CN105428790B - 一种叠层天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叠层天线装置，包括由上基板、中基板和下基板层叠而成的磁体支架，以及设于所述下基板外底面上的端电极、设于所述中基板上的线圈导体，所述上基板和下基板为弱磁性铁氧体层，所述中基板由高磁导铁氧体与弱磁性铁氧体交替层叠而成或由弱磁性铁氧体与高磁导铁氧体交替层叠而成，所述端电极与所述线圈导体相连。本发明具有感应方向多、体积小易于贴装的技术效果。

Description

一种叠层天线装置

技术领域

本发明属于近场通信领域，涉及一种天线装置，特别是涉及一种叠层天线装置。

背景技术

基于手机等移动终端的移动支付在世界范围内持续升温，如购买饮料、车票等小额度消费。此类移动支付应用得到政府、移动运营商、服务提供商、零售商的高度重视。移动支付有自身的优势所在：移动支付具有庞大的潜在用户群体；手机等移动终端的便携性为开展各种手机支付业务提供了基础；同时，借助移动通信网络，手机支付可随时、随地进行，跨越了时间和地域的限制。

目前移动支付业务按支付的空间和时间特点，可分为非现场的非实时支付和现场的实时支付。非现场的非实时支付是目前常用的支付方式，这种方式一般通过互联网钱包发起交易请求，从支付的速度来看，易受网络连接数据传输限制影响，具有明显的时间延迟，快则需几秒钟，慢则甚至几分钟。目前在国内开展的支付宝支付、微信钱包支付等均属此类非现场的非实时线上支付。

非现场的非实时支付，由于其明显的时间延迟，并在没有网络连接时根本无法使用，无法满足公共汽车、轨道交通、出租车费等城市一卡通应用领域，以及其他快速消费零售行业的“快速完成交易”的需求。因此在此情况下，需要现场的实时支付交易，即可通过手机、手表、手环等移动终端快速完成线下的支付交易。目前此类应用以近场通讯技术(NFC,Near Field Communication)为基础，将非接触感应卡片或天线与移动终端结合在一起，具有交易安全、迅速的特点，是未来移动支付技术的发展方向。

现在应用在移动支付较为成熟且大规模产品化的近场通讯非接触天线技术，都是基于互感耦合原理，天线的纹路走线呈漩涡线圈状电镀或蚀刻在基材材料(如：FPC、PET膜、FR4、PCB等)之上，通过调整天线纹路走线的形式、线宽、线距、厚度来调整其电性能特性的情况，即等效电容电感、直流电阻、共振频率和Q值。但基于上述加工工艺的近场通讯非接触天线技术由于本身工艺制造的限制已经无法满足结构小型化的设计要求，特别是随着智能穿戴设备的快速发展，以近场通讯非接触天线为硬件端口，以智能手表、手环、戒指等设备为载体的实时线下移动支付将成为主流，因此有必要设计一种适用于智能穿戴产品极小型结构要求并同时具有高磁导率、高电感值、和高Q值的近场通讯非接触天线。

图7是传统的NFC天线，图6A和图6B为其磁场分布示意图，包括现有NFC天线1、单面胶2、铁氧体片3、双面胶(4、6)、FPC天线5和离型膜7，此天线根据终端背板的结构来设计形状，再贴于终端设备背板上，客户在应用时只有使天线平面尽可能靠近另一终端，这样才能获得最佳体验。而本发明的叠层天线器件体积小，可采用SMT安装，且天线的感应为多方向，提升了客户体验。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明目的在于提出一种叠层天线装置，以解决上述现有技术存在的感应方向少与体积大不易于贴装的技术问题。

为此，本发明提出一种叠层天线装置，包括由上基板、中基板和下基板层叠而成的磁体支架，以及设于所述下基板外底面上的端电极、设于所述中基板上的线圈导体，所述上基板和下基板为弱磁性铁氧体层，所述中基板由高磁导铁氧体与弱磁性铁氧体交替层叠而成或由弱磁性铁氧体与高磁导铁氧体交替层叠而成，所述端电极与所述线圈导体相连。

优选地，本发明还可以具有如下技术特征：

所述中基板包括至少一层弱磁性铁氧体和至少一层高磁导铁氧体。

所述线圈导体包括至少两个上线状导体、至少一个下线状导体和用于连接所述上线状导体和所述下线状导体的至少四组通孔导体，所述通孔导体贯穿所述中基板和所述下基板，所述通孔导体与设于所述上基板和所述中基板之间的所述上线状导体，和设于所述中基板和所述下基板之间的所述下线状导体相连。

