TWI597001B - 線圈印刷配線基板、受電模組、電池單元及受電通訊模組 - Google Patents

線圈印刷配線基板、受電模組、電池單元及受電通訊模組 Download PDF

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Description

線圈印刷配線基板、受電模組、電池單元及受電通訊模組
本發明係關於線圈印刷配線基板、受電模組、電池單元及受電通訊模組。
作為利用無線供給電力的技術,公知有電磁感應方式、磁共振方式及電波接收方式的無線供電系統。例如,在對行動電話等的行動機器所內藏之二次電池作充電的充電裝置的領域中,尤其大多使用電磁感應方式及磁共振方式的無線供電系統。於電磁感應方式及磁共振方式的無線供電系統中,在送電線圈及受電線圈之間,進行無線送電及無線受電。在無線供電系統的世界標準規格之「Qi」中,藉由電磁感應方式,在100kHZ~200kHz程度的頻率域中進行無線送電及無線受電。
前述受電線圈係例如在接近二次電池之狀態下內藏於行動機器。於二次電池,如鋰離子電池,有在超過允許值 的溫度環境下會容易顯著劣化者。因此,對於為了防止此種二次電池的劣化來說,被要求即使在100kHz~200kHz程度的頻率域中使用,也不會發熱到超過允許值的溫度為止的受電線圈。
無線供電時之受電線圈的發熱量,係受電線圈的電阻成分越大則越高。又,受電線圈的電阻成分,係因為表皮效應及近接效應,頻率越大則越增大。
專利文獻1所記載之空心線圈中,在電性絕緣薄膜的一面上,配線圖案形成為旋渦狀。如此,將僅於電性絕緣薄膜的一面上,形成旋渦狀的配線圖案的線圈稱為單層線圈。依據單層線圈,抑制近接效應。所以,作為受電線圈,使用單層線圈時,可不受使用之頻率域影響,抑制受電線圈之發熱量的上升。
[專利文獻1]日本特開2002-325013號公報
[專利文獻2]美國專利申請公開第2008/0262611號說明書
[非專利文獻1]Xuehong Yu, Florian Herrault, Chang-Hyeon Ji, Seong-Hyok Kim, Mark G. Allen Gianpaolo Lisi, Luu Nguyen, and David I. Anderson, “Watt-Level Wireless Power Transfer Based on Stacked Flex Circuit Technology” Proc. Of 2011 Electronic Components and Technology Conference, pp. 2185-2191
行動機器內藏之受電線圈的最大外徑,係需要設計為比該行動機器的尺寸還小。因此,作為受電線圈,使用前述的單層線圈時,難以增大配線圖案的寬度,間隔及捲繞數。另一方面,於無線供電系統中,被要求增加每一單位時間可供電的電力量。藉此,可縮短行動機器內藏之二次電池的充電時間。
因此,為了增加每一單位時間可供電的電力量,藉由增加配線圖案的厚度,可增加單層線圈的電流載流量。
然而,配線圖案的尺寸精度,係隨著配線圖案的厚度變大而降低。又,配線圖案的形成工程,係隨著配線圖案的厚度變大而複雜化。所以,實際上,作為受電線圈,難以使用單層線圈。
於專利文獻2所記載之二層金屬構造中,以形成為旋渦狀之兩個配線圖案串聯連接並且彼此重疊之方式配置。依據二層金屬構造,層積兩個配線圖案。因此,相較於具有相同最大外徑之前述的單層線圈,可使各層所形成之配線圖案的捲繞數成為1/2。藉此,可增加配線圖案的寬度及間隔。所以,不需要增加配線圖案的厚度。
然而,在二層金屬構造中,因為近接效應,各層之配線圖案的電阻值會變大。又,兩個層之配線圖案整體的結合電阻值,係等於兩個層之配線圖案的電阻值之和。因此,二層金屬構造的電阻成分係因為近接效應,頻率越大越增大。
相對於此,於非專利文獻1所記載之可撓性電路中,以形成為旋渦狀之4個配線圖案串聯連接並且彼此重疊之方式配置。並聯連接之4個配線圖案整體的結合電阻值,係等於4個配線圖案的電阻值之各倒數之和的倒數。所以,即使因為近接效應,各層之配線圖案的電阻值變大,4個配線圖案整體的結合電阻值也不會顯著變大。
然而,於非專利文獻1的可撓性電路中,用以對4個配線圖案供給電流的兩個端子,設置於形成為旋渦狀之配線圖案的內側及外側。因此,在將非專利文獻1的可撓性電路安裝於行動機器時,需要於配線圖案之內側的端子連接跨接線。此種跨接線的連接作業比較繁雜,會對行動機器的組合工程造成制約。
本發明的目的係提供涵蓋廣泛頻率區域,抑制電阻成分的增大,並且可實現與其他電子機器的連接作業之容易化的線圈印刷配線基板、具備其之受電模組、具備其之電池單元及具備其之受電通訊模組。
(1)依據本發明之一觀點的線圈印刷配線基板,係具備:第1絕緣層,係具有彼此對向的第1及第2面;第1線圈部,係於第1絕緣層之第1面上的第1區域中形成為旋渦狀;第2線圈部,係於第1絕緣層之第2面上的第2區域中形成為旋渦狀;第1端子,係形成於第1面上的第1區域外或第2面上的第2區域外,電性連接於第1線 圈部的外側端部;及第2端子,係形成於第1面上的第1區域外或第2面上的第2區域外;第1及第2線圈部,係電性並聯連接;在第1面上設置有從第1線圈部的內側端部至第1區域外的路徑與第1線圈部交叉之一或複數交叉區域;第1線圈部,係在各交叉區域被分斷;以在路徑上從第1線圈部的內側端部延伸到第1區域外為止之方式,於第1面上形成拉出部;拉出部,係於以於各交叉區域中通過被分斷之第1線圈部的一方及另一方的部分之間之方式配置;第2端子,係於第1區域外,電性連接於拉出部;第1絕緣層,係於各交叉區域中具有第1及第2貫通孔;在各交叉區域中被分斷之第1線圈部的一方及另一方的部分,係分別透過第1及第2貫通孔,電性連接於第2線圈部。
於該線圈印刷配線基板中,於第1絕緣層之第1面上的第1區域,形成第1線圈部。於第1絕緣層之第2面上的第2區域,形成第2線圈部。第2線圈部,係電性並聯連接於第1線圈部;在第1面上設置有從第1線圈部的內側端部至第1區域外的路徑與第1線圈部交叉之一或複數交叉區域。第1線圈部,係在一或複數交叉區域被分斷。第1絕緣層,係於各交叉區域中具有第1及第2貫通孔。在各交叉區域中被分斷之第1線圈部的一方及另一方的部分,係分別透過第1及第2貫通孔,電性連接於第2線圈部。如此一來,在各交叉區域被分斷之第1線圈部的一方及另一方的部分透過第2線圈部的一部分而電性連接。藉 此,第1線圈部具有電性連接性。
第1端子係形成於第1面上的第1區域外或第2面上的第2區域外,電性連接於第1線圈部的外側端部。第2端子係形成於第1面上的第1區域外或第2面上的第2區域外。拉出部係以通過第1面上的各交叉區域中被分段之第1線圈的一方及另一方部分之方式從第1線圈部的內側端部延伸至第1區域外為止。第2端子係形成於第1面上的第1區域外或第2面上的第2區域外,且在第1區域外電性連接於拉出部。藉此,第1線圈部的外側端部及內側端部分別電性連接於第1及第2端子。
第1及第2線圈部的電阻值,係因為近接效應而頻率越高越大。第1及第2線圈部,係除了在各交叉區域被分斷之部分之外,並聯連接。另一方面,於各交叉區域中,第1及第2線圈部係藉由共通的線路部分所構成。此時,第1及第2線圈部的整體的結合電阻值,係相較於第1及第2線圈部的各電阻值較小。因此,即使因為近接效應而第1及第2線圈部的電阻值變大,第1及第2線圈部的整體的結合電阻值也不會顯著變大。所以,涵蓋廣泛頻率區域,抑制電阻成分的增大。
又,第1及第2端子形成於第1絕緣層的第1區域外及第2區域外,且第1線圈部的內側端部藉由拉出部,連接於第2端子。此時,不需要將第1線圈部的內側端部,使用跨接線等的連接構件,拉出至第1線圈部的外方。藉此,容易進行第1線圈部與其他電子機器的連接作業。
根據該等結果,可涵蓋廣泛頻率區域來抑制電阻成分的增大,並且容易進行與其他電子機器的連接作業。
(2)第1絕緣層,係在第1線圈部的內側端部與第2線圈部的內側端部之間,具有第3貫通孔;第1線圈部的內側端部與第2線圈部的內側端部,係透過第3貫通孔,彼此電性連接亦可。
