TWI459418B - 無線功率接收器以及包含有其之可攜式終端裝置 - Google Patents

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Description

無線功率接收器以及包含有其之可攜式終端裝置
本發明係關於一種無線功率接收器及其製造方法。特別是，本發明係關於一種用來進行無線功率傳輸的無線功率接收器或一天線以降低該無線功率接收器的厚度和簡化其製造程序，以及其製造方法。
無線功率傳輸或無線能量傳送係指一種技術可無線傳送電氣能量至一所需要的裝置。在1800年代，採用電磁感應原理的電動機(electric motor)或變壓器被廣泛使用。然後，藉由幅射(irradiating)電磁波，例如無線電波或雷射，來傳送電氣能量的方法被廣泛地建議。實際上，在日常生活中經常使用的電動牙刷或電動刮鬍刀係透過電磁感應的方式來充電。電磁感應係指當導體周圍的磁場被改變時，透過電壓的感應而產生的電流。該電磁感應法對於小尺寸的電子設備已成功地被商業化，然而出現的一個問題，那就是功率傳輸的距離太短。
除了電磁感應法外，使用共振和短波射頻的長距離傳輸也可作為無線能量傳送法。
然而，通常，設置在一終端設備中的無線功率接收器具有厚的厚度且其製造程序非常複雜。
本發明一實施例提供一種藉由直接設置一線圈單元在一磁性基板的上表面的方法而能夠大幅降低一無線功率接收器的厚度。
本發明一實施例提供一種方法其藉由直接設置一線圈單元 和一近場傳輸天線於一磁性基板之上表面而能夠確保高的功率傳輸效率且能與外部裝置傳輸。
本發明一實施例提供一種方法其藉由直接設置一線圈單元在一磁性基板上而能夠簡化一無線功率接收器的製造程序。
本發明一實施例提供一種方法，其藉由設置一線圈單元於一磁性基板內而能夠大幅降低一無線功率接收器的厚度。
本發明一實施例提供一種方法，其藉由在一磁性基板內設置一線圈單元和一近場傳輸天線在一磁性基板上而能夠確保高的功率傳輸效率且能與外部裝置傳輸。
本發明一實施例提供一種方法，其藉由在一磁性基板內設置一線圈單元而能夠簡化一無線功率接收器的製造程序。
根據一實施例的一無線功率接收器包含一磁性基板和配置來無線接收功率的一線圈，其中該線圈係形成作為一導電層於該磁性基板上。
根據一實施例的一無線功率接收器包含一磁性基板和配置來無線接收功率的一線圈，其中該線圈係形成作為一導電層於該磁性基板上，其中部份的線圈係設置在該磁性基板內。
根據一實施例之一種用以無線接收功率之無線功率接收器的製造方法包含形成一導體在一保護膜上；藉由蝕刻該導體來形成一導電圖案；將一與一外部電路連接的連接單元與該導電圖案的一連接端部連接；獲得一磁性基板，該磁性基板具有一預定形狀的一容置空間，該預定形狀對應該連接單元的形狀；以及設置該磁性基板於該導電圖案上同時將該連接單元定位於該容置空間中。
根據本發明一實施例，藉由直接設置線圈單元在磁性基板的上表面上，無線功率接收器的厚度得以大幅降低。
根據本發明一實施例，藉由直接設置線圈單元和近場傳輸天線於磁性基板的上表面上，得以確保高的功率傳輸效率且能與外部裝置傳輸。
根據本發明一實施例，藉由僅透過層疊和蝕刻製程而直接設 置線圈單元於磁性基板上，得以簡化無線功率接收器的製造程序。
根據本發明一實施例，藉由在磁性基板內形成導電圖案，得以大幅降低無線功率接收器的厚度。
根據本發明一實施例，藉由在磁性基板內形成導電圖案而得以確保高的功率傳輸效率，以及藉由使用近場傳輸天線而能與外部裝置傳輸。
根據本發明一實施例，連接單元係設置在磁性基板的容置空間中，因此無線功率接收器的厚度得以大幅降低且和連接單元的厚度一樣。
根據本發明一實施例，使用一帶基板作為連接單元，因此無線功率接收器的整體尺寸得以降低。
根據本發明一實施例，使用一引線架作為連接單元，所以將可保護包含在連接單元中的線路層避免熱、外部濕氣和衝擊且得以實現量產。
根據本發明一實施例，由於形成在磁性基板中的導電圖案，射向外部的磁場得以改變進入線圈單元，所以得以改善功率傳輸效率，同時，洩漏至外部之磁場的量得以降低，所以能降低磁場對人體的不良影響。
根據本發明一實施例，無線功率接收器可僅透過形成圖案槽和***線圈單元的製程來製造，所以得以簡化製造程序。
實施例的其它不同功效將直接或間接地在實施例中詳細描述。
1‧‧‧模具
10‧‧‧第一焊錫
20‧‧‧第二焊錫
30‧‧‧焊錫
100‧‧‧磁性基板
110‧‧‧磁鐵
120‧‧‧支撐件
130‧‧‧容置空間
140‧‧‧圖案槽
200‧‧‧線圈單元
201‧‧‧導體
210‧‧‧第一連接端部
220‧‧‧第二連接端部
230‧‧‧線圈
300‧‧‧連接單元
310‧‧‧第一連接端部
320‧‧‧第二連接端部
330‧‧‧印刷電路板
340‧‧‧第三連接端部
350‧‧‧第四連接端部
500‧‧‧掩膜
600‧‧‧短程傳輸天線
610‧‧‧第一連接端部
620‧‧‧第二連接端部
630‧‧‧外周圍線圈
700‧‧‧黏著層
710‧‧‧第一雙面黏著層
720‧‧‧第二雙面黏著層
730‧‧‧離形紙層
800‧‧‧保護膜
900‧‧‧光阻膜
910‧‧‧掩膜圖案
1000‧‧‧無線功率接收器
T‧‧‧厚度
T1‧‧‧預定厚度
W‧‧‧寬度
圖1繪示根據第一實施例之一無線功率接收器1000的示意圖。
圖2繪示根據第一實施例之無線功率接收器1000的平面圖。
圖3係沿著如圖2所示之無線功率接收器1000連接單元300之線A-A’的剖視圖。
圖4至圖8係用來解釋根據一實施例之無線功率接收器1000製造方法的視圖。
圖9為根據第二實施例之沿著如圖2所示之無線功率接收器1000連接單元300之線A-A’的剖視圖。
圖10繪示根據第三實施例之一無線功率接收器1000的平面圖。
圖11繪示根據第四實施例之無線功率接收器1000的示意圖。
圖12繪示根據第四實施例之一無線功率接收器1000的平面圖。
