[发明专利]生产平面线圈的装置、系统和方法

说明书

本公开至少提供用于提供例如可以嵌入产品中的柔性平面感应线圈的装置、系统和方法。所述装置、系统和方法可包括至少一个适形衬底和匹配功能油墨组，其被印刷到至少一个适形衬底的至少一个基本平坦的表面上。该印刷可以形成至少一层增材导电迹线，所述增材导电迹线能够接收来自至少一个电源的电流，并且围绕所述至少一个适形衬底的平面内的中心轴线分层成连续的导电迹线。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年5月17日提交的题为“生产平面线圈的装置、系统和方法”的美国申请第15/598044号的优先权，其全部内容通过整体限定并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及增材电子器件，并且更具体地，涉及平面线圈的生产。

背景技术

印刷电子器件使用印刷或“增材(additive)”法在各种衬底上制造电子(和其他)设备。印刷通常在各种基材上定义图案，例如使用丝网印刷、柔性版印刷、凹版印刷、胶版印刷和喷墨。使用一种或多种这些印刷技术将电功能电子或光学油墨沉积在衬底上，从而创建有源或无源器件，例如晶体管、电容器和电阻器。

印刷电子器件可以使用无机或有机油墨。这些油墨材料可以通过溶液法、真空法或其他方法沉积。油墨层可以一层一层地涂在另一层上。印刷电子器件特征可以是或包括半导体、金属或非金属导体、纳米粒子、纳米管等。

玻璃和硅等刚性衬底可用于印刷电子器件。聚对苯二甲酸乙二酯箔(PET)是常见的衬底，部分原因是其成本低廉且具有适度的高温稳定性。聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺(PI)箔(PI)、聚碳酸酯(PC)和热塑性聚氨酯(TPU)是替代衬底的示例。替代衬底还包括纸和纺织品，尽管此类衬底中的高表面粗糙度和高吸收性可能会给在其上印刷电子器件带来问题。简而言之，典型的是，合适的印刷电子器件衬底优选具有最小的粗糙度、合适的润湿性和低吸收性。

印刷电子器件可提供低成本、大批量的制造。较低的成本允许在许多应用中使用，但是与“常规电子器件”相比通常具有降低的性能。此外，在各种衬底上的制造方法允许以迄今未知的方式使用电子器件，而不会显著增加成本。例如，在柔性衬底上进行印刷允许将电子器件放置在弯曲的表面上，而在这种情况下使用常规电子器件时无需花费的大量费用。

此外，常规电子器件通常在特征尺寸上比附加电子器件具有更高的限制。即，可以使用印刷电子器件来提供更高分辨率和更小结构，从而提供电路密度可变性、精度分层以及使用传统电子器件所不具有的功能。

在印刷电子器件中，厚度、孔和材料兼容性的控制是必不可少的。实际上，所用印刷方法的选择可以由与印刷层、层特性和印刷材料的性能有关的要求来确定，例如上述厚度、孔和材料类型，以及由最终印刷产品的经济和技术考虑来确定。

通常，基于薄片的喷墨和丝网印刷最适合小批量、高精度的印刷电子器件。凹版印刷、胶版印刷和柔性版印刷在大批量生产中更为常见。胶版印刷和柔性版印刷通常用于无机和有机导体以及电介质，而凹版印刷由于其提供的高层质量而非常适合于质量敏感层，例如晶体管内。

喷墨机非常通用，但是由于可能发生喷嘴堵塞，通常提供较低的通过量并且更适合于低粘度的可溶材料。丝网印刷通常用于从糊状材料生产图案化的厚层。气溶胶喷射印刷将油墨雾化，并利用气流将印刷的液滴聚集成紧密准直的束。

蒸发印刷将高精度丝网印刷与材料蒸发结合在一起。材料通过高精度模板沉积，该模板被“对准”到衬底上。也可以使用其他印刷方法，例如微接触印刷和光刻，例如纳米压印光刻。

电子器件功能性和可印刷性可以彼此抵消，要求优化以实现最佳结果。举例来说，聚合物中较高的分子量提高了电导率，但降低了溶解度。此外，在印刷时必须仔细选择粘度、表面张力和固体含量并严格控制。跨层交互以及沉积后的过程和层也会影响最终产品的特性。