CN110571513B

CN110571513B - 电子装置及其多频段柔性电路板天线结构

Info

Publication number: CN110571513B
Application number: CN201810573506.XA
Authority: CN
Inventors: 李谟霖; 郭加弘; 洪国瀛
Original assignee: Career Electronic Kunshan Co ltd
Current assignee: Career Electronic Kunshan Co ltd
Priority date: 2018-06-06
Filing date: 2018-06-06
Publication date: 2020-11-10
Anticipated expiration: 2038-06-06
Also published as: CN110571513A

Abstract

本发明公开一种电子装置及其多频段柔性电路板天线结构，多频段柔性电路板天线结构包括一第一基板层、一第一金属层、一第二基板层以及一第二金属层。第一基板层包括一第一树脂层，第一金属层形成于第一树脂层上，以构成一第一天线。第二基板层与第一基板层呈堆栈设置，且包括一第二树脂层，第二金属层形成于第二树脂层上，以构成一第二天线。第一天线与第二天线在一垂直方向上的投影不重合，第一树脂层与第二树脂层具有不同的介电系数，以使第一天线与第二天线具有不同的频段。借此，可以兼顾微型化与多种天线功能的设计要求。

Description

电子装置及其多频段柔性电路板天线结构

技术领域

本发明涉及一种天线及使用天线的电子装置，特别是涉及一种多频段柔性电路板天线结构及使用其的电子装置。

背景技术

随着通信技术的发展，人们对电子装置(如智能手机、平板电脑、笔记本电脑等)的功能要求也越来越多元化，举例来说，电子装置需支持近场通信(Near FieldCommunication，NFC)、GPS、3G、WIFI、蓝牙等通信功能。因此，需要在电子装置上设置天线，以实现信号的收发。然而，在电子装置朝向小型化设计的同时，其内部空间大大限制了天线设计，最直接的影响是，无法操作于多个不同频段。

另外，我国地处高温高湿的亚热带地区，高频信号一旦在高温高湿的环境条件下进行传输，可能会产生变异并影响到信号的完整性。而且以现有的印刷电路板的基板的结构组成，很难在10GHz的频率时达到低介电损耗，更不用说要兼顾耐高温与低吸湿性能。

因此，需要一种多功能天线，其既具备多种频段，又能克服电子装置内部有限空间的限制，还能确保高频信号在严苛的环境条件下的传输质量与稳定性。

发明内容

本发明针对现有技术的不足提供一种多频段柔性电路板天线结构，以解决天线功能单一及无法充分利用电子装置内部空间的问题。并且，提供一种使用此多频段柔性电路板天线结构的电子装置。

为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是：一种多频段柔性电路板天线结构，其包括一第一基板层、一第一金属层、一第二基板层以及一第二金属层。所述第一基板层包括一第一树脂层，所述第一金属层形成于所述第一树脂层上，以构成一第一天线。所述第二基板层与所述第一基板层呈堆栈设置，且包括一第二树脂层，所述第二金属层形成于所述第二树脂层上，以构成一第二天线。其中，所述第一天线与所述第二天线在一垂直方向上的投影不重合，所述第一树脂层与所述第二树脂层具有不同的介电系数，以使所述第一天线与所述第二天线具有不同的频段。

进一步地，所述多频段柔性电路板天线具有一第一开槽以及一第二开槽，所述第一开槽的位置对应所述第二天线，且所述第一开槽贯穿所述第一基板层与所述第一金属层，所述第二开槽的位置对应所述第一天线，且所述第二开槽贯穿所述第二基板层与所述第二金属层。

进一步地，所述第一基板层还包括一第一芯层，且所述第一树脂层与所述第一金属层分别形成于所述第一芯层的相对二表面上，所述第二基板层还包括一第二芯层，且所述第二树脂层与所述第二金属层分别形成于所述第二芯层的相对二表面上。

