CN116489867A - 线路裸板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种线路裸板。线路裸板包括基板、天线、芯片接垫、接地图案以及走线。基板包括表面。天线及芯片接垫形成在基板。接地图案形成在表面上。走线形成在表面上且不接触接地图案。走线与接地图案之间形成测量间隙，且走线包括第一端及第二端，第一端电性连接芯片接垫，第二端电性连接天线。线路裸板适于传输信号，而测量间隙的宽度小于信号的四分之一倍的等效波长。本发明线路裸板可以在没有检测用的芯片的条件下，直接让测量装置经由探针来检测，以缩短检测时间，并能直接得知线路裸板的天线品质。
Description
技术领域
本发明涉及一种线路板，且特别是涉及一种在未装设(mounting)主动元件前适于检测的线路裸板。
背景技术
现有移动装置(例如智能手机与平板电脑)内的线路板大多具有天线，以使移动装置能具有无线通信的功能。这种具有天线的线路板在制造完成后会进行检测，以确认天线是否运作正常。在检测以前，必须先将检测用的芯片装设在上述线路板上，以使芯片电性连接天线并控制天线收发无线信号，从而对天线进行检测。
然而，由于上述天线的检测需要使用检测用的芯片，因此现有天线的检测方法需要花费额外的时间与成本将检测用的芯片预先装设在线路板上，以至于现有线路板天线的检测方法不仅费时，而且因为检测用的芯片的需要导致成本增加。再者，上述的检测结果涵盖芯片与线路板整体的性能，业者无法从检测结果直接得知线路板的电性品质。
发明内容
本发明至少一实施例提供一种线路裸板，其适于在未装设上述芯片时能直接进行检测。
本发明至少一实施例所提供的线路裸板包括基板、天线、芯片接垫、接地图案以及走线，基板包括表面，天线及芯片接垫形成在基板，接地图案形成在表面上，走线形成在表面上，且不接触接地图案，其中走线与接地图案之间形成测量间隙，且走线包括第一端及第二端，第一端电性连接芯片接垫，第二端电性连接天线，其中线路裸板适于传输信号，而测量间隙的宽度小于信号的四分之一倍的等效波长。
在本发明至少一实施例中，上述信号的频率在0.1GHz至110GHz的范围，且基板具有介电常数，介电常数在3.3至3.7的范围。
在本发明至少一实施例中，在上述信号的频率大于等于110GHz时，测量间隙的宽度小于等于150微米。
在本发明至少一实施例中，在上述信号的频率大于45GHz且小于110GHz时，测量间隙的宽度在150微米至400微米的范围。
在本发明至少一实施例中，在上述信号的频率大于0Hz且小于45GHz时，测量间隙的宽度在400微米至650微米的范围。
在本发明至少一实施例中，上述测量间隙的至少一部分具有固定宽度。
在本发明至少一实施例中，上述走线具有第一线宽与第二线宽，而第一线宽大于第二线宽。
在本发明至少一实施例中，上述走线具有测量段，测量段相邻于测量间隙，并包括一对端部以及中央部，中央部位于两个端部之间，其中各端部具有第一线宽，而中央部具有第二线宽。
在本发明至少一实施例中，上述走线具有测量段，测量段相邻于测量间隙，并包括一对端部以及中央部，中央部位于两个端部之间，其中测量段的宽度从其中一端部朝向中央部而渐缩。
在本发明至少一实施例中，上述接地图案包括多个接地部，走线位于相邻两个接地部之间。
基于上述，以上实施例所揭示的线路裸板可以在没有检测用的芯片的条件下，直接让测量装置经由探针来检测，以缩短检测时间，并能直接得知线路裸板的天线品质。
附图说明
为了更完整了解实施例及其优点，现参照结合所附附图所做的下列描述，其中：
图1是本发明至少一实施例的线路裸板的俯视示意图。
图2是图1的局部放大示意图。
图3是使用探针测量图1的线路裸板的剖面示意图。
图4是使用测量装置与探针检测图1的线路裸板的示意图。
图5是使用另一测量装置与探针检测图1的线路裸板的示意图。
图6是使用另一测量装置与探针检测图1的线路裸板的示意图。
图7是本发明另一实施例的线路裸板的俯视示意图。
图8是本发明又另一实施例的线路裸板的俯视示意图。
图9是本发明再另一实施例的线路裸板的俯视示意图。
