CN108233633A - 一种柔性电路板、马达及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种柔性电路板、马达以及移动终端，该柔性电路板包括用于对马达噪音进行滤波的电感线圈，所述电感线圈设置在所述柔性电路板的上表面和/或下表面。该马达包括柔性电路板、电刷、与所述电刷滑动连接的换向器以及与所述换向器连接的转动线圈，其特征在于，所述柔性电路板包括用于对所述马达噪音进行滤波的电感线圈，所述电感线圈连接所述电刷与外部电源从而形成回路，其中，所述回路由所述柔性电路板、所述电刷、所述换向器、所述转动线圈以及所述外部电源构成，所述电感线圈设置在所述柔性电路板的上表面和/或下表面。本发明结合噪声产生及辐射的原理，将柔性电路板的布线设计成电感线圈，从而形成高频电感实现对回路进行滤波效果。

Description

一种柔性电路板、马达及移动终端

技术领域

本发明涉及机电领域，尤其涉及一种柔性电路板、马达及移动终端。

背景技术

诸如手机中使用的扁平马达之类的器件或部件在工作中会产生高频噪声。

以扁平马达为例，扁平马达通常工作在直流或者PWM(脉冲宽度调制)电源(常见350kHz)下，其工作原理为：在工作时，电刷上施加直流电或者PWM调制电源，当电流通过电刷后，经电刷与整流子片(即，换向器)之间的滑动接触使电流流入线圈。不同绕组的通电线圈在定子(磁钢)形成的永久磁场中切割磁力线，从而产生电磁力。这一电磁力形成的力矩使转子发生转动，而电刷及换向器配合起到的电流换向作用使这一过程循环进行，以实现了转子的永动。转子带动质量偏心的振子(通过在尾端做配重)便有了振动的效果。

在工作的时候，会产生高频噪声(80MHz～2GHz)，参考EMC标准80MHz～1GHz，已经构成辐射干扰，同时，因在手机狭小的布局空间里面，会存在小系统的干扰必然性。其高频噪声产生的原理为：电刷在对负载感性线圈进行换向切换时，瞬间产生的电刷接触及离开瞬间，会产生高频分量(如同开空调时，开关的瞬间会导致灯闪烁一样)，从连接外部驱动电源的柔性电路板(FPC)上辐射出来。

马达工作时在射频接收机频段内噪声抬高20dB～20dB，会干扰手机天线的接收机性能及FM接收性能。在手机小系统中，最严重的灵敏度干扰甚至达到30dB，因而解决马达工作时带来的干扰问题非常重要。

由于终端厚度越来越薄，为满足厚度需求需要使用高度越来越小的扁平马达，从而使用FPC来做内部导线，电刷在切换过程中产生的高频噪声通过FPC辐射出来干扰天线，巨大的干扰降低用户体验。而且，由于马达越来越小越薄，无法在马达内部增加成品电感、电容进行滤波，从而需要在外部增加滤波电路，增加布局布线及器件成本。即使在外部增加滤波电路，也不能完全解决干扰问题，因为能量通过外露的FPC已经辐射出去大部分。

由此可见，现有技术中还没有有效的方案能够消除诸如手机的扁平马达之类的器件在工作时产生的高频噪声。

发明内容

本发明提供一种柔性电路板、马达及移动终端，以解决相关技术中移动终端中使用的扁平马达或相关器件或部件在工作时产生高频噪声的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种柔性电路板，应用于包括马达的移动终端，所述柔性电路板包括用于对马达噪音进行滤波的电感线圈，所述电感线圈设置在所述柔性电路板的上表面和/或下表面。

根据本发明的另一个方面，提供了一种马达，包括柔性电路板、电刷、与所述电刷滑动连接的换向器以及与所述换向器连接的转动线圈，所述柔性电路板包括用于对所述马达噪音进行滤波的电感线圈，所述电感线圈连接所述电刷与外部电源从而形成回路，其中，所述回路由所述柔性电路板、所述电刷、所述换向器、所述转动线圈以及所述外部电源构成，所述电感线圈设置在所述柔性电路板的上表面和/或下表面。

