TWI435494B - 具有嵌入式天線之通訊裝置 - Google Patents

Description

具有嵌入式天線之通訊裝置

本發明係指一種具有嵌入式天線之通訊裝置，尤指一種藉由嵌入式天線本身所形成之一ㄇ字型機構，將天線固定於印刷電路板上之通訊裝置。

無線通訊網路是現代化社會中大眾聯絡及傳輸資訊的主要途徑，手機、個人數位助理(PDA)或無線USB傳輸器(Wireless USB Dongle)等無線通訊裝置在日常生活中也越來越普及，並且朝向小型化發展，無線通訊裝置的製造流程亦力求簡化，以降低成本及提高產能。在無線通訊裝置中，除了印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)外，另一佔有較大體積的元件為天線，係以金屬片形成之嵌入式天線(Embedded Antenna)為主流之一，以便能夠更彈性地設計無線通訊裝置的外觀，同時滿足大眾對於攜帶方便性之需求。

印刷電路板上的電子元件是利用自動化的表面黏著技術(Surface Mount Technology，SMT)製程，與印刷電路板接合，但是習知嵌入式天線不屬於表面黏著元件，無法通過表面黏著技術製程進行組裝，而必須通過額外的組裝程序。習知嵌入式天線之組裝方法有兩種，一是於印刷電路板進行表面黏著技術製程之後，以人力將天線 焊接於印刷電路板上；另一不須通過焊接加工，而是以印刷電路板上的金屬彈片，與安裝於無線通訊裝置之外殼上的天線接觸。上述兩種嵌入式天線之組裝方法所需成本較高，也容易因人為誤差導致天線的特性不穩定。

由上可知，習知嵌入式天線需要額外的組裝程序，而無法利用表面接著技術打件、過回焊爐等自動化組裝流程，將內嵌式立體天線固定於印刷電路板上。如此一來，造成無線通訊裝置之製造成本增加，必須改進才能兼顧小型化及高產能之目標。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種具有嵌入式天線之通訊裝置。

本發明揭露一種具有嵌入式天線之通訊裝置。該通訊裝置包含有一印刷電路板及一嵌入式天線。該印刷電路板包含有一穿孔及一金屬接點。該穿孔及該金屬接點形成一天線接合區。該嵌入式天線包含有一輻射元件及一連接元件。該連接元件包含有一第一連接部、一第二連接部及一第三連接部，形成一ㄇ字型機構。該第一連接部及該第三連接部分別形成該ㄇ字型機構之一腳，該第一連接部插入至該穿孔，該第三連接部耦接於該輻射元件，並平行於該印刷電路板之一側邊，而該第二連接部平貼於該印刷電路板，並與該金屬接點電性連接。

請參考第1圖，第1圖為本發明實施例具有嵌入式天線之一通訊裝置10之示意圖。通訊裝置10可為手機、個人數位助理(PDA)或無線USB傳輸器(Wireless USB Dongle)等無線通訊裝置，包含有一印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)11及一嵌入式天線(Embedded Antenna)12。印刷電路板11用來實現通訊裝置10之功能，其可能包含有射頻電路、調變/解調變電路等，視系統需求而定。印刷電路板11包含有一穿孔112及一金屬接點114。穿孔112及金屬接點114形成一天線接合區116。嵌入式天線12包含有一輻射元件122及一連接元件124。輻射元件122用來將印刷電路板11中電路所產生的射頻訊號，以不同頻率發射至空中，以及由空中接收不同頻率之射頻訊號。連接元件124用來連接輻射元件122及印刷電路板11，並形成一ㄇ字型機構。ㄇ字型機構之一腳與輻射元件122相連接，ㄇ字型機構之另一腳插入至穿孔112，使連接元件124固定於印刷電路板11上之天線接合區116，並使輻射元件122平行於印刷電路板11之一側邊。