进一步地，所述第一树脂层与所述第二树脂层的材料包含一改质液晶聚合物、一改质聚酰亚胺或一改质环氧树脂，所述改质液晶聚合物、所述改质聚酰亚胺与所述改质环氧树脂具有一修饰官能基，且所述修饰官能基为胺基、酰胺基、亚胺基、脒基、胺基羰基胺基、胺基硫代羰基、胺基羰基氧基、胺基磺酰基、胺基磺酰氧基、羧酸酯、羧酸酯胺基、烷氧基羰基、烷氧基羰基氧基、烷氧基胺基、羟胺基、氰胺基或异氰酸基。

进一步地，所述多频段柔性电路板天线还包括一第三基板层以及一第三金属层，所述第三基板层形成于所述第一基板层与所述第二基板层之间，所述第三金属层形成于所述第三基板层上，且与所述第一金属层和所述第二金属层电性连接。

进一步地，所述第一金属层包括一第一辐射部以及一连接于所述第一辐射部的第一连接部，所述第二金属层包括一第二辐射部以及一连接于所述第二辐射部的第二连接部，且所述第一连接部和所述第二连接部与所述第三金属层电性连接。

进一步地，所述多频段柔性电路板天线还包括一第一导电柱以及一第二导电柱，所述第一导电柱贯穿所述第一基板层，且所述第一导电柱的两端分别接触所述第一金属层的所述第一连接部与所述第三金属层，所述第二导电柱贯穿所述第二基板层与所述第三基板层，且所述第二导电柱的两端分别接触所述第二金属层的所述第二连接部与所述第三金属层。

进一步地，所述多频段柔性电路板天线还包括一第三基板层以及一第三金属层，所述第二基板层与所述第二金属层形成于所述第三基板层的一表面上，所述第一基板层与第一金属层形成于所述第二金属层上，所述第三金属层形成于所述第三基板层的相对另一表面上，且与所述第一金属层和所述第二金属层电性连接。

进一步地，所述多频段柔性电路板天线还包括一第一导电柱以及一第二导电柱，所述第一导电柱贯穿所述第一基板层、所述第二基板层与所述第三基板层，且所述第一导电柱的两端分别接触所述第一金属层的所述第一连接部与所述第三金属层，所述第二导电柱贯穿所述第二基板层与所述第三基板层，且所述第二导电柱的两端分别接触所述第二金属层的所述第二连接部与所述第三金属层。

为了解决上述的技术问题，本发明所采用的另外一技术方案是：一种电子装置，其使用所述多频段柔性电路板天线结构。

本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的电子装置及其多频段柔性电路板天线结构，其能通过“所述第二金属层与所述第一金属层在一垂直方向上的投影不重合”以及“所述第一树脂层与所述第二树脂层具有不同的介电系数”的技术方案，以将多种不同频段的天线做在同一个柔性电路板的不同板层上，既实现了实现多合一天线的架构，又可以充分利用电子装置的内部空间，有利于产品更多功能的设计。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与图式，然而所提供的图式仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明的多频段柔性电路板天线结构的俯视示意图。

图2为图1的多频段柔性电路板天线结构沿I-I剖面线的其中一剖面示意图。

图3为图1的多频段柔性电路板天线结构沿I-I剖面线的另外一剖面示意图。

图4为根据本发明的多频段柔性电路板天线结构的电子装置的结构示意图。

具体实施方式

由于柔性电路板(FPC)在使用上具备可自由弯折与可依照空间布局要求任意安排等优势，本发明遂利用FPC来实现多合一天线的设计，以满足电子产品的多种功能要求。

以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开有关“电子装置及其多频段柔性电路板天线结构”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。

应当可以理解的是，虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种组件或者信号，但这些组件或者信号不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一组件与另一组件，或者一信号与另一信号。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。

第一实施例

请参阅图1及图2，本发明第一实施例提供一种多频段柔性电路板天线结构B，其是将至少两种不同频段的天线做在同一个柔性电路板的不同板层上，以满足电子装置对天线功能需求的多样化。多频段柔性电路板天线结构B使用一多层布线板，其至少包括堆栈设置的一第一基板层1、一第一金属层2、一第二基板层3、一第二金属层4、一第三基板层5及一第三金属层6。

