线圈模块的制作方法_2

文档序号:8501263阅读:来源:国知局
[0021]磁性树脂层4a所使用的磁性粒子采用粒径(D50)为数μ m?100 μ m的球形、扁平或者粉碎的粉末,但是,不仅可以使用单体的磁性粉而且也可以混合不同粉径、材质、形状的粉末而使用。在上述的磁性粒子之中特别是使用金属磁性粒子的情况下,复数导磁率具有频率特性,当动作频率变高时因趋肤效应而产生损耗,因此根据所使用的频率的频带调整粒径及形状。另外,线圈模块11的电感值取决于磁性树脂层4a、4b的实部平均导磁率(以下,仅称为平均导磁率。),但是该平均导磁率能够通过磁性粒子与树脂的混合比率进行调整。磁性树脂层4a、4b的平均导磁率和配合的磁性粒子的导磁率的关系,相对于配合量,一般按照对数混合定律,因此优选设磁性粒子的体积填充率为40vol %以上,以增加粒子间的相互作用。此外,磁性树脂层4a、4b的热传导特性也同磁性粒子的填充率的增大一起提尚O
[0022]磁性树脂层4b所使用的磁性粒子,优选粒径(D50)为数μ m?200 μ m的球状、细长(卷烟型)、或扁平(圆盘型)的旋转椭圆体形状,另外,优选采用旋转椭圆体形状的尺寸比(长轴/短轴)为6以下的粉末。关于磁性树脂层4b所使用的磁性粒子,也不限于单体的磁性粒子,也可以混合不同粉径、材质、尺寸比的粉末使用。磁性树脂层4a是埋入螺旋线圈2的层,因此为了在未固化状态下确保流动性、变形性而减少磁性粒子的填充率。相对于此,磁性树脂层4b设计成为没有螺旋线圈2挤进,或有一部分挤进的程度,上述流动性、变形性较少也可,因此使磁性粒子的填充率比磁性树脂层4a更大,从而使得磁屏蔽特性变大。特别是出于提高填充性而改善磁特性的目的,作为磁性树脂层4b优选混合金属磁性粒子和树脂及润滑剂等并压缩成型的压粉磁芯。另外,磁性树脂层4b的粒子形状成为从球形尺寸比小的旋转椭圆体,并且成为去磁系数大且对于来自外部的磁场难以饱和的形状。这些去磁系数大的粒子经由树脂形成磁性树脂层4b,因此在磁场大的环境下也能得到磁饱和的影响少的磁特性。
[0023]形成磁性树脂层4a、4b的耦合剂,采用利用热、紫外线照射等来固化的树脂等。作为耦合剂,能够采用例如环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、不饱和聚酯等的树脂;或者硅酮橡胶、聚氨酯橡胶、丙烯橡胶、丁基橡胶、乙烯丙烯橡胶等的橡胶等众所周知的材料。显然不限于这些。此外,也可以对上述树脂或橡胶适量添加阻燃剂、反应调整材料、交联剂或硅烷耦合剂等的表面处理剂。
[0024]形成螺旋线圈2的导线I优选在5W左右的充电输出容量的情况下,当以120kHz左右的频率使用时,采用0.20mm?0.45mm直径的由Cu或以Cu为主成分的合金构成的单线。或者,为了降低导线I的趋肤效应,既可以采用将比上述单线细的细线多根扎成束的并行线、编织线,也可以使用厚度薄的扁线或扁平线作成I层或2层的α匝。进而,为了减薄线圈部而也能够采用在电介质基体材料的单面或者两面较薄地构图导体而制作的FPC (柔性印刷电路:Flexible printed circuit)线圈。
[0025]<线圈模块的制造方法>
接着,对线圈模块11的制造方法进行说明。首先,制作磁性树脂层4b的片。将混炼磁性粒子和作为耦合剂的树脂或橡胶后的材料涂敷在PET等的经剥离处理的片上,利用刮浆刀法等得到既定厚度的未固化片。其上重叠同样地制作的磁性树脂层4a的片,并按压螺旋线圈2,通过加热或者加压加热而使上述耦合剂固化,从而完成线圈模块11。磁性粒子填充量多的磁性树脂层4b,配置在螺旋线圈2之下,从而能够提高磁屏蔽性,因此在作成片状后,预先加热或者加压加热而使之成为流动性少且螺旋线圈2难以挤进的状态也可。而且,在其上重叠磁性树脂层4a的片,并按压螺旋线圈2,通过加热、加压加热而使耦合剂固化,从而完成线圈模块11也可。完成的线圈模块11在螺旋线圈2密合具有热传导性的磁性树脂层4a,因此能够有效地对在螺旋线圈2产生的热进行散热。
