FI126157B

FI126157B - Wireless charging arrangement

Info

Publication number: FI126157B
Application number: FI20136042A
Authority: FI
Inventors: Timo Tarvainen; Timo Peltoniemi; Juho Paavola
Original assignee: Elcoflex Oy
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2013-10-22
Publication date: 2016-07-15
Also published as: EP3061106A1; FI20136042A; WO2015059351A1; EP3061106A4

Description

Langaton latausjärjestelyWireless charging arrangement

Keksinnön kohteena on langaton latausjärjestely, jossa pääosa latausjärjestelyyn kuuluvista sähköisistä komponenteista on valmistettu painetulla elektroniikalla. Keksintö kohdistuu myös latausjärjestelyssä hyödynnettävään painetulla elektroniikalla toteutettuun latauskalvoon.The invention relates to a wireless charging arrangement in which the majority of the electrical components included in the charging arrangement are manufactured by printed electronics. The invention also relates to a charging film implemented with printed electronics for use in a charging arrangement.

Tekniikan tasoState of the art

Langaton lataus (tai induktiolataus) tarkoittaa järjestelyä, jossa sähköenergiaa siirretään induktiolaturista jonkin toisen laitteen akkuun käyttäen laitteiden välille luotua muuttuvaa sähkömagneettista kenttää. Tällaisessa latausjärjestelyssä sähköenergiaa siirtyy aikaansaadun induktiivisen kytkennän kautta ladattavan laitteen akkuun. Magneettikentän avulla siirtynyttä sähköenergiaa hyödynnetään ensisijaisesti langattoman laitteen akun lataamiseen. Vaihtoehtoisesti siirrettyä sähköenergiaa käytetään langattoman laitteen toimintoihin.Wireless charging (or induction charging) refers to an arrangement whereby electrical energy is transferred from an induction charger to the battery of another device using a variable electromagnetic field created between the devices. In such a charging arrangement, electrical energy is transferred through the resulting inductive connection to the battery of the device to be charged. The electrical energy transferred by the magnetic field is primarily used to charge the battery of the wireless device. Alternatively, the transmitted electrical energy is used for the functions of the wireless device.

Induktiolaturissa oleva induktiosilmukka luo muuttuvan sähkömagneettisen kentän, kun induktiosilmukkaan syötetään vaihtovirtaa. Magneettikentän vahvistamiseksi induktiolaturissa käytetään useita induktiosilmukkoja sisältävää käämiä, jota kutsutaan ensiökäämiksi. Kun ensiökäämiin johdetaan vaihtovirtaa, muodostuu ensiökäämin ympärille muuttuva magneettikenttä. Kun ladattavassa langattomassa laitteessa oleva toisiokäämi asetetaan ensiökäämin muodostamaan magneettikenttään, niin tällöin toisiokäämin johtimiin indusoituu muuttuva sähkövirta. Tällä indusoituneella sähkövirralla ladataan langattoman laitteen akkua. Induktiolaturi vaatii lyhyen etäisyyden ladattavan laitteen ja laturin välillä. Latausetäisyyttä voidaan kasvattaa säätämällä induktiosilmukat toimimaan tietyllä resonanssitaajuu-della. Käytetyt resonanssitaajuudet voivat olla luokkaa 100-200 kHz.The induction loop in the induction charger generates a variable electromagnetic field when AC is supplied to the induction loop. In order to amplify the magnetic field, the induction charger uses a coil having a plurality of induction loops, called a primary coil. When AC is supplied to the primary winding, a variable magnetic field is formed around the primary winding. When the secondary coil in the rechargeable wireless device is placed in a magnetic field formed by the primary coil, a variable electric current is induced in the secondary coil conductors. This induced electrical current is used to charge the battery of the wireless device. The induction charger requires a short distance between the charger and the charger. The charge distance can be increased by adjusting the induction loops to operate at a specific resonant frequency. The resonant frequencies used may be in the order of 100-200 kHz.

Wireless Power Consortium -liittouma (WPC) on julkaissut Qi-standardin langattomaan lataukseen liittyvien laitteiden standardoimiseksi. Qi-logolla varustetun langattoman laitteen voi ladata Qi-standardin mukaisella latausalustalla.The Wireless Power Consortium (WPC) has released the Qi standard for standardizing wireless charging devices. Wireless devices with the Qi logo can be charged using the Qi-compliant charging stand.

Qi-standardi koostuu kolmesta osasta. Ensimmäisessä osassa on määritelty in-duktiolaturin ja ladattavan langattoman laitteen mekaaniset vaatimukset, elektroniset suoritusarvot ja kommunikointi laitteiden välillä. Muut Qi-standardin osat keskittyvät latausjärjestelyn suorituskykyyn.The Qi standard consists of three parts. The first section defines the mechanical requirements, electronic performance, and communication between the induction charger and the rechargeable wireless device. Other parts of the Qi standard focus on the performance of the download arrangement.

Qi-standardissa esitetään kaksi toisistaan erilaista induktiolaturia ja niille molemmille on olemassa vielä kaksi erilaista toteutustapaa. Induktiolaturit eroavat toisistaan käämien määrällä ja langattoman laitteen vastaanottimen paikannuksessa. Yksinkertaisemmassa induktiolaturissa on yksi ensiökäämi ja sillä voi ladata vain yhtä langatonta laitetta kerrallaan. Monimutkaisemmassa induktiolaturissa käytetään useampaa ensiökäämiä, jolloin langattoman laitteen vastaanottimen sijainti pystytään paikantamaan ja tällöin on mahdollista ladata useaa laitetta yhtä aikaa.The Qi standard introduces two different types of induction chargers and there are two other ways to implement both. Induction chargers differ in the number of coils and in positioning the receiver of the wireless device. The simpler induction charger has one primary coil and can only charge one wireless device at a time. A more complex induction charger uses multiple primary windings, allowing the receiver of the wireless device to be located, thereby allowing multiple devices to be charged simultaneously.

Kuvassa 1 on esitetty Qi-standardin mukainen yhden langattoman laitteen 2 akun latauksessa hyödynnettävä periaatteellinen kytkentäjärjestely 10. Kuvan esimerkinomainen latausjärjestely 10 käsittää induktiolaturin 1, jota kutsutaan myös tukiasemaksi, ja langattoman laitteen 2 yhteydessä hyödynnettävän sähkötehon vastaanottimen 22. Sähköenergiaa siirtyy magneettivuon 17 avulla ensiökäämistä 13 toisiokäämiin 23.Figure 1 illustrates a principle switching arrangement 10 for recharging the battery of one wireless device 2 according to the Qi standard. The exemplary charging arrangement 10 of the picture comprises an induction charger 1, also called a base station, and an electric power receiver 22 for wireless device 2. 23.

Standardinmukainen Qi-induktiolaturi 1 käsittää systeemiyksikön 11 ja ainakin yhden sähkötehon lähettimen 12. Jokainen sähkötehon lähetin 12 käsittää en-siökäämin 13 ja siihen liittyvän muuntoyksikön 121 sähkövirran syöttämiseksi en-siökäämiin 13. Sähkötehon lähetin 12 käsittää myös kommunikointi-ja kontrolliyk-sikön 122 lataustapahtuman käynnistämiseksi, ylläpitämiseksi ja ohjaamiseksi.The standard Qi induction charger 1 comprises a system unit 11 and at least one electrical power transmitter 12. Each electrical power transmitter 12 comprises a primary winding 13 and associated conversion unit 121 for supplying electrical current to the primary winding 13. The electric power transmitter 12 also comprises a communication and control unit 122 charging mode. , to maintain and direct.

Langaton laite 2 käsittää akun 21 ja välineet yhden sähkötehon vastaanottimen 22 liittämiseksi langattomaan laitteeseen. Sähkötehon vastaanotin 22 käsittää toi-siokäämin 23 ja sähkötehon sieppausyksikön 221 induktiolaturin 1 generoiman magneettivuon 17 välittämän sähkötehon vastaanottamiseksi ja muuntamiseksi akun 21 latausvirraksi. Sähkötehon vastaanotin 22 käsittää myös kontrolliyksikön 222 lataustapahtuman käynnistämiseksi, ylläpitämiseksi ja ohjaamiseksi.The wireless device 2 comprises a battery 21 and means for connecting a single electrical power receiver 22 to the wireless device. The electric power receiver 22 comprises a secondary winding 23 and an electric power capture unit 221 for receiving and converting the electric power transmitted by the magnetic flux 17 generated by the induction charger 1 into the charging current of the battery 21. The electrical power receiver 22 also comprises a control unit 222 for initiating, maintaining and controlling the charge event.

