CN108390151A - 无线通信天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线通信天线，所述无线通信天线包括螺线管线圈部，包括芯；及磁性体，设置在所述芯中，并且包括沿着与所述螺线管线圈部的磁通量的方向垂直的方向或平行的方向并排布置的磁性片。

Description

无线通信天线

本申请要求于2017年2月2日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0015035号韩国专利申请的优先权的权益，所述韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用被包含于此。

技术领域

以下描述涉及一种移动装置等中使用的无线通信天线。

背景技术

无线通信已被应用于在各种环境中被使用。详细地讲，与电子支付相关，线圈式无线通信天线可应用于各种装置。关于电子支付，线圈形式的无线通信天线可应用于各种装置。近来，移动装置中已采用附着到移动装置的盖等的螺旋线圈形式的无线通信天线。

在诸如用于电子支付的无线通信天线的情况下，使用线圈缠绕在磁性体上的形式的螺线管线圈结构。由于当施加电场时产生感应磁场，可能会发生磁性体的体积改变。此外，在电子支付过程中，由于磁性体的体积这样改变，可能会出现噪声。

发明内容

提供本发明内容以按照简化形式介绍选择的构思，以下在具体实施方式中进一步描述所述构思。本发明内容并不意在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，本发明内容也不意在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

示例提供一种具有减小的噪声产生的无线通信天线和包括所述无线通信天线的移动装置。

在一个总体方面，一种无线通信天线，包括：螺线管线圈部，包括芯；及磁性体，设置在所述芯中，并且包括沿着与所述螺线管线圈部的磁通量的方向垂直的方向或平行的方向并排布置的磁性片。

所述磁性片还可沿着与所述螺线管线圈部的所述磁通量的所述方向垂直的所述方向并排布置，并且所述磁性片中的每个可具有沿着与所述磁通量的所述方向平行的所述方向延伸的杆形状。

所述磁性片中的每个的宽度可以为0.5mm至5mm。

所述磁性片还可沿着与所述螺线管线圈部的所述磁通量的所述方向平行的所述方向并排布置。

所述磁性体还可包括堆叠的磁性层。

所述磁性层可沿着与所述螺线管线圈部的磁通量的所述方向垂直的另一方向堆叠。

所述磁性层中的每个可分为所述磁性片，并且所述磁性层中的每个包括的所述磁性片可沿着与所述螺线管线圈部的所述磁通量的所述方向平行的所述方向并排布置。

所述磁性层还可包括第一磁性层以及与所述第一磁性层相邻的第二磁性层，并且所述第一磁性层的磁性片之间的界面可与所述第二磁性层的磁性片之间的界面相偏移。

所述磁性体的磁致伸缩系数可以为5或大于5。

所述线圈部还可包括：第一布线部，设置在所述磁性体的第一表面上；第二布线部，设置在所述磁性体的第二表面上，并且导电过孔被构造为将所述第一布线部连接到所述第二布线部。

所述第一布线部和所述第二布线部中的每个还可包括设置在薄膜基板上的导电图案。

所述导电过孔可贯穿设置在所述磁性体的外边缘中的树脂层。

通过下面的具体实施方式、附图以及权利要求，其他特征和方面将显而易见。

附图说明

图1是示出根据示例的移动装置执行无线通信的示例的透视图。

图2是示出与磁卡相邻的磁头的端电压的示图。

图3是示出根据示例的磁卡阅读器的磁头磁耦合到无线通信天线的示例的示图。

图4是根据示例的无线通信天线的平面图。

图5是图4的示例的无线通信天线的示意性截面图。

图6和图7是示出图4的示例的无线通信天线的磁性体的形式的平面图。

图8至图10示出了另一示例中采用的磁性体的形式，图8是沿着I-I’线截取的截面图，图9是平面图，以及图10是沿着X-X’线截取的截面图。

在整个附图和具体实施方式中，相同的标号指示相同的元件。附图可不按照比例绘制，为了清楚、说明以及方便起见，可夸大附图中元件的相对尺寸、比例和描绘。

具体实施方式

提供以下具体实施方式，以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或***的全面理解。然而，在理解了本申请的公开内容之后，在此所描述的方法、设备和/或***的各种改变、修改及等同物将是显而易见的。例如，在此描述的操作的顺序仅仅是示例，且不限于在此所阐述的示例，而是除了必须按照特定顺序发生的操作之外，可做出在理解了本申请的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了增加清楚性和简洁性，可省略本领域中公知的特征的描述。

