CN112768218B

CN112768218B - 低损耗隔磁片及其制备方法

Info

Publication number: CN112768218B
Application number: CN202011523957.6A
Authority: CN
Inventors: 董泽琳; 王磊; 许英华; 姜桂君; 张继林; 徐潇敏
Original assignee: Sunway Communication Jiangsu Co Ltd
Current assignee: Sunway Communication Jiangsu Co Ltd
Priority date: 2020-12-22
Filing date: 2020-12-22
Publication date: 2022-10-21
Anticipated expiration: 2040-12-22
Also published as: CN112768218A

Abstract

本发明公开了一种低损耗隔磁片及其制备方法，方法包括：取隔磁片原材并进行热处理；对热处理后的隔磁片原材的一面进行覆胶；在热处理后的隔磁片原材的另一面用油墨印刷图案，进行加热固化后得到图案化的硬质绝缘层；对带有硬质绝缘层的隔磁片原材的表面进行施压，使硬质绝缘材料层覆盖区域的隔磁片原材碎裂，并将固化的硬质绝缘层中的硬质绝缘材料嵌入裂缝中；对施压后的隔磁片原材的表面进行清洁，除去未嵌入裂缝中的硬质绝缘材料，得到碎磁后的单层隔磁片；将N个碎磁后的单层隔磁片进行层叠及图形化操作，得到隔磁片。本发明可减少对材料的损耗。

Description

低损耗隔磁片及其制备方法

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，尤其涉及一种低损耗隔磁片及其制备方法。

背景技术

随着消费电子行业的快速发展，电子产品功能愈发强大，其中无线充电功能已成为各大手机品牌厂商高端手机必备的功能，相对于传统的有限充电技术，无线充电拥有便捷、安全性高、环保等优势，其基本原理为发射端线圈产生一个电磁信号，利用电磁互感技术将能量传输到接收端线圈。

为保护手机内部其他电子元件不受无线充电过程中所产生的电磁场干扰以及提升无线充电能量转换效率，隔磁片成为无线充电模组中的必备材料，广泛应用的隔磁片材料主要为非晶、纳米晶、铁氧体等。为降低隔磁片材料在工作中所产生的涡流损耗，隔磁片需进行碎磁处理，即通过物理加压将隔磁片压碎至毫米级的单元，增加其表面电阻，减小工作状态下的涡流损耗进而控制发热量，在传统的碎磁方法中各个隔磁片在碎裂之后各个单元之间并没有物理阻隔，因此各磁片单元之间呈虚接状态，严重影响了碎磁工艺的效果。

为解决上述问题，得到低损耗的隔磁片，研发人员在磁片单元之间的裂纹处进行工艺改进。在公开号为CN108666115A的中国专利文件中公开了一种低损耗的非晶、纳米晶磁片的制作方法，该方法在碎磁工艺后增加了钝化工艺，使用氧化性的钝化液对单元界面进行钝化，在单元表面形成氧化绝缘层，增强碎磁效果，降低损耗。在公开号为CN108597849A的中国专利文件中公开了一种粉体表面绝缘、表面磷化法和表面氧化法实现碎磁的工艺，其特点在于使用磷酸腐蚀磁片形成缝隙并将绝缘颗粒填充至缝隙之中。上述方法均通过化学反应实现绝缘层，该方法控制难度较大，对材料有一定的损耗，使用有一定的局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种低损耗隔磁片及其制备方法，可减少对材料的损耗。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种低损耗隔磁片的制备方法，包括如下步骤：

