CN111712889A

CN111712889A - 积层电感器

Info

Publication number: CN111712889A
Application number: CN201880073428.5A
Authority: CN
Inventors: V·泰诺; J-M·沃; G·德普雷斯
Original assignee: Aw Brand Co ltd
Current assignee: Aw Brand Co ltd; Arjo Wiggins Fine Papers Ltd
Priority date: 2017-11-14
Filing date: 2018-11-13
Publication date: 2020-09-25
Also published as: US20200287286A1; FR3073662B1; WO2019096803A1; KR20200089689A; FR3073662A1; EP3711073A1; CA3081749A1

Abstract

本发明提供了电感器(1)，包括至少一个第一导电层(4a)和至少一个第二导电层(4b)，所述第一导电层(4a)包括导电材料的至少一个第一匝(5)，该第二导电层(4b)包括导电材料的至少一个第二匝(5)，至少一个导电桥(7)连接第一匝(5)和第二匝(5)，绝缘材料层(6a)至少部分地插入到第一匝(5)和第二匝(5)之间，第一匝(5)和第二匝(5)至少部分地在所述层(4a，4b，6a)的堆叠方向(Z)上叠加，其特征在于，在所述匝的叠加区域中，第一匝(5，4a)的截面宽度(I1)大于第二匝(5，4b)的截面宽度(I2)。

Description

积层电感器

技术领域

本发明涉及一种电感器，例如用于无线电识别应答器的天线，或者例如电力传输天线。

背景技术

无线电识别，最常指缩写RFID(射频识别，Radio Frequency Identification)，是一种根据目标应用远程识别(静止或运动的)物体或个体并与它们交换数据的方法。

RFID系统通常包括：

-读写器或扫描器，其为所谓的有源设备，其在要识别或要控制的对象的方向上发送携带信号的电磁波。反过来，读写器能够接收信息；

-标签(label)或应答器(也称为“标签(tag)”)，其被贴在或集成到要识别的对象中，并在接收到读写器发送的信号后以特定频率交互，将请求的信息发送回读写器；

-计算机，其用于存储和处理由读写器收集的信息，例如，读写器为智能手机。

RFID应答器包括芯片或微处理器，该芯片或微处理器可能设有存储器(例如EEPROM类型的存储器)并连接至所谓的绕线天线或由偶极子形成的天线，即包括几个匝(turn)。

读写器和标签可多种模式进行交互。这些模式之一为电感性或磁性的耦合。

RFID系统的应用之一为近场通信(NFC)。在此种情况下，读出单元和应答器必须放置得彼此间的距离非常短，通常几厘米。此种通信方法使用13.56MHz的通信频率，并旨在确保信息交换，因为此种数据交换方法以用户自愿让应答器接近读写器为前提。

现在需要使应答器或RFID标签小型化，尤其是将其附加到小物体上。但是，应答器的尺寸和形状会影响天线的尺寸，从而影响天线的谐振频率。

为了能减小应答器的尺寸而不改变天线的谐振频率，已知使用积层天线。

特别是从文献JP4826195或文献EP2779181中得知使用积层天线。此种天线包括叠加的层，每层包括几个匝，不同的层通过导电桥或通孔彼此连接，从而形成由几层匝组成的连续线圈。匝是叠加的，即，它们在层的堆叠方向上彼此相对放置。其中，应答器的谐振频率取决于天线的电感和电容以及芯片的电容。特别地，天线的电感和电容是天线所形成线圈的匝数和几何形状、所述匝的尺寸以及导电层的数量的函数。例如，通过计算来调节各种参数以将应答器调谐到所选谐振频率。

此外，当将积层天线的不同层叠加时，匝之间的对准是直接影响谐振频率的要素。换言之，如果不同层的匝未完全对准，即它们在层的堆叠方向上彼此相对放置，则所获得的谐振频率会相对于所需的谐振频率发生偏移，在使用过程中应答器的性能会降低或使其无法工作。因此，必须遵守天线的不同层的匝对准良好。

然而，由于所使用的制造工艺，各层的匝的位置存在公差。如上所述，此类位置误差(positioning error)，即使是小的位置误差，也会引起天线容量的显著变化，特别是进而导致其谐振频率的显著变化。

