近场通信天线模块及其制造方法与流程

技术领域

本发明构思涉及一种具有改善了天线模块效率的近场通信天线模块及其制造方法。

背景技术：

近场通信(NFC)(一种在13.56MHz的频率范围内小于10cm的距离中使用的双向无线通信技术)已被主要用作数据交换和数据认证(approval)的手段。

在近场通信中使用的天线模块可主要由线圈部分和磁片部分构成。线圈部分可形成为印刷电路板上的图案，并可用于将电信号转换为电磁信号。磁片部分可设置在线圈的后表面上，并可用于防止由于退磁场而导致的识别距离的减小。

在根据现有技术的近场通信中使用的天线模块可通过分别制造线圈部分和磁片部分然后将这些部分彼此结合后使用。

技术实现要素：

本发明构思的一方面提供一种能够被容易地制造且改善了天线模块的效率的近场通信天线模块及其制造方法。

根据本发明构思的一方面，近场通信(NFC)天线模块可包括：通过堆叠多个磁片形成的层压件；形成在所述磁片中的每个磁片上的线圈图案，其中，线圈图案形成在磁片的边缘。

根据本发明构思的另一方面，一种制造近场通信(NFC)天线模块的方法可包括：制备多个磁性生片；沿着所述磁性生片中的每个磁性生片的边 缘形成线圈图案；堆叠多个磁性生片；烧结多个堆叠的磁性生片。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本发明构思的上述和其它方面、特征及其它优点将会被更清楚地理解，其中：

图1是示意性地示出根据本发明构思的示例性实施的天线模块的透视图；

图2是图1的分解透视图；

图3是沿着图1线A-A’截取的截面图；

图4是沿着图1的B方向观看的侧视图；

图5是示出制造图1中所示的天线模块的方法的截面图；

图6是示意性地示出根据本发明构思的另一示例性实施例的天线模块的截面图；

图7是示出制造图6中所示的天线模块的方法的截面图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图如下描述本发明构思的实施例。

然而，本发明构思可按照不同的形式实施，不应当被理解为限制于在此阐述的特定实施例。更确切地说，提供这些实施例，以使本公开将是彻底的和完整的，并且将把本公开的范围充分地传达给本领域的技术人员。

在整个说明书中，将理解的是，当诸如层、区域或晶圆(基板)的元件被称为“位于”另一元件“上”、“连接到”另一元件或者“结合到”另一元件时，所述元件可直接“位于”另一元件“上”、直接“连接到”另一元件或者直接“结合到”另一元件，或者可存在介于它们之间的其它元件。相比之下，当元件被称为“直接位于”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或者“直接结合到”另一元件时，可不存在介于它们之间的其它元件或层。相同的标号始终指示相同的元件。如在此使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关联的所列项目中的任何以及全部组合。

将明显的是，虽然可在此使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种构件、组件、区域、层和/或部分，但是这些构件、组件、区域、层和/或部分不应被这些术语限制。这些术语仅用于将一个构件、组件、区 域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例性实施例的教导的情况下，下面描述的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分可称作第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。

为了描述的方便，可在此使用空间相关的术语(例如，“在……之上”、“上面的”、“在……之下”和“下面的”等)，以描述如图中示出的一个元件与其它元件的关系。将理解的是，除了图中示出的方位之外，空间相关的术语意于包括装置在使用或操作时的不同方位。例如，如果图中的装置翻转，则被描述为“在”其它元件或特征“之上”的元件或“上面的”元件将被定位为“在”所述其它元件或特征“之下”或“下面”。因此，术语“在……之上”可根据附图中的装置的特定方向而包含“在……之上”和“在……之下”的两种方位。装置可被另外定位(旋转90度或处于其它方位)，并可对在此使用的空间相关的描述符做出相应解释。