(1)取隔磁片原材，并对所述隔磁片原材进行热处理，所述隔磁片原材包含纳米晶带材或非晶带材；

(2)对热处理后的隔磁片原材的一面进行覆胶；

(3)在热处理后的隔磁片原材的另一面用油墨印刷图案，进行加热固化后得到图案化的硬质绝缘层，所述油墨包含填充料，所述填充料的材质包含绝缘材料；

(4)对带有硬质绝缘层的隔磁片原材的表面进行施压，使硬质绝缘材料层覆盖区域的隔磁片原材碎裂，并将固化的硬质绝缘层中的硬质绝缘材料嵌入裂缝中；

(5)对施压后的隔磁片原材的表面进行清洁，除去未嵌入裂缝中的硬质绝缘材料，得到碎磁后的单层隔磁片；

(6)将N个碎磁后的单层隔磁片进行层叠及图形化操作，得到隔磁片，所述N为大于或等于1的整数。

本发明还提出一种低损耗隔磁片，采用如上所述的低损耗隔磁片的制备方法制备获得。

本发明的有益效果在于：将特定的填充料作为介质，通过印刷技术在隔磁片原材表面实现图案化，在后续的物理施压过程中，印有硬质绝缘材料的隔磁片原材处发生碎裂，并将硬质绝缘材料填充至裂纹之中，实现隔磁片原材碎片单元之间的绝对隔离，增强碎磁工序的效果，有效降低软磁材料在工作状态下的涡流损耗。本发明可实现磁片单元之间的彻底阻断，进而降低隔磁片的损耗，提升效率，同时，工艺简单，一致性好，适合连续大批量生产，整个过程均使用物理方法，对隔磁片原材没有损耗，利于对生产过程的控制。

附图说明

图1为本发明实施例一的一种低损耗隔磁片的制备方法的流程图；

图2(a)为印刷图案示意图一；

图2(b)为印刷图案示意图二；

图2(c)为印刷图案示意图三；

图3为本发明实施例二的一种碎磁设备的结构示意图；

图4为本发明实施例二中印刷图案后的软磁材料截面结构示意图；

图5为本发明实施例二中物理施压后的软磁材料截面结构示意图；

图6为本发明实施例二中清洁表面后的软磁材料截面结构示意图。

标号说明：

1、放料轴；2、印刷机；3、加热固化器；4、碾压辊；5、清洁辊；6、收料辊；

10、硬质绝缘材料；11、软磁材料；12、双面胶。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1，一种低损耗隔磁片的制备方法，包括如下步骤：

(2)对热处理后的隔磁片原材的一面进行覆胶；

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：工艺简单，一致性好，适合连续大批量生产，可以有效阻隔磁片单元，降低隔磁片的损耗，整个过程均使用物理方法，对软磁材料没有损耗，利于对生产过程的控制。

进一步地，步骤(1)中，所述隔磁片原材的厚度为14μm-28μm；热处理后的隔磁片原材的莫氏硬度小于6。

进一步地，步骤(3)中，所述印刷的印刷方式包括丝网印刷和凸印；所印刷的图案包括一个以上的单元图案，所述一个以上的单元图案呈陈列排列，所述单元图案的尺寸为1mm-10mm，所述单元图案的形状为三角形、正方形、六角形或圆形。

进一步地，所述填充料的莫氏硬度为7-10，相对介电常数为1-10，粒径为200nm-20μm；所述填充料的材质包括二氧化硅，氮化硅、氧化锆、氧化铝和立方氮化硼中至少一种；所述填充料在所述油墨中的体积分数为40％-60％。

进一步地，所述油墨还包含分散剂、溶剂和高分子介质；所述油墨的粘度为10000-20000mPa·S，固含量高于50％。

进一步地，所述分散剂包括硅酮类高分子聚合物和有疏水粒子的聚硅氧烷混合物中的至少一种；所述分散剂在所述油墨中的体积分数为0.3％-3％。

进一步地，所述溶剂包括丙二醇单甲醚乙酸酯、己酸正丁酯、邻苯二甲酸二丁酯，1，2-丙二胺、环己酮、3,5,5-三甲基-2-环已烯-1-酮、丁二酸二甲酯、已二酸二甲酯和戊二酸二甲酯中的至少一种；所述溶剂在所述油墨中的体积分数为25％-50％。

