TWI815480B

TWI815480B - 超寬頻天線模組

Info

Publication number: TWI815480B
Application number: TW111119793A
Authority: TW
Inventors: 宋怡強; 張景棠; 莊惟任; 顏紅方
Original assignee: 泓博無線通訊技術有限公司
Priority date: 2022-05-25
Filing date: 2022-05-25
Publication date: 2023-09-11
Also published as: TW202347877A

Abstract

一種超寬頻天線模組，包括多層板以及雙面框體。多層板具有天線層與多個電路層，天線層位於多層板的正面，電路層位於天線層之下，天線層設有超寬頻天線，電路層包括接地面，多層板的背面設置無線晶片，且具有第一電路焊墊以連接無線晶片的引腳，第一電路焊墊位於背面的四周邊緣。雙面框體置於多層板之下，包括第一面、平面式中空框材與第二面，第一面具有第二電路焊墊，第二面具有第三電路焊墊。第一面連接多層板的背面以使第一電路焊墊連接第二電路焊墊。平面式中空框材圍繞無線晶片的四周，第三電路焊墊連接第二電路焊墊，平面式中空框材的厚度大於無線晶片的厚度。據此，在產品性能提升的需求上可減少開發成本。

Description

超寬頻天線模組

本發明有關於一種天線模組，且特別是一種超寬頻天線模組。

工業用無線裝置，例如是工業用無線控制裝置的成本很高昂，其原因不但在於裝置可靠度的要求很高，也在於工業用裝置的應用情境繁多，使得工業用無線裝置的設計廠商盡可能設計應用層面廣的機種型號，以減少開發機型項目，不但減少研發成本，也減少量產之後產線布置成本，藉以更加符合經濟效益。

因為工業用無線裝置對於其使用壽命長度的需求比一般消費性產品來得高，研製廠商為了提高可靠度而往往使用同一個無線模組的公版應用於多種機型，公版通常將電路部分與天線部分各自獨立，參照圖1與圖2，電路1與天線2是彼此獨立分開的。公版的設計是期望在當產品更新版本時能減少各電路參數之間的互相干擾因素。但當要改變通信規格時，因為無線晶片不同，所使用的天線也因而改變，使得最終結果仍然要將整個電路板進行完全重新設計，而造成工業用無線裝置的整機研發成本始終難以顯著減少。

為了解決前述的技術問題，本發明實施例提供一種超寬頻天線模組，可直接用於替換傳統無線模組，達到在性能提升的(或改進)的同時也能顯著減少開發成本的效果。

本發明實施例提供一種超寬頻天線模組，包括多層板以及雙面框體。多層板具有天線層與多個電路層，天線層位於多層板的正面，所述的多個電路層位於天線層之下，天線層設有超寬頻天線，所述的多個電路層包括接地面，多層板的背面設置無線晶片，無線晶片具有多個引腳，多層板的背面具有多個第一電路焊墊以對應連接所述的多個引腳，其中所述的多個第一電路焊墊位於背面的四周邊緣。雙面框體置於多層板之下，包括第一面、平面式中空框材與第二面，第一面具有多個第二電路焊墊，第二面具有多個第三電路焊墊，其中第一面連接多層板的背面以使所述的多個第一電路焊墊對應地連接所述的多個第二電路焊墊，且使平面式中空框材圍繞無線晶片的四周，其中所述的多個第三電路焊墊對應地連接所述的多個第二電路焊墊，其中平面式中空框材的厚度大於無線晶片的厚度。

綜上所述，本發明實施例提供一種超寬頻天線模組，不但以立體堆疊方式組成天線及無線通信電路，能夠整合天線及無線模組的主動電路，更能使舊型無線裝置不需要修改其裝置的主電路板的電路設計，雙面框體的電路焊墊能夠配合應用機種而替換圖案，本發明所提供的超寬頻天線模組能夠直接取代傳統的無線模組的無線晶片及其附屬電路，將其直接替換為本發明的超寬頻天線模組而可提供超寬頻工作頻帶的應用。因為僅使用到傳統無線模組的電路部分的佔用面積，而可直接免除天線淨空區的使用需要，使得傳統的舊型無線模組可輕易被升級為新種類的超寬頻無線模組。因此，本發明的單一模組能廣泛應用於多種不同型號的無線裝置機種，而能以減少設計變更的情況下完成無線機種的更新與升級。再者，即使應用於新產品設計也能減少天線模組的佔用面積，具有很高的產業應用價值。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅是用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

