设置在柔性电路衬底上的天线和电磁屏蔽件的制作方法

本公开涉及设置在柔性电路衬底上的天线和电磁屏蔽件，例如设置在柔性电路衬底上的无线功率发射器的近场天线和电磁干扰(emi)屏蔽件。

背景技术：

1、一些无线功率发射器(诸如由加利福尼亚州库比蒂诺的苹果公司开发的无线功率发射器或由无线功率联盟(wireless power consortium)开发的qi2.0磁功率分布(magnetic power profile(mpp)))在无线充电设备的无线功率发射器(以下称为发射器)中使用磁体阵列，该磁体阵列与安装在消费者电子设备中的无线功率接收器(以下称为接收器)中的对应磁体阵列对接。发射器和接收器中的磁体具有兼容的极化，该兼容的极化使接收器与发射器对齐并提供接收器对于发射器的物理保持力。这提供了接收器中的接收器线圈与发射器中的源线圈之间的最佳对齐，从而使发射器与接收器之间的功率传输效率最大化。

2、汽车无线功率发射器通常使用标准刚性印刷电路板(pcb)，该标准刚性印刷电路板(pcb)位于与要充电的设备的接口表面附近，并且具有短程通信天线(例如近场通信(nfc)天线)以及嵌入在该pcb中的电磁干扰(emi)屏蔽件。如本文所使用的，短程通信是指最高4cm的距离。

3、nfc是短程硬件和通信协议的集合，其使得电子信号能够在两个电子设备之间传递。nfc基于被合并到两个支持nfc的设备中的两个天线之间的电感耦合，该两个支持nfc的设备使用13.56mhz的频率进行单向或双向通信，并符合iso/iec协议。

4、然后，该天线pcb被连接到发射器模块的控制板，通常在nfc天线/emi屏蔽pcb上具有小的垂直连接器，并且在控制板上有匹配的连接器。相比之下，消费者级无线功率发射器(例如或qi 2.0mpp)通常使用围绕充电线圈布线的细线，该充电线圈由塑料结构或灌封混合物支撑，以用于接口表面下方粘附有薄膜emi屏蔽的短程天线。

5、传统无线功率发射器的nfc天线pcb可能很厚(例如，超过0.75毫米)，这在与发射器充电线圈集成时是一个问题，因为该厚度限制了发射器线圈与接收器线圈的磁耦合。降低的线圈耦合会负面地影响充电性能，从而导致相关联的附加热损失，这可能会负面地影响充电速度性能。附加地，这种降低的耦合会减小与市场接收器的互操作性，从而导致一些用户(尤其是那些使用不太常见的接收器设备的用户)的终端用户体验不佳。

6、此外，降低的耦合可能使发射器的异物检测(fod)能力复杂化或受到阻碍，从而潜在地导致更多的假阳性检测错误，这不必要地禁止充电，从而导致不佳的终端用户体验，或者在最坏的情况下，更多的假阴性错过的检测事件，这可能造成安全问题或损坏发射器或接收器。因此，一些行业规范(例如或qi2.0mpp)限制了从发射器充电线圈到接口表面的距离，这通常导致在具有此类nfc天线pcb的产品设计中使用更薄的接口表面。这种更薄的接口表面可能不能满足某些应用(诸如用于汽车行业)的稳健性和可制造性需求。附加地，当与定位磁体阵列集成时，厚的发射器nfc天线pcb可能在一些设计实现方式中引起问题，因为发射器和接收器磁体可能相距太远，而无法在发射器磁体与接收器磁体之间提供足够的磁吸引力和对齐力。这种设计还需要相对昂贵的板对板连接器来将nfc天线连接到控制板。消费者级发射器中使用的细线nfc天线不能与汽车应用良好匹配，因为它在大批量制造工艺中存在问题，并且缺乏稳健性。

技术实现思路

1、在一些方面，本文描述的技术涉及无线功率发射器，包括源线圈和覆盖源线圈的平面短程通信天线。该天线包括设置在柔性衬底的第一表面上的天线元件和设置在与第一表面相对的衬底的第二表面上的多个平行导电迹线。多个平行导电迹线从靠近或接近第二表面的外边缘的公共屏蔽接地总线延伸穿过衬底，并且为天线元件提供电磁屏蔽件。

