TW202401898A - 天線裝置 - Google Patents

Abstract

本發明公開一種天線裝置，包括一第一基板、多個天線元件、一第二基板、多個電路單元、多個線路圖層以及多個導電結構。第一基板定義相對之一第一面與一第二面。該些天線元件設於第一基板之第一面。第二基板連接第一基板之第二面。該些電路單元設於第二基板。該些線路圖層佈設於第一基板與第二基板。該些導電結構連接至少部分之該些線路圖層；其中，其中一線路圖層包括對應該些天線元件之多個感應單元，至少部分之該些電路單元對應該些感應單元，且該些感應單元與該些天線元件彼此以電磁感應傳遞一載波訊號。

Description

天線裝置

本發明關於一種天線裝置，特別關於一種不同於現有之新型態的天線裝置。

隨著通訊科技的精進，通訊技術在科技產品的應用上亦日益增加，使得相關的通訊產品日趨多樣化。尤其，近年來消費者對通訊產品的功能要求越來越高，所以許多具有不同設計和功能的通訊產品不斷的被提出，具有無線通訊的電子產品更是近來熱門的趨勢，再加上積體電路的技術日益成熟，使得產品的體積也逐漸傾向輕薄短小。

在通訊產品中，具有無線通訊的電子設備所使用的天線必須具有體積小、性能佳和成本低等特點，方能得到市場的廣泛接受與肯定。在眾多天線中，貼片天線(Patch Antenna)具有以下優點：1、具平面結構，容易與元件和電路做模組整合。2、體積小、低高度、重量輕而且容易製作，適合用於印刷電路大量生產。 3、容易設計出線性極化、圓極化以及雙頻、寬頻等特性，因此在無線產品的應用上也越來越普遍。

本發明的目的為提供一種新型態的天線裝置，可以電磁感應傳遞載波訊號。

為達上述目的，依據本發明之一種天線裝置，包括一第一基板、多個天線元件、一第二基板、多個電路單元、多個線路圖層以及多個導電結構。第一基板定義相對之一第一面與一第二面。該些天線元件設於第一基板之第一面。第二基板連接第一基板之第二面。該些電路單元設於第二基板。該些線路圖層佈設於第一基板與第二基板。該些導電結構連接至少部分之該些線路圖層；其中，其中一線路圖層包括對應該些天線元件之多個感應單元，至少部分之該些電路單元對應該些感應單元，且該些感應單元與該些天線元件彼此以電磁感應傳遞一載波訊號。

在一實施例中，該些電路單元設於第二基板相對第一基板之一側。

在一實施例中，第一基板為多基板結構。

在一實施例中，第一基板包括玻璃、四氟乙烯、陶瓷或聚氧二甲苯材料、或包括上述任意組合的材料。

在一實施例中，第二基板為單基板結構。

在一實施例中，第二基板為聚醯亞胺基板或聚氧二甲苯基板。

在一實施例中，設於第二基板之至少部分之該些電路單元包括主動電路或主動元件。

在一實施例中，設於該第二基板之該些電路單元包括多個薄膜電晶體，該些薄膜電晶體電連接至佈設於第二基板之其中一線路圖層。

在一實施例中，部分之該些線路圖層佈設於該第二基板；且多個絕緣層佈設於該些線路圖層之間。

在一實施例中，載波訊號定義一載波頻率，該載波頻率不小於10GHz。

在一實施例中，各導電結構包括一孔、與設於孔內之一導電件。

在一實施例中，第一基板與第二基板之間，設有彼此黏合之一膠層。

承上所述，在本發明的天線裝置中，透過該些天線元件設於第一基板之第一面；第二基板連接第一基板之第二面；該些電路單元設於第二基板相對第一基板之一側；該些線路圖層佈設於第一基板與第二基板；以及該些導電結構連接至少部分之該些線路圖層；其中，其中一個線路圖層的多個感應單元與多個天線元件，彼此以電磁感應傳遞一載波訊號的結構設計，相較於現有的天線裝置來說，本發明是一種可以電磁感應傳遞載波訊號之新型態的天線裝置。

以下將參照相關圖式，說明依本發明實施例之天線裝置，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。以下實施例繪示的圖式只是示意元件或單元之間的相對關係，不代表元件或單元的真實尺寸或比例。

