CN108511398B - 近场通信环及其形成方法 - Google Patents
近场通信环及其形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108511398B CN108511398B CN201810111011.5A CN201810111011A CN108511398B CN 108511398 B CN108511398 B CN 108511398B CN 201810111011 A CN201810111011 A CN 201810111011A CN 108511398 B CN108511398 B CN 108511398B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- antenna
- metal
- chip
- near field
- field communication
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 179
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 179
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 13
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 claims description 12
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 11
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 11
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 8
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 6
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 6
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 description 21
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 14
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
- H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
- H04B5/72—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for local intradevice communication
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
- H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A44—HABERDASHERY; JEWELLERY
- A44C—PERSONAL ADORNMENTS, e.g. JEWELLERY; COINS
- A44C9/00—Finger-rings
- A44C9/0053—Finger-rings having special functions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q23/00—Antennas with active circuits or circuit elements integrated within them or attached to them
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
- H04B5/20—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
- H04B5/24—Inductive coupling
- H04B5/26—Inductive coupling using coils
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
- H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
- H04B5/75—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for isolation purposes
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
- H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
- H04B5/77—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for interrogation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A44—HABERDASHERY; JEWELLERY
- A44C—PERSONAL ADORNMENTS, e.g. JEWELLERY; COINS
- A44C9/00—Finger-rings
- A44C9/0007—Finger-rings made of several rings
- A44C9/0015—Finger-rings made of several rings connected or interlinked to each other