圖13顯示沿著如圖12所示之根據第四實施例之無線功率接收器1000連接單元300線B-B’的剖視圖。
圖14繪示根據第五實施例之無線功率接收器1000的示意圖。
圖15繪示根據第五實施例之無線功率接收器1000的平面圖。
圖16係沿著根據第五實施例之無線功率接收器1000線C-C’的剖視圖。
圖17至圖21係用來解釋根據第五實施例之無線功率接收器1000製造方法的視圖。
圖22為一H-field(磁場)繪示當線圈單元設置在根據第一實施例之磁性基板上表面時之磁場的放射圖案。
圖23為一H-field(磁場)繪示當線圈單元設置在根據第五實施例之磁性基板的圖案槽中時之磁場的放射圖案。
圖24係根據再一實施例之無線功率接收器1000的分解示意圖。
圖25係根據再一實施例之無線功率接收器1000的示意圖。
圖26係根據再一實施例之無線功率接收器1000的剖視圖。
圖27至圖35係用來解釋根據再一實施例之無線功率接收器之製造方法的視圖。
在後文中，示範實施例將參照附圖進行詳細說明，所以熟知此技藝者能藉由實施例而輕易完成。
在後文中，“導電圖案”係指一導電層的形狀且可為藉由一 圖案化製程而形成的結構。“導電層”可與“導電圖案”互換且係指藉由包含圖案化、蝕刻、沉積、選擇性電鍍、和類似的方法來形成的結構。
圖1繪示根據第一實施例之一無線功率接收器1000的示意圖，圖2繪示根據第一實施例之無線功率接收器1000的平面圖，而圖3係沿著如圖2所示之無線功率接收器1000連接單元300之線A-A’的剖視圖。
參照圖1和3，無線功率接收器1000可包含一磁性基板100、一線圈單元200以及一連接單元300。
無線功率接收器1000可從一傳輸側來無線接收功率。根據一實施例，無線功率接收器1000可使用電磁感應來無線接收功率。根據一實施例，無線功率接收器1000可使用共振(resonance)來無線接收功率。
當使用磁場傳送功率時，可使用電磁感應和共振。
磁性基板100可改變從該傳輸側所接收之磁場的方向。
磁性基板100能藉由改變從該傳輸側所接收之磁場的方向而減少洩漏至外部之磁場的量。
詳細而言，磁性基板100在側向上改變從該傳輸側所傳送之磁場的方向因此磁場得以更集中於線圈單元200。
磁性基板100可吸收從該傳輸側所接收的部份磁場以及將磁場以熱能方式散逸至外部之部份磁場。如果洩漏至外部之磁場的量減少了，將能降低磁場對人體的不良影響。
參照圖3，磁性基板100可包含一磁鐵110和一支撐件120。
磁鐵110可包含粒子(particle)或粉粒體(ceramic)。
支撐件120可包含熱固性樹脂或熱塑性樹脂。
磁性基板100可製備成片(sheet)狀且可具有一可撓特性。
再次參照圖1，線圈單元200可包含一第一連接端部210、一第二連接端部220以及一線圈230。線圈230可形成如同一導電層或一導 電圖案。
第一連接端部210係位在線圈230的一端部，而第二連接端部220係提供在線圈230的另一端部。
第一和第二連接端部210、220為用來與連接單元300連接不可缺少的元件。
線圈230可形成如同一導電圖案，其係藉由一導線捲繞數次所獲得。根據一實施例，當俯視時，該線圈圖案可具有一螺旋形狀。然而，實施例並非限定於此，亦可形成不同的圖案。
線圈單元200得以直接地設置在磁性基板100的上表面上。根據一實施例，一黏著層(未繪示)可設置在線圈單元200和磁性基板100之間。
線圈單元200可包含一導體。該導體可包含一金屬或一合金。根據一實施例，該金屬可包含銀或銅，但實施例並非限定於此。
線圈單元200可傳送功率至連接單元300，該功率係無線地接收自該傳輸側。線圈單元200能使用電磁感應或共振從該傳輸側來接收功率。
連接單元300可包含一第一連接端部310、一第二連接端部320以及一印刷電路板330。
連接單元300的第一連接端部310可連接至線圈單元200的第一連接端部210，而連接單元300的第二連接端部320可連接至線圈單元200的第二連接端部220。
印刷電路板330可包含一線路層和設置在該線路層上的一接收器電路，該接收器電路將於稍後描述。
連接單元300將無線功率接收電路(未繪示)和線圈單元200連接以透過該無線功率接收電路傳送從線圈單元200所接收的功率至一負載(未繪示)。該無線功率接收電路可包含一整流電路用以轉換交流(AC)電成為直流(DC)電、以及一平流電路(smoothing circuit)用來在從該直流電移除漣波分量(ripple components)之後，傳送該直流電至該負載。
圖2和圖3係用來詳細解釋當線圈單元200與連接單元300 連接時，第一實施例之無線功率接收器1000的結構。
圖2繪示根據第一實施例之無線功率接收器1000的平面圖。
圖2顯示與連接單元300連接的線圈單元200。
根據一實施例，線圈單元200和連接單元300之間的連接可藉由一焊錫來達成。詳細而言，線圈單元200的第一連接端部210可透過一第一焊錫10而連接至連接單元300的第一連接端部310，而線圈單元200的第二連接端部220可透過一第二焊錫20而連接至連接單元300的第二連接端部320。更詳細而言，線圈單元200的第一連接端部210可透過第一焊錫10的一貫孔而連接至連接單元300的第一連接端部310，而線圈單元200的第二連接端部220可透過第二焊錫20的一貫孔而連接至連接單元300的第二連接端部320。
顯示在圖2中的無線功率接收器1000可配置在一電子裝置中，例如：終端設備。
該終端設備可包含一典型行動電話，例如：蜂巢式手機、個人通訊服務手機、個人傳輸服務(PCS)手機、GSM手機、CDMA-2000手機、或WCDMA手機、可攜式多媒體播放器、個人數位服務(PDA)、智慧型手機、或行動廣播系統電話，但實施例並非限定於此。可使用不同的裝置作為終端設備，如果它們有無線地接收功率的能力。
沿著圖2A中連接單元300之線A-A’的剖視圖將參照圖3進行說明。