所述上线状导体印刷设于所述上基板和所述中基板相向侧的任意一个面上，所述下线状导体印刷设于所述下基板和所述中基板相向侧的任意一个面上。

所述通孔导体在所述中基板上的贯穿位置靠侧边部位。

所述下基板包括第一层板和第二层板，所述通孔导体在所述第一层板上的贯穿位置靠侧边部位，在所述第二层板上的贯穿位置同时靠侧边和端部的中间部位，所述端电极设于所述第二层板的外底面，并与所述第二层板上的所述通孔导体电连接，所述第一层板和第二层板之间通过引线电连接。

所述通孔导体在所述第一层板上和所述第二层板上的贯穿位置相异，所述引线印刷设于所述第一层板和所述第二层板相向侧的任意一个面上，用于连接所述第一层板上和所述第二层板上的贯穿位置相异的所述通孔导体。

所述通孔导体与所述中基板和所述下基板的第一层板的侧边距离均为0-200μm，所述端电极的端电极侧边与所述下基板的端部的距离不小于50μm，所述端电极的端电极端面与所述下基板的侧边的距离不小于50μm。

所述中基板为由高磁导铁氧体与弱磁性铁氧体依次交替层叠成奇数层或偶数层，或由弱磁性铁氧体与高磁导铁氧体依次交替层叠成奇数层或偶数层。

所述中基板由自上而下依次设置的第一子板、第二子板、芯板、第三子板、第四子板层叠而成，所述芯板、第一子板和第四子板均为高磁导铁氧体层，所述第二子板和第三子板均为弱磁性铁氧体层，所述通孔导体贯穿所述第一子板、第二子板、芯板、第三子板和第四子板。

所述第一子板和所述第四子板的厚度均不大于100μm，所述第二子板和第三子板的厚度均在50-200μm之间。

本发明与现有技术对比的有益效果包括：本发明为层叠而成的天线装置，分为上基板、中基板和下基板，其中，中基板由高磁导铁氧体与弱磁性铁氧体交替层叠而成或由弱磁性铁氧体与高磁导铁氧体交替层叠而成，上基板与下基板为弱磁性铁氧体层，这种由弱磁性铁氧体与高磁导铁氧体层叠而成的磁体支架结构有效地降低了磁场在天线内部的损耗，提高了天线周围磁场的强度，增大了天线的近场感应距离。

优选方案中，由于在中基板内部采用螺旋状的线圈导体因而能够优化天线近场感应的方向，从而具有感应方向多、用户体验好的进一步的技术效果。

下基板由第一层板和第二层板构成，通过引线方便将线圈导体偏离中基板中间部位的通孔导体与设于第二层板外部端部中间部位的端电极相连，设于中间部位端电极满足了贴装的要求。

附图说明

附图中的标记:

上基板 10

中基板 20

下基板 30

线圈导体 40

端电极 50

第一子板 201

第二子板 202

芯板 203

第三子板 204

第四子板 205

第一层板 301

第二层板 302

上线状导体 401

通孔导体 402

下线状导体 403

引线 404

侧边 601

端部 602

端电极端面 603

端电极侧边 604

通孔导体距侧边距离 a

端电极侧边距端部距离 b

端电极端面距侧边距离 c

现有NFC天线 1

单面胶 2

铁氧体片 3

双面胶 4、6

FPC天线 5

离型膜 7

磁通 8

图1是本发明具体实施方式一的整体结构示意图。

图2是本发明具体实施方式一图1的分解结构示意图。

图3是本发明具体实施方式一通孔导体设置示意图。

图4是本发明具体实施方式一端电极的设置示意图。

图5A是本发明具体实施方式一沿长度方向上的截面的磁场分布示意图。

图5B为本发明图5A中P1所指的局部放大示意图。

图6A为现有技术NFC天线长度方向上的截面的磁场分布示意图。

图6B为本发明图6A的中P2所指的局部放大示意图。

图7为现有技术分解结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

参照以下附图，将描述非限制性和非排他性的实施例，其中相同的附图标记表示相同的部件，除非另外特别说明。

实施例一：

一种叠层天线装置，如图1-2所示，包括由上基板10、中基板20和下基板30层叠而成的磁体支架，以及设于所述下基板30外底面上的端电极50，设于所述中基板20上的线圈导体40，所述上基板10和下基板30为弱磁性铁氧体层，所述中基板20由高磁导铁氧体与弱磁性铁氧体交替层叠而成或由弱磁性铁氧体与高磁导铁氧体交替层叠而成，所述端电极50与所述线圈导体40相连，所述端电极50的工艺为先印刷一层银浆在下基板30上，再采用电镀或者化镀工艺覆上镀层，最终形成端电极50。所述上基板10与下基板30的厚度可根据具体需求进行调整，本实施例运用的弱磁性铁氧体在常温下，其相对磁导率在应用频点上小于5，并且越接近1越好，本实施例运用的高磁导铁氧体层磁导率高，磁损耗小。

