TWI665689B - 無線充電線圈及其製法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種無線充電線圈及其製法，該無線充電線圈包含一第一線圈及一第二線圈，該第一線圈係呈一第一螺旋構形，該第一螺旋構形在相鄰線圈間定義有一第一空間，且該第二線圈係呈一第二螺旋構形，該第二螺旋構形在相鄰線圈間定義有一第二空間，而該第一線圈與第二線圈係為共平面關係，該第一線圈係位於該第二線圈之該第二空間內，且該第二線圈係位於該第一線圈之該第一空間內，該第一及第二線圈係為電性相連，且藉由一黏膠層覆蓋並包圍該第一線圈及該第二線圈，以將該等線圈結合在一起，並使該等線圈彼此隔離。
Description
本發明係關於一種無線充電線圈及其製法。具體而言，本發明係關於一種雙線串激串聯無線充電線圈。
本申請案為2014年8月27日提出美國非臨時專利申請第14/470,381號案之部份延續(CIP)案，並主張該案之優先權，前述第14/470,381號案主張2013年11月25日美國臨時專利申請第61/908,573號及2014年5月29日美國臨時專利申請第62/004,587號兩案之優先權，本申請案並主張2013年11月25日美國臨時專利申請第61/908,573號、2014年5月29日美國臨時專利申請第62/004,587號，及2014年11月10日美國臨時專利申請第62/077,721號等案之優先權，上述各案之全體揭露明確於此合併參照。
無線功率傳輸係經由電磁感應(感應功率)及/或共振頻率方法將電功率自一基地台(傳輸功率)傳輸至一行動裝置(消耗功率)。無線功率傳輸在行動裝置中日益普遍，尤其常見於智慧型手機。無線充電聯盟所建立之Qi介面標準即為一種廣受應用之感應充電技術標準，其具有數種協定以供電子裝置間無線傳輸電功率。其他標準則是利用電磁感應或共
振頻率達成裝置無線充電之目的。行動裝置(或任何其他電子裝置)必須符合特定要求及效能標準，方能達成Qi順應性。
消費者在偏好行動裝置輕薄短小之餘，亦希望享有優異功能與效率，唯此兩端往往難以兼顧。具體而言，充電線圈必須變更材料厚度以降低電阻並提升效率。此外，全力追求上述目標亦可能造成效能與製造上之限制。
因此，吾人希冀卻尚未實現者，乃一更為輕薄且更具效率之無線充電線圈，以供達成電子裝置間之無線功率傳輸。
本發明係關於一種無線充電線圈及其製法。具體而言，本發明係關於一平面雙線串激串聯無線充電線圈。相較於習知無線充電線圈，本發明之線圈厚度更薄(薄型)、密度更高(高填充率)且效率更佳(低電阻)。
為便 貴審查委員能對本發明之目的、結構、製法及其功效，做更進一步之認識與瞭解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下：
無
30、130、230、430、530、630、730、830、1130、1230‧‧‧第一線圈
31、131、231、731、831、1131、1131a、1131b、1231‧‧‧第一螺旋構形
32、52、272、1272‧‧‧內部
34、54、134、154、634、654、734、1234、1254‧‧‧內端
36、56、136、156、636、656、736、1236、1256‧‧‧外端
38、58‧‧‧空間
40、60‧‧‧聯繫條
50、150、250、450、550、650、750、850、1150、1250‧‧‧第二線圈
51、151、251、751、851、1151、
1151a、1151b、1251‧‧‧第二螺旋構形
170、270、370、470、570、670、1170、1270‧‧‧無線充電線圈
278、280‧‧‧間隙
374、1277‧‧‧第一跨接器
376、1274‧‧‧第二跨接器
377、1276‧‧‧第三跨接器
392‧‧‧鐵氧體基材
394‧‧‧NFC天線
402、404、406、408、410、41、414、416、418、420、422、42、502、504、506、508、510、512、514、516、518、520、522、524‧‧‧區段
434、534、554‧‧‧第一端
436、536、556‧‧‧第二端
602‧‧‧PSA層
604‧‧‧PET薄膜區域
606、696‧‧‧第一孔
608、698‧‧‧第二孔
674、676‧‧‧跨接器
690‧‧‧電性元件組體
692‧‧‧鐵氧體護板
702‧‧‧薄膜
737‧‧‧第一側
739‧‧‧第二側
741‧‧‧角度部份
790‧‧‧共振線圈之組合體
870‧‧‧壓印共振線圈
871‧‧‧連接片
873‧‧‧連接點
902‧‧‧保護層
930‧‧‧線圈
933‧‧‧填充材料層
935‧‧‧溝槽
990‧‧‧薄型電性元件組體
992‧‧‧基材