在本發明實施例中，連接元件124可分為連接部124a、124b及124c三部份。連接部124a及124c分別形成ㄇ字型機構之一腳。連接部124a垂直插入至穿孔112。連接部124b彎折90度平貼於印刷電路板11，並利用錫膏與金屬接點114接合。連接部124c再彎折90度平行於印刷電路板11之側邊，並與輻射元件122相連接。連 接部124b與印刷電路板11之接觸面用來支持嵌入式天線12之整體重量，而連接部124a及穿孔112的設計則是用來固定嵌入式天線12與印刷電路板11的相對位置。如此一來，本發明實施例可藉由連接元件124所形成之ㄇ字型機構，將嵌入式天線12固定於印刷電路板11上。在此情形下，嵌入式天線12之組裝流程可與表面接著技術(Surface Mount Technology，SMT)打件等自動組裝流程結合，從而簡化通訊裝置10之組裝流程，並節省生產成本。

請參考第2圖，第2圖為第1圖中印刷電路板11之上視圖。印刷電路板11之最上層及最底層係通訊裝置10之電子元件的置放區域，接地面(Ground Plane)則是位於印刷電路板11其中一層。天線接合區116鄰近於印刷電路板11之側邊，包含有穿孔112及金屬接點114，如第2圖所示。穿孔112貫穿整個印刷電路板11，其孔徑大致相等於第1圖中連接部124a之尺寸，使連接部124a可以插入穿孔112中而不鬆動。金屬接點114形成於印刷電路板11之表面，其係印刷電路板11之製造過程中未上綠漆的露銅區域。金屬接點114在嵌入式天線12之組裝過程中需要塗佈錫膏，其目的主要有二個：第一個目的是用來固定金屬接點114與連接部124b，而第二個目的則是讓金屬接點114上的錫膏流入穿孔112，使連接部124a可以藉由錫膏與穿孔112更加緊密結合。關於天線與印刷電路板之組裝流程，請繼續參考以下說明。

首先，在印刷電路板11刷完錫膏後，金屬接點114上的錫膏會 有一部分流入穿孔112中，而一部份則留在金屬接點114上。在本發明實施例中，連接部124b的尺寸經過設計可以被自動打件程序之吸嘴設備所吸起。因此，藉由吸嘴吸起連接部124b，可將連接部124a插入穿孔112中。此時，連接部124b亦會與金屬接點114之錫膏緊密接觸。待印刷電路板11上之其他元件完成打件後，印刷電路板11與嵌入式天線12可一同進入迴銲爐加熱，並於冷卻凝結後完成自動組裝的程序。

也就是說，本發明實施例藉由連接元件124所形成之ㄇ字型機構，可準確地將嵌入式天線12固定在印刷電路板11上。如此一來，嵌入式天線12之組裝流程可與表面接著技術打件等自動組裝流程結合。相較於習知技術，不僅可避免人工焊接可能產生的誤差，並可大幅提高生產良率。

由第1圖可知嵌入式天線12中所有元件實際上是由一體成型的金屬片彎折形成。然而，一體成型之嵌入式天線僅為嵌入式天線12之一實現方式，用以簡化生產流程，但不限於此，嵌入式天線12亦可以由多片金屬片組裝而成。此外，嵌入式天線可以為任意型式之天線，例如單極天線、偶極天線、平面倒F型天線(Planer Inverted-F Antenna，PIFA)及槽孔天線(slot antenna)等，只要具有本發明ㄇ字型固定機構之天線設計皆應屬本發明之範圍。

另一方面，在實作上，本發明嵌入式天線之數量沒有特定的限 制，可以僅有一個，也可以有二個以上，視實際需求而定。舉例來說，請參考第3圖，第3圖本發明實施例具有嵌入式天線之一通訊裝置20之示意圖。為了應用於一二發二收(2T2R)之無線通訊系統，通訊裝置20可於印刷電路板之兩側分別設置兩支嵌入式天線21及22。嵌入式天線21及22之組裝流程類似於第1圖之嵌入式天線12，於此不再贅述。其中，兩支嵌入式天線可以是同一個金屬刀模所製作形成之兩支對稱天線，亦可以是兩支具不同特性之天線，並不影響本發明之精神。

