CN110875524A - 天线、线圈以及线圈的制造方法 - Google Patents

天线、线圈以及线圈的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明描述了一种用于传送信息或能量的线圈。线圈包括导电磁绝缘第一层和沿第一层的长度粘结到第一层的导磁第二层。缠绕第一层和第二层以形成多个基本上同心的环。第二层的宽度和长度可以与第一层的相应宽度和长度基本上共同延伸,以便沿第一层的长度暴露第一层的相反的纵向边缘表面。相反的纵向边缘表面中的至少一个可以包括基本上沿相同的第一方向并跨基本上整个线圈延伸的规则图案。描述了一种制造线圈的方法。

Description

天线、线圈以及线圈的制造方法
技术领域
本发明涉及用于传送信息或能量的天线、线圈、以及线圈的制造方法。
背景技术
天线中使用的线圈是已知的。线圈之间的电感耦合可用于无线电力系统。在该方法中,一个设备中的发射器线圈将电力跨短距离传输至另一设备中的接收器线圈。
发明内容
在本说明书的一些方面,提供了一种用于传送信息或能量的天线。该天线包括导电磁绝缘第一层,其具有宽度W、厚度T,并且沿第一层的长度L在第一层的第一纵向端和第二纵向端之间纵向延伸,以及沿第一层的长度粘结到第一层的导磁第二层。缠绕第一层和第二层以形成基本上同心的多个环。第二层的宽度和长度基本上与第一层的相应宽度和长度共同延伸,以便沿第一层的长度暴露第一层的相反的纵向边缘表面。
在本说明书的一些方面,提供了一种线圈,该线圈包括缠绕以形成基本上同心的多个环的多层膜。多层膜包括导磁第一层和设置在第一层上并粘结到第一层的交替的多个第二层和第三层。第二层是导电的和磁绝缘的。第三层是电绝缘和磁绝缘的。第一层、第二层和第三层的宽度和长度基本上彼此共同延伸,使得第二层的纵向边缘表面不被第三层或第一层覆盖。
在本说明书的一些方面,提供了一种包括基本上同心的多个环的线圈。每个环包括基本上垂直于相邻环的边缘表面。边缘表面包括沿第一方向延伸的规则图案,该第一方向与环的纵向方向形成角度θ。θ沿环的纵向变化。
在本说明书的一些方面,提供了一种包括基本上同心的多个环的线圈。每个环包括基本上垂直于相邻环的边缘表面。边缘表面包括跨边缘表面基本上横向延伸的规则图案。至少多个相邻环的边缘表面的规则图案基本上彼此对齐。
在本说明书的一些方面,提供了一种包括基本上同心的多个环的线圈。每个环包括与至少一个软磁层基本上同心的多个基本上同心的金属层,使得在平面图中,线圈包括基本上平行的凹槽的规则图案,该凹槽跨基本上同心的多个环中的至少多个相邻的环延伸。
在本说明书的一些方面,提供了一种包括基本上同心的多个环的线圈。每个环包括多个基本上同心的交替金属层和第一粘合剂层。第二粘合剂层设置在相邻的环之间并粘结到其。第二粘合剂层比第一粘合剂层厚。
在本说明书的一些方面,提供了一种包括基本上同心的多个环的线圈。每个环包括金属层。在平面图中,线圈包括规则图案,该规则图案基本上沿相同的第一方向并跨基本上整个线圈延伸。规则图案具有线圈的第一区域中的第一平均间距和线圈的不同第二区域中的不同的第二平均间距。
在本说明书的一些方面,提供了一种包括基本上同心的多个环的线圈。每个环包括金属层。在平面图中,线圈包括规则图案,该规则图案基本上沿相同的第一方向并跨基本上整个线圈延伸。规则图案的傅里叶变换在线圈的第一区域中具有第一空间频率的峰值,并且在线圈的不同第二区域中具有不同的第二空间频率的峰值。
在本说明书的一些方面,提供了一种用于传送信息或能量的天线。该天线包括基本上同心的多个环,每个环包括金属层,使得在平面图中和在天线的至少一个第一区域中,天线包括沿第一方向的规则光学和形貌图案,以及沿正交的第二方向的规则光学但非形貌图案。
在本说明书的一些方面,提供了一种用于传送信息或能量的天线。该天线包括导电磁绝缘第一层,该第一层具有相反的主表面和连接相反的主表面的相反的边缘表面,以及导磁第二层,该第二层设置在第一层上并粘结到第一层,并且在第一层的长度和宽度上基本上共同延伸,以便不覆盖第一层的边缘表面。缠绕第一层和第二层以形成基本上同心的多个环。
在本说明书的一些方面,提供了一种用于传送信息或能量的基本上平面的线圈。线圈包括导电磁绝缘第一层和导磁第二层,导磁第二层设置在第一层上并粘结到第一层,并且在第一层的长度和宽度上基本上共同延伸,以便不覆盖第一层的边缘表面。
在本说明书的一些方面,提供了一种线圈,其包括缠绕以形成基本上同心的多个环的多层膜。多层膜包括导电磁绝缘第一层,以及设置在第一层上并粘结到第一层的导磁第二层,使得第一层和第二层的相应边缘表面基本上共平面。
在本说明书的一些方面,提供了一种包括多个环的线圈或天线。每个环包括至少一个导电层和至少一个其他层。每个环可以包括多个导电层,其可以与多个粘合剂层交替。该至少一个其他层可包括一个或多个导磁和/或软磁层。在本说明书的一些方面,提供了一种制造线圈或天线的方法。该方法包括穿过组件切割或切片以提供组件的分离部分,该组件的分离部分包括线圈或天线。
在本说明书的一些方面,提供了一种组件,该组件包括杆和多层膜,该多层膜围绕与杆基本上同心的多个连续匝缠绕。多层膜包括多个交替的金属层和第一粘合剂层,以及设置在多个交替的金属层和第一粘合剂层上并粘结到其的导磁第二层。
在本说明书的一些方面,提供了一种制造线圈的方法。该方法包括提供杆;提供多层膜,该多层膜包括导电第一层和设置在第一层上的导磁第二层;将多层膜围绕杆缠绕以形成组件,该组件包括杆和多层膜的与杆基本上同心的多个环;以及穿过组件基本上横向切割以形成组件的分离部分。组件的分离部分包括线圈。线圈包括多层膜的分离部分的基本上同心的多个环。
在本说明书的一些方面,提供了一种制造线圈的方法。该方法包括提供杆;提供多层膜,该多层膜包括多个交替的导电层和第一粘合剂层,并包括第二粘合剂层,该第二粘合剂层包括多层膜的最外主表面;将多层膜围绕杆缠绕以形成包括杆和多层膜的与杆基本上同心的多个环的组件,其中每个环通过第二粘合剂层粘结到相邻的环;以及穿过组件基本上横向切割以形成组件的分离部分。组件的分离部分包括线圈。线圈包括多层膜的分离部分的基本上同心的多个环。
在本说明书的一些方面,提供了一种制造多个线圈的方法。该方法包括提供杆;提供多层膜,该多层膜包括导电第一层和设置在第一层上并粘结到其的第二层;将多层膜围绕杆缠绕以形成组件,该组件包括杆和多层膜的与杆基本上同心的多个环;以及使用多个间隔开的切割线穿过组件基本上横向切片以形成组件的多个分离部分,其中组件的每个分离部分包括多个线圈中的一线圈,并且每个线圈包括多层膜的分离部分的基本上同心的多个环。
在本说明书的一些方面,提供了一种制造线圈的方法。该方法包括提供组件,该组件包括杆和围绕与杆基本上同心的多个连续匝缠绕的膜,该膜包括导电第一层;以及使用至少一根切割线穿过组件基本上横向切片以形成组件的分离部分,该组件的分离部分包括线圈,其中线圈包括膜分离部分的基本上同心的多个环。
附图说明
图1A至图1B分别是线圈的示意性顶视平面图和侧视图;
图1C是图1A至图1B的线圈的多层膜的示意性剖视图;
图1D是包括图1A至图1B的线圈的组件的示意性顶视图;
图2是线圈的示意性顶视平面图;
图3A至图3B是线圈的示意性顶视平面图;
图3C是图3A至图3B的线圈的示意性底视平面图;
图4是多层膜的示意性端视图;
图5A至图5B分别是多层膜的示意性端视图和侧视图;
图6是包括天线的组件的顶视图;
图7A是线圈的一部分的激光强度图像;
图7B是线圈的一部分的示意性顶视平面图;
图8A至图8B分别是线圈的第一区域的激光强度图像和形貌图;
图9是图8A至图8B的线圈的第一区域的一部分的形貌图;
图10是沿第一方向的图8A至图8B的线圈的第一区域中的形貌的曲线图;
图11是沿正交的第二方向的图8A至图8B的线圈的第一区域中的形貌的曲线图;
图12是图8A至图8B的线圈的第一区域中的表面形貌的二维傅立叶变换幅度的曲线图;
图13是图12的线圈的第一区域中沿第一方向的表面形貌的傅立叶变换幅度的曲线图;
图14是图12的线圈的第一区域中沿第二方向的表面形貌的幅度傅里叶变换的曲线图;
图15A至图15B分别是图8A至图8B的线圈的第二区域的激光强度图像和形貌图;
图16是图15A至图15B的线圈的第二区域的一部分的形貌图;
图17是图15A至图15B的线圈的第二区域中沿第一方向的形貌的曲线图;
图18是图15A至图15B的线圈的第二区域中沿第二方向的形貌的曲线图;
图19是图15A至图15B的线圈的第二区域中的表面形貌的傅里叶变换的幅度的曲线图;
图20是图15A至图15B的线圈的第二区域中沿第一方向的表面形貌的幅度傅里叶变换的曲线图;
图21是图15A至图15B的线圈的第二区域中沿第二方向的表面形貌的幅度傅里叶变换的曲线图。
图22A至图22B分别是图8A至图8B的线圈的第三区域的激光强度图像和形貌图;
图23是图22A至图22B的线圈的第三区域中沿第二方向的形貌的曲线图;
图24是图22A至图22B的线圈的第三区域中的表面形貌的傅立叶变换的幅度的曲线图;
图25是图22A至图22B的线圈的第三区域中沿第一方向的表面形貌的傅立叶变换幅度的曲线图;
图26是图22A至图22B的线圈的第三区域中沿第二方向的表面形貌的傅里叶变换幅度的曲线图;
图27A至图27B分别是图8A至图8B的线圈的第四区域中的激光强度图像和形貌图;
图28是图27A至图27B的线圈的第四区域中沿第二方向的形貌的曲线图;
图29是图27A至图27B的线圈的第四区域中的表面形貌的傅立叶变换的幅度的曲线图;
图30是图27A至图27B的线圈的第四区域中沿第一方向的表面形貌的傅立叶变换的曲线图;
图31是图27A至图27B的线圈的第四区域中沿第二方向的表面形貌的傅立叶变换幅度的曲线图;
图32是线圈的顶视图;
图33A至图33B分别是第一区域中的对比线圈的激光强度图像和形貌图;
图34是图33A至图33B的线圈的第一区域的一部分的形貌图;
图35A至图35B分别是图33A至图33B的线圈的第一区域中沿第一方向处于较小和较大坐标长度标度的形貌的曲线图;
图36是图33A至图33B的线圈的第一区域中沿第一区域中的第二方向的曲线图;
图37是图33A至图33B的线圈的第一区域中的表面形貌的傅里叶变换幅度的曲线图;
