KR102513932B1 - 자성 재료들에 대한 적층 가공 시스템들 및 방법들 - Google Patents

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Abstract

소형 자성 구조들 및/또는 디바이스들을 형성하도록 구성된 자성 재료 적층 가공 시스템(MMAMS)을 제공하기 위한 시스템들 및 방법들에 대한 기술들이 개시된다. MMAMS는 제어기 그리고 소형 자성 구조들 및/또는 디바이스들을 형성하기 위해 고분해능 패턴으로 자성 재료 매트릭스를 디스펜싱하도록 구성된 하나 또는 그보다 많은 디스펜서들을 포함한다. MMAMS는 자성 재료 매트릭스로 형성될 자성 구조를 포함하는 자성 디바이스 설계를 수신하며, 여기서 자성 재료 매트릭스는 MMAMS에 사용되도록 구성된다. MMAMS는 자성 재료 매트릭스를 수신하고, 자성 재료 매트릭스를 디스펜싱하여 자성 구조를 형성한다.

Description

자성 재료들에 대한 적층 가공 시스템들 및 방법들{ADDITIVE MANUFACTURING SYSTEMS AND METHODS FOR MAGNETIC MATERIALS}
본 발명은 일반적으로 적층 가공(additive manufacturing)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 자성 재료들을 이용한 적층 가공을 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
모터들, 변압기들, 센서들 및/또는 다른 전자 디바이스들과 같은 다양한 전기 디바이스들을 형성하기 위해 자성 재료들이 사용된다. 현대의 디바이스들은 더 작거나 더 얇은 디바이스들을 형성하기 위해, 또는 모바일 애플리케이션들의 맥락에서는 중량을 감소시키고, 전력을 감소시키고, 그리고/또는 아니면 더 작은 풋프린트 내에 더 많은 기능을 추가하기 위해 대게 소형화된다. 상대적으로 작은 자성 디바이스들을 형성하기 위한 기존의 방법들은 일반적으로 포토레지스트 복합 재료들, 기계 연마/배치 또는 전기 도금을 이용한 리소그래피 패터닝 또는 엠보싱을 포함한다.
종래의 전기 주조는 리소그래피 패터닝된 표면들에 금속 자성 재료들을 도금하는 데 사용될 수 있으며, 전기 주조의 분해능은 수십 나노미터만큼 낮을 수 있지만, 이 기술은 실질적으로 비-전도성 세라믹 영구 자석들 또는 페라이트 재료들에는 사용될 수 없다. 종래의 리소그래피 및 엠보싱 프로세스들이 또한 통상적으로 이용 가능하지만, 이러한 프로세스들은 약 40-60um까지의 최소 분해능으로 한정되며, 리소그래피 프로세싱의 대표적인 2.5차원 형상들을 생성하기 위해서는 비교적 복잡한 다층 성장 프로세스들을 필요로 한다. 따라서 비교적 비싸지 않고 시간이 덜 걸리며 덜 복잡한 소형 자성 디바이스들을 제공하기 위한 개선된 방법에 대한 필요성이 있다.
소형 자성 구조들 및/또는 디바이스들을 형성하도록 구성되는 자성 재료 적층 가공 시스템을 제공하기 위한 시스템들 및 방법들에 대한 기술들이 개시된다. 자성 재료 적층 가공 시스템(MMAMS: magnetic materials additive manufacturing system)은 제어기 그리고 소형 자성 구조들 및/또는 디바이스들을 형성하기 위해 고분해능 패턴으로 자성 재료 매트릭스를 디스펜싱하도록 구성된 하나 또는 그보다 많은 디스펜서들을 포함할 수 있다. MMAMS는 다른 AMS들 및/또는 다른 제작 시스템들 및/또는 서브시스템들과 통합되어, 종래의 방법들에 비해 상대적으로 신속하고 저렴하게 자성 구조들 및/또는 디바이스들을 통합하는 복합 및 소형 전자 디바이스들을 형성할 수도 있다.
일 실시예에서, 방법은 자성 재료 매트릭스로 형성될 자성 구조를 포함하는 자성 디바이스 설계를 수신하는 단계 ― 자성 재료 매트릭스는 자성 재료 적층 가공 시스템(MMAMS)에 사용되도록 구성됨 ―; MMAMS에 의해 자성 재료 매트릭스를 수신하는 단계; 및 자성 구조를 형성하기 위해 MMAMS를 사용하여 자성 재료 매트릭스를 디스펜싱하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 시스템은 신호 소스와 신호 싱크 사이에 연결된 송신선을 포함할 수 있으며, 여기서 송신선은 적어도 하나의 유전체에 의해 외부 도체로부터 분리된 중심 도체를 포함하고; 적어도 하나의 유전체는 MMAMS에 의해 디스펜싱되는 페라이트 매트릭스를 포함하며; 중심 도체와 외부 도체 중 적어도 하나는 MMAMS에 의해 디스펜싱되며 페라이트 매트릭스에 폴링 필드(poling field)를 제공하여, 신호 소스와 신호 싱크 사이에 전자파가 전파되는 동안 전자파의 전자기 전파 특성을 변경하도록 구성되는 강자성 매트릭스를 포함한다.
추가 실시예에서, 방법은 송신선에 의해 신호 소스의 신호를 수신하는 단계; 신호 소스와 신호 싱크 사이에 신호를 전파하는 단계; 및 송신선에 의해 신호 싱크에 신호를 제공하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 송신선은 적어도 하나의 유전체에 의해 외부 도체로부터 분리된 중심 도체를 포함하고; 적어도 하나의 유전체는 자성 재료 적층 가공 시스템(MMAMS)에 의해 디스펜싱되는 페라이트 매트릭스를 포함하며; 송신선은 MMAMS에 의해 디스펜싱되며 페라이트 매트릭스에 폴링 필드를 제공하여, 신호 소스와 신호 싱크 사이에 전자파가 전파되는 동안 신호의 전자기 전파 특성을 변경하도록 구성되는 강자성 매트릭스를 포함한다.
추가로, 본 개시는 다음 조항들에 따른 예들을 포함한다:
조항 1. 방법(600)은: 자성 재료 매트릭스(328, 338, 438, 438B-E)로 형성될 자성 구조(300K, 400A-F, 534)를 포함하는 자성 디바이스 설계를 수신하는 단계(602) ― 자성 재료 매트릭스는 자성 재료 적층 가공 시스템 "MMAMS"(110)에 사용되도록 구성됨 ―; MMAMS에 의해 자성 재료 매트릭스를 수신하는 단계(604); 및 자성 구조를 형성하도록 MMAMS를 사용하여 자성 재료 매트릭스를 디스펜싱하는 단계(606)를 포함한다.
조항 2. 조항 1의 방법에서, MMAMS는 적어도 부분적으로는 용융 필라멘트 제작 적층 가공 시스템에 의해 구현되고, 자성 재료 매트릭스는 자성 매트릭스 필라멘트를 포함하며, 자성 재료 매트릭스를 디스펜싱하는 단계는 자성 구조를 형성하도록 작동 필라멘트 압출 노즐을 사용하여 하나 또는 그보다 많은 패터닝된 층들에 자성 매트릭스 필라멘트를 디스펜싱하는 단계를 포함한다.
조항 3. 조항 1의 방법에서, MMAMS는 적어도 부분적으로는 스테레오리소그래픽 적층 가공 시스템에 의해 구현되고, 자성 재료 매트릭스는 액체 자성 매트릭스를 포함하며, 자성 재료 매트릭스를 디스펜싱하는 단계는 자성 구조를 형성하도록 작동 필라멘트 디스펜서 노즐을 사용하여 하나 또는 그보다 많은 패터닝된 층들에 자성 매트릭스 액체를 디스펜싱하는 단계를 포함한다.
조항 4. 조항 1의 방법에서, 자성 재료 매트릭스는 페라이트 매트릭스(328)를 포함하고, 자성 구조는 강자성체(338, 438, 438B-E)로부터 폴링 필드를 수신하도록 구성된 페라이트 매트릭스를 포함한다.
조항 5. 조항 1의 방법에서, 자성 재료 매트릭스는 강자성 매트릭스(338, 438, 438B-E)를 포함하고, 자성 구조는 자성체(328)에 폴링 필드를 제공하도록 구성된 강자성 매트릭스를 포함한다.
조항 6. 조항 1의 방법에서, 자성 재료 매트릭스는 페라이트 매트릭스(328)를 포함하고, 자성 구조는 송신선(300K, 400A-F)을 포함하며, 송신선은 적어도 하나의 유전체(328, 348)에 의해 외부 도체(346, 446)로부터 분리된 중심 도체(340, 440, 440B)를 포함하고, 적어도 하나의 유전체는 MMAMS에 의해 디스펜싱되는 페라이트 매트릭스를 포함하며, 중심 도체와 외부 도체 중 적어도 하나는 페라이트 매트릭스에 폴링 필드를 제공하여, 송신선을 통해 전자파가 전파되는 동안 전자파의 전자기 전파 특성을 변경하도록 구성되는 강자성 매트릭스(338, 438, 438B-C)를 포함한다.
조항 7. 조항 6의 방법에서, 폴링 필드는 전자파와 연관된 위상 시프트 및 지연 중 적어도 하나를 변경하도록 선택되는, 전자파의 전파 방향에 대한 배향(orientation) 및 세기 중 적어도 하나를 포함한다.
조항 8. 조항 6의 방법에서, 강자성 매트릭스는 중심 도체 내에 배치되고, 강자성 매트릭스를 둘러싸는 중심 도체의 비자성 부분의 두께는 전자파에 대응하는 표피 깊이의 대략 2 내지 3배를 초과하거나 그와 같다.
조항 9. 조항 6의 방법에서, 강자성 매트릭스는 중심 도체 내에 배치되고, 중심 도체는 비자성 전도성 중합체(340, 440, 440B) 및 금속 표면 층(330, 350)을 포함하며, 페라이트 매트릭스는 금속 표면 층에 의해 강자성 매트릭스에서 분리된다.
조항 10. 조항 6의 방법에서, 강자성 매트릭스는 외부 도체의 제 1 부분 내에 배치된 제 1 강자성 매트릭스(438B)를 포함하고, 외부 도체는 중심 도체에 대향하는 외부 도체의 제 2 부분 내에 배치된 제 2 강자성 매트릭스(438C)를 포함하며, 페라이트 매트릭스는 적어도 외부 도체의 제 1 부분과 제 2 부분 사이에 배치되고, 제 1 강자성 매트릭스 및 제 2 강자성 매트릭스는 폴링 필드를 제공하도록 구성된다.
조항 11. 조항 1의 방법은, 페라이트 또는 강자성 분말을 액상 중합체 수지와 혼합하여 벌크 액체 자성 매트릭스를 형성하고; 벌크 액체 자성 매트릭스를 자성 재료 매트릭스로서 MMAMS에 제공함으로써, 자성 재료 매트릭스를 준비하는 단계를 더 포함한다.
조항 12. 조항 1의 방법은, 페라이트 또는 강자성 분말을 액상 중합체 수지와 혼합하여 벌크 액체 자성 매트릭스를 형성하고; 벌크 액체 자성 매트릭스를 경화 또는 응결하여 벌크 고체 자성 매트릭스를 형성하며; 벌크 고체 자성 매트릭스로부터 자성 매트릭스 필라멘트를 압출하고; 자성 매트릭스 필라멘트를 자성 재료 매트릭스로서 MMAMS에 제공함으로써, 자성 재료 매트릭스를 준비하는 단계를 더 포함한다.
조항 13. 시스템(530)은, 신호 소스(532)와 신호 싱크(536) 사이에 연결된 송신선(534)을 포함하며, 여기서 송신선은 적어도 하나의 유전체(328, 348)에 의해 외부 도체(346, 446)로부터 분리된 중심 도체(340, 440, 440B)를 포함하고, 적어도 하나의 유전체는 자성 재료 적층 가공 시스템 "MMAMS"(110)에 의해 디스펜싱되는 페라이트 매트릭스(328)를 포함하며, 중심 도체와 외부 도체 중 적어도 하나는 MMAMS에 의해 디스펜싱되며 페라이트 매트릭스에 폴링 필드를 제공하여, 신호 소스와 신호 싱크 사이에 전자파가 전파되는 동안 전자파의 전자기 전파 특성을 변경하도록 구성되는 강자성 매트릭스(338, 438, 438B-C)를 포함한다.
조항 14. 조항 13의 시스템에서, 폴링 필드는 전자파와 연관된 위상 시프트 및 지연 중 적어도 하나를 변경하도록 선택되는, 전자파의 전파 방향에 대한 배향 및 세기 중 적어도 하나를 포함한다.
