CN1874065A - 卡式无线装置、天线线圈及制造通信模块的方法 - Google Patents

卡式无线装置、天线线圈及制造通信模块的方法 Download PDF

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Abstract

一种天线线圈，包括：空心式平面线圈本体(10)；线圈壳体(20)；以及加强框(30－37)。线圈本体(10)具有相应于线圈本体(10)的环形形状。线圈壳体(20)包括线圈容纳空间(24)。线圈壳体(20)进一步包括线圈侧端子(21)。加强框(30－37)与线圈壳体(20)沿线圈壳体(20)的环形形状的周边方向结合。加强框(30－37)由杨氏模量高于线圈壳体(20)的树脂的材料制成。

Description

卡式无线装置、天线线圈及制造通信模块的方法
技术领域
本发明涉及卡式无线装置、天线线圈、及制造通信模块的方法。
背景技术
近年来，电子钥匙系统(也称为智能进入系统)逐渐普及。在所述电子钥匙系统中，通过所述系统和用户携带的无线电子钥匙(也称为便携式装置)之间的无线通信执行ID鉴别。并且，来自所述便携式装置的命令可执行对门锁的锁上/解锁、发动机启动等。在上述无线电子钥匙中，增加了对将所述无线电子钥匙构造为变薄的卡式无线装置的需求，随着作为本底的IC卡等的极大普及，通过将所述无线电子钥匙存放在钱包内等，提高了携带方便特性。
上述电子钥匙系统采用能在用户接近在相对于无线电子钥匙一定距离内的车辆(即使用户不执行特定按钮操作)时执行例如门锁的锁上/解锁和发动机启动等控制操作的通信系统。具体而言，收到从车辆侧发出的在一方向上的无线电波。ID鉴别信息、与上述锁上/解锁或发动机启动等有关的控制命令信息迭加在发送的无线电波上，并且被发送到车辆侧。在此情形下，当用户离得较远时，无线电子钥匙和车辆不对通信反应。另一方面，当用户接近时，存在很多这样的情形，其中采用使用低频带(大于等于50kHz且小于等于500kHz)的近距离型直接通信，以便能使无线电波可以绕路以检测无线电波(即使在用户将无线电子钥匙放在用户身体的任何部分中时也是如此)。
低频带无线电波具有非常长的波长。因此，在用于所述无线电波的天线中，通常采用通过以想要的频带组合天线线圈和共振耦合至所述天线线圈的电容器提供的所谓的LF(低频)天线。在将LF天线装配成卡式无线装置时，使所述天线线圈的厚度减少为与卡式盒状本体的厚度(例如，大于等于1mm且小于等于3mm)一致也是有必要的。在此情形下，理想的是将天线线圈安装到具有用于主要将天线线圈的孔径设置为尽可能大的形状的基板上，以提高与垂直入射到基板面的无线电波相关的灵敏度。有效的是采用具有高感应芯的天线线圈，以便提高天线增益。然而，平坦的铁氧体磁芯机械强度小，并且在线圈绕制时的触摸容易造成裂缝、破碎等。因此，通常采用空心线圈。
在上述天线线圈中，从提高生产率的观点看，也提高了对将所述天线线圈构造为表面安装型不连续部分的要求。具体而言，线圈主体绕树脂制造的线轴缠绕，或缠绕在外部装置中的线圈主体封装在树脂制造的壳体中，以满足这样的要求。在以此方式形成为不连续部分的天线线圈中，线圈侧端子部分通过焊料膏设置到基板侧连接垫上。接着通过将所述天线线圈插入回流炉中并且加热每个基板的所述天线线圈，执行焊接处理。
然而，在安装到基板的天线线圈中，回流炉内的加热不一定均匀进行，并且产生温度分布。因此，存在由于自身热应力产生翘曲的情形。在此情形下，缺点是，线圈侧端子部分由于所述翘曲从基板侧连接垫浮起，并且容易造成焊接缺陷。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的一个目的是提供一种具有通信模块的卡式无线装置。本发明的另一目的是提供一种具有高灵敏度和高天线增益的天线线圈。本发明的再一目的是提供具有天线线圈的通信模块的制造方法。
一种天线线圈，包括：空心式平面线圈本体，具有在线圈本体的轴线向上的厚度；线圈壳体，由树脂制成；以及加强框。线圈本体的厚度小于一圆的半径，该圆的面积等于用投影的线圈本体的轮廓围绕的区域的面积，通过在垂直于线圈本体的轴线向的投影面上投影线圈本体提供所述投影的线圈本体，线圈壳体具有相应于线圈本体的环形形状。线圈壳体包括用于容纳线圈本体的线圈容纳空间。线圈容纳空间设置在线圈壳体的环形形状的周边方向上。线圈壳体进一步包括线圈侧端子，所述线圈侧端子用于利用焊接件将线圈本体安装在基板上。加强框与线圈壳体沿线圈壳体的环形形状的周边方向结合。加强框由杨氏模量高于线圈壳体的树脂的材料制成。
在上述天线中，由于加强框与树脂线圈壳体沿线圈壳体的周边方向结合，所以提高了线圈壳体的刚度。这是因为加强框由杨氏模量高于线圈壳体的树脂的材料制成。因此，尽管线圈壳体具有相应于线圈本体的空心式平面环形形状，但即使在焊料回流步骤中热应力施加给线圈壳体时，也可防止线圈壳体翘曲。在具有天线线圈的通信模块的制造工艺中执行焊料回流步骤。因此，大大减少了天线线圈的线圈侧端子的焊接失效率。
并且，提供了一种用于制造具有安装在基板上的天线线圈和发送/接收电路的通信模块的方法。天线线圈连接至发送/接收电路。所述方法包括以下步骤：将天线线圈的线圈侧端子与焊接件一起设置，所述焊接件用于连接在基板的基板侧端子和天线线圈的线圈侧端子之间；以及将基板与天线线圈一起在焊料回流炉中加热，从而焊接件熔化并焊接在线圈侧端子和基板侧端子之间。
