CN107731486A - 线圈组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种线圈组件，根据本发明的实施例的线圈组件包括：线圈基板，具有至少一个天线用线圈图案和无线充电用线圈图案；及至少一个辅助线圈，层叠布置于所述线圈基板，并具有螺旋形状，其中，所述辅助线圈的两端可以分别连接到所述无线充电用线圈图案的螺旋形排线的两端。因此，可以防止形成于线圈基板的线圈图案不必要地较厚地形成。
Description
技术领域
本发明涉及一种线圈组件。
背景技术
最近，在便携式终端中添加有为了对电池进行充电而以无线的方式传输电力的系统或者射频识别(RFID)、近场通信(NFC)、磁性安全传输(MST)等功能。
并且，这些功能通常通过线圈而被执行，因此在便携式终端中搭载有多个线圈。
如上所述，随着多个线圈被搭载于薄型的便携式终端，需要一种能够最小化线圈的大小且能够提供高效率的线圈结构。
[现有技术文献]
[专利文献]
(专利文献1)韩国公开专利第2015-0065001号
发明内容
本发明的目的在于提供一种配备于便携式终端的线圈组件。
并且，本发明的另一目的在于提供一种能够提供高效率的线圈组件。
根据本发明的实施例的线圈组件包括：线圈基板，具有至少一个天线用线圈图案和无线充电用线圈图案；至少一个辅助线圈，层叠布置于所述线圈基板，并具有螺旋形状，其中，所述辅助线圈的两端可以分别连接到所述无线充电用线圈图案的螺旋形排线的两端。
另外，根据本发明的实施例的线圈组件包括：第一绝缘罩；多个线圈图案，贴附于所述第一绝缘罩的一面；辅助线圈，层叠于所述多个线圈图案中的任意一个；绝缘层，夹设于所述任意一个线圈图案和所述辅助线圈之间，其中，所述线圈图案和所述辅助线圈可以由将金属板材冲压成线圈形状的冲压线圈构成。
根据本发明的线圈组件使形成于线圈基板的线圈排线形成为尽可能薄的厚度，并利用辅助线圈而补充无线充电用线圈的不足的表面积。因此，可以防止形成于线圈基板的天线用线圈图案不必要地形成为较厚的厚度，从而可以最小化制造成本。
附图说明
图1是示意性地示出根据本发明的实施例的电子设备的立体图。
图2是沿着图1的I-I’的剖面图。
图3是示意性地示出图2的线圈组件的平面图。
图4是图3中示出的线圈组件的分解立体图。
图5是沿着图3的II-II’的剖面图。
图6是示意性地示出根据本发明的另一实施例的线圈组件的剖面图。
图7是图6中示出的线圈组件的分解立体图。
图8是示意性地示出根据本发明的又一实施例的线圈组件的剖面图。
图9是图8中示出的线圈组件的分解立体图。
图10a至图10d是用于说明图8中示出的线圈组件的制造方法的图。
符号说明
10：便携式终端 12：电池
20：充电设备 100：电力接收装置
110、110a、110b：线圈组件 120：线圈基板
130：线圈排线 150、150a、150b：辅助线圈
具体实施方式
在对本发明进行详细的说明之前，需要明确理解的是，以下说明的本说明书及权利要求书中使用的术语或词语不应局限于通常或词典中的含义而得到解释，而发明者为了用最优的方法对自己的发明进行说明，应立足于能够用术语的概念进行适当的定义的原则，并通过符合本发明的技术思想的含义和概念进行解释。因此，将理解的是，本说明书中记载的实施例和附图中示出的构成仅仅是本发明的最优选的实施例，而不代表本发明的所有技术思想，因此在本申请中，存在能够代替它们的多种等同物和变形例。
以下，参照附图而对本发明的优选实施例进行详细的说明。此时，需要注意尽可能用相同的附图符号表示了附图中的相同的构成要素。并且，将会省略针对能够模糊本发明的宗旨的公知功能及构成的详细说明。由于相同的理由，附图中的部分构成要素被夸张、省略或示意性地示出，并且不会完全地反映各个构成要素的实际大小。
以下，根据附图而对本发明的实施例进行详细的说明。另外，在对本实施例进行说明时，无线充电装置总体指用于传输电力的电力发送装置以及用于接收电力并存储的电力接收装置。
