JP2014123718A - 磁性体シート、磁性体シートの製造方法及び磁性体シートを含む無接点電力充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、磁性体シート、磁性体シートの製造方法及び磁性体シートを含む無接点電力充電装置に関する。
【解決手段】本発明によれば、絶縁層を製造する段階と、上記絶縁層の上部に金属層を形成して積層体を製造する段階と、２以上の上記積層体を積層した後に圧着する段階と、を含む磁性体シートの製造方法が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁性体シート、磁性体シートの製造方法及び磁性体シートを含む無接点電力充電装置に関する。

近年、携帯端末等に内蔵される２次電池を充電するために、電力を無接点で伝送するシステムが研究されている。

通常、無接点電力伝送装置は、電力を伝送する無接点電力送信装置と、電力を受信して貯蔵する無接点電力受信装置と、を含む。

上記無接点電力伝送装置は、電磁誘導を用いて電力を送受信するためにそれぞれの内部にコイルが備えられる。

回路部とコイル部で構成された無接点電力受信装置の場合、携帯電話ケース又はクレードル（ｃｒａｄｌｅ）型のアクセサリー機器に付着されてその機能を発現する。

無接点電力伝送装置の作動原理は下記の通りである。まず、無接点電力送信装置の電源部に外部からの家庭用交流電源が入力される。

その後、入力された家庭用交流電源が電源変換部で直流電源に変換され、再度特定周波数の交流電圧に変換されて無接点送信装置に提供される。

次いで、交流電圧が無接点電力送信装置のコイル部に印加されてコイル部の周辺の磁場が変化する。

無接点電力送信装置に隣接して配置される無接点電力受信装置のコイル部の磁場の変化により、無接点電力受信装置のコイル部から電源が出力されて２次電池を充電する。

上記無接点電力伝送装置では、通信距離の増大のためにＲＦアンテナと金属バッテリーの間に磁性体シートが位置する。

従来では、金属磁性体である軟磁性金属粉末をミリング器等を用いて球形からフレーク（ｆｌａｋｅ）形にした後、分散剤と樹脂を用いてシート状に成形した。

上記フレーク（ｆｌａｋｅ）形粉末の厚さは１μｍ〜２μｍ、長さは数十〜数百マイクロメートルであった。

磁性体シートの透磁率を増加させるためには、上記フレーク形粉末の体積分率と縦横比（ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ）を増加させなければならない。

したがって、高い透磁率を有する磁性体シートの製作が必要とされている。

下記特許文献１は、積層型磁性材料に関するものである。しかしながら、上記特許文献には、本願発明のような薄膜の金属層を形成する方法が開示されていない。

特開２００５-２５２１８７号公報

本発明の目的は、上述した従来技術の問題を解決することである。

より具体的には、本発明の一目的は、透磁率が増加した磁性体シートの製造方法及び磁性体シートを提供することである。

本発明の他の目的は、透磁率が増加した磁性体シートが含まれた無接点電力伝送装置を提供することである。

本発明の一実施形態による磁性体シートの製造方法は、絶縁層を製造する段階と、上記絶縁層の上部に金属層を形成して積層体を製造する段階と、２以上の上記積層体を積層した後に圧着する段階と、を含むことができる。

本発明の一実施形態による製造方法において、上記積層体を製造する段階は３Ｄプリンティング法で行われることができるが、これに制限されるものではない。

本発明の一実施形態による製造方法において、上記金属層の厚さは０．１μｍ〜３．０μｍであることができる。

本発明の一実施形態による製造方法において、上記絶縁層はポリマーであることができるが、これに制限されるものではない。

本発明の一実施形態による製造方法において、上記絶縁層はセラミックであることができるが、これに制限されるものではない。

本発明の一実施形態による製造方法において、上記絶縁層と上記金属層は接着層を挿入して付着されることができる。

本発明の一実施形態による磁性体シートは、複数の金属層と、上記複数の金属層の間に位置する絶縁層と、を含むことができる。それぞれの金属層の間に絶縁層が位置してもよい。

本発明の一実施形態において、上記金属層は３Ｄプリンティング法で形成されることができる。

本発明の一実施形態において、上記金属層の厚さは０．１μｍ〜３．０μｍであることができる。

本発明の一実施形態において、上記絶縁層はポリマーであることができるが、これに制限されるものではない。

本発明の一実施形態において、上記絶縁層はセラミックであることができるが、これに制限されるものではない。

本発明の一実施形態において、上記絶縁層と上記金属層は接着層を挿入して付着されることができる。

本発明の他の実施形態による無接点電力伝送装置は、コイル部と、上記コイル部の一面に形成され、複数の金属層及び上記複数の金属層の間に位置する絶縁層で構成される磁性体シートと、を含むことができる。

