专利名称：芯片天线连接装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种芯片天线连接装置，特别涉及一种可设置电路板上以供连接芯片天线的装置。
背景技术：
随着无线通讯产业的快速发展，各类电子设备，例如移动电话、计算机、网络等，目前皆已具备利用无线通讯来达到讯号传输的功能。无线通讯主要发射与接收的设备为讯号收发器以及装设于其上的天线。故为因应未来无限通讯广大的商机，天线将是一个不可或缺的组件，且为了降低天线本身的制作成本以及要符合轻、薄、短、小的设计要求，因此传统天线(如杆状天线、八木天线、碟型天线等)，已不能满足新时代的需求。目前无线通讯产品已朝向微小化的目标迈进，其中芯片天线为近几年来所发展出来的一种天线型态，其出现对未来无线通讯的发展无疑是一项重大助力。
芯片天线与电路板间的连接乃是天线制造技术中的一个关键环节，例如采用导电胶黏合、直接压合或锡焊方式来连接。通常采用锡焊的方式来连接芯片天线与电路板，此种连接方式若能保证焊实且良好控制焊接电流的情况下，可以得到好的连接效果。然而，此焊接方式需要控制的因素较多，十分容易出现虚焊、假焊和偏焊等制造过程上的缺陷。
另一方面，采用压合、黏合或锡焊等方式来连接芯片天线与电路板时，通常必须在电路板上保留一块净空区域。这会占用电路板的空间，不但无法达到产品微小化的目标，而且其所得的天线辐射场型为固定的，难以改变或调整。然而，若要使用焊接的方式将芯片天线站立地连接于电路板上，则芯片天线与电路板间缺少稳固的支撑，其制造过程困难度高且可靠性亦不佳。
此外，另一种改善小型天线的辐射场型(Radiation Pattern)分布的现有技术，以平面倒F型天线(Planar Inverted-F Antenna，PIFA)的结构来进行设计，来完成缩小天线体积的目的，但此种平面倒F型天线亦需占据电路板上相当面积的净空区域。
因此，需要改善芯片天线与电路板间的连接技术，并解决现有焊接连接方式的支撑不稳固的问题。而且，此芯片天线所形成的辐射场型亦可依需求进行调整，进而节省电路板的净空区域，使产品继续朝向微小化的目标迈进。
发明内容
因此，本发明一方面就是在提供一种芯片天线连接装置，此连接装置可在芯片天线与电路板连接时提供稳固的支撑，并使芯片天线产生所需的天线辐射场型，同时亦可减小芯片天线所占的电路板净空区域，达到微小化的目标。
依照本发明的一较佳实施例，此芯片天线连接装置包含连接底座及芯片插槽，其中连接底座供设置于电路板上，其中连接底座具有连接线路，用以连接电路板上的电子组件。至少一芯片插槽配置于该连接底座上，以供插入芯片天线，使芯片天线由此连接装置与电路板的电子组件相连接。
本发明另一方面是在提供一种可设置于电路板上以供连接芯片天线的连接装置，使芯片天线可以简易地变成立体型式，并减少芯片天线所需的电路板净空区域。而且，当电路板具有接地面时，此连接装置可利用电路板与接地面之间的耦合效应，依照不同应用来调整芯片天线与接地面间的夹角，来获得所需的芯片天线频率及辐射场型。因此，可降低制造成本并简易地达到芯片天线立体化的设计。
依照本发明的另一较佳实施例，此具有芯片天线的连接装置包含电路板、芯片天线、连接底座及芯片插槽。连接底座供设置于电路板上，其中连接底座具有连接线路，用以连接电路板上的电子组件，而芯片插槽则设置于连接底座上，以供插入芯片天线，使芯片天线由连接装置与电路板上的电子组件相连接，且电路板还包含接地面设置在芯片天线下方的对应位置上。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式之详细说明如下
