CN107535046A - 射频模块 - Google Patents

Abstract

一种射频模块可以包括定位在电路板上的收发器、定位在电路板上的晶体、定位在电路板上的天线、以及定位在收发器和晶体上方的屏蔽件。屏蔽件可以包括上表面和使上表面联接到电路板的多个支腿。

Description

射频模块

优先权

本申请要求2015年2月26日提0交的美国申请号62/121,478的优先权，所述申请以引用的方式整体并入本文。

技术领域

本发明涉及一种射频模块。

背景技术

电子部件被附接到电路板或基板，并且然后电联接以形成所需电子器件。电子组件通常包封或填充有塑料模制化合物以保护电子部件。这种“封装”工艺覆盖并且填充电子组件，以便保护部件、触点和连接免受诸如由冲击或振动引起的破坏或免受诸如由水分或腐蚀剂引起的劣化或电气故障。此工艺还允许表面上的部件更接近于彼此放置，因为它们通过封装捕捉和保持在适当位置，这实现了大小减小优点。

虽然以此方式包封电子部件具有实质性的保护益处，但是电子组件可能在制造工艺中造成困难。例如，某些部件可能需要被覆盖或屏蔽以防止对其他部件或环境或来自其他部件或环境的干扰。这些通常约束或限制封装工艺的完全实现，并且可实质上使制造复杂化。

例如，US 8,610,573公开了一种传输和接收数据的射频模块和方法；其公开内容以引用方式整体并入。此专利公开了一种位于印刷电路板上的收发器组件。接地平面形成在第一表面上并且包围收发器组件的至少相当大的部分，射频屏蔽件电联接到接地平面并且覆盖收发器组件的至少相当大的部分。为了获得屏蔽件和接地平面的益处，屏蔽件和接地平面示出为完全封闭收发器组件的电子部件。

发明内容

本文中所述的示例性实施方式包括射频(RF)模块。示例性实施方式包括用于改进制造并且降低产品成本的新颖部件和布置。替代地或另外，示例性实施方式可以减小RF模块大小，同时维持部件放置(位置)的完整性。

附图说明

图1示出根据本发明的实施方式的示例性电路板的顶视图，其中屏蔽件被移除。

图2示出具有在部件之间的引线的图1的示例性电路板的顶视图。

图3示出具有屏蔽件的图2的示例性电路板的顶视图。

图4示出图3的示例性电路板的透视图。

图5示出图3的示例性电路板的第一侧视图。

图6示出图3的示例性电路板的第二侧视图。

图7示出图3的示例性电路板的第三侧视图。

图8示出图3的示例性电路板的第四侧视图。

图9示出包括外部触点并包封在模制材料中的(即，被封装的)图3的底部透视图。

具体实施方式

以下详细描述以举例的方式而非以限制的方式说明本发明的原理。此描述将清楚地使本领域的技术人员能够实施和使用本发明，并描述了本发明的若干实施方式、修正、变化、替代和使用，包括目前被认为是实施本发明的最佳模式。应当理解，附图是本发明的示例性实施方式的图示性和示意性表示，并且不限制本发明，也不必按比例绘制。

图1示出根据本发明的实施方式的示例性电路板的顶视图，其中屏蔽件被移除。图2示出具有在部件之间的引线的图1的示例性电路板的顶视图。图3示出具有屏蔽件的图2的示例性电路板的顶视图。图4示出图3的示例性电路板的透视图。图5-8示出图3的示例性电路板的正交侧视图。

示例性电路板2可以包括微控制器无线电收发器4和至少一个晶体6、或另外的晶体8，以及天线10。天线10可呈许多形式，包括印刷在电路板本身上，不过靠近于屏蔽区。根据应用需要，可能或可能不包括平衡-不平衡转换器14。还可包括其他部件，诸如用于滤波和匹配的那些。部件可通过一或多个电路板上或它们之间的引线16电联接。

