TWI778427B - 電路板 - Google Patents

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Abstract

本案提供一種電路板，包含一基板、一驅動控制電路、至少一發光元件、一接地電路以及一天線單元。基板係具有相對的一第一線路層及一第二線路層，驅動控制電路位於第一線路層上，發光元件位於第一線路層上且電性連接驅動控制電路，以利用驅動控制電路控制發光元件發光。接地電路位於第二線路層上且電性連接驅動控制電路，接地電路包含複數導電線路，導電線路係朝向一側集中設置而於第二線路層上形成一淨空區域。天線單元位於第一線路層上，且對應淨空區域，以收發一射頻訊號。

Description

電路板
本案係有關一種天線與發光元件的電路板。
一般的LED燈電路板的上表層為LED燈、電子元件及射頻電路，下表層為射頻接地電路，LED燈電路板的整體空間是被各電子元件及電路佔滿的，且僅有發光功能。
本案提供一種電路板，包含一基板、一驅動控制電路、至少一發光元件、一接地電路以及一天線單元。基板係具有相對的一第一線路層及一第二線路層，驅動控制電路位於第一線路層上，發光元件位於第一線路層上且電性連接驅動控制電路，以利用驅動控制電路控制該發光元件發光。接地電路位於第二線路層上且電性連接驅動控制電路，接地電路包含複數導電線路，該些導電線路係朝向一側集中設置而於第二線路層上形成一淨空區域。天線單元位於第一線路層上，且對應淨空區域，以收發一射頻訊號。
因此，本案係調整基板第二線路層之接地電路的導電線路設置位置，提供基板之第一線路層具有設計天線單元的空間，以有效利用有限的空間來整合天線單元，使電路板提升既有功能。
請同時參閱圖1、圖2、圖3及圖4所示，一電路板10係包含一基板12、一驅動控制電路14、至少一發光元件16、一接地電路18以及一天線單元20。基板12係具有相對的一第一線路層121及一第二線路層122，其中第一線路層121位於基板12的上表面，第二線路層122位於基板12的下表面，且此基板12包含二相對之第一側邊123與第二側邊124以及二相對之第三側邊125及第四側邊126，且第三側邊125連接第一側邊123及第二側邊124的同一端，第四側邊126連接第一側邊123及第二側邊124的另一端。在一實施例中，基板12係為一軟性電路板（FPC）。
在電路板10中，驅動控制電路14位於基板12的第一線路層121上，且發光元件16亦位於第一線路層121上且電性連接驅動控制電路14，以利用驅動控制電路14控制發光元件16發光。接地電路18位於基板12的第二線路層122上且電性連接驅動控制電路14，此接地電路18包含複數導電線路181～184，這些導電線路181～184係朝向基板12一側的第一側邊123集中設置而於第二線路層122上形成一淨空區域22。在一實施例中，導電線路181係為第一導電線路、導電線路182係為第二導電線路、導電線路183係為第三導電線路及導電線路184係為電源接地導電線路，導電線路181～183朝向第一側邊123彎折延伸而集中設置，以在露出的第二線路層122上形成淨空區域22。天線單元20係位於基板12靠近第二側邊124的第一線路層121上，且對應淨空區域22，大部分的天線單元20於第二線路層122的垂直投影可位於淨空區域22內，以透過天線單元20收發一射頻訊號。
在一實施例中，發光元件16係為發光二極體（LED），包含紅色發光二極體、綠色發光二極體及藍色發光二極體等或是白色發光二極體，或是前述發光二極體的任意組合。
請同時參閱圖1至圖4所示，驅動控制電路14包含複數導電墊141及最接近天線單元20之一金屬線段142，驅動控制電路14亦包含其他導電線路以及電子元件，惟其不影響本案之說明，故不在此一一詳述。複數導電墊141係位於第一線路層121上且分別靠近第三側邊125及第四側邊126，包含靠近第三側邊125的四個導電墊141以及靠近第四側邊126的四個導電墊141，這些導電墊141係透過導通孔（via hole）143分別電性連接下方接地電路18的導電線路181～184。