CN105655114A - 薄膜线圈元件及其制作方法和具有该元件的充电装置元件 - Google Patents

Abstract

一种薄膜线圈元件及其制作方法和具有该元件的充电装置，其中薄膜线圈元件中的薄膜线圈由一螺旋结构的薄膜绕线所组成，螺旋结构中相邻结构具有一间距，薄膜绕线对外连接有一端口，内侧具有一绕线终点，经通电端口与绕线终点时，形成一感应电磁场；两个有相同螺旋方向的薄膜线圈形成于一基板的两侧时，与基板之间设有包括有铁磁材料的黏接层，形成一薄膜线圈元件，于通电后形成一致方向的感应电磁场，一或多个薄膜线圈元件组合后，可作为充电装置，用以对具有装置端薄膜线圈元件的一用电装置充电。

Description

薄膜线圈元件及其制作方法和具有该元件的充电装置元件

技术领域

本发明为一种薄膜线圈元件及其制作方法和具有该元件的充电装置，特别是一种具有特定线宽而经通电能产生感应电磁场的薄膜线圈、薄膜线圈元件与制作方法，以及组合多个薄膜线圈元件形成的充电装置。

背景技术

无线充电，又称作感应充电或非接触式感应充电，是利用近场感应，也就是电感耦合，由供电设备将能量传输至用电装置。一般技术为在充电器中设有一磁心，再于外部绕铜线圈，通电后可产生在某一个方向的电磁场，若施以交流电可产生交流电磁场，若在用电装置内有另一线圈接收交流电磁场，可转化为电能，而供电给用电装置，或对其内的充电电池进行充电。由于充电器与用电装置之间以电感耦合传送能量，没有电线连接的必要。

传统的线圈设计如图1A与图1B所示。图1A显示为一般无线充电模块的线圈，匝数为三圈，一端通电后能产生一感应电磁场强度。为了增加感应电磁场强度，可如图1B所示，可增加平面线圈的绕线匝数至六圈，理论上可以增加感应电磁场强度至两倍。但是这样会使线长增加两倍以上，而影响到线圈整体的电阻值，降低无线充电的效率。

同时，无线充电仍有部分缺点待克服，如效率略低，一般充电器内也有变压器，但无线充电以第一线圈和第二线圈的组成，由于在结构上有限制，能量传送效率会略低一般充电器，再加上电源先由外部电路作降压、整流及稳压后再到无线充电模块，转换效率也会受限于外部电路的设计；以无线充电方式会因匝数增加导致线阻提升而发热严重，其与传统充电器有相同的问题，即便是正在充电时，会产生发热的现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种薄膜线圈元件及其制作方法，以及利用此薄膜线圈组合而成的充电装置，可以应用于无线充电的高增益薄膜线圈设计，其效果之一即便是增加匝数也不会明显提升线圈整体的电阻值，可以有效提升充电效率，且不易有发热的问题。

本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

一种薄膜线圈元件，包括：

一基板；

一第一薄膜线圈，形成于该基板的第一表面，由一螺旋结构的第一薄膜绕线所组成，其中该第一薄膜绕线的螺旋结构中相邻结构具有一间距，该第一薄膜绕线的外侧具有对外连接的一第一端口，内侧具有一第一绕线终点；

一第二薄膜线圈，形成于该基板的第二表面，由一螺旋结构的第二薄膜绕线所组成，其中该第二薄膜绕线的螺旋结构中相邻结构具有一与该间距相同或不同的距离，该第二薄膜绕线的外侧具有对外连接的一第二端口，内侧具有一第二绕线终点；

一混有磁性材料的第一黏接层，形成于该基板与该第一薄膜线圈之间；

一混有磁性材料的第二黏接层，形成于该基板与该第二薄膜线圈之间；以及

一电连接手段，电性连接该第一薄膜线圈与该第二薄膜线圈；

其中，该第一薄膜线圈与该第二薄膜线圈结合于该基板的两个表面，并且该第一薄膜绕线的螺旋方向与该第二薄膜绕线的螺旋方向相同，经该第一端口与该第二端口之间的电流形成一感应电磁场。

具体来说，在实施例中公开了一种薄膜线圈，由一螺旋结构的薄膜绕线所组成，薄膜绕线为一导体，螺旋结构中相邻结构具有一间距，且薄膜绕线的外侧具有对外连接的一端口，内侧则具有一绕线终点，经通电端口与绕线终点，可形成一感应电磁场。

