CN107818857B - 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一种磁性片，所述磁性片包括：第一金属带层；第二金属带层，布置在所述第一金属带层之上，并且是沿着厚度方向层叠多个的形态，且大小比所述第一金属带层小；铁氧体层，以围绕所述第二金属带层的方式布置在所述第一金属带层的上表面的边缘位置。

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。磁性片将在接收部线圈产生的磁场屏蔽及集束而阻断其到达电池，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。
最近，随着对智能手机等电子设备的小型化、多功能化的要求变高，用于使一个磁性片执行多个功能的所谓混合式的磁性片在被研究着。
发明内容
本发明的一目的在于提供能够应用于无线充电、近场通讯等多种用途且可以减少磁导率损失，同时散热特性等优秀的磁性片及具有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而提出提高屏蔽性能和散热特性的磁性片的新型结构，具体为如下结构，该磁性片包括：第一金属带层；多个第二金属带层，布置在所述第一金属带层之上，沿着厚度方向层叠，且大小比所述第一金属带层小；铁氧体层，布置在所述第一金属带层的上表面的边缘位置来围绕所述第二金属带层的方式。
一实施例中，所述铁氧体层可以是单层结构。
一实施例中，所述多个第二金属带层可以通过粘接层而彼此结合。
一实施例中，所述铁氧体层可以形成单层结构，并且所述铁氧体层的厚度可以等于所述多个第二金属带层和所述粘接层的厚度之和。
一实施例中，所述第二金属带层和所述铁氧体层的侧面可以彼此相接触。
一实施例中，所述第一金属带层和第二金属带层的厚度可以彼此相同。
一实施例中，所述铁氧体层可以比所述第一金属带层及第二金属带层厚。
一实施例中，所述第二金属带层可以配备三个以上。
另外，本发明的另一方面提供如下的电子设备，包括：具有线圈图案的线圈部；磁性片，该磁性片包括：第一金属带层；多个第二金属带层，布置在所述第一金属带层之上，沿着厚度方向层叠且大小比所述第一金属带层小；铁氧体层，布置在所述第一金属带层的上表面的边缘位置来围绕所述第二金属带层。
一实施例中，所述线圈图案可以包括对应于所述第二金属带层的第一区域和对应于所述铁氧体层的第二区域。
一实施例中，所述第一区域可以比所述第二区域在低频区域驱动。
一实施例中，所述第一区域可以为用于无线充电的线圈图案，所述第二区域可以为用于近场通讯的线圈图案。
一实施例中，所述磁性片可以以所述第一金属带层面对所述线圈部的方式布置。
一实施例中，所述铁氧体层可以为单层结构。
一实施例中，所述多个第二金属带层可以通过粘接层而彼此结合。
一实施例中，所述铁氧体层可以形成单层结构，并且所述铁氧体层的厚度可以等于所述多个第二金属带层和所述粘接层的厚度之和。
对于本发明的一实施形态中提出的磁性片而言，在低频和高频区域都可以最小化磁导率损失，并且可以提高散热特性。并且，有利于利用这种磁性片的无线充电模块或电子设备的纤薄化。
附图说明
图1是一般无线充电系统的外观立体图。
图2是分解示出图1的主要内部构成的剖面图。
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图，且分别为平面图和剖面图。
图5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6是示出从图3的实施形态变形的磁性片的剖面图。
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
22、130：电池 30：电子设备
100：磁性片 101、201：第一金属带层
102、103、202、203、204：第二金属带层
111、211：铁氧体层 120、220：粘接层
201：线圈基板 202：线圈图案
202a、202b：第一区域和第二区域
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，在无需特别地区分的情况下，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图，且分别为平面图和剖面图。
参照图3及图4，磁性片100包括第一金属带层101、多个第二金属带 (ribbon)层102、103以及铁氧体层111，并且磁性片100是如下的形态：第二金属带层102、103布置在第一金属带层101之上，铁氧体层111布置在第一金属带层101上表面的边缘位置以围绕第二金属带层102、103。以下，对各个构成要素进行详细的说明。
第一金属带层101能够由非晶合金或纳米晶粒合金等形成的薄板的金属带形成。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。
