CN108922755A - 一种线圈模组复合应用屏蔽片及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种线圈模组复合应用屏蔽片及其制备工艺，至少包括如下工艺流程：热处理，复合叠层，软磁材料表面图形化处理。将经过图形化处理或者上面单层图形化处理的软磁材料带材叠层形成的第一导磁层；其后贴合由树脂粘结剂和磁性粉体混合物形成的磁片，形成第二到导磁层；再贴合散热片最终形成屏蔽片，最后形状化贴合形成线圈模组。本发明工艺简单可行，集成自动化程度高，制作的屏蔽片厚度薄、屏蔽能力好、充电效率高、温升小、更适用于NFC复合功能模组线圈，材料磁性参数可控制，屏蔽片表面处理形状均匀提高产品稳定性且大大节省了工序和材料成本。

Description

一种线圈模组复合应用屏蔽片及其制备工艺

技术领域

本发明涉及线圈模组领域，特别涉及一种线圈模组复合应用屏蔽片。

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。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，来保障整个充电系统的安全高效的工作。

目前市场中基本都采用非晶或者纳米晶屏蔽片，通过非晶叠片、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 隙等方式提高充电效率。但这些工艺仍存在污染环境严重不利于环保，性 能一致性差，充电效率较低等问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种线圈模组复合应 用屏蔽片及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明可降 低涡流损耗，提高充电效率，且工艺简单绿色环保。

为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现：一种线圈模 组复合应用屏蔽片，包括第一导磁层，所述第一导磁层由一个经过热处理 的软磁材料带材与叠层胶体叠合的单面裸露软磁带材或单面裸露软磁带材 通过叠层胶体叠层热处理的软磁材料带材后，经过图形化处理而成。

所述经过图形化处理的软磁材料带材的表面具有均匀有序纵向和横向 纹路或与带材方向成一定角度的纹路形成的图形；所述纹路的缝隙处填充 有胶体。

所述线圈模组复合应用屏蔽片还包括第二导磁层，所述第二导磁层和 所述第一导磁层的顶部贴合在一起，所述第二导磁层为由磁性粉体和树脂 粘结剂加工形成的磁片。

所述线圈模组复合应用屏蔽片还包括散热片，所述散热片与所述第一 导磁层的底层贴合在一起。

所述线圈模组复合应用屏蔽片的所述叠层最底层的软磁材料带材未与 叠层胶体贴合的一面设置有保护膜。

优选的，所述树脂粘结剂由环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯、甲基丙烯 酸甲酯和甲基丙烯酸等其中一种或者多种溶解在N-甲基吡咯烷酮和酒精等 溶剂中而形成。

一种线圈模组复合应用屏蔽片的制备工艺，包括如下步骤：

a)热处理：将分切绕制好的软磁材料带材放置在加磁场或者未加磁场 热处理炉内进行热处理；

b)复合叠层：首先，将一经过热处理后的软磁材料带材通过卷式贴合 将叠层胶体粘贴在软磁材料带材的一面，其另一面裸露形成单面裸露软磁 带材叠层；然后，将上述裸露的一面贴合叠层胶体，叠层胶体的另一侧粘 贴层再粘贴另外一层经过热处理后的软磁材料带材，通过重复叠层胶体粘 贴软磁材料带材的动作形成两层及以上的叠层；

c)图形化处理：将步骤b)中的单层或两层及以上的叠层进行表面图形 处理后，即得第一导磁层；

d)制备第二导磁层：取磁性粉体与树脂粘结剂混合制浆，涂覆压制成 EMI吸波材后切成磁片，即为第二导磁层；

e)将所述第一导磁层顶部与第二导磁层贴合在一起形成复合导磁层；

f)将步骤c)中的第一导磁层与散热片贴合制成屏蔽片，或者将步骤 e)中的复合导磁层制成屏蔽片，或者将步骤c)中的第一导磁层制成屏蔽片。

所述步骤b)中的图形化处理包括，通过线条与带材接触并对其加压， 在带材表面形成均匀有序纵向和横向纹路或者与带材方向成一定角度的单 向或者交叉纹路，再通过点接触在其形成的纹路中间或者有纹路组成的图 形顶点或图形内部形成炸点，使所述纹路裂缝处的缝隙增大，将胶体填充 在缝隙处。

