CN207896252U - 天线模块以及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及天线模块和电子设备。该天线模块(101)由包含具有挠性的多个基材(11、12、13、14)的树脂多层基板构成。树脂多层基板具有：基材的层叠数相对多的刚性部、和层叠数相对少的柔性部，在刚性部形成基于导体图案的辐射元件(1)，在柔性部形成连接于辐射元件(1)的基于导体图案的传输线路，刚性部被弯曲。

Description

天线模块以及电子设备
本申请是国际申请日为2016年08月24日、国际申请号为PCT/JP2016/074576、国家申请号为201690000381.6、发明名称为“天线模块以及电子设备”的实用新型专利申请的分案申请。
技术领域
本实用新型涉及在一部分具备辐射元件的天线模块、以及组装有该天线模块的电子设备。
背景技术
作为与现有的天线模块有关的发明，已知专利文献1所述的附带传输线路的天线。
专利文献1中表示了在具有挠性的多个绝缘片层叠而成的层叠体，一体地设置辐射元件和传输线路部的天线模块。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2011/021677号
实用新型内容
-实用新型要解决的课题-
在专利文献1所示的天线模块中，由于作为天线模块主体的层叠体是具有挠性的多个绝缘片的层叠体，因此传输线路部能够容易变形为与应组装的位置的空间相应的形状。
然而，由于上述层叠体的整体具有挠性，因此不仅传输线路部，辐射元件形成部也容易变形。这在天线的电特性的稳定性方面是应解决的课题之一。也就是说，若在辐射元件形成部的形状从平板状变形为规定形状的情况下其形状稳定，则能够设计该状态下的天线的特性。但是，若辐射元件形成部例如根据向壳体内的组装状态而变形，则根据组装精度，天线特性产生差别。
本实用新型的目的在于，提供一种在维持传输线路部的挠性的情况下抑制辐射元件形成部的不希望的变形所导致的天线的特性变动的天线模块以及具备该天线模块的电子设备。
-解决课题的手段-
(1)本实用新型的天线模块由包含具有挠性的多个基材的树脂多层基板构成，其特征在于，
所述树脂多层基板具有：所述基材的层叠数相对多的刚性部、和层叠数相对少的柔性部，
在所述刚性部形成基于导体图案的辐射元件，
在所述柔性部形成连接于所述辐射元件的基于导体图案的传输线路，
所述刚性部被弯曲。
通过上述构成，辐射元件形成于基材的层叠数较多的刚性部，并且在树脂多层基板形成从基材的层叠方向观察包围辐射元件的框状导体，因此辐射元件的无意中的变形被有效地抑制。
(2)优选所述传输线路包含接地导体和信号线，所述辐射元件被设置于与所述信号线不同的基材，在所述刚性部形成将所述信号线与所述辐射元件连接的第1层间连接导体，所述第1层间连接导体形成为非直线状。
通过上述构成，第1层间连接导体具有柔软性或者弹性，由此，能够防止基于刚性部的弯曲所伴随的内部应力的破损。此外，第1层间连接导体随着其线长变长、自感应增大，则电感变大。其结果，由于第1层间连接导体作为连接于辐射元件的供电点的电感元件而发挥作用，因此能够利用为天线匹配电路的一部分。
(3)优选在上述(2)中，在所述刚性部形成将所述接地导体与所述辐射元件连接的第2层间连接导体，所述第2层间连接导体形成为非直线状。由此，第2层间连接导体具有柔软性或者弹性，能够防止基于刚性部的弯曲所伴随的内部应力的破损。
(4)优选在上述(1)至(3)的任意一个中，所述柔性部被弯曲。由此，能够容易地将天线模块设置于例如壳体内部的优先的空间。
(5)也可以在上述(1)至(3)的任意一个中，所述刚性部在所述传输线路的延伸方向或者与该延伸方向正交的方向上被弯曲。所述刚性部能够结合设置对象的形状而预先弯曲。由此，天线模块的设置变得容易。此外，能够防止刚性部的设置时的变形所导致的天线特性的变动。
(6)也可以在(1)至(3)的任意一个中，包含所述辐射元件的天线的匹配电路的至少一部分构成于所述柔性部。由此，由于能够通过天线的匹配电路来使基于辐射元件的天线的阻抗匹配于传输线路的特性阻抗，因此辐射元件的设计变得容易。此外，基于阻抗不匹配的反射损耗被抑制，天线效率提高。