조항 15. 조항 13의 시스템에서, 강자성 매트릭스는 중심 도체 내에 배치되고, 강자성 매트릭스를 둘러싸는 중심 도체의 비자성 부분의 두께는 전자파에 대응하는 표피 깊이의 대략 2 내지 3배를 초과하거나 그와 같다.
조항 16. 조항 13의 시스템에서, 강자성 매트릭스는 중심 도체 내에 배치되고, 중심 도체는 비자성 전도성 중합체(340, 440, 440B) 및 금속 표면 층(330, 350)을 포함하며, 페라이트 매트릭스는 금속 표면 층에 의해 강자성 매트릭스에서 분리된다.
조항 17. 조항 13의 시스템에서, 강자성 매트릭스는 외부 도체의 제 1 부분 내에 배치된 제 1 강자성 매트릭스(438B)를 포함하고, 외부 도체는 중심 도체에 대향하는 외부 도체의 제 2 부분 내에 배치된 제 2 강자성 매트릭스(438C)를 포함하며, 페라이트 매트릭스는 적어도 외부 도체의 제 1 부분과 제 2 부분 사이에 배치되고, 제 1 강자성 매트릭스 및 제 2 강자성 매트릭스는 폴링 필드를 제공하도록 구성된다.
조항 18. 조항 13의 시스템에서, 송신선은 직사각형 동축 송신선을 포함하고, 적어도 하나의 유전체는 중심 도체 4개의 단면 측들 중 3개의 단면 측들 상에 배치된 에어 갭을 포함한다.
조항 19. 방법(700)은, 송신선(534)에 의해 신호 소스(532)의 신호를 수신하는 단계(702); 신호 소스와 신호 싱크(536) 사이에 신호를 전파하는 단계(704); 및 송신선에 의해 신호 싱크에 신호를 제공하는 단계(706)를 포함하며, 여기서 송신선은 적어도 하나의 유전체(328, 348)에 의해 외부 도체(346, 446)로부터 분리된 중심 도체(340, 440, 440B)를 포함하고, 적어도 하나의 유전체는 자성 재료 적층 가공 시스템 "MMAMS"(110)에 의해 디스펜싱되는 페라이트 매트릭스(328)를 포함하며, 송신선은 MMAMS에 의해 디스펜싱되며 페라이트 매트릭스에 폴링 필드를 제공하여, 신호 소스와 신호 싱크 사이에 전자파가 전파되는 동안 신호의 전자기 전파 특성을 변경하도록 구성되는 강자성 매트릭스(338, 438, 438B-E)를 포함한다.
조항 20. 조항 19의 방법에서, 폴링 필드는 신호와 연관된 위상 시프트 및 지연 중 적어도 하나를 변경하도록 선택되는, 신호의 전파 방향에 대한 배향 및 세기 중 적어도 하나를 포함한다.
조항 21. 조항 19의 방법에서, 강자성 매트릭스는 중심 도체 내에 배치되고, 중심 도체는 비자성 전도성 중합체(340, 440, 440B) 및 금속 표면 층(330, 350)을 포함하며, 페라이트 매트릭스는 금속 표면 층에 의해 강자성 매트릭스에서 분리된다.
조항 22. 조항 19의 방법에서, 강자성 매트릭스는 외부 도체의 제 1 부분 내에 배치된 제 1 강자성 매트릭스(438B)를 포함하고, 외부 도체는 중심 도체에 대향하는 외부 도체의 제 2 부분 내에 배치된 제 2 강자성 매트릭스(438C)를 포함하며, 페라이트 매트릭스는 적어도 외부 도체의 제 1 부분과 제 2 부분 사이에 배치되고, 제 1 강자성 매트릭스 및 제 2 강자성 매트릭스는 폴링 필드를 제공하도록 구성된다.
조항 23. 조항 19의 방법에서, 강자성 매트릭스는 외부 도체 밖에 그리고 페라이트 매트릭스 위와 아래 중 적어도 하나에 배치된다.
조항 24. 조항 19의 방법에서, 송신선은 직사각형 동축 송신선을 포함하고, 적어도 하나의 유전체는 중심 도체 4개의 단면 측들 중 3개의 단면 측들 상에 배치된 에어 갭을 포함한다.
본 발명의 범위는 참조에 의해 본 섹션에 포함되는 청구항들에 의해 정의된다. 하나 또는 그보다 많은 실시예들의 다음의 상세한 설명을 고려하여 본 발명의 실시예들의 보다 완전한 이해뿐만 아니라 이들의 추가 이점들의 실현도 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 제공될 것이다. 우선 간단하게 설명될 첨부 도면들이 참조될 것이다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 자성 재료 적층 가공 시스템의 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 자성 재료 적층 가공 시스템을 포함하는 제작 시스템의 블록도를 나타낸다.
도 3a - 도 3k는 본 개시의 실시예에 따른 자성 디바이스 및/또는 구조의 다양한 제작 단계들을 나타낸다.
도 4a - 도 4f는 본 개시의 실시예에 따라 형성된 다양한 자성 디바이스들 및/또는 구조들을 나타낸다.
도 5a는 본 개시의 실시예에 따른 자성 디바이스 및/또는 구조에 대한 다양한 형상들의 도면들을 나타낸다.
도 5b는 본 개시의 실시예에 따라 전자 디바이스로 구현되는 자성 디바이스 및/또는 구조를 나타낸다.
도 6은 본 개시의 실시예에 따라 자성 재료 적층 가공 시스템을 사용하여 자성 디바이스 및/또는 구조를 형성하기 위한 다양한 동작들의 흐름도를 나타낸다.
도 7은 본 개시의 실시예에 따라 자성 디바이스 및/또는 구조를 사용하기 위한 다양한 동작들의 흐름도를 나타낸다.
본 개시의 실시예들 및 이들의 이점들은 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해된다. 도면들 중 하나 또는 그보다 많은 도면에 예시된 동일한 디바이스들을 식별하기 위해 동일한 참조 부호들이 사용된다고 인식되어야 한다.
본 개시의 하나 또는 그보다 많은 실시예들에 따르면, 소형 자성 구조들 및/또는 디바이스들을 형성하기 위한 방법은 소형 자성 구조들 및/또는 디바이스들을 형성하기 위해 적층 가공 프로세스를 사용하여 고분해능 패턴으로 자성 재료 매트릭스를 디스펜싱하는 단계를 포함한다. 다양한 실시예들에서, 자성 재료 적층 가공 시스템(MMAMS)은 제어기 그리고 패터닝된 자성 구조 및/또는 디바이스를 빌드 서포트 상에 형성하도록 구성된 하나 또는 그보다 많은 디스펜서들(예를 들어, 압출기 노즐들, 액체 디스펜서들, 와이어 디스펜서들 및/또는 다른 자성 재료 디스펜서들)을 포함할 수 있다. MMAMS는 다른 AMS들 및/또는 다른 제작 시스템들 및/또는 서브시스템들과 통합되어, 종래의 방법들에 비해 상대적으로 신속하고 저렴하게 자성 구조들 및/또는 디바이스들을 통합하는 복합 및 소형 전자 디바이스들을 형성할 수도 있다.
다양한 실시예들에서, 설명되는 기술은 약 10um의 설계 분해능들을 갖는 복잡한 3차원 형상들에 자성 재료들을 직접 포함시킨다. 자성 재료는 몇 분 안에 원하는 1, 2 또는 3차원 패턴들로 (전자 제어를 사용하여) 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에서는, 고점성 중합체를 디스펜싱하고 중합체가 인쇄될 때 열, 빛 그리고/또는 다른 촉매를 사용하여 제자리에 경화시키며, 자유 공간에서 미리 응결된 자성 복합 필라멘트(예를 들면, 중합체와 혼합된 NdFeB)를 부가적으로 형성하고, 기계적 서포트를 위해 자성 재료와 함께 비자성 재료를 부가적으로 형성하며, 그리고/또는 다른 적층 가공 기술들을 사용함으로써 3차원 형상들이 패터닝될 수 있다. 자성 재료가 경화 또는 건조된 후 비자성 재료가 유지되거나 용해 제거될 수 있다. 결과는 중합체 구조 내부에 배치된 고정밀 자기장 패턴이다. 전체 디바이스 내의 중합체의 다양한 부분들은 자성 재료를 포함할 수도 있고 또는 자성 재료를 포함하지 않을 수도 있다. 일반적으로, 자성 재료는 전체 디바이스의 전체 체적의 단지 작은 부분이 될 뿐이지만, 결합된(incorporated) 자성 재료에 의해 발생된 필드는 전기 기계, 무선 주파수, 테라헤르츠 또는 광 디바이스를 구동하는데 필요한 체적 공간에 정확하게 집중될 수 있다. 액체 디스펜서가 사용되는 경우들에는, 제한적 가열이 적용되어, 재료가 패터닝 전에 등방성으로 자화되게 할 수도 있다. 이것은 그렇지 않으면 리소그래피 패터닝 또는 엠보싱을 사용해서는 가능하지 않을 수도 있는 매우 복잡한 자성 형상들을 생성할 수 있다는 것을 의미한다. 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 완성된 컴포넌트들은 종래의 넓은 면적의 자화 도구 또는 자기장 발생기를 사용하여 자화될 수 있다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 자성 재료 적층 가공 시스템(MMAMS)(110)의 블록도(100)를 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, MMAMS(110)는 제어기(112), 공급기(115)로부터 자성 재료 매트릭스(117)를 수신하도록 구성된 디스펜서(114) 및 빌드 서포트(116)를 포함한다. 다양한 실시예들에서, 제어기(112)는 MMAMS(110)에 대응하는 적층 가공 프로세스를 이용하여 자성 재료 매트릭스(117)로부터 하나 또는 그보다 많은 자성 구조들을 형성하기 위한 시스템(110)의 다양한 엘리먼트들을 제어하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, MMAMS(110)가 용융 필라멘트 제작 적층 가공 시스템(FFFAMS: fused filament fabrication additive manufacturing system)으로서 구현되는 실시예들에서, 제어기(112)는 (예를 들면, 컴퓨터 및/또는 메모리 디바이스와 같은 외부 로직 디바이스에 의해 제공되는 전자 데이터 파일의 형태로) 자성 디바이스에 대한 설계를 수신하도록 그리고 (예를 들면, 자성 입자 함침 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS: acrylonitrile butadiene styrene), 폴리카보네이트(PC: polycarbonate), 폴리젖산(PLA: polylactic acid), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE: high density polyethylene), PC/ABS, 폴리페닐술폰(PPSU: polyphenylsulfone), 내충격성 폴리스티렌(HIPS: high impact polystyrene) 및/또는 공급기(115)에 의해 제공되는 다른 중합체 필라멘트의 형태로) 자성 재료 매트릭스(117)를 디스펜싱하여 디스펜서(114)를 사용해 자성 재료 매트릭스(117)로부터 자성 디바이스의 자성 구조를 형성하도록 구성될 수도 있다.
보다 일반적으로, MMAMS는 FFF AMS, (예를 들면, 광중합 및/또는 다른 타입들의 액체 경화 프로세스들을 사용하여 자성 입자 함침액들로부터 고체 자성 구조들을 형성하도록 구성될 수도 있는) 스테레오리소그래피 AMS, (예를 들어, 레이저, 전자 빔 및/또는 다른 타입들의 용해, 소결 및/또는 용융 디바이스를 사용하여 서로 용융된 자성 와이어들 및/또는 과립들로부터 자성 구조들을 형성하도록 구성될 수도 있는) 와이어 또는 입자 용융 AMS, 및/또는 자성 재료 매트릭스(117)로부터 자성 구조들을 형성하도록 구성될 수 있는 다른 타입들의 AMS들(예를 들면, 자성 입자 함침 필라멘트들 및/또는 액체들, 자성 과립들 또는 입자들, 그리고/또는 다른 자성 재료 매트릭스들)로서 구현될 수도 있다. 일부 실시예들에서는, FFF 및 스테레오리소그래피 AMS들과 같은 서로 다른 타입들의 AMS들이 다수의 서로 다른 타입들의 적층 가공 프로세스들을 이용하여 자성 구조들을 형성하도록 구성될 수 있는 단일 MMAMS로 결합될 수도 있다.
