TWM535879U - 可撓式多層線圈裝置 - Google Patents

Description

可撓式多層線圈裝置

本新型是有關於一種線圈裝置，特別是指一種適用於無線充電系統的接收器(Rx)的可撓式多層線圈裝置。

無線充電技術的原理是兩組線圈藉由感應磁場產生感應電流，也稱為磁感應或是共鳴磁場。

隨著可攜式電子裝置的輕薄趨勢，若要實現無線充電技術所需的線圈裝置，需改良之處除了需要符合輕薄尺寸的要求，在耦合效能的比較，通常有下列幾個參數可以當作比較基準。

1、電感量：表示線圈本身固有的電感特性，與電流大小無關。

2、感抗：線圈對交流電流阻礙作用的大小稱感抗(XL)，單位是歐姆(Ω)，其與電感量L和交流電頻率f的關係為XL=2πfL。

3、品質因素：即Q值，是表示線圈品質的一個物理量，品質因素主要是感抗XL與其等效的電阻的比值，即：Q=XL/R，若線圈的Q值愈高，代表線圈迴路的損耗愈小。

現有的線圈製程包括為傳統的線圈繞組、雷射直接成型(Laser Direct Structuring；簡稱LDS)技術及硬式電路板技術，線圈繞組的天線效率雖佳但是缺點是尺寸及阻抗太大，雷射加工結構技術及硬式電路板技術實現的線圈裝置的品質因素及耦合效率則不佳。

因此，本新型之其中一目的，即在提供一種體積輕薄、可快速加工且具備良好的耦合效率的可撓式多層線圈裝置。

因此，本新型之其中另一目的，即在提供一種將無線充電線圈與通訊天線整合於一體之可撓式多層線圈裝置。

於是，本新型可撓式多層線圈裝置在一些實施態樣中，是包含：一具有二表面的基材、多層感應線圈與一層感應迴路，各層感應線圈分別設置於該基材的各該表面上，該感應迴路設置於該基材的其中一表面上。其中，感應線圈具體可為無線充電線圈組，感應迴路具體可為近場通信天線，透過多層感應線圈的設置，除了提升耦合效率，相較於硬式電路板，亦可降低阻抗，此外，本新型亦將無線充電線圈與通訊天線整合於一體。

本新型可撓式多層線圈裝置在一些實施態樣中，是包含：多層基材、多層感應線圈與至少一層感應迴路。各該基材具有二表面，各層感應線圈分別設置在各該基材的各該表面上，且該等 基板彼此疊置而形成多層線路，至少一層感應迴路至少設置在其中一基材，感應迴路為多層時，則分別設置在該等多層基材。

本新型多層感應線圈設置於該基材上的方式可分別設置在基材的兩相反表面，但其實施方式並不以此為限，也可以其他的方式使基材具有多層感應線圈。

在一些實施態樣中，前述可撓式多層線圈裝置可透過背膠貼合於應用的物件上(如電子裝置的殼體)。

本新型之可撓式多層線圈裝置之功效在於：藉由將作為無線充電線圈的感應線圈以多層的結構配置，除可提升其充電效能以外，亦可有效降低厚度與阻抗、提高品質因素，整體的體積輕薄、可快速加工且具備良好的耦合效率。

