铁氧体生片材、烧结铁氧体片材、包括烧结铁氧体片材的铁氧体复合材料片材以及导电环...的制作方法
铁氧体生片材、烧结铁氧体片材、包括烧结铁氧体片材的铁氧体复合材料片材以及导电环 ...的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及：一种用于制造铁氧体复合材料片材的铁氧体生片材，该铁氧体生片 材被构造用于将金属基底与射频识别（RFID)天线或近场通信（NFC)天线隔离；一种烧结铁 氧体片材；一种包括烧结铁氧体片材的铁氧体复合材料片材，以及一种导电环形天线模块。
【背景技术】
[0002] 近来，使用RFID或NFC技术的新的通信方法已被广泛使用。RFID是指以非接触模 式读取存储在电子标签中的信息的技术，其中信息读取是通过天线或使用无线电波的读取 器执行的。例如，可将交通卡视为是电子标签，并且可将交通卡终端视为是读取器。NFC是 指在10cm的短距离内交换各种无线数据的通信技术。这种技术是使用13. 56MHz的频带的 非接触式短程无线通信技术。NFC技术已被广泛用于关于超市或商店中制品的信息处理、游 客旅游信息传递、交通、和用于访问控制的锁定装置、以及支付，并且具有短程通信距离。因 此，NFC技术已受到了关注，因为其具有相对优异的安全性且廉价。
[0003] 在制造广品诸如移动电话时，广品的电池和后盖之间存在足够空间。因此，NFC/ RFID环形天线安装在这个空间中。一般来讲，由于线圈安装在天线中，因此电流流动导致磁 场形成，随后允许将信号传递到其它侧。例如，当一种产品诸如信用卡、智能电话或电子钱 包处于分解状态时，产品被构造成使得其中安装有线圈的天线可安装在产品中以使得能够 交换存储在产品中的数据。然而，当天线安装在电池或印刷电路板（PCB)中使得其定位成 与导电材料诸如金属相邻时，天线与金属起反应并造成干扰，从而阻止信号生成。
[0004] 有关这种干扰的问题可通过使用表现出高磁导率且具有低磁导率损耗的材料来 隔离磁力而有效解决。即，表现出高磁导率的材料允许信号朝向磁性材料而非金属行进以 阻止金属的干扰。这种材料通常被称为绝缘体。一般来讲，铁氧体已知为如上所述的表现 出高磁导率且具有低磁导率损耗的材料。另外，制造铁氧体片材的各种方法在相关领域中 是已知的。
[0005] 近来使用的铁氧体片材具有以某个图案模式连续交叉的沟槽，并且因此这些沟槽 可由所设计的图案划分。因此，铁氧体片材可容易地处理，并且附接至平坦或弯曲的平面。 存在用于形成此类图案的许多方法。最常见的方法是通过使用刀的方法，在生片材上形成 半切的方法。同时，近来已开发出一种形成某个分裂图案的钻孔方法。这种方法可用于制 造出具有小于0. 08mm的厚度的产品。
[0006] US2012/0088070A1公开了一种具有以格型模式布置的V形沟槽的复合铁氧体 片材，一种制造复合铁氧体片材的方法，以及一种用于形成复合铁氧体片材的烧结铁氧体 段。另外，韩国专利公布10-2008-0082466公开了一种具有受控表面粗糙度的铁氧体模制 片材，一种烧结铁氧体基底，以及一种天线模块。所有现有技术文献在形成精确图案时都遇 到了困难，因为图案是通过使用刀或转筒在生片材上机械施加压力形成的。另外，由于还执 行单独机械过程来形成图案，因此这些过程可能是长且复杂的，并且由于单独机械过程应 当长时间地执行而可能在整个过程期间造成瓶颈状态。此外，毛刺（其为在过程中断裂且 在机械过程中不可避免地形成的片）不可避免地出现在制造出的铁氧体片材本身中，并且 粒子脱落并粘在铁氧体片材本身上的情况可能不可避免。另外，沟槽的形状和尺寸可能不 易控制，因为沟槽是使用机械过程形成的。
【发明内容】
[0007] 抟术问题
[0008] 本发明的目的在于提供一种新型铁氧体生片材、和一种在模制后其上不形成毛刺 或粒子的烧结铁氧体片材、一种包括烧结铁氧体片材的铁氧体复合材料片材、以及一种天 线模块。
[0009] 抟术方案
[0010] 为了实现以上所提及的目的，根据本发明的一个方面，提供一种铁氧体生片材，该 铁氧体生片材具有形成在其顶表面处的图案，其中图案包括多个沟槽，并且每个沟槽具有 圆形底部，和宽度W，圆形底部具有曲率半径R。此处，W与R的比率（W:R)在1:0. 1至1:0. 5 的范围内。
[0011] 根据本发明的另一方面，提供一种烧结铁氧体片材，该烧结铁氧体片材具有形成 在其顶表面处的图案，其中图案包括多个沟槽，并且每个沟槽具有圆形底部，和宽度W，圆形 底部具有曲率半径R。此处，W与R的比率（W:R)在1:0. 1至1:0. 5的范围内。
[0012] 根据本发明的又一方面，提供一种包括烧结铁氧体片材的铁氧体复合材料片材。
[0013] 根据本发明的另一方面，提供一种导电环形天线模块，该导电环形天线模块包括： 包括烧结铁氧体片材的磁性构件，安装在该磁性构件的一个表面处的导电环形天线，以及 安装成与在该磁性构件中形成有导电环形天线的表面相对的导电层。此处，导电环形天线 模块用于无线通信介质和无线通信介质处理设备中。
[0014] 有利效果
[0015] 根据本发明可提供一种其中不形成毛刺且粒子不脱落的新型铁氧体生片材。不同 于其中使用刀或孔钻形成沟槽的常规铁氧体生片材，根据本发明的铁氧体片材可在过程中 以高产量制造而不造成瓶颈状态，因为沟槽是通过带铸法形成的。此外，由于图案不是直接 形成在固化的生片材上，而是使用其中具有通过带铸法形成的图案的剥离片材来形成为处 于柔性状态，因此图案可更容易形成。此外，根据本发明的一个示例性实施例，可防止有关 在附接至最终产品时导致的气泡形成的问题。
【附图说明】
[0016]图la示出根据现有技术的铁氧体片材，其中沟槽是使用刀片（左）或孔钻（右） 形成。
[0017]图lb示出根据本发明的一个示例性实施例的铁氧体片材，其中沟槽是使用图案 化的剥离衬片来形成在铁氧体生片材上，所述图案化的剥离衬片具有已形成在其中的沟 槽。
[0018] 图2示出根据现有技术的铁氧体生片材的扫描电镜（SEM)图像。
[0019] 图3a示出根据现有技术的铁氧体生片材的另一SEM图像，并且图3b示出根据本 发明的一个示例性实施例的铁氧体生片材的SEM图像。
[0020] 图4示出被构造用于提供铁氧体生片材中的沟槽的图案化的剥离衬片。
[0021] 图5示出根据本发明的一个示例性实施例的具有形成在其中的图案的铁氧体生 片材。
[0022] 图6示出根据本发明的一个示例性实施例的具有形成在其中的图案的烧结铁氧 体片材。
[0023]图7示出根据本发明的一个示例性实施例的具有格型图案的铁氧体生片材。
[0024]图8和图9示出根据本发明的一个示例性实施例的铁氧体复合材料片材，该铁氧 体复合材料片材包括硬涂覆保护层，图案化铁氧体片材，以及连同剥离衬片一起的丙烯酸 类压敏粘合剂（PSA)。
[0025]图10示出根据本发明的一个示例性实施例的包括压印的压敏粘合带的铁氧体复 合材料片材。
[0026] 图11a示出气泡是在使用包括未压印的压敏粘合带的片材时生成。图lib示出在 使用根据本发明的一个示例性实施例的包括压印的压敏粘合带的铁氧体复合材料片材时， 最终产品中未生成气泡。
[0027]图12示出铁氧体片材的磁导率特性，所述铁氧体片材具有形成在其中的沟槽。
[0028] 图13示出用于测量软磁材料的磁导率特性的安捷伦（Agilent)E4991ARF阻抗/ 材料分析器（图13a)和16454A夹具（图13b)。
【具体实施方式】
[0029] 在下文中，将会参考附图详细描述本发明的示例性实施例。
[0030] 本发明的一个示例性实施例提供一种铁氧体生片材，该铁氧体生片材具有形成在 其顶表面上的图案，其中图案包括多个沟槽，并且每个沟槽具有圆形底部、和宽度W，圆形底 部具有曲率半径R。此处，W与R的比率（W:R)在1:0. 1至1:0. 5的范围内。
[0031] 此处，图案优选地是格型图案。另外，图案可通过将铁氧体浆液涂覆在图案化的剥 离衬片上并且干燥铁氧体浆液干燥来形成。
[0032]另外，铁氧体浆液优选地包括铁氧体粉末、溶剂、分散剂、粘结剂、和增塑剂。
