非接觸式電力傳輸線圈、可攜式終端和終端充電裝置的製作方法

2023-05-14 10:52:11 1

專利名稱：非接觸式電力傳輸線圈、可攜式終端和終端充電裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種當對包含在諸如行動電話單元的小尺寸的、薄的可攜式 終端中的可充電電池進行充電時，利用電磁感應以非接觸的方式進行電力傳
輸的非接觸式電力傳輸(power-transmission)線圈。本發明還涉及一種包含 這種非接觸式電力傳輸線圈的終端充電裝置和可攜式終端。
背景技術：
在過去，已知這樣的系統，其中為包含在可攜式終端中的可充電電池充 電的充電電力例如利用非接觸式電力傳輸線圈通過電磁感應傳輸。
此外，日本未審專利申請公開No.2006-42519 (圖2和圖3)公開了一 種平面線圈，其作為非接觸式電力傳輸線圈安裝在諸如行動電話單元的期望 薄的可攜式終端上。在這種情況中，平面線圈構造來使得電線由單股線或絞 合線形成。在該電線的表面提供有絕緣層。另外，該電線在基本同一平面內 螺旋地纏繞。而且，該專利文獻還公開了磁性片的形成。也就是，電力傳輸 側的平面線圈和電力接收側的平面線圈彼此面對著設置。然後，每一線圈的 反面，即與另外的線圈面對的表面相反的表面，被;茲性片全部覆蓋以防止兩 個線圈產生的磁場的幹擾輻射。
圖1和圖2示出了包括根據相關技術的螺旋形纏繞的平面線圏的非接觸 式電力傳輸線圈200的示意性結構。
如圖l所示，該螺旋形平面線圈由基本在同一平面內由單股線或絞合線 製成的螺旋形纏繞的電線201所構成。在該平面線圈的外周203上的電線端 部205 (例如，在繞組末端的電線端部)直接引向外部。另一方面，在內周 202上的電線端部204 (在繞組始端的電線端部)從上(或從下)通過螺旋 形纏繞的電線部分然後再引向外部。而且，如圖2所示，磁性片210通過粘 合片211附著於該非接觸式電力傳輸線圈200的平面線圈的一個平面部分 上。如果需要的話，另一平面部分也可以通過粘合片211等附著在終端外殼 213的內表面或類似物上。雖然在圖中未示出，但由鋁等材料製成的金屬片可以附著在該^f茲性片210的外側上。
而且，最近，本領域已經要求比以前更薄的行動電話單元等。因此，除 了實現減小設置在這種單元的外殼中的所有各種電子部件的厚度之外，還要 求減小由上述螺旋平面線圈所構成非接觸式電力傳輸線圈的厚度。
然而，當如圖1和圖2所示的相關技術中的螺旋平面線圈安裝在移動電
話單元等上時，該平面線圈的內周202的電線端部204從纏繞成螺旋形的該 電線部分之上(或之下)通過並再引向外部。這樣，具有一定厚度的該電線 的部分可能會彼此重疊。換句話說，該電線的重疊部分大大增加了平面線圈 的厚度，因此妨礙了行動電話單元進一步變薄。

發明內容
期望提供一種由在形狀上能更薄的螺旋形平面線圈所構成的非接觸式 電力傳輸線圈，和均包含非接觸式電力傳輸線圈的可攜式終端和終端充電裝 置。 '
根據本發明的實施例，提供一種非接觸式電力傳輸線圈，包括通過在 基本上同 一平面內螺旋地纏繞由單股線或絞合線製成的線性導體所形成的 平面線圈；以及，印刷電路板。該印刷電路板具有第一和第二外部連接端子 部、第一和第二接觸部分以及第一和第二導體圖案。該第一接觸部分連接至
該螺旋形纏繞的線性導體的內周端部。該第二接觸部分連接至該螺旋形纏繞 的線性導體的外周端部。該第一導體圖案將該第一接觸部分連接至第一外部 連接端子部。該第二導體圖案將該第二接觸部分連接至第二外部連接端子 部。而且該平面線圈的一個平面部分附著於該柔性印刷電路板的表面上。 本發明的另 一個實施例是包含上述非接觸式電力傳輸線圏的可攜式終
:山 "而。
本發明的再一個實施例是包含上述非接觸式電力傳輸線圈的終端充電裝置。
根據本發明的實施例，平面線圈是通過在基本上同 一平面內螺旋地纏繞 由單股線或絞合線所製成的線性導體形成的。另外，平面線圈的內周端部通 過印刷電路板上的導體圖案與外部連接端相連接。因此，與該平面線圈的線 性導體從內周引向外周的情況相對比，該平面線圈的線性導體不會引起線性 導體的重疊。因此，根據本發明的實施例，由單股線或絞合線製成的線性導體可防止 重疊並且進而可以將非接觸電力傳輸線圈製造得更薄。結果，通過在其上安 裝該非接觸式電力傳輸線圈，任何可攜式終端和終端充電裝置都可以被製造 得更薄。


圖1是根據現有技術的平面線圈的主視示意圖，其中螺旋形纏繞的電線 的內周的電線端部通過電線在螺旋形纏繞的電線部分之上或之下通過而被 引向外部。
圖2是圖1所示的平面線圈的橫截面示意圖。
圖3是根據本發明實施例的行動電話單元和支座的主要部分的內部結構 示意圖。
圖4是非接觸式電力傳輸線圈的主視示意圖，其中由螺旋形纏繞的電線 形成的平面線圏粘貼在柔性印刷電路板上。
