无线通信天线的制作方法

文档序号:17918105发布日期:2019-06-14 23:55
无线通信天线的制作方法

技术领域

以下描述涉及一种用在例如移动装置中的无线通信天线。



背景技术:

无线通信应用于各种应用。具体地,具有线圈形式并与电子许可关联使用的无线通信天线可应用于各种装置。近来,移动装置已经包括具有附着到移动装置的盖的螺旋线圈形式的无线通信天线。

作为示例,这种用在电子许可处理的无线通信天线采用线圈绕磁性体缠绕的螺线管线圈结构。在这种情况下,在施加电场时产生的感应磁场会导致磁性体的体积变化。此外,由于磁性体的这种体积变化,在电子许可期间会出现噪声。



技术实现要素:

提供本发明内容以按照简化的形式对所选择的构思进行介绍,并在以下具体实施方式中进一步描述所述构思。本发明内容既不意在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征,其也不意在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

在一个总体方面,一种无线通信天线包括:磁性体,包括形成在所述磁性体中的一个或更多个狭缝;以及线圈部,具有螺线管形式并围绕所述磁性体设置,其中,所述一个或更多个狭缝被构造为使得所述磁性体不是断开的并且所述磁性体的磁路是连续的。

所述一个或更多个狭缝可沿着与所述线圈部的磁场方向垂直的方向延伸。

所述一个或更多个狭缝可具有从所述磁性体的侧表面沿着与所述线圈部的所述磁场方向垂直的方向延伸的形状。

所述一个或更多个狭缝可在与所述线圈部的所述磁场方向平行的方向上彼此分开。

所述一个或更多个狭缝可以以关于与所述线圈部的磁场方向平行的中心线左右对称的结构布置在所述磁性体中。

所述一个或更多个狭缝中的形成在所述磁性体的一个侧表面上的狭缝和所述一个或更多个狭缝中的形成在所述磁性体的另一侧表面上的狭缝可沿着与所述线圈部的磁场方向平行的方向交替地设置,其中,所述一个侧表面与所述另一侧表面相背。

所述一个或更多个狭缝可具有在所述磁性体中的一个区域中沿着与所述线圈部的所述磁场方向垂直的方向延伸的形状。

所述一个或更多个狭缝可不形成在所述磁性体的侧表面上。

所述一个或更多个狭缝可关于与所述线圈部的磁场方向垂直的方向以大于0°并且小于90°的角度倾斜。

所述一个或更多个狭缝可沿着所述磁性体的厚度方向贯穿通过所述磁性体。

所述一个或更多个狭缝可具有沿着所述磁性体的厚度方向不完全贯穿通过所述磁性体的沟槽形状。

所述磁性体可具有5ppm或更大的磁致伸缩系数。

所述线圈部可具有:第一布线部,设置在所述磁性体的第一表面上;第二布线部,设置在所述磁性体的第二表面上;以及导电过孔,将所述第一布线部和所述第二布线部彼此连接。

在另一个总体方面,一种无线通信天线包括:磁性体,包括形成在所述磁性体中的狭缝;以及线圈部,具有螺线管形式并围绕所述磁性体设置,其中,所述狭缝中的第一狭缝沿着与所述线圈部的磁场方向垂直的方向形成,所述狭缝中的第二狭缝沿着与所述线圈部的磁场方向平行的方向形成。

所述线圈部可仅围绕所述磁性体的其中形成有所述第二狭缝的区域缠绕。

所述线圈部可不形成在所述磁性体的其中形成有所述第一狭缝的区域中。

所述第一狭缝可设置在所述磁性体的第一部分中并且可将所述磁性体的所述第一部分分成断开的块。

所述第二狭缝可形成在所述磁性体的第二部分中并且可不将所述磁性体的第二部分分成断开的块。

所述线圈部可仅围绕所述磁性体的所述第二部分缠绕。

通过下面的具体实施方式、附图以及权利要求,其它特征和方面将显而易见。

附图说明

图1是示出根据实施例的移动装置执行无线通信的示例的透视图。

图2是示出邻近于磁卡的磁头两端的电压的示例的示图。

图3是示出根据实施例的磁卡读取器的磁头磁耦合到无线通信天线的示例的示图。

图4是示出根据实施例的无线通信天线的平面图。

图5是图4的无线通信天线的示意性截面图。

图6至图11示出可用在图4的无线通信天线中的磁性体的实施例。

图12是示出针对根据实施例和对比示例获得的磁性体的声学噪声实验结果的示图。

在整个附图和具体实施方式中,相同的标号指示相同的元件。附图可不按照比例绘制,为了清楚、说明以及方便起见,可夸大附图中元件的相对尺寸、比例和描绘。

具体实施方式

提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而,在理解了本申请的公开内容后,这里所描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改及等同物将是显而易见的。例如,这里所描述的操作顺序仅仅是示例,且并不局限于这里所阐述的示例,而是除了必须以特定顺序发生的操作之外,可做出在理解了本申请的公开内容后将是显而易见的改变。此外,为了提高清楚性和简洁性,可省略对于本领域已知的特征的描述。

