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En el diseño del extremo receptor de carga inalámbrica del teléfono insignia, el presupuesto de espesor del espaciador suele estar presionado dentro de 0,15 mm, y algunos modelos ultrafinos incluso requieren menos de 0,1 mm. la primera reacción de los ingenieros después de obtener esta restricción es a menudo: encontrar el material con la mayor conductividad magnética y luego adelgazar.
Pero después de adelgazar, el enlace que realmente sale mal generalmente no es la permeabilidad magnética, sino la saturación.
La capacidad de carga del flujo magnético de la placa magnética es proporcional a su área transversal. El espesor se comprime de 0,27 mm a 0,11 mm, la sección disminuye en aproximadamente un 60% y el flujo magnético que el mismo sistema de materiales puede soportar disminuye simultáneamente. Cuando la densidad de flujo magnético de trabajo se acerca a la inducción magnética saturada del material, la conductividad magnética cae bruscamente, la línea de fuerza magnética penetra a través de la placa magnética y entra en la placa trasera metálica, y la pérdida de vórtice y el aumento de temperatura aumentan. En este momento, incluso si la permeabilidad magnética nominal sigue siendo "lo suficientemente alta", la capacidad real de guía de flujo magnético ha fallado.
¿¿ por qué el margen de saturación es más crítico que la conductividad magnética después de la compresión del espesor?
La placa magnética del extremo receptor de carga inalámbrica funciona en un campo magnético alternativo, y su función central es establecer un canal de baja resistencia magnética entre la bobina y la pieza metálica, evitando al mismo tiempo que la línea magnética entre en la capa metálica. La "capacidad" de este canal está determinada por la inducción magnética saturada del material BS y la sección efectiva de la placa de aislamiento magnético.
El BS de las ferritas suele estar entre 0,4 y 0,5 t, y el material nanocristalino puede alcanzar entre 1,2 y 1,25 T. esta brecha significa que, con la misma densidad de flujo magnético de trabajo, el punto de trabajo de los separadores nanocristalinos está más lejos de la zona de saturación y el espesor puede hacerse más delgado sin desencadenar la saturación. Cuando la conductividad magnética es igual a 600, los nanocristales solo necesitan 0,11 mm para lograr un efecto de conducción magnética equivalente a la ferrita de 0,27 mm. En las mismas condiciones de prueba, la eficiencia de carga del esquema de nanocristales es aproximadamente 2,5 puntos porcentuales más alta que la de la ferrita, y la temperatura de la superficie del equipo aumenta entre 7 y 8 grados Celsius menos.
Pero la ventaja de los altos BS de los nanocristales no está exenta de límites. Cuando el espesor se comprime aún más a 0,08 mm o incluso más delgado, incluso si el BS alcanza 1,25 t, la reducción del área transversal todavía reducirá el margen de saturación. En este momento, si la Potencia de carga aumenta o el desplazamiento de la bobina aumenta, la densidad de flujo magnético de trabajo puede entrar en la zona no lineal y la conductividad magnética comienza a caer. Por lo tanto, la selección de separadores magnéticos ultrafinos no puede permanecer en la capa "bs es lo suficientemente alta", y también es necesario confirmar el margen de saturación real en condiciones de potencia objetivo y desplazamiento.
Ruta 1: estructura de doble capa sin magnetismo roto, cambiando el espesor por sustracción de capas
Una ruta de ingeniería es abandonar el magnetismo roto y adelgazar reduciendo el número de capas de nanocristales. El esquema divulgado por la patente cn10981744a adopta esta línea de pensamiento: se seleccionan tiras nanocristalinas de una sola capa de 16 o 25 micras, que se recubren directamente después de dos tratamientos térmicos, y la estructura apilada contiene solo dos capas de nanocristales, con un espesor total controlado dentro de 80 micras.