【主要元件符号说明】
1：线路裸板 11：基板
12a：天线 12b：天线
13a：芯片接垫 13b：芯片接垫
14：接地图案 141：接地部
15：走线 15a：走线
151：第一端 152：第二端
153：测量区域 16：测量间隙
2：探针 21：信号接脚
22：接地接脚 3：测量装置
4：控制装置 5：测量装置
51：向量信号产生器 52：向量信号分析仪
53：收发天线 54：频率转换器
6：测量装置 61：向量信号产生器
62：向量信号分析仪 63：收发天线
64：频率转换器 7：线路裸板
71：基板 72：天线
73：芯片接垫 74：接地图案
741：接地部 75：走线
753：测量区域 76：测量间隙
8：线路裸板 81：基板
82：天线 83：芯片接垫
84：接地图案 841：接地部
85：走线 853：测量区域
854：测量段 855：端部
856：中央部 86：测量间隙
9：线路裸板 91：基板
92：天线 93：芯片接垫
94：接地图案 941：接地部
95：走线 953：测量区域
954：测量段 955：端部
956：中央部 96：测量间隙
L1：第一线宽 L2：第二线宽
S1：第一测试信号 S2：第二测试信号
SA0：初始测试信号 SA1：第一测试信号
SA2：第二测试信号 SE：电信号
SC0：初始测试信号 SC1：第一测试信号
SC2：第二测试信号 D：宽度
L1：第一线宽 L2：第二线宽
L3：第一线宽 L4：第二线宽
具体实施方式
在以下的内文中，为了清楚呈现本案的技术特征，附图中的元件(例如层、膜、基板以及区域等)的尺寸(例如长度、宽度、厚度与深度)会以不等比例的方式放大，而且有的元件数量会减少。因此，下文实施例的说明与解释不受限于附图中的元件数量以及元件所呈现的尺寸与形状，而应涵盖如实际工艺及/或公差所导致的尺寸、形状以及两者的偏差。例如，附图所示的平坦表面可以具有粗糙及/或非线性的特征，而附图所示的锐角可以是圆的。所以，本案附图所呈示的元件主要是用于示意，并非旨在精准地描绘出元件的实际形状，也非用于限制本案的范围。
其次，本案内容中所出现的「约」、「近似」或「实质上」等这类用字不仅涵盖明确记载的数值与数值范围，而且也涵盖发明所属技术领域中具有通常知识者所能理解的可允许偏差范围，其中此偏差范围可由测量时所产生的误差来决定，而此误差例如是起因于测量系统或工艺条件两者的限制。此外，「约」可表示在上述数值的一个或多个标准偏差内，例如±30％、±20％、±10％或±5％内。本案文中所出现的「约」、「近似」或「实质上」等这类用字可依光学性质、蚀刻性质、机械性质或其他性质来选择可以接受的偏差范围或标准偏差，并非单以一个标准偏差来套用以上光学性质、蚀刻性质、机械性质以及其他性质等所有性质。
在本案内容中所使用的用语仅是为了描述特定实施例，非用以限制本发明的范围。除非另有限制，否则单数形式的「一」或「该」用语也可用来表示多数形式。
图1是本发明至少一实施例的线路裸板1的俯视示意图，且图2是图1的局部放大示意图。请参阅图1及图2，线路裸板1包括基板11、至少一个天线、至少一个芯片接垫、接地图案14与至少一个走线。以图1为例，线路裸板1包括多个天线12a与12b、多个芯片接垫13a与13b与多个走线15与15a。而在其他实施例中，线路裸板1所包括的天线12a或12b的数量可以仅为一个。又在其他实施例中，线路裸板1所包括的芯片接垫13a或13b的数量可以仅为一个。又在其他实施例中，线路裸板1所包括的走线15或15a的数量可以仅为一个。
线路裸板1是尚未装设任何主动元件的线路基板。换句话说，在线路裸板1装设任何主动元件以前，在此线路基板上传输的电信号不会通过任何主动元件。此外，上述主动元件例如是电晶体或是具有至少一个电晶体的集成电路(Integrated Circuit，IC)，而主动元件也可以是封装芯片(packaged chip)或尚未封装的裸晶(die)。