图38是图33A至图33B的线圈的第一区域中沿第一方向的表面形貌的傅里叶变换幅度的曲线图;
图39是图33A至图33B的线圈的第一区域中沿第二方向的表面形貌的傅立叶变换幅度的曲线图;
图40A至图40B分别是图33A至图33B的第二区域中对比线圈的激光强度图像和形貌图;
图41是图40A至图40B的线圈的第二区域的一部分的形貌图;
图42是图40A至图40B的线圈的第二区域中沿第一方向的形貌的曲线图;
图43A至图43B分别是图40A至图40B的线圈的第二区域中沿第二方向处于较小和较大坐标长度标度的形貌的曲线图;
图44是图40A至图40B的线圈的第二区域中的表面形貌的傅立叶变换的幅度的曲线图;
图45是图40A至图40B的线圈的第二区域中沿第一方向的表面形貌的傅立叶变换的曲线图;
图46是图40A至图40B的线圈的第二区域中沿第二方向的表面形貌的傅里叶变换的曲线图;
图47是线圈的顶视图;
图48A至图48B分别是线圈的第一区域中对比线圈的激光强度图像和形貌图;
图48C是图48A至图48B的线圈的第一区域的一部分的形貌图;
图49A至图49B分别是图48A至图48B的线圈的第一区域中沿第一方向处于较小和较大坐标长度标度的形貌图;
图50是图48A至图48B的线圈的第一区域中沿第二方向的形貌的曲线图;
图51是图48A至图48B的线圈的第一区域中的表面形貌的傅立叶变换幅度的曲线图;
图52是图48A至图48B的线圈的第一区域中沿第一方向的表面形貌的傅里叶变换幅度的曲线图;
图53是图48A至图48B的线圈的第一区域中沿第二方向的表面形貌的傅立叶变换的曲线图;
图54A至图54B分别是图48A至图48B的线圈的第二区域的激光强度图像和形貌图;
图55是图54A至图54B的线圈的第二区域的一部分的形貌图;
图56是图54A至图54B的线圈的第二区域中沿第一方向的形貌的曲线图;
图57A至图57B分别是图54A至图54B的线圈的第二区域中沿第二方向处于较小和较大坐标长度标度的形貌的曲线图;
图58是图54A至图54B的线圈的第二区域中的表面形貌的傅里叶变换幅度的曲线图;
图59是图54A至图54B的线圈的第二区域中的表面形貌沿第一方向的傅立叶变换的曲线图;
图60是图54A至图54B的线圈的第二区域中的表面形貌沿第二方向的傅里叶变换的曲线图;
图61是多层膜的示意图,该多层膜的一端插入杆中的狭缝中;
图62是围绕杆缠绕的多层膜的示意图。
图63是组件的示意性透视图;
图64是将组件切片以制造一个或多个线圈的示意图;
图65是金刚石线的示意性侧面透视图;并且
图66是收发器的示意性侧视图。
具体实施方式
在以下说明中参考附图,该附图形成本发明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。
本文描述的线圈可用于传送信息(例如,数字或模拟数据)或能量(例如,用于无线充电的能量)。已经发现,在需要有效传送信息或能量的应用中,包含一个或多个导磁和/或软磁的层以及一个或多个导电层的线圈是有用的。例如,线圈可用于为电子设备(诸如蜂窝电话)供电的电池的无线充电。线圈可用于在无线充电期间引导磁场,以屏蔽电池和/或其他电子设备部件免受电磁场影响,减少由磁场引起的涡流,和/或例如增强无线充电系统的传送效率和/或Q因子。例如,术语天线可用于指被配置用于传送信息或能量的线圈。
当较高磁导率材料和较低磁导率材料一起使用时(例如,在线圈中),磁场线倾向于更集中在较高磁导率材料中并且较少集中在低磁导率材料中,因此高磁导率(例如,显著高于真空磁导率)材料可描述为导磁的,并且低磁导率(例如,与真空磁导率相当)材料可描述为磁绝缘的。
导磁材料或层是相对磁导率至少为2的材料或层,并且磁绝缘材料或层是相对磁导率不大于1.5的材料或层。在一些实施方案中,导磁层的相对磁导率大于2、或大于10、或大于100。在一些实施方案中,磁绝缘层的相对磁导率小于1.5、或小于1.4、或小于1.2、或小于1.1、或小于1.05。在一些实施方案中,磁绝缘层的相对磁导率例如在0.99至1.05的范围内。在一些实施方案中,线圈包括多个环,其中每个环包括磁绝缘层和导磁层。在一些实施方案中,导磁层的相对磁导率是磁绝缘层的相对磁导率的至少10倍、或至少100倍。除非另有说明,否则相对磁导率是指复相对磁导率的实部。
基本上非磁性的金属是具有接近1的相对磁导率(例如,在0.98至1.1、或0.99至1.05、或0.99至1.01的范围内)并且不具有稳定的磁有序相的金属。稳定相是宏观相,在没有施加磁场的情况下在20℃下是热力学稳定的,除非另有说明。磁有序相包括铁磁相、反铁磁相和亚铁磁相。
软磁材料或层是矫顽力不大于1000A/m的材料或层。矫顽力是对材料去磁所需的磁场强度的量度。具有低矫顽力的软磁材料或磁性材料可被描述为易于消磁的磁性材料。在一些实施方案中,软磁层的矫顽力小于1000A/m、或小于100A/m、或小于50A/m、或小于20A/m。
在一些实施方案中,导磁层是软磁性的。此种层的相对磁导率可以大于2、或大于10、或大于100;并且矫顽力小于1000A/m、或小于100A/m、或小于50A/m、或小于20A/m。
导磁层或软磁层可以是导电的(例如,电阻率不大于200μΩcm)或电绝缘的(例如,电阻率至少为100Ωm)。在一些实施方案中,电绝缘层(例如,导磁电绝缘层或电绝缘的软磁层)具有大于100Ωm,或大于200Ωm,或大于500Ωm,或大于1000Ωm的电阻率。在一些实施方案中,导电层(例如,磁绝缘导电层,或导磁导电层,或导电的软磁层)具有小于200μΩcm,或小于100μΩcm,或小于50μΩcm,或小于20μΩcm,或小于10μΩcm的电阻率。在一些实施方案中,导磁和/或软磁材料是导电的。导电层可以形成为此类磁性材料的连续层。电绝缘层可以通过将此类磁性材料的颗粒分散在电绝缘粘结剂中而形成,其浓度使得不形成通过该层的电连续路径。在较高浓度下,该层可以变为导电的。在一些实施方案中,复合层包括不同类型的软磁颗粒,其中一些颗粒是导电的并且其他颗粒是电绝缘的。可以通过调节导电颗粒的体积分数来调节电阻率。除非另有说明,否则电阻率是指固有的电阻率。
除非另有说明,否则磁和电性质(例如,相对磁导率、矫顽力、电阻率)是指在低频(例如,约1kHz或更低)下评估或静态评估(直流),并且在20℃下测定的相应性质。
任何合适的磁性材料可用于导磁和/或软磁层。可以使用包括铁、钴或镍中的任何两种或全部三种的结晶合金。可任选地添加附加元素以改变性质,诸如磁致伸缩、电阻率、磁导率、饱和感应、矫顽力、剩磁和/或腐蚀。此类合金的示例包括NiFe、NiFeMo、FeSi、FeAlSi和FeCo。也可以使用非晶态合金。例如,可以使用包括钴和/或铁的非晶态合金以及诸如硅和硼的类金属。此类合金在本领域中是已知的。也可以使用纳米晶材料,诸如纳米晶合金。例如,可以使用包括铁、硅和/或硼的纳米晶合金,以及在退火时添加以控制纳米晶体的成核和生长的任选的其他元素。这些合金中的许多包括铁、硅、硼、铌和铜。可用的FeSiBNbCu合金包括可从瓦克华(Vacuumschmelze)公司以商品名VITROPERM获得和从日立金属有限公司(Hitachi Metals,Ltd)以商品名FINEMET获得的那些。也可以使用铁氧体。铁氧体包括铁的氧化物和至少一种其他金属。有用的铁氧体的示例包括软立方铁氧体材料,诸如MnZn-铁氧体或NiZn-铁氧体。此类材料可从许多供应商诸如Ferroxcube获得。
在一些实施方案中,导磁和/或软磁层包括金属,诸如例如合金。在一些实施方案中,合金是铁合金。在一些实施方案中,合金包含铁,以及硅、铝,硼、铌、铜、钴、镍或钼中的至少一种。在一些实施方案中,合金包含铁,以及硅、硼、铌或铜中的至少一种。在一些实施方案中,合金包含铁、硅和硼,并且在一些实施方案中,合金还包含铌和铜。在一些实施方案中,合金包含铁,以及硅和铝中的至少一种。在一些实施方案中,合金包含铁、铝和硅。在一些实施方案中,合金包含镍和铁。在一些实施方案中,合金包含铁、钴和镍。在一些实施方案中,合金包含镍、铁和钼。在一些实施方案中,合金包含铁和硅。在一些实施方案中,合金包含镍、铁和钼。在一些实施方案中,合金是结晶合金。在一些实施方案中,结晶合金包含至少两种选自铁、钴和镍的不同金属。在一些实施方案中,合金是纳米晶合金。在一些实施方案中,纳米晶合金包含铁、硅、硼、铌和铜。在一些实施方案中,合金是非晶态合金。在一些实施方案中,非晶态合金包含钴或铁中的至少一种,以及硅或硼中的至少一种。在一些实施方案中,导磁和/或软磁层包含铁氧体,诸如锰-锌铁氧体或镍-锌铁氧体。
在一些实施方案中,铁合金的连续导电层用作导磁和/或软磁层。在一些实施方案中,导磁层或软磁层包含分散在粘结剂(例如,热固性粘合剂、环氧树脂或包括环氧树脂的混合物中的至少一种)中的颗粒(例如,导磁填料)。导磁填料可以是或包括上述磁性材料中任一种材料的颗粒。在一些实施方案中,颗粒是金属颗粒,其可以是或包括例如铁-硅-硼-铌-铜合金,或者可以是或包括例如铁-铝-硅合金(例如,铁硅铝合金)。在一些实施方案中,颗粒是铁氧体颗粒,诸如锰-锌铁氧体颗粒或镍-锌铁氧体颗粒。用于颗粒或用于连续导磁和/或软磁层的其他合适材料包括坡莫合金、钼坡莫合金和超级合金。也可以使用不同颗粒的组合。在一些实施方案中,颗粒包括金属颗粒,其包括铁-硅-硼-铌-铜合金或铁-铝-硅合金中的至少一种。颗粒可具有任何合适的形状和大小。在一些实施方案中,颗粒是薄片。与薄片的最大横向尺寸相比,薄片可具有较小的厚度(例如,小至少4倍、或至少8倍),并且例如可具有不规则的边缘形状。
有用的导电磁绝缘材料包括基本上非磁性的金属,诸如例如非铁金属和奥氏体不锈钢。非铁金属是金属,其可以是元素金属或金属合金,其不含有可观量的铁(例如,不含铁,或仅含少量(例如痕量)的铁,其实质上不影响金属的磁性)。有用的非铁金属包括例如铝、铜、锌、铅、银及其合金。在一些实施方案中,用于天线或线圈的导电磁绝缘层是或包括金属,该金属可以是或包括例如铜或铜合金。