[0033] 铁氧体粉末优选地是软尖晶石铁氧体的粉末。铁氧体粉末更优选地是基于 Ni-Zn-Cu的尖晶石铁氧 体的粉末或基于Mg-Zn-Cu的尖晶石铁氧体的粉末。基于Ni-Zn-Cu 的尖晶石铁氧体的粉末优选地具有包括以下成分的组合物：基于组合物总量计，占40至50 摩尔％的Fe203，占10至30摩尔％的NiO,占10至30摩尔％的ZnO,和占0至20摩尔％的 CuO。基于Mg-Zn-Cu的尖晶石铁氧体的粉末具有包括以下成分的组合物：基于组合物总量 计，占40至50摩尔％的Fe203，占15至35摩尔％的MgO,占5至25摩尔％的ZnO,和占0至 20摩尔％的CuO。结晶的铁氧体粉末可通过将粉末状的氧化物源均匀混合，接着将该氧化 物源在750°C至950°C下煅烧2小时并研磨煅烧过的氧化物源来获得。希望使用50%累积 体积下粒度为〇. 5ym至1.5ym的铁氧体粉末。
[0034] 在本文中可使用的溶剂可包括基于乙二醇醚的溶剂、MEK、甲苯、甲醇、乙醇、正丁 醇等。
[0035] 相关领域中已知的分散剂，诸如共聚物可用作本发明的分散剂。
[0036] 在本文中可使用的粘结剂优选地包括：热塑性树脂，诸如聚乙烯、聚丙烯、或聚乙 烯醇丁缩醛，以及热塑性弹性体，诸如基于苯乙烯、乙烯、丁烯或烯烃的弹性体，它们可单独 或组合使用。优选地，可使用聚乙烯醇丁缩醛和聚甲基丙烯酸丁酯。
[0037] 在本文中可使用的增塑剂优选地包括邻苯二甲酸双（2-乙基己基）酯和丁基邻苯 二甲酸丁酯。
[0038] 根据本发明的铁氧体基底具有形成在其顶表面处的图案。图案包括多个沟槽。安 装在铁氧体基底的顶表面处的沟槽中的每个沟槽具有圆形底部。当假设R表示圆形底部的 曲率半径且W表示每个沟槽的宽度时，每个沟槽具有范围为从1:0. 1至1:0. 5的W与R的 比率（W:R)。当W与R的比率（W:R)大于或等于1:0. 1时，沟槽是以圆形形状形成，这有别 于其中形成毛刺或粒子的每个常规沟槽的V形状。另一方面，当W与R的比率（W:R)小于 或等于1:0. 5时，应力并不分散，从而促进断裂功。
[0039] 沟槽之间的间隙可以在2mm至4mm的范围内。当沟槽之间的间隙大于或等于2mm 时，铁氧体基底表现出优异的磁导率和可加工性，而当沟槽之间的间隙小于或等于4mm时， 铁氧体基底表现出优异的柔韧性。
[0040] 如图la所示，在使用刀片（左面板）或钻（右面板）在铁氧体生片材中形成沟槽 的现有技术中，由于铁氧体生片材本身具有硬结构而实质造成毛刺或粒子的分离。另一方 面，如图lb所示，当根据本发明的一个示例性实施例使用其中已预先形成有沟槽的图案化 的剥离衬片来制造铁氧体生片材时，可不形成毛刺，并可阻止粒子分离。因此，可实现产量 的增加和生产率的提高。根据本发明，其中形成有沟槽的生片材通过使图案化的剥离衬片 经受液体涂覆来制造。在这种情况下，可根据本发明使用更简单的过程形成更精确且更精 致的图案。
[0041] 图2示出根据现有技术的铁氧体生片材的SEM图像。如图2所示，V形沟槽形成 于铁氧体片材上，并且每个沟槽中存在着多个粒子。
[0042] 现参考SEM图像，根据现有技术的铁氧体生片材具有形成在其顶表面处的V形沟 槽，如图3a所示。另一方面，根据本发明的铁氧体生片材具有圆形沟槽，如图3b所示。
[0043] 图4中示出了被构造成在铁氧体生片材中提供沟槽的图案化的剥离衬片。如图4 所示，由于剥离衬片中存在着以格型模式布置的沟槽，因此可使用剥离衬片来执行液体涂 覆，以便制造具有圆形沟槽的生片材，如图lb和图3b所示。在这种情况下，图lb和图3b 中示出的剥离衬片的图案可自发地印刷到生片材上（参见图5和图6)。
[0044] 这种方法无需单独过程（即，机械过程）来在铁氧体生片材上形成图案。根据现 有技术，由于先制造生片材并随后通过另外使用刀或孔钻向生片材施加压力来在生片材的 表面上形成图案，因此需要用于形成图案的单独机械过程。另外，根据现有技术，由于应当 执行分批过程来形成具有细小间隙的图案，因此整个过程速度可能缓慢，并且可能在制造 铁氧体片材的整个过程中造成瓶颈状态。另外，在允许刀物理接触生片材时小粒子可分离。 另一方面，当根据本发明制造铁氧体片材时，生产率可提高，并且在制造铁氧体片材时可形 成铁氧体片材的更精密的表面，使总体制造成本降低。根据本发明，无需半切过程，并且基 本不发生粒子的分离。即，本发明无需单独机械过程，因为呈液体状态的浆液被浇铸，即涂 覆在其中形成有图案的剥离衬片上，并且图案同时自发地形成。另外，由于过程是在烧结过 程之前浆液呈柔性状态时执行，因此容易处理，并且可以任选地控制图案的形成。
[0045] 如图7所示，形成于本发明的铁氧体生片材上的图案优选地是格型图案。实现以 格型模式布置多个沟槽以执行断裂任务来制备铁氧体柔性件。当以格型模式布置的多个沟 槽形成在像巧克力条的产品的表面上时，该产品可根据图案进行切割，并且由此可均匀地 执行断裂任务。
[0046] 本发明的另一示例性实施例提供一种铁氧体生片材，该铁氧体生片材具有形成在 其顶表面处的图案，其中图案包括从顶表面延伸的凹面部分，并且凹面部分具有圆形底部， 圆形底部具有曲率半径R、和宽度W的顶表面。此处，W与R的比率（W:R)在1:0. 1至1:0. 5 的范围内。
[0047] 除了图案包括凹面部分而非沟槽之外，根据本发明的一个示例性实施例的上述铁 氧体生片材如以上已描述的一样。
[0048] 本发明的又一示例性实施例提供了一种烧结铁氧体片材，该烧结铁氧体片材具有 形成在其顶表面处的图案，其中图案包括多个沟槽，并且每个沟槽具有圆形底部和宽度W， 圆形底部具有曲率半径R。此处，W与R的比率（W:R)在1:0. 1至1:0. 5的范围内。
[0049] 在这种情况下，图案优选地是格型图案，并且图案可通过将铁氧体浆液涂覆在图 案化的剥离衬片上并且干燥铁氧体浆液来形成，铁氧体浆液包括铁氧体粉末、溶剂、分散 剂、粘结剂、和增塑剂。
[0050] 此处，铁氧体粉末如以上已描述的一样。
[0051] 烧结铁氧体片材优选地在13. 56MHz下具有实部ur'为80或更大并且虚部ur"为 20或更小的磁导率。另外，烧结铁氧体片材优选地在13. 56MHz处具有80或更大的实磁导 率ur'和100或更小的虚磁导率ur"。
[0052] 当铁氧体粉末是基于Ni-Zn-Cu的尖晶石铁氧体的粉末时，可将在13. 56MHz的实 磁导率ur"和虚磁导率ur"分别地维持为80或更大和20或更小的恒定值。这是因为烧结 铁氧体被赋予合适的柔韧性。在这种情况下，烧结铁氧体还具有非常优异的特性以用作环 形天线模块的薄膜烧结铁氧体基底，该薄膜烧结铁氧体基底具有25ym至360ym的厚度。
[0053] 当铁氧体粉末是基于Mg-Zn-Cu的尖晶石铁氧体的粉末时，可以将在13. 56MHz的 实磁导率ur"和虚磁导率ur"分别维持为80或更大和100或更小的恒定值。这是因为烧 结铁氧体被赋予合适的柔韧性。在这种情况下，烧结铁氧体还具有作为用于环形天线模块 的薄膜烧结铁氧体基底的非常优异的特性，该薄膜烧结铁氧体基底具有25ym至360ym的 厚度。
[0054] 实磁导率表示磁场传播的良好程度，并且虚磁导率表示磁场的损耗程度。理想材 料是表现出高磁导率且具有低磁导率损耗的材料。
[0055] 具有上述磁导率的铁氧体片材可用作适用于天线模块的磁性构件，有助于制造薄 膜天线模块。
[0056] 图6中示出了其中形成有图案的烧结铁氧体片材的结构。
[0057] 可通过形成其上形成有图案的铁氧体生片材，并且将该铁氧体生片材在煅烧炉中 烧结来制造烧结铁氧体片材。这基本类似于切割粘土团以形成沟槽并在焙烧炉中使粘土团 固化的过程。在5至20个铁氧体片材堆叠在氧化铝板上之后，执行煅烧。对于煅烧条件， 应使用电炉将树脂组分去除，和铁氧体粒子的增长考虑进去。可在150°C至550°C执行树脂 组分去除5至80小时，并且可在850°C至1，200°C执行铁氧体粒子的增长1至5小时。
