CN108430203A - 一种电磁屏蔽片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁屏蔽片及其制备方法。电磁屏蔽片的制备方法包括以下步骤：S1，在500～600℃范围内、保护气氛下热处理纳米晶带材；S2，取至少一层热处理后的纳米晶带材，将双面胶置于各层纳米晶带材层间以形成多层纳米晶带材，然后在所述多层纳米晶带材的表面贴覆一双面胶或者覆盖膜；S3，纵向剪切处理；S4，横向剪切处理；S5，将步骤S4处理后的多层纳米晶带材的最上表面和最下表面的双面胶自带的离型膜层或者覆盖膜自带的粘性膜层去掉，重新覆上一层新的离型膜层或者粘性膜层。本发明的制备方法能够批量连续化生产，且制得的电磁屏蔽片可同时应用于无线充电和NFC通信场景中，应用于无线充电时转化效率也较高。

Description

一种电磁屏蔽片及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及一种电磁屏蔽片及其制备方法，特别是涉及一种可同时满足无线充电和NFC天线导磁屏蔽应用的电磁屏蔽片的制备方法。

【背景技术】

随着移动数码电子产品的发展，特别是手机产品中集成的功能越来越多，包括无线充电技术、近场通讯NFC技术等，越来越被人们接受并广泛使用。针对不同频率下使用的不同功能，对屏蔽片的要求越来越高。很难有一种屏蔽片同时满足不同频段应用的需求，同时满足无线充电、近场通讯(NFC)等功能。

在无线充电模块中，屏蔽片的功能包括两方面，一方面是为电磁感应的线圈耦合提供高磁导率的通道，提高充电效率；另一方面是保证感应线圈的交变磁场带来的磁力线，对其他电子部件不产生干扰，起到屏蔽作用，避免漏磁。现有应用于无线充电的屏蔽片，其磁导率不高，充电转化率不高。

在近场通讯应用中，要求屏蔽材料在13.56MHz频率附近具有高的磁导率，从而保证通讯读卡距离。目前，对于近场通讯应用提供的屏蔽材料主要是铁氧体材料，但目前铁氧体材料的厚度一般在80um以上，无法满足微型化应用需求。

此外，目前，对具有双重功能的无线充电和近场通讯用磁性材料的研究，主要为复合磁性材料的研究，比如采用纳米晶材料和铁氧体材料组合的组合体，或采用非晶纳米晶片与软磁粉末与树脂材料合成的复合薄片的组合体。采用此种复合型方式，一方面增加了导磁屏蔽材料的厚度，对便携式电子终端的薄型化发展不利，另一方面其生产工艺的复杂性使其难以大批量连续生产且做到低成本。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种电磁屏蔽片及其制备方法，能够批量连续化生产，且制得的电磁屏蔽片可同时应用于无线充电和NFC通信场景中，应用于无线充电时转化效率也较高。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种电磁屏蔽片的制备方法，包括以下步骤：S1，在500～600℃范围内、保护气氛下热处理纳米晶带材；S2，取至少一层热处理后的纳米晶带材，将双面胶置于各层纳米晶带材层间以形成多层纳米晶带材，然后在所述多层纳米晶带材的最上表面贴覆一双面胶或者覆盖膜，在所述多层纳米晶带材的最下表面贴覆一双面胶或者覆盖膜；S3，将步骤S2处理后的多层纳米晶带材通过纵向剪切刀进行纵向剪切处理，使得所述多层纳米晶带材剪切成宽度为0.2～1mm的纵向条状结构；S4，将步骤S3处理后的多层纳米晶带材通过横向剪切刀进行横向剪切处理，使所述纵向条状结构横向破碎形成长度为0.2～1mm、宽度为0.2～1mm的网格状碎块；S5，将步骤S4处理后的多层纳米晶带材的最上表面和最下表面的双面胶自带的离型膜层或者覆盖膜自带的粘性膜层去掉，重新覆上一层新的离型膜层或者粘性膜层。

