CN112448138A - Nfc天线结构及应用其的nfc电路板及无线充电座 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种NFC天线结构及应用其的NFC电路板及无线充电座，该NFC天线结构包括NFC天线及导电结构。NFC天线围绕出内圈线及外圈线。导电结构对应内圈线与外圈线之间的区域而形成。本发明可以解决无线充电座的感应线圈及充电线圈可能干扰NFC信号传输的问题。

Description

NFC天线结构及应用其的NFC电路板及无线充电座
技术领域
本发明涉及一种近距离无线通讯天线结构，且特别涉及一种具有导电结构的近距离无线通讯天线结构。
背景技术
现有无线充电座包含数个感应异物的感应线圈及NFC天线。在手机与无线充电座的NFC天线进行通讯时(如配对)，无线充电座的此些感应线圈及充电线圈可能干扰NFC信号的传输，导致手机与无线充电座的NFC天线的配对失败。因此，如何提出一种新的NFC天线结构以改善前述问题是本技术领域业者努力的方向之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种NFC天线结构，使其可改善前述现有问题。
为实现上述目的，本发明一实施例提出一种NFC(近距离无线通讯，Near-FieldCommunication,NFC)天线结构。NFC天线结构包括一NFC天线及一导电结构。NFC天线围绕出一第一内圈线及一第一外圈线。导电结构对应第一内圈线与第一外圈线之间的区域而形成。
其中，该NFC天线与该导电结构为彼此分隔的二层。
其中，该导电结构包括多个第一导电部及多条第一导电线，所述第一导电部的二者以对应的该第一导电线连接；所述第一导电部及所述第一导电线对应该第一内圈线与该第一外圈线之间的区域而形成。
其中，各该第一导电部的宽度大于各该第一导电线的宽度。
其中，该NFC天线围绕出一第二内圈线及一第二外圈线，该NFC天线更包括一第一连接线及一第二连接线，该第一连接线连接该第一外圈线与该第二内圈线，该第二连接线连接该第一内圈线与该第二外圈线；该导电结构更对应该第二内圈线与该第二外圈线之间的区域而形成且与该第一连接线及该第二连接线部分上下重叠。
其中，该第一连接线与该第二连接线为交叉或平行设置。
其中，该导电结构更包括一第一连接部，该第一连接部与邻近的该第一导电部以对应的该第一导电线连接；该第一连接部的长轴延伸方向与所述第一导电部的排列方向实质上垂直。
其中，各该第一导电部为圆形、多边形或交叉形。
其中，该NFC天线更围绕出一第三内圈线及一第三外圈线，该第三外圈线与该第一外圈线分别为该NFC天线的最外圈的相对二部分；该导电结构更对应该第三内圈线与该第三外圈线之间的区域而形成。
其中，该导电结构包括多个第二导电部及多条第二导电线，所述第二导电部的二者之间以对应的该第二导电线连接；所述第二导电部及所述第二导电线对应该第三内圈线与该第三外圈线之间的区域而形成。
其中，各该第二导电部的宽度大于各该第二导电线的宽度。
其中，更包括：一导电孔，形成于该导电结构与一屏蔽层之间且连接该导电结构与该屏蔽层。
其中，该NFC天线、该导电结构与该屏蔽层为彼此分隔的三层。
本发明另一实施例提出一种NFC电路板。NFC电路板包括一基板、一第一感应线圈、一第二感应线圈及前述NFC天线结构。该基板具有相对的一第一面与一第二面；该第一感应线圈形成于该第一面；该第二感应线圈形成于该第二面；该NFC天线形成于第一感应线圈与第二感应线圈之间。
本发明另一实施例提出一种无线充电座。无线充电座包括一承座、多个充电线圈、一主电路板及前述NFC电路板。多个充电线圈用以对放置于该无线充电座上的一电子装置充电；该主电路板电性连接于该多个充电线圈及该NFC电路板；该承座用以容置该主电路板、该多个充电线圈以及该NFC电路板。
为了对本发明的上述及其它方面有更佳的了解，以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1绘示本发明一实施例的无线充电座与电子装置的示意图。
图2A绘示图1的NFC电路板的示意图。
图2B绘示图2A的第一感应线圈的示意图。
图2C绘示图2A的第二感应线圈的示意图。
图3绘示图2A的NFC电路板沿方向3-3’的剖面图。
图4绘示图2A的NFC电路板沿方向4-4’的剖面图。
图5绘示依照本发明另一实施例的NFC天线结构的示意图。
图6～图8绘示依照本发明数个实施例的NFC天线结构的示意图。
其中，附图标记：
10：无线充电座
11：承座
12：主电路板
13：充电线圈
20：电子装置
100：NFC电路板
110：基板
