无线充电线圈结构及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种无线充电线圈结构以及该种无线充电线圈结构的制备方法。


背景技术：

2.隨著无线电技术的发展，人们对摆脱有线充电束缚的渴望越来越强烈，近年来由于电磁感应原理应用落地生根，使得人们可以通过无线充电技术来对电子设备进行充电，然而这一技术现存的不足之处在于充电距离的限制性及充电效率较低，现有无线充电距离常常限制在3m以内或更小。为了提高无线充电的效率，传统做法是通过增加铜厚及线路宽度来实现减小线圈阻值，进而提高无线充电效率，但是铜厚的增加带来的困扰是线圈布线密度下降，导致无线充电效率提升有限。


技术实现要素：

3.鉴于此，有必要提供一种无线充电线圈结构及其制备方法，可克服铜厚的增加带来线圈布线密度下降的困扰，且可提高无线充电效率。
4.本发明一实施例提供一种无线充电线圈结构，包括：第一电路板，包括第一表面及第二表面，所述第一表面形成有第一图案化线路；第二电路板，包括第三表面及第四表面，所述第三表面形成有第二图案化线路，所述第四表面形成有第三图案化线路；及第三电路板，包括第五表面及第六表面，所述第六表面形成有第四图案化线路；其中，所述第二电路板位于所述第一电路板与所述第三电路板之间，所述第一表面与所述第四表面相对设置，所述第三表面与所述第六表面相对设置，所述第一图案化线路与所述第二图案化线路电连接形成第一线圈体，所述第三图案化线路与所述第四图案化线路电连接形成第二线圈体，所述第一线圈体串联连接于所述第二线圈体。
5.在一优选实施例中，所述第一图案化线路与所述第三图案化线路成交错排布，所述第二图案化线路与所述第四图案化线路成交错排布，所述第二图案化线路还与所述第三图案化线路成交错排布。
6.在一优选实施例中，所述无线充电线圈结构还包括：第一绝缘层，位于所述第一表面与所述第四表面之间；及第二绝缘层，位于所述第三表面与所述第六表面之间；其中，所述第一电路板、所述第一绝缘层、所述第二电路板、所述第二绝缘层及所述第三电路板被压合形成所述无线充电线圈结构。
7.在一优选实施例中，所述第一绝缘层与所述第二绝缘层被压合后形成凹凸形状。
8.在一优选实施例中，所述无线充电线圈结构还包括多个贯穿所述第一电路板、所述第二电路板及所述第三电路板的导电柱，以分别使得所述第一图案化线路电连接于所述第二图案化线路、所述第三图案化线路电连接于所述第四图案化线路及所述第一线圈体串联连接于所述第二线圈体。
9.在一优选实施例中，所述第一电路板及所述第三电路板均为单面板，所述第二电路板为双面板，且所述第二表面与所述第五表面作为所述无线充电线圈结构的两个绝缘层
面。
10.本发明一实施例提供一种无线充电线圈结构的制备方法，其包括：提供第一电路板、第二电路板及第三电路板，所述第一电路板的第一表面蚀刻形成有第一图案化线路，所述第二电路板的第三表面蚀刻形成有第二图案化线路，所述第二电路板的第四表面蚀刻形成有第三图案化线路，所述第三电路板的第六表面蚀刻形成有第四图案化线路；在所述第一电路板的第一表面与所述第二电路板的第四表面之间设置第一绝缘层，在所述第二电路板的第三表面与所述第三电路板的第六表面之间设置第二绝缘层；将所述第一电路板、所述第一绝缘层、第二电路板、第二绝缘层及所述第三电路板进行压合得到层叠体；及在所述层叠体上开设多个通孔并填充导电材料形成多个导电柱，以通过多个所述导电柱分别将所述第一图案化线路电连接于所述第二图案化线路、将所述第三图案化线路电连接于所述第四图案化线路及将所述第一线圈体串联连接于所述第二线圈体；其中，所述第二电路板位于所述第一电路板与所述第三电路板之间，所述第一电路板的第一表面与所述第二电路板的第四表面相对设置，所述第二电路板的第三表面与所述第三电路板的第六表面相对设置。
11.在一优选实施例中，所述第一图案化线路与所述第三图案化线路成交错排布，所述第二图案化线路与所述第四图案化线路成交错排布，所述第二图案化线路还与所述第三图案化线路成交错排布。
12.在一优选实施例中，所述第一绝缘层与所述第二绝缘层在所述层叠体内均为凹凸形状，所述第一电路板的第二表面与所述第三电路板的第五表面作为所述无线充电线圈结构的两个绝缘层面。
13.在一优选实施例中，在所述层叠体上开设多个通孔并填充导电材料形成多个导电柱的步骤包括：在所述层叠体上开设多个通孔并填充铜膏；及对所述铜膏进行固化处理，以形成多个所述导电柱。
14.本发明实施例的无线充电线圈结构及其制备方法，利用三个电路板的图案化线路来组合形成无线充电线圈，且线圈的线距大小是由该三个电路板加工组合时的组合精度影响，克服了传统的双面无线充电线圈结构厚铜箔对应更大线距的困扰，可提高线圈的布线密度，且可使用铜厚更厚的铜箔，进而可显著提高无线充电效率。