所述步骤d)具体为，在容器中放入3种不同直径的钢珠或者氧化锆珠 子和一定配比的酒精，使磁性颗粒球磨或者研磨一定的时间，达到需求磁 性粉体的粒径和形状后，粉体烘干备用，再将按一定配比溶剂和树脂溶解 形成所需树脂粘结剂，再将树脂粘结剂和磁性粉体混合均匀形成浆料后， 通过涂覆、烘干，形成卷式吸波材，通过层压形成不同厚度的EMI吸波材， 冲切成型，形成第二导磁层。

优选的，所述形成均匀有序纵向和横向纹路或与带材方向成一定角度 的纹路形成的图形为正方形、长方形、圆形或菱形。

所述图形尺寸为0.1mm－3mm；所述线条与带材接触位置尺寸为30 um-0.8mm；所述缝隙宽度为5um-35um。

优选的，所述图形尺寸为0.4m-2mm；所述缝隙宽度为15um-35um。

一种线圈模组，包括上述的线圈模组复合应用屏蔽片、非晶片或者坡 莫合金片以及绕线圈或者FPC。

所述线圈模组应用于近场通信、MST和无线充电等功能的一种或者多种。 所述线圈模组用于近场通信时，所述线圈的线宽设定为0.5mm-2mm；或所述 线圈模组用于无线充电时，所述线圈的线宽或者线径设定为1mm-3.5mm。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1、本发明通过创新的表面图形处理工艺，使得屏蔽片的第一导磁层， 电磁性能磁导率相对平均，磁损较小，品质因数较高，形纹路状大小均匀， 缝隙大小一致性好，胶体填充性好，表面阻抗变大涡流损耗小，介电性能 稳定；

2、本发明通过贴合由树脂粘结剂和磁性粉体混合物形成的磁片EMI吸 波材降低其损耗形成磁性参数优良的屏蔽片，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，且屏蔽片稳定性好；

3、本发明的生产工艺绿色环保，自动化程度高，易于实现。

附图说明

图1为本发明实施例的屏蔽片1的剖面示意图。

图2为本发明的线圈模组的剖面示意图。

图3-1-图3-6为由线和点接触组成不同图形的示意图。

图4a、5a为本发明表面图形处理设备。

图4b、5b为本发明实施例的线条图形轴的剖面示意图。

图6为本发明实施例的炸点放大图。

图7为本发明实施例第二导磁层剖的剖面示意图。

图中附图标记的说明

1、图形化装置2、离型保护膜3、双面胶4、线条图形轴5、点图形 轴6、传动辊轮8、线圈铜9、热压胶10、无基材双面胶111、第一导 磁层12、第二导磁层13、散热片14、基材15、铜线连接孔16、 PET17、双面胶18、图形片19、叠层胶体20、保护膜

具体实施方式

下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实 施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的 实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有 其他实施例，都属于本发明保护的范围。

详细介绍一种线圈模组复合应用屏蔽片的制备工艺。

步骤一，在准备好软磁材料和相关生产设备后，将软磁材料的分切绕 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。

步骤二，进行热处理。将分切绕制好的软磁材料带材放置在加磁场或 者未加磁场热处理炉内进行热处理(非晶温度为380-475℃纳米晶温度为 480-570℃)。

步骤三，复合叠层。首先，将一经过热处理后的软磁材料带材通过卷 式贴合将叠层胶体粘贴在软磁材料带材的一面，其另一面裸露形成单面裸 露软磁带材叠层；然后，将上述裸露的一面贴合叠层胶体，叠层胶体的另 一侧粘贴层再粘贴另外一层经过热处理后的软磁材料带材，通过重复叠层 胶体粘贴软磁材料带材的动作形成两层及以上的叠层；

步骤四，图形化处理。将步骤三中的单层或两层及以上的叠层进行表 面图形处理后，即得第一导磁层；所述叠层数量为2-12层。

对软磁带材表面处理，为得到屏蔽片的磁导率相对平均，磁损较小， 品质因数高，形状大小均匀，缝隙大小一致性好，胶体填充性好，电阻率 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。表面图形化装置制备屏 蔽层，通过选择不同线凸起的宽度和分布方向，获得一定的缝隙尺寸、均 匀规则或不规则的碎片图形形状，再同时通过点接触在其形成的纹路中间 或者有纹路组成的图形顶点或图形内部，通过胶体填充碎片缝隙处成功率 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。