根据本发明的又一个方面，本发明还提供了一种移动终端，所述移动终端包括本发明所述的马达。

本发明结合噪声产生及辐射的原理，将FPC的布线设计成电感线圈，从而形成高频电感实现对回路进行滤波效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术的一种FPC及其内部走线的示意图；

图2是本发明的一个实施例的柔性电路板的示意图，其示出了一种螺旋形布线；

图3是本发明的一个实施例的柔性电路板的示意图，其示出了一种迷宫形布线；

图4是本发明的一个实施例的移动终端的硬件结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图2，示出了根据本发明的一个实施例的柔性电路板(FPC)20，应用于包括马达的移动终端。该柔性电路板20可以连接在能够产生预设频率范围的电流分量的回路中，该预设频率范围的电流分量会产生噪声，因而也将该预设频率范围的电流分量称为预设频率范围的噪声，例如移动终端中马达产生的高频噪声(即马达噪音)。

在一个实施例中，该预设频率范围的噪声可以是高频噪声。高频噪声是本领域常用的概念，其频率一般高于80MHz，通常在80MHz～2GHz之间。本发明中的高频噪声指代高于80MHz的噪声。然而，应指出，本发明对“高频噪声”的这种定义仅仅是为了清楚起见，本发明的方案同样适用于稍微低于80MHz的情况。

此外，出于说明的目的，本发明以扁平马达中的回路作为一个实例进行说明。扁平马达是手机中常用的马达，其具有扁平的形状以适应在手机中应用。扁平马达内部具有滑动连接的电刷和换向器，该换向器包括多个整流片，在工作中，电刷会与换向器的多个整流片切换连接，切换过程中回路会有瞬时的通断，从而在回路中产生高频噪声。但是应理解，该柔性电路板可以连接在能够产生预设频率范围的噪声的任何回路中，而不局限于扁平马达中的回路。在一个实施例中，该回路也可以是任何其他带电刷和换向器从而在工作中会产生高频噪声的马达中的回路。此外，在一个实施例中，该回路也可以是在工作中会产生高频噪声的光感、显示屏中的回路等。

参照图2，继续以扁平马达为例进行说明。柔性电路板20应用于该扁平马达中，其可以作为单独的构件，也可以认为是扁平马达的一个构件。柔性电路板20将马达与外部电源连接形成一个回路。外部电源可以为直流电源或PWM电源等已知电源。图2示出了柔性电路板20的一个实例，该柔性电路板包括内部走线。FPC因为可以做到具有很薄的厚度和很好的柔性而被广泛采用，尤其适用于手机等空间较为狭小的移动终端。内部走线为FPC表面上形成的金属箔(一般为铜箔)，其用作导线。该柔性电路板通过内部走线将马达与外部电源相连。具体地，马达内部包括柔性电路板、电刷、与所述电刷滑动连接的换向器以及与所述换向器连接的转动线圈，其中，FPC的内部走线(其中，该内部走线部分地或完全地构成用于对马达噪音进行滤波的电感线圈)连接所述电刷与所述外部电源从而形成回路，其中，所述回路为所述柔性电路板、所述电刷、所述换向器、所述转动线圈以及所述外部电源构成的完整回路。

图1示出了现有技术中的一种FPC及其内部走线。如图1所示，FPC10具有内部走线11，从图1可以看出，其内部走线11的走线方式为更趋向于长条形。

而本发明的FPC的至少一部分内部走线的走线方式经过特别设计，使得经过特别设计的该至少一部分内部走线构成电感线圈，其中，该电感线圈能够形成电感效应。众所周知，电感具有阻碍电流中的高频分量的作用，因而在回路中形成电感线圈能够至少部分抵消马达工作时在回路中产生的高频电流分量，即高频噪声。也就是说，能够至少部分抵消马达工作时在回路中产生的高频电流分量的内部走线的任意走线方式都在本发明的保护范围之内。

