用于优化膜特性的磁性填料的取向制造技术

公开了一种磁性屏蔽膜，该磁性屏蔽膜包括：对置的第一主表面和第二主表面；以及多个粒子，该多个粒子分散在该第一主表面和该第二主表面之间，每个粒子具有磁导率、沿该粒子的厚度方向的厚度H和沿该粒子的正交于该厚度方向的长度方向的最长尺寸L，L/H大于或等于2，这些粒子限定这些粒子之间的多个空隙，至少60％的这些粒子的这些长度方向在与相同的取向方向相差5.5度内取向。向相差5.5度内取向。向相差5.5度内取向。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于优化膜特性的磁性填料的取向

技术实现思路

[0001]在本说明书的一些方面，提供了一种磁性屏蔽膜，该磁性屏蔽膜包括：对置的第一主表面和第二主表面；以及多个粒子，该多个粒子分散在该第一主表面和该第二主表面之间，每个粒子具有磁导率、沿该粒子的厚度方向的厚度H和沿该粒子的正交于该厚度方向的长度方向的最长尺寸L，L/H大于或等于2，这些粒子限定这些粒子之间的多个空隙，至少60％的这些粒子的这些长度方向在与相同的取向方向相差5.5度内取向。
[0002]在本说明书的一些方面，提供了一种磁性屏蔽膜，该磁性屏蔽膜包括：树脂，该树脂具有大于约104g/mol的数均分子量；以及多个各向异性形状的粒子，该多个各向异性形状的粒子以大于约50％或55％或60％或65％的体积负载分散在该树脂中，在约1MHz的频率下，该膜具有：大于约6000高斯的磁饱和度；以及分别沿该膜的厚度方向和平面内方向的相对磁导率的实部μ
′
1和μ
′
2，μ
′
1≤5并且μ
′
2≥150。
[0003]在本说明书的一些方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括：板，该板被配置为基本上衰减在第一频带中的电磁波中包含的能量；接收器天线，该接收器天线设置在该板上，以用于在该第一频带中对设置在该设备中的电池进行无线充电；和磁性屏蔽膜，该磁性屏蔽膜设置在该板和该接收器天线之间。该磁性屏蔽膜可包括以大于约50％的体积负载分散在树脂中的多个各向异性形状的粒子，这些粒子基本上沿相同的方向取向并且限定这些粒子之间的多个空隙，使得当该设备被放置成邻近将该第一频带中的功率Ptx发射到该接收器天线的发射器天线并且该接收器天线从该发射器天线接收功率Prx时，在Prx的增加导致Prx/Ptx初始减少至少1％之后，当Prx进一步增加成使得Prx增加至少两倍时，Prx/Ptx减少小于约5％。
[0004]在本说明书的一些方面，提供了一种磁性屏蔽膜，该磁性屏蔽膜包括：树脂；以及多个各向异性形状的粒子，该多个各向异性形状的粒子以大于约50％的体积负载分散在该树脂中，该树脂包括使这些粒子互连的多个纤维状的大致平行的聚合物元件，使得在约1MHz的频率下，该磁性屏蔽膜沿该磁性屏蔽膜的平面内方向的相对磁导率的实部大于量(420.0
‑
0.04M)，其中M为以高斯为单位的该磁性屏蔽膜的磁饱和度。
[0005]在本说明书的一些方面，提供了一种磁性屏蔽膜，该磁性屏蔽膜包括：树脂；以及多个各向异性形状的粒子，该多个各向异性形状的粒子以大于约50％的体积负载分散在该树脂中，该树脂包括使这些粒子互连的多个纤维状的大致平行的聚合物元件，使得在约1MHz的频率下，该磁性屏蔽膜沿该磁性屏蔽膜的平面内方向的相对磁导率的实部大于约130，并且该磁性屏蔽膜的磁饱和度大于约6,000高斯。
[0006]在本说明书的一些方面，提供了一种磁性屏蔽膜，该磁性屏蔽膜包括：聚合物材料；以及多个粒子，该多个粒子分散在该聚合物材料中，这些粒子具有磁导率，该聚合物材料包括大致沿该磁性屏蔽膜的厚度方向取向并且使该多个粒子互连的多个基本上平行的纤维状的元件。
[0007]在本说明书的一些方面，提供了一种制备磁性屏蔽膜的方法，该方法包括以下步骤：提供具有大于约104g/mol的数均分子量的聚合物、能够与该聚合物混溶的稀释剂和具