在一實施例中，在這些導電墊141中最接近天線單元20的其中一導電墊141係作為天線單元20的一第一接地連接部201，除了第一接地連接部201之外，天線單元20更包含一第一天線支路202、一第二天線支路203以及一訊號源204。第一天線支路202連接第一接地連接部201，並沿著第二側邊124朝向第四側邊126的方向延伸且彎折連接至金屬線段142；第二天線支路203係與第一天線支路202間隔設置，並位於第一天線支路202及驅動控制電路14之間的第一線路層121上，此第二天線支路203係為一T形天線支路，包含一水平線段205以及一垂直線段206，水平線段205沿著第一天線支路202延伸並與第一天線支路202之間具有一間隙，垂直線段206垂直連接水平線段205並朝向遠離第一天線支路202的方向延伸；訊號源204係電性連接第二天線支路203，並透過第一天線支路202與第二天線支路203互相耦合，激發產生所需要的天線共振頻率，以收發射頻訊號。
請同時參閱圖5、圖6及圖7所示，在一實施例中，電路板10係包含基板12、驅動控制電路14、發光元件16、接地電路18以及一天線單元24，驅動控制電路14、發光元件16以及天線單元24皆位於基板12的第一線路層121上，且大部分的天線單元24於第二線路層122的垂直投影係位於淨空區域22內。在此實施例中，在該些導電墊141中最接近天線單元20的其中一導電墊141係作為天線單元24的第一接地連接部241，除了第一接地連接部241之外，天線單元24更包含一第一天線支路242、一第二天線支路243以及一訊號源244。在金屬線段142上更設有二電子元件144，例如被動元件，利用電子元件144將位於電子元件144之間的部分金屬線段142形成開路以作為一天線延伸支路245，在一實施例中，電子元件144係為電感或電容。第一天線支路242一端連接第一接地連接部241，另一端沿著第二側邊124朝向第四側邊126的方向延伸且彎折連接至天線延伸支路245的一端，以及一天線延伸段246垂直連接天線延伸支路245的另一端並繼續向外朝第二側邊124的方向延伸，以確保有足夠的天線長度；第二天線支路243位於第一天線支路242及驅動控制電路14之間的第一線路層121上，第二天線支路243的一端連接第一天線支路242，另一端則連接訊號源244；訊號源244電性連接第二天線支路243及第一接地連接部241，訊號源244的正端連接第二天線支路243，負端連接第一接地連接部241，當射頻訊號自訊號源244饋入天線單元24時，藉由第一天線支路242、天線延伸支路245及天線延伸段246與第二天線支路243受到激發而產生所需要的天線共振頻率，以收發射頻訊號。
請同時參閱圖8、圖9及圖10所示，在一實施例中，電路板10係包含基板12、驅動控制電路14、發光元件16、接地電路18以及一天線單元26，驅動控制電路14、發光元件16以及天線單元26皆位於基板12的第一線路層121上，且天線單元26於第二線路層122的垂直投影係位於淨空區域22內。在此實施例中，天線單元26包含一第一天線支路261、一第二天線支路262以及一訊號源263。第一天線支路261於第二線路層122之垂直投影係位於淨空區域22內，且第一天線支路261係與金屬線段142之間具有一間隙；將金屬線段142形成開路，以作為一第二天線支路262，亦即金屬線段142靠近第四側邊126的一端係設有一導通孔145，以透過導通孔145電性連接至下方的接地電路18接地，使金屬線段142可以作為第二天線支路262；訊號源263電性連接第一天線支路261，並透過第一天線支路261與第二天線支路262互相耦合，激發產生所需要的天線共振頻率，以收發射頻訊號。