图1A为本发明的一较佳实施例的侧视图；图1B为本发明的另一较佳实施例的侧视图；图1C为本发明的又一较佳实施例的侧视图；图2A～2I为图1B的芯片天线在中心频率为2.4GHz时的辐射场型图；图3A～3I为图1B的芯片天线在中心频率为5GHz时的辐射场型图；图4为图1B的芯片天线反射损失的频率响应图；图5A为图1B的芯片天线装置中，当芯片天线与连接底座的夹角为45°，电路板包含接地面与不包含接地面，芯片天线反射损失的频率响应图；图5B为图1B的芯片天线装置中，当芯片天线与连接底座的夹角为90°，电路板包含接地面与不包含接地面，芯片天线反射损失的频率响应图；图6A～6C为图1B的芯片天线与连接底座的底面的夹角α为45°时，电路板包含接地面，芯片天线在中心频率为2.4GHz时所形成的辐射场型示意图；以及图7A～7C为图1B的芯片天线与连接底座的底面的夹角α为90°时，电路板包含接地面，芯片天线在中心频率为2.4GHz时所形成的辐射场型示意图。
其中，附图标记100a、100b、100c具有芯片天线的装置110a、110b、110c连接底座112a、112b、112c连接线路114a、114b、114c电子组件116a、116b、116c馈入端120a、120b、120c芯片插槽122a、122b、122c接点130a、130b、130c电路板140a、140b、140c芯片天线150a、150b、150c芯片天线连接装置h1、h2高度
具体实施例方式
请参照图1A，为本发明一较佳实施例的芯片天线连接装置150a的侧视图。此芯片天线连接装置150a包含连接底座110a、连接线路112a及芯片插槽120a。连接底座110a供设置于电路板114a上。连接底座110a中具有连接线路112a，用以连接电路板130a上的电子组件114a。至少一芯片插槽120a配置于连接底座110a上，以供插入芯片天线140a，使芯片天线140a由连接线路112a与电路板130a上的电子组件114a相连接。
另外，芯片插槽120a中具有接点122a，以供连接芯片天线140a的馈入端116a，并供芯片天线140a通过其馈入端116a与接点122a的连接来传输讯号。一般而言，芯片天线140a可以其线路端点或任一部份作为馈入端116a，以供传输讯号。再者，此馈入端116a与接点122a的位置相对应地设置于芯片天线140a及芯片插槽120a上，例如设置于芯片天线140a及芯片插槽120a的底部或侧边。或者，可同时于此芯片天线140a的两侧对应上述接点122a的位置均设置馈入端116a，或是同时于芯片插槽120a的两侧对应上述馈入端116a的位置均设置接点122a，扩充芯片天线140a插入芯片插槽120a的不同方向选择。
另外，芯片插槽120a的接点122a的连接型式，可依产品需求设计为金手指(Edge Connector)、针状(Pin)或其它形式。而且，在某些特定状况下，为了确保芯片天线140a与芯片插槽120a之间的相对位置关系，芯片插槽120a的形状亦可在其上设计防呆缺口，以避免芯片天线140a在插入芯片插槽120a时产生错误或方向相反的连接。
此外，现有技术的平贴设置于电路板上的芯片天线，为避免电路板上周边金属或组件干扰其电磁辐射，而必须在芯片天线的周围预留净空区域。然而，此较佳实施例可由芯片插槽120a将芯片天线140a立起而非平贴设置于电路板130a上，如此使得芯片天线140a与电路板130a间即存在一间隔距离。因此在芯片天线140a下方即不需如现有技术预留大片的净空区域。由此可知，此较佳实施例有效地减少电路板130a上被芯片天线140a所占用的面积。而且，另一方面看来，芯片天线140a通过芯片天线连接装置150a而站立地连接于电路板130a上，故可简易达到芯片天线140a立体化的设计。也因为如此，芯片天线140a的辐射场型，一般来说更不易受电路板130a周边组件及金属的影响。
请参照图1B，为本发明的另一较佳实施例的芯片天线连接装置150b的侧视图。此芯片天线连接装置150b的连接底座110b具有数个芯片插槽120b，且该些芯片插槽120b与连接底座110b的底面具有不同的夹角。故芯片天线140b可依所需辐射场型所对应的角度选择插入符合此夹角的芯片插槽120b，如此增加了芯片天线140b的调整自由度。另外，连接底座110b中同样具有连接线路112b，以供连接电路板130b上的电子组件114b以及芯片天线140b。此外，各个芯片插槽120b中具有接点122b，以供连接芯片天线140b的馈入端116b，并供芯片天线140b通过接点122b来传输讯号。
