CN113519127A - 一种用于电子设备的一体机身 - Google Patents

Abstract

一种用于电子设备的一体机身(1)，所述一体机身(1)包括至少三层相邻材料层(2)和至少一个电路(3)。每层材料层(2)包括导电材料和介电材料中的至少一种。所述材料层(2)中的一个是框架层(2a)，并且所述材料层(2)中的至少一层是至少部分导电层(2b)。所述材料层(2)中的至少两层通过导电连接(4)连接，并且所述电路(3)的至少一部分嵌入所述材料层(2)中的至少一层中。所述一体机机械强度高，易于组装，并为天线提供了更多的空间，从而提高了所述天线的性能，并允许更多的天线安装在同一空间。

Description

一种用于电子设备的一体机身

技术领域

本发明涉及一种用于电子设备的一体机身。

背景技术

未来的移动电子设备需要支持毫米波频段(例如24GHz、28GHz和42GHz)以及sub-6GHz频段，以适应提高的数据速率。然而，移动电子设备中为所有天线预留的体积非常有限，理想情况下，所添加的毫米波天线占据的体积应该与sub-6GHz天线相同。增加为天线预留的体积会使电子设备更大、更笨重，对用户的吸引力会降低。当前的毫米波天线要么需要这种额外体积，要么放置在相同的体积中，但显著降低sub-6GHz天线的效率。

此外，向非常大的显示器靠近以尽可能覆盖电子设备会使天线阵列的可用空间非常有限，从而迫使天线阵列的尺寸大幅减小，性能受损，或显示器的很大一部分处于非活动状态。

此外，不希望移动电子设备的机身中有大开口，因为这些开口会削弱机身的机械结构，使制造和组装更加困难，并使设备的外观对用户的吸引力降低。

发明内容

上述和其它目的通过独立权利要求的特征来实现。更多的实现方式在从属权利要求、具体实施方式和附图中显而易见。

根据第一方面，提供了一种用于电子设备的一体机身，其中，所述一体机身包括至少三层相邻材料层和至少一个电路，每层材料层包括导电材料和介电材料中的至少一种，所述材料层中的一层是框架层，所述材料层中的至少一层是至少部分导电层，所述材料层中的至少两层通过电连接直接互连，并且所述电路的至少一部分嵌入所述材料层中的至少一层。

这种分层结构可以使导电层较薄且进行任意塑形，因此互连、电路和射频元件可以嵌入分层结构中。一种实现方式可以是天线，所述天线嵌入分层结构中，从而提高天线的性能，并可以将更多的天线安装到同一空间中。因此，该解决方案便于实现一种分层结构，该分层结构机械强度高、易于组装，并为电路提供了更多空间。

在所述第一方面的一种可能的实现方式中，所述材料层中的至少一层是至少部分介电层，有助于实现稳定的结构，其中任何导电层都是至少部分分隔的。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述框架层是至少部分导电层。分层可以使各个导电层较薄且进行任意塑形，从而可以将电路集成到框架中。此外，例如，与传统的较厚框架相比，薄框架层更容易提供微穿孔。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述框架层包括所述电路的至少一部分，所述电路加强所述一体机身，相应地，所述一体机身保护所述电路。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述框架层是至少部分射频透射的，从而允许sub6GHz和毫米波天线等的辐射不受约束地穿过所述框架层。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，至少一个导电层是金属芯层，提高所述一体机身的刚性。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述材料层中的至少两层是至少部分导电层，每个至少部分导电层与至少另一个至少部分导电层直接互连。所述多个导电层提高了一体机身的刚性，并实现所需电流路径，从而能够形成所需的射频元件。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述至少部分导电层由至少一个至少部分介电层分隔，从而使导电层之间绝缘和/或促进形成天线缝等。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述一体机身还包括与所述框架层的一侧相邻且与另一材料层不相邻的表面涂层，从而使所述一体机身的外部具有所需的外观或保护涂层。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述材料层中的至少一层包括板部分和边缘部分中的至少一个，便于获得具体配置为独立电子设备的一体机身。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述边缘部分从所述板部分的周边沿基本上垂直于所述板部分的主平面的方向延伸，便于获得包封、支撑和保护所有内部组件的非常稳定的结构。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，至少一个至少部分导电层包括至少一个导电结构，所述导电结构包括至少一个射频元件，使射频元件和如天线缝等隐藏结构可以直接嵌入所述一体机身中。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，至少两个至少部分导电层包括同一个导电结构，所述导电结构包括至少一个射频元件，使所述导电结构可以具有任何合适的形状和尺寸，包括朝向所述一体机身内部的深度。