1123‧‧‧第一多層體
1125‧‧‧第二多層體
1127‧‧‧第一黏膠層
1129‧‧‧第二黏膠層
1223‧‧‧內部鏤空
1225‧‧‧外部鏤空
1227‧‧‧多層體
第1圖係本發明製造無線充電線圈之加工步驟流程圖；第2圖係本發明第一線圈之示意圖，其上帶有聯繫條；第3圖係本發明第二線圈之示意圖，其上帶有聯繫條；第4圖係本發明無線充電線圈裝配後之線圈示意圖，其中第一及第二線圈上之聯繫條已經去除；
第5圖係本發明無線充電線圈裝配後之示意圖，其上附加有跨接器；第6圖係本發明第5圖之部分放大視圖；第7圖係本發明一電性元件組體之示意圖，該組體上設有無線充電線圈及NFC天線；第8圖係本發明無線充電線圈裝配後之示意圖，其具有平面雙線線圈；第9圖係本發明第8圖中無線充電線圈之部分剖視圖；第10圖係本發明無線充電線圈裝配後之示意圖，其具有堆疊之雙線線圈；第11圖係本發明第10圖中無線充電線圈之部分剖視圖；第12圖係本發明一電性元件組體之立體透視圖；第13圖係本發明第12圖中電性元件組體之立體分解圖；第14圖係本發明一共振線圈之立體透視圖；第15圖係本發明一共振線圈之組合體之立體透視圖；第16圖係本發明一摺疊壓印共振線圈之立體透視圖；第17圖係本發明第16圖中線圈部分展開之立體透視圖；第18圖係本發明第16圖中線圈完全展開之立體透視圖；第19圖係本發明一薄型電性元件組體之立體分解圖；第20圖係本發明第19圖中填充材料之立體透視圖；第21圖係本發明以黏膠製造無線充電線圈之加工步驟流程圖；第22圖係本發明第一線圈應用於一第一多層體之部分剖視圖；第23圖係本發明位於第一與第二多層體間之一無線充電線圈之部分剖視圖；
第24圖係本發明一無線充電線圈之部分剖視圖；第25圖係本發明第24圖中無線充電線圈之部分上視圖；及第26圖係本發明一無線充電線圈之上視圖。
本發明係關於一種無線充電線圈及其製法。請參閱第1~7圖所示，本發明壓印金屬無線充電線圈包含一系列以雙線方式連接之平行跡線。換言之，該無線充電線圈包括第一與第二線圈，兩者平行密集排列，並且串聯，因此該第一與第二線圈具有平行電流。該第一與第二線圈可依據效能要求(如電性要求、功率要求等等)而為堆疊或平面設置，且為串聯及/或並聯。所述無線充電線圈可用於任何電池供電裝置，特別是行動裝置(如智慧型手機、平板電腦、手錶等等)。該無線充電線圈可依據Qi規格製造，但可調整為符合任何無線傳輸協定。可對含有大量傳導性材料(如銅)之無線充電線圈改變(如增加)其厚度而放入一已知空間，藉此可提升線圈之能量可用性。相較於其他無線充電線圈，本發明之無線充電線圈具有更佳之磁性耦合效力(如磁場強度)，並藉此以更高之效率傳送能量。
請參閱第1圖所示，製造本發明無線充電線圈之加工步驟10詳如下述：
(1)於步驟12，取一金屬片加以壓印，而形成帶有複數聯繫條之第一線圈，所述金屬片可為任一種適用於無線功率傳輸之材料(如，銅、銅合金、鋁、鋁合金等等)。
(2)於步驟14，取另一金屬片(可與前一金屬片相同或不同)加以壓印，
而形成帶有複數聯繫條之第二線圈。
(3)於步驟16，壓印該第一線圈以去除該等聯繫條。
(4)於步驟18，壓印該第二線圈以去除該等聯繫條。
(5)於步驟20，將該第一與第二線圈裝配在一起。
(6)於步驟22，對該裝配後之線圈組合體提供一鐵氧體(ferrite)基材。
(7)於步驟24，附加上複數跨接器(如導線)，以將該第一與第二線圈電性串聯(如，該第一線圈之內端經由一跨接器與該第二線圈之外端電性相連)。
上述步驟可互換、合併或完全省略。例如，該等線圈可直接壓印而未先形成聯繫條，且/或該第一與第二線圈可直接設置於鐵氧體基材上(未先經裝配)等等。此外，該等線圈之形成方式可採光化學蝕刻或機械加工，而非壓印，或亦可以任何其他適合製程製作。
請參閱第2圖所示，該第一線圈30可為概呈長方形之一平面狀之第一螺旋構形31，然而該第一螺旋構形31亦可形成為其他任何適用形狀(如，圓形平面螺旋)。該第一線圈30之尺寸可依其應用而異(如用於行動裝置、穿戴型裝置、車輛等等)。該第一線圈30可為任何適合之厚度，如0.003吋至0.020吋等等，但亦可更厚，以符合高功率應用所需。該第一線圈30可為任何適合之整體尺寸，如0.25吋至4吋寬及/或0.25吋至4吋高。而該第一螺旋構形31亦可為任何適合尺寸，例如，該第一螺旋構形31可為0.005吋至0.250吋寬，尺寸可依據行動裝置之實體及效能要求(如所需頻率)而變化。該第一線圈30可為任何適用於無線功率傳輸之材質，例如銅、銅合金、鋁、鋁合金、回火銅合金(如，C110)等等。