参照图2，示出了根据本发明的一个实施例的FPC的内部走线方式。

为了适应本发明的内部走线的走线方式以及满足走线长度的要求，可以对柔性电路板的形状进行设计，使得其能够提供尽量大的面积形成电感线圈。FPC(20a、20b)上表面设置有内部走线21(这里称作电感线圈)，该FPC包括至少一个圆形部分20a，该内部走线21以螺旋形的布线方式来构成用于对马达噪音进行滤波的电感线圈，即，内部走线21(也称电感线圈)从FPC的圆形部分20a的相对靠近外侧的位置(即边缘)以螺旋形的方式向圆形部分20a的中心位置延伸。该电感线圈的这种螺旋形布线类似于常用的蚊香的形式，该螺旋形布线可以形成电感线圈。由于该电感线圈的作用，当回路通电时，由马达工作时在回路中产生的高频电流分量或高频噪声被抵消掉。图2中示出的螺旋形的走线较短，根据对电感量大小的需要，其可以在实际应用中灵活的调整走线的长度，使得具有更长或更短的螺旋形内部走线。

这样设计使得螺旋形布线的最外侧的布线形状与柔性电路板的形状基本一致，从而更充分地利用柔性电路板的表面空间，便于形成更长的布线。同时，当柔性电路板应用于扁平马达时，柔性电路板具有这样的一部分圆形构造也能够适应马达的形状，例如，该柔性电路板可以包括与定子磁钢具有一样的圆形部分，从而在马达内部能够提供有限空间的情况下提供尽可能大的面积供内部走线。

本发明结合噪声产生及辐射的原理，将FPC的布线设计成能够形成电感效应的电感线圈，从而形成高频电感进行滤波，同时又能保障低频PWM信号的有效通过。

另外，虽然在上述实施例中以电感线圈设置在FPC的上表面为例进说明的，但是在其他实施例中，该电感线圈也可以设置在FPC的下表面，或者同时设置在FPC的上表面和下表面，从而根据对马达噪音的滤波需求，来灵活的布置电感线圈。

应理解，FPC的电感线圈不局限于螺旋形布线，其可以是其他能够形成有效的电感线圈的形状的布线。例如，在一个实施例中，该电感线圈可以是S形布线。此外，在一个实施例中，参照图3，FPC30上表面分布有迷宫形布线31，该迷宫形布线31可以构成电感线圈。其中，该迷宫形布线表示的是一种在满足形成电感线圈的前提下，使得走线较为弯折且走线长度尽可能长的走线方式。具体地，如图3所示，在一个实施例中，该迷宫形布线可以包括多个U形和/或S形的布线，这些U形和S形的布线彼此连接形成该迷宫形布线。在其他实施例中，该迷宫形布线也可以包括任意数量的弧形或其他形状的布线。这种布线方式的好处在于，能够充分占据FPC的表面空间，形成尽可能长的走线。大的布线长度能够保证电感线圈提供足够的电感量，从而更好地实现对高频噪声的消除。在满足电刷及外接焊盘的要求下，优选地使电感线圈采用这种迷宫形布线。

在实际情况中，为了使走线长度尽可能大，在满足走线的传导功能的前提下，通常要求走线具有较小宽度。在上述回路是马达中的回路的实施例中，根据马达工作电流为最大80mA，电压为3V，使用0.1mm的宽度走线完全足够。

可以通过如下公式来计算电感线圈能够提供的电感量：

其中，L表示电感量，其单位为nH(纳亨)，l表示走线长度，W表示走线宽度。

通常情况下，一层的电感线圈已经足够。然而，根据需要，也可以采用两层及以上的电感线圈。例如，可以采用两层电感线圈，即，电感线圈同时布置在上述柔性电路板的上表面和下表面，从而调整电感线圈的长度控制电感量。

根据本发明的一个实施例，提供了一种马达，其具有电刷、与所述电刷滑动连接的换向器、与所述换向器连接的转动线圈以及如前文所述的本发明实施例的柔性电路板20a/20b、30。该柔性电路板包括用于对所述马达噪音进行滤波的电感线圈，电感线圈(即形状能够构成电感线圈的布线)连接马达的电刷和外部电源从而形成回路，其中，所述回路由所述柔性电路板、所述电刷、所述换向器、所述转动线圈以及所述外部电源构成。其中，柔性电路板的至少一部分或全部布线可以构成上述电感线圈(其中，该电感线圈能够产生电感效应)，使得电感线圈至少部分抵消马达工作时在所述回路中产生的预设频率范围的电流分量。该马达可以是扁平马达，也可以是任意具有电刷从而在工作时产生高频电流分量的其他马达。

