磁性片和电子装置的制作方法

下面的描述涉及一种磁性片和电子装置。

背景技术：

近来，已经在移动装置和便携式装置中设置无线电力联盟(wpc)功能、近场通信(nfc)功能和磁安全传输(mst)功能。wpc技术、nfc技术和mst技术具有不同的操作频率、不同的数据速率以及不同量的传输功率。

无线电力接收设备包括阻隔磁场和聚集磁场的磁性片。例如，磁性片设置在无线电力接收线圈与电池之间。磁性片通过从无线电力发送设备接收的磁场使无线电力接收线圈中产生的磁场聚集，并且阻止无线电力接收线圈中产生的磁场到达电池，从而使得无线电力能够以电磁波的形式从无线电力发送设备有效地发送到无线电力接收设备。

技术实现要素：

提供本发明内容以按照简化的形式对选择的构思进行介绍，下面在具体实施方式中进一步描述所述构思。本发明内容既不意在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用作帮助确定所要求保护的主题的范围。

在一个总体方面，一种磁性片包括：磁性层，利用fe基合金制成，其中，所述磁性层包括在所述磁性层的厚度方向上彼此相对的第一表面区域和第二表面区域以及设置在所述第一表面区域与所述第二表面区域之间的内部区域，并且所述第一表面区域的结晶度高于所述第二表面区域的结晶度。

所述内部区域的结晶度可不同于所述第一表面区域的结晶度和所述第二表面区域的结晶度。

所述内部区域的结晶度可高于所述第二表面区域的结晶度。

所述第一表面区域的结晶度可高于所述内部区域的结晶度。

所述磁性片的结晶度可从所述第二表面区域至所述第一表面区域逐渐增大。

所述fe基合金可通过组成式fexbysizmαaβ来表示，其中，m是从由nb、v、w、ta、zr、hf、ti、p、c和mo组成的组中选择的至少一种元素，a是从由cu和au组成的组中选择的至少一种元素，以原子％表示的x、y和z满足条件75％≤x≤81％、7％≤y≤13％和4％≤z≤12％。

在所述第一表面区域中，在x射线衍射(xrd)分析曲线中，(200)晶面的峰可高于(110)晶面的峰。

在所述第一表面区域中，在所述xrd分析曲线中，主峰可出现在(200)晶面处。

在所述第二表面区域中，在x射线衍射(xrd)分析曲线中，(110)晶面的峰可高于(200)晶面的峰。

在所述第二表面区域中，在所述xrd分析曲线中，主峰可出现在(110)晶面处。

所述第一表面区域可具有晶相和非晶相的混合相结构，所述第二表面区域可具有非晶相的大体单相结构。

所述磁性层可具有包括多个裂纹的碎裂表面。

所述多个裂纹中的每个可包括多个碎片。

所述碎裂表面可以是所述第一表面区域的表面。

在另一总体方面，一种电子装置包括：线圈；及磁性片，与所述线圈相邻设置，并且包括利用fe基合金制成的磁性层，其中，所述磁性层包括在所述磁性层的厚度方向上彼此相对的第一表面区域和第二表面区域以及设置在所述第一表面区域与所述第二表面区域之间的内部区域，并且所述第一表面区域的结晶度高于所述第二表面区域的结晶度。

所述磁性片可设置为使得所述第一表面区域面向所述线圈。

在另一总体方面，一种磁性片包括：磁性层，利用fe基合金制成，并且包括晶相和非晶相的混合相结构，其中，在所述磁性层的截面区域中，所述晶相的总面积与所述非晶相的面积的比在所述磁性层的厚度方向上改变。

所述磁性层可包括在所述磁性层的厚度方向上彼此相对的第一表面区域和第二表面区域以及设置在所述第一表面区域与所述第二表面区域之间的内部区域，并且所述比可从所述磁性层的所述第一表面区域至所述第二表面区域逐渐减小。

所述磁性片可通过单独的一个所述磁性层构成。

所述磁性片可通过多个所述磁性层构成。

在另一总体方面，一种磁性片包括：磁性层，利用fe基合金制成，并且包括在所述磁性层的厚度方向上彼此相对的第一表面区域和第二表面区域以及设置在所述第一表面区域与所述第二表面区域之间的内部区域，其中，在所述第一表面区域的x射线衍射(xrd)分析曲线中的最高峰出现在第一晶面处，在所述第二表面区域的xrd分析曲线中的最高峰出现在与所述第一晶面不同的第二晶面处，并且所述第一表面区域中的所述第一晶面的所述峰高于所述第二表面区域中的所述第二晶面的所述峰。

