CN113540754A - 利用多线嵌入的收发天线模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供利用多线嵌入的收发天线模块。用于对周边的电磁场的变化进行感应的收发天线模块可包括具有基板及埋设于基板的上面以一体化且并联的多个线的天线片、连接于天线片的一侧的连接电路片、紧贴于天线片及连接电路片的底面的屏蔽片、以及紧贴于天线片及连接电路片的上面的缓冲片，其中，多个线的至少两端部可短路形成一个线组。本发明的收发天线模块能够利用并联的线稳定地传递信号及提高充电效率。

Description

利用多线嵌入的收发天线模块

技术领域

本发明涉及用于无线收发信号或能量的天线模块，更具体来讲涉及用于在一个片构成两种以上线圈的收发天线模块。

背景技术

现代社会移动设备越来越普及，移动设备与周边装置无线数据通信或电池充电的技术也在进化。NFC功能成为智能手机中必不可少的功能，已超越过去通常使用的有线充电方式，近来以智能手机为中心无线充电的方式在商业化而且在逐步扩大。

用于执行这种目的的移动设备安装有可与信号及能量相对应的收发模块，这种收发模块中可使用线圈结构的天线。这种天线过去一般采用卷绕铜材质线圈的技术，而随着技术的发展，为了得到薄天线结构而被通过化学蚀刻或激光蚀刻的方式去除铜薄膜以在FPCB等形成微天线图案的技术替代。

然而，蚀刻铜薄膜的技术为了形成图案而需要经过大量的前处理及后处理工艺，蚀刻用化学物质引起环境污染问题而被诟病。

并且，现有的利用线圈的技术不足以形成薄结构，基本上形成单线结构，因此需要解决长线圈导致电阻增大、信号干涉及单线引起的问题。

为了解决这种问题，专利公开第2003-0040243号公开了利用超声波埋设线圈的技术。公开了利用所述超声波的情况下线圈部分埋设于热可塑性或热可燃性材质的基板的内容。然而，所述技术同样具有线圈整体埋设从而难以与IC芯片直接接触的问题。

发明内容

技术问题

本发明提供可在用铜等金属材质的金属线形成天线的同时能够将整个模块的厚度形成得很薄，能够稳定地传递信号及提高充电效率的收发天线模块。

技术方案

用于达成上述本发明的目的的本发明的例示性的一个实施例，用于对周边的电磁场的变化进行感应的收发天线模块可包括具有基板及埋设于基板的上面以一体化且并联的多个线的天线片、连接于天线片的一侧的连接电路片、紧贴于天线片及连接电路片的底面的屏蔽片、以及紧贴于天线片及连接电路片的上面的缓冲片，其中，多个线的至少两端部可短路形成一个线组。

其中，线一体化于基板的上面是指电阻率小的铜、银等材料的线部分埋设或嵌入于基板的上面，可表示在基板的上面形成大约1～2层以平面化的状态。铜或银材料的线为了起到天线作用、为了形成为预定形状、为了嵌入具有宽面积的基板，基板可采用PET、PC等材料，为了在基板上一体化薄线圈或线，可利用热压粘合、超声波压接、感应加热等其他增加树脂流动性的方法。

一体化于基板的线通常可具有圆形的剖面。此外，也可以具有椭圆、正方形、长方形、多边形等剖面。优选的是在一个线组采用相同材质、相同剖面、均匀的线，但根据情况，也不排除采用不同材质、不同剖面、不均匀的线。

并且，通常基板具有平面形状，根据情况，可根据边界形状具有曲面形状。因此收发天线模块可形成为厚度相对薄的平面或曲面形状。

并且，为了提高收发效率而可在天线片的底面提供利用磁体等的屏蔽片。屏蔽片可利用磁体等具有屏蔽功能的材质形成，可以构成为一个层或多个层。磁体材质可以是铁氧体系列的材质。

