CN110391494B - 天线模块和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种天线模块和电子设备，所述天线模块包括：接地层，包括通孔；馈电过孔，设置为穿过所述通孔；贴片天线图案，与所述接地层间隔开并且电连接到所述馈电过孔的一端；耦合贴片图案，与所述贴片天线图案间隔开；第一介电层，用于容纳所述贴片天线图案和所述耦合贴片图案；第二介电层，用于容纳所述馈电过孔和所述接地层的至少一部分；电连接结构，设置在所述第一介电层与所述第二介电层之间，以将所述第一介电层与所述第二介电层分开。

Description

天线模块和电子设备
本申请要求于2018年4月23日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0046816号韩国专利申请和于2018年8月3日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0090870号韩国专利申请的优先权的权益。所述韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用被包含于此。
技术领域
以下描述涉及一种天线模块和电子设备。
背景技术
移动通信数据流量每年都在快速增长。正在积极地进行技术开发以支持这种快速增长的数据量在无线网络中的实时传输。例如，由诸如物联网(IoT)、增强现实(AR)、虚拟现实(VR)、与社交网络服务(SNS)结合的现场VR/AR、自主驾驶、同步视窗(使用超小型相机传输用户视角的实时图像)等的应用需要通信(例如，5G通信，mmWave通信等)以支持大量数据的发送和接收。
因此，近来，已经研究了包括第五代(5G)通信的毫米波(mmWave)通信，并且还已经进行了用于能够顺利地实现毫米波通信的天线模块的商业化/标准化的研究。
因为高频带(例如，24GHz、28GHz、36GHz、39GHz、60GHz等)内的射频(RF)信号在传输过程中容易被吸收并且导致丢失，所以通信的质量会被急剧劣化。因此，用于高频带的通信的天线需要与传统天线技术的技术手段不同的技术手段，并且可能需要特定技术开发，诸如，用于确保天线增益、集成天线和RFIC、确保有效全向辐射功率(EIRP)等的单独功率放大器。
发明内容
提供本发明内容，从而以简化的形式介绍下面在具体实施方式中进一步描述的构思的选择。本发明内容并不意在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用作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：接地层，包括通孔；馈电过孔，设置为穿过所述通孔；贴片天线图案，与所述接地层间隔开并且电连接到所述馈电过孔的一端；耦合贴片图案，与所述贴片天线图案间隔开；第一介电层，用于容纳所述贴片天线图案和所述耦合贴片图案；第二介电层，用于容纳所述馈电过孔和接地层的至少一部分；电连接结构，设置在所述第一介电层与所述第二介电层之间，以将所述第一介电层与所述第二介电层分开。
所述贴片天线图案与所述接地层之间的空间的至少一部分的介电常数可小于所述第一介电层的介电常数和所述第二介电层的介电常数。
所述第一介电层的介电常数可大于所述第二介电层的介电常数。
所述第一介电层可包括面向所述第二介电层的腔。
所述第二介电层可包括面向所述第一介电层的腔。
当在垂直方向观看时，所述电连接结构可围绕所述耦合贴片图案。
所述天线模块可包括至少部分地设置在所述第二介电层中并且与所述接地层间隔开的端射天线，并且所述第二介电层的表面的长度可大于所述第一介电层的表面的长度。
所述馈电过孔的与所述第一介电层与所述第二介电层之间的高度相对应的部分的宽度可大于所述馈电过孔的其它部分的宽度。
所述天线模块可包括设置在所述第一介电层与所述第二介电层之间的包封剂。
所述天线模块可包括设置在所述第一介电层与所述第二介电层之间并且连接到所述电连接结构的子板，所述子板可包括连接到所述电连接结构的芯过孔。
所述天线模块可包括：贴片天线馈线，与所述接地层间隔开并且电连接到所述馈电过孔；集成电路(IC)，与所述贴片天线馈线间隔开；以及布线过孔，用于将所述贴片天线馈线电连接到所述集成电路。
在另一个总体方面，一种天线模块包括：接地层，包括通孔；馈电过孔，设置为穿过所述通孔；贴片天线图案，与所述接地层间隔开并且电连接到所述馈电过孔的一端；耦合贴片图案，与所述贴片天线图案间隔开；第一介电层，用于容纳所述耦合贴片图案；第二介电层，用于容纳所述贴片天线图案和所述接地层；以及电连接结构，设置在所述第一介电层与所述第二介电层之间，以将所述第一介电层与所述第二介电层分开。
所述第一介电层和所述第二介电层中的一者或两者可包括腔，当在垂直方向观看时，所述腔与所述贴片天线图案重叠。
当在垂直方向观看时，所述电连接结构可布置成围绕所述腔中的每个腔。
所述第二介电层的介电常数可大于所述贴片天线图案与所述耦合贴片图案之间的空间的至少一部分的介电常数，并且所述第二介电层的介电常数可小于所述第一介电层的介电常数。
所述天线模块可包括：端射天线，至少部分地设置在所述第二介电层中并且与所述接地层间隔开；馈线，与所述接地层间隔开并且电连接到所述馈电过孔或所述端射天线；集成电路(IC)，与所述馈线间隔开；以及布线过孔，用于将所述馈线电连接到所述集成电路。
