CN103871706B - 电磁屏手机及用于电磁屏手机的软磁材料片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电磁屏手机和用于电磁屏手机的软磁材料片。软磁材料片由铁硅铝磁粉制成，该铁硅铝磁粉中各成分的重量百分比如下：含硅量9.2％～9.8％、含铝量5.3％～5.9％、含碳量低于0.02％、含锰量低于0.8％、含硫量低于0.006％、含磷量低于0.01％、含氧量低于0.15％，余量为铁。该软磁材料片的厚度在0.9－1.5mm范围内。将本发明的软磁材料片应用到电磁屏手机中，可以解决现有技术中存在的软磁兼容问题，确保电磁屏不会对相邻的磁敏元件，例如电子指南针（即地磁传感器）等造成干扰，同时也保障了电磁屏的射频指标不会降低。另外，还解决了GSM干扰问题，确保电磁屏不受GSM辐射功率的影响，可以灵敏、准确地接收电磁笔的移动轨迹信号。

Description

电磁屏手机及用于电磁屏手机的软磁材料片

技术领域

本发明涉及移动终端技术领域，更具体地说，涉及一种电磁屏手机及用于电磁屏手机的软磁材料片。

背景技术

随着移动通信终端技术的不断发展，业内开发出各种智能手机，以适应不同应用或不同消费群体的需求。

例如,目前出现了一种具有电磁屏、可原笔迹输入的手机。与通常的电阻式和电容式触摸屏不同,使用具有电磁屏的手机要配合电磁笔来完成输入。电磁笔的核心电路是一个微功率的发射机，发射频率在400kHz附近。由一个LC振荡器构成振荡电路，书写时通过笔尖及其相连的电感铁芯的物理位移，改变电感量，最终改变LC振荡器频率。电磁屏的作用类似天线阵列，可以接收电磁笔的信号以及通过天线阵列确定电磁笔的物理位置。

在这种电磁屏手机中，由于电磁屏的存在会带来如下问题：首先是软磁兼容问题，电磁屏的存在会对手机内的磁敏元件，例如电子指南针(即地磁传感器)等造成干扰；其次是无线通信信号的干扰问题，电磁屏会受到无线通信信号(例如GSM、CDMA等)辐射功率的影响。

为了解决这些问题，需要在电磁屏天线和LCD加强钢板之间设置一层软磁材料，以确保电磁屏与手机内的其他部件或信号的相互影响可以限制在可接受的范围。

在电磁屏手机中，软磁材料层的作用如下：

1．电磁屏蔽作用，即将电磁屏与其他具有金属成份的部件隔离开，避免发生电涡流效应，同时避免对电子指南针造成干扰。电涡流效应会将电磁屏天线辐射出的能量全部变成热量，导致天线系统无法正常工作。

2．对GSM辐射的抑制作用。电磁屏融入到手机里面，必须要具有一定的GSM抗干扰能力，即避免GSM的强辐射对电磁屏的工作造成干扰。因此软磁材料必须对GSM波段的射频辐射具有一定的抑制能力。

目前，普通软磁材料尚无法满足手机电磁屏的特殊需求。一方面，由于普通软磁材料通常使用硅钢片，这种材料的相对磁导率u’很高，达到7000～10000,会对周边产生比较高的软磁干扰，尤其是电子指南针。电子指南针本质是高灵敏度的磁阻传感器，用于检测地球磁场，其最小分辨率为0.3uT。地球磁场非常微弱，平均约50～60uT，因此，指南针周边不能存在有强磁性材料。也就是说，要求软磁材料的相对磁导率u’尽量低。

由于地球磁场的磁力线从南极到北极穿越，是均匀分布的。指南针中的磁阻传感器依据和磁力线的夹角变化，区分方向。如果指南针旁边有个高磁导率的软磁材料。则意味着，这个区域的磁力线会选择通过这个软磁材料，结果在该材料的不同物理位置，会造成磁力线的变形，扭曲，甚至局部磁场强度急剧减小，使得传感器检测不到了磁场。因此，软磁材料的磁导率不能太高。

但是，从另外一方面讲，为了提高电磁屏系统的接收灵敏度，又要求软磁材料的相对磁导率u’越高越好，以改善电磁屏天线的Q值。

因此，如何解决这个矛盾，使电磁屏和指南针兼容，就变成必须要解决的问题了。

另外，由于普通软磁材料不具备辐射吸收能力，对于辐射基本上是全反射。因此，会造成更复杂的射频干扰。再有，由于手机的厚度是有要求的，因此，留给软磁材料的厚度空间一般不能超过1mm。因此，在这个前提下寻找替代硅钢片的软磁材料变得非常困难。

