CN109309288B - 包括柔性基板的天线模块 - Google Patents

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Abstract

提供了一种包括柔性基板的天线模块。所述天线模块包括：集成电路(IC)，被构造为产生RF信号；基板，提供其上布置有一个或更多个第一天线的第一表面、其上布置有所述IC的第二表面以及到所述一个或更多个第一天线和所述IC的电连接路径；以及柔性基板，连接到所述基板以提供其上布置有一个或更多个第二天线的第三表面，并且提供到所述一个或更多个第二天线和所述IC的电连接路径。

Description

包括柔性基板的天线模块
本申请要求于2017年7月28日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0096445号韩国专利申请以及于2017年9月11日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0115768号韩国专利申请的优先权的权益，出于所有目的，较早提交的申请的全部公开内容通过引用包含于此。
技术领域
本公开涉及一种包括柔性基板的天线模块。
背景技术
近来，正在积极地研究包括第五代(5G)通信的毫米波(mmWave)通信，并且正在积极从事对于能够配合地实现毫米波通信的射频(RF)模块的商品化的研究。
因为毫米波通信使用高频率，所以需要高水平的天线性能。为了满足天线性能需求，天线可以需要具有大的尺寸，这反过来会阻碍天线模块的小型化。
以上信息仅作为背景信息提出以帮助理解本公开。对于以上内容中的任何内容是否可能是可适用为关于本公开的现有技术，没有做出决定，也没有做出断言。
发明内容
提供本发明内容以按照简化的形式对所选择的构思进行介绍，并在具体实施方式中进一步描述所述构思。本发明内容既不意在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在帮助确定所要求保护的主题的范围。
在一个总体方面，一种天线模块包括：集成电路(IC)，被构造为产生射频(RF)信号；基板，包括其上设置有一个或更多个第一天线的第一表面、其上设置有所述IC的第二表面以及到所述一个或更多个第一天线和所述IC的电连接路径；以及第一柔性基板，连接到所述基板并且包括其上设置有一个或更多个第二天线的第三表面以及到所述一个或更多个第二天线和所述IC的电连接路径。
所述一个或更多个第一天线可以以n乘n阵列设置，其中，n是2或更大的自然数，并且所述一个或更多个第二天线可以与所述一个或更多个第一天线一起以(n+a)乘(n+a)阵列设置，其中a是自然数。
所述第三表面可设置有一个或更多个第三天线，所述一个或更多个第三天线包括偶极天线和单极天线中的一个或更多个，并且所述一个或更多个第一天线可以包括贴片天线并且所述一个或更多个第二天线可以包括贴片天线。
所述一个或更多个第一天线可以包括贴片天线，并且所述一个或更多个第二天线可以包括偶极天线和单极天线中的一个或更多个。
所述天线模块还可以包括第二柔性基板，所述第二柔性基板连接到所述基板并且包括其上设置有一个或更多个第三天线的第四表面以及到所述一个或更多个第三天线和所述IC的电连接路径。
所述第一柔性基板的厚度可以小于所述基板的厚度。
所述天线模块还可以包括电连接到所述基板的设定基板以及在所述设定基板与所述第一柔性基板之间设置在所述设定基板上的设定模块。
所述设定模块可以被构造为产生信号，所述设定基板可以被构造为将所述信号发送到所述IC，并且所述IC可以被构造为将所述信号转换为毫米波(mmWave)带的所述RF信号。
所述设定模块可以包括被构造为产生电力的DC-DC转换器，并且所述设定基板可以将所述电力发送到所述IC。
在另一个总体方面，一种天线模块包括：刚性基板；集成电路(IC)，设置在所述刚性基板上；第一天线，设置在连接到所述IC的所述刚性基板上；柔性基板；以及第二天线，设置在连接到所述IC的所述柔性基板上。
所述柔性基板可以从所述刚性基板延伸。
