用于无线充电的线圈以及使用该线圈的无线充电装置制造方法
【专利摘要】提供了一种用于无线充电的线圈以及使用该线圈的无线充电装置，所述用于无线充电的线圈尽管其中包括存在的多个线圈仍可以形成为薄的线圈。所述无线充电装置包括：线圈单元，包括线圈基板和连接基板，线圈基板具有线圈图案，连接基板的一端介于线圈基板之间并且电连接到线圈图案，连接基板的另一端电连接到外部；以及壳体，将线圈单元容纳在壳体中。
【专利说明】用于无线充电的线圈以及使用该线圈的无线充电装置
[0001]本申请要求于2012年12月28日提交到韩国知识产权局的第10-2012-0155770号韩国专利申请的优先权，该申请的公开通过引用被包含于此。
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种用于无线充电的线圈以及使用该线圈的无线充电装置，更具体地说，涉及这样一种用于无线充电的线圈以及使用该线圈的无线充电装置，尽管存在包括在其中的多个线圈，但是该用于无线充电的线圈可以形成为薄的线圈。
【背景技术】
[0003]通常，诸如移动通信终端、个人数字助理(PDA)等的便携式电子装置包括可再充电二次电池。
[0004]为了对便携式电子装置的电池充电，需要一种充电装置以通过使用商用家用电源为电池提供电能。
[0005]通常，充电装置和电池分别具有接触端子，并且当充电装置的接触端子和电池的接触端子连接时，充电装置和电池电连接。
[0006]然而，在这种情况下，如果接触端子向外突出，则它的外观可能不美观，并且接触端子会被异物污染，使接触状态劣化。因此，当电池由于用户无意的操作而短路或暴露于潮气时，充入的能量会容易损失。
[0007]作为对接触型充电方法的替代，已经提出了一种无线充电装置(或非接触式电力传输装置)，该装置以无线充电装置的接触端子与电池的接触端子不接触的方式传输电力而对电池充电。
[0008]通常，无线充电装置指的是将电力无线地传输到具有电池的非接触式电力接收装置(例如，便携式装置)的装置。
[0009]这种无线充电装置通过使用电磁感应传输电力，为此，在无线充电装置中设置线圈。
[0010]然而，在现有技术的无线充电装置中，连接线圈和驱动电路的连接部分通过焊接形成。因此，现有技术的线圈的厚度不利地增加与由于焊接形成的焊球那样多。
[0011]根据超薄电子装置的最近的趋势，由于焊球导致的厚度增加已经成为将要解决的问题，因此作为解决方案，需要一种用于无线充电的线圈结构。
[0012][现有技术文件]
[0013](专利文件I)第2010-0092741号韩国专利特许公布
【发明内容】
[0014]本发明的一方面提供了一种用于无线充电的线圈以及具有该线圈的无线充电装置，所述用于无线充电的线圈具有一种没有焊球的结构。
[0015]本发明的另一方面提供了一种用于无线充电的线圈以及具有该线圈的无线充电装置，所述用于无线充电的线圈尽管其中包括多个线圈仍可以形成为薄的。
[0016]根据本发明的一方面，提供了一种用于无线充电的线圈，所述线圈包括:线圈基板，具有线圈图案；以及连接基板，连接基板的一端介于线圈基板之间并且电连接到线圈图案，连接基板的另一端电连接到外部。
[0017]线圈图案可以包括形成在相应的线圈基板的两个表面上的线圈束,所述线圈束可以平行地连接。
[0018]线圈基板可以包括第一线圈基板和第二线圈基板，连接基板可以介于第一线圈基板和第二线圈基板之间并且可以与第一线圈基板和第二线圈基板一体地形成。
[0019]线圈基板可以是刚性基板，连接基板可以是柔性基板。
[0020]线圈图案可以包括形成在线圈基板上的多个线圈束，所述多个线圈束可以基于连接基板的中央均匀地或者等同地布置。
[0021]根据本发明的另一方面，提供了一种无线充电装置，所述无线充电装置包括:线圈单元，包括线圈基板和连接基板，线圈基板具有线圈图案，连接基板的一端介于线圈基板之间并且电连接到线圈图案，连接基板的另一端电连接到外部；以及壳体，将线圈单元容纳在壳体中。
[0022]线圈图案可以通过将并列的多个线圈束设置在线圈基板中而形成。
[0023]线圈单元可以包括形成在线圈基板的两个表面中的至少一个上的线圈图案，接触焊盘可以形成在线圈图案的两端并且电连接到连接基板。
[0024]连接基板可以包括连接焊盘，所述连接焊盘形成在与接触焊盘相对应的位置上并且电连接到接触焊盘。