在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述射频元件是以下各项中的一种：天线辐射体、天线缝、无源天线元件、毫米波天线的反射器或导向器、sub6G天线或毫米波天线的陷波器、传输线、功分器、焊垫、连接器、IC组件、PCB走线、CPU、GPU、RAM、开关、馈线和谐振器，使各种射频元件可以嵌入所述一体机身内。

根据第二方面，提供了一种电子设备，至少包括显示器和上文提供的一体机身，其中，所述一体机身包括至少三层相邻材料层，一层材料层是框架层，一层材料层是包括电路的至少部分导电层，所述显示器和所述框架层至少部分地形成所述电子设备的外部。

该分层结构便于实现一种一体机身，所述一体机身机械强度高，易于组装，并为天线提供了更多的空间，从而提高了所述天线的性能，并允许更多的天线安装在同一空间。此外，还提供了天线和传输线等的完全集成。

在所述第二方面的一种可能的实现方式中，所述框架层包括金属框架，并且至少一个至少部分导电层包括至少一个天线阵列，所述分层使所述各个导电层较薄，所述分层与嵌入天线阵列等导电结构相结合，减小了形成功能电子设备所需的体积。

在所述第二方面的另一种可能的实现方式中，至少一个材料层包括电池、另一种天线阵列、印刷电路板、同轴电缆、RFIC和天线接线中的至少一种，将组件嵌入材料层中为天线释放空间，从而提高了所述天线的性能，并允许更多的天线安装在同一空间中。

根据下文描述的实施例，这些和其它方面是显而易见的。

附图说明

在本发明的以下具体实施方式中，参考附图中示出的示例性实施例详细描述了各方面、实施例和实现方式，其中：

图1a示出了本发明的一个实施例提供的一体机身的俯视图；

图1b示出了本发明的另一实施例提供的一体机身的分解图；

图1c示出了本发明的又一实施例提供的一体机身的侧视图；

图2示出了一体机身的多个材料层的示意图；

图3a示出了本发明的一个实施例提供的包括一体机身的电子设备的截面图；

图3b示出了本发明的另一实施例提供的包括一体机身的电子设备的截面图；

图4a示出了本发明的一个实施例提供的一体机身的部分截面图；

图4b示出了本发明的另一实施例提供的一体机身的部分截面图；

图4c示出了本发明的另一实施例提供的一体机身的部分截面图；

图5a至图5c示出了一体机身的多个材料层的示意性截面图，每个图包括不同的导电结构；

图6示出了本发明的另一实施例提供的一体机身的部分透视图。

具体实施方式

图3a和图3b示出了包括显示器11和一体机身1的电子设备10。一体机身1包括多个相邻材料层2，所述材料层中的至少一层形成外框架层2a。显示器11和框架层2a至少部分地形成电子设备10的外表面。图3a示出了显示器11和框架层2a形成电子设备10的整个外表面的实施例。图3a示出了显示器11和框架层2a仅形成电子设备10的一部分外表面的实施例，外表面的其余部分由位于显示器11对面的后盖等组成。

图1a和图1b所示的一体机身1包括至少三层相邻材料层2和至少一个电路3。图1b示出了10层材料层2。电路3可以包括电池、集成电路、印刷电路板、扬声器、相机、振动马达等。一体机身1可以通过如下方式形成：借助粘合剂使材料层2彼此粘附，通过3D打印或注射成型等方式使各层沉积在彼此上。无论选择何种方法，一个导电层2b形成起点，添加其余层2a、2b、2c以形成一体机身。

每个材料层2包括导电材料和介电材料中的至少一种，即材料层2可以包括导电材料、介电材料，或导电材料和介电材料的组合。相邻材料层2中的介电材料可以重叠，使得相邻材料层2的各介电部分共同形成位于导电周围环境中的腔12，腔12填充有介电材料，如图4a、图4b和图4c所示。腔12本身可以形成导电结构8的一部分，这在下文详细论述。

导电结构8包括馈线、天线、谐振器和滤波器。导电结构8的射频功能包括天线辐射体或切口、无源天线元件、毫米波天线的反射器或导向器、sub6G天线或毫米波天线的陷波器、传输线、功分器等，用于一个或多个集总元件/一个或多个连接器/一个或多个IC组件等的一个或多个焊垫，或用于IC组件的PCB走线。

上述材料层2中的一层是框架层2a。在一些实施例中，框架层2a可以形成一体机身的最外层表面。在替代实施例中，一体机身1的最外表面由施加在框架层2a上的表面涂层5形成，该表面涂层5位于框架层2a的一侧且与另一材料层2不相邻，例如参见图1b。表面涂层5可以包括金属涂层、陶瓷涂层、塑料涂层、玻璃涂层、纤维涂层等。