此時,不使用跨接線等的連接構件,第2線圈部的內側端部也可電性連接於第1線圈部的內側端部。第3貫通孔係可利用與第1及第2貫通孔共通的工程來形成。藉此,可削減零件數量及減低線圈印刷配線基板的製造工程數。
(3)第1絕緣層,係在第1線圈部的外側端部與第2線圈部的外側端部之間,具有第4貫通孔;第1線圈部的外側端部與第2線圈部的外側端部,係透過第4貫通孔,彼此電性連接亦可。
此時,不使用跨接線等的連接構件,第2線圈部的外側端部也可電性連接於第1線圈部的外側端部。第4貫通孔係可利用與第1及第2貫通孔共通的工程來形成。藉此,可削減零件數量及減低線圈印刷配線基板的製造工程數。
(4)拉出部,係相較於第1線圈部,具有較大的寬度亦可。
此時,不需要讓拉出部的厚度大於第1線圈部的厚度,也可使拉出部的每一單位長度的電阻值比第1線圈部 的每一單位長度的電阻值還小。藉此,可防止第1端子與第2端子之間的電阻值因為拉出部而增大。
(5)線圈印刷配線基板,係更具備:一或複數第2絕緣層,係分別具有彼此對向的第3及第4面;及第3線圈部,係於各第2絕緣層之第4面上的第3區域中形成為旋渦狀;第3線圈部,係電性並聯連接於第2線圈部;各第2絕緣層,係以第3面比第4面更接近第2面之方式,層積於第1絕緣層的第2面上或其他第2絕緣層的第4面上,並具有分別重疊於第1絕緣層的第1及第2貫通孔之位置的第5及第6貫通孔;第1端子,係形成於第1面上的第1區域外或設置在離第1絕緣層最遠之位置的第2絕緣層之第4面上的第3區域外;第2端子,係形成於第1面上的第1區域外或設置在離第1絕緣層最遠之位置的第2絕緣層之第4面上的第3區域外;在各交叉區域中被分斷之第1線圈部的一方的部分,係分別透過第1及第5貫通孔,電性連接於各第2絕緣層的第3線圈部;在各交叉區域中被分斷之第1線圈部的另一方的部分,係分別透過第2及第6貫通孔,電性連接於各第2絕緣層的第3線圈部亦可。
此時,在各交叉區域中被分斷之第1線圈部的一方的部分,係分別透過第1及第5貫通孔,電性連接於各第2絕緣層的第3線圈部。又,在各交叉區域中被分斷之第1線圈部的另一方的部分,係分別透過第2及第6貫通孔,電性連接於各第2絕緣層的第3線圈部。如此一來,在各 交叉區域被分斷之第1線圈部的一方及另一方的部分透過各第2絕緣層的第3線圈部的一部分而電性連接。又,各第2絕緣層的第3線圈部,係電性並聯連接於第2線圈部。依據該等內容,各第2絕緣層的第3線圈部以及第1及第2線圈部,係除了在各交叉區域被分斷的部分之外,並聯連接。
一或複數第2絕緣層的第3線圈部以及第1及第2線圈部的整體的結合電阻值,係相較於一或複數第2絕緣層的第3線圈部以及第1及第2線圈部的各電阻值,充分較小。因此,即使因為近接效應而一或複數第2絕緣層的第3線圈部以及第1及第2線圈部的電阻值變大,一或複數第2絕緣層的第3線圈部以及第1及第2線圈部的整體的結合電阻值也不會變大。所以,可充分涵蓋廣泛頻率區域,抑制電阻成分的增大。
又,第1及第2端子形成於第1絕緣層的第1區域外及設置在離第1絕緣層最遠之位置的第2絕緣層的第3區域外,且第1線圈部的內側端部藉由拉出部,連接於第2端子。即使在此狀況中,也不需要將第1線圈部的內側端部,使用跨接線等的連接構件,拉出至第1線圈部的外方。藉此,容易進行第1線圈部與其他電子機器的連接作業。
(6)第1端子及第2端子形成於第1面上亦可。
此時,可利用共通的工程,將第1線圈部、拉出部、第1端子及第2端子,形成於第1面上。藉此,可減低線 圈印刷配線基板的製造工程數。又,作業者係在朝向第1絕緣層的第1面之狀況下,不使第1絕緣層反轉,可進行第1線圈部與其他電子機器的連接作業。所以,更容易進行第1線圈部與其他電子機器的連接作業。
(7)於第1及第2線圈部的至少一部分,形成延伸於圓周方向的縫隙亦可。
此時,在第1及第2線圈部中形成延伸於圓周方向的縫隙的線路部分中,與圓周方向正交的剖面藉由縫隙分割。藉此,因為被分割之各線路部分的寬度變小,被分割之各線路部分的電阻值難以受到表皮效應的影響。所以,即使頻率變高,也可抑制表皮效應所致之電阻成分的增大。
(8)根據本發明之其他觀點的受電模組,係具備前述之線圈印刷配線基板;線圈印刷配線基板的第1及第2線圈部,係以接收藉由電磁感應或磁共振所送的電力之方式構成。
該受電模組係具備前述之線圈印刷配線基板。依據前述之線圈印刷配線基板,可涵蓋廣泛頻率區域來抑制電阻成分的增大,並且容易進行與其他電子機器的連接作業。所以,可容易且以低成本製作於廣泛頻率區域中能以較少的電力損失來動作的受電模組。
(9)本發明之另其他觀點的電池單元,係具備前述之受電模組;二次電池;及充電部,係以利用藉由受電模組所接收之電力,對二次電池作充電之方式構成。
該電池單元係具備前述之受電模組。藉此,可容易且以低成本製作於廣泛頻率區域中能以較少的電力損失來動作的電池單元。
(10)本發明之另其他觀點的受電通訊模組,係具備前述之線圈印刷配線基板;線圈印刷配線基板的第1及第2線圈部,係以接收藉由電磁感應或磁共振所送的電力之方式構成;於線圈印刷配線基板之第1絕緣層的第1面及第2面中至少一面上,形成一或複數接收線圈部;各接收線圈部,係以接收藉由無線通訊所送的訊號之方式構成。
該受電通訊模組係具備前述之線圈印刷配線基板。依據前述之線圈印刷配線基板,可涵蓋廣泛頻率區域來抑制電阻成分的增大,並且容易進行與其他電子機器的連接作業。所以,可容易且以低成本製作於廣泛頻率區域中能以較少的電力損失來動作的無線受電模組。
又,於線圈印刷配線基板之第1絕緣層的第1面及前述第2面中至少一面上,形成一或複數接收線圈部。此時,可利用第1及第2線圈部,接收藉由電磁感應或磁共振所送的電力,並且利用接收線圈部,接收藉由無線通訊所送的訊號。所以,可利用簡潔的構造,進行無線受電及無線接收。
進而,接收線圈部,係可利用與第1及第2線圈部中至少之一共通的工程來形成。所以,因為不需要個別形成接收線圈部,可抑制受電通訊模組所用之線圈印刷配線基板的製造工程數的增加。
(11)本發明之另其他觀點的受電通訊通訊模組,係具備前述之線圈印刷配線基板;線圈印刷配線基板的第1、第2及第3線圈部,係以接收藉由電磁感應或磁共振所送的電力之方式構成;於線圈印刷配線基板之第1絕緣層的第1面及第2面以及一或複數第2絕緣層的第3面及第4面中至少一面上,形成一或複數接收線圈部;各接收線圈部,係以接收藉由無線通訊所送的訊號之方式構成。
該受電通訊模組係具備前述之線圈印刷配線基板。依據前述之線圈印刷配線基板,可涵蓋廣泛頻率區域來抑制電阻成分的增大,並且容易進行與其他電子機器的連接作業。所以,可容易且以低成本製作於廣泛頻率區域中能以較少的電力損失來動作的無線受電模組。
又,於線圈印刷配線基板之第1絕緣層的第1面及第2面以及一或複數第2絕緣層的第3面及第4面中至少一面上,形成一或複數接收線圈部。此時,可利用第1、第2及第3線圈部,接收藉由電磁感應或磁共振所送的電力,並且利用接收線圈部,接收藉由無線通訊所送的訊號。所以,可利用簡潔的構造,進行無線受電及無線接收。
進而,接收線圈部,係可利用與第1、第2及第3線圈部中至少之一共通的工程來形成。所以,因為不需要個別形成接收線圈部,可抑制受電通訊模組所用之線圈印刷配線基板的製造工程數的增加。
依據本發明,可涵蓋廣泛頻率區域,抑制線圈的電阻成分的增大,並且實現線圈與其他電子機器的連接作業的容易化。
1‧‧‧絕緣層
1x‧‧‧絕緣層
2‧‧‧第1配線圖案
2A‧‧‧第1線圈部
2B‧‧‧第1拉出部
2C‧‧‧第2拉出部
3‧‧‧第2配線圖案
3A‧‧‧第2線圈部
4‧‧‧第1端子
5‧‧‧第2端子
6‧‧‧第3配線圖案
6A‧‧‧第3線圈部
7‧‧‧接收線圈部
8‧‧‧第3端子
8a‧‧‧第3拉出部
9‧‧‧第4端子
9a‧‧‧第4拉出部
10‧‧‧線圈印刷配線基板
20‧‧‧導體層
21‧‧‧導體層
22‧‧‧電鍍層
23‧‧‧金屬薄膜
24‧‧‧電鍍層
30‧‧‧導體層
31‧‧‧導體層
32‧‧‧電鍍層
33‧‧‧金屬薄膜
34‧‧‧電鍍層
40‧‧‧覆蓋絕緣層
100‧‧‧無線供電系統
200‧‧‧送電裝置
210‧‧‧送電模組
220‧‧‧電源電路