因此，需要精确控制此种积层天线的谐振频率，同时允许使用工业上常规使用的生产工艺(例如丝网印刷或柔性版印刷)来制造它。美国文献2006/0022770公开了一种电子部件的实现，该电子部件包括几个堆叠的元件，每个堆叠的元件由导电层和基板组成，这些元件例如通过烧结而结合在一起。在此种组装期间，元件相对于彼此定位，导电桥或通孔是通过钻孔并在这样制成的孔中添加导电金属材料，从而在元件的导电层之间形成导电桥而制成的。

此种方法复杂且实施成本高。此外，这样产生的电气部件具有高的刚性和厚度，每个元件由厚的基板和导电层组成。

此外，导电层通过化学蚀刻工艺来生产，需要使用污染性的产品。许多国家的法规严格管制甚至禁止此类工艺。

此外，由于在塑料基板上制成的电感器不可回收，此种电感器不能用于短期应用(例如一次性运输通行证)中。

本发明更普遍地应用于包括堆叠的匝的任何类型的电感器。例如，此种电感器可通过电磁感应用于无线电力传输。应用领域例如为电子设备中的电池充电或电路的非接触式供电。应用实例可为集成在产品包装中的发光二极管的非接触式电源。

发明内容

本发明旨在以简单、可靠和便宜的方式来弥补上述技术局限。

为此，提供了一种电感器，该电感器包括至少一个第一导电层和至少一个第二导电层，该第一导电层包括导电材料的至少一个第一匝，该第二导电层包括导电材料的至少一个第二匝；至少一个导电桥连接第一匝和第二匝；绝缘材料层至少部分地插入到第一匝和第二匝之间；第一匝和第二匝至少部分地在所述层的堆叠方向上叠加，其特征在于，在所述匝的叠加区域中，第一匝的截面宽度大于第二匝的截面宽度。

匝的截面可定义为匝与垂直于匝或相关层的平面的相交平面(intersectionplane)的相交区域，所述相交平面平行于层的堆叠方向。

对于匝的截面，在匝的相关区域中，所述截面沿轴的尺寸由宽度限定，所述轴垂直于层的堆叠方向且垂直于匝的延伸方向。此外，对于匝的截面，所述截面沿匝的轴的尺寸由厚度限定。

层的堆叠方向可与各匝的缠绕轴(通常也称为匝轴)相混淆。

重叠区域中第二匝的截面大于第一匝的截面的事实使得可一定程度地克服当堆叠层并叠加匝时匝相对于彼此的位置的公差。

如此，即使在第一匝相对于第二匝有轻微位置误差的情况下，也可保证所述匝的重叠表面保持受控。只要由于所用制造工艺的位置公差而导致的位置误差小于叠加匝的截面之间的宽度差，这一点仍然成立。

电感器的容量以及谐振频率取决于叠加表面。由于后者可通过本发明的电感器的结构来控制，因此可完美地控制谐振频率。

沿着所述匝的轴的第一匝相对于第二匝的间隔由所述匝之间的绝缘层的厚度来控制。此间隔也影响电感器的电容，从而影响谐振频率。

在此种情况下，印刷的优点还在于能够精细地控制绝缘体的厚度，这在绝缘体本身为基板时更加困难。

当然，本发明还涵盖电感器具有三层以上的匝的情况。在三个导电匝层的情况下，匝层至少部分地通过可印刷的绝缘层成对地分开。在此种情况下，在所述匝的叠加区域中：

-属于第一导电层的第一匝的截面宽度大于属于第二导电层的第二匝的截面宽度；并且

-第二匝的截面宽度大于属于第三导电层的第三匝的截面宽度。

两个连续层的两匝的相应截面之间的宽度差为50μm至500μm，优选为100μm至300μm。

此种宽度差必须足够大以补偿由于所使用的制造工艺而引起的公差或位置误差，而又不会太大而限制电感器的尺寸。

相同层的匝彼此隔开的间距可为50μm至1000μm，优选为200μm至600μm。

此种间距必须足够大，以避免匝之间短路的任何风险。此间距还必须足够小，以确保电感器在具有大量的匝的同时具有良好的紧凑性。因此，问题是在这些各种约束之间找到一个好的折衷方案。