1:電路

2:天線

3:多層板

4:雙面框體

5:無線晶片

6:電路主板

31:天線層

32:電路層

301:正面

311:超寬頻天線

302:背面

33:第一電路焊墊

41:第一面

42:平面式中空框材

43:第二面

411:第二電路焊墊

431:第三電路焊墊

61:第四電路焊墊

601:電路淨空區塊

311a:第一輻射體

311b:第二輻射體

331c:接地部

312:藍牙天線

圖1是傳統的工業用無線裝置的無線模組的示意圖。

圖2是傳統的工業用無線裝置的無線模組的示意圖。

圖3A是本發明實施例提供的多層板的正面及天線結構的示意圖。

圖3B是本發明實施例提供的多層板的側視圖。

圖3C是本發明實施例提供的多層板的背面的示意圖。

圖4A是本發明實施例提供的雙面框體的第一面的示意圖。

圖4B是本發明實施例提供的雙面框體的側面的示意圖。

圖4C是本發明實施例提供的雙面框體的第二面的示意圖。

圖5A是本發明實施例提供的超寬頻天線模組以第一視角的組裝示意圖。

圖5B是本發明實施例提供的超寬頻天線模組以第二視角的組裝示意圖。

請參照圖3A至圖5B，本發明實施例提供的超寬頻天線模組包括多層板3以及雙面框體4。多層板3的結構請參照圖3A、圖3B及圖3C，多層板3具有天線層31與多個電路層32，天線層31位於多層板3的正面301，所述的多個電路層32位於天線層31之下，天線層31設有超寬頻天線311，所述的多個電路層32包括接地面，電路配置的接地面與天線的接地是共用的，且不限定所述接地面在多個電路層32中的哪一層或那些層，可以在每一個電路層32都設有所述接地面。多層板3的背面302設置無線晶片5，在圖3C中以虛線表示無線晶片5的裝設位置。無線晶片5具有多個引腳(pin)(在圖中未繪示)，多層板3的背面302具有多個第一電路焊墊(circuit pads)33以對應連接所述的多個引腳，其中所述的多個第一電路焊墊33位於背面302的四周邊緣(around the edges)，如圖3C所示。雙面框體4請參照圖4A、圖4B及圖4C，雙面框體4置於多層板3之下，包括第一面41、平面式中空框材42與第二面43，第一面41具有多個第二電路焊墊411，第二面43具有多個第三電路焊墊431，其中第一面41連接多層板3的背面302以使所述的多個第一電路焊墊33對應地連接所述的多個第二電路焊墊411，且使平面式中空框材42圍繞無線晶片5的四周，參照圖5A與圖5B的組裝結構示意圖。所述的多個第三電路焊墊431對應地連接所述的多個第二電路焊墊411，連接方式可以是利用貫孔完成，圖中未繪示貫孔。或者，在平面式中空框材42的側面周圍設置導體結構的走線以做第三電路焊墊431與第二電路焊墊411的連接中介(或稱為媒介)，以使多個第三電路焊墊431與多個第二電路焊墊411完成對應連接。再者，平面式中空框材42的厚度大於無線晶片5的厚度，使平面式中空框材42與多層板3連接之後，無線晶片5不會凸出於平面式中空框材42之外，而平面式中空框材42能與電路主板6連接，完成立體化結構的堆疊。

所述的複數個第三電路焊墊431用於連接電路主板6的多個第四電路焊墊61。當電路主板6上的第四電路焊墊61相同於超寬頻天線模組的焊墊形狀，則所述的複數個第一電路焊墊33、複數個第二電路焊墊411、第三電路焊墊431與複數個第四電路焊墊61的圖案皆相同。若電路主板6上的第四焊墊61並不相同於超寬頻天線模組的焊墊形狀，則第三電路焊墊431的形狀可以配合第四電路焊墊61的形狀，如此只要變更第三電路焊墊431的設計，即可將本發明實施例的超寬頻天線模組應用於多種不同設計的電路主板6，可大幅提升此超寬頻天線模組的應用廣泛程度。

在本實施例中，此超寬頻天線模組是一個長方體模組，僅佔用原先設計在電路主板6上的無線晶片5的電路空間，也就是說，此超寬頻天線模組所佔用空間是替換掉電路主板6上用於給無線晶片5的電路淨空區塊601。換句話說，本發明實施例是將原先在電路主板6上的無線晶片5移置到多層板3的背面302，而這個原先的電路淨空區塊601改為由具有天線的超寬頻天線模組所佔用，也使得原先設計在電路主板6上的天線淨空區不再被需要(例如圖1與圖2的天線2所使用的空間已不再需要)，可以直接將原始的(傳統的)天線淨空區移除。具體地說，無線晶片5及附屬的多個表面黏著電路元件以表面黏著技術固接於多層板3的背面302，其中電路主板6的複數個第四焊墊61定義一個電路淨空區塊601，此電路主板6的電路淨空區塊601四周皆為電路接地，其中所述的複數個電路層32、無線晶片5與超寬頻天線311共用此電路淨空區塊601。

