三维形状的感应充电线圈及制造其的方法技术

本申请涉及三维形状的感应充电线圈及制造其的方法。三维感应充电线圈组件及制备其的方法。该方法可以包括构图固定到绝缘层的第一表面的第一导电层以形成被配置为发送或接收电力的线圈，构图固定到绝缘层与第一表面相对的第二表面的第二导电层以形成导电迹线元件，以及电耦合线圈和导电迹线元件。线圈、绝缘层和导电迹线元件可以被(例如，同时地)模制成三维形状。在一些实施例中，模制可以包括热成型过程(诸如压缩模制、真空成型等等)。

【技术实现步骤摘要】
对相关申请的交叉引用本申请要求于2016年3月28日提交的美国非临时专利申请No.15/082,935的优先权，该申请又要求于2015年8月21日提交的美国临时专利申请No.62/208,451的优先权权益，这两个申请的整体通过引用被结合于此，用于所有目的。
本专利技术一般而言涉及无线充电。更具体而言，本专利技术的一些实施例涉及被配置为无线地发送和/或接收电力并且由三维形状来表征的感应线圈组件，以及制造感应线圈组件的方法。
技术介绍
无线充电使用电磁场从充电设备(诸如充电站)向感应耦合的电子设备(诸如可穿戴设备、智能电话，等等)传送能量。通常，充电设备内的感应线圈(“发送器”)从例如流经线圈的交流电流(AC)生成时变电磁场。这个场通过电磁感应在电子设备(“接收器”)的第二感应线圈中生成对应的时变电流，并且电子设备可以使用这个生成的电流给其电池充电。彼此接近的发送器和接收器感应线圈有效地形成变压器。一般而言，对于要被传送的电力，感应线圈必须紧密靠近。当线圈之间的距离增加时，电力传送变得不太高效。接近性需求对于具有三维(例如，弯曲)充电表面的电子设备及其充电站会特别成问题。感应充电线圈一般具有平面的几何形状。因此，当常规线圈沿电子设备或充电站的非平面充电表面部署时，线圈的部分可以定位成离表面有一定距离。这增加了发送器和接收器线圈的部分之间的距离，由此降低了无线充电效率。在一种现有的解决方案中，已设计出缠绕线圈，其中电线物理缠绕在具有期望的三维几何形状的物体上。然而，这个过程是耗时的并且与线圈几何形状和电线间距的低精度相关，由此导致充电效率的不期望的损失。专利技术内容本专利技术的一些实施例涉及制备用于无线充电的三维感应线圈组件的方法。其它实施例涉及用于无线充电的三维感应线圈组件，并且其它一些实施例涉及包括这种三维感应线圈组件的感应充电器。根据本专利技术实施例的三维感应线圈组件可以在具有弯曲的充电表面的可穿戴电子设备(诸如AppleWATCH)中使用，但是本专利技术的实施例并不局限于此类应用。在一些实施例中，制备用于无线充电的三维感应线圈组件的方法可以包括构图(例如，通过蚀刻)固定到绝缘层的第一表面的第一导电层。构图可以形成被配置为无线地发送电力或接收电力的线圈。可以构图(例如，通过蚀刻)固定到绝缘层与第一表面相对的第二表面的第二导电层以形成导电迹线元件。在一些实施例中，第一导电层和第二导电层可以包括金属，并且绝缘层可以包括聚合物。线圈和导电迹线元件可以被电耦合(例如，通过穿过绝缘层形成的通路)。包括线圈、绝缘层和迹线元件的多层结构可以被模制成三维形状。在一些实施例中，模制可以包括压缩模制过程。在其它一些实施例中，模制可以包括真空成型过程。在一些实施例中，该方法还可以包括在模制之前层压线圈和绝缘层的第一表面的暴露区域。在进一步的实施例中，该方法可以包括在成型之前将铁磁性层(例如，铁氧体)沉积到导电迹线元件和绝缘层的第二表面的暴露区域上。在一些实施例中，包括线圈、绝缘层和迹线元件的多层结构可以被同时模制。在一些实施例中，提供了可以被用于无线充电的三维感应线圈组件，或者作为发送器或者作为接收器。三维线圈组件可以包括包含第一表面和与第一表面相对的第二表面的绝缘层；固定到绝缘层的第一表面并被构图以形成被配置为发送或接收电力的线圈的第一导电层；以及固定到绝缘层的第二表面并被构图以形成导电迹线元件的第二导电层。在一些实施例中，第一导电层和第二导电层可以包括金属，并且绝缘层可以包括聚合物。线圈和导电迹线元件可以被电耦合(例如，通过穿过绝缘层形成的通路)。第一导电层、绝缘层和第二导电层可以由三维形状来表征。在一些实施例中，线圈组件还可以包括部署在第一导电层上并且由三维形状来表征的层压层。在进一步的实施例中，线圈组件可以包括部署在第二导电层上并且由三维形状来表征的铁氧体层。在一些实施例中，提供了可以包括充电表面和与充电表面相邻的感应线圈组件的感应充电器。线圈组件可以包括包含第一表面和与第一表面相对的第二表面的聚合物层；粘性地耦合到聚合物层的第一表面并被构图以形成被配置为发送或接收电力的线圈的第一金属层；以及粘性地耦合到聚合物层的第二表面并被构图以形成导电迹线元件的第二金属层。线圈组件可以进一步包括穿过聚合物层形成的通路、所述通路电耦合线圈和导电迹线元件。在一些实施例中，充电表面可以是非平面的，并且感应线圈组件可以由三维形状来表征，使得其符合非平面充电表面的轮廓。在一些进一步的实施例中，线圈组件还可以包括位于第一金属层上的层压层。下面的具体描述结合附图提供了对本专利技术的性质和优点的更好理解，在附图中相同的附图标记有时候在多个图中用来指示相似或相同结构的结构元件。附图说明图1是根据本专利技术一些实施例的示例电子设备(即，手表)和对应的充电站的简化视图，其中每个都可以结合三维感应线圈组件；图2是部署在电子设备的弯曲充电表面上方的平面感应接收器线圈的简化横截面图，以及部署在充电站的弯曲充电表面下方的对应平面感应发送器线圈的简化横截面图；图3示出了根据本专利技术的一些实施例可用来形成三维感应线圈组件的多层结构；图4是根据本专利技术的一些实施例制备用于无线充电的三维感应线圈组件的方法的流程图；图5A是根据本专利技术的一些实施例在模制之前的多层线圈组件的简化横截面图；图5B是根据本专利技术的一些实施例在模制之前的另一个多层线圈组件的简化横截面图；图6A和图6B是示出根据本专利技术的一些实施例的压缩模制过程的简化图；图7A和图7B是示出根据本专利技术的一些实施例的真空成型过程的简化图；图8A和图8B是根据本专利技术的一些实施例的三维感应线圈组件的顶视图和底视图；图9示出了根据本专利技术的一些实施例已被成型为三维感应线圈组件的缠绕线圈；图10是根据本专利技术的一些实施例包括三维感应线圈组件的示例电子设备(即，手表)和充电站的简化横截面图。具体实施方式本专利技术的一些实施例涉及制备被配置为在电子设备或充电站中发送或接收电力的三维感应线圈组件的方法。如下面进一步详细描述的，该方法可以包括构图和模制多层线圈结构，以形成具有期望的三维形状的线圈组件。所描述的方法可以提供优于现有解决方案的多个优点，包括增强的线圈形状控制、提高的线圈维度的精度、形成占用更小空间的更薄线圈的能力、可扩展性以及更高效和低成本的制造过程。而且，所形成的线圈组件的三维形状可以精确地符合电子设备或充电站的充电表面的轮廓。当电子设备在充电站中“停靠”时，这种配置可以减小发送器和接收器线圈之间的距离，由此提高电力传送效率。本专利技术的实施例可以与一个或多个感应充电组件(诸如电子设备和充电器)一起操作。示例在图1中示出。如图所示，可穿戴电子设备100(即，手表)包括壳体102，其容纳显示器104和包括拨号盘106和按钮108的各种输入设备。设备100可以戴在用户的手腕上并通过带子110固定至手腕。带子110包括位于带子110的相对两端的凸耳112a、112b，所述凸耳在壳体102的相应凹部或小孔114a、114b中适配并允许带子110可移除地附连到壳体102。凸耳112a、112b可以是带子110的一部分，或者可以与带子可分离(和/或是分离)。一般而言，凸耳112a、112b可以锁入凹部114a、114b中，并由此保持带子110和壳体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备用于无线充电的三维感应线圈组件的方法，包括：构图固定到绝缘层的第一表面的第一导电层以形成被配置为发送或接收电力的线圈；构图固定到绝缘层与第一表面相对的第二表面的第二导电层以形成导电迹线元件；电耦合线圈和导电迹线元件；以及将线圈、绝缘层和导电迹线元件模制成三维形状。

