专利名称：用于无线充电和数据传输的感应线圈的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于无线充电和数据传输的感应线圈，更具体的说，本 发明涉及一种利用充电器和电池之间没有直接电接触的感应连接对电池 充电或传输数据的无线充电和数据传输的感应线圈
背景技术：
近来，随着便携式电子装置的发展和普遍使用，例如移动电话、数码相 机等等，以及无线电子装置，例如遥控清洁器、无线键盘等等，用作机器中 的电源的电池组的使用增多。机器中的电池组包括内部电池组、输入/输出端 子等，并且通过与专用充电器直接电接触进行充电，该专用充电器被单独供 电。然而，由于电池组和充电器根据产品或者公司的不同而具有多种型号和 尺寸，所以用于电池組的专用充电器必须被用于充电，并且有这样的问题， 例如电池组和充电器之间接触不良、短路引起的错误操作等等。
为了解决这些问题，已经研究出 一种通过使用充电器和电池之间的感应 连接而将电池无线连接到充电器的方法。在这种无线充电方法中，高频率操 作的变压器的传送主绕组设置在充电器上而变压器的接收副绕组设置在移 动设备上，例如电池组，因此充电器中的能量通过磁性连接供给到移动设备 的电池组。然而当如传统变压器那样使用线圈和磁芯作为感应连接的装置 时，存在下述缺陷，即线i萄和磁芯的制备比较复杂，并且充电器和移动设备
的体积和重量增大。因此，在韩国专利未审公开第2002-57469号和韩国实 用新型第0357251号中，公开了一种非接触式电池，在该电池中变压器的主 和副绕组组织为PCB (印刷电路板)的形式。具体地说，在韩国专利未审公 开第2002-57469号中，公开了 一种非接触式电池充电器，在该充电器中， 构成绕组电路图案的一对PCB被用作变压器的传送部件和接收部件。在韩 国实用新型专利第0357251号中，公开了一种非接触式充电系统，在该系统 中构成绕组电路图案的多个PCB层堆叠并且串联连接，然后被用作传送部 件或接收部件以改善接收部件的磁场强度，这样的话，当构成绕组电路图的多个PCB板串联连接时，所产生的磁场强度增大，因此传送的电流量增大 到一定程度。然而，由于电路图案的阻抗值增大，功率传输效率降低，并且 因此热量和电磁波相对增大。总之，装置的寿命缩短并且对人体产生不良效
果，另外，还存在需要对PCB的串联连接很复杂的缺点
发明内容
技术问题
因此，本发明的一个目的是提供一种用于充电和数据传输并且功率传输 效率和传输速度优异的感应线圈。本发明的另一个目的是提供一种用于充电
和数据传输并且很容易制造和大量生产的感应线圈。本发明的再一个目的是 提供一种用于充电和数掂传输并且薄脱处理很容易的感应线圈。根据本发明 的感应线圈具有产品质f一致性很好的特性，并且不形成为串联式而是形成 为并联式，所述线圈用金厲制成，例如铜、锌、银、金、白金、锡、以及铝， 并且由多种制造方法制备，例如蚀刻法、溅射法、印刷法等等。 技术方案
为了实现这些目的，本发明提供了一种感应线圈，该感应线圈形成为使 得超过两个印刷电路板堆叠在一起，所述印刷电路板上形成有预定电路图 案，其中设置在所述电路阁案夕卜部的第 一 端通过穿透第 一 端的第 一连接部分 电连接，设置在所述电路图案内部的第二端通过穿透第二端的第二连接部分 电连接。
另外，本发明提供了一种无线充电装置，该装罝包括电流传送部分，该 电流传送部分连接到电源，并且包括用于传送电源产生的电流的传送主绕
并且包括由所接收的电流为电池充电的接收副绕组，其中从包括传送主绕组 和接收副绕组的组中选出的至少 一个绕组形成为使得多于两个其上形成有 预定电路图案的印刷电路板堆叠在一起，并且设置在所述电路图案外部的第 一端通过穿透第一端的第 一连接部分电连接，设置在所述电路图案内部的第 二端通过穿透第二端的f, 二连接部分电连接。
在下文中，通过参照下而的详细描述将对本发明有一个更完整的理解。 图l是示出了根据本发明的一个实施例的用于无线充电和数据传输的感 应线圈的结构和运行状态的视图。如图1中所示，根据本发明的无线充电装置包括电流传送部分20,该部分连接到电源10,还包括用于传送从电源IO