各个导电层可由导电油墨制成。

导电油墨可选自以下油墨：

-碳基油墨，例如基于石墨或石墨烯、碳纳米管(CNT)的油墨；

-基于导电聚合物材料的油墨，例如基于聚苯胺、聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(通常称为PEDOT)、聚噻吩或聚吡咯的油墨；

-基于金属的油墨，例如基于金属微粒或金属纳米颗粒的油墨，例如基于银、铜、镍、铂、锡或金的油墨，特别是基于银的微粒或纳米颗粒形式的油墨。

术语“微粒”可用于指尺寸为0.1μm至100μm的颗粒。

术语“纳米颗粒”可用于指尺寸为1nm至100nm的颗粒。

可通过印刷工艺(例如丝网印刷、柔性版印刷、轮转凹版印刷、胶版印刷或喷墨印刷)来沉积导电油墨。

丝网印刷是一种平面印刷技术，其中将画布绷在网框上，然后用感光树脂部分遮挡。通过刮墨刀对油墨施加压力，无障碍区域中的油墨被迫使穿过画布的网孔。然后，穿透画布的油墨沉积在支撑板上。

丝网印刷(screen printing)是一种便宜、稳健且简单的技术。此技术可形成几百纳米至近100μm的层或沉积物。

柔性版印刷(flexography)是一种基于使用凸版印刷版(form)(称为板(plate))将油墨转移到基板上的印刷技术。此版由橡胶或光敏聚合物制成。所述版被上墨(即被一层油墨覆盖)，然后通过将印刷板压在基板上来将所述油墨转移到基板表面。

柔性版印刷允许在相对较低的压力下高速印刷许多基板。此外，由于印刷线的细度可达到约40μm，因而此技术提供良好的印刷分辨率。此外，沉积层的厚度可为0.8至8μm。

轮转凹版印刷(rotogravure)是一种基于通过镌版滚筒将油墨转移到基板上的印刷技术。滚筒由深度可调节以形成待印刷图案的小的区室组成。

轮转凹版印刷允许以每分钟几百米的极高速度印刷数米的宽度。此外，此印刷技术提供良好的分辨率(数十微米宽的非常细的线)且允许沉积厚度为0.5μm至12μm的层。

胶版印刷(offset)是一种使用虚拟平面印刷版(例如涂覆有薄感光膜的柔性铝板)的印刷技术。通过暴露于紫外线获得图案。然后化学去除未暴露于紫外线辐射的区域。然后将板连接至辊(roller)，在辊上，非印刷区域被称为润湿液的水溶液覆盖。由于这些区域具有高表面能，该溶液很容易沉积在非印刷区域，而不能沉积在具有较低表面能的疏水性印刷表面上。然后，墨辊(ink roller)会沉积多腊油墨，多腊油墨无法散布在先前润湿的区域，因此该油墨只沉积在印刷区域。然后，通过安装在辊上的可压缩弹性板(称为橡皮布)将油墨转移到基板上。

胶版印刷是一种精确的印刷技术，无论就分辨率(可达到15μm)还是就连续层之间的位置而言。此技术还提供高的印刷速度，例如每小时印刷数为6,000至15,000。

喷墨印刷(inkjet)是一种使用喷嘴形成并喷射体积非常小(量级为几皮升)的均匀液滴的印刷技术。

喷墨印刷是一种提供很大灵活性且允许以高分辨率印刷任何类型基板的印刷技术。实际上，此种技术可印刷宽度为10μm至50μm的线。

导电层之一可形成于基板上。

基板可由纸、合成纸(例如PPG Industries销售的商品名为Teslin的产品)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或聚酰亚胺(PI)制成。

纸基板的使用使得可容易地回收电感器，同时降低制造成本。此种基板还具有低厚度和高柔韧性，同时允许通过低污染的加成(additive)印刷工艺形成导电层，从而获得平坦、薄的电感器。

绝缘层可由紫外线介电油墨制成。

当受到紫外线辐射时，此种油墨能够交联。例如，此种油墨为丙烯酸类或聚氨酯类。

本发明还涉及一种无线电识别应答器，其特征在于，它包括形成天线的上述类型的电感器，以及连接至该天线的芯片或印刷电路。

应答器可调谐到13.56MHz(+/-5％)的谐振频率。此种频率对应于用于近场通信或NFC通信的频率。

例如，可使用在Z轴方向上导电的各向异性粘合剂，将芯片粘合到天线。

芯片可位于电感器上没有绝缘层的区域中，以减小应答器的总厚度并防止芯片形成大的突出区域。如果将应答器层压在两个载体片(例如两片纸)之间，则这特别有意义。上述特征防止芯片在层压操作期间被压碎，然后芯片被嵌入或部分地嵌入应答器的导电层和绝缘层的厚度中。

可通过在没有绝缘层的区域中将第二导电层直接沉积第一导电层上，在没有绝缘层的此区域中制成两个叠加层的匝之间的导电桥。以此种方式，可获得导电桥而无需额外步骤。

特别地，如现有技术(特别是美国文献2006/0022770)，各个导电层之间的连接无需通孔。这样消除了在如此制成的孔上进行额外的钻孔和电镀操作的需要。在在彼此之上印刷导电层的加成工艺(additive process)中，直接进行导电层之间的电连接，从而降低成本并提高生产率。在四色(青色、品红色、黄色、黑色)印刷机上，本发明的电感器的生产可以单个基板上的单次通过来进行。

导电层的厚度可为0.1μm至100μm，优选为1μm至30μm。

在柔性版印刷的情况下，导电层的厚度可为1μm至5μm。

在丝网印刷的情况下，导电层的厚度可为4μm至20μm。

厚的导电层可提供良好的性能，但会提升生产成本。因此，因此，问题是在这些各种约束之间找到一个好的折衷方案。

导电层的厚度可为10μm至60μm，优选为10μm至40μm。绝缘的厚度必须足够，以避免不同叠加层的匝之间的任何短路。但是，应限制绝缘层的厚度，以免降低电感器的容量。同样，问题是在这些各种约束之间找到一个好的折衷方案。

在柔性版印刷的情况下，绝缘层的厚度可为2μm至20μm。

在丝网印刷的情况下，导电层的厚度可为10μm至50μm。

电感器的表面积可为50mm²至10,000mm²，优选为100mm²至400mm²。

在电感器具有两个叠加的导电层的情况下，当通过柔性版印刷来印刷导电层时，电感器的厚度可小于20μm。

在电感器具有两个叠加的导电层的情况下，当通过丝网印刷来印刷导电层时，电感器的厚度可小于80μm。

在电感器具有四个叠加的导电层的情况下，当通过柔性版印刷来印刷导电层时，电感器的厚度可小于50μm。

在电感器具有四个叠加的导电层的情况下，当通过丝网印刷来印刷导电层时，电感器的厚度可小于120μm。

应注意，与通过组装层压元件制成的现有技术的电子部件(特别是如美国文献2006/0022770中所述)相比，此种电感器的厚度相对较小，这使得此种电感器能容易地集成到成品(例如包装)中。厚度小也赋予电感器高度柔韧性，这对于线圈生产特别重要。

绝缘层的介电常数为2至50。

芯片的内部容量可为10pF至100pF，例如17pF、23.5pF、50pF或97pF。在下文的描述中，将假设芯片的容量为50pF。

例如，应答器的品质因数为2至20，优选为4至16。

品质因数Q由关系式

定义，其中，f为谐振频率，L为天线电感，R为天线电阻。

品质因数也可定义为固有频率(增益为最大时的频率)与系统共振带宽的带宽的比率。换言之，品质因数越高，带宽越小或越窄，共振就越“多峰(peaky)”。品质因数不应太高，从而不会使与播放器通信所必需的副载波频率衰减超过3dB。但是，品质因数必须足够大以确保检测质量。例如，对于ISO14443标准，最佳品质因数将为4至9；而对于ISO15693标准，最佳品质因数将为9至16。