进一步地，所述高分子介质为丙烯酸树脂、无溶剂型环氧树脂或饱和聚酯树脂；所述高分子介质在所述油墨中的体积分数为10％-20％。

进一步地，步骤(4)具体为，使用光面辊或平面压板对带有硬质绝缘层的隔磁片原材的表面进行施压，使硬质绝缘层覆盖区域的隔磁片原材碎裂，同时将固化的硬质绝缘层中的硬质绝缘材料压碎并嵌入裂缝中。

由上述描述可知，通过将硬质绝缘材料嵌入裂缝中，阻碍碎裂单元之间再次接触，实现碎裂单元之间的绝对隔离，从而增强碎磁工序的效果。

实施例一

请参照图1-2，本发明的实施例一为：一种低损耗隔磁片的制备方法，适用于制备低损耗的隔磁片，如图1所示，包括如下步骤：

S1：取隔磁片原材，并对所述隔磁片原材进行热处理，所述隔磁片原材包含纳米晶带材或非晶带材等软磁材料，其呈带状，宽度为50-65mm，厚度为14μm-28μm，叠片系数为70-85％；热处理后的隔磁片原材表面的莫氏硬度小于6。

S2：对热处理后的隔磁片原材的一面进行覆胶，进一步地，覆双面胶；即选择双面胶作为基底进行贴敷，使热处理后的隔磁片原材的一面贴合双面胶，另一面裸露。

S3：在热处理后的隔磁片原材的另一面用油墨印刷图案，进行加热固化后得到图案化的硬质绝缘层，所述油墨包含高硬度低介电常数的纳米级填充料。即在隔磁片原材裸露的一面进行印刷，然后通过加热固化器进行固化，固化后油墨中的溶剂被移除，保留硬质绝缘材料。

本步骤的印刷工序包括丝网印刷和凸印等印刷方式，所使用的油墨包含填充料、分散剂、溶剂和高分子介质，粘度为10000-20000mPa·S，固含量高于50％。

其中，所述填充料的莫氏硬度为7-10，相对介电常数为1-10，粒径为200nm-20μm，材质包括二氧化硅，氮化硅、氧化锆、氧化铝和立方氮化硼中至少一种；所述填充料在所述油墨中的体积分数为40％-60％。

所述分散剂包括但不限于硅酮类高分子聚合物和有疏水粒子的聚硅氧烷混合物；所述分散剂在所述油墨中的体积分数为0.3％-3％。

所述溶剂包括但不限于丙二醇单甲醚乙酸酯、己酸正丁酯、邻苯二甲酸二丁酯，1，2-丙二胺、环己酮、3,5,5-三甲基-2-环已烯-1-酮、丁二酸二甲酯、已二酸二甲酯和戊二酸二甲酯；所述溶剂在所述油墨中的体积分数为25％-50％。

所述高分子介质可选丙烯酸树脂类，如丙烯酸树脂、无溶剂型环氧树脂或饱和聚酯树脂；所述高分子介质在所述油墨中的体积分数为10％-20％。

印刷的图案包括呈陈列排列的多个单元图案，每个单元图案的尺寸为1mm-10mm，单元图案的形状包括三角形、正方形、六角形和圆形等。例如，当单元图案为六角形时，印刷的图案如图2(a)所示；当单元图案为正方形时，印刷的图案如图2(b)所示；当单元图案为三角形时，印刷的图案如图2(c)所示。进一步地，整体图案宽度需大于软磁材料的宽度。

S4：对带有硬质绝缘层的隔磁片原材的表面进行施压，使硬质绝缘材料层覆盖区域的隔磁片原材碎裂，并将固化的硬质绝缘层中的硬质绝缘材料嵌入裂缝中。

具体地，使用光面辊或平面压板对带有硬质绝缘层的隔磁片原材的表面进行施压，使硬质绝缘层覆盖区域的隔磁片原材碎裂，即使硬质绝缘材料下方的软磁材料碎裂，并将硬质绝缘材料压碎，嵌入裂缝中，阻碍碎裂的软磁材料碎片单元之间的再次接触。