- A44C9/003—Finger-rings made of several rings connected or interlinked to each other in a rotatable way
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
- H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
- H04B7/0837—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using pre-detection combining
- H04B7/0842—Weighted combining
- H04B7/0848—Joint weighting
- H04B7/0854—Joint weighting using error minimizing algorithms, e.g. minimum mean squared error [MMSE], "cross-correlation" or matrix inversion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Near-Field Transmission Systems (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
Abstract
提供了一种被配置成由用户穿戴的近场通信(NFC)环和形成该近场通信环的方法。NFC环可以包括至少一个具有缺口的金属环、芯片和天线，其中，芯片和天线可以固定至至少一个具有缺口的金属环，以及其中，芯片被配置成使用天线来提供与外部设备的近场通信。
Description
技术领域
各种实施例总体上涉及近场通信环。
背景技术
近来，使用可穿戴设备执行支付、认证和其他功能已经变得越来越有吸引力。根据最近的调查，作为支付设备的环已被视为最重要和最受欢迎的外型。与诸如手表的其他可穿戴设备相比，环可以不包括电子器件。因此，可以没有可用的电源。可以要求无源支付解决方案。目前，有若干近场通信(NFC)环产品可用。然而，它们在设计和性能上可能不是最优的。一些改进可能是可行的。
如图1(其示出了具有焊接成环状外型的矩形柔性印刷板的标准天线设计)所示，现有技术的NFC环状外型的核心可以由可以实现线圈天线的标准柔性印刷PCB构成。柔性印刷技术可以提供若干优点。例如，其可以用作NFC芯片载体(其中芯片使用标准接合、倒装芯片等附接至柔性印刷板)，可以允许实现非常精确的天线参数，可以提供技术上鲁棒的技术，可以在批量生产中降低成本，并且可以允许使用非导电载体，例如塑料载体。
然而，到目前为止，没有非常便宜的鲁棒的高性能NFC环可用。
发明内容
提供了一种被配置成由用户穿戴的近场通信(NFC)环。NFC环可以包括至少一个具有缺口的金属环、芯片和天线，其中，芯片和天线可以被固定至至少一个具有缺口的金属环，以及其中，芯片被配置成使用天线来提供与外部设备的近场通信。
附图说明
在附图中，贯穿不同的视图，相似的附图标记通常指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是通常将重点放在说明本发明的原理上。在以下描述中，参考以下附图来描述本发明的各种实施例，在附图中：
图1示出了常见NFC环的示意性透视图；
图2A和图2B分别示出了根据各种实施例的NFC环的透视图；
图3示出了根据各种实施例的NFC环的金属环的透视图以及金属环中的缺口的放大透视图。
图4示出了根据各种实施例的NFC环的示意图；
图5示出了用于测量负载调制幅度的测试测量布置以及负载调制幅度的测试测量的结果；
图6A至图6F分别示出了根据各种实施例的NFC环的示意图；
图7A和图7B分别示出了根据各种实施例的NFC环的示意性电路；以及
图8示出了根据各种实施例的形成NFC环的方法的流程图。
具体实施方式
以下详细描述参照附图，附图以举例说明的方式示出了可以实践本发明的具体细节和实施例。
本文使用词语“示例性”来表示“用作示例、实例或举例说明”。在本文描述为“示例性”的任何实施例或设计不一定被解释为比其他实施例或设计优选或有利。
关于在侧面或表面“之上”形成的沉积材料所使用的词语“之上”在本文中可以用于表示沉积材料可以“直接”在所涉及的侧面或表面“上”形成，例如与所涉及的侧面或表面直接接触。关于在侧面或表面“之上”形成的沉积材料所使用的词语“之上”在本文中可以用于表示沉积材料可以“间接”在所涉及的侧面或表面“之上”形成，其中一个或更多个附加层被布置在所涉及的侧面或表面与沉积材料之间。
提供了用于设备的本公开的各个方面，并且提供了用于方法的本公开的各个方面。将理解的是，设备的基本特性也适用于方法，反之亦然。因此，为了简洁起见，可能已经省略了对这样的特性的重复描述。
图1示出了常见的NFC环100的示意性透视图。常见的NFC环100可以包括天线102，天线102可以布置在载体104上。
常见的NFC环100还可以包括芯片106，例如半导体芯片106，以及匹配部分107，其可以允许天线参数更容易地匹配于期望的规格。
一些常见的NFC环100还可以包括封装，例如塑料和/或陶瓷封装(此处未示出，但参见例如图5)，其封装芯片106和天线102，以例如用于机械稳定、免于环境影响(例如湿气、灰尘、油脂等)、并且可能还出于美学原因。
然而，常见的NFC环100可能具有各种缺点。例如，它们可能相对容易被损坏。例如，具有陶瓷封装的NFC环100在掉落时可能会破裂(由此可能还破坏天线和/或芯片)，塑料封装可能被刮伤。
使用金属作为NFC环的主体材料可以解决上述问题，使得金属例如由于其坚固性和/或其美观而可以被视为环(例如，NFC环)的最佳材料。然而，固体(例如环形)金属可能会阻尼磁场，使得将天线和芯片附接至金属主体会降低NFC环的NFC性能。例如，通信可能需要更高的场强度，和/或与没有金属主体的常见的NFC环100相比，负载调制幅度会减小。环中感应出的涡电流可能是造成性能降低的原因。