本發明之天線裝置可為主動矩陣式(Active Matrix, AM)或被動矩陣式(Passive Matrix, PM)天線裝置，並不限制。以下實施例的天線裝置是以相位陣列天線(Phased Array Antenna) 裝置為例。

圖1為本發明一實施例之天線裝置的示意圖，圖2為本發明之一實施例之天線裝置中，一個電路單元與多個天線元件對應的示意圖。

請參照圖1所示，本實施例之天線裝置1包括一第一基板11、設於第一基板11一面之多個天線元件12、連接第一基板11之另一面的一第二基板13、設於第二基板13之多個電路單元14、佈設於第一基板11與第二基板13之多個線路圖層15a、15b、15c、15d、15e、15f、以及連接至少部分之該些線路圖層15a、15b、15c、15d之多個導電結構16a、16b。在此，圖1僅以繪示一個電路單元14及一個天線元件12為例。

第一基板11定義有相對之一第一面S1與一第二面S2。在此，第一面S1為第一基板11的下表面，而第二面S2為第一基板11的上表面。第一基板11可為單基板結構或多基板結構、或多個異質基板的結合；第一基板11可為硬性板（剛性基板）、柔性板（軟性基板）或軟硬結合板，例如包括玻璃、四氟乙烯(PTFE)、陶瓷或聚氧二甲苯(polyphenylene oxide, PPO)材料、或包括上述任意組合的材料。本實施例之第一基板11包括玻璃材料的單基板結構、或以四氟乙烯(PTFE)及陶瓷材料混合而構成的單基板結構為例。

多個天線元件12設置於第一基板11之第一面S1。在此，該些天線元件12可以為由金屬圖層包括的多個天線單元所定義，並以例如一維或二維陣列排列方式設置於第一基板11之第一面S1。

第二基板13疊設且連接第一基板11之第二面S2。其中，第二基板13定義有相對之一第三面S3與一第四面S4。本實施例的第二基板13的第三面S3例如但不限於以膠合方式連接於第一基板11的第二面S2，且第二基板13平行第一基板11。具體來說，本實施例之第一基板11與第二基板13之間設有彼此黏合之一膠層G。膠層G可為連續性鋪設（例如沿平面連續性鋪設）或非連續性（例如沿平面斷續鋪設、或於不干涉其他元件行使功能的區域鋪設）。膠層G為絕緣膠，其材料不限，例如但不限於光學膠(OCA)、光學樹脂(OCR)或聚醯亞胺(PI)材料等。第二基板13可為單基板結構、多基板結構、或多個異質基板的結合；第二基板13可為硬性板（剛性基板）、柔性板（軟性基板）或軟硬結合板，例如可為玻璃基板、聚四氟乙烯(PTFE)基板、陶瓷基板、聚醯亞胺(PI)基板、聚氧二甲苯(PPO)基板、或是包括前述材料的複合材質所結合的基板。本實施例的第二基板13是單基板結構，並以聚醯亞胺(PI)基板為例。

該些線路圖層佈設於第一基板11與第二基板13。各線路圖層可包括傳輸電訊號的導電層。圖1繪示的線路圖層的數量為多個，包含線路圖層15a、15b、15c、15d、15e、15f等六個，線路圖層15a、15b設置於第一基板11與第二基板13之間，且位於第一基板11的第二面S2上，而線路圖層15c、15d、15e、15f則設置於第二基板13的第四面S4上。本實施例之線路圖層15b、15d為接地層而可電連接至接地端，而線路圖層15a、15c、15e、15f可為一傳輸電訊號的電性層。線路圖層15a、15b、15c、15d、15e、15f的材料可包括金、銅或鋁、或其任意組合、或任意組合之合金，或其他可以導電的金屬材料，並不限制。其中，線路圖層15a可以為由金屬圖層所包括的多個感應單元以分別對應該些天線單元12的排列方式設置。

在一些實施例中，線路圖層15b、15c、15d、15e、15f之功能可包括作為傳輸且分配天線訊號的功率分配網路(Power distribution network, PDN)、接地、相移器器、訊號傳輸線、電力傳輸線等，本發明不限制。反之，功率分配網路、接地、相移器器、訊號傳輸線、電力傳輸線等功能也可部分或至少部分地存在於同一線路圖層中。