在此使用的术语仅用于描述特定实施例，并且无意限制本发明构思。除非上下文中另外清楚地指明，否则如在此使用的单数形式也意在包括复数形式。还将理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时，列举存在所述的特征、整数、步骤、操作、构件、元件和/或它们的组，而并不排除存在或增加一个或更多个其它特征、整数、步骤、操作、构件、元件和/或它们的组。

在下文中，将参照示出本发明构思的实施例的示意图来描述本发明构思的实施例。在附图中，例如，由于制造技术和/或公差，所示出的形状的修改是可预计的。因此，本发明构思的实施例不应被解释为受限于在此示出的区域的特定形状，例如，不受限于包括由于制造导致的形状的改变。以下的实施例也可由一个或其组合而构成。

下面描述的本发明构思的内容可具有多种构造，在此仅提出了需要的构造，但不限于此。

图1是示意性地示出根据本发明构思的示例性实施例的天线模块的透视图，图2是图1的分解透视图。

图3是沿着图1的线A-A’截取的截面图，图4是沿着图1的B方向观看的侧视图。

参照图1至图4，根据示例性实施例的天线模块1是近场通信(NFC) 天线模块，且可包括层压件11，层压件11具有堆叠在其中的两个或更多个磁片10以及设置在磁片10的每个上的线圈图案20。

磁片10可包含磁性颗粒，磁性颗粒可包括金属粉末、金属片和铁氧体粉末中的至少一种。

金属粉末和金属片可包括从由铁(Fe)、铁-硅合金(Fe-Si)合金、铁-硅-铝合金(Fe-Si-Al)合金、铁-硅-铬(Fe-Si-Cr)合金和镍-铁-钼(Ni-Fe-Mo)合金组成的组中选择的至少一种，但不限于此。

铁氧体粉末可包括镍-锌-铜(Ni-Zn-Cu)或锰-锌(Mn-Zn)中的至少一种，但不限于此。

根据现有技术(本领域中已知)的各种磁片可用作磁片10。例如，根据示例性实施例的磁片10可如下地制造：制备包含铁氧体的浆料以形成生片，然后对其进行烧结。然而，本发明构思并不限于此。

如图3所示，可在磁片10的每个中形成凹槽部30。作为使线圈图案20设置在其中的空间的凹槽部30可形成为具有与线圈图案20对应的形状。

线圈图案20可由导电材料形成，并且可通过在磁片10中的每个磁片的凹槽部中印刷导电材料而形成。

根据线圈图案20在磁片10的凹槽部30中的形成，在根据示例性实施例的天线模块1中不会发生由于线圈图案20的存在导致厚度的增加。例如，天线模块1的厚度可与层压件11的厚度相同。

在示例性实施例中，凹槽部30可形成在磁片10的边缘中。因此，凹槽部30可按照其侧表面敞开的方式形成，因此，设置在凹槽部30中的线圈图案20的侧表面可向外暴露。

更具体地说，根据示例性实施例的线圈图案20可设置在磁片10的边缘，而不是磁片10的内部，因此磁片10中的每个和线圈图案20可按照磁片10和线圈图案20交替地设置在层压件11的侧表面中的夹心形式(sandwich form)形成，如图1和图4所示。

此外，由于线圈图案20按照其侧表面向外暴露的方式沿着磁片10的边缘设置，因此磁片10可仅设置在其由线圈图案20形成的并具有四边形形状的内部和设置在线圈图案20的下方，并且不会设置在线圈图案20的外部。

因此，当由于线圈图案20产生磁场时，线圈图案20向内产生的磁场可形成在磁片10中，但线圈图案20向外产生的磁场可形成为泄漏到大气中，而不是形成在磁片10中。

在线圈图案20设置在磁片10的内部且因此磁片10还存在于线圈图案20的外部的情况下，线圈图案20向外产生的磁场可形成在磁片10中。在这种情况下，因为大多数磁场可形成在其中堆叠有磁片10的层压件中，所以可能难以向外发射磁场。