为了克服这个问题，在各种实施例中，可以在金属环中形成小的隔离缺口，其可以减小这种影响。在包括隔离缺口的金属环中，不会产生反极性的磁场，使得可以防止金属的阻尼影响。然而，小的缺口也会降低环的鲁棒性(并且可能还会降低美观性)。
为了解决这个问题，在各种实施例中，可以提供边缘堆叠的(stacked edged)金属环，其中，堆叠的环可以使用隔离层彼此隔离。在各种实施例中，为了实现最大的鲁棒性，对于堆叠的环中的每个环，缺口可以布置在不同的圆周位置处。
在各种实施例中，提供了由金属制成、本质上由金属构成或包括金属的NFC环，其中NFC环可以不包括铁氧体。作为金属，可以使用除铁氧体以外的任何金属，例如常见的金属环材料如银、金、铂或钛、或者其它金属如铜、钯、铝等。此外，金属可以包括金属的组合(例如合金)，例如包括金、银和/或铜的合金、或者任何其它金属组合。
在各种实施例中，近场通信环可以被配置成由用户穿戴。例如，其尺寸例如其直径(例如其内径和其外径，其确定环的厚度)以及其平行于环的圆柱轴线的宽度可以被配置成使得用户可以例如将NFC环穿戴在手指上。
在各种实施例中，可以提供具有包括金属或(例如本质上)由金属构成的主体的NFC环。主体可以包括至少一个具有缺口的金属环。具有缺口的金属环也可以被称为开口金属环或具有隔离缺口的金属环，或者在实施例的金属环被明确地仅称为“金属环”的情况下，即使在这种情况下，也应该理解的是金属环具有缺口。金属环中的缺口可以以使金属环通过缺口而完全开口的方式形成，例如以不形成闭合的导电环结构的方式形成。金属环在各种实施例中可以具有可以被缺口分隔开的第一端和第二端。
由此，可以避免外部磁场在闭环导体金属环中感应出涡电流，涡电流会降低NFC环的性能。
在各种实施例中，NFC环还可以包括芯片和连接至芯片的天线。芯片可以被配置成使用天线来提供近场通信。近场通信可以包括一组通信协议，该组通信协议使得NFC环和外部电子设备能够通过使它们彼此相距很近(通常几厘米)来建立通信。
在各种实施例中，NFC环还可以包括匹配部分(也被称为匹配网络、匹配电路或匹配元件)，其可以允许天线参数(例如谐振频率)更容易和/或更好地匹配于预定参数，从而有助于NFC环的生产和/或改进NFC环的性能。在其他实施例中，将天线参数(例如谐振频率)匹配到预定参数可以在没有匹配部分的情况下获得。
在各种实施例中，可以是天线线圈的天线可以形成为螺线管或扁平螺旋线圈。
在各种实施例中，缺口可以包括一种或更多种材料，其中这些材料中的至少一种材料可以是电绝缘的并且在缺口中被布置成使得通过缺口避免了金属环的第一端和第二端之间的导电连接。
在各种实施例中，缺口可以用作保护。例如，缺口可以被布置成保护芯片及其与天线的连接。例如，芯片可以布置在缺口中。由此，可以保护芯片免于机械危险，例如对芯片的冲击或者从环主体剪切掉芯片。
在各种实施例中，金属结构(即开口金属环)可以布置在芯片和/或天线的周围或下方，或者可以用作芯片和/或天线的封装。换句话说，具有缺口的金属环可以用于保护芯片和/或天线，例如它可以为芯片和/或天线提供非常鲁棒的外壳。
在各种实施例中，NFC环可以包括多个金属环，每个金属环具有缺口。
在各种实施例中，多个具有缺口的金属环(其可以被认为形成金属层)可以布置在芯片和/或天线的周围和/或下方，或者可以用作芯片和/或天线的封装。
在各种实施例中，多个具有缺口的金属环(即具有隔离缺口的金属环)可以在每对环之间布置有隔离层。换句话说，多个具有缺口的金属环中的每个具有缺口的金属环(否则其可能与多个具有缺口的金属环中的另一具有缺口的金属环接触)可以具有隔离层，隔离层被布置成使得可以避免金属环与另一金属环之间的导电接触。
在各种实施例中，隔离层可以被配置成将相邻的金属环彼此固定，例如，作为电绝缘粘合剂，例如电绝缘胶。
在包括多个具有缺口的金属环的NFC环的各种实施例中，环可以被布置为使得它们各自的缺口被布置在NFC环的不同圆周位置处。换句话说，每个缺口可以相对于其他缺口中的至少一个缺口具有角偏移。例如，角偏移可以是等距的。在包括三个具有缺口的金属环的NFC环的示例性情况下，环可以被布置成使得它们各自的缺口被布置成在相邻的缺口对之间具有大约120°的间隔。在各种实施例中，缺口之间的间隔可以具有任何其他合适的值。
图2A和图2B分别示出了根据各种实施例的NFC环200a和200b的透视图。图3示出了根据各种实施例的NFC环的金属环的透视图以及金属环中的缺口的放大透视图，并且图4以及图6A至图6F示出了根据各种实施例的NFC环200的示意图。
在各种实施例中，近场通信环200可以包括至少一个具有缺口222的金属环220、芯片106和天线102，其中芯片106和天线102可以固定至具有缺口222的金属环200。例如，芯片106和天线102可以直接或间接地固定至具有缺口222的金属环220。
在各种实施例中，芯片106可以被配置成提供与外部设备的近场通信。为了建立与外部设备的近场通信，芯片106可以被配置成使用天线102。芯片106可以例如与天线102连接，例如与天线102导电连接。
在各种实施例中，芯片106可以与如常见的NFC设备中使用的芯片106相似或相同。芯片106可以例如是半导体芯片106，其可以被配置成提供近场通信可能需要的协议。
在各种实施例中，例如关于单独绕组的材料(例如铜或铝)、厚度和/或间隔、谐振频率、形成天线102的方法、在天线102和芯片106之间形成耦合的方法等，天线102可以类似于现有技术中已知的天线102。
在各种实施例中，NFC环200可以包括匹配部分107。如图7A和图7B(其分别示出了根据各种实施例的NFC环200的示意性电路700和701)所示，匹配部分107可以例如包括并联连接在芯片106和天线102之间的并联电容器CP(如图7A所示)或者例如与并联电容器CP相结合串联连接至天线102的串联电容器CS(如图7B所示)。在其他实施例中，将天线参数——例如谐振频率——匹配于预定参数可以在没有匹配部分107的情况下获得(因此在附图中匹配部分107被显示在括号中)。
