CN107393677B - 磁性片及无线充电模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁性片及无线充电模块。在本发明的一实施形态中提供一种磁性片，其包含由金属条带构成的一个以上的磁性层，其中，所述磁性层包括吸引子区域以及形成于所述吸引子区域周围的屏蔽区域，而且所述吸引子区域和所述屏蔽区域分别包含因金属条带的破碎而形成的裂纹部，而两者的破碎程度彼此不同。

Description

磁性片及无线充电模块

技术领域

本发明涉及一种磁性片及无线充电模块。

背景技术

近期的移动便携式装置采用着无线充电(WPC)功能、近场通信(NFC)功能、电子支付(MST)功能等。无线充电(WPC)功能、近场通信(NFC)功能、电子支付(MST)功能在工作频率、数据传输率、传输的功率等方面存在着差异。

这些无线电力传输装置采用着用于执行电磁波的屏蔽和集束等功能的磁性片，例如，在无线充电装置中，在接收部线圈和电池之间布置磁性片。磁性片具有如下的功能：屏蔽从接收部线圈产生的磁场到达电池，并将从无线电力传输装置产生的电磁波有效地传输到无线电力接收装置。

另外，无线充电方式可以根据检测无线电力接收模块对无线电力发送模块的接近的方式而被分类为电源事物联盟(Power Matters Alliance：PMA)方式和Qi方式。所述PMA无线充电方式利用永磁铁和霍尔传感器而感测无线电力接收模块的接近，并据此而控制无线电力发送模块的操作的方式，通常，接收模块中设置有由磁性体构成的吸引子(attractor)。

对这种吸引子而言，由于其独立于电磁波屏蔽片而被提供，所以对无线充电模块(例如，移动电话)的纤薄化、薄型化趋势带来不利的影响。

发明内容

本发明的一目的在于，提供一种如下的磁性片及配备此的电子设备：将吸引子区域和屏蔽区域形成为一体而有利于实现纤薄化，进而，提高了制造工艺的效率。

作为用于解决上述的课题的方法，本发明提供一种磁性片，其包含由金属条带构成的一个以上的磁性层，其中，所述磁性层包括吸引子区域以及形成于所述吸引子区域周围的屏蔽区域，所述吸引子区域和所述屏蔽区域分别包含因金属条带的破碎而形成的裂纹部，而两者的破碎程度彼此不同。

在一例中，所述吸引子区域可以形成于所述磁性片的中央部，而且所述屏蔽区域形成于所述磁性片的外廓。

在一例中，所述屏蔽区域可以以包围所述吸引子区域的方式形成。

在一例中，从上部观察的所述吸引子区域可以是圆形，而且所述磁性片是矩形。

在一例中，所述吸引子区域的裂纹部和所述屏蔽区域的裂纹部可以无规则地形成。

在一例中，所述吸引子区域的裂纹部和所述屏蔽区域的裂纹部可以有规则地形成。

在一例中，所述吸引子区域和所述屏蔽区域的透磁率可以彼此不同。

在一例中，所述屏蔽区域的透磁率可以为500～700。

在一例中，所述吸引子区域的透磁率可以为600以上。

在一例中，所述磁性层可以被配备多个而沿着厚度方向层叠。

在一例中，还可以包括：散热层，贴附于所述磁性层的一面。

另外，本发明的另一实施形态提供一种无线充电模块，包括：线圈部，具有线圈图案；以及磁性片，布置于所述线圈部上，包含由金属条带构成的一个以上的磁性层，其中，所述磁性层包括吸引子区域以及形成于所述吸引子区域周围的屏蔽区域，所述吸引子区域和所述屏蔽区域分别包含因金属条带的破碎而形成的裂纹部，而两者的破碎程度彼此不同，而且所述屏蔽区域布置在与所述线圈图案对应的位置。

