CN108011193A - 天线装置 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种使用于近场通信的天线装置，所述天线装置包括芯与螺线管形线圈，所述螺线管形线圈以包围所述芯的外表面的方式配置。所述芯包括多个板，所述板由具有高导磁率与屏蔽特性的片以及通过确保芯的整体机械强度而在缠绕所述螺线管形线圈时防止发生碎裂现象的片构成。
Description
技术领域
本公开涉及一种天线装置，尤其是涉及一种适合于近场通信(NFC，Near FieldCommunication)或磁力安全传输(MST，Magnetic Secure Transmission)的天线装置。
背景技术
近场通信(NFC，Near Field Communication)以及磁力安全传输(MST，MagneticSecure Transmission)等在交流电流被施加到初级线圈(primary coil)而产生磁力线时，从靠近它的次级线圈或者磁传感器(Magnetic Sensor)接收信号而使用于交通、票务、移动支付等各种服务，此时广泛使用基于磁感应的通信方式。通常，应用于所述通信方式的天线由线圈部与磁体片(sheet)部构成，所述线圈部将电信号转换成电磁信号，所述磁体片部用于防止由于涡电流所产生的去磁场而引起的识别距离的减少，目前使用的天线的线圈部制作成闭环(Loop)形态，因此如果在天线的中心部生成磁场的产生变弱的部分而导致识别距离变远，则会发生识别不到天线的空值(Null)现象。下述专利文献1公开了在维持天线的辐射特性的同时使天线小型化，从而可以改善电特性的NFC天线，但仍然包括具有Loop形态的线圈的天线，因此仍然存在无法识别天线的可能性。
[现有技术文献]
[专利文献]
(专利文献1)韩国专利公开公报第10-2015-0145960号
发明内容
本公开旨在提供一种如下的天线装置：在改善使用以往的闭环形态的天线时发生的Null现象的同时，提高电感并确保机械特性。
本公开涉及一种包括层叠有多个片的芯与以包围所述芯的外表面的方式配置的螺线管形线圈的天线装置。所述芯具有第一片、第二片以及第三片的层叠结构，所述第一片配置于芯的最下方，在所述第一片的上部表面配置有所述第二片，在所述第二片的上部表面配置有所述第三片。
所述芯内所述第一片及第三片构成为包括具有高导磁率的特性与屏蔽特性的材质，配置于所述第一片及第三片之间的所述第二片确保芯的机械强度，且构成为包括具有可以防止第一片及第三片因脆性碎裂的特性的材质。
根据本公开的天线装置的各种效果之一是提供一种如下的天线装置：在提高电感的同时，根据天线装置内的位置而解决因涡电流导致的识别距离减少的问题，且充分确保机械强度。
附图说明
图1是根据本公开的一例的天线装置的示意性的剖面图。
图2示出图1的天线装置的示意性的顶视图。
图3a以及图3b分别显示根据本公开的天线装置的一变形例的剖面图以及顶视图。
图4示出根据本公开的天线装置的另一变形例的剖面图。
图5a示出根据本公开的天线装置的又一变形例的剖面图，图5b示出所述天线装置被应用于电子设备(移动设备)内的应用例。
符号说明
100a、100b、100c、100d：天线装置
1a、1b、1c、1d：芯
11a、11b、11c、11d：第一片 12a、12b、12c、12d：第二片
13a、13b、13c、13d：第三片 2a、2b、2c、2d：螺线管形线圈
具体实施方式
以下，参照具体实施方式以及附图而说明本公开的实施形态。然而，本公开的实施形态可以变形为各种其他方式，本公开的范围并不局限于以下说明的实施方式。另外，提供本公开的实施方式的目的是为了使本领域的普通技术人员更加完整地理解本公开。因此，为了使说明变得更加明确，图中的要素的形状以及大小等可能会被夸张，在图中用相同符号表示的要素为相同要素。
此外，在图中，为了明确地说明本公开，省略与说明无关的部分，并且为了明确地表示各个层以及区域而放大显示了其厚度，关于在相同思想范围内的功能相同的构成要素使用相同的附图标记进行说明。
在整个说明书中，当记载为某一部分“包括”某一构成要素时，只要没有特别相反的记载，并不表示排除另一构成要素，而是表示还可以包括另一构成要素。
以下，对根据本公开的一例的天线装置进行说明，但不一定局限于此。
