CN112825388A - 片式天线模块 - Google Patents

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CN112825388A CN202010391925.9A CN202010391925A CN112825388A CN 112825388 A CN112825388 A CN 112825388A CN 202010391925 A CN202010391925 A CN 202010391925A CN 112825388 A CN112825388 A CN 112825388A
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韩明愚
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许荣植
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Abstract

本公开提供一种片式天线模块，所述片式天线模块包括：第一介电层；焊料层，设置在所述第一介电层的第一表面上；贴片天线图案，设置在所述第一介电层的第二表面上；耦合图案，设置在所述第一介电层的所述第二表面上，并且与所述贴片天线图案间隔开，而在厚度方向上不与所述贴片天线图案叠置；第一馈电过孔，沿着所述厚度方向延伸通过所述第一介电层，并在所述厚度方向上不与所述贴片天线图案和所述耦合图案叠置；第一馈电图案，从所述第一馈电过孔的第一端延伸以与所述耦合图案的至少一部分叠置；以及第二馈电图案，从所述第一馈电过孔的第二端延伸以与所述耦合图案的至少一部分叠置。

Description

片式天线模块
本申请要求于2019年11月20日在韩国知识产权局提交的第10-2019-0149273号韩国专利申请的优先权的权益，该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
下面的描述涉及一种片式天线模块。
背景技术
移动通信数据流量每年在快速增长。正在进行技术开发以支持在无线网络中实时传输这样快速增长的数据。例如，基于物联网(IoT)的数据、增强现实(AR)、虚拟现实(VR)、与社交网络服务(SNS)结合的实况VR/AR、自主导航的内容、诸如同步视窗(使用超小型相机的用户实时视频传输)的应用等会需要支持大量数据的发送和接收的通信(例如，第五代(5G)通信、毫米波(mmWave)通信等)。
已经研究了包括第五代(5G)通信的毫米波(mmWave)通信，并且正在进行用于顺利实现这样的通信的天线模块的商业化/标准化的研究。
由于高频带(例如，24GHz、28GHz、36GHz、39GHz、60GHz等)中的射频(RF)信号在其传输的过程中容易被吸收并且损耗，因此通信的质量会急剧下降。因此，用于高频带中的通信的天线可能需要与常规的天线技术的方法不同的方法，并且单独的方法可能需要更特殊的技术，诸如实现用于确保天线增益、集成天线和射频集成电路(RFIC)、确保有效全向辐射功率(EIRP)等的单独的功率放大器。
发明内容
提供本发明内容以按照简化的形式对选择的构思进行介绍，下面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限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，一种片式天线模块包括：第一介电层；焊料层，设置在所述第一介电层的第一表面上；贴片天线图案，设置在所述第一介电层的第二表面上；耦合图案，设置在所述第一介电层的所述第二表面上，并且与所述贴片天线图案间隔开，而在所述片式天线模块的厚度方向上不与所述贴片天线图案叠置；第一馈电过孔，沿着所述厚度方向延伸通过所述第一介电层，并在所述厚度方向上不与所述贴片天线图案和所述耦合图案叠置；第一馈电图案，从所述第一馈电过孔的第一端延伸以在所述厚度方向上与所述耦合图案的至少一部分叠置；以及第二馈电图案，从所述第一馈电过孔的第二端延伸以在所述厚度方向上与所述耦合图案的至少一部分叠置。
所述耦合图案可沿着第一方向延伸，并且所述第一馈电图案可从所述第一馈电过孔的所述第一端沿着与所述第一方向不同的第二方向延伸。
所述第二馈电图案可从所述第一馈电过孔的所述第二端沿着所述第二方向延伸。
所述第一馈电图案在所述第二方向上的长度可大于所述耦合图案在所述第一方向上的长度。
所述第一馈电图案可在所述厚度方向上与所述贴片天线图案的一部分叠置。
所述片式天线模块还可包括：转绕图案，与所述第二馈电图案共面设置或者沿着所述厚度方向偏离所述第二馈电图案，电连接到所述第二馈电图案，并且具有围绕点旋转的形状。
所述第一介电层的所述第二表面可具有多边形形状，并且所述贴片天线图案可具有所述贴片天线图案的至少一些侧边相对于所述第一介电层的所述第二表面的每个侧边倾斜的多边形形状。
所述耦合图案可沿着相对于所述第一介电层的所述第二表面的每个侧边倾斜的方向延伸。
所述第一馈电图案可沿着相对于所述第一介电层的所述第二表面的每个侧边倾斜的方向延伸。
所述片式天线模块可包括：第二介电层，设置在所述第一介电层的所述第二表面上；以及第三介电层，设置在所述第二介电层的与所述第一介电层背对的表面上。所述贴片天线图案可包括：第一贴片天线图案，设置在所述第一介电层与所述第三介电层之间；以及第二贴片天线图案，设置在所述第三介电层的与所述第二介电层背对的表面上。