在上述通信模块中，由于加强框与树脂线圈壳体沿线圈壳体的周边方向结合，所以提高了线圈壳体的刚度。因此，尽管线圈壳体具有相应于线圈本体的空心式平面环形形状，但即使在焊料回流步骤中热应力施加给线圈壳体，也可防止线圈壳体翘曲。在具有天线线圈的通信模块的制造工艺中执行焊料回流步骤。因此，大大减少了天线线圈的线圈侧端子的焊接失败率。
并且，一种卡式无线装置包括：通信模块，具有天线线圈、连接至天线线圈的发送/接收电路、和基板；以及卡式壳体。线圈壳体包括与基板的法线重合的轴线，且卡式壳体以使得基板的厚度方向与卡式壳体的厚度方向一致的方式容纳通信模块。
在上述无线装置中，由于加强框与树脂线圈壳体沿线圈壳体的周边方向结合，所以提高了线圈壳体的刚度。因此，尽管线圈壳体具有相应于线圈本体的空心式平面环形形状，但即使在焊料回流步骤中热应力施加给线圈壳体，也可防止线圈壳体翘曲。在具有天线线圈的通信模块的制造工艺中执行焊料回流步骤。因此，大大减少了天线线圈的线圈侧端子的焊接失效率。并且，卡式无线装置适合用于机动车的无线进入钥匙。并且，卡式无线装置较薄。因此，优选将卡式无线装置放入钱包或类似物中。
当用户将具有天线线圈的无线装置与钱包等一起携带时，由于钱包中的硬币是具有大面积的导体，所以硬币可能干扰天线线圈。因此，天线线圈的灵敏度和C值可能减少。这里，Q值是频率的选择度。然而，甚至在硬币与卡式无线装置的主表面重叠时，天线线圈也具有充分大的面积，从而硬币完全不干扰天线线圈。并且，卡式无线装置具有高灵敏度。
附图说明
根据下面参看附图做出的详细描述，本发明的上述和其它目的、特性、和优点将变得更加显然。在附图中：
图1示出根据本发明的实施例的天线线圈的部件分解透视图；
图2A示出图1中的天线线圈的正视图，图2B是底视图，图2C是后视图，图2D是侧视图；
图3A示出沿图2A中的线IIIA-IIIA得到的天线的截面图，图3B示出沿图2A中的线IIIB-IIIB得到的天线线圈的截面图；
图4示出具有卡式无线装置的无线钥匙系统的示意图；
图5示出卡式无线装置的部分切开的透视图
图6是说明用于制造根据本发明的实施例的通信模块的方法的示意图；
图7A是说明回流工艺中线圈壳体的翘曲的示意图，且图7B示出线圈壳体的焊接失败的示意图；以及
图8A示出根据本发明的第一修改的天线线圈的部件分解的透视图，且图8B示出图8A中的天线线圈的截面图；
图9A示出根据本发明的第二修改的天线线圈的部件分解的透视图，且图9B示出图9A中的天线线圈的截面图；
图10示出根据本发明的第三修改的天线线圈的部件分解的透视图；
图11示出根据本发明的第四修改的天线线圈的截面图；
图12示出根据本发明的第五修改的天线线圈的部件分解的透视图；
图13A和13B示出根据本发明的第六修改的天线线圈的部件分解透视图；以及
图14示出根据本发明的第七修改的天线线圈的部件分解透视图。
具体实施方式
接下来将使用附图说明本发明的实施例模式。
图1示出作为本发明的一个实例的天线线圈1的部件分解透视图。图2A至2D是天线线圈1的四个表面图(平面图、前视图、侧视图、和底视图)。天线线圈1具有平面形状的空心式线圈主体10、和由树脂制造的线圈壳体20。线圈壳体20形成为相应于线圈主体10的环形形式，且用于存放所述线圈主体10的线圈存放部分24在周边方向上形成。线圈主体10在其轴线向上的厚度被设定为比面积与投影到垂直于所述轴线的投影面时由自身外形线围绕的区域(平面外形区域)相同的圆的半径小。“线圈主体10形成为平面形状”是“线圈主体10在其轴线向上的厚度被设定为比面积与投影到垂直于所述轴线的投影面时由自身外形线围绕的区域(平面外形区域)相同的圆的半径小”。用于焊接和安装线圈主体到基板上的线圈侧端子部分21布置在线圈壳体20中。由杨氏模量高于树脂的材料构成的加强框30沿所述线圈壳体20的周边方向结合。
如图4中所示，上述天线线圈1与连接至所述天线线圈1的信号发送-接收电路14一起以线圈主体10的轴线与基板17的法向一致的位置关系被焊接和安装至基板17。因此，构成通信基板模块3M。在所述通信基板模块3M中，天线线圈1与并联地共振耦合至所述天线线圈1的电容器12一起构成LF天线13。如图5中所示，所述电容器12和信号发送-接收电路(IC)14安装至天线线圈1的气隙内侧上的基板区域。并且，发射机应答器电路15连接至上述与信号发送-接收电路14并联的LF天线。如图5中所示，发射机应答器电路(IC)15安装至天线线圈1外面的基板区域。信号发送-接收电路(IC)14和发射机应答器电路15也构造集成IC。
天线线圈1的线圈轴线与基板面的法向一致，从而提高了与无线电波在所述方向上发送和接收有关的方向性。具有与基板面内的两个独立的方向一致的轴线的分离的线圈7、8也可安装至基板17(通过省略图4中的连接布线绘出这些线圈7、8，但是这些线圈7、8的每个都并联连接至天线线圈1)。
