Z字形贴片式nfc天线及天线系统的制作方法_2

文档序号:9789678阅读:来源:国知局
br>[0030]图10是本发明实施例提供的Z字形NFC贴片天线系统在Y= O截面上的二维磁场分布图;
[0031]图11是本发明实施例提供的具有四个Z字形贴片式NFC天线的天线系统的示意图;
[0032]图12是本发明实施例提供的具有本案单个Z-型NFC天线系统在金属板上方Z=25mm处的磁场Hz分量分布图;
[0033]图13是本发明实施例提供的具有四个本案Z-型NFC天线系统在金属板上方Z=25mm处的磁场Hz分量分布图。
【具体实施方式】
[0034]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0035]以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
[0036]本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件;在本发明的描述中,需要理解的是,若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0037]参照图1?13,来理解本发明的具体实施例。
[0038]本实施例提供的Z字形贴片式NFC天线,可以运用在天线系统中,实现为移动设备客户提供高性能小尺寸的贴片式NFC天线。
[0039]Z字形贴片式NFC天线,包括铁氧体芯体11以及NFC天线线圈10,其中,NFC天线线圈10呈Z字形环绕铁氧体芯体11的外表面上,铁氧体芯体11为沿X轴方向延伸的矩形条状体,包括垂直于Y轴方向的左侧面113和右侧面111,及垂直于Z轴方向的上侧面112和下侧面114;NFC天线线圈10包括分别位于所述左侧面、右侧面、上侧面和下侧面的左侧部10c、右侧部10a、上侧部1b和下侧部1d;所述NFC天线线圈的上侧部10b、下侧部1d分别与Z轴垂直;NFC天线线圈的左侧部10c、右侧部1a分别与X轴呈一定的倾斜夹角Θ,以构成所述NFC天线线圈在Y轴方向上的投影呈Z字形。
[0040]对于投影不重合的另外一种表述将是在天线的上表面绕行的NFC天线线圈10最多只能占据整个上表面(或下表面)一半的面积;或者说铁氧体芯体11上表面在-X方向上没有绕行的NFC天线线圈10。如下所述,铁氧体芯体11上表面没有绕行NFC天线线圈10的存在将形成垂直于该上表面的磁场分量,这个磁场分量将增强天线系统的性能。同时,这种特殊的绕行方式使得天线线圈在Y方向上的投影呈Z字形。
[0041]Z字形NFC贴片天线与长轴方向垂直的磁场分量恰好可以有效地与天线线圈在金属板60上耦合出来的涡流回路产生的磁场形成磁场同向的相互叠加,从而增强整体天线系统的性能。
[0042]上述的Z字形贴片式NFC天线,通过在铁氧体芯体11的上侧面112、下侧面114、左侧面113以及右侧面111上环绕NFC天线线圈10,且位于上侧面112以及下侧面114的NFC天线线圈10分别对应与上侧面112以及下侧面平行,位于左侧面113以及右侧面111的NFC天线线圈10分别对应与左侧面113以及右侧面111呈一定角度倾斜,从而使得Z字形贴片式NFC天线本身具有不同的磁场分布,铁氧体芯体11上表面没有绕行线圈的存在将形成垂直于上表面的磁场分量,这个磁场分量将增强天线系统的性能,达到高性能的效果;另外,NFC天线线圈10环绕在铁氧体芯体11的外表面,充分利用铁氧体芯体11的空间,使得整个Z字形贴片式NFC天线尺寸较小。
[0043]上述的铁氧体芯体11的下端连接有天线绝缘层20,天线绝缘层20的下侧面上连接有外部电极,外部电极与NFC天线线圈10连接。外部电极有两个作用,一个作用是用于在线路板(PCB)上连接NFC天线线圈10激发源的两个馈电点,另外一个作用是用于NFC天线线圈10与PCB之间的焊接。
[0044]具体的,上述的外部电极包括第一外部电极401以及第二外部电极402,其中,第一外部电极401与第二外部电极402间隔布置在天线绝缘层20的下侧面上,第一外部电极401位于天线绝缘层20的下侧面的外端,第二外部电极402位于天线绝缘层20的下侧面的中部。