[0025]线圈图案可以包括线圈束,所述线圈束形成为在相应的线圈基板的两个表面上具有相同的形状。
[0026]线圈基板在设置线圈图案的端部的位置处可以具有导电通孔，并且形成在相应的线圈基板的两个表面上的线圈束可以通过导电通孔电连接。
[0027]线圈基板可以是刚性基板，连接基板可以是柔性基板。
[0028]线圈图案可以包括形成在相应的线圈基板的两个表面上的线圈束,所述线圈束可以平行地连接。
[0029]线圈基板可以包括第一线圈基板和第二线圈基板，连接基板可以介于第一线圈基板和第二线圈基板之间并且与第一线圈基板和第二线圈基板一体地形成。
[0030]所述无线充电装置还可以包括磁性单元，所述磁性单元附着到线圈单元的一个表面上，以形成磁路。
[0031]磁性单元可以形成为具有平板状的形状，并且可以包括铁素体片、金属复合材料片以及非晶片中的任何一个。
[0032]所述无线充电装置还可以包括粘合单元，所述粘合单元介于磁性单元和线圈单元之间并且将磁性单元和线圈单元附着。
[0033]所述无线充电装置还可以包括电压转换单元，所述电压转换单元将从外部供应的AC电力转化为具有特定频率的AC电压，并且将转化后的AC电压提供给线圈单元。
【专利附图】
【附图说明】[0034]通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它方面、特点及其它优点将会被更加清楚地理解，在附图中:
[0035]图1是示意性地示出根据本发明的实施例的电子装置和无线充电装置的透视图；
[0036]图2是沿图1中的A-A ’线截取的截面图；
[0037]图3是示意性地示出根据本发明的实施例的非接触式电力传输装置的分解透视图；
[0038]图4是图3的非接触式电力传输装置的侧视图；
[0039]图5是图4的非接触式电力传输装置在组装状态下的侧视图；
[0040]图6是沿B-B’线截取的图3中示出的线圈单元的截面图；
[0041]图7是图6的线圈单元在拆卸状态下的截面图；
[0042]图8是图3中示出的线圈单元的分解透视图；
[0043]图9是示出根据本发明的实施例的线圈单元的效率的图。
【具体实施方式】
[0044]现在将参照附图详细描述本发明的实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的范围充分传达给本领域技术人员。在附图中，为了清晰起见，可能会夸大元件的形状和尺寸，并且将始终使用相同的标号指示相同或相似的元件。
[0045]图1是示意性地示出根据本发明的实施例的电子装置和无线充电装置的透视图，图2是沿图1中的A-A’线截取的截面图。
[0046]参照图1和图2，根据本发明的实施例的电子装置10可以包括电池12和将电力供应到电池12以对电池12充电的非接触式电力接收装置100。
[0047]电池12可以是可以充电和放电的二次电池，并且可以被构造为可拆卸地附着到电子装置10。
[0048]非接触式电力接收装置100可以被容纳在电子装置10的壳体11中，并且可以直接附着到壳体11的内表面，或者可以设置得尽可能地与壳体11的内表面相邻。
[0049]根据本发明的实施例的无线充电装置20设置为对电子装置10的电池12充电。为此，无线充电装置20可以具有设置在其壳体21内的非接触式电力传输装置200。
[0050]无线充电装置20可以将从外部供应的商用家用AC电力转化成DC电力，可将DC电力转化成具有特定频率的AC电压并可将其提供给非接触式电力传输装置200。为此，无线充电装置20可以包括将商用家用AC电力转化为具有特定频率的AC电压的电压转换单元22。
[0051]当将AC电压施加到非接触式电力传输装置200的线圈时，在线圈附近处的磁场改变。然后，根据磁场的变化，将电压施加到电子装置10的设置为与非接触式电力接收装置200相邻的非接触式电力接收装置100，从而对电池12充电。
[0052]在下文中，将对设置在无线充电装置20中的非接触式电力传输装置200进行详细描述。
[0053]图3是示意性地示出根据本发明的实施例的非接触式电力传输装置的分解透视图。图4是图3的非接触式电力传输装置的侧视图。图5是图4的非接触式电力传输装置在组装状态下的侧视图。图6是沿B-B’线截取的图3中示出的线圈单元的截面图。图7是图6的线圈单元在拆卸状态下的截面图；图8是图3中示出的线圈单元的分解透视图。
[0054]参照图3到图8，非接触式电力传输装置200可以包括线圈单元210和磁性单元220。
