CN104602451A - 用于无线充电的内嵌磁性材料线路板及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于线路板造技术领域，尤其涉及一种用于无线充电的内嵌磁性材料线路板及加工方法。它解决了现有成本低等技术问题。本用于无线充电的内嵌磁性材料线路板包括板体，该板体包括由电介质材料层和嵌固在电介质材料层中的磁性材料固体组合而成的一体式结构磁性层，在磁性层的两面分别设有半固化片，在每片半固化片远离磁性层的一面分别具有由至少一层铜层，在两层铜层中的任意一层或两层设有感应结构，所述的磁性层、半固化片和铜层之间通过热压方式压合为一体式结构。用于无线充电的内嵌磁性材料线路板的加工方法包括：A、嵌固；B、压合。本发明优点在于：线路板质量更轻、体积更小、可靠性更高、设计自由度更高、制造成本更低。

Description

用于无线充电的内嵌磁性材料线路板及加工方法

技术领域

本发明属于线路板制造技术领域，尤其涉及一种用于无线充电的内嵌磁性材料线路板及加工方法。

背景技术

近年来，包括智能手机、平板电脑、电子阅读器、音乐播放器、数字照相机等新型手持式移动电子产品发展迅速，使用时间越来越长，与此同时，耗电量也倍增。对于电池来说，其续航力始终有限，难以维持产品的长时间运行，而很多产品又缺乏更换电池的设计，这使得充电设备成为消费这类新型电子产品的必备配件。由于无线充电的便捷、易用、互通、兼容等特点，使得公共移动充电平台的建立成为可能，其较之传统的有线充电技术具有更大的发展潜力。

目前最主流的无线充电方案是采用电磁感应技术，即通过初级和次级线圈感应产生电流，从而将能量从发射端转移到接收端。电磁感应无线充电产品有三个关键部件，包括控制电路板、感应线圈和磁性材料。现有技术是独立制造这三个部件，再采用粘接的方式实现控制电路板、感应线圈和磁性材料的组装。该工艺存在下列缺陷：1、由于采用独立部件的粘接，增加产品的质量和体积；2、由于采用独立部件的粘接，降低了可靠性；3、由于感应线圈最终需粘接在磁性材料上，线圈和磁性材料的设计自由度受到限制；4、由于需要独立制造感应线圈，增加了生产成本。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计更合理，且质量轻、体积小、可靠性高的用于无线充电的内嵌磁性材料线路板。

本发明的目的是针对上述问题，提供一种工艺简单且能提高提高结构可靠性的用于无线充电的内嵌磁性材料线路板的加工方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本用于无线充电的内嵌磁性材料线路板包括板体，该板体包括由电介质材料层和嵌固在电介质材料层中的磁性材料固体组合而成的一体式结构磁性层，在磁性层的两面分别设有半固化片，在每片半固化片远离磁性层的一面分别具有由至少一层铜层，在两层铜层中的任意一层或两层设有感应结构，所述的磁性层、半固化片和铜层之间通过热压方式压合为一体式结构。通过金属化通/盲孔进行连接。

在上述的用于无线充电的内嵌磁性材料线路板中，所述的磁性材料固体为块状固体、粉末固体和带状固体中的任意一种，且所述的磁性材料固体通过定位结构嵌固在电介质材料层上；所述的磁性材料固体由铁氧体、铁粉材料、铁磁金属合金、铁磁非晶和纳米晶材料任意一种材料制成。

在上述的用于无线充电的内嵌磁性材料线路板中，所述的定位结构包括设置在电介质材料层上的通/盲槽，所述的磁性材料固体设置在通/盲槽中且该磁性材料固体的厚度为0.2-2.0mm。磁性材料固体2的厚度为0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4-2.0mm。

在上述的用于无线充电的内嵌磁性材料线路板中，所述的板体还包括由绝缘材料制成的外层，且所述的磁性层、半固化片和铜层固定在外层内。

在上述的用于无线充电的内嵌磁性材料线路板中，所述的感 应结构为通过蚀刻方式制造的感应线圈，且当铜层线路蚀刻完成时该感应线圈同步设置在铜层上；所述的感应线圈为一个或者多个。

