CN107979966A - 一种应用于无线充电和nfc的隔磁片及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于无线充电和NFC的隔磁片，包括至少一个隔磁单元，所述隔磁单元包括具有两个裸露面的片材结构的软磁带材和覆盖所述软磁带材其中一个裸露面的双面胶，所述软磁带材另外一个裸露面被压制成网状纹路。本发明还公开了一种应用于无线充电和NFC的隔磁片的制备工艺，包括：构造隔磁单元：以具有两个裸露面的片材结构的软磁带材为基元，在所述软磁带材的其中一个裸露面贴合双面胶，并将所述软磁带材的另外一个裸露面被压制成网状纹路；构造隔磁片。使用本发明提供的制备工艺制备的应用于无线充电和NFC的隔磁片具有厚度薄、隔磁能力好、充电效率高、NFC工作频率稳定和产品稳定性高的优点，大大节省了工序和材料成本。

Description

一种应用于无线充电和NFC的隔磁片及其制备工艺

技术领域

本发明涉及隔磁片技术领域，更具体地说，本发明涉及一种应用于无线充电和NFC的隔磁片。本发明还涉及一种应用于无线充电和NFC的隔磁片的制备工艺。

背景技术

无线充电技术，英文名称为Wireless charging technology，又称为感应充电、非接触式充电，是源于无线电力输送技术产生的一种新型充电技术。无线充电技术利用近场感应，由无线充电器将能量传送至需充电设备，该设备使用接受到的能量对电池进行充电，且为设备本身的运作提供能量。由于无线充电器与充电设备之间通过电感耦合来传送能量，因此无需电线连接。

无线充电技术原理为：初级线圈一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端。目前最为常见的充电解决方案就采用了电磁感应，事实上，电磁感应解决方案在技术实现上并无太多神秘感，中国本土的比亚迪公司早在2005年12月申请的非接触感应式充电器专利，就使用了电磁感应技术，现有三星，苹果都加入无线充电领域。一般穿戴设备功率为1-3W，智能手机平板功率为5-10W，笔记本电脑和电动工具功率为30-150W，智能家电功率为200-2KW。

主流技术主流的无线充电标准有五种：Qi标准、Power Matters Alliance(PMA)标准、Alliance for Wireless Power(A4WP)标准、iNPOFi技术、Wi-Po技术。目前已经形成三个影响力较大的联盟组织WPC、A4WP以及PMA。各自拥有会员多达几十甚至上百家公司。其中WPC与PMA致力于近距离无线充电技术，如我们比较熟悉的手机无线充电。而A4WP的技术定位在远距离无线能量传输，希望能够实现几十厘米甚至几米等级的传输距离。

无线充电技术近年发展迅速，目前已经广泛应用到了智能穿戴设备(手表)、智能手机平板、无线电话、电动汽车等领域。但发展过程中也遇到了很多技术难题，如充电效率低、成本高、充电局限性较大。

无线充电过程中会产生交变电磁场，而当交变电磁场遇到金属会产生电子涡流，在金属上产生热能，造成传输效率较低，电能浪费，如果充电电池内部金属板受到该磁场的影响，产生的涡流损耗会引起电池发烫，引起爆炸或火灾不安全，而且该磁场会干扰周围器件，影响整个充电器的正常工作。因此在技术层面上必须采用屏蔽材料或者吸波材料来阻挡磁力线外泄，保障整个充电系统的安全高效的工作。在实际应用中发射端和接收端线圈都放置在屏蔽上，以达到提高效率，降低干扰。