該第一線圈30之該第一螺旋構形31係可繞一中心盤轉任何次數(如5次、10次等等)，以符合任何感應或共振功率要求。該第一螺旋構形31盤繞在以該線圈30之中心形成一內部32。因此，該第一線圈30具有一內端34及一外端36。該第一螺旋構形31間之一第一空間38寬度係足以(如，0.0285吋)容納一第二線圈(詳述於後)，一聯繫條40可位於該等第一空間38內各處之複數位置，以利於在不同地點或站點之間運輸過程中維持該線圈30之整體形狀(如，預防該形狀鬆開或變形)。該外端36可以一角度向外延伸，如通常為九十度角。該內端34與該外端36可為設置為朝向該第一線圈30之同側，但亦可位於該第一線圈30內多種位置中之任一者。
請參閱第3圖所示，該第二線圈50之多數形狀及特徵概與第2圖之該第一線圈30相仿。該第二線圈50可為一概呈長方形之一平面狀之第二螺旋構形51，然而該第二螺旋構形51亦可形成為其他任何適用形狀(如，圓形平面螺旋)。該第二線圈50之尺寸可依其應用而異(如用於行動裝置、穿戴型裝置、車輛等等)。該第二線圈50可為任何適合厚度，如0.003吋至0.020吋等等，但亦可更厚，以符合高功率應用所需。該第二線圈50可為任何適合之整體尺寸，如0.25吋至4吋寬及/或0.25吋至4吋高。而該第二螺旋構形51亦可為任何適合尺寸。例如，該第二螺旋構形51可為0.005吋至0.250吋寬。尺寸可依據行動裝置之實體及效能要求(如所需頻率)而變化。該第二線圈50可為任何適用於無線功率傳輸之材質，例如銅、銅合金、鋁、鋁合金、回火銅合金(如，C110)等等。
該第二線圈50之該第二螺旋構形51係可繞一中心盤轉任何
次數(如5次、10次等等)，以符合任何感應或共振功率要求。該第二螺旋構形51盤繞在以該第二線圈50之中心形成一內部52。因此，該第二線圈50具有一內端54及一外端56。該第二螺旋構形51間之一第二空間58寬度係足以(如，0.0285吋)容納該第一線圈30(上述)。一聯繫條60可位於該等第二空間58內各處之複數位置，以利於在不同地點或站點之間運輸過程中維持該第二線圈50之整體形狀(如，預防該形狀鬆開或變形)。該外端56並不如同該第一線圈30向外延伸(但可以)。該內端54與該外端56可為設置為朝向該線圈50之同側，但亦可位於該第二線圈50內多種位置中之任一者。
請參閱第4圖所示，圖中係一裝配後之無線充電線圈170，其中該第一與第二線圈130、150之聯繫條已經移除。如圖所示，該第一與第二線圈130、150彼此嵌合。具體而言，該第一線圈130係容設於該第二線圈150之該第二螺旋構形151間所形成之第二空間，而該第二線圈150亦容設於該第一線圈130之該第一螺旋構形131間所形成之第一空間。然而，裝配後，該第一線圈130之該第一螺旋構形131與該第二線圈150之該第二螺旋構形151之間仍留有微小之間隙(如，0.003吋，0.004吋等等)，此點將於下文詳述。因此，該第一與第二線圈130、150共同形成一並聯平面螺旋。亦如圖所示，該第一線圈130之該內端134鄰接於該第二線圈150之該內端154，且該第一線圈130之該外端136鄰接於該第二線圈150之該外端156。然而，所述各端可彼此相距任何相對距離。此壓印方法可使該無線充電線圈170具有至少約0.003吋之平均空間寬度變化。最大與最小差異取決於該無線充電線圈170之尺寸(如，整體高度及寬度)。
該第一線圈130之該第一螺旋構形131的長方形截面形狀之緊密容限產生之裝填率(如，85%)係大於目前業界線圈(如，65%)，如繞線線圈、蝕刻線圈等等。例如，壓印製成之長方形截面形狀(請參閱第9圖所示)提供之裝填率可能大於圓形線(如，圓銅線)之圓形截面形狀。具體而言，與厚度0.006吋且間隙0.003吋之長方形截面線圈相較，直徑0.010之吋絕緣圓線(直徑0.009吋線加0.0005吋絕緣層)裝填率僅為其65%。此外，該無線充電線圈170可容許之運作環境溫度高於其他業界現有線體(如，辮線)，且不易因震動、衝擊或高熱而劣化。部分原因在於該無線充電線圈170是以單一整塊導體製成(如，非多股編線)；相較之下，辮線之每條單股線縷之間係以絕緣材料彼此隔開，因而無法承受較高溫度。
請參閱第5圖所示，圖中顯示一裝配後之無線充電線圈270，其上附有一跨接器，雖於圖中未示，但該跨接器可連附至該第一外端236，如圖所示，該第一線圈230之該內端234係經由一第一跨接器274電性連接至該第二線圈250之該外端256。該兩端234、256較為靠近，且位於該無線充電線圈270之同側，以利縮短該第一跨接器274所需之長度。之後，使用一第二跨接器276將該第二線圈之該內端254電性連接至行動裝置電路系統。該外端236與該內端254較為靠近，且位於該無線充電線圈270之同側，以利縮短該第二跨接器276所需之長度，並便於該電子裝置之佈線。因此，產生一對平行密排之串聯線圈230、250，俾使該第一與該第二螺旋構形230、250具有並聯電流(如，各該螺旋構形之電流同為順時針或逆時針方向)。