在一例中，所述吸引子区域可以布置在对应于所述线圈部中的没有形成所述线圈图案的区域的位置。

在一例中，所述吸引子区域可以位于与所述线圈图案不同的高度。

在一例中，所述吸引子区域可形成于所述磁性片的中央部，而且所述屏蔽区域可形成于所述磁性片的外廓。

在一例中，所述屏蔽区域可以以包围所述吸引子区域的方式形成。

对在本发明的一实施形态中提出的磁性片的情况而言，该磁性片是一种配备吸引子区域、同时具有较薄的厚度的薄型片，因此，该磁性片还有利于实现利用它的无线充电模块的纤薄化。

附图说明

图1是普通无线充电系统的外观立体图。

图2是将图1的主要内部构成分解示出的剖面图。

图3以及图4是示意性地示出根据本发明的一实施形态的磁性片的剖面图。

图5示出根据图3的实施形态的变形的一例的磁性片。

图6以及图7示出根据本发明的另一实施例的磁性片。

符号说明

10：无线电力传输装置 11：发送部线圈

20：无线电力接收装置 21：接收部线圈(线圈部)

22：电池 30：电子设备

31：线圈图案 32：线圈基板

100、100'、200、300：磁性片

110、210、310：屏蔽区域

120、220、320：吸引子区域

330：粘接层 340：保护层

具体实施方式

以下，参照具体实施形态和附图对本发明的优选实施形态进行说明。然而，本发明的实施形态可以变形为多种不同的形态，本发明的范围并不局限于在下文中说明的实施形态。此外，提供本发明的实施形态的目的在于对在本发明所属的技术领域中具有平均知识的人更为完整地说明本发明。因此，附图中的要素的形状以及大小等可能为了明确的说明而被夸张，并且附图中的利用相同的标号表示的要素为同一要素。

而且，在附图中，为了明确地说明本发明而省去了与说明无关的部分，并且为了明确地表示多个层以及区域而将厚度放大并示出，而且同一个思想范围内的功能相同的构成要素将使用相同的参照标号而说明。进而，贯穿整个说明书，当描述为某一个部分“包括(包含)”某种构成要素时，其意味着在没有特别的相反记载的情况下，该部分并不排除其他构成要素，而是可以进一步包括(包含)其他构成要素。

图1是示意性地示出普通无线充电系统的外观立体图；图2是将图1的主要内部构成分解示出的剖面图。

参照图1及图2，一般的无线充电系统可以由无线电力传输装置10和无线电力接收装置20来构成，其中，无线电力接收装置20可以被包含在移动电话、笔记本电脑、平板电脑(PC)等电子设备30。

若观察无线电力传输装置10的内部，则由于在基板12上形成有发送部线圈11，所以如果交流电压被施加到无线电力传输装置10，则在其周围形成磁场。据此，内置于无线电力接收装置20的接收部线圈21可以借助由发送部线圈11的感应电动势而对电池22进行充电。

电池22可以是可进行充电和放电的镍氢电池或者锂离子电池，但是并没有特别的限制。此外，电池22可以以独立于无线电力接收装置20的形式构成，从而体现为可装卸于无线电力接收装置20的形态，或者还可以体现为电池22和无线电力接收装置20构成为一体的一体型。

发送部线圈11和接收部线圈21电磁耦合，其可以通过将铜等金属导线卷绕而形成。在此情况下，卷绕形状可以是圆形、椭圆形、四边形、菱形等，其整体的大小或匝数等可以通过根据所要求的特性而适当地控制的方式设定。

在接收部线圈21和电池22之间布置有磁性片100，而且磁性片100可位于接收部线圈21和电池22之间而集束磁通，从而能够使磁通被有效地接收到线圈21侧。与此同时，磁性片100执行屏蔽磁通中的至少一部分达到电池22的功能。

这种磁性片100可与线圈部结合而被应用于上述的无线充电装置的接收部等。此外，除了无线充电装置以外，所述线圈部还可以被用于磁性安全传输(MST)、近场无线通信(NFC)等。此外，除了无线充电装置的接收部以外，磁性片100还可以被采用到发送部，而且在下文中，将发送部线圈和接收部线圈统称为线圈部。以下，对磁性片100进行更为详细的说明。