随着智能手机的充电功率的增大(现在是5-15W之间)和技术的进步使用频率的升高，如325KHZ，磁共振技术(6.78MHZ)。常规的技术是使用一个高导磁率的铁氧体和常规制作的非晶纳米晶来做屏蔽材料。Qi充电标准中的充电频率范围在100-200KHz之间，在小功率使用铁基或者钴基非晶、纳米晶材料作为电磁屏蔽片的效果于常规非晶纳米晶，铁氧体差别不是很大，在10-15W功率下铁基或者钴基非晶、纳米晶材料作为电磁屏蔽片的效果明显优于铁氧体，常规制作非晶纳米晶。市面带有无线充电的手机基本都采用非晶或者纳米晶屏蔽片，三星早就采用，苹果现在也试图应用非晶纳米晶屏蔽片。

随着充电需求功率的增加和充电新技术的产生，效率提高一直以来都是无线充电行业追求的目标。许多专利均提到了非晶叠片、滚压破碎、热处理工艺、蚀刻工艺，激光切割工艺等压合时使胶填满碎片的间隙，从而增加磁阻、降低涡流损耗，以提高充电效率。

上述提到的工艺虽然有的可降低涡流损耗，但是其工艺方法存在着很大的弊端，如滚压破碎后的碎片杂乱无章形状缝隙大小不一致，并且胶体填充大小不一的缝隙，造成材料层间磁性材料在一定频率下介电性能不一，性能不稳定，磁导率差值过大，虽然激光切割工艺可以控制形状，但是受限于激光束宽度和高温对能性能的影响，切割时高温对承载胶层的损伤易发生变形和变性，而且切割会产生大量对人体损害大、对空气的污染严重的烟雾，不利于环保且生产效率偏低。蚀刻工艺虽然可以控制其形状和缝隙宽度，但是需要多个步骤：非晶、纳米晶合金带材→除油→水洗→干燥→贴膜→曝光→显影→水洗→蚀刻图案→水洗→去膜→水洗→酸洗→水洗→干燥→检验。以上工艺过程复杂制程较长，胶层带材又经过强酸碱溶液和蚀刻溶液，一般蚀刻法线圈基材为PI基材耐高温强酸碱溶液，但存在着缝隙处不容易干燥，带材易氧化的问题，成本造价高，且都是经过化学药品处理和加温，严重污染环境，不利于环保，与政府提倡绿色环保相违背，性能一致性差，充电效率较低。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供了一种应用于无线充电和NFC的隔磁片在一定频率下介电性能稳定，无线充电的充电效率高，实现了NFC工作频率稳定工作能量损耗小。

本发明还有一个目的是提供了一种应用于无线充电和NFC的隔磁片的制备工艺，使得涡流损耗进一步降低，充电效率进一步提高，且工艺简单绿色环保。

为了实现上述目的，本发明提供了一种应用于无线充电和NFC的隔磁片，包括：

至少一个隔磁单元，所述隔磁单元包括具有两个裸露面的片材结构的软磁带材和覆盖所述软磁带材其中一个裸露面的双面胶，所述软磁带材另外一个裸露面被带有图形的压制装置压制成网状纹路，该网状纹路由多个均匀分布的凸起和分别设置在相邻两个凸起之间的多条凹槽构成。

优选的是，所述的应用于无线充电和NFC的隔磁片，所述隔磁片包括一个隔磁单元。

优选的是，所述的应用于无线充电和NFC的隔磁片，所述隔磁片包括2～12个隔磁单元，且一个所述隔磁单元中的双面胶贴合在与其相邻的隔磁单元中的具有网状纹路的裸露面。

优选的是，所述的应用于无线充电和NFC的隔磁片，所述凹槽内填充有胶体，且所述凹槽的宽度为2μm-90μm。多个凸起的形状可以为正方形、长方形、圆形以及其他形状。

优选的是，所述的应用于无线充电和NFC的隔磁片，所述软磁带材的另外一个裸露面被丝线压制成网状纹路。

本发明还公开了一种应用于无线充电和NFC的隔磁片的制备工艺，包括：

构造隔磁单元：以具有两个裸露面的片材结构的软磁带材为基元，在所述软磁带材的其中一个裸露面贴合双面胶，并将所述软磁带材的另外一个裸露面压制成网状纹路，以及在所述网状纹路的凹槽内灌入胶体，以构造隔磁单元；