所述柔性基板可以在第一方向上从所述刚性基板延伸并且可以被折叠以在第二方向上延伸。
所述第一天线可以包括贴片天线、偶极天线和单极天线中的一个或更多个。
所述第二天线可以包括贴片天线、偶极天线和单极天线中的一个或更多个。
所述柔性基板可以包括两个或更多个柔性基板。
所述天线模块还可以包括设定基板和设置在所述设定基板上的设定模块。所述刚性基板可以设置在所述设定基板上并且所述柔性基板可以覆盖所述设定模块的一部分。
所述柔性基板可以包括设置为覆盖所述设定模块的一部分的第一柔性基板以及折叠地设置为覆盖所述设定基板的侧面部分的第二柔性基板。
所述IC可以设置在所述刚性基板的与所述第一天线相对的表面上。所述第二天线可以设置在所述柔性基板的表面上，所述柔性基板从所述刚性基板的其上设置有所述第一天线的所述表面延伸。
所述刚性基板和所述柔性基板中的一个或更多个可以包括到所述IC、所述第一天线和所述第二天线中的一个或更多个的电连接路径。
通过下面的具体实施方式、附图和权利要求，其它特征和方面将是明显的。
附图说明
图1是示出根据第一实施例的包括柔性基板的天线模块的示例的侧视图。
图2是示出图1的包括柔性基板的天线模块的另外细节的示例的侧视图。
图3是示出在根据第二实施例的天线模块的示例中的柔性基板的折叠形式的示例的侧视图。
图4是示出根据图1中所示的第一实施例的包括柔性基板的天线模块的空间利用的示例的侧视图。
图5是示出根据第三实施例的包括两个或更多个柔性基板的天线模块的空间利用的示例的侧视图。
图6是示出根据图1中所示的第一实施例的包括柔性基板的天线模块的天线布置的第一形式的示例的平面图。
图7是示出根据图3中所示的第二实施例的包括柔性基板的天线模块的天线布置的第二形式的示例的平面图。
图8是示出根据图1中所示的第一实施例的包括柔性基板的天线模块的天线布置的第三形式的示例的平面图。
图9是示出根据图5中所示的第三实施例的包括柔性基板的天线模块的天线布置的第四形式的示例的平面图。
在整个附图和详细的描述中，相同的附图标记表示相同的元件。附图可以不按比例示出，为了清楚、说明和方便，可以夸大附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
提供下面的详细描述以帮助读者获得对这里描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，这里描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同布置将是明显的。例如，这里描述的操作的顺序仅是示例，并且不限于这里阐述的顺序，而除了必须以特定顺序发生的操作之外，可以进行在理解本申请的公开内容后将是显而易见的改变。另外，为了更加清楚和简洁，可以省略本领域已知的特征的描述。
这里描述的特征可以以不同的形式实施，并且不解释为限制于这里描述的示例。更确切地说，提供这里描述的示例仅是为了示出在理解本申请的公开内容之后将是明显的实现这里描述的方法、设备和/或系统的许多可能的方式中的一些方式。
本公开的一个方面提供了一种具有可以通过在其上布置有集成电路(IC)的基板上布置天线的第一部分并且在柔性基板上布置天线的第二部分来容易地小型化的结构的天线模块。
图1是示出根据第一实施例的包括柔性基板的天线模块的侧视图。
参照图1，根据第一实施例的包括柔性基板的天线模块可以包括刚性基板100、柔性基板200、集成电路(IC)300、成型构件330、电子组件350a和350b以及接收端口400a和400b。刚性基板100包括由侧表面分隔开的被称为第一表面和第二表面的主表面。柔性基板200包括分隔开柔性基板200的厚度的被称为第三表面和第四表面的主表面。
例如，刚性基板100可以根据所需的材料特性利用覆铜层叠板(CCL)、玻璃、陶瓷、FR-4、LTCC(低温共烧陶瓷)、双马来酰亚胺三嗪(BT)和预浸渍类绝缘材料中的至少一种形成。例如，柔性基板200可以利用具有比刚性基板高的柔性的聚酰亚胺和液晶聚合物(LCP)中的至少一种形成。