天线装置
图1是根据本公开的一例的天线装置的示意性的剖面图，图2是图1的天线装置的示意性的顶视图。
参照图1以及图2，根据本公开的一例的天线装置100a包括芯1a和线圈2a，所述线圈2a以包围所述芯的外表面的方式配置。
首先，所述芯1a具有层叠有多个片的结构，包括在厚度方向(T-direction)上彼此面对的上部表面和下部表面、在宽度方向(W-direction)上彼此面对的第一面及第二面、在长度方向(L-direction)上彼此面对的第三面及第四面，实质上可以具有六面体形状，但本公开并不局限于此。
芯1a具有板状的多个片沿着厚度方向依次层叠的结构。所述芯1a沿着厚度方向包括：第一片11a；第二片12a，配置于所述第一片之上；以及第三片13a，配置于所述第二片之上。所述第一片11a、第二片12a和第三片13a为板状，其厚度可以根据构成片的材质的特性以及所要求的导磁率适当地选择，但芯的总厚度优选为不超过500μm。这是近来根据电子设备的小型化趋势而定的厚度，如果芯的总厚度超过500μm，则在将天线内置在电子设备内时，可内置的内部空间可能会明显受限。应该在芯的总厚度不超过500μm的范围内将第一片、第二片和第三片全部包括，对***中间的第二片12a而言，如下所述，其主要功能是确保机械强度，因此在确保所要求的机械强度的范围内，优选地，技术上构成为尽可能薄的厚度。
配置于所述芯1a内最下方的第一片11a可以是具有四边形的截面形状的板(platesheet)。所述第一片11a可以使用具有高导磁率的材质增加天线装置的识别距离。所述第一片11a的比导磁率(Specific Permeability)优选为5000以上200000以下，在比导磁率低于5000时，无法充分确保天线装置的识别距离，在比导磁率超过200000时，随着比导磁率的增加而增加的识别距离的增加程度不大，为确保高导磁率必须高度控制片内磁性粉末的形状，因此工艺成本急剧上升。
同时，所述第一片11a具有屏蔽特性(Shield Property)，因此优选为使其能够减少外部信号所引起的涡电流的损失。在这里，屏蔽特性表示如下的特性：一旦入射NFC之类的电信号则吸收该信号，从而能够防止因金属导致的涡电流损失等。
这样，为使第一片11a既具有屏蔽特性还具有高导磁率的特性，所述第一片11a例如可以是坡莫合金或者铁氧体，或者，尤其优选为在第一片内将导磁率较高的材质作为纳米晶带材(ribbon)而包括，利用将Fe系或者Co系纳米晶合金粉末制造成条带形状的纳米晶带材形成片。
在所述芯1a中配置于所述第一片的上部表面上的第二片12a可以是具有与配置于其下方的第一片的截面的形状相同的截面形状的板。第二片12a是一种追加片，其能够弥补第一片的机械特性例如脆性(brittleness)较强的机械特性等而确保芯的整体机械强度。优选地，所述第二片12a的拉伸强度是20Mpa以上且500Mpa以下。在拉伸强度低于20Mpa时，由于脆性而无法充分发挥消除高导磁率的第一片碎裂的可能性的功能，在大于500Mpa时，以使第二片作为天线装置的芯而包含的方式加工片的工艺变得困难，并且无需实现结构塑料水平的拉伸强度。
所述第二片12a可以是非磁性体，相反，也可以是磁性体。
在所述第二片12a是非磁性体时，可以是柔性印刷电路板(FPCB)或者印刷电路板(PCB)。
所述第二片12a可以是塑料，尤其，也可以是热塑性树脂。所述塑料的拉伸强度在20Mpa以上且500Mpa以下的范围内就足以，无需限定其具体树脂的种类，厚度也可以在能够实现所述数值范围内的拉伸强度的程度上适当地选择。
所述第二片12a，例如，可以包括从由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS树脂)、丙烯酸丁酯-苯乙烯-丙烯腈树脂(ASA树脂)、乙烯-醋酸乙烯酯树脂(EVA树脂)、丙烯酸树脂、聚对苯二甲酸丁二酯树脂(PBT树脂)、聚乙烯类、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、有机硅类树脂、环氧树脂、尼龙、聚碳酸酯类树脂、丙烯酸类树脂、聚酯树脂、聚氨酯类树脂、聚酰胺类树脂以及聚酰亚胺类树脂组成的群中选择的一种以上混合物，但并不限定于此。
