CN107591904A - 磁性片及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种磁性片及电子设备，本发明的一实施形态提供如下的磁性片，包括由金属带形成的一个以上的磁性层，且所述一个以上的磁性层中的至少一个磁性层沿长度方向排设有易磁化轴。

Description

磁性片及电子设备
技术领域
本发明涉及一种磁性片及电子设备。
背景技术
在最近的移动手持装置中应用着无线充电(WPC)功能、近场通讯(NFC)功能、电子结算(MST)功能等。无线充电(WPC)、近场通讯(NFC)、电子结算(MST)技术在工作频率、数据传输率、传输的电力量等方面存在差异。
对于上述无线电力发送装置而言，应用着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。磁性片阻断在接收部线圈产生的磁场到达电池，从而起到将在无线电力发送装置产生的电磁波有效地发送到无线电力接收装置的功能。
目前，在无线电力发送领域中广泛地使用的方式为磁感应方式，并且作为两个标准的WPC和PMA使用着100～357KHz区域的频带。用于上述两种无线充电方式的磁性体屏蔽片也被设计成能够在几百KHz的频率区域应对。但是，随着日后对无线电力传输领域中的充电自由度及对多个无线充电器同时充电的要求变高，预计将来会导入磁共振方式的6.78MHz水平的A4WP标准并需要开发能够应对此的磁性片。
但是，对于在便携式无线充电装置中被广泛使用的软磁性金属带(ribbon)而言，其优点为具有高的Bs且有利于薄型化，但是存在特性在几MHz的波段降低的问题。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种能够在宽的频带中使用并且能够应用于多种无线电力收发方式的磁性片及配备这种磁性片的电子设备。
作为用于解决上述问题的方法，本发明旨在通过一实施形态提供能够在宽的频带中使用的磁性片的新型结构，具体地，包括由金属带形成的一个以上的磁性层，所述一个以上的磁性层中的至少一个磁性层为沿长度方向排设有易磁化轴的形态。
一实施例中，排设有所述易磁化轴的磁性层可以被磁场热处理。
一实施例中，排设有所述易磁化轴的磁性层可以被应力热处理。
一实施例中，在排设有所述易磁化轴的磁性层中，磁畴的大小可以为10～1000μm。
一实施例中，排设有所述易磁化轴的磁性层的感生各向异性系数Ku可以大于1J/m3且小于10000J/m3。
一实施例中，所述磁性层可以配备有多个而形成沿着一个方向层叠的形态。
一实施例中，多个所述磁性层均可以沿长度方向排设有易磁化轴。
一实施例中，还可以包括介入于多个所述磁性层之间的粘接层。
另外，本发明的另一方面提供如下的电子设备，包括线圈部以及由金属带形成的一个以上的磁性层，所述一个以上的磁性层中的至少一个磁性层可以沿长度方向排设有易磁化轴。
一实施例中，从上方观察时，所述线圈部可以是横向长度大于纵向长度的矩形形状，且所述易磁化轴可以沿着横向被排设。
一实施例中，所述线圈部可以包括布置于中央的第一线圈部以及布置于外围而围绕所述第一线圈部的第二线圈部。
一实施例中，从上方观察时，所述磁性片可以是横向长度大于纵向长度的矩形形状。
一实施例中，排设有所述易磁化轴的磁性层可以被磁场热处理。
一实施例中，排设有所述易磁化轴的磁性层可以被应力热处理。
一实施例中，在排设有所述易磁化轴的磁性层中，磁畴的大小可以为10～1000μm。
一实施例中，排设有所述易磁化轴的磁性层的感生各向异性系数Ku可以大于1J/m3且小于10000J/m3。
对于本发明的一实施形态中提出的磁性片而言，能够在宽的频带中使用，并且能够被应用于多种无线电力收发方式。例如，这种磁性片能够被应用于几百KHz频带的WPC和PMA方式，以及几MHz频带A4WP方式。
附图说明
图1是一般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是示意性地示出根据本发明的一实施形态的磁性片的立体图。
图4是示意性地示出采用本发明的一实施形态的磁性片的电子设备的图。
