配備有無線充電發送部或接收部的裝置用金屬外框的制作方法

本發明涉及一種配備有無線充電發送部或接收部的裝置用金屬外框，尤其涉及一種適用于配備有無線充電發送部或接收部的裝置中的金屬外框，上述金屬外框在至少一部分區域形成有多個穿孔，上述穿孔的直徑為亞nm～幾μm，且從上述穿孔中的一個穿孔的外周面上任意一點a到與上述穿孔相鄰的另一穿孔的外周面上任意一點b的平均距離小于與上述金屬外框的金屬材質對應的集膚深度(skindepth)，且上述a和b分別為對應的各個穿孔的外周面中相隔距離最遠的點。

背景技術：

近年來，無線充電技術得到了快速發展并被廣泛應用于手機等日常生活電氣設備。如上所述的無線充電也被稱之為非接觸充電，大體上分為電磁感應方式和磁共振方式等兩種。電磁感應方式的充電技術是指，利用位于充電板和手機內部的兩個線圈形成感應電流并借此對電池進行充電的方式，而磁共振方式是指通過向相距1～2m的收發信端發送相同頻率的電力而進行充電的方式。

其中，電磁感應方式能夠適用于手機、筆記本電腦等移動設備和電動汽車等，屬于目前最為大眾化的技術，能夠使用幾百khz～幾十mhz的頻率，尤其在對手機進行無線充電時主要使用100～300khz的頻率。

同時，手機等移動設備的制造商為了性能的最大化而通過不懈的技術開發實現了技術的尖端化，所以在不同制造商的設備之間已經沒有了明顯的性能差異。因此，外觀設計方面的因素顯得越來越重要，而構成設備外觀的外框材質的選擇也成為了備受關注的焦點。

即，雖然目前為止為了實現輕量化目標而主要使用塑料材質制作移動設備，但是能夠利用塑料材質實現的高級質感也已經達到了極限狀態。因此，已經有企業開始嘗試使用能夠體現各種豐富的質感且在耐久性方面也非常優秀的金屬外框。雖然在輕量化方面相對于塑料材質有著些許不足，但是其優秀的設計效果能夠消弭在重量方面形成的差異。

因為移動設備主要搭載的如近距離無線通信(nfc)、三星支付等各種支付手段能夠在可穿透金屬的頻段下工作，所以在選擇設備的外框材質時并不需要考慮這些問題，但在無線充電用的頻段下可能會因為其金屬的屏蔽效果而無法正常實現無線充電。

即，作為無線充電技術的功能之一，包括一種通過發送部和接收部之間的數字反饋而對接收部附近的潛在危險誘發金屬物體進行檢測的功能，這被稱之為異物檢測功能(foreignobjectdetection,fod)，在檢測到異物時將中斷電力傳送。目前為止主要使用的設備用外殼為塑料材質，這種塑料等絕緣體因為電力線無法穿過而不會產生熱量或只會產生較少的熱量，從而防止異物檢測功能啟動，所以在使用如上所述的塑料外框時不會對無線電力傳送造成任何干擾。

此時的異物檢測標準為當線圈中形成電磁波時在異物(金屬)中所產生的熱量(溫度)，通過對上述異物(金屬)中所產生的溫度進行檢測，當其溫度超過特定的標準(約60℃)時無線充電系統將中斷電力傳送。所以，在搭載有無線充電發送器或接收器的裝置中，具有無法適用金屬材質外框的問題。

因此，為了使移動設備等各種裝置的外觀能夠迎合使用金屬外框的主流趨勢，急需開發出一種在使用上述金屬外框的情況下仍然能夠實現無線充電的外框。

[先行技術文獻]

[專利文獻]

韓國公開專利第2014-0008130號

韓國公開專利第2014-0008273號

韓國公開專利第2014-0104242號

韓國公開專利第2014-0113147號

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題

本發明的目的在于解決上述現有問題而提供一種配備有無線充電發送部或接收部的裝置用金屬外框，在將包括無線充電接收器從而能夠進行無線充電的如移動設備等的外觀從塑料變更為質感更為優秀高級且耐久性更為優秀的金屬外框的同時，仍然能夠實現無線充電。