并且，在使用纳米晶粒合金而形成第一金属带层101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。在此情况下，可以将非晶金属带在适当的温度下热处理，以形成纳米晶粒合金。
第二金属带层102、103布置在第一金属带层101之上并且是多个层(本实施形态中为2个)沿着厚度方向层叠的形态，并且其大小小于第一金属带层101的大小。由于第二金属带层102、103的大小相对较小，因此第一金属带层101的上表面中的与边缘位置对应的区域不会被第二金属带层102、103 所覆盖，而可布置有具有其他特性的铁氧体层111。与第一金属带层101相同地，第二金属带层102、103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而形成。在此情况下，虽然不是必要的事项，但是第一金属带层 101和第二金属带层102、103的厚度可以彼此相同，因此，存在多个的第二金属带层102、103的整体厚度可以比第一金属带层101更厚。如下文所述，第一金属带层101能够与线圈部相邻地布置而起到提高散热效率的效果，并且，通过使用层叠有多个第二金属带层102、103的结构，可以执行有效的磁场屏蔽、集束功能。
如上所述，第二金属带层102、103与第一金属带层101一起在无线充电装置等中执行磁场的屏蔽、集束等功能，并且可以通过形成多层结构而进一步提高屏蔽、集束功能。如上所述，本实施形态中，除了第一金属带层101 之外，还使用大小比第一金属层101小的多个第二金属带层102、103，来提高作为屏蔽片的性能，同时可以在第一金属带层101的边缘位置布置铁氧体层111，从而实现混合式的磁性片100。在此情况下，磁性片100中的与第二金属带层102、103对应的区域能够在相对低频的区域被驱动，例如，可被布置为与用于无线充电的线圈图案对应。
另外，多个第二金属带层102、103能够通过粘接层120而彼此结合，通过这种结构，可以提高磁性片100的结构稳定性。粘接层120可以使用在本技术领域中通常使用的粘接物质，如公知的树脂组成物，并且可以使用能够将彼此相邻的第二金属带层102、103物理结合或者与它们形成化学结合的物质等。并且，粘接层120可以介入于第一金属带层101和第二金属带层102 以及第一金属带层101和铁氧体层111之间。但是，粘接层120不是本实施形态中必须的构成要素，并且可以根据情况而排除。
铁氧体层111布置在第一金属带层101的上表面的边缘位置以围绕第二金属带层102、103。铁氧体层111能够由Mn-Zn系、Mn-Ni系、Ba系、Sr 系铁氧体物质等形成，进而，这些物质可以由纳米结晶粉末形成。这种铁氧体在高频区域的磁导率损失比金属带小。因此，铁氧体层111可以相比于金属带层101、102、103在高频区域中被驱动，使用这种高频区域的方式有近场通讯或高频无线通信(约3MHz以上)等。如上所述，在本实施形态中，磁性片100外围(边缘位置)的屏蔽区域包括第一金属带101和铁氧体层111，并且可以充分发挥它们的优点。即，可以利用具有足够的厚度的铁氧体层111 来降低高频区域的磁导率损失，并且可以利用第一金属带101来提高散热特性。
另外，如图4所示的形态，与多个第二金属带层102、103不同地，铁氧体层111可以由单层结构形成。在此情况下，铁氧体层111的厚度可以与多个第二金属带层102、103所位于的区域的厚度相同。换言之，在多个第二金属带层102、103之间存在粘接层120的情况下，铁氧体层111的厚度可以与多个第二金属带层102、103及粘接层120的厚度之和相同。在此情况下，铁氧体层111的厚度比第一金属带层101或第二金属带层102、103更厚，据此可以确保高频区域下的充分的屏蔽性能。但是，本实施形态中，以铁氧体层 111为单层的形态为基准而进行说明，但是为了进一步提高屏蔽性能或者在有其他需要的情况下，铁氧体层111可以形成有多个。
如上所述，铁氧体111围绕多个第二金属带层102、103，并且他们的侧面彼此相接触。换言之，铁氧体层111和第二金属带层102、103的侧面彼此相接触，并且在将铁氧体层111和第二金属带层102、103之间的气隙(air gap) 最小化时，在屏蔽性能方面更优选。
图5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。参照图5，电子设备包括线圈部21和磁性片100，并且磁性片100是与图4中示出的结构相同的结构。