【技术特征摘要】
2015.08.21 US 62/208,451;2016.03.28 US 15/082,9351.一种制备用于无线充电的三维感应线圈组件的方法，包括：构图固定到绝缘层的第一表面的第一导电层以形成被配置为发送或接收电力的线圈；构图固定到绝缘层与第一表面相对的第二表面的第二导电层以形成导电迹线元件；电耦合线圈和导电迹线元件；以及将线圈、绝缘层和导电迹线元件模制成三维形状。2.如权利要求1所述的方法，其中，线圈、绝缘层和导电迹线元件被同时模制。3.如权利要求1所述的方法，其中，构图第一导电层包括蚀刻第一导电层以形成线圈。4.如权利要求1所述的方法，其中，构图第二导电层包括蚀刻第二导电层以形成导电迹线元件。5.如权利要求1所述的方法，其中，电耦合线圈和导电迹线元件包括形成穿过绝缘层的通路。6.如权利要求1所述的方法，还包括：在模制之前层压线圈和绝缘层的第一表面的暴露区域。7.如权利要求1所述的方法，还包括：在模制之前将铁氧体层沉积到导电迹线元件和绝缘层的第二表面的暴露区域上。8.如权利要求1所述的方法，其中，第一导电层和第二导电层独立地包括金属。9.如权利要求1所述的方法，其中，第一导电层粘性地耦合到绝缘层的第一表面，并且其中第二导电层粘性地耦合到绝缘层的第二表面。10.一种用于无线充电的感应线圈组件，包括：绝缘层，所述绝缘层包括第一表面和与第一表面相对的第二表面；第一导电层，固定到绝缘层的第一表面并被构图以形成被配置为发送或接收电力的线圈；第二导电层，固定到绝缘层的第二表面并被构图以...

【专利技术属性】
技术研发人员：松雪直人，C·S·格拉哈姆，川村麻纪子，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国;US