230‧‧‧送電電路
240‧‧‧共振電路
241‧‧‧送電線圈
242‧‧‧共振電容器
300‧‧‧終端
310‧‧‧電池單元
311‧‧‧充電部
312‧‧‧二次電池
320‧‧‧受電模組
330‧‧‧AC/DC轉換電路
340‧‧‧共振電路
341‧‧‧受電線圈
342‧‧‧共振電容器
400‧‧‧發送裝置
410‧‧‧發送模組
420‧‧‧電源電路
430‧‧‧訊號產生部
440‧‧‧發送電路
450‧‧‧共振電路
451‧‧‧發送線圈
452‧‧‧共振電容器
500‧‧‧終端
511‧‧‧充電部
512‧‧‧二次電池
513‧‧‧訊號處理部
520‧‧‧受電通訊模組
530‧‧‧AC/DC轉換電路
540‧‧‧受電用共振電路
541‧‧‧受電線圈
542‧‧‧共振電容器
550‧‧‧接收電路
560‧‧‧接收用共振電路
561‧‧‧接收線圈
562‧‧‧共振電容器
A1‧‧‧第1線圈區域
A2‧‧‧第2線圈區域
A3‧‧‧第3線圈區域
CA‧‧‧交叉區域
D1‧‧‧最大外徑
D2‧‧‧最小內徑
H‧‧‧貫通孔
H7‧‧‧貫通孔
H8‧‧‧貫通孔
MS‧‧‧磁性遮蔽構件
P1‧‧‧外側端部
P2‧‧‧內側端部
P3‧‧‧外側端部
P4‧‧‧內側端部
P5‧‧‧外側端部
P6‧‧‧內側端部
P7‧‧‧外側端部
P8‧‧‧內側端部
PL‧‧‧電鍍層
S1‧‧‧上面
S2‧‧‧下面
S3‧‧‧上面
S4‧‧‧下面
SL‧‧‧縫隙
s1‧‧‧樣本
s2‧‧‧樣本
s11‧‧‧樣本
s12‧‧‧樣本
s13‧‧‧樣本
s14‧‧‧樣本
s15‧‧‧樣本
s21‧‧‧樣本
s22‧‧‧樣本
s23‧‧‧樣本
s24‧‧‧樣本
s25‧‧‧樣本
[圖1]圖1(a)及(b)係用以說明本發明的一實施形態之線圈印刷配線基板的基本構造的圖。
[圖2]圖2(a)及(b)係揭示線圈印刷配線基板之具體構造的圖。
[圖3]圖3(a)及(b)係圖2(a)及(b)的線圈印刷配線基板的一部分放大俯視圖。
[圖4]圖4(a)~(d)係揭示圖2(a)、圖2(b)、圖3(a)及圖3(b)的線圈印刷配線基板之第1製造例的工程剖面圖。
[圖5]圖5(a)~(d)係揭示圖2(a)、圖2(b)、圖3(a)及圖3(b)的線圈印刷配線基板之第2製造例的工程剖面圖。
[圖6]圖6(a)~(e)係揭示圖2(a)、圖2(b)、圖3(a)及圖3(b)的線圈印刷配線基板之第3製造例的工程剖面圖。
[圖7]圖7係揭示電阻成分之頻率依存性試驗結果的圖表。
[圖8]圖8(a)及(b)係揭示線圈溫度之頻率依存 性試驗結果的圖。
[圖9]圖9係用以說明線圈印刷配線基板之其他構造例的圖。
[圖10]圖10係用以說明線圈印刷配線基板之另其他構造例的圖。
[圖11]圖11係從上方觀看包含接收線圈部之線圈印刷配線基板的俯視圖。
[圖12]圖12係從下方觀看包含接收線圈部之線圈印刷配線基板的俯視圖。
[圖13]圖13係揭示使用線圈印刷配線基板的無線供電系統之第1例的區塊圖。
[圖14]圖14係揭示使用線圈印刷配線基板的無線供電系統之第2例的區塊圖。
以下,針對本發明之一實施形態的線圈印刷配線基板、受電模組、電池單元、受電通訊模組及線圈印刷配線基板的製造方法,一邊參照圖面一邊進行說明。本實施形態的線圈印刷配線基板具有可撓性,例如使用來作為以無線供給電力之無線供電系統的受電線圈。
[1]線圈印刷配線基板的基本構造
圖1係用以說明本發明的一實施形態之線圈印刷配線基板的基本構造的圖。於圖1(a)模式揭示線圈印刷配 線基板10的分解立體圖。如圖1(a)所示,關於本實施形態的線圈印刷配線基板10係包含絕緣層1、第1配線圖案2、第2配線圖案3、第1端子4及第2端子5。絕緣層1係具有彼此對向之上面S1及下面S2。
於絕緣層1的上面S1上形成第1配線圖案2,於絕緣層1的下面S2上形成第2配線圖案3。在圖1(a)中,以易於理解第2配線圖案3的形狀之方式,於離開絕緣層1的位置,圖示第2配線圖案3。
於絕緣層1的上面S1,設定具有所定形狀的第1線圈區域A1,於絕緣層1的下面S2,設定具有所定形狀的第2線圈區域A2(參照後述的圖2)。第1線圈區域A1及第2線圈區域A2至少一部分重疊。在本例中,第1線圈區域A1及第2線圈區域A2具有相同的圓形狀,第1線圈區域A1的整體與第2線圈區域A2的整體重疊。
在絕緣層1的上面S1上,在第1線圈區域A1的外方之彼此離開的兩個位置,分別形成第1端子4及第2端子5。第1端子4及第2端子5係構成為可連接於其他電子機器(後述之圖13及圖14的交流/直流轉換電路330、550等)。
第1配線圖案2係包含第1線圈部2A、第1拉出部2B及第2拉出部2C。第1配線圖案2的第1線圈部2A係在第1線圈區域A1上形成為旋渦狀。
第1配線圖案2的第1拉出部2B係以連結第1線圈部2A的外側端部P1與第1端子4之方式形成。藉此, 第1線圈部2A的外側端部P1與第1端子4電性連接。
於第1線圈區域A1中,設置有從第1線圈部2A的內側端部P2至第2端子5的路徑與第1線圈部2A交叉的一或複數(在本例中為兩個)交叉區域CA。第1線圈部2A係在各交叉區域CA被分斷。
第1配線圖案2的第2拉出部2C係以通過各交差區域CA中被分斷之第1線圈部2A的一方及另一方的部分之間,從第1線圈部2A的內側端部P2延伸至第2端子5為止之方式形成。藉此,第1線圈部2A的內側端部P2與第2端子5電性連接。
第2配線圖案3係包含第2線圈部3A。第2線圈部3A係除了未被分斷之處以外,具有與第1配線圖案2的第1線圈部2A相同的形狀。亦即,第2線圈部3A係具有與第1線圈部2A相同之最小內徑及最大外徑,在第2線圈區域A2上連續地形成為旋渦狀。
至少於前述各交叉區域CA中,第1線圈部2A與第2線圈部3A重疊。在本例中,及使於各交叉區域CA以外的區域中,第1線圈部2A與第2線圈部3A也重疊。
於絕緣層1,形成複數貫通孔H。在本例中,於與第1線圈部2A的外側端部P1重疊之絕緣層1的部分,形成貫通孔H,於與第1線圈部2A的內側端部P2重疊之絕緣層1的部分,形成貫通孔H。又,於與在各交叉區域CA被分斷之第1線圈部2A的一方及另一方的部分重疊之絕緣層1的各部分,形成貫通孔H。
於複數貫通孔H的內周面,分別施加電鍍。或者,於複數貫通孔H的內部,填充導電性材料。藉此,第1線圈部2A的外側端部P1透過貫通孔H,電性連接於第2線圈部3A的外側端部P3。又,第1線圈部2A的內側端部P2透過貫通孔H,電性連接於第2線圈部3A的內側端部P4。
進而,在各交叉區域CA被分斷之第1線圈部2A的一方及另一方的部分分別透過貫通孔H,電性連接於第2線圈部3A。此時,在各交叉區域CA被分斷之第1線圈部2A的一方及另一方的部分透過第2線圈部3A的一部分而電性連接。藉此,第1線圈部2A具有電性連接性。
於圖1(b),模式揭示第1線圈部2A、第1拉出部2B、第2拉出部2C、第2線圈部3A、第1端子4及第2端子5的電性連接關係。如圖1(b)所示,於具有前述構造的線圈印刷配線基板10中,第1線圈部2A與第2線圈部3A電性並聯連接。
在圖1的範例中,於第1線圈部2A的外側端部P1及內側端部P2以及在各交叉區域CA被分斷之第1線圈部2A的一方及另一方的部分所重疊之絕緣層1的各部分,形成1個貫通孔H。不限於此,於絕緣層1的各部分,形成兩個、3個或4個以上的貫通孔H亦可。藉由增加形成於絕緣層1的各部分之貫通孔H的數量,可不擴大各貫通孔H,而擴大第1線圈部2A與第2線圈部3A之間的電流路徑的剖面積。
[2]線圈印刷配線基板的詳細構造
圖2係揭示線圈印刷配線基板10的具體構造例。於圖2(a)揭示從上方觀看本例之線圈印刷配線基板10的俯視圖,於圖2(b)揭示從下方觀看本例之線圈印刷配線基板10的俯視圖。
於圖2(a)、(b)的線圈印刷配線基板10中,第1線圈部2A及第2線圈部3A的捲繞數為5。不限於此,第1線圈部2A及第2線圈部3A的捲繞數,係小於5亦可,大於5亦可。
第1線圈部2A及第2線圈部3A的最大外徑D1係例如10mm以上200mm以下,20mm以上100mm以下為佳,20mm以上80mm以下更理想。又,第1線圈部2A及第2線圈部3A的最小外徑D2係例如1mm以上100mm以下,5mm以上50mm以下為佳,5mm以上40mm以下更理想。