所述第一表面区域中的所述第一晶面的所述峰可以是所述第二表面区域中的所述第二晶面的所述峰的至少5倍。

所述磁性层的结晶度可从所述第一表面区域至所述第二表面区域逐渐减小。

所述第一表面区域的饱和磁通量密度和磁导率高于所述内部区域的饱和磁通量密度和磁导率以及所述第二表面区域的饱和磁通量密度和磁导率。

通过以下具体实施方式、附图和权利要求，其他特征和方面将是显而易见的。

附图说明

图1是示出无线充电系统的示例的透视图。

图2是示出图1的无线充电系统的主要组件的示例的分解截面图。

图3是示出磁性片的示例的示意截面图。

图4是示出在热处理之前图3的磁性片中的区域a的示例的放大图。

图5是示出制造图3的磁性片的工艺的示例的示图。

图6和图7是分别示出在热处理之后图3的磁性片中的区域a和区域b的示例的放大图。

图8是示出在热处理之前对磁性层的示例执行的x射线衍射(xrd)分析的结果的曲线图。

图9和图10是分别示出在各种热处理温度下进行热处理之后对磁性层的第一表面区域和第二表面区域的示例执行的xrd分析的结果的曲线图。

图11是示出图2的无线电力接收设备的主要组件的另一示例的分解截面图。

图12是示出图2的无线电力接收设备的主要组件的另一示例的分解截面图。

图13是示出在制造磁性片的方法中形成裂纹的工艺的示例的透视图。

图14是示出通过图13的工艺形成的具有裂纹的磁性片的示例的平面图。

在所有的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，并且为了清楚、说明及方便起见，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这里所描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，这里所描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改及等同物将是显而易见的。例如，这里所描述的操作的顺序仅仅是示例，其并不限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域中已知的特征的描述。

这里所描述的特征可以以不同的形式实施，并且不应被解释为局限于这里所描述的示例。更确切地说，已经提供了这里所描述的示例仅用于示出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的实现这里描述的方法、设备和/或系统的诸多可行方式中的一些方式。

尽管可在这里使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各个构件、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所限制。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、层或部分相区分。因此，在不脱离示例的教导的情况下，这里所描述的示例中所称的第一构件、组件、区域、层或部分也可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。

在此使用的术语仅用于描述各种示例，并非用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数形式也意图包括复数形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。

这里所描述的示例的特征可按照在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种各样的构造，但是如在理解本申请的公开内容之后将显而易见的其他构造是可行的。

图1是示出无线充电系统的示例的透视图，图2是示出图1的无线充电系统的主要组件的示例的分解截面图。

参照图1和图2，一般的无线充电系统包括无线电力发送设备10和无线电力接收设备20。无线电力接收设备20安装在诸如移动电话、膝上型计算机或平板个人计算机(pc)的电子装置30上或电子装置30中。

无线电力发送设备10包括形成在基板12上的发送线圈11。因此，当将交流(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附近产生磁场，使得在发送线圈11与无线电力接收设备20的接收线圈21之间产生电磁耦合。电磁耦合能够使无线电力从无线电力发送设备10发送到无线电力接收设备20，以对无线电力接收设备的电池22充电。

电池22可以是诸如镍金属氢化物电池或锂离子电池的可再充电电池，但是不限于此。此外，电池22可以是可附着到无线电力接收设备20或从无线电力接收设备20可拆卸的单独的元件，或者可以是无线电力接收设备20的集成元件。

发送线圈11和接收线圈21在无线电力传输期间彼此电磁耦合，并且可通过缠绕利用铜或其他导电体制成的金属线以形成线圈来形成或者通过在基板上形成金属线圈图案形成。然而，这些仅是示例，发送线圈11和接收线圈21可按照其他方式形成。发送线圈11和接收线圈21可具有圆形形状、椭圆形形状、四边形形状、菱形形状或适合于期望应用的任何其他形状，发送线圈11和接收线圈21的尺寸、匝数、线尺寸和其他参数可被选择为实现期望的性能。

磁性片100设置在无线电力接收设备20中位于接收线圈21与电池22之间，另一磁性片100设置在无线电力发送设备中位于发送线圈11与基板12之间。设置在无线电力发送设备10中的磁性片100阻止形成在发送线圈11的中央部分处的磁通量到达基板12。设置在无线电力接收设备20中的磁性片100使从发送线圈11接收的磁通量聚集，以使在接收线圈21中能够有效地接收磁通量。此外，磁性片100阻止磁通量中的至少一些到达电池22。