图5是示意性地示出能够被应用于图4的电子设备的线圈部的图。
图6是示出在金属带片中，磁滞曲线的形态沿着易磁化轴的方向而变化的形状的图。
图7是示意性地示出应用图3的磁性片的电子设备的一示例的图。
图8是示出通过磁场热处理和应力热处理而得到的根据金属带磁性层的频率的磁导率特性的图形。
符号说明
10：无线电力发送装置 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
100：磁性片 101：磁性层
110：粘接层 201：线圈基板
202：线圈图案 202a、202b：第一线圈部和第二线圈部
具体实施方式
以下，参照具体的实施形态及附图而对本发明的实施形态进行说明。但是，本发明的实施形态可以变形成多种不同的形态，并且本发明的范围不限于以下说明的实施形态。并且，本发明的实施形态是为了对普通的技术人员更完整地说明本发明而被提供。因此，附图中的要素的形状及大小等可能为了更明确的说明而被夸大，并且附图中的用相同的符号表示的要素是相同的要素。
并且，为了更明确地说明本发明而省略了与说明无关的部分，并且为了明确地表示多个层及区域而放大示出了厚度，并且对相同思想范围内的功能相同的构成要素使用相同的附图符号而进行说明。进而，在说明书全文中，当提到某个部分“包括”某个构成要素时，在没有特殊相反记载的情况下，不排除其他构成要素，而意味着还可以包括其他构成要素。
图1是示意性地示出一般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能够由无线电力发送装置10和无线电力接收装置20构成，无线电力接收装置20可以被包含于手机、笔记本电脑及平板电脑等电子设备30中。
若观察无线电力发送装置10的内部，则在基板12上形成有发送部线圈11，使得当交流电压被施加到无线电力发送装置10时，在其周围形成磁场。从而，在内置于无线电力接收装置20的接收部线圈21由于发送部线圈11而感应产生电动势并据此可以使电池22被充电。
电池22可以是能够进行充放电的镍氢电池或锂离子电池，但是不限于此。并且，电池22能够与无线电力接收装置20独立地构成而形成为能够在无线电力接收装置20装卸的形态，或者可以使电池22和无线电力接收装置20一体地构成而形成为一体型。
发送部线圈11和接收部线圈21通过电磁耦合而结合，并且可以通过将铜等金属线缠绕而形成。在此情况下，缠绕形状可以是圆形、椭圆形、四边形、菱形等，并且能够根据所需特性而通过适当的控制而设置整体的大小或缠绕次数等。
在接收部线圈21和电池22之间布置有磁性片100，并且磁性片100位于接收部线圈21和电池22之间而通过将磁通量集束而使磁通量被接收部线圈21侧有效地接收。与此同时，磁性片100起到阻断磁通量中的至少一部分到达电池22的功能。
这种磁性片100能够与线圈部结合而被应用于上述无线充电装置的接收部等。并且，除了无线充电装置之外，所述线圈部能够被应用于磁性安全传输(MST)、近距无线通信(NFC)等。并且，磁性片100也可以被应用于无线充电装置的发送部而非接收部。以下，将发送部和接收部线圈统称为线圈部。以下，对磁性片100进行更详细的说明。
图3是示意性地示出根据本发明的一实施形态的磁性片的立体图。图4是示意性地示出采用本发明的一实施形态的磁性片的电子设备的图。图5是示意性地示出能够被应用于图4的电子设备的线圈部的图。图6是示出在金属带片中，磁滞曲线的形态沿着易磁化轴的方向而变化的形状的图。
首先，参照图3和图4，磁性片100包括由金属带形成的一个以上的磁性层101，在本实施形态中，磁性片100包括一个磁性层101。但是，如后述的实施形态，磁性片100可以包括多个磁性层101。
用于将电磁波集束及屏蔽的磁性层101能够使用由非晶合金或纳米晶粒合金等形成的薄板的金属带。在此情况下，作为非晶合金，可以使用Fe系或Co系磁性合金。Fe系磁性合金可以使用包含Si的物质，如Fe-Si-B合金，随着Fe等金属的含量变高，饱和磁通密度也变高，但是在Fe元素的含量过高的情况下，难以形成非晶质，因此Fe的含量可以是70-90原子％，考虑到形成非晶质的可能性，Si和B的和在10-30原子％的范围内时最优。为了防止腐蚀，能够在上述基本组成中添加20原子％以内的Cr、Co等耐腐蚀性元素，并且能够根据需要而包含少量的其他金属元素以赋予其他特性。
