TW201935499A - 無線充電線圈的沖壓製程與無線充電線圈的製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種無線充電線圈的沖壓製程包括：沖壓一金屬片以形成一線圈結構以及一固定件，該線圈結構具有多個線圈段，且該些線圈段之中的二個線圈段之間具有一間隙；其中該固定件係連接該二線圈段，以維持該二線圈段之間的間隙的寬度。

Description

無線充電線圈的沖壓製程與無線充電線圈的製造方法
本發明係關於一種線圈的製造方法，特別是一種無線充電線圈的製造方法。
為了使攜帶式電子裝置不需要使用額外規格的充電器，有越來越多攜帶式電子裝置的內部會設有無線充電線圈及電池，無線充電線圈透過磁感應或磁共振方式做為能量傳輸提供電能給電池進行充電。無線充電線圈一般具有數個相鄰的線圈段，相鄰線圈段之間設有間隙。在相同設計面積當間隙設計的越小時，相對地線圈的線徑寬度會越寬，如此線圈將具有較佳的導電性。
若要維持無線充電線圈的品質，必須要維持線圈段之間的間隙的寬度一致。當間隙的寬度發生改變時，還可能造成線圈段發生短路而使得無線充電線圈無法正常運作。
目前無線充電線圈的製造方法包含有繞線方式與微影蝕刻方式。繞線方式雖可維持線圈之間的間隙的寬度不變，但缺點是導致充電線圈的整體厚度太厚，將不利於配置於可攜式電子裝置內。
微影蝕刻方式係將銅片先連接於基板，再透過光罩與蝕刻製作出線圈圖案。微影蝕刻方式雖可維持線圈之間的間隙的寬度不變，但缺點為成本昂貴、生產時的耗電量大、生產速度慢以及造成環境污染。
有鑑於此，目前確實有需要一種改良的線圈製造方法，至少可改善以上缺點。
本發明在於提供一種無線充電線圈的沖壓製程以及製造方法，除了可維持無線充電線圈的品質之外，同時還可提高生產速度、降低生產時的耗電量以及避免汙染環境。
依據本發明的一實施例揭露一種無線充電線圈的沖壓製程，包括：沖壓一金屬片以形成一線圈結構以及一固定件，該線圈結構具有多個線圈段，且該些線圈段之中的二個線圈段之間具有一間隙；其中該固定件係連接該二線圈段，以維持該二線圈段之間的間隙的寬度。
依據本發明的一實施例揭露一種無線充電線圈的製造方法，包括：首次沖壓一金屬片以形成一沖壓後的金屬片，該沖壓後的金屬片包含有一線圈結構以及一固定件，該線圈結構具有多個線圈段，且該些線圈段之中的二個線圈段之間具有一第一間隙，該第一間隙具有一延伸方向；其中該固定件係連接該二線圈段，以維持該二線圈段之間的該第一間隙的寬度；貼覆一轉貼膜於該沖壓後的金屬片，其中該轉貼膜係連接該二線圈段，以維持該二線圈段之間的該第一間隙的寬度；以及對貼覆有該轉貼膜的該沖壓後的金屬片進行第二次沖壓，以去除該固定件中與該第一間隙的該延伸方向相對應的部分。
透過固定件連接該二線圈段，所以捲收裝置在捲收或釋放料帶時，該二線圈段之間的間隙的寬度不會因為受到捲收裝置的拉扯而改變，藉此維護線圈結構的品質。再者，透過轉貼膜連接該二線圈段，所以沖壓裝置對料帶進行第二次沖壓時，該二線圈段之間的間隙的寬度不會因為受到二次沖壓而改變，藉此維護線圈結構的品質。
以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。
以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。