[0026]作为其他制作方法还能够使用型箱。首先为了形成磁性树脂层4b而向型箱注入被以既定配合比调整的磁性粒子和耦合剂等的混合物并使之干燥。然后,为了形成磁性树脂层4a而向型箱的磁性树脂层4b上注入被以既定配合比调整的磁性粒子和耦合剂等的混合物并使之干燥,进而将螺旋线圈2配置在既定位置,从螺旋线圈2的上进行加压加热,从而能够完成线圈模块20。在该情况下,也与重叠上述片而制作的方法同样,对磁性树脂层4b进行加热或者加压加热而形成流动性少的层之后,形成磁性树脂层4a也可。
[0027]如图1所示,螺旋线圈2也可以完全埋设于磁屏蔽层4,或者使导线I和引出部3b的一部分露出的构造也可。另外,磁屏蔽层4既可为填充导体I的下表面侧的区域和螺旋线圈2的外形部的构造,也可为填充导体I的下表面侧的区域和螺旋线圈2的内径部的构造。
[0028]依据这样的制造方法,在固定螺旋线圈2和磁屏蔽层4的情况下,由于磁屏蔽层4本身具有粘接性,所以不需要如现有例那样在线圈和磁屏蔽的接合上采用粘接层。因此,削减了设置粘接层的工序,另外在磁屏蔽层4埋设螺旋线圈2时,加压而使之固化,因此还矫正螺旋线圈2的翘起,从而能够制作厚度偏差少的线圈模块11。进而能够按没有粘接层的量进行线圈模块11的薄型化。另外,由于在磁性树脂层4a、4b中混炼有如上所述的树脂,所以对于来自外部的冲击,产生如在铁氧体等产生的破裂等的破损的风险少,无需在表面粘贴保护片。因此,能够削减保护片粘贴工序,并且能够抑制加到保护片的线圈模块11的厚度的增大。
[0029]<第I实施方式的线圈模块的特性>
以磁饱和对线圈电感产生的影响这一形式评价了第I实施方式的线圈模块的特性。在此假定非接触供电用途而进行了评价。图2A及图2B是示出测定时的评价线圈的结构的图。图2A是无外部直流磁场的状态,并且是示出将电池组31安装在受电线圈单元30的磁屏蔽层4侧进行测定的状态的图。另外,图2B是有外部直流磁场的状态,并且是示出对图2A所示的受电线圈单元30隔着2.5毫米的丙烯板以对齐彼此的线圈中心的方式对接安装磁体的发送线圈单元 40 (WPC 规格 System Descript1n Wireless Power Transfer Volumel:Low Power记载的设计Al)进行测定的状态的图。在电感的测定中,使用了 AGILENT公司的阻抗分析器4294A。
[0030]图3A?图3D中,测定了对14T的长方形线圈(外径31X43mm)安装了各种磁屏蔽层4的线圈单元的线圈电感。对于如图2A所示的无外部直流磁场的状态下的测定值,以百分比表示如图2B所示的有外部直流磁场的状态下测定值变化多少。在此,“负”意味着电感下降。图3A所示的图表是作为线圈模块11的磁屏蔽层4,采用配合球状的非晶粉的具有10左右平均导磁率的磁性树脂层4a和配合球状非晶粉的具有20左右平均导磁率的磁性树脂层4b,改变磁性树脂层4b的厚度并加以测定的图表。另外,图3B是作为线圈模块11的磁屏蔽层4,采用配合球状的非晶粉的具有10左右平均导磁率的磁性树脂层4a和配合球状铝硅铁粉的具有16左右平均导磁率的磁性树脂层4b,改变磁性树脂层4b的厚度并加以测定的图表。另外,图3C是作为磁屏蔽层4
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