在一实施例中，螺旋结构的薄膜绕线中心部位可形成有一薄膜磁心。

经组合两个薄膜线圈，可形成一薄膜线圈元件，所述的元件包括一基板，以及形成基板两侧表面的第一薄膜线圈与第二薄膜线圈；第一薄膜线圈形成于基板的第一表面，由一螺旋结构的第一薄膜绕线所组成，其中第一薄膜绕线的螺旋结构中相邻结构具有一间距，第一薄膜绕线的外侧具有对外连接的第一端口，内侧具有第一绕线终点；第二薄膜线圈形成于基板的第二表面，由一螺旋结构的第二薄膜绕线所组成，其中第二薄膜绕线的螺旋结构中相邻结构具有一与间距相同或不同的距离，第二薄膜绕线的外侧具有对外连接的第二端口，内侧具有一第二绕线终点。

上述第一薄膜线圈与第二薄膜线圈可以一电连接手段电性相接，并且第一薄膜绕线的螺旋方向与第二薄膜绕线的螺旋方向相同，经第一端口与第二端口之间的电流可形成一感应电磁场。

在形成上述薄膜线圈元件时，薄膜线圈与基板之间具有一黏接层，此黏接层材料中可以混有磁性材料，比如铁磁颗粒，以增加整个元件的电磁感应能力与磁场稳定性。

优选的，以一线圈连接部电性连接该第一绕线终点与该第二绕线终点，使得该第一薄膜线圈与该第二薄膜线圈电性连接。

较佳的，该磁性材料为混于该黏接层材料中的铁磁颗粒。

较佳的，该螺旋结构的该第一薄膜绕线与该第二薄膜绕线中心部位各别形成有一薄膜磁心。

在形成前述具有增加电磁感应能力的黏接层的元件制作方法中，首先先备置一基板，基板上两侧形成一具有光固化或热固化特性的黏接层，借此贴附薄膜线圈，而黏接层内混有磁性材料，可增强两侧薄膜线圈元件的电磁感应能力与磁场稳定性；之后在基板两侧的黏接层上形成导体材料，经光固化或热固化程序后，导体材料层借此结合于该基板的两侧上，基板的两侧分别蚀刻导体材料层，分别形成一第一薄膜线圈与一第二薄膜线圈；其中该第一薄膜线圈借助于该侧的黏接层形成于该基板的第一表面，该第一薄膜线圈由螺旋结构的第一薄膜绕线所组成，螺旋结构中相邻结构具有一间距，该第一薄膜绕线的外侧具有对外连接的一第一端口，内侧具有一第一绕线终点；其中该第二薄膜线圈借助于该侧的黏接层形成于该基板的第二表面，该第二薄膜线圈由螺旋结构的第二薄膜绕线所组成，螺旋结构中相邻结构具有一与该间距相同或不同的距离，该第二薄膜绕线的外侧具有对外连接的一第二端口，内侧具有一第二绕线终点；以及形成电性连接该第一薄膜线圈与该第二薄膜线圈的一线圈连接部。较佳的，该磁性材料为混于该黏接层材料中的铁磁颗粒。

优选的，于形成该第一薄膜线圈与该第二薄膜线圈的螺旋结构的中心部位各别形成有一薄膜磁心。

同样地，形成于基板两侧的螺旋结构的第一薄膜绕线与第二薄膜绕线中心部位各别也可形成有薄膜磁心。

经结合一或多个薄膜线圈元件，可组成一充电装置，用以对具有装置端薄膜线圈元件的用电装置充电，所述的装置包括：一或多个薄膜线圈元件，其中各薄膜线圈元件包括：一基板；一第一薄膜线圈，形成于该基板的第一表面，由一螺旋结构的第一薄膜绕线所组成，其中该第一薄膜绕线的螺旋结构中相邻结构具有一间距，该第一薄膜绕线的外侧具有对外连接的一第一端口，内侧具有一第一绕线终点；一第二薄膜线圈，形成于该基板的第二表面，由一螺旋结构的第二薄膜绕线所组成，其中该第二薄膜绕线的螺旋结构中相邻结构具有一与该间距相同或不同的距离，该第二薄膜绕线的外侧具有对外连接的一第二端口，内侧具有一第二绕线终点；一混有磁性材料的第一黏接层，形成于该基板与该第一薄膜线圈之间；一混有磁性材料的第二黏接层，形成于该基板与该第二薄膜线圈之间；以及一电连接手段，电性连接该第一薄膜线圈与该第二薄膜线圈；一电源管理单元，电性连接该一或多个薄膜线圈元件；其中，各薄膜线圈元件的该第一薄膜线圈与该第二薄膜线圈结合于该基板的两个表面，并且薄膜线圈元件的该第一薄膜绕线的螺旋方向与该第二薄膜绕线的螺旋方向相同；于通电后于该充电装置上形成一致方向的感应电磁场。