这里所描述的特征可按照不同的形式实现,并且将不被解释为局限于这里所描述的示例。更确切的说,提供这里所描述的示例仅仅为示出在理解本申请的公开内容后将是显而易见的实现这里所描述的方法、设备和/或系统的许多可行的方式中的一些方式。

在整个说明书中,当诸如层、区域或基板的元件被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时,该元件可以直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件,或者可存在介于它们之间的一个或更多个其它元件。相比之下,当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时,可能不存在介于它们之间的其它元件。

如这里所使用的,术语“和/或”包括相关所列项的任意一个和任意两个或更多个的任意组合。

尽管可在这里使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分,但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语的限制。更确切地说,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,在不脱离示例的教导的情况下,这里所描述的示例中所称的第一构件、组件、区域、层或部分还可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。

为了易于描述,这里可以使用诸如“在……之上”、“上方”、“在……之下”以及“下方”的空间相对术语,以描述如附图中所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间相对术语意在除了包含附图中所描绘的方位以外,还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如,如果附图中的装置翻转,则描述为相对于另一元件位于“之上”或“上方”的元件将随后相对于另一元件位于“之下”或“下方”。因而,术语“在……之上”根据装置的空间方位包括“在……之上”和“在……之下”两种方位。装置也可以其它方式定位(例如,旋转90度或处于其它方位),并且将对这里使用的空间相对术语做出相应的解释。

这里使用的术语仅用于描述各种示例而不用来限制本公开。除非上下文另外清楚地指明,否则单数也意图包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”列举存在所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合,但是不排除存在或添加一个或更多个其它特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。

这里,注意的是,术语“可”相对于示例或实施例的使用(例如,关于示例或实施例可包括或者实现什么)意味着存在包括或实现这样的特征的至少一个示例或实施例,而所有的示例和实施例不限于此。

由于制造技术和/或公差,可发生如附图所示的形状的变化。因此,这里所描述的示例并不限于附图中所示的特定形状,而是包括制造期间所发生的形状上的变化。

这里所描述的示例的特征可以按照在理解本申请的公开内容后将是显而易见的各种方式进行组合。此外,尽管这里所描述的示例具有各种构造,但是在理解了本申请的公开内容后将是显而易见的其它构造是可行的。

图1是示出了根据实施例的移动装置30执行无线通信的示例的透视图。在图1中示出了磁卡读取器10,该磁卡读取器10是无线信号接收器。根据实施例,无线信号接收器包括接收线圈。除磁卡读取器10之外,还可使用各种无线信号接收器。

无线通信天线20可应用于移动装置30。无线通信天线20可在移动装置30的控制下形成磁场。此外,无线通信天线20可操作为发送线圈,并可磁耦合到包括接收线圈的无线信号接收器,从而无线地发送信息。

根据实施例,无线通信天线20可发送诸如卡号数据的数据,意图通过改变磁场方向而将数据发送到磁卡读取器10。换言之,磁卡读取器10可使用通过由无线通信天线20形成的磁场的变化引起的接收线圈两端的电压的变化来产生卡号数据。

在下文中,将参照图2和图3更详细地描述无线通信天线20与磁卡读取器10之间的磁耦合以及磁卡读取器10的操作。

根据实施例,图2是示出邻近于磁卡的磁头210两端的电压的示图。

磁卡读取器10(图1)可包括磁头210和模数转换器(未示出)。磁头210可通过磁通量产生电压。即,磁头210可包括接收线圈211,并可检测由磁场产生的线圈211两端的电压Vhead。

当接收线圈211经历磁场的变化时,可通过磁通量在接收线圈211两端产生电压Vhead。在接收线圈211两端产生的电压Vhead可提供给模数转换器,并且模数转换器可通过接收线圈211两端的电压Vhead产生解码信号Vdecode。解码信号Vdecode是(例如)数字电压信号,并且可通过解码信号Vdecode产生卡信息数据。