产生的电流的传送主绕纽22;以及电流接收部分30,该部分接收电流并且 被感应连4^到传送主绕组22,并且包括利用接收到的电流为电池充电的接收 副绕组32。所述电流接收部分30与被充电的电池12连接在一起，或者可以 配备到安装有电池12的无线装置中。此外，电流接收部分30具有与电池12 一起或者单独连接到无线装置14或者从无线装置14拆卸的结构。另外，所 述电流接收部分20优选-只-有垫式结构。所述电流传送部分20和电流接收部 分30将常用的电源10转换成适合于为电池12充电，并且包括为电池12充 电的通用多种电子装置。即，所述电流传送部分20可以安装有通用二极管 整流器、自由电压转换S、 AC/DC转换器、DC/IX:转换器、反向器等等， 并且所述电流接收部分30可以安装有通用整流器、电容器等等，这些装置 的结构在韩国专利公开第2002-57469号、韩国实用新型第0357251号等等 中公开。
图2是示出传送主绕组22和/或接收副绕组32的分解透视图，这些绕组 在根据本发明的一个实施例用于无线充电和数据传输的感应线圈中使用，而 图3到5分别是前視图、后视图、以及沿着绕组22、 32线A-A的侧截面视 图，所述绕组用在根掂本发明的实施例的用于充电和数据传输的感应线圈 中。如图2到5中所示，在根据本发明的无线充电装置中使用的绕组22、 32 形成为使得超过两个印刷电路板50堆叠在一起，并且在各个印刷电路板50 上，形成有具有相同形状的预定电路图案52，例如优选环状螺旋电路图案 52或者矩形螺旋电路图案。在所述电路图案52的两端，设置在所述电路图 案52的外部的第一端54通过穿透每个第一端54的第一连接部分54a电连 接，设置在电路图案52内部的第二端56通过穿透每个第二端56的第二连 接部分56a电连接。所述第 一连接部分54a和第二连接部分56a分别连接到 第一端子54b和第二端子56b,并且根据情况的需要，通过公用的充电装置 (参照图l)连接到电源K)或者电池12,这里，优选所述传送主绕组22和 接收副绕组32具有相同的形状以改善功率传输效率。
如图1中所示，具有类似形状的传送主绕组22和/或接收副绕组32分别 连接到用于传输数椐的设备和用于接收数据的设务，并且随后被用作用于数 据传输的感应线圈。即，所述传送主绕组22和接收副绕组32可以被用作不 仅仅用于功率传输，还川于数据传输的感应线阁。例如，通过具有对应于预定数据的信号间隔或者信T强度的功率被提供给所述传送主绕组22、随后被
接收在接收副绕组32中的方法，因此数据可以被从用于传输数据的设备(主 部分)传输到用于接收数据的设备(副部分)。另外，如图6中所示，除了 第一连接部分54a和第二连接部分56a之外，第三连接部分55另外形成为 电性连接到所述电路图案52。当允许数据信号到第三连接部分55时，被允 许到第三连接部分55的数据信号被传输到接收副绕组32，并且电流被允许 到第一连接部分54a和第二连接部分56a。因此，所述接收副绕组32可以通 过将数据信号从接收到的电流中分离而接收数据。这样，通过使用包括第三 连接部分55的三个端子，随着最小化附加电路，可以更高效地传输数据。 最终，数据传输功能可以与充电功能一起执行。
其上形成有电路图案52的印刷电路板50的堆'企层的数目大于2,优选 3到15,更优选3到K)。如果印刷电路板50堆叠层的数目太小，那么功率 传输效率和传输速度可能改善不足，并且如果印刷电路板50的堆叠层的数 目太大，那么功率传输效率可能减小。另外，在形成在所述印刷电路板50 的螺》炎电-各图案52中，电路图案52中的绕组的匝数优选为5到50，更优选 10到30,而所述电路阁案52的最外直径优选10到200mm，更优选20到 80mm。如果绕组的匝数和电路图案52的直径在范闺之外，那么会存在由于 电路宽度的减小而使得阻抗增大的问题，以及由于电路宽度的增大而减小功 率传输效率的问题。所述电路图案52可以具有如图3所示的圆形或者如图7 所示的矩形，并且根据情况的需要，可以具有多种形状，例如三角形、梯形、 菱形等等。