[0055]具有平板状的形状(或者片状的形状)的磁性单元220可以设置在线圈单元210的一个表面上并且固定地附着到线圈单元210。磁性单元220设置为有效地形成由线圈图案215产生的磁场的磁路。为此，磁性单元220可以由允许磁路容易地形成的材料制成。详细地说，可以使用具有磁导率的屏蔽片，诸如铁素体片、金属复合材料片、非晶片等。
[0056]然而，磁性单元220不限于前面的构造，并且可以被不同地修改；可以将铁素体粉末或磁性物质溶液涂覆到线圈单元210的一个表面上，等等。
[0057]另外，根据本实施例的磁性单元220可以用作屏蔽片，以屏蔽其外表面上的漏磁通或者电磁波。在这种情况下，具有磁导率的屏蔽片(诸如金属复合材料片、非晶片等)可以用作磁性单元220。然而，本发明不限于此。
[0058]另外，可以实施各种应用。即，不使用磁性单元220作为屏蔽片，而是可以将单独的屏蔽片加到磁性单元220的外表面，或者磁性单元220可以通过使用多片形成而不是单个片形成。即，可以层压铁素体片和屏蔽片，以形成磁性单元220。
[0059]另外，在非接触式电力传输装置200中，为了将线圈单元210和磁性单元220稳固地附着，粘合单元240可以介于线圈单元210和磁性单元220之间。
[0060]粘合单元240可以设置在线圈单元210和磁性单元220之间，以将线圈单元210和磁性单元220结合或粘合在一起。粘合单元240可以形成为粘合片或粘合带。可选地，粘合单元240可以被构造为包含铁素体粉末。即，粘合单元240可以被构造为与磁性单元220 一起具有磁性。
[0061]线圈单元210可以包括连接基板230和至少一个线圈基板212。
[0062]根据本实施例的线圈基板212是具有刚度的绝缘基板。例如，线圈基板212可以是印刷电路板(PCB)、陶瓷基板、预成型基板、直接敷铜(DBC)基板或者绝缘金属基板(MS)。
[0063]然而，本发明不限于此，并且如果需要还可以使用薄并且具有布线图案的柔性PCB，诸如膜、薄的PCB等。
[0064]如图6到图8中所示，根据本实施例的线圈单元210可以包括两个线圈基板(在下文中，称为“第一线圈基板”和“第二线圈基板”)和一个连接基板230。然而，本发明不限于此，并且如果需要线圈单元210可以不同地改变；例如，线圈单元210可以包括三个或更多个线圈基板。
[0065]线圈图案215可以是形成在线圈基板212的至少一个表面上的布线图案。根据本实施例的线圈图案215可以形成在线圈基板212的两个表面上并且可以具有漩涡的形状(或者旋转的形状)，接触焊盘218可以形成在线圈图案215的两端上，以将线圈图案215电连接到通孔219或者连接基板230。
[0066]形成在线圈图案215的两表面上的相应的线圈束215a和215b的两端可以电连接，以整体上形成平行电路。为此，导电通孔219可以形成在设置线圈束215a和215b的两端的部分上，以在线圈基板212的两表面上电连接线圈束215a和215b。
[0067]另外，接触焊盘218可以形成在通孔219的一端并且电连接到外部。[0068]同时，在本实施例中，例如，线圈图案215在整体上具有四边形漩涡的形状，但是本发明不限于此并且线圈图案215可以不同地变化；例如，线圈图案215可以具有圆形漩涡的形状或者多边形漩涡的形状。
[0069]另外，如果需要可以在线圈图案215的上部上形成绝缘保护层(例如，树脂绝缘层，未示出)，以保护线圈图案215不受外部影响。
[0070]线圈单元210可以包括将向线圈图案215提供电力的电压转换单元(图2中的22)与线圈基板212的线圈图案215电连接的连接基板230。
[0071]连接基板230可以形成为其中形成有布线图案的薄膜电路板(例如，柔性板)。
[0072]连接基板230可以电连接到无线充电装置20的电压转换单元22，并且可以具有连接焊盘238和将连接焊盘238连接的通孔239，连接焊盘238在连接焊盘238面对接触焊盘218的部分电连接到接触焊盘218。
[0073]具体地说，在线圈单元210中，两个线圈基板212可以分别设置在连接基板230的两个表面上并且一体地连接到连接基板230。
[0074]线圈基板212和连接基板230可以在制造过程期间一体地制造。S卩，在制造线圈基板212的过程期间，连接基板230可以层压以介于线圈基板212之间。然而，本发明不限于此，并且线圈基板212和连接基板230可以被单独地制造并且可以通过诸如粘合、压缩等一体地附着。