如上所述，磁性片100可在无线电力发送设备中面对发送线圈设置，在无线电力接收设备中面对接收线圈设置。此外，磁性片100和发送线圈或接收线圈可用在磁安全传输(mst)设备、近场通信(nfc)设备以及发送或接收磁场的任何其他设备中。在下文中，发送线圈和接收线圈在它们不需要彼此区分时将仅被称为线圈。在下文中，将更详细地描述磁性片100。

图3是示出磁性片的示例的示意截面图。图4是示出在热处理之前图3的磁性片中的区域a的示例的放大图。图5是示出制造图3的磁性片的工艺的示例的示图。图6和图7是分别示出在热处理之后图3的磁性片中的区域a和区域b的示例的放大图。

参照图3，磁性片100包括利用金属制成的一个或更多个磁性层，例如，利用fe基合金制成的一个或更多个磁性层。然而，为了简单起见，将描述磁性片100仅包括一个磁性层的示例。在本示例中，由于磁性片100仅包括一个磁性层，因此磁性片100将被称为磁性层100，因此在本示例中，术语“磁性层”和“磁性片”彼此同义。然而，在下面描述的图12的示例中，磁性片包括多个磁性层100，以改善屏蔽效果。

磁性层100利用具有有效屏蔽电磁波的磁性质的材料制成，在本示例中，磁性层100利用fe基合金制成。详细地，磁性层100利用fe基纳米晶粒合金制成，下面将描述fe基纳米晶粒合金的详细示例。将以诸如带状或其他形状的形式获得的非晶态金属在适当的温度下进行热处理，以获得fe基纳米晶粒合金。

在本示例中，磁性层100包括在磁性层100的厚度方向上彼此相对的第一表面区域101和第二表面区域102以及设置在第一表面区域101与第二表面区域102之间的内部区域103。此外，第一表面区域101的结晶度比第二表面区域102的结晶度高。当第一表面区域101和第二表面区域102中的晶粒的颗粒尺寸、晶体分布和其他性质彼此不同时，第一表面区域101和第二表面区域102的结晶度彼此不同，术语“结晶度”指的是第一表面区域101和第二表面区域102中的晶粒的平均尺寸。第一表面区域101和第二表面区域102中的每个的厚度可根据磁性层100的总厚度、组成、制造工艺和其他参数而改变，并且可以是磁性层100的厚度的近似1/5至1/20，但是不限于此。

如上所述，在本示例中，利用fe基合金制成的磁性层100的相对的表面具有不同的结晶度。例如，如图4中所示，在热处理之前，具有高结晶度的第一表面区域101的区域a不具有非晶相112的单相结构，而是具有晶相111和非晶相112的混合相结构。相比之下，尽管图4中未示出，但是在热处理之前，具有低结晶度的第二表面区域102具有非晶相112的单相结构，其中，在第二表面区域102中完全不存在图4的晶相111，或者具有非晶相112的大体单相结构，其中，在第二表面区域102中存在非常少量的图4的晶相111。

控制制造金属带的工艺、fe基合金的组成以及其他因素，以使第一表面区域101的结晶度和第二表面区域102的结晶度彼此不同。

图5示出通过使液相金属流动到旋转的轮120上来淬火和固化液相金属而形成金属带的方法的示例。液相金属的与轮120接触的部分的冷却速度和液相金属的不与轮120接触的部分的冷却速度彼此不同，从而与轮120接触的部分和不与轮120接触的部分之间产生结晶度上的差异。详细地，由于第二表面区域102与轮120接触，因而以相对快的速度冷却，因此在制造非晶态金属带时，第二表面区域102中几乎不形成晶粒。相比之下，由于第一表面区域101相对远离轮120，因而以比第二表面区域102的冷却速度低的速度冷却，因此在制造非晶态金属带时，第一表面区域101中比第二表面区域102中形成更多量的晶粒。

当通过热处理磁性层100来析出纳米晶粒时，也出现关于结晶度的这样的趋势。

如图6中所示，在热处理之后，第一表面区域101的区域a具有晶相111和部分非晶相112的混合相结构，在所述混合相结构中，由于晶相111的尺寸在热处理期间生长，因此晶相111的总面积与区域a的面积的比与在热处理之前图4中的晶相111的总面积与区域a的面积的比相比有所增大。

如图7中所示，第二表面区域102的区域b具有析出的晶相113和部分非晶相114的混合相结构，由于晶相113的总面积与区域b的面积的比小于第一表面区域101的区域a中的晶相111的总面积与区域a的面积的比，因此第二表面区域102的结晶度比第一表面区域101的结晶度低。

