TW201541790A - 無線充電及通信板以及無線充電及通信裝置 - Google Patents

無線充電及通信板以及無線充電及通信裝置 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種無線充電及通信板，以及一種無線充電及通信裝置，該無線充電及通信板包括：一軟磁性層；一聚合材料層，其配置在該軟磁性層之一表面及另一表面上且比該軟磁性層之一暴露部分延伸得更長；及一線圈圖案，其配置在該聚合材料層上。

Description

無線充電及通信板以及無線充電及通信裝置
本發明之實施例係關於一種無線充電及通信板以及一種無線充電及通信裝置。
作為射頻標籤識別(radio frequency tag identification；RFID)技術中之一者，近場通信(near field communication；NFC)為使用13.56MHz之頻帶的智慧卡型無接觸式通信技術。作為無線充電技術，無線電力轉換(wireless power conversion；WPC)為一種用於在沒有電接觸之情況下在短程處使用磁耦合對電池進行充電之無接觸式充電技術。
NFC為受到注意的下一代近場通信技術，因為NFC以低電力致能短程處之電裝置之間的無線通信且歸因於短通信範圍及低價格而具有相對優良的安全性。此外，有利的是NFC與智慧卡相比具有雙向特性及大儲存記憶體空間，且可適用服務範圍廣泛。又，有利的是WPC可應用於關於電池充電之各種領域，因為WPC致能在沒有電接觸之情況下經由磁耦合之電池充電。
NFC或WPC系統中所使用之天線包括具有固定面積之線圈且其自讀取器接收用於操作微晶片所必需之能量。磁場藉由自初級線圈產生之交流電能量形成，使得可廢棄穿過天線之線圈之電流，且電壓藉由天線之電感產生。該電壓用作用於資料傳輸之電力且用於對電池進行充電。
隨著智慧型終端普遍地得到廣泛使用，增加了對能夠提供NFC與WPC兩者之裝置的需要。因此，需要開發在資料通信時具有高充電效率及足夠長之辨識距離的裝置。
本發明之實施例之一態樣提供一種致能無線電力轉換(WPC)及近場通信(NFC)之無線充電及通信板。
此外，本發明之實施例之另一態樣提供一種無線充電及通信板，其經組態以使得軟磁性層之暴露於大氣之一部分經最小化以致外來雜質至外部的流入可最小化，且該軟磁性層經安置為以規則間隔環繞引線框，使得即使安置有引線框，仍可克服充電時之傳輸效率降低及資料通信時之辨識距離降低的問題。
此外，本發明之實施例之進一步態樣提供一種無線充電及通信板，軟磁性層經添加至該板以使得充電時之傳輸效率可經調整或改良，且資料通信時之辨識距離可經調整，且提供一種包括該無線充電及通信板之無線充電及通信裝置。
根據本發明之實施例之一態樣，一種無線充電及通信板可包括：軟磁性層；聚合材料層，其配置在該軟磁性層之一表面及另一表面上且比該軟磁性層之暴露部分延伸得更長；及線圈圖案，其配置在該聚合材料層上。
該聚合材料層可包括配置在該軟磁性層之一個表面上之第一聚合材料層及配置在該軟磁性層之另一表面上之第二聚合材料層。
該無線充電及通信板可進一步包括意欲用於連接第一聚合材料層及第二聚合材料層以及環繞軟磁性層之經暴露部分的聚合材料連接器。
聚合材料層可含有聚乙烯、聚丙烯酸、聚醯亞胺、聚醯胺及聚胺基甲酸脂中之任一種材料。
無線充電及通信板可進一步包括意欲用於將聚合材料層黏附至軟磁性層之黏接層。
無線充電及通信板可進一步包括穿過軟磁性層及聚合材料層之處理孔。
軟磁性層可包括：第一軟磁性層；及第二軟磁性層，其在配 置有該第一軟磁性層之同一平面上配置在該第一軟磁性層之周邊部分處。