[0058] 为了阻止铁氧体片材的热变形或断裂，可以10°C至20°C/小时的加热速率对铁氧 体片材进行加热之后，在室温至预先确定的温度下执行树脂组分去除。然后，可以30°C至 60°C/小时的加热速率对铁氧体片材进行加热，并且在恒定温度下对其进行充分烧结以使 铁氧体粒子增长，随后缓慢冷却铁氧体粒 子。每个过程所需的维持温度或时间可最佳地根 据有待处理的铁氧体片材的数量来设定。
[0059] 其它图案和沟槽也如上所述用于铁氧体生片材。
[0060] 本发明的另一示例性实施例提供一种包括烧结铁氧体片材的铁氧体复合材料片 材。铁氧体复合材料片材还可包括压敏粘合剂层和导电层中的一个或两个，压敏粘合剂层 和导电层形成在烧结铁氧体片材的一个或两个表面上。铁氧体复合材料片材优选地可被构 造成包括压敏粘合剂层，堆叠在压敏粘合剂层上的导电层，堆叠在导电层上的烧结铁氧体 片材，堆叠在烧结铁氧体片材上的压敏粘合剂层，和堆叠在压敏粘合剂层上的保护性膜。压 敏粘合剂可用作压敏粘合剂层。执行断裂功以制备陶瓷制品，诸如铁氧体柔性件。在这种 情况下，压敏粘合带可堆叠在烧结铁氧体片材上/下，以便阻止陶瓷制品（即，烧结铁氧体 片材）散开。由于烧结铁氧体片材本身可能容易断裂，因此可将带材附接至烧结铁氧体片 材，以便改进可加工性和柔韧性。
[0061] 此处，压敏粘合带优选地可包括含空气的部分。例如，压印带材可被用作包括这 种含空气的部分的压敏粘合带。压印带材用于调节可在烧结铁氧体和基底（天线或电池） 之间生成的气泡或泡沫。因此，可以解决有关可能在最终产品中造成气泡的问题。压印带 材可附接至烧结铁氧体片材的一个或两个表面。更希望将压印带材附接至烧结铁氧体片材 的两个表面。这是因为各层之间总会生成气泡。压印单涂层膜（EMBOSCT)或压印双涂层 膜（EMBODCT)可用作压印带材。优选地，压印单涂层膜可附接至烧结铁氧体片材的顶表面 (其中保护性膜附接至压敏粘合剂层上的表面），并且压印双涂层膜可附接至烧结铁氧体 片材的底表面（其中剥离衬片附接至压敏粘合剂层的表面）（参见图10)。这样做可阻止有 关最终产品中气泡形成的问题（参见图11a和图lib)。
[0062] 本发明的又一示例性实施例提供一种导电环形天线模块，该导电环形天线模块包 括：包括烧结铁氧体片材的磁性构件，安装在该磁性构件的一个表面的导电环形天线，以及 安装成与该磁性构件的其中形成有导电环形天线的表面相对的导电层。导电环形天线模块 可用于无线通信介质和无线通信介质处理设备中。
[0063] 此处，磁性构件可以是基于Ni-Zn-Cu的尖晶石烧结铁氧体基底，或基于Mg-Zn-Cu 的尖晶石烧结铁氧体基底。
[0064] 导电环形天线可通过在具有20ym至60ym的厚度的绝缘膜（诸如聚酰亚胺膜或 PET膜）的一个表面上形成具有20ym至30ym的厚度的导电环来制造。此处，导电环可以 呈螺旋形状。
[0065] 导电层可通过施加基于丙烯酸树脂或环氧树脂的导电涂料来形成，或通过将银膏 印刷并层合到铁氧体模制片材上并将铁氧体模制片材整体地煅烧来形成。因此，导电层优 选地可具有50ym或更小的厚度和3Q/ □或更小的表面电阻率。
[0066] 通过使铜和银粉末（其充当了导电填料）分散在有机溶剂（诸如乙酸丁酯或甲 苯，丙烯酸类树脂或环氧树脂）中获得的涂料可被用作导电涂料。
[0067] 导电层附接的烧结铁氧体基底可通过根据生片材方法来形成导电膏，并将导电膏 整体地煅烧来获得。为了阻止导电层在电子设备内部暴露，可将绝缘保护性膜堆叠在该导 电层上。将电容器并联插入环中，并且将谐振频率调整到13. 56MHz，以便允许制造出的天线 模块以期望的频率谐振。
[0068] 如上所述，即使在天线模块（其中导电环形天线、压敏粘合剂层、烧结铁氧体基 底、和导电层紧密地粘附并整合，并且电容器被并联引入到环形电路中，以便将谐振频率调 整到13.56MHz)安装在邻近各种类型的电子设备的金属构件的位置处时，也可确保稳定通 信环境，因为天线特性的改变非常小。天线模块可被用在使用RFID/NFC技术的非接触式1C 标签中。
[0069] 铁氧体生片材使用包括以下操作的方法来制造：
[0070] 制备铁氧体粉末；
[0071] 通过将铁氧体粉末与粘结剂、增塑剂、溶剂、和分散剂混合来形成铁氧体浆液；以 及
[0072] 通过使用流延法将铁氧体浆液涂覆在图案化的剥离衬片上，并且使铁氧体浆液干 燥来形成其中形成有沟槽的铁氧体生片材。
[0073]当铁氧体粉末与粘结剂、增塑剂、溶剂、和分散剂混合来形成铁氧体浆液时，可使 用球磨机。在先填充溶剂和铁氧体粉末并使它们混合，再添加粘结剂和增塑剂的情况下，就 可获得均匀的铁氧体浆液。所得浆液可在真空容器中减小的压力下进行充分脱气，以便阻 止在涂覆和干燥过程期间出现裂缝。
[0074] 在涂覆铁氧体浆液时使用了流延法。在陶瓷产品、尤其是电子陶瓷产品中，存在许 多非常薄的板形产品。例如，每个非常薄的板形产品可包括基底、多层片式电容器（MLCC)、 多层电感器、热敏电阻器、燃料电池等。在用作为板形陶瓷制品模制方法的方法中，已最广 泛使用的方法是流延法。这种方法是一种通过以下操作获得带型模制产品的方法：将细小 陶瓷粉末与液相溶剂，诸如酒精或水混合形成浆液；使用带材浇铸机将浆液薄薄地镀覆在 下方带材（即不锈钢带材、油纸带材，或聚合物带材、诸如MYLAR或ACLAR)上；使该溶剂挥 发；以及从下方带材去除浆液膜。
[0075]另外，铁氧体复合材料片材使用包括以下操作的方法来制造：
[0076] 制备铁氧体粉末；
[0077] 通过将铁氧体粉末与粘结剂、增塑剂、溶剂、和分散剂混合来形成铁氧体浆液；
[0078] 通过使用流延法将铁氧体浆液涂覆在图案化的剥离衬片上，并且使铁氧体浆液干 燥来形成其中形成有沟槽的铁氧体生片材；
[0079] 将图案化的剥离衬片从铁氧体生片材剥离，并使铁氧体生片材烧结；以及
[0080] 通过将压敏粘合剂堆叠在烧结铁氧体片材的两个表面上，将保护性膜堆叠在压敏 粘合剂的一个表面上，并且将剥离衬片堆叠在压敏粘合剂的另一表面上来形成铁氧体复合 材料片材。
[0081] 实盤
[0082] 1.铁氣体粉末的制各
[0083] 制备具有以下成分的Ni-Zn铁氧体粉末。
[0084] (Ni0.2Zn0.55Cu0.15) (Fe204) 0.97加上0?3wt%Bi203、lwt%C〇304、和0?3wt%Cr203
[0085] 使用X射线衍射测量来分析粒子的晶体结构。因此，可证实粒子具有尖晶石结构。 粒子的平均粒度在0. 3ym至2.Oym的范围内。
[0086] 2.铁氣体浆液的制各
[0087] (A)铁氣体浆液源
[0088] 为了制备铁氧体浆液，按照以下含量（参见下表1)添加粘合剂树脂、溶剂和增塑 剂
[0089]表1:
[0090]
[0091]-粘结剂：聚（乙烯醇缩丁醛）（CAS号63148-65-2)
[0092] -增塑剂：邻苯二甲酸双（2-乙基己基）酯（CAS号117-81-7)
[0093]-溶剂：甲苯（CAS号 108-88-3)、乙醇（CAS号 64-17-5)
[0094]-分散剂：来自禾大欧洲有限公司（CrodaEuropeLtd.)的HypemerKD1-SO
[0095] (B)混合方法
[0096] 通过使铁氧体粉末最佳地悬浮以形成浆液来执行一次混合。当一次混合完成时， 执行二次混合。在一次混合和二次混合中使用的混合条件在以下表2中列出。
[0097]表2
[0098]
[0099](3)在1铁氧体牛片材上形成沟槽的流延法
[0100] 当根据现有技术制造烧结铁氧体产品时，沟槽在烧结过程前主要利用其中形成有 沟槽的刀片或转筒来机械地形成。另一方面，根据本发明，沟槽形成和流延可同时执行。这 是因为使用了图案化的剥离衬片。具体地，与机械地形成沟槽的常规方法相比，本发明的流 延法可有助于增加最终产品产量并提高生产率。这是因为根据现有技术在铁氧体生片材的 表面上形成了铁氧体粒子或毛刺（参见图la、图2和图3a)，但根据本发明则不形成这样的 粒子或毛刺（参见图lb和图3b)，并且流延后不需要机械地形成沟槽的单独过程。作为参 考，图la的左面板示出其中沟槽使用刀片来形成的铁氧体生片材，图la的右面板示出其中 沟槽使用孔钻来形成的铁氧体生片材，并且图lb示出根据本发明的其中图案使用图案化 的剥离衬片来形成的铁氧体生片 材。图5中示出了形成在如图lb所示的铁氧体生片材上 的沟槽的图案。
