CN211831326U

CN211831326U - 内嵌天线的软性电路板

Info

Publication number: CN211831326U
Application number: CN202020544643.3U
Authority: CN
Inventors: 傅泓智; 吕崇玮
Original assignee: Jialianyi Tech Suzhou Co ltd; Career Electronic Kunshan Co ltd
Current assignee: Jialianyi Tech Suzhou Co ltd; Career Electronic Kunshan Co ltd
Priority date: 2020-04-14
Filing date: 2020-04-14
Publication date: 2020-10-30
Anticipated expiration: 2030-04-14
Also published as: TWM603115U

Abstract

一种内嵌天线的软性电路板，包括天线单元、金属层、介质层、通孔、导通结构以及接口。金属层上形成传输线。介质层具有第一侧面及第二侧面，天线单元形成于第一侧面，金属层形成于第二侧面。通孔穿设于介质层，且通孔一端对应于天线单元，另一端对应传输线的一端部。导通结构填充通孔并使天线单元及传输线经由导通结构电性连接。接口设置于介质层的第二侧面侧并电性连接至传输线远离通孔的另一端部。藉此，以形成一体式的内嵌天线的软性电路板，可以最佳化传输效能以提升天线效率，也可以使得加工工艺的工时与成本降低，材料可利用率提升。

Description

内嵌天线的软性电路板

技术领域

本实用新型涉及一种软性电路板，特别涉及一种具有内嵌天线及传输线的内嵌天线的软性电路板。

背景技术

现今目前软性电路板(Flexible Printed Circuit,FPC)大多数应用在作为传输线上，或者是将多个电子零件结合。少数部分用于天线本体与传输线或增加铜轴电缆线结合，但都只局限用于电子信号或通讯3G/LTE应用上。

实用新型内容

随着即将到来的5G应用，在频率升高且频段增多，而天线的整体设计能力和解决方案将越来越重要。然而随着材料上的创新，天线的智能化、小型化、订制化的趋势将更加明显，所以在天线与传输线之间的设计将更需整合化与系统化，因此大规模阵列MASSIVEMIMO技术开始应用于5G通讯。

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种内嵌天线的软性电路板，包括天线单元、金属层、介质层、通孔、导通结构以及接口。

为达上述目的，本实用新型提供一种内嵌天线的软性电路板，其包含：

一天线单元；

一金属层，形成一传输线；

一介质层，具有一第一侧面及一第二侧面，该天线单元形成于该第一侧面，该金属层形成于该第二侧面；

一通孔，穿设于该介质层，该通孔一端对应于该天线单元，另一端对应该传输线的一端部；

一导通结构，填充该通孔并使该天线单元及该传输线经由该导通结构电性连接；以及

一接口，设置于该介质层的该第二侧面侧并电性连接至该传输线远离该通孔的另一端部。

上述的内嵌天线的软性电路板，其中更包括一第一接地区、多个接地结构以及一地线，该金属层更形成一第二接地区，该第一接地区形成于该介质层的该第一侧面，该地线形成于该介质层的该第二侧面侧并电性连接该接口，该些接地结构分别贯穿该介质层并电性连接该第一接地区、该第二接地区及该地线。

上述的内嵌天线的软性电路板，其中该介质层由液晶高分子聚合物或聚酰亚胺所形成。

上述的内嵌天线的软性电路板，其中更包括另一介质层、另一通孔及另一导通结构，该另一介质层设置于该金属层远离该介质层的一侧，该接口设置于该另一介质层远离该金属层的一侧，该另一通孔穿设于该另一介质层，该另一通孔一端对应于该传输线的一端部，另一端对应于该接口，该另一导通结构填充该另一通孔并使该传输线及该接口经由该另一导通结构电性连接。