附图说明
15.图1为本发明实施例的无线充电线圈结构中的第一电路板、第二电路板及第三电路板的剖面示意图。
16.图2为本发明实施例的无线充电线圈结构中的第一电路板、第一绝缘层、第二电路板、第二绝缘层及第三电路板进行层叠组合后的剖面示意图。
17.图3为对图2的无线充电线圈结构进行压合处理后的剖面示意图。
18.图4为本发明实施例的设置有导电柱的无线充电线圈结构的剖面示意图。
19.图5为本发明实施例的无线充电线圈结构中的第一线圈体、第二线圈体的平面示意图。
20.图6为本发明实施例的无线充电线圈结构的制备方法的步骤流程图。
21.图7为本发明实施例的无线充电线圈结构中的第一电路板、第二电路板及第三电
路板形成图案化线路的制备流程的剖面示意图。
22.图8为本发明实施例的无线充电线圈结构中的层叠体的制备流程的剖面示意图。
23.图9为本发明实施例的无线充电线圈结构中的导电柱的制备流程的剖面示意图。
24.主要元件符号说明
25.无线充电线圈结构
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100
26.第一电路板
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10
27.第一表面
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11
28.第二表面
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12
29.第一图案化线路
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13
30.第二电路板
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20
31.第三表面
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21
32.第四表面
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22
33.第二图案化线路
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23
34.第三图案化线路
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24
35.第三电路板
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30
36.第五表面
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31
37.第六表面
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32
38.第四图案化线路
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33
39.第一线圈体
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40
40.第二线圈体
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42
41.第一绝缘层
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50
42.第二绝缘层
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52
43.导电柱
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60
44.第一起始连接端
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401
45.第一收尾连接端
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402
46.第二起始连接端
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421
47.第二收尾连接端
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422