Qi-standardin mukainen induktiolaturin ensiökäämi 13 voidaan tehdä esimerkiksi kuparijohtimesta, joka on valmistettu punomalla yhteen ohuita eristettyjä kupa-risäikeitä Litz-langaksi. Litz-lankaa käyttämällä voidaan pienentää suurilla taajuuksilla syntyvän virranahtautumisilmiön aikaansaamaa tehohäviöitä ensiö- ja toisiokäämeissä.The Qi standard induction charger primary winding 13 can be made, for example, from a copper wire made by weaving thin insulated copper strands into a Litz wire. By using a Litz wire, power losses in the primary and secondary windings caused by the high-frequency current dragging phenomenon can be reduced.

Tekniikan tason mukainen tapa kytkeä Qi-standardin mukainen induktiolaturi pöytään on asentaa ainakin ensiökäämi pöytälevyn alapinnan puolelle tehtyyn onkaloon, jonka pohja ulottuu lähelle pöydän yläpintaa. Laitekotelo, joka sisältää induktiolaturin ohjauselektroniikan, kiinnitetään tällöin pöydän alapinnalle. Jos pöy dän käyttöympäristön takia pöydän alapinnalle ei voi asentaa tilaa vieviä laitekote-loja, joudutaan induktiolaturin asentamiseksi tekemään kalliita erityisasennuksia.A prior art way of connecting a Qi-standard induction charger to a table is to install at least a primary coil in a cavity formed on the underside of the table top, the bottom of which extends close to the top surface of the table. The device housing containing the induction charger control electronics is then mounted on the underside of the table. If, due to the desktop environment, bulky device enclosures cannot be installed on the underside of the desk, expensive special installations are required to install the induction charger.

Vastaavalla tavalla tekniikantason mukaiseen langattomaan laitteeseen kytkettävä tai sisällytettävä toisiokäämi ohjauselektroniikkoineen on tilaa vievä ratkaisu.Similarly, a secondary winding with control electronics to be connected to or incorporated in a prior art wireless device is a bulky solution.

Sähköisten piirikokonaisuuksien valmistuksessa voidaan käyttää myös ns. painettavaa elektroniikkaa. Tässä valmistusmenetelmässä painolevy tai painolevyssä oleva mustemateriaali koskettaa ja tarttuu painoalustana toimivaan materiaaliin. Painoalustana käytetään yleisesti jotain sähköisesti eristävää materiaalia, jonka päälle halutut sähköiset piirikokonaisuudet valmistetaan painamalla useita mate-riaalikerroksia päällekkäin. Nestemäisiä tai pulverimaisia materiaaleja, on saatavilla sekä sähköisesti johtavien, eristävien, puolijohtavien tai optisten piirielement-tien valmistamiseksi.In the manufacture of electronic circuit assemblies, the so-called. printable electronics. In this manufacturing process, the printing plate or ink material on the printing plate contacts and adheres to the material serving as the printing medium. Generally, an electrically insulating material is used as the printing medium, on which the desired electrical circuit assemblies are made by pressing several layers of material on top of each other. Liquid or powder-like materials are available for the manufacture of electrically conductive, dielectric, semiconductor, or optical circuit elements.

Keksinnön tavoitteetObjectives of the Invention

Keksinnön tavoitteena on esittää langattomassa latausjärjestelyssä hyödynnettävä joustava, painettua elektroniikkaa sisältävä kalvomainen piirijärjestely, jolla saadaan kustannustehokkaasti valmistettua sekä keksinnön mukainen induktiola-turi että langattomaan laitteeseen liitettävät sähkötehon siirrossa hyödynnettävät sähköiset piirikomponentit. Keksinnön mukainen edullisesti tasomainen induk-tiolaturi tai langattoman laitteen sähkötehon vastaanottopiirit ovat valmistettavissa rullalta rullalle -valmistuslaitteistolla, joka soveltuu joustavan piirilevyn valmistukseen. Keksinnön mukainen induktiolaturi on kiinnitettävissä minkä tahansa pöydän pinnalle esimerkiksi liimaamalla tai tarrakiinnityksellä.It is an object of the invention to provide a flexible membrane circuitry containing printed electronics utilized in a wireless charging arrangement to provide a cost-effective manufacture of both an inductive bar according to the invention and electrical circuit components for use in a wireless device. Advantageously, the planar induction charger or electrical power receiving circuits of the wireless device according to the invention can be manufactured with a roll-to-roll manufacturing apparatus suitable for manufacturing a flexible circuit board. The induction charger according to the invention can be attached to the surface of any table, for example by gluing or by means of a velcro.

Keksinnön tavoitteet saavutetaan induktiolaturilla, jonka spiraalimainen en-siökäämi on valmistettu taipuisalle piirikortille etsaamalla se taipuisaan piirikorttiin sisältyvästä metallifoliosta. Metallifolio on edullisesti kuparifolio. Samalle taipuisalle piirikortille voidaan ensiökäämin lisäksi valmistaa myös induktiolaturin erilaisia indikaattoreja, kuten esimerkiksi ledejä, painetulla elektroniikalla. Keksinnön mukaisen induktiolaturin graafiset merkinnät ja kuviot voidaan valmistaa ohjaus-elektroniikan päälle painotekniikalla.The objects of the invention are achieved by an induction charger having a helical primary coil made on a flexible circuit board by etching it from the metal foil contained in the flexible circuit board. The metal foil is preferably copper foil. In addition to the primary coil, various indicators of the induction charger, such as LEDs, can also be manufactured with printed electronics for the same flexible circuit board. The graphic markings and patterns of the induction charger according to the invention can be produced on the control electronics by printing technology.

Keksinnön mukaisen induktiolaturin etuna on se, että induktiolaturi on joustava, kalvomainen piirikokonaisuus, joka on suoraan kiinnitettävissä käytettävälle pinnalle.An advantage of the induction charger according to the invention is that the induction charger is a flexible, film-like circuit assembly that can be directly mounted on the surface to be used.

Lisäksi keksinnön etuna on se, että induktiolaturikalvon kokonaispaksuus on luokkaa 1 mm.A further advantage of the invention is that the total thickness of the induction charger film is of the order of 1 mm.

Lisäksi keksinnön etuna on se, että pöytäpintaa, jolle keksinnön mukainen induk-tiolaturikalvo kiinnitetään, ei tarvitse erikseen työstää induktiolaturin kiinnittämiseksi.A further advantage of the invention is that the table surface to which the induction charger film according to the invention is attached does not need to be separately machined to attach the induction charger.

Lisäksi keksinnön etuna on se, että induktiolaturikalvo voidaan kiinnittää myös metallisille pöytäpinnoille.A further advantage of the invention is that the induction charger film can also be attached to metal table surfaces.

Lisäksi keksinnön etuna on se, että induktiolaturin ensiökäämi ja elektroniikkapiirit voidaan valmistaa rullalta rullalle -tekniikalla hyödyntämällä painettua elektroniikkaa, jolloin induktiolaturin valmistuksen vaatima läpimenoaika on lyhyt, jonka ansiosta valmistuskustannukset alenevat.A further advantage of the invention is that the primary coil and electronic circuits of the induction charger can be fabricated from roll to roll using printed electronics, thus providing a short lead time for the manufacture of an induction charger, which reduces manufacturing costs.

Lisäksi keksinnön etuna on se, että painetulla elektroniikalla voidaan induktiolaturin yhteyteen valmistaa optisia komponentteja, joita hyödynnetään induktiolaturin merkkivaloelementeissä tai tiedonsiirtoelementeissä.It is a further advantage of the invention that printed electronics can be used in connection with an induction charger to manufacture optical components which are utilized in the signaling elements of the induction charger or in the communication elements.

Vielä keksinnön etuna on se, että myös induktiolaturin vastapuolena toimivan langattoman laitteen sähkötehoa vastaanottava vastaanottojärjestely voidaan kokonaisuudessaan valmistaa samalla valmistusmenetelmällä kuin keksinnön mukainen induktiolaturi. Eräässä edullisessa suoritusmuodossa keksinnön mukainen tehon vastaanotin on valmistettu osaksi langattoman laitteen akkulaturin kuorta.It is a further advantage of the invention that the receiving power arrangement of the wireless device, which is the counterpart of the induction charger, can also be completely manufactured by the same manufacturing method as the induction charger according to the invention. In a preferred embodiment, the power receiver of the invention is manufactured as part of a battery charger cover for a wireless device.

Keksinnön mukaiselle induktiolaturi kalvolle on tunnusomaista, että se käsittää - pintakalvon - painetut induktiolaturin graafiset elementit pintakalvon ja induktiolaturin kupari-foliosta etsatun johdotuksen välissä - ainakin yhden kuparifoliosta etsatun induktiolaturin spiraalimaisen ensiökäämin - induktiolaturin painetulla elektroniikalla toteutettuja passiivisia piirielementtejä ja/tai puolijohtavia piirielementtejä sekä - ensiökäämin alapinnan puolelle liimatun ferriittikalvon.The film induction charger according to the invention is characterized in that it comprises: - a surface film - printed induction charger graphic elements between the surface film and the wiring etched from a copper foil of an induction charger - at least one side of a ferrite film glued.

Keksinnön mukaiselle langattoman laitteen vastaanotinkalvolle on tunnusomaista, että se käsittää - kuparifoliosta etsatun spiraalimaisen induktiolaturin toisiokäämin -tehon vastaanottimen painetulla elektroniikalla toteutettuja johtimia ja/tai puoli-johtavia piirielementtejä - toisiokäämin ensimmäisen pinnan puolelle painetut tehon vastaanottimen graafiset elementit - graafisten elementtien päälle liimatun pintakalvon -toisiokäämin toisen pinnan puolelle laminoidun kiinnityskalvon sekä -toisiokäämin toisen pinnan puolelle liimatun ferriittilaminaatin.The wireless film receiver film according to the invention is characterized in that it comprises: - wires and / or semiconductor circuit elements implemented by printed electronics of a spiral induction charger secondary coil etched from copper foil; and a ferrite laminate glued to the other side of the secondary winding.

Keksinnön mukaiselle induktiolaturikalvon valmistusmenetelmälle, jossa sähköiset piirielementit painetaan rullalta rullalle -valmistuslaitteistolla, on tunnusomaista, että - lisätään ensimmäinen kuvioitu eristekerros puhtaan kuparifolion ensimmäiselle puhtaalle pinnalle - lisätään ainakin yksi kuvioitu kerros johtavaa materiaalia eristävän kerroksen päälle induktiolaturin johdotuksen valmistamiseksi - lisätään graafiset elementit kuparifolion ensimmäisen pinnan puolelle - kiinnitetään pintakalvo graafisen kerroksen päälle - etsataan pintakalvon kiinnittämisen jälkeen metallikalvosta ensiökäämi ja ainakin osa induktiolaturin johtimista sekä - laminoidaan induktiolaturin ensiökäämin alapuolelle ferriittikalvo.The method of manufacturing an induction charger film according to the invention, wherein the electrical circuit elements are printed by roller to roller manufacturing apparatus, is characterized in that: - affixing the surface film to the graphical layer - etching the surface film from the metal film to the primary winding and at least a portion of the induction charger conductors, and - laminating the ferrite film below the induction charger primary winding.

Keksinnön eräitä edullisia suoritusmuotoja on esitetty epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.Certain preferred embodiments of the invention are set forth in the dependent claims.

Keksinnön perusajatus on seuraava: Keksinnön mukaisen edullisesti kalvomaisen induktiolaturin ensiökäämi on valmistettu etsaamalla taipuisan piirikortin metallifo-liosta. Metallifolio voi olla esimerkiksi kuparifolio. Eräässä keksinnön edullisessa suoritusmuodossa etsatun ensiökäämin ensimmäisellä pinnalla, yläpinnalla, on edullisesti painamalla valmistettu eristekerros, silta, jonka päälle on painettu johtavasta materiaalista johdin ensiökäämin sisemmästä päästä induktiolaturin ohja-uselektroniikkaan liittävään kuparijohtimeen. Eriste- ja johtavan kerroksen päälle on edullisesti painettu induktiolaturin käyttöä ohjaavat graafiset elementit. Graafisten elementtien päällä ylimpänä materiaalikerroksena on edullisesti kuumaliimalla kiinnitetty ainakin osittain läpinäkyvä pintakalvo.The basic idea of the invention is as follows: The primary winding of the preferably film-like induction charger according to the invention is etched from a metal foil of a flexible circuit board. The metal foil can be, for example, copper foil. In a preferred embodiment of the invention, the first surface, the upper surface of the etched primary coil preferably has a dielectric layer, a bridge over which a conductive material conductor from the inner end of the primary coil to the induction charger control electronics is imprinted. Graphic elements controlling the use of an induction charger are preferably printed on the insulating and conductive layer. Preferably, the top layer of material on top of the graphic elements is at least a partially transparent surface film bonded with a hot glue.

Eräässä toisessa keksinnön edullisessa suoritusmuodossa taipuisalla piirilevyllä olevan spiraalimaisen ensiökäämin toisella pinnalla, alapinnalla, on ensimmäinen kuvioitu eristekerros, joka on valmistettu etsattujen spiraalimaisen ensiökäämin ja siihen liittyvien johdinten kuviointien päälle. Eristekerros on valmistettu edullisesti painamalla, tulostamalla tai kasvattamalla. Eristekerroksen päälle on valmistettu johdin edullisesti hopeapainatuksella. Tällä johtimella yhdistetään induktiolaturin spiraalimaisen ensiökäämin sisempi pää keksinnön mukaisen induktiolaturin oh-jauselektroniikkaan liittävään johtimeen.In another preferred embodiment of the invention, the second surface, the lower surface, of the spiral primary coil on the flexible circuit board has a first patterned insulating layer made on the etched spiral primary coil and associated conductor patterns. Preferably, the insulating layer is made by printing, printing or enlarging. The conductor is preferably fabricated on top of the insulating layer, preferably by silver printing. This conductor connects the inner end of a spiral primary coil of an induction charger to a conductor connecting the control electronics of an induction charger according to the invention.

Molemmissa suoritusmuodoissa kuvioidun ensimmäisen eristekerroksen päällä voi olla lisäksi yksi tai useampia johtavia, puolijohtavia tai eristäviä materiaaliker-roksia, joilla keksinnön mukaisen induktiolaturin sähköiset piirikytkennät ja optiset indikaattorikomponentit on valmistettu.In both embodiments, the patterned first dielectric layer may further comprise one or more layers of conductive, semiconductor, or dielectric material for manufacturing the electronic circuitry and optical indicator components of the induction charger of the invention.

Kun kaikki keksinnön mukaisen induktiolaturin sähköiset piirielementit ensiökäämin ylä- ja/tai alapuolelle ovat valmiit, kiinnitetään keksinnön mukaisen induktiola-turikalvon alapinnalle ferriittilaminaatti. Ferriittilaminaatin tukikalvo liimataan ensiökäämin alapinnan puolelle kuumaliimalla. Ferriitillä on järjestetty muotoiltavaksi ensiökäämin luomaa magneettikenttää siten, että ensiökäämissä kulkevan virran synnyttämä magneettivuo ohjautuu pääosin ensiökäämin yläpuolelle kohden vastapuolena toimivaa langatonta laitetta. Tällöin ensiökäämin synnyttämästä magneettivuosta suurin osa ohjautuu kohden langattomassa laitteessa olevaa toi-siokäämiä. Ferriittilaminaatin pöytäpintaa vastaan tulevalla puolella on edullisesti liimaa, jolla keksinnön mukainen induktiolaturi on kiinnitettävissä pöytäpintaan.When all electrical circuit elements of the induction charger according to the invention have been completed above and / or below the primary winding, a ferrite laminate is affixed to the underside of the induction foil according to the invention. The ferrite laminate backing film is glued to the lower surface of the primary coil with hot glue. The ferrite is arranged to be shaped by a magnetic field generated by the primary winding so that the magnetic flux generated by the current flowing in the primary winding is directed mainly above the primary winding towards the opposing wireless device. In this case, most of the magnetic flux generated by the primary winding is directed toward the secondary winding in the wireless device. Advantageously, an adhesive is provided on the side facing the table surface of the ferrite laminate to attach the induction charger of the invention to the table surface.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti. Selostuksessa viitataan oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää Qi-standardinmukaisen induktiolaturin pääosia, kuva 2 esittää esimerkinomaisesti keksinnön mukaisen induktiolaturin ensimmäisen suoritusmuodon mukaisen ensiökäämin eräitä komponentteja päältäpäin nähtynä, kuva 3a esittää esimerkinomaisena poikkileikkauskuvana keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaisen induktiolaturikalvon eräitä osia, kuva 3b esittää esimerkinomaisena poikkileikkauskuvana keksinnön toisen suoritusmuodon mukaisen induktiolaturikalvon eräitä osia, kuva 4a esittää esimerkinomaisena vuokaaviona keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaisen induktiolaturikalvon valmistusmenetelmän päävaiheita ja kuva 4b esittää esimerkinomaisena vuokaaviona keksinnön toisen suoritusmuodon mukaisen induktiolaturikalvon valmistusmenetelmän päävaiheita.The invention will now be described in detail. Reference is made to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows the main parts of a Qi-standard induction charger, Figure 2 shows an exemplary top view of some components of a primary winding according to a first embodiment of the invention, Figure 3a some parts of an induction charger film according to a second embodiment, Fig. 4a shows an exemplary flow chart of the main steps of a method of manufacturing an induction charger film according to a first embodiment of the invention;

Seuraavassa selityksessä olevat suoritusmuodot ovat vain esimerkinomaisia ja alan ammattilainen voi toteuttaa keksinnön perusajatuksen myös jollain muulla kuin selityksessä kuvatulla tavalla. Vaikka selityksessä voidaan viitata erääseen suoritusmuotoon tai suoritusmuotoihin useissa paikoissa, niin tämä ei merkitse sitä, että viittaus kohdistuisi vain yhteen kuvattuun suoritusmuotoon, tai että kuvattu piirre olisi käyttökelpoinen vain yhdessä kuvatussa suoritusmuodossa. Kahden tai useamman suoritusmuodon yksittäiset piirteet voidaan yhdistää ja näin aikaansaada uusia keksinnön suoritusmuotoja.The embodiments in the following description are exemplary only and one of ordinary skill in the art may implement the basic idea of the invention in a manner other than that described in the description. Although the specification may refer to one embodiment or embodiments at multiple locations, this does not mean that the reference is directed to only one embodiment described, or that the feature described is useful in only one embodiment described. The individual features of two or more embodiments may be combined to provide new embodiments of the invention.

Kuvan 1 induktiolaturi on esitetty tekniikan tason kuvauksen yhteydessä.The induction charger of Figure 1 is illustrated in connection with the prior art description.

Kuvassa 2 on esimerkinomaisesti esitetty keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaisen induktiolaturin spiraalimaisen ensiökäämin 13 rakenne päältäpäin nähtynä. Selkeyden vuoksi kuvassa 2 ei ole esitetty kaikkia keksinnön mukaisen ensiökäämin 13 yläpuolelle valmistettavia tai laminoitavia materiaalikerroksia. Keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaisen induktiolaturin spiraalimainen ensiökäämi 13 on edullisesti etsattu alun perin puhtaasta metallifoliosta 130. Puhdas metallifolio 130 on edullisesti kuparifolio, johon ei ole laminoitu erillistä muovikalvoa tukielementiksi. Kuvassa 2 näkyvät kuparifoliosta 130 etsaamalla valmistetut kupariset johtimet 131, 132 ja 134 sekä kytkentäpiste 133. Keksinnön tämän suoritusmuodon mukaisessa valmistusprosessissa kuparifolio toimii valmistusprosessin alkuvaiheissa painoprosessien vaatimana tukielementtinä, joten erillistä muovista tukikalvoa kuparifolion lisäksi ei valmistusprosessin alussa tarvita. Kuparifolion 130 paksuus on edullisesti luokkaa 35 pm.Figure 2 is an exemplary top view of a spiral-like primary coil 13 of an induction charger according to a first embodiment of the invention. For the sake of clarity, not all layers of material fabricated or laminated above the primary winding 13 of the invention are shown in Figure 2. The spiral-like primary coil 13 of the induction charger according to the first embodiment of the invention is preferably etched from an initially pure metal foil 130. The pure metal foil 130 is preferably a copper foil which is not laminated to a separate plastic film as a support element. Figure 2 shows copper wires 131, 132 and 134 etched from copper foil 130 and a coupling point 133. In the manufacturing process of this embodiment, copper foil serves as a support element for printing processes in the early stages of the manufacturing process. The copper foil 130 preferably has a thickness of the order of 35 µm.

Tässä suoritusmuodossa puhtaan kuparifolion 130 ensimmäiselle pinnalle, yläpinnalle, on ensimmäisessä työvaiheessa painettu eristävästä materiaalista silta 15, joka ulottuu ensiökäämin 13 johdinkierrosten 134 ylitse. Eristävästä materiaalista valmistetun sillan 15 päälle on seuraavassa vaiheessa painettu johtavasta materiaalista johdin 16, jolla yhdistetään spiraalimaisen ensiökäämin 13 sisempi pää 133 kuparijohtimen 132 ensimmäiseen päähän. Painettu johdin 16 voidaan edullisesti valmistaa esimerkiksi hopeapastapainannalla. Johdin 132 on toisesta päästään kytketty keksinnön mukaisen induktiolaturin elektroniikkapiireihin.In this embodiment, the first surface, the upper surface, of the pure copper foil 130 is imprinted, in the first step, with a bridge 15 of insulating material extending over the conductor turns 134 of the primary winding 13. In the next step, a conductive material conductor 16 is connected over the bridge 15 made of insulating material to connect the inner end 133 of the helical primary winding 13 to the first end of the copper conductor 132. The printed conductor 16 can advantageously be manufactured, for example, by silver paste printing. At one end, the conductor 132 is connected to the electronic circuits of the induction charger according to the invention.

Johtimen 16 valmistuksen jälkeen keksinnön eräässä edullisessa suoritusmuodossa johtimen 16 ja puhtaan kuparikaivon 130 ensimmäisen pinnan päälle on painettu eristekerros (ei esitetty kuvassa 2). Eristekerroksen päälle on edelleen edullisesti painettu graafisia elementtejä (ei esitetty kuvassa 2), joita hyödynnetään induktiolaturin käytössä (ei esitetty kuvassa 2). Graafisten elementtien päälle on kuumaliimalla kiinnitetty pintakalvo (ei esitetty kuvassa 2), joka on edullisesti ainakin osittain läpikuultavaa. Pintakalvo voi edullisesti olla paloluokiteltua kalvoa, kuten esimerkiksi UL 94 VO -luokan täyttävää kalvoa.Following the manufacture of the conductor 16, in a preferred embodiment of the invention, an insulating layer (not shown in Figure 2) is printed over the first surface of the conductor 16 and the pure copper well 130. The insulating layer is further preferably printed with graphic elements (not shown in Figure 2) which are utilized in the use of an induction charger (not shown in Figure 2). The graphic elements are provided with a hot film (not shown in Figure 2) attached to the surface, which is preferably at least partially translucent. Preferably, the topsheet may be a fire rated film, such as a UL 94 VO grade film.

Eräässä toisessa keksinnön edullisessa suoritusmuodossa graafiset elementit on painettu suoraan johtimen 16 ja kuparifolion 130 ensimmäisen pinnan päälle.In another preferred embodiment of the invention, the graphic elements are printed directly over the conductor 16 and the first surface of the copper foil 130.

Molemmissa suoritusmuodoissa graafiset elementit on voitu painaa joko spot-väreillä tai monivärirasteripainatuksena.In both embodiments, the graphic elements may have been printed with either spot colors or multicolor screen printing.

Kun pintakalvo on kuumaliimattu kiinni kuparifolioon, voidaan ensiökäämin 13 johdinkierroksien 134 ja johtimien 131 ja 132 etsaus suorittaa kuparikaivon 130 puhtaalta toiselta pinnalta, alapinnalta. Etsauksen jälkeen ensiökäämin 13 johdin-kierrokset 134 ja johtimet 131 ja 132 ovat valmiita.Once the surface film is hot-glued onto the copper foil, etching of the conductor turns 134 of the primary winding 13 and the conductors 131 and 132 may be performed from the clean, lower surface of the copper well 130. After etching, the conductor turns 134 of the primary winding 13 and the conductors 131 and 132 are complete.

Kun ensiökäämi 13 ja johtimet 131 ja 132 on etsattu, on ainakin ensiökäämin 13 alle kuumaliimattu ferriittilaminaatti 14 siten, että ferriittilaminaatin tukikalvo on kohden kuparifoliosta 130 etsattuja kupariosia. Ferriittilaminaatilla 14 muokataan ensiökäämissä 13 kulkevan virran aikaansaamaa magneettikenttää siten, että ensiökäämin 13 alapuolelle syntyvästä magneettivuosta 17 pääosa ohjautuu ensiökäämin 13 yläpuolelle.When the primary coil 13 and the conductors 131 and 132 are etched, at least under the primary coil 13 is a hot-glued ferrite laminate 14 such that the support film of the ferrite laminate is perched on copper foil 130. With the ferrite laminate 14, the magnetic field generated by the current flowing in the primary winding 13 is modified such that the bulk of the magnetic flux 17 generated below the primary winding 13 is guided above the primary winding 13.

Ferriittilaminaatin 14 alapinnalla on edullisesti liimaa, jolla keksinnön mukainen valmis induktiolaturikalvo kiinnitetään pöytäpintaan. Keksinnön mukaisen induk-tiolaturikalvon kiinnittämiseksi, pöytäpintaa ei tarvitse työstää millään tavoin. Pöydän pinta voi olla puuta tai metallia.The lower surface of the ferrite laminate 14 preferably has an adhesive for attaching the finished induction charger film of the invention to the table surface. In order to adhere the induction charger film according to the invention, the table surface need not be machined in any way. The surface of the table may be wood or metal.

Kuvassa 3a on esitetty kuvan 2 mukaisen induktiolaturikalvon 100a poikkileik-kausrakenne lähellä ensiökäämin 13 ulomman pään ja kuparijohtimen 132 yhtymäkohtaa. Kuvassa 3a ylimpänä on esitetty pintakalvo 19, joka on edullisesti paloluokiteltua materiaalia. Pintakalvon 19 paksuus on edullisesti luokkaa 25 pm. Pintakalvo voi olla esimerkiksi PET-kalvoa (polyeteenitereftalaatti). Pintakalvo 19 on kiinnitetty kuumaliimakalvolla 17a (hotmelt-liima) graafiset elementit sisältävän painetun kerroksen 18 päälle. Kuumaliimakalvon 17a paksuus on edullisesti luokkaa 75 pm.Figure 3a shows a cross-sectional structure of the induction charger film 100a of Figure 2 near the junction of the outer end of the primary winding 13 and the copper conductor 132. 3a is a top view of a surface film 19, preferably of fire-classified material. The thickness of the surface film 19 is preferably of the order of 25 µm. The surface film may be, for example, PET film (polyethylene terephthalate). The surface film 19 is affixed by a hot adhesive film 17a (hotmelt adhesive) over a printed layer 18 containing graphic elements. The thickness of the hot-melt adhesive film 17a is preferably of the order of 75 µm.

Graafiset elementit sisältävän painetun kerroksen 18 paksuus on edullisesti luokkaa 30 pm.The thickness of the printed layer 18 containing the graphic elements is preferably in the order of 30 µm.

Hopeapastalla valmistettu johdin, joka yhdistää kytkentäpisteen 133 (ei esitetty kuvassa 3a) johtimeen 132, on esitetty viitteellä 16. Johtimen 16 paksuus on edullisesti luokkaa 15 pm.A conductor made of silver paste connecting the coupling point 133 (not shown in Figure 3a) to conductor 132 is shown at 16. Preferably, the conductor 16 has a thickness of 15 µm.

Painetun johtimen 16 alla on 30 pm paksu painettu eristekerros, silta 15.Below the printed conductor 16 is a 30 µm thick insulated layer, bridge 15.

Viitteellä 134 on esitetty spiraalimaisen ensiökäämin 13 neljän uloimman kierroksen johtimien poikkileikkauksia. Viite 132 esittää ensiökäämin 13 ulompaan päähän tulevaa kuparijohdinta. Kuparijohtimien 134 ja 132 paksuus on edullisesti luokkaa 35 pm.Reference 134 illustrates cross-sections of conductors of the four outermost turns of a spiral primary winding 13. Reference 132 illustrates a copper conductor extending to the outer end of the primary winding 13. The thickness of the copper conductors 134 and 132 is preferably of the order of 35 µm.

Viitteellä 17b on esitetty ensiökäämin 13 toisella pinnalla, alapinnalla, olevaa kuumaliimakalvoa, jonka paksuus on luokkaa 75 pm. Kuumaliimakalvolla 17b etsatut kuparijohtimet sisältävä kalvo kiinnitetään ferriittilaminaatin tukikalvoon 14a.Reference 17b discloses a hot-melt adhesive film of the order of 75 µm on another surface, lower surface, of the primary winding 13. The film containing the copper conductors etched with the hot-melt adhesive film 17b is attached to the support film 14a of the ferrite laminate.

Kuumaliimakalvon 17b alapuolella on ferriittilaminaatti 14, jonka tukikalvo 14a on kuumaliimakalvoa 17b vasten. Tukikalvo 14a on edullisesti PET-kalvo. Sen paksuus on luokkaa 25 pm. Ferriittikalvon 14 paksuus on edullisesti luokkaa 300 pm. Ferriittikalvon 14 alapinnalla on edullisesti paineherkkä liimakalvo 17c. Liimakal-volla 17c keksinnön mukainen induktiolaturikalvo on järjestetty kiinnitettäväksi pöytäpintaan. Liimakalvon 17c paksuus on luokkaa 50 pm.Below the hotmelt adhesive film 17b is a ferrite laminate 14 with a supporting film 14a facing the hotmelt adhesive film 17b. The support film 14a is preferably a PET film. Its thickness is in the order of 25 pm. The thickness of the ferrite film 14 is preferably of the order of 300 µm. The lower surface of the ferrite film 14 preferably has a pressure sensitive adhesive film 17c. Adhesive film 17c An induction charger film according to the invention is arranged to be fixed to a table surface. The adhesive film 17c has a thickness of the order of 50 µm.

Kuvassa 3b on esitetty keksinnön mukaisen induktiolaturikalvon toisen suoritusmuodon 100b mukainen poikkileikkausrakenne lähellä ensiökäämin 13 ulomman pään ja johtimen 132 yhtymäkohtaa. Kuvassa 3b ylimpänä on esitetty pintakalvo 19, joka on edullisesti paloluokiteltua materiaalia. Pintakalvon 19 paksuus on edullisesti luokkaa 25 pm. Pintakalvo voi olla esimerkiksi PET-kalvoa (poly-eteenitereftalaatti).Fig. 3b shows a cross-sectional structure according to another embodiment 100b of the induction charger membrane according to the invention, near the junction of the outer end of the primary winding 13 and the conductor 132. 3b is a top view of a surface film 19, which is preferably of fire-classified material. The thickness of the surface film 19 is preferably of the order of 25 µm. The surface film may be, for example, PET film (polyethylene terephthalate).

Pintakalvon 19 alapinnalle, on painettu induktiolaturikalvon graafiset elementit, kerros 18. Graafiset elementit sisältävän painetun kerroksen 18 paksuus on edullisesti luokkaa 30 pm.On the underside of the surface film 19, the graphic elements of the induction charger film, layer 18, are printed. The thickness of the printed layer 18 containing the graphic elements is preferably of the order of 30 µm.

Pintakalvo 19 ja graafiset elementit sisältävä kerros 18 on kiinnitetty kuumaliimakalvolla 17d kuparilaminaatin 135 tukikalvoon 130a. Kuumaliimakalvon 17d paksuus on edullisesti luokkaa 75 pm.The topsheet 19 and the layer 18 containing graphic elements are bonded to the support film 130a of the copper laminate 135 by a hot-melt adhesive film 17d. The hot melt adhesive film 17d preferably has a thickness of the order of 75 µm.

Kuparilaminaatin 135 tukikalvo 130a on edullisesti polykarbonaattia (PC-kalvo), jonka paksuus on luokkaa 75 pm. Kuparilaminaatin 135 tukikalvo 130a on liimattu kuparifolioon 130 Iilmakerroksella 130b, jonka paksuus on luokkaa 10 pm.Copper laminate 135 support film 130a is preferably polycarbonate (PC film) having a thickness of about 75 µm. The support film 130a of the copper laminate 135 is glued to the copper foil 130 by an air layer 130b having a thickness of the order of 10 µm.

Tässä edullisessa suoritusmuodossa ensiökäämin 13 johdinkierroksien 134 ja ku-parijohtimien 131 ja 132 etsaus on tehty pintakalvorakenteen ja kuparilaminaatin 135 yhteenliittämisen jälkeen. Etsaus on tehty kuparifolion 130 toiselta pinnalta, alapinnalta. Ensiökäämin johtimien 134 ja kuparijohtimen 132 paksuus on edullisesti luokkaa 35 pm.In this preferred embodiment, etching of the conductor turns 134 of the primary winding 13 and the copper pair conductors 131 and 132 is made after the surface film structure and the copper laminate 135 are joined. The etching is made on the other surface, the underside, of copper foil 130. Preferably, the thickness of the primary winding conductors 134 and the copper conductor 132 is in the order of 35 µm.

Etsattujen ensiökäämin 13 johdinkierroksien 134 päällä on eristävästä materiaalista painettu silta 15.On the conductor turns 134 of the etched primary winding 13 there is a printed bridge 15 made of insulating material.

Sillan 15 päälle on painettu johtavasta materiaalista johdin 16, joka yhdistää ensiökäämin 13 sisemmän pään (ei esitetty kuvassa 3b) kuparijohtimeen 132. Johdin 16 on edullisesti valmistettu hopeapastasta. Painetun johtimen 16 paksuus on edullisesti luokkaa 15 pm.On the bridge 15 is printed a conductor 16 of conductive material which connects the inner end (not shown in Figure 3b) of the primary winding 13 to the copper conductor 132. The conductor 16 is preferably made of silver paste. The thickness of the printed conductor 16 is preferably of the order of 15 µm.

Viitteellä 17e on esitetty ensiökäämin 13 toisen pinnan puolella, alapinnalla, olevaa kuumaliimakalvoa, jonka paksuus on luokkaa 75 pm. Kuumaliimakalvolla 17e kiinnitetään etsatut johtimet sisältävä kalvo ferriittilaminaattiin.Reference 17e discloses a hot melt adhesive film of the order of 75 µm on the underside of the second surface of the primary winding 13. The hot adhesive film 17e is applied to the ferrite laminate containing the etched conductors.

Kuumaliimakalvon 17e alapuolella on ferriittilaminaatti, jonka tukikalvo 14a on kuumaliimakalvoa 17e vasten. Tukikalvo 14a on edullisesti PET-kalvo. Sen paksuus on luokkaa 25 pm. Ferriittikalvon 14 paksuus on edullisesti luokkaa 300 pm. Ferriittikalvon 14 alapinnalla on edullisesti paineherkkä liimakalvo 17c. Liimakal-volla 17c keksinnön mukainen induktiolaturikalvo on järjestetty kiinnitettäväksi pöytäpintaan. Liimakalvon 17c paksuus on luokkaa 50 pm.Below the hotmelt adhesive film 17e is a ferrite laminate whose support film 14a is against the hotmelt adhesive film 17e. The support film 14a is preferably a PET film. Its thickness is in the order of 25 pm. The thickness of the ferrite film 14 is preferably of the order of 300 µm. The lower surface of the ferrite film 14 preferably has a pressure sensitive adhesive film 17c. Adhesive film 17c An induction charger film according to the invention is arranged to be fixed to a table surface. The adhesive film 17c has a thickness of the order of 50 µm.

Kuva 4a esittää esimerkinomaisena vuokaaviona keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaisen joustavan induktiolaturikalvon 100a valmistusmenetelmän päävaiheita. Kuvan 4a vuokaavion selityksen yhteydessä käytetään selventävinä viitenumeroina kuvissa 3a tarkemmin esitettyjä viitenumerolta.Fig. 4a is an exemplary flowchart showing the main steps of the process of making a flexible induction charger film 100a according to a first embodiment of the invention. In connection with the description of the flowchart of Fig. 4a, the reference numerals detailed in Figs. 3a are used as explanatory references.

Joustavan induktiolaturikalvon 100a varsinaisia valmistusvaiheita edeltää vaihe 400. Vaiheessa 400 on valmiina puhdas metallifolio 130, joka on edullisesti kupa-rifolio.The actual manufacturing steps of the flexible induction charger film 100a are preceded by step 400. In step 400, a pure metal foil 130 is prepared, which is preferably a copper foil.

Kuparifolion 130 paksuus on edullisesti luokkaa 35 pm. Kuparifolio 130 on pakattu kelalle, jota voidaan käyttää rullalta rullalle -painokoneessa. Kuparifoliolla 130 on kaksi pintaa, joita jäljempänä kutsutaan ensimmäiseksi pinnaksi ja toiseksi pinnaksi. Kuvan 3a mukaisessa esimerkinomaisessa rakenteessa ensimmäistä pintaa voidaan kutsua myös kuparifolion 130 yläpinnaksi ja toista pintaa sen alapinnaksi.The copper foil 130 preferably has a thickness of the order of 35 µm. The copper foil 130 is packed on a reel that can be used in a roll-to-roll printing machine. Copper foil 130 has two surfaces, hereinafter referred to as the first surface and the second surface. In the exemplary structure of Fig. 3a, the first surface may also be referred to as the upper surface of the copper foil 130 and the second surface as its lower surface.

Vaiheessa 410 kuparifolion 130 ensimmäiselle pinnalle (yläpinta kuvassa 3a) painetaan, tulostetaan tai kasvatetaan ensimmäinen kuvioitu eristekerros, jota hyödynnetään ainakin siltana 15. Eristekerroksen paksuus voi olla edullisesti luokkaa 30 pm.In step 410, a first textured dielectric layer is applied to the first surface of copper foil 130 (upper surface in Figure 3a), which is utilized at least as a bridge 15. The dielectric layer may preferably have a thickness of about 30 µm.

Vaiheessa 411 painetaan sillan 15 päälle johdin 16, joka voi olla esimerkiksi ho-peapastaa tai -mustetta. Johtimen 16 paksuus voi olla edullisesti luokkaa 15 pm.In step 411, a conductor 16 is pressed over the bridge 15, which may be, for example, a silver paste or ink. The thickness of the conductor 16 may preferably be in the order of 15 µm.

Johtimen 16 painamisen jälkeen tarkistusvaiheessa 412 päätetään, painetaanko uusia eristekerroksia. Jos päätös on ”Kyllä” valmistusprosessissa palataan vaiheeseen 410, jossa painetaan uusi kuvioitu eristekerros kuparifolion 130 ensimmäiselle pinnalle. Eräässä keksinnön edullisessa suoritusmuodossa tämän eriste-kerroksen päälle voidaan edullisesti painaa myös uusi kuvioitu johdekerros. Tätä prosessiluuppia 410-412 toistetaan niin kauan, että tarkistusvaihe 412 tuottaa päätöksen ”Ei”, jolloin valmistusprosessi etenee aiheeseen 413.After the conductor 16 has been pressed, the verification step 412 decides whether to press the new insulating layers. If the decision is "Yes" in the manufacturing process, we return to step 410, where a new textured dielectric layer is printed on the first surface of the copper foil 130. In a preferred embodiment of the invention, a new textured conductive layer can also advantageously be printed over this insulating layer. This process loop 410-412 is repeated until check step 412 produces a "No" decision, whereupon the manufacturing process proceeds to subject 413.

Vaiheessa 413 induktiolaturikalvoon sisältyvät graafiset elementit, kuten kuviot ja/tai tekstit, painetaan kuparifolion 130 ensimmäisen pinnan puolelle. Painamisessa voidaan hyödyntää esimerkiksi spot-värejä tai monivärirasteripainatusta. Edeltävistä vaiheista riippuu se, painetaanko graafiset elementit eristekalvolle vai puhtaan kuparifolion 130 ensimmäiselle pinnalle. Painetun graafisen kerroksen paksuus on edullisesti luokkaa 30 pm.In step 413, graphic elements such as patterns and / or texts included in the induction charger film are printed on the first surface side of the copper foil 130. For example, spot colors or multicolor screen printing can be used. The above steps depend on whether the graphic elements are printed on the insulating film or on the first surface of the pure copper foil 130. The thickness of the printed graphic layer is preferably of the order of 30 µm.

Vaiheessa 414 pintakalvo 19 kiinnitetään kuumaliimakerroksella 17a painetut graafiset elementit sisältävään kuparifolioon 130. Pintakalvo 19 toimii myöhemmissä prosessivaiheissa myös kuparifolion 130 tukikalvona.In step 414, the topsheet 19 is adhered to the copper foil 130 containing the printed graphic elements by the hot glue layer 17a. The topsheet 19 also serves as a backing foil for the copper foil 130 in subsequent process steps.

Kun pintakalvo 19 on kiinnitetty keksinnön mukaisen induktiokalvon 100a kupari-folion 130 ensimmäiselle pinnalle, voidaan kuparifolion 130 vielä yhtenäiselle toiselle pinnalle valmistaa etsaamalla kupariset ensiökäämin 13 johdinkierrokset 134 sekä johtimet 131 ja 132 vaiheessa 420.Once the topsheet 19 is attached to the first surface of the copper foil 130 of the induction film 100a of the invention, the copper foil 130 may be fabricated by etching the copper wires 134 and the wires 131 and 132 in step 420.

Vaiheessa 421 etsattujen kuparisten johtimien päälle painetaan kuumaliimakerros 17b.In step 421, a hot glue layer 17b is pressed over the etched copper conductors.

Vaiheessa 422 kuumaliimakerrokseen 17b kiinnitetään ferriittilaminaatti 14, jonka paksuus on luokkaa 300 pm. Ferriittilaminaatti kiinnittyy tukikalvosta 14a kuumaliimakerrokseen 17b.In step 422, a ferrite laminate 14 having a thickness of about 300 µm is applied to the hot glue layer 17b. The ferrite laminate adheres from the support film 14a to the hot glue layer 17b.

Vaihe 423 on optionaalinen. Tässä vaiheessa ferriittikalvon 14 ulkopinnalle voidaan painaa liimakerros 17c. Liimakerroksen 17c painamisen jälkeen keksinnön mukainen induktiolaturikalvo 100a on valmis, vaihe 430. Liimakerroksen 17c avulla valmis induktiolaturikalvo 100a voidaan kiinnittää esimerkiksi pöytäpintaan. Pöytäpinnan materiaali voi olla puuta, muovia tai metallia.Step 423 is optional. At this point, an adhesive layer 17c may be printed on the outer surface of the ferrite film 14. After printing the adhesive layer 17c, the induction charger film 100a according to the invention is finished, step 430. By means of the adhesive layer 17c, the finished induction charger film 100a can be affixed, for example, to a table surface. The table top material may be wood, plastic or metal.

Kuva 4b esittää esimerkinomaisena vuokaaviona keksinnön toisen suoritusmuodon mukaisen joustavan induktiolaturikalvon 100b valmistusmenetelmän päävaiheita. Kuvan 4b vuokaavion selityksen yhteydessä käytetään selventävinä viitenumeroina kuvissa 3b tarkemmin esitettyjä viitenumerolta.Fig. 4b is an exemplary flowchart showing the main steps of a method of manufacturing a flexible induction charger film 100b according to another embodiment of the invention. In the description of the flow chart of Fig. 4b, the reference numerals shown in more detail in Figs.

Joustavan induktiolaturikalvon toisen edullisen suoritusmuodon 100b varsinaisia valmistusvaiheita edeltää vaihe 440. Vaiheessa 440 ovat käyttövalmiina pintakal-vo 19 ja kuparilaminaatti 135, joka käsittää edullisesti kuparifolion 130, liimakerroksen 130b kuparifolion 130 ensimmäisellä pinnalla, yläpinnalla, sekä liimaker-rokseen kiinnittyneen muovisen tukikalvon 130a. Tukikalvo 130a voi olla esimerkiksi polykarbonaattia.The actual manufacturing steps of the second preferred embodiment of the flexible induction charger film 100b are preceded by step 440. In step 440, the topsheet 19 and copper laminate 135, preferably comprising a copper foil 130, an adhesive layer 130b on a first surface, a The support film 130a may be, for example, polycarbonate.

Kuparilaminaatin 135 kuparifolion 130 paksuus on myös tässä suoritusmuodossa edullisesti luokkaa 35 pm. Valmistuksessa käytettävä kuparilaminaatti 135 on pakattu kelalle, jota voidaan käyttää rullalta rullalle -painokoneessa. Kuparilaminaa-tilla 135 ja kuparifoliolla 130 on kaksi pintaa, joita jäljempänä kutsutaan ensimmäiseksi pinnaksi ja toiseksi pinnaksi. Kuvan 3b mukaisessa esimerkinomaisessa rakenteessa ensimmäistä pintaa voidaan kutsua myös yläpinnaksi ja toista pintaa alapinnaksi.The copper foil 130 of the copper laminate 135 also preferably has a thickness of 35 µm in this embodiment. The copper laminate 135 used in the manufacture is packaged on a reel that can be used in a roll-to-roll printing machine. Copper laminate 135 and copper foil 130 have two surfaces, hereinafter referred to as the first surface and the second surface. In the exemplary structure of Fig. 3b, the first surface can also be called the upper surface and the second surface the lower surface.

Vaiheessa 450 pintakalvon 19 alapinnalle, joka valmiissa induktiolaturikalvossa 100b on kohden valmista ensiökäämiä, painetaan induktiolaturikalvoon 100b sisältyvät graafiset elementit kuten kuviot ja/tai tekstit. Painamisessa voidaan hyödyntää esimerkiksi spot-värejä tai monivärirasteripainatusta. Painetun graafiset elementit sisältävän kerroksen 18 paksuus on edullisesti luokkaa 30 pm.In step 450, graphic elements such as patterns and / or texts are printed on the underside of the surface film 19, which is toward the finished primary winding in the finished induction charger film 100b. For example, spot colors or multicolor screen printing can be used. The thickness of the printed layer 18 containing the graphic elements is preferably of the order of 30 µm.

Vaiheessa 451 painetaan kuumaliimakerros 17d graafiset elementit sisältävän kerroksen 18 päälle.In step 451, the hot glue layer 17d is imprinted on the layer 18 containing the graphic elements.

Vaiheessa 452 kuparilaminaatti 135 laminoidaan tukikalvostaan 130a kuumalii-makerroksen 17d avulla pintakalvoon 19.In step 452, copper laminate 135 is laminated from its support film 130a by means of a hot-melt laminate 17d to a surface film 19.

Kun pintakalvo 19 on kiinnitetty keksinnön toisen suoritusmuodon mukaisen in-duktiokalvon 100b kuparilaminaatin 135 ensimmäiselle pinnalle (yläpinnalle), voidaan kuparilaminaatin 135 kuparifolion 130 yhtenäiselle toiselle pinnalle valmistaa etsaamalla kupariset ensiökäämin 13 johdinkierrokset 134 sekä kupariset joh-timet 131 ja 132 vaiheessa 460.Once the topsheet 19 is attached to the first surface (top surface) of the copper laminate 135 of the induction film 100b of the second embodiment of the invention, the united second surface of the copper foil 130 of the copper laminate 135 may be fabricated by etching the copper wires 134 and 132.

Vaiheessa 461 tulostetaan tai kasvatetaan ensimmäinen kuvioitu eristekerros ainakin etsattujen ensiökäämin 13 johdinkierrosten 134 päälle. Painettua eristeker-rosta hyödynnetään edullisesti siltana 15. Eristekerroksen paksuus voi olla edullisesti luokkaa 30 pm.In step 461, a first patterned dielectric layer is printed or incremented over at least the threaded conductor turns 134 of the etched primary winding 13. The printed insulating layer is preferably utilized as a bridge 15. The thickness of the insulating layer may preferably be of the order of 30 µm.

Vaiheessa 462 painetaan sillan 15 päälle johdin 16, joka voi olla esimerkiksi ho-peapastaa tai -mustetta. Painetulla johtimella 16 yhdistetään ensiökäämin 13 sisemmän pään kytkentäpiste 133 kupariseen johtimeen 132. Painetun johtimen 16 paksuus on edullisesti luokkaa 15 pm.In step 462, a conductor 16 is pressed over the bridge 15, which may be, for example, a silver paste or ink. The printed conductor 16 connects the connection point 133 of the inner end of the primary coil 13 to the copper conductor 132. The thickness of the printed conductor 16 is preferably of the order of 15 µm.

Johtimen 16 painamisen jälkeen tarkistusvaiheessa 463 päätetään, painetaanko uusia eristekerroksia. Jos päätös on ”Kyllä” valmistusprosessissa palataan vaiheeseen 461, jossa painetaan ainakin uusi kuvioitu eristekerros. Eräässä keksinnön edullisessa suoritusmuodossa eristekerroksen päälle voidaan edullisesti painaa myös uusi kuvioitu johdekerros. Tätä prosessiluuppia 461-463 toistetaan niin kauan, että tarkistusvaihe 463 tuottaa päätöksen ”Ei”, jolloin valmistusprosessi etenee aiheeseen 464.After the conductor 16 has been pressed, the checking step 463 decides whether to press the new insulating layers. If the decision is "Yes" in the manufacturing process, we return to step 461, where at least a new patterned dielectric layer is printed. In a preferred embodiment of the invention, a new textured conductive layer may also preferably be imprinted on the insulating layer. This process loop 461-463 is repeated until check step 463 produces a "No" decision, whereupon the manufacturing process proceeds to topic 464.

Vaiheessa 464 painetaan kuumaliimakerros 17e etsattujen kuparisten johtimien päälle (alapinnalle). Kuumaliimakerroksen 17e paksuus on luokkaa 75 pm.In step 464, hot glue layer 17e is pressed over (etched) the etched copper conductors. The hot glue layer 17e has a thickness of the order of 75 µm.

Vaiheessa 465 kuumaliimakerrokseen 17b kiinnitetään ferriittilaminaatti 14, jonka paksuus on luokkaa 300 pm. Ferriittilaminaatti 14 kiinnittyy tukikalvostaan 14a kuumaliimakerrokseen 17b.In step 465, a ferrite laminate 14 having a thickness of about 300 µm is applied to the hot glue layer 17b. The ferrite laminate 14 adheres from its support film 14a to the hot glue layer 17b.