另一方面，所述第二片12a也可以是磁性体，在所述第二片为磁性体时，可以与高导磁率的第一片一同提高芯的导磁率，因此可以增加天线装置的整体识别距离。在所述第二片为磁性体的情况下，尤其优选采用高导磁率的金属，例如，优选为硅钢板或者高导磁合金(Mu-Metal)。
在所述第二片12a为金属的磁性体时，可以防止在缠绕线圈时线圈由于第一片的脆性而碎裂的现象，但可能会存在如下的问题：基于近场通信(NFC)或者无线充电等的电信号被金属表面反射而生成涡电流，据此天线装置的识别距离缩小。但是，本发明通过第一片、第二片以及第三片的特定排列解决了令人担忧的所述问题。
所述特定排列表示如下方式的排列：在高导磁率的第一片11a的上部表面上配置金属材质的第二片12a，且在该第二片的上部表面上再配置高导磁率的第三片13a，从而使在第二片的上部表面与下部表面两个表面均配置有高导磁率的磁片，以防止第二片的表面直接暴露于芯的外部。其结果，不必担心外部信号被第二片的金属表面反射而生成涡电流并缩小天线装置的识别距离的问题。
在具有高导磁率特性与屏蔽特性的第一片11a与通过确保芯的机械强度而防止脆性较强的第一片的碎裂现象的第二片12a的上侧配置有第三片13a。所述第三片13a可以包括与第一片相同的材质。否则，所述第三片只要与第一片相同地包括具有高导磁率特性与屏蔽特性的材质则足以，且无妨包括与第一片不同的材质。
所述第三片13a，在第二片与所述第一片11a一样是金属的情况下，可以屏蔽从其金属表面反射的电信号。
所述第三片13a可以具有与第一片相同的截面形状以及截面积。参照图2，第三片具有矩形的截面形状，但并不限定于此，理所当然地，设计者可以根据所要求的的天线装置的尺寸以及用途而自由地变更其截面形状与截面积。
以下，对配置成包围层叠所述第一片11a、第二片12a和第三片13a的芯的外表面的线圈2a进行说明。
所述线圈2a由螺旋管类型的线圈组成。所述螺旋管类型的线圈是与闭环类型(Loop-type)线圈不同的线圈。闭环类型的线圈作为环形的线圈，在天线线圈的一面上沿着所述芯的外周部的内侧面缠绕，是在无线通信装置上普遍应用的线圈的形态。但是，对具有闭环类型的线圈的天线装置的情况而言，随着物理地远离终端，在配置有线圈的一面的中心部产生磁场变弱的部分，从而存在因如果远离信号则无法识别到天线的Null现象而导致识别率急剧下降的问题。
但是，本公开的天线装置100a在层叠有多个片的芯的外部表面上配置螺旋管类型的线圈，从而可以完全解决在芯的中心部上发生Null现象的问题。这样，在本公开的天线装置100a上不发生以往的Null现象的理由是，如图1及图2所示，由于磁场能够预定地分布在芯1a的上表面与下表面整体。
另一方面，图1及图2的线圈2a示出在芯的上表面与下表面整体区域上均匀地配置的全面绕线，但根据所要求的电感水平，在线圈对芯的上表面与下表面的部分区域，例如，在将整个上表面与下表面三等分时，理所当然地，也可以应用为仅对上表面与下表面的中心部的区域局部地缠绕线圈的局部绕线。
其次，对本公开的天线装置的变形例进行说明。
通过图1及图2说明的天线装置100a的高度相当于芯的高度与配置于该芯的上表面以及下表面的线圈的厚度。
在后述的图3a至图5b中说明的天线装置相比于图1及图2的天线装置100a，在限制了天线装置整体的高度这一点上有区别。
限制天线装置的整体高度是考虑到近来随着电子设备的小型化趋势配置天线装置的位置或者与其相邻地配置的其他电子部件与天线装置之间的相对位置，出于使天线装置更加多样化地应用于电子设备的目的。
首先，图3a与图3b分别示出根据本公开的其他例的天线装置100b的剖面图以及顶视图。
参照图3a与图3b，配置于芯1b的最下方的第一片11b与配置于最上方的第三片13b的截面积彼此不同。
所述第一片11b、第二片12b和第三片13b的截面形状为四边形且彼此相同，但第一片11b的截面积与第二片12b的截面积相同，而第一片11b的截面积大于所述第三片13b的截面积。
其结果，在芯1b内存在第二片12b的上部表面中不与第三片13b的下部表面重叠的表面区域，利用所述表面区域包围螺线管形线圈2b。
如图3a以及图3b所示，螺线管形线圈2b以沿着第二片12b的上部表面中不与第三片13b重叠的所述表面区域、芯的一侧面、第一片11b的下部表面以及芯的另一侧面以依次包围的方式配置。