一种电子设备可包括所述天线模块以及电连接到所述天线模块的通信模块。
在另一个总体方面，一种天线模块包括：馈电过孔；贴片天线图案，设置在第一介电层上或者设置第一介电层中并且电连接到所述馈电过孔；耦合贴片图案，设置在与所述第一介电层间隔开的第二介电层上或者设置在所述第二介电层中；电连接结构，用于将所述第一介电层结合到所述第二介电层。
所述电连接结构的熔点可低于所述贴片天线图案的熔点并且低于所述耦合贴片图案的熔点。
其它特征和方面将通过下面的具体实施方式、附图和权利要求而变得显而易见。
附图说明
图1是示意性地示出根据示例的天线模块的侧视图。
图2A、图2B、图2C和图2D是示出贴片天线图案设置在根据示例的天线模块中的第一介电层上的结构的侧视图。
图3A、图3B、图3C和图3D是示出贴片天线图案设置在根据示例的天线模块中的第二介电层上的结构的侧视图。
图4A、图4B、图4C、图4D和图4E是示出根据示例的天线模块的内部的平面图。
图5A、图5B和图5C是示出根据示例的天线模块的平面图。
图6A和图6B是示出包括在根据示例的天线模块中的连接构件的下部结构的侧视图。
图7是示出根据示例的天线模块的结构的侧视图。
图8A和图8B是示出根据示例的电子设备中的天线模块的布局的平面图。
在整个附图和具体实施方式中，相同的附图标记表示相同的元件。附图可以不按比例绘制，并且为了清楚、说明和方便，可夸大附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
提供以下详细描述，以帮助读者获得对在此描述的方法、装置和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，在此所描述的方法、装置和/或系统的各种改变、变型和等同物将是显而易见的。例如，除了必须以特定的顺序出现的操作之外，在此描述的操作顺序仅仅是示例，并且不限于在此阐述的顺序，而是可以在理解本申请的公开内容之后做出将显而易见的改变。而且，为了增加清楚性和简洁性，可省略对本领域中已知的特征的描述。
在此描述的特征可按照不同的形式实施，并且不应被解释为限于在此描述的示例。更确切地说，已提供在此描述的示例，仅仅是为了示出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的实现在此所描述的方法、装置和/或系统的多种可行方式中的一些可行方式。
在此，应注意的是，关于示例或实施例的术语“可”的使用(例如，关于示例或实施例可包括或实现什么)意味着存在包括或实现这种特征的至少一个示例或实施例，而所有示例和实施例不限于此。
在整个说明书中，当诸如层、区域或基板的元件被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”或“结合到”另一元件时，该元件可直接“在”所述另一元件“上”、直接“连接到”所述另一元件或直接“结合到”所述另一元件，或者在它们之间可以存在一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时，它们之间可不存在其他元件。
如在此所用的，术语“和/或”包括相关所列项中的任意一个以及任意两个或更多个的任意组合。
尽管在此可使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语的限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中所称的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可称为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
为了方便描述，在此可使用诸如“在……之上”、“上部”、“在……之下”和“下部”的空间相关术语来描述如附图所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间相关术语意在除了包含附图中描绘的方位之外还包含设备在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为相对于另一元件位于“之上”或“上部”的元件随后将被描述为相对于另一元件位于“之下”或“下部”。因此，术语“在……之上”根据设备的空间方位而包含“在……之上”和“在……之下”两个方位。设备还可以以其他方式定位(例如，旋转90度或在其他方位)，并对在此使用的空间相关术语做出相应的解释。
在此使用的术语仅用于描述各种示例，并不用于限制本公开。除非上下文另有明确说明，否则单数形式也旨在包括复数形式。术语“包含”、“包括”以及“具有”表示存在所述特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
由于制造技术和/或公差，可能发生附图中所示形状的变化。因此，在此描述的示例不限于附图中示出的特定形状，而是包括在制造过程中发生的形状上的变化。
在此描述的示例的特征可按照在理解本申请的公开内容之后将显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管在此描述的示例具有多种配置，但是在理解本申请的公开内容之后将显而易见的其他配置是可行的。