如图4和5所示，将连接多个螺旋电路图案52的第二端56的连接部分 56a从绕组22、 32中排出的排出线57可以形成在绕组22、 32的最底层印刷 电路板50的背面。另外，优选所述排出线57连接到穿透所述多个印刷电路 板52的第三连接部分58,随后连接到设置在多个印刷电路板50的最顶部印 刷电路板50的上部的第二端子56b。这样，连接所述多个螺旋电路图案52 的第二端56的第二连接部分56a，以及连接所述第一端56的第一连接部分 54a设置在相同的平面上，因此所述印刷电路板50可以冇效地设置在电流传 送部分20和电流接收A;分30中。另外，如图8所示，除了所述排出线57 形成在最底层印刷电路板50的背面上，可以制造其上形成有排出线57的分 离印刷电路板59，并且该单独印刷电路板可以结合到最底层印刷电路板5的背面上，在所述最底层印刷电路板50上形成冇第二连接部分56a和第三 连接部分58。
根据本发明的印刷电路板50、 59可以通过下述方法制造，在该方法中， 预定电路图案52或者排出线57的图案通过传统的摄影平版术形成在由绝缘 材料制成的基板的上部,，优选地，根据本发明的印刷电路板50、 59可以通 过下述方法制造，在该方法中，电路图案52或者排出线57的图案通过使用 导电材料，例如铜、紹、白金、镍、锌、银、金、锡、导电聚合物而形成在 耐热塑料薄膜的上部，例如柔性聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜等等，类似于柔性 印刷电路(Flexible Printed Circuit, 1 PC)的情况，柔性镀铜层板。即，优选 使用柔性镀铜层板，因为堆叠薄膜、印刷电路板50、 59很容易通过绝缘粘 和剂接合或者物理堆叠。另外，根据本发明的印刷电路板50、 59可以通过 沉积法制造，所述沉积通过在基板上溅射导电材料，例如耐热薄膜等等完成；
例如耐热材料薄膜等等；或者通过在所述基板上形成导电材料层并且随后以 预定形状蚀刻所述导电材料层制造。这里，优选地，包括在所述粘接材料中 的导电材料具有纳米尺寸的颗粒。因此，通过上述方法，电路图案52的形 状可以自由组织，并且电路图案52的厚度可以根据用途调整。因此，从所 述印刷电路板50、 59产生的热量将通过调整电路图案的形状和厚度而得到 控制。另外，当导电材料，例如Si、 Ag、 R、等等涂覆在绝缘基板上时，例 如耐热薄膜等，作为粘接形式(这里，优选不与电路图案接触)，电磁波中 止可能产生效果，或者〉《透到内基板中。
另外，第一到第三连接部分54a、 56a、 58可以通过用小钻头穿透堆叠 的电路图案52，以及将导电材料例如导电聚合物、铜等等插入穿透的孔中而 形成。
通过这样的构造，形成在所述多个印刷电路板5()中的螺旋电路图案52 在第一连接部分54a和第二连接部分56a之间具有并联连接的结构，即，一 对端子54b、 56b。也就是说，形成在所述印刷链路版50中的螺旋电路图案 52的每个开始点通过第一连接部分54a连接，.而螺旋电路图案52的每个端 点通过第二连接部分56a连接，因此所述螺旋电路闺案52并联连接。由于 所述螺旋电路图案52之间的并联连接，与螺旋电路闺案52串联连接相比， 总电路阻抗进一步减小并且功率传输效率得到改善,，另外，当每个螺旋电路
8图案52串联连接时，相邻印刷电路板50中的电流沿着相反的方向流动。然 而，当才艮据本发明并联连接每个螺旋电路图案52时，相邻印刷电路板50中 的电流沿着相同的方向或者轨迹流动。因此，电流强度被放大，并且随后功 率传输效率得到改善。另外，在本发明中，每个印刷电路板50具有相同的 形状，以及第一连接部分54a、第二连接部分56a、并且根据情况的需要， 第三连接部分58,可以分别通过印刷电路板50的堆l'状态中的一个孔形成 过程形成。因此，具有制造过程简单、大量生产容易的优点。另外，在本发 明中，传送主绕组22和接收副绕组32可以由堆叠的印刷电箱4反构成，并且 根据情况的需要，所述传送主绕组22或者所述接收副绕组32可以由堆叠的 印刷电路板50构成。 有利效果