包括框架层2a的材料层2中的至少一层是至少部分导电层2b。导电层2b的导电部分可以包括至少一种金属，如铝、铜或金。

如图4a和图4b所示，材料层2中的至少两层通过导电连接4连接。导电连接4用于在一体机身1内形成多个区域，这些区域相互电磁绝缘，并配置为各种电路3特征。

在一个实施例中，一体机身1内的区域及其相应的导电连接4容纳互连电路3、导电结构8和/或射频元件9的传输线。

在一些实施例中，延伸穿过相邻导电层2b之间的介电层2c的导电连接4被配置为介电层2c中的开口13。通过电镀、插入导电轴、导电箔膜、液体导电膏或其它导电物质使图4a所示的开口13导电。

在一个实施例中，介电层2c以开放表面14图案化，使得相邻导电层2b通过介电层2c的开放表面14直接接触，如图4b所示。

在一个实施例中，如图4b所示，介电层2c通过层压工艺、印刷、喷涂或使用其它工艺施加到导电层2b上(A)。掩模和蚀刻工艺(B)可用于制造介电层2c的开口表面14。金属沉积工艺(C)可用于制造非通孔导电连接4和相邻导电层2b。在另一实施例中，可以使用真空沉积工艺，如物理气相沉积、化学气相沉积、辊对辊表面金属化或相关工艺。

电路3的至少一部分嵌入材料层2中的至少一层，例如，如图1a和图1c所示的电池。在一个实施例中，框架层2a包括导电结构8的至少一部分，如图6所示。

包括框架层2a的材料层2中的至少一层是至少部分介电层2c。介电层2c可以形成用于承载上述电路3和/或射频元件9(如集成电路IC)的基板。介电层2c可以包括FR4、塑料、陶瓷、碳纤维、玻璃或其复合材料中的至少一种。

在一个实施例中，框架层2a是至少部分导电层2b。在另一实施例中，框架层2a是至少部分射频透射的，如图6所示。

包括框架层2a的任何材料层2可以完全由导电材料组成，即仅是导电层2b。材料层2可以完全由介电材料组成，即仅是介电层2c。此外，材料层2可以由导电材料和介电材料两者组成，即是导电层2b和介电层2c，如图5到图5c所示。

导电层2b中的至少一层可以是金属芯层，如图3a所示，加强一体机身并提高其刚性。

在一个实施例中，材料层2中的至少两层是至少部分导电层2b，每个至少部分导电层2b与至少另一个至少部分导电层2b直接互连。图4a靠近左侧示出了由导电连接4互连的四个导电层2b。图4a靠近右侧示出了由导电连接4互连的两个导电层2b。

至少部分导电层2b可以由至少一个至少部分介电层2c分隔，如图1b和图4a所示。

在一个实施例中，材料层2中的至少一层包括板部分6和边缘部分7中的至少一个。图3a示出了一体机身1包括板部分6和边缘部分7的实施例，边缘部分7从板部分6的周边沿基本上垂直于板部分6的主平面的方向延伸。边缘部分围绕距板部分6最远的边缘连接到显示器11。在该实施例中，一体机身1可以包括位于电子设备10内的所有组件，如电池和印刷电路板。图3b示出了一个实施例，其中一体机身1仅包括边缘部分7，使得一体机身1形成例如在显示器11与后盖之间延伸的周边框架。在该实施例中，位于电子设备10内的至少一些组件(如电池和印刷电路板)由一体机身1、显示器11和后盖包封。

至少一个至少部分导电层2b可以包括至少一个导电结构8，导电结构8包括至少一个射频元件9。图1c示出了一体机身1，所述一体机身1包括毫米波天线阵列或sub6G天线形式的多个导电结构8。图5a至图5c示出了包括一个顶表面涂层5和三个材料层2的一体机身1的不同实施例。每个实施例包括导电结构8，所述导电结构8包括至少一个射频元件9。图5a示出了跨越两个底部材料层2形成的导电结构8，所述导电结构8在倒数第二层中包括导向器形式的射频元件9，在最后一层中包括反射器形式的射频元件9。图5b示出了跨越三个材料层2形成的导电结构8，所述导电结构8包括隐藏的sub-6G天线缝形式的射频元件9。图5c示出了跨越两个底部材料层2形成的导电结构8，所述导电结构8在倒数第二个层中包括毫米波天线形式的射频元件9，在最后一层中包括反射器和馈线形式的射频元件9。

如图4a至图5b所示，至少两个至少部分导电层2b可以包括同一个导电结构8。导电结构8也可以完全限于仅一个材料层2，例如包括传输线形式的射频元件9的导电层2b。

射频元件9可以是以下各项中的一种或多种：天线辐射体、天线缝、无源天线元件、毫米波天线的反射器或导向器、sub6G天线或毫米波天线的陷波器、传输线、功分器、焊垫、连接器、IC组件、PCB走线、CPU、GPU、RAM、开关、馈线和谐振器。图1a和图1b示出了嵌入至少一个介电层2c中的多个射频元件9。