請參照圖1，圖1為本發明無線充電線圈的沖壓製程的一實施例的流程圖。如圖1所示，在本實施例中，無線充電線圈的沖壓製程的步驟係如下所述。在步驟S101中，透過一第一捲收裝置捲收一可導電的料帶，其中料帶包含數個相連接的金屬片。在本實施例中，料帶的材料為銅，但在其他實施例中，料帶亦可使用其他導電材料。在步驟S102中，第一捲收裝置連續地釋放料帶至一第一沖壓模具。在步驟S103中，透過第一沖壓模具連續地對料帶的每一金屬片進行沖壓，以形成一線圈結構以及一固定件。其中該線圈結構具有多個線圈段及一中心位置，每一個線圈段均環繞該中心位置延伸(例如360度環繞此中心位置)，且該些線圈段之中的二個線圈段之間具有一間隙，該間隙具有一延伸方向，該固定件的一部分與該間隙的該延伸方向相對應，以及該固定件係連接該二線圈段，以維持該二線圈段之間的間隙的寬度。在本實施例中，該些線圈段具有相同的線徑寬度，以及該些間隙具有相同且均勻的寬度，藉此維持線圈結構的品質。但其他實施例中，這樣的寬度設計並非必要。該固定件係連接該二線圈段，以維持該二線圈段之間的間隙的寬度。在步驟S104中，透過一第二捲收裝置捲收沖壓後的料帶。由於沖壓後的料帶上一般會殘留銅屑，所以根據使用上的需求，還可將沖壓後的料帶釋放，接著透過酸洗且/或超音波去除料帶上的銅屑。當去除料帶上的銅屑後，還可對料帶鍍錫或其他抗氧化材料，以達到抗氧化的目的。
透過固定件連接線圈結構的線圈段，所以捲收裝置在捲收或釋放料帶時，任二相鄰的線圈段之間的間隙的寬度不會因為受到捲收裝置的拉扯而改變，藉此達到維護線圈結構品質的功效。
請共同參照圖1與圖2，圖2為本發明無線充電線圈的製造方法的一實施例的流程圖。如圖2所示，無線充電線圈的製造方法的步驟係如下所述：步驟S201至S204與圖1中的步驟S101至S104大致相同，差異在於圖2的無線充電線圈的製造方法包含有兩次沖壓，因此在步驟S203與S204中特別強調為首次對金屬片進行沖壓。在步驟S205中，透過第二捲收裝置連續地將料帶朝向一貼膜裝置釋放。在步驟S206中，透過貼膜裝置對料帶貼覆一轉貼膜。其中轉貼膜係連接該二線圈段，以維持該二線圈段之間的間隙的寬度。為了使轉貼膜均勻地且平整地貼覆於料帶的表面，還可透過滾壓裝置對貼覆有轉貼膜的料帶進行滾壓。在步驟S207中，對貼覆有轉貼膜的沖壓後的金屬片進行第二次沖壓，以去除固定件中與間隙的延伸方向相對應的部分。在其他實施例中，亦可不設置第二捲收裝置，當料帶經過首次沖壓後，便接著透過貼膜裝置貼覆轉貼膜。
透過轉貼膜連接線圈結構的線圈段，所以沖壓裝置對料帶進行第二次沖壓時，任二相鄰的線圈段之間的間隙的寬度不會因為受到二次沖壓而改變，達到維護線圈結構的品質的功效。
請共同參照圖2與圖3，圖3為本發明無線充電線圈的製造方法的另一實施例的流程圖。如圖3所示，無線充電線圈的製造方法的步驟係如下所述：步驟S301至S304與圖2中的步驟S201至S204大致相同，差異在於圖3的無線充電線圈的製造方法係透過噴塗紫外線固化膠(或紫外線固化漆)來取代貼覆轉貼膜。在步驟S305中，透過第二捲收裝置連續地將料帶朝向一噴塗裝置釋放。在步驟S306中，透過噴塗裝置對料帶噴塗一紫外線固化膠，紫外線固化膠為絕緣材料且連接該二線圈段，以維持該二線圈段的之間的間隙的寬度。在步驟S307中，對噴塗有紫外線固化膠的沖壓後的金屬片進行第二次沖壓，以去除固定件中與間隙的延伸方向相對應的部分。值得一提的，噴塗紫外線固化膠除了可維持線圈段之間的間隙的寬度外，更具有防鏽的功能。所以透過噴塗紫外線固化膠可以不需要對料帶鍍錫或鍍上其他抗氧化材料。