[0101] 为了制造铁氧体生片材，使用带材浇铸机将铁氧体浆液涂覆在涂覆硅氧烷的图案 化的衬片上，并使铁氧体浆液干燥来制造具有50ym至200ym的厚度的铁氧体生片材。
[0102] 浆液涂覆速率在2m至5m/分钟的范围内，并且干燥炉的温度在60°C至80°C的范 围内，并且干燥时间为5分钟。干燥条件与铁氧体浆液中使用的有机溶剂组分的沸点相关 联。根据带铸结果，可以证实铁氧体生片材具有3. 5g/cm3至3. 8g/cm3的生还密度。
[0103] 为了控制烧结铁氧体板的磁导率和每个沟槽的深度和长度，在使用图案化的剥离 衬片（参见图4)的烧结过程之前来确定沟槽的各种图案。图4示出被构造用于在铁氧体 生片材上形成沟槽的图案化的剥离衬片。铁氧体片材在13. 56MHz的SRF特性和品质可通 过控制铁氧体板的磁导率来改善。另外，沟槽的形状影响优异的机械性能，使得驱动功率所 造成的应力在烧结过程期间可降低。此外，当层合保护性膜时，可改进柔韧性，并可抑制气 泡形成。
[0104] (4)片材层合
[0105] 为了制造具有较高厚度的生片材，另外执行片材层合过程。在这种情况下，应在考 虑铁氧体生片材的收缩率的情况下确定铁氧体生片材的期望厚度。一般来讲，在Z轴上铁 氧体生片材的收缩率在25%至15%的范围内，并且在XY轴上在5%至15%的范围内。
[0106] (5)等静压
[0107] 为了最大化铁氧体生片材的生坯密度并阻止铁氧体生片材在烧结过程期间起皱， 就需要等静压过程。然而，等静压过程可根据情况省略。
[0108] (6)铁氣体烧结
[0109] 使得铁氧体生片材脱离涂覆硅氧烷的图案化的剥离衬片。使铁氧体生片材在煅烧 炉中烧结，以执行粘结剂的燃烧和铁氧体粒子的压实。图6中示出了其中形成有沟槽的烧 结铁氧体片材。
[0110] (7)带材层合
[0111] 保护性带材附接至烧结铁氧体片材的顶表面和底表面。由于烧结铁氧体片材本身 容易断裂，因此可将保护性带材附接至烧结铁氧体片材，以便改善可加工性和柔韧性。保护 性带材中使用的压敏粘合剂包括被构造用于在烧结铁氧体片材和基底之间排出空气的空 气层。
[0112] 当制造铁氧体片材，将其组装到天线中，并且在去除衬片之后将其附接至电池组 时，在最终产品中可能形成气泡。通过使用包括这种空气层的压印的保护性带材，可根据本 发明去除最终产品中的气泡。参照图11a和图11b，可以看出，使用压印的保护性带材（图 lib)阻止了气泡的形成，但使用未压印的保护性带材（图11a)导致了气泡的形成。
[0113] (8)铁氣体复合材料片材
[0114] 为了在运输、冲切和堆叠过程期间另外保护薄铁氧体片材，以夹层结构来制造产 品，使得产品包括硬涂覆保护层、图案化铁氧体片材、以及与剥离衬片一起的丙烯酸类压敏 粘合剂（PSA)。这是因为在堆叠过程期间可避免气泡形成。图8和图9中示出了铁氧体复 合材料片材的结构。
[0115] (9)磁导率的测量
[0116] 测量其中形成有沟槽的铁氧体片材在13. 56MHz频率处的磁导率。图12中示出了 由此获得的图。图12示出其中形成有图案的铁氧体片材的磁导率特性。一般来讲，可以测 量软磁材料的磁导率特性，并且可以使用RF阻抗/材料分析器（可从安捷伦科技有限公司 (Agilent Technologies, Inc.)商购获得；参见图13a)和16454A夹具（参见图13b)来分 析磁导率。
[0117] 根据上述内容，应当理解，本文已经出于说明目的描述了本发明的各种实施例，并 且可在不脱离本发明的范围和实质的情况下做出各种修改。因此，本文所公开的各种实施 例不旨在进行限制，本发明的真实范围和实质由以下权利要求书来指示。
【主权项】
1. 一种铁氧体生片材，包括： 在所述铁氧体生片材的顶表面中形成的图案，所述图案包括多个沟槽，每个沟槽具有 宽度W和圆形底部，所述圆形底部具有曲率半径R， 其中W与R的比率（W:R)在1:0. 1至1:0. 5的范围内。2. 根据权利要求1所述的铁氧体生片材，其中所述图案是格型图案。3. 根据权利要求1所述的铁氧体生片材，其中所述图案是通过将铁氧体浆液涂覆在图 案化的剥离衬片上并且对所述铁氧体浆液进行干燥来形成的，所述铁氧体浆液包括铁氧体 粉末、溶剂、分散剂、粘结剂、和增塑剂。4. 根据权利要求3所述的铁氧体生片材，其中所述铁氧体粉末是软尖晶石铁氧体的粉 末。5. -种烧结铁氧体片材，包括： 在所述烧结铁氧体片材的顶表面中形成的图案， 其中所述图案包括多个沟槽，并且 所述沟槽中的每个沟槽具有圆形底部、和宽度W，所述圆形底部具有曲率半径R，其中W 与R的比率（W:R)在1:0. 1至1:0. 5的范围内。6. 根据权利要求5所述的烧结铁氧体片材，所述烧结铁氧体片材在13. 56MHz下具有实 部ur'不小于80并且虚部ur"不大于20的磁导率。7. 根据权利要求5所述的烧结铁氧体片材，所述烧结铁氧体片材在13. 56MHz下具有实 部ur'不小于80并且虚部ur"不大于100的磁导率。8. 根据权利要求5所述的烧结铁氧体片材， 其中所述图案是格型图案，并且 所述图案是通过将铁氧体浆液涂覆在图案化的剥离衬片上并且对所述铁氧体浆液进 行干燥来形成的，所述铁氧体浆液包括铁氧体粉末、溶剂、分散剂、粘结剂、和增塑剂， 其中所述铁氧体粉末是基于Ni-Zn-Cu的尖晶石铁氧体的粉末，并且所述烧结铁氧体 片材在13. 56MHz下具有实部ur'不小于80并且虚部ur"不大于20的磁导率；或者所述铁 氧体粉末是基于Mg-Zn-Cu的尖晶石铁氧体的粉末，并且所述烧结铁氧体片材在13. 56MHz 下具有实部ur'不小于80并且虚部ur"不大于100的磁导率。9. 一种包括根据权利要求5所述的烧结铁氧体片材的铁氧体复合材料片材。10. 根据权利要求9所述的铁氧体复合材料片材，包括： 在所述烧结铁氧体片材上形成的粘合剂层； 在所述粘合剂层上形成的保护性膜；和 设置在所述烧结铁氧体片材的与所述粘合剂层相对的侧上的导电层。11. 根据权利要求9所述的铁氧体复合材料片材，包括： 在所述烧结铁氧体片材上形成的第一粘合剂层； 在所述粘合剂层上形成的保护性膜； 设置在所述烧结铁氧体片材的与所述第一粘合剂层相对的侧上的导电层；和 设置在所述导电层下方的第二粘合剂层。12. 根据权利要求10或11所述的铁氧体复合材料片材，其中至少一个粘合剂层包括含 空气的部分。13. 根据权利要求10或11所述的铁氧体复合材料片材， 其中所述粘合剂层中的至少一个粘合剂层包括压印涂膜。14. 一种用于在无线通信介质和无线通信介质处理装置中使用的导电环形天线模块， 包括： 包括根据权利要求5所述的烧结铁氧体片材的磁性构件； 设置在所述磁性构件的一个表面上的导电环形天线；和 设置在所述磁性构件的与所述导电环形天线相对的表面上的导电层。15. 根据权利要求14所述的导电环形天线模块，其中所述导电层具有50 y m或更小的 厚度和3 Q / □或更小的表面电阻。16. -种铁氧体生片材，包括： 在所述铁氧体生片材的顶表面中形成的图案， 所述图案包括位于所述片材中的细长凹陷部，所述细长凹陷部具有在顶表面处的宽 度W和圆形底部，所述圆形底部具有曲率半径R，其中W与R的比率（W:R)在约1:0. 1至约 1:0. 5的范围内。
【专利摘要】本发明公开了一种铁氧体生片材，该铁氧体生片材包括在该铁氧体生片材的顶表面中形成的图案；一种烧结铁氧体片材；一种包括烧结铁氧体片材的铁氧体复合材料片材；以及一种导电环形天线模块。图案包括多个沟槽，每个沟槽具有宽度W和圆形底部，所述圆形底部具有曲率半径为R，其中W与R的比率(W:R)在1:0.1至1:0.5的范围内。
【IPC分类】H01Q7/00, H01F1/16, C04B35/26, H01F1/34
【公开号】CN104885166
【申请号】CN201380063914
【发明人】许银光, 徐政柱, 赵成儿, 崔锡元
【申请人】3M创新有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2013年12月2日