如上所述，本发明还涉及一种包括显示器11和一体机身1的电子设备10。一体机身1包括至少三层相邻材料层2，一层材料层是框架层2a，一层材料层是包括电路3的至少部分导电层2b。显示器11和框架层2a至少部分地形成电子设备10的外表面。

在一个实施例中，框架层2a包括金属框架，至少一个至少部分导电层2b包括至少一个天线阵列，如图1c所示。

至少一个材料层2可以包括电池、另一种天线阵列、印刷电路板、同轴电缆、RFIC和天线接线中的至少一种。

本文结合各种实施例描述了各个方面和实现方式。然而，通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域的技术人员在实践所要求保护的主题时可以理解和实现所公开的实施例的其它变型。在权利要求书中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，“一(个)”不排除多个。在互不相同的从属权利要求中列举某些措施并不表示这些措施的组合不能被有效地使用。

权利要求书中所用的参考符号不应解释为对范围进行限制。

Claims (17)

1.一种用于电子设备的一体机身(1)，其特征在于，所述一体机身(1)包括至少三层相邻材料层(2)和至少一个电路(3)，

每层材料层(2)包括导电材料和介电材料中的至少一种，

所述材料层(2)中的一层是框架层(2a)，

所述材料层(2)中的至少一层是至少部分导电层(2b)，

所述材料层(2)中的至少两层通过导电连接(4)直接互连，

所述电路(3)的至少一部分嵌入所述材料层(2)中的至少一层。

2.根据权利要求1所述的一体机身(1)，其特征在于，所述材料层(2)中的至少一层是至少部分介电层(2c)。

3.根据权利要求1或2所述的一体机身(1)，其特征在于，所述框架层(2a)是至少部分导电层(2b)。

4.根据上述权利要求中任一项所述的一体机身(1)，其特征在于，所述框架层(2a)包括所述电路(3)的至少一部分。

5.根据上述权利要求中任一项所述的一体机身(1)，其特征在于，所述框架层(2a)是至少部分射频透射的。

6.根据上述权利要求中任一项所述的一体机身(1)，其特征在于，至少一个导电层(2b)是金属芯层。

7.根据上述权利要求中任一项所述的一体机身(1)，其特征在于，所述材料层(2)中的至少两层是至少部分导电层(2b)，每个至少部分导电层(2b)与至少另一个至少部分导电层(2b)直接互连。

8.根据权利要求7所述的一体机身(1)，其特征在于，所述至少部分导电层(2b)由至少一个至少部分介电层(2c)分隔。

9.根据上述权利要求中任一项所述的一体机身(1)，其特征在于，还包括与所述框架层(2a)的一侧相邻且与另一材料层(2)不相邻的表面涂层(5)。

10.根据上述权利要求中任一项所述的一体机身(1)，其特征在于，所述材料层(2)中的至少一层包括板部分(6)和边缘部分(7)中的至少一个。

11.根据权利要求10所述的一体机身(1)，其特征在于，所述边缘部分(7)从所述板部分(6)的周边沿基本上垂直于所述板部分(6)的主平面的方向延伸。

12.根据上述权利要求中任一项所述的一体机身(1)，其特征在于，至少一个至少部分导电层(2b)包括至少一个导电结构(8)，所述导电结构(8)包括至少一个射频元件(9)。

13.根据上述权利要求中任一项所述的一体机身(1)，其特征在于，至少两个至少部分导电层(2b)包括同一个导电结构(8)，所述导电结构(8)包括至少一个射频元件(9)。

14.根据权利要求12或13所述的一体机身(1)，其特征在于，所述射频元件(9)是以下各项中的一种：天线辐射体、天线缝、无源天线元件、毫米波天线的反射器或导向器、sub6G天线或毫米波天线的陷波器、传输线、功分器、焊垫、连接器、IC组件、PCB走线、CPU、GPU、RAM、开关、馈线和谐振器。

15.一种电子设备(10)，其特征在于，至少包括显示器(11)和根据权利要求1至14中任一项所述的一体机身(1)，

其中，所述一体机身(1)包括至少三层相邻材料层(2)，一层材料层是框架层(2a)，一层材料层是包括电路(3)的至少部分导电层(2b)，

所述显示器(11)和所述框架层(2a)至少部分地形成所述电子设备(10)的外表面。

16.根据权利要求15所述的电子设备，其特征在于，所述框架层包括金属框架，至少一个至少部分导电层包括至少一个天线阵列。

17.根据权利要求15或16所述的电子设备，其特征在于，所述至少一层材料层包括电池、另一天线阵列、印刷电路板、同轴电缆、RFIC和天线接线中的至少一种。

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