优选的，该多个薄膜线圈元件形成的充电装置中，当该充电装置包括多个薄膜线圈元件，该多个薄膜线圈元件以数组形式组合于一载体中。

优选的，该螺旋结构的该第一薄膜绕线与该第二薄膜绕线中心部位各别形成有一薄膜磁心。

为了能更进一步了解本发明为达到既定目的所采取的技术、方法及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明、附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得以深入且具体的了解，然而所附附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1A与图1B示意显示一般铜线圈的形式；

图2A、2B显示本发明元件中薄膜线圈的实施例示意图；

图3A、3B、3C显示本发明薄膜线圈元件的实施例示意图；

图4显示本发明薄膜线圈元件的另一实施例示意图；

图5显示本发明元件中薄膜线圈的另一实施例示意图；

图6A显示本发明薄膜线圈元件的再一实施例示意图；

图6B显示本发明薄膜线圈元件的另一实施例示意图；

图7显示本发明元件中薄膜线圈的一实施例示意图；

图8A至图8E显示本发明制作薄膜线圈元件的方法实施例流程；

图9为本发明充电装置的实施例示意图；

图10显示发射端的发射信号波形图；

图11显示接收端的感应信号波形图；

图12显示双面薄膜线圈的接收端感应信号波形圈。

【附图标记说明】

第一薄膜线圈21第二薄膜线圈22

第一薄膜绕线201第二薄膜绕线202

第一端口203第二端口204

第一绕线终点207第二绕线终点208

线圈连接部301、301’基板30

第一黏接层303第二黏接层304

基板40第一薄膜线圈41

第二薄膜线圈42第一端口403

第二端口404

薄膜线圈51、51’薄膜绕线501

端口503、503’薄膜磁心505、505’

绕线终点507

基板60线圈连接部601、601’

第一黏接层603第二黏接层604

黏接层70薄膜线圈71

薄膜绕线701端口703

基板101黏接层材料102、103

导电材料层104、105第一薄膜线圈104’、104”

第二薄膜线圈105’、105”薄膜磁心110

充电装置11薄膜线圈元件111

电源管理单元113电源114

用电装置115装置端薄膜线圈元件117

具体实施方式

本发明提出一种薄膜线圈元件，是一种通过薄膜技术制作薄型而且可导电的薄膜装置，本发明也涉及利用此薄膜线圈组合而成的充电装置，特别是一种具有特定线宽而经通电能产生感应电磁场的薄膜线圈，可以应用于无线充电的高增益薄膜线圈设计，经组合多个薄膜线圈形成充电装置。另，本发明更公开制作薄膜线圈元件的方法。

薄膜设计的效果之一即便是增加匝数也不会明显提升线圈整体的电阻值，可以有效提升充电效率，比如将充电效率从70％提升至80％以上，且不易有发热的问题。此外，薄膜线圈的实施例之一可将线圈薄型化，并可立体化，可助于整个无线充电装置的可挠性(flexibility)与薄型化(miniaturization)，比如薄度可小于0.5mm。

图2A显示本发明元件中的薄膜线圈的实施例示意图之一，此例的薄膜线圈为具有一螺旋方向的第一薄膜线圈21，由螺旋结构的第一薄膜绕线201所组成，形成多匝数的薄膜线圈。此薄膜绕线较佳为由导体材料制成的薄膜，螺旋结构中相邻结构具有一间距，使得电气信号不致互相耦合或影响。此第一薄膜绕线201的外侧具有对外(外部电路)连接的一端口，如图示的第一端口203，而内侧则具有一绕线终点，如图示的第一绕线终点207。

相对地，图2B接着示意表示有一个螺旋方式相反的第二薄膜线圈22，由螺旋结构的第二薄膜绕线202所组成，同样在相邻的结构有一间距，此间距与上述第一薄膜线圈21的结构间距实质上可一致，但也可不一致。同样地，第二薄膜绕线202外侧有对外连接的第二端口204，内侧终端则有第二绕线终点208。