藉此，通过将传输线及天线辐射本体(Antenna radiation pattern)结合在介质层上，以形成一体式的内嵌天线的软性电路板，可以最佳化传输效能以提升天线效率，也可以使得加工工艺的工时与成本降低，材料可利用率提升。而且，在设计的过程中也可以通过调整天线单元及传输线的线宽、线径、线厚、线距等，即可缩小软性电路板的整体尺寸与有效利用率，进而提升S11(Reflection Loss，反射损失)、S21(Insertion loss，插入损失)与VSWR(Voltage Standing Wave Ratio，电压驻波比)，以符合5G通讯规格要求。

本实用新型的另一目的在于提供一种内嵌天线的软性电路板，包含第一金属层、第二金属层、第三金属层、第一介质层、第一通孔、第一导通结构、第二介质层、第二通孔、第二导通结构、第一接口、第三通孔、第三导通结构以及第二接口。第一金属层形成第一天线单元及第二天线单元。

一第一金属层，形成一第一天线单元及一第二天线单元；

一第二金属层，形成一第一传输线；

一第三金属层，形成一第二传输线；

一第一介质层，设置于该第一金属层及该第二金属层之间；

一第一通孔，穿设于该第一介质层，该第一通孔一端对应于该第一天线单元，另一端对应该第一传输线的一端部；

一第一导通结构，填充该第一通孔并使该第一天线单元及该第一传输线经由该第一导通结构电性连接；

一第二介质层，设置于该第二金属层及该第三金属层之间；

一第二通孔，穿设该第一介质层、该第二金属层及该第二介质层，该第二通孔一端对应于该第二天线单元，另一端对应该第二传输线的一端部；

一第二导通结构，填充该第二通孔并使该第二天线单元及该第二传输线经由该第二导通结构电性连接；

一第一接口，设置于该第三金属层远离该第二介质层的一侧；

一第三通孔，穿设于该第二金属层、该第二介质层及该第三金属层，该第三通孔一端对应于该第一传输线远离该第一通孔的另一端部，另一端对应该第一接口；

一第三导通结构，填充该第三通孔并使该第一传输线及该第一接口经由该第三导通结构电性连接；以及

一第二接口，设置于该第三金属层远离该第二介质层的一侧并电性连接至该第二传输线远离该第二通孔的另一端部。

上述的内嵌天线的软性电路板，其中更包括多个接地结构及一地线，该第一金属层更形成一第一接地区，该第二金属层更形成一第二接地区，该第三金属层更形成一第三接地区，该些接地结构分别贯穿该第一介质层、该第二金属层及该第二介质层，该些接地结构分别电性连接该第一接地区、该第二接地区、该第三接地区及该地线，该地线设置于该第三金属层远离该第二介质层的一侧并电性连接该第一接口及该第二接口。

上述的内嵌天线的软性电路板，其中该第一介质层及该第二介质层由液晶高分子聚合物或聚酰亚胺所形成。

上述的内嵌天线的软性电路板，其中更包括一第三介质层、一第四通孔及一第四导通结构，该第三介质层设置于该第三金属层远离该第二介质层的一侧，该第一接口及该第二接口设置于该第三介质层远离该第三金属层的一侧，该第三通孔更穿设于该第三介质层，以使该第三通孔的另一端对应该第一接口，该第四通孔穿设于该第三介质层，该第四通孔一端对应于该第二传输线的一端部，另一端对应于该第二接口，该第四导通结构填充该第四通孔并使该第二传输线及该第二接口经由该第四导通结构电性连接。

藉此，通过堆叠多层介质层的方式，能将多组传输线分设于不同金属层处，并进一步应用于集合性的阵列天线。例如，通过在同一个软性电路板上，依照所需形成多组天线单元，并通过设置于不同层上的传输线与接口连接，如此可以使得传输线设置的面积维持如同单一传输线一般的宽度即可，进而缩小软性电路板的整体表面积。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例的内嵌天线的软性电路板的俯视图；