一种根据如上所述的制备方法制得的电磁屏蔽片。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本发明的电磁屏蔽片及其制备方法，通过热处理使得纳米晶带材具有脆性，然后通过纵向剪切刀和横向剪切刀对纳米晶带材进行剪切处理，形成网格状碎块。通过控制纳米晶片的网格状碎片的尺寸，可有效减少涡流损耗，提高磁导率一致性。屏蔽片涡流损耗降低，可在近场通讯NFC工作频段(13.56MHz)具有较高磁导率，满足NFC的通讯读卡距离。同时，对于无线充电应用场景下，涡流损耗降低可避免产生充电效率损失的现象，从而使得无线充电时的充电转化效率较高。本发明制备的无线充电和近场通讯用的屏蔽片既可以作为无线充电领域接收端感应线圈用屏蔽材料，也可以作为近场通讯用屏蔽材料，实现了单种材料满足双重功能。在本发明中，热处理工序、覆膜叠片工序、纵向剪切碎化工序、横向剪切碎化工序、覆膜工序中，纳米晶合金带材均以卷材状态进行生产，从而实现了高效、连续化生产。

【附图说明】

图1是本发明具体实施方式中三层纳米晶带材叠层后的截面剖视图；

图2是本发明具体实施方式中多层纳米晶带材经纵向剪切处理时状态示意图；

图3是本发明具体实施方式中经纵向剪切处理后的多层纳米晶带材的表面状态示意图；

图4是本发明具体实施方式中多层纳米晶带材经横向剪切处理时状态示意图；

图5是本发明具体实施方式中经横向剪切处理后的屏蔽片的表面状态示意图；

图6a是本发明具体实施方式中制得的屏蔽片中覆盖膜所在的一面的实物照片；

图6b是本发明具体实施方式中制得的屏蔽片中双面胶所在的一面的实物照片。

【具体实施方式】

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明做进一步详细说明。

本发明的构思是：纳米晶带材常用于无线充电导磁屏蔽，但如果直接应用于NFC通信，则由于其损耗问题而无法满足NFC通信距离的要求。具体地，作为无线充电导磁屏蔽用的纳米晶材料，热处理后，带材的磁导率和饱和磁感应强度都有所增加，满足无线充电要求，但是，在高频下其有较大的涡流损耗，一方面导致高频下充电线圈的耦合效率低；另一方面导致应用于NFC通信无法满足通信距离的要求。鉴于此，本发明采用横纵剪切刀进行碎化处理工艺以降低涡流损耗，也就是把纳米晶磁性片进行小单元分割，使得单体小单元下的磁通小，面积小，涡流小，同时，断开了整个导磁片面积内的大循环涡流，使得耦合后的损耗降低，发热减少。而通过横纵剪切刀的处理方式，材料之间断开的缝隙较小，可忽略不计，从而也可确保屏蔽片不会漏磁，充电效率不会下降。如缝隙太大，则电磁容易从单体小单元之间的缝隙处穿过，产生漏磁现象，且充电效率也会下降。

本具体实施方式中，针对单层或多层的无线充电和近场通讯用屏蔽片的制备方法，包括热处理、覆膜叠片、纵向剪切碎化、横向剪切碎化和覆膜工序。

热处理工序中，热处理时纳米晶带材为卷材，在500～600℃(比如520℃，540℃，560℃，580℃，600℃等均可)范围内进行热处理，要求保护气氛为真空环境或者氮气、氩气等惰性气体，从而确保带材不被氧化。热处理后，带材具有高磁感应强度Bs和高磁导率μi，且此时的损耗也较高。此外，经热处理的带材具有较高脆性，可以保证在碎化处理工序中能够碎化成尺寸小的单元。

覆膜叠片工序中，取至少一层热处理后的纳米晶带材，将双面胶置于热处理后的各层纳米晶带材层间，以形成多层纳米晶带材，然后在所述多层纳米晶带材的表面覆双面胶或覆盖膜。双面胶可为压敏胶带。覆盖膜可以是PET、BOPP、PE等中的一种。

如图1所示，本具体实施方式中形成的多层纳米晶带材的结构包括：三层纳米晶带材S3，各层带材经后续处理后均会形成网格状碎片结构；三层双面胶S2，其中两层双面胶分别设置于两两纳米晶带材之间，位于最上方的一层双面胶一面覆于最上层带材的上表面，另一面为自带的一层离型膜S1；一层PET覆盖膜S4，一面粘于最下层带材的下表面，另一面为自带的低粘性(低粘性一般为10-100g/25mm)膜层S5。

