TWI680609B - 天線結構 - Google Patents

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Ming Fan Tsai
邱志賢
Chih Hsien Chiu
蔡宗賢
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楊超雅
Chao Ya Yang
陳嘉揚
Chia Yang Chen
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Siliconware Precision Industries Co., Ltd.
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Abstract

一種天線結構，其平面投影形狀係包括複數個元素圖案，且各該元素圖案係包含兩基礎圖形，其中，該些元素圖案之任三相鄰者的相對兩條形心連線係未位於同一直線路徑上，以形成非直線狀的天線結構，故相較於由直線所構成之天線結構之外形，於相同之天線路徑下，本發明之天線結構不僅可縮小天線佈設面積75%，並提高天線效能50%以上。

Description

天線結構
本發明係有關一種天線結構，尤指一種用於封裝件之天線結構。
隨著電子產業的蓬勃發展，電子產品也逐漸邁向多功能、高性能的趨勢。目前無線通訊技術已廣泛應用於各式各樣的消費性電子產品以利接收或發送各種無線訊號。為了滿足消費性電子產品的外觀設計需求，無線通訊模組之製造與設計係朝輕、薄、短、小之需求作開發，其中，平面天線(Patch Antenna)因具有體積小、重量輕與製造容易等特性而廣泛利用於如手機(cell phone)等電子產品之無線通訊模組中。
第1A至1B圖係習知各式無線通訊模組1之平面示意圖。如第1A至1B圖所示，該無線通訊模組1係包括：一基板10、設於該基板10上之一天線結構11a,11b以及至少一電子元件12。
惟，習知無線通訊模組1中，該些天線結構11a,11b都是直線或規則的單一圖形構成，致使該些天線結構11a,11b因其圖形限制而難以提升天線功率。
另外，天線的材質改變亦對功率有顯著的影響，但前述無線通訊模組1的系統化封裝通常都使用PCB印刷方式形成該些天線結構11a,11b，而這種印刷天線在材質上的變化不大，致使局限了目前系統化封裝天線效能。
因此，如何克服上述習知技術之種種問題以增益天線信號以及提高天線效能，實已成目前亟欲突破的課題。
鑑於上述習知技術之種種缺失，本發明係揭露一種天線結構，其平面投影形狀係包括有複數個元素圖案，其中，各該元素圖案係包含兩基礎圖形，且該些元素圖案之任三相鄰者的相對兩條形心連線並未位於同一直線路徑上。
前述之天線結構係為基板的平面印刷天線。
前述之天線結構係為基板線路與導電盲孔所構成的立體結構。
前述之天線結構係為導電立體結構，例如，其材質係為電鍍、無電鍍或沖壓銅材。
前述之天線結構係設於空間結構上，且該空間結構係定義有三維座標。
前述之天線結構中，該平面投影係定義有二維空間座標。
前述之天線結構中，該兩基礎圖形係為類S字形與類2字形。
前述之天線結構中，該兩基礎圖形係為類5字形與類Z字形。
前述之天線結構中，該兩基礎圖形係為類U形與類倒U形。
前述之天線結構中，該兩條形心連線之佈設係形成一夾角。
前述之天線結構中，該些元素圖案之至少兩相鄰者係物理接觸。
前述之天線結構中，該些元素圖案之至少兩相鄰者係未物理接觸。
由上可知，本發明之天線結構中，係藉由其平面投影的外形以兩基礎圖形構成元素圖案，且令該些元素圖案之任三相鄰者的相對兩條形心連線並未位於同一直線路徑上，以形成非直線狀的天線結構，故相較於習知由直線所構成之天線結構之外形，於相同之天線路徑下，本發明之天線結構不僅可縮小天線佈設面積75%，並提高天線效能50%以上。
1‧‧‧無線通訊模組
10,40‧‧‧基板
11a,11b,2,2’‧‧‧天線結構
12‧‧‧電子元件
2a,2b,2c‧‧‧元素圖案
20,21‧‧‧基礎圖形
200‧‧‧本體部
220‧‧‧回饋部
30‧‧‧介電體
30a‧‧‧第一介電層
30b‧‧‧第二介電層
31‧‧‧第一線路層
31’‧‧‧第一金屬層
31”,33”‧‧‧導電材
310,330‧‧‧導電盲孔
32‧‧‧第二線路層
33‧‧‧第三線路層
33’‧‧‧第三金屬層
34‧‧‧絕緣保護層
35‧‧‧表面處理層
4‧‧‧電子封裝件
42‧‧‧封裝層
9‧‧‧承載件
a‧‧‧夾角
L1,L2‧‧‧形心連線