La lógica central de este camino es que aunque el campo magnético roto reduce la pérdida de vórtice, la fragmentación en sí introducirá fugas de flujo magnético, y para compensar las fugas de flujo magnético, es necesario aumentar el número de capas, pero el espesor no puede reducirse. Después de cancelar el proceso de rotura magnética, la ruta de fuga magnética se reduce, dos capas de nanocristales pueden cumplir con los requisitos de eficiencia de carga y el espesor se puede comprimir. En la Plataforma de prueba 5w, la eficiencia de carga de la placa magnética de 80 micras a 0,6a puede alcanzar hasta el 77,95%, y la corriente 1a se mantiene en el 75,88%.
El costo del esquema sin rotura magnética es que la precisión del proceso de tratamiento térmico es más exigente. Debido a que no hay brecha de aislamiento entre los fragmentos magnéticos rotos para inhibir el vórtice, la pérdida del propio material debe reducirse mediante tratamiento térmico. El primer tratamiento térmico en la patente se aísla durante 30 minutos a 430 - 450 ° C para aumentar el punto de núcleo y refinar el grano, y el segundo tratamiento térmico se aísla durante 120 minutos a 550 - 560 ° C para reducir la pérdida e inhibir la precipitación de la fase magnética dura fe - B. La ventana tiempo - temperatura de los parámetros de tratamiento térmico es más estrecha, y el control de consistencia del lote es más difícil que el proceso convencional de trituración magnética.
Ruta 2: magnetismo roto más superposición de varias capas, cambiando la complejidad del proceso por la capacidad de flujo magnético
El otro camino conserva el campo magnético roto, que se superpone a través de láminas multicapa para controlar simultáneamente la pérdida de vórtice y compensar la capacidad de flujo magnético. El magnetismo roto divide la tira continua en pequeños fragmentos aislados entre sí, y el tamaño de la brecha de aire entre los fragmentos suele estar dentro del rango de 0,01 a 20 micras, cortando la ruta del vórtice. El espesor de las pastillas magnéticas rotas de una sola capa puede alcanzar los 30 micras o incluso menos, y luego alcanzar la capacidad de flujo magnético objetivo a través de la combinación de varias capas.
La ventaja de este camino es que el control de la pérdida de vórtice es más completo, y la fragmentación de cada capa inhibe de forma independiente el camino cerrado de vórtice de esta capa. Después de la superposición de varias capas, aunque el espesor total es superior al de la estructura de doble capa sin imanes rotos, las características de baja pérdida de cada capa hacen que el rendimiento general de aumento de temperatura siga siendo controlable. El esquema de nanocristales ultrafinos de la tecnología avanzada de la Academia pertenece a esta ruta, con una cobertura de espesor de 0,03 a 0,15 mm, que puede reducir la temperatura lateral del metal en 5 - 8 grados Celsius en aplicaciones receptoras de teléfonos inteligentes y mejorar la eficiencia de recepción en 3 - 5 puntos porcentuales.
La elección de los dos caminos depende de la prioridad del escenario de aplicación para el "espesor límite" y la "solidez del proceso". Para escenarios en los que el presupuesto de espesor es extremadamente apretado y la Potencia de carga no supera los 5 - 10w, la estructura de doble capa sin imán roto tiene más ventajas en el espesor; Para escenarios con mayor potencia o requisitos más estrictos de consistencia de lotes, la madurez del proceso y la controlabilidad de pérdidas de la superposición de múltiples capas de imán roto son más confiables.
Después del adelgazamiento, la gestión térmica se convierte en una nueva variable restrictiva
Cuando el espesor se comprime por debajo de 0,1 mm, la capacidad térmica y la ruta de disipación de calor de la propia placa de aislamiento magnético se reducen simultáneamente, y el calor generado por la pérdida de vórtice es más fácil de acumular localmente. En el escenario del reloj inteligente, el espesor del imán suele ser de 0,05 a 0,1 mm, que entra en contacto directo con la piel, y el aumento de la temperatura superficial debe controlarse dentro de 3k. Esta restricción ha ido más allá de la categoría de "baja pérdida" simple, lo que requiere que las láminas magnéticas cooperen a nivel de sistema entre el diseño del circuito magnético, la conducción térmica del pegamento trasero y el montaje.