所述片式天线模块可包括：第二馈电过孔，贯穿所述第一介电层并且被构造为向所述第二贴片天线图案提供馈电路径；以及屏蔽过孔，贯穿所述第一介电层，电连接到所述第一贴片天线图案，并且围绕所述第二馈电过孔。所述第一贴片天线图案可限定所述第二馈电过孔所通过的通孔，并且从所述第一馈电图案馈电。
在另一总体方面，一种片式天线模块包括：第一介电层；焊料层，设置在所述第一介电层的第一表面上；第二介电层，设置在所述第一介电层的第二表面上；第三介电层，设置在所述第二介电层的与所述第一介电层背对的表面上；第一贴片天线图案，设置在所述第一介电层与所述第三介电层之间，并且具有通孔；第二贴片天线图案，设置在所述第三介电层的与所述第一介电层背对的表面上；第二馈电过孔，贯穿所述第一介电层并通过所述第一贴片天线图案的所述通孔，并且被构造为向所述第二贴片天线图案提供馈电路径；屏蔽过孔，贯穿所述第一介电层，电连接到所述第一贴片天线图案，并且围绕所述第二馈电过孔；耦合图案，设置在所述第一介电层的所述第二表面上，并且与所述第一贴片天线图案间隔开，而在所述片式天线模块的厚度方向上不与所述第一贴片天线图案叠置；以及第一馈电过孔，沿着所述厚度方向延伸通过所述第一介电层，并且被构造为向所述耦合图案提供馈电路径。
所述耦合图案可设置为比所述第一贴片天线图案靠近所述第一介电层的侧表面。
所述第一介电层的所述第二表面可具有多边形形状，所述第一贴片天线图案可具有所述第一贴片天线图案的至少一些侧边相对于所述第一介电层的所述第二表面的每个侧边倾斜的多边形形状，并且所述耦合图案可设置为比所述第一贴片天线图案靠近所述第一介电层的角部。
所述耦合图案可沿着相对于所述第一介电层的所述第二表面的每个侧边倾斜的方向延伸。
所述耦合图案可在所述厚度方向上不与所述第二贴片天线图案叠置，并且所述第二介电层的介电常数可低于所述第一介电层的介电常数和所述第三介电层的介电常数。
通过以下具体实施方式、附图和权利要求，其他特征和方面将是显而易见的。
附图说明
图1A、图1B和图1C是示出根据示例的片式天线模块的透视图。
图2A是示出根据示例的片式天线模块的修改结构的透视图。
图2B是示出根据示例的片式天线模块的侧视图。
图3A是示出根据示例的片式天线模块的外观的透视图。
图3B是示出根据示例的片式天线模块的屏蔽过孔的透视图。
图4A是示出根据示例的片式天线模块的布置的透视图。
图4B和图4C是示出根据示例的片式天线模块的布置的平面图。
图5A和图5B是示出图4A、图4B和图4C中所示的连接构件的下结构的侧视图。
图6A和图6B是示出根据示例的包括片式天线模块的电子装置的平面图。
在整个附图和具体实施方式中，相同的附图标记指示相同的元件。附图可不按照比例绘制，并且为了清楚、说明和方便起见，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
提供下面的具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同物对于本领域技术人员来说将是显而易见的。在此描述的操作的顺序仅仅是示例，并且不限于在此阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出对于本领域普通技术人员来说将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略对本领域技术人员来说将是公知的功能和构造的描述。
在此描述的特征可按照不同的形式实施，并且将不被解释为局限于在此描述的示例。更确切地说，已经提供在此描述的示例使得本公开将是彻底的和完整的，并且将把本公开的范围充分地传达给本领域普通技术人员。
在此，注意，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样的特征的至少一个示例或实施例，但所有的示例和实施例不限于此。
在整个说明书中，当元件(诸如层、区域或基板)被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，该元件可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件，或者可存在介于它们之间的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，可不存在介于它们之间的其他元件。
如在此使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的任意一项和任意两项或更多项的任意组合。
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、层或部分不受限于这些术语。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、组件、区域、层或部分也可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。
为了便于描述，在此可使用诸如“在……上方”、“上面”、“在……下方”和“下面”的空间相对术语，以描述如附图中所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间相对术语意图除了包含附图中描绘的方位之外还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则描述为相对于另一元件位于“上方”或“上面”的元件于是将相对于另一元件位于“下方”或“下面”。因此，术语“在……上方”根据装置的空间方位包括上方和下方两种方位。装置也可按照其他方式(例如，旋转90度或处于其他方位)定位，并且在此使用的空间相对术语将被相应地解释。