此外，本發明的另一目的在于提供一種配備有無線充電發送部或接收部的裝置用金屬外框，通過在金屬外框中形成大小極小的穿孔，能夠避免金屬外框的耐久性下降。

技術方案

為了實現上述目的，本發明提供一種適用于配備有無線充電發送部或接收部的裝置中的金屬外框，其特征在于：上述金屬外框在至少一部分區域形成有多個穿孔，上述穿孔的直徑為亞nm～幾μm，且從上述穿孔中的一個穿孔的外周面上任意一點a到與上述穿孔相鄰的另一穿孔的外周面上任意一點b的平均距離小于與上述金屬外框的金屬材質對應的集膚深度(skindepth)，且上述a和b分別為對應的各個穿孔的外周面中相隔距離最遠的點。

上述穿孔利用激光進行加工為宜。

上述金屬外框在任意位置上的厚度小于上述集膚深度(skindepth)為宜。

上述金屬外框使用鋁材質為宜。

上述金屬外框的表面在形成穿孔之后進行陽極氧化(anodizing)處理為宜。

上述金屬外框安裝在裝置中對無線充電發送部或接收部的主發送方向或主接收方向進行屏蔽的位置為宜。

此外，本發明提供一種適用于配備有無線充電發送部或接收部的裝置中的金屬外框，其特征在于：上述金屬外框在至少一部分區域形成至少一個連成一體的狹縫，上述狹縫的寬度為亞nm～幾μm，且從上述狹縫中的任意一點c到與上述狹縫相鄰的另一狹縫的任意一點中距離最近的點d的平均距離小于與上述金屬外框的金屬材質對應的集膚深度(skindepth)，且上述c和d分別為各個狹縫的外周面中相對較遠一側的外周面中的任意點。

上述狹縫利用激光進行加工為宜。

有益效果

通過如上所述的本發明，在將包括無線充電接收器從而能夠進行無線充電的移動設備等的外觀從塑料變更為質感更為優秀高級且耐久性更為優秀的金屬外框的同時，仍然能夠實現無線充電。

此外，本發明通過在金屬外框中形成大小極小的穿孔，能夠避免金屬外框的耐久性下降。

附圖說明

圖1是適用本發明之一實施例的手機用金屬外框及其表面放大圖。

圖2是適用本發明之一實施例的金屬外框表面激光加工方法的說明示意圖。

圖3是適用本發明之一實施例的金屬外框表面所形成穿孔之間的距離中最遠距離的說明示意圖。

圖4是適用本發明之一實施例的金屬外框表面所形成多個相鄰穿孔之間的距離的說明示意圖。

圖5是適用本發明之一實施例的金屬外框厚度的示意截面圖。

圖6是適用本發明之一實施例的金屬外框中手機的電力接收方向和金屬外框的位置以及電力發送裝置的電力發送方向和金屬外框的位置的示意截面圖。

圖7是適用本發明之另一實施例的手機用金屬外框及其表面放大圖。

圖8是適用本發明之另一實施例的金屬外框表面所形成狹縫寬度以及狹縫間距離中最近距離的說明示意圖。

圖9是適用本發明之另一實施例的狹縫間各種距離的說明示意圖。

圖10是適用本發明之又一實施例的手機用金屬外框及其表面放大圖。

附圖標記的說明

10：設備(裝置)

100：金屬外框

101：穿孔

102,103：狹縫

106：接收部線圈

107：發送部線圈

108：電力發送裝置

具體實施方式

下面，將以附圖及較佳實施例為基礎進行詳細的說明。此外在對本發明進行說明的過程中，如果認為對相關公知構成或功能的具體說明可能會導致本發明的要旨變得不清晰，則將省略相關的詳細說明。

在對本發明進行說明的過程中所定義的術語，均是考慮到在本發明中的功能的前提下做出的定義，可能根據從事相關領域工作的技術人員的意圖或者慣例等而有所不同，因此其實際定義應以本說明書中的全部內容為基礎做出。

本發明中的金屬外框主要是指構成對象設備外觀的最終外框(外罩)，但并不限定于此，也能夠是最終外框內部的d型罩，還能夠是其他構成設備所需的所有形態的外框。下面，將以最終外框為主進行說明。