48.线距
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s1
49.具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
50.附图中示出了本发明的实施例，本发明可以通过多种不同形式实现，而并不应解释为仅局限于这里所阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本发明更为全面和完整的公开，并使本领域的技术人员更充分地了解本发明的范围。为了清晰可见，在图中，层和区域的尺寸被放大了。
51.除非另外定义，这里所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所述领域的普通技术人员所通常理解的含义相同的含义。还应当理解，比如在通用的辞典中所定义的那些的术语，应解释为具有与它们在相关领域的环境中的含义相一致的含义，而不应以过度理想化或过度正式的含义来解释，除非在本文中明确地定义。
52.请参阅图1，本发明实施例的无线充电线圈结构100包括第一电路板10、第二电路板20及第三电路板30。第一电路板10包括第一表面11及第二表面12，第一表面11形成有第一图案化线路13。第二电路板20包括第三表面21及第四表面22，第三表面21形成有第二图案化线路23，第四表面22形成有第三图案化线路24。第三电路板30包括第五表面31及第六表面32，第六表面32形成有第四图案化线路33。第二电路板20位于第一电路板10与第三电路板30之间，第一电路板10的第一表面11与第二电路板20的第四表面22相对设置，第二电路板20的第三表面21与第三电路板30的第六表面32相对设置。第一图案化线路13与第二图案化线路23电连接形成第一线圈体40(如图5所示)，第三图案化线路24与第四图案化线路33电连接形成第二线圈体42(如图5所示)。第一线圈体40串联连接于第二线圈体42，以作为该无线充电线圈结构100的发射线圈或者接收线圈。
53.可以理解，当该无线充电线圈结构100设置在无线充电的发射端(比如，无线充电器)时，第一线圈体40串联连接于第二线圈体42所形成的线圈结构可以作为无线充电发射线圈；当该无线充电线圈结构100设置在无线充电的接收端(比如，移动终端)时，第一线圈体40串联连接于第二线圈体42所形成的线圈结构可以作为无线充电接收线圈。
54.在一实施方式中，第一图案化线路13、第二图案化线路23、第三图案化线路24及第四图案化线路33的材质可以为本领域常规使用的各种导电的金属或合金，例如金属铜。
55.在一实施方式中，第一电路板10、第二电路板20及第三电路板30可以是柔性电路板(flexible printed circuit，fpc)、硬质电路板(rigid printed circuit board，r-pcb)、软硬结合板等。第一电路板10、第二电路板20及第三电路板30的基层的材质可为本领域常规使用的各种线路板板材，例如聚酰亚胺、环氧树脂、聚四氟乙烯等。
56.在一实施方式中，第一电路板10的第二表面12与第三电路板30的第五表面31均无线路，即未覆盖有铜箔。
57.如图2所示，沿图2中方向d，第一电路板10、第二电路板20及第三电路板30依次层叠进行组合。第一电路板10与第二电路板20之间设置有第一绝缘层50，第二电路板20与第三电路板30之间设置有第二绝缘层52。第一绝缘层50与第二绝缘层52可使相邻两个电路板(第一电路板10与第二电路板20、第二电路板20与第三电路板30)上的线路相互电性绝缘。第一绝缘层50与第二绝缘层52优选为柔性绝缘层，以便后续进行压合工艺。第一绝缘层50与第二绝缘层52的材质可以是绝缘胶、聚丙烯、聚酰亚胺、液晶高分子聚合物等。
58.如图2所示，第一图案化线路13与第三图案化线路24成交错排布，第二图案化线路23与第四图案化线路33成交错排布，第二图案化线路23还与第三图案化线路24成交错排布。无线充电线圈结构100的线距s1的大小是受该三个电路板(第一至第三电路板)加工组合时的组合精度影响，克服了传统的双面无线充电线圈结构厚铜箔对应更大线距的困扰，与传统的双面无线充电线圈结构相比，可提高线圈的布线密度，且可使用铜厚更厚的铜箔，进而可明显提高无线充电效率。
59.在一实施方式中，第一电路板10、第一绝缘层50、第二电路板20、第二绝缘层52及第三电路板30被压合形成图3所示的无线充电线圈结构100。第一绝缘层50与第二绝缘层52被压合成凹凸形状，使得相邻两个电路板(第一电路板10与第二电路板20、第二电路板20与第三电路板30)上的线路相互电性绝缘。