【公告号】US20150349424
【技术领域】
[0001] 本发明涉及：一种用于制造铁氧体复合材料片材的铁氧体生片材，该铁氧体生片 材被构造用于将金属基底与射频识别（RFID)天线或近场通信（NFC)天线隔离；一种烧结铁 氧体片材；一种包括烧结铁氧体片材的铁氧体复合材料片材，以及一种导电环形天线模块。
【背景技术】
[0002] 近来，使用RFID或NFC技术的新的通信方法已被广泛使用。RFID是指以非接触模 式读取存储在电子标签中的信息的技术，其中信息读取是通过天线或使用无线电波的读取 器执行的。例如，可将交通卡视为是电子标签，并且可将交通卡终端视为是读取器。NFC是 指在10cm的短距离内交换各种无线数据的通信技术。这种技术是使用13. 56MHz的频带的 非接触式短程无线通信技术。NFC技术已被广泛用于关于超市或商店中制品的信息处理、游 客旅游信息传递、交通、和用于访问控制的锁定装置、以及支付，并且具有短程通信距离。因 此，NFC技术已受到了关注，因为其具有相对优异的安全性且廉价。
[0003] 在制造广品诸如移动电话时，广品的电池和后盖之间存在足够空间。因此，NFC/ RFID环形天线安装在这个空间中。一般来讲，由于线圈安装在天线中，因此电流流动导致磁 场形成，随后允许将信号传递到其它侧。例如，当一种产品诸如信用卡、智能电话或电子钱 包处于分解状态时，产品被构造成使得其中安装有线圈的天线可安装在产品中以使得能够 交换存储在产品中的数据。然而，当天线安装在电池或印刷电路板（PCB)中使得其定位成 与导电材料诸如金属相邻时，天线与金属起反应并造成干扰，从而阻止信号生成。
[0004] 有关这种干扰的问题可通过使用表现出高磁导率且具有低磁导率损耗的材料来 隔离磁力而有效解决。即，表现出高磁导率的材料允许信号朝向磁性材料而非金属行进以 阻止金属的干扰。这种材料通常被称为绝缘体。一般来讲，铁氧体已知为如上所述的表现 出高磁导率且具有低磁导率损耗的材料。另外，制造铁氧体片材的各种方法在相关领域中 是已知的。
[0005] 近来使用的铁氧体片材具有以某个图案模式连续交叉的沟槽，并且因此这些沟槽 可由所设计的图案划分。因此，铁氧体片材可容易地处理，并且附接至平坦或弯曲的平面。 存在用于形成此类图案的许多方法。最常见的方法是通过使用刀的方法，在生片材上形成 半切的方法。同时，近来已开发出一种形成某个分裂图案的钻孔方法。这种方法可用于制 造出具有小于0. 08mm的厚度的产品。
[0006] US2012/0088070A1公开了一种具有以格型模式布置的V形沟槽的复合铁氧体 片材，一种制造复合铁氧体片材的方法，以及一种用于形成复合铁氧体片材的烧结铁氧体 段。另外，韩国专利公布10-2008-0082466公开了一种具有受控表面粗糙度的铁氧体模制 片材，一种烧结铁氧体基底，以及一种天线模块。所有现有技术文献在形成精确图案时都遇 到了困难，因为图案是通过使用刀或转筒在生片材上机械施加压力形成的。另外，由于还执 行单独机械过程来形成图案，因此这些过程可能是长且复杂的，并且由于单独机械过程应 当长时间地执行而可能在整个过程期间造成瓶颈状态。此外，毛刺（其为在过程中断裂且 在机械过程中不可避免地形成的片）不可避免地出现在制造出的铁氧体片材本身中，并且 粒子脱落并粘在铁氧体片材本身上的情况可能不可避免。另外，沟槽的形状和尺寸可能不 易控制，因为沟槽是使用机械过程形成的。
【发明内容】
[0007] 抟术问题
[0008] 本发明的目的在于提供一种新型铁氧体生片材、和一种在模制后其上不形成毛刺 或粒子的烧结铁氧体片材、一种包括烧结铁氧体片材的铁氧体复合材料片材、以及一种天 线模块。
[0009] 抟术方案
[0010] 为了实现以上所提及的目的，根据本发明的一个方面，提供一种铁氧体生片材，该 铁氧体生片材具有形成在其顶表面处的图案，其中图案包括多个沟槽，并且每个沟槽具有 圆形底部，和宽度W，圆形底部具有曲率半径R。此处，W与R的比率（W:R)在1:0. 1至1:0. 5 的范围内。
[0011] 根据本发明的另一方面，提供一种烧结铁氧体片材，该烧结铁氧体片材具有形成 在其顶表面处的图案，其中图案包括多个沟槽，并且每个沟槽具有圆形底部，和宽度W，圆形 底部具有曲率半径R。此处，W与R的比率（W:R)在1:0. 1至1:0. 5的范围内。
[0012] 根据本发明的又一方面，提供一种包括烧结铁氧体片材的铁氧体复合材料片材。
[0013] 根据本发明的另一方面，提供一种导电环形天线模块，该导电环形天线模块包括： 包括烧结铁氧体片材的磁性构件，安装在该磁性构件的一个表面处的导电环形天线，以及 安装成与在该磁性构件中形成有导电环形天线的表面相对的导电层。此处，导电环形天线 模块用于无线通信介质和无线通信介质处理设备中。
[0014] 有利效果
[0015] 根据本发明可提供一种其中不形成毛刺且粒子不脱落的新型铁氧体生片材。不同 于其中使用刀或孔钻形成沟槽的常规铁氧体生片材，根据本发明的铁氧体片材可在过程中 以高产量制造而不造成瓶颈状态，因为沟槽是通过带铸法形成的。此外，由于图案不是直接 形成在固化的生片材上，而是使用其中具有通过带铸法形成的图案的剥离片材来形成为处 于柔性状态，因此图案可更容易形成。此外，根据本发明的一个示例性实施例，可防止有关 在附接至最终产品时导致的气泡形成的问题。
【附图说明】
[0016]图la示出根据现有技术的铁氧体片材，其中沟槽是使用刀片（左）或孔钻（右） 形成。
[0017]图lb示出根据本发明的一个示例性实施例的铁氧体片材，其中沟槽是使用图案 化的剥离衬片来形成在铁氧体生片材上，所述图案化的剥离衬片具有已形成在其中的沟 槽。
[0018] 图2示出根据现有技术的铁氧体生片材的扫描电镜（SEM)图像。
[0019] 图3a示出根据现有技术的铁氧体生片材的另一SEM图像，并且图3b示出根据本 发明的一个示例性实施例的铁氧体生片材的SEM图像。
[0020] 图4示出被构造用于提供铁氧体生片材中的沟槽的图案化的剥离衬片。
[0021] 图5示出根据本发明的一个示例性实施例的具有形成在其中的图案的铁氧体生 片材。
[0022] 图6示出根据本发明的一个示例性实施例的具有形成在其中的图案的烧结铁氧 体片材。
[0023]图7示出根据本发明的一个示例性实施例的具有格型图案的铁氧体生片材。
[0024]图8和图9示出根据本发明的一个示例性实施例的铁氧体复合材料片材，该铁氧 体复合材料片材包括硬涂覆保护层，图案化铁氧体片材，以及连同剥离衬片一起的丙烯酸 类压敏粘合剂（PSA)。
[0025]图10示出根据本发明的一个示例性实施例的包括压印的压敏粘合带的铁氧体复 合材料片材。
[0026] 图11a示出气泡是在使用包括未压印的压敏粘合带的片材时生成。图lib示出在 使用根据本发明的一个示例性实施例的包括压印的压敏粘合带的铁氧体复合材料片材时， 最终产品中未生成气泡。
[0027]图12示出铁氧体片材的磁导率特性，所述铁氧体片材具有形成在其中的沟槽。
[0028] 图13示出用于测量软磁材料的磁导率特性的安捷伦（Agilent)E4991ARF阻抗/ 材料分析器（图13a)和16454A夹具（图13b)。
【具体实施方式】
[0029] 在下文中，将会参考附图详细描述本发明的示例性实施例。
[0030] 本发明的一个示例性实施例提供一种铁氧体生片材，该铁氧体生片材具有形成在 其顶表面上的图案，其中图案包括多个沟槽，并且每个沟槽具有圆形底部、和宽度W，圆形底 部具有曲率半径R。此处，W与R的比率（W:R)在1:0. 1至1:0. 5的范围内。
[0031] 此处，图案优选地是格型图案。另外，图案可通过将铁氧体浆液涂覆在图案化的剥 离衬片上并且干燥铁氧体浆液干燥来形成。
[0032]另外，铁氧体浆液优选地包括铁氧体粉末、溶剂、分散剂、粘结剂、和增塑剂。