在各种实施例中，天线102可以被形成为螺线管(例如，在NFC环的圆柱形内表面上，例如如图2A、图2B、图6A和图6B所示；原则上，天线102可以替选地或附加地布置在NFC环的圆柱形外表面上或在至少一个金属环220的上方或下方，例如如图2A和图5所示的NFC环220a中所示，然而，这样的布置可能比隐藏天线102的布置在美学上不太令人满意)或者形成为扁平的螺旋线圈(例如如图4、图6C、图6D和图6F所示；为了简单起见，在一些附图中，线圈的绕组可以用圆圈表示，但应理解为形成线圈)。
在各种实施例中，天线102可以具有两个端部，每个端部可以例如使用连接662导电连接至芯片106，例如如图6A至图6E所示。在各种实施例中，天线102可以被形成为具有耦合区域的闭合线圈，并且芯片106可以被布置在耦合区域中以用于感应地耦合至天线102。例如，如现有技术中已知的，通过包括第二天线，芯片106可以被配置用于感应的耦合。
在各种实施例中，具有缺口222的金属环220可以由金属构成，其中可以使用除铁氧体以外的任何金属，例如常见的金属环材料如银、金、铂或钛、或者其他金属如铜、钯、铝等。此外，金属可以包括金属的组合(例如合金)，例如包括金、银和/或铜的合金、或者任何其它金属组合。
在各种实施例中，缺口222可以例如通过下述方式形成在至少一个金属环220中：例如使用铸造或其他已知的合适方法直接形成具有缺口222的金属环220；或者首先将至少一个金属环220形成为闭合的金属环，然后例如通过锯切、激光切割或本领域已知的任何其他合适的方法去除金属环的位于缺口222中的一部分。
在各种实施例中，可以在至少一个金属环220中预见的一个或更多个凹部(例如开口)——例如用于在其中布置芯片106和/或天线102的凹部、例如如图6A和图6B所示的凹部660——也可以在形成至少一个金属环220时直接形成，和/或可以稍后通过去除金属环220的相应部分而形成。
在各种实施例中，缺口222可以形成为使得至少一个金属环220是开口环，该开口环具有在缺口222的第一侧处的第一端220E1和在缺口222的第二侧处的第二端220E2，例如如图3所示。
在各种实施例中，缺口222可以具有在从约0.1mm至约1cm(例如从约0.5mm至约5mm)的范围内的宽度。
在各种实施例中，缺口222可以是窄的，例如刚好足够大以避免涡电流和/或用于将芯片106放置在其中，例如芯片106的主表面面向至少一个金属环220的第一端220E1和第二端220E2，例如具有在从约0.1mm至约2mm范围内的宽度。
在各种实施例中，缺口222可以是宽的，例如足够宽以用于具有例如如图6E所示布置在其中的连接元件666。
在各种实施例中，连接元件666可以包括连接结构668(例如如图6E所示)，例如突起、螺纹和/或本领域中已知的其他连接结构，其可以由形成在至少一个金属环220的第一端220E1和第二端220E2上的相应结构来匹配。通过将连接元件666布置在缺口222中，可以实现至少一个金属环220以及由此NFC环200的机械稳定性。
在各种实施例中，连接元件666可以包括绝缘材料440或由绝缘材料440构成，绝缘材料440也可以被称为填充物440或填充材料440，其可以在缺口222中被布置成使得即使在连接元件666可以包括导电材料的情况下，也不会通过缺口222在至少一个金属环220的第一端220E1和第二端220E2之间形成导电连接。例如，如图6E中的示例性实施例所示，芯片106(其可以包括导电部分并且在各种实施例中还可以包括导电连接662或者可以被天线102的耦合部分包围)在各种实施例中可以布置在连接元件666中。然而，绝缘材料440可以布置在导电材料(其可以布置在缺口222中)和金属环220之间，使得不形成导电闭合环。
在各种实施例中，电绝缘材料可以包括塑料材料和/或陶瓷材料或者任何其他合适的电绝缘材料。
在各种实施例中，连接元件666可以例如通过模制而预先形成(其中，在各种实施例中，模制的连接元件666可以用作芯片106的封装)，并且预先形成的连接元件666此后可以被布置(例如固定)在缺口222中。在芯片106布置在连接元件内部的情况下，用于将天线102连接至芯片106或连接至天线102的耦合部分的端子可以被设置在连接元件666的外侧上。
在各种实施例中，连接元件666可以例如通过用填充物440(例如电绝缘模具材料)填充缺口222(可选地，芯片106可以布置在缺口222中)而被形成在缺口222中。
在各种实施例中，例如，在至少一个金属环220提供足够(例如机械)稳定性的情况下，缺口222可以保持不填充或可以用填充材料440填充，填充材料440可以用于不同于提供机械稳定性的主要目的，例如形成NFC环200的光滑外表面和/或将芯片106和/或天线102的一部分和/或连接端子保持就位。这例如可以是图4所示的实施例中的情况。
在各种实施例中，即使在至少一个金属环220提供足够(例如机械)稳定性和/或填充物440形成为连接元件666的情况下，填充材料440本身也可以例如通过具有粘合性能而添加到机械稳定性。填充材料440可以例如包括电绝缘胶或由电绝缘胶构成。
在各种实施例中，具有缺口222的至少一个金属环220可以包括多个金属环220，每个金属环220具有缺口222。在各种实施例中，可以使用可以组合以形成具有典型环形尺寸的NFC环200的任何合理数量的两个或更多个金属环220。图3中示出了示例性的多个金属环220(每个具有缺口222)，图3还示出了示例性缺口222的放大视图。
在各种实施例中，每个金属环220可以具有中心轴线，并且多个金属环220可以被堆叠成使得中心轴线重合。换句话说，多个金属环220可以以它们形成中空圆柱体的方式堆叠。这样的布置例如在图3(上)中示出，并且NFC环200的示例性实施例在图2A、图2B、图5、图6C和图6D中分别被示出为NFC环200a、200b、200f和200g。
在各种实施例中，通过将多个金属环220包括在NFC环200中，可以例如通过将多个缺口222中的至少两个缺口222布置在NFC环200的不同圆周位置处来增加NFC环200的鲁棒性。换句话说，存在于NFC环200中的至少两个缺口222的角位置可以不同。这种布置的示例性实施例在图2A、图2B和图3(上)中示出，其中在三个金属环200的堆叠中，缺口222分别等距地分布在NFC环200a、200b以及图3的金属环堆叠的圆周周围，使得每对圆周上相邻的缺口222之间的角距离大约为120°。