請共同參照圖1至圖4。圖4為連接有固定件的線圈結構的第一實施例的平面圖。如圖4所示，料帶100的每一金屬片102經第一沖壓裝置沖壓後將包含有一線圈結構104以及數個固定件106。線圈結構104具有多個線圈段1042及一中心位置1044，每一個線圈段1042均環繞該中心位置1044延伸且具有數個彎折處，該些線圈段1042之中的任二相鄰線圈段1042之間具有一間隙1046。該些線圈段1042中包含有距離中心位置1044最近的一第一線圈段1042a以及距離中心位置1044最遠的一第二線圈段1042b，固定件106更連接該些線圈段1042中設置於該第一線圈段1042a及第二線圈段1042b之間且與固定件106相連接的所有線圈段1042。每一間隙1046具有一延伸方向，而每一固定件106具有與間隙1046的延伸方向相對應的部分。在本實施例中，各固定件106具有一延伸方向，該些固定件106的延伸方向之間具有呈90度的夾角，且該些固定件106的延伸方向與線圈結構104的中心位置1044相交。
在本實施例中，第一沖壓模具包含數個連續的模具。具體而言，第一沖壓模沖壓金屬片更包含以複數個連續的沖壓工段行成線圈結構104與每一固定件106。所以線圈結構104與固定件106均經由分段沖壓來形成，而非一次沖壓來形成。至於沖壓工段的數量取決於第一沖壓模具的設計。採取分段沖壓的目的是為了避免應力痕形成於金屬片102上，因為具有應力痕的金屬片102將會因為冷熱沖洗而發生翹曲。
請參照圖5。圖5為連接有固定件的線圈結構的第二實施例的平面圖。如圖5所示，第二實施例相較於圖4的第一實施例之差異在於：本實施例具有一線圈結構204及一個十字形的固定件206，線圈結構204具有多個圓弧形的線圈段2042及一中心位置2044，且每一個線圈段2042均環繞該中心位置2044延伸。固定件206連接該些線圈段2042且固定件206的中心與線圈結構204的中心位置2044對齊。
請參照圖6。圖6為連接有固定件的線圈結構的第三實施例的平面圖。如圖6所示，第三實施例相較於圖4的第一實施例之差異在於：本實施例具有一個十字形的固定件306，而固定件306連接該些線圈段1042且固定件306的中心與線圈結構104的中心位置1044對齊。
請參照圖7。圖7為連接有固定件的線圈結構的第四實施例的平面圖。如圖7所示，第四實施例相較於圖4的第一實施例之差異在於：本實施例中的任一固定件406的延伸方向與相鄰的二個固定件406的延伸方向之間分別具有呈銳角以及鈍角的夾角。
請參照圖8。圖8為連接有固定件的線圈結構的第五實施例的平面圖。如圖8所示，第五實施例相較於圖4的第一實施例之差異在於：本實施例中具有三個固定件506，其中左上方與右上方的兩個固定件506的延伸方向之間具有呈90度的夾角，最下方的固定件506的延伸方向與左上方的固定件506以及右上方的固定件506的延伸方向之間具有呈135度的夾角。
在其他實施例中，固定件的數量與任二相鄰的固定件的延伸方向之間的夾角可以依據需求做調整。例如當固定件是三個時，任二相鄰的固定件的延伸方向之間具有呈120度的夾角，或者固定件的數量是其他奇數，任二相鄰的固定件的延伸方向之間的夾角均相等。
請共同參照圖9與圖10。圖9為轉貼膜108的一實施例的平面圖，而圖10為轉貼膜108貼覆於線圈結構104的一實施例的平面圖。如圖9與圖10所示，轉貼膜108設有數個開孔1082，而開孔1082的形狀係配合於線圈結構104的形狀，而開孔1082的設置位置係配合固定件106的所在位置。
料帶100具有邊框110，而邊框110設有數個第一定位部112。轉貼膜108設有數個對應於第一定位部112的第二定位部1084，當轉貼膜貼108貼覆於料帶100的一表面時，轉貼膜108的第二定位部1084將與料帶100的邊框110的第一定位部112相對齊。如此一來，轉貼膜108的開孔1082可準確地對應到固定件106的所在位置，以使得固定件106顯露於開孔1082中而未與轉貼膜108相連接。
請參照圖11。圖11為將固定件106從線圈結構104去除的平面圖。如圖11所示，由於轉貼膜108與該些線圈段1042之中的任二相鄰線圈段1042相連接，所以料帶100即使經過第二次沖壓，轉貼膜108仍可為維持任二相鄰的線圈段1042之間的間隙1046的寬度。