圖5是非接觸式電力傳輸線圈的主視示意圖，其中圖4所示的平面線圈 沒有粘貼在柔性印刷電路板上。
圖6是圖4所示的非接觸式電力傳輸線圈的橫截面示意圖。
圖7是具有多層柔性印刷電路板的非接觸式電力傳輸線圈的主視示意 圖，其中由螺旋形成的導體圖案所形成的平面線圈圖案形成在其它線圈圖案 的頂部。
圖8是圖7所示的多層柔性印刷電路板的透視示意圖，其中各層被彼此隔離。
圖9是具有圖7所示的多層柔性印刷電路板的非接觸式電力傳輸線圈的 橫截面示意圖。
圖IO是具有圖9所示的多層柔性印刷電路板的非接觸式電力傳輸線圈 的局部放大視圖。
圖11是當行動電話單元的非接觸式電力傳輸線圈與支座的非接觸式電 力傳輸線圏彼此鄰近設置時，接近線圈部分的橫截面示意圖，在它們之上都 粘貼有磁性片，這樣由螺旋形纏繞的電線所形成的平面線圈的平坦表面完全 :故該/磁性片所^隻蓋。
圖12是圖11的局部放大視圖，其中示出了由兩個線圏所形成的磁通的流動。
圖13是當該行動電話單元的非接觸式電力傳輸線圈與支座的非接觸式 電力傳輸線圈彼此鄰近設置時，接近線圈部分的橫截面示意圖，其中磁性片 粘貼在每一線圈上，以使得該磁性片僅置於由螺旋形纏繞的電線所形成的平 面線圈的平坦表面上。
圖14是圖12的局部放大視圖，其中示出了由兩個線圈所形成的^t通的 流動。
圖15是當該行動電話單元的非接觸式電力傳輸線圈與支座的非接觸式 電力傳輸線圈彼此鄰近設置時，接近線圈部分的橫截面示意圖，其中磁性片 粘貼在每 一 線圈上，以使得由螺旋形纏繞的電線所形成的平面線圈的平坦表 面和側面部分完全被;茲性片所覆蓋。
圖16是圖15的局部放大視圖，其中示出了由兩個線圈所形成的磁通的 流動。
圖17是具有柔性印刷電路板的非接觸式電力傳輸線圈的主視示意圖， 其形狀基本上與螺旋形纏繞的電線所形成的平面線圈相 一致。
圖18是該非接觸式電力傳輸線圈的主視示意圖，其中圖7所示的平面 線圈沒有粘貼在該柔性印刷電路板上。
圖19是該非接觸式電力傳輸線圈的橫截面示意圖，其中磁性層形成在 圖17所示的平面線圈的平坦表面和外周的側面部分上。
圖20是圖17所示的非接觸式電力傳輸線圈的局部放大視圖。
圖21是具有多層柔性印刷電路板的非接觸式電力傳輸線圈的主視示意 圖，其形狀基本上與螺旋形纏繞的電線所形成的平面線圈圖案相一致。
圖22是該非接觸式電力傳輸線圈的橫截面示意圖，其中磁性層形成在 圖21所示的多層柔性印刷電路板的平面線圈的平坦表面和外周的側面部分 上。
圖23是圖22所示的非接觸式電力傳輸線圈的局部放大視圖。
圖24是非接觸式電力傳輸線圈的橫截面示意圖，其中磁性層形成在開
口於多層柔性印刷電路板的平面線圏內周部分的孔的一部分之上，其形狀基
本上與螺旋形導體圖案所形成的平面線圈圖案相 一 致。
圖25是圖24所示的非接觸式電力傳輸線圈的局部放大視圖。
圖26是作為示例的非接觸式電力傳輸線圈的橫截面示意圖，其中溫度探測元件層形成在非接觸式電力傳輸線圈的柔性印刷電路板中，其中磁性層 形成在由螺旋形纏繞的電線所形成的平面線圈的平坦表面和外周的側面部分上。
圖27是具有圖26所示的溫度探測元件層的柔性印刷電路板的主視示意 圖，其中該平面線圈沒有粘貼在該柔性印刷電路板上。
圖28是作為示例的非接觸式電力傳輸線圈的橫截面示意圖，其中溫度 探測元件層形成在非接觸式電力傳輸線圈的柔性印刷電路板中，其中磁性層 形成在由螺旋形纏繞的導體圖案所形成的平面線圈的平坦表面和外周的側 面部分上。
具體實施例方式
在下文中，將參考附圖描述本發明的一個實施例。
在本實施例中，提供行動電話單元作為可攜式終端的示例。在這種情況 中，具有根據本發明實施例的螺旋平面線圈的非接觸式電力傳輸線圈安裝在 可攜式終端上。另外，作為根據本發明實施例的終端充電裝置的示例，提供 能夠為至少上述行動電話單元充電的支座。不必說，這裡所描述的任何內容 僅作為示例提供，而且本發明並不因此限於這樣的示例。
圖3示意性描繪了支座1的主要部分的內部結構和行動電話單元2的主 要部分的內部結構。
本實施例的行動電話單元2包括電池22、次級電力傳輸線圈21、電路 板23和在其中容納這些結構元件的外殼。特別地，該電池22至少包括產生 用於搡作終端的電力的可充電電池。提供該次級電力傳輸線圈21作為給電 池充電的電力接收側上的非接觸式電力傳輸線圈。而且，各種電子電路被安 裝在該電路板23上。這些電子電路包括通過該次級電力傳輸線圏21將所接 收的電力提供給電池22從而給電池22充電的充電控制電路。在本實施例中， 省略了諸如通常安裝在任何典型的行動電話單元中的其他結構元件的描繪 和說明。
該電池22可分離地安裝在行動電話單元2上。該行動電話單元2提供 有當電池22與行動電話單元2分離或結合時關閉和打開(或者分離或結合) 的電池蓋20。該次級電力傳輸線圈21由平面線圈所形成，其中螺旋地形成了具有導 電性的線性導體。該次級電力傳輸線圈21的一個平面部分附著於電池蓋的
