一种柔性可拉伸射频线圈的制作方法

1.本发明属于射频电子技术领域，尤其涉及一种柔性可拉伸射频线圈。


背景技术：

2.射频线圈在无线充电、通信天线、医疗等众多领域发挥了关键作用，而随着技术的不断发展，需求不断的更新，目前射频线圈的发展需求集中在柔性织物等可穿戴设备上，这就对射频线圈的柔韧性和贴附性提出了新的要求。
3.目前，射频线圈主要通过蚀刻覆铜板制作获得，基材主要以pi薄膜(聚酰亚胺)为主，例如fpc射频线圈，但这种线圈柔韧性差、pi基材的贴附性的舒适度不佳，并且其不具备拉伸性能，导致普适性差的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的一个目的是提出一种柔性可拉伸射频线圈,以解决现有技术中射频线圈的普适性差的问题。
5.在一些说明性实施例中，所述柔性可拉伸射频线圈，包括：第一胶膜层、导体环、第二胶膜层和织布层；所述导体环设于所述第一胶膜层和第二胶膜层之间，所述织布层设于所述第一胶膜层远离所述导体环的一侧；其中，所述第一胶膜层、所述第二胶膜层和所述织布层为柔性可拉伸材质，所述导体环的至少部分环体为通过印刷柔性电子浆料形成的柔性可拉伸的导电环体。
6.在一些可选地实施例中，所述第一胶膜层和/或所述第二胶膜层为热熔胶膜或压敏胶膜。
7.在一些可选地实施例中，所述织布层的可拉伸量低于所述第一胶膜层、第二胶膜层、以及所述导体环中的柔性可拉伸的导电环体。
8.在一些可选地实施例中，所述第二胶膜层远离所述导体环的一侧设有离型膜。
9.在一些可选地实施例中，所述导体环为由至少两个非接触的弧形环组合构成的圆环形结构；相邻的所述弧形环的端部之间通过电子器件连接。
10.在一些可选地实施例中，所述电子器件为电容信号放大器。
11.在一些可选地实施例中，所述第一胶膜层和所述织布层相对于所述电子器件的位置区域设置为开窗结构，用于暴露所述电子器件。
12.在一些可选地实施例中，所述弧形环与所述电子器件连接的端部为不可拉伸结构。
13.在一些可选地实施例中，所述第二胶膜层相对于所述电子器件的位置设置为开窗结构，用于暴露所述电子器件。
14.在一些可选地实施例中，所述织布层相对于所述电子器件的位置为不可拉伸结构。
15.与现有技术相比，本发明具有如下优势：
16.本发明实施例中提出了一种柔性可拉伸射频线圈，该射频线圈不仅具有良好的柔性性能，并且具有一定的可拉伸的能力，提升了射频线圈的普适性。
附图说明
17.图1是本发明实施例中的柔性可拉伸射频线圈的结构示例一；
18.图2是本发明实施例中的柔性可拉伸射频线圈的结构示例一的层结构示意图；
19.图3是本发明实施例中的柔性可拉伸射频线圈的结构示例二；
20.图4是本发明实施例中的柔性可拉伸射频线圈的结构示例三
21.图5是本发明实施例中的柔性可拉伸射频线圈的结构示例三的层结构示意图。
具体实施方式
22.以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。
23.需要说明的是，在不冲突的情况下本发明实施例中的各技术特征均可以相互结合。
24.本发明实施例中公开了一种柔性可拉伸射频线圈，具体地，如图1-2，图1为本发明实施例中的结构示例一；图2为本发明实施例中结构示例一的层结构示意图。该柔性可拉伸射频线圈，包括：第一胶膜层10、导体环20、第二胶膜层30和织布层40。其中，导体环20设于第一胶膜层10和第二胶膜层30之间，织布层40设于第一胶膜层10远离导体环20的一侧。
25.其中，第一胶膜层10、第二胶膜层30和织布层40选用柔性可拉伸材质，导体环30的至少部分环体为通过印刷柔性电子浆料形成的柔性可拉伸导电环体。
26.本发明实施例中提出了一种柔性可拉伸射频线圈，该射频线圈不仅具有良好的柔性性能，并且具有一定的可拉伸的能力，提升了射频线圈的普适性。
27.优选地，本发明实施例中的第一胶膜层10和第二胶膜层30选用同一种胶膜，以便于后续对于稳定的结构，不易产生分层。优选地，本发明实施例中的第一胶膜层10和/或第二胶膜层30的厚度范围选用30-100μm，该范围内的胶膜层的结构强度较高，可以起到保护其内导体环的作用，超出该厚度范围则容易在柔性可拉伸射频线圈复合过程中出现胶体流动的现象，导致胶膜层的严重变形，进而造成通过印刷柔性电子浆料形成的柔性可拉伸导电环体发生过量变形，而在该范围内则不足以在射频线圈的上述层叠体复合的过程中使通过印刷柔性电子浆料形成的柔性可拉伸导电环体发生过量变形，避免导致导体环的失效或性能下降的问题发生。