作为另外一种方案，在上述的用于无线充电的内嵌磁性材料线路板中，在两片半固化片中的一片半固化片和与该半固化片相对应的铜层之间设有PCB板与第一半固化片。

再者，作为另外一种方案，在上述的用于无线充电的内嵌磁性材料线路板中，在两层铜层中的任意一层铜层上还设有第二半固化片和第一铜层。

用于无线充电的内嵌磁性材料线路板的加工方法，本加工方法包括如下步骤：

A、嵌固：在电介质材料层上加工一个用于嵌固磁性材料固体的通/盲槽，然后使磁性材料固体嵌固在通/盲槽中从而组合形成一体式结构的磁性层；

B、压合：将磁性层、两片半固化片和两层铜层进行叠层排版，采用热压方式使外层、磁性层、半固化片和铜层压合为一体式结构，且感应线圈通过通过蚀刻方式设置在一层铜层或两层铜层上，当铜层线路蚀刻完成时该感应线圈同步设置在铜层上，即制得半成品板，然后将半成品板固定在外层内。

在上述的加工方法中，所述的磁性材料固体为块状固体、粉末固体和带状固体中的任意一种，且磁性材料固体由铁氧体、铁粉材料、铁磁金属合金、铁磁非晶和纳米晶材料任意一种材料制成。

在上述的加工方法中，所述的半固化片中的树脂含量为45％-75％。

与现有的技术相比，本发明的优点在于：1、设计更合理，由于采用在电介质材料层内嵌入磁性材料固体和铜层面蚀刻制造感 应线圈的工艺，使得上件后的线路板质量更轻、体积更小、可靠性更高、设计自由度更高、制造成本更低，且所用的工艺是现有设备和材料可以实现的；2、工艺简单且易于操控；3、使用寿命长。

附图说明

图1是本发明提供的实施例一爆炸结构示意图。

图2是本发明提供的实施例一截面剖视结构示意图。

图3是本发明提供的实施例二截面剖视结构示意图。

图4是本发明提供的实施例二爆炸结构示意图。

图5是本发明提供的多个感应线圈结构示意图。

图6是图5的横向截面结构示意图。

图7是本发明提供的实施例三爆炸结构示意图。

图8是本发明提供的实施例三截面剖视结构示意图。

图中，板体a、电介质材料层1、通/盲槽11、磁性材料固体2、磁性层3、半固化片4、铜层5、感应结构51、外层6、PCB板7、第一半固化片8、第二半固化片9、第一铜层10。

具体实施方式

以下是发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

如图1-2和图5-6所示，本用于无线充电的内嵌磁性材料线路板包括板体a，该板体a包括由电介质材料层1和嵌固在电介质材料层1中的磁性材料固体2组合而成的一体式结构磁性层3，在磁性层3的两面分别设有半固化片4，在每片半固化片4远离磁性层3的一面分别具有由至少一层铜层5，通过金属化通/盲孔 进行连接，在两层铜层5中的任意一层或两层设有感应结构51，所述的磁性层3、半固化片4和铜层5之间通过热压方式压合为一体式结构。

具体地，本实施例的磁性材料固体2为块状固体、粉末固体和带状固体中的任意一种，且所述的磁性材料固体2通过定位结构嵌固在电介质材料层1上；其次，磁性材料固体2由铁氧体、铁粉材料、铁磁金属合金、铁磁非晶和纳米晶材料任意一种材料制成。

优化方案，本实施例的定位结构包括设置在电介质材料层1上的通/盲槽11，所述的磁性材料固体2设置在通/盲槽11中且该磁性材料固体2的厚度为0.2-2.0mm。

另外，本实施例的板体a还包括由绝缘材料制成的外层6，且所述的磁性层3、半固化片4和铜层5固定在外层6内。

具体地，本实施例的感应结构51为通过蚀刻方式制造的感应线圈，且当铜层5线路蚀刻完成时该感应线圈同步设置在铜层5上；所述的感应线圈为一个或者多个。感应线圈可以是一层铜层中的单个感应线圈，或者是一层铜层中的多个感应线圈，又或者是多层铜层中的的多个感应线圈。