构造隔磁片：所述隔磁片包括至少一个所述隔磁单元，将所述隔磁片进行辊切，以得到预定规格的隔磁片。该隔磁片可以和非晶片或者坡莫合金片、散热片以及绕线线圈或者FPC贴合在一起形成组件。

优选的是，所述的应用于无线充电和NFC的隔磁片的制备工艺，相邻的两个隔磁单元中，其中一个隔磁单元中的双面胶与另外一个隔磁单元中的具有网状纹路的裸露面相贴合。

优选的是，所述的应用于无线充电和NFC的隔磁片的制备工艺，所述软磁带材为热处理后的铁基非晶、铁基纳米晶、钴基非晶或者钴基纳米晶，所述软磁带材的厚度为14μm-50μm。

优选的是，所述的应用于无线充电和NFC的隔磁片的制备工艺，在将所述软磁带材的另外一个裸露面压制成网状纹路之前，首先将离型膜覆盖在所述另外一个裸露面，并于压制结束后撕掉该离型膜。

优选的是，所述的应用于无线充电和NFC的隔磁片的制备工艺，所述凸起的长度和宽度为15μm-10mm。

本发明至少包括以下有益效果：

1、本发明提供的应用于无线充电和NFC的隔磁片具有厚度薄、隔磁能力好、充电效率高、NFC工作频率稳定的优点。

2、本发明提供的应用于无线充电和NFC的隔磁片的制备工艺绿色环保，简单易行，通过丝线模块连续冲压工艺、丝线履带碾压工艺对软磁带材进行压制，形成了具有一定形状且均匀分布的多个凸起和一定尺寸且大小均一的凹槽形成的网状纹路，保证了胶体在凹槽内填充的均匀性，从而使得隔磁片的电磁性能和磁导率相对平均，磁损较小，品质因数较高，形状大小均匀，表面阻抗变大，涡流损耗小，在一定频率下介电性能稳定，使得充电效率得提高和NFC(近场通讯技术)工作频率稳定工作能量损耗小，且隔磁片稳定性好，大大节省了工序和材料成本。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明所述的应用于无线充电和NFC的隔磁片包括一个隔磁单元的结构示意图。

图2为本发明所述的应用于无线充电和NFC的隔磁片包括多个隔磁单元的结构示意图。

图3为本发明所述的应用于无线充电和NFC的隔磁片中网状纹路的结构示意图。

图4为本发明所述的应用于无线充电和NFC的隔磁片中使用丝线模块连续冲压工艺进行冲压网状纹路的结构示意图。

图5为本发明所述的应用于无线充电和NFC的隔磁片中使用丝线履带碾压工艺进行压制网状纹路的结构示意图。

图6为本发明所述的应用于无线充电和NFC的隔磁片中使用丝线履带碾压工艺进行冲压网状纹路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1、图2和图3所示，本发明公开了一种应用于无线充电和NFC的隔磁片，所述隔磁片包括至少一个隔磁单元，所述隔磁单元包括具有两个裸露面的片材结构的软磁带材和覆盖所述软磁带材其中一个裸露面的双面胶，所述软磁带材另外一个裸露面被压制成网状纹路。该网状纹路由多个均匀分布的凸起和分别设置在相邻两个凸起之间的多条凹槽构成。

如图1所示，本发明所述的隔磁片包括一个隔磁单元，所述隔磁片包括软磁带材1和贴合在软磁带材1其中一个裸露面的双面胶2，软磁带材的另外一个裸露面被带有图形的压制装置压制成网状纹路3。网状纹路3的凹槽内填充有胶体。网状纹路3布满整个裸露面，并且网状纹路3中的各个凸起的大小和尺寸均相同，实现了胶体在裸露面的均匀填充，减少了涡流损耗，实现了将被压制后的另外一个裸露面形成的破碎结构整合为一体且均匀的结构。