圖3為沿著圖2中無線功率接收器1000之連接單元300的線A-A’剖視圖。
參照圖3，構成線圈單元200的第一連接端部210、第二連接端部220和線圈230係設置在磁性基板100的上表面上。
在根據第一實施例的無線功率接收器1000中，線圈單元200係直接設置在磁性基板100的上表面上，所以當與線圈圖案形成在一FPCB時比較下，整體厚度得以大幅地降低。
較佳地，磁性基板100具有0.43mm的厚度，而線圈單元200具有0.1mm的厚度，所以整體厚度為0.53mm。然而，這數值僅作為範例。
也就是說，無線功率接收器1000的厚度得以藉由將線圈單元200製作成導體、導電圖案或薄膜的形式而降低。由於目前的趨勢朝向細薄(slimness)，如果無線功率接收器1000應用至電子裝置，例如可攜式終端裝置，可攜式終端裝置的整體厚度得以降低，且功率得以有效地自該傳輸側接收。
連接單元300係直接設置在線圈單元200上。由於連接單元300係直接設置在線圈單元200上，線圈單元200得以容易地與連接單元300連接。
線圈單元200的第一連接端部210係透過焊錫10而連接至連接單元300的第一連接端部310。
線圈單元200的第二連接端部220係透過焊錫20而連接至連接單元300的第二連接端部320。
線圈230可被設計成具有一預定寬度W和一預定厚度T。此外，線圈230得以設計成具有一預定捲繞間隔(winding interval)。
圖4至圖8係用來解釋根據一實施例之無線功率接收器1000製造方法的視圖。
無線功率接收器1000的結構可實質上與參照圖1至圖3的無線功率接收器1000的結構相同。
首先，參照圖4，準備磁性基板100。
然後，參照圖5，一導體201係直接層疊在磁性基板100的上表面上。根據一實施例，在黏著層被層疊在磁性基板100的上表面上後，可層疊該導體201。
根據一實施例，可使用一層疊製程(laminating process)以形成導體201於磁性基板100的上表面上。根據該層疊製程，導體201係以預定溫度加熱，之後施加預定壓力至導體201。該層疊製程係指藉由使用熱和壓力成形(forming)異質材料(heterogeneous materials)的程序，例如金屬箔和紙張(paper)。
然後，參照圖6，一掩膜500係層疊在導體201的上表面上。掩膜500可選擇性地形成在導體201的上表面上對應第一連接端部210、第 二連接端部220以及線圈單元200之線圈230的位置。
之後，參照圖7，顯示在圖6中的結構係浸漬在一蝕刻劑中，因此未覆蓋掩膜500之部份的導體201可被蝕刻掉。因此，導體201可具有一預定導電圖案。
然後，無線功率接收器1000的線圈單元200係藉由移除掩膜500來形成。
在此之後，參照圖8，進行焊接以將線圈單元200和連接單元300連接。
也就是說，線圈單元200的第一連接端部210可透過第一焊錫10而與連接單元300的第一連接端部310連接，而線圈單元200的第二連接端部220可透過第二焊錫20而與連接單元300的第二連接端部320連接。
如上所述，由於線圈單元200係直接設置在磁性基板100的上表面上，無線功率接收器1000的整體厚度得以大幅地降低。此外，由於無線功率接收器1000能僅透過層疊和蝕刻製程來製造，因此可簡化製程。
圖9為根據第二實施例之沿著如圖2所示之無線功率接收器1000連接單元300之線A-A’的剖視圖。
參照圖9，無線功率接收器1000可包含一磁性基板100、一線圈單元200、一連接單元300以及一黏著層700。
磁性基板100、線圈單元200、以及連接單元300係與參照圖1所描述內容的相同。
黏著層700係插設在磁性基板100和線圈單元200之間以將磁性基板100與線圈單元200結合。
圖10繪示根據第三實施例之一無線功率接收器1000的平面圖。
參照圖10，無線功率接收器1000可包含一磁性基板100、一線圈單元200、一連接單元300以及一短程傳輸天線(short-range communication antenna)600。
磁性基板100、線圈單元200以及連接單元300係與參照圖 1至圖3所述的內容相同。
短程傳輸天線600包含一第一連接端部610、一第二連接端部620以及一外周圍線圈630。
短程傳輸天線600的第一連接端部610和第二連接端部620係與連接單元300連接。
短程傳輸天線600能與一讀取器(reader)進行(make)近場傳輸。短程傳輸天線600可作為一天線其與讀取器配合收發(transceives)資訊。
根據一實施例，短程傳輸天線600可排列在線圈單元200的外周圍部份。根據一實施例，當線圈單元200設置在磁性基板100的中心時，短程傳輸天線600可沿著磁性基板100的外周圍部份排列以圍繞線圈單元200。短程傳輸天線600可藉由捲繞一導電線數次而具有一矩形輪廓，但實施例並非限定於此。
相似於線圈單元200，短程傳輸天線600可形成如同一導電圖案或一導電層。
可應用不同的短程傳輸技術至短程傳輸天線600，而最好是NFC技術。該NFC技術具有12.56MHz的頻帶且係用來在短的距離上無線傳輸。
短程傳輸天線600能直接設置在磁性基板100的上表面上。
形成短程傳輸天線600在磁性基板100上的方法可與參照圖4的描述內容相同。
在後文中，根據第四實施例的一無線功率接收器1000將參照圖11至圖13進行詳細說明。
圖11繪示根據第四實施例之無線功率接收器1000的示意圖。
參照圖11，無線功率接收器1000包含一磁性基板100、一線圈單元200以及一連接單元300。
磁性基板100和線圈單元200係與參照圖1的描述內容相同。然而，磁性基板100係與參照圖1之磁性基板100的描述內容稍微有所不同，所以以下描述將集中於磁性基板100的不同之處。