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，否则单数形式也意图包括复数形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在所陈述的特征、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，附图中所示的形状可能出现变化。因此，在此描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间发生的形状变化。
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是显而易见的各种方式组合。此外，尽管在此描述的示例具有各种构造，但在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的其他构造是可行的。
图1A、图1B和图1C是示出根据示例的片式天线模块的透视图。
参照图1A和图1B，根据示例的片式天线模块100a可包括第一介电层150a-1、焊料层138a、第一贴片天线图案111a、耦合图案130a-1、130a-2、130a-3和/或130a-4、第一馈电过孔121a-1和/或121a-2、第一馈电图案126a-1和/或126a-2以及第二馈电图案127a-1和/或127a-2。
第一介电层150a-1的上表面(例如，如图1B中的+Z方向上的第一表面)可用作第一贴片天线图案111a的布置空间，第一介电层150a-1的下表面(例如，如图1B中的与第一介电层150a-1的第一表面相对的第二表面)可用作焊料层138a的布置空间。
第一介电层150a-1可用作通过第一贴片天线图案111a的下表面辐射的射频(RF)信号的传播路径。在第一介电层150a-1中，RF信号可具有与第一介电层150a-1的介电常数对应的波长。
第一贴片天线图案111a与焊料层138a之间的距离可基于RF信号的波长来优化，并且可随着波长缩短而容易地缩短。因此，随着第一介电层150a-1的介电常数增大，可容易地使第一介电层150a-1的在竖直方向(例如，Z方向)上的厚度变薄。
第一贴片天线图案111a和焊料层138a中的每个在水平方向(例如，X方向和/或Y方向)上的尺寸可基于RF信号的波长来优化，并且可随着波长缩短而容易地减小。因此，随着第一介电层150a-1的介电常数增大，可容易地减小第一介电层150a-1在水平方向(例如，X方向和/或Y方向)上的尺寸。
因此，随着第一介电层150a-1的介电常数增大，可容易地减小片式天线模块100a的整体尺寸。
通常，贴片天线可实现为诸如印刷电路板(PCB)的基板的一部分，但贴片天线的小型化可由于印刷电路板(PCB)的典型绝缘层的介电常数相对低而遇到限制。
由于可针对诸如印刷电路板(PCB)的基板单独制造片式天线模块100a，因此片式天线模块100a可容易地使用介电常数比印刷电路板(PCB)的常规绝缘层的介电常数高的第一介电层150a-1。
例如，第一介电层150a-1可包括被构造为具有比印刷电路板(PCB)的常规绝缘层的介电常数高的介电常数的陶瓷材料。
例如，第一介电层150a-1可利用具有相对高的介电常数的材料(诸如陶瓷基材料、低温共烧陶瓷(LTCC)或玻璃基材料)形成，并且可通过进一步包含镁(Mg)、硅(Si)、铝(Al)、钙(Ca)和钛(Ti)中的至少一种而被构造为具有相对高的介电常数和相对强的耐久性。例如，第一介电层150a-1可包括Mg2SiO4、MgAlO4和CaTiO3中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合。
例如，第一介电层150a-1可具有其中堆叠有多个介电层的结构。多个介电层之间的空间可用作第一馈电图案126a-1或126a-2的布置空间以及/或者第二馈电图案127a-1或127a-2的布置空间，并且在多个介电层之间的空间中，其中没有设置第一馈电图案126a-1或126a-2以及/或者第二馈电图案127a-1或127a-2的空间可利用粘合材料(例如，聚合物)填充。
焊料层138a可被构造为支持片式天线模块100a的连接构件的安装。例如，当焊料层138a沿着第一介电层150a-1的边缘设置时，焊料层138a可更容易地结合到连接构件。例如，焊料层138a可被构造为有利于结合到具有相对低熔点的锡(Sn)基焊料，并且可被构造为通过包括镀锡层和/或镀镍层而容易地结合到焊料。
此外，焊料层138a可具有其中布置有多个圆柱体以有效地支持片式天线模块100a的连接构件的安装的结构。
第一贴片天线图案111a可通过第一馈电过孔121a-1或121a-2、第一馈电图案126a-1或126a-2以及第二馈电图案127a-1或127a-2馈电，并且可被构造为发送和/或接收RF信号。
从第一贴片天线图案111a辐射的RF信号的波长可与第一贴片天线图案111a在水平方向(例如，X方向和/或Y方向)上的尺寸对应。因此，第一贴片天线图案111a可被构造为在产生谐振的同时在竖直方向(例如，Z方向)上形成辐射图案。
例如，第一贴片天线图案111a可形成为在涂覆和/或填充于第一介电层150a-1上的状态下被干燥的导电膏。
耦合图案130a-1、130a-2、130a-3或130a-4可设置在第一介电层150a-1的上表面上，可设置为在竖直方向(例如，Z方向)上不与第一贴片天线图案111a叠置，并且可设置为在水平方向上(例如，在X方向和/或Y方向上)与第一贴片天线图案111a间隔开。