제어기(112)는 임의의 적절한 로직 디바이스(예를 들어, 처리 디바이스, 마이크로컨트롤러, 프로세서, 주문형 집적 회로(ASIC: application specific integrated circuit), 필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이(FPGA: field programmable gate array), 메모리 저장 디바이스, 메모리 판독기, 또는 다른 디바이스 또는 디바이스들의 결합들) 또는 예를 들면, MMAMS(110)의 하나 또는 그보다 많은 엘리먼트들을 사용하여 자성 구조를 형성하기 위한 방법 및/또는 제어 루프를 구현하는 소프트웨어 명령들과 같은 적절한 명령들을 실행, 저장, 수신 및/또는 제공하도록 적응될 수도 있는 로직 디바이스 분산 결합으로 구현될 수도 있다. 추가로, 제어기(112)는 제어기(112)로의 로딩 및/또는 제어기(112)에 의한 실행을 위한 비-일시적 명령들 및/또는 데이터 파일들, 예컨대 설계 데이터 파일들을 저장하도록 구성된 하나 또는 그보다 많은 기계 판독 가능 매체들로 구현될 수도 있다. 이러한 기계 판독 가능 매체들은 제어기(112) 내부에, 외부에 있을 수도 있고, 그리고/또는 그렇지 않으면 제어기(112)와 인터페이스하도록 구성될 수도 있다. 이들 및 다른 실시예들에서, 로직 디바이스들은 적절한 경우에 다른 컴포넌트들, 예컨대 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 및/또는 하나 또는 그보다 많은 인터페이스들(예를 들어, 집적 회로 간(I2C: inter-integrated circuit) 인터페이스들, 모바일 산업 프로세서 인터페이스들(MIPI: mobile industry processor interfaces), 공동 테스트 작업 그룹(JTAG: joint test action group) 인터페이스들(예를 들어, IEEE 1149.1 표준 테스트 액세스 포트 및 경계 스캔 아키텍처), 다양한 타입들의 범용 직렬 버스(USB: universal serial bus) 및/또는 다른 인터페이스들)로 구현될 수도 있다.
디스펜서(114)는 작동 또는 실질적으로 고정 필라멘트 압출 노즐, 액체 디스펜서 노즐, 프린트 헤드, 와이어 및/또는 과립 배치 디바이스, 그리고/또는 공급기(115)로부터 자성 재료 매트릭스(117)를 수신하여, 빌드 서포트(116)에 의해 지지되는 자성 구조의 적어도 일부를 형성하도록 구성된 패턴, 층 또는 벌크 액체로 자성 재료 매트릭스(117)를 디스펜싱하도록 구성된 임의의 다른 타입의 디스펜서로서 구현될 수도 있다. 예를 들어, MMAMS(110)가 적어도 부분적으로는 FFF AMS로서 구현되는 실시예들에서, 디스펜서(114)는 공급기(115)의 릴(reel) 또는 스풀로부터 자성 매트릭스 필라멘트를 수신하고 디스펜서(114)가 자성 매트릭스 필라멘트를 하나 또는 그보다 많은 패터닝 층으로 디스펜싱하여 빌드 지지체(116) 상에 자성 구조를 형성할 때 (예를 들면, 디스펜서(114)와 통합된 히터를 사용하여) 자성 매트릭스 필라멘트를 가열, 연화 및/또는 용해하도록 구성된 (예를 들어, 이를테면 하나 또는 그보다 많은 스테퍼 모터들을 사용하는) 작동 필라멘트 압출 노즐을 포함할 수도 있다.
MMAMS(110)가 적어도 부분적으로는 스테레오리소그래피 AMS로서 구현되는 실시예들에서, 디스펜서(114)는 공급기(115)의 저장소로부터 자성 매트릭스 액체를 수신하고 예를 들면, 하나 또는 그보다 많은 패터닝 층들로 자성 매트릭스 액체를 디스펜싱하여 자성 구조를 형성하거나 (예를 들어, 다른 디스펜서 및/또는 AMS 및/또는 다른 타입들의 제작 시스템들을 사용하여) 예비 형성 몰드에 자성 매트릭스 액체를 디스펜싱하도록 구성된 작동 액체 디스펜서 노즐을 포함할 수도 있다. 하나 또는 그보다 많은 실시예들에서, 디스펜서(114)의 노즐은 예를 들면, 실질적으로 비자성 재료들로 구현되어 디스펜서(114) 내에서 자성 재료의 축적 및/또는 막힘의 위험을 줄이는 데 도움이 될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 액체 디스펜서 노즐은 히터로 구현되어 예를 들면, 자성 재료 매트릭스(117)의 점도/유량의 조절을 돕고 그리고/또는 자성 재료 매트릭스(117)가 디스펜싱될 때 자성 재료 매트릭스(117)의 자화의 조절을 도울 수도 있다. 다른 실시예들에서, 디스펜서(114)는 예를 들면, 빌드 서포트(116)의 빌드 저장소에 벌크 자성 매트릭스 액체를 디스펜싱하도록 구성될 수도 있으며, 하나 또는 그보다 많은 레이저들 및/또는 다른 경화 디바이스들(예를 들어, 다른 모듈들(118))이 빌드 서포트(116) 상에 벌크 자성 매트릭스 액체의 패터닝된 층들을 경화하여 자성 구조를 형성하는데 사용될 수도 있다.
다양한 실시예들에서, 자성 매트릭스 필라멘트, 자성 매트릭스 액체 및/또는 다른 자성 재료 매트릭스들(117)은 디스펜서(114)에 의해 디스펜싱된 후 매트릭스를 냉각시킴으로써, 열, 화학 물질, 어떤 타입의 전자기 방사(예를 들면, 광) 및/또는 다른 타입의 촉매와 같은 촉매를 적용함으로써, 그리고/또는 다른 타입들의 경화 프로세스들을 적용함으로써 경화될 수도 있다. MMAMS(110)가 적어도 부분적으로는 와이어 또는 입자 용융 AMS로서 구현되는 실시예들에서, 디스펜서(114)는 공급기(115)로부터 자성 와이어 또는 자성 입자들을 수신하여 하나 또는 그보다 많은 패터닝된 층들에 와이어 또는 입자들을 디스펜싱하도록 구성된 작동 와이어 또는 입자 디스펜서 노즐을 포함할 수 있으며, 이어서 와이어 또는 입자들은 용해되거나, 소결되거나 아니면 서로 그리고/또는 이전에 형성된 층들에 용융되어 자성 구조를 형성할 수도 있다. 이러한 용융은 레이저, 전자 빔 및/또는 다른 타입의 용융 디바이스(예를 들어, 다른 모듈들(118))를 사용하여 수행될 수 있다
빌드 서포트(116)는 예를 들어 FFF AMS에 대한 것과 같은 기계적 작동 플랫폼으로서 구현될 수도 있고, 또는 기계적 작동 저장소 및/또는 플랫폼으로서 구현될 수도 있으며, 여기서 저장소는 벌크 액체 자성 매트릭스를 포함하도록 구성될 수도 있고, 여기서 플랫폼 및/또는 저장소는 자성 구조가 플랫폼에 연결되어 형성될 때 분리되어 저장소로부터 자성 구조를 들어올리도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 빌드 서포트(116)는 디스펜서(114)에 대해 이동하여 자성 구조의 형성을 가능하게 하도록 작동될 수도 있다. 일 실시예에서, 디스펜서(114)는 예를 들면, 제조 프로세스 전반에 걸쳐 실질적으로 고정적일 수도 있고, 빌드 서포트(116)는 디스펜서(114)에 대해 이동 및/또는 회전하여 자성 구조의 형성을 돕도록 구성될 수도 있다. 빌드 서포트(116)는 또한 어떤 타입의 적층 가공 프로세스를 가능하게 하도록 구성된 하나 또는 그보다 많은 피처들, 예컨대 플랫폼 온도 제어기(예를 들면, 히터 또는 냉각기) 또는 (예를 들면, 부분적으로 또는 완전히 형성된 자성 구조 또는 디바이스를 형성 도중 빌드 서포트(116)에 대해 계속 움직이지 않게 하는 것을 돕도록 구성된) 디바이스 또는 진공 척(chuck)으로 구현될 수도 있다.
다양한 실시예들에서, 다른 모듈들(118)은 MMAMS(110)에 의해 수행되는 어떤 타입의 적층 가공 프로세스를 가능하게 하도록 구성된 하나 또는 그보다 많은 디바이스들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 다른 모듈들(118)은 경화, 용해, 소결 또는 용융 레이저 및/또는 전자 빔 디바이스, 패턴 프로젝터, (예를 들면, 디스펜서(114), 빌드 서포트(116)의 온도, MMAMS(110)의 주위 온도 및/또는 MMAMS(110)의 동작과 연관된 다른 프로세스 온도들을 모니터링하도록 구성된) 온도 센서, 자기장 발생기, 탈자기, (예를 들면, 자성 구조, 자성 디바이스, 몰드 및/또는 다른 구조를 장착 또는 형성할) 디바이스 또는 진공 척, (예를 들면, 자성 구조, 빌드 서포트(116) 및/또는 디바이스 또는 진공 척을 MMAMS(110)로 그리고 MMAMS(110)로부터 기계적으로 수송하도록 구성된) 수송 메커니즘, (예를 들면, 디스펜서(114), 빌드 서포트(116)의 위치, 및/또는 빌드 서포트(116)에 의해 지지되는 자성 구조 또는 디바이스의 부분들을 감지하도록 구성된) 정렬 센서, (예를 들면, 다른 모듈들(118)의 엘리먼트들을 포함하여) MMAMS(110)의 엘리먼트들의 위치를 정하도록 구성된 하나 또는 그보다 많은 액추에이터들, (예를 들면, 디스펜서(114), 빌드 서포트(116)의 온도, MMAMS(110) 및/또는 MMAMS(110)의 다른 엘리먼트들의 주위 온도를 조절하기 위한) 하나 또는 그보다 많은 히터들, 및/또는 다른 디바이스들을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 다른 모듈들(118)의 다양한 디바이스들이 MMAMS(110)의 다른 엘리먼트들과 통합되어 자성 구조 및/또는 디바이스의 형성을 가능하게 하도록 도울 수도 있다. 예를 들어, 다른 모듈들(118)의 히터 및/또는 온도 센서가 디스펜서(114) 및/또는 빌드 서포트(116)와 통합되고 그리고/또는 제어기(112)에 결합되어 디스펜서(114) 및/또는 빌드 서포트(116)에서 특정 온도의 유지 및/또는 제어를 도울 수도 있다. 다른 실시예들에서, 히터, 자기장 발생기(예를 들면, 빌드 서포트(116)에 대해 조절 가능한 배향을 갖는 또는 갖지 않는 헬름홀츠(Helmholtz) 코일 또는 다른 전자석 코일 구성에 연결된 조절 가능한 전류 공급기), 탈자기(예를 들면, 조정 가능한 교류 공급기를 갖는 자기장 발생기) 및/또는 다른 자성 조절 디바이스가 디스펜서(114) 및/또는 빌드 서포트(116)와 통합되어, MMAMS(110)에 의해 형성된 자성 구조의 자성 특성 조절을 도울 수도 있다. 이러한 자성 조절 디바이스들은 예를 들면, MMAMS(110)에 의해 수행되는 적층 가공 프로세스에 대한 현장에서 또는 현장 외에서 이러한 조절들을 하도록 구성될 수 있어, 자성 구조의 형성시 중간 단계들에서 또는 자성 구조의 형성 완료 후에 자성 조정이 일어날 것이다.
일 실시예에서, 디스펜서(114), 빌드 서포트(116) 및/또는 MMAMS(110)의 다른 엘리먼트들은 예컨대, 예비 형성 몰드 내에서 빌드 서포트(116) 상의 특정 위치로 자성 입자들 및/또는 분말을 (예를 들면, 벌크로 또는 액체 내에서) 안내하도록 구성된 자기장 발생기로 구현될 수도 있다. 일반적으로, MMAMS(110)는 자성 재료 매트릭스들(117) 및/또는 (예를 들면, 자성 디바이스에 대한 비자성 구조, 예컨대 기계적 서포트들 및/또는 몰드들을 형성하기 위해 사용되는) 비자성 재료들을 포함하는 다양한 타입들의 재료들을 사용하여 자성 구조들 및/또는 디바이스들의 형성을 가능하게 하도록 다수의 디스펜서들(114) 및/또는 공급기들(115)로 구현될 수도 있다.
MMAMS(110)의 다양한 실시예들은 약 10 내지 20um의 신뢰할 수 있는 치수 분해능들로 자성 구조들을 형성하는 데 사용될 수도 있다. 예를 들어, MMAMS(110)가 적어도 부분적으로, 자성 입자 함침 중합체 액체 및/또는 필라멘트를 이용하여 FFF AMS 및/또는 스테레오리소그래피 AMS로서 구현되는 경우, MMAMS(110)는 벌크(예를 들어, 기계 가공 및/또는 성형된) 자성 대응부들의 자성 특성들/효과들의 약 50%를 유지하면서 예를 들어, 약 10 또는 20um만큼 작은 치수 분해능들을 갖는 하나 또는 그보다 많은 자성 구조들을 형성하도록 구성될 수도 있다. 따라서 MMAMS(110)의 실시예들은 종래의 방법들에 비해 매우 작은 공간들에 기계, 전기 및/또는 무선 주파수 애플리케이션들을 위해 구성된 자성 구조들을 형성하도록 구성될 수도 있다. 더욱이, 종래의 기계 가공, 래핑(lapping), 포토리소그래피, 또는 자성 구조들의 다른 종래의 성형과는 달리, MMAMS(110)의 실시예들에 의해 달성 가능한 분해능 및/또는 자성 재료 매트릭스들을 이용한 적층 가공에 의해 공급되는 공간적 유연성에 부분적으로 기인하여, 본 명세서에서 설명되는 실시예들을 사용하여 형성된 자성 구조들은 매우 복잡하고 작은 3차원 자기장들 및/또는 변화도(gradient)들을 발생시키도록 구성될 수도 있다.
