CN111431239B - 一种无线充电模组及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线充电模组及其制备方法，其中该无线充电模组包括基材层、导电层、聚磁层和屏蔽层，通过先行在基材层上进行压印开槽的方式将导电层和聚磁层埋设于基材层中。通过上述技术方案制得的无线充电模组，具备模组厚度薄、散热效果好，功率损耗低、加持通电电流大的突出优点，适合于大功率无线充电的应用场景；同时该种制备方法简单易于操作，具有极佳的适用性和可推广性。
Description
技术领域
本发明涉及无线充电和电磁屏蔽技术领域，尤其涉及一种无线充电模组及其制备方法。
背景技术
无线充电技术(Wireless charging technology)，是一种基于无线电能传输的技术，根据充电功率的大小可以分为大功率无线充电和小功率无线充电两种方式。大功率无线充电采用的是谐振式，例如电动汽车的无线充电。而小功率无线充电采用的是电磁感应方式，例如智能手机、智能手表、电动牙刷等。无线充电在手机已经有普及的趋势，在穿戴领域也有很多产品，未来在家里、办公室、公共场所、出行工具、交通都会有无线充电的普及。
在无线充电过程中会产生交变电磁场，而当交变电磁场遇到金属，会产生电子涡流，进而在金属上产生热能，容易造成传输效率的降低和电能的浪费；而如果充电电池内部金属板受到交变磁场的影响，其产生的涡流损耗会引起电池发烫，极端情况下会引起爆炸或火灾的危险；此外，该交变磁场还会干扰周围器件，影响整个充电器的正常工作。因此，在技术层面上必须采用屏蔽材料或者吸波材料，来阻挡磁力线外泄，来保障整个充电系统的安全高效的工作，在目前的实际应用中发射端和接收端线圈都放置有屏蔽层，以实现提高效率、降低干扰的目的。
在实际应用过程中，无线充电模块需要借助单独的基材以集成到电子设备中，伴随着近年来无线充电功率的日益增大，对无线充电模组在工作温升和大功率下功效两大核心技术领域也提出了更高的要求。目前传统制备方法中，线圈与传统屏蔽材料中的绝缘层均存在厚度大、效率低、工作温升高的问题，无法适应大功率充电的用户需求。
基于上述阐释，如何在保持电子设备高集成性的同时，减小设备厚度并同时提高设备的工作性能已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种无线充电模组及其制备方法，具体技术方案如下所示：
一种无线充电模组的制备方法，包括下述步骤：
步骤S1，于基材表面进行压印开槽，得到至少一条线圈槽道；
步骤S2，于线圈槽道中刮印导电层；
步骤S3，于基材表面进行二次压印开槽，得到一条聚磁槽道；
步骤S4，于聚磁槽道中贴合聚磁材料以形成聚磁层；
步骤S5，于聚磁层的裸露面对应的基材表面贴合屏蔽材料以形成屏蔽层，并得到无线充电模组；
其中，线圈槽道环绕基材的中心均匀分布设置；
聚磁槽道围绕线圈槽道环形设置。
优选的，该种制备方法，其中屏蔽材料采用下述步骤制备得到：
步骤A1，对屏蔽磁性材料进行热处理，得到第一屏蔽基材；
步骤A2，将第一屏蔽基材与双面胶体进行贴合处理，得到第二屏蔽基材；
步骤A3，对第二屏蔽基材进行图形化处理，得到第三屏蔽基材；
步骤A4，将多个第三屏蔽基材进行依次贴合处理，得到第四屏蔽基材；
步骤A5，对第四屏蔽基材进行模切处理并环绕覆盖一胶体封闭层，得到屏蔽材料。
优选的，该种制备方法，其中双面胶体为相变胶材；
相变胶材具有一相变温度，当环境温度低于相变温度时，相变胶材呈常态，当环境温度高于相变温度时，相变胶材的至少一部分由常态转变为液态。
优选的，该种制备方法，其中屏蔽磁性材料为非晶纳米晶软磁材料。
优选的，该种制备方法，其中聚磁材料为屏蔽材料或吸波材料或铁氧体材料。
优选的，该种制备方法，其中于步骤S3和步骤S4之间还包括：