在本说明书的一些方面,描述了有效制造一个或多个线圈或天线的方法。在一些实施方案中,制造线圈或天线的方法包括缠绕膜的步骤,该膜具有在杆周围的至少一个导电层以形成如本文别处进一步所述的组件。例如,膜可包括一个或多个金属层。使用多个较薄的金属层允许将膜围绕杆缠绕以形成与杆基本上同心的环或圈,这与具有相同总厚度的单个金属层相比更容易实施(例如,以沿长度提供基本相同的低频电阻)。在一些情况下,有利地使用多个较薄的层来提供增加的表面积,这减少了由于在较高频率下趋肤深度的减小而导致的线圈的有效电阻的累积。在一些实施方案中,制造线圈或天线的方法包括用一根或多根金刚石线穿过组件切片以形成包括线圈或天线的组件的节段。该切片或其他方法可以在线圈或天线的一例或两侧上产生规则图案(例如,基本上平行的凹槽的规则图案)。此类规则图案在本文别处进一步描述。
基本上同心的物体(例如,线圈中的基本上同心的环)具有相同或接近的中心(例如,居中于最大横向尺寸(例如,最外侧环的直径)的20%以内,或10%以内,或5%以内))。例如,基本上同心的环可以具有基本上圆形、椭圆形或圆角矩形的形状。
多层膜可以包括通过粘合剂层彼此粘结的相邻层,并且线圈或天线的相邻环可以通过粘合剂层彼此粘结。有用的粘合剂可以是例如热固性粘合剂、环氧树脂、丙烯酸酯或聚氨酯中的一种或多种。
图1A至图1B是根据一些实施方案的线圈100的示意性顶视图和侧视图。线圈100可以是或可以用于天线中以传送信息或能量。线圈或天线100包括第一层10,第一层10具有宽度W,厚度T,并且沿第一层10的长度在第一层10的第一纵向端11和第二纵向端12之间纵向延伸。天线100还包括沿第一层10的长度粘结到第一层10的第二层20。缠绕第一层10和第二层20以形成基本上同心的多个环110。第二层的宽度W1和长度基本上与第一层的相应宽度W和长度共同延伸,以便沿第一层10的长度暴露第一层10的相反的纵向边缘表面13和14。在一些实施方案中,第一层10是导电磁绝缘层,并且第二层20是导磁层。第二层20沿第二层20的长度具有相反的纵向边缘表面21和26,并具有第一纵向端部27和第二纵向端部28。层的纵向边缘表面在层的纵向方向(例如,图3A中描绘的纵向方向123)上延伸,而层的纵向端部设置在层的在纵向方向上彼此相对的端部处。
如果第一层的第一长度或宽度与第二层的第一长度或宽度基本上共同延伸,则相应的长度或宽度基本上彼此重叠(例如,第一长度或宽度与第二长度或宽度的至少80%,或至少90%,或至少95%重叠;并且第一长度或宽度与第一长度或宽度的至少80%,或至少90%,或至少95%重叠)。
在一些实施方案中,天线或线圈100还包括沿第一层10的长度粘结到第一层10的至少一个第三层17。每个第三层17的宽度和长度基本上与第一层10的宽度和长度共同延伸。缠绕第一层10、第二层20和至少一个第三层17以形成基本上同心的多个环110。每个第三层17沿第二层20的长度具有相反的纵向边缘表面33和34,并具有第一纵向端部18和第二纵向端部19。
在一些实施方案中,线圈100包括粘结第一层10和至少一个第三层17的第一粘合剂层30,并且包括设置在相邻环110之间并且粘结相邻环110的第二粘合剂层42。在一些实施方案中,第二粘合剂层42比第一粘合剂层30更厚(例如,至少1.5或2倍)。线圈100还包括将第一层10粘结到第二层20的第三粘合剂层40。在一些实施方案中,第三粘合剂层40比第一粘合剂层30更厚(例如,至少1.5或2倍)。在一些实施方案中,在一个第三层117处包括至少一个导电磁性绝缘层。在一些实施方案中,至少一个第三层117包括至少一个导磁层。
在一些情况下,例如,第一层10和每个第三层17在组成、形状或功能上类似。在此类情况下,或者在其他情况下,第一层10与一个或多个第三层17一起可以被描述为多个第一层。应该理解,替代的命名法可以用于各种层。例如,层20可以被描述为第一层,并且层10与一个或多个第三层17一起可以被描述为多个第二层。
各层的厚度和宽度可以选择为任何合适的值。在一些实施方案中,当希望线圈或天线在较高频率下操作时选择较薄的第一层10和/或第三层17,并且当希望线圈或天线在较低频率下操作时选择较厚的第一层10和/或第三层17。在较高频率下,电流可能部分地限制在导体表面的表层,这趋于增加线圈的有效电阻。使用多个第一层10和/或第三层17将电流分布在更多表面上,这可以使减小的趋肤深度对线圈的有效电阻的影响减小。在一些实施方案中,第一层10和/或第三层17中的每个具有至少5微米、或至少10微米、或至少20微米、或至少40微米的厚度。在一些实施方案中,第一层10和/或第三层17中的每个具有不大于2000微米、或不大于1000微米、或不大于500微米、或不大于250微米的厚度。例如,在一些实施方案中,1000微米≥T≥10微米。层的宽度(例如,W或W1)可以小于、可比(例如,与层的厚度相差20%以内、或10%以内),或者大于层的厚度。在一些实施方案中,第一层10的宽度与厚度的比率为至少0.1、或至少1、或至少5(即,在一些实施方案中,W/T≥0.1,或W/T≥1,或W/T≥5)。例如,在一些实施方案中,1000≥W/T≥0.1。第二层20具有厚度T1。在一些实施方案中,第二层20的宽度与厚度的比率为至少0.1、或至少1、或至少5、或至少10(即,在一些实施方案中,W1/T1≥0.1、或W1/T1≥1、或W1/T1≥5、或W1/T1≥10)。例如,在一些实施方案中,1000≥W1/T1≥0.1。在一些实施方案中,第一层10的厚度T大于第二层20的厚度T1。在其他实施方案中,第一层10的厚度T小于第二层20的厚度T1。在一些实施方案中,第一层10的厚度T和第二层20的厚度T1大致相等。任何层的长度可以基本上长于层的宽度或厚度(例如,长度可以是宽度和厚度中的一个或两个的至少5倍或至少10倍)。
在一些实施方案中,天线或线圈100可被描述为包括缠绕以形成基本上同心的多个环110的多层膜202,其中多层膜202包括第一层20和设置在第一层20上并粘结到第一层20的多个第二层(10和17)。第一层10和至少一个第三层17可以设置在与第二层20相同的一例上,或者第一层10和至少一个第三层17中的一个或多个可以设置在与第二层20相同的一例上,并且第一层10和至少一个第三层17的其余层可以设置在第二层20的相对侧上。
在一些实施方案中,多层膜202包括第一层(例如,层20),以及设置在第一层上并粘结到第一层的多个交替的第二层(例如,层10和17)和第三层(例如,层30)。在一些实施方案中,第一层是导磁层,第二层是导电磁绝缘层,并且第三层是电绝缘和磁绝缘的。第一层可以具有在本文别处对导磁层描述的任何范围内的相对磁导率。第一层可以是导电的或电绝缘的。对于磁绝缘层,第二层和/或第三层可具有本文别处所述的任何范围内的相对磁导率。每个第三层可以是粘合剂(例如,热固性粘合剂和/或环氧树脂)。在一些实施方案中,第一层、第二层和第三层的宽度和长度基本上彼此共同延伸,使得第二层的纵向边缘表面(例如,边缘表面13和14)不被第三层或者第一层覆盖。
天线或线圈100包括相反的主表面76和77。主表面76和77中的一个或两个可包括规则图案(例如,基本上平行的凹槽的规则图案),如本文别处进一步所述。例如,在一些实施方案中,可以用以下方式中的任何一个或多个来描述规则图案。规则图案可以基本上沿相同的第一方向并跨基本上整个线圈延伸。规则图案可以沿第一方向延伸,与环的纵向方向形成角度θ,其中θ沿环的纵向方向变化。多层膜的分离部分的至少多个相邻环的边缘表面的规则图案可以基本上彼此对齐。规则图案可包括基本上平行的凹槽的图案,该凹槽跨多层膜的分离部分的至少多个相邻的环延伸。规则图案可以在线圈的第一区域中具有第一平均间距,并且在线圈的不同的第二区域中具有不同的第二平均间距。规则图案的傅立叶变换可以在线圈的第一区域中具有第一空间频率的峰值,并且在线圈的不同的第二区域中具有不同的第二空间频率的峰值。线圈可以在线圈的至少一个第一区域中包括沿第一方向的规则光学和形貌图案,以及沿正交第二方向的规则光学但非形貌图案。
图1C是多层膜202在垂直于环110的纵向方向的剖面中的示意性剖视图。多层膜202具有基本上矩形的剖面。例如,剖面可以是标称矩形,或者可以是矩形,除了具有与膜厚度相比较大的曲率半径的圆角(例如,至少5倍,或至少10倍,或至少20倍)和/或除了具有偏离平行不超过20度,或不超过10度,或不超过5度的相对侧之外。取决于各层的宽度和厚度,矩形可以更长或更短,或者在x方向上比在y方向上更长或更短。基本上矩形的剖面也包括基本上正方形的剖面,因为正方形可以被认为是矩形的特殊情况。在一些实施方案中,对于基本上同心的多个环110中的每个环,多层膜202在垂直于环的纵向方向的平面中具有基本上矩形的剖面。在一些实施方案中,多个同心环110中的每个环在垂直于环的纵向方向的平面中具有基本上矩形的剖面。
图1D是包括线圈100和杆37的组件101的示意性顶视图。如本文别处进一步描述的,组件101可以通过将多层膜围绕杆缠绕并切割(例如,用线锯切片)所得到的组件来制造,以提供由切割分开的组件的一部分的所需宽度。杆37可以是用于形成组件101的初始杆的切片段。
第一层10和任选的至少一个第三层17可以各自是导电磁性绝缘层、金属层、非铁金属层或基本上非磁性金属层中的一个或多个,并且可以具有本文别处所述的任何相应范围内的电导率和/或相对磁导率,并且可以由本文别处所述的对应材料(例如,铜或铜合金)制成。第二层20可以是导磁层或软磁层中的一个或多个,并且可以在本文别处所述的任何对应范围内具有相对磁导率和/或矫顽力,并且可以由本文别处所述的对应材料制成(例如,粘结剂中的铁-硅-硼-铌-铜合金的颗粒)。在一些实施方案中,每个环包括具有小于1.1的相对磁导率的至少一个金属层(例如,层10)和具有至少10的相对磁导率的至少一个层(例如,层20)。在一些实施方案中,每个环110包括至少一个基本上非磁性的金属层(例如,层10)和至少一个软磁层(例如,层20)。在一些实施方案中,每个环110包括至少一个导电磁绝缘层(例如,层10)和至少一个导磁层(例如,层20)。在一些实施方案中,每个环110包括至少一个第一层(例如,层10和/或17),其具有小于100μΩcm的电阻率和小于1.4的相对磁导率,以及至少一个第二层(例如,层20),其具有大于2的相对磁导率和小于1000A/m的矫顽力。在一些实施方案中,每个环包括至少一个第一层(例如,层10和/或17),其具有小于100μΩcm的电阻率和小于1.1的相对磁导率,以及至少一个第二层(例如,层20),其具有大于10的相对磁导率和小于100A/m的矫顽力。