此外，本說明書中的設備或裝置包括如手機等接收電力的裝置和如充電器等發送電力的裝置。

圖1是適用本發明之一實施例的手機用金屬外框及其表面放大圖，圖2是適用本發明之一實施例的金屬外框表面激光加工方法的說明示意圖。

如圖所示，適用本發明的一實施例的特征在于，在手機的外罩中形成多個亞nm至幾μm大小的穿孔。此外，在上述手機的主體內部還包括用于執行無線充電的接收部線圈。

多個幾μm以下大小的穿孔很難通過肉眼觀察，所以形成上述大小穿孔的金屬外殼在表面上很難與沒有形成穿孔的金屬外框區分。

之所以將穿孔的大小限制在幾μm以下，是因為當穿孔大于上述大小而能夠通過肉眼識別時，形成上述穿孔的外框自身的質感會有非常大的變化，且外框表面的設計的表現力或傳達力也會因此受限。所以，為了實現沒有穿孔似的金屬外框之感，需要對穿孔的大小進行如上所述的限制。

上述穿孔的直徑與后續說明的狹縫之間的寬度都能夠以亞nm為下限值進行加工，目前這是激光加工能夠實現的限界，但伴隨日后激光加工技術的發展，上述下限值還能夠進一步降低。

此外，上述穿孔的形狀能夠是如圓形，也能夠是多邊形、不定形等，上述穿孔的形狀并不受到特殊限制。

圖3是適用本發明之一實施例的金屬外框表面所形成穿孔之間的距離中最遠距離的說明示意圖，圖4是適用本發明之一實施例的金屬外框表面所形成多個相鄰穿孔之間的距離的說明示意圖。

如圖所示，上述穿孔和與其相鄰的其他穿孔之間的距離需要遵守一些限制，即從一個穿孔的外周面上任意一點到與其相鄰穿孔的外周面上任意一點的距離中的最遠距離應小于后續說明的集膚深度(skindepth)。

集膚深度是以平均值為基準，在圖3中通過d1、d2、d3的平均值判斷集膚深度。其中，作為集膚深度標準的傳空間的距離能夠采取如圖4所示的多種測定方式。此外，上述最遠距離的平均值即為最大值，而上述最大值應小于集膚深度。

其中，集膚深度是與電力傳送相關的已確定的理論，雖然不需要進行詳細說明，但是為了便于本發明的理解下面將進行簡單的說明。

集膚深度是指電磁波滲透到物質內部的平均深度，也被稱之為穿透深度(penetrationdepth)。

集膚深度與集膚效應(skineffect)相關，而集膚效應是指當有交流電流過導體時相對于中央部分，越趨于表面其電流密度越高的傾向。假定導體為圓筒形，則在有交流電流沿著導體的長度方向流動時，到體內的電流密度分布并不均勻。這是因為在導體中心部與電流交鏈的次數數量較多，從而導致部分區域的感應系數變大。頻率或導體的截面積以及導電率越高，集膚效應就越明顯。

當假定電流(electriccurrent)i流過導線時，導線中將形成磁場(magneticfield)。當上述磁場隨著時間發生變化時，根據法拉第電磁感應定律(faraday'slawofelectromagneticinduction)，將沿著阻礙上述磁場變化的方向形成電動勢(electromotiveforce)。在上述電動勢下形成的電流iw被稱之為渦電流(eddycurrent)。理論上，當將上述渦電流與原電流相加時，在其中心將減小(i-iw)而在表面將增加(i+iw)。因此，導線內部的磁場將急速減小。所以，在上述現象的作用下將必然發生如上所述的集膚效應。

不同的物質都具有表面上的上述效果變得突出的固有極限深度，這種集膚深度是規定物質(材料)特性的重要指標。

如上所述，不同的物質具有其固有的集膚深度值，但即使是相同的物質，在頻率不同時其集膚深度也將發生變化，具體是兩者之間形成反比例關系。

例如以能夠進行無線電力傳送的100khz頻段為基準測定集膚深度時，鋁(al)約為270μm，銅(cu)約為200μm，鋼(steel401)約為30μm，鐵硅合金(fe-si)約為7.5μm，鐵鎳合金(fe-ni)約為1.3μm。