[0033] 铁氧体粉末优选地是软尖晶石铁氧体的粉末。铁氧体粉末更优选地是基于 Ni-Zn-Cu的尖晶石铁氧 体的粉末或基于Mg-Zn-Cu的尖晶石铁氧体的粉末。基于Ni-Zn-Cu 的尖晶石铁氧体的粉末优选地具有包括以下成分的组合物：基于组合物总量计，占40至50 摩尔％的Fe203，占10至30摩尔％的NiO,占10至30摩尔％的ZnO,和占0至20摩尔％的 CuO。基于Mg-Zn-Cu的尖晶石铁氧体的粉末具有包括以下成分的组合物：基于组合物总量 计，占40至50摩尔％的Fe203，占15至35摩尔％的MgO,占5至25摩尔％的ZnO,和占0至 20摩尔％的CuO。结晶的铁氧体粉末可通过将粉末状的氧化物源均匀混合，接着将该氧化 物源在750°C至950°C下煅烧2小时并研磨煅烧过的氧化物源来获得。希望使用50%累积 体积下粒度为〇. 5ym至1.5ym的铁氧体粉末。
[0034] 在本文中可使用的溶剂可包括基于乙二醇醚的溶剂、MEK、甲苯、甲醇、乙醇、正丁 醇等。
[0035] 相关领域中已知的分散剂，诸如共聚物可用作本发明的分散剂。
[0036] 在本文中可使用的粘结剂优选地包括：热塑性树脂，诸如聚乙烯、聚丙烯、或聚乙 烯醇丁缩醛，以及热塑性弹性体，诸如基于苯乙烯、乙烯、丁烯或烯烃的弹性体，它们可单独 或组合使用。优选地，可使用聚乙烯醇丁缩醛和聚甲基丙烯酸丁酯。
[0037] 在本文中可使用的增塑剂优选地包括邻苯二甲酸双（2-乙基己基）酯和丁基邻苯 二甲酸丁酯。
[0038] 根据本发明的铁氧体基底具有形成在其顶表面处的图案。图案包括多个沟槽。安 装在铁氧体基底的顶表面处的沟槽中的每个沟槽具有圆形底部。当假设R表示圆形底部的 曲率半径且W表示每个沟槽的宽度时，每个沟槽具有范围为从1:0. 1至1:0. 5的W与R的 比率（W:R)。当W与R的比率（W:R)大于或等于1:0. 1时，沟槽是以圆形形状形成，这有别 于其中形成毛刺或粒子的每个常规沟槽的V形状。另一方面，当W与R的比率（W:R)小于 或等于1:0. 5时，应力并不分散，从而促进断裂功。
[0039] 沟槽之间的间隙可以在2mm至4mm的范围内。当沟槽之间的间隙大于或等于2mm 时，铁氧体基底表现出优异的磁导率和可加工性，而当沟槽之间的间隙小于或等于4mm时， 铁氧体基底表现出优异的柔韧性。
[0040] 如图la所示，在使用刀片（左面板）或钻（右面板）在铁氧体生片材中形成沟槽 的现有技术中，由于铁氧体生片材本身具有硬结构而实质造成毛刺或粒子的分离。另一方 面，如图lb所示，当根据本发明的一个示例性实施例使用其中已预先形成有沟槽的图案化 的剥离衬片来制造铁氧体生片材时，可不形成毛刺，并可阻止粒子分离。因此，可实现产量 的增加和生产率的提高。根据本发明，其中形成有沟槽的生片材通过使图案化的剥离衬片 经受液体涂覆来制造。在这种情况下，可根据本发明使用更简单的过程形成更精确且更精 致的图案。
[0041] 图2示出根据现有技术的铁氧体生片材的SEM图像。如图2所示，V形沟槽形成 于铁氧体片材上，并且每个沟槽中存在着多个粒子。
[0042] 现参考SEM图像，根据现有技术的铁氧体生片材具有形成在其顶表面处的V形沟 槽，如图3a所示。另一方面，根据本发明的铁氧体生片材具有圆形沟槽，如图3b所示。
[0043] 图4中示出了被构造成在铁氧体生片材中提供沟槽的图案化的剥离衬片。如图4 所示，由于剥离衬片中存在着以格型模式布置的沟槽，因此可使用剥离衬片来执行液体涂 覆，以便制造具有圆形沟槽的生片材，如图lb和图3b所示。在这种情况下，图lb和图3b 中示出的剥离衬片的图案可自发地印刷到生片材上（参见图5和图6)。
[0044] 这种方法无需单独过程（即，机械过程）来在铁氧体生片材上形成图案。根据现 有技术，由于先制造生片材并随后通过另外使用刀或孔钻向生片材施加压力来在生片材的 表面上形成图案，因此需要用于形成图案的单独机械过程。另外，根据现有技术，由于应当 执行分批过程来形成具有细小间隙的图案，因此整个过程速度可能缓慢，并且可能在制造 铁氧体片材的整个过程中造成瓶颈状态。另外，在允许刀物理接触生片材时小粒子可分离。 另一方面，当根据本发明制造铁氧体片材时，生产率可提高，并且在制造铁氧体片材时可形 成铁氧体片材的更精密的表面，使总体制造成本降低。根据本发明，无需半切过程，并且基 本不发生粒子的分离。即，本发明无需单独机械过程，因为呈液体状态的浆液被浇铸，即涂 覆在其中形成有图案的剥离衬片上，并且图案同时自发地形成。另外，由于过程是在烧结过 程之前浆液呈柔性状态时执行，因此容易处理，并且可以任选地控制图案的形成。
[0045] 如图7所示，形成于本发明的铁氧体生片材上的图案优选地是格型图案。实现以 格型模式布置多个沟槽以执行断裂任务来制备铁氧体柔性件。当以格型模式布置的多个沟 槽形成在像巧克力条的产品的表面上时，该产品可根据图案进行切割，并且由此可均匀地 执行断裂任务。
[0046] 本发明的另一示例性实施例提供一种铁氧体生片材，该铁氧体生片材具有形成在 其顶表面处的图案，其中图案包括从顶表面延伸的凹面部分，并且凹面部分具有圆形底部， 圆形底部具有曲率半径R、和宽度W的顶表面。此处，W与R的比率（W:R)在1:0. 1至1:0. 5 的范围内。
[0047] 除了图案包括凹面部分而非沟槽之外，根据本发明的一个示例性实施例的上述铁 氧体生片材如以上已描述的一样。
[0048] 本发明的又一示例性实施例提供了一种烧结铁氧体片材，该烧结铁氧体片材具有 形成在其顶表面处的图案，其中图案包括多个沟槽，并且每个沟槽具有圆形底部和宽度W， 圆形底部具有曲率半径R。此处，W与R的比率（W:R)在1:0. 1至1:0. 5的范围内。
[0049] 在这种情况下，图案优选地是格型图案，并且图案可通过将铁氧体浆液涂覆在图 案化的剥离衬片上并且干燥铁氧体浆液来形成，铁氧体浆液包括铁氧体粉末、溶剂、分散 剂、粘结剂、和增塑剂。
[0050] 此处，铁氧体粉末如以上已描述的一样。
[0051] 烧结铁氧体片材优选地在13. 56MHz下具有实部ur'为80或更大并且虚部ur"为 20或更小的磁导率。另外，烧结铁氧体片材优选地在13. 56MHz处具有80或更大的实磁导 率ur'和100或更小的虚磁导率ur"。
[0052] 当铁氧体粉末是基于Ni-Zn-Cu的尖晶石铁氧体的粉末时，可将在13. 56MHz的实 磁导率ur"和虚磁导率ur"分别地维持为80或更大和20或更小的恒定值。这是因为烧结 铁氧体被赋予合适的柔韧性。在这种情况下，烧结铁氧体还具有非常优异的特性以用作环 形天线模块的薄膜烧结铁氧体基底，该薄膜烧结铁氧体基底具有25ym至360ym的厚度。
[0053] 当铁氧体粉末是基于Mg-Zn-Cu的尖晶石铁氧体的粉末时，可以将在13. 56MHz的 实磁导率ur"和虚磁导率ur"分别维持为80或更大和100或更小的恒定值。这是因为烧 结铁氧体被赋予合适的柔韧性。在这种情况下，烧结铁氧体还具有作为用于环形天线模块 的薄膜烧结铁氧体基底的非常优异的特性，该薄膜烧结铁氧体基底具有25ym至360ym的 厚度。
[0054] 实磁导率表示磁场传播的良好程度，并且虚磁导率表示磁场的损耗程度。理想材 料是表现出高磁导率且具有低磁导率损耗的材料。
[0055] 具有上述磁导率的铁氧体片材可用作适用于天线模块的磁性构件，有助于制造薄 膜天线模块。
[0056] 图6中示出了其中形成有图案的烧结铁氧体片材的结构。
[0057] 可通过形成其上形成有图案的铁氧体生片材，并且将该铁氧体生片材在煅烧炉中 烧结来制造烧结铁氧体片材。这基本类似于切割粘土团以形成沟槽并在焙烧炉中使粘土团 固化的过程。在5至20个铁氧体片材堆叠在氧化铝板上之后，执行煅烧。对于煅烧条件， 应使用电炉将树脂组分去除，和铁氧体粒子的增长考虑进去。可在150°C至550°C执行树脂 组分去除5至80小时，并且可在850°C至1，200°C执行铁氧体粒子的增长1至5小时。
[0058] 为了阻止铁氧体片材的热变形或断裂，可以10°C至20°C/小时的加热速率对铁氧 体片材进行加热之后，在室温至预先确定的温度下执行树脂组分去除。然后，可以30°C至 60°C/小时的加热速率对铁氧体片材进行加热，并且在恒定温度下对其进行充分烧结以使 铁氧体粒子增长，随后缓慢冷却铁氧体粒 子。每个过程所需的维持温度或时间可最佳地根 据有待处理的铁氧体片材的数量来设定。