在上述薄膜线圈(第一薄膜线圈21、第二薄膜线圈22)中，经提供电力，电流经各线圈的对外端口(第一端口203、第二端口204)到绕线终点(第一绕线终点207、第二绕线终点208)，可以形成一感应电磁场。

设计上，第一薄膜线圈21与第二薄膜线圈22在实际需求下，螺旋结构中的相邻绕线的间距可以相同或不同，也可以包括相同匝数或是不同的匝数，甚至线圈面积也可不同。

材料上，形成第一薄膜线圈21、第二薄膜线圈22的薄膜绕线201、202较佳可为一可挠式的铜薄膜，而实际实现时，材料并不限于铜。薄膜线圈的螺旋结构为一矩形螺旋结构或一圆形螺旋结构，而实际实现时，不受限于上述形状。

根据实施例，若结合了上述的薄膜线圈，比如在一基板的两个表面上分别结合上述第一、第二薄膜线圈，可形成一薄膜线圈元件，如图3A所示的本发明薄膜线圈元件实施例示意图。

图中显示为薄膜线圈元件的剖面图，其中有一基板30，两侧表面分别结合了第一薄膜线圈21与第二薄膜线圈22，而下方呈现出两个薄膜线圈21、22的薄膜绕线的第一端口203与第二端口204，在第一薄膜线圈21与第二薄膜线圈22之间利用一电连接手段电性连接，比如是贯穿了基板30的一种线圈连接部301，连接两个薄膜线圈21、22内部的绕线终点，如图2A、2B所示的第一绕线终点207与第二绕线终点208。如此，等于薄膜线圈元件中的两组薄膜线圈进行串联，得以提升感应电动势与感应电流量，因此可以在相同面积下有两倍的感应电磁场，或是在一定感应电磁场的需求下，仅需一半的面积即可达到。

基板30两侧结合了第一薄膜线圈21与第二薄膜线圈22，实际运作时可施以一黏着剂，线圈上的薄膜绕线形成的螺旋结构应为相同，经第一端口203与第二端口204之间的电流可形成一致方向的感应电磁场，且螺旋结构中的相邻线圈结构间的间距也可实质相同，但亦不排除依照实际需求有不同的间距。

图3B显示本发明薄膜线圈元件的另一实施例示意图。

此图例同样显示薄膜线圈元件的剖面图，但于基板30两侧表面分别先形成有黏接层(第一黏接层303、第二黏接层304)，之后使得第一薄膜线圈21与第二薄膜线圈22通过第一、第二黏接层303、304分别结合于基板30的两侧表面上。特别的是，在此所提出的黏接层可为一种具有光固化(lightcuring)、热固化(thermalcuring)或其他固化特性的黏接层材料；并且可混有磁性材料，其中磁性材料比如为混于此黏接层材料内的铁磁颗粒。

元件下方分别具有第一薄膜线圈21与第二薄膜线圈22的薄膜绕线的第一端口203与第二端口204，在第一薄膜线圈21与第二薄膜线圈22之间利用一电连接手段电性连接，此例是贯穿了基板30与第一、第二黏接层303、304的一种线圈连接部301’，用以电性连接两个薄膜线圈21、22内部的绕线终点。此例中，混有磁性材料的黏接层(第一黏接层303、第二黏接层304)将可增强元件的电磁感应能力与磁场稳定性，在原本设计上更增进感应电动势与感应电流量。

图3C接着显示本发明薄膜线圈元件的立体示意图，从此图可明显得出在基板30的两侧表面分别组合了第一薄膜线圈21与第二薄膜线圈22，其中第二薄膜线圈22位于此图基板30下侧，因此部份以虚线表示。本图例忽略元件中属于较薄厚度的黏接层303、304。

此例中，第一薄膜线圈21具有对外电路连接的第一端口203，以及第二薄膜线圈22的第二端口204，两者形成在基板30上的位置相错一段距离。薄膜线圈21、22内侧分别有第一绕线终点207与第二绕线终点208，而如图3A显示，线圈连接部301电性连接了第一绕线终点207与第二绕线终点208。另有实施例将第一绕线终点207与第二绕线终点208分别借着电连接线连接到其他外部电路上。

图4再显示另一薄膜线圈元件的实施例示意图，此例同样忽略元件中属于较薄厚度的黏接层。其中显示基板40的两侧分别结合了第一薄膜线圈41与第二薄膜线圈42，而两个薄膜线圈的尾端分别为第一端口403与第二端口404，此例显示第一端口403与第二端口404的位置隔着基板40为重叠。此例显示的高增益立体薄膜线圈的两侧第一端口403与第二端口404设置于基板40的重叠位置，可以减少接线处的面积，以利相关装置小型化的实现。