由于耦合图案130a-1、130a-2、130a-3或130a-4可电磁耦合到第一贴片天线图案111a，因此可提供影响第一贴片天线图案111a的谐振频率的阻抗。
第一贴片天线图案111a的带宽可通过多个谐振频率的组合来确定，并且可通过优化多个谐振频率之间的频率差和/或通过使多个谐振频率多样化来进一步加宽。
因此，由于耦合图案130a-1、130a-2、130a-3或130a-4向第一贴片天线图案111a提供阻抗，因此第一贴片天线图案111a的带宽可更宽。
第一馈电过孔121a-1或121a-2可在第一介电层150a-1中沿着竖直方向延伸，并且可设置为在竖直方向上不与第一贴片天线图案111a和耦合图案130a-1、130a-2、130a-3、130a-4叠置。
例如，可通过在使用激光形成于第一介电层150a-1中的通孔中填充导电材料(例如，铜、镍、锡、银、金、钯等)的工艺形成第一馈电过孔121a-1或121a-2。
第一馈电图案126a-1或126a-2可从第一馈电过孔121a-1或121a-2的上端延伸，并在高度低于耦合图案130a-1、130a-2、130a-3或130a-4的高度上与耦合图案130a-1、130a-2、130a-3或130a-4的至少一部分叠置。
由于第一馈电图案126a-1或126a-2在竖直方向(例如，Z方向)上与耦合图案130a-1、130a-2、130a-3或130a-4叠置(例如，如图1B和图1C中所示，第一馈电图案126a-1在竖直方向上与耦合图案130a-1叠置，第一馈电图案126a-2在竖直方向上与耦合图案130a-2叠置)，因此第一馈电图案126a-1或126a-2与耦合图案130a-1、130a-2、130a-3或130a-4可形成第一电容。由于耦合图案130a-1、130a-2、130a-3或130a-4电磁耦合到第一贴片天线图案111a，因此第一电容可转给第一贴片天线图案111a。
因此，第一贴片天线图案111a的带宽可进一步变宽。
例如，耦合图案130a-1、130a-2、130a-3或130a-4可沿着第一方向延伸，第一馈电图案126a-1或126a-2可具有从馈电过孔121a-1或121a-2的上端沿着与第一方向不同的第二方向延伸的形状。例如，第一方向和第二方向可彼此垂直。例如，第一馈电图案126a-1或126a-2在第二方向上的长度可大于耦合图案130a-1、130a-2、130a-3或130a-4在第一方向上的长度。
因此，由于第一电容可根据第一馈电图案126a-1或126a-2在第二方向上的长度、第一馈电图案126a-1或126a-2的在第一方向上的宽度以及第一馈电图案126a-1或126a-2与耦合图案130a-1、130a-2、130a-3或130a-4之间的在竖直方向(例如，Z方向)上的距离中的至少一者容易地调整，因此第一贴片天线图案111a的带宽可更有效地变宽。
第二馈电图案127a-1或127a-2可向第一贴片天线图案111a提供可影响第一贴片天线图案111a的谐振频率的电感。可通过调节第二馈电图案127a-1或127a-2的长度来控制电感。
例如，第二馈电图案127a-1或127a-2可从第一馈电过孔121a-1或121a-2的下端延伸，并在高度低于耦合图案130a-1、130a-2、130a-3或130a-4的高度上与耦合图案130a-1、130a-2、130a-3或130a-4的至少一部分叠置。
当第二馈电图案127a-1或127a-2在竖直方向(例如，Z方向)上与耦合图案130a-1、130a-2、130a-3或130a-4叠置(例如，如图1B和图1C中所示，第二馈电图案127a-1在竖直方向上与耦合图案130a-1叠置，第二馈电图案127a-2在竖直方向上与耦合图案130a-2叠置)时，第二馈电图案127a-1或127a-2与耦合图案130a-1、130a-2、130a-3或130a-4可形成第二电容。
第二馈电图案127a-1或127a-2与耦合图案130a-1、130a-2、130a-3或130a-4之间的在竖直方向(例如，Z方向)上的距离可比第一馈电图案126a-1或126a-2与耦合图案130a-1、130a-2、130a-3或130a-4之间的在竖直方向(例如，Z方向)上的距离长。因此，第二电容可小于第一电容。
由于根据示例的片式天线模块100a可使第一介电层150a-1的介电常数相对容易地增大，因此第二电容可大于基于诸如印刷电路板(PCB)的基板的常规绝缘层的电容。
因此，根据示例的片式天线模块100a不仅可使用第一电容，而且可使用第二电容。
第一贴片天线图案111a的带宽的最低频率可在基于第一电容的相对低的谐振频率的基础上有效地实现，第一贴片天线图案111a的带宽的最高频率可在基于第二电容的相对高的谐振频率的基础上有效地实现。
第二馈电图案127a-1或127a-2可具有从第一馈电过孔121a-1或121a-2的下端沿着第二方向延伸的形状。例如，第二馈电图案127a-1或127a-2、第一馈电过孔121a-1或121a-2以及第一馈电图案126a-1或126a-2可形成U形状。因此，由于可根据第二馈电图案127a-1或127a-2的在第二方向上的长度的调节来容易地控制第二电容，因此可更有效地使第一贴片天线图案111a的带宽变宽。
参照图1A、图1B和图1C，片式天线模块100a还可包括馈电连接结构128a-1/128a-2和转绕图案(detour pattern)129a-1。
馈电连接结构128a-1/128a-2可连接在第二馈电图案127a-1或127a-2与转绕图案129a-1之间。
