[发明专利]三维无线充电线圈的制造方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维无线充电线圈的制造方法与装置，将非金属光诱导催化剂添加在普通塑料中并在激光的照射下，通过化学镀和电镀的配合，在塑料表面及内部形成大电流导体层，利用该特定导体层，最终得到三维立体无线线圈。

背景技术

无线充电技术，利用电磁波在充电器原边与被充电设备副边之间传输电能，通过共振实现电能的高效传输。传统的无线充电线圈都是采用铜线圈或者FPC（Flexible Printed Circuit）作为载体，但是这种载体更多只能在二维平面上使用，在三维曲面上使用就会受到限制，而且还会增加整体结构的厚度。

发明内容

本发明目的是提供一种三维无线充电线圈的制造方法与装置，它是全新的在塑胶材料内部制造的三维无线充电线圈的方法与装置，使得经过激光雕刻的塑料表面改性并形成凹坑，并通过化学镀和电镀的方法将这些凹坑填平，进而实现无线充电线圈的功能。本发明可以实现两个磁通相互叠加的三维镶嵌在塑胶材料内部，比普通铜丝线圈或者FPC的三维拟合性更好，比普通三维表面的无线充电线圈电阻更小，电感值更高，充电效率可以提高30%以上。

本发明提供一种用于在塑胶材料内部制造三维无线充电线圈的方法包括如下步骤：

1）将普通塑胶粒子（PC、ABS、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇）掺杂含有醛类（一元、二元、三元醛）和醇类（固态或液态的一元、二元或三元醇）的一种或者两种非金属光诱导催化剂，使用注塑机注塑成无线充电线圈的组件； 

2）将需要制作无线充电线圈的组件平置于可旋转角度的三维工装上，通过0°和180°翻转确定机械Z轴高度；利用三维绘图软件ProE将改性表面曲面图纸绘制后输入计算机；

3）由计算机输出激光输出功率信号，利用计算机输出机械Z轴升降信号，及f-theta透镜下方的三维卡具的旋转信号，使其达到初始扫描角度及高度； 

4）利用激光器控制激光器输出激光控制信号，控制条件：激光器输出波长355nm至1064nm，脉冲宽度1ns到500ns 的高重复频率的脉冲激光，功率0.1W到50W，频率1KHz到1000KHz；

5）利用计算机输出控制信号，通过动态聚焦系统，调整光路系统的聚焦焦距长度，控制扫描镜组配合动态聚焦系统，使得激光焦点可以在三维空间任意位置聚焦；在被加工物体表面完成一条路径的加工。加工完成后，由计算机控制激光器关闭激光。重复以上各步操作直至在被加工零件表面完成所有的路径加工。

6）根据线圈形状，激光焦点通过逐层扫描的方式将塑胶粒子层层气化，最终形成0.1毫米至1毫米不同深度的凹槽，并同氧气结合将凹槽侧壁及底面材料的催化剂改性；

7）化学镀铜，在pH值12，温度60℃ ；无水硫酸铜10g/L ；酒石酸钾钠40g/L ；乙二胺四乙酸二钠12g/L ；亚铁氰化钾32mg/L ；联吡啶0.04g/L的配方溶液中进行镀铜，辅助空气搅拌；镀铜的速率为4微米/ 小时。在这种条件下在侧壁及底面镀上一层薄铜，厚度10微米。 

8）电镀厚铜，在温度25℃；无水硫酸铜 70g/L；硫酸 200 g/L；氯离子60ppm；镀铜添加剂GT-100 14ml/L将凹槽里面全部镀上厚铜，时间3小时，厚度0.1毫米。

9）电镀镍，为了防止铜层氧化，需要在铜层表面镀上一层镍。在pH值5，温度85℃，硫酸镍27g/L；次磷酸钠24g/L；醋酸钠15g/L；乳酸30g/L；柠檬酸4g/L；十二烷基硫酸钠1g/L。镀镍时间为15 分钟，厚度2微米。

可选地，脉冲宽度在4ns至200ns可调，重复频率1.6K至1000K可调，平均功率为0至50W可调。

可选地，所述的醛和醇是2- 甲基丙醛、1，2，3- 三羟基丙醇。

所述的非金属光诱导催化剂的质量含量5-10％。