該第一軟磁性層及該第二軟磁性層可由不同材料製成。
該線圈圖案可包括：配置在該聚合材料層上之對應於該第一軟磁性層之區域中之第一線圈圖案；及配置在該聚合材料層上之對應於該第二軟磁性層之區域中之第二線圈圖案。
該無線充電及通信板可進一步包括連接至線圈圖案之引線框。
該第二軟磁性層可經配置為以規則間隔環繞該引線框。
該軟磁性層可使用非晶合金、晶體合金、非晶合金帶、奈米晶體帶及矽鋼板中之任一者製成。
該軟磁性層可由鐵氧體材料製成且可以丸粒形式、板形式、帶形式、箔形式或薄膜形式形成。
該軟磁性層可含有Fe、Ni、Co、Mn、Al、Zn、Cu、Ba、Ti、Sn、Sr、P、B、N、C、W、Cr、Bi、Li、Y及Cd中之至少一者。
該聚合材料層可為黑色薄膜。
該無線充電及通信板可進一步包括自線圈圖案輻射熱量之殼體。
根據本發明之實施例之另一態樣，無線充電及通信裝置可包括如上文所描述般組態的無線充電及通信板。
100‧‧‧接收器
110‧‧‧基板
115‧‧‧對準標記
116‧‧‧對準標記
120‧‧‧接收線圈圖案
130‧‧‧接收線圈圖案
135‧‧‧黏接層
140‧‧‧引線框
220‧‧‧軟磁性層
230‧‧‧軟磁性層
310‧‧‧聚合材料層
311‧‧‧處理孔
312‧‧‧聚合材料層
313‧‧‧聚合材料連接器
315‧‧‧黏接層
400‧‧‧殼體
500‧‧‧傳輸器
520‧‧‧傳輸線圈圖案
530‧‧‧傳輸線圈圖案
535‧‧‧黏接層
550‧‧‧軟磁性層
600‧‧‧殼體
包括隨附圖式以提供對本發明之進一步理解，且隨附圖式併入於本說明書中且構成本說明書之一部分。圖式說明本發明之例示性實施例，且連同描述一起用於解釋本發明之原理。在圖式中：圖1為根據本發明之一個實施例之無線充電及通信裝置之橫截面圖；圖2為根據本發明之一個實施例之無線充電及通信板之橫截面圖；圖3為根據本發明之另一實施例之無線充電及通信板之橫截面圖；圖4及圖5為根據本發明之另一實施例之無線充電及通信板之橫截面圖； 圖6為說明根據本發明之一個實施例之線圈圖案之俯視圖；圖7為說明根據本發明之一個實施例之軟磁性層之俯視圖；圖8為說明根據本發明之一個實施例之聚合材料層之俯視圖；圖9及圖10為根據本發明之又一實施例之無線充電及通信板之橫截面圖；圖11至圖13為經說明用於解釋根據本發明之一個實施例之無線充電及通信板之傳輸效率及辨識距離的視圖。
在下文中，將參照附隨圖式來描述一般熟習此項技術者可實施的本發明之實施例。提供說明書中之實施例及展示於圖式中之構造以作為本發明之較佳實施例，且應理解，可存在在申請時可取代的各種等效物及修改。另外，就本發明之較佳實施例之操作原理而論，當已知的一或多個功能似乎使本發明之標的不清楚時，可自本發明之描述省略該等功能。考慮到本發明之功能來定義下文之術語，且每一術語之含義應藉由判定本說明書之全部部分來解譯，且圖式的具有類似功能及操作之元件具有相同參考數字。如本文所用，除非上下文另有明確指示，否則單數形式同樣意欲包括複數形式。
圖1為根據本發明之一個實施例之無線充電及通信裝置之橫截面圖。
在下文將參照圖1來描述根據本發明之一個實施例之無線充電及通信裝置。
可包括根據本發明之本實施例之無線充電及通信裝置以用於無線電力轉換(WPC)及近場通信(NFC)。
如圖1中所說明，根據本發明之本實施例之無線充電及通信裝置可包括接收器100及傳輸器500。
接收器100及傳輸器500可致能無線電力轉換(WPC)及近場通信(NFC)。
