一种手机NFC天线及其吸波材料的制备方法与流程

本发明属于天线，具体涉及一种手机nfc天线及其吸波材料的制备方法。

背景技术：

1、手机 nfc 天线是一种无源天线，它采用的是近场通讯技术（nfc）来实现与其他设备的通信。nfc天线一般采用的是线圈天线，它由导体线圈和隔磁材料组成。手机 nfc 天线通常包括nfc天线本体、金属底板，由于金属会反射和吸收无线电波，金属底板会对nfc信号产生干扰，从而降低信号质量。因此，现有技术中，手机 nfc 天线会组合一个隔磁材料来抗金属干扰。

2、现有技术中，隔磁材料多采用铁氧体（金属氧化物）或者非晶、纳米晶（软磁合金）。中国专利申请号为cn202320076225.x公开了一种小型化nfc天线，所述天线组件包括fpc板、导线和铁氧体片，在使用时，先将导线放置于fpc板上端蚀刻的凹槽内，再将铁氧体片放置于fpc板的上端后，最后热压贴合铁氧体片，完成产品的生产。中国专利申请号为cn202221616567.8公开了一种nfc天线及标签，包括pcb板、金属底板、软磁层和nfc天线本体；所述pcb板上设置有所述金属底板；所述金属底板上设置有所述软磁层；所述软磁层上设置有所述nfc天线本体。

3、目前，手机 nfc 天线的隔磁材料采用铁氧体（金属氧化物）的问题为：铁氧体（金属氧化物）比较重，会增加手机的重量和体积，其制备工艺采用烧结工艺，温度在1100℃及以上，良品率低，并且铁氧体模切有碎渣，需要上下覆膜和包边，成本比较高。

4、目前，手机 nfc 天线的隔磁材料采用非晶、纳米晶（软磁合金）的问题为：软磁合金作为一种典型的磁损耗型吸波材料，具有饱和磁化强度高、温度稳定性好以及成本低等优点，但其复介电常数大, 阻抗匹配性差，难以满足 5g 通信对吸波材料的性能需求。

5、因此，本发明的目的是提供一种新的吸波材料，用于手机nfc天线，具有厚度薄、质量轻、隔磁性能强的特点，可以有效地隔离金属对 nfc 天线的干扰，确保nfc天线的信号质量。

技术实现思路

1、发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种手机nfc天线及其吸波材料的制备方法，在nfc天线本体与金属底板之间设置有吸波材料层，吸波材料层具有厚度薄、质量轻、隔磁性能强的特点，可以有效地隔离金属对 nfc 天线的干扰，确保nfc天线的信号质量；将吸波粉体通过平铺填充的方式与高分子弹性体混合，可以形成均匀的颗粒分布、易于加工成各种形状的吸波材料，实现了大的磁导率和良好的阻抗匹配性能，吸波稳定性以及可靠性高。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种手机nfc天线，所述手机nfc天线包括nfc天线本体、吸波材料层、金属底板，所述金属底板上设置有吸波材料层，所述吸波材料层上设置有nfc天线本体；所述吸波材料层为吸波材料制得的薄膜或者片层，所述吸波材料包括吸波粉体、高分子弹性体，所述吸波粉体为软磁合金或者软磁复合材料，所述吸波粉体为二维片状结构，所述吸波粉体平铺填充于高分子弹性体中，所述吸波粉体、高分子弹性体的质量比为10-20：1-5。

4、目前，“隔磁材料”多采用铁氧体（金属氧化物）或者非晶、纳米晶（软磁合金），本发明采用的吸波材料为二维片状结构的吸波粉体平铺填充于高分子弹性体，吸波粉体具有高饱和磁感应强度和低矫顽力，可以有效地隔离电磁干扰和磁场干扰，提高吸波材料层的隔磁性能，相比铁氧体，该吸波材料具有较小的比重，可以大幅度减轻整个天线结构的重量，提高整个设备的重量比；相比非晶、纳米晶，本发明将吸波粉体通过平铺填充的方式与高分子弹性体混合，可以形成均匀的颗粒分布、易于加工成各种形状的吸波材料，高分子弹性体在吸波材料中起到填充剂和粘结剂的作用，可以使吸波粉体均匀地分布在吸波材料中，提高隔磁效果，还可以将吸波粉体与高分子弹性体紧密结合，增强吸波材料的力学强度和稳定性。