(7)本实用新型的电子设备的特征在于，具备：(1)至(3)的任意一项所述的天线模块；电路基板，设置有连接于所述天线模块的高频电路；和壳体，收纳所述天线模块以及所述电路基板。
通过上述构成，能够得到在特性稳定的状态下天线模块被设置于壳体内的有限的空间的电子设备。
-实用新型效果-
根据本实用新型，能够得到一种在维持传输线路部的挠性的情况下抑制辐射元件形成部的不希望的变形所导致的天线的特性变动的天线模块以及具备该天线模块的电子设备。
附图说明
图1是第1实施方式所涉及的天线模块101的立体图。
图2是在天线模块101设置有覆盖层21、22以及连接器30的状态的天线模块101S的立体图。
图3是天线模块101的分解立体图。
图4是天线模块101的局部俯视图。
图5是天线模块101的剖视图。
图6(A)是将天线模块101的辐射元件与传输线路的电构造简化表示的剖视图。图6(B)是基于天线模块101的辐射元件1和第1接地导体的天线的构成图。
图7是第2实施方式所涉及的天线模块102的立体图。
图8是第2实施方式所涉及的天线模块102的分解立体图。
图9(A)、图9(B)是天线模块102的局部剖视图。
图10是第3实施方式所涉及的天线模块103的分解立体图。
图11(A)是第4实施方式所涉及的天线模块104的主视图，图11(B)是使天线模块104的刚性部RP弯曲的状态下的主视图。
图12是表示第5实施方式所涉及的天线模块105、以及具备该天线模块105的电子设备205的主要部分的构成的图。
图13是表示第6实施方式所涉及的天线模块106、以及具备该天线模块106的电子设备206的主要部分的构成的图。
-符号说明-
FP...柔性部
RP...刚性部
MC...天线匹配电路
V1...第1层间连接导体
V2...第2层间连接导体
V121、V122...层间连接导体
V131、V132、V133...层间连接导体
V26...层间连接导体
V341、V343、V345、V347、V342、V344、V346、V348...层间连接导体
1...辐射元件
2...信号线
2A、2B...信号线
3...第1接地导体
4...第2接地导体
5...框状导体
6...连接器连接导体
10...树脂多层基板
11、12、13、14、15、16...基材
21、22...覆盖层
23...电子部件
30...连接器
31...插座
40...电路基板
41...电子部件
50...壳体
101、101S...天线模块
102～106...天线模块
205、206...电子设备。
具体实施方式
以下，参照附图，举出几个具体的例子，来表示多个具体实施方式。各附图中，对同一位置付与同一符号。考虑要点的说明或者理解的容易性，为了方便而分开表示实施方式，但能够进行不同实施方式中表示的构成的局部置换或者组合。在第2实施方式以后，省略针对与第1实施方式共通的事项的记述，仅对不同点进行说明。特别地，针对基于同样的构成的同样的作用效果，不在每个实施方式中依次提及。
《第1实施方式》
在第1实施方式中，表示具备传输线路和辐射元件的基本构造的天线模块。
图1是第1实施方式所涉及的天线模块101的立体图，图2是在天线模块101设置有覆盖层21、22以及连接器30的状态的天线模块101S的立体图。
如图1所示，天线模块101由树脂多层基板10构成。该树脂多层基板10具有相对硬质的刚性部RP、和具有挠性(相对软质的)柔性部FP。在刚性部RP形成基于导体图案的辐射元件1。在柔性部FP形成连接于辐射元件1的传输线路。并且，在刚性部RP与柔性部FP的边界区域(从刚性部RP到柔性部FP)形成俯视下包围辐射元件1的框状导体5。另外，刚性部RP的刚性是相对的，是指不比柔性部FP具有挠性。因此，刚性部RP既可以是具有挠性的部分也可以是被弯曲使用的部分。
在图1所示的状态下，传输线路的第2接地导体4以及连接器连接导体6在天线模块101的上表面露出。通过该第2接地导体4以及连接器连接导体6连接于连接器30，由覆盖层21、22覆盖在树脂多层基板10的上表面，来构成附带连接器的天线模块101S。
图3是天线模块101的分解立体图。图4是天线模块101的局部俯视图。图5是天线模块101的剖视图。