线组的两端部可具有短路部，短路部可形成于线组的最端部露在基板外部，也可以形成于位于基板边界内侧的线组的端部。通过短路部连接的线组的两端部可形成相同的电压。

包括线组中一个线路经过同一线组的其余线路中嵌入基板的多个线路的交叉区域，在交叉区域，一个线路可不嵌入所述基板。

形成线组的多个线可保持的预定间隔相互并排埋设。

线组及基板的平均厚度(I)可具有线组的平均粗度(D)及基板的平均厚度(H)之和的0.8倍以下的尺寸。

线组及基板的平均厚度(I)与线组的平均粗度(D)之差还可以是基板的平均厚度(H)的0.3倍以上。

屏蔽片可以是用相对磁导率为700以上的磁体形成的。

根据用于达成上述本发明的目的的本发明的例示性的一个实施例，用于对周边的电磁场的变化进行感应的收发天线模块包括具备包括基板、一体化于基板的上面且并联的多个第一线的充电用天线及一体化于基板的上面且包括第二线的短距离通信天线的天线片；以及，连接于天线片的一侧的连接电路片；其中，多个第一线的至少两端部短路而可形成一个线组。

连接电路片包括与第一线连接的第一充电端子及第二充电端子、与第二线连接的第一通信端子及第二通信端子，第一充电端子及第二充电端子可彼此邻接配置而无其他端子的介入。

连接电路片中第一通信端子及第二通信端子可分离配置在第一充电端子及第二充电端子的两侧。

连接电路片可包括将第一充电端子及第二充电端子中的一个直接连接到第一通信端子及第二通信端子中的一个的连接线路。

可在基板的上面先一体化充电用天线后，短距离通信天线形成于形成有充电用天线的基板的上面。

天线片包括具有一体化于基板的上面且与充电用天线及短距离通信天线在平面上分离的第三线的磁铁安全天线，连接电路片可包括与第三线连接的第三通信端子及第四通信端子，第三通信端子及第四通信端子相比于第一充电端子、第二充电端子、第一通信端子及比第二通信端子配置在外侧。

可包括天线片的一个角部被倾斜切断的倾斜切断面，连接电路片在倾斜的切断面与第一线及第二线电连接，第一充电端子、第二充电端子、第一通信端子及第二通信端子沿着倾斜的切断面配置成一列。

技术效果

本发明的收发天线模块具有薄片或平面形状，可安装于移动设备的内部。可使得大体上天线模块的上面朝向要感应的对象，底面朝向移动设备的内部。

相比于利用薄膜刻蚀或蚀刻的方式，本发明的收发天线模块可在用铜、银等金属材质的金属线形成天线的同时能够将整个模块的厚度形成得很薄，能够利用并联的线稳定地传递信号及提高充电效率。

并且，相比于采用蚀刻设备及方法的方法，能够将原材料费用及制造费用保持在低水平，可减少工厂或设备等生产投资费。

并且，可通过变更软件的数据对天线形状进行多种变更，可通过试图得到多种图案以获得最佳结果。

并且，能够通过将线并联进一步增大线的长度，能够增加其匝数及大面积设计，能够制造高功率或远程收发或充电的模块。

附图说明

图1为用于说明本发明一个实施例的收发天线模块及可适用的移动设备的示意图；

图2为用于说明图1的收发天线模块的分解结构的示意图；

图3为用于说明图1的收发天线模块的天线片的示意图；

图4为用于说明本发明一个实施例的收发天线模块中天线片的一部分的示意图；

图5为用于说明图4的A-A'剖面的示意图；

图6为用于说明本发明一个实施例的收发天线模块中天线片的制造过程的示意图；

图7为用于说明本发明一个实施例的收发天线模块中天线片的一部分的示意图；

图8为用于说明本发明一个实施例的收发天线模块中连接电路片的端子的示意图。

附图标记说明

10：移动设备 100：收发天线模块

110：天线片 120：充电天线

122：第一线 124：线组

130：短距离通信天线 140：磁铁安全天线

150：连接电路片 160：屏蔽片

180：缓冲片

具体实施方式

以下参见附图详细地说明本发明的优选的实施例，但本发明不受实施例的限定或限制。作为参考，本说明中相同的附图标记指代实质上相同的要素，在所述规则下可引用说明其他图中记载的内容，可能会省略判断认为本领域技术人员公知的内容或重复的内容。

