TWM482069U - 全球導航衛星系統模組 - Google Patents

Description

全球導航衛星系統模組

本新型創作是有關於一種無線訊號接收裝置，且特別是有關於一種全球導航衛星系統模組。

衛星定位系統，像是全球定位系統(Global Position System，GPS)以及全球導航衛星系統(Global Navigation Satellite System，GNSS)等，是結合衛星及無線技術之導航系統，能提供有使用者精確的定位、速度及時間資訊。無論是GPS或GNSS的應用均已廣泛存在於目前市場。隨著衛星科技的進步，GPS最早期侷限於軍事單位，其目的針對軍事用途，例如戰機、船艦、車輛、人員、攻擊標的物的精確度定位等。時至今日，GPS或GNSS均已開放給民間做為定位使用，這項結合太空衛星與通訊技術的科技，在民間市場已蓬勃的展開，在生活應用上產生了一些革命性的變化，例如，行動中的車船能透過GNSS確切的定出目的地到達時間及路徑。

然而，為了使具有安裝空間限制之裝置能到達成輕、薄、 短、小的設計，現今裝設於具有安裝空間限制之裡的GNSS天線通常設計為較小型或較簡單的天線，像是陶瓷線性極化天線(Ceramic Linear Antenna)或微帶印刷電路板天線(Micro-Strip PCB Antenna)等。然而，受限於天線場型的物理特性，上述之較小型或較簡單的GNSS天線設計通常具有天線接收方向性的問題或感度不足的問題，而進一步導致GNSS工作效能不佳的問題產生。

另一方面，對於天線場型較佳的右旋圓極化貼片天線(Right Hand Circular Polarization Patch Antenna，RHCP Patch Antenna)而言，雖然可有效接收來自不同方向的衛星訊號且具有較高的穩定性，但右旋圓極化貼片天線具有比一般天線更大的體積。若要將具有右旋圓極化貼片天線的GNSS模組配置在具有安裝空間限制之裝置上，GNSS模組的厚度或體積勢必會侷限具有安裝空間限制之裝置於機構上的設計，因而無法達到具有安裝空間限制之裝置之薄型化的需求。

有鑑於此，本新型創作提供一種全球導航衛星系統模組，可滿足具有安裝空間限制之裝置薄型化的需求，並同時避免衛星定位天線具有天線接收方向性的問題。

本新型創作提出一種全球導航衛星系統模組，適於配置於一具有安裝空間限制之裝置內，此全球導航衛星系統模組包括 一薄型化印刷電路板、一圓極化貼片天線以及至少一電子元件。此薄型化印刷電路板具有第一表面與第二表面。圓極化貼片天線配置於薄型化印刷電路板的第一表面與第二表面其中之一上，而至少一電子元件配置於薄型化印刷電路板的第一表面或第二表面上。

在本新型創作的一實施例中，上述的全球導航衛星系統模組更包括一屏蔽層。此屏蔽層覆蓋於至少一電子元件的上方。此圓極化貼片天線經焊接而耦接於薄型化印刷電路板上。

在本新型創作的一實施例中，上述的薄型化印刷電路板的厚度小於0.5毫米(mm)。

在本新型創作的一實施例中，上述的圓極化貼片天線的厚度小於或等於2毫米(mm)。

在本新型創作的一實施例中，上述的至少一電子元件包括一先進製程晶片、一表面黏著裝置(Surface Mounting Device，SMD)元件，以及一連接器。而且，該等電子元件所組成的電路型態必然具備全球定位功能。

在本新型創作的一實施例中，上述的薄型化印刷電路板包括第一通孔區與第二通孔區。第一通孔區經第一機械鑽孔製程處理而具有多個第一通孔，而第二通孔區經第二機械鑽孔製程處理而具有多個第二通孔，其中上述的先進製程晶片配置於第一通孔區上。

在本新型創作的一實施例中，上述的第一通孔的孔徑小 於或等於6密耳(mil)。

在本新型創作的一實施例中，上述的連接器為一線對板(Wire To Board，WTB)連接器或一軟性電路板(Flexible Printed Circuit，FPC)連接器。

在本新型創作的一實施例中，上述的薄型化印刷電路板包括多個焊點，上述的表面黏著裝置元件耦接這些焊點的部份。

在本新型創作的一實施例中，上述的具有安裝空間限制之裝置為一平板電腦。

基於上述，於本新型創作雖然具有右旋圓極化貼片天線，但可滿足平板電腦薄型化的需求，並因為使用右旋圓極化貼片天線而不會有天線接收方向受限的問題。且，本新型創作更可藉由特定的機械鑽孔製程，像是使用孔徑為6密耳以下之機械鑽孔，使先進製程晶片可配置於薄型化印刷電路板上，從而提高全球導航衛星系統模組的天線感度並同時具備低製造成本的優點。