图1所示的树脂多层基板10包含具有挠性的基材11、12、13、14。基材11、12、13的层叠部分是上述柔性部FP，基材11、12、13、14的层叠部分是上述刚性部RP。基材11、12、13、14均为例如液晶聚合物(LCP)等热塑性树脂，具有挠性，但通过这些的层叠数的不同，从而合计层叠厚不同。合计层叠厚较厚的部分是刚性部RP，较薄的部分是柔性部FP。在各基材11、12、13、14，形成通过光刻而图案化的基于铜箔的导体图案。另外，导体图案不局限于由铜箔形成，也可以是由其他金属构成的箔。
在基材12形成信号线2。在基材11形成第1接地导体3，在基材13形成第2接地导体4。在基材13形成层间连接导体V341、V343、V345、V347。在基材12形成层间连接导体V342、V344、V346、V348。第1接地导体3与第2接地导体4经由层间连接导体V341、V343、V345、V347、V342、V344、V346、V348而连接。并且，信号线2被配置为被第1接地导体3和第2接地导体4夹着。通过该第1接地导体3、第2接地导体4以及信号线2来构成带状线电路构造的传输线路。
在基材14形成层间连接导体V121、V131，在基材13形成层间连接导体V122、V132，在基材12形成层间连接导体V133。信号线2的第1端部经由层间连接导体V122、V121来连接于辐射元件1的供电点。此外，辐射元件1的接地点经由层间连接导体V131、V132、V133来连接于第1接地导体3。
在基材13形成层间连接导体V26，信号线2的第2端部经由层间连接导体V26来连接于连接器连接导体6。
在基材13形成从基材11～14的层叠方向观察包围辐射元件1的框状导体5。该框状导体5与辐射元件1、信号线2、接地导体3、4的任意一个都电独立(在电位上浮起)。
通过将图3所示的形成有各导体图案的基材层叠并加热冲压，形成图1所示的天线模块101。然后，根据需要，覆盖阻焊剂等覆盖层21、22，在连接器连接导体6以及第2接地导体4安装连接器30，从而构成图2所示的天线模块101S。
通过上述构成，辐射元件1形成于刚性部，并且俯视下被框状导体包围，因此能够有效地抑制辐射元件的无意中的变形。此外，由于框状导体5不遮挡或者几乎不遮挡辐射元件1与第1接地导体3之间产生的电场，因此框状导体5不会使天线特性劣化。
图6(A)是将天线模块101的辐射元件与传输线路的电构造简化表示的剖视图。图6(B)是基于天线模块101的辐射元件1和第1接地导体的天线的构成图。
如图6(B)所示，天线的辐射元件1的端缘的一部分接地，作为向供电点供电的板状倒F天线(PIFA)而发挥作用。此外，如图6(A)所示，板状倒F天线(PIFA)的接地导体与传输线路的第1接地导体3处于同一层(同一高度位置)，从信号线2到辐射元件1的高度H1比从信号线2到第2接地导体4的高度H4高。通过这样的构造，在将传输线路的特性阻抗保持为既定值的情况下，调整辐射元件1与第1接地导体3之间产生的电容等。此外，通过H1＞H4，层间连接导体V121、V122被确保为规定长度，对针对辐射元件1的供电点的供电路径付与电感分量。能够将基于该层间连接导体的电感分量利用为天线匹配电路的一部分。
《第2实施方式》
在第2实施方式中，表示在树脂多层基板10内积极地设置天线匹配电路的天线模块。
图7是第2实施方式所涉及的天线模块102的立体图。图8是第2实施方式所涉及的天线模块102的分解立体图。图9(A)(B)是天线模块102的局部剖视图。
基材14、15、16的层叠部分的构成与第1实施方式中图3所示的天线模块101不同。
树脂多层基板10包含具有挠性的基材11、12、13、14、15、16。基材11、12、13的层叠部分是柔性部FP，基材11、12、13、14、15、16的层叠部分是刚性部RP。
图9(A)是包含将信号线2的第1端部与辐射元件1的供电点连接的第1层间连接导体V1的部分的剖视图。如图9(A)所示，在基材13、14、15、16分别形成层间连接导体，通过这些来构成第1层间连接导体V1。
图9(B)是包含将第1接地导体与辐射元件1的接地点连接的第2层间连接导体V2的部分的剖视图。如图9(B)所示，在基材12、13、14、15、16分别形成层间连接导体，通过这些来构成第2层间连接导体V2。