參照圖11，磁鐵基板100係形成有一容置空間130，該容置空間130具有與連接單元300相同的結構。也就是說，參照圖1，線圈單元200係設置在磁性基板100的上表面上，而連接單元300係設置在線圈單元200上。然而，參照圖11，具有與連接單元300相同結構的容置空間130係形成在磁性基板100中，所以連接單元300可設置在線圈單元200之下方。
圖12繪示根據第四實施例之一無線功率接收器1000的平面圖。
圖12顯示線圈單元200和連接單元300彼此互連的狀態。
連接單元300具有等於或小於磁性基板100的厚度。連接單元300可為一軟性印刷電路板(FPCB)。
連接單元300可係設置在磁性基板100的容置空間130中。
如果連接單元300的厚度等於或小於磁性基板100的厚度，不同於顯示在圖3中的實施例，無線功率接收器1000的整體厚度得以降低和連接單元300的厚度一樣。此外，由於因容置空間130而可降低磁鐵110和支撐件120的用量，因此具有成本效率的利益。
圖13顯示沿著如圖12所示之根據第四實施例之無線功率接收器1000連接單元300線B-B’的剖視圖。
下列將以假設連接單元300具有小於磁性基板100的厚度為前提來描述。
參照圖13，構成線圈單元200的第一連接端部210、第二連接端部220以及線圈230係設置在連接單元300的上表面上。
連接單元300係設置在線圈單元200之下方。
線圈單元200的第一連接端部210係藉由焊錫10而連接至連接單元300的第一連接端部310。
線圈單元200的第二連接端部220係藉由焊錫20而連接至連接單元300的第二連接端部320。
線圈230可設計成具有一預定寬度W和一預定厚度T。此外，線圈230能設計成具有一預定捲繞間隔(winding interval)。
參照圖12，不同於顯示於圖3的實施例，連接單元300的 厚度係小於磁性基板100的厚度，所以無線功率接收器1000的整體厚度得以降低成和連接單元300的厚度一樣。此外，由於因容置空間130而可降低磁鐵110和支撐件120的用量，因此具有成本效率的利益。
在後文中，根據第五實施例的一無線功率接收器1000將參照圖14至圖20進行詳細說明。
圖14繪示根據第五實施例之無線功率接收器1000的示意圖。圖15繪示根據第四實施例之無線功率接收器1000的平面圖。圖16係沿著根據第五實施例之無線功率接收器1000線C-C’的剖視圖。圖17至圖21係用來解釋根據第五實施例之無線功率接收器1000製造方法的視圖。
首先，參照圖14，根據第五實施例的無線功率接收器1000可包含一磁性基板100、一線圈單元200以及一連接單元300。
根據一實施例，無線功率接收器1000可使用電磁感應來無線地接收來自該傳輸側的功率。在本例中，線圈單元200的線圈230可與該傳輸側的線圈透過電磁感應而無線接收功率。
根據一實施例，無線功率接收器1000可使用共振而從該傳輸側無線接收功率。
磁性基板100可改變從該傳輸側所接收之磁場的方向。
磁性基板100可藉由改變從該傳輸側所接收之磁場的方向而減少磁場洩漏至外部的量。
磁性基板100在側向上改變從該傳輸側所傳送之磁場的方向因此磁場得以更集中於線圈單元200。
磁性基板100會吸收從該傳輸側所接收之部份的磁場並洩漏到外部以散逸該磁場如同熱能。如果洩漏至外部之磁場的量減少了，將能降低磁場對人體的不良影響。
參照圖16，磁性基板100可包含一磁鐵110和一支撐件120。
磁鐵110可包含一粒子或一粉粒體(ceramic)。根據一實施例，磁鐵110可為一尖晶石(spinel)型磁鐵、一六角(hexa)型磁鐵、一鋁矽鐵粉(sendust)型磁鐵、以及一高導磁合金(permalloy)型磁鐵。
支撐件120可包含熱固性樹脂或熱塑性樹脂且支撐磁性基 板100。
磁性基板100可製備成片(sheet)狀且可具有可撓特性。
再次參照圖14，線圈單元200可包含一第一連接端部210、一第二連接端部220以及一線圈230。線圈230可形成如同一導電層或一導電圖案。
線圈單元200可係設置在磁性基板100中。詳細而言，線圈單元200可被埋設在磁性基板100中。更詳細而言，磁性基板100可包含一圖案槽而線圈單元200可設置在圖案槽中。該圖案槽可形成相似於線圈單元200的一導電圖案或一導電層。
線圈單元200具有小於磁性基板100的厚度，而線圈單元200的上部可暴露在磁性基板100的外面。
藉由設置線圈單元200和連接單元300在磁性基板100中之無線功率接收器1000的製造流程將於稍後參照圖17至圖21進行詳細說明。
線圈單元200的第一連接端部210係位在線圈230的一端部而線圈單元200的第二連接端部220係位在線圈230的另一端部。
線圈單元200的第一和第二連接端部210、220為用來與連接單元300連接不可缺少的元件。
線圈230可形成如同一線圈圖案，其係藉由一導線捲繞數次所獲得。根據一實施例，當俯視時，該線圈圖案可具有一螺旋形狀。然而，實施例並非限定於此，亦可形成不同的圖案。
線圈單元200可傳送無線接收自該傳輸側的功率至連接單元300。線圈單元200可使用電磁感應或共振傳送無線接收自該傳輸側的功率至連接單元300。
連接單元300可包含一第一連接端部310、一第二連接端部320以及一印刷電路板330。
連接單元300的第一連接端部310可連接至線圈單元200的第一連接端部210，而連接單元300的第二連接端部320可連接至線圈單元200的第二連接端部220。
印刷電路板330可包含一線路層，而線路層可包含一無線功 率接收電路，其將於稍後描述。
連接單元300將無線功率接收電路(未繪示)和線圈單元200連接以透過無線功率接收器電路傳送從線圈單元200所接收的功率至一負載(未繪示)。該無線功率接收器電路可包含一整流電路(未繪示)用以轉換交流電成為直流電；以及一平流電路從該直流電移除漣波分量(ripple components)之後，傳送該直流電至該負載。