內壁上或電池22在電池蓋20 —側的外表面上。本實施例將針對其中該次級 電力傳輸線圈21附著於電池蓋20的內壁上的情況進行描述。該次級電力傳 輸線圈21的結構細節將在以後描述。
另一方面，本實施例的支座1包括初級電力傳輸線圈10、控制板11、 電源線12以及其中容納這些結構元件的外殼。提供該初級電力傳輸線圈10 作為在電力傳輸側上用於為行動電話單元2的電池22充電的非接觸式電力 傳輸線圏。該控制板11給初級電力傳輸線圈IO供電並控制其操作。另外， 例如該電源線12連接至商用電源系統。在此省略典型的支座所具有的其它 結構元件的說明和描述。
與該行動電話單元2的次級電力傳輸線圈21的情況基本相類似，該支 座1的初級電力傳輸線圈IO是其中螺旋地形成具有導電性的線性導體的平 面線圈。該電力傳輸線圈10的一個平坦表面粘貼在該支座1的終端安裝基 座的內壁側上。
該行動電話單元2置於該支座1的終端安裝基座上。然後，該行動電話 單元2的次級電力傳輸線圈21和該支座1的初級電力傳輸線圈IO相鄰設置。 因此，該初級電力傳輸線圈10中的》茲場狀態發生改變。當該次級電力傳輸 線圈21通過間歇驅動或類似方式相鄰設置時，該控制板部分11監視初級電 力傳輸線圈10中磁場狀態的變化。
根據本實施例的行動電話單元2的充電控制電路被允許探測響應於該次 級電力傳輸線圈21的磁場變化的電壓變化。當行動電話單元2置於該支座1 的終端安裝基座上時，磁場發生變化，然後行動電話單元2的次級電力傳輸 線圈21緊靠該支座1的初級電力傳輸線圈IO設置。而且，當初級電力傳輸 線圈10緊靠設置時，引起次級電力傳輸線圈21的磁場發生變化。當由於這 種變化所導致的電壓水平達到預定水平時，該行動電話單元2的充電控制電 路則確定行動電話單元2置於該支座1的終端安裝基座上。
而且，在本實施例中，該支座1和該行動電話單元2祐:設計來能夠分別 通過初級電力傳輸線圈IO和次級電力傳輸線圈21傳輸信息。例如，當移動 電話單元2置於該支座1的終端安裝基座上時，如上所述它們基於磁場變化 彼此探測到該初級線圈IO和次級電力傳輸線圈21的緊鄰的設置。在此時，支座1和行動電話單元2分別通過初級電力傳輸線圈10和次級電力傳輸線 圈21傳輸信息來交換它們用於識別對方的驗證信息。
而且，根據本發明的實施例，支座1和行動電話單元2都探測初級電力 傳輸線圈IO和次級電力傳輸線圈21的緊鄰設置。而且，當支座1和移動電 話單元2彼此驗證時，支座1則被允許傳輸電力給行動電話單元2。結果， 行動電話單元2的電池22 ,皮所傳輸的電力充電。
以此方式，如上所述當行動電話單元2的電池22的充電開始時，支座1 的控制板11將經電源線12所提供的商用交流電壓轉換成預定的直流電壓。 利用該直流電壓產生預定頻率的交流電壓，並且所產生的交流電壓然後被供 給初級電力傳輸線圈10。另一方面，當來自支座1的初級電力傳輸線圈10 中的交流電壓在次級電力傳輸線圈21中感生出交流電壓時，行動電話單元2 對該感生電壓整流然後將其轉換成直流電壓，接著用該直流電壓給電池22 充電。
而且，在本實施例中，支座1的控制板11在以下條件下作出判斷。一 邊不能夠基於其識別信息驗證另一邊。當基於初級電力傳輸線圈10的電場 變化的電壓水平沒有達到預定電壓水平時，可能出現這種狀態。甚至當基於 初級電力傳輸線圈10的電場變化的電壓水平已經達到預定電壓水平時，也 可能出現這種狀態。因此，當諸如硬幣的金屬物質或其它任何具有導電性的 物質被置於終端安裝基座上時，支座1的控制板11判斷初級電力傳輸線圈 IO的磁場產生變化。接著，控制板11將實施控制以終止對初級電力傳輸線 圏10的供電。
而且，在本實施例中，當行動電話單元2的電池22通過從支座1傳輸 電力來充電時，充電信息的傳輸在支座1和行動電話單元2之間通過初級電 力傳輸線圈10和次級電力傳輸線圈21實現。換句話^L,當電池22正在^皮 從支座1傳輸來的電力充電時，行動電話單元2的充電控制電路將行動電話 單元2的電池22的充電信息傳輸給支座1。支座1的控制板11基於從單元 2傳來的充電信息監視行動電話單元2的電池22的充電狀態。當控制板11 從充電信息中獲知電池22的充電還沒有完成的事實時，電力傳輸將通過初 級電力傳輸線圈IO繼續進行。相反，當控制板11從充電信息中獲知電池22 的充電已經完成的事實時，它將執行終止電力傳輸的控制。另外，例如，如 果控制板11接收到來自行動電話單元2的有關某種異常的信息時，其將執行終止電力傳輸的控制。