[0075]同时，在根据本实施例的线圈图案215中，由于两个线圈基板212形成在连接基板230的两个表面上，因此可以形成总共四个线圈束215a到215d。四个相应的线圈束215a到215d的两端通过通孔219和连接基板230彼此电连接。即，四个线圈束215a到215d可以平行地连接，以形成一个线圈图案215。
[0076]根据本实施例的非接触式电力传输装置具有连接基板230介于线圈基板212之间并且一体地形成的混合基板结构，并且线圈通过连接基板230电连接到外部。
[0077]因此，由于电线未像现有技术中那样结合到线圈的两端，因此可以省略因焊接等引入的焊球。因此，避免了因焊球导致的线圈单元厚度的增加，并且线圈单元可以保持为非常薄。
[0078]另外，根据本实施例的非接触式电力传输装置可以提供比基板通过焊球连接的情况下的效率高的效率。
[0079]图9是示出根据本发明的实施例的线圈单元的效率的图，在图中，示出了根据前述实施例的线圈单元(混合型)的效率以及将刚性基板和柔性基板按照焊接方式连接的结构(通过焊接连接)的效率。
[0080]这里，输出(W)指的是作为接收(Rx)端的便携式装置的最终输出，效率指的是作为接收端的便携式装置的输出与无线充电装置的输入的比率。
[0081]参照图9，可以看出的是，当线圈单元形成为混合型线圈单元时，效率在整个功率范围内高于获得的焊接型连接的情况下的效率。即，由于省略了因焊球导致的电阻，因此线圈单元的整体效率得到改善。
[0082]此外，在根据本实施例的非接触式电力传输装置中，由于连接基板和线圈基板一体地形成，所以虽然连接基板运动，但是这种运动不被传递到连接基板和线圈基板之间的连接部分，因此与现有技术相比可以确保高的结合可靠性。[0083]另外，由于省略了诸如在现有技术中的焊接电线的过程，因此可以减少制造工艺和制造时间。
[0084]另外，在根据本实施例的线圈单元中，单个线圈图案通过平行地连接的多个线圈束形成。因此，虽然根据本实施例的线圈图案形成为线圈基板上的图案，但是可以获得使用通过铰绕多个电线而形成的成股型线圈(例如，里兹线)的效果。使用这样的成股型线圈使由于在低频下的集肤效应(skin effect)和润流造成的损失(例如，AC电阻值等)最小化。
[0085]按照这种方式，在非接触式电力传输装置中，由于线圈图案以成股型形成并且防止线圈单元的厚度因焊球等增加，因此非接触式电力传输装置的整体厚度可被减小。
[0086]上述的非接触式电力传输装置的构造还可以以相同的方式应用到设置在便携式装置(图1中的10)中的非接触式电力接收装置100。因此，将省略非接触式电力接收装置的详细描述。
[0087]同时，在上面的实施例中，作为示例描述了仅一个线圈束形成在线圈基板的一个表面上的情况，但是本发明不限于此。
[0088]S卩，在线圈基板形成为具有大的尺寸的情况下，多个线圈束可以形成在线圈基板上的一个表面上，如在本实施例中，在线圈基板形成为具有小的尺寸的情况下，仅一个线圈束可以形成在线圈基板的一个表面上。
[0089]此外，在本实施例中，形成在线圈基板的相应的表面上的线圈束形成在线圈束彼此突出的位置中(即，线圈束形成在线圈束沿竖直方向彼此对应的位置中)，但是本发明不限于此。即，形成在线圈基板的相应表面上的线圈束可以形成在彼此偏离的位置，而不是形成在彼此对应的位置。即，如果需要可以实施各种修改。
[0090]另外，在本实施例中，线圈基板和连接基板被分别制造并且层压以形成线圈单元，但是本发明不限于此。即，可以实施各种修改。例如，其上形成有线圈图案的线圈基板和其上形成有布线图案的连接基板首先被层压，接下来，贯穿线圈基板和连接基板两者的通孔可以形成为电连接线圈基板的线圈图案和连接基板的布线图案。
[0091]另外，在上述的实施例中，作为示例已经描述了在无线充电装置中所采用的非接触式电力传输装置，但是本发明不限于此，并且可以广泛地应用于当被充电时而可被使用的电子装置以及任何可以传输电力的电力传输装置。
[0092]如上所述，根据本发明的实施例，用于无线充电的线圈具有连接基板介于线圈基板之间并且一体地形成的混合基板的结构，并且线圈通过连接基板电连接到外部。
[0093]因此，由于电线未像现有技术中那样结合到线圈的两端，因此可以省略因焊接等引入的焊球。因此，可以避免因焊球等导致的用于无线充电的线圈的厚度的增加，并且无线充电装置可以保持为非常薄。