图3及图4是示意性地示出根据本发明的一实施形态的磁性片的剖面图，其分别对应于平面图以及剖面图。在此，图4表示无线充电模块中的磁性片布置于线圈部的形态。此外，图5是示意性地示出根据图3的实施形态的变形的一例的磁性片的图。

如在图3中示出的形态，磁性片100包含由金属条带(ribbon)构成的一个以上的磁性层，而在本实施例中，对由一个磁性层构成的情形进行说明。构成磁性片100的磁性层包含屏蔽区域110和吸引子区域120，在此情况下，屏蔽区域110形成于吸引子区域120的周围。而且，屏蔽区域110和吸引子区域120分别包含由于金属条带的破碎而形成的裂缝(crack)部C1、C2，然而破碎程度彼此不同。根据金属条带的不同破碎程度而产生透磁率的差异，而且屏蔽区域110和吸引子区域120分别以执行所要求执行的功能(分别为电磁波屏蔽功能和吸引功能)的方式被设定透磁率，对此，将在下文中进行更为详细的描述。

如上所述，构成磁性片100的磁性层可以使用由非晶质合金或纳米结晶合金等构成的薄板的金属条带。在此情况下，作为非晶质合金可以使用Fe系或者Co系磁性合金。Fe系磁性合金可以使用包含Si的物质(例如，Fe-Si-B合金)，而且虽然随着Fe等金属的含量越高，其饱和磁通密度也越高，但是如果Fe元素的含量过多，则难以形成非晶质，因此，Fe的含量可以是70-90原子％，而且在非晶质形成可能性侧面上，Si及B之和最适合在10-30原子％范围内。为了防止腐蚀，可以在上述的基本组成中添加Cr、Co等耐腐蚀性元素，其添加量在20原子％以内，而且为了赋予其他的特性，还可以根据需求而添加少量的其他金属元素。

另外，在利用纳米结晶合金的情况下，例如，可以使用Fe系纳米结晶磁性合金。作为Fe系纳米结晶合金，可以使用Fe-Si-B-Cu-Nb合金。

如在图3及图4中示出的形态，吸引子区域120可以形成于磁性片100的中央部，而且屏蔽区域110可以形成于磁性片100的外廓。更为具体地，屏蔽区域110可以以包围吸引子区域120的方式形成。作为这种形态的一例，若参照图3，则从上部观察到的吸引子区域120可以为圆形，而且磁性片100可以为矩形。这种形态用于使吸引子区域120布置成与发送模块的永磁铁对齐的形态的形态，如果发送模块的形态被改变，则可以与此对应地改变屏蔽区域110和吸引子区域120的形态。

对金属条带而言，其相比于铁氧体等其他磁性物质而具有更高的透磁率，而且在本实施形态中，通过在金属条带形成裂纹部而使其具有适合被用于无线充电模块的透磁率。进而，通过将金属条带分为屏蔽区域110和吸引子区域120而使其具有彼此不同的破碎形态，而使一个磁性片100能够执行多个功能。据此，虽然在现有技术中将磁性片层叠多层而需要形成独立的吸引子，但是在本实施形态中，可以在磁性片100一体地形成吸引子区域120，而可以解决由于吸引子的存在而增加厚度的问题。此外，由于可以将独立地制造吸引子、并将其贴附在磁性片等工序省略，因此可以显著地提高工艺的效率。

如上所述，为了能够在一个单磁性片100执行彼此不同的功能，在屏蔽区域110和吸引子区域120形成有裂纹部C1、C2，而且裂纹部C1和裂纹部C2的破碎程度彼此不同。据此，屏蔽区域110和吸引子区域120的透磁率特性可与它们各自的功能对应而变得彼此不同。

具体而言，如图3所示，吸引子区域120的破损程度可以比屏蔽区域110的破损程度更高，从而具有更低的透磁率。在此，“破损程度更高”表示：磁性片100以吸引子区域120中的裂纹部C2的间距和大小小于屏蔽区域110中的裂纹部C1的间距和大小的方式破碎。