在本实施例中，电介质是一般线路板所用的由玻璃纤维布和树脂组成的复合材料，磁性材料则是高磁导、高饱和材料，该磁性材料设置在磁性层的特定位置，可以避免感应线圈的磁场对设备或其他元器件产生干扰、避免引起电池发热、避免在金属部件里产生电环流等因素。磁性层制造完成后采用高温高压进行层间压合，感应线圈在线路蚀刻时一同制造。由于采用在电介质材料层内嵌入磁性材料固体和铜层面蚀刻制造感应线圈的工艺，使得上件后的线路板质量更轻、体积更小、可靠性更高、设计自由度更高、制造成本更低，且所用的工艺是现有设备和材料可以实现 的。

作为本实施例最优化方案，本实施例的磁性材料固体2为块状固体，磁性材料固体为锰锌铁氧体，感应线圈为单个感应线圈且本实施例的线路板为是双面板。

用于无线充电的内嵌磁性材料线路板的加工方法，本加工方法包括如下步骤：

A、嵌固：在电介质材料层1上加工一个用于嵌固磁性材料固体2的通/盲槽11，然后使磁性材料固体2嵌固在通/盲槽11中从而组合形成一体式结构的磁性层3；

B、压合：将磁性层3、两片半固化片4和两层铜层5进行叠层排版，采用热压方式使外层6、磁性层3、半固化片4和铜层5压合为一体式结构，且感应线圈通过蚀刻方式设置在一层铜层5或两层铜层5上，当铜层5线路蚀刻完成时该感应线圈同步设置在铜层5上，即制得半成品板，然后将半成品板固定在外层6内。

在上述的A步骤中，所述的磁性材料固体2为块状固体、粉末固体和带状固体中的任意一种，且磁性材料固体2由铁氧体、铁粉材料、铁磁金属合金、铁磁非晶和纳米晶材料任意一种材料制成。在上述的B步骤中，所述的半固化片4中的树脂含量为45％-75％。

优化方案，该方法中：在无铜的电介质材料层1上铣出一个尺寸大于磁性材料固体2的通槽；压合：将铜层5、半固化片4、嵌入磁性材料固体2的电介质材料层1形成的磁性层3进行叠层排版，采用高温高压将其压合成为一个整体。

其中，优选的，磁性材料固体2的厚度为1.2mm；半固化片4的树脂含量为68％。

实施例二

如图3-4所示，本实施例同实施例一的结构及原理基本相同， 不一样的地方在于：在两片半固化片4中的一片半固化片4和与该半固化片4相对应的铜层5之间设有PCB板7与第一半固化片8。将热固化树脂填充到已嵌入磁性材料的盲槽中，并整平烘干。磁性材料固体2的厚度为0.4mm，半固化片4的树脂含量为65％。

实施例三

如图7-8所示，本实施例同实施例一和二的结构及原理基本相同，不一样的地方在于：在两层铜层5中的任意一层铜层5上还设有第二半固化片9和第一铜层10。磁性材料固体2形态是带状固体。所述磁性材料固体2种类是铁基非晶合金。所述感应线圈是一层铜层中的两个感应线圈。本实施例线路板是双面板。

其中，磁性材料固体2嵌入线路板的制造流程，包括如下步骤，铣槽：在无铜的磁性层3上铣出一个尺寸大于电介质材料层1的通槽；压合：将铜层5、半固化片4、嵌入电介质材料层1的磁性层3进行叠层排版，采用高温高压将其压合成为一个整体。其中，磁性材料固体2的厚度为1.0mm；半固化片4的树脂含量为68％。

实施例四

本实施例同实施例一至实施例三的结构及原理基本相同，不一样的地方在于：磁性材料固体2形态是粉状固体。磁性材料固体2种类是羟基铁粉。感应线圈是两层铜层中的两个感应线圈。线路板是双面板。其中，所示磁性材料固体2嵌入线路板的制造流程，铣槽：在无铜的磁性层3上铣出一个尺寸大于磁性材料固体2的通槽；压合：将铜层5、半固化片4、嵌入磁性材料固体2的磁性层3进行叠层排版，采用高温高压将其压合成为一个整体；再将完成线路蚀刻的上述压合半成品板重复步骤铣槽和压合。