圖15和圖16顯示當線圈單元200連接至連接單元300時，根據第五實施例之無線功率接收器1000的詳細結構。
圖15顯示線圈單元200和連接單元300彼此互連的情況。
線圈單元200得以藉由焊錫而與連接單元300連接。
參照圖16，線圈單元200的第一連接端部210可透過一第一焊錫10而與連接單元300的第一連接端部310連接，而線圈單元200的第二連接端部220可透過一第二焊錫20而與連接單元300的第二連接端部320連接。詳細而言，線圈單元200的第一連接端部210可透過第一焊錫10的一貫孔而與連接單元300的第一連接端部310連接，而線圈單元200的第二連接端部220可透過第二焊錫20的一貫孔而與連接單元300的第二連接端部320連接。
根據一實施例，該貫孔得以藉由使用雷射來形成。該雷射可包含UV雷射或CO2雷射。
圖16係為磁性基板100和線圈單元200與連接單元300連接之無線功率接收器1000的剖視圖。
也就是說，構成線圈單元200的第一連接端部210、第二連接端部220和線圈230係可設置在磁性基板100的一圖案槽140中。
此外，磁性基板100和線圈單元200係與連接單元300連接。
[00119]線圈230可被設計成具有一預定寬度W和一預定厚度T而磁性基板100可被設計成具有一預定厚度T1。根據一實施例，線圈230具有0.1mm的厚度而磁性基板100具有0.43mm的厚度，然而，這數值僅作為範例。根據一實施例，線圈230的厚度T可小於磁性基板100的厚度T1。
在根據第五實施例的無線功率接收器1000中，線圈單元200係直接地設置在磁性基板100的圖案槽140中，所以配置有無線功率接收器1000之電子設備的整體厚度得以降低和線圈單元200的厚度一樣。因此，如果根據第五實施例的無線功率接收器1000應用至電子裝置，例如：可攜式終端裝置，可攜式終端裝置的整體厚度得以降低以符合當今細薄(slimness)的趨勢。
此外，在根據第五實施例的無線功率接收器1000中，線圈單元200係設置在磁性基板100的圖案槽140中。因此，不同於線圈圖案係形成在一FPCB上的電子設備，配置有無線功率接收器1000之電子裝置的整體尺寸得以降低。
圖17至圖21係用來解釋根據第五實施例之無線功率接收器1000的製造方法。
在後文中，根據第五實施例之無線功率接收器1000的製造方法將參照圖17至圖21以及圖14至圖16進行詳細說明。
首先，參照圖17，準備磁性基板100。根據一實施例，磁性基板100的製造可藉由塗佈鋁矽鐵粉(sendust)合金的金屬粉末，例如：鋁(Al)、鐵(Fe)和二氧化矽(SiO2)，在聚乙烯(polyethylene)橡膠上，然後形成一氧化層在聚乙烯橡膠的表面。
之後，參照圖18，使用一模具1並施加熱和壓力以形成在磁性基板100中的圖案槽用，其容置線圈單元200。模具1可具有對應線圈單元200的形狀。根據一實施例，模具1能藉由使用鋁合金、銅合金或鑄鐵來製造。
模具1可提供有對應用來無線地接收功率之線圈單元200區域的突起。
當藉由使用模具1來施加熱時，在考量構成磁性基板100之鋁矽鐵粉(sendust)合金之金屬粉末的性質情況下施加特定溫度的熱。根據一實施例，如果磁性基板100由塗佈鋁矽鐵粉合金的金屬粉末在聚乙烯橡膠上，當使用模具1並施加熱和壓力時，在100℃至180℃的溫度範圍下施加高的壓力，然後模具1被冷卻至100℃或以下的溫度。之後，模具1與磁性 基板100分離。如果模具1剛好在壓力施加至磁性基板100後分離，由於在圖案槽140中的殘留熱，可能無法形成所需要的圖案槽140。由於此原因，模具1被冷卻至100℃或以下的溫度後，從磁性基板100分離。
如果使用鋁矽鐵粉合金的金屬粉末來製備磁性基板100，熱溫(heat temperature)和壓力可根據金屬粉末的分佈和濃度而改變。也就是說，如果金屬粉末的分佈不均勻的話，可施加較高的溫度和壓力。相反地，如果金屬粉末係均勻分佈，可施加較低的溫度和壓力。此外，如果金屬粉末的濃度低，可施加相較於金屬粉末的濃度為高時較低的溫度和壓力。再者，熱溫和壓力可根據金屬粉末的合成物而改變，也就是說，根據構成金屬粉末的合金而改變。
如此，施加至模具1的溫度可根據粉末的分佈、濃度和合成物而改變。
根據一實施例，可照射(irradiate)雷射來取代使用模具1並施加熱和壓力，利用雷射在磁性基板100中形成圖案槽以容置線圈單元200。在本例中，該圖案槽可藉由照射具有紫外光波長頻帶之雷射光的準分子雷射來形成。該準分子雷射可包含KrF準分子雷射(中央波長248nm)或ArF準分子雷射(中央波長193nm)。
接著，參照圖19，模具1從磁性基板100分離，因此磁性基板100形成有圖案槽140。
之後，參照圖20，線圈單元200係插設於形成在磁性基板100中的圖案槽140。當線圈單元200插設於圖案槽140中，一預定導電圖案係形成在磁性基板100的圖案槽140中。
根據一實施例，用來形成線圈單元200於磁性基板100圖案槽140中的製程可包含電鍍製程或用來嵌入(inserting)經蝕刻之金屬以具有藉由線圈單元200來形成的導電圖案的製程。
詳細而言，根據電鍍製程，金屬材料係填充在圖案槽140中以形成線圈單元200。此時，該金屬材料可包含一選自由從Cu、Ag、Sn、Au、Ni以及Pd中之一者，且該金屬的填充可透過無電解電鍍、網印、濺鍍、蒸鍍、噴墨印刷和點膠(dispensing)或其結合。
之後，參照圖21，進行一焊接製程以將線圈單元200與連接單元300連接。
也就是說，線圈單元200的第一連接端部210係透過焊錫10而與連接單元300的第一連接端部310連接，而第二連接端部220的線圈單元200係透過焊錫20而與連接單元300的第二連接端部320連接。