根据本发明的无线充电装置不仅仅具有功率传输效率和传输速度优异 的优点，并且还具有很容易制造和大量生产的优点。另外，根据本发明的无 线充电装置制造成薄膜的形式，例如，垫等等，因此所述无线充电装置可以 被应用于多种类型电池的无线设备。即，根据本发明的无线充电装置可以有 用地应用在每种通过副电池充电的有线装置中，例如不仅仅是便携式电子设 备，例如移动电话、Ml)3播放器、PI)A、笔记本电脑.数码相机、摄像机、 移动电子游戏机、PMP(便携式媒体播放器)等等，还可以是多种无线设备， 例如便携式医疗器械、机器人、遥控清洁器、玩具机器人、小型电动车辆、 汽车、自动真空吸尘器、自动剃须刀或者无线键盘等爭。另外，根据本发明 的无线充电装置可以被用于利用瞬时感应电流的瞬时充电，如鼠标和鼠标垫 的情况。
图l是示出了根掂本发明的一个实施例的用于无线充电和数据传输的感 应线圈的结构和操作状态的视图。
图2是示出传送主绕组或接收副绕组的结构的分解透视图，这些绕组在 根据本发明的一个实施例的用于无线充电和数据传输的感应线圈中使用。
图3到5分别是前视图、后视图、以及沿着绕组的A-A线的侧截面视图， 所述绕组用在根据本发明的实施例的用于充电和数*二传输的感应线圈中。
图6是用在根掂本发明的另 一个实施例的用于数据传输的感应线圈的绕组的前^L图。
图7是用在根据本发明的再一个实施例的用于无线充电和数据传输的感 应线圈的绕组的前视图。
图8是用在根据本发明的再一个实施例的用于元线充电和数据传输的感
具体实施例方式
在下文中，提供了优选实例以更好地理解本发明。但是，本发明不限于 下面的实例。
绕组的匝数为18、外径为42mm、厚度(电路的厚度)为0.65mm、图 案之间的距离为0.2mm的螺旋电路图案通过利用钢形成在厚度为10(im的聚 酰亚胺薄膜的上部上，并且随后堆叠8层，被用作垫式电流传送部分的传送 主绕组。绕组的匝数是18、外径为3()mm、厚度(电路的厚度)为0.54mm、 而图案之间的距离为0.2mm的螺旋形电路图案通过使用铜形成在厚度为 lO[im的聚酰亚胺薄膜的上部上，随后堆叠4层，以被用作垫式电流接收部 分的接收副绕组。所述电流传送部分和电流接收部分接触，并且0.151A和 4.62V的电流施加到传送主绕组，随后测量接收副绕组中产生的电流和电压， 相应地，；险测到0.112A和3.81V的电流，并且功率传输效率为"％。这里' 功率传输效率通过下式功率传输效率::-(接收副绕组的电压x电流)+ (传 送主绕组的电压x电流)x!OO。
实例1中的相同传送主绕组被用作垫式电流传送部分的传送主绕组。绕 组的匝数是18、外径为35mm、厚度(电路的厚度)为0.67mm、而图案之 间的距离为0.2mm的螺旋形电路图案通过使用铜形成在厚度为10[im的聚酰 亚胺薄膜的上部上，随后堆'S: 5层以被用作垫式电流接收部分的接收副绕组。 所述电流传送部分和电流接收部分接触，并且0.1 51A的电流和4.62V施加 到传送主绕组，随后测贵接收副绕组中产生的电流和电压，相应地，检测到 0.115A的电流和3.85 V，而功率传输效率为63%。
实例1
实例2实例3
实例1中相同的传送主绕组被用作垫式电流传送部分的传送主绕组。绕
组的匝数是16、外径为34mm、厚度(电路的厚度)为0.75mm、而图案之 间的距离为0.2mm的矩形电路图案通过使用铜形成在厚度为10jum的聚酰亚 胺薄膜的上部上，随后堆叠6层以被用作垫式电流接收部分的接收副绕组。 所述电流传送部分和电流接收部分接触，并且0.15 1A的电流和4.62V施加 到传送主绕组，随后测货接收副绕组中产生的电流和电压，相应地，检测到 0.119A的电流和3.88V,而功率传输效率为65%。
比專支例
实例1中的相同传送主绕组被用作垫式电流传送部分的传送主绕组。绕 组的匝数是16、外径为30mm、厚度(电路的厚度)为0.54mm、而图案之 间的距离为0.2mm的螺旋形电路图案通过使用铜而形成在厚度为10pim的聚 酰亚胺薄膜的上部上，随后不经过堆叠步骤而使用该图案作为垫式电流接收 部分的接收副绕组。所述电流传送部分和电流接收部分接触'并且0.151A 的电流和4.62V施加到传送主绕组，随后测量接收副绕组中产生的电流和电 压，相应地，检测到0.072A的电流和3.)0V，而功率传输效率为32%。
权利要求