各层纳米晶带材S3的厚度优选在14～30μm的范围内，从而可应用于微型化场景，例如16μm、18μm、20μm、25μm中的一个值。厚度的具体取值可以根据无线充电模组和NFC天线需求的性能和厚度要求综合进行确定，在此不作限制。各层纳米晶带材层间的双面胶的厚度优选在3～10μm的范围内，例如，3μm、5μm、7μm、10μm中的一个值。同样地，其厚度的取值可以根据无线充电模组和NFC天线需求的厚度确定，在此也不作限制。

该多层纳米晶带材的结构中，设置双面胶S2和覆盖膜S4，一方面是在后续剪切过程中承载碎化处理后的带材的作用，另一方面是保护带材的上下表面。

需说明的是，多层纳米晶带材的最上表面和最下表面可均为双面胶，也可均为覆盖膜，还可为一者是双面胶，一者是覆盖膜。具体根据屏蔽片制得后是否需要相应的表面有吸附的作用。如需要某一面具有吸附力，可在那一面设置双面胶，这样，撕去双面胶自带的离型膜后，即可直接将屏蔽片粘贴于一应用的对象上。

纵向剪切碎化工序中，将覆双面胶的多层纳米晶带材进行纵向剪切碎化，如图2所示，其将所述多层纳米晶带材M1剪切成纵向条状结构，形成纵向裂纹，同时双面胶在剪切过程中可保持不断裂。纵向剪切后的多层纳米晶带材的结构的表面状态如图3中M2所示。

图2中，纵向剪切刀由纵向条纹辊T1和纵向条纹齿板T2构成。纵向条纹辊T1的表面为等间距分布的齿环结构，各齿环形成的平面与辊轴向垂直。纵向条纹齿板T2表面为等间距分布的齿状突起。通过控制齿环的间距，可控制多层带材的纵向碎化尺寸。本具体实施方式中，各齿环之间的间距在0.2～1mm的范围内，从而使得剪切后纳米晶带材上形成的纵向条状结构的宽度在0.2～1mm的范围内。

横向剪切碎化工序中，将所述纵向剪切碎化的多层带材M2进行横向剪切，如图4所示，使各层所述纵向条状结构的带材横向破碎形成网格状碎片，同时所述双面胶在剪切过程中仍可保持不断裂。横向剪切后的多层纳米晶带材的结构的表面状态如图5中M3所示，具有各碎块小单元，且各碎块的尺寸均匀。

图4中，横向剪切刀由横向条纹辊Z1和横向条纹齿板Z2构成。横向条纹辊Z1的表面为等间距分布的、与辊轴向平行的齿条结构。横向条纹齿板Z2表面为等间距分布的齿状突起。通过控制齿条的间距，可控制纵向断裂后的多层带材的横向碎化尺寸，从而形成均匀的网格碎片。本具体实施方式中，各齿条之间的间距在0.2～1mm的范围内，从而使得剪切后纳米晶带材上形成的网格碎块沿长度方向的尺寸在0.2～1mm的范围内。

通过控制剪切过程中各齿之间的间距，使得形成的碎块沿长度方向和宽度方向的尺寸均在0.2～1mm的范围内，这样经后续验证，屏蔽片的磁导率(对应磁导率实部μ’)较高，损耗(对应磁导率虚部μ”)较小，综合效果较好。优选地，形成碎块的长度为0.4～0.6mm(优选为0.5mm)、宽度为0.4～0.6mm(优选为0.5mm)，这样，其损耗较小，同时磁导率也不至于太低，综合的性能表现较优。

覆膜工序中，将横向剪切碎化后的多层带材表面的双面胶自带的离型膜层S1去掉，重新覆上一层新的离型膜。将表面的覆盖膜自带的低粘保护膜层S5去掉，重新覆上一层新的低粘膜层，从而得到外观平整的屏蔽片。如图6a所示，为覆盖膜所在的一面的实物照片，如图6b所示为双面胶所在的一面的实物照片，可知制得的屏蔽片从外观上难以看出其有碎片结构，保证了屏蔽片平整、美观的外观效果。