转绕图案129a-1可与第二馈电图案127a-1或127a-2共面或者沿着片式天线模块100a的厚度方向偏离第二馈电图案127a-1或127a-2。作为示例，转绕图案129a-1可设置在高度与第二馈电图案127a-1或127a-2的高度相同或者高度低于第二馈电图案127a-1或127a-2的高度上，可电连接到第二馈电图案127a-1或127a-2，并且可具有围绕点旋转的形状。
转绕图案129a-1可提供用于第二馈电图案127a-1或127a-2的阻抗匹配的电感，并且可由于其具有围绕一个点旋转的形状而提供相对大程度的电感。
由于片式天线模块100a的尺寸可比常规贴片天线的尺寸小，因此可在片式天线模块100a中集中设计提供用于阻抗匹配的电感的结构。
由于转绕图案129a-1具有相对小的尺寸，因此即使当片式天线模块100a的尺寸小时，也可有效地提供用于片式天线模块100a的阻抗匹配的电感。
参照图1A和图1B，片式天线模块100a的第一介电层150a-1的上表面可具有多边形形状，并且第一贴片天线图案111a可具有其中贴片天线图案的至少一些侧边相对于第一介电层150a-1的上表面的每个侧边倾斜的多边形形状。
例如，当第一介电层150a-1的上表面和第一贴片天线图案111a中的每个为矩形时，第一贴片天线图案111a可具有从第一介电层150a-1的上表面进一步旋转45度的形式。换句话说，当第一介电层150a-1的上表面是正方形时，第一贴片天线图案111a可以是菱形。
例如，耦合图案130a-1、130a-2、130a-3或130a-4可设置为比贴片天线图案111a靠近第一介电层150a-1的角部。耦合图案130a-1、130a-2、130a-3或130a-4可具有沿着相对于第一介电层150a-1的上表面的每个侧边倾斜的倾斜方向延伸的形状。第一馈电图案126a-1或126a-2可以具有沿着相对于第一介电层150a-1的上表面的每个侧边倾斜的方向延伸的形状。
因此，由于第一介电层150a-1的角部可提供其中可设置导电组件的相对广阔的空间，因此第一馈电图案126a-1或126a-2的长度以及/或者第二馈电图案127a-1或127a-2的长度可更容易地更长或更自由地设计。
当第一馈电图案126a-1或126a-2的长度以及/或者第二馈电图案127a-1或127a-2的长度增大时，第一馈电图案126a-1或126a-2的电感以及/或者第二馈电图案127a-1或127a-2的电感可增大。
第一馈电图案126a-1或126a-2的电感以及/或者第二馈电图案127a-1或127a-2的电感可通过电磁耦合而提供到第一贴片天线图案111a。第一贴片天线图案111a可具有基于电感的谐振频率。
因此，根据示例的片式天线模块100a可通过使用更自由地控制的电感来获得更自由地控制的带宽。
参照图1C，第一馈电图案126a-1或126a-2在第二方向上的长度可比耦合图案130a-1、130a-2、130a-3或130a-4在第一方向上的长度长，第一馈电图案126a-1或126a-2可延伸以在竖直方向上与第一贴片天线图案111a的一部分叠置。
因此，由于可进一步改变提供到第一贴片天线图案111a的电容，因此可更自由地设计第一贴片天线图案111a的带宽。
图2A是示出根据示例的片式天线模块的修改结构的透视图，图2B是示出根据示例的片式天线模块的侧视图，图3A是示出根据示例的片式天线模块的外观的透视图，图3B是示出根据示例的片式天线模块的屏蔽过孔的透视图。
参照图2A、图2B和图3A，片式天线模块100b可包括第一介电层151a、焊料层140a、第二介电层152b、第三介电层151b、第四介电层152c、第五介电层151c、第一贴片天线图案111b、第二贴片天线图案112b、第三贴片天线图案113b、耦合图案130b-1和/或130b-2以及第一馈电过孔121b-1和/或121b-2，并且可通过电连接结构160a安装在连接构件200的第一接地面201a的上表面上。
例如，连接构件200可具有其中第一接地面201a、第二接地面202a、第三接地面203a和第四接地面204a交替堆叠在多个绝缘层之间的结构。可进一步包括连接构件焊料层180a或外围过孔185a。
第二介电层152b可设置在第一介电层151a的上表面上，第三介电层151b可设置在第二介电层152b的上表面上，第四介电层152c可设置在第三介电层151b的上表面上，第五介电层151c可设置在第四介电层152c的上表面上。
例如，第三介电层151b和第五介电层151c可包括与第一介电层151a的材料相同的材料，第二介电层152b和第四介电层152c可利用相同的材料形成。
例如，第二介电层152b和第四介电层152c可包括与第一介电层151a、第三介电层151b和第五介电层151c的材料不同的材料。例如，第二介电层152b和第四介电层152c可包括具有粘合性能的聚合物，用于增大第一介电层151a、第三介电层151b和第五介电层151c之间的粘合力。例如，第二介电层152b和第四介电层152c可包括介电常数比第一介电层151a、第三介电层151b和第五介电层151c的介电常数低的陶瓷材料，以在第一介电层151a、第三介电层151b和第五介电层151c之间形成电介质界面；第二介电层152b和第四介电层152c可包括具有相对高柔韧性的材料(诸如液晶聚合物(LCP)或聚酰亚胺)，或者可包括诸如环氧树脂或聚四氟乙烯的材料，以具有相对强的耐久性和相对高的粘附力。
电介质界面可使RF信号的传播方向折射，以将片式天线模块100b的辐射图案形成方向集中在竖直方向(例如，Z方向)上。