28.具体地，本发明实施例中的第一胶膜层10和/或第二胶膜层30可以选用热熔胶膜或压敏胶膜，不限于聚氨酯pu、热塑性聚氨酯tpu、热塑性硫化橡胶tpv、硅胶等等。优选地，
本发明实施例中的第一胶膜层10和第二胶膜层30选用热塑性聚氨酯tpu，相比其他材料而言，其气密性和结构强度较好。
29.本发明实施例中的织布层40包括但不限于如无纺布、尼龙、水洗棉、涤纶、氨纶及多种材料混纺的织布，用以提到用户的贴附舒适度；优选地，本发明实施例中的织布层40的拉伸变形量不高于胶膜和通过印刷柔性电子浆料形成的柔性可拉伸导电环体；具体地，织布层40的拉伸变形量不超过其原始尺寸的30％，以此控制射频线圈的整体拉伸变形程度，避免过度拉伸对射频线圈造成不可逆的变形，提高射频线圈的结构稳定性和可靠性。
30.另一方面，织布层40的厚度范围选用在100μm-300μm之间，虽然织布层40不会在射频线圈的层叠体复合的过程中像胶膜一样出现流体滑动的问题，但其会在竖直方向提供较大的变形量，在射频线圈复合的过程中，处于第一胶膜层和第二胶膜层之间的导体环在竖直方向上容易发生不期望的变形，造成断面或出现接触不良的断层，经验证该厚度范围下，导体环的良率得到了较大的提升。
31.如图3，优选地，本发明实施例中的射频线圈的层叠体通过热压进行复合，其中，为了避免织物层40造成导体环20的变形，因此将第二胶膜层30置于热台的台面上进行热压，同时为了避免第二胶膜层30直接粘附在热台上，因此在第二胶膜层30远离导体环20的一侧设置离型膜50，该离型膜50直接与热台的台面接触。在热压复合完成后，可通过揭开去除离型膜50。该实施例中亦可选用其它与第二胶膜层30不粘附的材质替代离型膜50，在一些实施例中，亦可以选用热台台面与第二胶膜层30不粘附的材质进行热压复合，该实施例中可省略离型膜50。
32.本发明实施例中的柔性电子浆料不限于低熔点金属、低熔点金属与高熔点金属的混合浆料、低熔点金属与高分子材料的混合浆料、高熔点金属与高分子材料的混合浆料、低熔点金属、高熔点金属与高分子材料的混合浆料；在一些其它实施例中，亦可以通过非金属导电材料替换上述混合浆料中的低熔点金属和/或高熔点金属。其中，低熔点金属的熔点不超过300摄氏度，例如镓、镓铟合金、镓铟锡合金、铟锡合金等；高熔点金属的熔点不低于500摄氏度，例如铜、金、镍、银、银包铜等。
33.优选地，本发明实施例提供了一种液态金属电子浆料，具体地，电子浆料包括：导电银浆和液态金属(熔点低于室温的低熔点金属，如镓铟合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金等)，其中，电子浆料中，液态金属与导电银浆的重量比为：1:30～30:1，液态金属的熔点低于室温；在制备电子浆料的过程中，将具有流动性的导电银浆和处于液态的液态金属均匀混合。
34.示例性地，上述电子浆料中，液态金属与导电银浆的重量比为1:30、1:25、1:20、1:15、1:10、1:5、1:3，1:2，2:3，4:5，1:1，5:4，3:2，2:1、3:1、5:1、10:1、15:1、20:1、25:1或者30:1。
35.需要说明的是，以上所述的导电银浆为有机聚合物银电子浆料，其通过烘干或固化可形成薄膜，其中有机聚合物作为粘接相，上述有机聚合物为树脂。导电银浆中必然含有银粉、树脂、溶剂和助剂(如分散剂、流平剂、防氧剂、稳定剂等)，导电银浆中银粉的质量分数可以为40％～90％，如40％、50％、60％、70％或者80％。
36.以上所述的液态金属为熔点在室温以下的金属单质或者合金。可选地，液态金属为镓铟共晶合金(熔点为15.5℃)、镓铟锡共晶合金(熔点为11℃)或者镓铟锡锌共晶合金
(熔点为9℃)。当然，在不明显影响液态金属的性能“如流动性和表面张力”的前提下，液态金属中也可以掺有适量的金属颗粒或非金属颗粒等。
37.发明人发现，液态金属与导电银浆混合得到电子浆料后，电子浆料中的树脂(由导电银浆提供)越多，电子浆料的稳定性越好，越不易分层，使得工艺操作的容错率越高。增加电子浆料中的树脂含量的主要途径有：增加电子浆料中导电银浆的含量，但若导电银浆的含量过高，则会使得其中液态金属的含量过少，由电子浆料制作得到的线路的柔性和可拉伸性均较差，无法满足需求。
38.另外，发明人还发现，若电子浆料中的液态金属的含量过多，则会使得电子浆料仍然具有较大的表面张力，无法应用于多种生产工艺(如丝网印刷、移印、钢网印刷等印刷工艺)中，且对基材具有很大的选择性。
39.在综合考虑以上各因素之后，本发明实施例中选择之前所述的液态金属与导电银浆的重量比，以使得本发明实施例中的电子浆料具有较好的综合性能。