2、在一些方面，本文描述的技术涉及组装无线功率发射器的方法，包括以下步骤：提供源线圈，将天线元件设置在柔性衬底的第一表面上，以及将多个平行导电迹线设置在衬底的、与第一表面相对的第二表面上，从而形成平面短程通信天线，以及布置平面短程通信天线以覆盖源线圈。

技术特征：

1.一种无线功率发射器(100)，所述无线功率发射器(100)包括：

2.根据权利要求1所述的无线功率发射器(100)，其特征在于，所述天线元件(104)靠近所述第一表面的外边缘(116)形成若干环路。

3.根据权利要求2所述的无线功率发射器(100)，其特征在于，所述天线元件(104)是被布置成大致螺旋形状的导电迹线。

4.根据权利要求3所述的无线功率发射器(100)，其特征在于，所述导电迹线由铜膜形成。

5.根据权利要求3所述的无线功率发射器(100)，其特征在于，所述导电迹线的螺旋之间的间距近似等于所述导电迹线的宽度。

6.根据权利要求3所述的无线功率发射器(100)，其特征在于，所述导电迹线的螺旋之间的间距约为0.15mm，并且所述导电迹线的宽度约为0.15mm。

7.根据权利要求1所述的无线功率发射器(100)，其特征在于，所述多个平行导电迹线(110)由铜膜形成。

8.根据权利要求7所述的无线功率发射器(100)，其特征在于，所述多个平行导电迹线(110)中的每个导电迹线之间的间距近似等于所述多个平行导电迹线(110)中的每个导电迹线的宽度。

9.根据权利要求8所述的无线功率发射器(100)，其特征在于，所述多个平行导电迹线(110)中的每个导电迹线之间的所述间距约为0.15mm，并且所述多个平行导电迹线(110)中的每个导电迹线的宽度约为0.15mm。

10.根据权利要求1所述的无线功率发射器(100)，其特征在于，所述衬底包括聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚酯膜。

11.根据权利要求1所述的无线功率发射器(100)，其特征在于，所述衬底具有约0.2至0.4mm的厚度。

12.根据权利要求1所述的无线功率发射器(100)，其特征在于，所述衬底包括基本上圆形的头部(118)和细长尾部，所述天线元件(104)和所述电磁屏蔽件被设置在所述基本上圆形的头部(118)上，所述细长尾部包含电连接器(122)和将所述电连接器(122)连接到所述天线元件(104)和所述电磁屏蔽件的多个连续迹线(124)。

13.根据权利要求12所述的无线功率发射器(100)，其特征在于，所述短程通信天线(102)进一步包括被设置在所述头部的中心区域(130)中的所述衬底上的至少一个热敏电阻，所述热敏电阻由至少一对专用导电迹线连接到所述电连接器(122)。

14.根据权利要求1所述的无线功率发射器(100)，进一步包括围绕所述短程通信天线(102)的交替极性的磁体阵列(132)。

15.根据权利要求1所述的无线功率发射器(100)，其特征在于，所述短程通信天线(102)被配置成用于与无线功率接收器系统中的对应的短程通信天线(102)感应地耦合，并且在以13.56mhz为中心的频率范围内操作。

16.一种组装无线功率发射器(100)的方法，所述方法包括：

17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括在所述第一表面的外边缘(116)附近的所述天线元件(104)中形成若干环路。

18.根据权利要求16所述的方法，进一步包括由被布置成大致螺旋形状的导电迹线形成所述天线元件(104)。

19.根据权利要求16所述的方法，进一步包括，形成所述衬底以限定基本上圆形的头部(118)，所述天线元件(104)和电磁屏蔽件被设置在所述基本上圆形的头部(118)上；以及细长尾部，所述细长尾部包含电连接器(122)和将所述电连接器(122)连接到所述天线元件(104)和电磁屏蔽件的多个连续迹线(124)。

20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括：

技术总结一种无线功率发射器(100)，包括源线圈(10)和覆盖源线圈(10)平面短程通信天线(102)。天线(102)进一步包括设置在柔性衬底(108)的第一表面上的天线元件(104)和设置在与第一表面相对的衬底的第二表面上的多个平行导电迹线(110)。多个平行导电迹线(110)从定位在靠近第二表面的外边缘(116)的公共屏蔽接地总线(114)延伸穿过衬底(108)，并且为天线元件(104)提供电磁屏蔽件。技术研发人员：J·库克,E·华莱士受保护的技术使用者：安波福技术股份公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10