为此需要一种可以满足上述需求的用于手机电磁屏的新型软磁材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的软磁材料无法解决手机中电磁屏与电子指南针相互兼容的问题及抑制GSM射频辐射对电磁屏天线的干扰的问题，提供一种用于电磁屏手机的软磁材料片。

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的软磁材料无法解决手机中电磁屏与电子指南针相互兼容的问题及抑制GSM射频辐射对电磁屏天线的干扰的问题，提供一种用于电磁屏手机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于电磁屏手机的软磁材料片，其由铁硅铝磁粉制成，其中，所述铁硅铝磁粉的化学元素重量百分比如下：

含硅量9.2％～9.8％、含铝量5.3％～5.9％、含碳量低于0.02％、含锰量低于0.8％、含硫量低于0.006％、含磷量低于0.01％、含氧量低于0.15％，余量为铁。

在本发明所述的用于电磁屏手机的软磁材料片中，所述铁硅铝磁粉的平均粒度为40～110μｍ。

在本发明所述的用于电磁屏手机的软磁材料片中，所述软磁材料片的厚度在0.9～1.5mm范围内。

在本发明所述的用于电磁屏手机的软磁材料片中，所述软磁材料片的厚度为1±0.05mm。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：构造一种电磁屏手机，所述电磁屏手机的LCD显示屏至底壳之间依次设置有电磁屏、软磁材料片、LCD加强钢板和PCB板，其中，所述软磁材料片由铁硅铝磁粉制成，所述铁硅铝磁粉的化学元素重量百分比如下：

含硅量9.2％～9.8％、含铝量5.3％～5.9％、含碳量低于0.02％、含锰量低于0.8％、含硫量低于0.006％、含磷量低于0.01％、含氧量低于0.15％，余量为铁。

在本发明所述的电磁屏手机中，所述铁硅铝磁粉的平均粒度为40～110μｍ。

在本发明所述的电磁屏手机中，所述软磁材料片的厚度在0.9～1.5范围内。

在本发明所述的电磁屏手机中，所述软磁材料片的厚度为1±0.05mm。

在本发明所述的电磁屏手机中，所述手机的PCB板上设置有电子指南针。

实施本发明，具有以下有益效果：将本发明的软磁材料片应用到电磁屏手机中，可以解决现有技术中存在的软磁兼容问题，确保电磁屏不会对相邻的磁敏元件，例如电子指南针（即地磁传感器）等造成干扰，同时也保障了电磁屏的射频指标(发射功率和接收灵敏度等)不会降低。另外，还解决了GSM干扰问题，确保电磁屏不受GSM辐射功率的影响，可以灵敏、准确地接收电磁笔的移动轨迹信号。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是电磁屏手机的剖面结构示意图；

图2是根据本发明实施例的软磁材料的相对磁导率vs频率曲线示意图。

具体实施方式

如图1所示，在本发明的电磁屏手机中，从上至下依次设置有手机LCD屏幕2、电磁屏3、软磁材料层4、LCD加强钢板5、手机PCB板6、电子指南针7、手机电池8和底壳（图中未示出）。电磁笔1在LCD屏幕2上书写时产生的位移信号可被电磁屏3接收。

在本发明的技术方案中，电磁屏手机中的软磁材料层是通过采用一种由铁硅铝磁粉制成的软磁材料片来实施的。其中，该铁硅铝磁粉的成分及平均粒度如表1所示、典型磁电性能如表2所示。

表1：

注：Bal.（balance的缩写）表示余量。

从表1可知，制造本发明软磁材料片所使用的铁硅铝磁粉是以铁元素为主。其中，含硅量9.2％～9.8％，含铝量5.3％～5.9％，含碳量低于0.02％，含锰量低于0.8％，含硫量低于0.006％、含磷量低于0.01％、含氧量低于0.15％，其余为铁。

需要说明的是，C、Mn、S、P和O是铁硅铝磁粉中的杂质，含量越少越好，理想情况为零，但在实际制造过程中是无法根除的。

表2：

软磁材料	相对磁导率	饱和磁感	功耗（mw/cm3）
				FeSiAl	115	>=100000	<400

本发明用于电磁屏手机的软磁材料片的相对磁导率u’在400KHz频率下为115左右。如图2中的曲线A003。采用该材料，指南针的最大误差可控制在+/-5度的范围内，符合使用标准。同时能满足手机电磁屏的接收灵敏度。另外该材料对GSM频段具有比较大的衰减能力，可以大大提升电磁屏的抗干扰能力。