第一金属层2形成于第一基板层1上，且具有一预定天线图案，如此，第一金属层2与第一基板层1可构成一第一天线A1。第二金属层4形成于第二基板层3上，且具有另一预定天线图案，如此，第二金属层4与第二基板层3可构成一第二天线A2。为避免第一天线A1与第二天线A2之间相互干扰，多频段柔性电路板天线结构B可具有一对应第二天线A2的第一开槽S1及一对应第一天线A1的第二开槽S2。第一开槽S1至少贯穿第一基板层1与第一金属层2，第二开槽S2至少贯穿第二基板层3与第二金属层4，以使第一金属层2与第二金属层4在一垂直方向上的投影不重合。

进一步来说，第一基板层1包括一第一芯层11及一第一树脂层12，第一树脂层12与第一金属层2分别形成于第一芯层11的相对二表面上。第二基板层3包括一第二芯层31及一第二树脂层32，第二树脂层32与第二金属层4分别形成于第二芯层31的相对二表面上。值得注意的是，在第一天线A1与第二天线A2分别形成于不同板层的架构下，可通过控制第一树脂层12与第二树脂层32的介电系数，以根据电子装置对天线功能的需要进行多种组合，也就是说，当第一树脂层12与第二树脂层32具有不同的介电系数时，第一天线A1与第二天线A2可具有不同的频段。举例来说，第一天线A1可为GPS天线、NFC天线、蓝芽天线及wifi天线之中的其中一种，第二天线A2可为GPS天线、NFC天线、蓝芽天线及wifi天线之中的另外一种。然而，上述所举的例子只是其中一可行的实施例而并非用以限定本发明。

在本实施例中，第一树脂层12与第二树脂层32的厚度可根据天线所需的匹配带宽来做调整，第一树脂层12与第二树脂层32的厚度可介于12μm至105μm之间，但不受限于此。第一树脂层12与第二树脂层32可具有单层或多层结构。第一树脂层12与第二树脂层32的材料可包含氟树脂、聚苯醚树脂(PPO/PPE)、芳烷型环氧树脂或其任意组合。作为氟树脂，可采用聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)及乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)。作为芳烷型环氧树脂，可采用联苯型环氧树脂。

第一树脂层12与第二树脂层32的材料优选包含改质液晶聚合物(modified LCP)、改质聚酰亚胺(modified PI)或改质环氧树脂(modified epoxy)，但不受限于此。第一金属层2与第二金属层4的厚度可介于2μm至105μm之间，但不受限于此。第一金属层2与第二金属层4的材料可为高导电性金属例如铜、镍、银、金或其合金，但不受限于此。

另外，第一树脂层12与第二树脂层32视需要可使用陶瓷粉体。陶瓷粉体在第一树脂层12或第二树脂层32中所占比例可介于40wt％至70wt％，优选介于25wt％至35wt％。

进一步来说，不论是改质液晶聚合物、改质聚酰亚胺还是改质环氧树脂，都具有至少一个修饰官能基，修饰官能基可为胺基(amino)、酰胺基(carboxamido)、亚胺基(imido或imino)、脒基(amidino)、胺基羰基胺基(aminocarbonylamino)、胺基硫代羰基(aminothiocarbonyl)、胺基羰基氧基(aminocarbonyloxy)、胺基磺酰基(aminosulfonyl)、胺基磺酰氧基(aminosulfonyloxy)、羧酸酯(carboxyl ester)、羧酸酯胺基((carboxyl ester)amino)、烷氧基羰基(alkoxy carbonyl)、烷氧基羰基氧基(alkoxy carbonyloxy)、烷氧基胺基(alkoxy amino)、羟胺基(hydroxyamino)、氰胺基(cyanato)或异氰酸基(isocyanato)，但不受限于此。