在各种实施例中，圆周上相邻的缺口222之间的角距离可以具有任何值，只要在布置的目标是增加鲁棒性的情况下缺口222在它们的圆周位置处不交叠即可。
在各种实施例中，通过将多个开口金属环220包括在NFC环200中，可以提供额外的保护空间，例如用于将天线102和/或芯片106布置在其中。
在各种实施例中，在不期望或不必要增加鲁棒性的情况下，例如在足够鲁棒的NFC环200(其中多个开口金属环220用于提供保护空间)的情况下，缺口222可以以任何方式定位，甚至所有缺口222关于它们的圆周位置的交叠可以是可行的(可能甚至是优选的)，因为由此可以获得更大的空间，例如用于将芯片106和/或连接元件666布置在接合的缺口222中。
根据各种实施例的这样的示例性布置在图6E中示出，其应当被理解为通过两个开口金属环220的缺口222截取的NFC环200h的截面图(为了区分它们，它们也分别被称为220_1和220_2)，其中，如图的左侧部分所示，截面还穿过布置在缺口222中的芯片106和连接662并且穿过横穿第一金属环220_1的缺口222的天线102。这意味着，在图的左侧部分中，金属环220_1、220_2在截面图中不会真正显现，因此指示为虚线。相反，在各种实施例中，填充物440(其可以或者可以不形成为连接元件666)可以被截面图横穿，因此被示为实线(其被示为略微偏移/小于金属环220_1、220_2以允许区分两个元件，而实际上，在各种实施例中，填充物可以形成有与金属环220_1、220_2的外表面齐平的外表面。)
在NFC环220h中，第一金属环220_1可以具有形成在面对(例如接触)第二金属环220_2的表面中的凹部660。天线102可以被布置在凹部660中，并且第二金属环220_2可以被布置在第一环220_1上方，使得天线102位于由第一金属环220_1和第二金属环220_2保护的凹部660中。
多个金属环220对天线102的类似保护可以由图6C和图6D中分别所示的NFC环200f和200g提供。此处，可以不形成用于容纳天线102的凹部660。相反，(在金属环220布置成其圆柱轴线沿上下方向延伸的情况下)天线102可以布置在与(例如第一)金属环220的圆柱轴线正交并且与金属环220的最高表面点相交的切向平面的上方。
在各种实施例中，如图6D所示，天线102可以布置为多对金属环之间的两个或更多个天线部分102_1、102_2，例如，第一金属环220_1与第二金属环220_2之间的第一天线部分102_1以及第二金属环220_2与第三金属环220_3之间的第二天线部分102_2。在各种实施例中，第一天线部分102_1和第二天线部分102_2之间的连接102c可以被设置在例如缺口222中。在各种实施例中，具有两个(或更多个)天线部分102_1、102_2的天线102可以例如具有更大的灵活性(例如允许更多的绕组总数)以用于调整天线102参数，例如谐振频率。
在各种实施例中，电绝缘材料224可以被布置在天线102周围和/或天线102的单独绕组之间和/或多个金属环220的相邻金属环220之间和/或芯片106周围，例如作为电绝缘封装。电绝缘材料224可以例如包括塑料材料和/或陶瓷材料或者由塑料材料和/或陶瓷材料构成。在各种实施例中，电绝缘材料224可以包括与填充物440相同的材料或由与填充物440相同的材料构成。在各种实施例中，电绝缘材料224可以与填充物440不同。在各种实施例中，电绝缘材料224可以是电绝缘胶，其可以被配置成接合多个金属环220中的两个相邻金属环220和/或将天线102固定至至少一个金属环220。在图6A、图6B和图6E的示例性实施例中，电绝缘材料224可以例如用于将天线102分别固定在NFC环200d、200e和200h的相应凹部660中。在图6C和图6D的示例性实施例中，电绝缘材料224可以例如用于将天线102分别固定至第一和/或第二金属环220_1、220_2。另外，绝缘材料224可以将第一金属环220_1附接至第二金属环220_2。
虽然在图中未被示出，但是电绝缘材料224也可以布置在图2A和图2B的天线102和/或芯片106周围，例如作为绝缘并保护天线102和/或芯片106的封装。
在各种实施例中，可以将天线102预先布置在载体664上，例如电绝缘载体664。例如，如现有技术中已知的那样，载体664可以是柔性的，例如是塑料片等。由此可以便于天线102的形成。例如，否则可能难以将天线线圈102的单独绕组放置在金属环220的内侧上，如分别示出NFC环200d和200e的图6A和图6B的示例性实施例所示。
在图6B的NFC环200e中，凹部660可以在扩大的区域中更大，并且芯片106可以布置在扩大的区域中，而在图6A中，芯片106可以布置在NFC环200d的缺口222中，这由将芯片106及其与天线102的连接662显示为实线同时将图6A的左侧部分中的金属环220示出为虚线的截面图表示。
图5示出了用于测量负载调制幅度的测试测量布置501、502和503，并且在曲线图500中示出了使用测试测量布置501、502和503进行的负载调制幅度的测试测量结果。
在测试测量布置501中，常见的NFC环101(其通过额外地包括封装而可以与图1的NFC环100不同)被布置为与外部设备进行近场通信，同时测量负载调制幅度。
在测试测量布置502中，三个闭合的金属环被堆叠在常见的NFC环101上，从而形成对照例NFC环550。对照例NFC环550被布置为与外部设备进行近场通信，同时测量负载调制幅度。
在测试测量布置503中，来自图2A的NFC环200a包括三个堆叠的金属环，每个金属环具有隔离缺口(其可以形成为小缺口)，其中金属环例如通过布置在每对金属环之间的隔离层而彼此电绝缘。天线和芯片可以像常见的NFC环101那样布置，这可能形成美学上不太有利的实施例，但是可以实现与常见的NFC环101和对照例NFC环550的测量结果最佳的可比性。NFC环200a被布置为与外部设备进行近场通信，同时测量负载调制幅度。
在测量结果中，证明了所提出的解决方案的影响。
图5的曲线图500示出了使用所描述的测量布置501、502和503进行的测量的测量结果，负载调制幅度LMA(以峰值电压Vp为单位)是场强度H(以读取器最大功率的百分比为单位)的函数。