在下文中，将参考附图详细地描述示例。
图1是示意性地示出根据示例的天线模块的侧视图。
参照图1，天线装置100可设置在连接构件200上，并且天线模块可包括与天线装置100对应的多个天线装置。根据设计，连接构件200可包括在天线模块中。集成电路(IC)可设置在连接构件200下方。
连接构件200可设置在第三区域153上，将天线模块电连接到IC，并且在天线模块与IC之间提供电磁隔离和/或阻抗。
连接构件200可为天线模块和IC提供电接地，并且可包括接地层125(第一接地层)、第二接地层202、第三接地层203、第四接地层204、第五接地层205和屏蔽过孔245中的至少一部分。
根据设计，连接构件200可包括至少一个端射天线。端射天线可包括端射贴片天线图案210、端射天线馈电过孔211、导向图案215和端射天线馈线220的至少一部分，并且可发送和接收X方向上的射频(RF)信号。
天线模块可包括天线封装件105和馈电过孔120，并且可在Z方向上发送和接收RF信号。
天线封装件105可设置在第一区域151上，并且可包括下面将描述的耦合贴片图案和/或贴片天线图案。
馈电过孔120可设置在第二区域152上并且电连接在天线封装件105与连接构件200之间。
天线模块可被设计为使天线封装件105具有有利于改善天线性能的结构，并且使连接构件200具有有利于提供电连接、电磁隔离和阻抗的结构。
例如，天线模块可具有天线封装件105和连接构件200彼此结合的结构，其中，天线封装件105和连接构件200分开制造。相应地，天线封装件105和连接构件200中的每个可容易地具有有利于其作用(RF信号发送和接收，电连接等)的结构。因此，天线模块可在具有改善的天线性能的同时提供有利于小型化的结构。
与天线封装件105和连接构件200彼此一同被制造的情况相比，由于可更有效地制造天线封装件105和连接构件200的结合结构，所以可降低天线模块的总制造成本，并且可增大天线模块的制造良率。
根据天线封装件105和连接构件200的结合结构，由于天线模块可在天线封装件105与连接构件200之间具有低介电区域，所以可改善介电常数的多样性。
图2A、图2B、图2C和图2D是示出贴片天线图案设置在天线模块中的第一介电层上的结构的侧视图。
参照图2A至图2D，天线模块可包括贴片天线图案110、耦合贴片图案115、馈电过孔120、接地层125、电连接结构130、第二介电层140、低介电区域145和第一介电层150。
接地层125可改善贴片天线图案110与上面描述的连接构件之间的电磁隔离，并且可用作贴片天线图案110的反射器，以在Z方向上反射贴片天线图案110的RF信号，从而将RF信号进一步集中在Z方向上。接地层125可设置为确保距贴片天线图案110的间隔距离，以具有反射器特性。
由于天线模块在第二介电层140和第一介电层150之间具有结合结构，所以可容易地确保所述间隔距离，并且可降低用于确保所述间隔距离的制造成本并且可改善制造良率。
接地层125可具有供馈电过孔120穿过的通孔。当在Z方向观看时，通孔可与贴片天线图案110重叠。
馈电过孔120可将从贴片天线图案110接收的RF信号发送到上面描述的连接构件和/或IC，并且将从连接构件和/或IC接收的RF信号发送到上面描述的连接构件和/或IC。根据设计，多个馈电过孔120可连接到单个贴片天线图案110或多个贴片天线图案110。在多个馈电过孔120连接到单个贴片天线图案110的情况下，多个馈电过孔120中的每个可被配置为使得作为相对于彼此为极化波的水平(H)极RF信号和竖直(V)极RF信号通过。
贴片天线图案110可设置在接地层125上方，并且可电连接到馈电过孔120的一端。贴片天线图案110可接收来自馈电过孔120的RF信号以在Z方向上远距离地发送RF信号，或者可在Z方向上远距离地接收RF信号以将RF信号发送到馈电过孔120。
耦合贴片图案115可设置在贴片天线图案110上方。耦合贴片图案115可电磁连接到贴片天线图案110，并且还可将RF信号集中在Z方向上以改善贴片天线图案110的增益。
第一介电层150可提供设置贴片天线图案110和耦合贴片图案115的空间。例如，贴片天线图案110和耦合贴片图案115可插入到第一介电层150中，或者可设置在第一介电层150的上表面和/或下表面上。
第二介电层140可设置为使得馈电过孔120的至少一部分位于第二介电层140中，并且可提供设置接地层125的空间。例如，接地层125可插入到第二介电层140中，或者可设置在第二介电层140的上表面上。
电连接结构130可设置在第一介电层150与第二介电层140之间，以便将第一介电层150和第二介电层140彼此分开。也就是说，电连接结构130可支撑第一介电层150和第二介电层140。
因此，由于天线模块可容易地增加包括在第二介电层140中的接地层125与包括在第一介电层150中的贴片天线图案110之间的距离，所以可容易地改善贴片天线图案110的天线性能。
由于电连接结构130可具有预定高度，所以电连接结构130可在使第二介电层140和第一介电层150彼此结合的同时提供低介电区域145。也就是说，贴片天线图案110与接地层125之间的空间的至少一部分的介电常数Dk可小于第一介电层150和第二介电层140的介电常数Dk。例如，低介电区域145可具有与空气的介电常数相同的介电常数。