為了測試無線充電線圈的品質，當料帶100上的固定件106經沖壓去除後，可將料帶100的任一金屬片102裁切下來，以便製造一無線充電線圈模組，而無線充電線圈模組的製造步驟包括：提供一導電軟板，且將導電軟板的一端部焊接於線圈結構104的未貼覆有轉貼膜108的表面，而導電軟板的另一端部伸出於金屬片102之外以便與可攜式電子裝置內的電路板相耦接；提供一PE膜，將PE模連接於線圈結構104的第二表面；以及撕下轉貼膜108並將一磁性材料(例如鐵氧體材料)連接於線圈結構104的第一表面1046。值得一提的，由於轉貼膜108的黏膠一般為弱膠，所以撕下轉貼膜108時仍可維持間隙1048的寬度。
表1至表4分別繪示各種不同製程所製造的無線充電線圈在不同功率(5W、10W、12W、15W)下的上升溫度與效率的實驗數據表。
表1:
表2
表3
表4
經由表1至表4所列數據可知，當設定無線充電線圈所接收的功率為一定值，透過本發明所提的無線充電線圈的沖壓製程或製造方法所製造出的無線充電線圈，相較於第一種、第二種或第三種蝕刻製程所製造出的無線充電線圈，本發明的無線充電線圈的表面溫度相對於環境溫度的上升溫度明顯比較低且效率較高(意即接收端的無線充電線圈得到相同功率時，發射端所需發射的功率相對較低)。此外，當無線充電線圈之功率達到15W時，第二種與第三種蝕刻製程所製造的無線充電線圈，由於表面溫度太高，甚至無法正常運作。
綜上所述，由於固定件與轉貼膜連接於線圈結構的線圈段，所以即使採用料帶方式來製造線圈結構，線圈結構的線圈段之間的間隙的寬度也不會受到外界應力的拉扯而改變，同時達到提高生產速度以及維持品質的功效。此外，採用沖壓製程來製造線圈結構，相較於微影蝕刻製程而言，成本低廉許多，生產時的耗電量較低且不易造成環境污染。再者，沖壓製程不需要使用到基板，所以製出的線圈結構相對具有較高的銅含量，相對地具有較好的導電性。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。
100‧‧‧料帶
102‧‧‧金屬片
104 、204‧‧‧線圈結構
1042、2042‧‧‧線圈段
1042a‧‧‧第一線圈段
1042b‧‧‧第二線圈段
1044 、2044‧‧‧中心位置
1046‧‧‧間隙
106 、206、306、406、506‧‧‧固定件
108‧‧‧轉貼膜
1082‧‧‧開孔
1084‧‧‧第二定位部
110‧‧‧邊框
112‧‧‧第一定位部
圖1為本發明一實施例之無線充電線圈的沖壓製程的流程圖。 圖2為本發明一實施例之無線充電線圈的製造方法的流程圖。 圖3為本發明另一實施例之無線充電線圈的製造方法的流程圖。 圖4為連接有固定件的線圈結構的第一實施例的平面圖。 圖5為連接有固定件的線圈結構的第二實施例的平面圖。 圖6為連接有固定件的線圈結構的第三實施例的平面圖。 圖7為連接有固定件的線圈結構的第四實施例的平面圖。 圖8為連接有固定件的線圈結構的第五實施例的平面圖。 圖9為轉貼膜的一實施例的平面圖。 圖10為轉貼膜貼覆於線圈結構的一實施例的平面圖。 圖11為固定件從線圈結構去除後的一實施例的平面圖。

Claims (15)

  1. 一種無線充電線圈的沖壓製程，包括：沖壓一金屬片以形成一線圈結構以及一固定件，該線圈結構具有多個線圈段，且該些線圈段之中的二個線圈段之間具有一間隙；其中該固定件係連接該二線圈段，以維持該二線圈段之間的間隙的寬度。
  2. 如請求項1所述之無線充電線圈的沖壓製程，其中沖壓該金屬片更包含：以複數個連續的沖壓工段形成該線圈結構與每一該固定件。