在一些实施方案中,用于传送信息或能量的线圈或天线100包括导电磁绝缘第一层10,其包括相反的主表面15和16以及连接相反的主表面15和16的相反的边缘表面13和14;以及导磁第二层20,其设置在第一层10上并与第一层10粘结,并且在第一层10的长度和宽度上基本上共同延伸,以便不覆盖第一层的边缘表面13和14,其中第一层10和第二层20缠绕以形成基本上同心的多个环110。
在一些实施方案中,线圈100基本上是平面的。例如,线圈100可以主要设置在平行于图1A至图1D的x-y平面的平面中,参考图示的x-y-z坐标系,并且在垂直于线圈平面的平面中的线圈剖面的任何曲率半径与线圈的直径或最大横向尺寸相比更大(例如,至少5倍,或至少10倍,或至少20倍)。
在一些实施方案中,用于传送信息或能量的基本上平面的线圈100包括导电磁绝缘第一层10,以及导磁第二层20,其设置在第一层10上并与第一层10粘结并且在第一层的长度和宽度上基本上共同延伸,以便不覆盖第一层10的边缘表面13和14。
在天线或线圈100的一些实施方案中,第一层10和第二层20的对应边缘表面(13、21和14、22)基本上是共平面的(参见例如图4和图5A中所描绘的平面S1和S2)。在一些实施方案中,本文别处所述的方法可以确保第二层20在第一层的长度和宽度上基本上共同延伸,以便不覆盖第一层10的边缘表面13和14,并且在一些实施方案中可以形成第一层10和第二层20的基本上共平面的对应边缘表面。
线圈100缠绕成环,其中第二层20在第一层10外部。另选地,线圈可以缠绕成环,其中第一层10在第二层20外部。图2是在第二层20外部缠绕有第一层10的天线或线圈200的示意性顶视图。在例示的实施方案中,线圈200包括至少一个第三层17,其中第一层10设置在第二层20和至少一个第三层17之间。
图3A至图3B是天线或线圈300的示意性顶视图,其中第一层10的相反的纵向边缘表面中的至少一个包括规则图案120。图3C是根据一些实施方案的天线或线圈300的示意性底视图。例如,规则图案120可以是凹槽的规则图案。在一些实施方案中,纵向边缘表面13包括第一规则图案(例如,在顶视平面图中显示为规则图案120),并且纵向边缘表面14包括第二规则图案(例如,在底视平面图中显示为规则图案120b)。在其他实施方案中,规则图案仅存在于顶部和底视平面图中的一个或另一个中。线圈100和/或200可包括例如针对线圈300描述的一个或多个规则图案。
在一些实施方案中,基本上同心的多个环110中的每个环110a具有与相邻的环110b基本上垂直(例如,在到垂直20度,或10度,或5度内)的边缘表面111,并且包括规则图案120。在一些实施方案中,规则图案120沿第一方向122延伸,与环110的纵向方向123形成角度θ,其中θ沿环110的纵向方向123变化。在一些实施方案中,规则图案120跨边缘表面111基本上横向延伸(例如,在包括边缘表面111的线圈的主表面的平面的20度内,或10度内,或5度内,或3度内)(例如,平行于x-y平面))。在一些实施方案中,规则图案120基本上沿相同的第一方向122跨边缘表面111横向延伸。在一些实施方案中,至少多个相邻环110的边缘表面111的规则图案120基本上彼此对齐。在一些实施方案中,每个环包括与边缘表面111(第一边缘表面)相反的第二边缘表面111b(参见例如图3C),其中第二边缘表面111b包括第二边缘表面111b,第二规则图案120b也可沿第一方向122延伸,并且也可以基本上横向地跨第二边缘表面111b延伸。
第二规则图案120b可具有本文中其他地方针对规则图案120进一步描述的属性中的任一个。例如,第二规则图案120b可以是基本上平行的凹槽的规则图案,该凹槽跨基本上同心的多个环中的至少多个相邻的环延伸。
在一些实施方案中,基本上同心的环指的是例如多层膜的环。每个环110可以包括相邻层10和17的环,并且边缘表面111可以是组合的相邻层10和17的边缘表面。在一些实施方案中,基本上同心的环指的是例如多层膜中的各个层的环。例如,第一层10缠绕成基本上同心的环。在此类情况下,边缘表面111可以是例如第一层10的边缘表面(例如,边缘表面13)。
在一些实施方案中,每个环110包括至少一个层(例如,层20),其是软磁层和/或磁绝缘层,以及至少一个导电层(例如,层10和/或17),诸如金属层。在一些实施方案中,省略了任选的至少一个第三层17。在一些实施方案中,每个环包括多个导电层或金属层(例如,层10和17)。在一些实施方案中,每个环包括两个或更多个软磁和/或磁绝缘层。
在一些实施方案中,线圈300包括基本上同心的多个环110,其中每个环包括与至少一个软磁层20基本上同心的多个基本上同心的金属层(10和17),使得在平面图中(例如,在图3A或图3B的顶视平面图和/或图3C的底视平面图中),线圈300包括基本上平行的凹槽121的规则图案120,该凹槽121跨基本上同心的多个环110中的至少多个相邻环延伸。在一些实施方案中,在顶视图中,线圈包括规则图案120(第一规则图案),并且在底视平面图中,线圈包括规则图案120b(第二规则图案)。在一些实施方案中,第一规则图案和第二规则图案中的每个包括基本上平行的凹槽的图案。在一些实施方案中,第一规则图案和第二规则图案在基本上相同的第一方向122上延伸。
在一些实施方案中,每个环的至少一个软磁层设置在环的多个基本上同心的金属层和相邻环的多个基本上同心的金属层之间。在一些实施方案中,第一粘合剂层30设置在多个基本上同心的金属层中的相邻金属层之间并粘结到该相邻金属层,并且第二粘合剂层42设置在相邻环之间并粘结到其。在一些实施方案中,第二粘合剂层42比第一粘合剂层30更厚。
在一些实施方案中,每个环中的多个基本上同心的金属层彼此电连接。例如,每个环中的金属层可以在环的一端或两端焊接在一起,或者例如当线圈通过焊接连接到电缆时可以在环的一端或两端处彼此电连接。焊接15在图3B中示意性地示出。层10和J7的相对端也可以任选地焊接或熔焊,以在层之间提供电连接。
在一些实施方案中,天线或线圈300包括基本上同心的多个环110,其中每个环包括金属层(例如,层10)。每个环还可以包括至少一个软磁层和/或可以包括多个交替的金属层和第一粘合剂层,如本文别处进一步所述。在一些实施方案中,在平面图中(例如,图3A的顶视平面图),线圈300包括基本上沿相同的第一方向122延伸的规则图案120(例如,沿第一方向122延伸至距第一方向20度内,或10度内,或5度内),并跨基本上整个线圈300(例如,跨线圈的面积的至少80%,或至少90%,或至少95%)延伸。可以根据各个区域中的平均间距和/或根据各个区域中的规则图案的傅立叶变换来描述规则图案120。在一些实施方案中,规则图案在线圈的第一区域125中具有第一平均间距P1,并且在线圈的不同的第二区域130中具有不同的第二平均间距P2。在一些实施方案中,第一平均间距和第二平均间距之间的差异大于约10微米、或大于约15微米、或大于约20微米、或大于约30微米、或大于约40微米、或大于约50微米。例如,第一平均间距P1可以在约60微米至约100微米的范围内,并且第二平均间距P2可以在约120微米至约200微米的范围内。在一些实施方案中,第一平均间距和第二平均间距中的一个或两个在5微米、或10微米、或20微米、或40微米至2000微米、或1000微米、或500微米、或250微米的范围内。
在一些实施方案中,规则图案的傅立叶变换在线圈的第一区域125中具有第一空间频率的峰值(参见例如图14中所描绘的F1),并且在线圈的不同的第二区域130中具有不同的第二空间频率的峰值(参见例如图21中所描绘的F2)。傅立叶变换中的峰值可以对应于规则图案中的平均间距(例如,F1可以是大约1/P1并且F2可以是大约1/P2)。在一些实施方案中,第一空间频率和第二空间频率中的一个或两个在1/(2000微米),或1/(1000微米),或1/(500微米),或1/(250微米)至1/(5微米),或1/(10微米),或1/(20微米),或1/(40微米)的范围内。在一些实施方案中,第一空间频率和第二空间频率之间的差值大于约0.001倒数微米,或大于约0.002倒数微米,或大于约0.004倒数微米,或大于约0.01倒数微米,或大于约0.02倒数微米,或大于约0.05倒数微米,或大于约0.1倒数微米。
图3B中还示出了第三区域131和第四区域139。可以在这些区域中的每个区域中评估间距和傅立叶变换,如本文别处进一步描述的。
在一些实施方案中,本说明书的线圈或天线(例如,100、200或300)可被描述为包括缠绕以形成基本上同心的多个环(例如,环110)的多层膜。
图4是包括第一层10和第二层20的多层膜402的实施方案的示意性端视图。第一层10可以是导电磁绝缘层,并且第二层20可以是导磁层和/或软磁层。在一些实施方案中,第一层10和第二层20通过粘合剂40彼此粘结。在一些实施方案中,多层膜包括两个多层膜402,其中一个膜的粘合剂42粘结到另一个膜的第一层10上。在此类实施方案中,多层膜包括两个第一层10和两个第二层20。在一些实施方案中,天线或线圈包括缠绕成多个环的多层膜402。在一些实施方案中,粘合剂42将相邻的环彼此粘结。
在一些实施方案中,多层膜402包括导电磁绝缘第一层10,以及设置在第一层10上并与第一层10粘结的导磁第二层20,使得第一层10和第二层20的对应的边缘表面基本上共平面(例如,共平面至与共同平面的偏差小于多层膜的厚度的0.3倍,或小于0.2倍,或小于0.1倍,或小于0.05倍)。在例示的实施方案中,第一层10的边缘表面13和第二层20的边缘表面21是平面S1中的对应边缘表面,以及第一层10的边缘表面14和第二层20的边缘表面24是平面S2中的对应边缘表面。