110u：第一面
110b：第二面
111：介电层
120：第一感应线圈
121：第一线圈
122：第二线圈
130：第二感应线圈
131：第三线圈
132：第四线圈
140、240：NFC天线
140’、240’、340’、440’、540’：NFC天线结构
140h：导电孔
141A：第一内圈线
141B：第一外圈线
142A：第二内圈线
142B：第二外圈线
143A：第三内圈线
143B：第三外圈线
144A1、144A2：第四内圈线
145A1、145A2：第五内圈线
146A1、146A2：第六内圈线
150、350、450、550：导电结构
151A、351A、451A、551A：第一导电部
151B：第一导电线
152A、352A、452A、552A：第二导电部
152B：第二导电线
153：第一连接部
153B：第二连接部
160：屏蔽层
170：接点
180：第一保护层
190：第二保护层
R1：第一连接线
R2：第二连接线
R3：第三连接线
R4：第四连接线
R5：第五连接线
R6：第六连接线
W1、W2、W3、W4：宽度
具体实施方式
请参照图1～图4，图1绘示本发明一实施例的无线充电座10与电子装置20的示意图，图2A绘示图1的NFC电路板100的示意图，图2B绘示图2A的第一感应线圈120的示意图，图2C绘示图2A的第二感应线圈130的示意图，图3绘示图2A的NFC电路板100沿方向3-3’的剖面图，而图4绘示图2A的NFC电路板100沿方向4-4’的剖面图。
如图1所示，电子装置20可放置在无线充电座10上，使无线充电座10可对电子装置20进行充电。无线充电座10包括承座11、主电路板12、数个充电线圈13及NFC电路板100。主电路板12、数个充电线圈13及NFC电路板100配置在承座11中，其中NFC电路板100与数个充电线圈13相对配置。主电路板12电性连接于数个充电线圈13及NFC电路板100。数个充电线圈13可以对位于上方的电子装置20进行充电，在图1中具有4个相互重叠的充电线圈13。此外，电子装置20例如是手机、平板计算机或其它支持无线充电技术的电子产品。
如图2A～图3所示，NFC电路板100包括基板110、第一感应线圈120、第二感应线圈130及NFC天线140、导电结构150、屏蔽层160、数个接点170、第一保护层180及第二保护层190，其中NFC天线140及导电结构150构成一NFC天线结构140’。基板110包含多层介电层111，第一感应线圈120、第二感应线圈130、NFC天线140与屏蔽层160被此些介电层111隔开，以适当地电性隔离。NFC电路板100可通过接点170与主电路板12对接，而电性连接于主电路板12。
第一感应线圈120及第二感应线圈130可感应位于其上方的物体。当主电路板12可依据第一感应线圈120及第二感应线圈130的信号，判断位于无线充电座10上方的物体为电子装置20或异物(非电子装置20)。当位于无线充电座10上方的物体为电子装置20时，无线充电座10才对电子装置20充电；当位于无线充电座10上方的物体为异物时，无线充电座10不对异物充电。
如图2A～图3所示，第一感应线圈120与第二感应线圈130分属NFC电路板100的不同二层。如图所示，第一感应线圈120包括第一线圈121及第二线圈122，而第二感应线圈130包括第三线圈131及第四线圈132。第一感应线圈120与第二感应线圈130沿基板110的延伸方向(如X平面的延伸方向)错开，且第一线圈121与第三线圈131沿基板110的厚度方向(如Z方向)部分重叠，而第二线圈122与第四线圈132沿基板110的厚度方向部分重叠。错开配置的第一感应线圈120与第二感应线圈130可扩大感应异物的感应范围。此外，NFC天线140形成于第一感应线圈120与第二感应线圈130之间。
如图3所示，基板110具有相对的第一面110u与第二面110b，其中第一面110u例如是朝向电子装置20，而第二面110b例如是朝向主电路板12。第一保护层180覆盖基板110的第一面110u并覆盖形成于第一面110u上的元件，如第一感应线圈120。第二保护层190覆盖基板110的第二面110b并覆盖形成于第二面110b上的元件，如第二感应线圈130及导电结构150。第一保护层180及第二保护层190例如是NFC电路板100的最外层。