然后，在使用纳米晶粒合金的情况下，例如可以使用Fe系纳米晶粒磁性合金。Fe系纳米晶粒合金可以使用Fe-Si-B-Cu-Nb合金。
在本实施形态中，磁性层101是沿着长度L方向排设有易磁化轴(magnetizationeasy axis)的形态。在配备多个磁性层101的情况下，其中的至少一个磁性层101具有这种排设有易磁化轴的形态。根据本发明者们的研究，在金属带中，易磁化轴沿着特定方向排设的情况下，在高频率下也能维持高水准的磁通密度。具体地，磁性层101的易磁化轴在沿着长度L方向(图3中用实线箭头表示)排设的情况下，比沿着宽度W方向(图3中用虚线箭头表示)的情况，能够更良好地与产生于发送部的磁通匹配。在此情况下，金属带形态的磁性层101可以以长度(L)大于宽度(W)的矩形形态被提供。
并且，根据本发明者们的研究，在易磁化轴沿着金属带的长度方向配向的情况下，表现出图6的磁滞曲线中的Z形态，与此不同地，在易磁化轴沿着金属带的宽度方向配向的情况下，表现出F形态。Z形态的磁滞曲线的矩形系数(square ratio,Br/Bs)比F形态的磁滞曲线的矩形系数更优秀，并且表现出与磁滞曲线中的斜率对应的磁导率特性提高的倾向。
另外，磁性层101易磁化轴被排设表示金属带的磁畴(magnetic domain)沿着一个方向配向，并且配向的程度可以被磁畴的大小定义。在本实施形态中，在排设有易磁化轴的磁性层101中，磁畴的大小具有大约10～1000um的范围。并且，易磁化轴的配向程度可以被感生各向异性系数(induced anisotropy constant,Ku)定义。本实施形态中，排设有易磁化轴的磁性层101的感生各向异性系数具有比1J/m3大且比10000J/m3小的值。
本发明者们已确认，在满足上述两个条件中的至少一个条件的情况下，磁性层101的易磁化轴沿着长度方向排设而使磁性片100的可使用的频带变宽。因此，这种磁性片100能够被广泛地应用于多种无线电力收发装置中。例如，磁性片100能够被应用于几百KHz频带的WPC和PMA方式，以及几MHz频带A4WP方式。
上述形态的磁性层101能够通过磁场热处理或者应力热处理而得到。即，排设有易磁化轴的磁性层101可以是被磁场热处理或者应力热处理的金属带。例如，对于磁场热处理而言，金属带在布置于导线周围的状态下，进行热处理而使金属带的磁畴沿着金属带的长度方向配向。应力热处理也可以利用沿着金属带的长度方向施加应力并进行热处理的方式。
参照图8而对通过上述的热处理而获得的金属带磁性层的磁导率特性进行说明。如图8的图形所示，对于在通过磁场热处理(虚线)或应力热处理(实现)而使磁畴沿着长度方向配向的金属带而言，在高的频率下，能够在没有特性方面的大的变化的情况下维持较低的磁导率，并且据此能够被有效地应用于高频带的无线充电装置中。
再次参照图4和图5而对包括上述形态的磁性片100的电子设备的示例进行说明，电子设备包括线圈部21和磁性片100，在此，线圈部21包括线圈基板201和线圈图案202。如上所述，被包含于磁性片100的金属带磁性层的易磁化轴沿着长度方向排设，并且可以提高与通过线圈部21的磁通的整合性。
如图5所示，从上方观察时，线圈部21为横向长度长于纵向长度的矩形形状。在此情况下，从上方观察磁性片100时，也可以为横向长度长于纵向长度的矩形形状。在此情况下，磁性片100可以沿着横向L排设有所述易磁化轴。
线圈部21能够被分离成执行彼此不同的功能的多个区域。具体地，可以包括布置于中央的第一线圈部202a以及布置于外围并包裹第一线圈部202a的第二线圈部202b。通过这种多个区域，可以实现无线充电、电子结算、近场通讯等多种功能。例如，第一线圈部202a可以执行无线充电功能，第二线圈部202b能够执行近场通讯功能。在此情况下，与线圈部21的多个区域对应地，磁性层101也可以按照区域被划分。例如，可以在磁性层101形成碎痕(crack)，并按不同区域调节碎痕的大小或间距等。