图1是示意性地示出根据本发明的实施例的电子设备的立体图，图2是沿着图1的I-I’的剖面图。
参照图1及图2，根据本实施例的电子设备作为无线充电装置，可以是以无线的方式传输电力的充电设备20，或者是以无线的方式接收电力并存储的便携式终端10。
便携式终端10可以包括电池12以及给电池12提供电力而将电池12充电的电力接收装置100。
电池12可以是能够进行充/放电的二次电池，并且可以以可装卸于便携式终端10的方式构成，但不限于此。
电力接收装置100可以被收容于便携式终端10的外壳11的内部而直接贴附于外壳11的内表面，或者可以最大程度地相邻地布置。
电力接收装置100可以包括磁性部102和线圈组件110。
磁性部102为扁平的板形状(或者片形状)，并布置于线圈组件110的一面而被固定贴附在线圈组件110。磁性部102为了有效地形成借助线圈组件110的线圈排线而产生的磁场的磁路而配备。为此，磁性部102由能够容易形成磁路的材质形成，例如可以使用铁氧体片(ferrite sheet)。
另外，虽然没有示出，但是也可以根据需要而在磁性部102的外表面添加金属片以屏蔽电磁波或漏磁。金属片可以由铝(aluminum)等形成，但不限于此。
并且，根据本实施例的电力接收装置100中，在线圈组件110和磁性部102之间可以夹设有粘接部104，以使线圈组件110和磁性部102彼此牢固地固定粘接。
粘接部104布置于线圈组件110和磁性部102之间，并使磁性部102和线圈组件110彼此接合。这种粘接部104能够由粘接片(sheet)或者粘接胶带形成，而且可以通过在线圈组件110或磁性部102的表面涂布粘合剂或者具有粘接性的树脂而形成。
并且，还可以使粘接部104以包含铁氧体粉的方式构成，从而使粘接部104如磁性部102地具有磁性。
充电设备20为了对便携式终端10的电池12进行充电而配备。为此，充电设备20可以在外壳21的内部配备电压转换部22和电力发送装置200。
电压转换部22将从外部供应的家庭用交流电源转换成直流电源，并将直流电源再次转换成特定频率的交流电压而提供给电力发送装置200。
当上述交流电压被施加到电力发送装置200时，电力发送装置200周围的磁场发生变化。因此，与电力发送装置200相邻地布置的便携式终端10的电力接收装置100中，随着磁场的变化而被施加电压，从而电池12被充电。
电力发送装置200可以与上述的电力接收装置100类似地构成。因此省略对电力发送装置200的详细说明。
以下，对构成电力接收装置100的线圈组件110进行详细的说明。
图3是示意性地示出图2的线圈组件的平面图，图4是图3中示出的线圈组件的分解立体图，图5是沿着图3的II-II’的剖面图。
参照图3至图5，根据本实施例的线圈组件110包括线圈基板120以及结合于线圈基板120的至少一面的辅助线圈150。
线圈基板120是在绝缘基板121上形成线圈排线130的基板，例如可以使用在绝缘薄膜(例如，聚酰亚胺薄膜)上形成排线的柔性基板(Flexible PCB)。但是不限于此，可以使用厚度薄并且能够在两面形成电路排线的多种材质。
线圈排线130利用绝缘基板121的两面而形成，并且可以构成为在绝缘基板121上由铜箔等形成的电路排线的一部分。
根据本实施例的线圈基板120可以通过将两面铜箔层叠板(CCL,Copper CladLaminates)图案化(patterning)而制造。并且，可以在像薄膜这样的柔性绝缘基板的两面通过光刻(photolithography)方式形成，例如可以制造成两面结构的柔性印刷电路板(FPCB，Flexible PCB)。
因此，本实施例的线圈基板120的厚度可以非常薄地形成，但是也可以根据需要而被制造成多层基板或者具有刚性的印刷电路板(PCB)。
根据本实施例的线圈排线130包括具有线圈形状的多个螺旋形排线131、135、136。