S5：对施压后的隔磁片原材的表面进行清洁，除去未嵌入裂缝中的硬质绝缘材料，得到碎磁后的单层隔磁片。

步骤S4之后，硬质绝缘层中的部分硬质绝缘材料嵌入了裂缝之中，还有部分硬质绝缘材料仍在隔磁片原材的表面上，对该表面进行清洁，除去未嵌入裂缝中的硬质绝缘材料，得到碎磁后的单层隔磁片。

S6：将N个碎磁后的单层隔磁片进行层叠及图形化操作，得到隔磁片，所述N为大于或等于1的整数。

具体地，根据产品需求对上述单层隔磁片进行叠层操作及外形切割加工，得到目标产品。

本实施例采用高硬度低介电常数的材料作为介质，通过印刷技术在软磁材料表面实现图案化，在后续的物理施压过程中，印有硬质绝缘材料的软磁材料处发生碎裂，并将硬质绝缘材料填充至裂纹之中，实现软磁材料碎片单元之间的绝对隔离，增强碎磁工序的效果，有效降低软磁材料在工作状态下的涡流损耗。

本实施例的工艺简单，一致性好，适合连续大批量生产，可以有效阻隔磁片单元，降低隔磁片的损耗，整个过程均使用物理方法，对软磁材料没有损耗，利于对生产过程的控制。

实施例二

请参照图2-6，本发明的实施例二为一种碎磁设备，可用于实施上述实施例一中的步骤S3-S5，如图3所示，包括依次设置的放料轴1、印刷机2、加热固化器3、碾压辊4、清洁辊5以及收料辊6。其中，印刷机采用丝网印刷机。

进一步地，所述放料轴和印刷机之间、印刷机和加热固化器之间、加热固化器和碾压辊之间、碾压辊和清洁辊之间、清洁辊和收料辊之间设有导向辊。

将覆有双面胶基底的软磁材料卷料置于放料轴，带状材料由放料轴放出经过导向辊进入丝网印刷机，然后进入加热固化器，材料由加热固化器放出后进入碾压辊，然后通过清洁辊，最后收入收料辊。

具体地，在丝印印刷机中选择图案网板(如图2所示)，使用配制好的油墨进行丝印，使油墨在软磁材料表面实现图案化。随后将印有油墨的软磁材料通过导向辊传至加热固化器中进行固化，固化后油墨中溶剂被移除，保留硬质绝缘材料，在碾压辊中，覆盖有硬质绝缘材料位置的软磁材料被压出裂纹，硬质绝缘材料随之被嵌入裂纹之中，防止碎片再接触。通过清洁辊清除软磁材料表面残留的硬质绝缘材料，收入收料辊。

其中丝网印刷机所使用网板图案及参数如表1所示。

表1：丝网印刷机的网板图案及参数

	图案	单元图案尺寸	线径	网孔尺寸	感光胶厚度
						示例一	六角形(图2(a))	5mm	1mm	0.075mm	35um
示例二	正方形(图2(b))	5mm	0.75mm	0.075mm	35um
						示例三	正方形(图2(b))	3mm	0.75mm	0.075mm	35um
示例四	正方形(图2(b))	2mm	0.75mm	0.075mm	35um
						示例五	三角形(图2(c))	2mm	0.75mm	0.075mm	35um

本实施例中，丝网印刷所使用的油墨组分主要包括填充料氧化锆，粒径范围为500nm-2μm，填充比例为48％wt；溶剂选择为丁二酸二甲酯、已二酸二甲酯、戊二酸二甲酯三种溶剂的混合物，油墨中溶剂比例为40％wt；高分子介质为甲基丙烯酸甲酯，比例为10％wt；分散剂为十二烷基苯磺酸钠，比例为2％wt。油墨呈乳白色，粘度为12000mPa·S。

图4-6示出了上述碎磁过程中软磁材料的变化过程。如图4所示，经过印刷和固化过程后，硬质绝缘材料10呈颗粒形的固定形状堆积在软磁材料11表面。如图5所示，物理施压后，硬质绝缘材料10下方的软磁材料11发生碎裂，硬质绝缘材料10嵌入裂纹，材料整体由软磁材料11下层的双面胶12连接。将软磁材料11表面残留的硬质绝缘材料10清除后，得到如图6所示的碎磁后的单层隔磁片。之后可以根据产品需要进行叠层操作及外形图案化加工。

