[发明专利]具有不均匀迹线的线圈

说明书

一种线圈装置包括：第一导体，在第一层中且包括螺旋形状；以及第二导体，在第一层中且与第一导体并联连接，并且与第一导体相邻地且与第一导体平行或基本平行地延伸。第一导体的截面积和第二导体的截面积不同。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年9月14日提交的美国临时专利申请No.63/077,824的优先权，其全部内容通过引用合并于此以用于所有目的，如同其在本文中被完整地阐述。

技术领域

本发明涉及线圈。更具体地，本发明涉及在诸如柔性印刷电路(FPC)、印刷电路板(PCB)或可用于电子设备应用的硅晶片之类的基板中具有不均匀迹线几何的线圈。

背景技术

常规线圈包括以螺旋形状形成的连续圆形铜布线。常规线圈可以包括具有均匀直径的布线，或者可以包括在整个线圈中具有均匀宽度和高度的迹线。如图1和图2所示，常规线圈(如线圈1 00和200)可以具有不同的形状，诸如圆形、螺旋形、正方形、矩形等。这些布线在布线的外表面上具有屏蔽绝缘层或涂层，该屏蔽绝缘层或涂层允许它们在每个相邻匝之间具有小间距，而不造成短路。因此，常规线圈(如图1和图2所示的线圈100和200)具有相对较低的电阻。

使用具有均匀直径的布线或使用具有均匀宽度和高度的迹线简化了常规线圈的设计，并且提供了具有良好性能的常规线圈。但这种常规线圈无法提供最佳效率或性能。由于蜂窝电话、平板计算机和其他电子设备的空间限制，这种常规线圈不总是适合于设备集成。

具有均匀迹线宽度的常规线圈的性能受到“邻近效应”的影响，在该“邻近效应”中，由于所产生的电磁力(EMF)，以相同方向传输电流的相邻迹线可以将电流推到离附近表面更远的相邻迹线上，从而为电流通过每个导体创建更窄的路径。该现象如图3A和图3B所示。

图3A示出了具有圆形直径且承载相同方向的电流的两条相邻布线310和320的截面。图3B示出了具有矩形截面且承载相同方向的电流的两条相邻布线330和340的截面。阴影表示布线310、320、330和340内的电流密度。如图3A和图3B所示，布线310、320、330和340的电流密度在截面的离相邻布线最远的部分中较高。该现象将电流压缩到布线310、320、330和340的比整个截面积更小的部分中。因此，有效截面积减小，并且电流将受到更高电阻路径的影响。因此，与相邻导体的直流电阻相比，邻近效应可以显著地增加相邻导体的交流电阻。邻近效应随着频率的增加而增加。

发明内容

为了克服上述问题，本发明的优选实施例在可以用于电子设备应用的柔性印刷电路中提供具有不均匀迹线宽度的对称线圈。

存在需要高效线圈的许多电子设备应用，包括用于传送电力的无线充电系统(例如，汽车和消费电子产品)、电子模块(例如，集成电路(IC)和PCB)、射频(RF)组件(例如，滤波器)等。制作高质量线圈的挑战之一是线圈通常需要特殊材料或先进的加工技术，这会对批量生产的成本和能力产生不利影响。线圈设计和制造中的新技术可以用于修改常规线圈并提高质量和性能。这些更改包括在并行配置中创建具有不均匀宽度的迹线。线圈设计通常是特定于应用的，因为它们通常取决于线圈几何和/或电路的频率范围。

根据本发明的优选实施例，一种线圈装置包括：第一导体，在第一层中且包括螺旋形状；以及第二导体，在第一层中且与第一导体并联连接，并且与第一导体相邻地且与第一导体平行或基本平行地延伸。第一导体的截面积和第二导体的截面积不同。

第一导体和第二导体可以具有矩形截面，并且螺旋形状可以是圆形螺旋形状或矩形螺旋形状。

第一导体的高度可以等于或基本等于第二导体的高度，并且第一导体的宽度和第二导体的宽度可以不同。第一导体的高宽比和第二导体的高宽比可以不同。