶件正面的两处激光通孔所在的位置，也即图案槽7的一端相应线圈槽1的内部端点102上的通孔2，另一端相应第二馈点槽5上的通孔4。通过在正面和背面镭射上述槽和通孔，便于后续镀铜后形成完整连通的线圈，最终通过两个馈点即可与外部的电路连接。

本具体实施方式中，螺旋槽为环形螺旋线圈槽，其它形状的线圈对应的槽结构均可适用，例如矩形螺旋线圈槽结构。槽的宽度，间隙可根据应用需要进行设定。本具体实施方式中，所述螺旋线圈槽1的槽宽度为1.2mm，相邻槽之间的间隙0.4mm，槽的匝数为9～12圈。

P4)清洗经过镭射和开孔处理后的塑胶件。该步骤，把镭射和开孔处理好的塑胶件放入超声波清洗池，清洗掉前述处理过程中遗留的粉末等残余物。

P5)对所述塑胶件表面的槽内依次进行化学镀铜、电学镀铜处理，从而直接在所述塑胶件的正面形成线圈图案和两个馈点，背面形成导通线图案，四个部分共同构成无线充电线圈。

通过镀铜在槽内附着生长铜材料，由铜材料填充完线圈槽后形成铜线圈。镀铜的厚度可根据实际需要进行设定，优选地，先化学镀铜处理使所述槽内的铜厚度达到10～15μm，然后电学镀铜处理使所述槽内的铜厚度达到20～30μm。通过上述方式镀出一定厚度的铜线圈。这样，便于控制铜材料有效附着生长，且铜线圈的厚度不至于太厚浪费太多铜材料，同时线圈的充电效率也能满足实际应用。另外，优选地，电学镀铜处理之后还包括电学镀镍或锌的处理过程，这样，通过镀镍或者锌，防止铜线圈氧化，对其进行保护。

经过上述步骤，塑胶件表面上，铜线圈的外部引出端与第一馈点连接，内部端通过通孔上的铜材料经由背面的铜导通线图案连接至第二馈点，这样构成完整连通的无线充电线圈，通过两个馈点连接外部的电路单元即可进行充放电。外部的电路单元可直接集成在电路板上安装在塑胶件的正面，电路板和线圈之间通过两个馈点连接接通，这样，即可实现充电或者放电功能。

本具体实施方式中，凡是需要充电或者可为其它设备供电的电子设备的外壳均可用于作为塑胶件，例如，手机外壳、笔记本外壳、平板电脑外壳、蓝牙耳机外壳、移动电源外壳或者电池的外壳，从而在其上直接成型出线圈图案、馈点和导通线图案，构成无线充电结构。实际使用时，一般会再在线圈图案上贴上一层电磁屏蔽的材料。本方法具有很广泛的工业应用前景，适于工业推广。直接成型在电子设备外壳上，具有一致性好、制造流程短、超薄设计、抗震性好等显著效果。具体地，例如，在手机外壳上直接成型出无线充电线圈作为接收线圈，后续则将手机直接放在供电的无线充电器上，接收线圈接收到无线充电器发送过来的信号后，传输到充电处理电路(一般包括处理芯片、全桥整流电路、数字控制电路和稳压电路)，最终输出稳定的5V直流电，然后连接到手机电池的充电接口，对手机电池进行充电，便可实现无线充电。

再例如，电池上部外壳上直接成型无线充电线圈，作为发射线圈，则当其它无线充电接收端放在电池上部外壳上时，可直接对其它无线充电接收端进行供电。同时电池的下部外壳也可直接成型无线充电线圈，作为接收线圈。当电池电量耗完时，可将电池放置在其它无线供电电源上，即可对电池进行无线供电，对电池蓄电。

本具体实施方式中制作无线线圈的方法，无需复杂材料以及复杂工艺制备的复合塑胶材料，使用普通塑胶件即可直接在塑胶件的表面成型出线圈，从外表看，为塑胶件表面有一圈一圈的线圈图案。工艺简单，且制得的无线充电结构更趋于轻薄化，成本也较低。而且，直接成型在塑胶外壳上，不再像现有的先制作出线圈模块，再将线圈粘贴到塑胶件上，工艺过程更快速高效，制得的产品轻薄化，且可靠性大大增强。且只要有需要，可将塑胶件整个表面均成型出线圈图案，有效提升塑胶件的面积利用率，提升充电效率，而无需顾及塑胶件自身的结构限制。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无线充电线圈的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：1)准备塑胶件；制备可激光活化的涂料；所述涂料的溶质包括有机金属络合物；2)在所述塑胶件正面和背面的待处理区域均喷涂一层所述可激光活化的涂料；3)使用激光在塑胶件正面镭射出螺旋线圈槽和两个馈点槽，所述螺旋线圈槽的外围引出端与第一馈点槽连通，在所述螺旋线圈槽的内部端点和第二馈点槽上均设置通孔；且使用激光在塑胶件背面上镭射出图案槽，所述图案槽的两个端点所在的位置分别相对于所述塑胶件正面的两处激光通孔所在的位置；4)清洗步骤3)处理后的塑胶件；5)对所述塑胶件表面的槽内依次进行化学镀铜、电学镀铜处理，从而直接在所述塑胶件的正面形成线圈图案和两个馈点，背面形成导通线图案，四个部分共同构成无线充电线圈。

2.根据权利要求1所述的无线充电线圈的制作方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述溶质的组分为：按质量份计：10～50份羟基丙烯酸树脂、3～15份氟改性有机硅树脂、1～10份增容剂、2～25份固化剂、3～20份炭黑、1～20份有机金属络合物。

3.根据权利要求1所述的无线充电线圈的制作方法，其特征在于：所述步骤3)中，所述通孔经由热熔或嵌铜柱的方式导通获得。

4.根据权利要求1所述的无线充电线圈的制作方法，其特征在于：所述步骤5)中，电学镀铜处理之后还包括电学镀镍或锌的处理过程。

5.根据权利要求1所述的无线充电线圈的制作方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述塑胶件为需要充电或者可为其它设备供电的电子设备的外壳。

6.根据权利要求5所述的无线充电线圈的制作方法，其特征在于：所述塑胶件为手机外壳、笔记本外壳、平板电脑外壳、蓝牙耳机外壳、移动电源外壳或者电池的外壳。

7.根据权利要求1所述的无线充电线圈的制作方法，其特征在于：所述步骤2)中，螺旋线圈槽为环形螺旋线圈槽或者矩形螺旋线圈槽。

8.根据权利要求1所述的无线充电线圈的制作方法，其特征在于：所述步骤5)中，所述化学镀铜处理使所述槽内的铜厚度达到10～15μm，所述电学镀铜处理使所述槽内的铜厚度达到20～30μm。

9.一种无线充电结构，其特征在于：包括塑胶件、线圈图案、两个馈点和导通线图案，所述线圈图案、两个馈点以及导通线图案是按照所述权利要求1～8中任一项所述的制作方法制作直接形成在所述塑胶件上的。

10.根据权利要求9所述的无线充电结构，其特征在于：所述塑胶件为手机外壳、笔记本外壳、平板电脑外壳、蓝牙耳机外壳、移动电源外壳或者电池的外壳。