為讓本新型創作的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

10、20‧‧‧全球導航衛星系統模組

100、500‧‧‧圓極化貼片天線

200、600‧‧‧薄型化印刷電路板

300、700‧‧‧連接器

400、800‧‧‧屏蔽層

201‧‧‧天線焊接用貫穿孔

101‧‧‧衛星訊號接收饋入端

S1‧‧‧第一表面

S2‧‧‧第二表面

C1‧‧‧第一通孔區

C2‧‧‧第二通孔區

202‧‧‧第一通孔

203‧‧‧第二通孔

204、205‧‧‧焊點

310‧‧‧先進製程晶片

320‧‧‧表面黏著裝置元件

圖1為依照本新型創作一實施例所繪示的全球導航衛星系統模組10的爆炸示意圖。

圖2為圖1的全球導航衛星系統模組10的立體示意圖。

圖3A為圖1之薄型化印刷電路板200配置有電子元件的仰視示意圖。

圖3B為圖1之薄型化印刷電路板200未配置有電子元件的仰視示意圖。

圖4A為依照本新型創作之一較佳實施例所繪示之全球導航衛星系統模組的正視示意圖。

圖4B為依照本新型創作之一較佳實施例所繪示之全球導航衛星系統模組的俯視示意圖。

圖4C為依照本新型創作之一較佳實施例所繪示之全球導航衛星系統模組的仰視示意圖。

為了使本揭露之內容可以被更容易明瞭，以下特舉範例實施例作為本揭露確實能夠據以實施的範例。然而，本新型創作不僅限於所例示的多個範例實施例，其中範例實施例之間也允許有適當的結合。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/步驟，係代表相同或類似部件。

需先說明的是，以下說明將以全球導航衛星系統模組(GNSS)為例進行說明，但本新型創作並不以此為限。於另一實施範例中，本新型創作可以是全球定位系統模組(GPS)。

圖1為依照本新型創作一實施例所繪示的全球導航衛星系統模組的爆炸示意圖。圖2為圖1的全球導航衛星系統模組10 的立體示意圖。請參照圖1與圖2，全球導航衛星系統模組10適於配置於具有安裝空間限制之裝置(例如為平板電腦，但並不限制於此)內，並用以接收衛星訊號。全球導航衛星系統模組10包括圓極化貼片天線100、薄型化印刷電路板200，以及配置於薄型化印刷電路板200上的至少一電子元件。

圓極化貼片天線100為右旋圓極化方形天線，屬於陶瓷天線的一種，並具有衛星訊號接收饋入端101。其中，本新型創作之圓極化貼片天線的厚度小於或等於2毫米，但並不限制於此。相較於厚度為4毫米的傳統圓極化貼片天線，本實施例之圓極化貼片天線100更可使全球導航衛星系統模組10達到薄型化的目的。再者，基於右旋圓極化方形天線的場型特性，圓極化貼片天線100可有效接收來自各個不同方向的衛星訊號，且其天線場型較不易受到外界影響而偏移。

薄型化印刷電路板200為一特地製作成薄型化的印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)，且與傳統印刷電路板的厚度有顯然的差異。薄型化印刷電路板200可因材質種類而區分為玻璃纖維板或其他種類的塑膠板等，用以承載至少一電子元件並與圓極化貼片天線100組成全球導航衛星系統模組10。於本新型創作中，薄型化印刷電路板200的厚度小於0.5毫米(mm)，但並不限制於此。

於本範例實施例中，配置於薄型化印刷電路板200上的至少一電子元件可以包括連接器300，但本新型創作並不在此限。 更清楚來說，所述至少一電子元件還可為主動元件或被動元件。本新型創作對此不限制。此外，所述至少一電子元件也例如可以包括全球導航衛星系統模組10的系統晶片。

承上述，薄型化印刷電路板200具有位於正反兩側的第一表面S1與第二表面S2。圓極化貼片天線100配置於薄型化印刷電路板200的第一表面S1與第二表面S2其中之一上。至少一電子元件配置於薄型化印刷電路板200的第一表面S1或第二表面S2上。於圖1所示的實施例中，圓極化貼片天線100經焊接而配置於薄型化印刷電路板200的第二表面S2上。連接器300配置於薄型化印刷電路板200的第一表面S1上。

於本範例實施例中，圓極化貼片天線100可經由薄型化印刷電路板200上的貫穿孔201電性連接薄型化印刷電路板200。如圖1所示，圓極化貼片天線100的衛星訊號接收饋入端101可穿過貫穿孔201。值得一提的是，於另一實施例中，薄型化印刷電路板200可不具備貫穿孔201，而是直接透過表面黏著技術將圓極化貼片天線100配置於薄型化印刷電路板200上。