因此，即使第二介电层140和第一介电层150中的每个不具有单独的低介电区域，天线模块也可根据第二介电层140与第一介电层150之间的结合而具有低介电区域145。因此，由于贴片天线图案110和接地层125中的每个可容易地具有介电常数的各种边界条件，所以可容易地改善天线性能。
因此，由于第二介电层140和第一介电层150中的每个可减少层的数量和/或高度，所以可降低制造天线模块的总成本或者可提高天线模块的总良率。
由于电连接结构130的熔点可低于贴片天线图案110的熔点、耦合贴片图案115的熔点和接地层125的熔点，所以电连接结构130可在第一介电层150和第二介电层140分开制造的状态下提供电结合环境。
第一介电层150的介电常数可大于第二介电层140的介电常数。用于保持谐振频率的贴片天线图案110和耦合贴片图案115的尺寸可随着第一介电层150的介电常数变大而变小。此外，贴片天线图案110与相邻天线装置之间的间隔距离可随着第一介电层150的介电常数变大而变小。天线模块可在通过使用具有大介电常数的第一介电层150来实现小型化的同时通过提供低介电区域145来改善天线性能。
例如，第一介电层150可具有小于第二介电层140的介电损耗因子(DF)的介电损耗因子。因此，可减小由于贴片天线图案110的RF信号发送和接收而导致的能量损失。
参照图2B，第一介电层150可向下提供腔135，或者以其他方式在面向第二介电层140的第一介电层150的一侧提供腔135。
参照图2C，第二介电层140可向上提供腔135，或者以其他方式在面向第一介电层150的第二介电层140的一侧上提供腔135。
腔135可在未增加贴片天线图案110与接地层125之间的物理距离或者未增加天线模块的总高度的情况下减小有效介电常数。因此，相比于天线性能，可进一步减小天线模块的尺寸。
即使在腔135不存在的情况下，天线模块也可通过增加电连接结构130的尺寸和/或高度来增加接地层125与贴片天线图案110之间的距离或者减小第一介电层150和第二介电层140中的每个的高度。例如，电连接结构130可被设计为比IC与连接构件之间的电连接结构大。例如，电连接结构130可选自诸如焊球、引脚、焊盘、接地焊盘或焊接凸起的结构，并且可具有与IC与连接构件之间的电连接结构不同的结构，从而增加尺寸和/或高度。
参照图2D，天线模块可进一步包括设置在第一介电层150与第二介电层140之间并且连接到电连接结构130的子板160。子板160可提供能够更容易地扩展第一介电层150与第二介电层140之间的间隔的环境，并且可进一步改善电连接结构130的电连接稳定性。
子板160可包括连接到电连接结构130的芯过孔161，并且可包括连接到芯过孔161的上端的上部芯层162、连接到芯过孔161的下端的下部芯层163、连接到上部芯层162的上部电连接结构164以及连接到下部芯层163的下部电连接结构165中的至少一部分。
子板160可提供设置馈电过孔的第二部分120b、第三部分120c和第四部分120d中的至少一部分的空间，但是子板160也可根据设计而与馈电过孔间隔开。
参照图2D，天线模块可进一步包括封装第一介电层150与第二介电层140之间的空间的包封剂147。也就是说，包封剂147可设置为填充上面描述的低介电区域145的至少一部分。因此，可改善第一介电层150与第二介电层140之间的绝缘可靠性、散热性能和冲击保护性能。
根据设计，包封剂147可具有比第一介电层150的介电常数和第二介电层140的介电常数大的介电常数。因此，由于可增大接地层125与贴片天线图案之间的有效介电常数，所以可缩短在接地层125与贴片天线图案110之间传输的RF信号的波长。也就是说，由于可增大接地层125与贴片天线图案110之间的电气长度，所以即使没有增加天线模块的总高度，天线模块也可根据接地层125与贴片天线图案110之间的距离来改善天线性能。
参照图2D，第二介电层140的上表面的尺寸L1可大于第一介电层150的下表面的尺寸L2。也就是说，即使第一介电层150和第二介电层140具有不同的尺寸，第一介电层150和第二介电层140的结合结构也可提供容易地使第一介电层150和第二介电层140彼此结合的环境。
例如，第二介电层140可比第一介电层150大(在X方向上更长)以提供设置上面参照图1描述的端射天线的空间或者提供更稳定的电连接和接地，并且为了天线模块的整体的结构稳定性，第二介电层140还可比第一介电层150大(在X方向上更长)。
参照图2D，馈电过孔可具有第一部分120a、第二部分120b、第三部分120c和第四部分120d。第二部分120b和第四部分120d可具有与电连接结构130的形式类似的形式，并且可与电连接结构130同时形成。也就是说，馈电过孔的与第一介电层150与第二介电层140之间的高度对应的部分的宽度可大于馈电过孔的其它部分的宽度。
图3A、图3B、图3C和图3D是示出贴片天线图案设置在天线模块中的第二介电层上的结构的侧视图。
参照图3A至图3D，贴片天线图案110可设置在第二介电层140中，耦合贴片图案115可设置在第一介电层150中。
在贴片天线图案110与耦合贴片图案115之间传输的RF信号的波长可随着贴片天线图案110与耦合贴片图案115之间的有效介电常数变小而变长。RF信号根据贴片天线图案110与耦合贴片图案115之间的电磁耦合在Z方向上的集中可随着RF信号的波长变长而变大。因此，贴片天线图案110的增益可随着贴片天线图案110与耦合贴片图案115之间的有效介电常数变小而得到改善。
电连接结构130可在使第二介电层140和第一介电层150彼此电连接的同时使第二介电层140和第一介电层150彼此结合。例如，电连接结构130的熔点可低于贴片天线图案110的熔点、耦合贴片图案115的熔点和馈电过孔120的熔点。例如，第二介电层140和第一介电层150可在电连接结构130设置在第二介电层140的上表面或第一介电层150的下表面上的状态下彼此结合，随后可在高于电连接结构130的熔点的温度下对第二介电层140和第一介电层150进行热处理。
低介电区域145可根据第二介电层140和第一介电层150通过电连接结构130的结合而与电连接结构130的高度相对应。
由于低介电区域145位于第二介电层140与第一介电层150之间，所以可在没有单独的绝缘材料的情况下确保绝缘可靠性。因此，低介电区域145可利用空气形成。空气可具有基本上为1的介电常数，并且可不需要单独的工艺来填充在低介电区域145中。因此，可容易地降低设置在第二介电层140中的贴片天线图案110与设置在第一介电层150中的耦合贴片图案115之间的有效介电常数。
根据设计，低介电区域145可填充有介电常数低于第一介电层150的介电常数和第二介电层140的介电常数的介电材料(例如，包封剂147)，从而进一步改善绝缘可靠性。
参照图3B，第一介电层150可具有腔135。
参照图3C，第二介电层140可具有腔135。
因此，贴片天线图案110与耦合贴片图案115之间的有效介电常数可随着腔135的高度变高而被进一步降低，并且即使在未增加贴片天线图案110与耦合贴片图案115之间的物理距离的情况下也可被降低。
即使在腔135不存在的情况下，天线模块还可通过增加电连接结构130的尺寸和/或高度来减小有效介电常数。例如，电连接结构130可被设计为比IC与连接构件之间的电连接结构大。例如，电连接结构130可选自诸如焊球、引脚、焊盘或接地焊盘的结构，并且可具有与IC与连接构件之间的电连接结构不同的结构，从而增加尺寸和/或高度。
参照图3D，天线模块可包括子板160，以更容易地确保贴片天线图案110与耦合贴片图案115之间的间隔距离。
图4A、图4B、图4C、图4D和图4E是示出天线模块的内部的平面图。
参照图4A，当在Z方向观看时，包括在天线模块中的多个电连接结构130可被布置为分别围绕多个天线图案110和/或多个耦合贴片图案。
因此，电连接结构130可改善多个天线图案110之间的电磁隔离，可改善天线模块的电磁屏蔽性能，并且可针对多个天线图案110提供电磁边界条件，以进一步将通过多个天线图案110传输的RF信号诱导在Z方向上。
参照图4B，接地层201a可具有供馈电过孔120a穿过的通孔，并且可连接到接地过孔185a的另一端。接地层201a可在贴片天线图案与馈线之间电磁屏蔽。
参照图4C，第二接地层202a可分别围绕端射天线馈线220a的至少一部分和贴片天线馈线221a。端射天线馈线220a可电连接到第二布线过孔232a，并且贴片天线馈线221a可电连接到第一布线过孔231a。第二接地层202a可在端射天线馈线220a与贴片天线馈线221a之间电磁屏蔽。端射天线馈线220a的一端可连接到端射天线馈电过孔211a。
参照图4D，第三接地层203a可具有供第一布线过孔231a和第二布线过孔232a穿过的多个通孔，并且可具有耦合接地图案235a。第三接地层203a可在馈线与IC之间电磁屏蔽。
参照图4E，第四接地层204a可具有供第一布线过孔231a和第二布线过孔232a穿过的多个通孔。IC 310a可设置在第四接地层204a下方，并且可电连接到第一布线过孔231a和第二布线过孔232a。端射贴片天线图案210a和导向图案215a可设置在与第四接地层204a基本相同的高度。
第四接地层204a可提供IC 310a中的电路和/或无源组件中使用的地。根据设计，第四接地层204a可提供IC 310a和/或无源组件中使用的电力和信号的传输路径。因此，第四接地层204a可电连接到IC和/或无源组件。
第二接地层202a、第三接地层203a和第四接地层204a可具有下凹形状以提供腔。因此，端射贴片天线图案210a可设置为更靠近第四接地层204a。腔可设置在与上面在图1至图4C中描述的腔的位置不同的位置处。
第二接地层202a、第三接地层203a和第四接地层204a的顶部和底部关系和形状可根据设计而变化。图1中所示的第五接地层可具有与第四接地层204a类似的结构/功能。
图5A、图5B和图5C是示出根据示例的天线模块的平面图。
参照图5A和图5B，天线模块可包括多个贴片天线图案110c、接地层125c、多个导电布局图案130c、多个端射天线图案210c、多个导向图案215c和多个端射馈线220c中的至少一部分。
多个端射天线图案210c可在第二方向形成辐射图案，以在第二方向(例如，横向)上发送或接收RF信号。例如，多个端射天线图案210c可设置在连接构件中以与连接构件的侧表面相邻，并且可具有偶极子形状或折叠偶极子形状。这里，多个端射天线图案210c中的每个的极子的一端可电连接到多个端射天线馈线220c的第一线和第二线。多个端射天线图案210c的频带可被设计为与多个贴片天线图案110c的频带基本相同，但不限于这样的频带。