还应注意，谐振频率f由关系式

定义，其中，L为天线的电感，C为应答器的总容量。

几个参数会影响电阻R、电感L和电容C。

因此，电阻R与天线的匝数和天线的总面积成正比，并与匝的截面宽度、匝之间的间隔、每个导电层的厚度、导电油墨的导电性以及用于导电层的退火性能成反比。

这也是天线的电感L如何与天线的匝数和天线的表面成正比，以及如何与匝的截面宽度以及匝之间的间隔成反比。

这也是天线容量如何与天线的匝数和天线的表面以及每个导电层的厚度成正比，以及如何与匝的截面宽度以及匝之间的间隔成反比。

本发明还涉及一种组装上述类型的涡轮机的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

-形成至少一个第一导电层，该第一导电层包括导电材料的至少一个第一匝；

-在第一导电层的至少一部分上形成绝缘材料层；

-在绝缘材料层上和/或在第一层上形成至少一个第二导电层，该第二导电层包括导电材料的至少一个第二匝；第一匝和第二匝至少部分地在所述层的堆叠方向上叠加；设置匝的尺寸和位置，使得在所述匝的叠加区域中，第一匝的截面宽度大于第二匝的截面宽度，并且使得所述匝通过至少一个导电桥来连接。

形成导电层的步骤可通过用导电油墨印刷来进行。

该方法可包括至少一个对至少一个导电层进行退火的步骤。

可在印刷导电层的每个步骤之后进行退火步骤。所进行的退火的温度和类型可适合于基板。

印刷后，金属油墨需要进行热处理，以蒸发其配方中存在的有机化合物。特别地，此处理改善了各种导电层的导电性能。此步骤，称为烧结退火或聚结退火，可通过在烤箱或热风道中提高的油墨温度来实现。然而，柔性基板的温度耐受性较低，因此必须对退火温度进行限制。下表给出了不同类型基板的最大退火温度的指示值。

基板	T<sub>最大</sub>[℃]
		PET	120至150
PEN	160至190
		PC	140
RP	300
		纸	140至220

还可进行所谓的选择性退火，使导电层比基板加热更多。为此可使用几种技术。

第一种技术在于，当电流通过导电层的匝时进行称为电退火的退火，以选择性地引起它们的加热。持续时间的量级可为几秒钟。此种退火也称为快速电退火(RES)。

第二种技术为使用等离子体的等离子体退火，所述等离子体即通过施加高能量(激活作用)而产生的电离气体，所述高能量具有激发气体中存在的离子的作用。这涉及使用等离子体，该等离子体的温度低于所用基板的最高温度。

第三种技术由微波退火组成，其中使导电层经受微波以使其选择性地加热。

第四种技术为光子退火，其使用从紫外线至红外线的电磁辐射。金属颗粒的特征性光吸收允许在所选波长范围内选择性加热大多数金属油墨，从而不会影响基板或对基板的影响有限。光子退火可为激光退火、红外退火或脉冲氙灯(IPL)退火。

金属油墨的激光退火在于用机动化的激光束照射导电层。选择波长以对应于所用油墨的最大吸收。

红外退火基于使用光辐射发射接近黑体的灯，近红外(NIR)的发射峰为0.78μm至3μm，中红外(MIR)的发射峰为3μm至50μm。

脉冲光退火是一种氙气灯以脉冲方式被激发的光子退火技术。发射的光的范围为紫外至近红外(200nm至1000nm)。特征脉冲持续时间为几微秒至几毫秒。

可在天线形成之后通过称为“拾取和放置(pick and place)”的过程来沉积芯片，该过程包括拿取单个芯片(该芯片包括例如至少一个凸块)，并将其对准并沉积在天线上。天线上芯片的组装可用可交联的胶水完成。例如，可将几百克的压力施加至芯片上，从而突起被施加并与相应导电轨道接触。为使粘合剂交联，可施加例如150℃至200℃的温度。