具体的，参考图4-5，软磁带材一面采用离型膜保护，离型膜上 面为表面图形化装置1，给定表面图形化装置气压值，通过线条图形 轴4或线条图形轴5与带材接触形成不同形状和方向的纹路，图4b 及5b为线条图形轴的剖视图，由图4a及4b和5a及5b不同角度的线条形成不同图形，且通过点图形轴与带材接触并对由线条周形成的 图形在线条交点处或者由线条组成的图形中间处形成炸点，图6为炸 点放大图，再通过传送辊轮6传输(此辊轮为聚氨酯与金属混合制品)， 形成屏蔽层。可将第一导磁层形成如图2所述的屏蔽片。

所述裂缝处缝隙的宽度为5um-35um，优选为15um-35um。

所述图形尺寸为0.1mm－3mm，优选为0.4mm-2mm。

优选的，在步骤三与步骤四之间还包括如下步骤：在最底层的软磁材 料带材未贴合叠层胶体的一面粘粘保护膜。

步骤五，制备第二导磁层。首先通过行星球磨机或者研磨机对铁硅铝、 铁硅铬等磁性粉体进行颗粒分粉碎，将粉体放入指定的罐子或者缸中，并 且放入3种不同直径的钢珠或者氧化锆珠子和一定配比的酒精，进行球磨 或者研磨一定的时间，达到所需磁性粉体的粒径和形状的即可。其后，将 上述粉碎后的粉体烘干备用，再按一定配比溶剂和树脂溶解形成所需树脂 粘结剂。将所述树脂粘结剂和粉体混合(配比1:12),使粉体均匀分散在树脂粘结剂中形成浆料，再通过涂覆、烘干(温度为50-150℃)，形成卷式吸 波材，再通过层压(热压和冷压)形成不同厚度的EMI吸波材，冲切成型， 形成如图7所示的第二导磁层。

所述树脂粘结剂和磁性粉体混合物形成的磁片的厚度为20um-0.2mm, 优选为30um-200um。

步骤六，将所述第一导磁层顶部与第二导磁层贴合在一起形成复合导 磁层，制成屏蔽片。

通过大量实验对无线充电效率的测试和对NFC工作频率组件测试,发现 表面图形处理得到的对应其形状、大小、缝隙的尺寸，图形均匀度等，可 以影响涡流损耗及一定频率下的复合材料(叠层，层间胶和软磁材料碎片 组成的)介电性能，进而提高充电效率和NFC(近场通讯技术)工作频率稳定 性。同时发现不同形状表面处理后的磁性碎片对隔磁片性能的影响不同， 在无线充电方面和NFC应用，本工艺制备的处理后表面不同形状大小和缝隙大小对磁导率、涡流损耗、层间复合材料一定频率下的介电性能，都息 息相关相辅相成，如果处理表面形状尺寸大，会造成隔磁片局部电阻率变 小，使涡流损耗变大，如果缝隙尺寸过小叠层间的胶体不能或者很少填充 到缝隙里，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，缝隙尺寸过大隔磁片叠层之间 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。

根据本发明如上所述的一种线圈模组复合应用屏蔽片制备工艺，可以 获得至少2种结构屏蔽片，当屏蔽片全部为第一导磁层结构，为单层或多 层软磁带材叠加形成的屏蔽片1，最底层的软磁材料带材未与叠层胶体贴合 的一面设置有保护膜，如图1所示。屏蔽片1具有优良的电磁波屏蔽功能。 叠层时胶体会进入和填满缝隙，这样可以保证磁片间的绝缘度，复合材料 的介电性能和避免缝隙处材料的氧化和磁性能的老化，并保证结构性能的稳定。另一种屏蔽片2为第一导磁层和第二导磁层组成。

