CN207781316U - 磁性片和电子装置 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种磁性片和电子装置。所述磁性片包括由金属带形成的一个或更多个磁性层，所述金属带包括碎片，且金属氧化物涂层形成在所述碎片之间的空间中。所述磁性片可改善频率特性和Q值，以使所述磁性片可在高频下有效地进行操作。

Description

磁性片和电子装置
本申请要求于2017年2月21日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0023058号韩国专利申请的优先权的权益，所述韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用被包含于此。
技术领域
本公开涉及一种磁性片和电子装置。
背景技术
诸如无线电力联盟(WPC)标准功能、近场通信(NFC)功能和磁安全传输(MST)功能的功能已经越来越多地用于便携式移动设备。WPC技术、NFC技术和MST技术具有诸如不同的工作频率、不同的数据传输速率和不同的电力传输量的差异。
在无线电力发送设备中，使用阻截并收集电磁波的磁性片。例如，在无线充电设备中，磁性片设置在接收线圈和电池之间。磁性片阻截接收线圈中产生的磁场到达电池，并将由无电电力发送设备产生的电磁波有效地发送到无线电力接收设备。
磁感应方案用于无线电力传输领域，并且WPC和电力联盟(PMA)标准已经使用100KHz至357KHz的频带。用于两个无线充电方案中的磁屏蔽片也被设计为与几百KHz的频率范围对应。因对充电自由度和若干无线充电器的同时充电的需求的增加，在未来的无线电力传输领域，预计将引进入使用磁共振方案和约为6.78MHz的频率的无线电力联盟(A4WP)标准，并且将需要与这样的标准对应的磁性片。
然而，广泛用于便携式无线充电设备的软磁金属带具有高的Bs，并在薄度方面具有优势，但是软磁金属带的特性在几MHz的频带中劣化。
实用新型内容
提供本实用新型内容以按照简化形式介绍选择的构思，以下在具体实施方式中进一步描述所述构思。本实用新型内容并不意在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种磁性片和电子装置。
在一个总体方面，提供一种磁性片，所述磁性片包括由金属带形成的一个或更多个磁性层，其中，所述金属带包括碎片，且金属氧化物涂层形成在所述碎片之间的空间中。
所述金属氧化物涂层可涂覆在所述碎片的表面上。
所述金属氧化物涂层可以是原子层沉积层。
所述金属氧化物涂层可包括Al2O3、TiO2、SiO2、Ta2O5、WO、Ga2O3、In2O3和ZrO2中的任意一种。
所述金属带可包括铁(Fe)基合金。
所述碎片可以以随机的方式分布。
所述碎片可包括彼此分开并规则地布置的裂纹部分。
所述裂纹部分可具有所述金属带的表面破碎的形式。
所述一个或更多个磁性层可包括沿着预定方向堆叠的多个层。
所述金属带可包括钴(Co)基合金。
所述磁性片还可包括形成在所述一个或更多个磁性层中的一个上的保护层。
所述保护层还可包括设置为填料的传导性材料。
粘结层可设置在所述一个或更多个磁性层中的任意两个之间。
所述磁性层还可包括可去除地附着到所述一个或更多个磁性层中的一个的基层，所述基层可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜，并可以设置为双面胶带的形式。
在另一总体方面，提供一种电子装置，所述电子装置包括：线圈构件；以及磁性片，与所述线圈构件相邻地设置，并包括由金属带形成的一个或更多个磁性层，所述金属带包括碎片，且金属氧化物涂层形成在所述碎片之间的空间中。
所述金属氧化物涂层可涂覆在所述碎片的表面上。
所述金属氧化物涂层可包括原子层沉积层。
所述金属氧化物涂层可包括Al2O3、TiO2、SiO2、Ta2O5、WO、Ga2O3、In2O3和ZrO2中的任意一种。
上述磁性片和电子装置可改善频率特性和Q值，以在高频下有效地进行操作。
通过以下具体实施方式、附图以及权利要求，其他特征和方面将显而易见。
附图说明
图1是示出无线充电设备的示例的示图。
图2是示出图1的无线充电设备的一些内部组件的示例的示图。
图3是示出磁性片的示例的示图。
图4至图6是示出可在图3的磁性片中使用的磁性层的碎片结构的示例的示图。
图7是示出磁导率的频率特性根据金属氧化物涂层的厚度变化的示例的示图。
图8是示出Q值的频率特性根据金属氧化物涂层的厚度变化的示例的示图。