第三介电层151b的上表面可用作第二贴片天线图案112b的布置空间，第五介电层151c的上表面可用作第三贴片天线图案113b的布置空间。
由于第二贴片天线图案112b和第三贴片天线图案113b可分别电磁耦合到第一贴片天线图案111b，因此第一贴片天线图案111b可提供附加阻抗，并且第一贴片天线图案111b的带宽可进一步变宽。
根据设计，第三贴片天线图案113b可在中央部分中具有缝隙。因此，由于流经第三贴片天线图案113b的表面电流可在围绕缝隙旋转的方向上流动，因此根据RF信号的波长的优化的第三贴片天线图案113b的尺寸可更小。
参照图2B，根据示例的片式天线模块100b还可包括第二馈电过孔122b-1和/或122b-2以及多个屏蔽过孔145a。
根据设计，第二贴片天线图案112b可被构造为从第二馈电过孔122b-1或122b-2接收第二RF信号或者发送第二RF信号，以及远程发送和/或接收第二RF信号。
例如，根据设计，第二馈电过孔122b-1或122b-2可设置为贯穿第一介电层151a，可设置为通过第一贴片天线图案111b的通孔，并且可向第二贴片天线图案112b提供馈电路径。
参照图3B，多个屏蔽过孔145a可布置为分别贯穿第一介电层151a，可电连接到第一贴片天线图案111b，并且可布置为围绕第二馈电过孔122b-1或122b-2。
因此，可实现减小来自第二馈电过孔122b-1或122b-2的影响第一贴片天线图案111b的电磁噪声的效果。
当第一贴片天线图案111b的馈电点与多个屏蔽过孔145a之间的电距离更长时，可减小第一贴片天线图案111b中的能量损耗。因此，可提高第一贴片天线图案111b的增益。
耦合图案130b-1或130b-2可设置在第一介电层151a的上表面上，并且可设置为与第一贴片天线图案111b间隔开，而在竖直方向上不与第一贴片天线图案111b叠置。例如，耦合图案130b-1或130b-2可设置为比第一贴片天线图案111b靠近第一介电层151a的侧表面。
第一馈电过孔121b-1或121b-2可在第一介电层151a中沿着竖直方向(例如，Z方向)延伸，以向耦合图案130b-1或130b-2提供馈电路径。
因此，第一贴片天线图案111b的有效馈电点可设置为在远离多个屏蔽过孔145a的方向上与第一贴片天线图案111b的边缘进一步间隔开。
因此，第一贴片天线图案111b的有效馈电点与多个屏蔽过孔145a之间的电距离可更长，并且可进一步提高第一贴片天线图案111b的增益。
第二贴片天线图案112b可设置为在竖直方向(例如，Z方向)上不与耦合图案130b-1或130b-2叠置，并且第二介电层152b的介电常数可低于第一介电层151a或第三介电层151b的介电常数。
因此，根据通过第一贴片天线图案111b的耦合图案130b-1或130b-2的间接馈电，可减小耦合图案130b-1或130b-2对第二贴片天线图案112b的电磁干扰，可进一步提高第一贴片天线图案111b与第二贴片天线图案112b之间的电磁隔离，并且可提高第一贴片天线图案111b和第二贴片天线图案112b中的每个的增益。
图4A是示出根据示例的片式天线模块的布置的透视图，图4B和图4C是示出根据示例的片式天线模块的布置的平面图。
参照图4A，多个片式天线模块101b、102b、103b和104b可沿着X方向并排布置在连接构件200的上表面上。
参照图4B，连接构件200可包括与多个片式天线模块101b、102b、103b和104b平行布置的多个端射天线ef1、ef2、ef3和ef4，并且可在水平方向(例如，X方向和/或Y方向)上形成RF信号的辐射图案。
多个端射天线ef1、ef2、ef3和ef4可包括多个端射天线图案210a和多个馈电线220a，并且还可分别包括指向器(director)图案215a。
参照图4C，连接构件200可包括与多个片式天线模块101b、102b、103b和104b平行布置的多个端射天线ef5、ef6、ef7和ef8，因此可在水平方向上形成RF信号的辐射图案。
多个端射天线ef5、ef6、ef7和ef8可以是分别包括辐射器431和电介质432的片式端射天线430。
图5A至图5B是示出图4A至图4C中所示的连接构件的下结构的侧视图。
参照图5A，其中安装有根据示例的片式天线模块的连接构件200可提供IC 310、粘合构件320、电连接结构330、包封剂340、无源组件350和芯构件410中的至少一个的布置空间。
IC 310可设置在连接构件200下方，并且可对由根据本公开的实施例的片式天线模块远程发送和/或接收的RF信号执行频率转换、放大、滤波、相位控制和电力生成中的至少一些。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的接地面以接地。
粘合构件320可使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电连接。例如，电连接结构330可具有诸如焊球、引脚、焊盘和垫的结构。电连接结构330的熔点可比连接构件200的布线和接地面的熔点低，以使IC 310和连接构件200通过预定工艺利用较低熔点的电连接结构330而电连接。
包封剂340可包封IC 310的至少一部分，并且可改善IC 310的散热性能和冲击保护性能。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)等来实现。
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/或接地面。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。