在一些实施方案中,多层膜包括另外的第一层10和/或另外的第二层20。图5A是多层膜502的示意性端视图,多层膜502包括第一层20和多个交替的第二层10和第三层30。图5B是多层膜502的示意性侧视图。在一些实施方案中,多层膜502包括导磁第一层20;以及多个交替的第二层10和第三层30,它们设置在第一层20上并与第一层20粘结,其中第二层10是导电的和磁绝缘的,并且第三层30是电绝缘的和磁绝缘的。在一些实施方案中,第一层20、第二层10和第三层30的宽度(W1、W、W2)和长度(L1、L、L2)基本上彼此共同延伸,使得第二层10的纵向边缘表面(13、14)不被第三层30或第一层20覆盖。在一些实施方案中,第一层20的宽度与厚度的比率为至少0.1,或至少1,或至少5。
在一些实施方案中,线圈包括缠绕以形成基本上同心的多个环(例如,环110)的多层膜(例如,202或402或502)。在一些实施方案中,多层膜包括多个交替的导电层10和第一粘合剂层30,并且包括第二粘合剂层42,其包括多层膜的最外主表面44。第二粘合剂层42可任选地设置在与图4至图5B中所示的相反的最外主表面处。在一些实施方案中,如本文别处进一步所述,制造线圈的方法包括将多层膜围绕杆缠绕以形成组件,该组件包括杆和多层膜的与杆基本上同心的多个环,其中每个环通过第二粘合剂层42粘结到相邻环。
膜可以具有比第三尺寸大得多的两个尺寸。可以从膜切下膜条带,使得条带具有比其他两个尺寸大得多的一个尺寸。用于本说明书的线圈或天线的多层膜可以是膜条带或膜条带的一部分。
图6是包括线圈600和杆或杆节段637的组件601的顶视图。线圈600包括基本上同心的多个环110。图7A是对应于线圈600的线圈的一部分的激光强度图像,该线圈600使用配备有Z20透镜的Keyence VHX-5000数字显微镜以150x放大率获得。图7B是可以对应于线圈600的线圈的一部分的示意性顶视平面图。认为图7B的线圈具有与所示部分的大小相比较大的曲率,使得曲率未在图7B的示意图中示出。
在一些实施方案中,线圈包括基本上同心的多个环,其中每个环是多层膜的环(例如,图7B中描绘的环110包括多个层10和30)。在一些实施方案中,线圈包括基本上同心的多个环,其中每个环是第一层的环(例如,图7A或7B中描绘的环10a和10b是单层10的每个环)。在一些实施方案中,线圈600包括基本上同心的多个环110,其中每个环包括多个基本上同心的交替金属层10和第一粘合剂层30(例如,图7A或图7B中所描绘的环110a和110b中的每个包括交替的层10和30)。在一些实施方案中,每个金属层包括非铁金属,和/或是磁绝缘的,和/或基本上是非磁性的。
第二粘合剂层41设置在相邻环110之间并粘结到其。在一些实施方案中,第二粘合剂层41比第一粘合剂层30更厚。在一些实施方案中,第二粘合剂层41比第一粘合剂层厚至少两倍,厚至少四倍。在一些实施方案中,第二粘合剂层41包括分散在粘结剂中的导磁填料。
在一些实施方案中,第二粘合剂层41包括在复合部分20的相反的主表面上的相反的第一粘合剂部分40和第二粘合剂部分42。复合部分20包括颗粒43,其可以是导磁填料颗粒,分散在粘结剂(例如,环氧树脂)中。在一些实施方案中,粘合剂部分40和42以及复合部分20中的每个包括共同类型的粘合剂材料。例如,在一些实施方案中,粘合剂部分40和42以及复合部分20中的每个包括环氧树脂。在一些实施方案中,复合部分20包括分散在整个复合部分20中的导磁填料颗粒,以便例如提高复合部分20的相对磁导率。颗粒43可以是金属颗粒,其可以包括例如铁-硅-硼-铌-铜合金,并且可以具有任何合适的形状(例如,薄片、板、球、椭圆体、不规则形状的颗粒中的至少一种)。
在一些实施方案中,天线或线圈包括基本上同心的多个环110,其中每个环包括多个基本上同心的交替金属层10和第一粘合剂层30,并且其中第二粘合剂层41设置在相邻环之间并粘结到其。在一些实施方案中,第二粘合剂层比第一粘合剂层厚(例如,厚至少2倍或4倍)。在一些实施方案中,第一粘合剂部分40和第二粘合剂部分42中的每个比每个第一粘合剂层30更厚。在一些实施方案中,复合部分20比第一粘合剂部分40和第二粘合剂部分42中的每个更厚。在一些实施方案中,第一粘合剂部分40和第二粘合剂部分42具有基本上相同的厚度(例如,相差在20%以内,或在10%以内,或在5%以内)。
在一些实施方案中,天线或线圈包括缠绕以形成基本上同心的多个环的多层膜,其中多层膜包括导磁第一层20和多个交替的第二层10和第三层30。第一层20通过粘合剂层40粘结到多个交替的第二层10和第三层30。相邻环通过粘合剂层42粘结在一起。在一些实施方案中,粘合剂层42比每个层30更厚。在一些实施方案中,粘合剂层42比每个层30厚至少1.5倍,或至少2倍。
图8A至图8B分别是使用具有20x物镜的Keyence VK-X200共聚焦显微镜获得的顶视平面图(例如,在x-y平面中,参考图8中所描绘的x-y-z坐标系)中天线800的第一区域(例如,对应于图3B中所描绘的第一区域125)中的线圈或天线800的激光强度图像和形貌图。在一些实施方案中,天线800用于传送信息或能量,并且包括基本上同心的多个环110,其中每个环包括金属层10。在一些实施方案中,每个环110包括多个金属层10(例如,在例示的实施方案中为四个金属层10)。线圈或天线800由多层膜制成,该多层膜包括用10微米厚的环氧粘合剂层30粘结在一起的4个铜层,以及包括具有约60微米的厚度的复合层(例如,对应于图7B中所描绘的层20)的粘合剂层41(其用20微米厚的环氧粘合剂层(例如,对应于图7B中所描绘的层40)粘结到铜层),并且具有20微米厚的环氧粘合剂层(例如,对应于图7B中所描绘的层42),其用于将多层膜的相邻环粘结在一起。铜层的厚度为约105微米。复合层包括分散在环氧树脂中的磁性金属薄片(铁硅铝磁合金)。线圈或天线800通过围绕杆缠绕多层膜以形成基本上同心的多个环并使用金刚石线锯从所得到的组件将线圈或天线800切片而制成,如本文别处进一步所述。
图9是使用Keyence VK-X200共聚焦显微镜获得的第一区域的一部分的形貌图。图10是沿x方向的形貌(表面相对于参考平面的高度)的曲线图,并且图11是在第一区域中沿y方向的形貌(高度)的曲线图。使用Keyence VK-X200共聚焦显微镜从形貌图中提取图10至图11中的曲线图。在图8A至图9中可以看出,光学图案在x方向和y方向上都存在。在图10中可以看出,沿y方向基本上没有跨多个金属层的形貌图案。在图11中可以看出,沿y方向存在跨多个金属层的基本形貌图案。第一区域中的形貌图案在y方向上具有约89微米的平均间距P1(通过将平均间距近似为对应的傅里叶变换峰值频率的倒数来确定)。在一些实施方案中,在平面图中(例如,在x-y平面中)和在天线或线圈的至少一个第一区域125中,天线或线圈包括沿第一方向(y方向)的规则光学和形貌图案120与沿正交第二方向(x方向)的规则光学但非形貌图案。在一些实施方案中,在天线或线圈的顶视平面图和至少一个第一区域125中,天线或线圈包括沿第一方向(y方向)的第一规则光学和形貌图案120,以及沿正交第二方向(x方向)的第一规则光学但非形貌图案;并且在天线或线圈的底视平面图和至少一个第一区域125中,天线或线圈包括沿第一方向的第二规则光学和形貌图案120b(图3C中示意性地描绘),以及沿正交第二方向的第二规则光学但非形貌图案。
在一些实施方案中,规则光学和形貌图案120和/或120b包括沿第二方向延伸并沿第一方向间隔开的基本上平行的凹槽的规则图案。在一些实施方案中,基本上平行的凹槽的规则图案跨基本上整个天线或线圈延伸,并且基本上平行的凹槽的规则图案在天线或线圈的第一区域中具有第一平均间距,并且在天线或线圈的不同的第二区域中具有不同的第二平均间距。在一些实施方案中,基本上平行的凹槽的规则图案跨基本上整个天线延伸,并且基本上平行的凹槽的规则图案的傅立叶变换在天线的第一区域中具有第一空间频率的峰值,并且在天线的不同第二区域中具有不同的第二空间频率的峰值。
图12是第一区域中的表面形貌的二维傅立叶变换的幅度的曲线图。图13是沿x方向的傅立叶变换幅度的曲线图,并且图14是在第一区域中沿y方向的幅度傅里叶变换的曲线图。沿y方向的傅立叶变换在空间频率F1处具有峰值K1。峰值K1指示图11中所示的周期性图案。峰值K1基本上与任何相邻峰值间隔开。沿图13中所示的x方向的傅立叶变换在非零空间频率不具有峰值,该空间频率基本上与任何相邻峰值间隔开。这指示沿x方向缺乏形貌图案。
图15A至图15B分别是使用Keyence VK-X200共聚焦显微镜获得的顶视平面图中的线圈或天线800的第二区域(例如,对应于图3B中所描绘的第二区域130)中的线圈或天线800的激光强度图像和形貌图。图16是第二区域的一部分的形貌图。图17是沿x方向的高度的曲线图,并且图18是在第二区域中沿y方向的高度的曲线图。第二区域中的形貌图案在y方向上具有约152微米的平均间距P2。
图19是第二区域中表面形貌的傅立叶变换幅度的曲线图。图20是沿x方向的幅度傅立叶变换的曲线图,并且图21是在第二区域中沿y方向的幅度傅立叶变换的曲线图。沿y方向的傅立叶变换在空间频率F2具有峰值K2。峰值K2指示图18中所示的周期性图案。峰值K2基本上与具有类似幅度的任何相邻峰值间隔开。沿图20中所示的x方向的傅立叶变换不具有任何此类峰值;这指示沿x方向基本上没有形貌图案。
图22A至图22B分别是使用Keyence VK-X200共聚焦显微镜获得的顶视平面图中的线圈或天线800的第三区域(例如,对应于图3B中所描绘的第三区域131)中的线圈或天线800的激光强度图像和形貌图。图23是沿y方向的高度的曲线图。可以看到在y方向上具有约97.1微米的平均间距的周期性结构。图24是在第三区域中表面形貌的傅里叶变换幅度的曲线图。图25是沿x方向的傅里叶变换的幅度的曲线图,并且图26是在第三区域中沿y方向的傅立叶变换的幅度的曲线图。在图26中靠近零频率峰值的一对大峰值指示沿y方向的周期性结构。
图27A至图27B分别是使用Keyence VK-X200共聚焦显微镜获得的顶视平面图中的线圈或天线800的第四区域(例如,对应于图3B中所描绘的第三区域139)中的线圈或天线800的激光强度图像和形貌图。图28是沿y方向的高度的曲线图。可以看到在y方向上具有约139微米的平均间距的周期性结构。图29是第四区域中表面形貌的傅立叶变换幅度的大小的曲线图。图30是沿x方向的傅里叶变换的曲线图,并且图31是在第四区域中沿y方向的傅立叶变换的幅度的曲线图。在图31中靠近零频率峰值的一对大峰值指示沿y方向的周期性结构。