通过上述制备过程，本具体实施方式制得屏蔽片，其包括至少一层的纳米晶带材，且每层所述纳米晶带材由面积较均一的网格状碎片构成；各层所述纳米晶合金片之间通过双面胶粘接，最上层或最下层的纳米晶带材的表面粘接覆盖膜或双面胶，以固化网格状碎片。屏蔽片的性能主要取决于碎片单元的尺寸和其均一性，碎片尺寸的大小和均一性会影响涡流的大小，以及磁导率的大小和一致性，以及屏蔽片的柔性化程度。本具体实施方式制得的屏蔽片具有碎片尺寸小而均匀的特点，从而使得屏蔽片涡流损耗小，磁导率一致性好，柔性化程度高。该屏蔽片可以作为无线充电领域接收端感应线圈用屏蔽材料，也可以作为近场通讯(NFC)用屏蔽材料，具有可同时满足无线充电和NFC通信的应用。且应用于无线充电场景时，由于涡流损耗降低，则涡流损耗导致的充电能量损失的现象也降低，从而充电转化效率也较以往的屏蔽片有所提高。

本具体实施方式的碎片化过程通过剪切刀辊压处理实现，这样各碎块之间的缝隙较小，不会影响屏蔽效果。相对于通过激光切割或者化学蚀刻形成切槽，其将屏蔽材料烧蚀或者刻蚀掉，会使屏蔽性能下降，即引起漏磁，同时充电效率也会下降。而且通过使用机械剪切碎化，可实现连续高效的批量化加工过程，而激光或化学蚀刻工艺都较复杂，无法实现批量化生产。

如下以4个实施案例制备包括三层纳米晶带材的屏蔽片，各层纳米晶带材的厚度为18μm，宽度为140μm。制备过程中均为长度超过50米以上的卷材，其具体制备过程如下：

热处理：纳米晶合带材绕卷后在氮气气氛下热处理，热处理温度为540℃，热处理升温和保温时间为240分钟。

覆膜叠片：通过多工位的覆膜机，将3层纳米晶带材通过5μm双面胶粘接复合，在最上层带材上表面覆一层10μm双面胶，保留10μm双面胶最上层的离型膜。在最下带材下表面覆一层10μm黑色PET覆盖膜，该黑色PET覆盖膜自带一层低粘性保护膜。

纵向剪切碎化：将覆膜叠片后的带材进行纵向剪切，将所述带材剪切形成纵向条状结构，同时双面胶自带的离型膜以及低粘性保护膜保持不断裂。各实施例所采用的剪切刀尺寸，即辊或齿板表面各齿之间的间距参见表1。

横向剪切碎化：将纵向剪切碎化的带材进行横向剪切碎化，使纵向断裂的带材横向断裂形成均匀网格状碎片。各实施例所采用的剪切刀尺寸，即辊或齿板表面各齿之间的间距参见表1。

覆膜：将所述横向剪切碎化后的多层带材表面双面胶的离型膜层去掉重新覆上一层新的离型膜，将表面覆盖膜自带的低粘保护膜去掉重新覆上一层新的低粘膜，从而得到外观平整的具有三层纳米晶带材的屏蔽片。

表1

序号	材料种类	剪切刀尺寸(mm)	剪切次数	碎片尺寸(mm)
					实施例1	纳米晶	0.3	1	0.2
实施例2	纳米晶	0.5	1	0.4
					实施例3	纳米晶	0.8	1	0.6
实施例4	纳米晶	1.0	1	0.8

将制备的屏蔽片冲切成标准圆环，使用德科技E4990a型阻抗分析仪，测试其复数磁导率实部μ’和虚部μ”。测试频率为100KHz和13.56MHz。其中，无线充电时的标准测试频率范围为80KHz-300KHz，此处以100KHz作为示例，验证屏蔽片应用于无线充电时的性能。13.65MHz是近场通讯NFC有固有频率。各实施例的实验结果测试数据如表2所示。