如图3所示，NFC天线140、导电结构150与屏蔽层160是彼此分隔的三层。例如，NFC天线140、导电结构150与屏蔽层160可通过介电层111彼此分隔。屏蔽层160可以是一梳状结构，用以屏蔽数个充电线圈13发出的E场电磁辐射，但允许让H场电磁辐射通过，以对电子装置20进行充电。导电结构150可以补偿NFC天线140的质量因子(Q值)，增加NFC天线140与电子装置20的配对成功率，避免因为第一感应线圈120及第二感应线圈130、数个充电线圈13及屏蔽层160的干扰，造成NFC天线140的Q值下降。本文的质量因子是依据NFC天线140的电阻、电感与电容的至少二者而取得。此外，导电结构150的设计可改变NFC天线140的场形(如增强NFC天线140的边缘的信号强度)，而扩大NFC天线140的感应范围(如沿XY平面方向的感应范围)，同样有助于增加NFC天线140与电子装置20的配对成功率。
如图2A所示，NFC天线140是一条连续导线，其从其中一接点170延伸出一天线图案后回到另一接点170。如图所示，NFC天线140围绕出(或延伸形成)第一内圈线141A及第一外圈线141B，其中第一外圈线141B为NFC天线140的最外圈的一第一部分。导电结构150对应第一内圈线141A与第一外圈线141B之间的区域而形成，此能有效增加NFC天线140的Q值。
如图2A所示，NFC天线140更围绕出第二内圈线142A及第二外圈线142B，其中第二外圈线142B为NFC天线140最外圈的一第二部分。导电结构150更对应第二内圈线142A与第二外圈线142B之间的区域而形成，此能有效增加NFC天线140的Q值。此外，NFC天线140更围绕出第一连接线R1及第二连接线R2，其中第一连接线R1连接第一外圈线141B与第二内圈线142A，而第二连接线R2连接第一内圈线141A与第二外圈线142B。导电结构150与第一连接线R1及第二连接线R2是部分上下重叠。例如，导电结构150的第一导电线151B沿Z方向重叠于第一连接线R1与第二连接线R2的交叉处，然本发明实施例不受此限。在本实施例中，第一连接线R1与第二连接线R2是交叉配置，然在另一实施例中，第一连接线R1与第二连接线R2可大致上平行配置(如图5所示)。
如图2A所示，NFC天线140围绕出第三内圈线143A及第三外圈线143B，其中第三外圈线143B为NFC天线140最外圈的一第三部分，其中第三部分与前述第一部分(或第二部分)为NFC天线140的最外圈的相对二部分。导电结构150更对应第三内圈线143A与第三外圈线143B之间的区域而形成，此能有效增加NFC天线140的Q值。
此外，如图2A所示，NFC天线140更围绕出第四内圈线144A1及144A2、第五内圈线145A1及145A2及第六内圈线146A1及146A2。第四内圈线(144A1及144A2)位于第五内圈线(145A1及145A2)与第一内圈线141A(或第二内圈线142A)之间。第三内圈线143A位于第六内圈线(146A1及146A2)与第三外圈线143B之间。第五内圈线145A1、145A2及第六内圈线146A1、146A2为NFC天线140的最内圈的部分。此外，NFC天线140更包括第三连接线R3、第四连接线R4、第五连接线R5及第六连接线R6。如图2A所示，第三连接线R3与第四连接线R4是交叉配置，其中第三连接线R3连接第四内圈线144A1与第五内圈线145A2，而第四连接线R4连接第四内圈线144A2与第五内圈线145A1。如图2A所示，第五连接线R5与第六连接线R6是交叉配置，其中第五连接线R5连接第三内圈线143A与第六内圈线146A2，而第六连接线R6连接第三内圈线143A与第六内圈线146A1。
如图2A所示，导电结构150包括数个第一导电部151A及数条第一导电线151B，各第一导电部151A的宽度W1大于各第一导电线151B的宽度W2，各第一导电部151A的面积大于各第一导电线151B的面积，此些第一导电部151A的二者以对应的第一导电线151B连接。本发明实施例不限制第一导电部151A和第一导电线151B的宽度或面积的比例。
如图2A所示，导电结构150包括数个第二导电部152A及数条第二导电线152B，各第二导电部152A的宽度W3大于各第二导电线152B的宽度W4，各第二导电部152A的面积大于各第二导电线152B的面积，此些第二导电部152A的二者之间以对应的第二导电线152B连接。本发明实施例不限制第二导电部152A和第二导电线152B的宽度或面积的比例。在一实施例中，第二导电部152A的形状及/或尺寸可同于第一导电部151A，而第二导电线152B的形状及/或尺寸可同于第一导电线151B，然本发明实施例不受此限。
如图2A所示，由于第一导电部151A及第一导电线151B邻近或位于NFC天线140的第一最外侧，而第二导电部152A及第二导电线152B邻近或位于NFC天线140的第二最外侧，可补偿NFC天线140边缘区域的信号强度，扩大NFC天线140的感应范围。