更者，于上述薄膜线圈形成于基板上的实施形态之中，且线圈与基板之间具有混有磁性材料的黏接层，另有实施例更可于薄膜线圈中的螺旋结构的薄膜绕线中心部位形成有一薄膜磁心，实施例如图5所示的示意图。

此例显示薄膜绕线501以某一螺旋方向形成薄膜线圈51，线圈外侧末端有一端口503，内侧则具有绕线终点507，特别的是，在线圈中间部位包括有薄膜磁心505，此磁性物质较佳可为一种强磁性材料所形成，可增加薄膜绕线501的感应电流与感应电动势或作为线圈定位用；若组合形成薄膜线圈元件，则可分别增加第一薄膜线圈与第二薄膜线圈的感应电磁场与感应电动势，并减少涡电流损失。

经组立两组具有薄膜磁心(图5中的505)的薄膜线圈51后，如图6A所示的实施例示意图。此剖面图显示基板60的两侧表面分别形成有相同绕线结构方向的薄膜线圈51、51’，薄膜线圈51、51’的绕线端点为对外连接的端口503、503’，而线圈的中心位置分别具有薄膜磁心505、505’，同样地，利用线圈连接部601通过电性连接薄膜线圈51、51’的绕线终点而相互串连。

图6B接着显示在基板60两侧表面上先分别形成有第一黏接层603与第二黏接层604，再分别结合有两侧薄膜线圈51、51’，同样经组立后形成两侧的薄膜磁心505、505’。之后，再贯穿以一线圈连接部601’，以电性连接两侧薄膜线圈51、51’的绕线终点而相互串连，薄膜线圈51、51’的绕线端点为对外连接的端口503、503’。其中黏接层(第一黏接层603、第二黏接层604)较佳可以混有具有磁性材料的黏接层材料，以增强元件的电磁感应能力与磁场稳定性。

图7示意显示薄膜线圈71形成于混有磁性材料的黏接层70上，黏接层70实施方式之一为混有金属颗粒或其他磁性材料的黏性材料固化而成，可以有效增加薄膜绕线701形成的薄膜线圈71的感应电流与感应电动势，并减少涡电流损失。

此例的薄膜线圈71同样可由螺旋结构的薄膜绕线701所组成，薄膜绕线701为一导体，结构上显示其中螺旋结构中相邻结构具有一间距，特别的是，薄膜线圈71中的薄膜绕线701两端点分别都利用连接电路形成对外连接的端口703。同样流经端口703中的两端点的电流将形成一感应电磁场。

上述几个实施例显示的薄膜线圈元件中，包括薄膜磁心与磁性黏结层，其中的第一薄膜线圈与第二薄膜线圈相关联的磁性材料的磁场方向必须相同。而这几种圈薄型并立体化设计的实施形态可形成一个用于无线充电的高增益立体(3D)薄膜线圈，有助于提升感应电磁场的效应与磁场稳定性，并将无线充电模块可挠与薄型化，亦可大幅降低整体相关充电装置或模块的厚度。材料方面，在薄膜线圈元件中的薄膜磁心或是混于黏接层内的磁性材料可为顺磁或软磁材料。

图8A至图8E接着显示本发明制作薄膜线圈元件的方法实施例流程，此实施例描述制作具有可增强元件的电磁感应力与磁场稳定性的薄膜线圈元件制作方法。

开始，如图8A，备置基板101；再于基板101两侧表面形成黏接层材料102、103，如图8B，此黏接层材料102、103中可以混有磁性材料，比如铁磁颗粒，用以增加整个元件的电磁感应能力与磁场稳定性，使得薄膜线圈元件可以改善其中电磁转换效率，而更有效率地产生感应电动势或感应电流。形成黏接层材料102、103的方式比如涂布具有光固化、热固化或其他具有固化特性的黏性材料，作为贴附后续导电材料层104、105的介质。

如图8C所示，于黏接层材料102、103形成导电材料层104、105，制作过程比如以压合、电镀、溅镀等方式形成金属或其他导电材料层。当完成黏接层材料102、103与导电材料层104、105的制程后，进行一固化程序，使得导体材料层104、105由此结合于基板101的两侧上。