请参考图1A和图1B，此芯片天线连接装置150a和150b中，芯片插槽120a和120b还可增加设置可调夹角旋钮(未绘示于图中)。此可调夹角旋钮可设置于芯片插槽120a和120b与连接底座110a和110b之间，或设置于连接底座110a和110b与电路板130a和130b之间。此时，可调夹角旋钮帮助芯片插槽120a和120b成为活动式芯片插槽，亦可用以选择地调整芯片插槽120a和120b与连接底座110a和110b的底面所夹的角度。
另外，配置于连接底座110a和110b上的芯片插槽120a和120b为固定式芯片插槽或可插拔式芯片插槽。举例来说，固定式芯片插槽直接将芯片天线固定于连接底座110a和110b上。可插拔式芯片插槽，可使芯片天线简易地插入或拔除于连接底座110a和110b，并可重复地插换于连接底座110a和110b上，使产品具备轻巧实用的便利性。
图1C，为本发明又一较佳实施例的芯片天线连接装置150c的侧视图。经由适当地设计芯片插槽120c于连接底座110c上的位置，则此芯片插槽120c可使芯片天线140c以平移(offset)方式垫高而高于电路板130c上的电子组件。此时，芯片天线140c与电路板130c间的高度差为h1，此高度h1大于电子组件的高度h2。此种配置方式可允许芯片天线140c下方存在有金属，因为此时芯片天线140c的辐射场型较不会受到下方金属的干扰，且对于周边组件的干扰也会降低，因此芯片天线140c即不需预留大片的净空区域。例如，在芯片天线下方140c有接地面的情况，就可以在电路板130c上放置一些电子组件，如此可以有效地减少电路板130c上被芯片天线140c所占用的面积，使产品更为微小型化。
另一方面，本发明亦可视为揭露了一种具有芯片天线的装置100a。请参考图1A，此具有芯片天线的装置100a包含连接底座110a、连接线路112a、芯片插槽120a、电路板130a及芯片天线140a。连接底座110a供设置于电路板130a上，其中连接底座110a具有连接线路112a，用以连接电路板130a上的电子组件114a。以及芯片插槽120a设置于连接底座110a上，以供插入芯片天线140a，使芯片天线140a由连接线路112a与电路板130a上的电子组件114a相连接。
同时，亦请参考图1B。本发明的另一较佳实施例亦可视为揭露了一种具有芯片天线的装置100b。此具有芯片天线的装置100b包含连接底座110b、连接线路112b、芯片插槽120b、电路板130b及芯片天线140b。连接底座110b供设置于电路板130b上，其中连接底座110b具有连接线路112b，用以连接电路板130b上的电子组件114b。以及芯片插槽120b设置于连接底座110b上，以供插入芯片天线140b，使芯片天线140b由连接线路112b与电路板130b上的电子组件114b相连接。
在图1A和图1B中，连接底座110a、110b、芯片插槽120a、120b、电路板130a、130b及芯片天线140a、140b之间的连接结构，已于上述的芯片天线连接装置150a和150b中详细说明。以下针对此具有芯片天线的装置100b，在芯片天线140b中心频率为2.4GHz时，芯片天线140b的辐射场型与夹角α间的关系作进一步的详细说明。请参照图1B，本发明的另一较佳实施例芯片插槽120b与连接底座110b的底面具有一夹角α，例如为0°、45°或90°。此时，芯片天线140b的辐射场型会与芯片插槽120b及连接底座110b间的夹角α相对应。以下以夹角α为0°、45°及90°时，在XY、XZ、YZ平面所形成的辐射场型来作说明。
图2A、2B及2C为本发明另一较佳实施例，芯片天线140b与连接底座110b的底面的夹角α分别为0°、45°及90°时，在中心频率为2.4GHz时于XY平面所形成的辐射场型示意图。图2D、2E及2F为本发明另一较佳实施例，芯片天线140b与连接底座110b的底面的夹角α分别为0°、45°及90°时，在中心频率为2.4GHz时于XZ平面所形成的辐射场型示意图。图2G、2H及2I为本发明另一较佳实施例，芯片天线140b与连接底座110b的底面的夹角α分别为0°、45°及90°时，在中心频率为2.4GHz时于YZ平面所形成的辐射场型示意图。