另一方面，在根据示例性实施例的天线模块1中，线圈图案20向外形成的磁场可泄漏到大气中。因此，该磁场可形成为具有更扩展的范围(程度)，由此NFC天线模块1的识别距离可增加。

示例性实施例示出了线圈图案20具有四边形形状的情况，但本发明构思的构造不限于此。例如，线圈图案20的形状可进行各种修改，以对应于磁片的形状，例如，圆形、椭圆形、多边形等。

此外，在本发明构思的示例性实施例中，线圈图案20可直接形成在磁片10的凹槽部30中。因此，与使用粘合构件将线圈粘合到膜上的现有技术方法相比，天线模块的厚度可减小，且制造过程可简化。

此外，根据本发明构思的示例性实施例的天线模块1可通过堆叠多个磁片10而形成，且设置在各个磁片10中的线圈图案20的部分可通过导电过孔50彼此连接。

因此，线圈图案20可以以三维结构而不是以形成在单一平面上的二维结构形成。

按照这种方式，当线圈图案20以三维结构形成时，线圈图案20的各匝的尺寸可形成为彼此相同，如在二维结构中由于线圈图案20的密度而产生的电阻可显著地减小。

此外，由于使用多个磁片，且可控制堆叠的磁片10的数量，因此，可提供形成显著高水平的感应磁场同时具有低电阻的天线模块。

同时，还可在层压件11的两个表面中的至少一个上设置其上没有形成线圈图案的盖板40。盖板40可形成为保护线圈图案免受外部影响，并可由与构成层压件11的磁片10相同的材料形成。

然而，本发明构思不限于此，盖板40可通过将诸如环氧树脂的绝缘树脂涂敷在层压件11的至少一个表面上形成，或者可通过模塑法(molding method)或涂覆法(coating method)形成。

在如上构造的根据示例性实施例的近场通信天线模块中，在磁片上印刷线圈图案、辐射体之后，磁片可堆叠为形成三维线圈图案。因此，与根据现有技术的近场通信(NFC)天线模块相比，NFC天线模块的尺寸可显著地减小。

此外，由于根据示例性实施例的NFC天线模块可通过堆叠形成有线圈图案的磁片而制成，因此可保持线圈图案部分之间的恒定间隔，从而寄生电容(stray capacitance)的偏差可显著地减小，而且由于自谐振频率(SRF)的变化引起的特性偏差可显著地减小。

另外，用作辐射体的线圈图案可暴露于堆叠有磁片的层压件的侧表面。因此，通过线圈图案产生的磁场可向外泄漏，从而可显著地增加NFC天线模块的识别距离。

接下来，将描述根据本发明构思的示例性实施例的制造天线模块的方法。

根据本发明构思的示例性实施例的制造NFC天线模块的方法包括：制备多个磁性生片；沿着磁性生片中的每个的边缘形成线圈图案；堆叠多个磁性生片；烧结多个堆叠的磁性生片。

图5是示出制造图1中所示的天线模块的方法的截面图。参照图5，可制备磁性生片10。

磁性生片10可使用流延工艺(tape casting proces)等通过将具有用于实现期望的特性的组分(compositions)的磁性颗粒与粘合剂和模塑溶剂(molding solvent)混合而按照片的形式制造。然而，制造磁性生片10的方法不限于此，因此，可使用能够进行磁性颗粒的烧结的任何方法而不受限制。

可通过将具有合适的组分且包含金属粉末、金属片和铁氧体粉末中的至少一种的磁性颗粒与粘合剂树脂混合，并将挥发性溶剂添加到其中以控制粘度来制备用于形成磁性生片10的膏。