在下文中，將描述根據本發明實施例的非接觸式電力傳輸線圏的詳細結 構。這裡，在以下所描述的實施例每個中，將把主要安裝在行動電話單元2 上的非接觸式電力傳輸線圈(次級電力傳輸線圈21 )作為示例講解。另夕卜， 以下描述的每個圖將提供用於說明每個實施例的非接觸式電力傳輸線圈的 示意性結構。線圈的匝數和各個部分的標尺尺寸、配置等等與實際產品是不 同的。換句話說，定義這些事項是為了便於描述本發明。 圖7至10示出了具有多層結構的非接觸式電力傳輸線圈21P S的示意性 結構，該多層結構中各具有平面線圈圖案(即螺旋形導體圖案)的多個柔性 印刷電路板依此重疊。換句話說，圖7是具有多層柔性印刷電路板的非接觸 式電力傳輸線圏21PS的主視示意圖。圖8是印刷電路板的各層被彼此分離示出的透視示意圖。圖9是具有多層柔性印刷電路板的本實施例的非接觸式
電力傳輸線圈21PS的橫截面示意圖。圖IO是圖9所示的用橢圓El包圍部 分的放大圖。
如圖7至IO所示，例如，本實施例的非接觸式電力傳輸線圈21PS可以 是包括第一層基片64a、第二層基片64b、第三層基片64c和第四層基片64d 的四層結構的形式。每層基片包括由聚醯胺樹脂或類似材料作為基礎材料所 製成的片狀基片，在每個基片上形成有螺旋形纏繞的導體線圖案60。表面絕 緣層62形成在頂層(即第一層基片64a)和粘附層的表面上，並且層間絕緣 層63a形成在第一層基片64a和第二層基片64b之間。同樣，粘附層和層間 絕緣層63b形成在第二層基片64b和第三層基片64c之間。另外，粘附層和 層間絕緣層63c形成在第三層基片64c和第四層基片64d之間。磁性片43 通過粘附層和絕緣層63d被粘貼在底層(即第四層基片64d)的背面。
而且，位於內周部分57的第一至第四層基片64a至64d的各個導體圖 案60的端部通過第一通孔56彼此電連接。類似地，位於外周部分58的第 一至第四層基片64a至64d的各個導體圖案60的端部通過第二通孔55彼此 電連接。而且，位於內周部分57的用於各層導體圖案的第一通孔56電連接 至位於外部圓周58的用於各層導體圖案的通孔61。這裡圖中雖然沒有示出， 但是如果需要的話，由諸如鋁製成的金屬片可以粘貼在磁性片43的外部。 另外，表面絕緣層62的表面側通過粘合片(未示出)被粘貼在行動電話單 元2的電池蓋20的內壁側上。
而且，例如，在本實施例的非接觸式電力傳輸線圈21PS中，根據本發 明實施例提供，該第四層基片64d的第二通孔55作為第二線圈接觸部分。 然後，第二通孔55通過第二內部導體圖案54電連接至第二外部連接端子部 52。類似地，根據本發明的實施例，提供該第四層基片64d的第一通孔56 作為第一線圈接觸部分。然後，第一通孔56通過上述通孔61和第一內部導 體圖案53電連接至第一外部連接端子部51。而且，在本實施例中，如圖7 和圖9所示，多層結構柔性印刷電路板是帶有凸出部分59的基本上為正方 形的形狀。該凸出部分59具有第一外部連接端子部51和第二外部連接端子 部52。然而，根據本發明的實施例，該基片並不限於具有這種形狀的基片。
如上所述，如圖7至IO所示的實施例的非接觸式電力傳輸線圏21PS通 過該多層柔性印刷電路板上的導體圖案60形成，其中平面線圈比電線薄很多。此外，第一通孔56連接至在平面線圈的每個導體圖案60的內周部分57 的圖案端部(在繞組始端)，並且第一外部連接端子部51通過通孔61和第 一內部導體圖案53而彼此電連接。類似地，連接至周圍部分58的圖案端部 (在繞組末端)的第二通孔55和第二外部連接端子部52通過導體圖案54 電連接。與以上所描述的圖1至2相比，在非接觸式電力傳輸線圈21PS中 沒有電線重疊部分。因此，該非接觸式電力傳輸線圈21PS的厚度能顯著的 減少。特別是，在圖7至IO所示的非接觸式電力傳輸線圈21PS的情況中， 平面線圈由柔性印刷電路板的導體圖案60形成。因此，這種非接觸式電力 傳輸線圈21PS能夠比之前所描述的使用由電線製成的平面線圈的非接觸式 電力傳輸線圈還要薄。
參考圖11至16，連結磁通可以根據粘貼磁性片的方法而改變，下面將 對該連結磁通加以描述。在以下描述中，將使用如圖4至6所示的螺旋形纏 繞電線的非接觸式電力傳輸線圈作為示例解釋。然而，非接觸式電力傳輸線 圏可以是如圖7至10所示的導體圖案螺旋形纏繞在多層柔性印刷電路板上 形成的非接觸式電力傳輸線圈。
圖11、 13和15是鄰近非接觸式電力傳輸線圈21的行動電話單元2的 部分和鄰近非接觸式電力傳輸線圈IO(鄰近終端安裝基座)的支座1的部分 的橫截面示意圖。在這種情況中，形成該非接觸式電力傳輸線圈21以使得 磁性片43或44或者磁性層45形成在由纏繞的電線40製成的平面線圈的平 坦表面上。非接觸式電力傳輸線圈21 -故粘貼在電池蓋20的壁25上。同樣 地，形成該非接觸式電力傳輸線圏IO使得磁性片83或84或者磁性層85形 成在由纏繞的電線80製成的平面線圈的平坦表面上。非接觸式電力傳輸線 圏IO被粘貼在支座1的外殼壁13上。而且圖12是圖11所示的用橢圓E2 所包圍的部分的放大視圖，並且示出了由行動電話單元2的平面線圈和支座 1的平面線圈所形成的磁通量M的流動。同樣地，圖14是圖12所示的用橢 圓E3所包圍的部分的放大視圖，並示出了由該兩個平面線圏所形成的磁通 量M的流動。圖16是圖15所示的用橢圓E4所包圍的部分的放大視圖，並 示出了由兩個平面線圈所形成的》茲通量M的流動。而且，在圖12, 14和16 的示例中，為了簡化描述，磁通量M指向一個方向。由於在實際電力傳輸 的時候使用交流電壓，因此，磁通量M的方向是交替顛倒的。而且，在圖11至16中，省略了對粘合片的描繪。
