CN114665252A - 天线集成组件、通讯设备及天线集成组件的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种天线集成组件，所述天线集成组件包括天线、第一焊盘、与所述天线电性连接的天线调谐芯片，所述天线调谐芯片采用晶圆倒装方式焊接在所述第一焊盘上。本发明的天线集成组件高度低，集成效果好，空间利用率高。

Description

天线集成组件、通讯设备及天线集成组件的生产方法
技术领域
本发明涉及一种天线集成组件、通讯设备及天线集成组件的生产方法。
背景技术
内置天线是智能手机较为关键的硬件之一，通话、上网、蓝牙传输、GPS定位等功能都要通过天线来实现。当手机变得越来越小巧、轻薄时，对天线的体积与信号发射接收能力也提出了更多要求。袁涛博士在多篇论文中对天线的结构进行改进，如Zhang,X.,Tan,T.Y.,Wu,Q.S.,Zhu,L.,Zhong,S.,&Yuan,T.(2021).Pin-loaded patch antenna fed witha dual-mode SIW resonator for bandwidth enhancement and stable high gain.IEEEAntennas and Wireless Propagation Letters,20(2),279-283.、Huang,G.L.,Sim,C.Y.D.,Liang,S.Y.,Liao,W.S.,&Yuan,T.(2018).Low-profile flexible UHF RFID tagdesign for wristbands applications.Wireless Communications and MobileComputing,2018.、Li,G.X.,Zhang,X.,Hong,K.D.,Zhu,L.,&Yuan,T.(2020,December).Differentially-Fed Circular Patch Antenna under Dual High-order Modes forEnhanced Bandwidth and Stable High Gain.In 2020IEEE Asia-Pacific MicrowaveConference(APMC)(pp.66-68).IEEE.、Han,C.Z.,Huang,G.L.,Yuan,T.,&Hong,W.(2018).Afrequency-reconfigurable tuner-loaded coupled-fed frame-antenna for all-metal-shell handsets.IEEE Access,6,64041-64049.、Huang,G.L.,Zhou,S.G.,Chio,T.H.,&Yuan,T.(2017).Lightweight perforated waveguide structure realized by 3-D printing for RF applications.IEEE Transactions on Antennas and Propagation,65(8),3897-3904.。
随着5G的应用，手机射频前端器件及天线数量激增，同时极致的外观和大容量电池需求进一步压缩天线空间。如何充分利用手机的空间提升天线性能是产品开发的难点。
有鉴于此，有必要对现有的天线集成组件及通讯设备予以改进，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种天线集成组件，以解决现有通讯设备内的天线占用空间较大的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种天线集成组件，所述天线集成组件包括天线、第一焊盘、与所述天线电性连接的天线调谐芯片，所述天线调谐芯片采用晶圆倒装方式焊接在所述第一焊盘上。
作为本发明的进一步改进，所述天线为印刷天线或者LDS天线。
作为本发明的进一步改进，所述天线调谐芯片周围注胶以保护所述天线调谐芯片。
作为本发明的进一步改进，所述天线集成组件还包括第二焊盘、焊接在所述第二焊盘上且与所述天线调谐芯片电性连接的电容和电感。