其中，关于本发明实施例的马达中的柔性电路板以及柔性电路板中的内部走线的设计可以参照上述任意一个实施例的描述，这里不再赘述。

在本发明的又一个实施例中，提供了一种移动终端，该移动终端可以为手机。该移动终端可以包括上述任意一个实施例的柔性电路板或上述任意一个实施例的马达。

将图3所示的迷宫形布线转换成SIWAVE仿真工程文件，增加两个仿真端口进行200kHz～3GHz的全频段仿真。

仿真提取到如下在PWM电源工作频段及手机接收机高频段的插入损耗。

表1

从表1的数据可以看出，在射频接收机的带内基本有20dB的插损，能得到很好的高频噪声抑制作用。同时，在PWM电源350kHz的损耗是非常低的，仅为0.15dB。

图4为实现本发明各个实施例的一种移动终端的硬件结构示意图，

该移动终端400包括但不限于：射频单元401、网络模块402、音频输出单元403、输入单元404、传感器405、显示单元406、用户输入单元407、接口单元408、存储器409、处理器410、电源411以及马达412等部件。本领域技术人员可以理解，图4中示出的移动终端结构并不构成对移动终端的限定，移动终端可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。在本发明实施例中，移动终端包括但不限于手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载终端、可穿戴设备、以及计步器等。

该马达412，包括柔性电路板、电刷、与所述电刷滑动连接的换向器以及与所述换向器连接的转动线圈，所述柔性电路板包括用于对所述马达噪音进行滤波的电感线圈，所述电感线圈连接所述电刷与电源411从而形成回路，其中，所述回路由所述柔性电路板、所述电刷、所述换向器、所述转动线圈以及所述电源411构成，所述电感线圈设置在所述柔性电路板的上表面和/或下表面。

本发明结合噪声产生及辐射的原理，将FPC的布线设计成电感线圈，从而形成高频电感实现对回路进行滤波效果。

应理解的是，本发明实施例中，射频单元401可用于收发信息或通话过程中，信号的接收和发送，具体的，将来自基站的下行数据接收后，给处理器410处理；另外，将上行的数据发送给基站。通常，射频单元401包括但不限于天线、至少一个放大器、收发信机、耦合器、低噪声放大器、双工器等。此外，射频单元401还可以通过无线通信系统与网络和其他设备通信。

移动终端通过网络模块402为用户提供了无线的宽带互联网访问，如帮助用户收发电子邮件、浏览网页和访问流式媒体等。

音频输出单元403可以将射频单元401或网络模块402接收的或者在存储器409中存储的音频数据转换成音频信号并且输出为声音。而且，音频输出单元403还可以提供与移动终端400执行的特定功能相关的音频输出(例如，呼叫信号接收声音、消息接收声音等等)。音频输出单元403包括扬声器、蜂鸣器以及受话器等。

输入单元404用于接收音频或视频信号。输入单元404可以包括图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)4041和麦克风4042，图形处理器4041对在视频捕获模式或图像捕获模式中由图像捕获装置(如摄像头)获得的静态图片或视频的图像数据进行处理。处理后的图像帧可以显示在显示单元406上。经图形处理器4041处理后的图像帧可以存储在存储器409(或其它存储介质)中或者经由射频单元401或网络模块402进行发送。麦克风4042可以接收声音，并且能够将这样的声音处理为音频数据。处理后的音频数据可以在电话通话模式的情况下转换为可经由射频单元401发送到移动通信基站的格式输出。

移动终端400还包括至少一种传感器405，比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。具体地，光传感器包括环境光传感器及接近传感器，其中，环境光传感器可根据环境光线的明暗来调节显示面板4061的亮度，接近传感器可在移动终端400移动到耳边时，关闭显示面板4061和/或背光。作为运动传感器的一种，加速计传感器可检测各个方向上(一般为三轴)加速度的大小，静止时可检测出重力的大小及方向，可用于识别移动终端姿态(比如横竖屏切换、相关游戏、磁力计姿态校准)、振动识别相关功能(比如计步器、敲击)等；传感器405还可以包括指纹传感器、压力传感器、虹膜传感器、分子传感器、陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等，在此不再赘述。

显示单元406用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息。显示单元406可包括显示面板4061，可以采用液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)等形式来配置显示面板4061。