基板11包括表面，且具有介电常数，其中此介电常数可在3.3至3.7的范围。基板11的材质包括聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTEF)、聚2,6-二甲基-1,4-苯醚(Polyphenylene Oxide，PPO)、氰酸酯树脂(Triazine A resin、TA resin、Cyanate resin，CE)、BT(Bismaleimide Triazine)树脂、玻璃、液晶聚合物(Liquid Crystal Polymer，LCP)、聚酰亚胺(Polyimide，PI)及四(4-吡啶基苯基)乙烯(Tetra-(4-pyridylphenyl)ethylene，TPPE)其中至少一者。
这些天线12a与12b间隔地形成在基板11。在本示例中，这些天线12a与12b形成阵列天线。这些天线12a与12b的材质包括金属材料或合金材料。在其他实施例中，这些天线12a与12b的材质更包括非金属材料。经由此非金属材料与金属材料或合金材料混合以做为天线12a与12b的材料。
这些芯片接垫13a与13b形成在基板11。在本示例中，这些芯片接垫13a与13b可供控制这些天线12a与12b收发的射频芯片(图未示)装设，其中射频芯片可经由球栅阵列封装技术而装设于芯片接垫13a与13b上，但不以此为限。此外，这些芯片接垫13a与13b、这些天线12a与12b及接地图案14可以皆形成在基板11的同一表面上，其中接地图案14可包括多个接地部141，在基板11两侧的两个天线12a分别经由走线15a电性连接其中两个接地部141。
这些走线15形成在表面上，且不接触接地图案14。每一走线15位于相邻两个接地部141之间且与这些接地部141之间分别形成两个测量间隙16。每一走线15包括第一端151及第二端152，其中第一端151电性连接芯片接垫13a，第二端152电性连接其中一天线12b。每一测量间隙16的至少一部分具有固定的宽度D，在此示例中，每一测量间隙16的整个部分皆具有固定的宽度D。此线路裸板1适于传输频率在0.1GHz至110GHz范围的信号。每一测量间隙16的宽度D小于信号的四分之一倍的等效波长。以公式一、二、三表示如下所示：
其中，D为测量间隙16的宽度，λg为等效波长，λ为信号在空气中传输的波长，ε为基板11的介电常数，上述公式的单位为SI制。
进一步，在信号的频率大于0Hz且小于45GHz时，每一测量间隙16的宽度D在400微米至650微米的范围。在信号的频率大于45GHz且小于110GHz时，测量间隙16的宽度D在150微米至400微米的范围。在信号的频率大于等于110GHz时，测量间隙16的宽度D小于等于150微米。
值得一提的是，每一走线15具有测量区域153，此测量区域153涵盖相邻两个测量间隙16。因此，每一走线15在测量区域153内皆适合让探针2(图3)电性接触。在本示例中，每一走线15在测量区域153内的线宽基本上具有固定宽度。
图3是使用探针2测量图1的线路裸板1的剖面示意图。请参阅图3，探针2可为GSG(Ground Signal Ground，GSG)探针，且支援测量传输于110GHz的信号。探针2的信号接脚21与每个接地接脚22之间的间距最大可为350微米。在测量110GHz的信号的电性参数时，由于这些测量间隙16的宽度D小于等于150微米，因而探针2的信号接脚21与这些接地接脚22可分别电性接触走线15及对应的这些接地部141。因此，此线路裸板1适于让探针2进行电性接触而测量。
图4是使用测量装置3与探针2检测图1的线路裸板1的示意图。请参阅图4，测量装置3例如是向量网络分析仪(Vector Network Analyzer，VNA)或时域反射仪(Time DomainReflectometer，TDR)。测量装置3电性连接探针2，且通过探针2电性接触走线15(请参阅图1或图2)及对应的这些接地部141而可顺利地传送信号至线路裸板1或是从线路裸板1接收信号。
此外，测量装置3更与控制装置4通信连接。控制装置4可为电脑，例如桌上型电脑、工业电脑或笔记型电脑。或者，控制装置4也可以是微处理器。举例而言，控制装置4可以通过例如通用序列汇流排(Universal Serial Bus，USB)而电性连接测量装置3。或者，控制装置4可以通过蓝芽或无线网络(例如Wi-Fi)而无线连接测量装置3。
