[发明专利]一种非接触式充电用柔性导磁薄片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线充电领域发射端和接收端电磁感应用柔性导磁薄片，以及制备方法，特别是用于便携式终端等设备，以非接触感应充电方式充电时，提高充电线圈的耦合效率，防止发射端和接收端对其他电路的电磁场干扰，为发射端和接收端线圈的交变磁场提供磁通路，保证绝大部分磁力线闭合，提高充电效率。

背景技术

无线充电技术，也叫非接触感应式充电，是指利用电磁波感应原理或磁共振方式进行充电。通过在受电装置和供电装置的两侧设置线圈利用产生的电磁感应或频率共振的方式来实现无线充电。其中，电磁感应原理类似于变压器，在发送和接收端各有一个线圈，发送端线圈连接有线电源产生电磁信号，接收端线圈感应发送端的电磁信号从而产生电流给电池充电。磁共振原理类似于声音共振，就像两个音叉，当频率相同时会产生共振发声。同样，排列在磁场中的相同振动频率的线圈，也可从一个向另一个供电，从而实现更远距离的无线充电。便携式终端、手机数码、摄像机等电子设备中的锂离子电池的充电，都是一个逆变器把交流电变换为直流电进行充电。而无线充电技术，是把交流电变换成100kHz及以上，然后利用电磁感应的原理或磁共振原理，通过供电端线圈耦合到受电端线圈，然后经过交流变换到直流给二次电池充电。

目前，越来越多的便携式电子设备的充电技术逐步向无尾化(非接触式充电)迈进，无线充电技术飞速发展，以电磁感应方式充电为最普遍，磁共振技术也在逐渐兴起。但是，无线充电线圈背面多使用铁氧体软磁材料作为导磁材料或隔磁材料，铁氧体材料如果加工成薄片，非常容易断裂，成品率低，同时，铁氧体材料的饱和磁感应强度低，大电流充电时需要很大的厚度才能防止饱和，同时也增加了设备的重量，渐渐不能满足电子设备轻薄化越来越高的要求。

当快速充电或大电流充电的场合，势必带来充电线圈和导磁材料的发热，甚至是带给其他周边部件感应加热，带来致命的影响。为了解决上述问题，需要用导磁屏蔽材料对线圈带来的磁通量进行屏蔽。对于屏蔽材料，要求本征磁导率高，饱和磁感高，涡流损耗低，以及方便加工成各种形状以匹配线圈。一般情况下，便携式终端预留的空间极小，这就需要提供一种柔性、超薄、高磁导率和低损耗的材料，实现最佳屏蔽效果。

传统的无线充电用软磁材料如铁氧体、金属粉末与聚合物的复合材料，由于他们的磁导率低和饱和磁感低，作为屏蔽材料他们很难做到很薄。而非晶和纳米晶材料是一种优良的超薄软磁材料，可以制备到30μm以下的数量级，并且具有高的本征磁导率和高饱和磁感的天然优势，最适合作超薄屏蔽材料，其他材料很难与之媲美。

在无线充电模块中，导磁材料的功能包括两方面，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。

作为无线充电用的非晶材料和纳米晶材料，薄带状态下的磁导率和饱和磁感都满足要求，但是，在高频下的损耗主要来自于涡流损耗，导致充电线圈的耦合效率低，品质因数Q值低，涡流损耗较大，不能直接作为导磁材料应用。作为屏蔽功能使用满足要求，需要采用后处理工艺降低涡流损耗，减小导磁材料的面积可以降低涡流损耗，也就是把非晶纳米晶导磁薄片整体片材进行小单元分割，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。将导磁薄片进行分割成小面积的单元的方法有很多，也有专利公开其中的技术，在以往公开的专利中，例如专利号为201280062847.1，磁场屏蔽片及其制造方法和无线充电器用接收装置，提到了采用层压的方法使得细片间绝缘，提高充电效率，通过单片导磁薄片上下两面施加保护膜或胶带的方式，然后进行压碎的方式制备无线充电用屏蔽片，该技术存在生产效率低、工序繁杂、表面质量一致性不易控制等缺点。专利2015102054640公开了一种无线充电用单/多层导磁片及其制备方法，采用浸漆固化的方法对压碎的裂纹进行了绝缘处理，实现了卷材导磁片的连续化生产制备，但工艺仍相对复杂。

目前，对无线充电的导磁材料研究，还局限在铁氧体材料，对无线充电的电子模块研究比较多，对导磁材料的研究较少。采用铁氧体材料，无疑是对便携式电子终端的薄型化发展不利，也影响可穿戴电子终端的小型化发展。

发明内容