以下講述圖11和圖12所示的示例。該》茲性片43^^f'佔貼在該行動電話 單元2的非接觸式電力傳輸線圈21中的平面線圈的整個平坦表面上。另夕卜， 磁性片83被粘貼在支座1的非接觸式電力傳輸線圈IO的平面線圈的整個平 坦表面上。圖13和圖14所示的示例表示具有與各平面線圈的表面形狀基本 適應的尺寸的磁性片44和84被粘貼其上。圖15和圖16所示的示例表示非 接觸式電力傳輸線圏21和非接觸式電力傳輸線圈10都分別具有磁性層45 和85。該磁性層45和85被形成以使得它們適應於各個平面線圈的平坦表面 的形狀，並充分地緊密粘附在各個平面線圏的側部。
在圖11至16中，例如，磁性片43和83可以粘貼在如圖11和12所示 的各個平面線圈的整個平坦表面上。在這種情況中，磁性片43和83沒有緊 密粘附在各個平面線圈的側部上，因此形成一定程度的空隙。這樣，當磁路 遠離並形成不足時發生連結磁通降低。而且，如圖13和圖14所示，具有足 夠尺寸的磁性片44和84可以適合於各個平面線圈的平坦表面的形狀。磁性 片44和84可被粘貼在各個平面線圈上。在這種情況中，磁性片只出現在各 個平面線圈的上表面上。這樣，當磁通量沒有充分形成時，連結磁通降低。 另一方面，如圖15和16所示，磁性層45和85可以形成來使得它們的尺寸 完全適合於各個平面線圈的平坦表面的形狀。另外，磁性層45和85可充分 的緊密粘附在各個線圈的側部上。在這種情況中，磁性層45和85不僅出現 在各個平面線圈的上表面上，還出現在各個平面線圈的側部上。這樣，磁路 能被充分的形成並且能形成大量的連結磁通。因此，所期望的是，形成通過 有效地形成磁路來獲得大量的連結磁通的磁性層。也就是，如圖15和圖16 所示，所希望的是，形成不僅充分的粘附在每個平面線圏的平坦表面上還粘 附在其側部上的^F茲性層。
圖17至20示出了本實施例的非接觸式電力傳輸線圈21WD的示意性結 構。在這種情況中，磁性層100形成在由螺旋形纏繞的電線40所形成的平 面線圈的平坦表面及側部上。換句話說，圖17是其上粘貼有電線40的平面 線圈的柔性印電路刷板90的主視示意圖。圖18是沒有平面線圈的柔性印電 路刷板90的主視示意圖。圖19是非接觸式電力傳輸線圈21WD的橫截面示意圖。圖20是圖17所示的由橢圓E5包圍的部分的》文大-見圖。
參考圖17至20,本實施例的非接觸式電力傳輸線圈21WD形成如下。 纏繞電線40所形成的平面線圈的一個平坦表面通過粘合片42被粘貼在柔性 印刷電路板90的表面上。而且，磁性層100形成在該平面線圈的另一平坦 表面和側部上。；茲性層100可以是^皮粘貼在另一平坦表面和側部上的^茲性片， 或者可以是包含鐵氧體粉末等材料的磁性溶液。而且，雖然在圖中沒有示出， 如果需要的話，由鋁等材料製成的金屬片可被粘貼在磁性層100的外部。另 外，柔性印刷電路板90與粘貼著上述非接觸式電力傳輸線圈21WD的一側 相對的另一側，通過粘合片(未示出)被粘貼在行動電話單元2的電池蓋20 的內表面上。
柔性印刷電路板90是包含聚醯亞胺樹脂等作為基礎材料的非常薄的片 狀基片。柔性印刷電路板90的表面具有絕緣層並且形成來以基本上相應於 平面線圈的平坦表面的形狀。而且，本實施例的這種柔性印刷電路板90以 如下的類似上述圖4和圖5所示情況的方式構造。也就是說，表面絕緣層不 形成在設置在平面線圈的內周部分37的第一線圏接觸部分36、鄰近平面線 圈的外周部分38的外側設置的第二線圈接觸部分35、第一外部連接端子部 31和第二外部連接端子部32中的任何一個上。這樣，柔性印刷電路板90 的內部導體暴露在外部。而且，該第一線圈接觸部分36通過形成在表面絕 緣層下的第一內部導體圖案33電連接至第一外部連接端子部31上。另外， 該第二線圈接觸部分35通過形成在表面絕緣層下的第二內部導體圖案34電 連接至第二外部連接端子部32上。而且，當平面線圈被粘貼在上述柔性印 刷電路板卯上時，該第 一線圈接觸部分36在平面線圈的內周部分37的繞 組始端電連接至電線端部。該第二線圏接觸部分35在平面線圈的外周部分 38的繞組末端電連接至電線端部。而且，如圖17和圖18所示，本實施例的 柔性印刷電路板90具有上面安裝著第一外部連接端子部31和第二外部連接 端子部32的突出部分39。然而，突出部分39的形狀並不限於圖17和圖18 所示的示例。