如图5中所示，上述通信基板模块3M被存放到具有使厚度方向与基板17一致的形状的卡式盒体18，从而构成卡式无线装置3。所述卡式无线装置3用作车辆的无线钥匙，并且因为所述卡式无线装置3较薄，被有利地存放到钱包中。如图4中所示，作为信号发送-接收电路14的驱动电源的干电池16也被存放到盒体18。并且，紧急情况下使用的机械式钥匙137也被存放到盒体18，并且可从如图5中所示的盒体18的侧面上形成的槽138分离。
如图4中所示，车辆105的本体系统ECU 107周期性地发出请求无线电波，该请求无线电波用于通过连接至所述本体系统ECU 107的信号发送-接收电路115从天线116检测携带卡式无线装置3的用户的接近。当用户在一定距离内接近车辆105时，构造在卡式无线装置3中的LF天线13收到所述请求无线电波。信号发送-接收电路14收到所述请求无线电波，并且发出供具有规定频带的无线电波识别的ID代码。车辆侧本体系统ECU 107通过天线116收到所述ID代码无线电波，且信号发送-接收电路115鉴别发送的ID是否为正确的ID。在收到鉴别时，本体系统ECU 107输出用于松开门锁的解锁允许信号和发动机的启动允许信号。
另一方面，当卡式无线装置3的干电池16被消耗并且信号发送-接收电路14没有工作时，LF天线13收到的请求无线电波被发送给发射机应答器电路15。在发射机应答器电路15中，请求无线电波在天线线圈10中激励的电动势被设定为电功率，且发射机应答器电路15从LF天线13发出ID代码无线电波。在车辆105中，所述ID代码无线电波由天线113和119接收，并且可类似地执行鉴别后的处理。即，卡式无线装置3的发射机应答器电路充当电池耗尽时的备用电路。
当上述卡式无线装置3与钱包等一起携带时，对例如硬币等具有较大面积的导体覆盖天线线圈1和天线的灵敏度和Q(频率选择度)减少存在担心。然而，假设硬币与卡式无线装置3的主表面重叠的情况，如上所述，如果天线线圈1作为如图4中所示的具有不变的面积或更大的面积的平面空心式线圈安装至基板，则也可能减少天线线圈1用硬币等完全覆盖的可能性。这样，实现了具有高灵敏度的卡式无线装置3。
可将卡式无线装置13的平面外形设定为具有大于等于40mm且小于等于60mm(例如50mm)、大于等于75mm且小于等于95mm(例如，85mm)的短侧、和大于等于2mm且小于等于5mm(例如，4mm)的厚度(例如，所述平面外形具有约与信用卡的尺寸相同的尺寸)。在装配的天线线圈中，可将平面外形区域的面积设定为大于等于8cm2且小于等于15cm2(例如，12cm2)。在投影到垂直于该轴线的投影面时线圈主体10的宽度可被设定为大于等于1mm且小于等于4mm(例如，3mm)。并且，线圈壳体20在其轴线向上的厚度可被设定为大于等于1mm且小于等于3mm(例如，1.6mm)。如后面所描述的，在本实施例模式中，天线线圈1被构造为具有矩形形状的平面形式，并且具有大于等于25mm且小于等于35mm(例如，30mm)的短侧、和大于等于35mm且小于等于45mm的长侧(例如，40mm)。
并且，线圈的绕组线的直径被设定为大于等于50μm且小于等于70μm(树脂(例如，聚亚安酯))的涂层线，该涂层线具有大于等于2μm且小于等于5μm(例如，3μm)的涂层厚度。圈数被设定为大于等于200且小于等于300(线圈主体10的内感应强度被设定为大于等于4mH且小于等于6mH)。电容器12的静电容量被设定为大于等于300pF且小于等于400pF(例如，350pF)。因此，可将LF天线13的共振频率调整到大于等于100kHz且小于等于150kHz(例如，134kHz)。天线的Q值被设定为18至21，并且可实现100至110dBμV/m的灵敏度。
如图6中所示，在上述卡式无线装置3中使用的通信基板模块3M中，天线线圈1的线圈侧端子部分21与用于连接的焊接材料135一起设置在基板侧端子部分(基板侧连接垫)134中。在此状态下，将基板17与定位和放置在所述基板17上的天线线圈1一起插入回流炉50中，并且将它们加热。这样，焊接材料135熔化，且线圈侧端子部分21被焊接和连接至基板侧端子部分134，从而制造通信基板模块3M。同时，如图7A和7B中所示，在基板17上的天线壳体20中，到基板17侧上的热传递容易前进到下表面侧上。另一方面，来自炉热源的大量辐射热容易在上表面侧上被接收。因此，上表面侧的温度升高提前(advance)，从而容易在面对基板17的上表面侧和下表面侧之间造成厚度方向的温度梯度。因此，在由树脂制造的具有高线性膨胀系数的线圈壳体20中，上表面侧上的平面内方向的膨胀移位变得大于下表面侧上的平面内方向的膨胀移位，从而容易以向上凸起的方式造成翘曲。结果，线圈侧端子部分21由于这种翘曲从基板侧连接垫(基板侧端子部分)134浮起，从而容易造成焊接缺陷。
然而，根据图1和2中所示的天线线圈1的构造，由杨氏模量高于树脂的材料构成的加强框30沿树脂制造的线圈壳体20的周边方向结合。因此，可提高线圈壳体20的刚度。结果，即使在上述焊料回流时施加热应力，也不容易使线圈壳体20翘曲。反过来，可极大地减少线圈侧端子部分21的焊接缺陷产生率。
如图6中所示，线圈侧端子部分21被固定到用于执行表面安装到作为线圈壳体20的底面侧上的安装目的地的基板上。通过印刷等形成的焊膏图案作为上述焊料材料135布置在端子连接垫((terminalpad))21和基板侧连接垫134之间。如图2A至2D中所示，线圈主体10和线圈壳体20的外形线为矩形形状，且端子连接垫21布置在线圈壳体20的长侧方向端部中。