本发明的软磁材料片的厚度可以在0.9～1.5mm范围内，其下限取决于电磁屏蔽性能的最低要求，上限取决于手机内部空间的限制。在一实施例中，软磁材料片的厚度优选为1±0.05mm。

图2为软磁材料的相对磁导率与频率的关系曲线图。从图中可以看出，在电磁笔的工作频率，即400KHz左右，材料的特性以相对磁导率u’为主，在4MHz以下频段相对磁导率u’几乎无衰减。而在GSM频段，则以衰减为主，即u"起主要作用，符合电磁屏频率特性的基本设计要求。

经过试验得知，只有对应于本发明的软磁材料片的磁导率性能曲线A003符合电磁屏手机的要求，其他成分的软磁材料的磁导率性能曲线A001、A002和A004或者不满足射频指标或者对指南针的影响更大。

表3和表4所列数据是分别根据本发明实施例的软磁材料片的原材料铁硅铝磁粉的成分（重量百分比）和对应的软磁材料片的磁电性能参数。

表3：

注：Bal.（balance的缩写）表示余量。

表4：

本发明解决了电磁屏在手机应用中的一个关键问题，即电磁兼容问题。通过选择合适的软磁材料，即满足电磁屏的射频参数，又不至于对电子指南针等磁敏元件造成干扰。同时大大提升了电磁屏抗GSM干扰的能力，一举三得。实施本发明的技术方案使电磁屏可以顺利应用在智能手机中，丰富了手机的功能，提高了手机的技术附加值。

本发明中使用的软磁材料，在确保电磁屏正常工作的前提下，对GSM、CDMA干扰信号有较大的衰减。另外，由于DCS（1800、1900MHZ）的功率本来就比GSM小，且频率更高，因此，相对干扰更小。并且软磁材料同样对DCS有衰减。因此本发明用于电磁屏手机的软磁材料片除了适用于850/900MHz波段的GSM手机外，还适用于CDMA手机。

Claims (9)

1.一种软磁材料片在电磁屏手机中的应用，其中电磁屏用作天线阵列以接收电磁笔的信号，其特征在于，

所述软磁材料片由铁硅铝磁粉制成，其中，所述铁硅铝磁粉中各成分的重量百分比如下：含硅量9.2％～9.8％、含铝量5.3％～5.9％、含碳量低于0.02％、含锰量低于0.8％、含硫量低于0.006％、含磷量低于0.01％、含氧量低于0.15％，余量为铁；且

所述软磁材料片的相对磁导率u’在400KHz频率下为115或114,所述软磁材料片置于手机的电磁屏与PCB板之间，使得电磁屏与磁敏元件相互兼容、并抑制射频辐射对电磁屏天线的干扰。

2.根据权利要求1所述的软磁材料片在电磁屏手机中的应用，其特征在于，所述铁硅铝磁粉的平均粒度为40～110μm。

3.根据权利要求1或2所述的软磁材料片在电磁屏手机中的应用，其特征在于，所述软磁材料片的厚度在0.9～1.5mm范围内。

4.根据权利要求3所述的软磁材料片在电磁屏手机中的应用，其特征在于，所述软磁材料片的厚度为1±0.05mm。

5.一种电磁屏手机，其特征在于，所述电磁屏手机的LCD显示屏至底壳之间依次设置有用于接收电磁笔的信号的电磁屏、用于电磁兼容及抑制射频辐射的软磁材料片、LCD加强钢板和PCB板，其中，

所述软磁材料片由铁硅铝磁粉制成，所述铁硅铝磁粉的化学元素重量百分比如下：含硅量9.2％～9.8％、含铝量5.3％～5.9％、含碳量低于0.02％、含锰量低于0.8％、含硫量低于0.006％、含磷量低于0.01％、含氧量低于0.15％，余量为铁；且

所述软磁材料片的相对磁导率u’在400KHz频率下为115或114,使得电磁屏与磁敏元件相互兼容、并抑制射频辐射对电磁屏天线的干扰。

6.根据权利要求5所述的电磁屏手机，其特征在于，所述铁硅铝磁粉的平均粒度为40～110μm。

7.根据权利要求5所述的电磁屏手机，其特征在于，所述软磁材料片的厚度在0.9～1.5范围内。

8.根据权利要求7所述的电磁屏手机，其特征在于，所述软磁材料片的厚度为1±0.05mm。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的电磁屏手机，其特征在于，所述手机的PCB板上设置有电子指南针。