如上所述，在圖17至20所示的非接觸式電力傳輸線圈21WD的情況中， 該第一線圈接觸部分36通過柔性印刷電路板90上的第一內部導體圖案33 電連接至第一外部連接端子部31上。該第二線圈接觸部分35通過柔性印刷 電路板上的第二內部導體圖案34電連接至第二外連接端子部32上。因此，非接觸式電力傳輸線圈21WD的厚度可大大減小。
另外，在圖17至20所示的非接觸式電力傳輸線圈21WD的情況中，形 成磁性層100以基本上相應於平面線圈的平坦表面的形狀，並充分緊密地粘 附在其側部上。這樣，在給行動電話單元2充電時，-茲路可有效地形成在平 面線圈的非接觸式電力傳輸線圈21WD和支座1的非接觸式電力傳輸線圈之 間。結果，可形成大量的連結^磁通，從而允許電力被有效地傳輸。尤其是， 在通過塗覆形成磁性層的情況中，可以減少大量生產步驟並且簡化處理。
圖21至23示出了本施例的非接觸式電力傳輸線圈21PD的示意性結構。 在這種情況中，磁性層101分別形成在多層柔性印刷電路板上的平面線圈圖 案上以及螺旋形形成的導體圖案的平坦表面和側部上。換句話說，圖21示 出了由具有平面線圈圖案的柔性印刷電路板疊成的多層結構中的非接觸式 電力傳輸線圈21PD的示意性結構。圖22是這種示例性非接觸式電力傳輸線 圈21PD的橫截面視圖。圖23是圖22所示的由橢圓E6包圍的部分的放大 圖。
在圖21至23中，本實施例的非接觸式電力傳輸線圈21PD包括多層柔 性印刷電路板，其形狀基本上相應於螺旋形纏繞的導體圖案60所形成的平 面線圈圖案的平坦表面。如上所述，該多層柔性印刷電路板以類似於圖7所 示示例的方式構造。也就是說，其包括第一層基片64a、第二層基片64b、 第三層基片64c和第四層基片64d。例如，製備每個基片使得螺旋形纏繞的 導體圖案60形成在由聚醯亞胺樹脂等為基礎材料製成的片狀基片上。表面 絕緣層62形成在第一層基片64a的表面上 。粘附層和層間絕緣層63a均形 成在第一層基片64a和第二層基片64b之間。另外，粘附層和層間絕緣層63b 均形成在第二層基片64b和第三層基片64c之間。而且，粘附層和層間絕緣 層63c均形成在第三層基片64c和第四層基片64d之間。而且，在本實施例 中，至少絕緣層65形成在底層(即第四層基片64d)的背面以及多層柔性印 刷電路板的周圍側部上。除此之外，通過在其上粘貼磁性片或使用磁性溶液， 在絕緣層65的外側上形成磁性層101。雖然在圖中沒有示出，但如果需要， 由鋁等材料製成的金屬片可以粘貼在磁性層101的外側。另外，多層柔性印 刷電路板的一側，即與其上形成有磁性層的那一側相對的一側，通過粘合片(未示出)粘貼在行動電話單元2的電池蓋20的內表面上。
而且，在示例中的非接觸式電力傳輸線圈21PD中，類似於上述圖7所 示示例的情況，第一到第四層基片64a到64d的各個導體圖案60的內周部 分57的圖案端部(在繞組始端)通過第一通孔56分別彼此電連接。第一到 第四層基片64a到64d的各個導體圖案60的外周部分58的圖案端部(在繞 組末端)通過第二通孔55分別彼此電連接。形成在各層的導體圖案60的內 周部分57的第一通孔56電連接至形成在各層的導體圖案60的外周部分58 的通孔61。而且，在非接觸式電力傳輸線圈21PD中，例如，第四層基片64d 的第二通孔55通過第二內部導體圖案54電連接至第二外部連接端子部52 上。第四層基片64d的第一通孔56通過通孔61和第一內部導體圖案53電 連接至第一外部連接端子部51上。在本實施例中，如圖21所示，多層柔性 印刷電路板具有突出部分59。該突出部分59具有第一外部連接端子部51 和第二外部連接端子部52。然而，根據本發明的實施例，該突起59的形狀 不限於圖21所示的示例。
如上所述，圖19至21所示的實施例的非接觸式電力傳輸線圏21PD, 類似於上述圖7所示示例的情況，在多層柔性印刷電鴻41上的厚度比電線小 得多的導體圖案60形成了平面線圈。另外，導體圖案60的內周部分57的 圖案端部通過第一通孔56和通孔61以及通過第一內部導體圖案53而連接 至第一外部連接端子部51上。類似地，導體圖案60的外周部分58的圖案 端部通過第二通孔55和第二內部導體圖案54而連接至第二外部連接端子部 52上。這樣，非接觸式電力傳輸線圈21PD的厚度將顯著減小。
而且，圖21至23所示的非接觸式電力傳輸線圈21PD包括磁性層101， 該^磁性層形成來基本上相應於平面線圈圖案的平坦表面的形狀，並且基本上 緊密地粘附在該平面線圈的側部上。這樣，在給行動電話單元2充電時，能 在平面線圈和支座1的非接觸式電力傳輸線圏之間有效地形成磁路。結果， 能形成大量的連結磁通，從而允許電力被有效地傳輸。