图1为用于说明本发明一个实施例的收发天线模块及可适用的移动设备的示意图，图2为用于说明图1的收发天线模块的分解结构的示意图，图3为用于说明图1的收发天线模块的天线片的示意图。

参见图1至图3，本实施例的收发天线模块100可安装于移动设备10的内部，假设具有显示器的面为上面的情况下，收发天线模块100设于移动设备10的内部，更具体来讲可邻接于移动设备10的底面配置。

收发天线模块100用于对周边的电磁场变化进行感应，可用作充电、短距离通信、磁铁安全通信等多种无线充电、信号收发等的介质。因此，一个天线模块可被赋予两种以上的天线功能。

收发天线模块100可包括用于埋设天线的天线片110、电连接在天线片110的一侧的连接电路片150、紧贴于天线片110与连接电路片150的底面的屏蔽片160及紧贴于天线片110与连接电路片150的上面的缓冲片180。

天线片110包括基板112及部分或全部埋设于基板112的上面的线(wire)，作为一例，线可作为充电天线120、短距离通信天线130、磁铁安全天线140工作。当然，天线的组合除以上组合之外还可以有其他多种组合。

首先，充电天线120包括一体化于利用PET、PC等形成的基板112的上面且并联的多个第一线122，可用3～6个第一线122或更多的线并联形成一个线组124。

形成一个线组124的第一线122可用超声波焊接等同时嵌入基板112，可电短路其两端部或中间一部分以形成并联。

形成一个线组124的第一线122可具有圆形的剖面，但可具有椭圆、正方形、长方形、多边形等剖面。一个线组124中第一线122采用相同材质、相同剖面、均匀的线，但也可以根据情况在同一线组采用不同材质、不同剖面、不均匀的线。

在本实施例中3～6个第一线122同时从基板112的右侧上部起向顺时针方向移动的过程中逐渐向内部形成，可在虚线表示的交叉区域126横穿其他线组124的上部再向基板112的右侧上部形成。

相应地，基板112的右侧上部形成有倾斜的角部，在倾斜的角部提供作为FPCB的连接电路片150。包括第一充电端子151、第二充电端子152、第一通信端子153、第二通信端子154、第三通信端子156及第四通信端子157的六个端子按一列形成于连接电路片150。

其中，经过交叉区域126的线组124的一个端部连接于第一充电端子151，另一端部连接于第二充电端子152。第一充电端子151及第二充电端子152与第一线122电连接，形成至少两端部短路并联的结构。

短距离通信天线130像充电天线120一样一体化于基板112的上面且包括单线的第二线132，第二线132电连接于与第一充电端子151邻接的第一通信端子153，埋设于基板112的上面，可向逆时针方向在充电天线120的周边移动的同时埋设。并且，可在基板112的右侧上部同样横穿其他第二线132连接在第二通信端子154。

磁铁安全天线140可包括一体化于基板112的上面的单线或多线的第三线142。第三线142与邻接于第二通信端子154的第三通信端子156电连接，埋设于基板112的上面的情况下沿着天线片110的右侧临界处向下移动，在充电天线120及短距离通信天线130的下部形成线圈区域，再连接于第四通信端子157。

在本实施例中第一线122、第二线132及第三线142可通过超声波焊接一体化于基板112的上面，可保持线的一部分在基板112的上面部分或全部埋设的状态。基板112可利用PET、PC等材料，为了将线一体化于基板112而可采用热压粘合、超声波压接、感应加热等其他增加树脂流动性的方法。

一体化于基板的第一线122、第二线132及第三线142具有圆形剖面，此外还可以具有椭圆、正方形、长方形、多边形等剖面。并且第一线122、第二线132及第三线142可采用相同的线圈，但也可以采用不同材质、不同形状、不同尺寸的线圈。