表2

从表1可知，采用剪切刀的尺寸越小，获得的网格状碎片尺寸越小，且碎片尺寸略小于剪切刀尺寸，与剪切刀尺寸近乎相等。

从表2的实验结果数据可知，不同频率下的复数磁导率实部、虚部也随碎片大小变化而变化。对于100KHz下的无线充电应用场景，其磁导率实部μ’大于400，虚部μ”小于100(现有的屏蔽片通常大于100)，表明本具体实施方式的屏蔽片的涡流损耗有效降低，应用于无线充电时可提高充电转化效率。对于近场通讯，其磁导率实部μ’大于100，μ”小于300，从而可较好地适用于近场通讯应用场景。而以往现有的应用于无线充电的屏蔽片，其13.56MHz下测试时磁导率的虚部通常μ”大于300，损耗较大，完全无法适用到NFC通讯中。综上，本具体实施方式制得的屏蔽片可适用于无线充电和近场通讯双重场景中，且应用于无线充电场景时，其充电转化效率也比以往的屏蔽片有所提高。此外，根据表2的数据也可知，碎块的尺寸在0.4～0.6mm的范围内时，损耗较低，且磁导率也不至于太小，屏蔽片的综合性能较优。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电磁屏蔽片的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1，在500～600℃范围内、保护气氛下热处理纳米晶带材；S2，取至少一层热处理后的纳米晶带材，将双面胶置于各层纳米晶带材层间以形成多层纳米晶带材，然后在所述多层纳米晶带材的最上表面贴覆一双面胶或者覆盖膜，在所述多层纳米晶带材的最下表面贴覆一双面胶或者覆盖膜；S3，将步骤S2处理后的多层纳米晶带材通过纵向剪切刀进行纵向剪切处理，使得所述多层纳米晶带材剪切成宽度为0.2～1mm的纵向条状结构；S4，将步骤S3处理后的多层纳米晶带材通过横向剪切刀进行横向剪切处理，使所述纵向条状结构横向破碎形成长度为0.2～1mm、宽度为0.2～1mm的网格状碎块；S5，将步骤S4处理后的多层纳米晶带材的最上表面和最下表面的双面胶自带的离型膜层或者覆盖膜自带的粘性膜层去掉，重新覆上一层新的离型膜层或者粘性膜层。

2.根据权利要求1所述的电磁屏蔽片的制备方法，其特征在于：步骤S3中，所述纵向剪切刀包括纵向条纹辊和纵向条纹齿板；所述纵向条纹辊的表面为等间距分布的齿环，各齿环形成的平面与所述纵向条纹辊的轴向垂直，各齿环之间的间距为0.2～1mm；所述纵向条纹齿板的表面为等间距分布的齿状突起，所述纵向条纹齿板与所述纵向条纹辊相互啮合；步骤S3中，将多层纳米晶带材置于所述纵向条纹辊和纵向条纹齿板之间进行辊压处理，完成所述纵向剪切处理过程。

3.根据权利要求1所述的电磁屏蔽片的制备方法，其特征在于：步骤S4中，所述横向剪切刀包括横向条纹辊和横向条纹齿板，所述横向条纹辊的表面为等间距分布的齿条，各齿条与所述横向条纹辊的轴向平行，各齿条之间的间距为0.2～1mm；所述横向条纹齿板的表面为等间距分布的齿状突起，所述横向条纹齿板与所述横向条纹辊相互啮合；步骤S4中，将多层纳米晶带材置于所述横向条纹辊和横向条纹齿板之间进行辊压处理，完成所述横向剪切处理过程。

4.根据权利要求1所述的电磁屏蔽片的制备方法，其特征在于：步骤S3中，剪切成宽度为0.4～0.6mm的纵向条状结构；步骤S4中，形成长度为0.4～0.6mm、宽度为0.4～0.6mm的网格状碎块。

5.根据权利要求1所述的电磁屏蔽片的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述保护气氛为真空环境或者在惰性气体的保护下。

6.根据权利要求1所述的电磁屏蔽片的制备方法，其特征在于：步骤S2中，在所述多层纳米晶带材的最上表面贴覆一双面胶，在所述多层纳米晶带材的最下表面贴覆一覆盖膜；步骤S5中，将所述多层纳米晶带材的最上表面的双面胶自带的离型膜层去掉，重新覆上一层新的离型膜层；将所述多层纳米晶带材的最下表面的覆盖膜自带的粘性模型去掉，重新覆上一层新的粘性膜层。

7.根据权利要求1所述的电磁屏蔽片的制备方法，其特征在于：步骤S2中，各层纳米晶带材的厚度均在14～30μm的范围内。

8.根据权利要求1所述的电磁屏蔽片的制备方法，其特征在于：步骤S2中，置于各层纳米晶带材层间的双面胶的厚度在3～10μm的范围内。

9.根据权利要求1所述的电磁屏蔽片的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述双面胶为压敏胶带。

10.一种根据权利要求1～9任一项所述的制备方法制得的电磁屏蔽片。