在整个附图和具体实施方式中，相同的标号指示相同的元件。附图可不按照比例绘制，为了清楚、说明以及方便起见，可夸大附图中元件的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
提供以下具体实施方式，以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在深入理解了本申请的公开内容后，在此所描述的方法、设备和/或系统的各种改变、变型及等同物将是显而易见的。例如，在此描述的操作顺序仅仅是示例，且不限于在此所阐述的示例，而是除了必须按照特定顺序发生的操作外，可在理解了本申请的公开内容后做出将是显而易见的改变。此外，为了增加清楚性和简洁性，可省略本领域中已知的特征的描述。
在整个说明书中，当元件(诸如层、区域或基板)被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件时，其可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件、“直接结合到”另一元件、“直接在”另一元件“之上”或“直接覆盖”另一元件时，可不存在介于它们之间的其他元件。
虽然诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语可在此用于描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中涉及到的第一构件、组件、区域、层或部分还可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。
为了方便描述，在此可使用诸如“在……之上”、“上方”、“在……之下”以及“下方”的空间相关术语来描述如附图中所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间相关术语意在除了包含附图中描绘的方位之外还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一元件位于“之上”或“上方”的元件随后将相对于另一元件位于“之下”或“下方”。因此，术语“在……之上”根据装置的空间方位包括“在……之上”和“在……之下”两种方位。装置还可以以其他的方式被定位(例如，旋转90度或处于其他方位)，并将对在此使用的空间相关术语做出相应的解释。
在此使用的术语仅是为了描述各种示例，而不被用来限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数形式也意在包含复数形式。如在此使用的术语“和/或”包括相关所列项中的任意一个和任意两个或更多个的任意组合。
由于制造技术和/或公差，可发生附图中所示出的形状的变化。因此，在此描述的示例并不限于附图中示出的特定的形状，而是包括制造期间发生的形状上的变化。
在此描述的特征可按照不同的形式实施，并且将不被解释为局限于在此描述的示例。更确切地说，已经提供在此描述的示例，仅仅为了示出在理解了本申请的公开内容后将是显而易见的实现在此描述的方法、设备和/或系统的多种可行方式中的一些可行方式。
图1是示出无线充电设备1的示例的示图，图2是示出图1的无线充电设备的一些内部组件的示例的示图。
参照图1和图2，在示例中，通常的无线充电设备1包括无线电力发送设备10和无线电力接收设备20。在示例中，无线电力接收设备20被实施或并入到诸如如下的各种类型的产品30中：例如，智能代理、移动电话、蜂窝电话、智能电话、可穿戴智能装置(诸如，戒指、手表、一副眼镜、眼镜型装置、手链、脚链、腰带、项链、耳环、头带、头盔、嵌在衣服中的装置或眼镜显示器(EGD))、服务器、个人计算机(PC)、膝上型电脑、笔记本、小型笔记本、上网本、平板个人计算机(平板)、平板手机、移动互联网装置(MID)、个人数字助理(PDA)、企业数字助理(EDA)、数码相机、数码摄影机、便携式游戏控制器、MP3播放器、便携式/个人多媒体播放器(PMP)、掌上型电子书、超移动个人计算机(UMPC)、便携式膝上型PC、全球定位系统(GPS)导航、个人导航装置、便携式导航装置(PND)、掌上型游戏控制器、电子书、高清晰度电视(HDTV)、智能家电、通信系统、图像处理系统、图形处理系统、通过网络控制的各种物联网(loT)装置、智能车辆、智能汽车、自主驾驶车辆、其他消费电子/信息技术(CE/IT)装置，或者与在此公开的装置一致的能够无线通信或网络通信的任何其他装置。