[0094]另外，由于连接基板和线圈基板一体地形成，所以虽然连接基板运动，但是这种运动不被传递到连接基板和线圈基板之间的连接部分，因此与现有技术相比可以确保高的结
合可靠性。
[0095]另外，由于省略了诸如在现有技术中的焊接电线的过程，因此可以减少制造工艺和制造时间。
[0096]另外，在根据本实施例的用于无线充电的线圈中，单个的线圈图案通过平行地连接的多个线圈束形成。因此，虽然根据本实施例的线圈图案形成为线圈基板上的图案，但是可以获得使用通过铰绕多个电线而形成的成股型线圈(例如，里兹线)的效果。使用这样的成股型线圈使由于在低频下的集肤效应和涡流造成的损失(例如，AC电阻值等)最小化。
[0097]虽然已经结合实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将清楚的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可进行修改和变型。
【权利要求】
1.一种用于无线充电的线圈，所述线圈包括: 线圈基板，具有线圈图案；以及 连接基板，连接基板的一端介于线圈基板之间并且电连接到线圈图案，连接基板的另一端电连接到外部。
2.如权利要求1所述的线圈，其中，线圈图案包括形成在相应的线圈基板的两个表面上的线圈束，并且所述线圈束平行地连接。
3.如权利要求1所述的线圈，其中，线圈基板包括第一线圈基板和第二线圈基板，连接基板介于第一线圈基板和第二线圈基板之间并且与第一线圈基板和第二线圈基板一体地形成。
4.如权利要求1所述的线圈，其中，线圈基板是刚性基板，连接基板是柔性基板。
5.如权利要求1所述的线圈，其中，线圈图案包括形成在线圈基板上的多个线圈束，所述多个线圈束基于连接基板的中央均匀地或者等同地布置。
6.一种无线充电装置，包括: 线圈单元，包括线圈基板和连接基板，线圈基板具有线圈图案，连接基板的一端介于线圈基板之间并且电连接到线圈图案，连接基板的另一端电连接到外部；以及 壳体，将线圈单元容纳在壳体中。
7.如权利要求6所述的无线充电装置，其中，线圈图案通过将并列的多个线圈束设置在线圈基板中而形成。
8.如权利要求6所述的无线充电装置，其中，线圈单元包括形成在线圈基板的两个表面中的至少一个上的线圈图案，接触焊盘形成在线圈图案的两端并且电连接到连接基板。
9.如权利要求8所述的无线充电装置，其中，连接基板包括连接焊盘，所述连接焊盘形成在与接触焊盘相对应的位置并且电连接到接触焊盘。
10.如权利要求6所述的无线充电装置，其中，线圈图案包括线圈束，所述线圈束形成为在相应的线圈基板的两个表面上具有相同的形状。
11.如权利要求10所述的无线充电装置，其中，线圈基板在设置线圈图案的端部的位置处具有导电通孔，并且形成在相应的线圈基板的两个表面上的线圈束通过导电通孔电连接。
12.如权利要求6所述的无线充电装置，其中，线圈基板是刚性基板，连接基板是柔性基板。
13.如权利要求6所述的无线充电装置，其中，线圈图案包括形成在相应的线圈基板的两表面上的线圈束，所述线圈束平行地连接。
14.如权利要求6所述的无线充电装置，其中，线圈基板包括第一线圈基板和第二线圈基板，连接基板介于第一线圈基板和第二线圈基板之间并且与第一线圈基板和第二线圈基板一体地形成。
15.如权利要求6所述的无线充电装置，所述无线充电装置还包括磁性单元，所述磁性单元附着到线圈单元的一个表面上，以形成磁路。
16.如权利要求15所述的无线充电装置，其中，磁性单元形成为具有平板状的形状，并且包括铁素体片、金属复合材料片以及非晶片中的任何一个。
17.如权利要求16所述的无线充电装置，所述无线充电装置还包括粘合单元，所述粘合单元介于磁性单元和线圈单元之间并且将磁性单元和线圈单元附着。
18.如权利要求6所述的无线充电装置，所述无线充电装置还包括电压转换单元，所述电压转换单元将从外部供应的交流电力转化为具有特定频率的交流电压，并且将转化后的交流电压提 供给线圈单元。
【文档编号】H02J17/00GK103915903SQ201310118169
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年4月7日 优先权日:2012年12月28日
【发明者】韩昌穆, 南炫吉, 成宰硕, 赵亨旭, 张基源, 朴星钦, 赵圣恩, 全大成 申请人:三星电机株式会社