与此不同，若各个区域110、120具有适合执行电磁波的屏蔽或者适合发挥吸引子的功能的透磁率，则如同图5中的变形实施形态，吸引子区域120还可以以低于屏蔽区域110的程度破碎而具有更高的透磁率。对各个区域110、120所分别能够具有的具体透磁率而言，例如，首先，屏蔽区域110的透磁率可以具有约500～700的值，以能够作为用于无线充电的电磁波屏蔽片而使用。此外，吸引子区域120的透磁率可以具有约600以上的值。根据本发明人的实验结果，在吸引子区域120具有600以上的透磁率的情况下，在识别接收模块的过程中几乎没有出现错误。

在此情况下，如同在图3中示出的形态，屏蔽区域110的裂纹部C1和吸引子区域120的裂纹部C2可以无规则地形成，其意味着裂纹部C1、C2的大小、间距等不均匀。这种无规则图案的裂纹部C1、C2可以通过将磁性片100整体加压而打碎等方法而形成，而且可以将其分为屏蔽区域110和吸引子区域120的两个区域，之后对两个区域施加不同的压力，从而使屏蔽区域110和吸引子区域120形成彼此不同的破碎图案。

参照图4对在无线充电模块中布置有磁性片100的形态进行更为具体的说明。如上所述，当位于磁性片100的外廓的屏蔽区域110布置于无线充电模块时，其布置于与线圈图案31对应的位置。在此情况下，在图4中，将线圈基板32和线圈图案31称为线圈部21。吸引子区域120布置于与线圈部21中的未形成线圈图案31的区域对应的位置。即，吸引子区域120可以布置于与借助线圈图案31而被定义的内部的芯区域对应的位置，而且如上所述，其考虑到了发送模块的永磁铁的位置。因此，吸引子区域120的布置位置或者形态可以根据发送模块的永磁铁而变得不同。

如上所述，配备磁性片100的无线充电模块并不独立地使用吸引子，而将屏蔽区域110和吸引子区域120形成为一体。因此，吸引子区域120位于与磁性片100的下部的线圈图案31不同的高度(level)，而线圈图案31不是从吸引子区域120突出的形态。即，以图4为基准，吸引子区域120位于线圈图案31的上部。

参照图6以及图7说明本发明的另一实施形态。

首先，对根据图6的实施形态的磁性片200的情况而言，屏蔽区域210以及吸引子区域220的裂纹部P1、P2从表面破碎而被提供为被分割成碎片的形态，在此情况下，裂纹部P1、P2可以有规则地形成。在此，“有规则”指的是裂纹部P1、P2的大小、间距、形状等特征要素中的至少一个恒定。在图6中，对吸引子区域220的裂纹部P2的破碎程度大于屏蔽区域210的形态(即，裂纹部P2的大小和间距更小的例)进行了说明，但是如同上述的图5的实施例，这种破碎形态可以与上述情形相反。即，还可实现为屏蔽区域210的裂纹部P1的破碎程度相对于吸引子区域220而更大的形态。

这种破碎图案P1、P2可以通过对磁性片200的表面应用表面形成有突起的辊轮而得到。在此情况下，可以在辊轮内按照区域而适当地调整突起的形态，从而通过一次的辊压工序来同时得到屏蔽区域210和吸引子区域220。

之后，对根据图示于图7的实施形态的磁性片300的情况而言，多个(本实施例中为4个)磁性层沿着厚度方向层叠，并且在这些磁性层之间夹设有粘接层330。磁性层与上文中的实施例相同地包含屏蔽区域310及吸引子区域320。粘接层330可为了实现磁性层之间的层间绝缘以及磁性层之间的层间接合而被提供。只要能够适合将磁性层接合，则可以采用本技术领域中通常使用的任何的粘接层330，例如可以使用双面胶等。