当屏蔽片全部为第一导磁层组成时：

如表1所示，本发明通过缝隙尺寸和图形大小的不同，得到30种磁片 样品。分别进行横向和纵向对比分析。

通过表2可以看出，图形尺寸变大，电感也变大，组件的阻抗值从大 变小再增大。

表1

表2

表3为在缝隙的尺寸同为15um条件下，通过不同线距得到不同形状结 构的屏蔽片和辊压破碎工艺制作的屏蔽片的对比。测试其充电效率得到表3 的结果表明，不同图形碎片的大小与测量得到的缝隙尺寸大小需要平衡才 能得最佳的充电效率。结果证明，辊压制作的表面碎片纹路杂乱无章会造 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。 相同缝隙下图形尺寸为0.5mm-2.2mm之间时充电效率最高。择优选择0.8mm-2.2mm。

表3

表4为图形尺寸为的1mm条件下，通过不同线距得到不同的缝隙大小 的屏蔽片的性能测试。可以看出，随着碎片间缝隙尺寸变大，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为图形尺寸为的1mm条件下，通过不同线宽得到不同缝隙的屏蔽 片和辊压破碎工艺制作的屏蔽片的对比。测试其充电效率得到表5的结果 表明，图形的大小与缝隙的大小需要平衡点才能得最佳的充电效率。从与 辊压破碎工艺对比，充电效率最低的实例都比辊压制作的效率高，并说明 辊压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。相同图形尺寸条件下缝隙尺寸为15um-50um之间时充电效率最高，择优为15um-35um。

表4

表5

综上表2、3、4、5的分析，纵横比较可得出，图形尺寸为0.5mm-2.2mm 和缝隙为15um-35um时充电效率最高。与采用传统辊压无规则破碎制备工 艺制作的屏蔽片相比，采用本发明制备工艺制作的屏蔽片的充电效率更优 异。

当屏蔽片全部为第一导磁层和第二导磁层组成时(实例31、32、33) 选择上述图形尺寸为0.5mm-2.2mm和缝隙为15um-35um屏蔽层与EMI吸 波材组合。通过测试，获得如表7-9的结果。

案例	叠层磁片厚度(mm)	电感(uH)	组件RS(mΩ)
				实例12	0.1	6.23	323
实例13	0.1	6.15	323
				实例31	0.1	6.21	321
实例32	0.1	6.20	323
				实例33	0.1	6.18	330

表7

表8

表9

表8中结果显示，实例31、32、33与实例12、13相比屏蔽片充 电效率几乎相当。表9为实例31、32、33与实例12、13线圈模组 NFC应用谐振频率对比。

由测试结果可得出，图形尺寸为0.5mm-2.2mm和缝隙为15um-35um时 充电效率最高。通过屏蔽片1和屏蔽片2对比传统辊压无规则破碎工艺相 比充电效率，本发明两种结构屏蔽片均较采用一般工艺制作的屏蔽片优异。 且线圈模组的NFC谐振频率在13.56MHz左右，比传统滚压制作谐振频率 稳定且损耗较低即电压驻波比较低。

由屏蔽片1和屏蔽片2和非晶片或者坡莫合金片以及绕线圈或者FPC 等组成线圈模组，如图2所示。

所述线圈模组可应用于近场通信、MST和无线充电等功能的一种或者多 种。所述线圈模组用于近场通信时，所述线圈的线宽设定为0.5mm-2mm；或 所述线圈模组用于无线充电时，所述线圈的线宽或者线径设定为1mm-3.5mm。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通 技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。 因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过 逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求 书所确定的保护范围内。

Claims (14)

1.一种线圈模组复合应用屏蔽片，其特征在于：包括第一导磁层，所述第一导磁层由一个经过热处理的软磁材料带材与叠层胶体叠合的单面裸露软磁带材或单面裸露软磁带材通过叠层胶体贴合热处理的软磁材料带材叠层后，经过图形化处理而成。

2.根据权利要求1所述的一种线圈模组复合应用屏蔽片，其特征在于：所述经过图形化处理的软磁材料带材的表面具有均匀有序纵向和横向纹路或与带材方向成一定角度的纹路形成的图形。