用户输入单元407可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与移动终端的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。具体地，用户输入单元407包括触控面板4071以及其他输入设备4072。触控面板4071，也称为触摸屏，可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在触控面板4071上或在触控面板4071附近的操作)。触控面板4071可包括触摸检测装置和触摸控制器两个部分。其中，触摸检测装置检测用户的触摸方位，并检测触摸操作带来的信号，将信号传送给触摸控制器；触摸控制器从触摸检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给处理器410，接收处理器410发来的命令并加以执行。此外，可以采用电阻式、电容式、红外线以及表面声波等多种类型实现触控面板4071。除了触控面板4071，用户输入单元407还可以包括其他输入设备4072。具体地，其他输入设备4072可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关按键等)、轨迹球、鼠标、操作杆，在此不再赘述。

进一步的，触控面板4071可覆盖在显示面板4061上，当触控面板4071检测到在其上或附近的触摸操作后，传送给处理器410以确定触摸事件的类型，随后处理器410根据触摸事件的类型在显示面板4061上提供相应的视觉输出。虽然在图4中，触控面板4071与显示面板4061是作为两个独立的部件来实现移动终端的输入和输出功能，但是在某些实施例中，可以将触控面板4071与显示面板4061集成而实现移动终端的输入和输出功能，具体此处不做限定。

接口单元408为外部装置与移动终端400连接的接口。例如，外部装置可以包括有线或无线头戴式耳机端口、外部电源(或电池充电器)端口、有线或无线数据端口、存储卡端口、用于连接具有识别模块的装置的端口、音频输入/输出(I/O)端口、视频I/O端口、耳机端口等等。接口单元408可以用于接收来自外部装置的输入(例如，数据信息、电力等等)并且将接收到的输入传输到移动终端400内的一个或多个元件或者可以用于在移动终端400和外部装置之间传输数据。

存储器409可用于存储软件程序以及各种数据。存储器409可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器409可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

处理器410是移动终端的控制中心，利用各种接口和线路连接整个移动终端的各个部分，通过运行或执行存储在存储器409内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器409内的数据，执行移动终端的各种功能和处理数据，从而对移动终端进行整体监控。处理器410可包括一个或多个处理单元；优选的，处理器410可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器410中。

移动终端400还可以包括给各个部件供电的电源411(比如电池)，优选的，电源411可以通过电源管理系统与处理器410逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。

另外，移动终端400包括一些未示出的功能模块，在此不再赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种柔性电路板，应用于包括马达的移动终端，其特征在于，所述柔性电路板包括用于对马达噪音进行滤波的电感线圈，所述电感线圈设置在所述柔性电路板的上表面和/或下表面。

2.根据权利要求1所述的柔性电路板，其特征在于，所述柔性电路板包括至少一个圆形部分，所述电感线圈沿所述柔性电路板的所述圆形部分的边缘以螺旋形向所述圆形部分的中心延伸。

3.根据权利要求1所述的柔性电路板，其特征在于，所述电感线圈为迷宫形布线。

4.根据权利要求1所述的柔性电路板，其特征在于，所述电感线圈为S形布线。

5.一种马达，包括柔性电路板、电刷、与所述电刷滑动连接的换向器以及与所述换向器连接的转动线圈，其特征在于，所述柔性电路板包括用于对所述马达噪音进行滤波的电感线圈，所述电感线圈连接所述电刷与外部电源从而形成回路，其中，所述回路由所述柔性电路板、所述电刷、所述换向器、所述转动线圈以及所述外部电源构成，所述电感线圈设置在所述柔性电路板的上表面和/或下表面。

6.根据权利要求5所述的马达，其特征在于，所述柔性电路板包括至少一个圆形部分，所述电感线圈沿所述柔性电路板的所述圆形部分的边缘以螺旋形向所述圆形部分的中心延伸。

7.根据权利要求5所述的马达，其特征在于，所述电感线圈为迷宫形布线。

8.根据权利要求5所述的马达，其特征在于，所述电感线圈为S形布线。

9.根据权利要求5所述的马达，其特征在于，所述马达为扁平马达。

10.一种移动终端，其特征在于，所述移动终端包括如权利要求5至9中任一项所述的马达。