磁卡可具有磁化的磁条220。当磁头210运动经过磁条220或者磁条220运动经过磁头210时,可通过磁通量在磁头210的接收线圈211两端产生电压Vhead。接收线圈211两端的电压Vhead可根据磁条220的极性而具有峰值电压。例如,在相同极性(S与S或者N与N)彼此相邻的情况下,接收线圈211两端的电压Vhead可具有峰值。此外,模数转换器可通过接收线圈两端的电压Vhead产生解码信号Vdecode。例如,每当检测到峰值电压时模数转换器可产生边沿(edge)以产生解码信号Vdecode。

解码信号Vdecode可以是数字电压信号,通过该数字电压信号解码出数字数据。例如,根据解码信号Vdecode的周期长度,可解码出“1”或“0”。可从示出的示例中看出的是,解码信号Vdecode的第一周期和第二周期中的每个是解码信号Vdecode的第三周期至第五周期中的每个的两倍长。因此,解码信号Vdecode的第一周期和第二周期可被解码为“1”,第三周期到第五周期可被解码为“0”。这种解码方法是说明性的,在获得本公开的全面理解之后对于本领域技术人员来说显而易见的是,可应用各种解码技术。

图2示出了磁卡读取器10通过磁化的磁条220执行解码的示例。磁头210能够从通过由无线通信天线20以及磁化的磁条220产生的磁场产生接收线圈211两端的电压。即,磁卡读取器的磁头210可磁耦合到无线通信天线20的发送线圈以接收诸如卡号数据的数据。

根据实施例,图3是示出磁卡读取器的磁头磁耦合到无线通信天线100的示例的示图。来自驱动信号产生器150的驱动信号可应用于无线通信天线100,以形成磁场。磁头210可磁耦合到通过发送线圈形成的磁场,以接收数据。

在下文中,根据示例,将描述可应用的无线通信天线的具体形式。图4是根据实施例的无线通信天线100的平面图。图5是无线通信天线100的示意性截面图。此外,图6至图11示出了可应用于无线通信天线100中的磁性体的实施例。

首先,参照图4至图6,无线通信天线100可包括磁性体110和线圈部120,线圈部120具有螺线管形式并将磁性体110作为芯。磁性体110可包括一个或更多个狭缝S。然而,将基于包括多个狭缝S的结构描述图4至图6的实施例。图6是磁性体110的平面图。

在磁性体110中形成的狭缝S可通过降低由磁性体110的磁化产生的磁畴(magnetic domain)的大小而起到调节磁通密度的作用。当磁场被施加到磁性体110时,磁性体110可沿磁场方向被磁化并且磁性体110的尺寸可改变。在这种情况下,由于磁性体110的尺寸变化而出现的噪声可通过狭缝S而降低。考虑到磁场方向和磁性体110的尺寸变化的方向,狭缝S可以沿着与线圈部120的磁场方向垂直的方向形成,以提高噪声降低效果。在这里的描述中,磁场方向是线圈部120的线圈图案绕线和行进的方向,并且与图6中示出的箭头方向相对应。

作为线圈部120的芯的磁性体110可防止涡流并可增强通过线圈部形成的磁场。磁性体110可利用具有高导磁率的材料(例如,非晶合金、纳米晶合金或铁氧体)形成。在这种情况下,Fe基或Co基磁性合金可用作非晶合金。包括硅(Si)的材料(例如,Fe-Si-B合金)可用作Fe基磁性合金。随着金属Fe的含量增加,饱和磁通密度增加。然而,当Fe元素的含量过大时,难以形成非晶结构。因此,Fe元素的含量可以是70原子百分比至90原子百分比,并且在非晶可成形性方面,可期望Si和B的总含量在10原子百分比至30原子百分比的范围内。为了防止腐蚀,可将诸如Cr和Co的耐腐蚀元素以最高为20原子百分比的量添加到这样的基本组分,并且根据需要可包括少量的其它金属元素以提供其它特性。

此外,在磁性体110利用纳米晶合金形成的情况下,可使用Fe基纳米晶磁性合金。例如,Fe-Si-B-Cu-Nb合金可用作Fe基纳米晶合金。在此情况下,为了形成纳米晶合金,可在适当的温度下对非晶金属带进行热处理。此外,在铁氧体用作磁性体110的情况下,可使用Mn-Zn基铁氧体、Mn-Ni基铁氧体、钡(Ba)或Sr基铁氧体。

