TDK图案线圈技术解析

为履行向市场提供更环保的产品的使命，TDK矢志创新并开发了一种能在薄膜上印刷厚铜图案的电镀工艺。该工艺能让铜沉积在薄膜的一侧或两侧，可降低线圈(天线)的直流电阻 (DCR)。这一创新成果是TDK结合自身先进工艺技术和电镀工艺来实现的，其中电镀工艺采用了由日本阿基里斯株式会社 (Achilles) 提供的PPy液——一种将导电性聚吡咯以纳米级精细度分散在有机溶媒的溶液材料。

TDK独特的镀铜工艺采用“加成法”，能视需要在指定区域镀铜以形成图案。这与传统蚀刻掉铜层的“减成法”大有不同。此外，采用TDK独有的高性能磁片，还有望减小最终产品的尺寸。

图案线圈的产品展开

TDK独特的图案线圈技术能根据应用需求精确且灵活地调节铜迹线的厚度，相比于采用刻蚀方法的传统铜线圈技术，具有更强的线圈设计灵活性。借助该技术开发的最终产品阵容包括符合无线充电联盟 (WPC) Qi标准的无线充电线圈 (WPT)、符合AirFuel标准的无线充电线圈 (WPT) 以及其它非Qi标准的无线充电线圈 (WPT)，还有同时支持通信与供电的RFID/NFC天线和EMI网状屏幕。TDK的高性能磁片可抑制磁场 (H) 的磁通 (Ø)，而图案线圈技术更使其如虎添翼，大幅扩展了终端应用范围。图1展示了铜的厚度及其最终用途。

图1：铜的厚度与最终用途

TDK超薄型WPT图案线圈 MP-A28

随着以智能手机为代表的移动设备无线充电技术的普及，车内等多个场景下轻松充电的需求日益增加。MP-A28线圈符合Qi标准，采用独特的图案化工艺，使铜的厚度减少至单侧150μm，整体厚度仅为0.76mm，纤薄程度令人叹为观止。相比于厚度约3.8毫米的传统绕组线圈，MP-A28线圈仅有五分之一。详情如图2所示。另外，独特的单图案线圈还有望减少零件数量，节省基板面积。因此，产品的重量相比之前减少了76%，减轻至12.5克。车载电子元件的轻量化与薄型化设计是一大趋势。TDK量产的MP-A28线圈具备轻巧和减少零件数量的优势，使得无线充电技术能够顺利嵌入到空间有限的设计中。

图2：单图案线圈的薄型・轻量化

TDK超薄型NFC天线 MSC系列

用于非接触支付和个人认证的NFC通信需要磁共振环形天线，但由于周围金属环境可能会干扰通信，因此必须与磁片结合使用。随着NFC设备趋于小型化、轻量化，天线的厚度也需要相应减薄。然而，传统技术在天线薄型化方面的能力有限。TDK的图案线圈NFC天线采用了TDK的磁屏蔽制造技术，成功将NFC天线嵌入到磁屏蔽的粘合层中，从而实现了更加纤薄的天线设计。通过包括对磁片的改进等优化设计，可以使磁片本身变得更加纤薄，同时使其性能发挥到极致。

NFC论坛发布了针对低功耗设备(比如可穿戴设备)的无线充电无线充电所需的NFC天线和频率标准。图案线圈天线的灵活配置在满足小型或不规则形状天线的需求方面尤为有利。

图3：MSC系列的轻薄设计

金属信用卡用NFC天线

在信用卡交易中，NFC非接触式支付越来越受到欢迎，现在几乎所有新发行的信用卡都配备了NFC通信功能。高端信用卡可能采用金属材料，以营造奢华或独特的质感。为使这些卡片具备无线通信功能，需要将金属部分做得更薄，以适应天线单元的厚度，这可能会影响卡的原始设计概念。MSC系列不仅符合信用卡的非接触式通信标准，同时也尽量做到轻薄，以确保满足行业通信标准的同时，保持金属卡的奢华质感。

图4：增厚金属材质以提升卡片的“触感”

透明卡用NFC天线

信用卡的设计多种多样，以便于和其它卡片形成差异对比。目前，透明卡是其中一个最显著的趋势。透明卡的所有部件都采用透明材料制造，但由于用于无线通信的NFC天线无法实现百分之百的光学透明性，因此制作完全具有无线通信功能的透明卡非常具有挑战性。TDK的图案线圈天线技术采用电解电镀工艺，能实现透明度超过80%的细线图案。通过使用该NFC天线，可以制作出外观一致的透明卡片，如图5所示。

图5：透明NFC天线片

超薄型坡莫合金片 IPM系列

噪声抑制对电子设备的正常运行和符合标准至关重要，但通过电路设计完全抑制噪声极为困难，因此通常采用屏蔽材料来减少辐射噪声。

廉价金属外壳通常用作屏蔽材料，不过它对高频噪声有较好的屏蔽效果，而对低频噪声的屏蔽效果相对较差。此外，要实现所需的屏蔽性能，金属外壳的厚度也往往需要加厚。

IPM系列是一种超薄的软磁金属片，采用高磁导率材料坡莫合金，显著提升了对低频噪声的抑制效果。在500kHz以下，其屏蔽性能可与厚度约为100倍的不锈钢板相媲美。其特性如图6所展示。

图6：TDK的IPM磁片

IPM系列的应用

随着电子设备日趋轻薄小巧且功能日益丰富，智能手机及其它电子设备的噪音抑制变得愈加重要。TDK的IPM01系列采用先进的高磁导率磁性材料，并集成了铜层，以优化各种电子设备和应用中的噪声抑制，如图7所示。TDK的IPM01系列产品提供卷状、片状和定制形状等多种选择。目前，我们正在研发一种能在高达125°C的温度下使用的耐热型产品，预计将在2025年实现量产。

PM系列的用途事例