在图3a以及图3b中，所述天线装置100b的高度低于图1及图2的天线装置100a的高度。具体地说，图1及图2的天线装置100a的高度是将第一片11a、第二片12a和第三片13a的高度与分别配置于芯的上表面以及下表面的线圈的厚度相加在一起的值，但图3a以及图3b的天线装置100b的高度是在第一片11b及第二片12b的高度上相加配置于第二片的上部表面的线圈的厚度与配置于第一片的下部表面的线圈的厚度的值，图3a与图3b的天线装置100b的高度以相当于线圈的厚度的程度小于天线装置100a的高度。
图3a与图3b包括仅缠绕芯的局部区域的局部绕线的螺线管形线圈2b，但与缠绕芯的整个区域的线圈即全面绕线的线圈相比，天线装置的电特性降低的可能性不高。其理由是，介于在天线装置的芯内包含的磁性体的特性，当由于外部的电或者磁而被施加磁力时，磁性体内部的磁偶极(magnetic dipole)通过自发磁化而整列，因此即使仅在天线装置的一部分施加磁力，磁力也会被施加到磁性体的整个区域。
其次，图4显示将芯的截面形状变形为非矩形的多边形的天线装置100c，参照图4，第一片11c以及配置于第一片11c上的第二片12c将四边形作为基础形状，包括从所述四边形的一边缘的局部区域突出的突出部P，从而具有由四边形与突出部构成的多边形截面。所述突出部P可以形成为从所述四边形的一边缘的中央区域突出，但理所当然地，设计者可以适当地设定其突出部的边缘的长度等。
另一方面，配置于所述第二片12c的上部表面上的第三片13c具有与第一片及第二片的除去突出部之外的四边形截面相同的截面。
参照图4，依次包围芯的上表面、一侧面、下表面以及另一侧面的螺线管形线圈2c以包围芯内的由第一片11c及第二片12c构成的突出部P的方式被缠绕。尤其是，所述突出部P使电子设备内的可配置电子部件的空间扩展，例如，在移动设备内的摄像头等配置于移动设备的后方左侧或者后方右侧时，将所述突出部P配置成与所述摄像头等部件并排，使天线装置可以扩展至在以往使用闭环型线圈的天线装置上未能使用的空间。同时，由于以使螺线管形线圈仅缠绕在所述突出部P的方式进行局部绕线，所以相比于全面绕线的情况，可以较大地确保能够收容电池等的空间，还可以增加电池的容量。
图4的天线装置100c体现为比在图1及图2中说明的天线装置的高度低的高度，可以使包括该天线装置的电子部件小型化，同时在内部包含高导磁率的磁性体，从而使磁力施加到整体天线装置。
其次，图5a是根据本公开的另一例的天线装置100d的剖面图，图5b显示所述天线装置应用于电子设备(移动设备)内的应用例。
图5a以及图5b的天线装置100d相比于图4的天线装置100c，只有配置突出部P’的位置不同，而实质上包括与图4的天线装置100c相同的构成，因此以下仅对与图4不同的构成进行说明，并省略重复的说明。
参照图5a，对天线装置100d的芯而言，第一片11d以及配置于第一片11d之上的第二片12d将四边形作为基础形状，具有由所述四边形以及从该四边形的一边缘的局部区域突出的突出部P’构成的多边形截面。所述突出部P’可以形成为从所述四边形的一边缘的一端部突出，设计者可以根据需求而适当地设计变更其突出部的边缘的长度等。
另一方面，配置于所述第二片12d的上部表面上的第三片13d具有与第一片及第二片的除去突出部P’之外的四边形截面相同的截面。
图5b显示图5a的天线装置104应用于移动设备(mobile set)内的一例，参照图5b，以如下方式配置天线装置100d：在移动设备内的配置有摄像头的移动设备的上部区域中的局部区域配置所述突出部P’。
通过以往的闭环型天线装置，未能将天线扩展至配置有摄像头的移动设备的上部区域，但是对基于图5a以及图5b的天线装置的情况而言，可以使对移动设备内能够配置电子部件的空间的应用最大化。由于仅在突出部P’局部缠绕螺线管形线圈，因此螺线管形线圈不被缠绕于第三片，可以降低第一片、第二片和第三片全部层叠的芯的四边形部分的整体高度，其结果，可以将针对电池的余裕空间较大地确保至相当于上述降低的高度的空间，并且能够引导出改善电池容量等的优点。
根据上述的天线装置，在改善使用以往的闭环形状的天线时发生的Null现象的同时，可以提高电感并确保机械特性。另外，相当于多个变形例的天线装置与以往的闭环形状的天线相比，可以使在电子设备内占据的空间最小化，其结果，提供能够更加确保电池等其他电子部件的容量的可能性。