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 MMAMS(110)를 포함하는 제작 시스템(220)의 블록도(200)를 나타낸다. 예를 들어, 제작 시스템(220)은 다수의 서로 다른 타입들의 제작 프로세스들을 사용하여, MMAMS(110)에 의해 형성된 하나 또는 그보다 많은 자성 구조들 및/또는 디바이스들과 통합된 모놀리식 디바이스의 형성을 돕도록 구성될 수도 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제작 시스템(120)은 전기 주조 시스템(224), 증착 시스템(226), 액침 시스템(228), 및 적어도 부분적으로는 MMAMS(110)에 의해 형성된 자성 디바이스의 및/또는 구조의 처리를 각각 도울 수 있는 하나 또는 그보다 많은 다른 서브시스템들(230)을 포함할 수도 있다. 다양한 실시예들에서, 다양한 제조 단계들의 자성 디바이스 및/또는 다른 구조가 이송 수단(222)에 의해 제작 시스템(220)의 엘리먼트들 사이로 수송될 수 있는데, 이송 수단(222)은 예를 들면, 디바이스 또는 진공 척 수송 시스템, 및/또는 제작 시스템(220)의 임의의 엘리먼트로부터 자성 디바이스 및/또는 다른 구조를 리트리브하여 디바이스 또는 구조를 제작 시스템(220)의 다른 엘리먼트로 전달하도록 구성된 다른 이송 수단으로서 구현될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 이송 수단(222)은 적어도 부분적으로는, 사용자가 제작 시스템(220)의 엘리먼트들 사이로 디바이스 또는 구조를 운송함으로써 구현될 수도 있다. 이송 수단(222) 및/또는 제작 시스템(220)의 다른 엘리먼트들의 동작은 제어기(212)에 의해 제어되고 그리고/또는 아니면 가능해질 수도 있는데, 제어기(212)는 예를 들면, 제작 시스템(120)의 임의의 엘리먼트와 통신하여 제작 시스템(220)을 작동시키도록 구성될 수도 있는, 도 1의 제어기(112)와 비슷한 하나 또는 그보다 많은 모놀리식 또는 분산형 로직 디바이스들로서 구현될 수도 있다.
도 2에 도시된 실시예에서, 제작 시스템(220)은 MMAMS(110)에 사용할 자성 재료 매트릭스를 준비하고 그리고/또는 자성 재료 매트릭스를 MMAMS(110)에(예를 들면, 도 1에 도시된 것과 같은 MMAMS(110)의 공급기(115)에) 전달하도록 구성될 수도 있는 준비 시스템(211)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 준비 시스템(211)은 자성 분말을 액상 중합체 수지와 혼합하여 벌크 액체 자성 매트릭스를 제공하도록 구성될 수도 있다. 준비 시스템(211)은 예를 들어, MMAMS(110)에 직접 그 벌크 액체 자성 매트릭스를 제공하도록, 또는 액체 자성 매트릭스를 응결/경화하여 벌크 고체 자성 매트릭스를 형성한 다음, 이를 필라멘트, 와이어 및/또는 적층체로 형성/압출하도록 구성될 수 있으며, 이는 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 대응하는 타입의 적층 가공 프로세스를 사용하여 자성 구조를 형성할 베이스 자성 재료 매트릭스로서 MMAMS(110)에 제공될 수 있다. 다른 실시예들에서는, 준비 시스템(211)은 (예를 들어, 벌크 자성 재료 및/또는 와이어로부터) 자성 와이어를 압출 및/또는 스풀하도록, 또는 예를 들어, 자성 과립들, 입자들 및/또는 분말을 패키징하여, 용융에 적합한 자성 재료 매트릭스를 MMAMS(110)에 제공하도록 구성될 수도 있다.
자성 재료 매트릭스에 대해 가능한 성분들은 다양한 타입들 및/또는 배열들의 강자성 및/또는 페리 자성 재료들, 경자성 및/또는 연자성 재료들, 벌크 페라이트 또는 강자성 재료들, (예를 들면, 약 0.8 내지 6um의 입자 크기들을 갖는) 페라이트 및/또는 강자성 분말들, 비전도성 세라믹 자성 재료들, 바륨 헥사페라이트(BaFe12O19), 다양한 다른 6각형 페라이트들, 네오디뮴(Nd2Fe14B) 영구 자석들, 연성 니켈-철 합금(NiFe), 다양한 다른 영구 자석 재료들, SU8 포토레지스트, 다른 포토레지스트 중합체들, ABS, PC, PLA, HDPE, 울트라 HDPE, PC/ABS, PPSU, HIPS, 열가소성 중합체들, 감광 스테레오리소그래피 광-수지, 및/또는 다른 액체 및/또는 용해 가능 중합체들을 제한 없이 포함한다. 분말들과 중합체들을 혼합할 때, 혼합은 다양한 질량비들(예를 들면, 분말의 질량 : 중합체의 질량), 예컨대 1:1, 3:1로, 그리고/또는 0.5:1 내지 5:1을 초과하는 범위에 걸쳐 시작할 수 있다. 또한, 일부 자성 재료 매트릭스는 구성 재료들의 계면 방향 표면 에너지의 차이들을 감소시키기 위한 화학 첨가제를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 일 실시예에서는, 바륨 헥사페라이트 분말과 혼합할 때 SU8에 비교적 소량(예를 들어, 중합체/레지스트의 L당 5㎖의 첨가제)의 아세트산에틸 및 1-시아노-에틸-2에틸-4 메틸이미다졸이 첨가되어 상대적으로 균일한 혼합의 보장을 도울 수도 있다. 다양한 실시예들에서, 혼합은 비자성 교반(stirring) 디바이스에 의해 수행될 수도 있다.
해당 기술분야에 공지된 바와 같이, 강자성 재료들은 상대적으로 강한 순 자기장들을 발생시키는 정렬된 자구(magnetic domain)들을 포함하는 것으로 특성화될 수 있는 반면, 페리 자성 재료들은 반강자성 재료들과 마찬가지로, 그러나 순 또는 집성 자기 모멘트가 남도록 대향하는 자구들의 모멘트들에 이방성을 갖는 대향 자구들을 포함하는 것으로 특성화될 수도 있다. 순 자기 모멘트는 본 명세서에서 보다 충분히 설명되는 바와 같이, 전파하는 전자기장의 각종 전파 특성들을 변경하도록 (예를 들어, 강자성 재료에 의해 제공될 수도 있는, 예를 들면 외부에서 인가되는 자성 폴링 필드를 사용하여) 전파하는 전자기장에 대해 선택적으로 정렬될 수 있다.
전기 주조 시스템(224)은 임의의 전착(electrodeposition), 전기 도금, 및/또는 패터닝된 전도성 표면과 같은 전도성 표면 상에 선택 가능한 두께의 금속층을 형성하도록 구성될 수 있는 다른 타입의 전기 주조 시스템으로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 전기 주조 시스템(224)은 부분적으로 형성된 자성 구조 및/또는 디바이스의 임의의 노출된 전도성 표면 위에 1 마이크로미터 두께이거나 더 두꺼운 전기 주조 가능 금속의 층을 형성하도록, 그리고/또는 자성 구조 및/또는 디바이스를 형성할 비교적 두꺼운 기판을 형성하도록 구성될 수도 있다. 다양한 실시예들에서, 노출된 전도성 표면은 패터닝된 포토레지스트와 같은 전기 주조 마스크에 의해 선택적으로 노출될 수도 있다. 증착 시스템(226)은 임의의 스퍼터 증착 시스템 및/또는 기판 상에 선택 가능한 두께의 패터닝된 재료 층을 형성하도록 구성될 수 있는 다른 타입의 막 증착 시스템으로서 구현될 수도 있다. 예를 들어, 증착 마스크를 사용하면, 증착 시스템(226)은 증착 마스크에 의해 노출되는, 부분적으로 형성된 자성 구조 및/또는 디바이스의 일부분 위에 금속 시드 층과 같은 1 마이크로미터 미만인 두께이거나 더 두꺼운 금속 재료의 층을 형성하도록 구성될 수도 있다. 이러한 노출된 부분들은 전도성 및/또는 비전도성 표면들을 포함할 수도 있다.
액침 시스템(228)은 임의의 에칭, 세정, 충전, 및/또는 대상을 부분적으로 또는 완전히 액침 및/또는 분사하여 대상을 화학적으로 에칭, 세정, 용해, 충전 또는 다른 식으로 처리하도록 구성될 수 있는 다른 타입의 화학적 액침 시스템으로서 구현될 수도 있다. 예를 들어, 액침 시스템(228)은 부분적으로 형성된 자성 구조 및/또는 디바이스 내에서 비자성 중합체 또는 수지 그리고/또는 다른 비자성 구조를 용해시켜 부분적으로 형성된 자성 구조 또는 디바이스의 불필요한 부분들(예를 들어, 이를테면 제작 서포트들 또는 몰드들)을 제거하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 액침 시스템(228)은 부분적으로 형성된 자성 구조 또는 디바이스를 액침하여 자성 구조 또는 디바이스 내에 하나 또는 그보다 많은 공동들을 예를 들어, 유전체 재료 또는 용액 형태의 다른 자성 또는 비자성 재료와 같은 특정 타입의 재료로 채우도록 구성될 수도 있는데, 이는 그 후에 경화되어 자성 구조 및/또는 디바이스의 일부를 형성할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 액침 시스템(228)은 자성 구조 및/또는 디바이스를 에칭, 세정, 용해 또는 충전하도록 자성 구조 및/또는 디바이스의 부분들을 선택할 액침 마스크와 함께 사용될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 액침 시스템(228)은 자성 구조 및/또는 디바이스의 건조 또는 경화를 돕도록 히터, 램프, 및/또는 다른 타입의 경화 디바이스로 구현될 수도 있다.
다양한 실시예들에서, 다른 서브시스템들(230)은 제작 시스템(220)에 의해 수행되는 제작 프로세스를 가능하게 하도록 구성된 하나 또는 그보다 많은 디바이스들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 다른 서브시스템들(230)은 다양한 타입들의 비자성 AMS들, 재료 공급 및/또는 준비 시스템들, 경화, 용해, 소결 또는 용융 레이저 및/또는 전자 빔 디바이스, 패턴 프로젝터, (예를 들면, 제작 시스템(220)의 동작과 연관된 프로세스 온도들을 모니터링하도록 구성된) 온도 센서, 자기장 발생기, 탈자기, 디바이스 또는 진공 척, (예를 들면, 제작 시스템(220)에 의해 부분적으로 또는 완전히 제작된 자성 구조 또는 디바이스의 위치 및/또는 배향을 감지하도록 구성된) 정렬 센서, (예를 들면, 다른 서브시스템들(230)의 엘리먼트들을 포함하여) 제작 시스템(220)의 엘리먼트들의 위치를 정하도록 구성된 하나 또는 그보다 많은 액추에이터들, (예를 들면, 제작 시스템(220)의 엘리먼트들의 온도를 조절하기 위한) 하나 또는 그보다 많은 히터들, 및/또는 다른 디바이스들을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 다른 서브시스템들(230)은 인쇄 회로 기판(PCB: printed circuit board)과 같은 기판 상에 집적 회로들 및/또는 다른 회로 엘리먼트들을 배치하여, 적어도 부분적으로는 MMAMS(110)에 의해 디스펜싱되는 자성 구조 및/또는 디바이스와 함께 이러한 회로 엘리먼트들을 기판에 통합하도록 구성되는 선택 및 배치(pic and place) 머신을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 다른 서브시스템들(230)의 다양한 디바이스들이 제작 시스템(220)의 다른 엘리먼트들과 통합되어 자성 구조 및/또는 디바이스의 형성을 가능하게 하도록 도울 수도 있다. 예를 들어, 다른 서브시스템들(230)의 히터 및/또는 온도 센서가 전기 주조 시스템(224) 및/또는 액침 시스템(228)과 통합되고 그리고/또는 제어기(212)에 결합되어 전기 주조 시스템(224) 및/또는 액침 시스템(228)에서 특정 온도의 유지 및/또는 제어를 도울 수도 있다. 다른 실시예들에서, 히터, 자기장 발생기, 탈자기 및/또는 다른 자성 조정 디바이스는 제작 시스템(220)의 임의의 엘리먼트와 통합되어 제작 시스템(220)에 의해 형성된 자성 구조 및/또는 디바이스의 자성 특성의 조절을 도울 수도 있다.