即，在以100khz的頻率傳送交流電力時，等于或小于上述集膚深度的區域中的集膚效應比較突出，且越趨于表面其電流的強度就越高。反過來講，是指在相同電壓(v)條件下的電阻(r)更小。本發明的特征在于，將金屬外框加工成整個金屬外框區域的上述電阻(r)均較小的狀態。

如上所述，在利用異物檢測功能(fod)對異物進行檢測時，是根據從異物測定到的溫度來判斷其是否屬于異物。只要異物不是純絕緣體，否則上述溫度與電流流過異物時的電阻大小呈正比，而上述電阻與異物的電氣特性、大小、厚度等相關。

例如，假設能夠降低異物的電阻值，則通電時在異物中產生的溫度也將隨之降低，從而使得異物檢測功能不會將其識別為異物。

金屬通常屬于導體，在通電時可能會根據其大小或厚度而形成一定的電阻，因此在利用金屬材質制作外框并將其作為例如手機的最終外框(外罩)使用時，如上所述，異物檢測功能會將其識別為異物并中斷用于進行無線充電的電力傳送。

但是根據上述集膚深度理論可以得知，在其深度限界內(例如在圓筒形導線的表面附近)的電流流動比較流暢即電阻值比較低，而與此相反，在電流流動相對不流暢的超出限界的深度(例如在圓筒形導線的中心部)中其電阻比較高，所以只要在設計時能夠充分考慮金屬外框的上述集膚深度，就能夠避免異物檢測功能將上述金屬外框識別為異物，本發明正是基于上述原理研發。

即，金屬外框中形成穿孔的部分為空氣存在的區域即被視為絕緣體，而存在于穿孔之間的金屬外框區域即通電區域與上述集膚深度相關。即，對從形成于金屬外框的穿孔的外周面上任意一點到與其相鄰的穿孔的外周面上任意一點之間的距離進行測定時，使其最長測定距離小于集膚深度。通過上述方式，在所有通電路徑(金屬區域)中的任意一點，其穿孔之間的距離均小于集膚深度，所以在整個金屬外框區域均會出現如上所述的集膚效應(skineffect)。

所以，通過上述方式加工的金屬外框會在通電時呈現出在圖像檢測功能中所預設的基準以下的溫度值，所以在無線充電方面不會受到任何限制。

而且在需要時，還能夠將上述圖像檢測功能中作為基準的溫度值設定為從通過上述方式加工的金屬外框中測定到的溫度值。這是因為即使進行如上所述的調整，只要使用集膚效應就能夠避免溫度上升至難以正常使用手機等的程度。

如上所述的穿孔形成區域能夠適用于整個金屬外框中，也能夠根據需要僅在配備有無線充電接收用或發送用線圈的區域局部形成。

圖5是適用本發明之一實施例的金屬外框厚度的示意截面圖。各點上的厚度分別為w1、w2、w3。

上述集膚效應適用于金屬外框的整個區域為宜，如圖所示，不僅是穿孔之間的距離，金屬外框整個區域的厚度均被設定為上述集膚深度以下為宜。

當然，如果即使在不滿足上述厚度值的情況下所測定到的溫度仍然低于異物檢測功能所允許的最大溫度，則并不一定要將集膚深度適用于整個金屬外框。

圖6是適用本發明之一實施例的金屬外框中手機的電力接收方向和金屬外框的位置以及電力發送裝置的電力發送方向和金屬外框的位置的示意截面圖。

如圖所示，金屬外框被安裝在手機和電力傳送裝置中對無線充電發送部或接收部的主發送方向或主接收方向進行屏蔽的位置。其中，在通過本發明中的方法進行加工之前的金屬外框具有屏蔽功能，但是通過本發明中的方法進行加工之后的金屬外框在異物檢測功能中會被識別為絕緣體，因此不再具有如上所述的屏蔽功能。即，能夠通過形成穿孔的區域和沒有形成穿孔的區域同時傳遞電力。