图32是具有圆角矩形形状的线圈3300的顶视平面图。示出了线圈的第一区域125和第二区域130。分析了具有图32所示几何形状并且是缠绕铜线基线圈的代表性示例的Worth Electronics的对比线圈3300,其具有部件号760308103202。
图33A至图33B分别是使用Keyence VK-X200共聚焦显微镜获得的顶视平面图中对比线圈3300的第一区域125中的线圈3300的激光强度图像和形貌图。图34是第一区域125的一部分的形貌图。图35A至图35B分别是在较小和较大x坐标长度标度处沿x方向的高度的曲线图,并且图36是在第一区域125中沿y方向的高度的曲线图。可以看到在x方向上具有约336微米的平均间距的周期性结构。图37是第一区域中表面形貌的傅立叶变换幅度的曲线图。图38是沿x方向的傅立叶变换的幅度的曲线图,并且图39是在第一区域125中沿y方向的傅立叶变换的幅度的曲线图。
图40A至图40B分别是使用Keyence VK-X200共聚焦显微镜获得的顶视平面图中线圈3300的第二区域130中的对比线圈3300的激光强度图像和形貌图。图41是第二区域130的一部分的形貌图。图42是沿x方向的高度的曲线图,并且图43A至图43B分别是在第二区域130中在较小和较大的y坐标长度标度下沿y方向的高度的曲线图。可以看到在y方向上具有约334微米的平均间距的周期性结构。图44是第二区域中表面形貌的傅立叶变换幅度的曲线图。图45是沿x方向的傅立叶变换的曲线图,并且图46是使用Keyence VK-X200共聚焦显微镜获得的第二区域130中沿y方向的傅立叶变换的曲线图。
图33A至图46示出了对比线圈3300的形貌图案在第一区域125中具有x方向上的周期性并且在第二区域130中具有y方向上的周期性。在每种情况下,形貌图案在第一区域和第二区域中在径向方向上具有周期性,并且在两个区域中不在相同方向上延伸。
图47是具有基本上圆形形状的线圈4700的顶视平面图。分析了具有图47所示形状并且是柔性印刷电路线圈的代表性示例的三星电子有限公司(韩国)(SamsungElectronics Co.Ltd.(South Korea))的对比线圈4700。
图48A至图48B分别是使用Keyence VK-X200共聚焦显微镜获得的顶视平面图中线圈4700的第一区域125中的对比线圈4700的激光强度图像和形貌图。图48C是第一区域125的一部分的形貌。图49A至图49B分别是在较小和较大x坐标长度标度处沿x方向的高度的曲线图,并且图50是在第一区域125中沿y方向的高度的曲线图。可以看到在x方向上具有约941微米的平均间距的周期性结构。图51是第一区域125中的表面形貌的傅立叶变换的幅度的曲线图。图52是沿x方向的傅立叶变换的幅度的曲线图,并且图53是在第一区域125中沿y方向的傅立叶变换的曲线图。
图54A至图54B分别是使用Keyence VK-X200共聚焦显微镜获得的顶视平面图中线圈3300的第二区域130中的对比线圈4700的激光强度图像和形貌图。图55是第二区域130的一部分的形貌图。图56是沿x方向的高度的曲线图,并且图57A至图57B是分别在第二区域130中在较小和较大的y坐标长度标度处沿y方向的高度的曲线图。可以看到在x方向上具有约929微米的平均间距的周期性结构。图58是第二区域130中的表面形貌的傅立叶变换的幅度的曲线图。图59是沿x方向的傅里叶变换的曲线图,并且图60是在第二区域130中沿y方向的傅里叶变换的曲线图。
图48A至图60示出了对比线圈4700的形貌图案在第一区域125中具有x方向上的周期性并且在第二区域130中具有y方向上的周期性。在每种情况下,形貌图案在第一区域和第二区域中在径向方向上具有周期性,并且在两个区域中不在相同方向上延伸。
在一些实施方案中,制造线圈或天线的方法包括提供杆,提供膜(例如,包括至少一个导电层的多层膜,或本文别处所述的多层膜中的任一种),将膜围绕杆缠绕以形成组件(例如,包括膜的与杆基本上同心的多个连续匝,或基本上同心的环),并且穿过组件基本上横向地切割以形成线圈或天线。例如,组件的一段可以从组件中切割,并且该段包括围绕杆的一段缠绕的线圈或天线,该段可以任选地被移除。切割步骤可以在线圈或天线的相对侧的一个或两个上(例如,通过用平行间隔开的金刚石线穿过组件切片)产生本文别处所述的规则图案中的任一个。
杆可以沿轴线延伸并且具有与轴线正交的剖面,该剖面具有任何合适的形状(例如,圆形、椭圆形或圆角矩形(例如,对应于线圈3300的内部区域的圆角矩形形状))。杆可以由任何合适的材料构成。合适的材料可包括刚性聚合物、交联聚合物和环氧树脂中的至少一种。例如,杆可以包括环氧树脂(例如,杆可以是环氧树脂杆)。
图61至图64示意性地示出了用于制造本说明书的线圈或天线的方法。
提供杆410和膜420,膜420可以是多层膜和/或具有至少一个导电层的膜。在一些实施方案中,杆410包括用于接收膜420的端部434的狭缝438。在一些实施方案中,膜420的端部434被放置在狭缝438中,如图61中示意性所示,并且膜420围绕杆410缠绕,如图62中示意性所示,用于多个匝以示意性地形成组件401,如图63所示。例如,通过转动杆410,膜420可以围绕杆410缠绕。可以在转动杆410的同时沿边缘436提供张力。例如,膜420可以对应于本文所述的多层膜中的任一个(例如,多层膜202或402或502)。在一些实施方案中,膜420包括多个交替的金属层10和第一粘合剂层30;并且例如,导磁第二层20设置在多个交替的金属层10和第一粘合剂层30上并粘结到其。膜420可以围绕杆410以任一取向缠绕。例如,在膜420包括更靠近膜420的一个最外主表面而不是另一个最外主表面的导磁或软磁层20的实施方案中,膜420可以与面向或远离杆410的层20一起缠绕。
在一些实施方案中,膜420是多层膜。在一些实施方案中,组件401包括杆410,以及围绕与杆410基本上同心的多个连续匝缠绕的多层膜420。在一些实施方案中,杆410的长度L3大于多层膜420的横向宽度W3。在一些实施方案中,杆410延伸超出多层膜420的至少一个侧边缘421。
在一些实施方案中,该方法还包括将组件401切割成具有线圈所需宽度的节段。图64示意性地示出了穿过组件基本上横向切割(例如,在具有法线的平面6496中,该法线与杆的轴线形成小于45度,或小于30度,或小于20度,或小于10度,或小于5度的角度)以形成组件的分离部分,该组件的分离部分包括线圈或天线,该线圈或天线包括多层膜420的分离部分的基本上同心的多个环。在一些实施方案中,分离部分具有基本上均匀的宽度(例如,宽度的变化小于平均宽度的20%,或小于J0%,或小于5%)。在一些实施方案中,组件的分离部分具有与膜420的层(例如,第一层10、第二层20和第三层30)的宽度基本上相等(例如,相差20%,或10%,或5%)的基本上均匀的宽度。
在一些实施方案中,制造线圈的方法包括提供杆410;提供多层膜420;将多层膜围绕杆缠绕以形成组件401,组件401包括杆和多层膜的与杆基本上同心的多个环;穿过组件基本上横向切割以形成组件的分离部分6400,其中组件的分离部分包括线圈,并且线圈是或包括多层膜的分离部分的基本上同心的多个环。在一些实施方案中,围绕杆410缠绕多层膜包括围绕杆的轴线旋转杆。在一些实施方案中,组件的分离部分具有相反的主表面并且在它们之间具有基本上均匀(例如,变化小于20%,或小于10%,或小于5%)的宽度(例如,图1B中所描绘的宽度W或W1)。在一些实施方案中,切割步骤包括使用金刚石线锯穿过组件基本上横向切割或切片。在一些实施方案中,穿过组件基本上横向切割包括使用多个间隔开的切割线以形成组件的多个分离部分,其中组件的每个分离部分包括多个线圈中的一线圈,并且每个线圈包括多个多层膜的分离部分的基本上同心的环。
在一些实施方案中,膜420是对应于本文别处所述的任何多层膜的多层膜。例如,在一些实施方案中,多层膜420包括导电第一层10和设置在第一层上的导磁第二层20。在一些实施方案中,第一层10是磁绝缘的。在一些实施方案中,多层膜还包括设置在第一层10上的至少一个导电第三层17。在一些实施方案中,至少一个第三层17是磁绝缘的。在一些实施方案中,第二层20的相对磁导率是第一层10的相对磁导率的至少10倍或至少100倍。
在一些实施方案中,多层膜420包括多个交替的导电层10和第一粘合剂层30,并且包括第二粘合剂层41,第二粘合剂层41包括多层膜的最外主表面44。在一些实施方案中,第二粘合剂层41比第一粘合剂层30更厚(例如,至少2或4倍)。在一些实施方案中,第二粘合剂层41包括复合部分20和设置在复合部分20的相反的主表面上的相反的第一粘合剂部分40和第二粘合剂部分42。在一些实施方案中,复合部分包括分散在粘合剂中的导磁填料43。
在一些实施方案中,膜420是或包括导电第一层10。在一些实施方案中,膜420是多层膜,其包括导电第一层10和设置在第一层上并粘结到第一层的第二层(例如,20或30或40或41或42)。
在一些实施方案中,在缠绕多层膜之前,多层膜包括将第二层粘结到第一层的未固化的或部分固化的第一粘合剂层(例如,30或40或41或42)。在一些实施方案中,在缠绕多层膜之前,多层膜包括未固化或部分固化的第二粘合剂层(例如,41或42),其包括多层膜的最外主表面44。在一些实施方案中,缠绕多层膜的步骤包括通过第二粘合剂层粘结多个环中的相邻环。在一些实施方案中,该方法包括完全固化第一粘合剂层和第二粘合剂层。例如,第一粘合剂层和第二粘合剂层可以是热固性粘合剂层(例如,热固性环氧树脂),其可以热固化。在一些实施方案中,完全固化步骤在缠绕步骤之后和切割步骤之前实施。在一些实施方案中,完全固化步骤在缠绕和切割步骤之后实施。