Un detalle fácilmente ignorado es el impacto del sistema de pegamento trasero en la ruta de disipación de calor. Si el aislamiento magnético se pega a través de un pegamento sensible a la presión de baja conductividad térmica, incluso si la pérdida característica del material es muy baja, el calor todavía es difícil de transmitir del aislamiento magnético a la carcasa metálica o al sustrato de disipación de calor. Al seleccionar el aislador magnético ultrafino, el esquema de pegamento trasero térmico o capa de disipación de calor compuesta directa es más significativo en ingeniería que la simple búsqueda de un factor de pérdida de material más bajo en escenarios sensibles al aumento de temperatura.
La siguiente tabla resume las limitaciones clave de las películas magnéticas ultrafinas en diferentes escenarios para coincidir con la ruta del material:
Tres juicios de ingeniería en la selección del modelo
La selección de las láminas magnéticas ultrafinas no puede quedarse en la capa de "espesor estándar y permeabilidad magnética lo suficientemente alta". Las siguientes tres dimensiones distinguen mejor la disponibilidad de materiales en condiciones reales de trabajo.
Primero, confirme el margen de saturación en condiciones de potencia objetivo y desplazamiento, en lugar de mirar solo el BS estático.
Se requiere que el proveedor proporcione datos de retención de permeabilidad magnética de la placa magnética bajo la Potencia de carga objetivo y el desplazamiento máximo de la bobina. Si la densidad de flujo magnético de trabajo se ha acercado al 70% - 80% de bs, la pérdida de margen causada por la reducción del espesor se expondrá rápidamente en condiciones de desplazamiento. Para los esquemas ultrafinos por debajo de 0,1 mm, los datos medidos del margen de saturación son más de referencia que los BS nominales.
En segundo lugar, distinguir entre "espesor de una sola capa" y "espesor efectivo del producto terminado"
La capacidad de flujo magnético de la placa magnética ultradelgada está determinada por el espesor efectivo total de la capa magnética, y la capa adhesiva, la película protectora y el pegamento trasero no contribuyen a la capacidad de guía de flujo magnético. Al seleccionar el modelo, se debe confirmar si el proveedor marca el grosor de la capa magnética o el grosor total de la película adhesiva. Después de superponer la capa de pegamento y la película de separación, el espesor del producto terminado puede aumentar significativamente.
En tercer lugar, verifique que las propiedades magnéticas se mantienen después de la flexión o la deformación del montaje.
Los separadores magnéticos ultrafinos pueden experimentar curvas en el montaje de superficies curvas o en el montaje de espacios estrechos. El esquema de rotura magnética se basa en la brecha de fragmentos para absorber la tensión de flexión, pero la expansión de la brecha puede cambiar la permeabilidad magnética efectiva; El esquema sin rotura magnética requiere confirmar si la tira nanocristalina produce microcracks después de la flexión. Para escenarios con un radio de flexión ≤ 3 mm, se deben solicitar datos sobre la variación del valor de inducción o del coeficiente de acoplamiento después de la flexión, en lugar de mirar solo las propiedades magnéticas iniciales.
Academia avanzada (shenzhen) Technology co., Ltd.La placa magnética ultradelgada cubre un rango de espesor de 0,03 a 0,5 mm, y el espesor de una sola capa de la capa magnética puede ser tan bajo como 16 micras, apoyando nanocristales, ferritas y esquemas de estructura compuesta.
En el escenario del teléfono insignia, el espesor se puede controlar en 0,08 - 0,15 mm, la eficiencia de recepción se mejora en 3 - 5 puntos porcentuales y la temperatura lateral del metal aumenta y baja en 5 - 8 grados celsius; En los escenarios de TWS y relojes inteligentes, se admiten láminas magnéticas flexibles ultrafinas de 0,05 - 0,1 mm, pegatinas dobladas de R2 - r5 mm y Corte láser en forma especial.
El producto puede combinar pegamento trasero térmico y capa aislante, y personalizar los parámetros de acuerdo con la Potencia específica, las condiciones de desplazamiento y el espacio de montaje. Para más información técnica, visitehttp://www.avanzado.cn/.