圖7是適用本發明之另一實施例的手機用金屬外框及其表面放大圖，圖8是適用本發明之另一實施例的金屬外框表面所形成狹縫寬度以及狹縫間距離中最近距離的說明示意圖，圖9是適用本發明之另一實施例的狹縫間各種距離的說明示意圖，圖10是適用本發明之又一實施例的手機用金屬外框及其表面放大圖。

如圖所示，在適用本發明的另一實施例中還能夠通過在金屬外框形成狹縫而使其實現無線充電。關于集膚深度相關的理論，與在上述穿孔中適用的理論相同。但是，在適用本發明的另一實施例中導入了狹縫而非穿孔，上述狹縫能夠由連續的一個構成也能夠由斷續并相鄰的多個構成。

圖7至圖10所示的是連續的一個狹縫，由圓形或矩形的盤旋線構成。上述不間斷連接的盤旋線構成一條連續的狹縫，而如果中間有斷續則構成多條狹縫。但是當狹縫斷續時，斷開的兩條狹縫即為相鄰狹縫，而斷開點之間的距離即為相鄰狹縫之間的距離，此時代表最近距離的距離應小于集膚深度，或在大于集膚深度時應使可整體測定出的距離平均值應小于集膚深度。

此外，上述狹縫的寬度為亞nm至幾μm，采取與穿孔相同的激光加工方式。

從上述狹縫中的任意一點c到與上述狹縫相鄰的另一狹縫的任意一點b的距離中最近距離的平均值，應小于與上述金屬外框的金屬材質對應的集膚深度(skindepth)。圖8中的e1值代表最近距離，而e2、e3代表相對較遠的距離。其距離從大到小依次為e2、e3、e1。圖9中圖示了多個狹縫之間的最小寬度，例如所圖示的e4～e8的平均值應小于集膚深度。其中用于導出平均集膚深度的狹縫間最小值的數量，可能根據具體情況有很多個。

但是在對如上所述的狹縫間距離進行測定時，上述c和d如圖8所示，選擇各狹縫的外周面中位于相對較遠一側的外周面上的任意點g、g'為宜。

此外，上述狹縫采用與穿孔相同的激光加工方式。

當形成上述穿孔或狹縫的金屬外框使用鋁材質時，為了體現出豐富的表面設計圖案而能夠對其進行陽極氧化(anodizing)處理。陽極氧化是指在鋁的表面形成鋁氧化薄膜的處理，因為在其表面形成豐富的氣孔和纖維狀結構，因此便于各種顏色的染色并有利于表面設計圖案的形成。

在陽極氧化處理過程中所形成的氧化膜，也有可能在穿孔或狹縫內形成。但是因為穿孔和狹縫內的空間能夠被視為絕緣體，因此即使是同樣作為絕緣體的氧化薄膜層存在于穿孔或狹縫內部，也不會造成任何問題。即，不會成為對無線充電功能造成干擾的要素。但是，為了提高其工程效率，在完成穿孔或狹縫的形成工程之后再執行陽極氧化處理工程為宜。

在本發明中，對使用通過如上所述的方式進行穿孔和/或狹縫加工處理的金屬外框作為裝置的外殼進行組裝之后實施無線充電時所測定出的溫度進行了調查，并將其與使用沒有進行穿孔和/或狹縫加工的金屬外框作為外罩時所測定到的溫度進行了比較。

比較結果顯示，適用本發明的金屬外框在充電5分鐘之后的溫度約為55℃，但沒有形成穿孔和/或狹縫的金屬外框在充電不足3分鐘時的溫度就達到了70℃以上。

由此可以看出，適用本發明的金屬外框能夠充分適用于配備有無線充電系統的設備外觀外框。

上面結合實施例對本發明進行了詳細的說明，但本發明并不局限于上面所公開的實施例，能夠在不脫離本發明之技術思想的范圍內進行各種變形。因此，在本發明中所公開的實施例僅用于進行說明而非對本發明之技術思想的限定，本發明之技術思想的范圍并不限定于上面所公開的實施例。本發明的保護范圍應通過權利要求書做出解釋，包含在與其同等范圍內的所有技術思想均應被解釋為包含在本發明的權利要求范圍之內。