此例显示除了上述基板101与两侧黏接层材料102、103组合的结构外，接着再以蚀刻方式根据线圈的设计图案化导电材料层104、105，以分别制作在基板101两侧表面上的薄膜线圈104’、105’，薄膜线圈104’、105’形成于混有磁性材料的黏接层102、103上，以及蚀刻成形的导电层，组立形成薄膜线圈元件。如图8D，基板101与其相关结构上方形成了螺旋结构的第一薄膜线圈104’，下方则另有第二薄膜线圈105’。在此薄膜线圈元件中，各薄膜线圈104’、105’是通过黏接层102、103形成于基板101的两侧，各薄膜线圈同样由螺旋结构的薄膜绕线(第一薄膜绕线、第二薄膜绕线)所组成，螺旋结构的相邻结构具有一间距，两侧的绕线的间距可以相同或不相同，薄膜绕线的外侧分别具有对外连接的端口。内侧的结构包括有电性连接第一薄膜线圈104’与第二薄膜线圈105’的一线圈连接部。

另有实施例不排除在蚀刻制程中，可以同时图案化完成固化的黏接层材料102、103以及导体材料层104、105，使得黏接磁与薄膜线圈的结构特征一致。

在如图8E所示的实施例中，形成基板101上的第一薄膜绕线与第二薄膜绕线等的螺旋结构时，可以空出一个中心部位的空间，在此部位中各别形成有薄膜磁心110，例如以溅镀、蒸镀、电镀、化学镀、涂布、凹/凸版印刷、网印、黄光制程(曝光微影蚀刻)、贴膜、转印等方式形成薄膜磁心110，可增加薄膜绕线的感应电流与感应电动势或作为线圈定位用。

此例显示在基板101与两侧黏接层材料102、103组合的结构外，利用蚀刻制程形成了螺旋结构的第一薄膜线圈104”与第二薄膜线圈105”，两侧皆具有薄膜磁心110(本图未见另一侧薄膜磁心)。

组合本发明薄膜线圈元件形成一充电装置的实施例可参阅图9所示的示意图。

充电装置9利用一载体结合一或多个(层)薄膜线圈元件，载体如一个电子装置外壳，其中可安装有一个薄膜线圈元件111，经通电后，产生感应电磁场，可对一装有装置端薄膜线圈元件117的用电装置115进行充电。薄膜线圈元件111如上述各实施例所示，各别元件包括基板以及形成于基板两侧表面上的第一、第二薄膜线圈，两组薄膜线圈之间可以特定电连接手段电性连接，至少包括利用线圈连接部电性连接各薄膜线圈内的绕线终点，或是通过一外部线路电连接各薄膜线圈的绕线终点与端口。

在另一实施例中，充电装置11的载体可包括多个数组形式的薄膜线圈元件111，如图显示，使得充电装置11的一平面上产生均匀感应电磁场，可对置放于充电装置11上的用电装置115充电。

充电装置11中设有一电源管理单元113，电性连接一或多个薄膜线圈元件111，一段界接电源114，可以管理装置内电力配置。通过电源管理单元113，通电的一或多个薄膜线圈元件111可对置于充电装置11上的用电装置115进行充电，而此用电装置115内应设有对应的装置端薄膜线圈元件117，可以感受充电装置11内薄膜线圈元件111所产生的感应电磁场，在装置端薄膜线圈元件117产生充电用的感应电流，进而对用电装置115内的充电电池充电，达到无线充电的目的。

以下为几种本发明提出的薄膜线圈的实施例形态。

一薄膜线圈元件包括有两个平面薄膜线圈(A面与B面)，由一基板隔开。根据实验，A面设计的内径为2厘米，A面匝数需10圈所获得的感应电磁场量，可借助于立体双面设计，以内径为2厘米为例，A面匝数6圈以及B面匝数2圈而获得相同的感应电磁场。证明可降低匝数和线阻的方式，利用本发明的设计获得感应电磁场。

在单一薄膜线圈的设计中，若仅有A面设计，感应电动势或感应电流与线圈内径有反比关系，与匝数有正比关系。举例来说，若固定线圈线径为1毫米，厚度为0.5毫米，内径为2厘米，此时薄膜线圈以匝数6圈受感应电磁场响应。在此条件下，此感应电磁场同等于内径1.5厘米、匝数为7圈的薄膜线圈；亦同等于内径1厘米、匝数8圈的薄膜线圈。