更具体地，包括为了进行无线充电而被用于的电力收发的第一线圈图案131以及被用作天线的第二线圈图案135和第三线圈图案136。其中，第二线圈图案135和第三线圈图案136可以分别执行射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)、近场通信(NearField Communication，NFC)、磁性安全传输(Magnetic secure transmission，MST)中的至少一个功能。
并且，线圈排线130可以包括引出排线137和连接焊盘138。
连接焊盘138起到使线圈组件110电连接在其他构成要素的接点的功能。
螺旋形排线131、135、136布置于绝缘基板121的一面。并且，在绝缘基板121的另一面布置有引出排线137中的至少一部分。其中，引出排线137表示用于连接螺旋形排线131、135、136与连接焊盘138的排线。但是，本发明的构成不限于此，可以进行如下的多种变形：在绝缘基板121的另一面也形成螺旋形排线，或者将引出排线137整体布置在绝缘基板121的另一面。
如图5所示，在线圈排线130上形成有绝缘保护层140。绝缘保护层140为了将线圈排线130从外部保护并确保与外部绝缘而得到配备。另外，连接焊盘138与外部构成要素接触，并且与外部构成要素电连接。因此，在连接焊盘138上的绝缘保护层140被部分去除，据此，使连接焊盘138的至少一部分暴露于外部。
本实施例中，线圈排线130构成为具有最优化于由第二线圈图案135和第三线圈图案136来体现的天线用线圈图案的截面积。
如上所述，第二线圈图案135和第三线圈图案136被用作RFID、NFC、MST的天线。因此，线圈图案的厚度形成为比无线充电所要求的线圈图案更薄的厚度。
另外，用于无线充电的第一线圈图案131也形成为与第二线圈图案135和第三线圈图案136相同的厚度。此时，第一线圈图案131的宽度可以形成为比第二线圈图案135和第三线圈图案136的宽度更宽，但不限于此。例如，第一线圈图案131、第二线圈图案135和第三线圈图案136都可以形成为36μm(或1/3oz)以下的厚度。
作为无线充电用线圈图案的第一线圈图案131相比于作为RFID、NFC、MST的天线用线圈图案的第二线圈图案135和第三线圈图案136而被施加相对大的电力。因此，为了最小化电阻，无线充电用线圈图案需要具有比所述天线用线圈图案更大的表面积。
但是，根据本实施例的第一线圈图案131的厚度形成为与第二线圈图案135和第三线圈图案136相同的厚度，因此仅用第一线圈图案131减少电阻时存在限制。
为此，根据本实施例的线圈组件110包括至少一个辅助线圈150。
辅助线圈150形成为与第一线圈图案131相同的螺旋形状，并与第一线圈图案131并联连接。因此，辅助线圈150形成为与第一线圈图案131相同的线宽，但不限于此。
随着辅助线圈150与第一线圈图案131并联结合，无线充电用线圈体现为利兹线(Litz wire)等多个线圈丝。
根据本实施例的辅助线圈150配备为确保在仅用第一线圈图案131时不足的表面积。因此，辅助线圈150形成为如下的厚度：以第一线圈图案131的表面积(或截面积)为基准，而能够确保无线充电所需的最小表面积(或截面积)。
辅助线圈150的两端分别结合于第一线圈图案131的两端。为此，在第一线圈图案131的两端配备有与辅助线圈150接合的连接焊盘132。
连接焊盘132暴露于绝缘保护层140的外部，辅助线圈150的两端分别接合到暴露于外部的第一线圈图案131的连接焊盘132。
此时，在辅助线圈150的两端部的接合面比连接焊盘132的暴露面更大地形成的情况下，在将辅助线圈150的端部接合的过程中，暴露面被端部完全遮挡，因此难以将端部接合到正确的位置。
因此，根据本实施例的辅助线圈150的端部的接合面形成为比暴露于绝缘保护层140的外部的连接焊盘132的暴露面更小的面积。