在上述圖22和圖23所示的示例中，在非接觸式電力傳輸線圈21PD中， 平面線圈圖案(導體圖案60)的內周部分57具有形成在多層柔性印刷電路 板中的孔。該孔的直徑稍小於內周部分57的直徑。形成f茲性層以使得該孔 的內部能被-茲性層所填滿。可選#^也，如圖24和圖25所示，例如，形成在 孔中的磁性層可在多層柔性印刷電路板的厚度方向上填充孔的一部分。然而，如果磁通量應該被集中，則優選的是，如圖22和圖23所示示例的情況，
磁性層應儘量填充該孔至該多層柔性印刷電路板的整個厚度。 [安裝溫度探測元件的示例]
如在本實施例的情況中，可以使用非接觸式電力傳輸線圈並且接著利用
電》茲感應以實現從支座1至行動電話單元2的電力傳輸。在這種情況中，在
外來金屬物質中可引起渦流。例如，當任何外來金屬物質，諸如硬幣，置於 上述支座1的終端安裝基座上時，可能引起渦流。換句話說，當外來金屬物
質出現在鄰近支座1的非接觸式電力傳輸線圈IO的位置時，可能引起渦流。 在這種情況中，典型地，溫度探測裝置被粘附在非接觸式電力傳輸線圏 附近。當溫度探測裝置探測到不正常的渦流時，控制以停止對非接觸式電力 傳輸線圈的供電。
然而，當溫度探測裝置被粘附在非接觸式電力傳輸線圈附近時，除了考 慮溫度探測裝置的厚度外，還應當考慮用於粘貼溫度探測裝置的元件的厚 度。因此，這些厚度阻止了非接觸式電力傳輸線圈部分的厚度減小。
因此，在本實施例中，如圖26至28所示，用於防止非4^觸式電力傳輸 線圈產生不正常熱量的溫度探測元件層110直接形成在柔性印刷電路板上的 導體圖案中。此外，來自溫度探測元件層110的布線圖案也形成在柔性印刷 電路板中。而且，如圖24至26所示的溫度探測元件層110形成在其中的非 接觸式電力傳輸線圈被安裝在電力傳輸側上，即支座l的線圈。可選擇地， 不必說，這種非接觸式電力傳輸線圈可用於行動電話單元2的線圈。
如上所述，圖26和圖27示出了具有由纏繞的電線40所形成的平面線 圏的非接觸式電力傳輸線圈的示意性結構，其中溫度探測元件層110直接形 成在柔性印刷電路板90的導體圖案中。換句話說，圖26是該示例的非接觸 式電力傳輸線圈的橫截面示意圖。圖27是沒有粘貼平面線圈的柔性印刷電 J各板90的主視示意圖。
在圖26和圖27中，溫度探測元件層110形成在柔性印刷電路板90的 導體圖案中。而且，在本實施例中，該柔性印刷電路板90具有用於將溫度 探測信號導出上述溫度探測元件層110的第三外部連接端子部111和第四外 部連接端子部112。換句話說，布線圖案成在該第三外部連接端子部111、 第四外部連接端子部112和上述溫度探測元件層110之間。
而且，圖28示出了具有由以上圖21至23所示的導體圖案60所形成的平面線圈的多層柔性印刷電路板的示意性結構。例如，在這種情況中，溫度
探測元件層110直接形成在第一層基片64a的導體圖案中。這裡，圖28是 溫度探測元件層110形成在非接觸式電力傳輸線圈的示意性橫截面中的部分 的;j文大示意圖。
例如，在圖28中，溫度4果測元件110直接形成在第一層基片64a的導 體圖案中。雖然在圖中未示出，在該示例中，類似圖27的情況，該溫度探 測信號從上述溫度探測元件層110傳輸所經過的布線圖案分別通過通孔連接 至第三外部連接端子部111和第四外部連接端子部112。
如上所述，在如圖26至28所示的非接觸式電力傳輸線圈中，溫度探測 元件層110直接形成在柔性印刷電路板上的導體圖案中。因此，非接觸式電 力傳輸線圈可避免變厚。而且，在非接觸式電力傳輸線圈的情況中，溫度探 測元件層110被提供在柔性印刷電路板中兩個線圈彼此面對的那一側上，利 用電磁感應在線圈中發生電力傳輸。換句話說，當發生因上述外來金屬物質 等的存在而導致的異常過熱時，該層110形成在柔性印刷電路板中最鄰近外 來金屬物質的那一側。這樣，產生的異常過熱能被立刻探測到。
應該注意的是，在上述示例中，示意性的解釋了具有一個溫度探測元件 層110的非接觸式電力傳輸線圈。可選擇地，可以提供兩個或更多的溫度探 測元件層。在這種情況中，值得注意的是，即使存在兩個或更多的溫度探測 元件，非接觸式電力傳輸線圈也不會變厚。
如上所述的實施例是本發明的一個示例，因此本發明並不局限於任何上 述實施例。為此，本領域技術人員應當意識到本發明能夠依據設計和其它需 要以各種方式進行修改，只要在本發明的要點的範圍之內。
在上述實施例中，示意性的解釋了行動電話單元2以描述非接觸式電力 傳輸線圈厚度的減小。可選擇地，本發明也可被用於支座l。而且在本實施 例中，非接觸式電力傳輸線圈僅具有電力傳輸側的功能或電力接收側的功 能。可選擇地，本發明可用於既具有電力傳輸側也具有電力接收側功能的非 接觸式電力傳輸線圈。