根据冷却速度的差异的结晶度的差异发生在整个磁性层100中。设置在第一表面区域101与第二表面区域102之间的内部区域103的结晶度不同于第一表面区域101与第二表面区域102的结晶度。在本示例中，由于内部区域103的冷却速度高于不与轮120接触的第一表面区域101的冷却速度并低于与轮120接触的第二表面区域102的冷却速度，因此内部区域103的结晶度高于第二表面区域102的结晶度并低于第一表面区域101的结晶度。通常，磁性层100的总结晶度趋于从第二表面区域102到第一表面区域101逐渐增大。

在本示例的利用fe基合金形成的磁性层100中，通过相对于第二表面区域102和内部区域103的结晶度增大第一表面区域101的结晶度来改善磁性层100的饱和磁通量密度(bs)和磁导率。因此，改善了磁性层100的电磁波屏蔽或电磁波阻隔效果。如果在整个磁性层100中增大结晶度，那么磁滞损耗和涡流损耗将增大。然而，通过如上所述地局部地增大磁性层100中的第一表面区域101中的结晶度，磁滞损耗和涡流损耗显著小于如果在整个磁性层100中增大结晶度将具有的磁滞损耗和涡流损耗。即使上述磁性层100具有小的厚度，其也表现出高水平的屏蔽性能，从而通过使磁性层100的厚度能够被减小而对电子装置的小型化有贡献。

如将参照图8至图10所描述的，磁性层的x射线衍射(xrd)分析已确认在热处理之前和热处理之后在第一表面区域中都存在晶粒。

图8是在热处理之前对磁性层的示例执行的xrd分析的结果的曲线图。图9和图10是分别示出在以各种热处理温度下进行热处理之后对磁性层的第一表面区域和第二表面区域的示例执行的xrd分析的结果的曲线图。

首先，如从图8中所见，即使在热处理之前，在第一表面区域101中在约67°附近也出现尖峰，但是在第二表面区域102中不出现尖峰。此外，如从图9和图10中所见，在热处理之后，第一表面区域101中存在(100)晶面、(110)晶面、(200)晶面和(211)晶面，第二表面区域102中存在(110)晶面、(200)晶面和(211)晶面，第一表面区域101和第二表面区域102的结晶度彼此不同。

可以看出，在第一表面区域101中，(200)晶面的峰高于(110)晶面的峰，而在第二表面区域102中，(110)晶面的峰高于(200)晶面的峰。此外，可以看出，在第一表面区域101中，主峰出现在(200)晶面处，而在第二表面区域102中，主峰出现在(110)晶面处。主峰是区域中的所有峰中的最高峰。此外，可以看出，第一表面区域101中的(200)晶面的峰为约17000a.u.(arbitraryunits)，而第二表面区域中的(110)晶面的峰为约2550a.u.。因此，第一表面区域101中的(200)晶面的峰为第二表面区域中的(110)晶面的峰的6.67倍。一般来说，期望的是，第一表面区域101中的(200)晶面的峰为第二表面区域中的(110)晶面的峰的至少5倍。

因此，可以看出，由于如上所述在热处理之前和热处理之后在第一表面区域101的xrd分析曲线中主峰都出现在(200)晶面处，因此第一表面区域101的结晶度与第二表面区域102的结晶度显著不同。

fe基合金通过组成式fexbysizmαaβ来表示，其中，m是从由nb、v、w、ta、zr、hf、ti、p、c和mo组成的组中选择的至少一种元素，a是从由cu和au组成的组中选择的至少一种元素，以原子％表示的x、y和z满足条件75％≤x≤81％、7％≤y≤13％和4％≤z≤12％。此外，以原子％表示的α和β满足条件1.5％≤α≤3％和0.1％≤β≤1.5％，并且对应于剩余量。

利用具有上述组成的fe基合金制成的磁性层100使第一表面区域101能够具有高的结晶度，从而使磁性层100能够具有高的饱和磁通量密度和磁导率。此外，当磁性层100利用具有这样的组成的fe基合金制成时，即使呈小的厚度，磁性层100也表现出优异的屏蔽效率。

图11是示出图2的无线电力接收设备的主要组件的另一示例的分解截面图。

参照图11，磁性片100设置为使得第一表面区域101面向接收线圈21。当磁性片100设置为使得具有能够使磁性片100具有相对优异的饱和磁通量密度和磁导率的高结晶度的第一表面区域101面对接收线圈21时，进一步提高磁性片100的屏蔽效率。