此种方法使得可获得高生产率。应注意，由于形成天线的电感器的厚度小，可容易地实现此种方法。实际上，在天线较厚的情况下，实现芯片在天线上的定位更复杂。

参照附图，阅读下文的描述(作为非限制性实例给出)后，将更好地理解本发明，并且本发明的其他细节、特征和优点将显而易见。

附图说明

-图1为显示了本发明的第一实施方式的天线的分解透视图，该天线旨在配备无线电识别应答器，该天线具有两个导电层；

-图2为图1的天线的导电层的一部分的俯视图；

-图3为具有图1的天线的应答器的一部分的截面图；

-图4为表示配备有图1的天线的应答器的特性曲线的图，其表示了阻抗随频率的变化；

-图5为显示了本发明的第二实施方式的天线的分解透视图，该天线旨在配备无线电识别应答器，该天线具有四个导电层；

-图6为具有图5的天线的应答器的一部分的截面图。

具体实施方式

图1和图2显示了本发明的第一实施方式的天线1，天线1旨在配备具有无线电识别的应答器2，应答器2显示于图3。天线1包括基板3(图3)，印刷有导电油墨的第一导电层4a沉积在基板3上。第一层4a通常为平面，所述平面由两个正交的X轴和Y轴限定。第一导电层4a具有大体矩形的匝5，此处为四个匝5。因此，每个匝5包括沿X轴延伸的笔直部分5a和沿Y轴延伸的笔直部分5b。每个匝5还可具有相对于X轴和Y轴倾斜的笔直区域5c。

介电材料或绝缘材料层6a压印在大部分的第一导电层4a上。第一导电层4a的一些区域未被介电材料6a覆盖。通过用导电油墨印刷来涂覆第二导电层4b。第二导电层4b具有大体上矩形的匝5，此处为五个匝5。如上所述，每个匝5因此包括沿X轴延伸的笔直部分5a和沿Y轴延伸的笔直部分5b。每个匝5还可具有相对于X轴和Y轴倾斜的笔直区域5c。

第二导电层4b的匝5叠加在第一导电层4a的匝5上。层4a、4b的堆叠轴由Z限定。X轴、Y轴和Z轴正交。换言之，第一导电层4a的匝5与第二导电层4b的匝5沿Z轴相对放置。

第二导电层4b的至少一个匝5位于没有绝缘材料的区域中，使得在该区域中，第二导电层4b的匝5与相应的第一导电层4a的匝5接触，从而形成导电桥7。因此，匝5的两个层形成连续的线圈，其中匝5的总数对应于第一导电层4a的匝5与第二导电层4b的匝5的总和。优选地，导电层4a、4b仅串联连接而不并联连接。线圈是开放的，因为它具有两个自由端8，这两个自由端8电连接至应答器2的芯片9或集成电路9。芯片9可位于没有介电材料层6a且没有第二导电层4b的匝5的区域中，从而至少部分地被容纳或被嵌入到绝缘层6a和第二导电层4b的空腔中。

例如，芯片9通过导电粘合剂10胶粘且电连接至线圈的相应端8。

在此实例中，第一导电层4a的匝5的截面宽度I1(也称为线宽度)的量级为500μm，匝5之间的间距i1(也称为线间隔)的量级为300μm。第二导电层4b的匝5的截面宽度I2的量级为300μm，匝5之间的间距i2的量级为500μm。应注意，I1+i1＝I2+i2，以沿层4a、4b、6a堆叠的Z轴遵循不同导电层4a、4b的匝5的叠加。

因此，第一导电层4a的匝5比第二导电层4b的匝5宽，此处的宽度差的量级为200μm。这确保了第二导电层4b的匝5与第一导电层4a的匝5对准，且与所需标称位置的位置公差为+/-100μm。此种公差可通过印刷行业中使用的大多数常规印刷工艺(例如丝网印刷、柔性版印刷、轮转凹版印刷、胶版印刷或喷墨印刷)来实现。

第一导电层4a和第二导电层4b的匝5的厚度e为1至40，优选为2至20。

介电层6a的厚度为5μm至50μm，优选为10μm至30μm。

应答器的宽度l为约10mm，长度L为约20mm，即面积为约200mm²。

图4为表示配备有图1和图2的应答器的特性曲线的图，其表示阻抗Z随频率f的变化。可以看出，因为谐振频率f0的量级为13.56MHz，即使第二导电层4b的轨道5相对于第一导电层4a的轨道5有轻微偏移，应答器也能得到完美调谐。在此种情况下，沿X轴和Y轴的偏移量的量级均可为+/-100μm，而不会影响谐振频率f0。

对于仅具有一个导电层的应答器，其宽度l的量级为10mm，长度L的量级为20mm，以及线宽I1为300μm，匝之间的间距i1为300μm，匝数为7，从50pF芯片转移后所获得的谐振频率f0的量级为26MHz，即远高于所需的频率即13.56MHz。