作为本发明的进一步改进，所述第一焊盘、所述第二焊盘和所述天线采用镭雕方式或者印刷方式形成。
本发明还提供一种通讯设备，所述通讯设备包括壳体、设置在所述壳体内的终端主板和上述的天线集成组件，所述天线集成组件与所述终端主板电性连接。
作为本发明的进一步改进，所述天线集成组件还包括第二焊盘、焊接在所述第二焊盘上且与所述天线调谐芯片电性连接的电容和电感。
作为本发明的进一步改进，所述天线、所述第一焊盘和所述第二焊盘采用镭雕方式或者印刷方式形成在所述壳体上。
作为本发明的进一步改进，所述通讯设备还包括设置在所述壳体内的天线支架，所述天线、所述第一焊盘和所述第二焊盘采用镭雕方式或者印刷方式形成在所述天线支架上。
本发明还提供一种如上述的天线集成组件的生产方法，所述天线集成组件还包括第二焊盘、焊接在所述第二焊盘上且与所述天线调谐芯片电性连接的电容和电感，所述天线集成组件的生产方法包括如下步骤：
S1：根据产品需求，设计天线、天线调谐芯片、电容和电感，提取参数进行仿真；
S2：通过镭雕工艺形成天线、第一焊盘和第二焊盘；
S3：将所述天线调谐芯片采用晶圆倒装方式焊接在所述第一焊盘上，将所述电容和所述电感焊接在所述第二焊盘上；
S4：在所述天线调谐芯片周围注胶以覆盖所述天线调谐芯片。
本发明的有益效果是：本发明的天线集成组件的天线调谐芯片以晶圆倒装方式封装，仅需要一次封装，从而可以降低天线集成组件的高度，充分利用空间。
附图说明
图1是本发明的天线集成组件及通讯设备的终端主板的结构示意图；
图2是本发明的天线集成组件的结构示意图；
图3是本发明的天线集成组件的生产方法流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1至图3所示，本发明的通讯设备包括壳体、设置在所述壳体内的终端主板200、设置在所述壳体内的天线支架、天线集成组件100，所述天线集成组件100与所述终端主板200电性连接。
所述天线集成组件100包括天线1、第一焊盘、与所述天线1电性连接的天线调谐芯片2、第二焊盘、焊接在所述第二焊盘上且与所述天线调谐芯片2电性连接的电容3和电感4。
在其他实施例中，也可以根据需要增加电阻。另外，所述电容3和所述电感4可以采用平面电容和平面电阻的方式，这样可以进一步节省所述通讯设备的空间。
天线1的频率可重构技术是以阻抗调谐和孔径调谐为基础的天线1调谐技术，主要作用是克服外部环境对天线1信号的影响，对信号进行动态调节，改善用户体验。
天线1的辐射模式和效率取决于天线1的尺寸、形状、外壳、与金属的接触程度以及接地层的形状和大小。未调谐天线1的效率低于经过调谐的天线1，调谐天线1的效率越高，意味着它具有更高的辐射功率和更大的范围。智能手机可以使用两种方法进行天线1的调谐，阻抗调谐和孔径调谐。
阻抗调谐将天线1的阻抗与射频前端的阻抗匹配，从而优化传送到天线1的功率，通过优化匹配同样可达到改善总发射功率(TRP)和总全向灵敏度(TIS)的目的。阻抗调谐易于实现，但可调谐频率范围有限。
孔径调谐在天线1与地之间连接一个开关，改变天线1有效电长度调节天线1的谐振频率，以匹配手机通信当前使用的频率。在开关和和辐射元件之间添加不同数值的调谐元件(电容或电感)，可实现谐振频率的调解以支持不同频段通信的需求。
为了克服因天线1面积和效率降低所导致的问题，手机中主要采用孔径调谐法。中高档智能手机使用孔径和阻抗调谐组合方法，以支持不断扩大的频段范围。伴随着5G通信频率提升，信号传播衰减加剧对天线1发射功率和全向灵敏度提出更高要求，预计孔径和阻抗调谐组合方法将逐渐成为主流天线1调谐方式。
在元件组成上，天线调谐芯片2主要由调谐开关(低损耗射频开关与偏置控制电路)和调谐组件(高品质因数电容电感无源器件)组成。两模块实现功能不同，电容电感取值取决于天线1的物理参数，因此调谐开关与电容电感多采用分立设计方法。
调谐开关由射频开关、偏置电路以及数字控制电路组成，设计的核心在于实现低导通状态电阻Ron与低断开状态电容Coff的开关以最小化系统损耗。调谐器件由高品质因数的电容、电感器件组成，在调谐开关与天线1间使用电容电感，可以进一步调节谐振频率，以满足不同频段通信的需求。
所述天线调谐芯片2可以为45V天线调谐芯片和80V天线调谐芯片。