在此描述的特征可按照不同的形式实施，并且将不被解释为局限于在此描述的示例。更确切地说，已经提供在此描述的示例，仅为了示出在理解了本申请的公开内容之后将是显而易见的实现在此描述的方法、设备和/或***的多种可行方式中的一些可行方式。

在整个说明书中，当诸如层、区域或基板的元件被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，该元件可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件、“直接结合到”另一元件时，可不存在介于它们之间的其他元件。

如在此使用的，术语“和/或”包括所列相关项中的任何一个和任何两个或更多个的任何组合。

虽然诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语可在此用于描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中的涉及到的第一构件、组件、区域、层或部分还可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。

为了方便描述，在此可使用诸如“在……之上”、“上方”、“在……之下”以及“下方”的空间相关术语来描述如附图中所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间相关术语意于除了包含附图中描绘的方位之外还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一元件位于“之上”或“上方”的元件将随后相对于另一元件位于“之下”或“下方”。因此，术语“在……之上”根据装置的空间方位包括“在……之上”和“在……之下”两种方位。装置还可以以另外的方式被定位(例如，旋转90度或处于其他方位)，并且可对在此使用的空间相关术语做出相应的解释。

在此使用的术语仅是为了描述各种示例，而不被用来限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数形式也意于包含复数形式。术语“包含”、“包括”以及“具有”列举存在所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。此外，在此术语“可”相对于示例或实施例的使用(例如，关于示例或实施例可包括或实现……)意思是至少一个示例或实施例存在包括或实现这样的特征的情况，而所有示例和实施例不限于此。

由于制造技术和/或公差，可发生附图中所示出的形状的变化。因此，在此描述的示例不限于附图中示出的特定的形状，而是包括制造过程中发生的形状的变化。

在此描述的示例的特征可以以在理解了本申请的公开内容之后将显而易见的各种方式进行组合。此外，虽然在此描述的示例具有多种构造，但是在理解了本申请的公开内容之后将显而易见的其他构造是可行的。

接下来，将参照附图进一步详细地描述示例。

图1是示出根据示例的移动装置执行无线通信的示例的透视图。在图1中，磁卡阅读器10是具有接收线圈的无线信号接收装置。根据示例，除了磁卡阅读器10之外，可使用多种无线信号接收装置作为具有接收线圈的装置。

无线通信天线20应用于移动装置30。无线通信天线20可根据移动装置30的控制形成磁场。此外，无线通信天线20可用作发送线圈以无线地发送信息，并且无线通信天线20磁耦合到具有接收线圈的无线信号接收装置(例如，磁卡阅读器10)。

在示例中，无线通信天线20改变磁场的方向，以可发送将被发送到磁卡阅读器10的数据(例如，***数据)。换句话说，磁卡阅读器10可使用通过无线通信天线20中形成的磁场的方向的改变引起的接收线圈的端电压的改变而产生***数据。

在下文中，参照图2和图3，将更详细地描述无线通信天线和磁卡阅读器的磁耦合以及磁卡阅读器的操作。

图2是示出与磁卡相邻的磁头的端电压的示图。磁卡是例如***或任何其它类型的磁卡。

磁卡阅读器(图1的10)包括磁头210和模拟数字转换器(未示出)。磁头210可通过磁通量产生电压。换句话说，磁头210可包括接收线圈，并且可检测接收线圈的两端通过磁场产生的端电压Vhead。

当磁场中存在接收线圈时，接收线圈中通过磁通量感应出端电压Vhead。感应出的端电压Vhead被提供到模拟数字转换器，并且模拟数字转换器可通过端电压产生解码信号Vdecode。解码信号Vdecode可以是数字电压信号，并且可通过解码信号Vdecode产生卡信息数据。