在示例中，无线电力发送设备10包括形成在基板12上的发送线圈构件11。当交流(AC)电压施加到无线电力发送设备10时，在无线电力发送设备10附近形成磁场。电池22可通过从发送线圈构件11感应到嵌入无线电力接收设备20中的接收线圈构件21中的电动势来充电。
在示例中，电池22可以是可再充电的镍金属氢电池或锂离子电池。其他电池被视为也在本公开的范围内。在示例中，电池22与无线电力接收设备20分开，并且从无线电力接收设备20可拆卸。在另一示例中，电池22是与无线电力接收设备20一体配置的一体形式。
发送线圈构件11和接收线圈构件21可彼此电磁结合，可通过缠绕由诸如例如铜的材料形成的金属线形成。发送线圈构件11和接收线圈构件21可配置为诸如圆形形状、类椭圆形形状、四边形形状、椭圆形形状、六边形形状和菱形形状的各种形状。在示例中，可根据需求适当地控制和设置发送线圈构件11和接收线圈构件21的尺寸、匝数。
在示例中，磁性片100设置在接收线圈构件21和电池22之间。磁性片100可位于接收线圈构件21和电池22之间并收集磁通量以使磁通量被接收线圈构件21有效地接收。在示例中，磁性片100可用于阻截磁通量中的至少一些到达电池22。
这样的磁性片100可结合到上述无线充电设备的接收部或者发送部中的线圈构件。除了无线充电设备外，磁性片100还可用于磁安全传输(MST)、近场通信(NFC)等。磁性片100可用于无线充电设备的发送部中而不用于无线充电设备的接收部中，并且在下文中，当发送线圈构件和接收线圈构件不需要彼此区分时，发送线圈构件和接收线圈构件两者将被称为线圈构件。将更详细地描述磁性片100。
图3是示出磁性片的示例的示图。图4至图6是示出可在图3的磁性片中使用的磁性层的碎片结构的示图。
磁性片100可包括由金属带(metalribbon)形成的多个磁性层101至103，并且在图3的示例中，磁性片100中包括沿着预定方向堆叠的三个磁性层101至103。磁性层101至103的数量可根据诸如所需的屏蔽特性和磁性片100的厚度的需求而变化。在另一示例中，磁性片100包括单个的磁性层。
为了实现稳定的多层结构，粘结层110插设在多个磁性层101至103之间。在示例中，保护层111形成在由多个磁性层101至103形成的多层结构的一个表面上，基层112形成在所述多层结构的另一表面上。然而，在示例中，在一些情况下，可不包括或用其他组件替代粘结层110、保护层111和基层112。
在示例中，使用由诸如例如非晶合金或纳米晶合金的材料形成的薄金属带作为用于收集和屏蔽电磁波的磁性层101至103中的每个的材料。在示例中，非晶合金是铁(Fe)基或钴(Co)基磁性合金。可使用包括硅(Si)的材料(例如，Fe-Si-B合金)作为Fe基磁性合金，并且随着Fe-Si-B合金中金属Fe的含量变高，饱和磁通密度变高。然而，当Fe元素的含量过高时，难以形成非晶合金。因此，在示例中，Fe的含量为70原子百分比至90原子百分比，并且Si和B的含量的总和在10原子百分比至30原子百分比的范围内，在形成非晶合金的能力方面可是最合适的。在示例中，将20原子百分比或更少的诸如例如铬(Cr)或Co的抗腐蚀元素添加到这样的基础组分以防止腐蚀。在示例中，可根据需要添加少量的其他金属元素以提供其他特性。
在另一示例中，当使用纳米晶合金作为磁性层101至103中的每个的材料时，例如，可使用铁基纳米晶磁性合金。在示例中，使用Fe-Si-B-Cu-Nb合金作为铁基纳米晶磁性合金。在示例中，通过对上述铁基非晶合金执行磁场热处理、非磁场热处理、应力热处理等来获得纳米晶合金。
在本示例中，磁性层101至103中的任意一个或更多个可具有构成磁性层的金属带破碎成多个碎片的结构。在示例中，金属氧化物涂层形成在多个碎片之间的空间中，以加强金属带的碎片之间的绝缘特性。这将参照图4至图6进一步描述关于多个磁性层101至103的单个磁性层101。然而，下面描述的金属带的碎片结构和金属氧化物涂层也适用于诸如磁性层102和103的其他磁性层。
如图4和图5中所示，磁性层101具有金属带破碎成多个碎片120的结构，并可包括形成在多个碎片120之间的空间中的金属氧化物涂层121。金属氧化物涂层121可涂覆在多个碎片120的表面上。金属氧化物涂层121使得具有高的导电性的多个碎片120彼此电绝缘，从而减小可在磁性层101中产生的涡流损耗。此外，磁性层的101的频率特性和Q值可因磁性层101的涡流损耗的减小而得到改善。由于磁性片100可因频率特性和Q值的改善而在高频下有效地进行操作，因此磁性片100可广泛地用在各种无线电力发送和接收设备中。例如，磁性片100可应用于使用几MHz的频带的无线电力联盟(A4WP)方案以及使用几百KHz的频带的无线电力联盟(WPC)方案和电力联盟(PMA)方案。