在图2A至2D中，线圈存放部分24形成有向线圈壳体20的轴线向上的一个端面开口的槽形形状。如图3A和3B中所示，加强框30埋在线圈壳体20的底部20b中，用于形成具有所述槽形新装的线圈存放部分24。具体而言，通过以其中加强框30的外表面和底部20b的外表面变成相同表面的方式进行嵌件成型，将加强框30埋到线圈壳体20的底部20b。
端子连接垫21也可布置在线圈壳体20的底面上。然而，在此情形下，线圈主体10的引线部分11必须连接至相应于宽度较窄的线圈存放部分24的底面的上述端子连接垫21的部分，且将线圈主体装配进壳体的装配工作变得非常复杂。因此，如图3A和3B中所示，在本实施例模式中，将连接销26沿轴线向埋入其中的埋销部分23突出，并且形成在线圈壳体20的外周边面上。线圈主体10的引线部分11被构造为连接至突出到所述埋销部分23的顶面上的连接销26的上端。因此，装配工作变得非常容易。端子连接垫21布置在埋销部分23的底面上，且连接销26的下端部被引导至端子连接垫21。
在构成线圈壳体20的树脂材料中，理想的是采用能被嵌件成型和不易软化和变形(即使在回流时应用热滞后也是如此)的材料。作为根据此观点特别优选的材料，在本实施例模式中采用聚苯硫醚(PPS：熔点为282℃，能连续使用的上限温度为约240℃，热变形温度为260℃或更大)。然而，代替这种材料，也可采用热塑聚酰亚胺(熔点：288℃)。
在图1中，加强框30被固定到金属框(以下也称之为金属框30)。金属材料的杨氏模量较高，并且工艺性能优良，并且通过冲压处理等容易适应相应于空心式线圈壳体20的框形。并且，通过压力加工也容易获得具有L形和C形的框截面形状。
金属框是导体。如图14中所示，当以沿线圈壳体20的连续的环形形状(参考标号37)形成金属框时，形成绕线圈主体10的轴线回转的电流路径。因此，造成金属框感应地耦合至线圈主体10和整个天线线圈的视在电感减少的问题。即，当穿过线圈主体10的无线电波磁场H改变时，感应的电流流到金属框30。与天线信号发送和接收有关的无线电波磁场被其反向磁场H’抵消，从而减少了视在电感。具体而言，在图4中所示的LF天线13的情形下，电容被调节以便形成与其线圈主体10的电感的在理想频率的共振点的电容器12并联连接至天线线圈1。天线的Q值由LC并联共振电路的特征确定。然而，当以图14的参考标号37所示的方式形成金属框时，天线线圈的视在电感由于其的感应耦合而减少。上述LC并联共振电路的共振点从想要的频率改变，从而Q值和天线增益大大减少。在此情形下，当将用于部分分开绕线圈主体10的轴线回转的电流路径的绝缘部分30k布置在金属框30的周边方向上的中间部分中时，可非常有效地克服上述缺点。
在金属框30的构造材料中，铝或铝合金强度和腐蚀性能较优良，并且加工性能是优选的，因此在本发明中优选被采用。另一方面，也可将金属框30的构造材料设定为铁系统材料。在此情形下，也可使用例如奥氏体系统不锈钢等非磁性材料，但是也可采用铁系统软磁材料。软磁材料是铁磁材料，磁导率很高，并且与天线信号发送和接收有关的无线电磁场可集中到金属框30上。因此，可能有助于天线灵敏度和增益的提高。除了电磁软铁外，可能采用硅钢片、普通碳钢、Fe-Ni合金(例如，坡莫合金等)、或铁系统不锈钢等作为铁系统软磁材料(也可说从加工性能的观点看，电磁软铁和铁系统不锈钢是有利的)。
如图1和2中所示，在布置为沿在线圈壳体20的周边方向上设置的环形形状路径的形状的上述金属框30中，上述绝缘部分30k被设置成缺口部分(以下也称之为缺口部分30k)，其中金属框30在布置路径的部分区段开出缺口。通过将金属框30设定为有末端的(ended)形状，而不是连续的环形形状，并且使其端部隔开一定长度和设定缺口形式，可简单地形成用于部分分开周边方向的电流传导路径的绝缘部分30k。
在图2A至2D中，线圈主体10和线圈壳体20的外形线为矩形形状，且金属框30被布置为C形，包括相应于矩形形状的外形线的一个短侧部分30s和连接至所述短侧部分30s的两端的两个长侧部分301。通过使用在矩形形状的外形线的剩余的短侧上的整个区段形成上述缺口部分30k。如果通过结合两个长侧部分301和一个短侧部分30s提供的C形部分形成在金属框30中，则与部分分开并且形成在矩形形状的每个侧上的壳体相比，提高了与框表面的扭曲变形有关的刚度，并且有效限制了扭曲变形造成的翘曲。如图8A和8B中所示，也可将剩余的短侧的部分区段用作缺口部分30k。
下面将描述本发明的天线线圈1的修改实例(图2A至2D的共同部分用相同的参考标号表示，并且省略对它们的描述)。在图8和9中，金属框32、31具有在线圈壳体20的底面上布置成C形的主体部分32a、31a。在至少两个长侧部分321、311中，暴露于线圈壳体20的外周边面或内周边面的加强肋部分32b、31c结合在主体部分32a、31a中，与这些主体部分32a、31a一起形成L形截面。由于金属框30的截面形状被设定为相应于在翘曲移位中容易放大的线圈壳体20的长侧部分301的L形形状，所以提高了它的弯曲的刚度，并且可有效限制长侧方向的翘曲变形。