图2为本实用新型第一实施例的内嵌天线的软性电路板的侧视剖视图；以及

图3为本实用新型第二实施例的内嵌天线的软性电路板的侧视示意图。

其中，附图标记

100、200:软性电路板

10:天线单元

20:金属层

21:传输线

22:第二接地区

30:介质层

31:第一侧面

32:第二侧面

33:另一介质层

40:通孔

41:导通结构

42:另一通孔

43:另一导通结构

50:接口

60:第一接地区

61、250:接地结构

611、2501:贯穿孔

62、260:地线

210:第一金属层

2101:第一天线单元

2102:第二天线单元

2103:第一接地区

211:第二金属层

2111:第一传输线

2112:第二接地区

212:第三金属层

2121:第二传输线

2122:第三接地区

220:第一介质层

221:第二介质层

222:第三介质层

230:第一通孔

231:第一导通结构

232:第二通孔

233:第二导通结构

234:第三通孔

235:第三导通结构

236:第四通孔

237:第四导通结构

240:第一接口

241:第二接口

L:弯折线

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述：

请同时参阅图1至图2，图1为本实用新型第一实施例的内嵌天线的软性电路板的俯视图，图2为本实用新型第一实施例的内嵌天线的软性电路板的侧视剖视图。由图1及图2可见，本实施例的内嵌天线的软性电路板100包括天线单元10、金属层20、介质层30、通孔40、导通结构41以及接口50。

介质层30具有第一侧面31及第二侧面32，天线单元10形成于第一侧面31，金属层20形成于第二侧面32。由于金属层20会形成传输线21，因此会使得传输线21形成于介质层30的第二侧面32上。由图2可见，通孔40穿设于介质层30，使得通孔40一端对应于天线单元10，另一端对应传输线21的一端部。导通结构41填充通孔40并使天线单元10及传输线21经由导通结构41电性连接。接口50设置于介质层30的第二侧面32侧并电性连接至传输线21远离通孔40的另一端部。

藉由上述结构，形成于介质层30二侧的天线单元10及传输线21可以通过穿设于介质层30的通孔40及填充于其中的导通结构41而电性连接。再将传输线21另一端电性连接至接口50，即可以形成内嵌天线的软性电路板100。由天线单元10接收的信号可以经由导通结构41及传输线21传送至接口50，又或者由接口50传入的信号可以经由传输线21及导通结构41传送至天线单元10。

通过将传输线21及天线辐射本体(Antenna radiation pattern)(即本实施例的天线单元10)，结合在介质层30上，以形成一体式的内嵌天线的软性电路板100，可以最佳化传输效能以提升天线效率，也可以使得加工工艺的工时与成本降低，材料可利用率提升。

另外，在设计内嵌天线的软性电路板100的过程中也可以通过调整天线单元10及传输线21的线宽、线径、线厚、线距等，即可缩小软性电路板100的整体尺寸与有效利用率，进而提升S11(Reflection Loss，反射损失)、S21(Insertion loss，插入损失)与VSWR(Voltage Standing Wave Ratio，电压驻波比)，以符合5G通讯规格要求。

在本实施例中，由图1及图2可见，内嵌天线的软性电路板100可更包括第一接地区60、多个接地结构61以及地线62。同时，在金属层20可更形成第二接地区22。其中，由图2可见，第一接地区60形成于介质层30的第一侧面31，接地结构61则是分别贯穿介质层30并电性连接第一接地区60及第二接地区22。在本实施例中，接地结构61的设置方式可以通过在对应第一接地区60及第二接地区22的位置，设置贯穿孔611，并且于贯穿孔611中填充导电材料，以使得第一接地区60及第二接地区22相互电性连接而接地。另外，在传输线21设置的金属层20设置第二接地区22，或是在介质层30上方设置第一接地区60，可以确保传输线21的信号品质，而且也可以通过上、下层经由接地结构61贯穿接地的设置，达到所需的共振频率的特性。