在磁性层的层叠结构的外廓可以布置有保护层340，例如，保护层340可以借助粘接层330而与层叠结构接合。当由Fe合金等构成的金属条带被暴露到外部时，在有水分或盐分等的环境下容易生锈，而且其特性可能会由于这些外部影响而劣化。可以通过在磁性片300的外廓采用保护层340而保护金属条带。只不过，虽然在图7中示出了在磁性片300的上部和下部均布置有保护层340的形态，但是保护层340还可以只布置于其中的一处，或者根据实施形态，还可以不使用保护层340。此外，在将保护层340去除而露出粘接层330的状态下，还可以将磁性片300贴附在其他部件(例如，线圈部)。

为了执行上述的保护功能，保护层340例如可以使用环氧树脂、PET薄膜等绝缘树脂。此外，保护层340可以执行散热层的功能，为此，可以被提供为在绝缘树脂上分散高散热性填料(例如，碳、铜、铁等物质)的形态。除此之外，为了提高散热功能，保护层340可以包含石墨烯、石墨、碳纳米管等物质。

本发明并不局限于上述的实施形态以及所附附图，而是被所附权利要求书来得到限定。因此，在不脱离记载于权利要求书的本发明的技术思想的范围内，可以被本领域中具有普通知识水平的人实现多样的形态的置换、变形以及变更，而且这也可以被视为属于本发明的范围内。

Claims (16)

1.一种磁性片，包含由金属条带构成的一个以上的磁性层，其中，

所述磁性层包括吸引子区域以及形成于所述吸引子区域周围的屏蔽区域，

所述吸引子区域和所述屏蔽区域分别包含因金属条带的破碎而形成的裂纹部，且两者的破碎程度彼此不同，

所述吸引子区域和所述屏蔽区域以不可分离的方式形成为一体。

2.如权利要求1所述的磁性片，其中，

所述吸引子区域形成于所述磁性片的中央部，而且所述屏蔽区域形成于所述磁性片的外廓。

3.如权利要求1所述的磁性片，其中，

所述屏蔽区域以包围所述吸引子区域的方式形成。

4.如权利要求3所述的磁性片，其中，

从上部观察的所述吸引子区域是圆形，而且所述磁性片是矩形。

5.如权利要求1所述的磁性片，其中，

所述吸引子区域的裂纹部和所述屏蔽区域的裂纹部无规则地形成。

6.如权利要求1所述的磁性片，其中，

所述吸引子区域的裂纹部和所述屏蔽区域的裂纹部有规则地形成。

7.如权利要求1所述的磁性片，其中，

所述吸引子区域和所述屏蔽区域的透磁率彼此不同。

8.如权利要求7所述的磁性片，其中，

所述屏蔽区域的透磁率为500～700。

9.如权利要求7所述的磁性片，其中，

所述吸引子区域的透磁率为600以上。

10.如权利要求1所述的磁性片，其特征在于，

所述磁性层被配备多个而沿着厚度方向层叠。

11.如权利要求1所述的磁性片，还包括：

散热层，贴附于所述磁性层的一面。

12.一种无线充电模块，包括：

线圈部，具有线圈图案；以及

磁性片，布置于所述线圈部上，包含由金属条带构成的一个以上的磁性层，其中，所述磁性层包括吸引子区域以及形成于所述吸引子区域周围的屏蔽区域，所述吸引子区域和所述屏蔽区域分别包含因金属条带的破碎而形成的裂纹部，且两者的破碎程度彼此不同，

所述屏蔽区域布置在与所述线圈图案对应的位置，

所述吸引子区域和所述屏蔽区域以不可分离的方式形成为一体。

13.如权利要求12所述的无线充电模块，其中，

所述吸引子区域布置在对应于所述线圈部中的没有形成所述线圈图案的区域的位置。

14.如权利要求13所述的无线充电模块，其中，

所述吸引子区域位于与所述线圈图案不同的高度。

15.如权利要求12所述的无线充电模块，其中，

所述吸引子区域形成于所述磁性片的中央部，而且所述屏蔽区域形成于所述磁性片的外廓。

16.如权利要求12所述的无线充电模块，其中，

所述屏蔽区域以包围所述吸引子区域的方式形成。

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