TWI543438B

TWI543438B - 晶片式天線裝置及封裝晶片結構

Info

Publication number: TWI543438B
Application number: TW103115513A
Authority: TW
Inventors: 賴世錡; 簡子翔; 楊承旻
Original assignee: 耀登科技股份有限公司
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2016-07-21
Also published as: TW201541704A

Description

晶片式天線裝置及封裝晶片結構

本發明是有關一種天線，且特別是有關於一種晶片式天線裝置及封裝晶片結構。

天線裝置係為無線通訊設備之必備元件，傳統的天線裝置為了避免電路板上的電路與元件干擾天線，一般都會在電路板上設定不可放置其他金屬的淨空區，以僅供天線設置，進而避免天線與電路板上的電路或元件形成干擾而影響天線的收發特性。不過在現今越來越輕薄短小的無線通訊設備(如：行動電話、智慧型手機)設計下，淨空區越來越小，而電磁干擾源卻越來越多，都讓天線裝置設計開始必須考慮如何妥善運用電路板之空間，並設計出效能符合要求的天線。

於是，本發明人有感上述缺失之可改善，乃特潛心研究並配合學理之運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺失之本發明。

本發明實施例在於提供一種晶片式天線裝置及封裝晶片結構，其能使單極耦合天線妥善地結合於封裝晶片，以有利於電路板空間之運用。

本發明實施例提供一種晶片式天線裝置，包括：一電路板，包含一接地部；一封裝晶片，包含一絕緣封裝體以及埋置於該絕緣封裝體內的至少一電子元件，並且該封裝晶片具有裸露於外的數個接地焊點與數個訊號焊點，而該電子元件電性連接於該些接地焊點與該些訊號焊點；一單極耦合天線，包含：一接地輻射金屬，其設於該電路板，該封裝晶片的接地焊點焊接於該接地輻射金屬上；及一單極輻射金屬，其設於該封裝晶片的絕緣封裝體，該單極輻射金屬具有一饋入點，並且該單極輻射金屬分別與該電子元件、該接地輻射金屬分離；一接地線路，其設於該電路板，該接地線路分別連接於該電路板的接地部與該接地輻射金屬；以及一饋入線路，其電性連接於該封裝晶片的該些訊號焊點其中之一與該單極輻射金屬的饋入點；其中，該封裝晶片經由該饋入線路傳輸訊號於該單極輻射金屬，以使該單極輻射金屬能非接觸地耦合於該接地輻射金屬與該電子元件。

本發明實施例另提供一種封裝晶片結構，用以安裝於一電路板的一淨空區，該封裝晶片結構包括：一封裝晶片，包含一絕緣封裝體以及埋置於該絕緣封裝體內的至少一電子元件，並且該封裝晶片具有裸露於外的數個接地焊點，該電子元件電性連接於該接地焊點；以及一單極耦合天線，包含：一接地輻射金屬，該封裝晶片的接地焊點設置於該接地輻射金屬上且達成電性連接；及一單極輻射金屬，其設於該封裝晶片的絕緣封裝體，該單極輻射金屬具有一饋入點，並且該單極輻射金屬分別與該電子元件、該接地輻射金屬分離；其中，該封裝晶片結構能以一饋入線路電性連接該封裝晶片與該單極輻射金屬的饋入點，並以一接地線路連接該接地輻射金屬與該電路板，以使該封裝晶片能經由該饋入線路傳輸訊號於該單極輻射金屬，藉以令該單極輻射金屬非接觸地耦合於該接地輻射金屬與該電子元件。

綜上所述，本發明實施例所提供的晶片式天線裝置及封裝晶片結構，其透過單極耦合天線結合於封裝晶片之構造設計，進而實現單極耦合天線之效用。進一步地說，一般天線若設計於晶片上，因天線與晶片本體上含金屬成份之電子元件或各電氣線路過於接近，會造成天線性能相當低弱，本發明實施例所提供的晶片式天線裝置可以有效地達到更佳的天線性能輸出。換言之，所述晶片式天線裝置能夠使單極耦合天線與封裝晶片之結合不會相互排斥且有相助之效果，進而有利於電路板空間之運用。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

100‧‧‧晶片式天線裝置

1‧‧‧電路板

11‧‧‧接地部

12‧‧‧淨空區

2‧‧‧封裝晶片結構

21‧‧‧封裝晶片

21a‧‧‧頂面

21b‧‧‧底面

211‧‧‧基板

212、212’‧‧‧電子元件

213‧‧‧絕緣封裝體

214‧‧‧接地焊點

215‧‧‧訊號焊點

22‧‧‧單極耦合天線

221‧‧‧接地輻射金屬

222‧‧‧單極輻射金屬

2221‧‧‧主體部

2222‧‧‧支撐部

3‧‧‧接地線路

4‧‧‧饋入線路

41‧‧‧匹配電路

P‧‧‧饋入點

圖1為本發明晶片式天線裝置的立體示意圖。

圖2為圖1的分解示意圖。

圖3為圖1另一視角的分解示意圖。

圖4為圖1中沿A-A剖線的剖視示意圖。

圖5為圖1中沿B-B剖線的剖視示意圖。

圖6為本發明晶片式天線裝置的功能方塊示意圖。

圖7為本發明晶片式天線裝置另一態樣的功能方塊示意圖。

圖8為本發明晶片式天線裝置又一態樣的功能方塊示意圖。

請參閱圖1，其為本發明的一實施例，需先說明的是，本實施例對應圖式所提及之相關數量與外型，僅用以具體地說明本發明的實施方式，以便於了解其內容，而非用以侷限本發明的權利範圍。