60.在一实施方式中，第一绝缘层50的厚度可以根据第一图案化线路13与第三图案化
线路24的铜厚及线距s1来进行确定，第二绝缘层52的厚度可以根据第二图案化线路23与第四图案化线路33的铜厚及线距s1来进行确定。
61.在一实施方式中，第一电路板10与第三电路板30均为单面板，第二电路板20为双面板，进而第一电路板10的基层成为无线充电线圈结构100的上或下绝缘层，第三电路板30的基层成为无线充电线圈结构100的下或上绝缘层，与传统的双面无线充电线圈结构相比，省去了2层覆盖膜(coverlay，cvl)，节约了制造成本。即，第一电路板10的第二表面12与第三电路板30的第五表面31作为无线充电线圈结构100的两个绝缘层面。
62.可以理解，图3所示的无线充电线圈结构100为一四层板结构(无线充电线圈结构100包括四层铜箔)。在其他实施方式中，无线充电线圈结构100还可以是六层板结构、八层板结构等等，在此不作限定。
63.请参阅图4与图5，无线充电线圈结构100还包括多个贯穿第一电路板10、第一绝缘层50、第二电路板20、第二绝缘层52及第三电路板30的导电柱60(图4仅示出两个导电柱60，并不以2个导电柱为限，导电柱60的数量可以多于2个)。通过该些导电柱60可以使得位于第一表面11的第一图案化线路13可以电连接于位于第三表面21的第二图案化线路23，使得位于第四表面22的第三图案化线路24电连接于位于第六表面32的第四图案化线路33，及使得第一线圈体40可以与第二线圈体42串联连接。
64.在一实施方式中，多个导电柱60可以通过以下方式形成：先在无线充电线圈结构100上利用激光钻孔工艺得到多个通孔，再塞入铜膏至该多个通孔中，最后进行烘烤来固化铜膏形成该多个导电柱60。
65.如图5所示，第一线圈体40包括第一起始连接端401及第一收尾连接端402，第二线圈体42包括第二起始连接端421及第二收尾连接端422。第一收尾连接端402通过导电柱60电连接于第二收尾连接端422，进而使得第一线圈体40与第二线圈体42串联连接。第一起始连接端401可以电连接至外部正电端或负电端，第二起始连接端421可以连接外部负电端或正电端。
66.图5示出的线圈电流走向是以第一起始连接端401连接外部正电端，第二起始连接端421连接外部负电端为例进行示意。
67.本发明实施例的无线充电线圈结构100，利用两个单面电路板的图案化线路及一双面电路板的图案化线路来组合形成无线充电线圈，两个单面电路板的基层作为无线充电线圈结构100的上下绝缘层，省去了2层cvl，节约了制造成本，无线充电线圈结构100的线距s1的大小是受该些电路板加工组合时的组合精度影响，克服了传统的双面无线充电线圈结构厚铜箔对应更大线距的困扰，可提高线圈的布线密度，且可使用铜厚更厚的铜箔，进而可显著提高无线充电效率。
68.请参阅图6，本发明还提供上述无线充电线圈结构100的制备方法，其包括如下步骤。
69.s1:提供第一电路板10、第二电路板20及第三电路板30，第一电路板10的第一表面11蚀刻形成有第一图案化线路13，第二电路板20的第三表面21蚀刻形成有第二图案化线路23，第二电路板20的第四表面22蚀刻形成有第三图案化线路24，第三电路板30的第六表面32蚀刻形成有第四图案化线路33。
70.如图1所示，第一图案化线路13、第二图案化线路23、第三图案化线路24及第四图
案化线路33的材质可以为本领域常规使用的各种导电的金属或合金，例如金属铜。第一电路板10的第二表面12与第三电路板30的第五表面31优选未覆盖有铜箔。
71.在一实施方式中，第一图案化线路13、第二图案化线路23、第三图案化线路24及第四图案化线路33的制作流程可以如图7所示，包括下料、压膜、曝光-显影、蚀刻-去膜四个工艺。
72.以下以在第一电路板10上制作第一图案化线路13为例进行举例说明：
73.下料步骤：准备第一电路板10，第一电路板10的第一表面11覆盖有铜箔；
74.压膜步骤：在铜箔上贴上曝光膜；
75.曝光-显影步骤：将贴有曝光膜的第一电路板10通过曝光机进行曝光，并对经过曝光处理的第一电路板10进行显影；
76.蚀刻-去膜步骤：对经过曝光与显影处理的第一电路板10进行蚀刻，并在完成蚀刻工艺后去掉残余的曝光膜，实现在第一电路板10的第一表面11形成第一图案化线路13。
77.可以理解，在第二电路板20上制作第二图案化线路23与第三图案化线路24及在第三电路板30上制作第四图案化线路33的制作流程与在第一电路板10上制作第一图案化线路13基本相同，在此不再详述。