在磁卡中，存在被磁化的磁条220。当磁头210移动通过磁条220时，磁头210的接收线圈中通过磁通量感应出端电压Vhead。端电压Vhead可根据磁条220的极性而具有峰值电压。例如，当相同的极性彼此相邻时，端电压Vhead中可感应出峰值电压。此外，模拟数字转换器可通过端电压Vhead产生解码信号Vdecode。例如，当检测到峰值电压时，模拟数字转换器产生边沿(edge)，因此产生解码信号Vdecode。

解码信号Vdecode是数字电压信号，从而通过解码信号Vdecode解码数字数据。例如，根据解码信号Vdecode的周期的长度，“1”或“0”可被解码。根据图2中示出的示例，解码信号Vdecode的第一周期和第二周期中的每个的长度是第三周期的长度的两倍。因此，解码信号Vdecode的第一周期和第二周期被解码为“1”，第三周期至第五周期可被解码为“0”。上面描述的解码方法以示例的方式被示出，并且可应用各种解码技术。

在图2中，示出了磁卡阅读器通过磁条执行解码的示例。同时，磁头210不仅通过磁条产生端电压，而且形成通过无线通信线天线产生的磁场。换句话说，磁卡阅读器的磁头210磁耦合到无线通信天线的发送线圈，如此接收例如***数据的数据。

图3是示出根据示例的磁卡阅读器的磁头磁耦合到无线通信天线的示例的示图。无线通信天线100从驱动信号产生器150接收驱动信号，从而形成磁场。磁头210磁耦合到通过发送线圈形成的磁场，从而接收数据。

在下文中，将描述示例中采用的无线通信天线的具体形式。图4是根据示例的无线通信天线的平面图。图5是图4的示例的无线通信天线沿着I-I’线截取的示意性截面图的示例。

参照图4和图5，根据示例的无线通信天线100包括磁性体110以及线圈部120，线圈部120呈磁性体110作为芯的螺线管形式。磁性体110分为多个片111，并且多个片111沿着与线圈部120的磁通量的方向(基于图4的竖直方向)垂直或平行的方向并排布置。在示例中，多个片沿着与磁通量的方向垂直的方向(基于图4的水平方向)并排布置。这里，作为线圈部120的线圈图案的缠绕或构成的结果，磁通量的方向与线圈部120的线圈图案缠绕的方向对应。两个片111之间的界面为例如不连续的表面。

作为线圈部120的芯的磁性体110防止涡电流，并且使通过线圈部形成的磁场增强。磁性体110可由具有高磁导率的材料形成，例如，非晶态合金、纳米晶合金、铁氧体等。在这种情况下，非晶态合金可以为Fe基或Co基磁合金。Fe基磁合金可以为包含Si的材料，例如，Fe-Si-B合金。随着金属Fe的含量增大，饱和磁通密度也增大。然而，当Fe元素的含量过多时，非晶态合金的形成可能会受限。因此，Fe元素的含量可以为70原子％至90原子％。在非晶态可成形性方面，Si和B的含量的总和在10原子％至30原子％的范围内是最优选的。为了防止腐蚀，诸如Cr、Co等的抗腐蚀元素以20原子％或少于20原子％的范围被添加到上面描述的基础组分。为了赋予不同的性质，按照需要，可包含少量的其他的金属元素。

此外，当使用纳米晶合金实现磁性体110时，纳米晶合金可以为例如Fe基纳米晶磁合金。Fe基纳米晶合金可以为Fe-Si-B-Cu-Nb合金。在这种情况下，为了形成纳米晶合金，可在适当温度下对非晶态金属带进行热处理。

此外，当铁氧体用作磁性体110时，铁氧体可以为Mn-Zn基、Mn-Ni基、Ba-基、Sr-基铁氧体等。

参照图5，将描述线圈部120。线圈部120包括第一布线部101、第二布线部102以及多个导电过孔103。此外，线圈部120可包括第一基板104和第二基板105，并且磁性体110可设置在第一基板104和第二基板105之间。

第一布线部101和第二布线部102由导电图案形成。此外，第一布线部101形成在第一基板104中或形成在第一基板104上，第二布线部102形成在第二基板105中或第二基板105上。此外，多个导电过孔103使得第一布线部101和第二布线部102的导电图案在磁性体110的外周区域中彼此连接。换句话说，在无线通信天线100中，通过第一布线部101、第二布线部102和多个导电过孔103形成的螺线管具有磁性体110作为芯。