多个导向图案215c可电磁耦合到多个端射天线图案210c，以改善多个端射天线图案210c的增益或带宽。
多个端射天线馈线220c可将从多个端射天线图案210c接收的RF信号发送到IC，并且可将从IC接收的RF信号发送到多个端射天线图案210c。多个端射天线馈线220c可实现为连接构件的布线。
因此，由于天线模块可在第一方向和第二方向上形成辐射图案，所以可全方向地扩展RF信号的发送和接收方向。
多个天线装置可布置成如图5A所示的n×m的结构。包括多个天线装置的天线模块可设置为与电子设备的顶点相邻。
多个天线装置可布置成如图5B所示的n×1的结构。包括多个天线装置的天线模块可设置为与电子设备的边缘的中间点相邻。
参照图5C，天线模块可包括多个贴片天线图案110d、接地层125d、多个导电布局图案130d、多个端射天线图案210d、多个导向图案215d和多个端射天线馈线220d中的至少一部分。
也就是说，多个导电布局图案130d可布置成n×1的结构，可设置为围绕多个贴片天线图案110d中的每个，并且可设置为彼此分开。因此，可减少多个天线装置对彼此的影响。
图6A和6B是示出包括在根据示例的天线模块中的连接构件的下部结构的侧视图。
参照图6A，天线模块可包括连接构件200、IC 310、粘合构件320、电连接结构330、包封剂340、无源组件350和子板410中的至少一部分。
连接构件200可具有与上面参照图1至图5C描述的连接构件类似的结构。
IC 310可与上面描述的IC相同，并且可设置在连接构件200下方。IC 310可电连接到连接构件200的布线以发送或接收RF信号，并且可电连接到连接构件200的接地层以接地。例如，IC 310可执行频率转换、放大、滤波、相位控制和电力产生中的至少一部分，以产生转换后的信号。
粘合构件320可将IC 310和连接构件200彼此结合。
电连接结构330可使IC 310和连接构件200彼此电连接。例如，电连接结构330可具有诸如焊球、焊脚、接地焊盘和焊盘的结构。电连接结构330的熔点可低于连接构件200的布线的熔点和接地层的熔点，以通过使用低熔点的预定处理使IC 310和连接构件200彼此电连接。
包封剂340可封装IC的至少一部分，并且可改善IC 310的热辐射性能和防震性能。例如，包封剂340可利用感光包封剂(PIE)、ABF(Ajinomoto build-up film)、环氧树脂模塑料(EMC)等形成。
无源组件350可设置在连接构件200的下表面上，并且可通过电连接结构330电连接到连接构件200的布线和/或接地层。例如，无源组件350可包括电容器(例如，多层陶瓷电容器(MLCC))、电感器和片式电阻器中的至少一部分。
子板410可设置在连接构件200下方，并且可电连接到连接构件200，以从外部接收中频(IF)信号或基带信号并且将IF信号或基带信号发送到IC310，或者从IC 310接收IF信号或基带信号并且将IF信号或基带信号发送到外部。这里，RF信号的频率(例如，24GHz、28GHz、36GHz、39GHz和60GHz)可大于IF信号的频率(例如，2GHz、5GHz、10GHz等)。
例如，子板410可通过包括在连接构件200的IC接地层中的布线将IF信号或基带信号发送到IC 310或者从IC 310接收IF信号或基带信号。由于连接构件200的第一接地层设置在IC接地层与布线之间，所以IF信号或基带信号和RF信号可在天线模块内电隔离。
参照图6B，天线模块可包括屏蔽构件360、连接器420和片式天线430中的至少一部分。
屏蔽构件360可设置在连接构件200下方，并且可设置为与连接构件200一起限制IC 310。例如，屏蔽构件360可设置为将IC 310和无源组件350一同覆盖(例如，共形屏蔽)或者分别覆盖IC 310和无源组件350(例如，分隔屏蔽)。例如，屏蔽构件360可呈一个表面开口的六面体形状，并且可通过与连接构件200的结合而具有六面体的容纳空间。屏蔽构件360可利用具有高导电性的材料(诸如，铜)形成以具有短的趋肤深度，并且可电连接到连接构件200的接地层。因此，屏蔽构件360可减少IC 310和无源组件350可接收的电磁噪声。
连接器420可具有电缆(例如，同轴电缆、柔性PCB)的连接结构，可电连接到连接构件200的IC接地层，并且可执行类似于上面描述的子板的功能。连接器420可被提供有IF信号、基带信号和/或来自电缆的电力，或者可将IF信号和/或基带信号提供给电缆。
片式天线430可帮助天线模块发送或接收RF信号。例如，片式天线430可包括介电常数大于绝缘层的介电常数的介电块以及设置在介电块的相对表面上的多个电极。多个电极中的一个可电连接到连接构件200的布线，另一个电极可电连接到连接构件200的接地层。
图7是示出根据示例的天线模块的结构的侧视图。
参照图7，天线模块可具有端射天线100f、贴片天线图案1110f、IC 310f和无源组件350f集成到连接构件500f中的结构。
端射天线100f和贴片天线图案1110f可分别以与上面描述的端射天线和上面描述的贴片天线图案相同的方式设计，并且可从IC 310f接收RF信号以发送RF信号，或者将接收的RF信号发送到IC 310f。