接收器100可包括接收線圈圖案120、130，其中第一接收 線圈圖案120為用於無線電力轉換(WPC)之線圈圖案，且第二接收線圈圖案130為用於近場通信(NFC)之線圈圖案。
此外，傳輸器500可包括傳輸線圈圖案520、530，其中第一傳輸線圈圖案520為用於無線電力轉換(WPC)之線圈圖案，且第二傳輸線圈圖案530為用於近場通信(NFC)之線圈圖案。
第一傳輸線圈圖案520連接至電源(圖中未繪製)，且第一接收線圈圖案120連接至電路部件(圖中未繪製)。
該電源可為提供具有預定頻率之交流電之交流電電源。交流電藉由自電源(圖中未繪製)供應之電力流經第一傳輸線圈圖案520。
當交流電流經第一傳輸線圈圖案520時，該交流電亦藉由電磁感應經誘導至與該第一傳輸線圈圖案520間隔開之第一接收線圈圖案120。
經誘導至接收線圈圖案120之電流經傳輸至獨立電路部件(圖中未繪製)且隨後經整流。
同時，根據本發明之本實施例之傳輸器500可由傳輸襯墊組成，且接收器100可構成為用於應用了無線電力轉換之攜帶型終端、家用/個人電子產品、運輸構件及類似者之元件。應用了無線電力轉換之攜帶型終端、家用/個人電子產品、運輸構件及類似者可僅包括無線電力接收器，或可包括無線電力傳輸器與無線電力接收器兩者。
亦即，傳輸器500可充當讀取器，且接收器100可充當標記。
接收器100可包括無線充電及通信板以及其中收納該無線充電及通信板之殼體400。殼體400可將產生自線圈圖案120、130之熱量輻射至外部。
同時，該無線充電及通信板可包括：軟磁性層220、230；聚合材料層310、312，其安置在軟磁性層220、230之一表面及另一表面上且比軟磁性層220、230之暴露部分延伸得更長；線圈圖案120、130；以及處理孔311，其穿過該無線充電及通信板且用於執行對準。
此外，聚合材料層310、312可包括配置在軟磁性層220、 230之一個表面上之第一聚合材料層310及配置在軟磁性層220、230之另一表面上之第二聚合材料層321。
此時，聚合材料層310、312可使用黑色薄膜製成。聚合材料層310、312可經由黏接層315黏附至軟磁性層220、230。聚合材料層310、312可含有聚乙烯、聚丙烯酸、聚醯亞胺、聚醯胺及聚胺基甲酸脂中之任一種材料。
同時，軟磁性層220、230可經組態以使得在配置有第一軟磁性層220及第二軟磁性層230之同一平面上，第二軟磁性層230配置在第一軟磁性層220周圍，更具體而言，第二軟磁性層230經安置為環繞第一軟磁性層220。
此外，線圈圖案120、130可包括配置在第二聚合材料層312上之對應於第一軟磁性層220之區域中之第一線圈圖案120，及配置在第二聚合材料層312上之對應於第二軟磁性層230之區域中之第二線圈圖案130。
傳輸器500可包括：軟磁性層550；經由黏接層535附接至軟磁性層550之傳輸線圈圖案520、530；以及殼體600。
因此，根據本發明之本實施例，可包括以下兩種組成：包括第一軟磁性層220及第一線圈圖案(120)且能夠致能無線電力轉換(WPC)的組成與包括第二軟磁性層230及第二線圈圖案130且能夠致能近場通信(NFC)的組成，且可提供WPC與NFC兩者。
同時，在另一實施例中，第一傳輸線圈圖案520可由用於近場通信(NFC)之線圈圖案組成，且第二傳輸線圈圖案530可由用於無線電力轉換(WPC)之線圈圖案組成。
圖2為根據本發明之一個實施例之無線充電及通信板之橫截面圖。