上述改质液晶聚合物、改质聚酰亚胺与改质环氧树脂可随特定溶剂一同被施加到第一芯层11或第二芯层31的其中一表面上，之后将特定溶剂移除，即可形成第一树脂层12或第二树脂层32。值得注意的是，上述改质液晶聚合物、改质聚酰亚胺与改质环氧树脂相较于未经改质之前，在特定溶剂中有较高的溶解度，从而可以提高可加工性。特定溶剂的具体例包括：N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基乙酰胺(DMAC)、二甲基甲酰胺(DMF)、γ-丁内酯(GBL)、2-丁氧基乙醇、2-乙氧基乙醇等。在第一树脂层12/第二树脂层32的材料中，改质液晶聚合物、改质聚酰亚胺或改质环氧树脂的固含量可介于1wt％至85wt％之间，例如5wt％、15wt％、25wt％、35wt％、45wt％、55wt％、65wt％或75wt％。

再者，由于第一树脂层12与第二树脂层32采用改质液晶聚合物、改质聚酰亚胺或改质环氧树脂，第一树脂层12与第二树脂层32的吸水率可降低到0.8％以下，远小于现有技术中相关应用的树脂层的吸水率(约2％)，如此，多频段柔性电路板天线结构B可适应严苛的高湿环境，也就是说，即便在高湿环境下，多频段柔性电路板天线结构B仍可正常使用。

另外，第一树脂层12或第二树脂层32的材料视需要可与一种或多种添加剂配合使用。添加剂可选自高介电填充剂、无机填充剂、有机填充剂、晶须(whisker)、硅烷偶合剂、抗氧化剂及紫外线吸收剂之中的一种或两种以上的组合，但不受限于此。作为高介电填充剂，可使用钛酸钡及钛酸锶。作为无机填充剂，可使用二氧化硅、氢氧化铝及碳酸钙。作为有机填充剂，可使用固化的环氧树脂、苯并鸟粪胺树脂及丙烯酸系聚合物。作为晶须，可使用钛酸钾及硼酸铝。然而，本发明不以上述所举的例子为限。

在本实施例中，第一芯层11与第二芯层31的厚度可介于8μm至200μm之间，但不受限于此。第一芯层11与第二芯层31的材料优选和第一树脂层12与第二树脂层32的材料相同，也就是说，第一芯层11与第二芯层31的材料可包含氟树脂、聚苯醚树脂(PPO/PPE)、芳烷型环氧树脂或其任意组合，其具体例已如前述，在此不再赘述。并且，第一芯层11与第二芯层31的材料优选包含改质液晶聚合物、改质聚酰亚胺或改质环氧树脂，其具有至少一个修饰官能基，已如前述，在此不再赘述。

请复参阅图2第三基板层5形成于第一基板层1与第二基板层3之间，第三金属层6形成于第三基板层5的一表面上，且具有一预定线路图案，第一金属层2与第二金属层4均与第三金属层6电性连接，如此，第三金属层6可构成一讯号传输线路，而在实际使用中，可通过第三金属层6对位在其相对二侧的第一天线A1与第二天线A2进行组合控制。

进一步来说，第一金属层2包括一第一辐射部21及一连接于第一辐射部21的第一连接部22，其中第一连接部22可通过一贯穿第一基板层1的第一导电柱P1与第三金属层电性连接。第二金属层4包括一第二辐射部41及一连接于第二辐射部41的第二连接部42，其中第二连接部42可通过一贯穿第二基板层3的第二导电柱P2与第三金属层6电性连接。

需要说明的是，可在第三基板层5的相对另一表面上形成另一第四金属层7，且第四金属层7具有另一预定线路图案，以因应更加复杂的电路设计与功能需求。

在本实施例中，第三基板层5主要起到承载与和支撑作用，第三基板层5的厚度可介于8μm至200μm之间，但不受限于此。第三基板层5的材料优选和第一树脂层12与第二树脂层32的材料相同，也就是说，第三基板层5的材料优选包含改质液晶聚合物、改质聚酰亚胺或改质环氧树脂，其具有至少一个修饰官能基，已如前述，在此不再赘述。第三金属层6与第四金属层7的厚度可介于2μm至105μm之间，但不受限于此。第三金属层6与第四金属层7的材料可为高导电性金属例如铜、镍、银、金或其合金，但不受限于此。

第二实施例

请参阅图3，本发明第二实施例提供一种多频段柔性电路板天线结构B，其是将至少两种不同频段的天线做在同一个柔性电路板的不同板层上，以满足电子装置对天线功能需求的多样化。多频段柔性电路板天线结构B为一多层布线板，其至少包括堆栈设置的一第一基板层1、一第一金属层2、一第二基板层3、一第二金属层4、一第三基板层5及一第三金属层6。关于第一、第二和第三基板层1、3、5与第一、第二和第三金属层2、4、6的技术细节，可参考第一实施例所述，在此不再赘述。

本实施例与第一实施例的主要差异在于：第一天线A1与第二天线A2都是位在第三基板层5的上方。进一步来说，第二基板层3与第二金属层4形成于第三基板层5的一表面上，第一基板层1与第一金属层2形成于第二金属层4上，第三金属层6形成于第三基板层5的相对另一表面上。并且，第一金属层2的第一连接部22可通过一贯穿第一、第二和第三基板层1、3、5的第一导电柱P1与第三金属层6电性连接，第二金属层4的第二连接部42可通过一贯穿第二和第三基板层3、5的第二导电柱P2与第三金属层6电性连接。

第三实施例

请参阅图4，本发明还提供一种电子装置D，其使用多频段柔性电路板天线结构B。进一步来说，电子装置D包括一控制单元C以及不同频段的第一天线A1、第二天线A2、第三天线A3以及第四天线A4。控制单元C可为任意种类的处理器或可程序化电路。第一天线A1、第二天线A2、第三天线A3与第四天线A4分别位在不同板层，且均电性连接至一讯号传输线路L。如此，控制单元C可通过讯号传输线路L对第一天线A1、第二天线A2、第三天线A3与第四天线A4进行组合控制，且根据需要切换至不同频段，以适应不同的通讯要求。

实施例的有益效果

本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的电子装置及其多频段柔性电路板天线结构，其能通过“第一金属层形成于第一树脂层上以构成一第一天线，第二金属层形成于第二树脂层上以构成一第二天线”以及“第一树脂层与第二树脂层具有不同的介电系数，以使第一天线与第二天线具有不同的频段”的技术方案，以将多种不同频段的天线整合到同一个FPC，既实现了多合一天线，又可以充分利用电子装置的内部空间，有利于产品更多功能的设计。

更进一步来说，第一树脂层与第二树脂层采用改质液晶聚合物、改质聚酰亚胺或改质环氧树脂，其吸水率可降低到0.8％以下，远小于现有技术中相关应用的树脂层的吸水率(约2％)，从而本发明的多频段柔性电路板天线结构可适应严苛的高湿环境。

更进一步来说，本发明的多频段柔性电路板天线结构中，天线组数并不局限，其可根据电子装置对天线功能的需要进行多种组合，以涵盖5G应用。

以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的申请专利范围，所以凡是运用本发明说明书及图式内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的申请专利范围内。