连接构件500f可具有堆叠至少一个导电层510f和至少一个绝缘层520f的结构(例如，印刷电路板的结构)。导电层510f可具有上面描述的接地层和馈线。
天线模块还可包括柔性连接构件550f。柔性连接构件550f可包括在垂直方向上观察时与连接构件500f重叠的第一柔性区域570f和不与连接构件500f重叠的第二柔性区域580f。
第二柔性区域580f可在竖直方向上柔性弯曲。因此，第二柔性区域580f可柔性地连接到组板的连接器和/或相邻的天线模块。
柔性连接构件550f可包括信号线560f。IF信号和/或基带信号可通过信号线560f被发送到IC 310f或者被发送到组板的连接器和/或相邻的天线模块。
图8A和8B是示出根据示例的电子设备中的天线模块的布局的平面图。
参照图8A，包括端射天线100g、贴片天线图案1110g和绝缘层1140g的天线模块可在电子设备700g的组板600g上设置为与电子设备700g的侧边界相邻。
电子设备700g可以是智能手机、个人数字助理、数字摄像机、数字静态相机、网络系统、计算机、监视器、平板电脑、膝上型电脑、上网本、电视、视频游戏机、智能手表、汽车组件等，但不限于此。
通信模块610g和基带电路620g可进一步设置在组板600g上。天线模块可通过同轴电缆630g电连接到通信模块610g和/或基带电路620g。根据设计，同轴电缆630g可用图7中所示的柔性连接构件代替。
通信模块610g可包括下列项中的至少一部分：诸如易失性存储器(例如，DRAM)、非易失性存储器(例如，ROM)、闪存等的存储器芯片；诸如中央处理器(例如，CPU)、图形处理器(例如，GPU)、用于执行数字信号处理的数字信号处理器、密码处理器、微处理器、微控制器等的应用处理器芯片；以及诸如模数转换器、专用IC(ASIC)等的逻辑芯片。
基带电路620g可通过执行模数转换和模拟信号的放大、滤波和频率转换来产生基带信号。从基带电路620g输入和输出的基带信号可通过电缆传输到天线模块。
例如，基带信号可通过电连接结构、芯过孔和布线被发送到IC。IC可将基带信号转换为毫米波(mmWave)段的RF信号。
参照8B，各自包括端射天线100h、贴片天线图案1110h和绝缘层1140h的多个天线模块可设置为在电子设备700h的组板600h上分别与电子设备700h的一个侧表面的边界及其另一侧表面的边界相邻。通信模块610h和基带电路620h可进一步设置在组板600h上。多个天线模块可通过同轴电缆630h电连接到通信模块610h和/或基带电路620h。
本说明书中公开的贴片天线图案、耦合贴片图案，馈电过孔、接地层、端射天线图案、导向图案和电连接结构可包括金属材料(例如，诸如铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、铅(Pb)、钛(Ti)或它们的合金的导电材料)，并且可通过诸如化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、溅射、减成、加成、半加成工艺(SAP)、改进的半加成工艺(MSAP)等的镀覆方法形成，但不限于这些材料和方法。
本说明书中公开的介电层可利用FR-4、液晶聚合物(LCP)、低温共烧陶瓷(LTCC)、诸如环氧树脂的热固性树脂、诸如聚酰亚胺树脂的热塑性树脂、热固性树脂或热塑性树脂与无机填料一起浸在诸如玻璃纤维(或玻璃布或玻璃织物)的芯材料中的树脂(例如，半固化片、ABF(Ajinomoto build-up film)、FR-4、双马来酰亚胺三嗪(BT)、感光介电(PID)树脂、通用覆铜层压板(CCL)或玻璃或陶瓷基绝缘材料)形成。介电层可填充在在此公开的天线模块中没有设置贴片天线图案、耦合贴片图案、馈电过孔、接地层、端射天线图案、导向图案和电连接结构的位置中的至少一部分中。
在此公开的RF信号可具有根据下列项的格式：无线保真(Wi-Fi)(电气和电子工程师协会(IEEE)802.11族等)、全球微波接入互操作性(WiMAX)(IEEE 802.16族等)、IEEE802.20、长期演进(LTE)、仅演进数据(Ev-DO)、高速分组接入+(HSPA+)、高速下行链路分组接入+(HSDPA+)、高速上行链路分组接入+(HSUPA+)、增强型数据GSM环境(EDGE)、全球移动通信系统(GSM)、全球定位系统(GPS)、通用分组无线业务(GPRS)、码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、数字增强型无绳电信(DECT)、蓝牙、3G、4G和5G协议以及在上面描述的协议之后指定的任何其他无线和有线协议，但不限于这些协议。
如上所述，根据示例，由于天线模块提供了这样一种环境，在所述环境中，每个组件容易具有对其作用(RF信号发送/接收、电连接等)有利的结构，所以天线模块可在具有改善的天线性能的同时提供有利于小型化的结构。
此外，由于可针对每个组件更有效地制造根据示例的天线模块，所以可降低天线模块的总制造成本并且可提高制造良率。
另外，由于根据示例的天线模块可容易地具有低介电区域，所以天线模块可容易地扩展介电常数的多样性并且可提供低介电区域的有效利用环境。