在图8A和8B中，加强肋部分32b形成为越过一个短侧部分32s和连接至所述短侧部分32s的两端的两个长侧部分321放置的连续C形形状。当加强肋部分32b以此方式形成时，可能进一步提高与C形部分形成的框表面的扭曲变形有关的刚度。在图8A和8B中，主体部分32a和加强肋部分32b的每个都形成为从两个长侧部分301越过构成剩余的短侧部分的两个端部的部分区段即短侧部分32s’放置的形状，从而进一步提高了加强效果。金属框32通过嵌件成型与线圈壳体20结合，使得主体部分32a具有与线圈壳体20的底部20b的外表面相同的面，并且加强肋部分32b具有与侧壁部分20w的外表面相同的面。这里，加强肋部分32b布置在线圈壳体20b的内周边面侧上，但是也可布置在外周边面侧上。
另一方面，在图9A和9B的构造中，加强肋部分31c仅布置在主体部分31a的两个长侧部分301中。这种方式具有使得使用压力加工等的制造容易的优点。这里，加强肋部分31c布置在线圈壳体20b的外周边面侧上(也可反向布置)。
在图10的构造中，通过在矩形形状的外形线的四个拐角部分中形成缺口部分30k，并且通过所述缺口部分30k将金属框33分成由两个长侧部分331和两个短侧部分33s构成的四个部分，构造金属框33。根据所述构造，存在能加强矩形形状的线圈壳体20的四个侧的优点。在此情形下，通过将每个部分构成为具有L形截面(具有布置在线圈壳体20的底面上的主体部分33a，并且也具有与主体部分33a结合的具有暴露于线圈壳体20的内周边面(或外周边面)的形状的加强肋部分33b)，可进一步显著获得防翘曲效果。
在图8、9、和10的每个的结构中，可将金属框构造为具有通过结合布置在线圈壳体20的底部20b中的主体部分34a和分别布置在如图11中所示的两个侧壁部分20w中的一对加强肋部分34b、34c形成的C形截面形状。
并且，在图12和13的结构中，金属框35形成为仅埋在线圈壳体20的内周边面侧(也可设置外周边面侧)的侧壁部分中。在图12中，绝缘部分形成为裂缝形缺口部分30k。图13A和13B的金属框36具有其中具有结束的带形形状的金属件的端子部分36t、36u重叠且绝缘粘合层36j(树脂或玻璃)连接在端子部分36t和36u之间的形式。粘合层36j充当绝缘部分。根据所述结构，由于结束的金属件通过粘合形成为环形形状，所以极大地提高了与弯曲和扭曲有关的合成，进一步显著地示出防翘曲效果。
接着，如果加强框的材料的杨氏模量高于构成线圈壳体20的树脂的杨氏模量，则不特别限制加强框的材料。例如，也可能采用例如玻璃、氧化铝陶瓷、烧结软铁氧体等绝缘无机材料。并且，也可用玻璃、陶瓷等填料加强的树脂复合材料构成加强框的材料。在此情形下，由于加强框37变成绝缘体，所以不担心由于感应耦合至线圈主体10造成的视在电感减少(即使在加强框37在如图14中所示的线圈壳体20的周边方向上构成为连续的环形形状时也是如此)。因此，线圈壳体20的加强效果优良。在此情形下，当由烧结软铁氧体和树脂铁氧体(由树脂耦合软铁氧体粉末形成)构成加强框37时，与天线信号发送和接收相关的无线电波磁场集中到金属框37上。因此，可能有助于天线灵敏度和增益的提高。
本发明具有以下方面。
天线线圈包括：空心式平面线圈本体，具有在线圈本体的轴线向上的厚度；线圈壳体，由树脂制成；以及加强框。线圈本体的厚度小于一圆的半径，该圆的面积等于用投影的线圈本体的轮廓围绕的区域的面积，通过在垂直于线圈本体的轴线向的投影面上投影线圈本体提供所述投影的线圈本体。线圈壳体具有相应于线圈本体的环形形状。线圈壳体包括用于容纳线圈本体的线圈容纳空间。线圈容纳空间设置在线圈壳体的环形形状的周边方向上。线圈壳体进一步包括线圈侧端子，所述线圈侧端子用于利用焊接件将线圈本体安装在基板上。加强框与线圈壳体沿线圈壳体的环形形状的周边方向结合。加强框由杨氏模量高于线圈壳体的树脂的材料制成。
在上述天线中，由于加强框与树脂线圈壳体沿线圈壳体的周边方向结合，所以提高了线圈壳体的刚度。这是因为加强框由杨氏模量高于线圈壳体的树脂的材料制成。因此，尽管线圈壳体具有相应于线圈本体的空心式平面环形形状，但即使在焊料回流步骤中热应力施加给线圈壳体时，也可防止线圈壳体翘曲。在具有天线线圈的通信模块的制造工艺中执行焊料回流步骤。因此，大大减少了天线线圈的线圈侧端子的焊接失效率。
可选地，线圈容纳空间可以是具有开口的槽，其设置在轴线向上线圈壳体的一侧上。线圈壳体可进一步包括底部和一对侧壁，从而底部和侧壁提供线圈容纳空间。加强框可嵌在底部和侧壁的至少一个中。在此情形下，从槽的开口容纳将在另一绕组工艺中形成的线圈本体容纳和安装在线圈容纳空间中。并且，在此情形下，加强框可嵌在线圈壳体的底部或侧壁中。线圈壳体提供线圈容纳空间。
可选地，加强框可包括与底部或侧壁的外侧表面重合的外侧表面，且加强框可以嵌件成型在底部和侧壁的至少一个中。这样，加强框与线圈壳体结合，且简化了天线线圈的制造方法。
可选地，加强框可嵌在底部和侧壁中。在此情形下，加强框的截面为L形或C形，这由加强框的底部和侧壁提供。因此，提高了加强框的弯曲强度。从而，充分防止线圈壳体翘曲。