刚性基板100的第一表面包括第一天线，所述第一天线接收射频(RF)信号并且发送由IC 300产生的RF信号。用于产生RF信号的IC 300布置在刚性基板100的第二表面上。刚性基板100提供位于IC 300与第一天线之间的电路径。
例如，刚性基板100具有与印刷电路板(PCB)相同的结构并且具有天线区域和电路图案区域，所述天线区域为发送和/或接收(发送/接收，在下文中)第一天线的RF信号的操作提供边界条件，所述电路图案区域提供一个或更多个接地区域和支持IC 300的供电区域。
第二天线布置在柔性基板200的第三表面上。柔性基板200提供位于IC 300与第二天线之间的电路径。
柔性基板200连接到刚性基板100并且可以被弯曲。例如，柔性基板200与刚性基板100一起具有刚性-柔性基板结构，并且为发送/接收第二天线的RF信号的操作提供边界条件。柔性基板200被示出为图1中的延伸的柔性基板200a。
因为柔性基板200与刚性基板100相比可能不太可能具有电路图案区域，所以柔性基板200的厚度可以小于刚性基板100的厚度。因此，位于柔性基板200的第四表面方向(基本垂直于第四表面的方向)上的空间可以由刚性基板100的电路图案区域的厚度进一步地确保。即，图1中示出的由延伸的柔性基板200a覆盖的空间也通过相邻的刚性基板100和电路图案区域在侧部邻接。
IC 300可以被构造为通过第一天线和第二天线产生RF信号并且接收RF信号。例如，IC 300被构造为通过第一天线和第二天线产生RF信号，IC 300被构造为通过第一天线和第二天线接收RF信号，或者IC 300被构造为通过第一天线和第二天线既产生也接收RF信号。例如，IC 300通过接收端口400a和400b接收低频信号，并且对低频信号执行频率转换、放大、滤波相位控制和发电中的一个或更多个。
例如，IC 300通过焊球电连接到刚性基板100并且通过树脂稳定地布置在刚性基板100上。另外，IC 300可以通过焊球310电连接到外部、另一模块或另一基板。
成型构件330可以利用环氧树脂成型化合物(EMC)形成并围绕IC 300以使IC 300免受外部环境的影响。由于诸如天线模块的周围环境的原因，可以省略成型构件330。
电子组件350a和350b向IC 300提供电阻值、电容和电感中的一个或更多个。例如，电子组件350a和350b可以包括多层陶瓷电容器(MLCC)。电子组件350a和350b可以如图1中所示布置在位于刚性基板100的第二表面方向(基本垂直于第二表面的方向)上的空间中。电子组件350a和350b可以布置在位于柔性基板200的第四表面方向上的空间中。电子组件350a和350b可以布置在位于刚性基板100的第二表面方向上的空间和位于柔性基板200的第四表面方向上的空间中。然而，本公开不因此受限，电子组件350a和350b也可以另外地或可选择地设置在第一表面方向和第三表面方向上。
接收端口400a和400b可以接收低频信号和/或电力，并且将低频信号和/或电力发送到IC 300。例如，接收端口400a和400b具有与印刷电路板(PCB)相同的结构，通过焊球电连接到刚性基板100，并且通过成型构件330稳定地布置在刚性基板100上。
接收端口400a和400b可以具有以有线的方式结合到外部、另一模块或另一基板的连接器形状，并且可以电磁地结合到外部、另一模块或另一基板。
图2是示出图1的包括柔性基板的天线模块的另外细节的示例的侧视图。
参照图2，其上布置有第一天线111、112和113的刚性基板100以及其上布置有第二天线211和212的柔性基板200包括馈线120以及腔C1、C2、C3和C4。
馈线120分别将相应的第一天线或第二天线电连接到IC 300。
腔C1、C2、C3和C4为发送/接收相应的第一天线或第二天线的RF信号的操作提供边界条件。例如，腔C1、C2、C3和C4的边界可以由接地层、镀层或过孔围绕，并且接地层可以基本上不设置在腔C1、C2、C3和C4内部。
根据相应的第一天线或第二天线的类型，可以省略腔C1、C2、C3和C4。例如，腔C1、C2、C3和C4可以不形成在刚性基板100或柔性基板200中的布置有偶极天线或单极天线的区域中。