本实施例中，如图2所示，所述线圈导体40包括多个上线状导体401、多个下线状导体403和用于连接所述上线状导体401和所述下线状导体403的通孔导体402。所述通孔导体402至少有四组(用于连接所述上线状导体与下线状导体的分布于中基板各层上并位于同一贯穿位置的所有的通孔导体称为一组，四组通孔导体即具有四个不同贯穿位置的的通孔导体402，本实施例中多于四组通孔导体)。所述通孔导体402贯穿所述中基板20和所述下基板30，所述上线状导体401与设于所述上基板10与所述中基板20之间的所述上线状导体401，和设于所述中基板20和所述下基板30之间的所述下线状导体403相连，所述上线状导体401印刷设于所述上基板10和所述中基板20相向侧的所述上基板10的面上(具体是在上基板10的底面上)；所述下线状导体403印刷设于所述下基板30和所述中基板20相向侧的所述中基板20的面上(具体是在第四子板205的面上)。所述上线状导体401与所述下线状导体403通过所述通孔导体402相连形成螺旋状的所述线圈导体40，更为具体的，所述上线状导体401和下线状导体403均为并列等间距排布，所述上线状导体401、下线状导体403的宽度与厚度均可按具体的器件性能要求进行设计。

本实施例中，如图2所示，所述中基板20为高磁导铁氧体与弱磁性铁氧体依次交替层叠而成奇数层，各层之间通过所述通孔导体402电连接，所述中基板包括2层弱磁性铁氧体和3层高磁导铁氧体，具体而言，所述中基板20由自上而下依次设置的第一子板201、第二子板202、芯板203、第三子板204、第四子板205层叠而成，所述芯板203、第一子板201和第四子板205均为高磁导铁氧体层，所述第二子板202和第三子板204均为弱磁性铁氧体层，所述通孔导体402贯穿所述第一子板201、第二子板202、芯板203、第三子板204、第四子板205。其中所述第一子板201和所述第四子板205的厚度均不大于100μm，所述第二子板202和第三子板204的厚度均在50-200μm内。当然，所述中基板20还可由弱磁性铁氧体与高磁导铁氧体依次交替层叠成偶数层，各层之间通过所述通孔导体电连接。如图2所示，因为靠近上下线状导体层插入高磁导铁氧体层，所以可以降低器件烧结开裂及弯曲变形的风险，因为中基板20设置了由两层弱磁性铁氧体层构成的第二子板202和第三子板204，可以使磁通8集中往中间层的高磁导铁氧体层的芯板203通过，如图5A和图5B所示，可以丰富天线器件的感应方向，提高天线器件的感应距离。

本实施例中，如图2和图3所示，所述中基板20上的所述通孔导体402设于所述中基板靠侧边601部位，更为具体地，所述通孔导体402与所述中基板20的侧边601的距离a为0-200μm，本实施例中，所述通孔导体402与所述中基板20的侧边601的距离a为100μm，当然，所述通孔导体402与所述中基板20的侧边601的距离a并不限于100μm，还可为其它数值，通常而言，所述线圈导体的圈数越少距离a就越小。

本实施例中，如图2和图3所示，所述下基板30包括第一层板301和第一层板302，所述第一层板301上的所述通孔导体402设于其靠侧边601部位，所述第二层板302上的所述通孔导体402设于其同时靠侧边601和端部602的中间部位，所述端电极50设于所述第二层板302外底面并与所述第二层板302上的所述通孔导体402电连接，所述第一层板301和第二层板302之间通过引线404电连接，所述通孔导体402在所述第一层板301上和所述第二层板302上的贯穿位置相异，所述引线404印刷设于所述第一层板301和所述第二层板302相向侧的所述第一层板301的面上，用于连接所述第一层板301上和所述第二层板302上的贯穿位置相异的所述通孔导体402，本实施例中，更为具体地，所述通孔导体402与所述下基板30的第一层板301的侧边601的距离a为0-200μm，本实施例中，所述通孔导体402与所述中基板20的侧边601的距离a为100μm，当然，所述通孔导体402与所述中基板20和第一层板301的侧边601的距离a并不限于100μm，还可为其它数值，通常而言，所述线圈导体40的圈数越少距离a就越小。