可选地，线圈壳体的线圈侧端子可以是用于将线圈壳体表面安装在基板上的端子连接垫，且线圈壳体的底部可安装在基板上。在此情形下，天线线圈作为用于执行自动安装工艺的表面安装部分提供。传统上，由于仅焊膏图案通过印刷方法等形成在天线线圈侧的端子连接垫和基板侧的基板侧连接垫之间，所以当焊膏图案在焊料回流步骤中熔化时发生焊接失败。这是因为熔化的焊膏图案不具有充分大的阻力来防止天线线圈侧的缎子连接垫从基板连接垫移位。然而，在上述天线线圈中，可防止线圈壳体翘曲，从而减少了焊接失败率。
可选地，线圈壳体可具有矩形形状的轮廓，且线圈壳体可具有矩形形状的轮廓。端子连接垫可设置在线圈壳体的矩形形状的短侧的其中之一上。在此情形下，短侧上的翘曲小于长侧上的翘曲，从而极大地防止了焊接失败。
可选地，线圈壳体可进一步包括销嵌入部分和连接销。销嵌入部分可从线圈壳体的外周边突出。连接销可沿线圈壳体的轴线向嵌在销嵌入部分中。连接销可包括从销嵌入部分暴露的顶部和底部。连接销的顶部可暴露于线圈壳体的轴线向上的销嵌入部分的顶面上。连接销的底部可暴露于线圈壳体的轴线向上的销嵌入部分的底面上。连接销的顶部可电连接至线圈本体的引线端子。端子连接垫可设置在销嵌入部分的底面上，从而连接销的底部电连接至端子连接垫。
可选地，加强框可由例如玻璃等另一材料、例如氧化铝等陶瓷、例如烧结软铁氧体等绝缘无机材料制成。并且，加强框可由包括玻璃或陶瓷填料的树脂复合材料制成。
可选地，加强框可由金属制成。加强框可包括用于分开加强框的电流路径的绝缘部分，该绝缘部分围绕线圈本体的轴线。加强框的绝缘部分可设置在加强框的周边方向上的加强框的中部处。金属具有高杨氏模量和优良的机械加工性，从而具有相应于空心式线圈壳体的形状的加强框容易通过冲压方法等形成。并且，可易于使用压制方法将框形状形成为L形或C形。
可选地，加强框可由铝或铝合金制成。可选地，加强框可由铁软磁材料制成。
当加强框由金属制成时，在框与线圈壳体一起提供环形形状的情形下，框提供围绕线圈本体的轴线的电流路径。这是因为金属是导体。因此，电流路径与线圈本体感应耦合，从而减少整个天线线圈的视在电感。具体而言，当穿过线圈本体的电波的磁场偏离或改变时，感应电流流过加强框。相应于感应电流的反向磁场抵销了与天线的发送或接收有关的磁场，从而减少了天线的视在电感。具体而言，当天线为LF型天线时，天线线圈并联连接至电容器。这里，电容器具有被调节以产生预定频率的共振的电容。根据线圈本体的感应调节电容。这样，根据LC并联共振电路的特征确定天线的Q值。然而，当金属加强框造成感应耦合时，减少了天线线圈的视在电感，从而共振频率从预定频率偏离。这样，极大地减少了Q值和天线增益。在此情形下，认为围绕线圈本体的电流路径被分开。因此，可沿线圈本体的环形形状设置加强框，从而加强框具有环形形状。加强框的绝缘部分可由加强框的缺口设置。加强框的缺口可设置在加强框的环形形状的部分中。在此情形下，缺口阻止电流路径，从而共振频率没有从与低能频率偏离。
可选地，线圈可具有矩形形状的轮廓。线圈壳体可具有矩形形状的轮廓。加强框可具有C形形状，从而加强框的C形形状由线圈壳体的矩形形状的短侧的其中之一和两个长侧提供。加强框的缺口可设置在线圈壳体的矩形形状的另一短侧的部分或整体上。
可选地，加强框可包括具有C形形状的主部和肋。加强框的主部可设置在线圈壳体的底部上。加强框可具有垂直于线圈壳体的环形形状的周边方向的L形截面。肋可设置在线圈壳体的外周边面或内周边面上，从而肋和加强框的主部提供L形截面。肋可设置在线圈壳体的矩形形状的至少两个长侧上。
可选地，肋可仅设置在线圈壳体的矩形形状的两个长侧上。
可选地，肋可设置在线圈壳体的矩形形状的两个长侧和一个短侧上，从而肋提供C形形状。
可选地，肋和加强框的主部可设置在线圈壳体的矩形形状的两个长侧、一个短侧、和另一短侧的部分上。
可选地，加强框可包括四个部分。加强框的每个部分都可包括主部和肋，其中主部和肋彼此结合。加强框的每个部分的主部可设置在线圈壳体的底部上。加强框的每个部分都可具有垂直于线圈的环形形状的周边方向的L形截面。加强框的每个部分的肋可设置在线圈壳体的外周边面或内周边面上，从而加强框的每个部分中的肋和主部提供L形截面。加强框可由四个缺口分成四个部分，从而加强框的四个部分分别设置在线圈壳体的矩形形状的两个长侧和两个短侧上。每个缺口都可设置在线圈壳体的矩形形状的拐角处。
并且，提供了一种用于制造具有天线线圈和发送/接收电路的通信模块的方法。天线线圈连接至发送/接收电路。所述方法包括以下步骤：将天线线圈的线圈侧端子与焊接件一起设置，所述焊接件用于连接在基板的基板侧端子和天线线圈的线圈侧端子之间；及将基板与天线线圈一起在焊料回流炉中加热，从而焊接件熔化并焊接在线圈侧端子和基板侧端子之间。
在上述通信模块中，由于加强框沿线圈壳体的周边方向与树脂线圈壳体结合，所以提高了线圈壳体的刚度。因此，尽管线圈壳体具有相应于线圈本体的空心式平面环形形状，但即使热应力在焊料回流步骤中热应力施加给线圈壳体，也可防止线圈壳体翘曲。因此，极大地减少了天线线圈的线圈侧端子的焊接失败率。
并且，一种卡式无线装置包括：通信模块，具有天线线圈、连接至天线线圈的发送/接收电路、和基板；及卡式壳体。线圈本体包括与基板的法线重合的轴线，且卡式壳体以使得基板的厚度方向与卡式壳体的厚度方向一致的方式容纳通信模块。