100、500‧‧‧可撓式多層線圈裝置

1‧‧‧第一軟板單元

10‧‧‧第一基材

101‧‧‧第一導接孔

102‧‧‧第三導接孔

103‧‧‧第一表面

104‧‧‧第二表面

11‧‧‧第一感應線圈

12‧‧‧第三感應線圈

13‧‧‧第一感應迴路

14‧‧‧第三感應迴路

2‧‧‧第二軟板單元

20‧‧‧第二基材

21‧‧‧第二感應線圈

22‧‧‧第四感應線圈

23‧‧‧第二感應迴路

201‧‧‧第二導接孔

202‧‧‧第四導接孔

203‧‧‧第一表面

204‧‧‧第二表面

3‧‧‧黏膠層

401-404‧‧‧銲點

61‧‧‧軟板單元

651、652‧‧‧防焊層

610‧‧‧基材

501-504‧‧‧銲點

511‧‧‧第一感應線圈

512‧‧‧第二感應線圈

531‧‧‧第一感應迴路

532‧‧‧第二感應迴路

701、702‧‧‧導接孔

703‧‧‧第一表面

704‧‧‧第二表面

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一部分剖視示意圖，說明本新型可撓式多層線圈裝置之第一實施例，其中，圖的左半部係表示第一感應線圈與第二感應線圈之斷面，圖的右半部係表示第一感應迴路與第二感應迴路之斷面；圖2是一平面示意圖，說明本新型可撓式多層線圈裝置之第一 實施例的基材的第一表面的配置；圖3是一平面示意圖，說明本新型可撓式多層線圈裝置之第一實施例的基材的第二表面的配置；圖4是一部分剖視示意圖，說明本新型可撓式多層線圈裝置之第二實施例；圖5是一部分剖視示意圖，說明本新型可撓式多層線圈裝置之第二實施例的一第一軟板單元，其中，圖的左半部係表示第一感應線圈與第三感應線圈之斷面，圖的右半部係表示第一感應迴路與第三感應迴路之斷面；圖6是一平面示意圖，說明本新型可撓式多層線圈裝置之第二實施例的第一基材的第一表面的配置；圖7是一平面示意圖，說明本新型可撓式多層線圈裝置之第二實施例的第一基材的第二表面的配置；圖8是一部分剖視示意圖，說明本新型可撓式多層線圈裝置之第二實施例的一第二軟板單元，其中，圖的左半部係表示第二感應線圈與第四感應線圈之斷面，圖的右半部係表示第二感應迴路之斷面；圖9是一平面示意圖，說明本新型可撓式多層線圈裝置之第二實施例的第二基材的第一表面的配置；以及圖10是一平面示意圖，說明本新型可撓式多層線圈裝置之第 二實施例的第二基材的第二表面的配置。

在本新型被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1至圖3，本新型之第一實施例中，可撓式多層線圈裝置500包含一具有可撓性的軟板單元61、覆蓋於軟板單元61兩外側的二防焊層651、652。

更進一步的，軟板單元61具有一基材610、多層感應線圈(本實施例以一層第一感應線圈511、一層第二感應線圈512為例說明)、一層第一感應迴路531、一層第二感應迴路532。基材610的材質為聚亞醯銨(Polyimide；簡稱PI)，在另一變化態樣中，感應迴路也可以只有一層。

基材610具有複數導接孔701、702，以及相反的一第一表面703與一第二表面704。第一感應線圈511與第一感應迴路531形成在基材610的第一表面703，第二感應線圈512與第二感應迴路532形成在基材610的第二表面704。除此之外，本實施例的基材610在第一表面703更設有四個銲點501-504。本實施例所指的導接孔701、702是指基材610設有穿孔，且穿孔內壁形成有導電層的態樣。

本實施例的第一、第二感應線圈511、512為無線充電線圈。第一感應線圈511與第二感應線圈512靠近內、外兩端處各別藉由一導接孔701電路連接，使得第一感應線圈511與第二感應線圈512形成並聯狀態，亦即第一感應線圈511的內端與第二感應線圈512的內端透過一導接孔701電路連接，且第二感應線圈512內端可再透過一段迴路(圖未示)以及另一導接孔701(如圖3標示A處)與銲點502電路連接，方便外部接線；第一感應線圈511的外端與第二感應線圈512的外端透過另一導接孔701電路連接，並且同時與銲點501電路連接。

本實施例的第一、第二感應迴路531、532為近場通訊天線(RFID)，但第一、第二感應迴路531、532也可以做為其他通訊天線使用。第一感應迴路531的一尾端與第二感應迴路532的一頭端藉由一導接孔702(例如圖2標示A處)電路連接，使得第一感應迴路531與第二感應迴路532形成串聯狀態。

其中一防焊層651位在基材610第一表面703所在的一側而覆蓋第一感應線圈511與第一感應迴路531，另一防焊層652位在基材610第二表面704所在的一側而覆蓋第二感應線圈512與第二感應迴路532。

配合參閱以下表1，本新型透過在基材610的兩相反表面分別設置第一感應線圈511、第二感應線圈512而形成雙層感應 線圈511、512的結構配置，並使該等感應線圈511、512形成並聯狀態，當訊號饋入時，可同時透過雙層感應線圈511、512傳輸，藉此相較於雷射成型與硬式電路板均可提升耦合效率並且降低阻抗，且厚度(0.15mm)亦可低於線圈繞組(0.25mm)，故確實可達到本新型的目的。

參閱圖4，為本新型之第二實施例，該可撓式多層線圈 裝置100包含一第一軟板單元1、一第二軟板單元2、一黏膠層3以及二防焊層51、52。

參閱圖4至圖6，第一軟板單元1包括一第一基材10、一第一感應線圈11、一第三感應線圈12、一第一感應迴路13以及一第三感應迴路14。第一基材10具有複數第一導接孔101與第三導接孔102、一第一表面103與一第二表面104。該等第一、第三導接孔101、102的態樣與前一實施例相同。前述第一感應線圈11與第一感應迴路13形成在第一表面103，第三感應線圈12與第三感應迴路14形成在第二表面104。除此之外，本實施例的第一基材10在第一表面103更設有四個銲點401-404。

第一感應線圈11與第三感應線圈12內、外兩端處分別藉由一第一導接孔101電路連接，使得第一感應線圈11與第三感應線圈12形成並聯狀態，亦即例如第一感應線圈11的內端與第三感應線圈12的內端透過一第一導接孔101電路連接，第一感應線圈11的外端與第三感應線圈12的外端透過另一第一導接孔101電路連接，且第一感應線圈11的外端與銲點401電路連接，以便外接線路。第一感應迴路13的頭端與銲點403電路連接，第一感應迴路13的尾端與第三感應迴路14的頭端藉由一第二導接孔102(如圖6標示C處)電路連接，使得第一感應迴路13與第三感應迴路14形成串聯狀態。