圖3係圖2之線圈印刷配線基板10的一部分放大俯視圖。於圖3(a),揭示圖2(a)的粗點鏈線部的放大圖,於圖3(b),揭示圖2(b)的粗點鏈線部的放大圖。
第1配線圖案2及第2配線圖案3的厚度,係例如5μm以上100μm以下,10μm以上80μm以下為佳。
第1配線圖案2的第1線圈部2A的寬度w1及第2配線圖案3的第2線圈部3A的寬度w2,係例如50μm以 上10000μm以下,200μm以上5000μm以下為佳,200μm以上3000μm以下更理想。寬度w1、w2係相等亦可,不同亦可。
又,於第1線圈部2A中在正交於圓周方向的方向鄰接之兩個部分之間的距離g1及於第2線圈部3A中在正交於圓周方向的方向鄰接之兩個部分之間的距離g2,係例如30μm以上5000μm以下,50μm以上1000μm以下為佳,50μm以上500μm以下更理想。距離g1、g2係相等亦可,不同亦可。
第1拉出部2B及第2拉出部2C的寬度w3、w4係大於第1線圈部2A的寬度w1,例如100μm以上20000μm以下,200μm以上10000μm以下為佳。此時,不需要使第1及第2拉出部2B、2C的厚度大於第1線圈部2A的厚度,也可使每一單位長度的電阻值,小於第1線圈部2A的每一單位長度的電阻值。藉此,第1端子4與第2端子5之間的電阻值可藉由第1及第2拉出部2B、2C來防止增大。再者,寬度w3、w4係相等亦可,不同亦可。
在各交叉區域CA被分斷之第1線圈部2A的一方及另一方的部分之間的距離g3係大於第2拉出部2C的寬度w4,例如150μm以上30000μm以下,200μm以上20000μm以下為佳。於各交叉區域CA中,在被分斷之第1線圈部2A的一方及另一方的部分與第2拉出部2C之間,形成間隙。
絕緣層1的厚度係例如5μm以上1000μm以下, 10μm以上100μm以下為佳,10μm以上50μm以下更理想。在圖3的範例中,於第1線圈部2A的外側端部P1及內側端部P2以及在各交叉區域CA被分斷之第1線圈部2A的一方及另一方的部分所重疊之絕緣層1的各部分,形成4個貫通孔H。各貫通孔H的內徑係小於第1及第2線圈部2A、3A的寬度w1、w2,例如5μm以上5000μm以下,10μm以上500μm以下為佳,10μm以上300μm以下更理想。
[3]線圈印刷配線基板的製造方法 (1)第1製造例
圖4係揭示圖2及圖3的線圈印刷配線基板10之第1製造例的工程剖面圖。圖4所示之剖面圖,相當於圖3的A-A線剖面圖。
首先,如圖4(a)所示,準備於絕緣層1的上面S1及下面S2,分別層積導體層20、30的三層基材。絕緣層1係由聚醯亞胺所成,導體層20、30係由銅所成。
接著,如圖4(b)所示,在預先訂定之複數位置,於絕緣層1及導體層20、30形成複數貫通孔H。各貫通孔H可藉由鑽孔加工、穿孔加工或雷射加工等來形成。
接著,如圖4(c)所示,於導體層20的上面上及各貫通孔H的內周面上,形成導電性的電鍍層PL。又,於導體層30的下面上,形成導電性的電鍍層PL。電鍍層PL係由銅所成。藉此,絕緣層1的上面S1上的導體層20 及電鍍層PL與下面S2上的導體層30及電鍍層PL,透過複數貫通孔H而電性連接。
接著,如圖4(d)所示,對導體層20及導體層20上的電鍍層PL的一部分進行蝕刻。如此一來,藉由減成法(subtractive process),於絕緣層1的上面S1,形成第1配線圖案2、第1端子4及第2端子5。又,對導體層30及導體層30上的電鍍層PL的一部分進行蝕刻。如此一來,藉由減成法,於絕緣層1的下面S2,形成第2配線圖案3。藉此,完成圖2及圖3的線圈印刷配線基板10。
如圖4(d)中虛線所示,以覆蓋第1及第2配線圖案2、3之方式,於絕緣層1的上面S1及下面S2上,形成由聚醯亞胺所成的覆蓋絕緣層40亦可。
(2)第2製造例
圖5係揭示圖2及圖3的線圈印刷配線基板10之第2製造例的工程剖面圖。圖5所示之剖面圖,相當於圖3的A-A線剖面圖。
首先,如圖5(a)所示,準備於絕緣層1的上面S1及下面S2,層積導體層21、31的三層基材。絕緣層1係由聚醯亞胺所成,導體層21、31係由銅所成。導體層21、31的厚度係相較於第1製造例的導體層20、30(圖4(a))的厚度,比較小。
接著,如圖5(b)所示,在預先訂定之複數位置, 於絕緣層1及導體層21、31形成複數貫通孔H。各貫通孔H可藉由鑽孔加工、穿孔加工或雷射加工等來形成。
接著,如圖5(c)所示,於導體層21的上面上,形成具有預先訂定之圖案的導電性的電鍍層22,並且於各貫通孔H的內周面上,形成導電性的電鍍層PL。又,於導體層31的下面上,形成具有預先訂定之圖案的導電性的電鍍層32。
電鍍層22、32、PL係由銅所成。藉此,絕緣層1的上面S1上的導體層21及電鍍層22與下面S2上的導體層31及電鍍層32,透過複數貫通孔H而電性連接。
接著,如圖5(d)所示,利用蝕刻去除未形成電鍍層22之導體層21的部分。如此一來,藉由加成法(additive process),於絕緣層1的上面S1,形成第1配線圖案2、第1端子4及第2端子5。又,利用蝕刻去除未形成電鍍層32之導體層31的部分。如此一來,藉由加成法,於絕緣層1的下面S2,形成第2配線圖案3。藉此,完成圖2及圖3的線圈印刷配線基板10。
即使於本例中,也如圖5(d)中虛線所示,以覆蓋第1及第2配線圖案2、3之方式,於絕緣層1的上面S1及下面S2上,形成覆蓋絕緣層40亦可。
(3)第3製造例
圖6係揭示圖2及圖3的線圈印刷配線基板10之第3製造例的工程剖面圖。圖6所示之剖面圖,相當於圖3 的A-A線剖面圖。
首先,如圖6(a)所示,準備僅由絕緣層1所成之單層的基材。絕緣層1係由聚醯亞胺所成。
接著,如圖6(b)所示,藉由濺鍍,於絕緣層1的上面S1及下面S2上,分別形成金屬薄膜23、33。金屬薄膜23、33係由銅所成。金屬薄膜23、33的厚度係相較於第1製造例的導體層20、30(圖4(a))的厚度,比較小。
接著,如圖6(c)所示,在預先訂定之複數位置,僅於絕緣層1及金屬薄膜23形成複數貫通孔H。本例的各貫通孔H係藉由雷射加工所形成。
接著,如圖6(d)所示,於金屬薄膜23的上面上,形成具有預先訂定之圖案的導電性的電鍍層24,並且於各貫通孔H的內周面上及在各貫通孔H內露出之金屬薄膜33的上面上,形成導電性的電鍍層PL。又,於金屬薄膜33的下面上,形成具有預先訂定之圖案的導電性的電鍍層34。
電鍍層24、34、PL係由銅所成。如上所述,於絕緣層1的複數部分,形成複數盲通孔。藉此,絕緣層1的上面S1上的金屬薄膜23及電鍍層24與下面S2上的金屬薄膜33及電鍍層34,透過複數貫通孔H而電性連接。
接著,如圖6(e)所示,利用蝕刻去除未形成電鍍層24之金屬薄膜23的部分。如此一來,藉由加成法,於絕緣層1的上面S1,形成第1配線圖案2、第1端子4及 第2端子5。又,利用蝕刻去除未形成電鍍層34之金屬薄膜33的部分。如此一來,藉由加成法,於絕緣層1的下面S2,形成第2配線圖案3。藉此,完成圖2及圖3的線圈印刷配線基板10。
即使於本例中,也如圖6(e)中虛線所示,以覆蓋第1及第2配線圖案2、3之方式,於絕緣層1的上面S1及下面S2上,形成覆蓋絕緣層40亦可。
(4)變形例
作為絕緣層1的材料,使用聚醯胺醯亞胺、聚對苯二甲酸乙二脂、聚萘二酸乙二醇酯、聚苯硫醚、液晶聚合物、聚烯、環氧或聚四氟乙烯等其他絕緣材料來代替聚醯亞胺亦可。
作為導體層20、21、30、31、電鍍層22、24、32、34及金屬薄膜23、33的各材料,使用金、銀、鎳或鋁等其他金屬來代替銅亦可,使用銅合金或鋁合金等的合金亦可。
前述第1~第3製造例中,於第1端子4及第2端子5的表面,施加鎳電鍍亦可。
[4]電阻成分的頻率依存性試驗
如圖1(a)、(b)所示,於本實施形態相關之線圈印刷配線基板10中,除了在各交叉區域CA被分斷的部分之外,第1線圈部2A與第2線圈部3A電性並聯連 接。