常见的NFC环101的测量可以被认为是最佳性能。
如在曲线图500中可以看到的，与根据各种实施例的NFC环200a(即具有至少一个有缺口的金属环的所提出的金属结构)(测量结果554、558)相比，常见的NFC环101的负载调制幅度分析(分别为测量结果552和556)之间本质上没有差异(或者至少没有显著的差异)。对于常见的NFC环101和根据各种实施例的NFC环200a两者，测量结果以所提供的场强度的约48％开始。换句话说，根据各种实施例的NFC环200a的最小工作场强度类似于常见的NFC环101，同时提供更鲁棒的结构。
针对根据各种实施例的NFC环200a测量的负载调制幅度可能与针对常见的NFC环测量的负载调制幅度本质上相同(分别为测量结果558和556)，或者可能仅略微更小(分别为测量结果554和552)，其中，测量结果552、554是针对下边带的，而测量结果556、558是针对上边带的。
对照例NFC环550(包括三个固体(即，闭合的)金属环)的最小工作场强度增加到74％。此外，与常见的NFC环101和根据各种实施例的NFC环200a两者相比，对照例NFC环550的负载调制幅度减小。如可以看到的，对照例NFC环550的整体性能受到闭合的耦合金属环的显著(负面)影响。
测量结果可以理解为表明：在垂直于磁场的平面中，可以在对照例NFC环550的闭合金属环(即，导体回路)中感应出涡电流，这会减小/降低NFC环550的性能。
与此相反，由于在常见的NFC环101中不存在金属环，因此在其中不会感应出涡电流，从而导致了最佳的性能，并且根据各种实施例的NFC环200a的金属环可以由于缺口而被形成为使得在根据各种实施例的NFC环200a的开口金属环中不会形成涡电流，使得性能几乎与常见的NFC环101的性能相同。
所示的实施例旨在仅是示例性的。至少一个具有缺口222的金属环220上的天线102和芯片106的布置的任何组合可能是可行的，例如使天线102在至少一个具有缺口222的金属环220的内侧和/或外侧和/或一个或更多个侧表面上，其中天线102(其还可以包括多个天线部分)布置在至少一个具有缺口222的金属环220的凹部中或外表面上，并且其中一个或更多个侧表面上的天线102可以布置在金属环220的外表面上或两个金属环220之间。芯片106可以布置在凹部660中，在缺口222中，在天线102下方或顶部上，或者在具有缺口222的金属环220上的芯片106可以受金属环220和/或受(电绝缘)封装保护的任何其他位置处。天线102位置中的任何位置可以与芯片106位置中的任何位置组合。
图8示出了根据各种实施例的形成NFC环的方法的流程图800。
在各种实施例中，提供了一种形成被配置成由用户穿戴的近场通信环的方法。方法可以包括形成至少一个具有缺口的金属环(在810中)以及将芯片和天线固定至至少一个金属环，其中芯片可以被配置成使用天线来提供与外部设备的近场通信(在820中)。
在各种实施例中，提供了一种被配置成由用户穿戴的近场通信环。NFC环可以包括至少一个具有缺口的金属环、芯片和天线，其中，芯片和天线可以固定至至少一个具有缺口的金属环，以及其中，芯片被配置成使用天线来提供与外部设备的近场通信。
在各种实施例中，缺口可以由填充物填充，其中，填充物可以包括电绝缘材料。
在各种实施例中，至少一个具有缺口的金属环可以包括多个金属环，每个金属环具有缺口。
在各种实施例中，每个金属环可以具有中心轴线，其中，多个金属环可以被堆叠成使得中心轴线重合。
在各种实施例中，至少两个金属环可以被布置成其各自的缺口在不同的圆周位置处。
在各种实施例中，多个金属环中的每个金属环可以通过绝缘材料与其他金属环中的每个金属环电绝缘。
在各种实施例中，绝缘材料可以是电绝缘胶。
在各种实施例中，芯片可以布置在缺口中。
在各种实施例中，天线可以布置在多个金属环中的两个金属环之间。
在各种实施例中，缺口可以形成为使得至少一个金属环是开口环，该开口环具有在缺口的第一侧处的第一端和在缺口的第二侧处的第二端。
在各种实施例中，缺口可以具有在从0.1mm至1cm的范围内的宽度。
在各种实施例中，金属可以包括一组金属中的至少一种，该组金属包括银、金、铂、钛、铜、铁、铝、钯以及上述金属中的至少两种的合金。
在各种实施例中，提供了一种形成被配置成由用户穿戴的近场通信环的方法。该方法可以包括形成至少一个具有缺口的金属环，以及将芯片和天线固定至至少一个金属环，其中，芯片被配置成使用天线来提供与外部设备的近场通信。
虽然已经参考特定实施例具体展示和描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解的是，在不偏离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。因此，本发明的范围由所附权利要求书指出，因此旨在涵盖落入权利要求的等同物的含义和范围内的所有改变。
Claims (13)
1.一种被配置成由用户穿戴的近场通信环，包括：
具有缺口的至少一个金属环；
芯片；以及
天线，其中，所述芯片和所述天线被固定至所述具有缺口的至少一个金属环；
其中，所述芯片被配置成使用所述天线来提供与外部设备的近场通信，以及
其中，所述缺口是被配置成减少所述至少一个金属环中的涡电流感应的隔离缺口。
2.根据权利要求1所述的近场通信环，
其中，所述具有缺口的至少一个金属环包括多个金属环，所述多个金属环中的每个金属环具有缺口。
3.根据权利要求2所述的近场通信环，
其中，所述多个金属环中的每个金属环具有中心轴线，以及其中，所述多个金属环被堆叠成使得所述中心轴线重合。
4.根据权利要求2所述的近场通信环，
其中，所述多个金属环中的至少两个金属环被布置成其各自的缺口在不同的圆周位置处。
5.根据权利要求2所述的近场通信环，
其中，所述多个金属环中的每个金属环通过绝缘材料与其他金属环中的每个金属环电绝缘。
6.根据权利要求5所述的近场通信环，
其中，所述绝缘材料是电绝缘胶。
7.根据权利要求1所述的近场通信环，
其中，所述芯片被布置在所述缺口中。
8.根据权利要求2所述的近场通信环，