步骤S40，于导电层的表面依次沉积一电解铜层和一电解金银层，用以防止氧化和减小线圈电阻。
优选的，该种制备方法，其中步骤S1进一步包括：
步骤S11，于基材的上表面和下表面分别进行压印开槽，得到一第一线圈槽道和一第二线圈槽道，第一线圈槽道和第二线圈槽道形状相同，分别设置于上表面和下表面的对应位置；
步骤S12，于第一线圈槽道和第二线圈槽道中进行钻孔操作，得到多个导电孔。
一种无线充电模组，通过上述任意一项的制备方法制备得到，无线充电模组包括：
基材层，基材层包括至少一条线圈槽道和一条聚磁槽道；
导电层，设置于线圈槽道中；
聚磁层，设置于聚磁槽道中；
屏蔽层，贴合于聚磁层的裸露面对应的基材的表面。
优选的，该种无线充电模组，其中于导电层和屏蔽层之间还设置有一电解铜层和一电解金银层，电解铜层贴合导电层。
优选的，该种无线充电模组，其中基材层包括一第一线圈槽道和一第二线圈槽道，第一线圈槽道和第二线圈槽道形状相同，分别设置于基材的上表面和基材的下表面的对应位置；
于第一线圈槽道和第二线圈槽道间设置有多个导电孔，第一线圈槽道对应的导电层和第二线圈槽道对应的导电层通过导电孔相连通。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
通过上述技术方案制得的无线充电模组，具备模组厚度薄、散热效果好，功率损耗低、加持通电电流大的突出优点，适合于大功率无线充电的应用场景；同时该种制备方法简单易于操作，具有极佳的适用性和可推广性。
附图说明
图1为本发明一种无线充电模组及其制备方法中，制备方法的流程示意图；
图2为本发明一种无线充电模组及其制备方法中，无线充电模组的俯视图；
图3为本发明一种无线充电模组及其制备方法中，屏蔽材料制备的流程示意图；
图4为本发明一种无线充电模组及其制备方法中，屏蔽材料的结构示意图；
图5为本发明一种无线充电模组及其制备方法中，第一实施例对应的无线充电模组的制备示意图；
图6为本发明一种无线充电模组及其制备方法中，第二实施例对应的无线充电模组的制备示意图；
图7为本发明一种无线充电模组及其制备方法中，第三实施例对应的无线充电模组的制备示意图；
图8为本发明一种无线充电模组及其制备方法中，第三实施例对应的无线充电模组的局部放大结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种无线充电模组及其制备方法，具体技术方案如下所示：
一种无线充电模组的制备方法，如图1所示，包括下述步骤：
步骤S1，于基材表面进行压印开槽，得到至少一条线圈槽道；
步骤S2，于线圈槽道中刮印导电层；
步骤S3，于基材表面进行二次压印开槽，得到一条聚磁槽道；
步骤S4，于聚磁槽道中贴合聚磁材料以形成聚磁层；
步骤S5，于聚磁层的裸露面对应的基材表面贴合屏蔽材料以形成屏蔽层，并得到无线充电模组；
其中如图2所示，线圈槽道1环绕基材0的中心均匀分布设置；
聚磁槽道2围绕线圈槽道1环形设置。
现提供一具体实施例对本技术方案进行进一步阐释和说明：
在本发明的第一实施例中，如图2和图5所示，通过在基材0的表面先行开辟线圈槽道1和隔磁槽道2，分别使用刮印和贴合的方式在线圈槽道1和隔磁槽道2中设置导电层11和隔磁层21，能够将导电层11和隔磁层21设置在基材0的内部，而后将屏蔽层3贴合在基材0对应的表面即完成了本无线充电模组的制作。从图5中不难发现，由于导电层11和隔磁层21均设置在基材0的内部，整体无线充电模组的厚度被缩减到仅剩基材0和屏蔽层3的厚度，模组厚度相较现有技术获得了极大的改进。
进一步优选的，线圈槽道1和隔磁槽道2的开槽深度应相同或隔磁槽道2的开槽深度略深于线圈槽道1，能够更好地起到束缚散杂磁力线增加做工，减小或消除交变磁场对外界的影响。
作为优选的实施方式，该种制备方法，如图3所示，其中屏蔽材料采用下述步骤制备得到：
步骤A1，对屏蔽磁性材料进行热处理，得到第一屏蔽基材；
步骤A2，将第一屏蔽基材与双面胶体进行贴合处理，得到第二屏蔽基材；
步骤A3，对第二屏蔽基材进行图形化处理，得到第三屏蔽基材；
步骤A4，将多个第三屏蔽基材进行依次贴合处理，得到第四屏蔽基材；
步骤A5，对第四屏蔽基材进行模切处理并环绕覆盖一胶体封闭层，得到屏蔽材料。
在本发明的一较佳实施例中，采用上述方法制备得到的屏蔽材料能够根据实际需要调整层数，如图4所示，分别展示了单层屏蔽和多层屏蔽的屏蔽材料结构示意图，其中4-(a)表示单层屏蔽的屏蔽材料，其中41为已经完成图形化处理的磁性材料，磁性材料41间存在多道缝隙，磁性材料41的一面与双面胶体42相连接，另一面与胶体封闭层43相连接，胶体封闭层将单层疲敝完全包覆于其中以形成可直接使用的屏蔽材料；而在4-(b)中则显示了多层屏蔽的结构示意图，其中磁性材料41和双面胶体42依次粘粘以形成多层屏蔽，虽然厚度有所增加但能够起到更好的隔磁效果，用户能够在生产过程中进行自由选择。
作为优选的实施方式，该种制备方法，其中双面胶体42为相变胶材；
相变胶材具有一相变温度，当环境温度低于相变温度时，相变胶材呈常态，当环境温度高于相变温度时，相变胶材的至少一部分由常态转变为液态。
在本发明的另一较佳实施例中，相变胶材含有35-80％质量比的树脂、20-65％质量比的相变材料、并含有上述100份质量的1％-10％固化剂，其中：相变材料为微胶囊或成核型相变材料，微胶囊内的成分或核内相变材料为结晶水合盐石蜡类材料混合物，结晶水合盐为NiSO4·6H2O、Mg(NO3)2·6H2O、NaCH3COO·3H2O和CaCl2·6H2O、CH3COOLi·2H2O中的至少一种，石蜡类材料为正二十二烷(C22H46)和正二十八烷(C28H58)等，且含碳元素约85％，含氢元素约14％。也可加入不同含量硬脂酸(C17H35COOH)以提高石蜡软度，其相变温度为40-60℃；相变胶材中的树脂为聚酯树脂、聚酰亚胺树脂、改性环氧树脂、硅树脂和聚氯树脂中的一种或者多种混合。当该种无线充电模组的工作温度低于相变温度时，胶体呈胶状常态；当工作温度高于相变温度时，胶体的至少一部分由胶状常态转变成液态，在这过程中将吸收大量热量，使得工作空间温度近一步降低，胶体也能够更好的渗入磁性材料图形化后的缝隙处，在增大电阻率的同时进一步减小磁性材料的损耗，进而增加无线充电效率。
作为优选的实施方式，该种制备方法，其中屏蔽磁性材料为非晶纳米晶软磁材料。
在本发明的另一较佳实施例中，屏蔽磁性材料采用非晶纳米晶软磁材料，具有高热敏系数。
作为优选的实施方式，该种制备方法，其中聚磁材料为屏蔽材料或吸波材料或铁氧体材料。
在本发明的另一较佳实施例中，聚磁材料可以是吸波材料或铁氧体材料，也可以是和屏蔽材料相同的材料，旨在束缚散杂磁力线进一步提升该种无线充电模组的有效功效。
作为优选的实施方式，该种制备方法，其中于步骤S3和步骤S4之间还包括：
步骤S40，于导电层的表面依次沉积一电解铜层和一电解金银层，用以防止氧化和减小线圈电阻。
现提供另一具体实施例对本技术方案进行进一步阐释和说明：
在本发明的第二实施例中，如图6所示，于上述第一实施例不同的是，在刮印导电层11后，在导电层11上依次覆盖了一层电解铜层12和电解金银层13，能够在第一实施例的基础上进一步方式氧化侵袭并减小线圈电阻。
作为优选的实时方式，该种制备方法，其中步骤S1进一步包括：
步骤S11，于基材的上表面和下表面分别进行压印开槽，得到一第一线圈槽道和一第二线圈槽道，第一线圈槽道和第二线圈槽道形状相同，分别设置于上表面和下表面的对应位置；
步骤S12，于第一线圈槽道和第二线圈槽道中进行钻孔操作，得到多个导电孔。
现提供另一具体实施例对本技术方案进行进一步阐释和说明：
在本发明的第三实施例中，如图7-8所示，与上述第一实施例和第二实施例均不同的是，通过本技术方案，能够根据不同的工艺需求分别在基材的上下表面设置相同规格的线圈槽道，并通过贯穿第一线圈槽道和第二线圈槽道间的导电孔使得上下导电层处于连通状态，以满足相关工艺的实施条件。
综上所述，通过上述技术方案制得的无线充电模组，具备模组厚度薄、散热效果好，功率损耗低、加持通电电流大的突出优点，适合于大功率无线充电的应用场景；同时该种制备方法简单易于操作，具有极佳的适用性和可推广性。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种无线充电模组的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括下述步骤：
步骤S1，于基材表面进行压印开槽，得到至少一条线圈槽道；
步骤S2，于所述线圈槽道中刮印导电层；
步骤S3，于所述基材表面进行二次压印开槽，得到一条聚磁槽道；
步骤S4，于所述聚磁槽道中贴合聚磁材料以形成聚磁层；
步骤S5，于所述聚磁层的裸露面对应的所述基材表面贴合屏蔽材料以形成屏蔽层，并得到所述无线充电模组；
其中，所述线圈槽道环绕所述基材的中心均匀分布设置；
所述聚磁槽道围绕所述线圈槽道环形设置；
所述线圈槽道和所述聚磁槽道的开槽深度相同或所述聚磁槽道的开槽深度深于所述线圈槽道；
所述屏蔽材料采用下述步骤制备得到：
步骤A1，对屏蔽磁性材料进行热处理，得到第一屏蔽基材；
步骤A2，将所述第一屏蔽基材与双面胶体进行贴合处理，得到第二屏蔽基材；
步骤A3，对所述第二屏蔽基材进行图形化处理，得到第三屏蔽基材；
步骤A4，将多个所述第三屏蔽基材进行依次贴合处理，得到第四屏蔽基材；
步骤A5，对所述第四屏蔽基材进行模切处理并环绕覆盖一胶体封闭层，得到所述屏蔽材料；
所述双面胶体为相变胶材；所述相变胶材具有一相变温度，当环境温度低于所述相变温度时，所述相变胶材呈常态，当所述环境温度高于所述相变温度时，所述相变胶材的至少一部分由常态转变为液态；相变胶材含有35-80％质量比的树脂、20-65％质量比的相变材料、固化剂，其中：相变材料为微胶囊相变材料，微胶囊内的成分为结晶水合盐石蜡类材料混合物，结晶水合盐为NiSO4·6H2O、Mg(NO3)2·6H2O、NaCH3COO·3H2O和CaCl2·6H2O、CH3COOLi·2H2O中的至少一种，石蜡类材料选自正二十二烷和正二十八烷，并加入硬脂酸提高石蜡软度。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述屏蔽磁性材料为非晶纳米晶软磁材料。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚磁材料为铁氧体材料。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，于所述步骤S3和所述步骤S4之间还包括：
步骤S40，于所述导电层的表面依次沉积一电解铜层和一电解金银层，用以防止氧化和减小线圈电阻。
5.一种无线充电模组，其特征在于，通过如权利要求1-4中任意一项所述的制备方法制备得到，所述无线充电模组包括：
基材层，所述基材层包括至少一条线圈槽道和一条聚磁槽道；
导电层，设置于所述线圈槽道中；
聚磁层，设置于所述聚磁槽道中；
屏蔽层，贴合于所述聚磁层的裸露面对应的所述基材的表面；
所述线圈槽道和所述聚磁槽道的开槽深度相同或所述聚磁槽道的开槽深度深于所述线圈槽道。
6.如权利要求5所述的无线充电模组，其特征在于，于所述导电层和所述屏蔽层之间还设置有一电解铜层和一电解金银层，所述电解铜层贴合所述导电层。
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