如上所述，根據第五實施例之無線功率接收器1000的製造方法，該圖案槽係形成在磁性基板100中，而線圈單元200係設置在該圖案槽中，所以無線功率接收器1000的整體厚度得以降低。此外，無線功率接收器1000得以藉由簡單形成該圖案槽，然後嵌入該線圈單元至該圖案槽中來製造，因此製造程序得以被簡化。
表1用來解釋當線圈單元200設置在根據第一實施例之磁性基板的上表面上時，線圈單元200之作為可用頻率之函數(function)的電感、電阻和Q值的變異值，而表2用來解釋當線圈單元200設置在根據第五實施例之磁性基板中時，線圈單元200之作為可用頻率之函數(function)的電感、電阻和Q值的變異值。
線圈單元200的電感、電阻和Q值可以下列方程式1表示。
[方程式1]Q=W*L/R
在方程式1中，w為當傳送功率(power)時的頻率，L為線圈單元200的電感，而R為線圈單元200的電阻。
從方程式1中可瞭解，當線圈單元200的電感增加時，Q值變高。如果Q值增加，功率傳輸效率得以改善。線圈單元200的電阻為發生在線圈單元200中之功率損失的數值，而當該電阻值減少時Q值變高。
參照表1和表2，當將線圈單元200設置在磁性基板100圖案槽140中的第五實施例與線圈單元200設置在磁性基板100上表面上的第一實施例比較時，當可用頻率為150kHz時，線圈單元200的電感增加了352.42um從約9986.92um變成約10339.34um，而線圈單元200的電阻減少了0.057Ω從0.910Ω變成0.853Ω。也就是說，Q值對應電感的增加和電阻的減少而增加。
因此，根據第五實施例之無線功率接收器1000能藉由將線圈單元200設置在磁性基板100的圖案槽中而增加Q值。
圖22為一H-field(磁場)繪示當線圈單元設置在根據第一實施例之磁性基板上表面時之磁場的放射圖案，而圖23為一H-field(磁場)繪示當線圈單元設置在根據第五實施例之磁性基板的圖案槽中時之磁場的放射圖案。
參照圖22和23，在與線圈單元200設置在磁性基板100的上表面的情況比較下，線圈單元200設置在形成在磁性基板100中的圖案槽時，一極大量的磁場係從線圈單元200的外周圍部份放射。這是因為射向(direct)外部的磁場由於埋覆在磁性基板100中的線圈單元200，而在線圈單元200的側向被改變了。
此外，在與線圈單元200設置在磁性基板100的上表面的情況比較下，線圈單元200設置在形成在磁性基板100中的圖案槽時，一極大量的磁場係在線圈單元200的內部放射。這也是因為指向(direct)外部的磁場由於埋覆在磁性基板100中的線圈單元200，而在線圈單元200的側向被改變了。
參照圖22和25，無線功率接收器1000可更包含一短程傳輸天線600。
短程傳輸天線600能與一讀取器(reader)進行近場傳輸。短程傳輸天線600可作為一天線其與進行(make)近場傳輸。短程傳輸天線600可作為一天線其與讀取器配合收發(transceives)資訊。
根據一實施例，短程傳輸天線600可排列在線圈單元200的外周圍部份。根據一實施例，當線圈單元200設置在磁性基板100的中心時，短程傳輸天線600可沿著磁性基板100的外周圍部份排列以圍繞線圈單元200。短程傳輸天線600可藉由捲繞一導電線數次而具有一矩形輪廓，但實施例並非限定於此。
相似於線圈單元200，短程傳輸天線600可形成如同一導電圖案或一導電層。
不同的短程傳輸技術可應用至短程傳輸天線600而NFC技術係為較佳技術。
在後文中，根據另一實施例的一無線功率接收器將參照圖24至35進行詳細說明。
圖24係根據再一實施例之無線功率接收器1000的分解示意圖、圖25係根據再一實施例之無線功率接收器1000的示意圖、而圖26係根據再一實施例之無線功率接收器1000的剖視圖。
同時，圖25為顯示在圖24中省略部份元件的無線功率接收器1000之組裝狀態的示意圖。
根據再一實施例的無線功率接收器1000可係設置在一電子裝置中，例如：可攜式終端裝置。
參照圖24至26，無線功率接收器1000可包含一磁性基板100、一線圈單元200、一連接單元300、一短程傳輸天線600、一黏著層700、一第一雙面黏著層710、一第二雙面黏著層720、一保護膜800以及一離形紙層730。
參照圖24，磁性基板100可改變從該傳輸側所傳送之磁場的方向。
磁性基板100改變從傳輸側傳送至線圈單元200之磁場的方向以降低洩漏至外部之磁場的量。因此，磁性基板100可具有電磁波屏蔽作用。
詳細而言，磁性基板100在側向改變從傳輸側所傳送之磁場的方向，因此磁場得以更集中在線圈單元200。
磁性基板100可吸收從傳輸側傳送至線圈單元200之部份的磁場和將該磁場以熱能方式散逸至外部之部份的磁場。如果洩漏至外部之磁場的量減少了，將能降低磁場對人體的不良影響。
參照圖26，磁性基板100可包含一磁鐵110和一支撐件120。
根據一實施例，磁鐵110可為尖晶石(spinel)型磁鐵、六角(hexa)型磁鐵、鋁矽鐵粉(sendust)型磁鐵以及高導磁合金(permalloy)型磁鐵中之一者。
支撐件120可包含熱固性樹脂或熱塑性樹脂以及支撐磁性基板100。
再次參照圖24，磁性基板100可製備成片(sheet)狀，且可具有可撓性。
一容置空間130係形成在磁鐵基板100的一預定區域。容置空間130具有與連接單元300相同的結構。連接單元300係設置在容置空間130中且連接至線圈單元200。
線圈單元200可使用電磁感應或共振接收來自傳輸側的功率。相似於繪示於圖1的線圈單元200，線圈單元200可包含一第一連接端部210、一第二連接端部220以及一線圈230。線圈230可形成如同一導電層或一導電圖案。
連接單元300將一接收器電路(未繪示)與線圈單元200連接以透過接收器電路傳送從線圈單元200所接收的功率至一負載(未繪示)。
連接單元300可包含一線路層，而該線路層可包含無線功率接收電路。該無線功率接收電路可包含一整流電路用來整流從線圈單元200所接收的功率、一平流電路用來移除雜訊、以及一主要IC晶片用來執行操作以無線接收該功率。