其中，所述天线被布置在所述多个金属环中的两个金属环之间。
9.根据权利要求1所述的近场通信环，
其中，所述缺口被形成为使得所述至少一个金属环是开口环，所述开口环具有在所述缺口的第一侧处的第一端和在所述缺口的第二侧处的第二端。
10.根据权利要求1所述的近场通信环，
其中，所述缺口具有在从0.1mm至1cm的范围内的宽度。
11.根据权利要求1所述的近场通信环，
其中，所述金属包括一组金属中的至少一种，所述一组金属包括：
银；
金；
铂；
钛；
铜；
铁；
铝；以及
上述金属中的至少两种的合金。
12.一种形成被配置成由用户穿戴的近场通信环的方法，包括：
形成具有缺口的至少一个金属环；
将芯片和天线固定至所述至少一个金属环，
其中，所述芯片被配置成使用所述天线提供与外部设备的近场通信，以及
其中，所述缺口是被配置成减少所述至少一个金属环中的涡电流感应的隔离缺口。
13.一种被配置成由用户穿戴的近场通信环，包括：
具有缺口的至少一个金属环；
芯片；以及
天线，其中，所述芯片和所述天线被固定至所述具有缺口的至少一个金属环；
其中，所述芯片被配置成使用所述天线来提供与外部设备的近场通信，以及
其中，所述缺口由填充物填充，所述填充物包括电绝缘材料。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102017104046.3 | 2017-02-27 | ||
| DE102017104046.3A DE102017104046A1 (de) | 2017-02-27 | 2017-02-27 | Nahfeld-datenübertragungsring |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108511398A CN108511398A (zh) | 2018-09-07 |
| CN108511398B true CN108511398B (zh) | 2021-07-06 |
Family
ID=63112576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810111011.5A Active CN108511398B (zh) | 2017-02-27 | 2018-02-05 | 近场通信环及其形成方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10484050B2 (zh) |
| CN (1) | CN108511398B (zh) |
| DE (1) | DE102017104046A1 (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3480737A4 (en) * | 2016-06-29 | 2020-11-04 | Joint-Stock Company "Pay-Ring" | CONTACTLESS CHIP CARD |
| CN109288215B (zh) * | 2018-12-06 | 2020-12-18 | 英华达（上海）科技有限公司 | 智能戒指 |
| DE102020100659B4 (de) * | 2020-01-14 | 2022-02-24 | Daniel Soppa | Kommunikationsvorrichtung, Kommunikationssystem sowie Verfahren zum Übertragen von Informationen |
| US11328283B2 (en) | 2020-07-16 | 2022-05-10 | Block, Inc. | Systems and methods for performing payment transactions |
| WO2023094865A1 (en) * | 2021-11-29 | 2023-06-01 | Are Con Beteiligungs-Gmbh | Improved near field communication ring and manufacturing method thereof |
| IT202200002606A1 (it) * | 2022-02-14 | 2023-08-14 | Chiara Scaglione | Anello monile schermato adatto a proteggere dai campi elettromagnetici da dispositivi elettrici e/o digitali |
| WO2023244097A1 (ru) * | 2022-06-13 | 2023-12-21 | Сматай Срымович АЯЗБАЕВ | Изделие типа кольца на палец с функцией nfc-транспондера (варианты) |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19824643A1 (de) | 1998-04-24 | 1999-11-25 | Joerg Lenzen | Persönlicher Daten-Ring |
| DE102006028827A1 (de) * | 2006-06-21 | 2008-01-10 | Dynamic Systems Gmbh | Transponder mit elektronischem Speicherchip und magnetischer Ringantenne |
| JP5065833B2 (ja) * | 2007-09-28 | 2012-11-07 | 株式会社日立製作所 | Ｒｆｉｄタグ |
| US9461355B2 (en) * | 2013-03-29 | 2016-10-04 | Intel Corporation | Method apparatus and material for radio frequency passives and antennas |