第1A至1B圖係為習知各式無線通訊模組之平面示意圖；第2A圖係為本發明之天線結構應用於電子封裝件上之立體示意圖；第2B圖係為第2A圖之局部放大平面示意圖；第2C圖係為第2A圖之天線結構之局部放大平面示意圖；第3A至3D圖係為本發明之天線結構之製法之剖面示 意圖；以及。
第4A及4B圖係為本發明之天線結構應用於電子封裝件上之其它實施例之立體示意圖。
以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。
須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如“上”及“一”等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇。
第2A圖係為具有天線結構2之電子封裝件4之立體示意圖。如第2A圖所示，所述之電子封裝件4係包括一設有電子元件(圖未示)之基板40、一形成於該基板40上之天線結構2、以及一包覆該電子元件而外露該天線結構2之封裝層42。
所述之基板40係包含線路結構，其具有至少一介電層 及設於該介電層上之線路層，如扇出(fan out)型重佈線路層(redistribution layer，簡稱RDL)。具體地，形成該介電層之材質係例如預浸材(prepreg，簡稱PP)、聚醯亞胺(polyimide，簡稱PI)、環氧樹脂(epoxy)或玻纖(glass fiber)，且形成該線路層之材質係為金屬，如銅。應可理解地，該介電層與該線路層之數量可依需求設計。
所述之電子元件係電性連接該基板40，其可為主動元件、被動元件或其二者組合，且該主動元件係例如半導體晶片，而該被動元件係例如電阻、電容及電感。
所述之封裝層42係為絕緣材，如聚醯亞胺(polyimide，簡稱PI)、乾膜(dry film)、環氧樹脂(epoxy)或封裝材(molding compound)，其可用壓合(lamination)或模壓(molding)之方式形成於該基板40上。
所述之天線結構2係為基板40的平面印刷天線，其具有相分離之本體部200與回饋部220(如第2B圖所示)，該本體部200之平面投影的外形(如第2C圖所示)包括：複數(本實施中顯示三個)元素圖案2a,2b,2c，且各該元素圖案2a,2b,2c係包含兩基礎圖形20,21，其中，該些元素圖案2a,2b,2c之任三相鄰者的兩條形心連線L1,L2並未位於同一直線路徑上。
於本實施例中，該平面投影係定義有二維空間座標，如第2A及2C圖所示之XY軸，且該兩基礎圖形20,21係不相同，例如，第2C圖所示之虛線所界定之類5字形與類Z字形。應可理解地，可依需求調整虛線之位置，使該 兩基礎圖形20,21呈現類S字形與類2字形(如第2B圖所示，係第2C圖之字形於轉角處呈弧形)、或者呈現類U形與類倒U形等形式。
再者，該兩條形心連線L1,L2之佈設係形成一夾角a，且該些元素圖案2a,2b,2c之至少兩相鄰者係物理接觸，例如相連。應可理解地，該些元素圖案之至少兩相鄰者係未物理接觸，例如斷開(可參考相分離之本體部200與回饋部220之方式)。
又，該基板40及該天線結構2之製法並不需使用特殊製程或設備，僅需使用一般有機基板的製法即可製成，且該天線結構2可於該基板40中獨立一層製作，或屬於線路層之一部分或鋪地層之一部分，使該天線結構2與該基板40之線路結構可一同製作，如第3A至3D圖所示，具體如下說明。
如第3A圖所示，於一承載件9上結合一基材(如銅箔基板)，該基材係包含一第一介電層30a及設於該第一介電層30a上下側之第一金屬層31’與第二金屬層，且該第一金屬層31’結合該承載件9，並圖案化該第二金屬層以形成第二線路層32。
如第3B圖所示，壓合一具有第三金屬層33’之第二介電層30b於該第一介電層30a與第二線路層32上，使該第一介電層30a與該第二介電層30b結合成一介電體30。之後移除該承載件9。
如第3C圖所示，圖案化該第一與第三金屬層 31’,33’，再以雷射方式於該介電體30上形成複數盲孔以外露部分該第二線路層32。之後，以電鍍或沉積等方式形成導電材31”,33”於該第一與第三金屬層31’,33’上，以令該導電材31”與該第一金屬層31’作為第一線路層31，且該導電材33”與該第三金屬層33’作為第三線路層33，且該導電材31”,33”一併形成於該盲孔中以形成導電盲孔310,330，使該第一線路層31與該第三線路層33藉由該些導電盲孔310,330電性連接該第二線路層32。