所述天线1用于无线信号的接收与辐射。所述天线调谐芯片2用于天线性能优。通过切换不同的状态，使天线1的性能达到最优。
所述第一焊盘、所述第二焊盘和所述天线1采用镭雕方式或者印刷方式形成。这样的方式可以使得所述第一焊盘、所述第二焊盘和所述天线1更加接近终端主板200，从而降低传输线的长度，进而降低信号在传输中的能量损耗。
所述天线调谐芯片2采用晶圆倒装方式焊接在所述第一焊盘上，这样的方式仅仅需要一次封装即可实现所述天线调谐芯片2的封装，可以更好的节省手机的空间。
所述天线1为印刷天线或者LDS天线。
所述天线调谐芯片2周围注胶以保护所述天线调谐芯片2。
所述天线1、所述第一焊盘和所述第二焊盘采用镭雕方式或者印刷方式形成在所述壳体上或者天线支架上，且所述壳体或者天线支架上设有连接焊盘5，所述天线1和所述第一焊盘与所述连接焊盘5电性连接，所述连接焊盘5通过弹片201与所述终端主板200电性连接。
本实施例中，通过将所述天线1、所述天线调谐芯片2、电容3和电感4进行集成，且所述天线调谐芯片2采用晶圆倒装方式安装，从而可以降低所述天线集成组件100整体的高度，使得通讯设备内的空间利用率更高，通过镭雕方舌或者印刷方式形成所述天线1、所述第一焊盘和所述第二焊盘，从而缩短传输线长，是的通讯设备性能提升明显。
所述天线集成组件100的生产方法包括如下步骤：
如图3所示，S1：根据产品需求，设计天线1、天线调谐芯片2、电容3和电感4，提取参数进行仿真；
S2：通过镭雕工艺形成天线1、第一焊盘和第二焊盘；
S3：将所述天线调谐芯片2采用晶圆倒装方式焊接在所述第一焊盘上，将所述电容3和所述电感4焊接在所述第二焊盘上；
S4：在所述天线调谐芯片2周围注胶以覆盖所述天线调谐芯片2。
本发明的天线集成组件100及通讯设备的天线调谐芯片2以晶圆倒装方式封装，仅需要一次封装，从而可以降低天线集成组件100的高度，充分利用空间；所述天线1、天线调谐芯片2、电容3、电感4集成在壳体或者天线支架上，减少传输线的影响，提高天线1性能，降低调试难度，缩短开发周期。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种天线集成组件，其特征在于：所述天线集成组件包括天线、第一焊盘、与所述天线电性连接的天线调谐芯片，所述天线调谐芯片采用晶圆倒装方式焊接在所述第一焊盘上。
2.根据权利要求1所述的天线集成组件，其特征在于：所述天线为印刷天线或者LDS天线。
3.根据权利要求1所述的天线集成组件，其特征在于：所述天线调谐芯片周围注胶以保护所述天线调谐芯片。
4.根据权利要求1所述的天线集成组件，其特征在于：所述天线集成组件还包括第二焊盘、焊接在所述第二焊盘上且与所述天线调谐芯片电性连接的电容和电感。
5.根据权利要求4所述的天线集成组件，其特征在于：所述第一焊盘、所述第二焊盘和所述天线采用镭雕方式或者印刷方式形成。
6.一种通讯设备，其特征在于：所述通讯设备包括壳体、设置在所述壳体内的终端主板和如权利要求1-5任意一项所述的天线集成组件，所述天线集成组件与所述终端主板电性连接。
7.根据权利要求6所述的通讯设备，其特征在于：所述天线集成组件还包括第二焊盘、焊接在所述第二焊盘上且与所述天线调谐芯片电性连接的电容和电感。
8.根据权利要求7所述的通讯设备，其特征在于：所述天线、所述第一焊盘和所述第二焊盘采用镭雕方式或者印刷方式形成在所述壳体上。
9.根据权利要求7所述的通讯设备，其特征在于：所述通讯设备还包括设置在所述壳体内的天线支架，所述天线、所述第一焊盘和所述第二焊盘采用镭雕方式或者印刷方式形成在所述天线支架上。
10.一种如权利要求1-5任意一项所述的天线集成组件的生产方法，其特征在于：所述天线集成组件还包括第二焊盘、焊接在所述第二焊盘上且与所述天线调谐芯片电性连接的电容和电感，所述天线集成组件的生产方法包括如下步骤：
S1：根据产品需求，设计天线、天线调谐芯片、电容和电感，提取参数进行仿真；
S2：通过镭雕工艺形成天线、第一焊盘和第二焊盘；
S3：将所述天线调谐芯片采用晶圆倒装方式焊接在所述第一焊盘上，将所述电容和所述电感焊接在所述第二焊盘上；
S4：在所述天线调谐芯片周围注胶以覆盖所述天线调谐芯片。
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