图3是示出根据第二实施例的天线模块的示例中的柔性基板的折叠形式的示例的侧视图。
参照图3，折叠柔性基板200使得第四表面面对刚性基板100的侧面方向。刚性基板100的侧面方向可以是如图3中所示的基本垂直于刚性基板100的侧面的方向，或者在与刚性基板100的第一表面方向成角度的任何其它方向上。折叠的柔性基板200b被示出为连接到刚性基板100。
因此，确保了刚性基板100的侧面空间，即，与刚性基板100相邻的空间可以被覆盖并且设置在柔性基板200的第三表面上的任何第二天线211、212可以在与设置在刚性基板100的第一表面上的第一天线111、112、113不同的方向上发送和/或接收(在下文中，发送/接收)信号。因此，第一天线111、112、113和第二天线211、212的发送和/或接收(在下文中，发送/接收)方向可以扩大。
图4是示出根据图1中所示的第一实施例的包括柔性基板的天线模块的空间利用的示例的侧视图。
参照图4，刚性基板100通过接收端口400a和400b设置在设定基板500上。
设定基板500提供位于设定模块600与IC 300之间的电路径。
一个或更多个设定模块600布置在设定基板500上。
设定模块600可以产生低频信号、提供到IC 300的电力和/或提供到IC 300的电阻值、电容和电感中的至少一些。例如，设定模块600包括对基带信号或中频(IF)信号执行放大、滤波、频率转换和模数转换的电路，并且包括DC-DC转换器以产生电力。例如，IC 300通过设定基板500接收通过设定模块600放大、滤波和/或转换的信号，并且将接收的信号转换为毫米波(mmWave)带RF信号。
柔性基板200可以设置在设定模块600上的空间中。即，柔性基板200可以确保设置设定模块600的布置空间同时为第二天线211、212提供布置空间。例如，柔性基板200在柔性基板200的第四表面方向上覆盖设置在设定基板500上的设定模块600，并且第二天线211、212设置在柔性基板200的第三表面上。
当用于设定模块600的布置空间大时，由IC 300执行的一些操作可以由设定模块600代替执行，并且由于设定模块600的操作而产生的热、噪声等对IC 300或第一天线和第二天线的影响也可以减小。
即，根据示例实施例的包括柔性基板的天线模块不仅具有可以容易地小型化的结构，并且还可以改善天线的性能。
图5是示出根据第三实施例的包括多个柔性基板的天线模块的空间利用的示例的侧视图。
参照图5，根据第三实施例的包括柔性基板的天线模块包括两个或更多个柔性基板。例如，如上面在第一实施例和第二实施例中所描述的延伸的柔性基板200a和折叠的柔性基板200b用于天线模块的第三实施例。因此，包括柔性基板的天线模块具有容易被小型化、改善天线的性能并且扩大天线的发送/接收方向的结构。
图6是示出根据图1的第一实施例的包括柔性基板的天线模块的天线布置的第一形式的示例的平面图。
参照图6，第一天线111a、111b、111c和111d具有贴片天线的结构并且布置在刚性基板100c的第一表面上。
第二天线211a、211b、211c、211d、211e、211f、211g、211h、211i、211j、211k和211l具有贴片天线的结构并且布置在柔性基板200c的第三表面上。这里，确保了柔性基板200c的第四表面上的空间。
例如，第一天线111a、111b、111c和111d以n乘n的形式布置，其中n是2或更大的自然数，第二天线211a、211b、211c、211d、211e、211f、211h、211i、211j、211k和211l与第一天线111a、111b、111c和111d一起以(n+a)乘(n+a)的形式布置，其中a是自然数。
贴片天线与偶极天线或单极天线相比在水平方向上具有较大的尺寸，但是与偶极天线或单极天线相比具有较高水平的性能。
根据第一实施例、第二实施例和第三实施例的包括柔性基板的天线模块在容纳大尺寸的贴片天线的同时确保了用于其它组件(例如，将要设置的设定模块600和电子组件350a、350b)的空间，从而改善天线的性能并精简天线。
在这些实施例中，贴片天线可以具有圆形形状或多边形形状，但是贴片天线的形状不具体地限制于此。