如上所述,在磁性体110中形成狭缝S以降低由于磁性体110的体积变化而导致的噪声的实施例可有效地应用于以下情况:磁性体110利用具有相对大的磁致伸缩系数的材料(例如,具有5ppm或更大的磁致伸缩系数的材料)形成并且由于感应的磁场导致的磁性体110的体积变化大。

参照图5,线圈部120可包括第一布线部101、第二布线部102和导电过孔103。此外,线圈部120可包括第一基板104和第二基板105,并且磁性体110可设置在第一基板104和第二基板105之间。

第一布线部101和第二布线部102可以以导电图案的方式形成。此外,可在第一基板104上形成第一布线部101并且可在第二基板105上形成第二布线部102。此外,在磁性体110周围的区域中,导电过孔103可将第一布线部101的导电图案与第二布线部102的导电图案彼此连接。即,无线通信天线100可包括形成作为芯的螺线管磁性体110,并且可具有附连到磁性体110的第一布线部101、第二布线部102和导电过孔103。

第一基板104和第二基板105是薄膜基板,例如,第一基板104和第二基板105可以是诸如柔性印刷电路板(FPCB)的柔性板。然而,第一基板和第二基板不限于FPCB。第一基板104和第二基板105可通过粘合片106附连到磁性体110。粘合片106可利用粘合带形成,或者可通过在第一基板104、第二基板105或磁性体110的表面上涂覆具有粘合性的树脂或粘合剂而形成。

线圈部120可使用形成在薄膜上的线圈图案而不使用如现有技术中的绕线形式的线圈。因此,薄膜线圈可形成为具有非常薄的厚度。然而,线圈部120的形式可根据需要而改变,并且在此公开的实施例不排除传统的绕线形式。

导电过孔103可将第一布线部101和第二布线部102彼此连接以与第一布线部101和第二布线部102一起形成围绕磁性体110的螺线管形式的线圈。

如图5所示,第一基板104上的一个导电图案和第二基板105上的一个导电图案可通过两个导电过孔103彼此连接,以防止导电图案之间的断开连接。

此外,无线通信天线100可包括树脂层107,树脂层107可利用具有绝缘和粘合性质的热固性树脂形成。树脂层107可在磁性体110的外部处设置在第一基板104和第二基板105之间。由于树脂层107在围绕磁性体110的空的空间中支撑第一基板104和第二基板105,因此树脂层107可防止可能会发生在制造过程或使用期间的诸如断开连接或气泡进入的故障或缺陷。此外,导电过孔103可贯穿树脂层107。此外,尽管未示出,无线通信天线100可包括覆盖层。覆盖层可设置在第一布线部101和第二布线部102上以在无线通信天线100的最外部保护第一布线部101和第二布线部102。

如上所述,与传统的通信天线相比,由于在无线通信天线100被驱动时的磁性体110的尺寸变化导致出现的噪声通过形成在磁性体110中的狭缝S而被显著地降低。狭缝S的数量和形状可通过考虑磁性体110的尺寸、线圈部120的形状和位置以及其它参数来调节。如图6所示,磁性体110可具有多个狭缝S。在这种情况下,多个狭缝S可沿着与线圈部120的磁场方向平行的方向(沿着图6中的箭头方向)彼此间隔开。此外,多个狭缝S可以以关于与线圈部120的磁场方向平行的中心线左右对称的结构布置在磁性体110中。

如图6所示,狭缝S可被构造(例如,关于长度、宽度和/或布置)为使得磁性体110在任意区域不完全切断或不完全分开。这是为了防止磁性体110断开并为了使磁性体110的磁路连通。作为磁性体110的磁路是不断开且连通(例如,连续)的这种结构,噪声降低效果被保持并且在无线通信期间识别率降低的问题也显著减少。

在磁性体110中形成的狭缝S的形式可修改。如图7所示,在磁性体110-1中形成的狭缝S-1可具有从磁性体110-1中的一个区域沿着与线圈部120的磁场方向垂直的方向延伸的形状。换言之,狭缝S-1可形成在磁性体110-1中并可不形成或暴露在磁性体110-1的侧表面上。