40.使用此电子浆料制作线路时，只需要先通过印刷工艺在基材上形成图案，然后在适当温度下进行烘干即可，在烘干过程中导电银浆中的助剂挥发，导电银浆固化，由于烘干的温度必然高于室温，因此，在制作完成的线路中液态金属仍然处于液态。
41.其中，若使用导电银浆直接制作线路，则线路的柔性和可拉伸性均较差。而若使用纯液态金属制作线路，则由于纯液态金属的表面张力极大，无法应用于多种生产工艺(如丝网印刷、移印、钢网印刷等印刷工艺)中，且对基材具有很大的选择性。若使用掺有导电颗粒(如银包铜粉、镍粉、铜粉等)后的液态金属，则由于上述液态金属的均一度不高、流动性差，且挤压后液态金属会重新汇聚又体现出较大的表面张力，仍然无法满足需求。
42.而本发明实施例提供的上述电子浆料中液态金属的熔点低于室温，即在室温下液态金属呈液态，使得使用以上电子浆料制成的线路具有较好的柔性。另外，在上述电子浆料的内部结构中，导电银浆中的银粉和液态金属相互搭接，在对由上述电子浆料制成的线路进行拉伸时，导电银浆中的树脂可被拉伸，另外由于液态金属呈液态，其在拉伸过程中可以具有很大的变形量，进而保证液态金属与导电银浆中的银粉之间相互连接，使线路继续导电，因此，上述线路还具有较好的可拉伸性，基于此，使用该电子浆料制成的线路具有较好的柔性和可拉伸性，适用于柔性电子领域中。另外，上述电子浆料的表面张力较低，可以适用于多种生产工艺(如丝网印刷、移印、钢网印刷等印刷工艺)中，且对基材的选择性小。
43.现在参照图4-5，图4为本发明实施例中柔性可拉伸射频线圈的结构示例三，图5为本发明实施例中柔性可拉伸射频线圈的结构示例三的层结构示例。该实施例中导体环20为由至少两个非接触的弧形环21组合构成的圆环形结构；相邻的所述弧形环21的端部之间通过电子器件22连接。优选地，电子器件22可为电容信号放大器或其它电子器件。其中，电子器件22可以为封装好的芯片元件，也可以为电路结构，例如pcb、fpc等。该实施例中通过在导体环20中加入电子器件22，从而提升导体环20的成像质量。其中，电子器件22与弧形环21的端部之间的连接可通过焊锡连接，也可以通过导电胶连接。
44.优选地，导体环20中的弧形环21包括处于两端的焊接部211和连接两个焊接部211的连接部212，焊接部211与电子器件22相连接。在一些实施例中，弧形环21的焊接部211可选用传统的铜箔等刚性焊盘，焊接部211之间的连接部212则通过印刷柔性电子浆料形成的柔性可拉伸导电结构。在另一些实施例中，亦可以直接通过印刷柔性电子浆料形成弧形环
21，然后再通过在弧形环21的两端部进行电镀或化学镀，从而在端部位置镀上不可拉伸的金属层，该金属层不限于铜、金、银、锡等。该实施例中，通过将弧形环21用于与电子器件22连接的端部设置为不可拉伸、结构稳定的焊接部，可以提升电子器件22的连接稳定性，并且也可防止后续使用过程中的拉伸对电子器件22的连接产生松动的问题。在一些实施例中，亦可以仅通过印刷柔性电子浆料形成弧形环21，并且直接以其端部作为焊接部211。
45.在一些实施例中，在所述第一胶膜层10和所述织布层40相对于所述电子器件22的位置区域设置为开窗结构，用于暴露所述电子器件22。在另一些实施例中，也可在所述第二胶膜层相对于所述电子器件的位置设置为开窗结构，用于暴露所述电子器件。该实施例中通过将所述第一胶膜层10和所述织布层40的层叠体相对于所述电子器件22的位置区域设置为开窗结构，则可在第一胶膜层10、导体环20、第二胶膜层30和织布层40整体复合后，通过预留的开窗完成电子器件22的安装，降低复合难度。在另一些实施例中，亦可以采用将电子器件22封装与层叠体内部的结构，该封装则可通过设有容纳电子器件22的凹槽的模具进行热压，从而避免热压过程中对电子器件22造成破坏。
46.在一些实施例中，在所述织布层40的一侧或在第二胶膜层30的一侧对所述电子器件22的区域(或电子器件22与弧形环21的连接处)进行硬化处理，用以进一步的降低该区域被拉伸的可能性，避免局部松动。硬化处理不限于涂覆硬化胶、硬化剂、以及设置局部设置硬化片材。
47.优选地，在织布层40的一侧相对于电子器件22的区域涂覆硬化剂，使织布层相对于所述电子器件的位置成为不可拉伸结构，该硬化剂可渗入织布层40的内部，从而降低硬化剂对于整体的平整度和观感的影响。
48.发明实施例中的柔性可拉伸射频线圈可应用于无线充电线圈、磁共振线圈、rfid天线、传统天线、nfc天线等。
49.以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。