表2为示例产品在100KHz频率下的磁导率及磁损耗性能，通过使用不同尺寸及图案的网板可以实现产品磁导率的自由调整。

表2：各示例产品在100KHz频率下的磁导率及磁损耗性能

	磁导率(100KHz)	磁损耗(100KHz)
			示例一	2000	150
示例二	2200	180
			示例三	1500	80
示例四	1000	40
			示例五	800	25

综上所述，本发明提供的一种低损耗隔磁片及其制备方法，采用高硬度低介电常数的材料作为介质，通过印刷技术在软磁材料表面实现图案化，在后续的物理施压过程中，印有硬质绝缘材料的软磁材料处发生碎裂，并将硬质绝缘材料填充至裂纹之中，实现软磁材料碎片单元之间的绝对隔离，增强碎磁工序的效果，有效降低软磁材料在工作状态下的涡流损耗。本发明的工艺简单，一致性好，适合连续大批量生产，可以有效阻隔磁片单元，降低隔磁片的损耗，整个过程均使用物理方法，对软磁材料没有损耗，利于对生产过程的控制。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种低损耗隔磁片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(2)对热处理后的隔磁片原材的一面进行覆胶；

(3)在热处理后的隔磁片原材的另一面用油墨印刷图案，进行加热固化后得到图案化的硬质绝缘层，所述油墨包含填充料，所述填充料的材质包含绝缘材料，所述油墨还包含分散剂、溶剂和高分子介质，所述油墨的粘度为10000-20000mPa·S，固含量高于50％；

2.根据权利要求1所述的低损耗隔磁片的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述隔磁片原材的厚度为14μm-28μm；热处理后的隔磁片原材的莫氏硬度小于6。

3.根据权利要求1所述的低损耗隔磁片的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述印刷的印刷方式包括丝网印刷和凸印；所印刷的图案包括一个以上的单元图案，所述一个以上的单元图案呈陈列排列，所述单元图案的尺寸为1mm-10mm，所述单元图案的形状为三角形、正方形、六角形或圆形。

4.根据权利要求1所述的低损耗隔磁片的制备方法，其特征在于，所述填充料的莫氏硬度为7-10，相对介电常数为1-10，粒径为200nm-20μm；所述填充料的材质包括二氧化硅，氮化硅、氧化锆、氧化铝和立方氮化硼中至少一种；所述填充料在所述油墨中的体积分数为40％-60％。

5.根据权利要求1所述的低损耗隔磁片的制备方法，其特征在于，所述分散剂包括硅酮类高分子聚合物和有疏水粒子的聚硅氧烷混合物中的至少一种；所述分散剂在所述油墨中的体积分数为0.3％-3％。

6.根据权利要求1所述的低损耗隔磁片的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括丙二醇单甲醚乙酸酯、己酸正丁酯、邻苯二甲酸二丁酯，1，2-丙二胺、环己酮、3,5,5-三甲基-2-环已烯-1-酮、丁二酸二甲酯、已二酸二甲酯和戊二酸二甲酯中的至少一种；所述溶剂在所述油墨中的体积分数为25％-50％。

7.根据权利要求1所述的低损耗隔磁片的制备方法，其特征在于，所述高分子介质为丙烯酸树脂、无溶剂型环氧树脂或饱和聚酯树脂；所述高分子介质在所述油墨中的体积分数为10％-20％。

8.根据权利要求1所述的低损耗隔磁片的制备方法，其特征在于，步骤(4)具体为，使用光面辊或平面压板对带有硬质绝缘层的隔磁片原材的表面进行施压，使硬质绝缘层覆盖区域的隔磁片原材碎裂，同时将固化的硬质绝缘层中的硬质绝缘材料压碎并嵌入裂缝中。

9.一种低损耗隔磁片，其特征在于，采用如权利要求1-8任一项所述的低损耗隔磁片的制备方法制备获得。