请参阅图2至图4，在检测线路裸板1时，控制装置4可控制测量装置3产生第一测试信号S1，测量装置3能经由探针2输出第一测试信号S1至检测的其中一走线15的测量区域153(图2)，且第一测试信号S1传输至对应的天线12a或12b。第一测试信号S1为电信号，而电信号只能通过线路传递，无法以辐射方式传递。天线12a或12b在接收第一测试信号S1之后，不仅会辐射出无线信号，而且还会输出第二测试信号S2，其中第二测试信号S2经由走线15与探针2传输至测量装置3，而第二测试信号S2可以是天线12a或12b因电磁感应(electromagnetic induction)所产生的电信号。
接着，控制装置4能根据经由测量装置3测量的第二测试信号S2得知天线12a或12b辐射出无线信号的状况，进而以判断天线12a或12b是否运作正常。例如，根据第二测试信号S2，测量装置3能测量天线12a或12b的回波损耗(return loss)、介入损耗(insertionloss)、空中下载辐射(Over The Air，OTA)以及信号偏移(signal shift)其中至少一者。由于线路裸板1是尚未装设任何主动元件的线路基板，且在线路裸板1装设任何主动元件以前，在线路裸板1内传递的电流不会经过任何主动元件，因此第一测试信号S1与第二测试信号S2也不经过任何主动元件。
图5是使用另一测量装置5与探针2检测图1的线路裸板1的示意图。请参阅图2、图3及图5，测量装置5可包括向量信号产生器(Vector Signal Generator，VSG)51、向量信号分析仪(Vector Signal Analyzer)52以及收发天线53。向量信号产生器51电性连接探针2。收发天线53电性连接向量信号分析仪52，并能对准待检测的这些天线12a与12b。收发天线53可为号角天线(horn antenna)。控制装置4通信连接向量信号产生器51及向量信号分析仪52。
此外，测量装置5可以更包括频率转换器54，频率转换器54可根据传输在线路裸板1上信号的频率来转换向量信号产生器51输出的信号的频率以及向量信号分析仪52接收的信号的频率。举例来说，频率转换器54可做升频的转换或降频的转换。频率转换器54电性连接在向量信号产生器51及探针2之间，且电性连接在向量信号分析仪52及收发天线53之间。
在检测线路裸板1时，控制装置4可控制向量信号产生器51产生初始测试信号SA0，而频率转换器54能改变初始测试信号SA0的频率，以将初始测试信号SA0转换为第一测试信号SA1，测量装置5能经由探针2输出第一测试信号SA1至检测的其中一走线15的测量区域153，且第一测试信号SA1传输至对应的天线12a或12b，第一测试信号SA1为电信号。此天线12a或12b在接收第一测试信号SA1之后产生第二测试信号SA2，其中第二测试信号SA2是由此天线12a或12b所辐射出的无线信号。由于线路裸板1是尚未装设任何主动元件的线路基板，所以第一测试信号SA1与第二测试信号SA2也未经过任何主动元件。
收发天线53能接收第二测试信号SA2，并将第二测试信号SA2转换成电信号SE，其中电信号SE会传递至向量信号分析仪52，以使测量装置5能根据第二测试信号SA2测量此天线12a或12b。利用向量信号产生器51与向量信号分析仪52，测量装置5能根据第二测试信号SA2测量此天线12a或12b的误差向量幅度(Error Vector Magnitude，EVM)以及发射功率其中至少一者。此外，控制装置4能控制测量装置5产生第一测试信号SA1，并根据第二测试信号SA2来检测此天线12a或12b，以挑选出合格的线路裸板1。
图6是使用另一测量装置6与探针2检测图1的线路裸板1的示意图。请参阅图6，图6的测量装置6相似于图5的测量装置5。测量装置6可包括向量信号产生器61、向量信号分析仪62、收发天线63以及频率转换器64。两者相同处基本上不再重复叙述。有别于图5的测量装置5，测量装置6的向量信号产生器61电性连接收发天线63，且向量信号分析仪62电性连接探针2。