本公开并不限定于上述实施形态以及附图，而是期望被所附权利要求书来限定。因此，在不脱离权利要求书所描述的本公开的技术思想的范围内，可被本技术领域中具有普通知识的人员实现各种方式的置换、变形以及变更，而且这也应该被视为属于本公开的范围。
另一方面，在本公开中使用的“一例”并不表示彼此相同的实施例，是为强调说明各自彼此不同的固有特征而提供。但是，以上所提到的一例不排除与另一例的特征结合而实现。例如，即使在特定的一例中说明的事项没有在另一例中说明，只要在另一例中没有与该事项相反或矛盾的说明，即可以理解为是与另一例相关的说明。
另一方面，在本公开中使用的术语仅仅为了说明一例而被使用，并没有限定本公开的意图。此时，单数的表述只要在文脉上没有明确的不同，包括复数的表述。
Claims (16)
1.一种天线装置，其中，包括：
芯，层叠有多个片；以及螺线管形线圈，以缠绕并包围所述芯的外表面的方式配置，
所述芯包括：第一片；第二片，配置于所述第一片的上部表面；以及第三片，配置于所述第二片的上部表面，
所述第二片的拉伸强度是20Mpa以上且500Mpa以下。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其中，
所述第一片及第三片分别是具有5000以上且200000以下的比导磁率的磁片。
3.根据权利要求1所述的天线装置，其中，
所述第一片及第三片分别包括纳米级的金属条带形状的粉末。
4.根据权利要求1所述的天线装置，其中，
所述第一片的材质与所述第三片的材质相同。
5.根据权利要求1所述的天线装置，其中，
所述第二片由金属材质构成。
6.根据权利要求5所述的天线装置，其中，
从所述第二片反射的电信号被分别配置于所述第二片的下部表面以及上部表面的所述第一片与第三片屏蔽。
7.根据权利要求5所述的天线装置，其中，
所述第二片由高导磁合金或者硅钢板构成。
8.根据权利要求1所述的天线装置，其中，
所述第二片由塑料材质构成。
9.根据权利要求8所述的天线装置，其中，
所述塑料材质是热塑性树脂。
10.根据权利要求8所述的天线装置，其中，
所述塑料材质包括从由ABS树脂、ASA树脂、EVA树脂、丙烯酸树脂、PBT树脂、聚乙烯类、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、有机硅类树脂、环氧树脂、尼龙、聚碳酸酯类树脂、丙烯酸类树脂、聚酯树脂、聚氨酯类树脂、聚酰胺类树脂以及聚酰亚胺类树脂组成的群中选择的一种以上。
11.根据权利要求1所述的天线装置，其中，
所述芯的厚度为500μm以下。
12.根据权利要求1所述的天线装置，其中，
所述芯内的所述第一片的截面的形状以及截面积与所述第三片的截面的形状以及截面积相同，所述线圈是全面绕线的螺线管形线圈，依次包围所述第一片的下部表面的整个区域、所述芯的一侧面、所述第三片的上部表面的整个区域以及所述芯的另一侧面而配置。
13.根据权利要求1所述的天线装置，其中，
所述线圈内所述第一片、第二片和第三片的截面的形状彼此相同，所述第三片的截面积小于具有彼此相同的截面积且重叠的第一片及第二片各自的截面积，所述线圈是局部绕线的螺线管形线圈，配置成包围所述第二片的上部表面中不与所述第三片的下部表面重叠的表面的区域。
14.根据权利要求1所述的天线装置，其中，
所述芯内所述第一片及第二片具有相同的截面的形状，所述第一片及第二片各自的截面由基础四边形与从所述基础四边形的一边缘的一部分区域突出的突出部构成，所述第三片的截面具有与所述基础四边形相同的形状，所述第三片配置成与所述第一片及第二片的基础四边形重叠，所述线圈是以包围所述突出部的方式被缠绕的螺线管形线圈。
15.根据权利要求14所述的天线装置，其中，
所述突出部具有四边形的截面，并将所述基础四边形的一边缘的中心部作为一边缘而包含。
16.根据权利要求14所述的天线装置，其中，
所述突出部具有四边形的截面，并将所述基础四边形的一边缘的两端部中的一端部作为顶点而包含，具有比所述基础四边形的所述一边缘的1/2短的边缘长度。
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