如上所述，金属氧化物涂层121为金属带的碎片120提供加强的绝缘特性，并且与由诸如聚合物的材料形成的绝缘结构相比，金属氧化物涂层121在磁性层101的整个区域中实现有效且均匀的绝缘特性。在由聚合物形成的绝缘结构中，绝缘厚度会在各个区域中彼此不同，使得绝缘性能会不足，但在构成金属氧化物涂层121的材料或者涂覆工艺方面，金属氧化物涂层121可适于在碎片120之间的区域中以均匀的厚度涂覆。
在示例中，图4和图5中示出了金属氧化物涂层121形成在多个碎片120之间的所有空间中的示例。然而，金属氧化物涂层121没有形成在多个碎片120之间的空间中的一些中的其他示例和孔被视为也在本公开的范围内。
在示例中，金属氧化物涂层121由可涂覆在碎片120之间的空间中的金属氧化物形成，这样的金属氧化物的一些示例包括Al2O3、TiO2、SiO2、Ta2O5、WO、Ga2O3、In2O3或ZrO2。在示例中，使用诸如例如原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD)或湿法工艺的方法中的任意一种或任意组合来形成金属氧化物涂层121。当金属氧化物涂层121实现为原子层沉积层或化学气相沉积层的形式时，可获得具有优异的绝缘特性的致密的膜结构。在另一示例中，当使用湿法工艺形成金属氧化物涂层121时，金属氧化物涂层121可具有颗粒附着到碎片120的表面的形式。
当使用原子层沉积方法形成具有薄膜形式的金属氧化物涂层121时，碎片120的表面上的涂覆特性可以是优异的，使得可以容易精细地调整涂覆厚度。
在示例中，虽然金属带的碎片结构可如图4和图5中的示例中随机形成，但可设置为如图6中所示的磁性层101的表面破碎的裂纹部分C的形式。此外，如在上述示例中，金属氧化物涂层131可形成在构成裂纹部分C的碎片130之间的空间中以形成绝缘结构。可使用作为规则的碎片结构的裂纹部分C调整磁性层101的磁导率，并且可通过使磁性层101的各个区域中的破碎等级彼此不同来产生磁导率的变化。在示例中，多个裂纹部分C可以以规则的形状和间隔来布置。
如图3中所示，保护层111形成在多个磁性层101至103的至少一个表面上，并保护磁性层101至103免受外部影响。当磁性层101至103由铁合金等形成并向外暴露时，磁性层101至103可易受诸如湿度或盐的环境条件的影响，并且磁性层101至103的特性可由于外部影响而劣化。在示例中，保护层111防止磁性层101至103的特性的劣化。在示例中，保护层的材料可包括诸如环氧树脂的绝缘树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜等。
在示例中，除了保护功能之外，保护层111还可执行散热功能。为此，保护层111可包括高散热填料，即，诸如例如碳、铜或铁的传导性材料。如上所述，保护层111可具有高的导热性，并可有效地散发由磁性层101至103产生的热。由于保护层的导热性高于空气的导热性，因此，可有效地散发累积在磁性层101至103中的热。因此，可改善使用保护层的电子装置的可靠性。
在示例中，为了层间粘合以及层间绝缘目的，可在磁性层101至103之间设置插设于多个磁性层101至103中的任意两个之间的粘结层110。可使用任意材料作为粘结层110中的每个的材料，只要其适于使磁性层101至103彼此粘合即可。在示例中，可使用双面胶带。
在示例中，基层112保护磁性层101至103，并且磁性层101至103更容易地通过基层112处理。在示例中，基层112是诸如PET膜的膜，并设置为双面胶带的形式，以粘合到线圈组件等。在示例中，粘结材料形成在基层112的下表面上。在另一示例中，基层112在被施加到线圈组件等时用作离型膜。在示例中，基层112与磁性层101至103、保护层111分开，并且仅磁性层101至103和保护层111粘结到线圈组件。
将参照图7和图8描述根据本示例(使用金属氧化物涂层)和对比示例(不使用金属氧化物涂层)的频率特性和Q值特性。图7是示出磁导率的频率特性根据金属氧化物涂层的厚度变化的曲线图。图8是示出Q值的频率特性根据金属氧化物涂层的厚度变化的曲线图。