可在天线片110及连接电路片150的底面设置屏蔽片160。可层积磁体等铁氧体片提供屏蔽片160，为增强耐久性而可包括石墨片等。可利用相对磁导率(RelativePermeability)为700以上的磁体形成屏蔽片160。

相反，天线片110的上面可设有缓冲片180。缓冲片180可采用约120～200μm厚度的海绵片。可以以海绵片为中心在底面形成胶带，在上面层积保护膜。

图4为用于说明本发明的一个实施例的收发天线模块中天线片的一部分的示意图，图5为用于说明图4的A-A'剖面的示意图。

参见图4及图5，线组124的两端部可设有短路部128，短路部128可形成于线组124的最端部且露在基板外部。

如图所示，优选的是线组124在基板112上从外部螺旋地向内部形成，可优选的是最后一个线路的线组124'经过其余线组124上部连接于充电端子。

在交叉区域126经过其余线组124的上部的一个线路的线组124'直至经过其余线组124的上部为止嵌入后，在交叉区域126不嵌入，经过其余线组124的上部后再嵌入基板112。

如图5所示，第一线122可保持部分嵌入基板112的状态。当假设嵌入状态并不完全均匀且基板及线也可能不完全相同的情况下，可以以大体平均为基准进行说明。

这种情况下，线组及基板的平均厚度(I)可具有线组的平均粗度(D)及基板的平均厚度(H)之和的0.8倍以下的尺寸。

并且，线组及基板的平均厚度(I)及线组的平均粗度(D)之差(I-D)还可以是基板的平均厚度(H)的0.3倍以上。

图6为用于说明本发明一个实施例的收发天线模块中天线片的制造过程的示意图。

参见图6，在(a)，首先可将充电天线120形成在基板112上。开始并列地同时形成对应于第二充电端子152的第一线122，可以形成为由第一线122构成的线组124从右侧上部向顺时针方向旋回及向内侧逐渐进入。并且，可使得经过交叉区域连接于第一充电端子151。

并且，在(b)，可在形成有充电天线120的基板112上形成短距离通信天线130。可形成从对应于第一通信端子153的端部起向逆时针方向旋回及向内侧逐渐进入的第二线132。并且，可以使得经过充电天线120的线组时第二线132不嵌入，在其余区域则嵌入。

在(c)，形成短距离通信天线130后，可在其余区域形成磁铁安全天线140。磁铁安全天线140可利用嵌入基板112上的第三线142，可利用第三通信端子156及第四通信端子157。

图7为用于说明本发明一个实施例的收发天线模块中天线片的一部分的示意图。

参见图7，将形成充电天线120的第一线122的端部短路的短路部128'也可以位于基板112边界的内侧。为此，线组124的端部还可以在比最外端靠近内侧的基板112的边界周边短路。

并且，第一线122也可以在中间部分交叉短路。作为一例，可以如虚线表示的区域125、125'使得形成线组124的第一线122部分交叉以部分短路。根据情况，可向交叉的区域125、125'施加热及/或压力使得更确确实实地发生短路。该情况下也可以不另外形成短路部。

图8为本发明的一个实施例的收发天线模块中连接电路片的端子的示意图。

参见图8，连接电路片可包括第一充电端子151、第二充电端子152、第一通信端子153、第二通信端子154、第三通信端子156及其他端子，第一充电端子151与第二充电端子152连接于多个线并联的充电天线120，第一通信端子153、第二通信端子154或第三通信端子156可连接于与单线或多线的线连接的短距离通信天线130或其他天线。

可邻接配置第一充电端子151及第二充电端子152而不介入其他端子，其他端子可不位于它们之间。

与短距离通信天线130连接的第一通信端子153及第二通信端子154可在第一充电端子151及第二充电端子152的两侧分离配置在其外侧。

并且，连接电路片150可包括将第一充电端子151及第二充电端子152中的一个直接连接到第一通信端子153、第二通信端子154及第三通信端子156中一个的连接线路155。参见(a)，连接线路155连接于第三通信端子156，而在另一实施例中，连接线路155'也可以连接与短距离通信天线130连接的第二通信端子154与第二充电端子152。