請參閱圖1至圖3所示，本實施例為一種晶片式天線裝置100，適於供無線通訊設備使用。所述晶片式天線裝置100包括一電路板1、一封裝晶片結構2、一接地線路3、及一饋入線路4。其中，上述封裝晶片結構2、接地線路3、及饋入線路4皆設置於電路板1上。

所述電路板1包含一接地部11，電路板1於本實施例中是指用於無線通訊設備內的印刷電路主板，且其能供各式電子零件安裝於上，而為便於說明，圖1將電路板1的接地部11以片狀方式呈現於電路板1最外層，但於實際應用時，所述電路板1的接地部11上亦可設有如絕緣漆、電路層之多層構造以及該多層構造上設有各式電子零件。

其中，所述電路板1在其角落處設有一淨空區12，本實施例所指之淨空區12即如習用天線裝置上的電路板淨空區，亦即，所述淨空區12在習用天線裝置的作用是僅供天線設置，以避免天線與電路板上的電路或元件形成干擾。其中，本實施例圖1所指的淨空區12相當於接地部11所未涵蓋的部位。

所述封裝晶片結構2包含有一封裝晶片21以及一單極耦合天線22。上述封裝晶片大致呈立方體且包含一基板211、數個電子元件212(如圖4或圖5)、及一絕緣封裝體213。上述電子元件212可以是IC裸晶、電阻、電容、或電感等元件，並且該些電子元件212裝設於基板211上，而所述絕緣封裝體213將電子元件212埋置於其內。

再者，上述封裝晶片21具有裸露於外的數個接地焊點214與數個訊號焊點215，並且所述接地焊點214與訊號焊點215成形於基板211未裝設有電子元件212之表面。其中，所述接地焊點214大致呈矩陣排列，而訊號焊點215大致呈方環狀排列於接地焊點214之外圍，並且所述訊號焊點215與接地焊點214之間的距離大於任兩訊號焊點215之間的距離。

進一步地說，封裝晶片21定義有相對的一頂面21a與一底面21b，所述接地焊點214與訊號焊點215裸露於封裝晶片21的底面21b之外。再者，所述電子元件212電性連接於接地焊點214與訊號焊點215，而該些訊號焊點215包含有一天線焊點(未標示)，用以使電子元件212的訊號能經由訊號焊點215(或天線焊點)傳輸於外。

所述單極耦合天線22包含相互分離的一接地輻射金屬221及一單極輻射金屬222。其中，上述接地輻射金屬221於本實施例中大致呈方形(如：長方形或正方形)且設於電路板1的淨空區12大致中央處，並且接地輻射金屬221的外型需大於該些接地焊點214所構成的矩陣外輪廓。但於實際應用時，所述接地輻射金屬221的形狀可依設計所需的耦合量或是晶片線路上的佈局而加以改變調整，在此不加以限制。

再者，所述封裝晶片21的接地焊點214焊接於接地輻射金屬221上，以使封裝晶片21內的電子元件212與接地輻射金屬221達成電性連接，而該些接地焊點214大致位於接地輻射金屬221正投影封裝晶片21底面21b的區域之內(如圖3或圖5所示)。

所述單極輻射金屬222具有一饋入點P，單極輻射金屬222設於封裝晶片21的絕緣封裝體213，並且單極輻射金屬222分別與電子元件212、接地輻射金屬221分離。也就是說，所述單極輻射金屬222與封裝晶片21內的電子元件212相隔有一預定距離，藉以透過單極輻射金屬222與電子元件212之間的絕緣封裝體213隔離，避免單極輻射金屬222與電子元件212之間有不必要之電氣短路。

其中，所述單極輻射金屬222的構造能依據設計者需求加以調整，並且單極輻射金屬222的成形可以是使用雷射雕刻或埋設等各種方法，在此不加以限制。進一步地說，所述單極輻射金屬222於本實施例中是包含有一片狀的主體部2221及自主體部2221大致呈直角彎折延伸的一支撐部2222，所述支撐部2222於本實施例中是指分別自主體部2221四個角落彎折的四個直立片體。