相比之下，为了在装载50pF NFC芯片后获得13.56MHz的谐振频率以及相同性能，在天线包括单层的匝且匝的截面宽度和匝之间的间距相同的情况下，应答器的宽度l的量级应为15mm，长度L的量级应为30mm，即面积的量级应为450mm²。

还应注意，在截面宽度相同的导电层偏移的情况下，与所需的13.56MHz谐振频率相比，实际谐振频率也有所增加。

图5中显示了本发明的第二实施方式的天线1，该天线1旨在配备具有无线电识别的应答器，应答器2显示于图6。天线1包括基板3，印刷有导电油墨的第一导电层4a沉积在基板3上。第一层4a通常为平面，所述平面由两个正交的X轴和Y轴限定。第一导电层4a具有大体矩形的匝5，此处为四个匝5。因此，每个匝5包括沿X轴延伸的笔直部分5a和沿Y轴延伸的笔直部分5b。每个匝5还可具有相对于X轴和Y轴倾斜的笔直区域5c。

第一介电材料层或第一绝缘材料层6a压印在大部分的第一导电层4a上。第一导电层4a的一些区域未被介电材料6a覆盖。通过用导电油墨印刷来涂覆第二导电层4b。第二导电层4b具有大体上矩形的匝5，此处为四个匝5。如上所述，每个匝5因此包括沿X轴延伸的笔直部分5a和沿Y轴延伸的笔直部分5b。每个匝5还可具有相对于X轴和Y轴倾斜的笔直区域5c。

第二导电层4b的至少一个匝5位于没有绝缘材料6a的区域中，使得在该区域中，第二导电层4b的匝5与相应的第一导电层4a的匝5接触，从而形成导电桥7。

第二介电材料层或第二绝缘材料层6b压印在大部分的第二导电层4b上。第二导电层4b的一些区域未被介电材料6b覆盖。通过用导电油墨印刷来涂覆第三导电层4c。第三导电层4c具有大体上矩形的匝5，此处为四个匝5。如前所述，每个匝5因此包括沿X轴延伸的笔直部分5a和沿Y轴延伸的笔直部分5b。每个匝5还可具有相对于X轴和Y轴倾斜的笔直区域5c。

如上所述，第三导电层4c的至少一个匝5位于没有绝缘材料6b的区域中，使得在该区域中，第三导电层4c的匝5与相应的第二导电层4b的匝5接触，从而形成导电桥7。

第三介电材料层或第三绝缘材料层6c压印在大部分的第三导电层4c上。第三导电层4c的一些区域未被介电材料6c覆盖。通过用导电油墨印刷来涂覆第四导电层4d。第四导电层4d具有大致矩形的匝5，此处为四个匝5。如上所述，每个匝5因此包括沿X轴延伸的笔直部分5a和沿Y轴延伸的笔直部分5b。每个匝5还可具有相对于X轴和Y轴倾斜的笔直区域5c。

如上所述，第四导电层4d的至少一个匝5位于没有绝缘材料6c的区域中，使得在该区域中，第四导电层4c的匝5与相应的第三导电层4d的匝5接触，从而形成导电桥7。导电桥还连接第一导电层4a和第四导电层4d。

不同导电层4a、4b、4c、4d的匝5叠加。层4a、4b、4c、4d、6a、6b、6c的堆叠轴由Z限定。X轴、Y轴和Z轴正交。换言之，不同导电层4a、4b、4c、4d的匝5至少部分地沿Z轴彼此相对放置。

导电层的堆叠仅位于基板的一侧，这避免了在两侧之间形成通孔的需要，允许堆叠所需的任意数量的层或允许更薄的绝缘层。

因此，四个层4a、4b、4c、4d的匝5形成了连续的线圈，其具有的匝5的总数对应于第一导电层4a的匝5、第二导电层4b的匝5、第三导电层4c的匝5和第四导电层4d的匝5的总和。线圈是开放的，因为它具有两个自由端8，这两个自由端8电连接至应答器2的芯片或集成电路9。例如，芯片9通过导电粘合剂10胶粘且电连接至线圈的相应端8。