[0059] 其它图案和沟槽也如上所述用于铁氧体生片材。
[0060] 本发明的另一示例性实施例提供一种包括烧结铁氧体片材的铁氧体复合材料片 材。铁氧体复合材料片材还可包括压敏粘合剂层和导电层中的一个或两个，压敏粘合剂层 和导电层形成在烧结铁氧体片材的一个或两个表面上。铁氧体复合材料片材优选地可被构 造成包括压敏粘合剂层，堆叠在压敏粘合剂层上的导电层，堆叠在导电层上的烧结铁氧体 片材，堆叠在烧结铁氧体片材上的压敏粘合剂层，和堆叠在压敏粘合剂层上的保护性膜。压 敏粘合剂可用作压敏粘合剂层。执行断裂功以制备陶瓷制品，诸如铁氧体柔性件。在这种 情况下，压敏粘合带可堆叠在烧结铁氧体片材上/下，以便阻止陶瓷制品（即，烧结铁氧体 片材）散开。由于烧结铁氧体片材本身可能容易断裂，因此可将带材附接至烧结铁氧体片 材，以便改进可加工性和柔韧性。
[0061] 此处，压敏粘合带优选地可包括含空气的部分。例如，压印带材可被用作包括这 种含空气的部分的压敏粘合带。压印带材用于调节可在烧结铁氧体和基底（天线或电池） 之间生成的气泡或泡沫。因此，可以解决有关可能在最终产品中造成气泡的问题。压印带 材可附接至烧结铁氧体片材的一个或两个表面。更希望将压印带材附接至烧结铁氧体片材 的两个表面。这是因为各层之间总会生成气泡。压印单涂层膜（EMBOSCT)或压印双涂层 膜（EMBODCT)可用作压印带材。优选地，压印单涂层膜可附接至烧结铁氧体片材的顶表面 (其中保护性膜附接至压敏粘合剂层上的表面），并且压印双涂层膜可附接至烧结铁氧体 片材的底表面（其中剥离衬片附接至压敏粘合剂层的表面）（参见图10)。这样做可阻止有 关最终产品中气泡形成的问题（参见图11a和图lib)。
[0062] 本发明的又一示例性实施例提供一种导电环形天线模块，该导电环形天线模块包 括：包括烧结铁氧体片材的磁性构件，安装在该磁性构件的一个表面的导电环形天线，以及 安装成与该磁性构件的其中形成有导电环形天线的表面相对的导电层。导电环形天线模块 可用于无线通信介质和无线通信介质处理设备中。
[0063] 此处，磁性构件可以是基于Ni-Zn-Cu的尖晶石烧结铁氧体基底，或基于Mg-Zn-Cu 的尖晶石烧结铁氧体基底。
[0064] 导电环形天线可通过在具有20ym至60ym的厚度的绝缘膜（诸如聚酰亚胺膜或 PET膜）的一个表面上形成具有20ym至30ym的厚度的导电环来制造。此处，导电环可以 呈螺旋形状。
[0065] 导电层可通过施加基于丙烯酸树脂或环氧树脂的导电涂料来形成，或通过将银膏 印刷并层合到铁氧体模制片材上并将铁氧体模制片材整体地煅烧来形成。因此，导电层优 选地可具有50ym或更小的厚度和3Q/ □或更小的表面电阻率。
[0066] 通过使铜和银粉末（其充当了导电填料）分散在有机溶剂（诸如乙酸丁酯或甲 苯，丙烯酸类树脂或环氧树脂）中获得的涂料可被用作导电涂料。
[0067] 导电层附接的烧结铁氧体基底可通过根据生片材方法来形成导电膏，并将导电膏 整体地煅烧来获得。为了阻止导电层在电子设备内部暴露，可将绝缘保护性膜堆叠在该导 电层上。将电容器并联插入环中，并且将谐振频率调整到13. 56MHz，以便允许制造出的天线 模块以期望的频率谐振。
[0068] 如上所述，即使在天线模块（其中导电环形天线、压敏粘合剂层、烧结铁氧体基 底、和导电层紧密地粘附并整合，并且电容器被并联引入到环形电路中，以便将谐振频率调 整到13.56MHz)安装在邻近各种类型的电子设备的金属构件的位置处时，也可确保稳定通 信环境，因为天线特性的改变非常小。天线模块可被用在使用RFID/NFC技术的非接触式1C 标签中。
[0069] 铁氧体生片材使用包括以下操作的方法来制造：
[0070] 制备铁氧体粉末；
[0071] 通过将铁氧体粉末与粘结剂、增塑剂、溶剂、和分散剂混合来形成铁氧体浆液；以 及
[0072] 通过使用流延法将铁氧体浆液涂覆在图案化的剥离衬片上，并且使铁氧体浆液干 燥来形成其中形成有沟槽的铁氧体生片材。
[0073]当铁氧体粉末与粘结剂、增塑剂、溶剂、和分散剂混合来形成铁氧体浆液时，可使 用球磨机。在先填充溶剂和铁氧体粉末并使它们混合，再添加粘结剂和增塑剂的情况下，就 可获得均匀的铁氧体浆液。所得浆液可在真空容器中减小的压力下进行充分脱气，以便阻 止在涂覆和干燥过程期间出现裂缝。
[0074] 在涂覆铁氧体浆液时使用了流延法。在陶瓷产品、尤其是电子陶瓷产品中，存在许 多非常薄的板形产品。例如，每个非常薄的板形产品可包括基底、多层片式电容器（MLCC)、 多层电感器、热敏电阻器、燃料电池等。在用作为板形陶瓷制品模制方法的方法中，已最广 泛使用的方法是流延法。这种方法是一种通过以下操作获得带型模制产品的方法：将细小 陶瓷粉末与液相溶剂，诸如酒精或水混合形成浆液；使用带材浇铸机将浆液薄薄地镀覆在 下方带材（即不锈钢带材、油纸带材，或聚合物带材、诸如MYLAR或ACLAR)上；使该溶剂挥 发；以及从下方带材去除浆液膜。
[0075]另外，铁氧体复合材料片材使用包括以下操作的方法来制造：
[0076] 制备铁氧体粉末；
[0077] 通过将铁氧体粉末与粘结剂、增塑剂、溶剂、和分散剂混合来形成铁氧体浆液；
[0078] 通过使用流延法将铁氧体浆液涂覆在图案化的剥离衬片上，并且使铁氧体浆液干 燥来形成其中形成有沟槽的铁氧体生片材；
[0079] 将图案化的剥离衬片从铁氧体生片材剥离，并使铁氧体生片材烧结；以及
[0080] 通过将压敏粘合剂堆叠在烧结铁氧体片材的两个表面上，将保护性膜堆叠在压敏 粘合剂的一个表面上，并且将剥离衬片堆叠在压敏粘合剂的另一表面上来形成铁氧体复合 材料片材。
[0081] 实盤
[0082] 1.铁氣体粉末的制各
[0083] 制备具有以下成分的Ni-Zn铁氧体粉末。
[0084] (Ni0.2Zn0.55Cu0.15) (Fe204) 0.97加上0?3wt%Bi203、lwt%C〇304、和0?3wt%Cr203
[0085] 使用X射线衍射测量来分析粒子的晶体结构。因此，可证实粒子具有尖晶石结构。 粒子的平均粒度在0. 3ym至2.Oym的范围内。
[0086] 2.铁氣体浆液的制各
[0087] (A)铁氣体浆液源
[0088] 为了制备铁氧体浆液，按照以下含量（参见下表1)添加粘合剂树脂、溶剂和增塑 剂
[0089]表1:
[0090]
[0091]-粘结剂：聚（乙烯醇缩丁醛）（CAS号63148-65-2)
[0092] -增塑剂：邻苯二甲酸双（2-乙基己基）酯（CAS号117-81-7)
[0093]-溶剂：甲苯（CAS号 108-88-3)、乙醇（CAS号 64-17-5)
[0094]-分散剂：来自禾大欧洲有限公司（CrodaEuropeLtd.)的HypemerKD1-SO
[0095] (B)混合方法
[0096] 通过使铁氧体粉末最佳地悬浮以形成浆液来执行一次混合。当一次混合完成时， 执行二次混合。在一次混合和二次混合中使用的混合条件在以下表2中列出。
[0097]表2
[0098]
[0099](3)在1铁氧体牛片材上形成沟槽的流延法
[0100] 当根据现有技术制造烧结铁氧体产品时，沟槽在烧结过程前主要利用其中形成有 沟槽的刀片或转筒来机械地形成。另一方面，根据本发明，沟槽形成和流延可同时执行。这 是因为使用了图案化的剥离衬片。具体地，与机械地形成沟槽的常规方法相比，本发明的流 延法可有助于增加最终产品产量并提高生产率。这是因为根据现有技术在铁氧体生片材的 表面上形成了铁氧体粒子或毛刺（参见图la、图2和图3a)，但根据本发明则不形成这样的 粒子或毛刺（参见图lb和图3b)，并且流延后不需要机械地形成沟槽的单独过程。作为参 考，图la的左面板示出其中沟槽使用刀片来形成的铁氧体生片材，图la的右面板示出其中 沟槽使用孔钻来形成的铁氧体生片材，并且图lb示出根据本发明的其中图案使用图案化 的剥离衬片来形成的铁氧体生片 材。图5中示出了形成在如图lb所示的铁氧体生片材上 的沟槽的图案。