待該電子裝置之其他組件裝配完成後，該無線充電線圈270
之該內部272係經絕緣(如，以塑料或膠體)以確保適當效能。該無線充電線圈270可具有任何數量之線圈，依據其電性要求而定。該無線充電線圈270可用於任何電池供電裝置中，如智慧型手機。該無線充電線圈270可為任何適合之整體尺寸(如，1.142吋寬、1.457吋高等等)。線圈長度可為任何適合長度(如，48.459吋)。
請參閱第6圖所示，該第一線圈230之該第一螺旋構形231與該第二線圈250之該第二螺旋構形251之間(如，0.003吋，0.004吋等等)存有極小間隙278(如，空隙)，但該等螺旋構形231、251之轉角彎曲處可能留有較寬間隙280(如，該間隙增加交替)。此等緊密容限可使填裝率大於目前業界方法。
依據該無線充電線圈270尺寸及其所用材料，裝配後之該無線充電線圈270可能為多種不同直流(DC)電阻(歐姆)、交流(AC)電阻，及/或AC/DC電阻率。此等數值可加以調整以達成符合感應標準之高AC/DC率。可依據所需效能特性變化線圈尺寸以提供變化電阻。例如，配合使用C110合金之0.232歐姆電阻，該等螺旋構形231、251之截面可為0.0001234平方英吋(如，0.005吋厚與0.0246吋寬，或0.004吋厚與0.0308吋寬等等)，而使用C110合金之0.300歐姆電阻，該等螺旋構形231、251之截面可為0.0000953平方英吋(如，0.005吋厚與0.019吋寬，或0.004吋厚與0.0238吋寬)。該無線充電線圈270所能達成之一螺旋構形之厚度及/或整體寬徑比高於其他業界現有方法(如，印刷電路板(PCB)蝕刻線圈)。
請參閱第7圖所示，具體而言，該無線充電線圈370係連附於一鐵氧體基材392，且連同一具有接觸片之近場通訊(NFC)天線394。
該無線充電線圈370與NFC天線394可具有連接墊(如，金)，以便其連接至前述行動裝置之電路系統。此組體包含一第一跨接器374、一第二跨接器376，以及一第三跨接器377，連接該無線充電線圈370之末端，如上所述。該無線充電線圈370與NFC天線394上方可蓋有一層薄膜(如，透明塑膠)，該等跨接器374、376、377係設於該薄膜之上方，且僅於連接點之處穿過該薄膜。如此可預防該無線充電線圈370之任何電連接意外發生短路。或者，該等跨接器374、376、377可經絕緣處理，故可不需使用薄膜。為節省空間，該無線充電線圈370係位於該NFC天線394之內，使該等跨接器376、377延伸至該NFC天線394外側。然而，該無線充電線圈370及該等跨接器376、377可設置於任何相對於該NFC天線394之位置。
該組體之總體厚度可依各種可能需求與要求而異。例如，該等跨接器可為0.05-0.08公釐厚，該薄膜可為0.03公釐厚，該NFC天線394及該無線充電線圈370可為0.08公釐厚，且該鐵氧體基材392可為0.2公釐厚，如此構成之無線充電線圈總厚度為約0.36公釐厚。
請參閱第8圖所示，該無線充電線圈470包括一第一線圈430(如螺旋構形)及一第二線圈450(如螺旋構形)。該裝配後之無線充電線圈470之製造及操作概與第1~7圖所描述者相仿。該第一線圈430及該第二線圈450可為任何所需，以符合不同功率要求。該第一線圈430與該第二線圈450可為串聯或並聯。
該第一及/或第二線圈430、450之寬度可沿該無線充電線圈之長度變化，以優化該裝配後之無線充電線圈470之效能表現。該第一與第二線圈430、450之厚度亦可沿該無線充電線圈之長度變化。例如，該
第一線圈430之寬度(及/或厚度)可從一第一端434向該第一線圈430之中間漸增(或漸減)，且寬度(及/或厚度)同樣可從該第一線圈430之一第二端436之中間漸減(或漸增)(如，呈一寬窄寬之螺旋構形圈)，藉此變化從頭至尾之截面面積。任何寬度(截面)或厚度變化均可使用，且/或該等尺寸可於該無線充電線圈之某些部分維持不變，依據所需效能特性而定。
與以上擇一實施或並用者，可就該無線充電線圈間之空間加以變化以優化該無線充電線圈470之效能。例如，螺旋構形間之間隙寬度可朝向該第一線圈430之外側而變寬，且朝向該第一線圈430之內側而變窄(或反之)。同理，該裝配後之無線充電線圈470中該第一線圈430與該第二線圈450之距離亦可變化以達成優化之效能。此外，該無線充電線圈邊緣之形狀可有所變化(如，齒紋形、城垛形等等)，以達成如降低渦流等之目的。
請參閱第9圖所示，該第一線圈430包含區段414~424且第二線圈450包含區段402~412。如圖所示，該第一線圈430之截面從其第一端至第二端漸寬而後漸窄。因此，區段414及424為最窄者(如，0.025吋)，其次為區段404及422(如，0.030吋)，而區段418及420為最寬者(如，0.035吋)。該第二線圈450之截面同樣從其第一端至第二端漸寬而後漸窄。因此，區段402及412為最窄者，而區段406及408為最寬者。該第一線圈及該第二線圈相鄰之位置，係分別有一間距，該等間距皆為固定距離(如，0.006吋)。該天線之截面尺寸可同樣以其他方式變化。