再者，超寬頻天線311例如是平面倒F形天線(PIFA)。超寬頻天線311具有第一輻射體311a、第二輻射體311b與接地部311c。超寬頻天線311的第一輻射體311a所工作的第一中心頻率是6489.6MHz，頻寬是500MHz。此超寬頻天線311的第二輻射體311b所工作的第二中心頻率是7987.2MHz，頻寬是500MHz。再者，此多層板3的天線層301更設有藍牙(Bluetooth)天線312，此超寬頻天線模組尤其可應用於工業用無線裝置，而可使此超寬頻天線模組具有超寬頻通信的功能，也一併具有藍牙通信的功能。也就是說，此超寬頻天線模組可以同時載有兩種或兩種以上規格的無線通信系統。

綜上所述，本發明實施例所提供的超寬頻天線模組，以立體堆疊方式組成天線及無線通信電路，能夠整合天線及無線模組的主動電路。能使舊型無線裝置(尤其是工業用的)不需要修改其裝置的主電路板的電路設計，雙面框體的電路焊墊能夠配合應用機種而替換圖案，本發明所提供的超寬頻天線模組能夠直接取代傳統的無線模組的無線晶片及其附屬電路，將其直接替換為本發明的超寬頻天線模組而可提供至少兩個超寬頻工作頻帶的應用及新增一個藍牙天線應用。因為僅使用到傳統無線模組的電路部分的佔用面積，而可直接免除天線淨空區的使用需要，使得(尤其是工業用的)無線模組可輕易升級為新種類的超寬頻無線模組，且能一併附帶有新增的藍牙無線功能。因此，本發明的單一模組能廣泛應用於多種不同型號的無線裝置機種，而能以減少設計變更的情況下完成無線機種(尤其是工業用的)的更新與升級。再者，即使應用於新產品設計也能減少天線模組的佔用面積，具有很高的產業應用價值。

以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。

3:多層板

4:雙面框體

6:電路主板

61:第四電路焊墊

601:電路淨空區塊

Claims

一種超寬頻天線模組，包括：

一多層板，具有一天線層與多個電路層，該天線層位於該多層板的一正面，該些電路層位於該天線層之下，該天線層設有一超寬頻天線，該些電路層包括一接地面，該多層板的一背面設置一無線晶片，該無線晶片具有多個引腳，該多層板的該背面具有多個第一電路焊墊以對應連接該些引腳，其中該些第一電路焊墊位於該背面的四周邊緣；以及

一雙面框體，設置於該多層板之下，包括一第一面、一平面式中空框材與一第二面，該第一面具有多個第二電路焊墊，該第二面具有多個第三電路焊墊，其中該第一面連接該多層板的該背面以使該些第一電路焊墊對應地連接該些第二電路焊墊，且使該平面式中空框材圍繞該無線晶片的四周，其中該些第三電路焊墊對應地連接該些第二電路焊墊，其中該平面式中空框材的厚度大於該無線晶片的厚度。
根據請求項第1項所述之超寬頻天線模組，其中該些第三電路焊墊用於連接一電路主板的多個第四電路焊墊。
根據請求項第2項所述之超寬頻天線模組，其中該些第一電路焊墊、該些第二電路焊墊、該些第三電路焊墊與該些第四電路焊墊的圖案皆相同。
根據請求項第2項所述之超寬頻天線模組，其中該超寬頻天線模組是一個長方體模組，該無線晶片及附屬的多個表面黏著電路元件以表面黏著技術固接於該多層板的該背面，其中該電路主板的該些第四焊墊定義一電路淨空區塊，該電路主板的該電路淨空區塊四周皆為電路接地，其中該些電路層、該無線晶片與該超寬頻天線共用該電路淨空區塊。
根據請求項第1項所述之超寬頻天線模組，其中該超寬頻天線是平面倒F形天線(PIFA)。
根據請求項第1項所述之超寬頻天線模組，其中該超寬頻天線具有第一輻射體、一第二輻射體與一接地部。
根據請求項第6項所述之超寬頻天線模組，其中該超寬頻天線的該第一輻射體所工作的一第一中心頻率是6489.6MHz，頻寬是500MHz。
根據請求項第6項所述之超寬頻天線模組，其中該超寬頻天線的該第二輻射體所工作的一第二中心頻率是7987.2MHz，頻寬是500MHz。
根據請求項第1項所述之超寬頻天線模組，其中該多層板的該天線層更設有一藍牙天線。
根據請求項第1項所述之超寬頻天線模組，其中該超寬頻天線模組應用於工業用無線裝置。