此外，接收器電路可傳送自短程傳輸天線600所接收的訊號至一短程傳輸訊號處理單元(未繪示)。
連接單元300係設置在磁性基板100的容置空間130中且與線圈單元200連接。圖25顯示連接單元300設置在磁性基板100的容置空間130中。
連接單元300可包含一第一連接端部310、一第二連接端部320、一第三連接端部340以及一第四連接端部350。連接單元300的第一連接端部310係與線圈單元200的第一連接端部210連接。連接單元300的第二連接端部320係與線圈單元200的第二連接端部220連接。連接單元300的第三連接端部340係與短程傳輸天線600的第一連接端部610連接。連接單元300的第四連接端部350係與短程傳輸天線600的第二連接端部620連接。
連接單元300可具有容置空間130的形狀，且可設置在容置空間130中。由於連接單元300設置在磁性基板100的容置空間130中，無 線功率接收器1000的厚度得以大幅地降低成和連接單元300的厚度一樣。因此，配置有無線功率接收器1000之電子裝置的厚度得以大幅地降低，例如：可攜式終端裝置。
根據一實施例，連接單元300可包含一軟性印刷電路板(FPCB)、一帶基板(tape substrate)或一引線架(lead frame)。如果使用帶基板作為連接單元300，連接單元300的厚度得以降低，因此無線功率接收器1000的整體尺寸得以降低。
如果使用引線架作為連接單元300，將可保護包含在連接單元300中的線路層避免熱、外部濕氣和衝擊且得以實現量產。
再次參照圖24，短程傳輸天線600能與一讀取器(reader)進行近場傳輸。短程傳輸天線600可作為一天線其與讀取器配合收發(transceives)資訊。
根據一實施例，NFC訊號處理單元(未繪示)可透過連接單元300處理傳送至短程傳輸天線600的訊號。
可應用不同的短程傳輸技術至短程傳輸天線600而最好是NFC技術。
根據一實施例，短程傳輸天線600可排列在線圈單元200的外周圍部份。參照圖25，當線圈單元200設置在磁性基板100，短程傳輸天線600可沿著磁性基板100的外周圍部份排列以圍繞線圈單元200。短程傳輸天線600可藉由捲繞一導電線數次而具有一矩形輪廓，但實施例並非限定於此。
再次參照圖24，黏著層(未繪示)可設置在保護膜800之下方以使保護膜800在線圈單元200和短程傳輸天線600上，其將於稍後詳細描述。
第一雙面黏著層710係插設在磁性基板100和線圈單元200/短程傳輸天線600之間以將線圈單元200與磁性基板100黏合，其將於稍後詳細描述。相似於磁性基板100，具有連接單元300形狀相同的一容置空間可形成在第一雙面黏著層710之中。
再次參照圖26，第二雙面黏著層720將保護膜800與離形紙 層730黏合，其將於稍後詳細描述。
線圈單元200可設置在磁性基板100上且可具有一螺旋結構，但實施例並非限定於此。
在後文中，根據再一實施例之無線功率接收器1000的方法製造將參照圖27至35進行詳細說明。
當開始製造程序時，準備如圖27所示之導體201、黏著層700和保護膜800。
根據一實施例，導體201可藉由使用包含銅的合金來形成。該銅為經退火之捲筒銅(roll annealed copper)的形式或電鍍銅(electrodeposited copper)。導體201可依據產品的規格而具有不同的厚度。根據一實施例，導體201可具有100μm的厚度，但實施例並非限定於此。
黏著層700係用來強化導體201和保護膜800的黏著強度。黏著層700可包含熱固性樹脂，但實施例並非限定於此。黏著層可具有17μm的厚度，但實施例並非限定於此。
當一預定導電圖案係形成在導體201中時，保護膜800保護導體201。詳細而言，保護膜800在蝕刻製程時支撐導體201以保護導體201，其將於稍後描述，因此該預定導電圖案得以形成在導體201中。
根據一實施例，保護膜800可包含聚亞醯胺膜(polyimide film)，但實施例並非限定於此。
之後，如圖28所示，導體201係藉由黏著層700而形成在保護膜800上。可使用層疊製程(laminating process)以形成導體201於保護膜800上。該層疊製程係指藉由施加預定熱和壓力而將異質材料結合(bond)的製程。
之後，如圖29所示，一光阻膜900係附著在導體201的上表面上。光阻膜900係用來在蝕刻導體201時形成一預定導電圖案在導體201中。可使用一UV曝光型膜或一LDI曝光型膜`來作為光阻膜900。根據另一實施例，可塗佈一光阻塗佈溶液於導體201的上表面而未使用光阻膜900。
之後，如圖30所示，光阻膜900經曝光和顯影製程以形成 一掩膜圖案910。
掩膜圖案910可形成在導體201的上表面對應導電圖案的位置。
該曝光製程係指選擇性地照射(irradiating)光至對應導電圖案之光阻膜900的製程。詳細而言，在曝光製程中，光係照射在導體201上未形成導電圖案的區域。該顯影製程係指將透過曝光製程來移除被光所照射到之區域的製程。
由於曝光和顯影製程，掩膜圖案910可形成在對應線圈單元200和短程傳輸天線600之中的區域。暴露在掩膜圖案910外的導體201可被蝕刻。
之後，如圖31所示，未形成有掩膜圖案910之導體201的預定部份可透過蝕刻製程而被移除。該蝕刻製程係指將未形成有掩膜圖案910之導體201的預定部份透過與導體201之預定部份發生化學反應而被移除的製程。根據一實施例，導體201可透過濕蝕刻或乾蝕刻而被圖案化。
之後，如圖32所示，掩膜圖案910係被移除因此可形成線圈單元200的第一和第二連接端部210，220、短程傳輸天線600的第一和第二連接端部610，620、具有預定導電圖案的線圈230以及具有預定導電圖案的短程傳輸天線600。