如上所述，以上参见本发明的优选实施例进行了说明，但本技术领域的普通技术人员应理解在不脱离技术方案记载的本发明思想及领域的范围内可以对本发明进行多种修正及变更。

Claims (13)

1.一种收发天线模块，用于对周边的电磁场的变化进行感应，其特征在于，包括：

天线片，包括基板及埋设于所述基板的上面以一体化且并联的多个线；

连接电路片，连接于所述天线片的一侧；

屏蔽片，紧贴于所述天线片及所述连接电路片的底面；以及

缓冲片，紧贴于所述天线片及所述连接电路片的上面；

其中，多个所述线的至少两端部短路形成一个线组。

2.根据权利要求1所述的收发天线模块，其特征在于：

所述线组的两端部具有短路部。

3.根据权利要求1所述的收发天线模块，其特征在于：

包括所述线组中一组线路(grouped line)经过同一所述线组的其余线路中嵌入所述基板的多组线路的交叉区域，在所述交叉区域，所述一组线路不嵌入所述基板。

4.根据权利要求1所述的收发天线模块，其特征在于：

一体化的所述线组及所述基板的平均厚度(I)为所述线组的平均粗度(D)及所述基板的平均厚度(H)之和的0.8倍以下。

5.根据权利要求4所述的收发天线模块，其特征在于：

所述线组及所述基板的所述平均厚度(I)与所述线组的所述平均粗度(D)之差为所述基板的所述平均厚度(H)的0.3倍以上。

6.根据权利要求1所述的收发天线模块，其特征在于：

所述屏蔽片是用相对磁导率(Relative Permeability)为700以上的磁体形成的。

7.一种收发天线模块，用于对周边的电磁场的变化进行感应，其特征在于，包括：

天线片，具备包括基板、埋设于所述基板的上面以一体化且并联的多个第一线的充电用天线及埋设于所述基板的上面以一体化且包括第二线的短距离通信天线；以及

连接电路片，连接于所述天线片的一侧；

其中，多个所述第一线的至少两端部短路而形成一个线组。

8.根据权利要求7所述的收发天线模块，其特征在于：

所述连接电路片包括与所述第一线连接的第一充电端子及第二充电端子、与所述第二线连接的第一通信端子及第二通信端子，

所述第一充电端子及所述第二充电端子彼此邻接配置而无其他端子的介入。

9.根据权利要求8所述的收发天线模块，其特征在于：

所述连接电路片中所述第一通信端子及所述第二通信端子分离配置在所述第一充电端子及所述第二充电端子的两侧。

10.根据权利要求8所述的收发天线模块，其特征在于：

所述连接电路片包括将所述第一充电端子及所述第二充电端子中的一个直接连接到所述第一通信端子及所述第二通信端子中的一个的连接线路。

11.根据权利要求7所述的收发天线模块，其特征在于：

在所述基板的上面先一体化所述充电用天线后，所述短距离通信天线形成于形成有所述充电用天线的所述基板的上面。

12.根据权利要求8所述的收发天线模块，其特征在于：

所述天线片包括具有一体化于所述基板的上面且与所述充电用天线及所述短距离通信天线在平面上分离的第三线的磁铁安全天线，

所述连接电路片包括与所述第三线连接的第三通信端子及第四通信端子，所述第三通信端子及所述第四通信端子相比于所述第一充电端子、所述第二充电端子、所述第一通信端子及比所述第二通信端子配置在外侧。

13.根据权利要求8所述的收发天线模块，其特征在于：

包括所述天线片的一个角部被倾斜切断的倾斜切断面，所述连接电路片在所述倾斜的切断面与所述第一线及所述第二线电连接，所述第一充电端子、所述第二充电端子、所述第一通信端子及所述第二通信端子沿着所述倾斜的切断面配置成一列。

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