如图2所示，本发明所述的隔磁片，相邻的两个隔磁单元中，其中一个隔磁单元中的双面胶2与另一个隔磁单元的网状纹路相贴合。首先在每个隔磁单元的网状纹路3的凹槽内填充胶体，再进行依次叠加。并对最外层的裸露在外面的网状纹路3的裸露面贴合PET11。

如图3中的a、b、c、d、e所示，网状纹路3的均匀度较高，有利于胶体的合理有效均匀的填充。

进一步地，网状纹路3的凹槽的宽度为2μm-90μm。网状纹路3中多个凸起的形状可以为正方形、长方形、圆形以及其他形状。

进一步地，本发明所述的软磁带材1的另外一个裸露面被丝线或者丝线履带压制成网状纹路3。

进一步地，本发明所用的软磁带材为热处理后的铁基非晶、铁基纳米晶、钴基非晶或者钴基纳米晶，所述软磁带材的厚度为14μm-50μm。对于铁基非晶和钴基非晶的热处理温度为380-520℃，铁基纳米晶、钴基纳米晶的热处理温度为480-650℃。

本发明中的隔磁片包括1～12个隔磁单元。优选2～10个隔磁单元。

本发明所述的应用于无线充电和NFC的隔磁片的制作工艺包括以下步骤：

1、在准备好软磁材料和相关生产设备后，未热处理软磁材料的分切绕制，将软磁材料带材分切设定宽度，再按照工艺要求绕制规定的内外径；将分切绕制好的软磁材料放置在加磁场或者未加磁场热处理炉内进行热处理(非晶为380-520℃纳米晶为480-650℃)，得到退火后的软磁带材；

2、根据厚度需求，确定隔磁片包括的隔磁单元的个数，例如隔磁片仅包括一个隔磁单元：通过卷式贴合将双面胶粘贴在软磁带材的其中一个裸露面，另外一个裸露面贴合离型膜5，并在双面胶2下面贴合胶体保护膜4，对离型膜5施加压力以将另外一个裸露面形成网状纹路3，在网状纹路3的凹槽内填充胶体，以得到隔磁片，按照需求对其进行辊切，得到预定尺寸的隔磁片。

3、隔磁片包括至少两个隔磁单元，将压制后的至少两个隔磁单元上的离型膜5和胶体保护膜4撕掉，并依次在各个隔磁单元的网状纹路3内填充胶体，最后进行依次叠加，叠加标准为：将一个隔磁单元中的双面胶2与跟其相邻的隔磁单元中的具有网状纹路3的裸露面进行贴合。

本发明中，例如使用丝线对软磁带材1进行压制，压制的网状纹路3的凸起形状一致、尺寸相同，并且网状纹路3的凹槽的深度和宽度相同，保证了胶体填充的成功率高，增加电阻率，减小涡流损耗，从而进一步提高充电效率和大功率下的屏蔽作用。

进一步地，本发明中丝线压制的其中一种实现方式为丝线模块连续冲压工艺，如图4所示，图4中10为传送带，上述丝线模块连续冲压工艺的具体过程为：采用离型膜5对每个隔磁单元的另外一个裸露面进行保护，使用胶体保护膜4对其中一个裸露面上的双面胶2进行保护，离型膜5上面为丝线6，丝线6上面为冲压块7，设定对丝线6的冲压强度，通过所述丝线组成的孔径、丝径范围，进而确定了网状纹路3中凸起的形状和凹槽的深度以及宽度。

进一步地，本发明中丝线压制的其中一种实现方式为丝线履带碾压工艺，如图5和图6所示，图5中10为传送带，上述丝线履带碾压工艺的具体过程为：采用离型膜5对每个隔磁单元的另外一个裸露面进行保护，使用胶体保护膜4对其中一个裸露面的双面胶2进行保护，离型膜5上面为丝线履带8，通过上下传动轴给定丝线履带8压力值，通过所述丝线组成的孔径、丝径范围，采用通过传送滚轮9输送连续碾压的方式将另外一个裸露面压制形成不同形状均匀分布且某一种形状的凸起和一定深度和宽度的凹槽形成的网状纹路3，并将2-12个隔磁单元依次叠加在一起。