作为另一个修改的示例,如图8所示,狭缝S-2可交替地形成在磁性体110-2的相背的侧表面上。特别地,狭缝S-2中的形成在磁性体110-2的一个侧表面中的狭缝和狭缝S-2中的形成在磁性体110-2的另一侧表面(与磁性体110-2的所述一个侧表面相背)中的狭缝可沿着与线圈部120的磁场方向平行的方向交替地设置。即使按照狭缝S-2交替设置的布局形式,由于磁性体110-2的运行导致的噪声也可降低。由于磁路不是断开的而是连通的,所以无线通信期间的识别率降低的问题可被显著减少。

如在图9的修改的示例中,磁性体110-3中的狭缝可根据区域而具有不同的形式。具体地,狭缝中的第二狭缝S2可沿着与线圈部120的磁场方向垂直的方向延伸,狭缝中的第一狭缝S1可沿着与线圈部120的磁场方向平行的方向延伸。在这种情况下,线圈部120可仅围绕磁性体110-3的一部分区域缠绕,并且磁性体110-3中的形成有线圈部120的区域可以是其中形成有平行于线圈部120的磁场方向延伸的第一狭缝S1的区域。此外,磁性体110-3中的没有形成线圈部120的区域可以是其中形成有垂直于线圈部120的磁场方向延伸的第二狭缝S2的区域。图9示出了第二狭缝S2从磁性体110-3的一个侧表面向磁性体110-3的与所述一个侧表面相背的另一侧表面延伸以将磁性体110-3分成断开的块的构造。然而,如在上述的图7和图8的实施例中,第二狭缝S2还可具有不将磁性体110-3分成断开的块的形状,使得磁性体110-3的磁路是连通的。

根据图9的实施例,由于在磁性体110-3中的磁通密度在其中形成有线圈部120的区域中相对更大,所以磁路的断开可通过第一狭缝S1而显著降低,第一狭缝S1在其中形成有线圈部120的区域中沿着与磁场方向平行的方向延伸。此外,磁性体110-3的噪声可通过第二狭缝S2而降低,第二狭缝S2在其中没有形成线圈部120的区域中沿着与磁场方向垂直的方向延伸。

虽然根据图9的实施例,第二狭缝S2具有在磁性体110-3的厚度方向上完全贯穿通过磁性体110-3的结构,但第二狭缝S2还可实现为不完全贯穿通过磁性体110-3的形式。如图10A和图10B所示出的,狭缝S-3和狭缝S-4可分别具有在厚度方向上不完全贯穿通过磁性体110-4和磁性体110-5的沟槽形状。图10A示出了包括具有大致平底的沟槽形状的狭缝S-3的磁性体110-4,图10B示出了包括具有V型凹口形式的狭缝S-4的磁性体110-5。

此外,虽然以上描述的实施例示出了狭缝垂直于或平行于线圈部120的磁场方向形成的示例,但狭缝还可以以不同的角度设置。如图11中所示出的,磁性体110-6可具有沿着垂直于线圈部120的磁场方向的方向被拉长的狭缝S-5。狭缝S-5相对于垂直于线圈部120的磁场方向的方向的倾斜度或夹角θ可大于0°并小于90°。

图12是示出针对根据实施例和对比示例获得的磁性体的声学噪声实验结果的示图。

在对比示例1中,使用了不包括狭缝的磁性体,并且在对比示例2中,使用了仅包括沿着平行于线圈部的磁场方向的方向设置的狭缝(对应于图9中的S1)的磁性体。此外,在这里的发明示例中,使用了如图6中所示出的磁性体110。如从图12的实验结果可以看出的是,当在磁性体中形成狭缝时声学噪声被降低,尤其是,当狭缝沿着垂直于线圈部的磁场方向的方向形成(如图6中所示出的)时噪声降低效果非常大。

如上所述,根据在此公开的实施例,无线通信天线可通过显著降低磁性体的体积变化的影响而减少噪声的产生,并且因此,可改善采用无线通信天线的移动装置的性能。

虽然本公开包括具体的示例,但在理解本申请的公开内容之后将显而易见的是,在不脱离权利要求及其等同物的精神及范围的情况下,可对这些示例做出形式和细节上的各种改变。这里所描述的示例将仅被视为描述性意义,而非出于限制的目的。每个示例中的特征或方面的描述将被视为可适用于其它示例中的类似的特征或方面。如果按照不同的顺序执行描述的技术,和/或如果按照不同的方式组合和/或通过其它组件或它们的等同物替换或补充描述的系统、架构、装置或电路中的组件,则可获得合适的结果。因此,本公开的范围并不通过具体实施方式限定而是通过权利要求及它们的等同物限定,在权利要求及它们等同物的范围之内的全部变型将被解释为包括在本公开中。

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