該些導電結構16a、16b分別連接該些線路圖層15a、15b、15c、15d。圖1繪示的導電結構的數量為兩個，即導電結構16a、16b。在此，導電結構16a連接線路圖層（感應單元)15a與線路圖層15c，導電結構16b連接線路圖層15b、15d，其中，導電結構16a與所對應的天線單元12不以沿第一基板11垂直方向重疊為必要。本實施例的各導電結構16a、16b分別包括一孔161與設於孔161內之一導電件162。其中，孔161可以例如但不限於雷射手法貫穿第二基板13，而導電件162可具有例如錫、金、銅、或銀材料，或包含上述任一材料之合金或共晶，以噴、塗、印、鍍等製程及相應的熱固手段而形成，在此並不限制。在本實施例中，各導電結構16a、16b之孔161分別貫穿第二基板13及位於第一基板11、第二基板13之間的膠層G，且各導電件162例如但不限於以充填（較佳地為填滿）、置入、填塞等方法設於各孔161，從而達到上述結構。可理解的是，導電結構通過在基板、子基板、膠層、或其他功能或非功能層設有孔，並於孔內設有導電件，從而達到將作為目標的兩線路圖層之間的電連接。此外，導電結構與電路單元的對應關係可以是一對一或多對一。

該些電路單元14設於第二基板13上，可進一步位於相對第一基板11之一側。在該些電路單元14中，至少部分之該些電路單元14對應線路圖層15a之該些感應單元，其對應關係可以是一對一或一對多；其中，各電路單元14可以分佈於單一線路圖層、也可以是分布在或多個線路圖層中的電路總成。在此，在至少部分之該些電路單元14中，各電路單元14可包括至少一電子元件141，電子元件141設置於第二基板13之第四面S4上為例。在一些實施例中，電子元件141可包括至少一訊號端E1或至少一訊號端E2（可為一個或多個訊號端E1、E2，或包括連接至其他線路圖層之第三訊號端）。圖1繪示的電子元件141是以具有一個訊號端E1及一個訊號端E2為例。訊號端E1、E2可分別為電子元件141的接腳或引腳（電極）。在一些實施例中，電子元件141可以是覆晶式元件，但不限制於此，並以表面貼裝技術(SMT)使訊號端E1電連接的線路圖層15e，同時使訊號端E2電連接線路圖層15f；值得注意的是，線路圖層15e、 線路圖層15c之間可訊號相通或不相通，線路圖層15f與線路圖層15d之間可訊號相通或不相通；其中，前述訊號相通手段不以本發明之導電結構為限。在此，訊號端E1與線路圖層15e之間、訊號端E2與線路圖層15f之間可直接接合或通過其他金屬材達到電連接，金屬材可包括例如錫、金、銅、或銀材料，或包含上述任一材料之合金或共晶，或其他可以導電的金屬材料，並不限制；直接接合可利用高溫熱融，例如雷射熔融而與線路圖層15c、15d分別呈共晶連接。在一些實施例中，電子元件141可為被動元件或主動元件。在一些實施例中，電子元件141可為一射頻積體電路（RFIC），例如為基於矽的射頻積體電路(Silicon RFIC)、或是非矽的射頻積體電路（non- Silicon RFIC，例如砷化鎵單晶微波積體電路，即GaAs MMIC），以驅動對應的天線元件12發射無線射頻訊號。在一些實施例中，電子元件141可為被動元件，例如但不限於電容、電阻等狹義被動元件、或不具驅動功能等廣義被動元件。

若電子元件141以主動矩陣式天線裝置為例，至少部分之該些電路單元14中，各電路單元14更可包括至少一主動電路與被動元件之電子元件141對應設置，主動電路例如可包括薄膜電晶體(TFT)，以驅動對應的電子元件141。在一些實施例中，該些電路單元14可進一步包括相移器、耦合器等。值得注意的是，該些電路單元14所具備之功能，如以不同之線路圖層達成之情況下，部分之該線路圖層可佈設於第二基板13相對第一基板11之一側，且該些線路圖層之間以多個設於其間的絕緣層相隔、且以導電結構電連接。值得注意的是，佈設於第一基板11的一個或多個線路圖層、與佈設於第二基板13的一個或多個線路圖層，以導電結構彼此電連接。同一基板中的多個線路圖層之電連接手段則不以本發明之導電結構為限。此外，在一些實施例中，第二基板13為主動基板，而第一基板11可定義但不限制為由第二基板13所驅動之被動基板；第二基板13可通過上述主動電路或主動元件而達成主動功能。