根据上述感应电动势或感应电流与线圈内径有反比关系，与匝数有正比关系，因此，若有另外薄膜线圈采与上述薄膜线圈相同概念，于B面设立同A面方向的线圈，可有效减少整体线圈数与线电阻值，获得相同的感应电动势与电流量，同时提升无线充电效率。

参阅图10，其中显示根据本发明提出的薄膜线圈元件制作的充电装置发射端的发射信号波形图，图11则显示如用电装置接收端的感应信号波形图(单面薄膜线圈)。

可通过图10与图11两张图曲线所包围的面积表示出感应电磁场的电力转换效率，比如经过下述公式(1)进行计算，结果得到的电力转换效率约为71.95％。其中发射端曲线包围面积A1，接收端曲面发射面积A2。其中横轴为时间轴，纵轴振幅表示信号能量。

A2/A1＝238/330.75＝0.7195＝71.95％-------公式(1)

再以薄膜线圈元件具有双面薄膜线圈的立体螺旋结构为例，接收端的感应信号波形图如图12，公式(2)为计算发射端曲线包围面积A1接收端曲面发射面积A3，结果得到的功率利用率约为79.238％，显示比单面薄膜线圈的电力转换效率(71.95％)更好。

A3/A1＝262.08/330.75＝0.79238＝79.238％-----公式(2)

根据实施例，说明书所载的薄膜线圈中的薄膜绕线的线电阻分布为0.0001欧姆(ohm)至100欧姆，较佳线圈线电阻可为0.05-0.1欧姆(ohm)/平方厘米(cm²)；线径为0.5微米(um)至10毫米(mm)，较佳线圈线径为0.45-2毫米；线距为螺旋结构中相邻结构的间距，线距为1微米至10毫米，较佳线圈线距为5-170微米；薄膜(如铜)厚度为0.3微米至10毫米之间，较佳厚度为10-140微米；薄膜面电阻率为0.1至0.000006欧姆(ohm)/平方厘米(cm²)，较佳面电阻为0.00001-0.0003欧姆(ohm)/平方厘米(cm²)。

其中，以线圈设计的概念而言，线圈线阻越低越好，但是考虑立体薄膜线圈的设计，高增益立体薄膜线圈的基板可为可挠性玻璃、氧化铝板、PCB软/硬板、ABS软/硬板、PET薄膜、PI薄膜、磁性薄膜(如：溅镀Fe-Co-Ni-O或Fe-Mn-Zn-O或Fe-Ni-Zn-O铁氧(Ferrite)薄膜于PET基板上；或是Fe-Co-Ni-O或Fe-Mn-Zn-O或Fe-Ni-Zn-O铁氧粉体与高分子树脂结合的复合材料基板)等低导电高介电系数材料。亦可用磁性纳米铁氧颗粒所具有超顺磁性材料提升感应电磁场。

薄膜线圈制作方式可借助于溅镀、蒸镀、电镀、化学镀、涂布、凹/凸版印刷、网印、黄光制程(曝光微影蚀刻)、贴膜、转印等方式实现。

因此，本发明公开的薄膜线圈、薄膜线圈元件与充电装置，由于薄型化、可挠以及立体化的设计，形成可用于无线充电的高增益立体薄膜线圈，根据说明书所载的实施例，薄膜线圈主要呈现为圆形螺旋的形式，但也不排除其他依照实际需求而设计的形式，比如矩形螺旋，但其亦可为其他形状的螺旋。而螺旋结构中，经过设计将形成具有一定宽度的环形或矩形结构，一经通电后可以产生如传统铜线线圈产生感应电磁场的效果，并因为较传统铜线材料电阻产生的耗损更小，可以有效提升单位面积的发电效率，并且可克服薄膜线圈增益不足的缺点。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种薄膜线圈元件，其特征在于，所述的元件包括：

一基板；

一第一薄膜线圈，形成于该基板的第一表面，由一螺旋结构的第一薄膜绕线所组成，其中该第一薄膜绕线的螺旋结构中相邻结构具有一间距，该第一薄膜绕线的外侧具有对外连接的一第一端口，内侧具有一第一绕线终点；

一第二薄膜线圈，形成于该基板的第二表面，由一螺旋结构的第二薄膜绕线所组成，其中该第二薄膜绕线的螺旋结构中相邻结构具有一与该间距相同或不同的距离，该第二薄膜绕线的外侧具有对外连接的一第二端口，内侧具有一第二绕线终点；