本発明の他の実施形態において、上記金属層は３Ｄプリンティング法で形成されることができる。

本発明の他の実施形態において、上記金属層の厚さは０．１μｍ〜３．０μｍであることができる。

本発明の他の実施形態において、上記絶縁層はポリマーであることができるが、これに制限されるものではない。

本発明の他の実施形態において、上記絶縁層はセラミックであることができるが、これに制限されるものではない。

本発明の他の実施形態において、上記絶縁層と上記金属層は接着層を挿入して付着されることができる。

本発明によれば、上述した従来技術の問題が解決される。

具体的には、本発明によれば、金属層を薄膜で形成することにより磁性体シートの透磁率を向上させることができる。

また、透磁率が向上した上記磁性体シートを含み、伝送距離が増大した無接点電力伝送装置を提供することができる。

本発明の一実施形態による磁性体シートの製造方法を概略的に示したフローチャートである。 本発明の一実施形態による磁性体シートの概略的な斜視図である。 本発明の他の実施形態による無接点電力伝送装置の概略的な分解斜視図である。

以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。

なお、本実施形態を説明するにあたり、無接点電力伝送装置は、電力を伝送する無接点電力送信装置と、電力を受信して貯蔵する無接点電力受信装置とを包括する概念で用いられる。

図１は本発明の一実施形態による磁性体シートの製造方法を概略的に示したフローチャートであり、図２は本発明の一実施形態による磁性体シートの概略的な斜視図である。

図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態による磁性体シートの製造方法は、絶縁層１０を製造する段階と、上記絶縁層１０の上部に金属層２０を形成して積層体を製造する段階と、２以上の上記積層体を積層した後に圧着する段階と、を含むことができる。

磁性体シートの透磁率を高くするためには、従来用いられていたフレーク（ｆｌａｋｅ）形粉末の体積分率と縦横比（ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ）を増加させなければならない。

上記縦横比が無限大になる場合、フレーク形粉末は無限に広い薄膜の形態となる。

したがって、本発明の一実施形態による磁性体シートは、非常に薄い金属層２０で形成されることができる。

具体的には、金属層２０の厚さは０．１μｍ〜３．０μｍであることができる。

金属層２０の厚さが０．１μｍ未満の場合は、実質的に磁性体シートとして作動することができず、金属層２０の厚さが３．０μｍを超える場合は、その厚さが厚くなりすぎて商用性が落ちる。

したがって、金属層２０の厚さが０．１μｍ〜３．０μｍの場合に、通信距離の増大と無接点電力伝送装置の効率増加等の効果が得られ、商用性も確保することができる。

本発明の一実施形態による製造方法において、上記積層体を製造する段階は３Ｄプリンティング法で行われることができるが、これに制限されるものではない。

３Ｄプリンティングとは、既存のリソグラフィー技術を用いずにスクリーン印刷のみで微細な金属膜又は金属パターンをプラスチックやポリマー基材に形成することを意味する。

これは、金、銀、純鉄、フェライトのような金属又は合金のナノ粒子ペーストをインクジェット技術で印刷することにより可能となる。

上記金属ナノ粒子ペーストの主成分としては、平均粒径が数〜数十ナノメートル（ｎｍ）であり、粒径の分布の狭い金属ナノ粒子が用いられる。

上記ペーストは、金属の含量と粘度等を調整して製作される。

３Ｄプリンティング法で金属ナノ粒子ペーストを塗布し焼成して得られる導電膜は、バルク（ｂｕｌｋ）な金属の比抵抗に近い性質を有することができる。

したがって、本発明の金属層２０は、金属ナノ粒子ペーストを用いて３Ｄプリンティング法で形成されることにより、非常に薄い厚さと、バルクな金属層と類似した性質を有することができる。

また、上記金属層２０の縦横比（ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ）を増加させ且つバルクな金属層の性質を維持することができるため、上記金属層２０の透磁率が増加する。