图7是示出根据图3的第二实施例的包括柔性基板的天线模块的天线布置的第二形式的平面图。
参照图7，第一天线112a、112b、112c、112d、112e、112f、112g、112h和112i具有贴片天线的结构并且布置在刚性基板100d的第一表面上。
第二天线212a、212b、212c、212d、212e、212f、212g和212h具有偶极天线或单极天线的结构并且布置在柔性基板200d的第三表面上。这里，柔性基板200d被折叠。
图8是示出根据图1的第一实施例或图3的第二实施例的包括柔性基板的天线模块的天线布置的第三形式的示例的平面图。
参照图8，第一天线113a、113b、113c和113d具有贴片天线的结构并且布置在刚性基板100e的第一表面上。
第二天线213a、213b、213c、213d、213e、213f、213g、213h、213i、213j、213k、213l和213m中的一些具有贴片天线的结构，并且其中的一些具有偶极天线或单极天线的结构。
根据第二实施例，柔性基板200e在布置有贴片天线的区域与布置有偶极天线的区域之间的空间处被折叠。然而，在第一实施例中，柔性基板200e在布置有贴片天线的区域与布置有偶极天线的区域之间的空间处不被折叠。
图9是示出根据图5的第三实施例的包括柔性基板的天线模块的天线布置的第四形式的示例的平面图。
参照图9，第一天线114a、114b、114c和114d具有贴片天线的结构并且布置在刚性基板100f的第一表面上。
第二天线的第一部分214a、214b、214c、214d和214e布置在第一柔性基板200f的第三表面上并且具有贴片天线的结构。
第二天线的第二部分215a、215b、215c、215d、215e和215f布置在第二柔性基板200g的第五表面上并且具有偶极天线或单极天线的结构。
第一柔性基板200f和第二柔性基板200g中的一个或更多个被折叠，并且确保第一柔性基板200f的第四表面上的空间或第二柔性基板200g的第六表面上的空间。
如上所述，根据第一实施例、第二实施例和第三实施例，天线模块具有通过在其上布置有IC的基板上布置天线的一部分并且在一个或更多个柔性基板上布置天线的另一部分可以容易地小型化的结构。
另外，根据这些示例实施例的天线模块与没有柔性基板的天线模块的天线(诸如具有刚性基板的天线模块的天线)相比增大了天线的发送/接收方向。
虽然本公开包括具体示例，但是在理解本申请的公开内容后将明显的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可以在这些示例中进行形式和细节上的各种改变。这里描述的示例仅被认为是描述性意义，而非出于限制的目的。每个示例中的特征或方面的描述将被认为可适用于其它示例中的相似特征或方面。如果以不同的顺序执行描述的技术以及/或者如果以不同的方式组合和/或使用其它组件或它们的等同物替换或补充描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可以实现适当的结果。因此，本公开的范围不是由具体实施方式来限定，而是由权利要求及其等同物来限定，并且在权利要求及其等同物的范围内的所有变化将被解释为包括在本公开中。

Claims (20)

1.一种天线模块，所述天线模块包括：
集成电路，被构造为产生射频信号；
基板，包括其上设置有一个或更多个第一天线的第一表面、其上设置有所述集成电路的第二表面以及到所述一个或更多个第一天线和所述集成电路的电连接路径；以及
第一柔性基板，连接到所述基板并且包括其上设置有一个或更多个第二天线的第三表面以及到所述一个或更多个第二天线和所述集成电路的电连接路径，
设定基板，电连接到所述基板；以及
设定模块，在所述设定基板与所述第一柔性基板之间设置在所述设定基板上，
其中，所述设定模块被构造为产生信号或电力，
所述设定基板被构造为将所述信号或电力发送到所述集成电路，
所述第一天线与所述第二天线彼此分开。
2.根据权利要求1所述的天线模块，其中，所述一个或更多个第一天线以n乘n阵列设置，其中，n是2或更大的自然数，并且