5、进一步的，上述的手机nfc天线，所述吸波粉体的粉体厚度为0.5-1.5μm，粒径 d50范围为 30-100μm。

6、进一步的，上述的手机nfc天线，所述软磁合金选自铁硅铝软磁合金、铁硅软磁合金、铁镍软磁合金、铁镍钼软磁合金、铁铝软磁合金、铁硅铝镍软磁合金、铁铬软磁合金、铁钴软磁合金中的至少一种。

7、优选的，所述软磁合金为铁硅铝软磁合金，又称为仙台斯特合金，主要成分为fe9.6-si5.4-al。

8、进一步的，上述的手机nfc天线，所述软磁复合材料为二维片状多层结构，其由内至外包括软磁合金、al2o3层、无定形碳层。

9、所述软磁复合材料采用二维片状多层结构，在软磁合金与无定形碳层之间设置有al2o3层，既避免软磁复合材料表面碳纳米材料的生成又能够引入多重散射、反射机制从而提升其微波吸收性能，同时这种多层结构也能够起到屏障保护作用，增强了软磁复合材料的抗腐蚀性能。

10、进一步的，上述的手机nfc天线，所述nfc天线本体的天线线圈电感值为1.6-2.0μh。

11、将nfc天线本体的天线线圈电感值为1.6-2.0μh，使得电容匹配更容易实现。

12、优选的，所述金属底板包括但不限于铝、铜、不锈钢材料。

13、进一步的，上述的手机nfc天线，所述吸波材料由二维片状结构的吸波粉体叠层并且平铺而成，所述吸波粉体之间设置有高分子弹性体进行阻隔从而不会形成吸波粉体的导通。

14、行业通讯频率为13.56mhz，所述吸波材料的结构设计，使其能更好适用 13.56mhz频率，如果吸波粉体导通就会形成合金片，在 13.56mhz 的磁导率就会很低，1mhz 的时候就会衰减50 %以下。

15、进一步的，上述的手机nfc天线，所述高分子弹性体为聚氨酯、丙烯酸、有机硅、环氧树脂中的至少一种。

16、优选的，所述高分子弹性体为聚氨酯。

17、本发明还涉及所述手机nfc天线的吸波材料的制备方法，包括如下步骤：

18、s1原料配制：将吸波粉体、高分子弹性体混合均匀，得到原料混合物；所述吸波粉体的松装密度为0.2-0.7g/cm3，振实密度为0.6-2.0 g/cm3；

19、s2浆料搅拌：将所述原料混合物加入到搅拌机中，然后加入溶剂、助剂组分，溶剂和原料混合物、助剂组分的质量比为40-80：10-50：0.5-2，进行搅拌，使其均匀混合，制成浆料；所述浆料的粘度为1500-2000 mpa·s；

20、s3涂料涂布：将所述浆料涂覆在保护膜上，通过刮刀使其均匀分布在保护膜表面上，所述涂布的温度设置为 50-120℃，速度设置为0.5-4m/min；烘干后得到干膜；

21、s4干膜压合：将烘干后的干膜放入压合机中，温度设置为150-180℃，压力设置为10-20mpa，使其致密并形成吸波材料；

22、s5模切：将压制好的吸波材料按照设计要求进行切割，得到所需的尺寸和形状。

23、现有技术中用于手机 nfc 天线抗金属干扰的铁氧体（金属氧化物），其制备工艺采用烧结工艺，温度在1100℃及以上，良品率低，并且铁氧体模切有碎渣，需要上下覆膜和包边。

24、本发明所述手机 nfc 天线的吸波材料的制备工艺，成本更低，特别是 150 磁导率、0.08mm 厚度的吸波材料，成本可以降低 20%。

25、采用上述制备工艺生产的吸波材料，为柔性产品，对比铁氧体等可以设计多样化的形状，不掉渣，不用包边，不用双面包覆，减少工艺，减少成本。上述吸波材料的制备方法简单，可规模化制备，在吸波材料领域具有广泛的应用场景。