在本實施例中，其中一線路圖層的該些感應單元與該些天線元件彼此以電磁感應傳遞一載波（射頻）訊號；通常而言，該些感應單元與該些天線元件以一對一的關係對應。具體來說，當其中一電路單元14要驅動對應的天線元件12發射無線載波訊號時，電路單元14可將電訊號透過線路圖層15e、與相對應的導電結構16a傳送至線路圖層（感應單元）15a，而線路圖層（感應單元）15a則以電磁感應使對應的天線元件12感應得到該載波訊號且發射出；反之，當天線元件12接收到電訊號時，線路圖層（感應單元）15a也以電磁感應感應而得到該電訊號，並傳送至所對應之電路單元14。在一些實施例中，該載波訊號可定義一載波頻率，該載波頻率不小於10GHz。在一些實施例中，該載波頻率不大於30GHz（亦即10GHz≦載波頻率≦30GHz）。在一些實施例中，該載波頻率例如但不限於為12GHz或28.8GHz。

可理解的是，圖1的實施例是以一個電路單元14通過線路圖層（感應單元）15a對應驅動一個天線元件12為例，然並不以此為限，在不同的實施例中，例如圖2所示，也可一個電路單元14通過一個或多個線路圖層（感應單元）15a對應驅動多個，例如四個，天線元件12。

另外，圖3至圖5分別為本發明不同實施例之天線裝置的示意圖。

如圖3所示，本實施例之天線裝置1a與上述實施例之天線裝置大致相同。與前述實施例之天線裝置主要的不同在於，本實施例之天線裝置1a的第一 基板11a為兩個子基板111、112構成的多基板結構，其中一子基板112位於另一子基板111與第二基板13之間。本實施例之子基板111可例如為玻璃基板，而另一子基板112可為PI基板或PPO基板，或其材料組合所構成的基板；子基板111與子基板112之間，設有彼此黏合之一膠層G1，從而構成第一基板11a；具有感應單元的線路圖層15a設置於第一 基板11a內部，例如子基板112遠離線路圖層15g的（下）表面，並位於子基板111與子基板112之間。

此外，在第一 基板11a中，線路圖層15g與線路圖層（感應單元）15a的電連接可由另一導電結構16c所達成。其中，該些導電結構不以沿基板11垂直方向重疊為必要。因此，當電路單元14要驅動對應的天線元件12發射無線載波訊號時，電路單元14同樣可透過線路圖層（感應單元）15a則以電磁感應的方式收發使對應的天線元件12的載波訊號。在一些實施例中， 線路圖層（感應單元）15a可設於子基板111上、與膠層G1同一側。在一些實施例中， 在膠層G、G1之間，可以包括一個以上的子基板112。

另外，如圖4所示，本實施例之天線裝置1b與上述實施例之天線裝置大致相同。與前述實施例之天線裝置主要的不同在於，本實施例之天線裝置1b的第一基板11b為三個子基板111、112、113依序疊置而構成的多基板結構，其可例如但不限於為PI基板或PPO基板，或其材料組合所構成的基板。本實施例中，該些子基板111、112、113之間為直接貼合。在一些實施例中，子基板111、112、113可皆為PPO基板。另外，線路圖層15g、（感應單元）15a的電連接可由導電結構16c所達成。因此，當電路單元14要驅動對應的天線元件12發射無線載波訊號時，電子元件141可將電訊號經由線路圖層15c、導電結構16a、線路圖層15g、導電結構16c而傳送至線路圖層15a，而線路圖層（感應單元）15a則以電磁感應使對應的天線元件12收發該載波訊號。

此外，如圖5所示，本實施例之天線裝置1c與上述實施例之天線裝置大致相同。與前述實施例之天線裝置主要的不同在於，本實施例之天線裝置1c的其中一子基板111為玻璃基板。另外，子基板111、112之間，設有彼此黏合之一膠層G2。此外，在本實施例中，另一導電結構16d設置且貫穿子基板113及子基板112，且另一線路圖層15h則設置於子基板112、111之間，例如子基板112的下表面。因此，線路圖層15d可經由導電結構16b、線路圖層15b、導電結構16d與線路圖層15h電性連接。