[0045]具体的,为了便于外部电极与NFC天线线圈10的连接,天线绝缘层20上设有两个用于连接NFC天线线圈10与外部电极的过孔电极30,过孔电极30与NFC天线线圈10连接。
[0046]两个过孔电极31和32分别对应布置在第一外部电极401与第二外部电极402上,其中,位于在第一外部电极401上的过孔电极31设在第一外部电极401的右端,位于在第二外部电极402上的过孔电极32设在第二外部电极402的左端,这样,即可通过两个过孔电极31和32分别连接外部电极与NFC天线线圈10。
[0047]NFC天线线圈10包括上NFC天线、下NFC天线、左NFC天线以及右NFC天线,上NFC天线、下NFC天线、左NFC天线以及右NFC天线分别对应连接在铁氧体芯体11的上侧面112、下侧面、左侧面113以及右侧面111上,位于第一外部电极401上的过孔电极31与左NFC天线线圈的一端连接;位于第二外部电极402上的过孔电极32与NFC天线线圈的另外一端连接。
[0048]在本实施例中,铁氧体芯体11是由具有磁导率为μ>100的低损耗磁性材料制成。这种材质的铁氧体芯体11可以减少磁性的损耗,最大程度的提高环绕在该铁氧体芯体11上的NFC天线线圈10与该铁氧体芯体11之间产生的磁场的强度。
[0049]为了保证NFC天线线圈的磁场均匀分布,NFC天线线圈的左侧部、左侧部、上侧部和下侧部均包括若干个平行的导线体,左侧面、右侧面、上侧面和下侧面的导线体依次连接,形成NFC天线线圈沿铁氧体芯体的X轴方向成(90+Θ)度角的缠绕。
[0050]为了便于导线体的固定,在铁氧体芯体的左侧面、右侧面、上侧面和下侧面设有用于容置所述导线体的若干个平行的线槽,各个侧面的线槽依次连接,形成沿铁氧体芯体的X轴方向成(90+Θ)角度缠绕的螺旋状线槽体,以容置NFC天线线圈的导线体(即这样的线槽体结构可以方便天线线圈采用导线的方式缠绕而成)。
[0051]本发明NFC天线线圈的加工方法为:在铁氧体芯体的左侧面、右侧面、上侧面和下侧面以丝网印刷方式涂覆有若干条平行的金属浆料条,经过高温烧结而成。其中,左侧面、右侧面、上侧面和下侧面的端面依次相连,形成螺旋状的天线线圈。
[0052]于其它实施例中,上述以丝网印刷方式涂覆金属浆料条的方法可与螺旋状线槽体的结构相结合,以使丝网印刷方式涂覆金属浆料条时,不易溢料,可以让平行的导线体之间的间距更小,进而使NFC天线线圈整体尺寸更小。
[0053]于其它实施例中,为了丝网印刷方式时,左侧面、右侧面、上侧面和下侧面之间的金属浆料条相邻处能形成良好的电性连接,可以在左侧面、右侧面、上侧面和下侧面之间的金属浆料条相邻处切有宽为0.2-0.8mm边长为0.5-1mm的三角槽,以使丝网印刷时,相邻的二个金属浆料条的端部有充足的接触面积,以保证良好的电性连接。
[0054]本实施例提供的Z字形NFC天线与在中国发明专利公开CN103620869A中提出的贴片式NFC的最大区别是NFC天线线圈10在铁氧体芯体11上绕线方式的不同。这种不同的绕线形式将导致天线单体本身具有不同的磁场分布。
[0055]参照图3和图4,村田NFC天线单体的磁场A主要是沿着天线线圈的绕轴方向(也即X轴方向)分布的,而本实施例的NFC天线线圈10的磁场除了有沿着绕轴方向分布的分量A外还有沿着垂直于绕轴方向的分量B。
[0056]参照图5,该图被用于描述村田贴片式NFC天线的天线系统的工作原理。当该贴片式NFC天线被近距离地放置在具有金属板60(metal plate)的衬底50(substrate)的上方时,如果天线单体的电流方向为a,那么如中国发明专利公布CN105024169A中所阐述的那样,由于近场耦合原理在铁氧体下表面114面上的线圈将在金属板60上将产生围绕+Z方向绕行的涡流回路b
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