辅助线圈150能够将像焊料这样的导电粘合剂作为介质而接合到连接焊盘132。但是不限于此，可以根据需要而使用超声波熔接或激光接合等多种方法。
辅助线圈150可以使用将金属板材冲压(press)加工而形成的冲压线圈。在使用冲压线圈的情况下，可以省略辅助线圈150表面的绝缘层，因此具有更容易制造的优点。
但是，本发明的构成不限于此，并且可以进行多种变形。
例如，可以在冲压线圈的表面形成绝缘层而使用，或者使用涂覆有绝缘层的扁平线圈(flat type coil,edge wise coil)。此外，可以使用线形态的线圈，或者可以使用形成为基板形态的薄膜线圈等，只要是除了两端以外的部位能够与第一线圈图案131保持绝缘的线圈，则可以利用多样的形态的线圈。
如上所述地构成的根据本实施例的线圈组件110能够使形成于线圈基板120的线圈排线130的厚度尽可能薄地形成。
第一至第三线圈图案131、135、136可以在绝缘基板121上形成铜箔，之后通过蚀刻而一起形成。因此，第一至第三线圈图案131、135、136都形成为相同的厚度。
因此，如果使第一线圈图案131的厚度形成为适于无线充电的厚度，则第二线圈图案135和第三线圈图案136也形成为与第一线圈图案131相同的厚度。
但是，根据本实施例的线圈组件110以适于天线的厚度形成第一至第三线圈图案131、135、136。因此，可以防止第二线圈图案135和第三线圈图案136不必要地较厚地形成，从而可以最小化制造成本。
另外，本发明不限于上述实施例，可以加以多种变形。
图6是示意性地示出根据本发明的另一实施例的线圈组件的剖面图，并示出对应于图3的II-II’的剖面。并且，图7是图6中示出的线圈组件的分解立体图。
参照图6及图7，根据本实施例的线圈组件110a分别在线圈基板120的两面布置有第一辅助线圈150a和第二辅助线圈150b。
第一辅助线圈150a和第二辅助线圈150b并联到形成于线圈基板120的第一线圈图案131而被用于无线充电。为此，线圈基板120在两面配备有连接焊盘132，并且第一辅助线圈150a和第二辅助线圈150b通过连接焊盘132而电连接于第一线圈图案131。
并且，在本实施例中，线圈排线130形成于绝缘基板121的两面。因此，无线充电用线圈由第一辅助线圈150a、第二辅助线圈150b以及绝缘基板121两面的第一线圈图案131等四个并联线圈构成。
在此情况下，为了连接布置于螺旋形排线的内侧的连接焊盘和接触焊盘，基板可以使用多层基板，并且引出排线的至少一部分可以构成为形成于基板内部的排线。
图8是示意性地示出根据本发明的又一实施例的线圈组件的剖面图，图9是图8中示出的线圈组件的分解立体图。
参照图8及图9，根据本实施例的线圈组件110b包括线圈图案230、辅助线圈250、连接基板270及绝缘罩(cover)280。
根据本实施例的线圈组件110b不形成线圈基板，而在绝缘罩280上接合被独立地制造的线圈图案230和辅助线圈250而实现线圈组件110b。
绝缘罩280包括绝缘材质的薄膜，例如可以使用在一面涂覆有粘合剂的绝缘胶带。
绝缘罩280包裹结合有线圈图案230、辅助线圈250、连接基板270的结构物并接合于所述结构物的两面。因此，只有连接基板270的一部分暴露于绝缘罩280的外部。但是，本发明的构成不限于此，可以根据需要而仅在上述结构物的一个面布置绝缘罩280。
线圈图案230可以使用将金属板材冲压(press)加工而形成的冲压线圈。但是，本发明的构成不限于此，而可以实现多种变形。例如，可以使用涂覆有绝缘层的扁平线圈(flat type coil,edge wise coil)。
并且，线圈图案230包括：为了无线充电而被用于电力的收发的第一线圈图案231以及被用作天线的第二线圈图案235和第三线圈图案236。