另外，於本實施例中，全球導航衛星系統模組10更包括一屏蔽層400。金屬製的屏蔽層400與至少一電子元件配置於薄型化印刷電路板200的同一側，用以覆蓋至少一電子元件，可藉由金屬屏蔽效應來改善電磁干擾產生的不良影響。又，於本實施例中，屏蔽層400可強化以及穩定圓極化貼片天線100的無線訊號接收能力。

為了更清楚說明本新型創作，圖3A是圖1之薄型化印刷電路板200配置有電子元件的仰視示意圖。圖3B是圖1之薄型化印刷電路板200未配置有電子元件的仰視示意圖。請先參照圖3A，於本範例實施例中，除圖1與圖2所示之連接器300之外，至少一電子元件更包括先進製程晶片310以及表面黏著裝置(Surface Mounting Device，SMD)元件320。

另一方面，先進製程晶片310係透過先進製程所產生的積體電路，其中由於先進製程能將晶片面積微小化，因此先進製程所產生之晶片的接腳也相對的更密集化。基此，為了配置先進製程晶片310於薄型化印刷電路板200上，薄型化印刷電路板200上的通孔孔徑需配合先進製程晶片310的接腳腳距。

具體來說，請參照圖3B，本實施例之薄型化印刷電路板200包括第一通孔區C1與第二通孔區C2。第一通孔區C1經第一機械鑽孔製程處理而具有多個第一通孔202，而第二通孔區C2經第二機械鑽孔製程處理而具有多個第二通孔203，且先進製程晶片310配置於第一通孔區C1上。於本實施例中，第一通孔202與第二通孔203的孔徑並不相同，且第一通孔202的孔徑小於第二通孔203的孔徑。舉例來說，第一通孔202的孔徑為6密耳，但皆不限制於此。其中，相較於雷射鑽孔製程，本新型創作所使用之機械鑽孔製程可有效的降低全球導航衛星系統模組的製造成本。另外，針對特定區域來決定通孔孔徑之大小，並據以使用不同的機械鑽孔製程也可節省全球導航衛星系統模組的製造成本。

一般來說，於印刷電路板的製造過程中，於鑽孔處理後，印刷電路板更經由濺鍍金屬的製作過程而於表面形成多個焊點，好讓設計者藉由焊點將電子元件配置於印刷電路板上。於圖3B所示的實施例中，薄型化印刷電路板200至少包括焊點204以及焊點205。請同時參照圖3A與圖3B，連接器300可透過焊點204而配置於(或被焊接在)薄型化印刷電路板200上，而表面黏著裝置元件320可透過焊點205與表面黏著技術(SMT)而配置於薄型化印刷電路板200上。

需說明的是，圖3A與圖3B所示之實施例僅為一範例，並非用以限定本新型創作。在另一範例實施例中，全球導航衛星系統模組10的至少一電子元件的數量與種類可視實際應用狀況而設計之(當然，所設計出的電路型態必須具備有全球定位的功能)，而焊點位置與焊點數量係可依據電子元件的端點/腳位/接面位置與數量而有不同的設置，從而令電子元件適於透過焊點而配置於薄型化印刷電路板200上的第一表面或第二表面上。

圖4A是依照本新型創作之一較佳實施例所繪示之全球導航衛星系統模組的正視示意圖。圖4B是依照本新型創作之一較佳實施例所繪示之全球導航衛星系統模組的俯視示意圖。圖4C是依照本新型創作之一較佳實施例所繪示之全球導航衛星系統模組的仰視示意圖。請合併參照圖4A至圖4C，全球導航衛星系統模組20包括圓極化貼片天線500、薄型化印刷電路板600、連接器700以及屏蔽層800。

薄型化印刷電路板600具有正反兩表面，連接器700配置於薄型化印刷電路板600的正表面上，而圓極化貼片天線500配置於薄型化印刷電路板600的反表面上。屏蔽層800與連接器700位於薄型化印刷電路板600的同一側，屏蔽層800用以覆蓋薄型化印刷電路板600上的部份電子元件(未繪示於圖4A至圖4C)。關於全球導航衛星系統模組20的內部詳細配置方式可參照圖1、圖2以及圖3A至圖3C的說明，於此不再贅述。

於此，圓極化貼片天線500為右旋圓極化方形貼片天線，圓極化貼片天線500的長與寬各為18.2毫米，而圓極化貼片天線500的厚度為2毫米，但皆不限制於此。薄型化印刷電路板600的長與寬各為20毫米，而薄型化印刷電路板600的厚度為0.4毫米，但皆不限制於此。連接器700為針腳距為0.8毫米的線對板連接器，而連接器700厚度為1.8毫米，但皆不限制於此。屏蔽層800的長度為與寬度各為19.75毫米與16.35毫米，而屏蔽層800的高度為1.5毫米，但皆不限制於此。由此可知，本實施例之全球導航衛星系統模組20的整體厚度的最大值約為4.2毫米。