如图2A的右侧所示，导电结构150更包括至少一第一连接部153。第一连接部153与邻近的第一导电部151A以对应的第一导电线151B连接。第一连接部153的长轴延伸方向与此些第一导电部151的排列方向实质上垂直。例如，此些第一导电部151A大致上沿Y方向排列，而第一连接部153大致上沿X方向延伸，然本发明实施例不受此限。相似地，如图2A的左侧所示，第一连接部153与邻近的第二导电部152A以对应的第二导电线152B连接。第一连接部153的长轴延伸方向与此些第二导电部152A的排列方向实质上垂直。例如，此些第二导电部152A大致上沿Y方向排列，而第一连接部153大致上沿X方向延伸，然本发明实施例不受此限。
如图2A所示，导电结构150的导电部(第一导电部151A及第二导电部152A)及导电线(第一导电线151B及第二导电线152B)与感应线圈(第一感应线圈120及第二感应线圈130)沿XY平面是完全错开，即导电结构150的导电部及导电线与感应线圈沿Z方向完全不重叠，如此可避免导电结构150被第一感应线圈120及第二感应线圈130误判成异物。
如图2A～图2C及图4所示，NFC天线结构140’更包括至少一导电孔140h及第二连接部153B。导电孔140h形成于导电结构150与屏蔽层160之间且连接导电结构150与屏蔽层160。详言之，第二连接部153B连接第一连接部153，并通过至少一导电孔140h连接于屏蔽层160，使与第一连接部153连接的第二导电部152A得以通过第一连接部153、第二连接部153B及导电孔140h电性连接屏蔽层160。屏蔽层160可通过其它导电孔电性连接于一接地的接点170。如此，导电结构150可通过导电孔140h及屏蔽层160电性连接于接地电位。第一导电部151A也可采用类似方式电性连接于接地电位。然本发明实施例不限定导电结构150的接地方式。在另一实施例中，导电结构150的第一连接部151A及/或第二导电部152A可于同一层延伸至接地的接点170。
请参照图5，其绘示依照本发明另一实施例的NFC天线结构240’的示意图。图2A的NFC电路板100的NFC天线结构140’可以以NFC天线结构240’取代。NFC天线结构240’包括NFC天线240及导电结构150。本实施例的NFC天线240具有类似或同于前述NFC天线140的结构，不同处在于，NFC天线240的第三连接线R3与第四连接线R4大致上平行配置，而NFC天线240的第五连接线R5与第六连接线R6大致上平行配置。
虽然上述实施例的第一导电部151A及第二导电部152A是以多边形，如矩形或长条形为例说明，然本发明实施例不受此限。请参照图6-图8，其绘示依照本发明数个实施例的NFC天线结构340’～540’的示意图。NFC天线结构340’～540’的任一者可取代图2A的NFC天线结构140’。
如图6所示，NFC天线结构340’包括NFC天线140及导电结构350。导电结构350包括数个第一导电部351A、数条第一导电线151B，数个第二导电部352A及数条第二导电线152B。本实施例的第一导电部351A、第一导电线151B，第二导电部352A及第二导电线152B分别类似前述第一导电部151A、第一导电线151B，第二导电部152A及第二导电线152B，不同处在于，第一导电部351A及第二导电部352A的形状为圆形。
如图7所示，NFC天线结构440’包括NFC天线140及导电结构450。导电结构450包括数个第一导电部451A、数条第一导电线151B，数个第二导电部452A及数条第二导电线152B。本实施例的第一导电部451A、第一导电线151B，第二导电部452A及第二导电线152B分别类似前述第一导电部151A、第一导电线151B，第二导电部152A及第二导电线152B，不同处在于，第一导电部451A及第二导电部452A的形状为棱形。
如图8所示，NFC天线结构540’包括NFC天线140及导电结构550。导电结构550包括数个第一导电部551A、数条第一导电线151B，数个第二导电部552A及数条第二导电线152B。本实施例的第一导电部551A、第一导电线151B，第二导电部552A及第二导电线152B分别类似前述第一导电部151A、第一导电线151B，第二导电部152A及第二导电线152B，不同处在于，第一导电部551A及第二导电部552A的形状为交叉形。