如圖2中所說明，根據本發明之一個實施例之無線充電及通信板可包括：軟磁性層220、230；聚合材料層310、312，其配置在軟磁性層220、230之一表面及另一表面上且比軟磁性層220、230之暴露部分延 伸得更長；以及線圈圖案120、130，其配置在聚合材料層310、312上。
此外，聚合材料層310、312可包括第一聚合材料層310及第二聚合材料層312；軟磁性層220、230可包括第一軟磁性層220及第二磁性層230；且線圈圖案120、130可包括第一線圈圖案120及第二線圈圖案130。
此外，聚合材料層310、312之延伸長度1及軟磁性材料層220、230之厚度h可經形成以具有以下等式1之關係。
[等式1]l=A×h
此時，l表示聚合材料層之延伸長度，h表示軟磁性層220、230之厚度，且A表示0.6至10之常數。當A之值低於0.6時，聚合材料層310、312可未充分環繞軟磁性層220、230，使得濕氣可穿透。當A之值超過10時，聚合材料層310、312可過度延伸以使得聚合材料層可由於外部衝擊而易於彎曲及損壞，或由於應添加獨立接收部件，厚度可能增加。
此外，第一軟磁性層220及第二軟磁性層230可由不同材料製成。舉例而言，第一軟磁性層220可用非晶帶製成，且第二軟磁性層230可由複合物、鐵氧體、Ni-Zn材料及Mn-Zn材料中之任一種材料製成。
當第一軟磁性層220用非晶帶製成時，可在100kHZ至200kHZ之操作頻率下實施高磁導率。當第二軟磁性層230由複合物、鐵氧體、Ni-Zn材料及Mn-Zn材料中之任一種材料製成時，可減少在通信期間產生之資料損失。
當軟磁性層120由鐵氧體材料製成時，軟磁性層可以各種形式實施，該等形式諸如丸粒形式、板形式、帶形式、箔形式、薄膜形式及類似者。此外，軟磁性層120可含有Fe、Ni、Co、Mn、Al、Zn、Cu、Ba、Ti、Sn、Sr、P、B、N、C、W、Cr、Bi、Li、Y及Cd中之至少一者。
線圈圖案120、130可包括配置在聚合材料層310上之對應於第一軟磁性層220之區域中之第一線圈圖案120，及配置在聚合材料層312上之對應於第二軟磁性層230之區域中之第二線圈圖案130。
此時，如圖2中所說明，線圈圖案120、130可經由黏接層135黏附至聚合材料層310。
圖3為根據本發明之另一實施例之無線充電及通信板之橫截面圖。
如圖3中所說明，根據本發明之本實施例之無線充電及通信板包括：軟磁性層220、230；聚合材料層310、312，其配置在軟磁性層220、230之一表面及另一表面上且比軟磁性層220、230之暴露部分延伸得更長；以及線圈圖案120、130，其配置在聚合材料層310、312上。
然而，在圖3之實施例中，無線充電及通信板進一步包括意欲用於連接第一聚合材料層310及第二聚合材料層312以及環繞軟磁性層220之經暴露部分的聚合材料連接器313。
因此，在圖3之實施例中，經暴露部分可係指藉由處理孔311暴露之末端，且環繞軟磁性層220之經暴露部分之聚合材料連接器313可阻止自外部的水穿透。
圖4及圖5為根據本發明之另一實施例之無線充電及通信板之橫截面圖。
根據圖4及圖5之實施例，聚合材料層310、312可直接形成於軟磁性層220、230上，而不形成用於將聚合材料層310、312黏附至軟磁性層220、230之黏接層315。
此時，聚合材料層310、312可經由熱壓縮接合直接形成於軟磁性層220、230上。
如同圖4及圖5之實施例，當聚合材料層310、312直接形成於軟磁性層220、230上時，不需要使用黏接層以使得可簡化製程、可降低生產成本且可以更薄地生產無線充電及通信板。
同時，在圖2至圖6之實施例中，無線充電及通信板之處理孔之橫截面已作為實例進行解釋，但亦可相同地組態用於連接引線框的末端之經暴露部分。