此時,第1及第2線圈部2A、3A的整體的結合電阻值,係相較於第1及第2線圈部2A、3A的各電阻值較小。因此,即使因為近接效應而第1及第2線圈部2A、3A的各電阻值變大,第1及第2線圈部2A、3A的整體的結合電阻值也不會變大。所以,涵蓋廣泛頻率區域,抑制電阻成分的增大。
為了確認前述的效果,本案發明者係進行以下所示之電阻成分的頻率依存性試驗。首先,本案發明者係製作具有與圖2的線圈印刷配線基板10相同構造的樣本s1。又,本案發明者係製作於絕緣層1的上面S1及下面S2分別形成第2線圈部3A,藉由串聯連接兩個第2線圈部3A,製作樣本s2的線圈印刷配線基板。
各樣本s1、s2係以電感成為17μH~18μH程度之方式設計。又,樣本s1、s2係以在流通直流電流之狀態下,電阻值成為0.63Ω程度之方式設計。於樣本s1中,第1及第2線圈部2A、3A的最大外徑D1為40mm,最小外徑D2為12mm。即使於樣本s2中,兩個第2線圈部3A的最大外徑也為40mm,最小外徑為12mm。
關於樣本s1,在第1端子4及第2端子5之間,流通具有複數種類頻率及所定振幅的交流電流,藉由線圈電阻測定器,測定各頻率之第1及第2線圈部2A、3A的結合電阻值。同樣地,關於樣本s2,於被串聯連接之兩個第2線圈部3A,流通具有複數種類頻率及所定振幅的交流電 流,藉由線圈電阻測定器,測定各頻率之兩個第2線圈部3A的結合電阻值。
圖7係揭示電阻成分之頻率依存性試驗結果的圖表。在圖7的圖表中,縱軸表示電阻,橫軸表示交流電流的頻率。又,「●」表示樣本s1的試驗結果,「×」表示樣本s2的試驗結果。
如圖7所示,樣本s1的結合電阻值從0kHz到300kHz,從0.65Ω上升至0.9Ω為止。另一方面,樣本s2的結合電阻值從0kHz到300kHz,從0.63Ω上升至1.45Ω為止。如此,樣本s2的結合電阻值係從0kHz到50kHz,與樣本s1的結合電阻值幾近相等,但是,從50kHz到300kHz,隨著頻率變大,會明顯變大於樣本s1的結合電阻值。
藉此,樣本s1的結合電阻值可確認即使在高頻區域中,相較於樣本s2的結合電阻值,也維持為較低。所以,依據本實施形態相關之線圈印刷配線基板10,可知可涵蓋廣泛頻率區域,抑制電阻成分的增大。
[5]線圈溫度的頻率依存性試驗
依據本實施形態相關之線圈印刷配線基板10,因為可涵蓋廣泛頻率區域來抑制電阻成分的增大,於廣泛頻率區域中可抑制第1線圈部2A及第2線圈部3A的發熱量。
為了確認前述的效果,本案發明者係進行以下所示之 線圈溫度的頻率依存性試驗。首先,本案發明者係製作具有與前述樣本s1相同構造,第1及第2線圈部2A、3A的厚度彼此不同的5個樣本s11~s15。又,本案發明者係製作具有與前述樣本s2相同構造,第2線圈部3A的厚度彼此不同的5個樣本s21~s25。
5個樣本s11、s12、s13、s14、s15的各第1及第2線圈部2A、3A的厚度,分別為35μm、50μm、65μm、80μm及100μm。5個樣本s21、s22、s23、s24、s25的各第2線圈部3A的厚度,分別為35μm、50μm、65μm、80μm及100μm。
各樣本s11~s15、s21~s25係以電感成為17μH~18μH程度之方式設計。於各樣本s11~s15中,第1及第2線圈部2A、3A的最大外徑D1為40mm,最小內徑D2為12mm。即使於各樣本s21~s25中,兩個第2線圈部3A的最大外徑也為40mm,最小內徑為12mm。
關於各樣本s11~s15,在第1端子4及第2端子5之間,流通具有複數種類頻率及所定振幅的交流電流,藉由線圈電阻測定器,作為線圈溫度,測定第1線圈部2A的表面溫度。同樣地,關於各樣本s21~s25,於被串聯連接之兩個第2線圈部3A,流通具有複數種類頻率及所定振幅的交流電流,藉由線圈電阻測定器,作為線圈溫度,測定一方的第2線圈部3A的表面溫度。試驗時的樣本s11~s15、s21~s25的周邊溫度為24℃。
圖8係揭示線圈溫度之頻率依存性試驗結果的圖表。 於圖8(a)揭示樣本s11~s15的試驗結果,於圖8(b)揭示樣本s21~s25的試驗結果。
在圖8(a)的圖表中,縱軸表示線圈溫度,橫軸表示交流電流的頻率。「●」表示樣本s11的試驗結果,「■」表示樣本s12的試驗結果。「▲」表示樣本s13的試驗結果,「×」表示樣本s14的試驗結果,「○」表示樣本s15的試驗結果。
如圖8(a)所示,樣本s11的線圈溫度係從0kHz到200kHz,從50℃上升至58℃為止。樣本s12的線圈溫度係從0kHz到200kHz,從43℃上升至49℃為止。樣本s13的線圈溫度係從0kHz到200kHz,從39℃上升至42℃為止。樣本s14的線圈溫度係從0kHz到200kHz,從36℃上升至40℃為止。樣本s15的線圈溫度係從0kHz到200kHz,從34℃上升至38℃為止。從0kHz到200kHz,樣本s11~s15的線圈溫度的變化率幾近相等。
根據該等內容,關於樣本s11~s15,可確認無關於頻率,第1線圈部2A及第2線圈部3A的厚度越厚,線圈溫度越低。
在圖8(b)的圖表中,縱軸表示線圈溫度,橫軸表示交流電流的頻率。「●」表示樣本s21的試驗結果,「■」表示樣本s22的試驗結果。「▲」表示樣本s23的試驗結果,「×」表示樣本s24的試驗結果,「○」表示樣本s25的試驗結果。
如圖8(b)所示,樣本s21的線圈溫度係從0kHz到 200kHz,從51℃上升至74℃為止。樣本s22的線圈溫度係從0kHz到200kHz,從43℃上升至65℃為止。樣本s23的線圈溫度係從0kHz到200kHz,從39℃上升至60℃為止。樣本s24的線圈溫度係從0kHz到200kHz,從36℃上升至58℃為止。樣本s25的線圈溫度係從0kHz到200kHz,從34℃上升至55℃為止。從0kHz到200kHz,樣本s21~s25的線圈溫度的變化率幾近相等。
根據該等內容,關於樣本s21~s25,可確認無關於頻率,第2線圈部3A的厚度越厚,線圈溫度越低。
比較圖8(a)、(b)的圖表的話,樣本s21的線圈溫度係隨著頻率變大,明顯變大於第2線圈部3A的厚度相同之樣本s11的線圈溫度。同樣地,各樣本s22~s25的線圈溫度也隨著頻率變大,明顯變大於第2線圈部3A的厚度相同之各樣本s12~s15的線圈溫度。
據此,樣本s11~s15的線圈溫度可確認即使在高頻區域中,相較於樣本s22~s25的線圈溫度,也維持為較低。所以,依據本實施形態相關之線圈印刷配線基板10,可知可涵蓋廣泛頻率區域,抑制第1線圈部2A及第2線圈部3A的發熱量。
[6]效果
如上所述,於本實施形態相關之線圈印刷配線基板10中,除了在絕緣層1的上面S1上之各交叉區域CA被分斷的部分之外,第1線圈部2A與第2線圈部3A電性 並聯連接。藉此,可涵蓋廣泛頻率區域,抑制電阻成分的增大。
又,第1端子4及第2端子5在絕緣層1的上面S1上,形成於第1線圈區域A1的外方的位置。第1線圈部2A的外側端部P1與第1端子4藉由第1拉出部2B連接,第1線圈部2A的內側端部P2與第2端子5藉由第2拉出部2C連接。此時,不需要將第1線圈部2A的內側端部P2,使用跨接線等的連接構件,拉出至第1線圈部2A的外方。藉此,容易進行第1線圈部2A與其他電子機器的連接作業。
根據該等結果,可涵蓋廣泛頻率區域來抑制電阻成分的增大,並且容易進行與其他電子機器的連接作業。
在線圈印刷配線基板10的製造時,連接外側端部P1、P3之間的貫通孔H、連接內側端部P2、P4之間的貫通孔H及連接在各交叉區域CA被分斷之第1線圈部2A的一方及另一方的部分與第2線圈部3A的貫通孔H可利用共通的工程來形成。藉此,可削減零件數量及減低線圈印刷配線基板10的製造工程數。
如上所述,於絕緣層1的上面S1上,形成第1配線圖案2、第1端子4及第2端子5。因此,第1配線圖案2、第1端子4及第2端子5利用共通的工程形成。藉此,可減低線圈印刷配線基板10的製造工程數。又,作業者可在朝向絕緣層1的上面S1之狀態下,不使絕緣層1反轉,將第1端子4及第2端子5連接於其他電子機 器。因此,易於進行連接作業。
[7]線圈印刷配線基板的其他構造例 (1)具有多層構造的線圈印刷配線基板