在此实例中，第一导电层4a的匝5的截面宽度I1的量级为900μm，匝5之间的间距i1的量级为300μm。第二导电层4b的匝5的截面宽度I2的量级为700μm，匝5之间的间距i2的量级为500μm。第三导电层4c的匝5的截面宽度I3的量级为500μm，匝5之间的间距i3的量级为700μm。第四导电层4d的匝5的截面宽度I4的量级300μm，匝5之间的间距i3的量级为900μm。应注意，I1+i1＝I2+i2＝I3+i3＝I4+i4，以沿层堆叠的Z轴遵循不同导电层4a、4b、4c、4d的匝5的叠加。

因此，第一导电层4a的匝5比第二导电层4b的匝5宽。因此，第二导电层4b的匝5比第三导电层4c的匝5宽。最后，第三导电层4c的匝5比第四导电层4d的匝5宽。两个相邻的导电层之间的匝5的截面宽度之差的量级为200μm。如前所述，尽管各个导电层4a、4b、4c、4d之间的位置公差为+/-100μm，但这确保了各个导电层4a、4b、4c、4d的匝5彼此对准。

第一导电层4a、第二导电层4b、第三导电层4c和第四导电层4d的匝5的厚度e为1至40，优选为2至20。

介电材料层6a、6b、6c的厚度e’为5μm至50μm，优选为10μm至30μm。

应答器的宽度l为约8mm，长度L为约16mm，即面积为约128mm²。

当然，每个导电层的匝的形状可与上文所示不同。例如，匝的形状可为圆形或任意多边形。

Claims

1.一种电感器(1)，包括至少一个第一导电层(4a)和至少一个第二导电层(4b)，所述第一导电层(4a)包括导电材料的至少一个第一匝(5)，所述第二导电层(4b)包括导电材料的至少一个第二匝(5)，至少一个导电桥(7)连接第一匝(5)和第二匝(5)，绝缘材料层(6a)至少部分地插入到第一匝(5)和第二匝(5)之间，第一匝(5)和第二匝(5)至少部分地在所述层(4a，4b，6a)的堆叠方向(Z)上叠加，其特征在于，在所述匝的叠加区域中，第一匝(5，4a)的截面宽度(I1)大于第二匝(5，4b)的截面宽度(I2)，导电层(4a，4b)之一在基板(3)上形成，所述基板(3)由纸、合成纸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺制成。

2.根据权利要求1所述的电感器(1)，其特征在于，两个连续层(4a，4b)的两个匝(5)的对应截面之间的宽度差为50μm至500μm，优选为100μm至300μm。

3.根据权利要求1或2所述的电感器(1)，其特征在于，各个导电层(4a，4b)由导电油墨制成。

4.根据权利要求3所述的电感器(1)，其特征在于，所述导电油墨选自以下油墨：

-碳基油墨，例如基于石墨或石墨烯、碳纳米管(CNT)的油墨；

5.根据权利要求3或4所述的电感器(1)，其特征在于，所述导电油墨通过丝网印刷、柔性版印刷、轮转凹版印刷、胶版印刷或喷墨印刷的印刷工艺来沉积。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电感器(1)，其特征在于，所述绝缘层(6a)由UV介电油墨制成。

7.无线电识别应答器(2)，其特征在于，所述应答器包括形成天线(1)的权利要求1至6中任一项所述的电感器(1)，以及连接至天线(1)的芯片或印刷电路(9)。

8.制造权利要求1至6中任一项所述的电感器(1)的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-形成至少一个第一导电层(4a)，所述第一导电层包括导电材料的至少一个第一匝(5)；

-在第一导电层(4a)的至少一部分上形成绝缘材料层(6a)；

-在绝缘材料层(6a)上和/或在第一层(4a)上形成至少一个第二导电层(4b)，所述第二导电层(4b)包括导电材料的至少一个第二匝(5)；第一匝(5)和第二匝(5)至少部分地在所述层的堆叠方向(Z)上叠加；设置所述匝(5)的尺寸和位置，使得在所述匝(5)的叠加区域中，第一匝(5，4a)的截面宽度(I1)大于第二匝(5，4b)的截面宽度(I2)，并且使得所述匝(5)通过至少一个导电桥(7)来连接。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，形成所述导电层(4a，4b)的步骤通过用导电油墨印刷来进行。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法包括至少一个对至少一个导电层(4a，4b)进行退火的步骤。