MMAMS(110)를 제작 시스템(220)과 통합함으로써, 본 개시의 실시예들은 약 10 내지 20um의 신뢰할 수 있는 치수 분해능들을 갖는 통합된 자성 구조들을 갖는 전자 디바이스들을 제공하도록 구성될 수도 있다. 더욱이, 자성 재료 매트릭스들을 이용한 적층 가공에 의해 공급되는 비교적 미세한 치수 분해능 및/또는 공간적 유연성에 부분적으로 기인하여, 본 명세서에서 설명된 프로세스들 및/또는 시스템들을 사용하여 형성된 통합된 자성 구조들을 포함하는 전자 디바이스들은 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 매우 복잡하고 콤팩트한 3차원 자기장들 및/또는 변화도들에 따라 기능하고 그리고/또는 이들로부터 이익을 얻도록 구성될 수도 있다.
MMAMS(110) 및/또는 제작 시스템(220)의 제조 능력들을 활용할 수 있는 하나의 자성 디바이스는 전자파들(예를 들어, 전기 및/또는 광 전달파들)의 송신선이다. 설명을 위해, 페라이트 재료들은 전자파들의 전파 특성들을 변경하는 데 유용할 수 있고, 페라이트 재료들을 수반하는 마이크로파 또는 더 높은 주파수의 애플리케이션들에는 일반적으로 자성 폴링이 요구된다. 종래의 폴링 방법들은 일반적으로 기계 연마된(예를 들어, 상대적으로 큰) 페라이트 블록들을 분극화하도록 비교적 큰 (크기 및 필드 강도의) 외부 자석들 및/또는 인덕터들에 의존한다. 외부 자석의 크기는 일반적으로 세 개의 주요 차원 축들 각각에 걸쳐 적어도 몇 ㎜이다. 페라이트 매트릭스들 단독으로는 훨씬 더 작은 피처들의 크기 및 더 엄격한 위치 허용 오차들을 허용하지만, 페라이트들과 상호 작용하기 위한 종래의 방법들은 비교적 큰 외부 자석들로 송신선/도파관을 둘러싸는 것을 수반한다. 페라이트 재료에 요구되는 폴링 필드의 강도는 애플리케이션 및 페라이트 재료의 타입에 좌우된다. 외부 자석에 의해 제공되는 필드 강도는 페라이트 재료로부터의 필드의 물리적 거리, 그리고 일부 실시예들에서는 페라이트에 필드의 초점을 맞추는 자극들의 수에 좌우된다. 많은 애플리케이션들에서, 기하학적 제한들은 외부 자석들이 페라이트로부터 수백 미크론 또는 그 이상으로 배치될 것을 필요로 한다. 이러한 조건들에서는 강한 자석들이 사용되어야 하는데, 이는 다른 전자 컴포넌트들에 간섭하고 증가된 설계 복잡도 및 더 낮은 전체 제품 성능으로 이어질 수 있다.
본 개시의 실시예들은 폴링 자석이 페라이트의 수 미크론 내에 배치될 수 있게 한다. 송신선/도파관에 직접 자석을 포함함으로써, 자기장은 기본적으로 페라이트 통해 직접 초점이 맞춰진다. 대부분의 페라이트들은 로컬 전파 전자파에 영향을 미칠 정도로 충분히 분극화되기 위해 단지 0.2~0.5 테슬라의 인가 필드만을 필요로 하기 때문에 이러한 배열들은 1 테슬라 자석들이 사용될 필요성을 감소시킨다. 감소된 필드 요건들 및 자석 크기의 일반적인 감소를 제공함으로써, 본 개시의 실시예들은 적합한 자성 구조 또는 디바이스를 통합한 전자 디바이스들에 존재하는 자기장 상호 작용들의 양을 감소시킨다.
예를 들어, 비자성 도체로 코팅된 강자성 재료가 동축 송신선의 내부 및/또는 외부 도체로서 사용될 수도 있다. 내부 도체와 외부 도체 사이의 유전체 내에 페라이트 재료가 배치될 수도 있다. 강자성 재료를 자화하기 위해 필요에 따라 (예를 들면, 전자파 또는 다른 타입의 신호의 예상 전파 방향에 대해 특정 방향으로) 외부 자기장들이 인가될 수도 있다. 강자성 재료를 덮는 비자성 도체는 비자성 유전체들에서 입사 전자파에 대한 자기장의 전자기 결합을 방지한다. 그러나 페라이트 재료(예를 들어, 자성 유전체)는 비자성 도체 내의 강자성 재료에 의해 분극화된다. 이는 전체 유전체 영역에 걸쳐 전자기장의 페라이트 분극을 야기한다. 결과는 송신선 아래로 전파하는 전자파의 상호 또는 비상호 위상 시프트이며, 전자파가 동축 송신선/도파관을 통해 어떻게 전파하는지를 변경하도록 구성되는 다수의 서로 다른 디바이스들을 형성하는 데 유사한 구조들이 사용될 수 있다.
본 개시의 실시예들은 증가된 무선 주파수 성능을 위해 전자기 필터들, 송신선들 및 커플러에 자성 엘리먼트들을 통합하기 위한 매우 간편한 방법을 제공한다. 본 명세서에서 설명되는 자성 구조들의 치수들은 비교적 큰 ㎝ 크기들에서부터 약 10um까지 패터닝될 수 있다. 대규모 애플리케이션들에 사용되는 경질 강자성체의 필드 강도는 1 테슬라를 초과할 수 있지만, 크기가 10um로 패터닝된 경질 강자성 매트릭스의 필드 강도는 0.2 내지 0.5 테슬라일 수 있다. 연질 강자성체들은 0.4 내지 1.75 테슬라의 자기장 강도들을 증명한다. 설명한 제작 프로세스들의 간편한 특성은 실시예들이 자성 디바이스로 통합된 자성 구조들 간의 거의 이상적인 자기 결합을 달성할 수 있게 하는데, 이는 본 명세서에서 설명한 바와 같이, 적층 가공 프로세스의 사용으로 인해 발생하는 필드 강도의 임의의 손실을 보상하는 데 도움이 된다.
도 3a - 도 3k는 본 개시의 실시예에 따른 자성 디바이스 및/또는 구조(예를 들어, 그 최종 형태는 자성 디바이스(300K)에 대응할 수도 있음)의 다양한 제작 단계들에 대응하는 자성 디바이스들(300A-300K)을 나타낸다. 특히, 자성 디바이스들(300A-300K)은 송신선 내에서 전자파들의 전파를 변경하도록 구성된 하나 또는 그보다 많은 자성 구조들을 포함하는, 전자파들에 대한 송신선에 대응할 수도 있다. 예를 들어, 자성 디바이스들(300A-300K)은 본 명세서에서 설명한 바와 같이, 적층 가공 프로세스에 의해 형성된 하나 또는 그보다 많은 자성 구조들을 포함하는 직사각형 또는 정사각형(예를 들어, 여기서 정사각형들은 직사각형들의 세트의 서브세트임) 동축 송신선(예를 들어, 마이크로 동축 송신선) 및/또는 도파관의 형태로 실제 지연선, 페라이트 코어 변압기, 커플러, 절연체, 서큘레이터, 페라이트 위상 시프터, 비상호 지연선, 강자성 위상 시프터/지연선, 중계 스위치들용 초소형(예를 들어, 약 10-20um 직경, 바람직하게는 10um) 자석들, 핵자기 공명(NMR: nuclear magnetic resonance) 및/또는 주사 전자 현미경(SEM: scanning electron microcopy) 기기 설계용 마이크로 할바흐(Halbach) 배열 자석들, 및/또는 다른 실질적 수동 전자파 전파 변경/조정 디바이스의 일부에 대응하거나 이를 형성할 수도 있다. 본 명세서에서 설명되는 제작 시퀀스들은 모놀리식으로 집적될 수도 있고, 몇 시간 내지 하루 또는 이틀의 예상 완료 시간으로 일괄 제작될 수 있는데, 이는 전체 제작 시간의 상당한 감소이다.
도 3a는 자성 디바이스(300K)의 제 1 제작 단계를 나타낸다. 도 3a에 의해 제공되는 실시예에 도시된 바와 같이, 자성 디바이스(300A)는 무선 주파수(RF: radio frequency) 유전체 기판(예를 들어, PCB)(320) 상에 형성된 구리 층(322)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 자성 디바이스(300K)를 형성하고 그리고/또는 구성 전자 디바이스의 다른 엘리먼트들을 배치할, 비교적 견고한 전도성 기판을 형성하도록, 구리 층(322)은 1밀(mil) 두께일 수도 있다. RF 유전체 기판(320)은 예를 들면, 예비 형성된 구리 층(322)과 함께 구입될 수도 있고, 또는 공급된 빈 RF 유전체 기판(320) 상에 구리 층(322)을 형성하는 데 제작 시스템(220)의 증착 시스템(226) 및/또는 전기 주조 시스템(224)의 결합이 사용될 수도 있다.
도 3b에서는, 구리 층(322) 상에 전도성 중합체가 형성되어 자성 디바이스(300B)의 좌우 전도성 중합체 메사(mesa)들(324, 325)을 형성할 수도 있다. 예를 들어, 전도성 중합체를 사용하여 좌우 전도성 중합체 메사들(324, 325)을 형성하도록 구성된 AMS(예를 들어, MMAMS(110)와 비슷한 다른 서브시스템들(230)의 엘리먼트)를 사용하여 구리 층(322) 상에 좌우 전도성 중합체 메사들(324, 325)이 형성될 수도 있다. 이러한 전도성 중합체는 ABS 또는 좌우 전도성 중합체 메사들(324, 325)이 형성된 후 이들 위에 금속층들이 도금(예를 들면, 전기 도금)되게 하기에 충분한 전도성 입자들(예를 들면, 나노 입자들)이 주입된 다른 플라스틱 또는 중합체로서 구현될 수도 있다. 다양한 실시예들에서, 전도성 입자들은 실질적으로 비자성이다. 예를 들어, 일 실시예에서 ABS 제형(formulation)은 레이저 직접 구조화(LDS: laser direct structuring) 도금 가능 ABS 재료로 지칭될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 좌우 전도성 중합체 메사들(324, 325)은 자성 디바이스(300K)에 대한 나머지 제작 단계들을 지원하기에 충분한 대략 40um 두께 및 폭일 수도 있다. 보다 일반적으로, 좌우 전도성 중합체 메사들(324, 325)의 두께는 예를 들어, 자성 디바이스(300K)에 대한 외부 도체의 형성을 가능하게 하도록 페라이트 매트릭스(328)의 두께 및/또는 좌우 전도성 중합체 메사들(324, 325) 사이에 형성된 다른 실질적으로 비전도성 재료와 관련하여 선택될 수도 있다.
도 3c에서는, 좌우 전도성 중합체 메사들(324, 325) 및 구리 층(322) 상에 구리 막(326)이 형성되어 자성 디바이스(300C)를 형성할 수도 있다. 예를 들어, (예를 들면, 도 3h 및 도 3i에 관해 보다 충분히 설명되는 바와 같이, 적어도 부분적으로는, 중심 도체(340) 및/또는 외부 도체(346)에 대한 금속 표면층을 형성하도록) 전기 주조 시스템(224)을 사용하여 좌우 전도성 중합체 메사들(324, 325) 및 구리 층(322) 상에 구리 막(326)이 형성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 구리 막(326)은 약 10um 두께일 수도 있다.