針對線圈印刷配線基板10的其他構造例,說明與圖1~圖3的線圈印刷配線基板10不同之處。圖9係用以說明線圈印刷配線基板10之其他構造例的圖。在圖9中,模式揭示其他構造例的線圈印刷配線基板10的分解立體圖。
如圖9所示,本例的線圈印刷配線基板10係除了圖1的線圈印刷配線基板10的構造之外,具備一或複數(在本例中為兩個)絕緣層1x。各絕緣層1x係具有彼此對向之上面S3及下面S4。
各絕緣層1x係以上面S3比下面S4更接近絕緣層1的下面S2之方式層積於絕緣層1的下面S2上。於各絕緣層1x的下面S4上,形成第3配線圖案6。在圖9中,以易於理解第2配線圖案3及兩個第3配線圖案6的形狀之方式,在離開絕緣層1的位置,圖示第2配線圖案3。又,在離開各絕緣層1x的位置,圖示第3配線圖案6。
於各絕緣層1x的下面S4,設定具有所定形狀的第3線圈區域A3。第1線圈區域A1及第3線圈區域A3至少一部分重疊。在本例中,第1、第2及第3線圈區域A1、A2、A3具有相同圓形狀,第1、第2及第3線圈區域A1、A2、A3的整體重疊。
第3配線圖案6係包含第3線圈部6A。第3線圈部6A係具有與第2線圈部3A相同的形狀。第3線圈部6A係在第3線圈區域A3上,連續地形成為旋渦狀。
於各絕緣層1x中,於與形成於絕緣層1的各貫通孔H重疊的部分,形成貫通孔H。對形成於各絕緣層1x之複數貫通孔H的內周面,分別施加電鍍。或者,於該等複數貫通孔H的內部,填充導電性材料。
藉此,第1線圈部2A的外側端部P1透過形成於絕緣層1、1x的貫通孔H,電性連接於第3線圈部6A的外側端部P5。又,第1線圈部2A的內側端部P2透過形成於絕緣層1、1x的貫通孔H,電性連接於第3線圈部6A的內側端部P6。進而,在各交叉區域CA被分斷之第1線圈部2A的一方及另一方的部分透過形成於絕緣層1、1x的貫通孔H,電性連接於第3線圈部6A。
於具有前述構造之圖9的線圈印刷配線基板10中,除了在絕緣層1的上面S1上的各交叉區域CA被分斷之部分之外,各絕緣層1x的第3線圈部6A與第1線圈部2A與第2線圈部3A電性並聯連接。
此時,各第3線圈部6A以及第1及第2線圈部2A、3A的整體的結合電阻值,係相較於各第3線圈部6A以及第1及第2線圈部2A、3A的各電阻值,充分較小。因此,即使因為近接效應而各第3線圈部6A以及第1及第2線圈部2A、3A的各電阻值變大,各第3線圈部6A以及第1及第2線圈部2A、3A的整體的結合電阻值也不會 變大。所以,可充分涵蓋廣泛頻率區域,抑制電阻成分的增大。
即使於本例中,也不需要將第1線圈部2A的內側端部P2,使用跨接線等的連接構件,拉出至第1線圈部2A的外方。藉此,容易進行第1線圈部2A與其他電子機器的連接作業。
(2)於線圈部形成縫隙的線圈印刷配線基板
針對線圈印刷配線基板10的另其他構造例,說明與圖1~圖3的線圈印刷配線基板10不同之處。圖10係用以說明線圈印刷配線基板10之另其他構造例的圖。在圖10中,揭示另其他構造例的線圈印刷配線基板10的一部分放大俯視圖。
如圖10所示,在本例中,於重疊於各交叉區域CA的部分、除了外側端部P1及內側端部P2之外的第1線圈部2A的剩下部分,形成延伸於圓周方向的縫隙SL。縫隙SL係沿著第1線圈部2A的寬度方向的中心形成。各縫隙SL的寬度w5係例如30μm以上1000μm以下,50μm以上500μm以下為佳,50μm以上300μm以下更理想。又,各縫隙SL係以被分割之各線路部分的寬度比流通於第1及第2線圈部2A、3A之交流電流的頻率之表層深度的兩倍之值還小之方式設計為佳。
雖然在圖10中未圖示,於重疊於各交叉區域CA的部分、除了外側端部P3及內側端部P4之外的第2線圈部 3A的剩下部分,形成延伸於圓周方向的縫隙SL。
此時,在第1及第2線圈部2A、3A中形成各縫隙SL的線路部分中,與圓周方向正交的剖面藉由縫隙SL分割。藉此,因為被分割之各線路部分的寬度變小,被分割之各線路部分的電阻值難以受到表皮效應的影響。所以,即使頻率變高,也可抑制表皮效應所致之電阻成分的增大。
(3)包含其他線圈部的線圈印刷配線基板,如上所述,本實施形態相關之線圈印刷配線基板10係例如使用來作為無線供電系統的受電線圈。此時,於線圈印刷配線基板10中,第1線圈部2A及第2線圈部3A具有作為受電線圈的功能。
於線圈印刷配線基板10之絕緣層1的上面S1及下面S2中至少一方的面上,形成接收藉由無線通訊所送之訊號的一或複數接收線圈部亦可。
圖11係從上方觀看包含接收線圈部之線圈印刷配線基板10的俯視圖,圖12係從下方觀看包含接收線圈部之線圈印刷配線基板10的俯視圖。
如圖12所示,在本例中,以在絕緣層1的下面S2上包圍第2線圈部3A之方式,接收線圈部7形成為旋渦狀。於絕緣層1中,於與接收線圈部7的外側端部P7及內側端部P8重疊的部分,分別形成貫通孔H7、H8。
如圖11所示,於絕緣層1的上面S1上,形成第3拉出部8a、第4拉出部9a、第3端子8及第4端子9。第3 拉出部8a係以從形成貫通孔H7的區域延伸至第3端子8為止之方式形成。又,第4拉出部9a係以從形成貫通孔H8的區域延伸至第4端子9為止之方式形成。
對貫通孔H7、H8的內周面,分別施加電鍍。或者,於複數貫通孔H7、H8的內部,填充導電性材料。藉此,第3端子8係透過第3拉出部8a及貫通孔H7,電性連接於下面S2上之接收線圈部7的外側端部P7。第4端子9係透過第4拉出部9a及貫通孔H8,電性連接於下面S2上之接收線圈部7的內側端部P8。
依據本例的線圈印刷配線基板10,可利用第1及第2線圈部2A、3A,接收藉由電磁感應或磁共振所送的電力,並且利用接收線圈部7,接收藉由無線通訊所送的訊號。
進而,於本例的線圈印刷配線基板10中,在第1配線圖案2的形成工程中,可於絕緣層1的上面S1上,同時形成第3拉出部8a、第4拉出部9a、第3端子8及第4端子9。又,在第2配線圖案3的形成工程中,可於絕緣層1的下面S2上,同時形成接收線圈部7。所以,不需要個別形成接收線圈部7、第3拉出部8a、第4拉出部9a、第3端子8及第4端子9。藉此,可抑制線圈印刷配線基板10的製造工程數的增加。
[8]無線供電系統 (1)無線供電系統的第1例
圖13係揭示使用線圈印刷配線基板10的無線供電系統之第1例的區塊圖。圖13的無線供電系統100係包含送電裝置200及終端300。再者,終端300是行動電話等的行動機器。
送電裝置200係包含送電模組210。送電模組210係包含電源電路220、送電電路230及共振電路240。共振電路240係連接於送電電路230,具有送電線圈241及共振電容器242串聯連接的構造。
終端300係包含電池單元310。電池單元310係包含充電部311、二次電池312及受電模組320。受電模組320係包含交流/直流轉換電路(以下稱為AC/DC轉換電路)330及共振電路340。共振電路340係連接於AC/DC轉換電路330,具有受電線圈341及共振電容器342串聯連接的構造。於受電模組320,設置圖1~圖3、圖9及圖10之任一線圈印刷配線基板10。此時,圖1~圖3、圖9及圖10之任一線圈印刷配線基板10的第1、第2及第3線圈部2A、3A、6A使用來作為受電線圈341。
於送電裝置200中,電源電路220連接於商用電源。藉此,從電源電路220對送電電路230供給交流電力。共振電路240係以所定頻率共振。藉此,從共振電路240的送電線圈241,藉由磁共振,交流電力被送至終端300。
於終端300中,共振電路340的受電線圈341接收從送電線圈241所送的交流電力。具體來說,線圈印刷配線基板10的第1線圈部2A及第2線圈部3A接收從送電線 圈241所送的交流電力。該交流電力係從共振電路340供給給AC/DC轉換電路330。AC/DC轉換電路330係將被供給的交流電力轉換成直流電力,並供給給充電部311。充電部311係利用被供給的直流電力,對二次電池312進行充電。
於本例的受電模組320中,圖1~圖3、圖9及圖10之任一線圈印刷配線基板10的第1、第2及第3線圈部2A、3A、6A使用來作為受電線圈341。所以,可容易且以低成本製作於廣泛頻率區域中能以較少的電力損失來動作的受電模組320。又,可容易且以低成本製作於廣泛頻率區域中能以較少的電力損失來動作的電池單元310。