在示例性实施方式中，晶体6和晶体8保持相对接近微控制器/无线电收发器4以保持晶体迹线(crystal traces)尽可能短。所减小的迹线长度使来自由晶体和其迹线产生的频率的发射保持在最小值，从而使得其不干扰本设计的天线10或平衡-不平衡转换器14。示例性实施方式还可包括匹配部件，但是并不总是需要匹配部件。如图所示匹配部件处于电路板右上侧。如图所示，无源部件(电感器和电容器)通常形成L形状，然后其连接到45度迹线，接着迹线引入平衡-不平衡转换器芯片并且不使用长串联的电容器和电感器。平衡-不平衡转换器提高长串联的电感器和电容器的性能，因为它是单个芯片解决方案。因此，平衡-不平衡转换器可完全地替换在先前的芯片构型中与天线并行运行的长串联串的部件。

关于天线10的位置，它可以是印刷电路板上的印刷天线，以使印刷电路板保持平坦。它还可以所示方式取向，以允许最小程度地阻挡封装化合物从电路板的顶侧流入并且在所有部件上流动而不导致对流动的物理阻力。另外，位于如图所示板的侧边上的一定距离处的天线允许邻近的屏蔽件大体上电磁联接到天线，从而形成用于发射和接收RF能量的较大结构。屏蔽件和天线的距离、取向在这种特定情况下一起工作以实现此大小较小的结构的最佳可能性能，这本来以其他方式是不可能的。

电路板可包括用于屏蔽件的三个或四个接触焊盘12。接触焊盘可以是平行的并且形成两个直线对准的组。对于所示示例，四个焊盘12可各自限定伸长的接触点，其中在微控制器无线电收发器4的一侧上的两个焊盘可以是直线对准的，并且在微控制器无线电收发器4的相对侧上的两个焊盘可以是直线对准的。两对直线对准的焊盘可以是平行的。所述焊盘也可以是对准的，使得长度尺寸(最长的侧边)与其他部件的长度尺寸对准。如图所示，大部分部件可对准，使得大部分部件的长度尺寸是平行的。三个或更多个接触焊盘12还可平行于大部分对准的部件。对准部件的比较可跨整个电路板或屏蔽件20所覆盖的电路板。

屏蔽件支腿22可在接触焊盘12处附接到电路板。屏蔽件支腿22可因此以两个平面的平行排布置。屏蔽件支腿22可从屏蔽件上表面28在相对侧上向下延伸。屏蔽件支腿22还可处于每个相对侧的相对端部处或附近，使得支腿大体上相邻屏蔽件的拐角定位。如图所示，每个支腿22是上表面28的向下弯曲、大体上正交于上表面28的平面延伸部。所述弯曲可以是不连续或急剧的，以基本笔直向下突出，使上表面28成方形。所述弯曲也可以是连续的或在给定半径下弧形的，以允许模制材料在封装工艺期间更容易地流动并且减少气穴或间隙在封装材料内形成。屏蔽件因此可包括正交于支腿在其中部分地延伸的侧面的相对开口侧。支腿22具有沿着屏蔽件的侧面的长度尺寸。支腿长度尺寸优选地小于屏蔽件长度的四分之一。在此构型中，小于大部分或小于一半的侧面被屏蔽件支腿22覆盖或封闭。接触焊盘和对应的屏蔽件支腿可限定屏蔽件的小于四分之一的周长。即使具有支腿支撑屏蔽件，屏蔽件的所有侧面至少包括允许模制化合物流动以固定部件的开口。开口可以是给定侧面的长度的至少50％、60％、70％、75％、80％、90％或100％。所需开口长度可基于所使用的模制化合物以及屏蔽的和/或未屏蔽的部件布置来确定。

屏蔽件20包括由屏蔽件支腿22支撑的上表面28。上表面28可以是射频屏蔽材料的大体上平面的表面。上表面28可包括一或多个孔24。如图所示，孔24邻近屏蔽件上表面28的周边边缘或周边布置。孔24布置因此限定实心中心区域26。实心中心区域26直径可包括屏蔽件上表面直径的大约一半(诸如40％-60％)。然而，可使用孔的其他布置。如图所示，孔24是圆形的，但是它们可以是任何方便形状。