在示例中，在改变金属氧化物涂层的厚度的同时使用ALD方法在金属带的碎片之间的空间中形成金属氧化物涂层(Al2O3)，并且描述作为对比示例的由多个碎片形成而没有金属氧化物涂层的片。如图7中所示，与对比示例相比，在金属氧化物涂层施加到其的金属带片中，磁导率的频率特性改善了1MHz或更大。此外，当使用金属氧化物涂层时，Q值特性的最大值(Qmax)的绝对值增大，并且频率特性也得到改善。因此，即使使用难以在磁共振方案中用于无线充电的纳米晶金属带，也可实现可在高频范围中操作的无线充电设备。包括金属氧化物涂层和碎片结构的磁性片即使在高频下也可保持低的磁导率，而不具有大的特性改变。因此，包括金属氧化物涂层和碎片结构的磁性片可有效地应用于具有高频带的无线充电设备。
如上所述，根据本公开的示例的磁性片可用在宽频带中，从而应用于各种无线电力发送和接收方案。例如，磁性片可应用于使用几百KHz的频带的WPC方案和PMA方案两者以及使用几MHz的频带的A4WP方案。
如上所述，能够在宽频带中使用的磁性片可应用于各种无线电力发送和接收方案以及包括该磁性片的电子装置。
虽然本公开包括特定的示例，但是在理解了本申请的公开内容后将显而易见的是，在不脱离权利要求及它们的等同物的精神和范围的情况下，可在这些示例中做出形式上和细节上的各种变化。在此所描述的示例将仅被认为描述性含义，而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被认为是可适用于其他示例中的类似特征或方面。如果以不同的顺序执行描述的技术，和/或如果以不同的方式组合描述的系统、架构、装置或者电路中的组件和/或用其他组件或者它们的等同物进行替换或者补充描述的系统、架构、装置或者电路中的组件，则可获得适当的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及它们的等同物限定，并且在权利要求及它们的等同物的范围内的所有变化将被解释为包括在本公开中。

Claims (18)

1.一种磁性片，其特征在于，所述磁性片包括：
一个或更多个磁性层，由金属带形成，
其中，所述金属带包括碎片，且金属氧化物涂层形成在所述碎片之间的空间中。
2.根据权利要求1所述的磁性片，其特征在于，所述金属氧化物涂层涂覆在所述碎片的表面上。
3.根据权利要求1所述的磁性片，其特征在于，所述金属氧化物涂层包括原子层沉积层。
4.根据权利要求1所述的磁性片，其特征在于，所述金属氧化物涂层包括Al2O3、TiO2、SiO2、Ta2O5、WO、Ga2O3、In2O3和ZrO2中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的磁性片，其特征在于，所述金属带包括铁基合金。
6.根据权利要求1所述的磁性片，其特征在于，所述碎片以随机的方式分布。
7.根据权利要求1所述的磁性片，其特征在于，所述碎片包括彼此分开并规则地布置的裂纹部分。
8.根据权利要求7所述的磁性片，其特征在于，所述裂纹部分具有所述金属带的表面破碎的形式。
9.根据权利要求1所述的磁性片，其特征在于，所述一个或更多个磁性层包括沿着预定方向堆叠的多个层。
10.根据权利要求1所述的磁性片，其特征在于，所述金属带包括钴基合金。
11.根据权利要求1所述的磁性片，其特征在于，所述磁性片还包括形成在所述一个或更多个磁性层中的一个上的保护层。
12.根据权利要求11所述的磁性片，其特征在于，所述保护层还包括设置为填料的传导性材料。
13.根据权利要求1所述的磁性片，其特征在于，粘结层设置在所述一个或更多个磁性层中的任意两个之间。
14.根据权利要求1所述的磁性片，其特征在于，所述磁性层还包括可去除地附着到所述一个或更多个磁性层中的一个的基层，所述基层是聚对苯二甲酸乙二醇酯膜，并设置为双面胶带的形式。
15.一种电子装置，其特征在于，所述电子装置包括：
线圈构件；以及
磁性片，与所述线圈构件相邻地设置，并包括由金属带形成的一个或更多个磁性层，所述金属带包括碎片，且金属氧化物涂层形成在所述碎片之间的空间中。
16.根据权利要求15所述的电子装置，其特征在于，所述金属氧化物涂层涂覆在所述碎片的表面上。
17.根据权利要求15所述的电子装置，其特征在于，所述金属氧化物涂层包括原子层沉积层。
18.根据权利要求15所述的电子装置，其特征在于，所述金属氧化物涂层包括Al2O3、TiO2、SiO2、Ta2O5、WO、Ga2O3、In2O3和ZrO2中的任意一种。
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