請參閱第10圖所示，該無線充電線圈570包括一第一線圈
530及一第二線圈550。該裝配後之無線充電線圈570之製造及操作概與第1~7圖及第8~9圖所描述者相仿，不同之處在於該第一與第二線圈530、550為相互堆疊而非平面式。該第一線圈530包括一第一端534及一第二端536，且該第二線圈550包括一第一端554及一第二端556。此外，藉由變化該第一線圈530相對於該第二線圈550之偏斜或錯位(如，堆疊距離)可影響該無線充電線圈570之效能。該第一線圈530與該第二線圈550可為串聯或並聯。
請參閱第11圖所示，該無線充電線圈570與第8~9圖描繪者相仿，同樣包括一具有區段514-524之第一線圈530及一具有區段502-512之第二線圈550，而不同之處在於該第一與第二線圈530、550係為堆疊而非平面狀。
請參閱第12~13圖所示，一電性元件組體690包含一鐵氧體護板692、一位於該鐵氧體護板692上之壓敏黏膠(PSA)層602、一位於前兩者間之裝配後無線充電線圈670(如，雙線線圈)，以及位於該PSA層602上之二跨接器674、676。
請參閱第13圖所示，該無線充電線圈670之第一線圈630具有一內端634及一外端636互連至具有一內端654及一外端656之第二線圈650。該內側及外端係位於該裝配後之無線充電線圈670之同側，以便使用及組裝(如，縮短電性連接該各端之距離)。
該鐵氧體護板692包括當該無線充電線圈670放置於該鐵氧體護板692時可對應該第一線圈630之內端634及該第二線圈650之內端654而設置之第一孔696及一第二孔698。雖然圖中所示之該孔696、698
為圓形，實則可為任何形狀及尺寸(如，長方形開口等等)。該孔696、698之設置係為方便該電性元件組體690之組裝及焊接。
該PSA層602及該鐵氧體護板692兩者大小相仿，且雖然圖示者為長方形，其可為任何形狀(如，圓形)。該PSA層係用以確保該裝配後之無線充電線圈670對該鐵氧體護板692之相對設置。該PSA層602之一或兩側可具有黏膠，且可包括其一或兩側不帶有黏膠之一聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜區域604。該PET薄膜區域604之設置係為方便該電性元件組體690之組裝及焊接。
該PSA層602包括位於該PET薄膜區域604中之一第一孔606及一第二孔608，其對應該第一線圈630之該內端634及該第二線圈650之該內端654(以及該鐵氧體基材692之該第一孔696及該第二孔698)。雖然圖中所示之該孔606、608為圓形，實則可為任何形狀及尺寸(如，長方形開口)。該孔606、608提供穿過該PSA層602以將各該跨接器674、676與該裝配後之無線充電線圈670之各該內端634、654電性連接之通道。該PET薄膜區域604之設置係為方便各該跨接器674、676連接至該組體690。
請參閱第14圖所示，一共振線圈(下文以第一線圈730表示)可為一概呈長方形之第一螺旋構形731，然該第一螺旋構形731實可形成任何適合形狀。該第一線圈730包括一內端734及一外端736。該第一螺旋構形731係壓印於一金屬(如，銅、鋁等等)條或片上。該第一線圈730之尺寸可依據其應用所需而變化。該第一線圈730可為任何適合之厚度及任何適合之整體尺寸。該第一螺旋構形731亦可為任何適合尺寸。尺寸可依
據實體及效能要求而變化。該第一線圈730可採用任何適合之無線功率傳輸材質製成，例如銅、銅合金、鋁、鋁合金，回火銅合金(如，C110)等等。該第一線圈730之該第一螺旋構形731線圈間之空隙大於其他種類之感應線圈，以滿足其效能要求。
壓印提供一適於大量生產之可調整程序，並提供高產出率。壓印該第一螺旋構形731不會鬆開，且可形成更粗之螺旋構形。此點具有勝過其他現有技術之優點。例如，將線(如，銅)在一表面上繞設為一特定圖案有其難度，且繞成之線形容易鬆開。此外，蝕刻銅除成本高昂之外，亦有厚度限制(如，0.004吋厚)。
該第一線圈730之該第一螺旋構形731包括一第一側737及以該第一螺旋構形731之一角度部分741與該第一側737偏離之一第二側739。該角度部分741彼此對齊(如，沿B-B線對齊)，且傾角之方向相同。換言之，該角度部分741均傾向該第一線圈730之同一特定側(如，朝向A-A線之一側)，俾使該第一線圈730之第一側737(如，上方部分)相對於該第一線圈730之第二側739(如，下方部分)移位。