有磁导率的多个各向异性形状的粒子；混合该聚合物、该稀释剂和该多个各向异性形状的粒子以形成能混溶的溶液；形成该能混溶的溶液的层；将磁场施加到该层以使这些粒子基本上沿相同的取向方向取向；在将该磁场施加到该层并且这些粒子基本上沿该取向方向取向时，诱导该聚合物与该稀释剂相分离；以及移除该稀释剂的至少一部分以形成磁性屏蔽膜，其中至少60％的这些粒子在与该取向方向相差5度内取向。
附图说明
[0008]图1为现有技术的膜形成和致密化过程的工艺流程图；
[0009]图2A描述了根据本说明书的实施方案的用于膜形成和致密化过程的关键处理元件；
[0010]图2B为根据本说明书的实施方案的在膜形成过程中使用的磁体组件的近距离视图；
[0011]图3A至图3D提供了根据本说明书的实施方案的用于在膜形成和致密化过程中使用的粒子形状的示例；
[0012]图4示出了根据本说明书的实施方案的磁性屏蔽膜；
[0013]图5A至图5C提供了相比于典型现有技术膜比较通过根据本说明书的实施方案的使用磁性对准和超声致密化的膜形成过程形成的膜的信息；
[0014]图6A至图6C提供了相比于典型现有技术膜比较通过根据本说明书的实施方案的使用超声致密化的膜形成过程形成的膜的信息；
[0015]图7A至图7C提供了相比于典型现有技术膜比较通过根据本说明的书实施方案的使用压延的膜形成过程形成的膜的信息；
[0016]图8A至图8C提供了相比于典型现有技术膜比较通过根据本说明书的实施方案的使用磁性对准而不利用致密化的膜形成过程形成的膜的信息；
[0017]图9为绘制根据本说明书的实施方案的磁性屏蔽膜的相对磁导率与磁饱和感应值的曲线图；
[0018]图10为绘制根据本说明书的实施方案的磁性屏蔽膜的无线功率传输效率与接收器功率值的曲线图；
[0019]图11为根据本说明书的实施方案的使用磁性屏蔽膜的电子设备的透视图；
[0020]图12为根据本说明书的实施方案的制备磁性屏蔽膜的方法的流程图；
[0021]图13为示出根据本说明书的实施方案的四个示例性磁性屏蔽膜的实验性能的表格；
[0022]图14为示出根据本说明书的实施方案的各种设计参数对示例性磁性屏蔽膜的磁导率的影响的柏拉图；
[0023]图15为示出根据本说明书的实施方案的各种设计参数对示例性磁性屏蔽膜的磁导率的影响的立方图；并且
[0024]图16为示出根据本说明书的实施方案的各种设计参数对示例性磁性屏蔽膜的磁导率的影响的图。
具体实施方式
[0025]在以下说明中参考附图，该附图形成本专利技术的一部分并且其中以举例说明的方式示出各种实施方案。附图未必按比例绘制。应当理解，在不脱离本说明书的范围或实质的情况下，可设想并进行其他实施方案。因此，以下具体实施方式不应被视为具有限制意义。
[0026]磁性屏蔽膜可由高度负载的复合材料形成，该复合材料具有通过合适的树脂粘结在一起的磁性薄片形或棒状填料粒子。为了获得最佳结果，这种复合材料应具有以下特性：(1)高体积分数(大于60体积％)的薄片形或细长填料粒子，以使磁饱和感应最大化，以及(2)高度粒子取向，该高度粒子取向与膜平面共面以使磁导率最大化并有利于高堆积密度，其中对机械敏感的填料粒子造成有限的损坏。这转化为更有效的屏蔽和更高的功率传输效率。此外，复合材料理想地应具有最小空隙体积分数，具有足够的粘结剂体积分数以提供良好的机械完整性。在最终用途应用中，高饱和感应转化为更快的无线充电速率。
[0027]实现此复合材料存在必须克服的若干独特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种磁性屏蔽膜，所述磁性屏蔽膜包括：对置的第一主表面和第二主表面；以及多个粒子，所述多个粒子分散在所述第一主表面和所述第二主表面之间，每个粒子具有磁导率、沿所述粒子的厚度方向的厚度H和沿所述粒子的正交于所述厚度方向的长度方向的最长尺寸L，L/H大于或等于2，所述粒子限定所述粒子之间的多个空隙，至少60％的所述粒子的所述长度方向在与相同的取向方向相差5.5度内取向。2.