1. 一种感应线圈，该线圈形成为使得超过两个印刷电路板堆叠，在所述印刷电路板上形成有预定的电路图案，其中，设置在所述电路图案的外部的第一端通过穿透第一端的第一连接部分电性连接，并且设置在所述电路图案内部的第二端通过穿透第二端的第二连接部分电性连接。
2. 根据权利要求1所述的感应线阁，其中，所述电路图案具有螺旋形状， 并且其上形成有电路图案的印刷电路板的堆叠层数为2到15,螺旋电路图案 的绕组的匝数为5到50，所述螺旋电路图案的最外直径为10到200mm。
3. 根据权利要求1所述的感应线圈，其中，所述电路图案从包括圆形螺 旋电路图案和矩形螺旋电路图案的组中选出。
4. 根据权利要求1所述的感应线圈，其中，在所述印刷电路板中，所述 电路图案通过使用导电材料而形成在由绝缘材料制成的基板的上部上，所述 导电材料从包括铜、紹、白金、镍、锌、银、金、锡、导电聚合物的组中选 出。
5. 根据权利要求4所述的感应线圈，其中，所述电路图案由多于一种的 方法形成，该方法从方法组中选出，该组方法包括利用将导电材料溅射到基 板上的沉积法、使包括导电材料的粘合物形成在基板上的印制法、以及将导 电材料层形成在基板上的并将导电材料层蚀刻成预定图案的方法。
6. 根据权利要求4所述的感应线阁，其中，所述印刷电路板由光蚀刻法 形成。
7. 根据权利要求1所述的感应线圈，其中，所述印刷电路板是柔性铜镀 叠层。
8. 根据权利要求所述的感应线圈，其中，所述感应线圈用于数据传输。
9. 根据权利要求8所述的感应线圈，其中，还形成用于数据传输的连接 部分，所述连接部分电连接到所述电路图案。
10. —种无线充电装置，其包括电流传送部分，该电流传送部分连接到 电源，并且包括用于传送从所述电源产生的电流的传送主绕组；以及接收电 流的电流接收部分，该电流接收部分感应连接到传送主绕组，并且包括用于 利用接收到的电流为电池先电的接收副绕组，其中从包括传送主绕组和接收 副绕组的组中选出的至少 一 个绕组形成为使得多于两个其上形成预定电路图案的印刷电路板堆叠，设置在所述电路图案的外部的第 一端通过穿透第一 端的第 一连接部分电性连接，设置在所述电路图案内部的第二端通过穿透第 二端的第二连接部分电连接。
11. 根据权利要求)O所述的无线充电装置，其中，所述电流传送部分具 有垫式结构，所述电流接收部分利用已充电的电池连接在一起。
12. 根据权利要求IO所述的无线充电装置，其中，所述第一连接部分连接到设置在印刷电路板屮最顶部印刷电路板的上部上的第一端子，将连接电 路图案的第二端的第二连接部分从绕组中排出的排出线形成在绕组的最底 层印刷电路板的背面，所述撤回线连接到穿透多个印刷电路板的第三连接部 分，随后连接到设置在最顶部印刷电路板上部上的第二端子。
13. 根据权利要求12所述的无线充电装置，其中，所述排出线形成在单 独的印刷电路板上，随后结合在最底部印刷电路板的背面，第二连接部分和 第三连接部分形成在所述最底层印刷电路板上。
14. 根据权利要求iO所述的无线充电装置，其屮，所述无线充电装置实 现数据传输，并且应用在',《要由多于一个副电池充电的装置中，所述装置从 包括移动电话、MP3播放器、PDA、笔记本电脑、数码相机、摄像机、移动 电子游戏机、PMP (便携式媒体播放器)、便携式医疗器械、机器人、遥控 清洁器、玩具机器人、小型电动车辆、汽车、自动真空吸尘器、自动剃须刀、 无线键盘以及鼠标的组中选出。
15. 根据权利要求)0所述的无线克电装置，其中，所述传送主绕组和所 述接收副绕组具有相同的形状。
全文摘要
本发明公开了一种用于无线充电和数据传输的感应线圈，该感应线圈用于利用充电器和电池之间没有直接电接触的感应连接对电池充电并传输数据。所述感应线圈形成为使得超过两个印刷电路板堆叠在一起，在所述印刷电路板上形成有预定电路图案，其中设置在所述电路图案的外侧的第一端通过穿透第一端的第一连接部分电连接，设置在所述电路图案内侧的第二端通过穿透第二端的第二连接部分电连接。
文档编号H02J17/00GK101523693SQ200780037146
公开日2009年9月2日 申请日期2007年8月2日 优先权日2006年8月4日
发明者李孝日, 辛钟昱, 金渭镇, 金道显, 韩淳宗 申请人:Sk化学株式会社