屏蔽件的示例性实施方式对自动化组件是可拾取和放置的。例如，实心中心区域26可形成在RF模块中心中的没有孔洞的拾取区域，以用于在制造期间真空拾取并放置到电路板上。

接触焊盘12和对应的屏蔽件支腿22通常彼此平行布置，以有利于塑料模制在连接的屏蔽件中和其周围更容易地流动。所述布置和构型还使对模制化合物的阻挡最小化，从而减少需要施加来致使化合物流动的压力的量。如图所示，例如在图4中，屏蔽件包括在屏蔽件和RF模块的相对端部上的两个完全开口的侧面，以允许塑料模制材料在一个端部处注入并且更容易地流动通过相对的端部。屏蔽件支腿也是对准的，并且提供面对与屏蔽件的开口端部相同侧的最小尺寸。屏蔽件上表面孔还允许用于模制材料和/或排出空气的流动通路。通过减少对模制材料的流动的阻碍，可使用低压将模制材料注入到电路板上。减小的压力减少部件的潜在的损坏和可能的移位以及部件与板的顶表面之间的损坏。因此，较低的压力有助于在模制工艺期间不损坏板上的其他零件。因此，金属屏蔽件的形状允许PCB上的最小的接触点，并且使流动阻碍最小化，这允许模制化合物的流在屏蔽件下流动并且包围并捕捉屏蔽件以及屏蔽件下的部件。

沿着屏蔽件的侧面的开口和屏蔽件支腿的减少的外型允许对上部表面的更少量的接触。此构型还允许总体更小的RF模块大小，因为部件可被推出到板的周边边缘。另外，大小非常小的屏蔽件支腿允许用于模制化合物潜在地抓到其上并且使屏蔽件移动(实际上可能以模制压力将其从板上撕掉)的更小区域，所以示例性设计允许屏蔽件锚定在这些边缘位置中，同时为模流提供较大开口而不提起屏蔽件，并且防止对产品的明显损坏。

图4示出封装材料40在部件和屏蔽件周围的示例性应用。所施加的封装材料填充印刷电路板与屏蔽件的内表面之间的空间。封装材料还可覆盖屏蔽件的外表面和电路板的其余部分以限定大体上矩形的模块。

部分地如图9所示，RF模块的底部边缘上的焊盘可以一直触到电路板的边缘，并且与RF模块的侧边齐平，从而允许容易检查焊接。

如图5所示，六个电路板31、32、33、34、35以及36可用于电连接部件。在示例性实施方式中，最少有六层电路板。电路板上层到层的互联件可以是微过孔(4毫米大小的激光钻孔)。电路板可以是可堆叠在彼此顶部上的印刷电路板。

示例性实施方式可用于批量生产射频模块。例如，屏蔽件附接可利用屏蔽件上表面的抓取和放置构型来自动化。一旦部件被装配，许多RF模块就可在单个批次中模制。例如，模块可大体上以平面阵列布置。模制材料可以是液化的或类似流体的，使得其从屏蔽件的一侧穿过屏蔽件的阵列流到另一层。RF模块布置和构型有利于模制材料的流动或至少使对模制材料的流动的阻碍最小化。因此，模制材料可在周围快速且容易地流动，从而加速生产周期时间并且减少制造成本。示例性制造工艺和所得的RF模块可由于改进对屏蔽件下的部件的覆盖而产生更高的产量，同时防止或减少存储水分并且最终导致模制结构开裂的空隙。

在示例性实施方式中，模制化合物可从模块的一侧流到另一侧。例如，如果观察图4，化合物从右流到左，并且有许多与此类似的均彼此附接的模块，并且一旦所述化合物流动通过所有所述模块，然后它们就被分割，从而形成4个侧面上的干净修整的表面。

所描述的RF模块的示例性实施方式可用作另一种制造商产品中的部件。所述另一种产品可类似地经过回流焊接工艺，在所述工艺中，在没有封装的或遮蔽的RF模块的情况下，部件以其他方式潜在地移动出适当的位置并且导致短路。示例性实施方式可防止或减少这发生，因为模制材料一旦硬化就不能移动，因为封装在模块中形成包围部件的腔，从而使所述部件保持在其原始位置。因此，提高了生产产量，减少了生成成本，并且使总体模块大小最小化。