虽然本公开包括具体的示例，但是在理解本申请的公开内容之后将明显的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可在这些示例中做出形式上和细节上的各种变化。在此所描述的示例将仅被认为是描述性含义，而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被认为可适用于其他示例中的类似的特征或方面。如果以不同的顺序执行描述的技术，和/或如果以不同的方式组合描述的系统、架构、装置或者电路中的组件和/或通过其他组件或者它们的等同物替换或者补充描述的系统、架构、装置或者电路中的组件，则可获得适当的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同物限定，在权利要求及其等同物的范围内的所有变型将被解释为包含于本公开中。

Claims (20)

1.一种天线模块，包括：
接地层，包括通孔；
馈电过孔，设置为穿过所述通孔；
贴片天线图案，与所述接地层间隔开并且电连接到所述馈电过孔的一端；
耦合贴片图案，与所述贴片天线图案间隔开；
第一介电层，被构造为容纳所述贴片天线图案和所述耦合贴片图案；
第二介电层，被构造为容纳所述馈电过孔和所述接地层的至少一部分；以及
电连接结构，设置在所述第一介电层与所述第二介电层之间，以将所述第一介电层与所述第二介电层分开，
其中，所述电连接结构将所述馈电过孔的设置在所述第二介电层中的部分连接到所述贴片天线图案。
2.根据权利要求1所述的天线模块，其中，所述贴片天线图案与所述接地层之间的空间的至少一部分的介电常数小于所述第一介电层的介电常数和所述第二介电层的介电常数。
3.根据权利要求1所述的天线模块，其中，所述第一介电层的介电常数大于所述第二介电层的介电常数。
4.根据权利要求1所述的天线模块，其中，所述第一介电层包括面向所述第二介电层的腔。
5.根据权利要求1所述的天线模块，其中，所述第二介电层包括面向所述第一介电层的腔。
6.根据权利要求1所述的天线模块，其中，当在垂直方向观看时，所述电连接结构围绕所述耦合贴片图案。
7.根据权利要求1所述的天线模块，所述天线模块还包括：
端射天线，至少部分地设置在所述第二介电层中并且与所述接地层间隔开，
其中，所述第二介电层的表面的长度大于所述第一介电层的表面的长度。
8.根据权利要求1所述的天线模块，其中，所述馈电过孔的与所述第一介电层与所述第二介电层之间的高度相对应的部分的宽度大于所述馈电过孔的其它部分的宽度。
9.根据权利要求1所述的天线模块，所述天线模块还包括：
包封剂，设置在所述第一介电层与所述第二介电层之间。
10.根据权利要求1所述的天线模块，所述天线模块还包括：
子板，设置在所述第一介电层与所述第二介电层之间并且连接到所述电连接结构，
其中，所述子板包括连接到所述电连接结构的芯过孔。
11.根据权利要求1所述的天线模块，所述天线模块还包括：
贴片天线馈线，与所述接地层间隔开并且电连接到所述馈电过孔；
集成电路，与所述贴片天线馈线间隔开；以及
布线过孔，被构造为将所述贴片天线馈线电连接到所述集成电路。
12.一种天线模块，包括：
接地层，包括通孔；
馈电过孔，设置成穿过所述通孔；
贴片天线图案，与所述接地层间隔开并且电连接到所述馈电过孔的一端；
耦合贴片图案，与所述贴片天线图案间隔开；
第一介电层，被构造为容纳所述耦合贴片图案；
第二介电层，被构造为容纳所述贴片天线图案和所述接地层；以及
电连接结构，设置在所述第一介电层与所述第二介电层之间，以将所述第一介电层与所述第二介电层分开，
其中，所述电连接结构与所述馈电过孔分开，并且所述电连接结构包括金属材料。
13.根据权利要求12所述的天线模块，其中，所述第一介电层和所述第二介电层中的一者或两者包括腔，当在垂直方向上观看时，所述腔与所述贴片天线图案重叠。
14.根据权利要求13所述的天线模块，其中，当在垂直方向上观看时，所述电连接结构布置成围绕所述腔中的每个腔。
15.根据权利要求12所述的天线模块，其中，所述第二介电层的介电常数大于所述贴片天线图案与所述耦合贴片图案之间的空间的至少一部分的介电常数，并且所述第二介电层的介电常数小于所述第一介电层的介电常数。
16.根据权利要求12所述的天线模块，所述天线模块还包括：
端射天线，至少部分地设置在所述第二介电层中并且与所述接地层间隔开；
馈线，与所述接地层间隔开并且电连接到所述馈电过孔或所述端射天线；
集成电路，与所述馈线间隔开；以及
布线过孔，被构造为将所述馈线电连接到所述集成电路。
17.一种电子设备，包括：
根据权利要求1至16中的任一项所述的天线模块；以及
通信模块，电连接到所述天线模块。
18.一种天线模块，包括：
馈电过孔；
贴片天线图案，设置在第一介电层上或者设置在所述第一介电层中并且电连接到所述馈电过孔；
耦合贴片图案，设置在与所述第一介电层间隔开的第二介电层上或者设置在所述第二介电层中；以及
电连接结构，被构造为将所述第一介电层结合到所述第二介电层，
其中，所述电连接结构与所述馈电过孔分开，并且所述电连接结构包括金属材料。
19.根据权利要求18所述的天线模块，其中，所述电连接结构的熔点低于所述贴片天线图案的熔点并且低于所述耦合贴片图案的熔点。
20.一种电子设备，包括：
根据权利要求18或19的天线模块；以及
通信模块，电连接到所述天线模块。
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