与上述实施例相同地，第二线圈图案235和第三线圈图案236可以分别执行射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)、近场通信(Near Field Communication，NFC)、磁性安全传输(Magnetic secure transmission，MST)中的至少一个功能。
线圈图案230可以被贴附在涂布有粘合剂的绝缘罩280的一面。但是本发明的构成不限于此。例如，可以实现如下的多种变形：在制备没有涂布粘合剂的绝缘罩280之后将粘合剂直接涂布在线圈图案230，或者在贴附粘接胶带之后将其作为介质而粘接到绝缘罩280。
连接基板270为了将线圈图案230和外部电连接而配备。为此，连接基板270可以包括多个排线(未示出)和多个连接焊盘275。
线圈图案230的端部接合于连接基板270的排线。并且，连接焊盘275具有作为用于使线圈组件电连接到其他构成要素的接点的功能。
作为根据本实施例的连接基板270，可以使用柔性基板(FPCB)。但是不限于此。
辅助线圈250可以与上述实施例相似地形成，并且两端接合于第一线圈图案230的两端，从而以并联结构结合于第一线圈图案230。
在辅助线圈250和第一线圈图案230之间夹设有绝缘层290。绝缘层290由具有粘合力的绝缘薄膜或者绝缘胶带形成。因此，辅助线圈250和第一线圈图案230借助绝缘层290而彼此接合，同时确保彼此之间的绝缘。
另外，辅助线圈250和连接基板270将线圈图案230作为基准而分别布置于线圈图案230的两侧。因此，线圈组件110b形成为线圈图案230夹设于辅助线圈250和连接基板270之间的形态。
如上所述地构成的根据本实施例的线圈组件110b中，第一线圈图案230和辅助线圈250都形成为冲压线圈。因此，无需制造上述实施例中的线圈基板，从而可以减少制造成本。
接着，对根据本实施例的线圈组件的制造方法进行说明。
图10a至图10d是用于说明图8中示出的线圈组件的制造方法的图。
首先，如图10a所示，制备线圈图案230和辅助线圈250。线圈图案230和辅助线圈250可以通过将金属板材冲压(pressing，stamping)而形成。
另外，完成后的线圈图案230和辅助线圈250能够在接合于胶带等粘合部件211、212的状态下被操作，以使操作容易。
然后，如图10b所示，将辅助线圈250转移到线圈图案230。
辅助线圈250被转移到第一线圈图案230上而被接合到第一线圈图案230。辅助线圈250以层叠于第一线圈图案230上的形态被转移。当转移结束时，用于固定辅助线圈250的粘合部件212被去除。
在此过程中，在辅助线圈250和第一线圈图案230之间夹设有绝缘层290。在绝缘层290的两面涂布有粘合剂。因此，绝缘层290在将第一线圈图案230和辅助线圈250之间绝缘的同时，使第一线圈图案230和辅助线圈250彼此接合。
绝缘层290可以首先在接合到辅助线圈250的一面，之后在上述转移过程中接合到第一线圈图案230。但是不限于此，可以首先接合在第一线圈图案230，之后接合到辅助线圈250。
另外，如上所述，第一线圈图案230的两端和辅助线圈250的两端彼此电连接而形成并联结构。因此，绝缘层290夹设于除了彼此接合的第一线圈图案230和辅助线圈250的两端部部位以外的其他部位。
第一线圈图案230和辅助线圈250的两端可以通过像焊料这样的导电粘合剂而接合。为此，在第一线圈图案230和辅助线圈250的两端之间可以夹设有焊膏(未示出)。
然后，如图10c所示，在第二绝缘罩280b的一面贴附辅助线圈250和线圈图案230。
此步骤可以通过如下方式而进行：将辅助线圈250和线圈图案230转移到第二绝缘罩280b，从而使辅助线圈250接触到第二绝缘罩280b的一面。
在转移结束之后，用于固定线圈图案230的粘合部件211被去除。
然后，如图10d所示，将连接基板270连接到线圈图案230。连接基板270的排线接合到各个线圈图案230的两端。此时，为了电连接，在连接基板270的排线和多个线圈图案230的两端可以夹设有像焊膏这样的导电粘合剂。