3.根据权利要求1所述的一种线圈模组复合应用屏蔽片，其特征在于：还包括第二导磁层，所述第二导磁层和所述第一导磁层的顶部贴合在一起，所述第二导磁层为由磁性粉体和树脂粘结剂加工形成的磁片。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种线圈模组复合应用屏蔽片，其特征在于：还包括散热片，所述散热片与所述第一导磁层的底层贴合在一起。

5.根据权利要求4所述的一种线圈模组复合应用屏蔽片，其特征在于：所述树脂粘结剂由环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸等其中一种或者多种溶解在N-甲基吡咯烷酮和酒精等溶剂中而形成。

6.根据权利要求1所述的一种线圈模组复合应用屏蔽片，其特征在于：所述叠层最底层的软磁材料带材未与叠层胶体贴合的一面设置有保护膜。

7.一种线圈模组复合应用屏蔽片的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤，

a)热处理：将分切绕制好的软磁材料带材放置在加磁场或者未加磁场热处理炉内进行热处理；

b)复合叠层：首先，将一经过热处理后的软磁材料带材通过卷式贴合将叠层胶体粘贴在软磁材料带材的一面，其另一面裸露形成单面裸露软磁带材叠层；然后，将上述裸露的一面贴合叠层胶体，叠层胶体的另一侧粘贴层再粘贴另外一层经过热处理后的软磁材料带材，通过重复叠层胶体粘贴软磁材料带材的动作形成两层及以上的叠层；

c)图形化处理：将步骤b)中的单层或两层及以上的叠层进行表面图形处理后，即得第一导磁层；

d)制备第二导磁层：取磁性粉体与树脂粘结剂混合制浆，涂覆压制成EMI吸波材后切成磁片，即为第二导磁层；

e)将所述第一导磁层顶部与第二导磁层贴合在一起形成复合导磁层；

f)将步骤c)中的第一导磁层与散热片贴合制成屏蔽片，或者将步骤e)中的复合导磁层制成屏蔽片，或者将步骤c)中的第一导磁层制成屏蔽片。

8.根据权利要求7所述的一种线圈模组复合应用屏蔽片的制备工艺，其特征在于：所述步骤c)中的图形化处理包括，通过线条与带材接触并对其加压，在带材表面形成均匀有序纵向和横向纹路或者与带材方向成一定角度的单向或者交叉纹路，再通过点接触在其形成的纹路中间或者有纹路组成的图形顶点或图形内部形成炸点，使所述纹路裂缝处的缝隙增大，将胶体填充在缝隙处。

9.根据权利要求7所述的一种线圈模组复合应用屏蔽片的制备工艺，其特征在于：所述步骤d)具体为，在容器中放入3种不同直径的钢珠或者氧化锆珠子和一定配比的酒精，使磁性颗粒球磨或者研磨一定的时间，达到需求磁性粉体的粒径和形状后，粉体烘干备用，再将按一定配比溶剂和树脂溶解形成所需树脂粘结剂，再将树脂粘结剂和磁性粉体混合均匀形成浆料后，通过涂覆、烘干，形成卷式吸波材，通过叠层层压形成不同厚度的EMI吸波材，冲切成磁片，形成第二导磁层。

10.根据权利要求9所述的一种线圈模组复合应用屏蔽片的制备工艺，其特征在于：所述树脂粘结剂由环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸等其中一种或者多种溶解在N-甲基吡咯烷酮和酒精等溶剂中而形成。

11.根据权利要求8所述的一种线圈模组复合应用屏蔽片的制备工艺，其特征在于：所述形成均匀有序纵向和横向纹路或与带材方向成一定角度的纹路形成的图形为正方形、长方形、圆形或菱形等，其图形尺寸为0.1mm－3mm，缝隙宽度为2um-80um。

12.一种线圈模组，其特征在于：包括如权利要求1-6中任一项所述的线圈模组复合应用屏蔽片、非晶片或者坡莫合金片以及绕线圈或者FPC。

13.根据权利要求12所述的一种线圈模组，其特征在于：应用于近场通信、MST和无线充电等功能的一种或者多种。

14.根据权利要求12所述的一种线圈模组，其特征在于：所述线圈模组用于近场通信，所述线圈的线宽设定为0.5mm-2mm；或所述线圈模组用于无线充电，所述线圈的线宽或者线径设定为1mm-3.5mm。