一混有磁性材料的第一黏接层，形成于该基板与该第一薄膜线圈之间；

一混有磁性材料的第二黏接层，形成于该基板与该第二薄膜线圈之间；以及

一电连接手段，电性连接该第一薄膜线圈与该第二薄膜线圈；

其中，该第一薄膜线圈与该第二薄膜线圈结合于该基板的两个表面，并且该第一薄膜绕线的螺旋方向与该第二薄膜绕线的螺旋方向相同，经该第一端口与该第二端口之间的电流形成一感应电磁场。

2.如权利要求1所述的薄膜线圈元件，其特征在于，以一线圈连接部电性连接该第一绕线终点与该第二绕线终点，使得该第一薄膜线圈与该第二薄膜线圈电性连接。

3.如权利要求1所述的薄膜线圈元件，其特征在于，该磁性材料为混于该黏接层材料中的铁磁颗粒。

4.如权利要求1所述的薄膜线圈元件，其特征在于，该螺旋结构的该第一薄膜绕线与该第二薄膜绕线中心部位各别形成有一薄膜磁心。

5.一种如权利要求1所述的薄膜线圈元件的制作方法，其特征在于，所述的方法包括：

备置一基板；

于该基板上两侧形成一具有固化特性的黏接层，该黏接层内混合有磁性材料；

于该基板两侧的该黏接层上分别形成导体材料层；

进行一固化程序，该导体材料层借此结合于该基板的两侧上；

于该基板的两侧分别蚀刻该导体材料层，分别形成一第一薄膜线圈与一第二薄膜线圈；其中该第一薄膜线圈借助于该侧的黏接层形成于该基板的第一表面，该第一薄膜线圈由螺旋结构的第一薄膜绕线所组成，螺旋结构中相邻结构具有一间距，该第一薄膜绕线的外侧具有对外连接的一第一端口，内侧具有一第一绕线终点；其中该第二薄膜线圈借助于该侧的黏接层形成于该基板的第二表面，该第二薄膜线圈由螺旋结构的第二薄膜绕线所组成，螺旋结构中相邻结构具有一与该间距相同或不同的距离，该第二薄膜绕线的外侧具有对外连接的一第二端口，内侧具有一第二绕线终点；以及

形成电性连接该第一薄膜线圈与该第二薄膜线圈的一线圈连接部。

6.如权利要求5所述的薄膜线圈元件的制作方法，其特征在于，该磁性材料为混于该黏接层材料中的铁磁颗粒。

7.如权利要求5所述的薄膜线圈元件的制作方法，其特征在于，于形成该第一薄膜线圈与该第二薄膜线圈的螺旋结构的中心部位各别形成有一薄膜磁心。

8.一种充电装置，用以对具有装置端薄膜线圈元件的一用电装置充电，其特征在于所述的装置包括：

一或多个薄膜线圈元件，其中各薄膜线圈元件包括：

一基板；

一第一薄膜线圈，形成于该基板的第一表面，由一螺旋结构的第一薄膜绕线所组成，其中该第一薄膜绕线的螺旋结构中相邻结构具有一间距，该第一薄膜绕线的外侧具有对外连接的一第一端口，内侧具有一第一绕线终点；

一第二薄膜线圈，形成于该基板的第二表面，由一螺旋结构的第二薄膜绕线所组成，其中该第二薄膜绕线的螺旋结构中相邻结构具有一与该间距相同或不同的距离，该第二薄膜绕线的外侧具有对外连接的一第二端口，内侧具有一第二绕线终点；

一混有磁性材料的第一黏接层，形成于该基板与该第一薄膜线圈之间；

一混有磁性材料的第二黏接层，形成于该基板与该第二薄膜线圈之间；以及

一电连接手段，电性连接该第一薄膜线圈与该第二薄膜线圈；

一电源管理单元，电性连接该一或多个薄膜线圈元件；

其中，各薄膜线圈元件的该第一薄膜线圈与该第二薄膜线圈结合于该基板的两个表面，并且薄膜线圈元件的该第一薄膜绕线的螺旋方向与该第二薄膜绕线的螺旋方向相同；于通电后于该充电装置上形成一致方向的感应电磁场。

9.如权利要求8所述的充电装置，其特征在于，以该多个薄膜线圈元件形成的充电装置中，当该充电装置包括多个薄膜线圈元件，该多个薄膜线圈元件以数组形式组合于一载体中。

10.如权利要求8所述的充电装置，其特征在于，该螺旋结构的该第一薄膜绕线与该第二薄膜绕线中心部位各别形成有一薄膜磁心。