本实施例中，如图2和图4所示，所述端电极50距离第二层板302的端部602与侧边601应预留一定的距离，以防止镀层外延至基板端部602与侧边601上，影响器件性能；则更为具体的，所述端电极50的端电极侧边604与所述下基板30的端部602的距离b为不小于50μm，所述端电极50的端电极端面603与所述下基板30的侧边601的距离c为不小于50μm。

本实施例与现有技术对比(如图6A、图6B和图7所示)的有益效果包括：本实施例为层叠而成的天线装置，分为上基板、中基板和下基板，其中，中基板为高磁导铁氧体与弱磁性铁氧体或弱磁性铁氧体与高磁导铁氧体交替层叠而成，上基板与下基板为弱磁性铁氧体层，这种天线体积小，易于贴装及成本低。

由于在中基板内部采用螺旋状的线圈导体因而能够优化天线近场感应的方向，从而具有感应方向多、用户体验好的技术效果。

下基板由第一层板和第二层板构成，通过引线方便将线圈导体偏离中基板中间部位的通孔导体与设于第二层板外部端部中线位置的端电极相连，设于中间部位端电极满足了贴装的要求。

本领域技术人员将认识到，对以上描述做出众多变通是可能的，所以实施例和附图仅是用来描述一个或多个特定实施方式。

尽管已经描述和叙述了被看作本发明的示范实施例，本领域技术人员将会明白，可以对其作出各种改变和替换，而不会脱离本发明的精神。另外，可以做出许多修改以将特定情况适配到本发明的教义，而不会脱离在此描述的本发明中心概念。所以，本发明不受限于在此披露的特定实施例，但本发明可能还包括属于本发明范围的所有实施例及其等同物。

Claims (5)

1.一种叠层天线装置，其特征在于：包括由上基板、中基板和下基板层叠而成的磁体支架，以及设于所述下基板外底面上的端电极、设于所述中基板上的线圈导体，所述上基板和下基板为弱磁性铁氧体层，所述中基板由高磁导铁氧体与弱磁性铁氧体交替层叠而成或由弱磁性铁氧体与高磁导铁氧体交替层叠而成，所述端电极与所述线圈导体相连；所述中基板由自上而下依次设置的第一子板、第二子板、芯板、第三子板、第四子板层叠而成，所述芯板、第一子板和第四子板均为高磁导铁氧体层，所述第二子板和第三子板均为弱磁性铁氧体层，所述通孔导体贯穿所述第一子板、第二子板、芯板、第三子板和第四子板；所述第一子板和所述第四子板的厚度均不大于100μm，第二子板和第三子板的厚度均在50-200μm之间；且所述第一子板、第二子板、第三子板和第四子板的厚度均小于所述芯板的厚度；所述线圈导体包括至少两个上线状导体、至少一个下线状导体和用于连接所述上线状导体和所述下线状导体的至少四组通孔导体，所述通孔导体贯穿所述中基板和所述下基板，所述通孔导体与设于所述上基板和所述中基板之间的所述上线状导体，和设于所述中基板和所述下基板之间的所述下线状导体相连；所述下基板包括第一层板和第二层板，所述通孔导体在所述第一层板上的贯穿位置靠侧边部位，在所述第二层板上的贯穿位置同时靠侧边和端部的中间部位，所述端电极设于所述第二层板的外底面的端部中间部位，并与所述第二层板上的所述通孔导体电连接，所述第一层板和第二层板之间通过引线电连接。

2.如权利要求1所述的一种叠层天线装置，其特征在于：所述上线状导体印刷设于所述上基板和所述中基板相向侧的任意一个面上，所述下线状导体印刷设于所述下基板和所述中基板相向侧的任意一个面上。

3.如权利要求1所述的一种叠层天线装置，其特征在于：所述通孔导体在所述中基板上的贯穿位置靠侧边部位。

4.如权利要求1所述的一种叠层天线装置，其特征在于：所述通孔导体在所述第一层板上和所述第二层板上的贯穿位置相异，所述引线印刷设于所述第一层板和所述第二层板相向侧的任意一个面上，用于连接所述第一层板上和所述第二层板上的贯穿位置相异的所述通孔导体。

5.如权利要求3-4中任一所述的叠层天线装置，其特征在于：所述通孔导体与所述中基板和所述下基板的第一层板的侧边距离均为0-200μm，所述端电极的端电极侧边与所述下基板的端部的距离为不小于50μm，所述端电极的端电极端面与所述下基板的侧边的距离为不小于50μm。