請同時參閱圖11、圖12及圖13所示，在一實施例中，電路板10係包含基板12、驅動控制電路14、發光元件16、接地電路18以及一天線單元28，驅動控制電路14、發光元件16以及天線單元28皆位於基板12的第一線路層121上，且天線單元28於第二線路層122的垂直投影係位於淨空區域22內。在此實施例中，接地電路18除了包含導電線路181～184之外，更包含一射頻接地線路185，其係位於基板12之第二線路層122的淨空區域22內並靠近第二側邊124，且射頻接地線路185的二端係分別延伸至第三側邊125及第四側邊126。天線單元28包含一第二接地連接部281、一天線迴路282以及一訊號源283。第二接地連接部281係位於第一線路層121且透過導通孔284電性連接射頻接地線路185；天線迴路282連接第二接地連接部281，且沿著金屬線段142延伸形成一迴圈而連接至訊號源283，天線迴路282於第二線路層122之垂直投影係位於淨空區域22內；訊號源283電性連接天線迴路282及第二接地連接部281，訊號源283的正端連接天線迴路282，負端連接第二接地連接部281，並藉由天線迴路282受到激發而產生所需要的天線共振頻率，以收發射頻訊號。
在一實施例中，請同時參閱圖14A至圖14D，設置於電路板中的天線單元可以有各種不同的實施例態樣。如圖14A所示，天線單元30係為一平面倒F天線（PIFA）。如圖14B所示，天線單元32係為一迴路天線（Loop antenna）。如圖14C所示，天線單元34係為一耦合天線（Coupled antenna）。如圖14D所示，天線單元36係為一單極天線（Monopole antenna）。
在一實施例中，圖1所示之第一天線支路202及第二天線支路203、圖5所示之第一天線支路242、天線延伸段246及第二天線支路243、圖8所示之第一天線支路261及第二天線支路262、圖11所示之第二接地連接部281及天線迴路282等可以是導電性材料製成，例如銅、銀、鋁、鐵或是其合金等，但不以此為限。
請同時參閱圖11及圖15所示，以圖11之電路板10中的天線單元28於射頻訊號傳輸時，進行S參數的模擬。在低頻操作頻帶（2.4～2.5 GHz）及高頻操作頻帶（5～7 GHz）時，其S參數模擬結果如圖15所示。在低頻操作頻帶（2.4 GHz～2.5 GHz）操作時，於圖式左邊的天線共振頻帶返回損失（S11）幾乎都大於5 dB(S11＜-5 dB)。在高頻操作頻帶（5 GHz～7 GHz）操作時，於圖式右邊的天線共振頻帶返回損失（S11）也都大於5 dB(S11＜-5 dB)。因此，由前述模擬結果可知，本案使用之天線單元28在低頻操作頻帶及高頻操作頻帶皆具有良好的返回損失。
請同時參閱圖11及圖16所示，以圖11之電路板10中的天線單元28於射頻訊號傳輸時，進行天線效率的模擬。如圖16所示，在低頻操作頻帶（2.4～2.5 GHz）的天線效率大約都在-6 dB左右，在高頻操作頻帶（5～6 GHz）的天線效率則都大於-6 dB。因此，由前述模擬結果可知，本案之天線單元28係具有相當不錯的天線效率。
綜上所述，本案係調整基板第二線路層之接地電路的導電線路設置位置，提供基板之第一線路層具有設計天線單元的空間，以有效利用有限的空間來整合天線單元，使電路板不但有發光的特性，同時還可以提供無線通訊的能力。
以上所述之實施例僅係為說明本案之技術思想及特點，其目的在使熟悉此項技術者能夠瞭解本案之內容並據以實施，當不能以之限定本案之專利範圍，即大凡依本案所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本案之申請專利範圍內。
10:電路板 12:基板 121:第一線路層 122:第二線路層 123:第一側邊 124:第二側邊 125:第三側邊 126:第四側邊 14:驅動控制電路 141:導電墊 142:金屬線段 143:導通孔 144:電子元件 145:導通孔 16:發光元件 18:接地電路 181,182,183,184:導電線路 185:射頻接地線路 20:天線單元 201:第一接地連接部 202:第一天線支路 203:第二天線支路 204:訊號源 205:水平線段 206:垂直線段 22:淨空區域 24:天線單元 241:第一接地連接部 242:第一天線支路 243:第二天線支路 244:訊號源 245:天線延伸支路 246:天線延伸段 26:天線單元 261:第一天線支路 262:第二天線支路 263:訊號源 28:天線單元 281:第二接地連接部 282:天線迴路 283:訊號源 284:導通孔 30,32,34,36:天線單元