第一基板104和第二基板105为薄膜基板，例如，诸如柔性印刷电路板(FPCB)的柔性基板，但示例不限于此。同时，第一基板104或第二基板105可通过粘合片106附着到磁性体110。例如，第一基板104和第二基板105可各自分别附着到单独的粘合片106。粘合片106可通过粘合带形成，并且可形成为粘合剂或具有粘合性质的树脂施加到第一基板104和第二基板105的表面或磁性体110。

在示例中，通过在薄膜基板上形成线圈图案来形成线圈部120，而不使用根据现有技术的线的形式的线圈，从而可显著地减小薄膜线圈的厚度。然而，可按照需要而不同地采用线圈部120的形式，并且可不排除根据现有技术的线的形式。

导电过孔103使第一布线部101和第二布线部102彼此连接，以形成利用第一布线部101和第二布线部102围住磁性体110的螺线管形式的线圈。

如图5所示，第一基板104上的单个导电图案和第二基板105上的单个导电图案通过两个导电过孔103连接，从而可防止导电图案之间断开连接。

此外，无线通信天线100可包括树脂层107，并且树脂层107可由具有绝缘和粘合性质的热固性树脂形成。磁性体树脂层107可在磁性体110的外边缘处设置在第一基板104和第二基板105之间。树脂层107在磁性体110周围的空间中支撑第一基板104和第二基板105，由此防止加工过程中发生诸如断开连接、气泡流入等的缺陷。此外，导电过孔103贯穿将要形成的树脂层107。此外，虽然图5中未示出，但是无线通信天线可包括覆盖层。覆盖层可设置在第一布线部101和第二布线部102中或第一布线部101和第二布线部102上，从而用于在无线通信天线的最外部保护第一布线部101和第二布线部102。

如上所述，在示例中，磁性体110分为多个片111，并且多个片111沿着与磁通量的方向垂直的方向(例如，基于图4的水平方向)并排布置。在这种情况下，多个片111可具有片111堆叠在彼此上的形式，并且磁性体的片通过物理地分开单个磁性体而获得或单独制造。这里，单独制造的磁性体的片可具有片状的磁性层的形式。在示例中，作为磁性体110，使用分开的多个片111并排布置的形式，而并非单个块形式。在此方面，当驱动无线通信天线100时，通过磁性体110的体积的改变导致的噪声产生可被显著地减小，这将参照图6和图7描述。

图6和图7是示出图4的示例的无线通信天线中的磁性体的形式的平面图。多个片111沿着与磁通量的方向垂直的方向(也就是说，宽度(w)方向)布置，多个片中的每个具有沿着与磁通量的方向平行的方向延伸的杆形状。

如图7中示出的形式，在包括由磁性材料形成的多个片111的磁性体110中，磁性体110的体积由于在施加电场时产生的感应磁场而改变。然而，如图7中的虚线箭头所示，由于不同的片111彼此相邻，横向方向上的体积的改变可被缓解。因此，与磁性体110未划分的情况相比，在磁性体分为多个片111的形式中，横向方向上的体积的改变可被显著地减小。因此，磁性体110的体积的改变和噪声产生由此可被减小。然而，随着形成磁性体110的片111的数量增加，磁导率可能会减小。因此，需要适当地调节片111的尺寸和数量。考虑到此，每个片111的宽度(w)可以在大约0.5mm至5mm的范围内。此外，在磁性体分为多个片111并且体积的改变减小的示例中，磁性体110由具有相对大的磁致伸缩系数的材料形成，例如，由具有5或大于5的磁致伸缩系数的材料形成。因此，当由于感应磁场导致的体积的改变大时，可有效地应用该示例。

图8至图10示出了另一示例中采用的磁性体的形式。图8是沿着I-I’线截取的示出了磁性体的部分截面图，图9是平面图，以及图10是沿着X-X’线截取的示出了磁性体的部分截面图。在示例中，如图8中示出的形式，磁性体310具有多个磁性层311和312堆叠在彼此上的结构。磁性层311和312之间的界面为例如不连续的表面。此外，如图9和图10中示出的形式，多个磁性层311和312中的每个分别分为多个片P1和多个片P2，并且多个片P1和多个片P2沿着与线圈部的磁通量的方向平行的方向(也就是说，基于图4和图9的竖直方向)并排布置。如根据示例的形式，当磁性层分为多个片P1和P2时，磁性体310的沿着竖直方向产生的体积的改变可被减小。