Claims

1.一种多频段柔性电路板天线结构，其特征在于，所述多频段柔性电路板天线结构包括：

一第一基板层，所述第一基板层包括一第一树脂层；

一第一金属层，所述第一金属层形成于所述第一树脂层上，以构成一第一天线；

一第二基板层，所述第二基板层与所述第一基板层呈堆栈设置，且包括一第二树脂层；以及

一第二金属层，所述第二金属层形成于所述第二树脂层上，以构成一第二天线；

一第一开槽，所述第一开槽的位置对应所述第二天线，且所述第一开槽贯穿所述第一基板层与所述第一金属层；以及

一第二开槽，所述第二开槽的位置对应所述第一天线，且所述第二开槽贯穿所述第二基板层与所述第二金属层；

其中，所述第一天线与所述第二天线在一垂直方向上的投影不重合，所述第一树脂层与所述第二树脂层具有不同的介电系数，以使所述第一天线与所述第二天线具有不同的频段。

2.根据权利要求1所述的多频段柔性电路板天线结构，其特征在于，所述第一基板层还包括一第一芯层，且所述第一树脂层与所述第一金属层分别形成于所述第一芯层的相对二表面上，所述第二基板层还包括一第二芯层，且所述第二树脂层与所述第二金属层分别形成于所述第二芯层的相对二表面上。

3.根据权利要求1所述的多频段柔性电路板天线结构，其特征在于，所述第一树脂层与所述第二树脂层的材料包含一改质液晶聚合物、一改质聚酰亚胺或一改质环氧树脂，所述改质液晶聚合物、所述改质聚酰亚胺与所述改质环氧树脂具有一修饰官能基，且所述修饰官能基为胺基、酰胺基、亚胺基、脒基、胺基羰基胺基、胺基硫代羰基、胺基羰基氧基、胺基磺酰基、胺基磺酰氧基、羧酸酯、羧酸酯胺基、烷氧基羰基、烷氧基羰基氧基、烷氧基胺基、羟胺基、氰胺基或异氰酸基。

4.根据权利要求1所述的多频段柔性电路板天线结构，其特征在于，所述多频段柔性电路板天线还包括一第三基板层以及一第三金属层，所述第三基板层形成于所述第一基板层与所述第二基板层之间，所述第三金属层形成于所述第三基板层上，且与所述第一金属层和所述第二金属层电性连接。

5.根据权利要求4所述的多频段柔性电路板天线结构，其特征在于，所述第一金属层包括一第一辐射部以及一连接于所述第一辐射部的第一连接部，所述第二金属层包括一第二辐射部以及一连接于所述第二辐射部的第二连接部，且所述第一连接部和所述第二连接部与所述第三金属层电性连接。

6.根据权利要求5所述的多频段柔性电路板天线结构，其特征在于，所述多频段柔性电路板天线还包括一第一导电柱以及一第二导电柱，所述第一导电柱贯穿所述第一基板层，且所述第一导电柱的两端分别接触所述第一金属层的所述第一连接部与所述第三金属层，所述第二导电柱贯穿所述第二基板层与所述第三基板层，且所述第二导电柱的两端分别接触所述第二金属层的所述第二连接部与所述第三金属层。

7.根据权利要求1所述的多频段柔性电路板天线结构，其特征在于，所述多频段柔性电路板天线还包括一第三基板层以及一第三金属层，所述第二基板层与所述第二金属层形成于所述第三基板层的一表面上，所述第一基板层与第一金属层形成于所述第二金属层上，所述第三金属层形成于所述第三基板层的相对另一表面上，且与所述第一金属层和所述第二金属层电性连接。

8.根据权利要求7所述的多频段柔性电路板天线结构，其特征在于，所述第一金属层包括一第一辐射部以及一连接于所述第一辐射部的第一连接部，所述第二金属层包括一第二辐射部以及一连接于所述第二辐射部的第二连接部，且所述第一连接部和所述第二连接部与所述第三金属层电性连接。

9.根据权利要求8所述的多频段柔性电路板天线结构，其特征在于，所述多频段柔性电路板天线还包括一第一导电柱以及一第二导电柱，所述第一导电柱贯穿所述第一基板层、所述第二基板层与所述第三基板层，且所述第一导电柱的两端分别接触所述第一金属层的所述第一连接部与所述第三金属层，所述第二导电柱贯穿所述第二基板层与所述第三基板层，且所述第二导电柱的两端分别接触所述第二金属层的所述第二连接部与所述第三金属层。

10.一种电子装置，其特征在于，所述电子装置使用根据权利要求1至9中任一项所述的多频段柔性电路板天线结构。