另外，由图2可见，本实施例中，内嵌天线的软性电路板100可包括另一介质层33、另一通孔42及另一导通结构43。另一介质层33设置于金属层20远离介质层30的一侧。接口50设置于另一介质层33远离金属层20的一侧。另一通孔42穿设于另一介质层33，且另一通孔42一端对应于传输线21的一端部，另一端对应于接口50。另一导通结构43填充另一通孔42并使传输线21及接口50经由另一导通结构43电性连接。藉由设置另一介质层33，可以将传输线21包覆于介质层中，除可减少信号干扰外，也可以达到一定的增强与稳固结构的功效。

进一步，地线62形成于介质层30的第二侧面32侧并电性连接接口50。以图2所示，地线62是设置于另一介质层33远离金属层20的一侧，并电性连接接口50。接地结构61亦会贯穿另一介质层33，使得地线62、第一接地区60及第二接地区22皆电性连接。此处的接地结构61的设置方式与前述相同，可以通过在对应第二接地区22及地线62的位置，设置贯穿孔611，并且于贯穿孔611中填充导电材料，以使得第二接地区22及地线62相互电性连接而接地。如此，以使得所有结构皆共地，达到所需的共振频率的特性。

另外，在本实施例中，上述的各介质层可由液晶高分子聚合物(Liquid CrystalPolymer,LCP)或聚酰亚胺(Polyimide,PI)所形成。通过二者的材料特性，可以作为金属层之间(例如天线单元10及金属层20)的融合基板。另外，利用LCP或PI的材料特性，也可以通过高温弯折技术，将软性电路板100弯折成所需的角度，以便于MASSIVE MIMO的技术应用时，通过向上弯折或向下弯折的设计方向来针对水平极化(Horizontal polarization)与垂直极化(Vertical polarization)理想得达到MASSIVE MIMO天线无死角的辐射场型。

实际应用时，可同时运用多个内嵌天线的软性电路板100进行所需的排列组合，再通过设置于电路板上的切换器来切换所要接收的信号来源或要传输的至哪一个内嵌天线的软性电路板100，以达到阵列MASSIVE MIMO技术应用。

另外，在电子装置空间有限的情形下，也可以通过将软性电路板100弯折成特定角度进行组设，以提高电子装置空间的有效利用。例如，可以经由前述的高温弯折技术，将软性电路板100由图1一点链线所示意的弯折线L处向上弯折成所需的角度，以达到天线无死角的辐射场型。在此虽以向上弯折为示意，但本实用新型不以此为限，也可以任意角度弯折或是在设置软性电路板100时即以特定的所需角度设置。

接下来请参阅图3，图3为本实用新型第二实施例的内嵌天线的软性电路板的侧视剖视示意图。图3为方便说明，仅以简化的方式示意各层及传输线等的相关结构，未实际绘出剖面线及实际结构等，实际结构可参考第一实施例所述。本实施例的内嵌天线的软性电路板200包括第一金属层210、第二金属层211、第三金属层212、第一介质层220、第一通孔230、第一导通结构231、第二介质层221、第二通孔232、第二导通结构233、第一接口240、第三通孔234、第三导通结构235以及第二接口241。

第一金属层210形成第一天线单元2101及第二天线单元2102。第一天线单元2101及第二天线单元2102可以为并排设置或是交互环绕等，以形成于第一金属层210。第二金属层211则是形成第一传输线2111，第三金属层212形成第二传输线2121。第一介质层220是设置于第一金属层210及第二金属层211之间。第一通孔230穿设于第一介质层220，且第一通孔230一端对应于第一天线单元2101，另一端对应第一传输线2111的一端部。第一导通结构231填充第一通孔230并使第一天线单元2101及第一传输线2111经由第一导通结构231电性连接。

第二介质层221设置于第二金属层211及第三金属层212之间。第二通孔232穿设第一介质层220、第二金属层211及第二介质层221，且第二通孔232一端对应于第二天线单元2102，另一端对应第二传输线2121的一端部。第二导通结构233填充第二通孔232并使第二天线单元2102及第二传输线2121经由第二导通结构233电性连接。