在一些实施方案中,切割或切片步骤产生多层膜的分离部分的每个环110的边缘表面111,其中边缘表面包括规则图案120。在一些实施方案中,切割步骤产生多层膜的分离部分的每个环的相反边缘表面,其中相反边缘表面中的每个包括规则图案(例如,分别为120和120b)。在一些实施方案中,制造线圈的方法包括提供组件401,该组件401包括杆410和围绕与杆410基本上同心的多个连续匝缠绕的膜420,其中膜包括导电第一层10;以及使用至少一根切割线穿过组件基本上横向切片以形成组件的分离部分,其中组件的分离部分包括线圈,线圈包括膜420的分离部分的基本上同心的多个环,并且切片步骤产生包括第一规则图案120的膜的分离部分的每个环110的第一边缘表面111。在一些实施方案中,第一规则图案120基本上沿相同的第一方向并跨基本上整个线圈延伸。在一些实施方案中,切片步骤产生包括相应的第一规则图案120和第二规则图案120b的膜的分离部分的每个环的相反的第一边缘表面111和第二边缘表面111b。在一些实施方案中,第一规则图案120和第二规则图案120b中的每个基本上沿相同的第一方向并跨基本上整个线圈延伸。
规则图案120和/或120b可以是本文别处对本说明书的线圈或天线所述的任何规则图案。例如:在一些实施方案中,规则图案基本上沿相同的第一方向并跨基本上整个线圈延伸。在一些实施方案中,规则图案沿第一方向延伸,与环的纵向方向形成角度θ,其中θ沿环的纵向方向变化。在一些实施方案中,多层膜的分离部分的至少多个相邻环的边缘表面的规则图案基本上彼此对齐。在一些实施方案中,规则图案包括基本上平行的凹槽的图案,该凹槽跨多层膜的分离部分的至少多个相邻的环延伸。在一些实施方案中,规则图案具有线圈的第一区域中的第一平均间距和线圈的不同第二区域中的不同第二平均间距。在一些实施方案中,规则图案的傅里叶变换在线圈的第一区域中具有第一空间频率的峰值,而在线圈的不同第二区域中具有不同第二空间频率的峰值。在一些实施方案中,在线圈的至少一个第一区域中,线圈包括沿第一方向的规则光学和形貌图案,以及沿正交第二方向的规则光学但非形貌图案。
在一些实施方案中,一种方法包括提供组件401的步骤。在一些实施方案中,提供组件401的步骤包括提供杆410,提供膜420,以及将膜420围绕杆410缠绕以形成组件401。该方法还可以包括在缠绕膜420之前将膜420的端部434插入到狭缝438中,和/或还可以包括加热该组件以固化任何未固化或部分固化的粘合剂层。
在一些实施方案中,线锯6494用于穿过组件401切割或切片。在一些实施方案中,线锯6494包括多个间隔开的切割线6495,以形成组件401的多个分离部分(6400a和6400b)。在一些实施方案中,每个分离部分包括多个线圈中的一线圈,并且每个线圈包括膜420(例如,多层膜)的分离部分的基本上同心的多个环。在一些实施方案中,组件的每个分离部分具有基本上均匀的宽度。在一些实施方案中,组件401的膜420包括导电第一层10。在一些实施方案中,组件的每个分离部分包括膜的对应分离部分的基本上同心的多个环。
在一些实施方案中,用于穿过组件切片的切割线是金刚石线。金刚石切割线可以包括浸渍有金刚石粉末的线,并且例如已经用于将陶瓷切片。图65是包括金刚石颗粒6597的金刚石线6595的示意图。合适的金刚石线锯可从例如晶体系统创新公司(马萨诸塞州萨勒姆)(Crystal Systems Innovations(Salem,MA))获得。
本说明书的线圈或天线可用于传送信息(例如,数字或模拟数据)或能量(例如,用于无线再充电)。图66是包括线圈或天线6100和第一电源6310以激励线圈或天线6100的收发器303的示意性侧视图。线圈或天线6100可以是本说明书中的任何线圈或任何天线。
如果本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中对“约”应用于表达特征大小、数量和物理性质的量的使用不清楚,则“约”将被理解为意指与指定量相差10%以内,但还包括精确的指定量。例如,如果本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中对其不清楚,则具有约1的值的量是指该量具有介于0.9和1.1之间的值,并且还包括精确地为1的值。
上述所有引用的参考文献、专利或专利申请以一致的方式全文据此以引用方式并入本文。在并入的参考文献部分与本申请之间存在不一致或矛盾的情况下,应以前述说明中的信息为准。
除非另外指明,否则针对附图中元件的描述应被理解为同样应用于其它附图中的对应元件。虽然本文已经例示并描述了具体实施方案,但本领域的普通技术人员将会知道,在不脱离本公开范围的情况下,可用多种另选的和/或等同形式的具体实施来代替所示出和所描述的具体实施方案。本申请旨在涵盖本文所讨论的具体实施方案的任何改型或变型。因此,本公开旨在仅受权利要求及其等同形式的限制。

Claims (16)

1.一种用于传送信息或能量的天线,所述天线包括:
导电磁绝缘第一层,其具有宽度W、厚度T,并沿所述第一层的长度L在所述第一层的第一纵向端和第二纵向端之间纵向延伸;和
沿所述第一层的长度粘结到所述第一层的导磁第二层,所述第一层和所述第二层缠绕以形成基本上同心的多个环,所述第二层的宽度和长度与所述第一层的相应的宽度和长度基本上共同延伸,以便沿所述第一层的长度暴露所述第一层的相反的纵向边缘表面。
2.根据权利要求1所述的天线,其中所述第一层的所述相反的纵向边缘表面中的至少一个包括跨边缘表面基本上横向延伸的规则图案,所述基本上同心的多个环中的至少多个相邻环的所述边缘表面的所述规则图案基本上彼此对齐。
3.根据权利要求2所述的天线,其中所述规则图案的傅里叶变换在所述基本上同心的多个环的第一区域中具有第一空间频率的峰值,并且在所述基本上同心的多个环的不同的第二区域中具有不同的第二空间频率的峰值。
4.一种线圈,所述线圈包括缠绕以形成基本上同心的多个环的多层膜,所述多层膜包括:
导磁第一层;和
设置在所述第一层上并粘结到所述第一层的交替的多个第二层和第三层,所述第二层是导电的和磁绝缘的,所述第三层是电绝缘的和磁绝缘的,所述第一层、所述第二层和所述第三层的宽度和长度基本上彼此共同延伸,使得第二层的纵向边缘表面不被第三层或所述第一层覆盖。
5.一种线圈,所述线圈包括基本上同心的多个环,每个环都包括基本上垂直于相邻环的边缘表面,并且包括沿第一方向延伸的规则图案,所述第一方向与所述环的纵向方向形成一角度,所述角度沿所述环的所述纵向方向变化。
6.一种线圈,所述线圈包括基本上同心的多个环,每个环都包括基本上垂直于相邻环的边缘表面,并且包括跨所述边缘表面基本上横向延伸的规则图案,至少多个相邻环的所述边缘表面的所述规则图案基本上彼此对齐。
7.一种线圈,所述线圈包括基本上同心的多个环,每个环都包括基本上同心的多个金属层,所述基本上同心的多个金属层与至少一个软磁层基本上同心,使得在平面图中,所述线圈包括基本上平行的凹槽的规则图案,所述凹槽跨所述基本上同心的多个环中的至少多个相邻环延伸。
8.一种线圈,所述线圈包括基本上同心的多个环,每个环都包括基本上同心的交替的多个金属层和第一粘合剂层,第二粘合剂层设置在相邻环之间并粘结所述相邻环,所述第二粘合剂层比所述第一粘合剂层厚。
9.一种线圈,所述线圈包括基本上同心的多个环,每个环都包括金属层,使得在平面图中,所述线圈包括基本上沿相同的第一方向并基本上跨整个线圈延伸的规则图案,所述规则图案在所述线圈的第一区域中具有第一平均间距,并且在所述线圈的不同的第二区域中具有不同的第二平均间距。
10.一种线圈,所述线圈包括基本上同心的多个环,每个环都包括金属层,使得在平面图中,所述线圈包括基本上沿相同的第一方向并基本上跨所述整个线圈延伸的规则图案,所述规则图案的傅里叶变换在所述线圈的第一区域中具有第一空间频率的峰值,并且在所述线圈的不同的第二区域中具有不同的第二空间频率的峰值。
11.一种用于传送信息或能量的天线,所述天线包括基本上同心的多个环,每个环都包括金属层,使得在平面图和在所述天线的至少一个第一区域中,所述天线包括沿第一方向的规则的光学且形貌图案、以及沿正交的第二方向的规则的光学但非形貌图案。
12.一种用于传送信息或能量的天线,所述天线包括:
导电磁绝缘第一层,所述导电磁绝缘第一层包括相反的主表面和连接所述相反的主表面的相反的边缘表面;和
导磁第二层,所述导磁第二层设置在所述第一层上并粘结到所述第一层,并且在所述第一层的长度和宽度上基本上共同延伸,以便不覆盖所述第一层的边缘表面,所述第一层和所述第二层缠绕以形成基本上同心的多个环。
13.一种用于传送信息或能量的基本上平面的线圈,所述线圈包括:
导电磁绝缘第一层;和
导磁第二层,所述导磁第二层设置在所述第一层上并粘结到所述第一层,并且在所述第一层的长度和宽度上基本上共同延伸,以便不覆盖所述第一层的边缘表面。
14.一种线圈,所述线圈包括缠绕以形成基本上同心的多个环的多层膜,所述多层膜包括:
导电磁绝缘第一层;和
导磁第二层,所述导磁第二层设置在所述第一层上并粘结到所述第一层,使得所述第一层和所述第二层的对应边缘表面是基本上共平面的。
15.一种组件,所述组件包括:
杆;和
围绕与所述杆基本上同心的多个连续匝缠绕的多层膜,所述多层膜包括:
交替的多个金属层和第一粘合剂层;和
导磁第二层,所述导磁第二层设置在所述交替的多个金属层和第一粘合剂层上并粘结到所述交替的多个金属层和第一粘合剂层。
16.一种制造线圈的方法,所述方法包括:
提供组件,所述组件包括杆和围绕与所述杆基本上同心的多个连续匝缠绕的膜,所述膜包括导电第一层;以及
使用至少一根切割线穿过所述组件进行基本上横向切片以形成组件的分离部分,所述组件的分离部分包括所述线圈,所述线圈包括所述膜的分离部分的基本上同心的多个环。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI813201B (zh) * 2021-04-23 2023-08-21 大志科技股份有限公司 電磁微型揚聲器、其線圈模組、揚聲器/線圈模組陣列及其製備方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020044203A1 (en) 2018-08-31 2020-03-05 3M Innovative Properties Company Coil and method of making same
CN115136411A (zh) 2020-02-28 2022-09-30 3M创新有限公司 用于传送信息或能量的天线
CN114171293B (zh) * 2020-09-10 2024-04-23 北京小米移动软件有限公司 线圈组件及终端