請參閱第15圖所示，一共振線圈之組合體790包括完全相同之該第一線圈730及一第二線圈750(藉此降低製造成本)。該共振線圈之組合體790可採貼合方式製作，即是將該第一線圈730及該第二線圈750經黏膠(如，熱活化膠、壓敏膠等等)貼合於一薄膜702(如，PET薄膜)，藉此為下游操作提供更佳之穩定性。該第一線圈730可黏附至該薄膜702之一側，且該第二線圈750可黏附至該薄膜702之另一側。
該第一線圈730包括一外端736及一內端734，且該第二線
圈750包括一外端756及一內端754。該第一線圈730及該第二線圈750可具有完全相同之尺寸及形狀，不同處在於該第二線圈750係沿D-D線旋轉180度。以此方式，該第一線圈730之該第一螺旋構形731位於該第二線圈750之該第二螺旋構形751線圈所形成之間隙之間(反之亦然)，只有在沿著D-D線上之各線圈角度部分處，兩條跡線彼此交會。該第一線圈730之內端734可鄰近(且電性相連於)該第二線圈750之內端754，該第一線圈730之外端736可鄰近該第二線圈750之外端756。
請參閱第16~18圖所示，一壓印共振線圈870包含連接片871、一第一線圈部分830之一第一螺旋構形831(其末端於連接點873連接至該連接片871之一邊緣)，以及一第二線圈部分850之一第二螺旋構形851(其末端於連接點873連接至該連接片871之相同邊緣)。於製作該壓印共振線圈870時，將單一金屬片沖壓以形成該第一螺旋構形831及第二螺旋構形851(如，使該第一及第二螺旋構形831、851之各螺旋構形弧形朝向相同方向)。該第一及第二螺旋構形831、851之末端連接至連接片871(如，絕緣材料)之同一邊緣。該連接片871之設置係方便各該螺旋構形831、851彼此以有線方式連接，並方便該壓印共振線圈870連接至電子電路系統。該第一及第二螺旋構形831，851彼此以有線方式連接，如使用一系列跨接器及/或螺旋構形。例如，該等跨接器及/或螺旋構形可設於該連接片871中，並使其延伸方向平行於該連接片(且垂直於該第一及第二螺旋構形831，851)。
請參閱第17圖所示，該第一線圈部分830之該第一螺旋構形831於該連接點873處彎折。請參閱第18圖所示，該第一線圈部分830
之該第一螺旋構形831持續於該連接點873彎折，直到該第一線圈部分830與該第二線圈部分850齊平為止。該等螺旋構形之彎折可能導致其外表面斷裂，在此情況下，可用超音波焊接確保導電性。或者，該第一及第二螺旋構形831、851可連接至該連接片871之相對邊緣，如此即可不需彎折。壓印(及彎折)可減少產生之廢料量，藉此提高材料利用性。
請參閱第19圖所示，該薄型電性元件組體990包含一基材992(如，PET層)、一填充材料層933(如，橡膠、發泡體、硬度計等等)、一線圈930(如，共振線圈)以及一保護層902。該保護層902可為部分半透明，且可包含一垂片(如，於放置或取下時使用)。
請參閱第20圖所示，該填充材料933包含一溝槽935，其大小及形狀均對應於該線圈930。以此方式，該線圈930可緊容於該填充材料933中，該填充材料933可保護線圈形狀不致彎折及/或變形。此一組體有助於該線圈930在後續操作時之處理。
請參閱第21圖所示，以黏膠(如膠水)製造無線充電線圈之加工步驟1000詳如下述：
(1)於步驟1002，取一金屬片加以壓印，而形成帶有複數聯繫條之第一線圈。
(2)於步驟1004，取另一金屬片(可與前一金屬片相同或不同)加以壓印，而形成帶有複數聯繫條之第二線圈。
(3)於步驟1006，以一第一黏膠層將該第一線圈黏著於一第一多層體(如塑膠基板、Transilwrap)。
(4)於步驟1008，以一第二黏膠層將該第二線圈黏著於一第二多層體(如
塑膠基板、Transilwrap)。
(5)於步驟1010，壓印該第一線圈以去除該等聯繫條。
(6)於步驟1012，壓印該第二線圈以去除該等聯繫條，而該第一線圈與該第二線圈能因該等塑膠多層體上之該等黏膠層而可固著於定位。
(7)於步驟1014，裝配黏著於該第一多層體之第一線圈及黏著於該第二多層體之第二線圈，意即，該第一線圈之螺旋構形合設於該第二線圈之螺旋構形間所形成之空間內，反之，該第二線圈亦合設於第一線圈之螺旋構形間所形成之空間內，藉此構成一無線充電線圈，故，該無線充電線圈係位於(如，夾設於)該第一多層體與該第二多層體之間。