其中，磁性材料固体2的厚度为1.0mm；半固化片4的树脂含量为71％。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了板体a、电介质材料层1、通/盲槽11、磁性材料固体2、磁性层3、半固化片4、铜层5、感应结构51、外层6、PCB板7、第一半固化片8、第二半固化片9、第一铜层10等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种用于无线充电的内嵌磁性材料线路板，包括板体(a)，其特征在于，该板体(a)包括由电介质材料层(1)和嵌固在电介质材料层(1)中的磁性材料固体(2)组合而成的一体式结构磁性层(3)，在磁性层(3)的两面分别设有半固化片(4)，在每片半固化片(4)远离磁性层(3)的一面分别具有由至少一层铜层(5)，在两层铜层(5)中的任意一层或两层设有感应结构(51)，所述的磁性层(3)、半固化片(4)和铜层(5)之间通过热压方式压合为一体式结构。

2.根据权利要求1所述的用于无线充电的内嵌磁性材料线路板，其特征在于，所述的磁性材料固体(2)为块状固体、粉末固体和带状固体中的任意一种，且所述的磁性材料固体(2)通过定位结构嵌固在电介质材料层(1)上；所述的磁性材料固体(2)由铁氧体、铁粉材料、铁磁金属合金、铁磁非晶和纳米晶材料任意一种材料制成。

3.根据权利要求2所述的用于无线充电的内嵌磁性材料线路板，其特征在于，所述的定位结构包括设置在电介质材料层(1)上的通/盲槽(11)，所述的磁性材料固体(2)设置在通/盲槽(11)中且该磁性材料固体(2)的厚度为0.2-2.0mm。

4.根据权利要求1或2或3所述的用于无线充电的内嵌磁性材料线路板，其特征在于，所述的板体(a)还包括由绝缘材料制成的外层(6)，且所述的磁性层(3)、半固化片(4)和铜层(5)固定在外层(6)内。

5.根据权利要求1或2或3所述的用于无线充电的内嵌磁性材料线路板，其特征在于，所述的感应结构(51)为通过蚀刻方式制造的感应线圈，且当铜层(5)线路蚀刻完成时该感应线圈同步设置在铜层(5)上；所述的感应线圈为一个或者多个。

6.根据权利要求1或2或3所述的用于无线充电的内嵌磁性材料线路板，其特征在于，在两片半固化片(4)中的一片半固化片(4)和与该半固化片(4)相对应的铜层(5)之间设有PCB板(7)与第一半固化片(8)。

7.根据权利要求1或2或3所述的用于无线充电的内嵌磁性材料线路板，其特征在于，在两层铜层(5)中的任意一层铜层(5)上还设有第二半固化片(9)和第一铜层(10)。

8.一种用于无线充电的内嵌磁性材料线路板的加工方法，其特征在于，本加工方法包括如下步骤：

A、嵌固：在电介质材料层(1)上加工一个用于嵌固磁性材料固体(2)的通/盲槽(11)，然后使磁性材料固体(2)嵌固在通/盲槽(11)中从而组合形成一体式结构的磁性层(3)；

B、压合：将磁性层(3)、两片半固化片(4)和两层铜层(5)进行叠层排版，采用热压方式使外层(6)、磁性层(3)、半固化片(4)和铜层(5)压合为一体式结构，且感应线圈通过蚀刻方式设置在一层铜层(5)或两层铜层(5)上，当铜层(5)线路蚀刻完成时该感应线圈同步设置在铜层(5)上，即制得半成品板，然后将半成品板固定在外层(6)内。

9.根据权利要求8所述的用于无线充电的内嵌磁性材料线路板的加工方法，其特征在于，在上述的A步骤中，所述的磁性材料固体(2)为块状固体、粉末固体和带状固体中的任意一种，且磁性材料固体(2)由铁氧体、铁粉材料、铁磁金属合金、铁磁非晶和纳米晶材料任意一种材料制成。

10.根据权利要求8所述的用于无线充电的内嵌磁性材料线路板的加工方法，其特征在于，在上述的B步骤中，所述的半固化片(4)中的树脂含量为45％-75％。