在上述无线装置中，由于加强框沿线圈壳体的周边方向与树脂线圈壳体结合，所以提高了线圈壳体的刚度。因此，尽管线圈壳体具有相应于线圈本体的空心式平面环形形状，但即使热应力在焊料回流步骤中热应力施加给线圈壳体，也可防止线圈壳体翘曲。因此，极大地减少了天线线圈的线圈侧端子的焊接失败率。并且，卡式无线装置适于用于机动车的无线进入钥匙。并且，卡式无线装置较薄。因此，优选将卡式无线装置放入钱包或类似物中。
当用户将具有天线线圈的无线装置与钱包等一起携带时，由于钱包中的硬币是具有大面积的导体，所以硬币可能干扰天线线圈。因此，天线线圈的灵敏度和C值可能减少。这里，Q值是频率的选择度。然而，甚至在硬币与卡式无线装置的主表面重叠时，天线线圈也具有充分大的面积，从而硬币完全不干扰天线线圈。并且，卡式无线装置具有高灵敏度。
尽管已经参看本发明的优选实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于优选实施例和构造。本发明意在覆盖各种修改和等同布置。另外，尽管各种组合和配置是优选的，但是包括更多、更少、或仅一个元件的其它组合和配置也在本发明的精神和范围内。

Claims (19)

1.一种天线线圈，包括：
空心式平面线圈本体(10)，具有在线圈本体(10)的轴线向上的厚度；
线圈壳体(20)，由树脂制成；以及
加强框(30-37)，其中
线圈本体(10)的厚度小于一圆的半径，该圆的面积等于用投影的线圈本体的轮廓围绕的区域的面积，通过在垂直于线圈本体(10)的轴线向的投影面上投影线圈本体(10)提供所述投影的线圈本体，
线圈壳体(20)具有相应于线圈本体(10)的环形形状，
线圈壳体(20)包括用于容纳线圈本体(10)的线圈容纳空间(24)，
线圈容纳空间(24)设置在线圈壳体(20)的环形形状的周边方向上，
线圈壳体(20)进一步包括线圈侧端子(21)，所述线圈侧端子(21)用于利用焊接件(135)将线圈本体(10)安装在基板(17)上，
加强框(30-37)与线圈壳体(20)沿线圈壳体(20)的环形形状的周边方向结合，以及
加强框(30-37)由杨氏模量高于线圈壳体(20)的树脂的材料制成。
2.根据权利要求1所述的天线线圈，其中
线圈容纳空间(24)是具有开口的槽(24)，所述开口设置在轴线向上的线圈壳体(20)的一侧上，
线圈壳体(20)进一步包括底部(20b)和一对侧壁(20w)，从而底部(20b)和侧壁(20w)提供线圈容纳空间(24)，以及
加强框(30-37)嵌在底部(20b)和侧壁(20w)的至少一个中。
3.根据权利要求2所述的天线线圈，其中
加强框(30-37)包括外侧表面，所述外侧表面与底部(20b)或侧壁(20w)的外侧表面重合，以及
加强框(30-37)嵌件模制在底部(20b)和侧壁(20w)中。
4.根据权利要求3所述的天线线圈，其中
加强框(34)嵌在底部(20b)和侧壁(20w)中。
5.根据权利要求2和3中任一项所述的天线线圈，其中
线圈壳体(20)的线圈侧端子(21)是用于将线圈壳体(20)表面安装在基板(17)上的端子连接垫(21)，以及
线圈壳体(20)的底部(20b)安装在基板(17)上。
6.根据权利要求5所述的天线线圈，其中
线圈本体(10)具有为矩形形状的轮廓，
线圈壳体(20)具有为矩形形状的轮廓，
端子连接垫(21)设置在线圈壳体(20)的矩形形状的短侧的其中之一上。
7.根据权利要求6所述的天线线圈，其中
线圈壳体(20)进一步包括销嵌入部分(23)和连接销(26)，
销嵌入部分(23)从线圈壳体(20)的外周边突出，
连接销(26)沿线圈壳体(20)的轴线向嵌在销嵌入部分(23)中，
连接销(26)包括从销嵌入部分(23)暴露的顶部和底部，
连接销(26)的顶部暴露在在线圈壳体(20)的轴线向上的销嵌入部分(23)的顶面上，
连接销(26)的底部暴露在在线圈壳体(20)的轴线向上的销嵌入部分(23)的顶面上，
连接销(26)的顶部电连接至线圈本体(10)的引线端子(11)，以及
端子连接垫(21)设置在销嵌入部分(23)的底面上，从而连接销(26)的底部电连接至端子连接垫(21)。
8.根据权利要求2或3所述的天线线圈，其中
加强框(30-36)由金属制成，
加强框(30-36)包括用于分开加强框(30-36)的电流路径绝缘部分(30k，36j)，所述电流路径围绕线圈本体(10)的轴线，以及
加强框(30-36)的绝缘部分(30k，36j)设置在加强框(30-36)的周边方向上的加强框(30-36)的中间部分处。
9.根据权利要求8所述的天线线圈，其中
加强框(30-36)由铝或铝合金制成。
10.根据权利要求8所述的天线线圈，其中
加强框(30-36)由铁软磁材料制成。
11.根据权利要求8所述的天线线圈，其中
加强框(32-35)沿线圈壳体(20)的环形形状设置，从而加强框(32-35)具有环形形状，
加强框(32-35)的绝缘部分(30k)由加强框(32-35)的缺口(30k)设置，以及
加强框(32-35)的缺口(30k)设置在加强框(32-35)的环形形状的部分中。
12.根据权利要求11所述的天线线圈，其中
线圈本体(10)具有为矩形形状的轮廓，
线圈壳体(20)具有为矩形形状的轮廓，
加强框(32-35)具有C形形状，从而加强框(32-35)的C形形状由线圈壳体(20)的矩形形状的短侧的其中之一和两个长侧提供，以及