芯构件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接收到的IF信号或基带信号发送到IC 310，或者从IC310接收IF信号或基带信号以将接收到的IF信号或基带信号发送到外部。在这种情况下，RF信号的频率(例如，24GHz、28GHz、36GHz、39GHz或60GHz)可大于IF信号的频率(例如，2GHz、5GHz、10GHz等)。
例如，芯构件410可通过可包括在连接构件200的IC接地面中的布线将IF信号或基带信号发送到IC 310或从IC 310接收IF信号或基带信号。
参照图5B，连接构件200可包括屏蔽构件360、连接器420和片式端射天线430中的至少一部分。
屏蔽构件360可设置在连接构件200下方，以与连接构件200一起限定IC 310。例如，屏蔽构件360可布置为一起覆盖IC 310和无源组件350(例如，共形屏蔽)或者覆盖IC310和无源组件350中的每个(例如，分隔屏蔽)。例如，屏蔽构件360可具有带有一个敞开的表面的六面体形状，并且可通过与连接构件200结合而具有六面体的容纳空间。屏蔽构件360可利用具有高导电率的材料(诸如铜)制成以具有短趋肤深度，并且可电连接到连接构件200的接地面。因此，屏蔽构件360可降低可通过IC 310和无源组件350接收的电磁噪声。
连接器420可具有电缆(诸如，同轴电缆)或柔性PCB的连接结构，可电连接到连接构件200的IC接地面，并且可具有与上述芯构件410的作用相似的作用。例如，连接器420可从电缆接收IF信号、基带信号和/或电力，或者向电缆提供IF信号、基带信号和/或电力。
片式端射天线430可发送或接收RF信号以支持根据示例的片式天线模块。例如，片式端射天线430可包括：介电块，具有比绝缘层的介电常数大的介电常数；以及电极，设置在介电块的两个表面上。电极中的一个电极可电连接到连接构件200的布线，电极中的另一电极可电连接到连接构件200的接地面。
图6A和图6B是示出包括根据示例的片式天线模块的电子装置的平面图。
参照图6A，片式天线模块100g可在电子装置700g的组板600g上被包括在与电子装置700g的侧边界相邻设置的天线设备中。
电子装置700g可以是智能电话、个人数字助理、数字摄像机、数码相机、网络系统、计算机、监视器、平板PC、膝上型计算机、上网本、电视机、视频游戏机、智能手表、汽车组件等，但不限于这样的装置。
通信模块610g和基带电路620g也可设置在组板600g上。片式天线模块100g可通过同轴电缆630g电连接到通信模块610g和/或基带电路620g。
通信模块610g可包括下列项中的至少一部分以执行数字信号处理：存储器芯片，诸如易失性存储器(例如，动态随机存取存储器(DRAM))、非易失性存储器(例如，只读存储器(ROM))、闪存等；应用处理器芯片，诸如中央处理器(例如，中央处理单元(CPU))、图形处理器(例如，图形处理单元(GPU))、数字信号处理器、密码处理器、微处理器、微控制器等；以及逻辑芯片，诸如模数转换器、专用IC(ASIC)等。
基带电路620g可响应于模拟信号而执行模数转换、放大、滤波和频率转换以产生基带信号。可通过电缆将从基带电路620g输入/输出的基带信号发送到片式天线模块100g。
例如，可通过电连接结构、芯过孔和布线将基带信号发送到IC。IC可将基带信号转换为毫米波(mmWave)频带中的RF信号。
参照图6B，其上安装有根据示例的片式天线模块100i的多个连接构件可在电子装置700i的组板600i上分别与具有多边形形状的电子装置700i的侧面的中央相邻设置。通信模块610i和基带电路620i也可布置在组板600i上。片式天线模块可通过同轴电缆630i电连接到通信模块610i和/或基带电路620i。
再参照图6A，介电层1140g可填充在多个片式天线模块之间的空间的至少一部分中。
在此公开的介电层和绝缘层可利用诸如液晶聚合物(LCP)、低温共烧陶瓷(LTCC)、诸如环氧树脂的热固性树脂、诸如聚酰亚胺的热塑性树脂或者热固性树脂或热塑性树脂与无机填料一起浸到芯材料(诸如玻璃纤维、玻璃布或者玻璃织物)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、覆铜层压板(CCL)、玻璃或陶瓷基绝缘材料等)来实现。
在此公开的图案、过孔、平面可包括金属材料(例如，诸如铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、铅(Pb)、钛(Ti)，或者它们的合金等的导电材料)，并且可通过镀覆方法(诸如化学气相沉积(CVD)工艺、物理气相沉积(PVD)工艺、溅射工艺、减成工艺、加成工艺、半加成工艺(SAP)、改进的半加成工艺(MSAP)等)相应地形成，但不限于此。
在此公开的RF信号可具有根据以下协议的格式：Wi-Fi(IEEE 802.11族等)、全球微波接入互操作性(WiMAX)(IEEE 802.16族等)、IEEE 802.20、长期演进(LTE)、演进仅数据(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以及后来指定的任意其他无线协议和有线协议，但不限于此。
根据示例的片式天线模块可获得与整体尺寸相比更宽的带宽，并且可获得更自由设计的带宽。
根据示例的片式天线模块可获得相对宽的带宽，可减少第一频带与第二频带之间的电磁干扰，并且可提高增益。