도 3d에서는, 좌우 전도성 중합체 메사들(324, 325) 사이에 그리고 구리 막(326) 상에 페라이트 매트릭스(328)가 형성되어 자성 디바이스(300D)를 형성할 수도 있다. 예를 들어, 페라이트 매트릭스(328)는 MMAMS(110)를 사용하여 형성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, MMAMS(110)는 예를 들면, FFF AMS로 구현될 수 있고, 페라이트 매트릭스(328)는 예를 들어, 준비 시스템(211)에 의해 준비되어 MMAMS(110)의 공급기(115)에 제공되는 페라이트(예를 들면, 페리 자성) 분말 함침 필라멘트 중합체(예를 들면, 바륨 헥사페라이트 분말 함침 필라멘트 ABS)를 포함할 수도 있다. 다른 실시예들에서, MMAMS(110)는 예를 들면, 스테레오리소그래피 AMS로 구현될 수도 있고, 페라이트 매트릭스(328)는 예를 들어, 함께 혼합되거나 아니면 준비 시스템(211)에 의해 준비되어 MMAMS(110)의 공급기(115)에 제공되는 페라이트 분말 함침 액상 중합체를 포함할 수도 있다. 다양한 실시예들에서, 페라이트 매트릭스(328)는 약 10um 내지 40um 두께일 수 있으며 실질적으로 좌우 전도성 중합체 메사들(324, 325) 사이의 표면을 채울 수도 있다. 또한, 페라이트 매트릭스(328)는 페라이트 분말 및 중합체의 재료 선택을 기초로 실질적으로 유전체가 될 수도 있다. 경화되거나 아니면 응결되는 페라이트 매트릭스(328)는 또한 페라이트 구조 또는 페리 자성체로 지칭될 수도 있다.
도 3e에서는, 페라이트 매트릭스(328) 상에 구리 시드 층(330)이 형성되어 자성 디바이스(300E)를 형성할 수도 있다. 예를 들어, 구리 시드 층(330)은 증착 시스템(226) 및 증착 마스크를 사용하여 형성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 구리 시드 층(330)은 좌우 전도성 중합체 메사들(324, 325)에 인접하며 어떠한 도전층으로도 덮이지 않는 페라이트 매트릭스(328)의 좌측 및 우측 부분들(330L, 330R)을 남기는 것을 포함하여 자성 디바이스(300K)에 대한 나머지 제작 단계들을 지원하기에 충분한 대략 10um 두께 및 폭일 수도 있다.
도 3f에서는, 좌우 전도성 중합체 메사들(324, 325) 위의 구리 막(326) 상에 전도성 중합체 벽들(332-335)이 형성될 수 있고, 페라이트 매트릭스(328)의 좌측 및 우측 부분들(330L, 330R) 상에 용해 가능한 중합체 충전제들(336-337)이 형성되어 자성 디바이스(300F)를 형성할 수도 있다. 예를 들어, 전도성 중합체 벽들(332-335) 및/또는 용해 가능한 중합체 충전제들(336-337)은 (도 3b에서와 같이) ABS 전도성 중합체 및/또는 이에 따라 용해 가능한 중합체를 사용하여 중앙 공동(333F)을 형성하도록 구성된 AMS(예를 들어, 다른 서브시스템들(230))를 사용하여 형성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 전도성 중합체 벽들(332-335) 및/또는 용해 가능한 중합체 충전제들(336-337)은 전도성 중합체 벽들(332-335)이 페라이트 매트릭스(328)에 직접 접촉하지 않음을 보장하는 데 도움이 되도록, 용해 가능한 중합체 충전제들(336-337) 각각이 페라이트 매트릭스(328)의 좌측 및 우측 부분들(330L, 330R)을 그리고 일부 실시예들에서는, 좌측 및 우측 부분들(330L, 330R)을 접합하는 구리 막(326) 및 구리 시드 층(330)의 추가 부분들(예를 들면, 대략 1, 5 또는 10um 부분들)을 완전히 덮기에 충분한 폭인 것을 포함하여 자성 디바이스(300K)에 대한 나머지 제작 단계들을 지원하기에 충분한 대략 125um 두께 및 폭이 되도록 형성될 수도 있다. 일반적으로, 전도성 중합체 벽들(332-335) 및/또는 용해 가능한 중합체 충전제들(336-337)은 자성 디바이스(300K)에 대한 나머지 제작 단계들에 대한 구조적 지원을 제공하기에 충분한 임의의 두께로 형성될 수도 있다.
다양한 실시예들에서, 내부 전도성 중합체 벽들(333-334)은 자성 디바이스(300K)의 중심 도체의 적어도 일부를 형성하도록 구성될 수 있고, 외부 전도성 중합체 벽들(332, 335)은 자성 디바이스(300K)의 외부 도체의 적어도 일부를 형성하도록 구성될 수 있으며, 둘 다 자성 구조(300K)가 동작하도록 설계되는 전자기장의 표피 깊이의 적어도 대략 2배 또는 3배가 되어야 한다. 예를 들어, 30㎓ 전기 신호들의 경우, 내부 전도성 중합체 벽들(333-334)은 3-5um(예를 들어, 해당 동작 주파수에서 내부 전도성 중합체 벽들(333-334)을 따라 전파하는 전자파들에 대한 전도성 중합체의 전자기 표피 깊이의 대략 2배)보다 더 두꺼울 필요는 없으며, 이로써 도 3g - 도 3k 및 도 4a - 도 4b에 관해 보다 충분히 설명되는, 자성 디바이스(300K)의 소형화를 가능하게 하고 페라이트 매트릭스(328)와 자성 디바이스(300K)의 중심 도체 또는 외부 도체 내에 임베드된 강자성 매트릭스 사이의 거의 이상적인 자기 결합을 가능하게 한다. 다양한 실시예들에서, 내부 전도성 중합체 벽들(333-334) 및/또는 외부 전도성 중합체 벽들(332, 335)은 본 명세서에서 설명한 바와 같이, 도전성 중합체로 형성된 임의의 구조들과 유사하게 비자성일 수도 있다.
도 3g에서는, 구리 막(326) 상에서 페라이트 매트릭스(328) 위에 그리고 중앙 공동(333F) 내에서 강자성 매트릭스(338)가 형성되어 자성 디바이스(300G)를 형성할 수도 있다. 예를 들어, 강자성 매트릭스(338)는 MMAMS(110)를 사용하여 형성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, MMAMS(110)는 예를 들면, FFF AMS로 구현될 수 있고, 강자성 매트릭스(338)는 예를 들어, 준비 시스템(211)에 의해 준비되어 MMAMS(110)의 공급기(115)에 제공되는 강자성 분말 함침 필라멘트 중합체(예를 들면, NdFeB 분말 함침 필라멘트 ABS)를 포함할 수도 있다. 다른 실시예들에서, MMAMS(110)는 예를 들면, 스테레오리소그래피 AMS로 구현될 수도 있고, 강자성 매트릭스(338)는 예를 들어, 함께 혼합되거나 아니면 준비 시스템(211)에 의해 준비되어 MMAMS(110)의 공급기(115)에 제공되는 강자성 분말 함침 액상 중합체를 포함할 수도 있다. 다양한 실시예들에서, 강자성 매트릭스(338)는 약 125um 두께이며 실질적으로 중앙 공동(333F)을 채울 수도 있다. 자성 디바이스(300K)의 형성에 이어, 본 명세서에서 설명한 바와 같이, 페라이트 매트릭스(328)와 상호 작용하여 하나 또는 그보다 많은 전자파 전파 변경/조정 디바이스들을 생성하기에 적절한 자기장을 발생시키도록 강자성 매트릭스(338)가 (예를 들어, 자기장 발생기를 사용하여) 자화될 수 있다. 경화되거나 아니면 응결되는 강자성 매트릭스(338)는 또한 강자성 구조 및/또는 페리 자성체로 지칭될 수도 있다.
도 3h에서는, 자성 디바이스(300H)를 형성하기 위해, 내부 전도성 중합체 벽들(333-334) 상부에 그리고 강자성 매트릭스(338) 위에 전도성 중합체가 형성되어 중심 도체(340)를 형성할 수도 있고, 외부 전도성 중합체 벽들(332, 335) 상부에 전도성 중합체가 형성되어 외부 전도성 벽들(342, 343)을 형성할 수도 있으며, 용해 가능한 중합체 충전제들(336-337) 상부에 그리고 중심 도체(340) 위에 용해 가능한 중합체가 형성되어 용해 가능한 중합체 충전제(344)를 형성할 수도 있다. 예를 들어, 중심 도체(340), 외부 전도성 벽들(342, 343) 및/또는 용해 가능한 중합체 충전제(344)는 (도 3b에서와 같이) ABS 전도성 중합체 및/또는 적절하다면, 용해 가능한 중합체를 사용하도록 구성된 AMS(예를 들어, 다른 서브시스템들(230))를 사용하여 형성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 중심 도체(340)는 강자성 매트릭스(338) 위에 대략 20-40um 두께로 형성될 수도 있다. 관련 실시예들에서, 용해 가능한 중합체 충전제(344)는 중심 도체(340) 위에 대략 20-40um 두께로 형성될 수도 있고, 외부 전도성 벽들(342, 343)은 용해 가능한 중합체 충전제(344)의 상부 표면과 실질적으로 동일 평면이 되도록 형성될 수도 있다. 다양한 실시예들에서, 중심 도체(340)는 구리 시드 층(330)의 부분들을 포함할 수도 있다.
도 3i에서는, 자성 디바이스(300I)를 형성하기 위해, 외부 전도성 벽들(342, 343)의 상부에 그리고 용해 가능한 중합체 충전제(344) 위에 전도성 중합체가 형성되어 외부 도체(346)를 형성할 수도 있다. 예를 들어, 외부 도체(346)는 (도 3b에서와 같이) ABS 전도성 중합체를 사용하도록 구성된 AMS(예를 들어, 다른 서브시스템들(230))를 사용하여 형성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 외부 도체(346)는 용해 가능한 중합체 충전제(344) 위에 대략 50um 두께로 형성될 수도 있다. 다양한 실시예들에서, 외부 도체(346)는 좌우 전도성 중합체 메사들(324, 325), 구리 층(322) 및/또는 구리 층(326)의 부분들을 포함할 수도 있다.
도 3j에서는, 용해 가능한 중합체 충전제(344)가 제거되어 유전체(348)(예를 들어, 에어 갭)를 형성하고 자성 디바이스(300J)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 용해 가능한 중합체 충전제(344)가 액침 시스템(228)에 의해 도포되는 용제에 의해 도 3j에 도시된 단면 측들 중 3개로부터 용해되거나 아니면 제거될 수 있는데, 그 용제는 외부 도체(346)를 관통하여 형성된 (도 3j에 명시적으로 도시되지 않은) 종단면들 및/또는 액세스 홀들을 통해 중심 도체(340)와 외부 도체(346) 사이의 공간으로 들어가고 나갈 수 있다. 일부 실시예들에서, 유전체(348)는 중심 도체(340)와 외부 도체(346) 사이의 공간에 디스펜싱되고 그리고/또는 달리 형성될 수도 있는 다른 유전 재료들로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 페라이트 매트릭스(328) 및 유전체(348)가 함께 자성 디바이스(300J)에 대한 유전체를 형성할 수도 있다.
도 3k에서, 자성 디바이스(300K)를 형성하기 위해 자성 디바이스(300J)의 모든 액세스 가능 전도성 표면들 상에 구리 층(350)이 형성될 수도 있다. 예를 들어, 구리 층(350)은 전기 주조 시스템(224)에 의해 형성될 수도 있고, 중심 도체(340)의 외부 및/또는 외부 도체(346)의 외부와 내부를 덮도록(예를 들면, 중심 도체(340) 및/또는 외부 도체(346) 상에 적어도 부분적으로 금속 표면 층을 형성하도록) 구리 층(350)이 도포될 수 있다. 일부 실시예들에서, 구리 층(350)은 약 3-10um 두께(예를 들어, 동작 주파수에서의 표피 깊이와 자성 디바이스(300J)의 액세스 가능 전도성 표면들의 임의의 표면 조도 및/또는 다른 결함들을 보상하기에 충분한 두께의 합의 대략 2-3배)일 수도 있다. 도 3a - 도 3k 각각은 자성 디바이스들의 단면을 나타내며, 도 3a - 도 3k에 도시된 구조는 도 5a에 제시된 형상들과 비슷한 송신선을 형성하도록 임의의 길이 형상으로 연장될 수 있다고 이해된다. 또한, 도 3k에 의해 제시된 실시예에 도시된 동축 유전체는 주로 유전체(예를 들어, 에어 갭)(348) 및 페라이트 매트릭스(328)이지만, 다른 실시예들에서는 유전체(348)가 예를 들면, 다른 유전체 특성들을 갖는 다른 유전체 재료로 대체될 수도 있고, 페라이트 매트릭스(328)는 페라이트 매트릭스(328) 아래에 배치될 수 있는 유전체 재료의 추가 층들로 보완될 수도 있다.