如图9(A)所示，形成于基材13、14、15、16的第1层间连接导体V1被配置为非直线状。也就是说，未相对于基材的层叠方向延伸为直线。根据该构成，第1层间连接导体V1具有柔软性或者弹性，由此，能够防止刚性部的弯曲所伴随的内部应力带来的破损。此外，第1层间连接导体V1随着其线长变长以及自感应增大，电感变大。其结果，由于第1层间连接导体V1作为连接于辐射元件1的供电点的电感元件而发挥作用，因此能够利用为天线匹配电路的一部分。
如图9(B)所示，形成于基材12、13、14、15、16的第2层间连接导体V2被配置为非直线状。也就是说，未相对于基材的层叠方向延伸为直线。由此，第2层间连接导体V2具有柔软性或者弹性，由此，能够防止刚性部的弯曲所伴随的内部应力带来的破损。
另外，第1层间连接导体V1与第2层间连接导体V2的纵剖面也可以是弯折线形状。此外，也可以是以基材的层叠方向为轴的螺旋状等立体形状。通过这些形状，能够更加提高电感分量。
《第3实施方式》
在第3实施方式中表示具备天线匹配电路的天线模块的例子。
图10是第3实施方式所涉及的天线模块103的分解立体图。在具备包含与基材或配置于基材的导体图案独立的电子部件23的天线匹配电路MC这方面，与第2实施方式中图8所示的天线模块102不同。此外，在信号线在中途被分离这方面不同。
在基材12形成信号线2A、2B。在基材13安装多个电子部件23。这些电子部件23是电抗元件，连接于第2接地导体4与信号线2A、2B之间、以及信号线2A-2B之间。天线匹配电路MC是基于电感器和电容器的LC低通滤波器型电路、T型电路、π型电路等。另外，天线匹配电路MC可以仅由电子部件23构成，也可以与设置于基材的导体图案或层间连接导体所构成的LC元件组合而构成。
根据本实施方式，由于能够通过包含独立的电子部件23的天线匹配电路MC来使基于辐射元件1的天线的阻抗匹配于传输线路的特性阻抗，因此辐射元件1的设计变得容易。此外，基于阻抗不匹配的反射损失被抑制，天线效率提高。
《第4实施方式》
在第4实施方式中，表示刚性部被弯曲的天线模块。
图11(A)是第4实施方式所涉及的天线模块104的主视图，图11(B)是使天线模块104的刚性部RP弯曲的状态下的主视图。
天线模块104的构造与第1～第3实施方式中所示的天线模块101～103相同。虽然刚性部RP比柔性部FP硬质，但由于基材是液晶聚合物等热塑性树脂，因此通过加热并且弯曲加工，能够使其从图11(A)的状态塑性变形为图11(B)的状态，并在逐渐冷却后维持该形状。此外，此时，杨氏模量比基材高的框状导体5能够提高形状维持效果。例如，在基材是液晶聚合物的情况下，杨氏模量约为1GPa，在构成框状导体的金属为Cu(铜箔)的情况下，杨氏模量约为130GPa，框状导体5的形成部分比仅为基材的部分硬质。由于这样框状导体5作为硬质部件而发挥作用，因此能够得到比不存在框状导体5的情况更高的形状维持效果。
这样，若刚性部RP结合组装对象的形状预先弯曲，则天线模块104向组装对象的组装变得容易。此外，能够防止刚性部RP的组装时的变形所导致的天线特性的变动。
《第5实施方式》
在第5实施方式中，表示柔性部被弯曲的天线模块以及具备该天线模块的电子设备。
图12是表示第5实施方式所涉及的天线模块105、以及具备该天线模块105的电子设备205的主要部分的构成的图。天线模块105的构成与第1～第3实施方式中所示的天线模块101～103相同。
在电路基板40安装同轴连接器的插座31、电子部件41。在电路基板40构成高频电路(供电电路)。天线模块105通过将该连接器(插头)30安装于插座31而电连接。
电子设备的壳体50是至少在辐射元件1的接近部不存在金属部的树脂制壳体。
柔性部FP能够在不加热的情况下弯曲，但若通过冲压成型机来预先成型，则在电子设备向壳体内的设置时不需要成型作业。
《第6实施方式》
在第6实施方式中，表示刚性部以及柔性部被弯曲的天线模块、以及具备该天线模块的电子设备。
图13是表示第6实施方式所涉及的天线模块106、以及具备该天线模块106的电子设备206的主要部分的构成的图。天线模块106的构成与第1～第3实施方式中表示的天线模块101～103相同。电路基板40的构成以及向电路基板40的连接构造与第5实施方式中所示的电子设备205相同。