本发明通过大量实验测试了隔磁片对无线充电效率和对NFC工作频率的影响。发现通过不同压制处理得到的对应其形状、大小的网状纹路可以影响涡流损耗，同时本发明的工艺中压制处理的网状纹路中的凹槽如果宽度过大，会造成隔磁片磁导率变小，出现严重漏磁，如果网状纹路中的凹槽宽度过小，造成叠层间的胶体不能或者很少填充到凹槽里，这样周边同样形状的小片边缘很容易连接在一起，造成隔磁片大部分区域电阻率变小，使涡流损耗变大，凹槽宽度过大，造成隔磁片叠层之间会有漏磁现象，磁力线会打在电池金属板产生涡流，造成能量的损失，影响组件性能。

本发明的制备工艺中的胶体会进入和填满网状纹路的凹槽内，这样可以保证磁片间的绝缘度，复合材料的介电性能和避免网状纹路中相邻的两个凸起之间的材料的氧化和磁性能的老化，并保证结构性能的稳定。

本发明使用不同压制法对裸露面进行压制，形成了不同网状纹路的多种隔磁片，网状纹路中凸起的形状由图形的形状决定，网状纹路中凹槽的宽度和深度由网丝直径和压制力度决定，本发明对多种隔磁片进行了横向和纵向对比分析。其中，表1～表5中所列举的30个隔磁片均使用丝线模块连续冲压工艺进行制备的，表6～表7所列举的隔磁片均使用丝线履带碾压工艺进行制备的。

表1.使用丝线模块连续冲压工艺制备的30个隔磁片所使用的丝线尺寸与网状纹路中凹槽宽度的数值

表2.30个隔磁片中的丝线组成的孔径不同、网状纹路的凹槽宽度相同的隔磁片的性能参数

表3.丝线组成的孔径不同、网状纹路的凹槽宽度相同的隔磁片对无线充电充电效率的影响

从表2可以看出，丝线组成孔径变大，电感也变大，隔磁片与非晶片或者坡莫合金片、散热片以及绕线圈或者FPC贴合在一起形成的组件的阻抗值从大变小再增大。

从表3中可以看出，在网状纹路的凹槽宽度均为15μm的条件下，通过具有不同孔径的丝线得到不同形状结构的隔磁片，并进行了该隔磁片对无线充电的充电效率与辊压破碎工艺制作的隔磁片对无线充电的充电效率的对比，结果表明，充电效率最低的实例22都比辊压破碎工艺制作的效率高。说明辊压破碎工艺制作的表面碎片纹路杂乱无章造成磁导率差别过大，表面电阻率不均匀导致涡流损耗增加，并导致充电效率偏低，在相同的纹路宽度下，当丝线组成的孔径尺寸为0.5mm-2.2mm之间时，充电效率最高，择优选择0.8mm-2.2mm。

表4.丝线组成的孔径相同、网状纹路的凹槽的宽度不同的隔磁片的性能参数

表5.丝线组成的孔径相同、网状纹路的凹槽宽度不同的隔磁片对无线充电充电效率的影响

表4为丝线组成的孔径为1mm的条件下，通过不同丝径的丝线得到的不同宽度凹槽的网状纹路大小的隔磁片，随着两个凸起之间宽度变大，电感逐渐降低，磁导率也会下降，组件RS值也是先大再变小再变大。

表5为丝线组成的孔径为1mm条件下，通过不同丝径的丝线得到不同宽度凹槽的网状纹路的隔磁片和辊压破碎工艺制作对比，充电效率最低的实例15都比辊压破碎工艺制作的效率高。说明辊压破碎制作的表面碎片纹路杂乱无章造成磁导率差别过大，表面电阻率不均匀，涡流损耗增加导致充电效率偏低，相同孔径尺寸条件下，网状纹路的凹槽宽度为15μm-50μm之间时充电效率最高，择优15μm-35μm。