Vaihe 466 on optionaalinen. Tässä vaiheessa ferriittikalvon 14 ulkopinnalle voidaan edullisesti painaa liimakerros 17c. Liimakerroksen 17c painamisen jälkeen keksinnön mukainen induktiolaturikalvo 100b on valmis, vaihe 470. Liimakerroksen 17c avulla valmis induktiolaturikalvo 100b voidaan kiinnittää pöytäpintaan. Pöytäpinnan materiaali voi olla puuta, muovia tai metallia.Step 466 is optional. At this point, the adhesive layer 17c may be preferably printed on the outer surface of the ferrite film 14. After printing the adhesive layer 17c, the induction charger film 100b of the invention is finished, step 470. By means of the adhesive layer 17c, the finished induction charger film 100b can be attached to a table surface. The table top material may be wood, plastic or metal.

Keksinnön kolmannessa edullisessa suoritusmuodossa keksinnön mukainen in-duktiolaturikalvo integroidaan osaksi muovipuristettua 3D-rakenneosaa. Tässä suoritusmuodossa ei välttämättä tarvita liimakerrosta 17c, koska valmis induktiola-turikalvo kiinnittyy suoraan ruiskupuristusmuoviin. 3D-rakenneosa voi olla esimerkiksi kaareva.In a third preferred embodiment of the invention, the induction charger film of the invention is integrated as part of the plastic extruded 3D component. In this embodiment, the adhesive layer 17c is not necessarily required since the finished induction foil film is adhered directly to the injection molding plastic. For example, the 3D component may be curved.

Tämän suoritusmuodon mukaisella rakenteella voidaan edullisesti toteuttaa kuvassa 1 esitetty langattoman laitteen 2 tehon vastaanotinyksikkö 22.The structure of this embodiment can advantageously implement the power receiver unit 22 of the wireless device 2 shown in Figure 1.

Edellä kuvatussa keksinnön mukaisessa valmistusmenetelmässä voidaan taipuisa induktiolaturikalvo valmistaa rullalta rullalle -tekniikalla joko puhtaalle kuparifoliol-le tai kuparilaminaatille. Keksinnön mukaisella valmistusmenetelmällä vältytään tekniikan tason mukaisen induktiolaturin yhteydessä esiintyviltä ongelmilta.In the manufacturing process of the invention described above, the flexible induction charger film can be produced by roll-to-roll technology on either pure copper foil or copper laminate. The manufacturing method of the invention avoids the problems associated with the prior art induction charger.

Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että keksinnön mukaiseen joustavaan induktiola-turikalvoon 100a tai 100b voidaan painotekniikalla sisällyttää myös muita keloihin tai puolijohteisiin perustuvia optisia piirielementtejä. Keksinnön mukaiseen induk-tiolaturikalvoon voidaan siten myös valmistaa esimerkiksi erilaisia antenneja lyhyen matkan tiedonsiirtoa varten. Tällöin toisiokäämin sisältävässä laitteessa olevan antennijärjestelyn radio-osiin voidaan syöttää energiaa Qi-laturijärjestelyn en-siökäämi-tosiokäämijärjestelyn kautta. Tällöin langattomasta laitteesta voidaan siirtää tietoa induktiolaturikalvon kautta johonkin ulkoiseen tiedonsiirtoverkkoon.It will be apparent to one of ordinary skill in the art that other flexible circuit elements based on coils or semiconductors may also be incorporated into the flexible inductor film 100a or 100b according to the invention by printing technique. Thus, for example, various antennas for short-range data transmission may also be provided on the induction charger membrane of the invention. The radio components of the antenna arrangement in the secondary winding device can then be energized through the primary winding arrangement of the Qi charger arrangement. In this case, information can be transferred from the wireless device via an induction charger membrane to an external communication network.

Keksinnön mukaiseen induktiolaturikalvoon voidaan liittää (ns. bondata) pieniä erilliskomponentteja, jolloin standardinmukainen Qi-induktiolaturi voidaan integroida edullisesti kokonaisuudessaan keksinnön mukaiseen induktiolaturikalvoon.Small separate components (so-called bondata) can be incorporated into the induction charger membrane according to the invention, whereby the standard Qi induction charger can preferably be completely integrated into the induction charger membrane according to the invention.

Edellä on kuvattu eräitä keksinnön mukaisen joustavan induktiolaturin edullisia suoritusmuotoja sekä keksinnön mukaisen induktiolaturikalvon valmistusmenetelmän edullisia suoritusmuotoja. Keksintö ei rajoitu juuri kuvattuihin ratkaisuihin, vaan keksinnöllistä ajatusta voidaan soveltaa lukuisilla tavoilla patenttivaatimusten asettamissa rajoissa.Some of the preferred embodiments of the flexible induction charger according to the invention as well as preferred embodiments of the method of making the induction charger film according to the invention have been described above. The invention is not limited to the solutions just described, but the inventive idea can be applied in numerous ways within the scope of the claims.

Claims

An induction charger film (100a, 100b) comprising - a surface film (19) and - at least one spiral-like primary winding (13) of an induction charger (1) etched from copper foil (130), characterized in that the induction charger film further comprises printed induction charger elements (18). between the surface film (19) and the wiring (131-134) etched from the copper foil of the induction charger - passive circuit elements (16) and / or semiconductor circuit elements implemented by printed electronics of the induction charger (14) and - ferrite film (14) glued to the underside of

Induction charger film (100a) according to claim 1, characterized in that the conductor (16) connecting the inner end (133) of the induction charger primary to the electronics of the induction charger is imprinted on the upper surface of the primary winding with a printed insulating layer (15).

Induction charger film (100a) according to claim 2, characterized in that the electrical and / or optical circuit elements of the induction charger film (100a) are printed on a patterned insulating layer (15) printed on the upper side of the primary winding.

Induction charger film (100a) according to claim 2 or 3, characterized in that the graphic elements (18) of the induction charger are printed on a patterned insulation layer (15) printed above the primary winding (13).

Induction charger diaphragm (100a) according to Claim 4, characterized in that the primary coil (13) etched from the metal foil (130) of the induction charger (1) and the conductors (131, 132) connecting it to the electronics are attached to the lower surface of the surface film (19).

Induction charger film (100a) according to claim 2, characterized in that a ferrite laminate (14) is glued on one side of the primary winding (13) and is arranged to direct the magnetic flux generated on the other side of the primary winding (13) to the upper side of the primary winding (13). 17) to confirm.

Induction charger film (100b) according to claim 1, characterized in that the conductor (16) connecting the inner end (133) of the primary coil (13) of the induction charger (1) is printed on a patterned insulating layer (15) printed on one side of the primary coil (13). .

Induction charger film (100b) according to claim 7, characterized in that the electrical and / or optical circuit elements of the induction charger film (100b) are printed on the lower surface side of the primary winding on a printed insulating layer (15).

An induction charger film (100b) according to claim 7 or 8, characterized in that a ferrite laminate (14) is arranged on top of the circuit elements on one side of the primary winding (13) arranged to direct the magnetic flux generated on the lower surface side of the primary winding (13) (17).

Induction charger film according to Claim 6 or 9, characterized in that the ferrite laminate (14) has an adhesive (17c) on the outer surface thereof, on which the induction charger film (100a, 100b) is arranged to be fixed to the table surface.

An induction charger film (100a, 100b) according to claim 1, characterized in that the surface film (19) is fire rated.

Induction charger film (100b) according to claim 1 or 11, characterized in that the graphic elements of the induction charger are printed on the underside of the surface film (19).

Induction charger film (100a, 100b) according to claim 10, characterized in that the induction charger film is planar.

An induction charger film (100a, 100b) according to claim 6 or 9, characterized in that the induction charger film (100a, 100b) is arranged to be placed as a curved surface inside the injection molding body.

Induction charger film (100a, 100b) according to claim 6, 9 or 14, characterized in that the induction charger film also comprises electronic communication circuits.

A receiver film for a wireless device (2) comprising: - a surface film glued to a first surface of a secondary coil (23) and a secondary coil (23) etched from a copper foil, characterized in that the receiver film further comprises: - a power receiver (22). conductor and / or semiconductor circuit elements implemented by printed electronics - graphic elements of a power receiver printed on a first surface side of a secondary winding; and - a glued ferrite laminate on a secondary surface of a secondary winding.

17. A method of manufacturing an induction charger film (100a), wherein passive and active circuit elements of an induction charger are rolled from roll to roll by means of a manufacturing apparatus, characterized in that the process comprises: - inserting (410) a first patterned dielectric layer (15) ) at least one patterned layer (16) on the conductive material insulating layer (15) for manufacturing the induction charger wiring - inserting (413) graphic elements (18) on the first side of the copper foil - attaching (414) a surface film (19) on the graphic layer (18) (420) after attaching the surface film (19) to the metal film (130), the primary winding (13) and at least a portion of the wires (131, 132) of the induction charger (100a), and laminating (422) the ferrite film (14) below the induction charger primary (13).

The manufacturing method according to claim 17, characterized in that the layers of material are added by printing, printing or incrementing.