26、此外，相比传统的压延、流延等制备工艺，由于吸波材料粒子与高分子弹性体间的相容性，其内部可能存在着一定的缺陷与空隙，本发明采用热压成型的干膜压合方式，有利于形成均匀的颗粒分布的吸波材料。

27、优选的，所述保护膜为pet膜。

28、上述吸波材料的制备方法简单，可规模化制备，具有广泛的应用场景。

29、进一步的，上述的手机nfc天线的吸波材料的制备方法，所述s2中，所述溶剂为甲基异丙酮、丙酮、环已酮、dmf中的一种，所述助剂组分为分散剂、消泡剂、流平剂、表面活性剂中的至少一种。

30、优选的，所述溶剂为甲基异丙酮，所述助剂组分包括分散剂 byk-110、消泡剂byk-141、流平剂byk-330、sdbs。甲基异丙酮可以有效溶解高分子弹性体和助剂，使其分散均匀，助剂可以促进高分子弹性体与吸波粉体的接触，提高浆料的相容性，调节黏度和流动性，提高浆料的涂覆性能，并且增加浆料的稳定性。

31、进一步的，上述的手机nfc天线的吸波材料的制备方法，所述吸波粉体为软磁复合材料，其制备包括如下步骤：

32、s1：将甲酸铵溶液、软磁合金粉体、硫酸铝混合，超声分散10-30min,得到混合溶液，将所述混合溶液水浴加热至75-85℃，保温搅拌反应1-2h，通过乙醇多次洗涤以及磁性分离后，在40-50℃的烘箱烘干1-3d，然后在 350-450℃下退火 2h，得到包覆有al2o3层的软磁合金粉体；

33、s2：将包覆有al2o3层的软磁合金粉体在石英舟平铺，然后放置于cvd 旋转管式炉内，在气体流量为50-100 ml/min的氩气的保护气氛下，以 3-6 ℃/min升温至 400℃后，以20-30 ml/min 的流速引入乙炔气体反应0.5-1h，反应完成后，关掉乙炔开始缓慢降温至25℃，取出，得到软磁复合材料。

34、先通过溶胶-凝胶法在软磁合金粉体表面包覆al2o3层，再通过ccdv法在软磁合金表面引入无定形碳层，高电阻的无定形碳层可降低磁性金属的介电常数，实现吸收材料与自由空间良好的阻抗匹配，增强微波吸收性能和耐腐蚀性能。

35、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

36、（1） 本发明公开的手机nfc天线，在nfc天线本体与金属底板之间设置有吸波材料层，吸波材料层具有厚度薄、质量轻、 隔磁性能强的特点，可以有效地隔离金属对 nfc 天线的干扰，确保nfc天线的信号质量；

37、（2）本发明公开的手机nfc天线，将吸波粉体通过平铺填充的方式与高分子弹性体混合，可以形成均匀的颗粒分布、易于加工成各种形状的吸波材料，高分子弹性体在吸波材料中起到填充剂和粘结剂的作用，可以使吸波粉体均匀地分布在吸波材料中，提高隔磁效果，还可以将吸波粉体与高分子弹性体紧密结合，增强隔吸波材料的力学强度和稳定性，实现了大的磁导率和良好的阻抗匹配性能，吸波稳定性以及可靠性高；

38、（3） 本发明公开的手机nfc天线，软磁复合材料采用二维片状多层结构，在软磁合金与无定形碳层之间设置有al2o3层，既避免软磁复合材料表面碳纳米材料的生成又能够引入多重散射、反射机制从而提升其微波吸收性能，同时这种多层结构也能够起到屏障保护作用，增强了软磁复合材料的抗腐蚀性能；

39、（4） 本发明公开的手机nfc天线的吸波材料的制备方法，相比铁氧体，成本更低，采用上述制备方法生产的吸波材料，为柔性产品，可以设计多样化的形状，不掉渣，不用包边，不用双面包覆，减少工艺，减少成本。