圖1為根據本案一實施例之電路板的立體示意圖。 圖2為根據本案一實施例之電路板的底部示意圖。 圖3為根據圖1之電路板的縱向剖視圖。 圖4為根據本案一實施例之電路板的平面示意圖。 圖5為根據本案另一實施例之電路板的立體示意圖。 圖6為根據本案另一實施例之電路板的底部示意圖。 圖7為根據本案另一實施例之電路板的平面示意圖。 圖8為根據本案再一實施例之電路板的立體示意圖。 圖9為根據本案再一實施例之電路板的底部示意圖。 圖10為根據本案再一實施例之電路板的平面示意圖。 圖11為根據本案又一實施例之電路板的立體示意圖。 圖12為根據本案又一實施例之電路板的底部示意圖。 圖13為根據本案又一實施例之電路板的平面示意圖。 圖14A至圖14D為本案使用之天線單元的不同實施例示意圖。 圖15為根據本案使用之天線單元的S參數模擬示意圖。 圖16為根據本案使用之天線單元的天線效率模擬示意圖。
10:電路板
12:基板
121:第一線路層
123:第一側邊
124:第二側邊
125:第三側邊
126:第四側邊
14:驅動控制電路
141:導電墊
142:金屬線段
143:導通孔
16:發光元件
18:接地電路
20:天線單元
201:第一接地連接部
202:第一天線支路
203:第二天線支路
204:訊號源
205:水平線段
206:垂直線段
22:淨空區域

Claims (11)

  1. 一種電路板，包含：一基板，具有相對的一第一線路層及一第二線路層；一驅動控制電路，位於該第一線路層上；至少一發光元件，位於該第一線路層上且電性連接該驅動控制電路，以利用該驅動控制電路控制該發光元件發光；一接地電路，位於該第二線路層上且電性連接該驅動控制電路，該接地電路包含複數導電線路，該些導電線路係朝向一側彎折延伸而集中設置，而於該第二線路層上形成一淨空區域；以及一天線單元，位於該第一線路層上，且對應該淨空區域，以收發一射頻訊號。
  2. 如請求項1所述之電路板，其中該驅動控制電路包含位於該第一線路層側邊的複數導電墊以及位於該第一線路層且最接近該天線單元之一金屬線段，該些導電墊係電性連接該接地電路。
  3. 如請求項2所述之電路板，其中在該些導電墊中最接近該天線單元的一導電墊係作為該天線單元的一第一接地連接部。
  4. 如請求項3所述之電路板，其中該天線單元更包含：一第一天線支路，連接該第一接地連接部及該金屬線段；一第二天線支路，其係與該第一天線支路間隔設置；以及一訊號源，電性連接該第二天線支路，以收發該射頻訊號。
  5. 如請求項4所述之電路板，其中該第二天線支路係為一T形天線支路，包含一水平線段以及一垂直線段，該水平線段沿著該第一天線支 路延伸並與該第一天線支路之間具有一間隙，該垂直線段連接該水平線段並朝向遠離該第一天線支路的方向延伸。
  6. 如請求項3所述之電路板，其中該天線單元更包含：一第一天線支路，連接該第一接地連接部及該金屬線段；一第二天線支路，其一端係連接該第一天線支路；以及一訊號源，電性連接該第二天線支路的另一端及該第一接地連接部，以收發該射頻訊號。
  7. 如請求項6所述之電路板，其中在該金屬線段上設有二電子元件，將位於該二電子元件之間的部分該金屬線段開路作為一天線延伸支路，該第一天線支路之另一端連接該天線延伸支路，且該天線延伸支路並向外延伸設有一天線延伸段。
  8. 如請求項2所述之電路板，其中該天線單元更包含：一第一天線支路，其於該第二線路層之垂直投影係位於該淨空區域內；將該金屬線段形成開路，以作為一第二天線支路；以及一訊號源，電性連接該第一天線支路，以收發該射頻訊號。
  9. 如請求項8所述之電路板，其中該金屬線段係透過一導通孔電性連接至該接地電路，以形成該開路。
  10. 如請求項1所述之電路板，其中該接地電路更包含一射頻接地線路位於該第二線路層之該淨空區域內，該天線單元更包含：一第二接地連接部，位於該第一線路層且電性連接該射頻接地線路； 一天線迴路，其一端連接該第二接地連接部，且該天線迴路於該第二線路層之垂直投影係位於該淨空區域內；以及一訊號源，電性連接該天線迴路的另一端及該第二接地連接部，以收發該射頻訊號。
  11. 如請求項1所述之電路板，其中該天線單元係為一單極天線、一平面倒F天線、一耦合天線或一迴路天線。
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