加强框(32-35)的缺口(30k)设置在线圈壳体(20)的矩形形状的另一短侧的部分或全部上。
13.根据权利要求2或3所述的天线线圈，其中
加强框(31，32)包括具有C形形状的主部(31a，32a)和肋(31c，32b)，
加强框(31，32)的主部(31a，32a)设置在线圈壳体(20)的底部(20b)上，
加强框(31，32)具有垂直于线圈壳体(20)的环形形状的周边方向的L形截面，
肋(31c，32b)设置在线圈壳体(20)的外周边表面或内周边表面上，从而加强框(31，32)的肋(31c，32b)和主部(31a，32a)提供L形截面，以及
肋(31c，32b)设置在线圈壳体(20)的矩形形状的至少两个长侧上。
14.根据权利要求13所述的天线线圈，其中
肋(31c)仅设置在线圈壳体(20)的矩形形状的两个长侧上。
15.根据权利要求13所述的天线线圈，其中
肋(32b)设置在线圈壳体(20)的矩形形状的两个长侧和一个短侧上，从而肋(32b)提供C形形状。
16.根据权利要求13所述的天线线圈，其中
加强框(32)的肋(32b)和主部(32a)设置在线圈壳体(20)的矩形形状的两个长侧、一个短侧、和另一短侧的部分上。
17.根据权利要求2或3所述的天线线圈，其中
加强框(33)包括四个部分，
加强框(33)的每个部分都包括彼此结合的主部(33a)和肋(33b)，
加强框(33)的每个部分的主部(33a)设置在线圈壳体(20)的底部(20b)上，
加强框(33)的每个部分都具有垂直于线圈壳体(20)的环形形状的周边方向的L形截面，
加强框(33)的每个部分的肋(33b)都设置在线圈壳体(20)的外周边表面或内周边表面上，从而加强框(31，32)的每个部分中的肋(33b)和主部(33a)提供L形截面，
加强框(33)由四个缺口(30k)分成四个部分，从而加强框(33)的四个部分分别设置在线圈壳体(20)的矩形形状的两个长侧和两个短侧上，以及
每个缺口(30k)都设置在线圈壳体(20)的矩形形状的拐角处。
18.一种制造具有天线线圈(1)和发送/接收电路(14)的通信模块的方法，所述天线线圈(1)和发送/接收电路(14)安装在基板(17)上，其中所述天线线圈(1)连接至发送/接收电路(14)，所述方法包括以下步骤：
将天线线圈(1)的线圈侧端子(21)与焊接件(135)一起设置，所述焊接件(135)用于连接在基板(17)的基板侧端子(134)和天线线圈(1)的线圈侧端子(21)之间；以及
将基板(17)与天线线圈(1)一起在焊料回流炉中加热，从而焊接件(135)熔化并焊接在线圈侧端子(21)和基板侧端子(134)之间，其中
天线线圈(1)进一步包括：
空心式平面线圈本体(10)，具有在线圈本体(10)的轴线向上的厚度；
线圈壳体(20)，由树脂制成；以及
加强框(30-37)，
线圈本体(10)的厚度小于一圆的半径，该圆的面积等于用投影的线圈本体的轮廓围绕的区域的面积，通过在垂直于线圈本体(10)的轴线向的投影面上投影线圈本体(10)提供所述投影的线圈本体，
线圈壳体(20)具有相应于线圈本体(10)的环形形状，
线圈壳体(20)包括用于容纳线圈本体(10)的线圈容纳空间(24)，
线圈容纳空间(24)设置在线圈壳体(20)的环形形状的周边方向上，
线圈壳体(20)进一步包括线圈侧端子(21)，所述线圈侧端子(21)用于利用焊接件(135)将线圈本体(10)安装在基板(17)上，
加强框(30-37)与线圈壳体(20)沿线圈壳体(20)的环形形状的周边方向结合，以及
加强框(30-37)由杨氏模量高于线圈壳体(20)的树脂的材料制成。
19.一种卡式无线装置，包括：
通信模块(3M)，具有天线线圈(1)、连接至天线线圈(1)的发送/接收电路(14)和基板(17)；以及
卡式壳体(18)，其中
所述天线线圈(1)包括：
空心型平面线圈本体(10)，具有在所述线圈本体(10)的轴线向上的厚度；
线圈壳体(20)，由树脂制成；以及
加强框(30-37)，
所述线圈本体(10)的厚度小于一圆的半径，该圆的面积等于用投影的线圈本体的轮廓围绕的区域的面积，通过在垂直于所述线圈本体(10)的轴线向的投影面上投影线圈本体(10)提供所述投影的线圈本体，
所述线圈壳体(20)具有相应于所述线圈本体(10)的环形形状，
所述线圈壳体(20)包括用于容纳所述线圈本体(10)的线圈容纳空间，
所述线圈容纳空间(24)设置在所述线圈壳体(20)的环形形状的周边方向上，
所述线圈壳体(20)进一步包括线圈侧端子(21)，所述线圈侧端子(21)用于利用焊接件(135)将所述线圈本体(10)安装在基板(17)上，
所述加强框(30-37)与所述线圈壳体(20)沿所述线圈壳体(20)的环形形状的周边方向结合，
所述加强框(30-37)由杨氏模量高于所述线圈壳体(20)的树脂的材料制成。，
所述天线线圈(1)和所述发送/接收电路(14)安装在所述基板(17)上，
线圈本体(10)包括与基板(17)的法线重合的轴线，以及
卡式壳体(18)以使得基板(17)的厚度方向与卡式壳体(18)的厚度方向一致的方式容纳通信模块(3M)。
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