圖6為說明根據本發明之一個實施例之線圈圖案之俯視 圖，更具體而言，為說明根據本發明之一個實施例之包括在接收器中之無線充電及通信板之視圖。
圖7為說明根據本發明之一個實施例之軟磁性層之俯視圖，且圖8為說明根據本發明之一個實施例之聚合材料層之俯視圖。
線圈圖案120、130可經由黏接層135黏附至聚合材料層310(如圖2中所展示)，或可經安置在獨立基板110上(如圖6中所展示)。
如圖6中所說明，用於致能在無線充電及通信板上之對準的對準標記115、116可形成於基板110上。
此外，如圖7及圖8中所說明，無線充電及通信板可進一步包括連接至線圈圖案120、130之引線框140，且第二軟磁性層230可經安置為環繞引線框140。
更具體而言，如圖4中所展示，第二軟磁性層230可經安置為以1mm至3mm之規則間隔環繞引線框140。因此，當第二軟磁性層230經安置為以規則間隔環繞引線框140時，即使安置有引線框140，仍可防止充電時之傳輸效率降低或資料通信時之辨識距離降低的問題。
此外，在用於連接引線框140的末端之經暴露部分中，可形成比軟磁性層220、230延伸得更長的聚合材料層310、312，如圖2中所展示，或可形成環繞聚合材料層310、312之末端的聚合材料連接器313，如圖3中所展示。
圖8之聚合材料層310、312可經安置於第一及第二軟磁性層220、230之一個表面及另一表面上。聚合材料層310、312可經安置為經由黏接層315黏附至第一及第二磁性層220、230。
此外，處理孔311可形成於聚合材料層310、312及軟磁性層220中。
處理孔311可在製造無線充電及通信板時執行與圖6之對準標記115、116之對準。
圖9及圖10為根據本發明之又一實施例之無線充電及通信板之橫截面圖。
圖9及圖10之根據本發明之本實施例之無線充電及通信板可經組態以使得軟磁性層220、230分別黏附至黏接層223之一個表面及另一表面上。
根據圖9及圖10之本發明之實施例，軟磁性層220、230可以複數個數目添加，以便可調整或改良充電時之傳輸效率，可調整資料通信時之辨識距離。
圖11至13為經說明用於解釋根據本發明之一個實施例之無線充電及通信板之傳輸效率及辨識距離的視圖。
更具體而言，圖11為展示根據習知技術及本發明之實施例的傳輸效率及辨識距離之變化之比較的表格，圖12為說明由於根據本發明之實施例之處理孔之直徑變化所導致的傳輸效率中之變化的曲線圖，且圖13為說明由於根據本發明之實施例之軟磁性層之距離所導致之傳輸效率變化的曲線圖。
根據本發明之本實施例，如圖11中所說明，將其中第二軟磁性層並不環繞引線框周圍且不形成處理孔之實施例A與其中第二軟磁性層環繞引線框周圍且形成處理孔之實施例B進行比較，傳輸效率存在略微差異且辨識距離不存在差異。
此外，如圖12中所說明，在處理孔之直徑變為1mm至3mm之範圍時，產生傳輸效率增加之效應。如圖13中所說明，當軟磁性層(第二軟磁性層)環繞引線框周圍時，傳輸效率略微降低，因此傳輸效率不存在較大差異。
如上文所闡述，根據本發明之一些實施例，無線充電及通信裝置可致能無線電力轉換(WPC)及近場通信(NFC)。
根據本發明之一些實施例，軟磁性層之暴露於大氣之一部分經最小化以致外來雜質至外部的流入可最小化，且該軟磁性層經安置為以規則間隔環繞引線框，使得即使安置有引線框，仍可克服充電時之傳輸效率降低及資料通信時之辨識距離降低的問題。
此外，根據本發明之一些實施例，軟磁性層經添加，以便可 調整或改良充電時之傳輸效率，且可調整資料通信時之辨識距離。