此外，如图10中示出的形式，磁性层311和312具有多个片P1和P2之间的界面与相邻于其的另一磁性层中的多个片之间的界面沿着堆叠方向不重叠(也就是说，被布置为偏移形式)的形式。当多个片P1和P2被布置为具有上面描述的结构时，磁通量可在彼此相邻的磁性层311和312中有效地通过多个片P1和P2传播。换句话说，由于多个片P1和P2之间的界面(即，不连续的表面)，可减小磁通量的传播的干扰。因此，由于如示例中示出的磁性层311和312的堆叠结构，在磁性体310的体积的改变减小的同时，可显著地降低磁导率的减小。

如上所述，根据示例，在无线通信天线的情况下，由于磁性体的体积的改变导致的影响被显著地减小，从而可减少噪声产生。因此，可改善采用无线通信天线的移动装置的性能。此外，根据示例，将磁性体110分为片111和片P1、P2中的任一者或两者为磁性体110提供改善的磁性形状各向异性。

虽然本公开包括具体的示例，但是在理解了本申请的公开内容之后将显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可在这些示例中做出形式上和细节上的各种变化。在此所描述的示例将仅被视为描述性含义，而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被认为是可适用于其他示例中的类似特征或方面。如果以不同的顺序执行描述的技术，和/或如果以不同的方式组合描述的***、架构、装置或者电路中的组件和/或用其他组件或者它们的等同物进行替换或者补充描述的***、架构、装置或者电路中的组件，则可获得适当的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同物限定，并且在权利要求及其等同物的范围内的所有变型将被解释为包含于本公开中。

Claims (12)

1.一种无线通信天线，包括：

螺线管线圈部，包括芯；及

磁性体，设置在所述芯中，并且包括沿着与所述螺线管线圈部的磁通量的方向垂直的方向或平行的方向并排布置的磁性片。

2.如权利要求1所述的无线通信天线，其中，

所述磁性片沿着与所述螺线管线圈部的所述磁通量的所述方向垂直的所述方向并排布置，并且

所述磁性片中的每个具有沿着与所述磁通量的所述方向平行的所述方向延伸的杆形状。

3.如权利要求2所述的无线通信天线，其中，所述磁性片中的每个的宽度为0.5mm至5mm。

4.如权利要求1所述的无线通信天线，其中，所述磁性片沿着与所述螺线管线圈部的所述磁通量的所述方向平行的所述方向并排布置。

5.如权利要求1所述的无线通信天线，其中，所述磁性体包括堆叠的磁性层。

6.如权利要求5所述的无线通信天线，其中，所述磁性层沿着与所述螺线管线圈部的磁通量的所述方向垂直的另一方向堆叠。

7.如权利要求5所述的无线通信天线，其中，所述磁性层中的每个分为所述磁性片，并且

所述磁性层中的每个包括的所述磁性片沿着与所述螺线管线圈部的所述磁通量的所述方向平行的所述方向并排布置。

8.如权利要求7所述的无线通信天线，其中，

所述磁性层包括第一磁性层以及与所述第一磁性层相邻的第二磁性层，并且

所述第一磁性层的磁性片之间的界面与所述第二磁性层的磁性片之间的界面偏移。

9.如权利要求1所述的无线通信天线，其中，所述磁性体的磁致伸缩系数为5或大于5。

10.如权利要求1所述的无线通信天线，其中，

所述螺线管线圈部包括：

第一布线部，设置在所述磁性体的第一表面上；

第二布线部，设置在所述磁性体的第二表面上，并且导电过孔被构造为将所述第一布线部连接到所述第二布线部。

11.如权利要求10所述的无线通信天线，其中，所述第一布线部和所述第二布线部中的每个包括设置在薄膜基板上的导电图案。

12.如权利要求10所述的无线通信天线，其中，所述导电过孔贯穿设置在所述磁性体的外边缘中的树脂层。