之後，如圖33所示，進行焊接製程以將線圈單元200和短程傳輸天線600與連接單元300連接。根據一實施例，焊接製程包含迴焊製程，但實施例並非限定於此。該迴焊製程係指藉由使用高溫而熔化的錫膏將線圈單元230和短程傳輸天線600與連接單元300結合以確保連接單元300和線圈單元230/NFC天線600之間穩固的電性連接的製程。
連接單元300的第一連接端部310可藉由一焊錫30而與線圈單元200的第一連接端部210連接、連接單元300的第二連接端部320可藉由焊錫30而與線圈單元200的第二連接端部220連接、連接單元300的第三連接端部340可藉由焊錫30而與短程傳輸天線600的第一連接端部610連接以及連接單元300的第四連接端部350可與短程傳輸天線600的第二連接端部620連接。
之後，如圖34所示，磁性基板100係層疊在未有連接單元300之導電圖案的一預定部份上。詳細而言，磁性基板100可層疊在線圈230和短程傳輸天線600的上表面之上。
之前所述，對應連接單元300的容置空間可形成在磁性基板100上。磁性基板100的容置空間可具有與連接單元300相同的形狀。
如參照圖24所述，由於連接單元300設置在磁性基板100的容置空間130中，無線功率接收器1000的厚度得以大幅地降低成和連接單元300的厚度一樣。因此，配置有無線功率接收器1000的電子裝置的厚度得以大幅地降低，例如：可攜式終端裝置。
線圈230/短程傳輸天線600和磁性基板100藉由可第一雙面黏著層710而彼此附著。根據一實施例，磁性基板100可具有在100μm至800μm範圍的厚度，但實施例並非限定於此。根據一實施例，第一雙面黏著層710可具有在10μm至50μm範圍的厚度，但實施例並非限定於此。
之後，如圖35所示，離形紙層730係藉由***第二雙面黏著層720於離形紙層730和保護膜800之間而附著至保護膜800的一側。離形紙層730係為一紙張層(paper layer)用來保護第二雙面黏著層720且可在當該無線功率接收器內設置在一電子裝置例如可攜式終端裝置中的殼體時被移除。
雖然針對若干說明性實施例已進行其描述，應該理解的是，種種的修改及實施例可以透過熟悉本技藝之專門人士而加以變化，然將落入本揭露原則之精神和範疇。更具體言之，在所揭露內容、圖式和所附屬之申請專利範圍內於構成部分及/或主體組合排列之配置的各種變化及修改皆為可能。除構成部分及/或配置之變化及修改外，替代用途對於熟悉本技藝之專門人士而言亦將顯而易知。
100‧‧‧磁性基板
200‧‧‧線圈單元
210‧‧‧第一連接端部
220‧‧‧第二連接端部
230‧‧‧線圈
300‧‧‧連接單元
310‧‧‧第一連接端部
320‧‧‧第二連接端部
330‧‧‧印刷電路板
1000‧‧‧無線功率接收器

Claims (14)

  1. 一種無線功率接收器，包含：一磁性基板，其內形成有一預定形狀的一容置空間，該容置空間用以將連接一連接單元與該無線功率接收器連接；以及一線圈單元，包括一第一連接端部、一第二連接端部以及一線圈，其中該線圈係配置來無線接收功率，其中該線圈係形成作為在該磁性基板上或在該磁性基板中的一導電圖案，其中該第一連接端部位在該線圈的一端部以及該第二連接端部位在該線圈的另一端部，以及其中該連接單元設置在該容置空間中，且與該第一、第二連接端部連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之無線功率接收器，其中該容置空間之形狀係與該連接單元的形狀相對應。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之無線功率接收器，進一步包含一短程傳輸天線形成在該磁性基板上且圍繞該線圈。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之無線功率接收器，其中該短程傳輸天線藉由捲繞一導電線數次而具有一矩形輪廓。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之無線功率接收器，其中該連接單元與該短程傳輸天線連接。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之無線功率接收器，其中該導電圖案係為一導電層。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之無線功率接收器，其中該磁性基板包含一圖案槽用以容置部份的該線圈，其中該部份的該線圈係設置在該圖案槽中。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之無線功率接收器，其中該線圈具有小於該磁性基板的厚度，其中該線圈的上部係暴露在該磁性基板之外部。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之無線功率接收器，其中該線圈單元設置在該磁性基板與該連接單元的上表面上。
  10. 如申請專利範圍第3項所述之無線功率接收器，其中該線圈單元設置在該磁性基板之內側部分，以及其中該短程傳輸天線排列在該磁性基板之外周圍部分。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之無線功率接收器，其中該磁性基板是可撓的。
  12. 如申請專利範圍第3項所述之無線功率接收器，其中該短程傳輸天線排列在該線圈之一外周圍部分。
  13. 一種可攜式終端設備，包括如申請專利範圍第1項所述之一無線功率接收器。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之可攜式終端設備，其中該可攜式終端設備係為智慧型手機。
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