所述一个或更多个第二天线与所述一个或更多个第一天线一起以(n+a)乘(n+a)阵列设置，其中a是自然数。
3.根据权利要求2所述的天线模块，其中，所述第三表面设置有一个或更多个第三天线，所述一个或更多个第三天线包括偶极天线和单极天线中的一个或更多个，并且
所述一个或更多个第一天线包括贴片天线并且所述一个或更多个第二天线包括贴片天线。
4.根据权利要求1所述的天线模块，其中，所述一个或更多个第一天线包括贴片天线，并且
所述一个或更多个第二天线包括偶极天线和单极天线中的一个或更多个。
5.根据权利要求1所述的天线模块，所述天线模块还包括：
第二柔性基板，连接到所述基板并且包括其上设置有一个或更多个第三天线的第四表面以及到所述一个或更多个第三天线和所述集成电路的电连接路径。
6.根据权利要求5所述的天线模块，其中，所述一个或更多个第一天线和所述一个或更多个第二天线包括贴片天线，并且
所述一个或更多个第三天线包括偶极天线和单极天线中的一个或更多个。
7.根据权利要求1所述的天线模块，其中，所述第一柔性基板的厚度小于所述基板的厚度，所述基板通过接收端口设置在所述设定基板上。
8.根据权利要求1所述的天线模块，其中，所述一个或更多个第一天线的至少一部分与所述集成电路叠置，所述一个或更多个第一天线的所述电连接路径与所述一个或更多个第二天线的所述电连接路径在所述基板中彼此分开。
9.根据权利要求8所述的天线模块，其中，
所述集成电路被构造为将所述信号转换为毫米波带的所述射频信号。
10.根据权利要求8所述的天线模块，其中，所述设定模块包括被构造为产生电力的直流-直流转换器。
11.一种天线模块，所述天线模块包括：
刚性基板；
集成电路，设置在所述刚性基板上；
第一天线，设置在连接到所述集成电路的所述刚性基板上；
柔性基板；以及
第二天线，设置在连接到所述集成电路的所述柔性基板上，
其中，所述第一天线与所述第二天线彼此分开，所述第一天线的到所述集成电路的电连接路径从所述柔性基板的内部延伸到所述刚性基板，并且所述第一天线在所述刚性基板中的到所述集成电路的电连接路径与所述第二天线在所述刚性基板中的到所述集成电路的电连接路径彼此分开。
12.根据权利要求11所述的天线模块，其中，所述柔性基板从所述刚性基板延伸。
13.根据权利要求11所述的天线模块，其中，所述柔性基板在第一方向上从所述刚性基板延伸并且被折叠以在第二方向上延伸。
14.根据权利要求11所述的天线模块，其中，所述第一天线包括贴片天线、偶极天线和单极天线中的一个或更多个。
15.根据权利要求11所述的天线模块，其中，所述第二天线包括贴片天线、偶极天线和单极天线中的一个或更多个。
16.根据权利要求11所述的天线模块，其中，所述柔性基板包括两个或更多个柔性基板。
17.根据权利要求11所述的天线模块，所述天线模块还包括：
设定基板；以及
设定模块，设置在所述设定基板上，
其中，所述刚性基板设置在所述设定基板上并且所述柔性基板覆盖所述设定模块的一部分，所述刚性基板通过接收端口设置在所述设定基板上，
其中，所述设定模块被构造为产生信号或电力，
所述设定基板被构造为将所述信号或电力发送到所述集成电路。
18.根据权利要求11所述的天线模块，所述天线模块还包括：
设定基板；以及
设定模块，设置在所述设定基板上，
其中，所述刚性基板设置在所述设定基板上，
其中，所述柔性基板包括设置为覆盖所述设定模块的一部分的第一柔性基板以及折叠地设置为覆盖所述设定基板的侧面部分的第二柔性基板，
其中，所述设定模块被构造为产生信号或电力，
所述设定基板被构造为将所述信号或电力发送到所述集成电路。
19.根据权利要求11所述的天线模块，其中，所述集成电路设置在所述刚性基板的与所述第一天线相对的表面上，并且，
其中，所述第二天线设置在所述柔性基板的表面上，所述柔性基板从所述刚性基板的其上设置有所述第一天线的所述表面延伸。
20.根据权利要求11所述的天线模块，其中，所述第一天线的至少一部分与所述集成电路叠置。
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