도 3k에는 방향들(352, 354)이 또한 도시된다. 다양한 실시예들에서, (예를 들어, 강자성 매트릭스(338)에 의해 제공되는) 폴링 필드의 강도 및/또는 배향은 전파 특성(예를 들어, 위상 시프트 또는 지연)을 특정 방식으로 변경하도록 선택될 수도 있다. 예를 들어, 폴링 필드의 방향이 방향(352)으로 도시된 것과 같이 페라이트 매트릭스(328)의 평면 및 전파 방향에 수직인 경우, 자성 디바이스(300K)는 상호 위상 시프터 또는 다른 타입의 상호 디바이스에 대응한다. 반면, (예를 들어, 강자성 매트릭스(338)에 대해 작용하는 자기장 발생기에 의해 설정된 것과 같은) 폴링 필드의 방향이 방향(354)으로 도시된 것과 같이, 전파 방향에는 수직이지만 페라이트 매트릭스(328)의 평면과는 동일 평면 상에 있는 경우, 자성 디바이스(300K)는 비상호 위상 시프터 및/또는 다른 비상호 디바이스에 대응한다.
추가로, 강자성 매트릭스(338)는 일부 실시예들에서 (예를 들어, 이를테면 NiFe 분말을 사용하여 형성된) 연질 강자성체로 구현될 수도 있으며, 이는 페라이트 매트릭스(328)의 분극을 그리고 그 안에서 자성 디바이스(300K)의 위상 시프트 응답을 동적으로 제어하는 데 사용될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 연질 강자성 매트릭스는 외부인가 필드에 의해, 예컨대 솔레노이드에 의해 그리고/또는 (예를 들어, 배치 디바이스 및/또는 MMAMS(110)의 실시예를 사용하여) 아주 가까이에 영구 자석을 배치함으로써 자화되어야 한다.
도 4a - 도 4f는 본 개시의 실시예에 따라, 예컨대 도 3a - 도 3k에 관해 논의한 것들과 비슷한 프로세스들을 사용하여 형성된 자성 디바이스들 및/또는 구조들을 나타낸다. 특히, 도 4a는 자성 디바이스(300K)와 유사한 송신선(400A)을 도시하지만, 여기서 중심 도체(440)는 중심 도체(440)의 전도율을 높이고 그리고/또는 페라이트 매트릭스(328)에 걸친 자기장 강도를 감소시킴으로써 전자파 전파 변경/조정 디바이스의 영향을 감소시키도록 페라이트 매트릭스(328)로부터 강자성 매트릭스(438)를 분리하는 분리기(441)를 포함한다.
도 4b는 본 개시의 실시예에 따른 자성 디바이스 및/또는 구조(400B)를 나타낸다. 특히, 도 4b는 자성 디바이스들(300K 및/또는 400A)과 유사한 송신선을 도시하지만, 여기서 중심 도체(440B)는 고체 전도성 중합체이고, 페라이트 매트릭스(438)는 외부 도체(446)의 대향하는 부분들 내에 형성되어, 페라이트 매트릭스(328)에 대해 추가 자기장 강도 및/또는 균일성을 제공하도록 구성되는(예를 들어, 형상화 및/또는 배치되는) 2개의 개별 강자성 매트릭스들(438B-C)로 분할된다. 앞서 지적한 바와 같이, 강자성 매트릭스들(438B-C)은 경질 또는 연질 강자성 재료로 구현될 수도 있다.
도 4c는 본 개시의 실시예에 따른 자성 디바이스 및/또는 구조(400C)를 나타낸다. 특히, 도 4c는 경질 또는 연질 강자성 재료로 구현될 수도 있는 3개의 강자성 매트릭스들(438, 438B, 438C) 전부를 포함하는 자성 디바이스들(400A, 400B)의 결합과 유사한 송신선을 도시한다.
도 4d는 본 개시의 실시예에 따른 자성 디바이스 및/또는 구조(400D)를 나타낸다. 특히, 도 4d는 고체 중심 도체(440B)를 포함하지만, 페라이트 매트릭스(328)로부터 중심 도체(440B)에 대향하는 외부 도체(446D) 최상부에 임베드된 (예를 들어, 경질 또는 연질 강자성 재료로 구현될 수도 있는) 단일 강자성 매트릭스(438D)를 포함하는 자성 디바이스들(300K 및/또는 400A-C)과 유사한 송신선을 도시한다. 도 4e는 고체 중심 도체(440B)를 포함하지만, RF 유전체 기판(320) 아래 배치되며 페라이트 매트릭스(328)에 인접한 (예를 들어, 경질 또는 연질 강자성 재료로 구현될 수도 있는) 단일 강자성 매트릭스(438E)를 포함하는 자성 디바이스(400D)와 매우 유사한 송신선(400E)을 도시한다.
도 4f는 본 개시의 실시예에 따른 자성 디바이스 및/또는 구조(400F)를 나타낸다. 특히, 도 4f는 경질 또는 연질 강자성 재료로 구현될 수도 있는 3개의 강자성 매트릭스들(338, 438B, 438C) 전부를 포함하는 자성 디바이스들(300K, 400B)의 결합과 유사한 송신선을 도시한다.
도 5a는 본 개시의 실시예에 따른 자성 디바이스 및/또는 구조에 대한 다양한 형상들의 도면들을 나타낸다. 특히, 도 5a는 도 3a - 도 3k 및/또는 도 4a - 도 4f에 대해 제시한 것들과 유사한 방법들을 사용하여 형성된 송신선들 및/또는 도파관들에 대한 서로 다른 레이아웃들 또는 제작 패턴들이나 형상들의 사시도들을 제시한다. 예를 들어, 자성 디바이스(510)는 비교적 직선인 직사각형 동축 송신선을 보여주고, 자성 디바이스(512)는 90도 만곡부로 형성된 긴 직사각형 동축 송신선을 보여주며, 자성 디바이스(514)는 더 모난 대략 45도 만곡부로 형성된 긴 사각형 동축 송신선을 보여주고, 자성 디바이스(516)는 180도 만곡부로 형성된 긴 직사각형 동축 송신선을 보여주고, 자성 디바이스(518)는 "S" 만곡부 또는 2개의 인접한 대략 180도 만곡부들로 형성된 긴 직사각형 동축 송신선을 보여주며, 자성 디바이스(520)는 2개의 "S" 만곡부들로 형성된 긴 직사각형 동축 송신선을 보여준다. 본 개시의 실시예들은 예시된 형상들의 다양한 양상들을 결합하여 가변 전자파 전파 변경 능력들 및/또는 능력들의 범위들을 갖는 다양한 서로 다른 송신선들 및/또는 다른 자성 디바이스들을 구성할 수 있다.
일례로, 도 5b는 본 개시의 실시예에 따라 전자 디바이스로 구현되는 자성 디바이스 및/또는 구조를 나타낸다. 예를 들어, 전자 디바이스(530)는 신호 증폭기, 필터, 수신기, 송신기, 트랜시버, 및/또는 전자 디바이스(530)에 전자 기능을 제공하도록 구성된 다른 회로를 포함할 수 있으며, 이들은 레이더 시스템, 통신 시스템, 처리 시스템, 다양한 다른 거리 센서(ranging sensor) 시스템 및/또는 다른 전자 디바이스들로 구현될 수도 있다. 도 5b에 도시된 실시예에서, 전자 디바이스(530)는 신호 소스(532), 송신선(534) 및 신호 싱크(536)를 포함한다. 예를 들어, 신호 소스(532)는 송신기일 수도 있고, 송신선(534)은 신호 소스(532)를 신호 싱크(536)에 연결하고 그리고/또는 송신선(534)을 통해 이동하는 전자파에 대해 원하는 위상 시프트 및/또는 지연을 제공하도록 구성된 자성 디바이스일 수도 있으며, 신호 싱크(536)는 안테나(예를 들면, 패치 안테나 어레이) 또는 광학 개구일 수도 있다. 일반적으로, 신호 소스(532)는 전자기 신호를 발생시키거나 제공하도록 구성된 임의의 전자 디바이스일 수도 있고, 송신선(534)은 전자파들/신호들이 송신선(534)을 통해 전파할 때 이들을 변경하도록 구성된 자성 구조 및/또는 디바이스를 포함하는 본 개시의 임의의 실시예일 수도 있으며, 신호 싱크(536)는 신호 소스(532) 및/또는 송신선(534)으로부터의 전자파를 수신하도록 구성된 임의의 전자 디바이스 및/또는 엘리먼트일 수도 있다. 전자 디바이스(530)의 실시예들은 예를 들어, 100-400㎒에서부터 약 60㎓ 또는 그 이상까지 다양한 애플리케이션들에 따라 그리고/또는 주파수 범위에 걸쳐 동작하도록 구성(예를 들면, 스케일링)될 수도 있다.
도 6은 본 개시의 실시예에 따라 MMAMS를 사용하여 자성 디바이스를 형성하기 위한 다양한 동작들의 흐름도(600)를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 도 6의 동작들은 도 1 - 도 2의 대응하는 엘리먼트들과 연관된 하나 또는 그보다 많은 로직 디바이스들에 의해 실행되는 소프트웨어 명령들로서 구현될 수도 있다. 보다 일반적으로, 도 6의 동작들은 소프트웨어 명령들 및/또는 전자 하드웨어(예를 들어, 인덕터들, 커패시터들, 증폭기들, 또는 다른 아날로그 및/또는 디지털 컴포넌트들)의 임의의 결합으로 구현될 수도 있다. 프로세스(600)의 임의의 단계, 하위 단계, 하위 프로세스 또는 블록은 도 6에 예시된 실시예들과는 다른 순서 또는 배치로 수행될 수도 있다. 예를 들어, 다른 실시예들에서 하나 또는 그보다 많은 블록들은 다양한 프로세스들에서 생략될 수도 있고, 하나의 프로세스로부터의 블록이 다른 프로세스에 포함될 수도 있다. 더욱이, 블록 입력들, 블록 출력들 및/또는 다른 동작 파라미터들은 대응하는 프로세스의 다음 부분으로의 이동 전에 저장될 수도 있다. 프로세스(600)는 도 1 - 도 5b의 엘리먼트들을 참조로 설명되지만, 프로세스(600)는 사용자 모듈들, 시스템 패브릭들 및/또는 서브시스템들의 서로 다른 선택을 포함하여 다른 엘리먼트들에 의해 수행될 수도 있다.
블록(602)에서, MMAMS가 자성 디바이스 설계를 수신한다. 예를 들어, MMAMS(110)의 제어기(112)는 자성 디바이스/송신선(300K)에 대응하는 자성 디바이스 설계를 포함하는 데이터 파일을 수신하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 자성 디바이스 설계는 인터페이스를 통해 제어기(112)에 연결된 메모리 디바이스 상에 저장될 수도 있다. 일단 수신되면, 제어기(112)는 MMAMS(110)의 다양한 엘리먼트들을 제어하여 자성 디바이스(300K)를 구성 또는 형성하게 자성 디바이스 설계를 변환 또는 해석하도록 구성될 수도 있다. 다른 실시예들에서, 제어기(212)는 데이터 파일을 수신하고, 제어기(112) 및/또는 제작 시스템(220)의 다른 엘리먼트들과 협력하여 제작 시스템(220)의 다양한 엘리먼트들을 제어해 자성 디바이스(300K)를 구성 또는 형성하도록 구성될 수도 있다.
블록(604)에서, MMAMS는 자성 재료 매트릭스를 수신한다. 예를 들어, MMAMS(110)에 통합된 AMS의 타입(들)에 따라, MMAMS(110)는 공급기(115)에서 준비 시스템(211)으로부터 자성 매트릭스 액체 및/또는 자성 매트릭스 필라멘트를 수신하도록 구성될 수도 있다. 일반적으로, MMAMS(110)는 MMAMS(110)가 자성 구조들을 형성할 수 있고 그리고/또는 형성하도록 구성되는 임의의 타입의 자성 재료 매트릭스를 수신하도록 구성될 수도 있다. 자성 재료 매트릭스의 수신에 앞서, 준비 시스템(211)은 예를 들면, 페라이트 또는 강자성 분말을 액상 중합체 수지와 혼합하여 벌크 액체 자성 매트릭스를 형성하고, 벌크 액체 자성 매트릭스를 공급기(115)에 제공하거나, 벌크 액체 자성 매트릭스를 먼저 경화 또는 응결하여 벌크 고체 자성 매트릭스를 형성하고, 벌크 고체 자성 매트릭스에서 자성 매트릭스 필라멘트를 압출한 다음, (예를 들어, 릴 또는 스풀 상에서) 자성 매트릭스 필라멘트를 공급기(115)에 제공하도록 구성될 수도 있다.