第一接口240设置于第三金属层212远离第二介质层221的一侧。第三通孔234穿设于第二金属层211、第二介质层221及第三金属层212，且第三通孔234一端对应于第一传输线2111远离第一通孔230的另一端部，另一端对应第一接口240。第三导通结构235填充第三通孔234并使第一传输线2111及第一接口240经由第三导通结构235电性连接。

藉此，第一天线单元2101与第一传输线2111可通过穿设于第一介质层220的第一通孔230及填充于其中的第一导通结构231而电性连接。第一传输线2111与第一接口240可通过穿设于第二介质层221的第三通孔234及填充于其中的第三导通结构235而电性连接。如此，第一天线单元2101接收的信号可以经由第一导通结构231、第一传输线2111与第三导通结构235传送至第一接口240，又或者由第一接口240传入的信号可以经由第三导通结构235、第一传输线2111及第一导通结构231传送至第一天线单元2101。

另外，第二接口241设置于第三金属层212远离第二介质层221的一侧并电性连接至第二传输线2121远离第二通孔232的另一端部。藉此，第二天线单元2102与第二传输线2121可通过穿设于第一介质层220、第二金属层211及第二介质层221的第二通孔232及填充于其中的第二导通结构233而电性连接。再将第二传输线2121另一端电性连接至第二接口241。如此，第二天线单元2102接收的信号可以经由第二导通结构233及第二传输线2121传送至第二接口241，又或者由第二接口241传入的信号可以经由第二传输线2121及第二导通结构233传送至第二天线单元2102。

通过堆叠多层介质层的方式，能将多组传输线分设于不同金属层，并进一步应用于集合性的阵列天线。例如，通过在同一个软性电路板上，依照所需形成多组天线单元，并通过设置于不同层上的传输线与接口连接，如此可以使得传输线设置的面积维持如同单一传输线一般的宽度即可，进而缩小软性电路板的整体表面积。

同样地，在各层皆可设置接地层、在接口层或周围设置地线并彼此电性连接，以使整体共地，以达到所需的共振频率的特性。在本实施例中，内嵌天线的软性电路板200包括多个接地结构250以及地线260，在图3上仅以一接地结构250作为例示，实际可如图1所示为环绕第一天线单元2101及第二天线单元2102设置，亦或者于所需位置进行设置。第一金属层210更形成第一接地区2103，第二金属层211更形成第二接地区2112，第三金属层212更形成第三接地区2122。接地结构250分别贯穿第一介质层220、第二金属层211及第二介质层221，且接地结构250分别电性连接第一接地区2103、第二接地区2112及第三接地区2122。如同第一实施例，接地结构250的设置方式可以通过在对应第一接地区2103、第二接地区2112及第三接地区2122的位置，设置贯穿孔2501，并且于贯穿孔2501中填充导电材料，以使得第一接地区2103、第二接地区2112及第三接地区2122相互电性连接而接地。

另外，如同第一实施例，本实施例中形成第二传输线2121的第三金属层212与第一接口240、第二接口241之间，可以再设置介质层，以将第二传输线2121包覆于其中。如图3所示，内嵌天线的软性电路板200包括第三介质层222、第四通孔236及第四导通结构237。第三介质层222设置于第三金属层212远离第二介质层221的一侧。第一接口240及第二接口241设置于第三介质层222远离第三金属层212的一侧。第三通孔234更穿设于第三介质层222，以使第三通孔234的另一端对应第一接口240。第四通孔236穿设于第三介质层222，且第四通孔236一端对应于第二传输线2121的一端部，另一端对应于第二接口241。第四导通结构237填充第四通孔236并使第二传输线2121及第二接口241经由第四导通结构237电性连接。藉由设置第三介质层222，可以将第二传输线2121包覆于第三介质层222中，除可减少信号干扰外，也可以达到一定的增强与稳固结构的功效。