承上述，本實施例之全球導航衛星系統模組20的尺寸可限制於20mm*20mm*4.5mm之內，以滿足當前具有安裝空間限制之產品對於內部元件之厚度的要求。再者，市售平板電腦的邊框長度通常基於人體手指構造而被設計成約為20毫米，因此本實施例之全球導航衛星系統模組20也適於配置於平板電腦的邊框處。

值得一提的是，雖然本實施例以針腳距為0.8毫米的線對 板連接器為例進行說明，但本新型創作並不限制於此。於另一實施例中，連接器700也可以是軟性電路板(Flexible Printed Circuit，FPC)連接器。可以知道的是，若使用軟性電路板連接器作為全球導航衛星系統模組的連接器，則全球導航衛星系統模組20的整體厚度的最大值將會再小於4.2毫米，此舉必然可基於軟性電路板連接器的薄度而形成更薄型化的全球導航衛星系統模組。

然，以上所描述之有關長度、寬度及厚度僅是較佳之實施方式，其相關數值可以實際產品的需求即製程技術作增減，在此不另作說明。但可以知道的是，本新型創作可有效的透過各種零件特性與製程來產生一種薄型化的全球導航衛星系統模組，使本新型創作的全球導航衛星系統模組相較於傳統型的全球導航衛星系統模組更適於配置於薄型化的平板電腦中。

綜上所述，本新型創作可有效的透過各種零件特性與製程來產生一種薄型化的全球導航衛星系統模組，以滿足平板電腦薄型化的需求。再者，由於本新型創作的全球導航衛星系統模組具有右旋圓極化貼片天線，可使全球導航衛星系統模組的訊號接收品質與強度上升，也不會有受限於天線接收方向的問題。除此之外，本新型創作更可藉由特定的機械鑽孔製程，使先進製程晶片可配置於薄型化印刷電路板上，從而提高全球導航衛星系統模組的天線感度並同時具備低製造成本的優點。

雖然本新型創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限 定本新型創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本新型創作的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本新型創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧全球導航衛星系統模組

100‧‧‧圓極化貼片天線

200‧‧‧薄型化印刷電路板

300‧‧‧連接器

400‧‧‧屏蔽層

201‧‧‧天線焊接用貫穿孔

101‧‧‧衛星訊號接收饋入端

S1‧‧‧第一表面

S1‧‧‧第二表面

Claims (9)

1. 一種全球導航衛星系統模組，適於配置於一具有安裝空間限制之裝置內，該全球導航衛星系統模組包括：一薄型化印刷電路板，具有一第一表面與一第二表面；一圓極化貼片(patch)天線，配置於該薄型化印刷電路板的該第一表面與該第二表面其中之一上；以及至少一電子元件，配置於該薄型化印刷電路板的該第一表面或該第二表面上。
2. 如申請專利範圍第1項所述的全球導航衛星系統模組，更包括：一屏蔽層，覆蓋於該至少一電子元件的上方，其中該圓極化貼片天線經焊接而耦接於該薄型化印刷電路板上。
3. 如申請專利範圍第1項所述的全球導航衛星系統模組，其中該薄型化印刷電路板的厚度小於0.5毫米(mm)。
4. 如申請專利範圍第1項所述的全球導航衛星系統模組，其中該圓極化貼片天線的厚度小於或等於2毫米(mm)。
5. 如申請專利範圍第1項所述的全球導航衛星系統模組，其中該至少一電子元件包括一先進製程晶片、一表面黏著裝置(SMD)元件，以及一連接器，其中該些電子元件所組成的電路型態具備全球定位功能。
6. 如申請專利範圍第5項所述的全球導航衛星系統模組，其 中該薄型化印刷電路板包括一第一通孔區與一第二通孔區，該第一通孔區經一第一機械鑽孔製程處理而具有多個第一通孔，而該第二通孔區經一第二機械鑽孔製程處理而具有多個第二通孔，其中該先進製程晶片配置於該第一通孔區上。
7. 如申請專利範圍第6項所述的全球導航衛星系統模組，其中該些第一通孔的孔徑小於或等於6密耳(mil)。
8. 如申請專利範圍第5項所述的全球導航衛星系統模組，其中該連接器為一線對板(WTB)連接器或一軟性電路板(FPC)連接器。
9. 如申請專利範圍第5項所述的全球導航衛星系統模組，其中該薄型化印刷電路板包括多個焊點，該表面黏著裝置元件耦接該些焊點的部份。