接着，将第一绝缘罩280a贴附在第二绝缘罩280b的一面而将线圈图案230和辅助线圈250埋设。因此，线圈图案230、辅助线圈250及连接基板270的一部分将布置于第一绝缘罩280a和第二绝缘罩280b之间而不会暴露于外部。
此后，通过热压而使第一绝缘罩280a和第二绝缘罩280b彼此紧贴，同时使上述焊膏熔融并固化而完成辅助线圈250与第一线圈图案230之间、连接基板270与线圈图案230之间的电连接，从而完成图示于图8的线圈组件110b。
另外，本实施例中说明为热压仅在最终步骤中进行。但是本发明的构成不限于此，在上述的制造过程中，可以根据需要而反复进行多次。
如上所述地构成的根据本实施例的线圈组件中，第一线圈图案和辅助线圈都可以由冲压线圈形成。因此制造容易，并且可以容易地确保无线充电所需的线圈的表面积。
以上说明的根据本发明的线圈基板不限于上述实施例，并且可以有多种应用。例如，上述实施例中举了线圈基板的焊盘布置于线圈排线的外侧的情形为例，但是可以根据需要而进行多种变形，如布置在线圈排线的内侧。
并且，在上述实施例中以配备于电子设备的电力接收装置的线圈基板为例进行了说明。但是本发明不限于此，本发明可以被广泛地适用于像变压器或马达等使用线圈的电子部件或电子设备。
Claims (14)
1.一种线圈组件，包括：
线圈基板，具有至少一个天线用线圈图案和无线充电用线圈图案；及
至少一个辅助线圈，层叠布置于所述线圈基板，并具有螺旋形状，
其中，所述辅助线圈的两端分别连接到所述无线充电用线圈图案的螺旋形排线的两端，从而与所述无线充电用线圈图案并联连接。
2.如权利要求1所述的线圈组件，其中，
所述天线用线圈图案和所述无线充电用线圈图案通过光刻方式而形成于绝缘基板上，或者通过将两面铜箔层叠板图案化而形成。
3.如权利要求2所述的线圈组件，其中，
所述天线用线圈图案和所述无线充电用线圈图案以相同的厚度形成。
4.如权利要求2所述的线圈组件，其中，
所述天线用线圈图案和所述无线充电用线圈图案均以36μm以下的厚度形成。
5.如权利要求1所述的线圈组件，其中，
所述辅助线圈由扁平线圈或冲压线圈形成。
6.如权利要求1所述的线圈组件，其中，
所述线圈基板配备有布置于所述无线充电用线圈图案的螺旋形排线的两端的连接焊盘，所述辅助线圈通过所述连接焊盘而与所述无线充电用线圈图案连接。
7.如权利要求1所述的线圈组件，其中，
所述无线充电用线圈图案和所述辅助线圈形成为彼此相同的螺旋形状。
8.如权利要求1所述的线圈组件，其中，
所述无线充电用线圈图案和所述辅助线圈以相同的宽度形成。
9.如权利要求1所述的线圈组件，其中，
两个所述辅助线圈分别布置于所述线圈基板的两面。
10.如权利要求6所述的线圈组件，其中，
所述辅助线圈中，接合到所述连接焊盘的两端部的接合面形成为比暴露于外部的所述连接焊盘的暴露面小。
11.一种线圈组件，包括：
第一绝缘罩；
多个线圈图案，贴附于所述第一绝缘罩的一面；
辅助线圈，层叠于所述多个线圈图案中的任意一个；
绝缘层，夹设于所述任意一个线圈图案和所述辅助线圈之间，
其中，所述线圈图案和所述辅助线圈由将金属板材冲压成线圈形状的冲压线圈构成。
12.如权利要求11所述的线圈组件，其中，还包括：
连接基板，接合于所述线圈图案的端部，以将所述线圈图案和外部电连接。
13.如权利要求11所述的线圈组件，其中，
还包括：第二绝缘罩，贴附于所述第一绝缘罩的一面；
其中，所述线圈图案和所述辅助线圈布置于所述第一绝缘罩和所述第二绝缘罩之间。
14.如权利要求11所述的线圈组件，其中，
所述线圈图案包括天线用线圈图案和无线充电用线圈图案，
所述辅助线圈层叠于所述无线充电用线圈图案上。
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