挥发性溶剂并不限于此，而是可包括甲苯、乙醇(alcohol)和甲基乙基酮(MEK)中的至少一种。

粘合剂可以是从由水玻璃、聚酰亚胺、聚酰胺、硅、酚醛树脂(phenol resin)和亚克力(acrylic)组成的组中选择的至少一种，但不限于此。

如果膏需要具有绝缘性，则可将陶瓷粉末添加到所述膏中，该陶瓷粉末可包括高岭土(kaolin)、滑石粉(talc)等，可使用具有电绝缘性的任何材料而不受限制。

接着，凹槽部30可形成为允许线圈图案20设置在磁性生片10中的每个上。

然后，线圈图案20可设置在凹槽部30中。线圈图案20的设置可通过丝网印刷工艺(silkscreen process)、喷墨工艺、等离子处理等来执行。例如，具有导电性的线圈图案20可通过使用所述工艺中的一种将诸如导电膏的导电材料设置在凹槽部30中并使设置在凹槽部30中的导电材料硬化而形成。

此外，可通过使用镀覆工艺在凹槽部30中直接设置金属，而无需使用导电膏。除了以上所述的工艺，可使用任何方法而不受限制，只要线圈图案20可通过该方法形成在凹槽部30中即可。

之后，可形成导电过孔50。导电过孔50可贯穿磁片10，且可电连接到设置在另一磁片10中的线圈图案20。

接着，可堆叠多个形成有线圈图案20和导电过孔50的磁片10，以形成层压件11。在这种情况下，还可包括向层压件11施加压力以提高层压件的密度的步骤。

此后，层压件11可最后被烧结，以完成图1中示出的层压件11。此外，若有必要，还可在层压件11的上表面、下表面或这两个表面上形成其上没有形成线圈图案的盖板40。

在制造如上所构造的天线模块的方法中，凹槽部30可形成在磁片中的每个中，然后，线圈图案20可形成在凹槽部30中。

在这种情况下，磁片10的上表面和线圈20的上表面可共面设置。因此，在堆叠磁片10并向其施加压力的过程中，由于施加至线圈图案20的压力不会升高且压力可整体均匀地施加，因此可在形成在各个磁片10中的线圈图案20的各部分之间形成相同的间隔。

图6是示意性地示出根据本发明构思的另一示例性实施例的天线模块的截面图。图7是示出制造图6中示出的天线模块的方法的截面图。

参照图6，在根据示例性实施示例的天线模块2中，磁片10中可不形成凹槽部。线圈图案20可形成在磁片10(平的磁片)的一个表面上且可 嵌入到设置在线圈图案20上的另一个磁片10中。

参照图7，将描述根据示例性实施例的制造天线模块的方法。首先，线圈图案20可形成在不具有凹槽部的平的磁片10的一个表面上。

然后，在形成贯穿磁片10的导电过孔50后，多个形成有导电图案20和导电过孔50的磁片可堆叠以形成层压件11。

在这种情况下，堆叠的磁片10可通过向其施加压力而彼此紧密地相邻，且在此过程期间，线圈图案20可嵌入到设置在线圈图案20上的另一磁片10中。

此后，层压件11可最后被烧结，以完成图6中所示的层压件11。此外，若有必要，还可在层压件11的上表面、下表面、或这两个表面上形成没有形成线圈图案的盖板40。

在根据示例性实施例的制造天线模块的方法中，由于在施加压力至层压件的过程中压力被施加到线圈图案上，因此线圈图案部分之间的间隔彼此之间可些微地不同。然而，可省略凹槽部的形成，并且可有利于天线模块的制造。

如上所述，在根据本发明构思的示例性实施例的近场通信天线模块中，可形成具有三维结构的线圈图案。因此，与根据现有技术的线圈图案形成在柔性基板上的NFC天线模块相比，该近场通信天线模块的尺寸可显著地减小。

此外，由于线圈图案产生的磁场可向外泄漏，因此NFC天线模块的识别距离可显著地增加。

虽然上面已经示出和描述了示例性实施例，但是，对于本领域技术人员将明显的是，在不脱离权利要求所限定的发明的范围情况下，可做出修改和变化。