线圈部21包括线圈图案202，并且线圈图案202可以形成于线圈基板201 之上。线圈部21可以被分离成执行彼此不同的功能的多个区域。具体地，可以包括布置在中央的第一区域202a以及布置在边缘位置并围绕第一区域202a的第二区域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，第一区域202a可以在比第二区域202b更低频的区域驱动，具体地，第一区域202a可以是用于无线充电的线圈图案，第二区域202b可以是用于近场通讯的线圈图案。在此情况下，磁性片100布置为第二金属带层102、103与第一区域202a对应，铁氧体层111与第二区域202b 对应。
另外，虽未被图示，但是可以在磁性片100的至少一面形成保护层，来从外部影响中有效地保护磁性片100。由Fe合金等形成的磁性片100在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。其中，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，可以有效地将产生于磁性片100等的热量释放。即，由于保护层的导热系数比空气更高，因此积蓄于磁性片100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。
并且，虽未被图示，在磁性片100的至少一面可以布置有基底基材。这种基底基材可以保护磁性片100，并且可以使磁性片100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片100和保护层等分离，并仅使磁性片100和保护层等贴合到线圈部件。
图6是示出从图3的实施形态变形的磁性片的剖面图。如上述实施形态，磁性片200包括第一金属带层201、多个第二金属带层202、203、204及铁氧体层211，第二金属带层202、203、204布置在第一金属带层201之上，并且铁氧体层211是布置在第一金属带层201的上表面的边缘位置来围绕第二金属带层202、203、204的形态。粘接层220可以形成于多个第二金属带层202、203、204之间的区域、第一金属带层201和第二金属带层202之间的区域、以及第一金属带层201和铁氧体层211之间的区域。
在本实施形态中，配备有比上述实施形态数量更多(3个)的金属带层 202、203、204，从而可以进一步提高磁场的屏蔽性能。在此情况下，如果有需要，可以具有多于3个的第二金属带层202、203、204。随着第二金属带层202、203、204的数量增加，铁氧体层211的厚度也可以增加，并且可以采用与第二金属带层202、203、204整体的厚度相同的厚度。
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 (15)

1.一种磁性片，包括：
第一金属带层；
多个第二金属带层，布置在所述第一金属带层之上，并具有沿着厚度方向层叠的形态，且大小比所述第一金属带层小；
铁氧体层，布置在所述第一金属带层的上表面的边缘位置，以包围所述第二金属带层，
所述铁氧体层的厚度比所述第一金属带层及所述第二金属带层厚。
2.如权利要求1所述的磁性片，其中，
所述铁氧体层是单层结构。
3.如权利要求1所述的磁性片，其中，
所述多个第二金属带层通过粘接层而彼此结合。
4.如权利要求3所述的磁性片，其中，
所述铁氧体层形成单层结构，并且所述铁氧体层的厚度等于所述多个第二金属带层和所述粘接层的厚度之和。
5.如权利要求1所述的磁性片，其中，
所述第二金属带层和所述铁氧体层的侧面彼此相接触。
6.如权利要求1所述的磁性片，其中，
所述第一金属带层和所述第二金属带层的厚度彼此相同。
7.如权利要求1所述的磁性片，其中，
所述第二金属带层配备三个以上。
8.一种电子设备，包括：
线圈部，具有线圈图案，
磁性片，包括：第一金属带层；多个第二金属带层，布置在所述第一金属带层之上，并具有沿着厚度方向层叠的形态，且大小比所述第一金属带层小；铁氧体层，布置在所述第一金属带层的上表面的边缘位置，以包围所述第二金属带层，
所述铁氧体层的厚度比所述第一金属带层及所述第二金属带层厚。
9.如权利要求8所述的电子设备，其中，
所述线圈图案包括与所述第二金属带层对应的第一区域及与所述铁氧体层对应的第二区域。
10.如权利要求9所述的电子设备，其中，
所述第一区域在频率比所述第二区域更低的区域驱动。
11.如权利要求10所述的电子设备，其中，
所述第一区域为用于无线充电的线圈图案，所述第二区域为用于近场通信的线圈图案。
12.如权利要求8所述的电子设备，其中，
所述磁性片被布置为所述第一金属带层面对所述线圈部。
13.如权利要求8所述的电子设备，其中，
所述铁氧体层为单层结构。
14.如权利要求8所述的电子设备，其中，
所述多个第二金属带层通过粘接层而彼此结合。
15.如权利要求14所述的电子设备，其中，
所述铁氧体层形成单层结构，并且所述铁氧体层的厚度等于所述多个第二金属带层和所述粘接层的厚度之和。
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