| KR101467677B1 (ko) * | 2013-04-16 | 2014-12-10 | 광운대학교 산학협력단 | 근거리 통신용 안테나 및 이를 포함하는 근거리 통신 장치 |
| US9337159B2 (en) * | 2013-12-13 | 2016-05-10 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor package with integrated microwave component |
| CN105993095B (zh) * | 2013-12-17 | 2019-05-03 | 莫戈公司 | 具有平面近场探头的高速数据链路 |
| US9824310B2 (en) * | 2015-01-05 | 2017-11-21 | Chi Huynh | Article of jewelry with hidden near field communication (NFC) chip and metallic bezel substantially surrounding the NFC chip and uses thereof |
| US20160156603A1 (en) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | Craig Janik | Low Power Secure User Identity Authentication Ring |
| US20160283934A1 (en) * | 2015-03-23 | 2016-09-29 | Mass International Co., Ltd. | Watch with near field communication chip and the method of transaction |
| TWM512855U (zh) * | 2015-04-14 | 2015-11-21 | Great Giant Fibre Garment Co Ltd | 設有近場通訊模組的鈕扣 |
| US20160350581A1 (en) * | 2015-06-01 | 2016-12-01 | Sandisk Technologies Inc. | Smart Ring with Biometric Sensor |
| CN106207441A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-12-07 | 青岛海信移动通信技术股份有限公司 | 一种移动终端的nfc天线和移动终端 |
-
2017
- 2017-02-27 DE DE102017104046.3A patent/DE102017104046A1/de active Pending
-
2018
- 2018-02-05 CN CN201810111011.5A patent/CN108511398B/zh active Active
- 2018-02-22 US US15/901,950 patent/US10484050B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102017104046A1 (de) | 2018-08-30 |
| CN108511398A (zh) | 2018-09-07 |
| US10484050B2 (en) | 2019-11-19 |
| US20180248586A1 (en) | 2018-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108511398B (zh) | 近场通信环及其形成方法 | |
| CN110165363B (zh) | 用于圆柱形主体的全向天线 | |
| JP5928640B2 (ja) | アンテナ装置および無線通信装置 | |
| KR102017621B1 (ko) | 무선 충전용 코일 기판 및 이를 구비하는 전자 기기 | |
| JP4883136B2 (ja) | コイルアンテナ | |
| KR101899526B1 (ko) | 와전류에 민감한 ｎｆｃ 카드 | |
| JP6286800B2 (ja) | プリント配線板、アンテナ及びワイヤレス給電装置 | |
| CN106898474B (zh) | 线圈组件 | |
| KR20160089425A (ko) | 무선 충전 코일 | |
| WO2015076894A1 (en) | Wireless charging coil | |
| US10707565B2 (en) | Antenna device for HF and LF operation | |
| KR20110103408A (ko) | 전력 송신 장치 및 비접촉 전력 전송 시스템 | |
| CN106169785B (zh) | 无线充电*** | |
| KR101892689B1 (ko) | 칩 전자부품 및 칩 전자부품의 실장 기판 | |
| US20190156977A1 (en) | Coil component | |
| US10522911B2 (en) | Antenna device, card-type information medium, and communication terminal apparatus | |
| EP3075027B1 (en) | Antenna and apparatus comprising antenna | |
| KR102459952B1 (ko) | 인덕터 | |
| KR20170142355A (ko) | 칩 안테나 | |
| KR20170035519A (ko) | 밧테리 장착 공간이 구비된 무선충전기 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |