CN107079610A - 复合磁片及包括该复合磁片的无线充电模块 - Google Patents

复合磁片及包括该复合磁片的无线充电模块 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种能够提高可靠性的电磁屏蔽片。具体地，本发明提供了一种用于电磁屏蔽的复合磁片，其结构为使得具有低表面粗糙度的独立的软磁片层叠在具有层叠结构的软磁片的最外表面上，从而实现具有不同的表面粗糙度或孔隙率特性的层叠复合片；结果，可以在保持电磁屏蔽效率的同时，显著提高在诸如盐水的外部有害环境中的可靠性。

Description

复合磁片及包括该复合磁片的无线充电模块
技术领域
本发明涉及一种可靠性得到改善的电磁屏蔽片。
背景技术
进行用于无线电力传输的电磁屏蔽片的最新研制主要是为了实现高效率和薄型化的目的而进行的。换句话说，在用于无线电力传输的信息技术(IT)组件模块中使用磁性材料，并且由于使用这种磁性材料，一直在进行增强传输效率(即，无线电力传递效率)的功能和性能的努力，以除了仅依靠线圈设计的惯例外由于使用这种磁性材料而通过使用电磁屏蔽材料(即，磁性物质)来减少电磁能量损失。
就用磁性物质构造的屏蔽材料而言，需要能够满足无线电力传输功能的屏蔽材料，并且由于用于无线电力传输的标准方法的多样化，这种屏蔽材料在兼容性(compatibility)方面具有限制。这些用于无线电力传输的标准方法的典型实例包括无线充电联盟(Wireless Power Consortium，WPC)方法、无线电力联盟(Alliance forWireless Power，A4WP)和电力事业联盟(PMA)方法，而且这些标准方法在技术上分为磁感应方法和磁共振方法。
用典型的适用(applicable)磁性材料实现的薄膜型金属合金作为这种屏蔽材料正引起关注，但是通过这种薄膜型金属合金实现的过高的磁导率不利地影响与电磁线圈的阻抗匹配，因此需要调节其磁导率。
具体地，当在薄膜型金属合金上进行诸如裂纹处理(cracking process)的处理以调节这磁导率时，在薄膜型金属合金本身上产生毛边或碎片，从而发生其表面或外观的损坏，从而引起由于盐水等渗入而导致在外部有害的环境中可靠性显著降低的问题。
发明内容
技术问题
提供本发明的实施例是为了解决上述问题，具体地，根据本发明的实施例，实现了具有不同表面粗糙度或不同孔隙率(porosity)的特性的堆叠结构的复合片，由此提供一种用于电磁屏蔽的复合磁片，其具有在保持电磁屏蔽效率的同时在诸如盐水等的外部有害环境中能够显著增强可靠性的结构。
技术方案
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种复合磁片，所述复合磁片包括具有两个或更多个单元磁片(magnetic sheet)的堆叠结构的第一磁片部分，以及堆叠在所述第一磁片部分的最外表面上的包括第二磁片的第二磁片部分，其中，基于相同的体积，所述两个或更多个单元磁片中的每个的孔隙率大于所述第二磁片的孔隙率。
有益效果
根据本发明的实施例，具有低表面粗糙度的独立的软磁片堆叠在具有堆叠结构的软磁片的最外表面上，因此，可以实现具有不同表面粗糙度特性或不同孔隙率特性的具有堆叠结构的复合片，使得有提供一种具有在保持电磁屏蔽效率的同时在诸如盐水等的外部有害环境中能够显著增强可靠性的结构的用于电磁屏蔽的复合磁片的效果。
此外，根据本发明的实施例，还具有提供一种能够与各种无线电力传输方法的标准兼容的磁片以及在需要永磁体的电力传输方法中在最小化永磁体的影响的同时实现高电力传输效率的效果。
附图说明
图1是根据本发明的复合磁片的概念图；
图2是包括根据本发明的实施例的复合磁片的无线充电模块的构造的概念图；
图3和图4示出了通过测量实施了使用根据本发明的实施例的复合磁片的无线充电模块的Tx-A11型发送器(transmitter)和Tx-A1型发送器的传输效率而制得的图表以及Tx-A11型发送器和Tx-A1型发送器之间的比较实验表格；
图5是示出了在“单元磁片部分的上部和下部处均已经实施了裂纹结构(crackedstructure)(即，上部和下部均有裂纹)”的结构中的盐水渗透性(salt waterpermeability)的实验结果的图；
图6是示出了在“仅在第一磁片部分的单元磁片部分的上部实施具有非裂纹(non-cracked)结构的第二磁片(即，上部没有裂纹)”的结构中盐水渗透性的实验结果的图像。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述根据本发明的构造和操作。在参考附图的描述中，相同的附图标记表示相同的组件，而与附图标记无关，并且将省略其重复的描述。尽管术语“第一”、“第二”等可以在本文中用于描述各种组件，但是这些组件不受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个组件与另一个组件的目的。
在下文中，将通过对附图和实施例的描述来揭示实施例。在实施例的描述中，当将每个层(或膜)、区域、图案或结构描述为形成为在基板“上”或“下”时，术语“上”和“下”应该解释为“直接在基板上”或“直接在基板下”包括每个层(或膜)、区域、焊盘、图案或结构，或“通过在其间插入另一层(间接地)”而将每个层(或膜)、区域、焊盘、图案或结构连接至基板。在附图中，为了描述的方便或清楚的目的，每层的厚度或尺寸被夸大，省略或示意性地示出。此外，每个组件的尺寸不能完全反映其实际尺寸。以下，参照附图对实施例进行说明。
图1是示出根据本发明的实施例的复合磁片的横截面的概念图。
参考附图，根据本发明的实施例的复合磁片A可以被配置为包括具有两个或更多个单元磁片110和120的堆叠结构的第一磁片部分100和堆叠在第一磁片部分的最外表面上的包括第二磁片的第二磁片部分200。在这种情况下，每个单元磁片的表面粗糙度可以被实施为与第二磁片的表面粗糙度不同。
具体地，在本发明的实施例中，当假定孔隙率是基于在单元磁片110和120内部的总体积时，该孔隙率可以形成为大于包含在第二磁片200的总体积中的孔隙率。在这种情况下，孔隙率由孔与相同体积的比值定义。为此，可以通过经由裂纹处理在每个单元磁片110和120的表面上引起破裂(fracture)，或通过在单元磁体110和120中的每个的内部处施加形成孔(pore)的物理刺激物(physical stimulus)来增加孔的比率。例如，当在表面上进行裂纹处理时，表面粗糙度变高并且内部孔隙率增加。此外，在与上述裂纹处理相关联的孔隙率增加的单元磁片的情况下，磁导率降低，并且建立了随着磁导率降低传输效率增加的关系。
作为一个示例，如图所示，单元磁片110和120配置为两片堆叠结构，但是可以堆叠两个或更多个单元磁片，在这种情况下，物理压力可以通过裂纹处理或瑕疵处理(brakingprocess)施加到的两个或更多个单元磁片中的任意一个或多个片以使堆叠结构变形。裂纹处理是能够通过向片施加压力或向表面施加恒定的破碎力以破坏片的内部结构来实现表面图案化(surface patterning)的工艺，并且裂纹处理提供片结构(sheet structure)(在下文中，被称为“裂纹结构(cracked structure)”)，其中裂纹结构被包含在片的表面或内部，使得可以降低磁导率并且可以进一步增加传输效率。
在这种情况下，复合磁片A可以被实施为包括下述结构(以下称为“非裂纹结构”)：未经历裂纹处理、瑕疵处理等的软磁片层堆叠在多个单元磁片的堆叠结构的最上部的表面或最下部的表面上，或者在最上部的表面和最下部的表面两者上。
具有这种非裂纹结构的最外磁片层的堆叠结构可以解决在随后的工艺中由于裂纹结构而产生盐水渗透的问题，其中，所述裂纹结构有必要被设置以在多个软磁片的堆叠结构中调节磁导率，并且具有这种非裂纹结构的最外磁片层的堆叠结构还可以解决裂纹结构暴露于磁片的外表面并因此在随后的连接过程中被保护膜等损坏的问题。
具体地，根据本发明的实施例的具有裂纹结构的单元磁片实施为具有与为非裂纹结构的磁片的磁导率不同的磁导率。更具体地，该单元磁片具有磁导率相对低于具有非裂纹结构的磁片的磁导率的特性，并且具有裂纹结构的单元磁片的内部的孔隙率表现出孔隙率相对高于具有非裂纹结构的磁片的孔隙率的特性。因此，在本发明的实施例中，单元磁片的孔隙率被实施为高于第二磁片的孔隙率，使得在这一点上，该单元磁片被实施为具有该单元磁片的磁导率低于第二磁片的磁导率的特性。
在图1的结构中，如图1所示，构成第一磁片部分的多个单元磁片中的至少一个可以被优选实施为具有裂纹结构，因此多个单元磁片中的每个可具有不同的表面粗糙度和不同的孔隙率，并且可以用不同的材料来实施。当然，可以实施具有下述结构的由相同材料构成的多个单元磁片的堆叠结构：在所述结构中，所述多个单元磁片中的每个具有不同的表面粗糙度和不同的孔隙率。
在这种情况下，本发明的实施例中的单元磁片的厚度优选满足在18μm至200μm的范围，并且就能够维持电磁屏蔽特性并防止盐水渗透的效果的效率水平(level ofefficiency)而言，优选将单元磁片的数量实施为在2层至30层的范围内，以满足根据本发明的磁片的厚度的范围。
此外，根据本发明实施例的单元磁片或第二磁片可以由选自Fe、Ni、Co、Mo、Si、Al和B中的一种元素或两种以上的元素组合构成的金属合金类磁性粉末、聚合物复合材料或金属合金类磁性带(magnetic ribbon)制得。在本发明中，“带”统指非常薄的“条(band)”、“串”或“链”形式的非晶或结晶金属合金。
此外，本发明中限定的“带”主要是金属合金，但是由于外观形状，术语“带”可以单独使用，可以使用Fe(Co)-Si-B作为带的主要材料，并且可以通过添加包括Nb、Cu、Ni等的添加剂而以各种组合物制造带。在广义上，纤维、乙烯基(vinyl)、塑料、金属、合金等可以用作适用材料，但是在日常生活中，为了结合(binding)或装饰物体的目的，可以主要制造和广泛使用纤维形式或乙烯基形式。
或者，根据本发明的实施例的单元磁片或第二磁片可以由选自Fe、Ni、Mn、Zn、Co、Cu、Ca和O中的两种以上的元素的组合构成的铁氧体粉末、聚合物复合材料，或铁氧体类烧结材料制得，并且可以以片结构的形式实施。例如，根据本发明的磁片可以由Fe-Si-B和MnZn类铁氧体构成。
在这种情况下，根据本发明的实施例的单元磁片中包含的孔隙率可以满足基于单个单元磁片的总体积的0.5％至3％的范围，更优选地可以设置在1％至2％的范围内。在上述范围内，可以使传输效率最大化，可以提供对盐水的耐受性，并且可以根据是否存在永磁体来确保使用的通用性。
图2是示意性地示出包括根据本发明的上述实施例的复合磁片的结构的无线充电模块的构造的概念图。
换句话说，如上所述，根据本发明的复合磁片A可以包括具有裂纹结构的第一磁片部分100和形成在第一磁片部分100的最外表面处的具有非裂纹结构的第二磁片部分200，并且如图所示，无线充电模块可以被实施为下述结构：在所述结构中，用于无线充电或近场通信(NFC)的线圈部分(coil part)300布置在第一磁片部分上。在这种情况下，在根据本发明的复合磁片A与线圈部分300之间可以另外包括绝缘构件。根据使用实施例的一个方面，绝缘构件可以如图2所示布置，并且无线充电模块可以实施有保护构件320或粘合构件330。
作为一个示例，根据本发明的复合磁片A的表面处可以另外包括一个或多个保护构件310和320，并且可以另外包括包含用于将线圈部分300粘合至复合磁片A的粘合膜等的粘合构件330。
图3和图4示出了通过测量实施了使用根据本发明的实施例的复合磁片的无线充电模块的Tx-A11型发送器(transmitter)和Tx-A1型发送器的传输效率而制得的图表以及Tx-A11型发送器和Tx-A1型发送器之间的比较实验表格。[Tx-A1(永磁体安装型发送器的典型标准(typical standard of a permanent magnet mounted type transmitter))和Tx-A11(无永磁体的发送器的典型标准(typical standard of a transmitter without apermanent magnet))]
将Tx-A1型发送器和Tx-A11型发送器中的各自的结构中的复合磁片的比较组分为下述结构：在图1的结构中的第一磁片部分的单元磁片的上部和下部实施具有非裂纹结构的磁片层的结构(即，在上部和下部具有非裂纹结构)；仅在第一磁片部分的单元磁片的上部实施具有非裂纹(non-cracked)结构的第二磁片的结构(即，在上部具有非裂纹结构)；以及在单元磁片的上部和下部均实施裂纹结构的结构(即，上部和下部均具有裂纹结构)，然后在Tx-A1型发送器和Tx-A11型发送器的每个中的上述结构之间比较传输效率。
如图所示，“在单元磁片的上下两部均实施裂纹结构(即，上部和下部均有裂纹)”的结构的传输效率在Tx-A11型发送器和Tx-A1型发送器两者中是最高的，以及“仅在第一磁片部分的单元磁片的上部实施具有非裂纹结构的第二磁片(即，上部没有裂纹)”的结构的传输效率在Tx-A1型发送器和Tx-A11型发送器两者中也被测量为高达66.3％和69.9％。另一方面，在第一磁片部分的单元磁片的上部和下部均实施具有非裂纹结构的磁片层的结构(即，上部和下部均没有裂纹)中的传输效率被测定为很低。
具体地说，在“单元磁片的上部和下部实施裂纹结构(即，上部和下部均有裂纹)”的结构中，以及在“仅在第一磁片部分的单元磁片的上部实施具有非裂纹结构的第二磁片(即，上部没有裂纹)”的结构中，当基于总体积，第一磁片部分的体积超过复合磁片的总体积的80％时，传输效率显著降低。因此，在根据本发明的实施例的复合磁片中，基于总体积，第一磁片部分的体积优选形成为小于或等于复合磁片的总体积(entire volume)的80％。也就是说，当基于复合磁片的总体积，第一磁片部分的体积在70％至80％的范围内时，传输效率可能更高，特别是当第一磁片部分的体积占74％至77％的范围时，可以最大限度地实现传输效率，同时也确保抵抗腐蚀的强性能。
此外，在两个或更多个单元磁片的堆叠结构中，当与复合磁片的总体积相比时，在堆叠的层间存在的气隙的体积可以设置为在1％至5％的范围内，特别是当气隙形成具有为2％至3％的范围内的体积时，就传输效率而言可以确保的稳定的性能。
就传输效率的性能而言，当与复合磁片的总体积相比时，包括在复合磁片中层间的粘合层等的绝缘层的整体占有率可优选落入16％至25％的范围内，具体地，落入19％至22％的范围内。
参考图5和图6，从参照图3和图4描述的实施例中，图5是在单元磁片的上部和下部两者处均实施裂纹结构(即，上部和下部均有裂纹)的结构中的盐水渗透性的实验结果的图像，图5b是在仅在第一磁片部分的单元磁片的上部实施具有非裂纹结构的第二磁片(即，上部没有裂纹)的结构中的盐水渗透性的实验结果的图像。
如图5所示，可以看出，在单元磁片的上部和下部均实施裂纹结构(即，上部和下部均有裂纹)的结构中，传输效率明显更高，而在该结构中腐蚀特性显著劣化，从而发生腐蚀。