請注意，上述實施例僅為本發明之舉例說明，本領域具通常知識者可根據實際需求作適當地變化與修飾，其皆屬本發明之範圍。例如，每一嵌入式天線更可依據不同的設計包含一組以上的固定機構，以輔助ㄇ字型機構將天線更緊密地固定於印刷電路板上。舉例來說，請參考第4圖及第5圖，第4圖及第5圖分別為本發明其他實施例具有嵌入式天線之通訊裝置40及50之示意圖。在第4圖中，每一嵌入式天線另包含一額外金屬連接元件44，而印刷電路板則包含一相對應金屬接點46。在此情形下，金屬接點46可視為印刷電路板上之另一天線接合區。透過錫膏及表面接著技術打件，連接元件44可與印刷電路板上之相對應金屬接點46接合，而使嵌入式天線與印刷電路板結合地更加緊密與精確。若印刷電路板之空間允許，額外增加之連接元件亦可以設計成ㄇ字型機構，如第5圖所示。

另外，在上述實施例中，連接元件除了用來作為嵌入式天線與印 刷電路板之固定機構之外，與印刷電路板上之金屬接點耦接之部分亦可以作為嵌入式天線之訊號饋入端或接地端，其係本領域具通常知識者所知，於此不多加贅述。

綜上所述，藉由ㄇ字型之天線機構設計，嵌入式天線能夠與印刷電路板一同進行表面黏著技術製程之自動化打件程序及迴焊程序，並準確地固定於印刷電路板上。如此一來，本發明可避免習知嵌入式天線之組裝程序中，由於人工焊接天線所導致的高組裝成本及天線特性誤差。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10、20、40、50‧‧‧通訊裝置

11‧‧‧印刷電路板

12、21、22‧‧‧嵌入式天線

112‧‧‧穿孔

114、46‧‧‧金屬接點

116‧‧‧天線接合區

122‧‧‧輻射元件

124、44‧‧‧連接元件

124a、124b、124c‧‧‧連接部

第1圖為本發明實施例具有嵌入式天線之一通訊裝置之示意圖。

第2圖為第1圖中印刷電路板之上視圖。

第3圖至第5圖分別為本發明其他實施例具有嵌入式天線之一通訊裝置之示意圖。

10‧‧‧通訊裝置

11‧‧‧印刷電路板

12‧‧‧嵌入式天線

112‧‧‧穿孔

114‧‧‧金屬接點

116‧‧‧天線接合區

122‧‧‧輻射元件

124‧‧‧連接元件

124a、124b、124c‧‧‧連接部

Claims (11)

1. 一種具有嵌入式天線之通訊裝置，包含有：一印刷電路板，包含有一穿孔及一金屬接點，該穿孔及該金屬接點形成一第一天線接合區；以及一嵌入式天線，包含有：一輻射元件；以及一第一連接元件，包含有一第一連接部、一第二連接部及一第三連接部，形成一ㄇ字型機構，該第一連接部及該第三連接部分別形成該ㄇ字型機構之一腳，該第一連接部插入至該穿孔，該第三連接部耦接於該輻射元件，並平行於該印刷電路板之一側邊，而該第二連接部平貼於該印刷電路板，並與該金屬接點電性連接。
2. 如請求項1所述之通訊裝置，其中該第一連接元件固定於該印刷電路板之該第一天線接合區，並使該輻射元件平行於該印刷電路板之該側邊。
3. 如請求項1所述之通訊裝置，其中該第二連接部係該嵌入式天線之一饋入端或該嵌入式天線之一接地端。
4. 如請求項1所述之通訊裝置，其中該穿孔之孔徑大致相等於該第一連接部之尺寸。
5. 如請求項1所述之通訊裝置，其中該第一連接元件係通過一表面黏著技術(Surface Mount Technology，SMT)製程，與該第一天線接合區結合。
6. 如請求項1所述之通訊裝置，其中該第一天線接合區鄰近於該印刷電路板之該側邊。
7. 如請求項1所述之通訊裝置，其中該印刷電路板另包含一第二天線接合區，而該嵌入式天線另包含一第二連接元件，該第二連接元件通過一表面黏著技術(Surface Mount Technology，SMT)製程，與該第二天線接合區結合。
8. 如請求項7所述之通訊裝置，其中該第二連接元件亦形成一ㄇ字型機構。
9. 如請求項1所述之通訊裝置，其中該嵌入式天線係由單一金屬片形成。
10. 如請求項1所述之通訊裝置，其中該嵌入式天線係一平面倒F型天線(Planar Inverted-F Antenna，PIFA)。
11. 如請求項1所述之通訊裝置，其中該嵌入式天線係一單極 (Monopole)天線。