於圖13的受電模組320中,以層積於受電線圈341(在本例中為圖1~圖3、圖9及圖10之任一線圈印刷配線基板10)之方式設置磁性遮蔽構件MS為佳。此時,可藉由以受電線圈341發生的磁場,防止設置在受電線圈341的附近之金屬構件產生渦電流。藉此,防止起因於渦電流的發生之電力傳導效率的降低。
(2)無線供電系統的第2例
圖14係揭示使用線圈印刷配線基板10的無線供電系統之第2例的區塊圖。圖14的無線供電系統100係包含送電裝置200、發送裝置400及終端500。再者,終端500是行動電話等的行動機器。
本例的送電裝置200係具有與圖13的送電裝置200 相同的構造。發送裝置400係包含發送模組410。發送模組410係包含電源電路420、訊號產生部430、發送電路440及共振電路450。共振電路450係連接於發送電路440,具有發送線圈451及共振電容器452串聯連接的構造。
終端500係包含充電部511、二次電池512、訊號處理部513及受電通訊模組520。受電通訊模組520係包含AC/DC轉換電路530、受電用共振電路540、接收電路550及接收用共振電路560。受電用共振電路540係連接於AC/DC轉換電路530,具有受電線圈541及共振電容器542串聯連接的構造。接收用共振電路560係連接於接收電路550,具有接收線圈561及共振電容器562串聯連接的構造。於受電通訊模組520,設置圖11及圖12的線圈印刷配線基板10。此時,圖11及圖12的線圈印刷配線基板10的第1及第2線圈部2A、3A使用來作為受電線圈541。又,圖11及圖12的線圈印刷配線基板10的接收線圈部7使用來作為接收線圈561。
於送電裝置200中,與圖13的範例相同,從共振電路240的送電線圈241,藉由磁共振,交流電力被送至終端500。
於終端500中,受電用共振電路540的受電線圈541接收從送電線圈241所送的交流電力。該交流電力係從受電用共振電路540供給給AC/DC轉換電路530。AC/DC轉換電路530係將被供給的交流電力轉換成直流電力,並 供給給充電部511。充電部511係利用被供給的直流電力,對二次電池512進行充電。
於發送裝置400中,電源電路420連接於商用電源。藉此,從電源電路420對訊號產生部430供給交流電力。訊號產生部430係使用被供給的交流電力,產生所定訊號,並將產生的訊號供給給發送電路440。共振電路450係以所定頻率共振。藉此,從共振電路450的發送線圈451,包含所定訊號的調變波藉由電磁感應而被送至終端500。
於終端500中,接收用共振電路560的接收線圈561接收從發送線圈451所送的調變波。具體來說,圖11及圖12的線圈印刷配線基板10的接收線圈部7接收從發送線圈451所送的調變波。該調變波係從接收用共振電路560供給給接收電路550。接收電路550藉由對調變波作調解,從調變波取出所定訊號,並供給給訊號處理部513。訊號處理部513係對被供給的訊號施加所定處理。
於本例的受電通訊模組520中,圖11及圖12的線圈印刷配線基板10的第1及第2線圈部2A、3A使用來作為受電線圈541。又,接收線圈部7使用來作為接收線圈561。所以,可容易且以低成本製作於廣泛頻率區域中能以較少的電力損失來動作的受電通訊模組520。
又,可利用第1及第2線圈部2A、3A,接收藉由電磁感應或磁共振所送的電力,並且利用接收線圈部7,接收藉由無線通訊所送的訊號。藉此,可利用簡潔的構造, 進行無線受電及無線接收。
於圖14的受電通訊模組520中,以層積於受電線圈541及接收線圈561(在本例中為圖11及圖12的線圈印刷配線基板10)之方式設置磁性遮蔽構件MS為佳。此時,可藉由以受電線圈541或接收線圈561發生的磁場,防止設置在受電線圈541或接收線圈561的附近之金屬構件產生渦電流。藉此,防止起因於渦電流的發生之電力傳導效率的降低。
[9]其他實施形態
(1)在前述實施形態中,第1線圈部2A的內側端部P2與第2線圈部3A的內側端部P4透過貫通孔H而電性連接。此外,第1線圈部2A的內側端部P2與第2線圈部3A的內側端部P4透過跨接線而電性連接來代替亦可。或者,第1線圈部2A的內側端部P2與第2線圈部3A的內側端部P4透過形成於其他配線電路基板的配線圖案而電性連接亦可。
同樣地,在前述實施形態中,第1線圈部2A的外側端部P1與第2線圈部3A的外側端部P3透過貫通孔H而電性連接。此外,第1線圈部2A的外側端部P1與第2線圈部3A的外側端部P3透過跨接線而電性連接亦可。或者,第1線圈部2A的外側端部P1與第2線圈部3A的外側端部P3透過形成於其他配線電路基板的配線圖案而電性連接亦可。或者,第1線圈部2A的外側端部P1與 第2線圈部3A的外側端部P3透過形成於絕緣層1的上面S1、下面S2及側面上的其他配線圖案而電性連接亦可。
(2)於圖1~3及圖10~圖12的線圈印刷配線基板10中,第1端子4及第2端子5形成於絕緣層1的上面S1上,但是,並不限定於此。第1端子4及第2端子5係形成於下面S2上,來代替形成於絕緣層1的上面S1亦可。或者,第1端子4及第2端子5中一方的端子形成於絕緣層1的上面S1,另一方的端子形成於下面S2上亦可。
即使於圖9的線圈印刷配線基板10中,第1端子4及第2端子5也形成於絕緣層1的上面S1上,但是,並不限定於此。第1端子4及第2端子5係形成於設置在離絕緣層1最遠之絕緣層1x的下面S4上,來代替形成於絕緣層1的上面S1亦可。或者,第1端子4及第2端子5中一方的端子形成於絕緣層1的上面S1上,另一方的端子形成於設置在離絕緣層1最遠之絕緣層1x的下面S4上亦可。
(3)於圖11及圖12的線圈印刷配線基板10中,接收線圈部7係形成於絕緣層1的下面S2上。不限於此,接收線圈部7係形成於絕緣層1的上面S1上亦可。或者,於絕緣層1的上面S1上及下面S2上,分別形成兩個接收線圈部7亦可。
(4)於圖11及圖12的線圈印刷配線基板10中,接 收線圈部7係以包圍第2線圈部3A之方式形成。不限於此,接收線圈部7係以並排於第2線圈部3A的側方之方式配置來代替包圍第2線圈部3A亦可。
(5)於具有圖9之多層構造的線圈印刷配線基板10的絕緣層1、1x的一或複數面任一面上,形成圖11及圖12的接收線圈部7亦可。例如,於具有圖9之多層構造的線圈印刷配線基板10之絕緣層1的上面S1或設置在離絕緣層1最遠之位置的絕緣層1x的下面S4上,形成圖11及圖12的接收線圈部7亦可。又,於絕緣層1的下面S2上及各絕緣層1x的下面S4上,分別形成接收線圈部7亦可。
(6)於圖13及圖14的無線供電系統100中,藉由磁共振,從送電裝置200,交流電力被送至終端300、500。不限於此,藉由電磁感應來代替磁共振,從送電裝置200,交流電力被送至終端300、500亦可。
(7)在圖14的範例中,內藏於終端500的接收用共振電路560由接收線圈561及共振電容器562所構成。又,圖11及圖12的線圈印刷配線基板10的接收線圈部7使用來作為接收線圈561。在此,以相鄰之配線間所產生的寄生電容具有作為共振電容器562的功能之方式設計圖11及圖12的接收線圈部7亦可。此時,不需要於接收用共振電路560,設置與接收線圈部7為不同物體的共振電容器562。藉此,可削減零件數量。
(8)於圖10的線圈印刷配線基板10中,於重疊於 各交叉區域CA的部分、除了外側端部P1及內側端部P2之外的第1線圈部2A的剩下部分,形成縫隙SL。不限於此,縫隙SL係以第1線圈部2A的圓周方向之所定角度範圍(例如90°等)形成亦可。又,縫隙SL係斷續地形成亦可。進而,於線圈印刷配線基板10的第1線圈部2A及第2線圈部3A的至少一部分中,複數縫隙SL以並排於寬度方向之方式形成亦可。
(9)在前述實施形態中,第1線圈部2A、第2線圈部3A、第3線圈部6A及接收線圈部7具有圓形狀的外形。不限於此,第1線圈部2A、第2線圈部3A、第3線圈部6A及接收線圈部7係分別具有圓形狀以外的外形來代替圓形狀亦可。例如,各線圈部係具有橢圓形狀的外形亦可,具有四角形狀的外形亦可,具有三角形狀的外形亦可。