天线模块106的刚性部RP结合壳体50的内面形状而预先弯曲。通过该构造，天线模块106向壳体50内的有限的空间的设置变得容易。
《其他实施方式》
在图1、图3等所示的例子中，框状导体5形成于刚性部RP与柔性部FP的边界区域(从刚性部RP到柔性部FP)，但框状导体5的整体也可以处于刚性部RP的区域内。此外，框状导体5的整体也可以处于柔性部FP的区域内。
框状导体5通过形成为跨越刚性部RP和柔性部FP，能够也利用框状导体5的塑性变形来将刚性部RP和柔性部FP的形状塑性加工为所希望的形状。由此，由于该阶梯差而导致应力容易集中的刚性部RP与柔性部FP的边界难以受到基于形状的失配的应力，并且即使在受到该应力的情况下，也能够使框状导体5作为加强部件而发挥作用。
此外，在图1、图3等所示的例子中，框状导体5是方形框状、即俯视下包围辐射元件1的整周的形状，但框状导体图案也可以在卷绕方向上部闭合，而局部打开。也就是说，也可以是俯视下包围辐射元件1的整周的一部分的形状。
此外，在图1、图3等所示的例子中，针对刚性部RP和柔性部FP，表示了与传输线路的延伸方向正交的方向的宽度几乎相等的例子，但柔性部FP的宽度也可以比刚性部RP的宽度细。形成于刚性部部RP的辐射元件1考虑天线特性，需要某种程度的面积(宽度)，但形成于柔性部FP的传输线路即使较细也能够以规定阻抗构成传输损耗较低的传输线路。
此外，在图1、图3等所示的例子中，框状导体5是与第2接地导体4等其他的导体图案相同的铜箔的图案，但框状导体5也可以由不同于其他导体图案的材料构成。例如，也可以由不锈钢等硬质金属板构成。
此外，在图1、图3等所示的例子中，框状导体5与辐射元件1、信号线2、接地导体3、4的任意一个都电独立，但框状导体5也可以与接地导体导通。由此，也可以控制天线的指向性。
在图11～图13所示的例子中，使刚性部RP或者柔性部FP弯曲为使传输线路的延伸方向弯曲，但也可以使这些弯曲为使与传输线路的延伸方向正交的方向弯曲。
最后，上述的实施方式的说明在全部方面为示例，并不是限制性的。能够由本领域的技术人员适当地进行变形以及变更。例如，能够进行不同的实施方式中所示的构成的局部置换或者组合。本实用新型的范围不由上述的实施方式表示，而由权利要求书表示。进一步地，意图在本实用新型的范围中包含与权利要求书均等的意思以及范围内的全部变更。

Claims (8)

1.一种天线模块，由包含具有挠性的多个基材的树脂多层基板构成，所述天线模块的特征在于，
所述树脂多层基板具有：所述基材的层叠数相对多的刚性部、和层叠数相对少的柔性部，
在所述刚性部形成基于导体图案的辐射元件，
在所述柔性部形成连接于所述辐射元件的基于导体图案的传输线路，
所述刚性部被弯曲。
2.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于，
所述传输线路包含接地导体和信号线，所述辐射元件被设置于与所述信号线不同的基材，
在所述刚性部形成将所述信号线与所述辐射元件连接的第1层间连接导体，
所述第1层间连接导体形成为非直线状。
3.根据权利要求2所述的天线模块，其特征在于，
在所述刚性部形成将所述接地导体与所述辐射元件连接的第2层间连接导体，
所述第2层间连接导体形成为非直线状。
4.根据权利要求1至3的任意一项所述的天线模块，其特征在于，
所述柔性部被弯曲。
5.根据权利要求1至3的任意一项所述的天线模块，其特征在于，
包含所述辐射元件的天线的匹配电路的至少一部分构成于所述柔性部。
6.一种电子设备，其特征在于，具备：
权利要求1至3的任意一项所述的天线模块；
电路基板，设置有连接于所述天线模块的高频电路；和
壳体，收纳所述天线模块以及所述电路基板。
7.根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于，
所述天线模块沿着所述壳体的形状被弯曲。
8.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，
所述天线模块与所述壳体相接。
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