78.在一实施方式中，第一图案化线路13与第三图案化线路24成交错排布，第二图案化线路23与第四图案化线路33成交错排布，第二图案化线路23还与第三图案化线路24成交错排布，可方便第一电路板10、第二电路板20及第三电路板30后续进行组合。
79.s2:在第一电路板10的第一表面11与第二电路板20的第四表面22之间设置第一绝缘层50，在第二电路板20的第三表面21与第三电路板30的第六表面32之间设置第二绝缘层52。
80.如图2所示，第一绝缘层50与第二绝缘层52可使相邻两个电路板(第一电路板10与第二电路板20、第二电路板20与第三电路板30)上的线路相互电性绝缘。第一绝缘层50与第二绝缘层52优选为柔性绝缘层，以便后续进行压合工艺。第一绝缘层50与第二绝缘层52的材质可以是绝缘胶、聚丙烯、聚酰亚胺、液晶高分子聚合物等。
81.在一实施方式中，第一绝缘层50的厚度可以根据第一图案化线路13与第三图案化线路24的铜厚及线距s1来进行确定，第二绝缘层52的厚度可以根据第二图案化线路23与第四图案化线路33的铜厚及线距s1来进行确定。
82.在一实施方式中，第二电路板20位于第一电路板10与第三电路板30之间，第一电路板10的第一表面11与第二电路板20的第四表面22相对设置，第二电路板20的第三表面21与第三电路板30的第六表面32相对设置。
83.在一实施方式中，无线充电线圈结构100的线距s1的大小是受该三个电路板(第一至第三电路板)加工组合时的组合精度影响，克服了传统的双面无线充电线圈结构厚铜箔对应更大线距的困扰，与传统的双面无线充电线圈结构相比，可提高线圈的布线密度，且可使用铜厚更厚的铜箔，进而可明显提高无线充电效率。
84.s3:将第一电路板10、第一绝缘层50、第二电路板20、第二绝缘层52及第三电路板30进行压合得到层叠体。
85.如图8所示，对第一电路板10、第一绝缘层50、第二电路板20、第二绝缘层52及第三电路板30的组合体进行压合与烘烤得到层叠体，所述层叠体为缺少导电柱60的无线充电线
圈结构100。第一绝缘层50与第二绝缘层52被压合成凹凸形状，使得相邻两个电路板(第一电路板10与第二电路板20、第二电路板20与第三电路板30)上的线路相互电性绝缘。第一电路板10的第二表面12与第三电路板30的第五表面31作为无线充电线圈结构100的两个绝缘层面。
86.s4:在所述层叠体上开设多个通孔并填充导电材料形成多个导电柱60，以通过多个导电柱60分别将第一图案化线路13电连接于第二图案化线路23、将第三图案化线路24电连接于第四图案化线路33及将第一线圈体40串联连接于第二线圈体42。
87.在一实施方式中，第一图案化线路13与第二图案化线路23电连接形成第一线圈体40，第三图案化线路24与第四图案化线路33电连接形成第二线圈体42。
88.如图4所示，无线充电线圈结构100形成有多个贯穿第一电路板10、第一绝缘层50、第二电路板20、第二绝缘层52及第三电路板30的导电柱60(图4仅示出两个导电柱60，并不以2个导电柱为限，导电柱60的数量可以多于2个)。通过该些导电柱60可以使得位于第一表面11的第一图案化线路13可以电连接于位于第三表面21的第二图案化线路23，使得位于第四表面22的第三图案化线路24电连接于位于第六表面32的第四图案化线路33，及使得第一线圈体40可以与第二线圈体42串联连接。
89.在一实施方式中，每一导电柱60的制作流程可以如图9所示。
90.导电柱60的制作流程包括：
91.通孔步骤：利用激光钻孔工艺在层叠体上的指定位置开设多个通孔；
92.塞铜膏步骤：将铜膏塞入至该多个通孔中；
93.烘烤步骤：对所述层叠体进行烘烤来固化通孔内的铜膏，进而形成导电柱60。
94.可以理解，包含多个导电柱60的层叠体即为无线充电线圈结构100。
95.本发明实施例的无线充电线圈结构100的制备方法，利用两个单面电路板的图案化线路及一双面电路板的图案化线路来组合形成无线充电线圈，两个单面电路板的基层作为无线充电线圈结构100的上下绝缘层，省去了2层cvl，节约了制造成本，且无线充电线圈结构100的线距s1的大小是受该些电路板加工组合时的组合精度影响，克服了传统的双面无线充电线圈结构厚铜箔对应更大线距的困扰，可提高线圈的布线密度，且可使用铜厚更厚的铜箔，进而可显著提高无线充电效率。
96.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，图示中出现的上、下、左及右方向仅为了方便理解，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。