再者，於本實施例中，所述單極輻射金屬222主體部2221位於封裝晶片21頂面21a且裸露於絕緣封裝體213之外，而所述支撐部2222則設置於基板211上，並且支撐部2222埋置於絕緣封裝體213之內。但於實際應用時，所述主體部2221與支撐部2222 相對於封裝晶片21的設置方式並不以上述設計為限。另，對於厚度較大的電子元件212’來說，當電子元件212’與封裝晶片21頂面21a之距離小於所述預定距離時(如圖4所示)，所述主體部2221所在的封裝晶片21頂面21a部位為電子元件212’正投影於封裝晶片21頂面21a的區域之外，藉以使單極輻射金屬222的主體部2221與上述厚度較大的電子元件212’之間能維持相隔該預定距離。

依上所述，本實施例的電路板1淨空區12供所述封裝晶片結構2的封裝晶片21與單極耦合天線22設置，藉以使封裝晶片21無須安裝在電路板1淨空區12以外的部位，進而增加電路板1所能利用的空間。

所述接地線路3設於電路板1上，並且接地線路3分別連接於電路板1的接地部11與接地輻射金屬221，以使所述封裝晶片21內的電子元件212、接地輻射金屬221、及電路板1的接地部11能達成彼此電性連接。

其中，所述接地線路3與接地輻射金屬221於本實施例中是以一體成型的構造為例，並且接地線路3與接地輻射金屬221一同設置於電路板1上，但於實際應用時不受限於此。舉例來說，接地線路3或接地輻射金屬221亦可直接成形於電路板1。

所述饋入線路4電性連接於封裝晶片21的該些訊號焊點215其中之一(如：天線焊點)與單極輻射金屬222的饋入點P，更詳細地說，所述饋入線路4的一端(如圖3中饋入線路4的左側部位末端)連接於封裝晶片21的天線焊點，而饋入線路4的另一端(如圖3中饋入線路4的右側部位末端)透過訊號焊點215連接至單極輻射金屬222的支撐部2222(即圖3中位於右側的支撐部2222直立片體)，而上述單極輻射金屬222的支撐部2222相接於饋入線路4的部位即定義為該饋入點P。

再者，所述饋入線路4包含有一匹配電路41，並且上述匹配電路41大致設於電路板1於淨空區12以外的部位，所述匹配電路41電性連接於所述封裝晶片21與單極輻射金屬222，並且匹配電路41位在所述封裝晶片21與單極輻射金屬222之間，藉以能夠利用匹配電路41調整訊號之輸入阻抗，達到單極耦合天線22與封裝晶片21間的阻抗匹配之目的，進而達到能量傳輸之最大化。

進一步地說，所述封裝晶片21能經由饋入線路4傳輸訊號於單極輻射金屬222，而當封裝晶片21的訊號傳輸入單極輻射金屬222時，所述單極輻射金屬222能非接觸地將能量耦合於接地輻射金屬221、電性連接於接地輻射金屬221的電子元件212、及接地線路3。藉此，所述晶片式天線裝置100能透過上述的構造設計，進而有效地避免因為天線與晶片本體上含金屬成份之電子元件或各電氣線路過於接近而造成的天線性能低弱。也就是說，本發明實施例所提供的晶片式天線裝置100透過單極輻射金屬222非接觸地將能量耦合於接地輻射金屬221、電子元件212、及接地線路3，而可以有效地達到更佳的天線性能輸出。

此外，上述晶片式天線裝置100的單極輻射金屬222與電子元件212間之訊號傳輸是以外接饋入線路4之外接型式為例(如圖6所示)，但此亦可依設計者需求而加以調整。

舉例來說，請參閱圖7所示，所述饋入線路4亦可內建於封裝晶片結構2，藉以使單極輻射金屬222與電子元件212間的訊號傳輸形成內建型式，進而簡化晶片式天線裝置100的整體構造；或者，請參閱圖8所示，饋入線路4亦可加設一選擇器(未標示)，以使單極輻射金屬222與電子元件212間的訊號傳輸能透過選擇器之操作而形成內建型式或是外接型式。

[本發明實施例的可能效果]

綜上所述，本發明實施例所提供的晶片式天線裝置，其單極輻射金屬設置於封裝晶片且分別與接地輻射金屬、電子元件分離，並且在封裝晶片經由饋入線路傳輸訊號於單極輻射金屬時，單極輻射金屬能非接觸地耦合於接地輻射金屬與電子元件，進而實現單極耦合天線之效用。若將天線設計於晶片上，因天線與晶片本體上含金屬成份之電子元件或各電氣線路過於接近，會造成天線性能相當低弱，本發明實施例所提供的晶片式天線裝置透過及構造設計而可以有效地達到更佳的天線性能輸出。換言之，本實施例的晶片式天線裝置能夠使單極耦合天線與封裝晶片之結合不會相互排斥且有相助之效果，進而有利於電路板空間之運用。

進一步地說，本實施例所述之晶片式天線裝置是透過電路板淨空區供所述封裝晶片結構的封裝晶片與單極耦合天線設置，藉以使封裝晶片無須安裝在電路板淨空區以外的部位，進而增加電路板所能利用的空間。

以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍，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。