(8)於步驟1016，對裝配後之線圈施以熱壓，以使該等黏膠層從該第一及第二多層體位移後固定，意即，施以熱壓之溫度應高至足以融化黏膠(如，超過220-250℉)，但不足以融化該等塑膠多層體。而所施加之壓力將該第一線圈向該第二多層體推壓，俾使該位於第二線圈螺旋構形間之第二多層體黏膠移動，並迫入該第一線圈之第一螺旋構形及該第二線圈之第二螺旋構形間之空間。將該第一及第二線圈壓合(如，加熱及/或加壓)，使黏膠進入該等螺旋構形間之空間(如，使其彼此區隔)。藉此覆蓋或包裹該第一及第二線圈之螺旋構形，並使該第一線圈黏合於該第二線圈。前述所用之壓力、熱度及處理時間可依據所需無線充電線圈製造之週期時間而定。應知此一程序可能導致裝配時該第一線圈與該第二線圈產生平面偏移。
請參閱第22圖所示，為該第一線圈1130施加於該第一多層體1123之部分剖視圖，該第一多層體1123係包括施加於其上之第一黏膠
層1127，在將該第一線圈1130施加於該第一多層體1123時，該第一黏膠層1127之部份會遭擠壓至側邊，導致該第一黏膠層1127移位而堆積於該第一線圈1130之第一螺旋構形1131之兩側。據此，該第一線圈1130之第一螺旋構形1131的下方及側邊之該第一黏膠層1127可預防該第一螺旋構形1131於該第一多層體1123之相對移動。
請參閱第23圖所示，圖中為該第一多層體1123與該第二多層體1125間裝配線圈之部分剖視圖，在裝配時，該第一線圈1130係以該第一螺旋構形1131合設於該第二線圈1150之第二螺旋構形1151間之空間中，反之，該第二線圈1150亦合設於該第一線圈1130之第一螺旋構形1131間所形成之空間中，藉此構成該無線充電線圈1170。因此，該無線充電線圈1170係位於(如，夾設於)該第一多層體1123與該第二多層體1125之間，以使該第一線圈1130之第一螺旋構形1131間之第一黏膠層1127位移，且使該第二線圈1150之第二螺旋構形1151間之第二黏膠層1129位移。
設置該第一與第二黏膠層1127、1129(如，藉由加壓及/或加熱)覆蓋於該等螺旋構形1131、1151之表面(如，藉由融化)，並成為該等螺旋構形1131、1151之絕緣體與穩定體，意即，該第一與第二線圈1130、1150相結合為一體。如此，可預防該等螺旋構形1131、1151之相對移動，進而預防該第一線圈1130及第二線圈1150之接觸致使該無線充電線圈1170短路。例如，該第一與第二線圈1130、1150之厚度可為0.0125英吋，且各該黏膠層1127、1129之厚度可為0.0055英吋，整體厚度為0.0225英吋，經加壓及/或加熱後，總厚度可為0.0205英吋，總黏膠位移為0.002英吋。
請參閱第24、25圖所示，第24圖為該裝配線圈1170之部分剖視圖，第25圖為第24圖中該裝配線圈1170之部分上視圖，該無線充電線圈1170(如上所述)之第一線圈1130係以該第一螺旋構形1131合設於該第二線圈1150之第二螺旋構形1151間形成之空間，反之，該第二線圈1150亦合設於該第一線圈1130之第一螺旋構形1131間形成之空間。據此，該第一與第二線圈1130、1150即構成一平行平面螺旋。
如上所述，具有第一黏膠層之該第一多層體1123(如，Transilwrap)與該第一線圈1130結合，且具有第二黏膠層之該第二多層體1125(如，Transilwrap)與該第二線圈1150結合，因此，該第一與第二線圈1130、1150係位於該第一與第二多層體1123、1125之間，當第一與第二線圈1130、1150彼此裝配在一起時，該第一黏膠層1127(為清楚顯示以黑色表示)會移動，以填滿該第一與第二螺旋構形1131、1151間之空間。
請參閱第25圖所示，圖中顯示該第一線圈1130與該第二線圈1150裝配時，該第一黏膠層1127之位移，更具體而言，該第一黏膠層1127(為清楚顯示以黑色表示)位於該第一螺旋構形1131與該第二螺旋構形1151之間。此外，於所示之特定範例中，係對左側之該第一與第二螺旋構形1131a、1151a施以較右側之該第一與第二螺旋構形1131b、1151b更大之壓力，因此，右側之該第一黏膠層1127位移較左側為少，使得右側之第二螺旋構形1151b看來不如左側之第二螺旋構形1151a清晰(如圖中黑色之該第一黏膠層1127處所示)。
請參閱第26圖所示，為本發明裝配線圈1270之上視圖，一無線充電線圈1270之第一線圈1230包含之第一螺旋構形1231係具有一內
端1234及一外端1236，該第二線圈1250包含之第二螺旋構形1251亦具有一內端1254及一外端1256，該無線充電線圈1270並包含一附加至該第一線圈1230外端1236之第一跨接器1277、一附加至該第一線圈1230內端1234及該第二線圈1250外端1256之第二跨接器1274，以及一附加至該第二線圈1250內端之1254第三跨接器1276，而該第一與第二線圈1230、1250構成一內部1272。