綜上所述，在本發明的天線裝置中，透過該些天線元件設於第一基板之第一面；第二基板連接第一基板之第二面，第一基板與第二基板之間可進一步設有接合膠材；在第一基板與第二基板中，至少第一基板可進一步為多基板結構，且在該多基板結構中，多個子基板之間可選擇性地通過直接或間接接合；該些電路單元設於第二基板相對第一基板之一側；該些線路圖層佈設於第一基板與第二基板；以及，該些導電結構連接至少部分之該些線路圖層；第一基板與第二基板都可進一步包括多層線路圖層，位於同一基板的部分線路圖層可通過上述子基板彼此電性隔絕、或通過一個或多個絕緣層彼此電性隔絕，而至少兩線路圖層之間由其中一導電結構電連接，且至少兩線路圖層不以沿疊置方向相鄰為限；其中一個線路圖層的多個感應單元與多個天線元件彼此以電磁感應傳遞一載波訊號，該些電路單元與該些感應單元以一對一或一對多的關係彼此對應的結構設計，而具有感應單元之線路圖層與所對應的天線元件之間不以沿疊置方向相鄰為限，從而構成本發明之一種新型態的天線裝置。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1,1a,1b,1c:天線裝置 11,11a,11b:第一基板 111～113:子基板 12:天線元件 13:第二基板 14:電路單元 141:電子元件 15a,15b,15c,15d,15e,15f,15g,15h:線路圖層 16a,16b,16c,16d:導電結構 161:孔 162:導電件 E1,E2:訊號端 G,G1,G2:膠層 S1:第一面 S2:第二面 S3:第三面 S4:第四面

圖1為本發明一實施例之天線裝置的示意圖。 圖2為本發明之一實施例之天線裝置中，一個電路單元與多個天線元件對應的示意圖。 圖3至圖5分別為本發明不同實施例之天線裝置的示意圖

1:天線裝置

11:第一基板

12:天線元件

13:第二基板

14:電路單元

141:電子元件

15a,15b,15c,15d,15e,15f:線路圖層

16a,16b:導電結構

161:孔

162:導電件

E1,E2:訊號端

G:膠層

S1:第一面

S2:第二面

S3:第三面

S4:第四面

Claims (10)

1. 一種天線裝置，包括： 一第一基板，定義相對之一第一面與一第二面； 多個天線元件，設於該第一基板之該第一面； 一第二基板，連接該第一基板之該第二面； 多個電路單元，設於該第二基板； 多個線路圖層，佈設於該第一基板與該第二基板；以及 多個導電結構，連接至少部分之該些線路圖層； 其中，其中一該線路圖層包括對應該些天線元件之多個感應單元，至少部分之該些電路單元對應該些感應單元，且該些感應單元與該些天線元件彼此以電磁感應傳遞一載波訊號。
2. 如請求項1所述的天線裝置，其中該第一基板為多基板結構。
3. 如請求項1所述的天線裝置，其中該第一基板包括玻璃、四氟乙烯、陶瓷或聚氧二甲苯材料、或包括上述任意組合的材料。
4. 如請求項1所述的天線裝置，其中該第二基板為單基板結構。
5. 如請求項1所述的天線裝置，其中該第二基板為聚醯亞胺基板或聚氧二甲苯基板。
6. 如請求項1所述的天線裝置，其中，設於該第二基板之該些電路單元包括多個薄膜電晶體，該些薄膜電晶體電連接至佈設於該第二基板之其中一該線路圖層。
7. 如請求項1所述的天線裝置，其中部分之該些線路圖層佈設於該第二基板；且多個絕緣層佈設於該些線路圖層之間。
8. 如請求項1所述的天線裝置，其中該載波訊號定義一載波頻率，該載波頻率不小於10GHz。
9. 如請求項1所述的天線裝置，其中，各該導電結構包括一孔、與設於該孔內之一導電件。
10. 如請求項1所述的天線裝置，其中該第一基板與該第二基板之間，設有彼此黏合之一膠層。