另外，虽未被图示，但是可以在磁性层101的至少一面形成保护层，来从外部影响中有效地保护磁性层101。在由Fe合金等形成的磁性层101暴露到外部的情况下，对水分或盐分等脆弱，因此其特性可能由于这种外部的影响而劣化，因此可以使用保护层来防止劣化。在此情况下，保护层可以适当地采用能够执行这种保护功能的物质，例如可以使用环氧树脂、PET薄膜等绝缘树脂。除了保护功能之外，保护层能够执行散热功能，为此可以包括高散热性薄膜。这里，高散热性薄膜可以使用碳、铜、铁等导热物质。如上所述，通过使保护层具有高导热性，可以有效地释放产生于磁性层101等的热量。即，由于保护层的导热系数比空气更高，因此积蓄于磁性层101的热可以被有效地释放，据此可以提高使用它的电子设备的可靠性。
图7示出根据从图3的实施形态变形的示例的磁性片。对于图7的实施形态而言，磁性片是配备有沿着一个方向层叠的多个磁性层101形态。并且，多个磁性层101都是易磁化轴沿着长度方向排设的形态，因此可以具有更好的屏蔽特性和高频特性。在此情况下，磁性层101的个数可以考虑到屏蔽功能等而被适当地调节。
在多个磁性层101之间介入有粘接层110，并且粘接层110可以为了磁性层101之间的层间绝缘以及磁性层101的层间贴合而被提供。只要适合将磁性层101贴合，粘接层110可以采用本技术领域中通常使用的任何形态，例如可以是两面胶带等。
并且，在多个磁性层101的下部可以布置有基底基材。这种基底基材可以保护磁性层101，并且可以使磁性层101的处理更加容易。基底基材可以包括PET等的薄膜，并且可以以两面胶带的形态被提供而贴合到线圈部件等。为此，在基底基材的下表面可以形成有黏性物质。与此不同地，在被应用于线圈部件等时，基底基材可以起到离型膜的功能，具体地，基底基材可以从磁性层101和保护层等分离，并仅使磁性层101和保护层等贴合到线圈部件。
本发明不限于上述实施形态及附图，而应被权利要求书的范围限定。因此，在不脱离权利要求书中记载的本发明的技术思想的范围内，在本技术领域中具有基本知识的人员能够进行多种形态的置换、变形及变更，并且这些应属于本发明的范围内。

Claims (16)

1.一种磁性片，包括由金属带形成的一个以上的磁性层，
所述一个以上的磁性层中的至少一个磁性层沿长度方向排设有易磁化轴。
2.如权利要求1所述的磁性片，其中，
排设有所述易磁化轴的磁性层被磁场热处理。
3.如权利要求1所述的磁性片，其中，
排设有所述易磁化轴的磁性层被应力热处理。
4.如权利要求1所述的磁性片，其中，
在排设有所述易磁化轴的磁性层中，磁畴的大小为10～1000μm。
5.如权利要求1所述的磁性片，其中，
排设有所述易磁化轴的磁性层的感生各向异性系数Ku大于1J/m3且小于10000J/m3。
6.如权利要求1所述的磁性片，其中，
所述磁性层配备有多个而形成沿着一个方向层叠的形态。
7.如权利要求6所述的磁性片，其中，
多个所述磁性层均沿长度方向排设有易磁化轴。
8.如权利要求6所述的磁性片，其中，
还包括介入于多个所述磁性层之间的粘接层。
9.一种电子设备，包括：线圈部以及由金属带形成的一个以上的磁性层，所述一个以上的磁性层中的至少一个磁性层沿长度方向排设有易磁化轴。
10.如权利要求9所述的电子设备，其中，
从上方观察时，所述线圈部具有横向长度大于纵向长度的矩形形状，并且所述易磁化轴沿着所述横向排设。
11.如权利要求10所述的电子设备，其中，
所述线圈部包括布置于中央的第一线圈部以及布置于外围而围绕所述第一线圈部的第二线圈部。
12.如权利要求10所述的电子设备，其中，
从上方观察时，所述磁性片具有横向长度大于纵向长度的矩形形状。
13.如权利要求9所述的电子设备，其中，
排设有所述易磁化轴的磁性层被磁场热处理。
14.如权利要求9所述的电子设备，其中，
排设有所述易磁化轴的磁性层被应力热处理。
15.如权利要求9所述的电子设备，其中，
在排设有所述易磁化轴的磁性层中，磁畴的大小为10～1000μm。
16.如权利要求9所述的电子设备，其中，
排设有所述易磁化轴的磁性层的感生各向异性系数Ku大于1J/m3且小于10000J/m3。
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