[0101] 为了制造铁氧体生片材，使用带材浇铸机将铁氧体浆液涂覆在涂覆硅氧烷的图案 化的衬片上，并使铁氧体浆液干燥来制造具有50ym至200ym的厚度的铁氧体生片材。
[0102] 浆液涂覆速率在2m至5m/分钟的范围内，并且干燥炉的温度在60°C至80°C的范 围内，并且干燥时间为5分钟。干燥条件与铁氧体浆液中使用的有机溶剂组分的沸点相关 联。根据带铸结果，可以证实铁氧体生片材具有3. 5g/cm3至3. 8g/cm3的生还密度。
[0103] 为了控制烧结铁氧体板的磁导率和每个沟槽的深度和长度，在使用图案化的剥离 衬片（参见图4)的烧结过程之前来确定沟槽的各种图案。图4示出被构造用于在铁氧体 生片材上形成沟槽的图案化的剥离衬片。铁氧体片材在13. 56MHz的SRF特性和品质可通 过控制铁氧体板的磁导率来改善。另外，沟槽的形状影响优异的机械性能，使得驱动功率所 造成的应力在烧结过程期间可降低。此外，当层合保护性膜时，可改进柔韧性，并可抑制气 泡形成。
[0104] (4)片材层合
[0105] 为了制造具有较高厚度的生片材，另外执行片材层合过程。在这种情况下，应在考 虑铁氧体生片材的收缩率的情况下确定铁氧体生片材的期望厚度。一般来讲，在Z轴上铁 氧体生片材的收缩率在25%至15%的范围内，并且在XY轴上在5%至15%的范围内。
[0106] (5)等静压
[0107] 为了最大化铁氧体生片材的生坯密度并阻止铁氧体生片材在烧结过程期间起皱， 就需要等静压过程。然而，等静压过程可根据情况省略。
[0108] (6)铁氣体烧结
[0109] 使得铁氧体生片材脱离涂覆硅氧烷的图案化的剥离衬片。使铁氧体生片材在煅烧 炉中烧结，以执行粘结剂的燃烧和铁氧体粒子的压实。图6中示出了其中形成有沟槽的烧 结铁氧体片材。
[0110] (7)带材层合
[0111] 保护性带材附接至烧结铁氧体片材的顶表面和底表面。由于烧结铁氧体片材本身 容易断裂，因此可将保护性带材附接至烧结铁氧体片材，以便改善可加工性和柔韧性。保护 性带材中使用的压敏粘合剂包括被构造用于在烧结铁氧体片材和基底之间排出空气的空 气层。
[0112] 当制造铁氧体片材，将其组装到天线中，并且在去除衬片之后将其附接至电池组 时，在最终产品中可能形成气泡。通过使用包括这种空气层的压印的保护性带材，可根据本 发明去除最终产品中的气泡。参照图11a和图11b，可以看出，使用压印的保护性带材（图 lib)阻止了气泡的形成，但使用未压印的保护性带材（图11a)导致了气泡的形成。
[0113] (8)铁氣体复合材料片材
[0114] 为了在运输、冲切和堆叠过程期间另外保护薄铁氧体片材，以夹层结构来制造产 品，使得产品包括硬涂覆保护层、图案化铁氧体片材、以及与剥离衬片一起的丙烯酸类压敏 粘合剂（PSA)。这是因为在堆叠过程期间可避免气泡形成。图8和图9中示出了铁氧体复 合材料片材的结构。
[0115] (9)磁导率的测量
[0116] 测量其中形成有沟槽的铁氧体片材在13. 56MHz频率处的磁导率。图12中示出了 由此获得的图。图12示出其中形成有图案的铁氧体片材的磁导率特性。一般来讲，可以测 量软磁材料的磁导率特性，并且可以使用RF阻抗/材料分析器（可从安捷伦科技有限公司 (Agilent Technologies, Inc.)商购获得；参见图13a)和16454A夹具（参见图13b)来分 析磁导率。
[0117] 根据上述内容，应当理解，本文已经出于说明目的描述了本发明的各种实施例，并 且可在不脱离本发明的范围和实质的情况下做出各种修改。因此，本文所公开的各种实施 例不旨在进行限制，本发明的真实范围和实质由以下权利要求书来指示。
【主权项】
1. 一种铁氧体生片材，包括： 在所述铁氧体生片材的顶表面中形成的图案，所述图案包括多个沟槽，每个沟槽具有 宽度W和圆形底部，所述圆形底部具有曲率半径R， 其中W与R的比率（W:R)在1:0. 1至1:0. 5的范围内。2. 根据权利要求1所述的铁氧体生片材，其中所述图案是格型图案。3. 根据权利要求1所述的铁氧体生片材，其中所述图案是通过将铁氧体浆液涂覆在图 案化的剥离衬片上并且对所述铁氧体浆液进行干燥来形成的，所述铁氧体浆液包括铁氧体 粉末、溶剂、分散剂、粘结剂、和增塑剂。4. 根据权利要求3所述的铁氧体生片材，其中所述铁氧体粉末是软尖晶石铁氧体的粉 末。5. -种烧结铁氧体片材，包括： 在所述烧结铁氧体片材的顶表面中形成的图案， 其中所述图案包括多个沟槽，并且 所述沟槽中的每个沟槽具有圆形底部、和宽度W，所述圆形底部具有曲率半径R，其中W 与R的比率（W:R)在1:0. 1至1:0. 5的范围内。6. 根据权利要求5所述的烧结铁氧体片材，所述烧结铁氧体片材在13. 56MHz下具有实 部ur'不小于80并且虚部ur"不大于20的磁导率。7. 根据权利要求5所述的烧结铁氧体片材，所述烧结铁氧体片材在13. 56MHz下具有实 部ur'不小于80并且虚部ur"不大于100的磁导率。8. 根据权利要求5所述的烧结铁氧体片材， 其中所述图案是格型图案，并且 所述图案是通过将铁氧体浆液涂覆在图案化的剥离衬片上并且对所述铁氧体浆液进 行干燥来形成的，所述铁氧体浆液包括铁氧体粉末、溶剂、分散剂、粘结剂、和增塑剂， 其中所述铁氧体粉末是基于Ni-Zn-Cu的尖晶石铁氧体的粉末，并且所述烧结铁氧体 片材在13. 56MHz下具有实部ur'不小于80并且虚部ur"不大于20的磁导率；或者所述铁 氧体粉末是基于Mg-Zn-Cu的尖晶石铁氧体的粉末，并且所述烧结铁氧体片材在13. 56MHz 下具有实部ur'不小于80并且虚部ur"不大于100的磁导率。9. 一种包括根据权利要求5所述的烧结铁氧体片材的铁氧体复合材料片材。10. 根据权利要求9所述的铁氧体复合材料片材，包括： 在所述烧结铁氧体片材上形成的粘合剂层； 在所述粘合剂层上形成的保护性膜；和 设置在所述烧结铁氧体片材的与所述粘合剂层相对的侧上的导电层。11. 根据权利要求9所述的铁氧体复合材料片材，包括： 在所述烧结铁氧体片材上形成的第一粘合剂层； 在所述粘合剂层上形成的保护性膜； 设置在所述烧结铁氧体片材的与所述第一粘合剂层相对的侧上的导电层；和 设置在所述导电层下方的第二粘合剂层。12. 根据权利要求10或11所述的铁氧体复合材料片材，其中至少一个粘合剂层包括含 空气的部分。13. 根据权利要求10或11所述的铁氧体复合材料片材， 其中所述粘合剂层中的至少一个粘合剂层包括压印涂膜。14. 一种用于在无线通信介质和无线通信介质处理装置中使用的导电环形天线模块， 包括： 包括根据权利要求5所述的烧结铁氧体片材的磁性构件； 设置在所述磁性构件的一个表面上的导电环形天线；和 设置在所述磁性构件的与所述导电环形天线相对的表面上的导电层。15. 根据权利要求14所述的导电环形天线模块，其中所述导电层具有50 y m或更小的 厚度和3 Q / □或更小的表面电阻。16. -种铁氧体生片材，包括： 在所述铁氧体生片材的顶表面中形成的图案， 所述图案包括位于所述片材中的细长凹陷部，所述细长凹陷部具有在顶表面处的宽 度W和圆形底部，所述圆形底部具有曲率半径R，其中W与R的比率（W:R)在约1:0. 1至约 1:0. 5的范围内。
【专利摘要】本发明公开了一种铁氧体生片材，该铁氧体生片材包括在该铁氧体生片材的顶表面中形成的图案；一种烧结铁氧体片材；一种包括烧结铁氧体片材的铁氧体复合材料片材；以及一种导电环形天线模块。图案包括多个沟槽，每个沟槽具有宽度W和圆形底部，所述圆形底部具有曲率半径为R，其中W与R的比率(W:R)在1:0.1至1:0.5的范围内。
【IPC分类】H01Q7/00, H01F1/16, C04B35/26, H01F1/34
【公开号】CN104885166
【申请号】CN201380063914
【发明人】许银光, 徐政柱, 赵成儿, 崔锡元
【申请人】3M创新有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2013年12月2日
【公告号】US20150349424
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