综上，导电结构的第一导电部及/或第二导电部可以是各种形状，如圆形、多边形(如矩形、正方形、三角形等)、椭圆形或交叉形等。此外，导电结构的各第一导电部的形状可相同、各第二导电部的形状可相同，或各第一导电部的形状与各第二导电部的形状可相同。或者，导电结构的数个第一导电部的形状可相异、导电结构的数个第二导电部的形状可相异，或一个或一些第一导电部的形状与一个或一些第二导电部的形状可相异。本发明实施例不限定第一导电部或第二导电部的形状、大小及/或数量，只要有助于增加NFC天线与电子装置的配对成功率及/或正面地改变NFC天线的场形即可。
本发明实施例的NFC天线结构由于具有导电结构，能有效增加NFC天线的质量因子且能扩大NFC天线的感应范围。依据软件仿真结果，相较于棱形、长方形及交叉形，当第一导电部及/或第二导电部为圆形时，NFC天线的质量因子相对较佳且更能有效扩大NFC天线的感应范围(减少感应盲区)。
综上，本发明实施例的NFC天线结构包括NFC天线及导电结构，其中导电结构对应NFC天线的内圈线与外圈线之间的区域而形成，如此可补偿NFC天线的质量因子(Q值)，增加NFC天线与电子装置的配对成功率。在一实施例中，导电结构的位置对应NFC天线的最外圈的区域(或邻近基板的外边界侧面配置)，因此导电结构可增强NFC天线的边缘的信号强度(改变NFC天线的场形，而扩大NFC天线的感应范围(可减少感应盲区)，此也有助于增加NFC天线与电子装置的配对成功率。
综上所述，虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (15)

1.一种NFC天线结构，其特征在于，包括：
一NFC天线，围绕出一第一内圈线及一第一外圈线；以及
一导电结构，对应该第一内圈线与该第一外圈线之间的区域而形成。
2.根据权利要求1所述的NFC天线结构，其特征在于，该NFC天线与该导电结构为彼此分隔的二层。
3.根据权利要求1所述的NFC天线结构，其特征在于，该导电结构包括多个第一导电部及多条第一导电线，所述第一导电部的二者以对应的该第一导电线连接；所述第一导电部及所述第一导电线对应该第一内圈线与该第一外圈线之间的区域而形成。
4.根据权利要求3所述的NFC天线结构，其特征在于，各该第一导电部的宽度大于各该第一导电线的宽度。
5.根据权利要求3所述的NFC天线结构，其特征在于，该NFC天线围绕出一第二内圈线及一第二外圈线，该NFC天线更包括一第一连接线及一第二连接线，该第一连接线连接该第一外圈线与该第二内圈线，该第二连接线连接该第一内圈线与该第二外圈线；该导电结构更对应该第二内圈线与该第二外圈线之间的区域而形成且与该第一连接线及该第二连接线部分上下重叠。
6.根据权利要求5所述的NFC天线结构，其特征在于，该第一连接线与该第二连接线为交叉或平行设置。
7.根据权利要求3所述的NFC天线结构，其特征在于，该导电结构更包括一第一连接部，该第一连接部与邻近的该第一导电部以对应的该第一导电线连接；该第一连接部的长轴延伸方向与所述第一导电部的排列方向实质上垂直。
8.根据权利要求3所述的NFC天线结构，其特征在于，各该第一导电部为圆形、多边形或交叉形。
9.根据权利要求1所述的NFC天线结构，其特征在于，该NFC天线更围绕出一第三内圈线及一第三外圈线，该第三外圈线与该第一外圈线分别为该NFC天线的最外圈的相对二部分；该导电结构更对应该第三内圈线与该第三外圈线之间的区域而形成。
10.根据权利要求9所述的NFC天线结构，其特征在于，该导电结构包括多个第二导电部及多条第二导电线，所述第二导电部的二者之间以对应的该第二导电线连接；所述第二导电部及所述第二导电线对应该第三内圈线与该第三外圈线之间的区域而形成。
11.根据权利要求10所述的NFC天线结构，其特征在于，各该第二导电部的宽度大于各该第二导电线的宽度。
12.根据权利要求1所述的NFC天线结构，其特征在于，更包括：
一导电孔，形成于该导电结构与一屏蔽层之间且连接该导电结构与该屏蔽层。
13.根据权利要求12所述的NFC天线结构，其特征在于，该NFC天线、该导电结构与该屏蔽层为彼此分隔的三层。
14.一种NFC电路板，其特征在于，包括：
一基板，具有相对的一第一面与一第二面；
一第一感应线圈，形成于该第一面；
一第二感应线圈，形成于该第二面；以及
一权利要求1～13的任一项所述的NFC天线结构，其中该NFC天线形成于该第一感应线圈与该第二感应线圈之间。
15.一种无线充电座，其特征在于，包括：
一权利要求14所述的NFC电路板；
多个充电线圈，用以对放置于该无线充电座上的一电子装置充电；
一主电路板，电性连接于该多个充电线圈及该NFC电路板；以及
一承座，用以容置该主电路板、该多个充电线圈以及该NFC电路板。
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