一多層體1227(如，薄膜、黏膠膜、塑膠膜等等)覆蓋包含該內部1272之無線充電線圈1270。如上所述，該多層體1227之黏膠層可使該第一線圈1230及該第二線圈1250穩固並區隔，藉此預防該第一與第二線圈1230、1250之相對移動，且能預防該第一與第二線圈1230、1250彼此意外接觸而導致該無線充電線圈1270短路。
該多層體1227可具有一或多個鏤空區域。具體而言，該多層體1227可包含一內部鏤空1223，以供接近(如，暴露)該第一線圈1230之第一內端1234及該第二線圈1250之第二內端1254，該多層體1227亦可具有一外部鏤空1225，以供接近(如，暴露)該第一線圈1230之第一外端1236及該第二線圈1250之第二外端1256，該第一鏤空1223實質上可延伸至該內部1272，另，該無線充電線圈1270(及其該第一與第二線圈1230、1250)可為任何材質及/或形式(如，A6線圈)。
就上述任一實施例而言，可先製造該無線充電線圈(如，雙線線圈)，而後(如，於不同地點及/或時間)將該無線充電線圈之第一與第二線圈，不論以堆疊式或平面式，彼此電性串聯或並聯，視乎電性要求而定。
按，以上所述，僅係本發明之較佳實施例，惟，本發明所主張之權利範圍，並不侷限於此，按凡熟悉該項技藝人士，依據本發明所揭露之技術內容，可輕易思及之等效變化，均應屬不脫離本發明之保護範疇。
Claims (18)
- 一種無線充電線圈，包括：一第一線圈，係呈一第一螺旋構形，該第一螺旋構形在相鄰線圈間定義有一第一空間；一第二線圈，具有一第二螺旋構形，該第二螺旋構形在相鄰線圈間定義有一第二空間；一第一多層體，係使該第一線圈固定至其上；及一第二多層體，係使該第二線圈固定至其上；該第一線圈及該第二線圈係共平面關係，該第一線圈係位於該第二線圈之該第二空間內，而該第二線圈則係位於該第一線圈之該第一空間內，且該第一及第二線圈係電性相連，在該第一多層體與該第二多層體相結合的狀態下，該第一線圈與該第二線圈能彼此隔離而不會短路。
- 如請求項1所述之無線充電線圈，其中該第一線圈及該第二線圈係為串聯。
- 如請求項1所述之無線充電線圈，其中該第一線圈及該第二線圈係為並聯。
- 如請求項1所述之無線充電線圈，其中該第一線圈包括一內端及一外端，該內端及該外端係位於該第一線圈之同側。
- 如請求項4所述之無線充電線圈，其中該無線充電線圈尚包括一第一跨接器，該第一跨接器係附加至該第一線圈之該外端。
- 如請求項5所述之無線充電線圈，其中該第二線圈尚包括一內端及一外端，且該無線充電線圈尚包括一第二跨接器，而該第二跨接器係附加至該第一線圈之該內端及該第二線圈之該外端。
- 如請求項6所述之無線充電線圈，其中該無線充電線圈尚包括一第三跨接器，該第三跨接器係附加至該第二線圈之該內端。
- 一種無線充電線圈之製法，其係包含：壓印一金屬片以形成一第一線圈，該第一線圈係呈一第一螺旋構形，該第一螺旋構形於相鄰線圈間定義有一第一空間；以一第一黏膠層將該第一線圈黏著於一第一多層體；壓印一金屬片以形成一第二線圈，該第二線圈係呈一第二螺旋構形，該第二螺旋構形於相鄰線圈間定義有一第二空間；以一第二黏膠層將該第二線圈黏著於一第二多層體；將該第一線圈及該第二線圈互連以形成一平面狀之線圈組合體，該第一線圈係位於該第二線圈之該第二空間內，而該第二線圈則係位於該第一線圈之該第一空間內，且該第一線圈及該第二線圈係位於該第一及第二多層體之間；及對該平面之線圈組合體加熱並加壓，以使該第一及第二多層體上之該等黏膠層能移位後固定在一起，且藉此包覆該第一及第二線圈，並與該第一及第二線圈黏結為一體。
- 如請求項8所述之製法，其中施以熱壓之溫度係高至足以融化該等黏膠層，但不足以融化該等多層體。
- 如請求項9所述之製法，其中施以熱壓之壓力係迫使該第一線圈之第一螺旋構形及該第二線圈之第二螺旋構形間之該等黏膠層能移位後固定在一起，以區隔該等線圈。
- 如請求項8所述之製法，其中壓印該金屬片係在該第一線圈上形成複數聯繫條。
- 如請求項11所述之製法，該製法尚包括一壓印該第一線圈以去除該等聯繫條之步驟。
- 如請求項8所述之製法，其中該第一線圈及該第二線圈係為串聯。
- 如請求項8所述之製法，其中該第一線圈及該第二線圈係為並聯。
- 如請求項8所述之製法，其中該第一線圈包括一內端及一外端，該內端及該外端係位於該第一線圈之同側。
- 如請求項15所述之製法，其中該無線充電線圈尚包括一第一跨接器，該第一跨接器係附加至該第一線圈之該外端。
- 如請求項16所述之製法，其中該第二線圈尚包括一內端及一外端，且該無線充電線圈尚包括一第二跨接器，而該第二跨接器係附加至該第一線圈之該內端及該第二線圈之該外端。
- 如請求項17所述之製法，其中該無線充電線圈尚包括一第三跨接器，該第三跨接器係附加至該第二線圈之該內端。
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