另外，本实施例中，地线260设置于第三金属层212远离第二介质层221的一侧并电性连接第一接口240及第二接口241。如图3所示，地线260是设置于第三介质层222远离第三金属层212的一侧，并电性连接第一接口240及第二接口241。接地结构250亦会贯穿第三介质层222，使得地线260、第一接地区2103、第二接地区2112及第三接地区2122皆电性连接。此处的接地结构250的设置方式与前述相同，可以通过在对应第三接地区2122及地线260的位置，延伸设置贯穿孔2501，并且于贯穿孔2501中填充导电材料，以使得第三接地区2122及地线62相互电性连接而接地。如此，以使得所有结构皆共地，达到所需的共振频率的特性。

本实施例的第一介质层220、第二介质层221及第三介质层222可由液晶高分子聚合物或聚酰亚胺所形成。通过这二种材料的特性，可以作为金属层之间(例如第一金属层210与第二金属层211之间以及第二金属层211与第三金属层212之间)的融合基板。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种内嵌天线的软性电路板，其特征在于，包含：

一天线单元；

一金属层，形成一传输线；

2.根据权利要求1所述的内嵌天线的软性电路板，其特征在于，更包括一第一接地区、多个接地结构以及一地线，该金属层更形成一第二接地区，该第一接地区形成于该介质层的该第一侧面，该地线形成于该介质层的该第二侧面侧并电性连接该接口，该些接地结构分别贯穿该介质层并电性连接该第一接地区、该第二接地区及该地线。

3.根据权利要求1所述的内嵌天线的软性电路板，其特征在于，该介质层由液晶高分子聚合物或聚酰亚胺所形成。

4.根据权利要求1所述的内嵌天线的软性电路板，其特征在于，更包括另一介质层、另一通孔及另一导通结构，该另一介质层设置于该金属层远离该介质层的一侧，该接口设置于该另一介质层远离该金属层的一侧，该另一通孔穿设于该另一介质层，该另一通孔一端对应于该传输线的一端部，另一端对应于该接口，该另一导通结构填充该另一通孔并使该传输线及该接口经由该另一导通结构电性连接。

5.一种内嵌天线的软性电路板，其特征在于，包含：

一第一金属层，形成一第一天线单元及一第二天线单元；

一第二金属层，形成一第一传输线；

一第三金属层，形成一第二传输线；

一第一介质层，设置于该第一金属层及该第二金属层之间；

一第二介质层，设置于该第二金属层及该第三金属层之间；

6.根据权利要求5所述的内嵌天线的软性电路板，其特征在于，更包括多个接地结构及一地线，该第一金属层更形成一第一接地区，该第二金属层更形成一第二接地区，该第三金属层更形成一第三接地区，该些接地结构分别贯穿该第一介质层、该第二金属层及该第二介质层，该些接地结构分别电性连接该第一接地区、该第二接地区、该第三接地区及该地线，该地线设置于该第三金属层远离该第二介质层的一侧并电性连接该第一接口及该第二接口。

7.根据权利要求5所述的内嵌天线的软性电路板，其特征在于，该第一介质层及该第二介质层由液晶高分子聚合物或聚酰亚胺所形成。

8.根据权利要求5所述的内嵌天线的软性电路板，其特征在于，更包括一第三介质层、一第四通孔及一第四导通结构，该第三介质层设置于该第三金属层远离该第二介质层的一侧，该第一接口及该第二接口设置于该第三介质层远离该第三金属层的一侧，该第三通孔更穿设于该第三介质层，以使该第三通孔的另一端对应该第一接口，该第四通孔穿设于该第三介质层，该第四通孔一端对应于该第二传输线的一端部，另一端对应于该第二接口，该第四导通结构填充该第四通孔并使该第二传输线及该第二接口经由该第四导通结构电性连接。