參閱圖8至圖10，第二軟板單元2包括一第二基材20、一第二感應線圈21、一第四感應線圈22、一第二感應迴路23。第二基材20具有複數第二導接孔201與第四導接孔202、一第一表面203與一第二表面204。該等第二、第四導接孔201、202的態樣可與前一實施例相同。前述第二感應線圈21與第二感應迴路23形成在第一表面203，第四感應線圈22形成在第二表面204。

第二感應線圈21的內端與第四感應線圈22的一端透過一第二導接孔201(如圖9、圖10標示A處)電路連接，第二感應線圈21的外端與第四感應線圈22的另一端透過另一第二導接孔201(如圖9、圖10標示B處)電路連接，因而第二感應線圈21與第四感應線圈22並聯連接，其中，圖9、圖10標示B處的第二導接孔201與焊點402電路連接，方便透過銲點402(圖6)與外部接線連接。

本實施例的感應線圈同樣是做為無線充電線圈使用，感應迴路是做為近場通訊天線使用，但感應迴路也可以做為其他通訊天線使用。

參閱圖4，第一、第二軟板單元1、2是藉由黏膠層3以相重疊的方式黏合成一體，且值得注意的是，當第一、第二軟板單元1、2相黏合時，第二軟板單元2的第二感應線圈21的內端與外端個別會透過一個第二導接孔201以及一個第一軟板單元1的第一導接孔101而與第三感應線圈12的內端與外端接觸而形成並聯連 接，換言之，此時第一、第二、第三、第四感應線圈11、21、12、22彼此均呈並聯連接。而第二軟板單元2的第二感應迴路23的頭端則是藉由一個第四導接孔202(如圖9標示F處)與位在第一軟板單元1的第三感應迴路14尾端的第三導接孔102(如圖7標示E處)接觸而與第三感應迴路14形成串聯連接，換言之，此時第一、第二、第三感應迴路13、23、14呈串聯連接，而第二感應迴路23的尾端則是藉由另一個第四導接孔202(如圖9標示G處)以及第一軟板單元1的一個第一導接孔101與銲點404電路連接。

其中一防焊層51位在基材10第一表面103所在的一側而覆蓋第一感應線圈11與第一感應迴路13，另一防焊層52位在基材20第二表面204所在的一側而覆蓋第四感應線圈22，使得第一軟板單元2與第二軟板單元2介於兩防焊層51、52之間。

配合參閱以下表2，本新型透過第一、第二軟板單元1、2的設置，形成多層感應線圈11、21、12、22的結構，相較於第一實施例，感應線圈的層數增加更可使其耦合效率(71.35)達到接近線圈繞組(72.39)的效果，而厚度仍可維持低於線圈繞組與硬式電路板，阻抗亦大幅降低，且品質因素亦高於硬式電路板與雷射成型，顯見確實可達成本新型的目的。

表2

綜上所述，本新型之可撓式多層線圈裝置500、100藉由將作為無線充電線圈的感應線圈以多層的結構配置，除可提升其充電效能以外，亦可有效降低厚度與阻抗、提高品質因素，整體的體積輕薄、可快速加工且具備良好的耦合效率，故確實能達成本新型之目的。

惟以上所述者，僅為本新型之實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範 圍內。

100‧‧‧可撓式多層線圈裝置

1‧‧‧第一軟板單元

10‧‧‧第一基材

11‧‧‧第一感應線圈

12‧‧‧第三感應線圈

13‧‧‧第一感應迴路

14‧‧‧第三感應迴路

2‧‧‧第二軟板單元

20‧‧‧第二基材

21‧‧‧第二感應線圈

22‧‧‧第四感應線圈

23‧‧‧第二感應迴路

3‧‧‧黏膠層

51‧‧‧第一防焊層

52‧‧‧第二防焊層

Claims (6)

1. 一種可撓式多層線圈裝置，包含：一基材，具有二表面；多層感應線圈，各層感應線圈分別設置於該基材的各該表面上；以及一層感應迴路，設置於該基材的其中一表面上。
2. 如請求項1所述可撓式多層線圈裝置，其中，該等感應線圈為一無線充電線圈組。
3. 如請求項1或2所述可撓式多層線圈裝置，其中，該層感應迴路為一近場通信天線。
4. 一種可撓式多層線圈裝置，包含：多層基材，各該基材具有二表面；多層感應線圈，各層感應線圈分別設置在各該基材的各該表面上，且該等基板彼此疊置而形成多層線路；以及至少一層感應迴路，至少設置在其中一基材。
5. 如請求項4所述可撓式多層線圈裝置，包含多層感應迴路，該等感應迴路分別設置在該等基材。
6. 如請求項4或5所述可撓式多層線圈裝置，其中，該等感應線圈形成一無線充電線圈組，該等感應迴路形成一近場通信天線。