请参阅图2、图3及图6，在检测线路裸板1时，控制装置4可控制向量信号产生器61产生初始测试信号SC0，而频率转换器64能改变初始测试信号SC0的频率，以将初始测试信号SC0转换成电信号SE，并将电信号SE输入至收发天线63，以使收发天线63能朝向这些天线12a与12b发出第一测试信号SC1，其中第一测试信号SC1为收发天线63所辐射出来的无线信号。
当收发天线63发出第一测试信号SC1时，待测量的天线12a或12b能接收第一测试信号SC1，并且产生第二测试信号SC2。第二测试信号SC2为电信号，而第二测试信号SC2会经由对应的走线15传至探针2而输入至测量装置6的向量信号分析仪62，以使测量装置6能根据第二测试信号SC2测量此天线12a或12b。利用向量信号产生器61与向量信号分析仪62，测量装置6可以根据第二测试信号SC2来测量天线12a与12b的误差向量幅度(EVM)以及接收功率其中至少一者。
必须说明的是，图3至图6所示的线路裸板1并非是图1中的线路裸板1以等比例方式绘制。具体而言，图3主要为清楚呈现探针2能电性接触走线15及对应的这些接地部141。图4至图6主要为清楚呈现测量装置3、5或6搭配探针2对线路裸板1的检测。
经由上述内容，例如根据上述公式一、二与三，此线路裸板1在配合信号的频率，改变这些走线15与接地图案14之间形成的这些测量间隙16的宽度D，不但可使用测量装置3、5或6搭配探针2直接对线路裸板1检测而不需要现有检测用的芯片，且更能达到符合信号的频率的间隙设计，进而提升线路裸板1传输信号时抑制噪声的效能。本实施例的线路裸板1能直接让测量装置3、5与6测量，因而能排除因为装设检测用的芯片所额外花费的时间与成本，且能从检测结果直接得知线路裸板1在电性与无线信号的品质。
图7是本发明另一实施例的线路裸板7的俯视示意图。请参阅图7，图7的线路裸板7相似于图1的线路裸板1。线路裸板7包括基板71、多个天线72、多个芯片接垫73、接地图案74与多个走线75。两者相同处基本上不再重复叙述。有别于图1的线路裸板1，线路裸板7的任一走线75在测量区域753内基本上具有第一线宽L1与第二线宽L2，其中第一线宽L1大于第二线宽L2。
此外，这些接地部741的形状可随着每一走线75的形状、宽度来变化，使位于每一走线75与其相邻接地部741之间的测量间隙76具有类似于图1所示的宽度D。也就是每一测量间隙76的宽度D小于信号的四分之一倍的等效波长。因此，在此示例中，此线路裸板7也可使用如同上述的测量装置3、5或6搭配探针2直接进行检测，检测方式如同图3至图6，在此不再赘述。
图8是本发明又另一实施例的线路裸板8的俯视示意图。请参阅图8，图8的线路裸板8相似于图1的线路裸板1。线路裸板8包括基板81、多个天线82、多个芯片接垫83、接地图案84与多个走线85。两者相同处基本上不再重复叙述。有别于图1的线路裸板1，线路裸板8的任一走线85在测量区域853内具有至少一个测量段854。由于至少一个测量段854在测量区域853内，因此，至少一个测量段854也相邻对应的两个测量间隙86。
以图8为例，每一走线85在测量区域853内具有一个测量段854。而在其他实施例中，任一走线85在测量区域853内所具有的测量段854的数量可以为多个。测量段854包括一对端部855与中央部856，其中中央部856位于两个端部855之间。测量段854的宽度从两个端部855朝向中央部856而渐缩。
此外，这些接地部841的形状可随着每一走线85的形状、宽度来变化，使位于每一走线85与其相邻接地部841之间的测量间隙86具有类似于图1所示的宽度D。因此，在此示例中，此线路裸板8也可使用如同上述的测量装置3、5或6搭配探针2直接进行检测，检测方式如同图3至图6，在此不再赘述。需补充说明的是，在此示例中，测量段854的边缘呈现类似半圆弧度。以图8为例，测量段854的相对两边缘可呈双曲线形状。在其他实施例中，测量段854的边缘可呈现类似三角形边线。