[10]請求項的各構成要素與實施形態的各要素的對應
以下,針對請求項的各構成要素與實施形態的各要素的對應之範例進行說明,但是,本發明並不限定於後述的範例。
於前述實施形態中,絕緣層1的上面S1為第1面的範例,絕緣層1的下面S2為第2面的範例,絕緣層1為第1絕緣層的範例,第1線圈區域A1為第1區域的範例,第1線圈部2A為第1線圈部的範例。
又,第2線圈區域A2為第2區域的範例,第2線圈 部3A為第2線圈部的範例,第1線圈部2A的外側端部P1為第1線圈部的外側端部的範例,第1端子4為第1端子的範例,第2端子5為第2端子的範例。
又,第1線圈部2A的內側端部P2為第1線圈部的內側端部的範例,一或複數交叉區域CA為一或複數交叉區域的範例,第2拉出部2C為拉出部的範例。
又,重疊於在各交叉區域CA被分斷之第1線圈部2A的一方的部分之一或複數貫通孔H為第1貫通孔的範例,重疊於在各交叉區域CA被分斷之第1線圈部2A的另一方的部分之一或複數貫通孔H為第2貫通孔的範例,線圈印刷配線基板10為線圈印刷配線基板的範例。
又,第2線圈部3A的內側端部P4為第2線圈部的內側端部的範例,重疊於第1線圈部2A的內側端部P2之一或複數貫通孔H為第3貫通孔的範例,第2線圈部3A的外側端部P3為第2線圈部的外側端部的範例,重疊於第1線圈部2A的外側端部P1之一或複數貫通孔H為第4貫通孔的範例。
又,絕緣層1x的上面S3為第3面的範例,絕緣層1x的下面S4為第4面的範例,一或複數絕緣層1x為一或複數第2絕緣層的範例,第3線圈區域A3為第3區域的範例,第3線圈部6A為第3線圈部的範例,各絕緣層1x中重疊於在各交叉區域CA被分斷之第1線圈部2A之一方的部分之一或複數貫通孔H為第5貫通孔的範例,各絕緣層1x中重疊於在各交叉區域CA被分斷之第1線圈 部2A之另一方的部分之一或複數貫通孔H為第6貫通孔的範例。
又,縫隙SL為縫隙的範例,受電模組320為受電模組的範例,二次電池312為二次電池的範例,充電部311為充電部的範例,電池單元310為電池單元的範例,一或複數接收線圈部7為一或複數接收線圈部的範例,受電通訊模組520為受電通訊模組的範例。
作為請求項的各構成要素,也可使用具有請求項所記載之構造或功能的其他各種要素。
〔產業上之利用可能性〕
本發明可有效利用於各種電性機器或電子機器等。
1‧‧‧絕緣層
2‧‧‧第1配線圖案
2A‧‧‧第1線圈部
2B‧‧‧第1拉出部
2C‧‧‧第2拉出部
3‧‧‧第2配線圖案
3A‧‧‧第2線圈部
4‧‧‧第1端子
5‧‧‧第2端子
10‧‧‧線圈印刷配線基板
A1‧‧‧第1線圈區域
CA‧‧‧交叉區域
H‧‧‧貫通孔
P1‧‧‧外側端部
P2‧‧‧內側端部
P3‧‧‧外側端部
P4‧‧‧內側端部
S1‧‧‧上面
S2‧‧‧下面

Claims (11)

  1. 一種線圈印刷配線基板,其特徵為:具備:第1絕緣層,係具有彼此對向的第1及第2面;第1線圈部,係於前述第1絕緣層之前述第1面上的第1區域中形成為旋渦狀;第2線圈部,係於前述第1絕緣層之前述第2面上的第2區域中形成為旋渦狀;第1端子,係形成於前述第1面上的前述第1區域外或前述第2面上的前述第2區域外,電性連接於前述第1線圈部的外側端部;及第2端子,係形成於前述第1面上的前述第1區域外或前述第2面上的前述第2區域外,前述第1及第2線圈部,係電性並聯連接;在前述第1面上設置有從前述第1線圈部的內側端部至前述第1區域外的路徑與前述第1線圈部交叉之一或複數交叉區域;前述第1線圈部,係在各交叉區域被分斷;以在前述路徑上從前述第1線圈部的前述內側端部延伸到前述第1區域外為止之方式,於前述第1面上形成拉出部;前述拉出部,係於以於各交叉區域中通過前述被分斷之前述第1線圈部的一方及另一方的部分之間之方式配置; 前述第2端子,係於前述第1區域外,電性連接於前述拉出部;前述第1絕緣層,係於各交叉區域中具有第1及第2貫通孔;在各交叉區域中被分斷之前述第1線圈部的一方及另一方的部分,係分別透過前述第1及第2貫通孔,電性連接於前述第2線圈部。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之線圈印刷配線基板,其中,前述第1絕緣層,係在前述第1線圈部的前述內側端部與前述第2線圈部的內側端部之間,具有第3貫通孔;前述第1線圈部的前述內側端部與前述第2線圈部的前述內側端部,係透過前述第3貫通孔,彼此電性連接。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之線圈印刷配線基板,其中,前述第1絕緣層,係在前述第1線圈部的前述外側端部與前述第2線圈部的外側端部之間,具有第4貫通孔;前述第1線圈部的前述外側端部與前述第2線圈部的前述外側端部,係透過前述第4貫通孔,彼此電性連接。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之線圈印刷配線基板,其中,前述拉出部,係相較於前述第1線圈部,具有較大的寬度。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之線圈印 刷配線基板,其中,更具備:一或複數第2絕緣層,係分別具有彼此對向的第3及第4面;及第3線圈部,係於各第2絕緣層之前述第4面上的第3區域中形成為旋渦狀;前述第3線圈部,係電性並聯連接於前述第2線圈部;各第2絕緣層,係以前述第3面比前述第4面更接近前述第2面之方式,層積於前述第1絕緣層的前述第2面上或其他第2絕緣層的前述第4面上,並具有分別重疊於前述第1絕緣層的前述第1及第2貫通孔之位置的第5及第6貫通孔;前述第1端子,係形成於前述第1面上的前述第1區域外或設置在離前述第1絕緣層最遠之位置的第2絕緣層之前述第4面上的前述第3區域外;前述第2端子,係形成於前述第1面上的前述第1區域外或設置在離前述第1絕緣層最遠之位置的第2絕緣層之前述第4面上的前述第3區域外;在各交叉區域中被分斷之前述第1線圈部的一方的部分,係分別透過前述第1及第5貫通孔,電性連接於各第2絕緣層的前述第3線圈部;在各交叉區域中被分斷之前述第1線圈部的另一方的部分,係分別透過前述第2及第6貫通孔,電性連接於各 第2絕緣層的前述第3線圈部。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之線圈印刷配線基板,其中,前述第1端子及前述第2端子形成於前述第1面上。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之線圈印刷配線基板,其中,於前述第1及第2線圈部的至少一部分,形成延伸於圓周方向的縫隙。
  8. 一種受電模組,其特徵為:具備申請專利範圍第1項或第2項所記載之線圈印刷配線基板;前述線圈印刷配線基板的前述第1及第2線圈部,係以接收藉由電磁感應或磁共振所送的電力之方式構成。
  9. 一種電池單元,其特徵為具備:申請專利範圍第8項所記載之受電模組;二次電池;及充電部,係以利用藉由前述受電模組所接收之電力,對前述二次電池作充電之方式構成。
  10. 一種受電通訊模組,其特徵為:具備申請專利範圍第1項或第2項所記載之線圈印刷配線基板;前述線圈印刷配線基板的前述第1及第2線圈部,係以接收藉由電磁感應或磁共振所送的電力之方式構成;於前述線圈印刷配線基板之前述第1絕緣層的前述第 1面及前述第2面中至少一面上,形成一或複數接收線圈部;各接收線圈部,係以接收藉由無線通訊所送的訊號之方式構成。
  11. 一種受電通訊模組,其特徵為:具備申請專利範圍第5項所記載之線圈印刷配線基板;前述線圈印刷配線基板的前述第1、第2及第3線圈部,係以接收藉由電磁感應或磁共振所送的電力之方式構成;於前述線圈印刷配線基板之前述第1絕緣層的前述第1面及前述第2面以及前述一或複數第2絕緣層的前述第3面及前述第4面中至少一面上,形成一或複數接收線圈部;各接收線圈部,係以接收藉由無線通訊所送的訊號之方式構成。
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