通过表2、表3、表4、表5的分析，可以得出，丝径为0.5mm-2.2mm和网状纹路的凹槽宽度为15μm-35μm时充电效率最高。

表6.使用丝线履带碾压工艺对裸露面进行压制得到的隔磁片的性能参数

表7.使用丝线履带碾压工艺对裸露面进行压制得到的隔磁片对充电效率的影响

实例12、实例13和实例14与实例31、实例32和实例33相比，其网状纹路的凹槽宽度和丝径组成的孔径的尺寸相同，但是明显使用丝线履带碾压工艺制备的隔磁片的1充电效率相对较高。

综上所述纵横比较可得出，网丝孔径为0.5mm-2.2mm和网状纹路的凹槽的宽度为15μm-35μm时充电效率最高。选择丝线组成网目为10-40目最佳，丝线模块连续冲压工艺和丝网履带碾压工艺均优于传统辊压无规则破碎工艺的充电效率。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节与这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种应用于无线充电和NFC的隔磁片，其特征在于，包括：至少一个隔磁单元，所述隔磁单元包括具有两个裸露面的片材结构的软磁带材和覆盖所述软磁带材其中一个裸露面的双面胶，所述软磁带材另外一个裸露面被带有图形的压制装置压制成网状纹路，该网状纹路由多个均匀分布的凸起和分别设置在相邻两个凸起之间的多条凹槽构成。

2.根据权利要求1所述的一种应用于无线充电和NFC的隔磁片，其特征在于，所述隔磁片包括一个隔磁单元。

3.根据权利要求1所述的一种应用于无线充电和NFC的隔磁片，其特征在于，所述隔磁片包括2～12个隔磁单元，且一个所述隔磁单元中的双面胶贴合在与其相邻的隔磁单元中的具有网状纹路的裸露面。

4.根据权利要求1所述的一种应用于无线充电和NFC的隔磁片，其特征在于，所述凹槽内填充有胶体，且所述凹槽的宽度为2μm-90μm。

5.根据权利要求1所述的一种应用于无线充电和NFC的隔磁片，其特征在于，所述软磁带材的另外一个裸露面被丝线压制成网状纹路。

6.一种根据权利要求1～5任意一项所述的应用于无线充电和NFC的隔磁片的制备工艺，其特征在于，包括：

构造隔磁单元：以具有两个裸露面的片材结构的软磁带材为基元，在所述软磁带材的其中一个裸露面贴合双面胶，并将所述软磁带材的另外一个裸露面压制成网状纹路，以及在所述网状纹路的凹槽内灌入胶体，以构造隔磁单元；

构造隔磁片：所述隔磁片包括至少一个所述隔磁单元，将所述隔磁片进行辊切，以得到预定规格的隔磁片。

7.根据权利要求6所述的一种应用于无线充电和NFC的隔磁片的制备工艺，其特征在于，相邻的两个隔磁单元中，其中一个隔磁单元中的双面胶与另外一个隔磁单元中的具有网状纹路的裸露面相贴合。

8.根据权利要求6所述的一种应用于无线充电和NFC的隔磁片的制备工艺，其特征在于，所述软磁带材为热处理后的铁基非晶、铁基纳米晶、钴基非晶或者钴基纳米晶，所述软磁带材的厚度为14μm-50μm。

9.根据权利要求6所述的一种应用于无线充电和NFC的隔磁片的制备工艺，其特征在于，在将所述软磁带材的另外一个裸露面压制成网状纹路之前，首先将离型膜覆盖在所述另外一个裸露面，并于压制结束后撕掉该离型膜。

10.根据权利要求6所述的一种应用于无线充电和NFC的隔磁片的制备工艺，其特征在于，所述凸起的长度和宽度为15μm-10mm。