블록(606)에서, MMAMS는 블록(602)에서 수신된 자성 디바이스 설계로 설명된 자성 디바이스의 자성 구조를 형성하도록, 블록(604)에서 수신된 자성 재료 매트릭스를 디스펜싱한다. 예를 들어, MMAMS(110)의 제어기(112)는 자성 디바이스(300K)의 페라이트 매트릭스/구조(328) 및/또는 강자성 매트릭스/구조(338)를 형성하기 위해 디스펜서(114)를 제어하여 액체나 필라멘트 또는 다른 타입의 자성 재료 매트릭스를 디스펜싱하도록 구성될 수도 있다. 자성 구조가 페라이트 매트릭스를 포함하는 실시예들에서, 페라이트 매트릭스는 강자성체로부터 폴링 필드를 수신하도록 구성될 수도 있다. 자성 구조가 강자성 매트릭스를 포함하는 실시예들에서, 강자성 매트릭스는 강자성체에 폴링 필드를 제공하도록 구성될 수도 있다. 적층 가공 처리의 상황에서 이러한 자성 구조들 및/또는 디바이스들을 제공함으로써, 본 개시 실시예들은 비교적 신속하고, 소형으로 저렴하게 자성 디바이스들의 형성을 가능하게 한다. 더욱이, 이러한 디바이스들은 종래의 위상 시프트 기술에 비해 우수한 성능을 나타내는데, 예를 들면 각각의 디바이스에 대해 약 0.1입방 인치, 0.05㏈, 및 100g 미만으로 크기, 삽입 손실 및 중량을 줄일 수 있고, (예를 들어, 위상 레이더 어레이 애플리케이션들에 대해) 1 와트를 초과하는 송신 전력을 전달할 때 신뢰할 수 있게 동작할 수 있다. 종래의 시스템들은 일반적으로 훨씬 더 높은 전체 비용에서, 성능 메트릭들의 범위가 10배 더 악화된다.
도 7은 본 개시의 실시예에 따라 자성 디바이스 및/또는 구조를 사용하기 위한 다양한 동작들의 흐름도(700)를 나타낸다. 일부 실시예들에서, 도 7의 동작들은 도 1 - 도 2의 대응하는 엘리먼트들과 연관된 하나 또는 그보다 많은 로직 디바이스들에 의해 실행되는 소프트웨어 명령들로서 구현될 수도 있다. 보다 일반적으로, 도 7의 동작들은 소프트웨어 명령들 및/또는 전자 하드웨어(예를 들어, 인덕터들, 커패시터들, 증폭기들, 또는 다른 아날로그 및/또는 디지털 컴포넌트들)의 임의의 결합으로 구현될 수도 있다. 프로세스(700)의 임의의 단계, 하위 단계, 하위 프로세스 또는 블록은 도 7에 예시된 실시예들과는 다른 순서 또는 배치로 수행될 수도 있다. 예를 들어, 다른 실시예들에서 하나 또는 그보다 많은 블록들은 다양한 프로세스들에서 생략될 수도 있고, 하나의 프로세스로부터의 블록이 다른 프로세스에 포함될 수도 있다. 더욱이, 블록 입력들, 블록 출력들 및/또는 다른 동작 파라미터들은 대응하는 프로세스의 다음 부분으로의 이동 전에 저장될 수도 있다. 프로세스(700)는 도 1 - 도 5b의 엘리먼트들을 참조로 설명되지만, 프로세스(700)는 사용자 모듈들, 시스템 패브릭들 및/또는 서브시스템들의 서로 다른 선택을 포함하여 다른 엘리먼트들에 의해 수행될 수도 있다.
블록(702)에서, 신호 소스의 신호가 송신선에 의해 수신된다. 예를 들어, 전자 디바이스(530)의 송신선(534)은 신호 소스(532)로부터 신호(예를 들면, 전기 신호, 광 신호, 및/또는 예컨대 임의의 다른 타입의 전파되는 전자파)를 수신하도록 구성될 수도 있다. 다양한 실시예들에서, 송신선(534)은 본 명세서에서 설명한 바와 같은 MMAMS(110) 및/또는 제작 시스템(220)의 실시예를 사용하여, 자성 디바이스(300K, 400A, 400B) 및/또는 자성 디바이스들(510-520) 중 임의의 자성 디바이스에 따라 구현될 수도 있다.
블록(704)에서는, 블록(702)에서 수신된 신호가 신호 소스와 신호 싱크 사이에 전파된다. 예를 들어, 송신선(534)은 신호 소스(532)와 신호 싱크(536) 사이에서 신호 소스(532)로부터 수신된 신호를 전파하도록 구성될 수도 있다. 본 명세서에서 설명한 바와 같이, 송신선(534) 내의 자성 구조들은 전파된 신호와 연관된 전자파의 전파 특성을 변경하도록 구성/형성될 수도 있다. 예를 들어, 송신선(534)은 신호가 송신선(534)을 통해 전파할 때 신호에 위상 시프트, 정확한 지연, 필터 특성 및/또는 다른 전파 특성 변경들을 적용하도록 구성될 수도 있다.
블록(706)에서는, 블록(704)에서 전파된 신호가 송신선에 의해 신호 싱크에 제공된다. 예를 들어, 송신선(534)은 신호 소스(532)와 신호 싱크(536) 사이의 송신선(534)에 의해 전파되는 신호를 신호 싱크(536)에 제공하도록 구성될 수도 있다. 본 명세서에서 설명한 자성 재료 적층 가공 시스템들을 사용하여 형성된 자성 구조들 및/또는 디바이스들의 실시예들을 이용하여 신호 송신을 구현함으로써, 본 개시의 실시예들은 항법 센서들 및/또는 항공기의 작동에 사용되는 다른 시스템들과 같은 다양한 시스템들에 통합될 수 있는 저렴하고 소형이며 견고한 전자 디바이스들을 제공한다.
적용 가능하다면, 본 개시에 의해 제공되는 다양한 실시예들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합을 사용하여 구현될 수 있다. 또한, 적용 가능하다면, 본 명세서에서 제시된 다양한 하드웨어 컴포넌트들 및/또는 소프트웨어 컴포넌트들은 본 개시의 사상을 벗어나지 않으면서, 소프트웨어를, 하드웨어를, 그리고/또는 둘 다를 포함하는 복합 컴포넌트들로 결합될 수 있다. 적용 가능하다면, 본 명세서에서 제시된 다양한 하드웨어 컴포넌트들 및/또는 소프트웨어 컴포넌트들은 본 개시의 사상을 벗어나지 않으면서, 소프트웨어를, 하드웨어를, 그리고/또는 둘 다를 포함하는 서브컴포넌트들로 분할될 수 있다. 추가로, 적용 가능하다면, 소프트웨어 컴포넌트들이 하드웨어 컴포넌트들로서, 그리고 그 반대도로 구현될 수 있음이 고려된다.
비일시적 명령들, 프로그램 코드 및/또는 데이터와 같은 본 개시에 따른 소프트웨어는 하나 또는 그보다 많은 비일시적 기계 판독 가능 매체들에 저장될 수 있다. 본 명세서에서 식별된 소프트웨어가 하나 또는 그보다 많은 범용 또는 특수 목적의 컴퓨터들 및/또는 컴퓨터 시스템들을 사용하여 구현될 수 있고, 네트워크화될 수 있고 그리고/또는 다른 방식도 가능함이 또한 고려된다. 적용 가능하다면, 본 명세서에서 설명한 다양한 단계들의 순서는 본 명세서에서 설명한 특징들을 제공하도록 변경되고, 복합 단계들로 결합되고, 그리고/또는 하위 단계들로 분할될 수 있다.
앞서 설명한 실시예들은 본 발명을 예시하지만 제한하지는 않는다. 본 발명의 원리들에 따라 다수의 수정들 및 변형들이 가능하다고 또한 이해되어야 한다. 이에 따라, 본 발명의 범위는 다음 청구항들에 의해서만 정의된다.

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 자성 구조를 제조하기 위한 방법(600)으로서,
    자성 재료 매트릭스(328, 338, 438, 438B-E)로 형성될 자성 구조(300K, 400A-F, 534)를 포함하는 자성 디바이스 설계를 수신하는 단계(602) ― 상기 자성 재료 매트릭스는 자성 재료 적층 가공 시스템(magnetic materials additive manufacturing system) "MMAMS"(110)에 사용되도록 구성됨 ―;
    상기 MMAMS에 의해 상기 자성 재료 매트릭스를 수신하는 단계(604); 및
    상기 자성 구조를 형성하도록 상기 MMAMS를 사용하여 상기 자성 재료 매트릭스를 디스펜싱하는 단계(606)를 포함하고,
    상기 자성 재료 매트릭스는 페라이트 매트릭스(328)를 포함하고, 상기 자성 구조는 송신선(300K, 400A-F)을 포함하고,
    상기 송신선은 적어도 하나의 유전체(328, 348)에 의해 외부 도체(346, 446)로부터 분리된 중심 도체(340, 440, 440B)를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 유전체는 상기 MMAMS에 의해 디스펜싱되는 페라이트 매트릭스를 포함하고, 그리고
    상기 중심 도체와 상기 외부 도체 중 적어도 하나는 상기 페라이트 매트릭스에 폴링 필드를 제공하여, 상기 송신선을 통해 전자파가 전파되는 동안 상기 전자파의 전자기 전파 특성을 변경하도록 구성되는 강자성 매트릭스(338, 438, 438B-C)를 포함하는,
    자성 구조를 제조하기 위한 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 폴링 필드는 상기 전자파와 연관된 위상 시프트 및 지연 중 적어도 하나를 변경하도록 선택되는, 상기 전자파의 전파 방향에 대한 배향(orientation) 및 세기 중 적어도 하나를 포함하는,
    자성 구조를 제조하기 위한 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 강자성 매트릭스는 상기 중심 도체 내에 배치되고, 그리고
    상기 강자성 매트릭스를 둘러싸는 상기 중심 도체의 비자성 부분의 두께는 상기 전자파에 대응하는 표피 깊이의 2 내지 3배를 초과하거나 그와 같은,
    자성 구조를 제조하기 위한 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 강자성 매트릭스는 상기 중심 도체 내에 배치되고,
    상기 중심 도체는 비자성 전도성 중합체(340, 440, 440B) 및 금속 표면 층(330, 350)을 포함하며, 그리고
    상기 페라이트 매트릭스는 상기 금속 표면 층에 의해 상기 강자성 매트릭스에서 분리되는,
    자성 구조를 제조하기 위한 방법.
  10. 시스템(530)으로서,
    신호 소스(532)와 신호 싱크(536) 사이에 연결된 송신선(534)을 포함하며,
    상기 송신선은 적어도 하나의 유전체(328, 348)에 의해 외부 도체(346, 446)로부터 분리된 중심 도체(340, 440, 440B)를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 유전체는 자성 재료 적층 가공 시스템 "MMAMS"(110)에 의해 디스펜싱되는 페라이트 매트릭스(328)를 포함하며, 그리고
    상기 중심 도체와 상기 외부 도체 중 적어도 하나는 상기 MMAMS에 의해 디스펜싱되며 상기 페라이트 매트릭스에 폴링 필드를 제공하여, 상기 신호 소스와 상기 신호 싱크 사이에 전자파가 전파되는 동안 상기 전자파의 전자기 전파 특성을 변경하도록 구성되는 강자성 매트릭스(338, 438, 438B-C)를 포함하는,
    시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 폴링 필드는 상기 전자파와 연관된 위상 시프트 및 지연 중 적어도 하나를 변경하도록 선택되는, 상기 전자파의 전파 방향에 대한 배향 및 세기 중 적어도 하나를 포함하는,
    시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 강자성 매트릭스는 상기 중심 도체 내에 배치되고, 그리고
    상기 강자성 매트릭스를 둘러싸는 상기 중심 도체의 비자성 부분의 두께는 상기 전자파에 대응하는 표피 깊이의 2 내지 3배를 초과하거나 그와 같은,
    시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 강자성 매트릭스는 상기 중심 도체 내에 배치되고,
    상기 중심 도체는 비자성 전도성 중합체(340, 440, 440B) 및 금속 표면 층(330, 350)을 포함하며, 그리고
    상기 페라이트 매트릭스는 상기 금속 표면 층에 의해 상기 강자성 매트릭스에서 분리되는,
    시스템.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 강자성 매트릭스는 상기 외부 도체의 제1 부분 내에 배치된 제1 강자성 매트릭스(438B)를 포함하고,
    상기 외부 도체는 상기 중심 도체에 대향하는 상기 외부 도체의 제2 부분 내에 배치된 제2 강자성 매트릭스(438C)를 포함하며,
    상기 페라이트 매트릭스는 적어도 상기 외부 도체의 제1 부분과 제2 부분 사이에 배치되고, 그리고
    상기 제1 강자성 매트릭스 및 상기 제2 강자성 매트릭스는 상기 폴링 필드를 제공하도록 구성되는,
    시스템.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 송신선은 직사각형 동축 송신선을 포함하고, 그리고
    상기 적어도 하나의 유전체는 상기 중심 도체 4개의 단면 측들 중 3개의 단면 측들 상에 배치된 에어 갭을 포함하는,
    시스템.
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