尽管本公开包括特定的示例，但是对本领域技术人员来说将显而易见的是，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和细节上的各种改变。在此描述的示例将仅被认为是描述性的含义，而不是出于限制的目的。每个示例中的特征或方面的描述将被认为是可适用于其他示例中的类似特征或方面。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、装置或电路中的组件和/或由其他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，则可获得合适的结果。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 (16)

1.一种片式天线模块，包括：
第一介电层；
焊料层，设置在所述第一介电层的第一表面上；
贴片天线图案，设置在所述第一介电层的第二表面上；
耦合图案，设置在所述第一介电层的所述第二表面上，并且与所述贴片天线图案间隔开，而在所述片式天线模块的厚度方向上不与所述贴片天线图案叠置；
第一馈电过孔，沿着所述厚度方向延伸通过所述第一介电层，并在所述厚度方向上不与所述贴片天线图案和所述耦合图案叠置；
第一馈电图案，从所述第一馈电过孔的第一端延伸以在所述厚度方向上与所述耦合图案的至少一部分叠置；以及
第二馈电图案，从所述第一馈电过孔的第二端延伸以在所述厚度方向上与所述耦合图案的至少一部分叠置。
2.根据权利要求1所述的片式天线模块，其中，所述耦合图案沿着第一方向延伸，并且
所述第一馈电图案从所述第一馈电过孔的所述第一端沿着与所述第一方向不同的第二方向延伸。
3.根据权利要求2所述的片式天线模块，其中，所述第二馈电图案从所述第一馈电过孔的所述第二端沿着所述第二方向延伸。
4.根据权利要求2所述的片式天线模块，其中，所述第一馈电图案在所述第二方向上的长度大于所述耦合图案在所述第一方向上的长度。
5.根据权利要求1所述的片式天线模块，其中，所述第一馈电图案在所述厚度方向上与所述贴片天线图案的一部分叠置。
6.根据权利要求1所述的片式天线模块，所述片式天线模块还包括：转绕图案，与所述第二馈电图案共面设置或者沿着所述厚度方向偏离所述第二馈电图案，电连接到所述第二馈电图案，并且具有围绕点旋转的形状。
7.根据权利要求1所述的片式天线模块，其中，所述第一介电层的所述第二表面具有多边形形状，并且
所述贴片天线图案具有所述贴片天线图案的至少一些侧边相对于所述第一介电层的所述第二表面的每个侧边倾斜的多边形形状。
8.根据权利要求7所述的片式天线模块，其中，所述耦合图案沿着相对于所述第一介电层的所述第二表面的每个侧边倾斜的方向延伸。
9.根据权利要求7所述的片式天线模块，其中，所述第一馈电图案沿着相对于所述第一介电层的所述第二表面的每个侧边倾斜的方向延伸。
10.根据权利要求1所述的片式天线模块，所述片式天线模块还包括：
第二介电层，设置在所述第一介电层的所述第二表面上；以及
第三介电层，设置在所述第二介电层的与所述第一介电层背对的表面上，
其中，所述贴片天线图案包括：
第一贴片天线图案，设置在所述第一介电层与所述第三介电层之间；以及
第二贴片天线图案，设置在所述第三介电层的与所述第二介电层背对的表面上。
11.根据权利要求10所述的片式天线模块，所述片式天线模块还包括：
第二馈电过孔，贯穿所述第一介电层并且被构造为向所述第二贴片天线图案提供馈电路径；以及
屏蔽过孔，贯穿所述第一介电层，电连接到所述第一贴片天线图案，并且围绕所述第二馈电过孔，
其中，所述第一贴片天线图案限定了所述第二馈电过孔所通过的通孔，并且从所述第一馈电图案馈电。
12.一种片式天线模块，包括：
第一介电层；
焊料层，设置在所述第一介电层的第一表面上；
第二介电层，设置在所述第一介电层的第二表面上；
第三介电层，设置在所述第二介电层的与所述第一介电层背对的表面上；
第一贴片天线图案，设置在所述第一介电层与所述第三介电层之间，并且具有通孔；
第二贴片天线图案，设置在所述第三介电层的与所述第一介电层背对的表面上；
第二馈电过孔，贯穿所述第一介电层并通过所述第一贴片天线图案的所述通孔，并且被构造为向所述第二贴片天线图案提供馈电路径；
屏蔽过孔，贯穿所述第一介电层，电连接到所述第一贴片天线图案，并且围绕所述第二馈电过孔；
耦合图案，设置在所述第一介电层的所述第二表面上，并且与所述第一贴片天线图案间隔开，而在所述片式天线模块的厚度方向上不与所述第一贴片天线图案叠置；以及
第一馈电过孔，沿着所述厚度方向延伸通过所述第一介电层，并且被构造为向所述耦合图案提供馈电路径。
13.根据权利要求12所述的片式天线模块，其中，所述耦合图案设置为比所述第一贴片天线图案靠近所述第一介电层的侧表面。
14.根据权利要求12所述的片式天线模块，其中，所述第一介电层的所述第二表面具有多边形形状，
所述第一贴片天线图案具有所述第一贴片天线图案的至少一些侧边相对于所述第一介电层的所述第二表面的每个侧边倾斜的多边形形状，并且
所述耦合图案设置为比所述第一贴片天线图案靠近所述第一介电层的角部。
15.根据权利要求14所述的片式天线模块，其中，所述耦合图案沿着相对于所述第一介电层的所述第二表面的每个侧边倾斜的方向延伸。
16.根据权利要求12所述的片式天线模块，其中，所述耦合图案在所述厚度方向上不与所述第二贴片天线图案叠置，并且
所述第二介电层的介电常数低于所述第一介电层的介电常数和所述第三介电层的介电常数。
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