KR20220055762A (ko) * 2020-10-27 2022-05-04 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니 코일 및 이를 포함하는 전력 시스템
KR20230014444A (ko) * 2021-07-21 2023-01-30 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니 코일, 이를 포함하는 전력 시스템 및 코일 제조 방법

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1539150A (zh) * 2001-08-09 2004-10-20 �ʼҷ����ֵ��ӹɷ����޹�˾ 平面感应元件和平面变压器
CN104603798A (zh) * 2012-07-02 2015-05-06 英赛瑟库尔公司 用于制造非接触式微电路的方法
US20170032885A1 (en) * 2015-07-29 2017-02-02 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Coil component and method of manufacturing the same
CN106898473A (zh) * 2017-01-18 2017-06-27 佛山市南海科盈华电子有限公司 一种多层线圈
CN108321914A (zh) * 2017-11-20 2018-07-24 华为技术有限公司 一种线圈及无线充电接收装置、与发射装置与系统
CN108352861A (zh) * 2015-10-27 2018-07-31 科利耳有限公司 具有不同的几何形状的电感线圈
CN211045735U (zh) * 2018-08-31 2020-07-17 3M创新有限公司 天线、线圈和组件

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100459839B1 (ko) * 1995-08-22 2005-02-07 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 트랜스폰더용안테나및트랜스폰더
JP4196554B2 (ja) * 2001-09-28 2008-12-17 三菱マテリアル株式会社 タグ用アンテナコイル及びそれを用いたrfid用タグ
US7088304B2 (en) 2001-09-28 2006-08-08 Mitsubishi Materials Corporation Antenna coil, and RFID-use tag using it, transponder-use antenna
US7212173B2 (en) * 2003-06-30 2007-05-01 Schlumberger Technology Corporation Flex (or printed) circuit axial coils for a downhole logging tool
JP2006202266A (ja) 2004-12-20 2006-08-03 Toppan Forms Co Ltd 非接触型データ受送信体
US8072387B2 (en) * 2005-07-07 2011-12-06 Toda Kogyo Corporation Magnetic antenna and board mounted with the same
US20100013345A1 (en) * 2006-06-26 2010-01-21 Battelle Energy Alliance, Llc Bi-metal coil
JP4960710B2 (ja) * 2007-01-09 2012-06-27 ソニーモバイルコミュニケーションズ株式会社 無接点電力伝送コイル、携帯端末及び端末充電装置、平面コイルの磁性体層形成装置及び磁性体層形成方法
KR20130081620A (ko) * 2012-01-09 2013-07-17 주식회사 케이더파워 무선 충전 시스템용 수신기
KR101449123B1 (ko) 2012-09-13 2014-10-08 엘지이노텍 주식회사 코일, 무선 전력 장치 및 단말기
WO2013141653A1 (en) * 2012-03-23 2013-09-26 Lg Innotek Co., Ltd. Wireless power apparatus
KR101984790B1 (ko) * 2012-04-30 2019-05-31 엘지이노텍 주식회사 무선충전 라디에이터 기능을 갖는 자성 시트, 그 제조방법 및 이를 이용한 무선충전 디바이스
WO2014123052A1 (ja) * 2013-02-06 2014-08-14 株式会社村田製作所 コイル装置およびアンテナ装置
JP2014183193A (ja) * 2013-03-19 2014-09-29 Dexerials Corp アンテナ装置及び電子機器
KR20140130837A (ko) * 2013-05-02 2014-11-12 엘지이노텍 주식회사 무선전력 수신장치
CA2931471C (en) 2013-11-25 2020-11-10 A.K. Stamping Company, Inc. Wireless charging coil
CN105098365B (zh) * 2014-05-14 2018-08-10 3M创新有限公司 近场通信模块
TWI618325B (zh) * 2014-10-29 2018-03-11 台灣東電化股份有限公司 無線充電及近場通訊雙線圈印刷電路板結構
US20160277872A1 (en) * 2015-03-16 2016-09-22 Shao-Chieh Ting Downsized near field communication ring device
KR101622557B1 (ko) 2015-03-27 2016-05-20 주식회사 모비너스 박형 스파이럴 안테나
KR101548277B1 (ko) 2015-04-28 2015-08-28 주식회사 아모센스 무선 충전 및 nfc용 안테나 장치
US9960628B2 (en) * 2015-08-07 2018-05-01 Nucurrent, Inc. Single structure multi mode antenna having a single layer structure with coils on opposing sides for wireless power transmission using magnetic field coupling
KR101926594B1 (ko) 2015-08-20 2018-12-10 주식회사 아모텍 무선충전형 안테나유닛 및 이를 포함하는 무선전력 충전모듈
US11223234B2 (en) * 2017-02-13 2022-01-11 Nucurrent, Inc. Method of operating a wireless electrical energy transmission base
US20180342345A1 (en) * 2017-05-24 2018-11-29 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Coil module for wireless communications and method of manufacturing the same
KR101973439B1 (ko) * 2017-09-05 2019-04-29 삼성전기주식회사 코일 부품

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1539150A (zh) * 2001-08-09 2004-10-20 �ʼҷ����ֵ��ӹɷ����޹�˾ 平面感应元件和平面变压器
CN104603798A (zh) * 2012-07-02 2015-05-06 英赛瑟库尔公司 用于制造非接触式微电路的方法
US20170032885A1 (en) * 2015-07-29 2017-02-02 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Coil component and method of manufacturing the same
CN106409484A (zh) * 2015-07-29 2017-02-15 三星电机株式会社 线圈组件及制造该线圈组件的方法
CN108352861A (zh) * 2015-10-27 2018-07-31 科利耳有限公司 具有不同的几何形状的电感线圈
CN106898473A (zh) * 2017-01-18 2017-06-27 佛山市南海科盈华电子有限公司 一种多层线圈
CN108321914A (zh) * 2017-11-20 2018-07-24 华为技术有限公司 一种线圈及无线充电接收装置、与发射装置与系统
CN211045735U (zh) * 2018-08-31 2020-07-17 3M创新有限公司 天线、线圈和组件

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI813201B (zh) * 2021-04-23 2023-08-21 大志科技股份有限公司 電磁微型揚聲器、其線圈模組、揚聲器/線圈模組陣列及其製備方法

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Publication number Publication date
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