另一方面，从图6可以看出，仅在第一磁片部分的单元磁片的上部实施具有非裂纹结构的第二磁片(即，上部没有裂纹)的结构(与本发明的实施例相同)可以实现具有高传输效率，以及强耐盐水渗透性或强耐腐蚀性，从而提供可靠的质量。
如上所述，根据本发明，具有低表面粗糙度和非裂纹结构的独立(independent)软磁片堆叠在具有堆叠结构的软磁片的最外表面上，因此可以实施具有不同的表面粗糙度或不同的孔隙率和堆叠结构的复合片，使得可以在保持电磁屏蔽效率的同时在诸如盐水等的外部有害环境中实现能够显著提高可靠性的特性。
在上述的本发明的详细描述中，已经描述了具体实施例。然而，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种修改。因此，本发明的技术精神并不限于这里描述的实施例，并且应该由所附权利要求以及这些权利授权的等同物来确定。

Claims (15)

1.一种复合磁片，包括：
第一磁片部分，所述第一磁片部分具有两个或更多个单元磁片的堆叠结构；以及
第二磁片部分，所述第二磁片部分包括第二磁片，所述第二磁片部分堆叠在所述第一磁片部分的最外表面上，
其中，所述两个或更多个单元磁片中的每个的表面粗糙度与所述第二磁片的表面粗糙度不同。
2.根据权利要求1所述的复合磁片，其中，所述两个或更多个单元磁片中的每个的表面粗糙度大于所述第二磁片的表面粗糙度。
3.根据权利要求2所述的复合磁片，其中，所述两个或更多个单元磁片中的每个的磁导率与所述第二磁片的磁导率不同。
4.根据权利要求3所述的复合磁片，其中，所述两个或更多个单元磁片中的每个的磁导率低于所述第二磁片的磁导率。
5.根据权利要求4所述的复合磁片，其中，基于总体积，所述第一磁片部分的体积在所述复合磁片的总体积的70％至80％的范围内。
6.根据权利要求4所述的复合磁片，其中，基于相同的体积，所述第一磁片部分包括具有不同孔隙率的一个或多个单元磁片。
7.根据权利要求6所述的复合磁片，其中，所述一个或多个单元磁片中的每个的孔隙率高于第一磁片的孔隙率。
8.根据权利要求4所述的复合磁片，其中，所述第一磁片部分包括由不同材料制成且堆叠的两个或更多个单元磁片。
9.根据权利要求8所述的复合磁片，其中，所述两个或更多个单元磁片中的至少一个和所述第二磁片由相同的材料构成。
10.根据权利要求4所述的复合磁片，其中，所述两个或更多个单元磁片中的每个或所述第二磁片包括金属合金类磁性粉末和聚合物复合材料，所述金属合金类磁性粉末由选自Fe、Ni、Co、Mo、Si、Al和B中的一种元素或者两种或更多种元素的组合构成。
11.根据权利要求4所述的复合磁片，其中，所述两个或更多个单元磁片中的每个或所述第二磁片包括铁氧体粉末和聚合物复合材料，所述铁氧体粉末由选自Fe、Ni、Mn、Zn、Co、Cu和Ca中的两种或更多种元素的组合构成。
12.根据权利要求4所述的复合磁片，其中，所述两个或更多个单元磁片中的每个或所述第二磁片包括由选自Fe、Ni、Mn、Zn、Co、Cu和Ca中的两种或更多种元素的组合构成的铁氧体类烧结材料。
13.一种无线充电模块，包括：
第一磁片部分，所述第一磁片部分具有两个或更多个单元磁片的堆叠结构；以及
第二磁片，所述第二磁片堆叠在所述第一磁片部分的最外表面上，
其中，所述无线充电模块还包括：
复合磁片，所述复合磁片设置有第二磁片部分，其中，所述两个或更多个单元磁片中的每个的表面粗糙度与所述第二磁片的表面粗糙度不同；以及
线圈部分，所述线圈部分布置在所述复合磁片上。
14.根据权利要求13所述的复合磁片，其中，所述线圈部分布置在所述复合磁片的最外表面中的与上面布置有所述第二磁片的表面相对的表面上。
15.根据权利要求12所述的复合磁片，其中，还包括在所述复合磁片与所述线圈部分之间的绝缘层。
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