如第3D圖所示，於該介電體30、該第一線路層31與該第三線路層33別形成絕緣保護層34，且該絕緣保護層34形成有複數外露該第一與第三線路層31,33之開孔，以於該開孔中之第一與第三線路層31,33上形成表面處理層35(如鎳/金材)。
於本實施例中，該天線結構2可為該第一線路層31或該第三線路層33之其中一部分，但於其它實施例中，該天線結構2亦可為該第二線路層32之其中一部分。換言之，於形成該第一線路層31、第二線路層32或第三線路層33時可同時形成該天線路結構2。
應可理解地，該天線結構2可為基板線路(如第一至第三線路層31,32,33)與導電盲孔310,330所構成的立體結構，但其平面投影的外形仍如第2A或2C圖所示之態樣。具體地，該天線結構2係設於空間結構(如該介電體30)上，且該空間結構係定義有三維座標，如第2A圖所示之XYZ軸。
因此，依據立體天線型式，該天線結構2可延伸佈設於該基板40之各表面，或如第4A及4B圖所示之天線結構2’立設於該基板40上，且該天線結構2,2’之平面投影可為XY軸、YZ軸或XZ軸之其中一方位之平面投影。具體地，如第4A及4B圖所示，該天線結構2’係為導電立體結構，其構造係為沖壓銅材架體，其平面投影的外形仍如第2A及2C圖所示之態樣。
綜上所述，本發明之天線結構2,2’中，係對天線圖形以天線原理圖型為理論基礎，散射出不同的造型組合，藉此採用效率較高的基礎圖形20,21(如類5字形與類Z字形)，組成單一元素圖案2a,2b,2c，再以此元素圖案2a,2b,2c進行延伸組合，以形成效率較高的天線結構2,2’(即非直線狀)，故相較於由直線所構成之天線結構之外形，於相同之天線路徑下，本發明之天線結構2,2’不僅可縮小天線佈設面積75%，並提高天線效能50%以上。
上述實施例係用以例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。

Claims (13)

  1. 一種天線結構，其平面投影形狀係包括有複數個元素圖案，其中，各該元素圖案係包含兩基礎圖形，且任三個相鄰之元素圖案之相對兩條形心連線並未位於同一直線路徑上，且該複數個相鄰元素圖案之形心連線係構成一呈類S字形的曲線，其中，於該曲線上具有一曲率反轉點以將該曲線分為多個彎折段，且位於相對外側的該彎折段係圍繞位於相對內層的該彎折段。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中，該天線結構係為基板的平面印刷天線。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中，該天線結構係為基板線路與導電盲孔所構成的立體結構。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中，該天線結構係為導電立體結構。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之天線結構，其中，形成該天線結構之材質係為銅材。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中，該天線結構係設於空間結構上，且該空間結構係定義有三維座標。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中，該平面投影係定義有二維空間座標。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中，該兩基礎圖形係為類S字形與類2字形。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中，該兩基礎圖形係為類5字形與類Z字形。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中，該兩基礎圖形係為類U形與類倒U形。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中，該兩條形心連線係形成一夾角。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中，該些元素圖案之至少兩相鄰者係物理接觸。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之天線結構，其中，該些元素圖案之至少兩相鄰者係未物理接觸。
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