示例性实施方式还可允许另一种产品的制造商将RF模块的示例性实施方式放置在其电路板的底部上而不仅在顶部上。如通常的，如果没有封装并且模块放置在底部上，则屏蔽件以及许多其他大质量部件将在回流工艺期间由于在其上的向下拉的引力而从板上掉落。使整个模块保持在模块本身所附接到的较大板上的是少量的胶水，所述胶水由制造商在将其放到回流焊接工艺中之前施加。然而，制造商一直不能将此胶水施加到模块本身的部件，从而使得几乎不可能利用将其他RF模块放置到它们的板的底部上的此节省空间的工艺。制造商现在可以使用本文所述的示例性实施方式利用其印刷电路板的顶表面以及底表面以用于安装模块。

另外或替代地，屏蔽件落在电路板焊盘上的薄边缘允许附接点(所示出的四个附接点)占用最小的表面积，从而使得屏蔽件无需在电路板上的对准孔洞就能非常好地对准。

虽然已经参考附图完全地描述了本发明的实施方式，但是应当注意，各种改变和修改将对本领域的技术人员变得显而易见。此类改变和修改应理解为包括在如由随附的权利要求书限定的本发明的实施方式的范围内。例如，不同的特征和构型提供在单个RF模块描述中。然而，任何特征组合都可用于实现所需益处。对于本发明的实践而言，一或多个特征都不是必要的。因此，例如，电路板焊盘和对应的屏蔽件支腿不必如所述的那样局限或限制于屏蔽件的相对侧，或者不必跨整个板对准平行，或者可与对准孔洞一起使用。因此，任何特征或子特征组合可以任何方式组合，以便实现特定结果。

Claims (17)

1.一种射频模块，包括：

收发器，定位在电路板上；

晶体，定位在所述电路板上；

天线，定位在所述电路板上；以及

屏蔽件，定位在所述收发器和所述晶体上方，所述屏蔽件包括上表面和使所述上表面联接到所述电路板的至少三个支腿。

2.如权利要求1所述的射频模块，其中所述屏蔽件包括大体上平行的四个支腿，所述支腿包括在所述电路板与所述屏蔽件上表面之间的高度尺寸、沿着正交于所述高度尺寸的最大长度的主要尺寸、以及沿着正交于所述高度尺寸和所述主要尺寸的最小长度的次要尺寸。

3.如权利要求2所述的射频模块，其中所述屏蔽件支腿的所述主要尺寸是平行的。

4.如权利要求3所述的射频模块，其中所述屏蔽件支腿是大体上平面的，并且第一对支腿在第一平面中对准并且第二对支腿在第二平面中对准。

5.如权利要求4所述的射频模块，其中所述第一平面和所述第二平面是平行的。

6.如权利要求2所述的射频模块，其中所述四个支腿从所述屏蔽件上表面的相对侧延伸。

7.如权利要求6所述的射频模块，其中所述四个支腿在所述屏蔽件上表面的小于一半的周长周围延伸。

8.如权利要求7所述的射频模块，其中所述屏蔽件的不同的相对侧是开口的。

9.如权利要求1所述的射频模块，其中所述屏蔽件上表面包括多个孔。

10.如权利要求9所述的射频模块，其中所述多个孔邻近所述屏蔽件的周边边缘布置。

11.如权利要求10所述的射频模块，其中所述屏蔽件上表面包括实心中心区域。

12.如权利要求11所述的射频模块，其中所述实心中心区域的直径是所述屏蔽件的沿着相同的线的直径的至少一半。

13.如权利要求1所述的射频模块，其还包括覆盖所述收发器、所述晶体和所述屏蔽件的模制化合物。

14.如权利要求13所述的射频模块，其中所述模制化合物覆盖所述天线。

15.如权利要求13所述的射频模块，其中模制化合物定位在所述电路板与所述屏蔽件之间，使得所述模制化合物处于所述屏蔽件的内腔内。

16.如权利要求15所述的射频模块，其还包括在所述射频模块的侧边上的电触点。

17.如权利要求16所述的射频模块，其中所述电触点延伸到所述射频模块的所述侧边的周边边缘。