图9是本发明再另一实施例的线路裸板9的俯视示意图。请参阅图9，图9的线路裸板9相似于图1的线路裸板1。线路裸板9包括基板91、多个天线92、多个芯片接垫93、接地图案94与多个走线95。两者相同处基本上不再重复叙述。有别于图1的线路裸板1，线路裸板9的任一走线95在测量区域953内具有至少一个测量段954。由于至少一个测量段954在测量区域953内，因此，至少一个测量段954也相邻对应的两个测量间隙96。以图9为例，每一走线95在测量区域953内具有一个测量段954。而在其他实施例中，任一走线95在测量区域953内所具有的测量段954的数量可以为多个。
测量段954包括一对端部955与中央部956，其中中央部956位于两个端部955之间。各端部955具有第一线宽L3，而中央部具有第二线宽L4，且第一线宽L3大于第二线宽L4。此外，这些接地部941的形状可随着每一走线95的形状、宽度来变化，使位于每一走线95与其相邻接地部941之间的测量间隙96具有类似于图1所示的宽度D。因此，在此示例中，此线路裸板9也可使用如同上述的测量装置3、5或6搭配探针2直接进行检测，检测方式如同图3至图6，在此也不再赘述。
经由上述，这些走线75、85与95可依实际的产品需求来调整形状、宽度，而对应的这些接地图案74、84或94可随着这些走线75、85或95的形状、宽度来变化，使走线(例如走线75、85或95)与其相邻的接地部(例如接地部741、841或941)之间的测量间隙(测量间隙76、86或96)的宽度D小于信号的四分之一倍的等效波长，因而可使用测量装置3、5或6搭配探针2直接对线路裸板7、8与9检测。
综上所述，以上实施例所揭示的线路裸板可以在没有检测用的芯片的条件下，直接让测量装置经由探针来检测，以得到线路裸板在电性与无线信号方面的检测结果，从而挑选出合格的线路裸板。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明精神和范围内，当可作些许更动与润饰，因此本发明保护范围当视权利要求所界定者为准。
Claims (10)
1.一种线路裸板，其特征在于，包括：
基板，包括表面；
天线，形成在该基板；
芯片接垫，形成在该基板；
接地图案，形成在该表面上；以及
走线，形成在该表面上，且不接触该接地图案，其中该走线与该接地图案之间形成测量间隙，且该走线包括第一端及第二端，该第一端电性连接该芯片接垫，该第二端电性连接该天线，其中该线路裸板适于传输信号，而该测量间隙的宽度小于该信号的四分之一倍的等效波长。
2.如权利要求1所述的线路裸板，其特征在于，该信号的频率在0.1GHz至110GHz的范围，且该基板具有介电常数，该介电常数在3.3至3.7的范围。
3.如权利要求1所述的线路裸板，其特征在于，在该信号的频率大于等于110GHz时，该测量间隙的宽度小于等于150微米。
4.如权利要求1所述的线路裸板，其特征在于，在该信号的频率大于45GHz且小于110GHz时，该测量间隙的宽度在150微米至400微米的范围。
5.如权利要求1所述的线路裸板，其特征在于，在该信号的频率大于0Hz且小于45GHz时，该测量间隙的宽度在400微米至650微米的范围。
6.如权利要求1所述的线路裸板，其特征在于，该测量间隙的至少一部分具有固定宽度。
7.如权利要求1所述的线路裸板，其特征在于，该走线具有第一线宽与第二线宽，而该第一线宽大于该第二线宽。
8.如权利要求7所述的线路裸板，其特征在于，该走线具有测量段，该测量段相邻于该测量间隙，并包括：
一对端部；以及
中央部，位于该对端部之间，其中各该端部具有该第一线宽，而该中央部具有该第二线宽。
9.如权利要求1所述的线路裸板，其特征在于，该走线具有测量段，该测量段相邻于该测量间隙，并包括：
一对端部；以及
中央部，位于该对端部之间，其中该测量段的宽度从其中该端部朝向该中央部而渐缩。
10.如权利要求1所述的线路裸板，其特征在于，该接地图案包括多个接地部，该走线位于相邻两个该接地部之间。
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