图12是示出图2的无线电力接收设备的主要组件的另一示例的分解截面图。

参照图12，无线电力接收设备20包括具有多个磁性层100的电磁波屏蔽结构，所述多个磁性层100分别具有上述磁性层100的性质。磁性层100的数量和厚度可基于磁性片的期望屏蔽性能和期望厚度来确定。

尽管图12中未示出，但是与图3和图11的磁性层100类似，磁性层100中的每个包括在磁性层100的厚度方向上彼此相对的第一表面区域101和第二表面区域102以及设置在第一表面区域101与第二表面区域102之间的内部区域103。在磁性层100中的每个中，第一表面区域101可面向接收线圈21。

现将描述磁性片中形成裂纹的示例。

图13是示出在制造磁性片的方法中形成裂纹的工艺的示例的透视图，图14是示出通过图13的工艺形成的具有裂纹的磁性片的示例的平面图。

图13示出通过将通过辊子130构成的碎裂工具施加到磁性片100的表面而形成裂纹的工艺的示例。辊子130设置为在磁性片100中形成裂纹，并且具有形成在可旋转主体的表面上的多个突起131。在图13中所示的示例中，突起131具有方形棱锥形状，但是不限于此，并且可具有圆锥形状、多边形棱锥形状、柱形形状或任何其他形状，只要其从可旋转主体突出并且能够形成裂纹即可。具有形成在辊子130的表面上的突起131的辊子130在沿磁性片100滚动时在磁性片100中形成具有与突起131的形状相对应的形状的裂纹。

在图13中所示的示例中，多个突起131具有规则形式，以形成裂纹。短语“规则形式”的意思是多个突起131的形状、间距和布置是规则的。例如，多个突起131以它们与相邻的突起分开恒定间隔的状态规则地布置，使得突起131之间的距离完全均匀。

当利用诸如图13的辊子130的碎裂工具制造磁性片100以在磁性片100中形成裂纹时，可容易控制磁性片100的结构，使得可容易控制磁性片100的诸如饱和磁通量密度和磁导率的磁特性，并且可改善磁性片100的结构再现性和稳定性。

在图13中所示的示例中，辊子130接触磁性片100的第一表面区域101，以使第一表面区域101碎裂，以形成裂纹。具有高结晶度的第一表面区域101通过辊子130相对均匀地碎裂，在第一表面区域101中形成规则的裂纹。当具有高非晶性和低结晶度的区域(诸如，磁性片100的第二表面区域102)碎裂以形成裂纹时，难以有效地控制裂纹的尺寸和形状。因此，可通过使具有高结晶度的第一表面区域101碎裂以形成裂纹而获得具有更均匀的磁特性(诸如，饱和磁通量密度和磁导率)的磁性片100。

当具有上述形式的辊子130施加到磁性片100时，如图14中所示，多个裂纹c形成在磁性片100中。由于辊子130的突起131之间具有恒定间隔，因此多个裂纹c之间也具有恒定的间隔。多个裂纹c具有磁性层的表面碎裂的形式。例如，如图14中所示，多个裂纹c中的每个包括多个碎片f。多个碎片f中的至少一些从裂纹c的中央辐射。

当第一表面区域101通过辊子130的突起131而碎裂时，与第一表面区域101相对的第二表面区域102的一部分也可根据例如突起的长度、磁性片100的厚度以及施加到辊子130的向下的压力而碎裂。在这种情况下，第一表面区域101和第二表面区域102的裂纹的尺寸和形状彼此不同，这种不同至少取决于第一表面区域101和第二表面区域102的结晶度之间的差异。

上述磁性片的示例具有优异的磁特性(诸如，饱和磁通量密度和磁导率)，使得当磁性片用于电子装置中时改善屏蔽效率。此外，即使呈小的厚度，磁性片也具有优异的屏蔽效率，从而对使用磁性片的电子装置的小型化以及电子装置中空间利用率的显著提高有贡献。

虽然本公开包括具体示例，但在理解了本申请的公开内容之后将显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神及范围的情况下，可对这些示例做出形式和细节上的各种改变。这里所描述的示例将仅被视为描述性意义，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可适用于其他示例中的类似的特征或方面。如果按照不同的顺序执行描述的技术，和/或如果按照不同的方式组合和/或通过其他组件或它们的等同物替换或增添描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可获得合适的结果。因此，本公开的范围并不通过具体实施方式限定而是通过权利要求及其等同物限定，在权利要求及其等同物的范围之内的全部变型将被理解为包括在本公开中。