而且，在本實施例中，示意性解釋了行動電話單元1和支座2的組合。 然而，本發明並不限於這種組合。例如，本發明可適用於各種可攜式終端的 任何組合，諸如個人數字助理(PDA)及它們各自的支座，並且本發明還可 適用於使用在非接觸式IC卡和相應的讀/寫器中的平面線圈等等。本領域技術人員應當理解的是，依據設計要求和其它方面因素，只要其 處於權利要求或其等同特徵的範圍內，可以進行各種修改、組合、部分組合 和改造。
本發明包含於2007年1月9日在日本專利局遞交的日本專利申請 JP2007-001634涉及的主題，其全部內容引用結合於此。
權利要求
1.一種非接觸式電力傳輸線圈，包括平面線圈，該平面線圈通過在基本上同一平面內螺旋地纏繞線性導體而形成，該線性導體由單股線或絞合線製成；和印刷電路板，包括第一外部連接端子部、第二外部連接端子部、連接至螺旋纏繞的線性導體的內周端的第一接觸部分、連接至該螺旋纏繞的線性導體的外周端的第二接觸部分、將該第一接觸部分連接至第一外部連接端子部的第一導體圖案和將該第二接觸部分連接至第二外部連接端子部的第二導體圖案，其中該平面線圈的一個平面部分附著到該柔性印刷電路板的表面上。
2、 根據權利要求1的非接觸式電力傳輸線圈，其中 磁性層形成來至少覆蓋該平面線圈的另一平面部分。
3、 根據權利要求1的非接觸式電力傳輸線圈，其中 該印刷電路板包括其上形成有溫度探測元件的溫度探測元件層，以及部連4姿端子部。
4、 一種可攜式終端，包括 可充電電〉也；非接觸式電力傳輸線圈，包括平面線圈和印刷電路板，該平面線圈通過 在基本上同一平面內螺旋地纏繞線性導體而形成，該線性導體由單股線或絞 合線製成，該印刷電路板具有第一外部連接端子部、第二外部連接端子部、 連接至螺旋纏繞的線性導體的內周端的第一接觸部分、連接至該螺旋纏繞的 線性導體的外周端的第二接觸部分、將該第一接觸部分連接至第一外部連接端子部的第一導體圖案和將該第二接觸部分連接至第二外部連接端子部的 第二導體圖案，該平面線圈的一個平面部分附著到該柔性印刷電路板的表面上，和充電控制電路，執行控制以用由該非接觸式電力傳輸線圈接收的電力為 該可充電電池充電。
5、 根據權利要求4的可攜式終端，其中磁性層形成在該非接觸式電力傳輸線圈上以至少覆蓋該平面線圏的另一平面部分。
6、 根據權利要求4的可攜式終端，其中該非接觸式電力傳輸線圈的印刷電路板包括其上形成有溫度探測元件 的溫度探測元件層，和用於將由該溫度探測元件探測的溫度探測信號導出至 外部的導體圖案和外部連接端子部。
7、 一種終端充電裝置，包括終端安裝基座，包括可充電電池的預定的可攜式終端安裝在該終端安裝 基座上；非接觸式電力傳輸線圏，包括平面線圈和印刷電路板，該平面線圈通過 在基本上同一平面內螺旋地纏繞線性導體而形成，該線性導體由單股線或絞 合線製成，該印刷電路板具有第一外部連接端子部、第二外部連接端子部、 連接至螺旋纏繞的線性導體的內周端的第 一接觸部分、連接至該螺旋纏繞的 線性導體的外周端的第二接觸部分、將該第一接觸部分連接至第一外部連接 端子部的第一導體圖案和將該第二接觸部分連接至第二外部連接端子部的 第二導體圖案，該平面線圈的一個平面部分附著到該柔性印刷電路板的表面上，利用與安裝在該預定可攜式終端內的線圈的電^t感應來以非接觸的方式 對該可攜式終端的可充電電池充電；和電力供給控制單元，用於控制對該非接觸式電力傳輸線圈的電力供給。
8、 根據權利要求7的終端充電裝置，其中磁性層形成在該非接觸式電力傳輸線圈以至少覆蓋該平面線圈的另一 平面部分。
9、 根據權利要求7的終端充電裝置，其中該非接觸式電力傳輸線圈的印刷電路板包括其上形成溫度探測元 件的溫度探測元件層，和用於將由該溫度探測元件探測的溫度探測信號導出 至外部的導體圖案和外部連接端子部，以及其中該電力供給控制單元至少基於由該溫度探測元件探測的溫度探測 信號來控制對該非接觸式電力傳輸線圈的電力供給。
全文摘要
本發明提供了一種非接觸式電力傳輸線圈、可攜式終端和終端充電裝置。該非接觸式電力傳輸線圈包括平面線圈和印刷電路板。該平面線圈通過在基本上同一平面內螺旋地纏繞由單股線或絞合線製成的線性導體所形成。該印刷電路板包括第一外部連接端子部、第二外部連接端子部、連接至該螺旋形纏繞的線性導體的內周端部的第一接觸部分、連接至該螺旋形纏繞的線性導體的外周端部的第二接觸部分、將該第一接觸部分連接至第一外部連接端子部的第一導體圖案和將該第二接觸部分連接至第二外部連接端子部的第二導體圖案。該平面線圈的一個平面部分被粘附到該柔性印刷電路板的表面上。
文檔編號H02J17/00GK101304184SQ20081014282
公開日2008年11月12日 申請日期2008年1月9日 優先權日2007年1月9日
發明者上條貴宏, 依田健太郎, 加藤博, 大西幸太, 山崎學, 曾我部治彥, 神幹基, 近藤陽一郎, 鈴木克哉, 鈴木邦治 申請人:索尼愛立信移動通信日本株式會社;精工愛普生株式會社