根据权利要求1所述的磁性屏蔽膜，其中，至少60％的所述粒子的所述长度方向在与所述相同的取向方向相差5度内取向。3.根据权利要求1所述的磁性屏蔽膜，其中，至少60％的所述粒子的所述长度方向在与所述相同的取向方向相差4.5度内取向。4.根据权利要求1所述的磁性屏蔽膜，其中，至少60％的所述粒子的所述长度方向在与所述相同的取向方向相差4度内取向。5.根据权利要求1所述的磁性屏蔽膜，其中，所述多个空隙中的至少一些空隙是互连的。6.根据权利要求1所述的磁性屏蔽膜，使得在所述磁性屏蔽膜在基本上正交于所述第一主表面和所述第二主表面中的至少一者的垂直方向上的横截面中，所述磁性屏蔽膜包括多个成对的垂直相邻的粒子，其中多个基本上平行的细长聚合物元件连接所述成对的垂直相邻的粒子中的每对垂直相邻的粒子中的所述粒子。7.根据权利要求6所述的磁性屏蔽膜，其中，连接所述成对的垂直相邻的粒子中的每对垂直相邻的粒子中的所述粒子的所述基本上平行的细长聚合物元件基本上沿所述垂直方向取向。8.根据权利要求6所述的磁性屏蔽膜，其中，所述细长聚合物元件包含聚乙烯。9.根据权利要求1所述的磁性屏蔽膜，其中，所述取向方向基本上平行于所述第一主表面和所述第二主表面。10.根据权利要求1所述的磁性屏蔽膜，其中，所述粒子是棒状的。11.根据权利要求1所述的磁性屏蔽膜，其中，所述粒子是盘状的。12.根据权利要求1所述的磁性屏蔽膜，其中，所述粒子包含铁、硅、铝、铬、镍、铜、钴和钼中的一者或多者。13.根据权利要求1所述的磁性屏蔽膜，其中，所述粒子包括在所述粒子的最外表面上的磁性涂层。14.根据权利要求13所述的磁性屏蔽膜，其中，未涂覆的粒子不具有磁导率。15.根据权利要求1所述的磁性屏蔽膜，所述磁性屏蔽膜具有：分别沿所述膜的厚度方向和平面内方向的相对磁导率的实部μ
′
1和μ
′
2，在约1MHz的频率下，μ
′
2/μ
′
1≥100。16.根据权利要求15所述的磁性屏蔽膜，其中，在约1MHz下，μ
′
1≤5。17.根据权利要求1所述的磁性屏蔽膜，其中，所述粒子具有在约0.5微米至约5微米的范围内的平均厚度以及在约20微米至约200微米的范围内的平均最长尺寸。18.根据权利要求1所述的磁性屏蔽膜，其中，所述粒子是导热的。19.根据权利要求15所述的磁性屏蔽膜，所述磁性屏蔽膜沿所述磁性屏蔽膜的厚度方向具有至少0.15W/(m
×
K)或0.2W/(m
×
K)或0.25W/(m
×
K)的平均热导率。20.根据权利要求15所述的磁性屏蔽膜，所述磁性屏蔽膜沿所述磁性屏蔽膜的平面内
方向具有至少5W/(m
×
K)或7W/(m
×
K)或9W/(m
×
K)或10W/(m
×
K)或10.6W/(m
×
K)的平均热导率。21.根据权利要求1所述的磁性屏蔽膜，其中，所述粒子包括较不导热的内部部分和较导热的外部部分。22.根据权利要求1所述的磁性屏蔽膜，其中，所述粒子包括在所述粒子的最外表面上的导热涂层。23.根据权利要求1所述的磁性屏蔽膜，所述磁性屏蔽膜还包括：树脂，所述树脂设置在所述第一主表面和所述第二主表面之间，所述多个粒子分散在所述树脂中，所述树脂具有大于约104g/mol的数均分子量。24.根据权利要求23所述的磁性屏蔽膜，其中，所述树脂的所述数均分子量小于约107g/mol。25.根据权利要求1所述的磁性屏蔽膜，其中，所述多个粒子中的所述粒子以大于约50％的体积负载分散在所述第一主表面和所述第二主表面之间。26.一种磁性屏蔽膜，所述磁性屏蔽膜包括：树脂，所述树脂具有大于约104g/mol的数均分子量；以及多个各向异性形状的粒子，所述多个各向异性形状的粒子以大于约50％或55％或60％或65％的体积负载分散在所述树脂中，在约1MHz的频率下，所述膜具有：大于约6000高斯的磁饱和度；以及分别沿所述膜的厚度方向和平面内方向的相对磁导率的实部μ
′
1和μ
′
2，μ
′
1≤5并且μ
′
2≥150。...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：