如先前所描述，在本發明之【實施方式】中，已描述了本發明之詳細例示性實施例，應顯而易見的是，熟習此項技術者可在不脫離本發明之精神或範疇的情況下做出修改及變化。因此，應理解，前述內容說明本發明且不應解釋為限於所揭示之具體實施例，且對所揭示實施例之修改以及其他實施例意欲包括在所附申請專利範圍及其等效物之範疇內。
100‧‧‧接收器
120‧‧‧接收線圈圖案
130‧‧‧接收線圈圖案
135‧‧‧黏接層
220‧‧‧軟磁性層
230‧‧‧軟磁性層
310‧‧‧聚合材料層
311‧‧‧處理孔
312‧‧‧聚合材料層
315‧‧‧黏接層
400‧‧‧殼體
500‧‧‧傳輸器
520‧‧‧傳輸線圈圖案
530‧‧‧傳輸線圈圖案
535‧‧‧黏接層
550‧‧‧軟磁性層

Claims (17)

  1. 一種無線充電及通信板，其包含：一軟磁性層；一聚合材料層，其配置於該軟磁性層之一個表面及另一表面上且比該軟磁性層之一經暴露部分延伸得更長；及一線圈圖案，其配置於該聚合材料層上。
  2. 如請求項1之無線充電及通信板，其中該聚合材料層包含配置在該軟磁性層之一個表面上之一第一聚合材料層及配置在該軟磁性層之另一表面上之一第二聚合材料層。
  3. 如請求項2之無線充電及通信板，其進一步包含一聚合材料連接器，該聚合材料連接器意欲用於連接該第一聚合材料層及該第二聚合材料層以及環繞該軟磁性層之該經暴露部分。
  4. 如請求項1之無線充電及通信板，其中該聚合材料層含有聚乙烯、聚丙烯酸、聚醯亞胺、聚醯胺及聚胺基甲酸脂中之任一種材料。
  5. 如請求項1之無線充電及通信板，其進一步包含一黏接層，該黏接層意欲用於將該聚合材料層黏附至該軟磁性層。
  6. 如請求項1之無線充電及通信板，其進一步包含穿過該軟磁性層及該聚合材料層之一處理孔。
  7. 如請求項1之無線充電及通信板，其中該軟磁性層包含：一第一軟磁性層；及一第二軟磁性層，其在配置有該第一軟磁性層之同一平面上配置在該第一軟磁性層之一周邊部分處。
  8. 如請求項7之無線充電及通信板，其中該第一軟磁性層及該第二軟磁性層由不同材料製成。
  9. 如請求項7之無線充電及通信板，其中該線圈圖案包含：配置在該聚合材料層上之對應於該第一軟磁性層之一區域中之一第一線圈圖案；及配置在該聚合材料層上之對應於該第二軟磁性層之一區域中之一第二線圈圖案。
  10. 如請求項7之無線充電及通信板，其進一步包含連接至該線圈圖案之一 引線框。
  11. 如請求項7之無線充電及通信板，其中該第二軟磁性層經配置為以一規則間隔環繞該引線框。
  12. 如請求項1之無線充電及通信板，其中該軟磁性層使用一非晶合金、一晶體合金、一非晶合金帶、一奈米晶體帶及一矽鋼板中之任一者製成。
  13. 如請求項1之無線充電及通信板，其中該軟磁性層由一鐵氧體材料製成且以一丸粒形式、一板形式、一帶形式、一箔形式或一薄膜形式形成。
  14. 如請求項1之無線充電及通信板，其中該軟磁性層含有Fe、Ni、Co、Mn、Al、Zn、Cu、Ba、Ti、Sn、Sr、P、B、N、C、W、Cr、Bi、Li、Y及Cd中之至少一者。
  15. 如請求項1之無線充電及通信板，其中該聚合材料層為一黑色薄膜。
  16. 如請求項1之無線充電及通信板，其進一步包含自該線圈圖案輻射熱量之一殼體。
  17. 一種無線充電及通信裝置，其包含：如請求項1至16中任一項之無線充電及通信板。
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