  3. 如請求項1所述之無線充電線圈的沖壓製程，其中該線圈結構具有一中心位置，該二線圈段為距離該中心位置最近的一第一線圈段以及距離該中心位置最遠的一第二線圈段，該固定件更連接該些線圈段中設置於該第一及第二線圈段之間的所有線圈段。
  4. 如請求項1所述之無線充電線圈的沖壓製程，其中沖壓該金屬片更包含：沖壓形成另一固定件，該二固定件各具有一延伸方向，且該二固定件的該二延伸方向之間具有呈90度的夾角。
  5. 一種無線充電線圈的製造方法，包括:首次沖壓一金屬片以形成一沖壓後的金屬片，該沖壓後的金屬片包含有一線圈結構以及一固定件，該線圈結構具有多個線圈段，且該些線圈段之中的二個線圈段之間具有一第一間隙，該第一間隙具有一延伸方向； 其中該固定件係連接該二線圈段，以維持該二線圈段之間的該第一間隙的寬度； 貼覆一轉貼膜於該沖壓後的金屬片，其中該轉貼膜係連接該二線圈段，以維持該二線圈段之間的該第一間隙的寬度；以及 對貼覆有該轉貼膜的該沖壓後的金屬片進行第二次沖壓，以去除該固定件中與該第一間隙的該延伸方向相對應的部分。
  6. 如請求項5所述之無線充電線圈的製造方法，其中該首次沖壓該金屬片更包含：以複數個連續的沖壓工段行成該線圈結構與每一該固定件。
  7. 如請求項5所述之無線充電線圈的製造方法，其中該線圈結構具有一中心位置，該二線圈段為距離該中心位置最近的一第一線圈段以及距離該中心位置最遠的一第二線圈段，該固定件更連接該些線圈段中設置於該第一及第二線圈段之間的所有線圈段。
  8. 如請求項7所述之無線充電線圈的製造方法，其中該第一及第二線圈段之間還具有數個第二間隙，每一該第二間隙具有一延伸方向，進行第二次沖壓係去除該固定件中與該些第二間隙的該些延伸方向相對應的部分。
  9. 如請求項5所述之無線充電線圈的製造方法，其中沖壓該金屬片更包含：沖壓形成另一固定件，該二固定件各具有一延伸方向，且該二固定件的該二延伸方向之間具有呈90度的夾角。
  10. 如請求項5所述之無線充電線圈的製造方法，其中該轉貼膜設有一開孔，當該轉貼膜貼覆於該沖壓後的金屬片時，該固定件顯露於該開孔中而未與該轉貼膜相連接。
  11. 一種無線充電線圈的製造方法，包括: 首次沖壓一金屬片以形成一沖壓後的金屬片，該沖壓後的金屬片包含有一線圈結構以及一固定件，該線圈結構具有多個線圈段，且該些線圈段之中的二個線圈段之間具有一第一間隙，該第一間隙具有一延伸方向； 其中該固定件係連接該二線圈段，以維持該二線圈段之間的該第一間隙的寬度； 噴塗一紫外線固化膠於該沖壓後的金屬片，其中該紫外線固化膠係連接該二線圈段，以維持該二線圈段之間的該第一間隙的寬度；以及 對噴塗有該紫外線固定膠的 該沖壓後的金屬片進行第二次沖壓，以去除該固定件中與該第一間隙的該延伸方向相對應的部分。
  12. 如請求項11所述之無線充電線圈的製造方法，其中該首次沖壓該金屬片更包含：以複數個連續的沖壓工段行成該線圈結構與每一該固定件。
  13. 如請求項11所述之無線充電線圈的製造方法，其中該線圈結構具有一中心位置，該二線圈段為距離該中心位置最近的一第一線圈段以及距離該中心位置最遠的一第二線圈段，該固定件更連接該些線圈段中設置於該第一及第二線圈段之間的所有線圈段。
  14. 如請求項13所述之無線充電線圈的製造方法，其中該第一及第二線圈段之間還具有數個第二間隙，每一該第二間隙具有一延伸方向，進行第二次沖壓係去除該固定件中與該些第二間隙的該些延伸方向相對應的部分。
  15. 如請求項11所述之無線充電線圈的製造方法，其中沖壓該金屬片更包含：沖壓形成另一固定件，該二固定件各具有一延伸方向，且該二固定件的該二延伸方向之間具有呈90度的夾角。
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