上記絶縁層１０は、上記金属層２０の間に位置するため、積層体においてそれぞれの金属層２０が互いに絶縁されるようにすることができる。

上記絶縁層１０の厚さは、絶縁可能な厚さであって最大限薄い厚さであることが良い。

上記絶縁層１０の厚さを薄く形成することにより、工程費用を減少させることができる。

上記絶縁層１０の材料は、ポリマー又はセラミックであることができるが、これに制限されるものではない。

上記磁性体シートが無接点電力伝送装置から熱を放出する経路を提供できるよう、上記絶縁層１０の材料は熱伝導度に優れた材料であることが良い。

上記絶縁層１０の材料は、優れた熱伝導度及び絶縁性を有するエポキシ（ｅｐｏｘｙ）であることが好ましい。

上記絶縁層１０がセラミックの場合は、上記金属層との接着性が落ちる可能性がある。

よって、上記絶縁層１０と上記金属層２０は、接着層（図示せず）を挿入して付着されることができる。

上記接着層の材料は、ポリマー、又は優れた熱伝導度及び絶縁性を有するエポキシ（ｅｐｏｘｙ）であることができる。

図３は、本発明の他の実施形態による無接点電力伝送装置の概略的な分解斜視図である。

図３を参照すると、本発明の他の実施形態による無接点電力伝送装置は、コイル部１１０、２１０と、上記コイル部１１０、２１０の一面に形成され、複数の金属層２０及び上記複数の金属層２０の間に位置する絶縁層１０を含む磁性体シート１２０、２２０と、を含むことができる。

上記無接点電力伝送装置のコイル部１１０、２１０は基板の上部に配線パターン状に形成され、１つのコイルが連結されるか又は多数のコイルが並列に連結されて１つのコイルパターンを形成することができる。

上記コイル部１１０、２１０は、巻線形又は柔軟性フィルム形に製作されることができるが、これに制限されるものではない。

上記コイル部１１０、２１０は、電源入力部２３０から入力される電源を誘導磁場を用いて送信したり誘導磁場を受信して電源を出力するようにすることにより、無接点電力送信を可能にする。

上述したように、無接点電力伝送装置は、一定距離離隔した状態で誘導磁場を送受信して電子機器１３０等を充電することができる。

無接点電力伝送の場合、ファラデーの法則（Ｆａｒａｄａｙ'ｓ ｌａｗ）により時間当たりに変化する磁束の流れの変化量によって充電効率が決まる。

この際、透磁率を高くするために、透磁率の高い磁性体シートを用いることができる。

磁性体シート１２０、２２０は、無接点電力伝送装置の充電効率を高くする機能をすることができる。

磁性体シート１２０、２２０は、商用性を確保するために最小限の厚さ内で誘導磁場を所望の方向に集束させて電子機器１３０の回路、バッテリー等への誘導磁場の影響を最小化することができる。

また、金属層２０は、うず損失（ｅｄｄｙ ｌｏｓｓ）によって発生する熱を放出する経路を提供することができる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。

１０ 絶縁層
２０ 金属層
１１０、２１０ コイル部
１２０、２２０ 磁性体シート
１３０ 電子機器
２３０ 電源入力部

Claims (18)

1. 絶縁層を製造する段階と、
   前記絶縁層の上部に金属層を形成して積層体を製造する段階と、
   ２以上の前記積層体を積層した後に圧着する段階と、
   を含む、磁性体シートの製造方法。
2. 前記積層体を製造する段階は３Ｄプリンティング法で行われる、請求項１に記載の磁性体シートの製造方法。
3. 前記金属層の厚さは０．１μｍ〜３．０μｍである、請求項１又は２に記載の磁性体シートの製造方法。
4. 前記絶縁層はポリマーである、請求項１から３のいずれか１項に記載の磁性体シートの製造方法。
5. 前記絶縁層はセラミックである、請求項１から３のいずれか１項に記載の磁性体シートの製造方法。
6. 前記絶縁層と前記金属層は接着層を挿入して付着される、請求項５に記載の磁性体シートの製造方法。
7. 複数の金属層と、
   前記複数の金属層の間に位置する絶縁層と、
   を含む、磁性体シート。
8. 前記金属層は３Ｄプリンティング法で形成される、請求項７に記載の磁性体シート。
9. 前記金属層の厚さは０．１μｍ〜３．０μｍである、請求項７又は８に記載の磁性体シート。
10. 前記絶縁層はポリマーである、請求項７から９のいずれか１項に記載の磁性体シート。
11. 前記絶縁層はセラミックである、請求項７から９のいずれか１項に記載の磁性体シート。
12. 前記絶縁層と前記金属層は接着層を挿入して付着される、請求項１１に記載の磁性体シート。
13. コイル部と、
    前記コイル部の一面に形成され、複数の金属層及び前記複数の金属層の間に位置する絶縁層で構成される磁性体シートと、
    を含む、無接点電力伝送装置。
14. 前記金属層は３Ｄプリンティング法で形成される、請求項１３に記載の無接点電力伝送装置。
15. 前記金属層の厚さは０．１μｍ〜３．０μｍである、請求項１３又は１４に記載の無接点電力伝送装置。
16. 前記絶縁層はポリマーである、請求項１３から１５のいずれか１項に記載の無接点電力伝送装置。
17. 前記絶縁層はセラミックである、請求項１３から１５のいずれか１項に記載の無接点電力伝送装置。
18. 前記絶縁層と前記金属層は接着層を挿入して付着される、請求項１７に記載の無接点電力伝送装置。

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