由图2A～2I可知，此具有芯片天线的装置100b中，当芯片天线140b的中心频率为2.4GHz，芯片天线140b所形成的辐射场型随芯片天线140b与连接底座110b的夹角α改变而变化。此外，芯片天线增益(Antenna Gain)亦随芯片天线140b与连接底座110b的夹角α改变而变化。芯片天线增益单位为dBi，表示芯片天线140b朝一个特定方向收发信号的能力，越高的天线增益值可以得到更好的无线电波涵盖范围。
在图2A～2C中，当芯片天线140b与连接底座110b的夹角α为0°、45°及90°，芯片天线增益分别为0.44dBi、0.41dBi及-0.01dBi。在图2D～2F中，当芯片天线140b与连接底座110b的夹角为0°、45°及90°，芯片天线增益分别为1.12dBi、1.07dBi及1.03dBi。在图2G～2I中，当芯片天线140b与连接底座110b的夹角为0°、45°及90°，芯片天线增益分别为-1.04dBi、-0.09dBi及0.35dBi。故可依不同产品需求来改变芯片天线140b与连接底座110b的夹角α，而获得所需要的辐射场型并得到理想的无线电波涵盖范围。
另一方面，以下再针对此具有芯片天线的装置100b，在芯片天线140b中心频率为5GHz时，芯片天线140b的辐射场型与夹角α间的关系作进一步的详细说明。以下说明，请同时参照图1B。
图3A、3B及3C为本发明另一较佳实施例，芯片天线140b与连接底座110b的底面的夹角α分别为0°、45°及90°时，在中心频率为5GHz时于XY平面所形成的辐射场型示意图。图3D、3E及3F为本发明另一较佳实施例，芯片天线140b与连接底座110b的底面的夹角α分别为0°、45°及90°时，在中心频率为5GHz时于XZ平面所形成的辐射场型示意图。图3G、3H及3I为本发明另一较佳实施例，芯片天线140b与连接底座110b的底面的夹角α分别为0°、45°及90°时，在中心频率为5GHz时于YZ平面所形成的辐射场型示意图。
由图3A～3I可知，此具有芯片天线的装置100b中，当芯片天线140b的中心频率为5GHz，芯片天线140b所形成的辐射场型亦随芯片天线140b与连接底座110b的夹角α改变而变化。此外，芯片天线增益(Antenna Gain)亦随芯片天线140b与连接底座110b的夹角α改变而变化。
在图3A～3C中，当芯片天线140b与连接底座110b的夹角α为0°、45°及90°，芯片天线增益分别为2.37dBi、2.78dBi及1.87dBi。在图3D～3F中，当芯片天线140b与连接底座110b的夹角为0°、45°及90°，芯片天线增益分别为1.02dBi、2.16dBi及2.63dBi。在第3G～3I图中，当芯片天线140b与连接底座110b的夹角为0°、45°及90°，芯片天线增益分别为1.69dBi、1.72dBi及0.64dBi。故可依不同产品需求来改变芯片天线140b与连接底座110b的夹角α，而获得所需要的辐射场型并得到理想的无线电波涵盖范围。
再请参照图4，为图1B中的芯片天线140b反射损失的频率响应图。其中纵轴为芯片天线140b反射损失，单位为dB，而横轴为芯片天线140b频率，单位为GHz。由图4可知，当芯片天线140b与连接底座110b的夹角α分别为0°、45°及90°时，在相同的反射损失(Return Loss)情形下，芯片天线140b的频率响应会产生偏移。故可依不同应用来调整芯片天线140b与连接底座110b的夹角α，以获得所需的芯片天线140b的频率响应。
另外，此具有芯片天线的装置100b中，电路板130b还包含接地面(未绘示于图中)，接地面设置电路板130b在芯片天线140b下方的对应位置上，其中接地面设置在靠近芯片天线140b的一侧或另一侧，以使接地面及芯片天线140b之间产生耦合效应。
此接地面的材料为金属、合金或其它导电材质，例如常用的金属铜等。芯片天线140b包含介电材料层及线路，芯片天线140b的基板的材质可为介电材料，而线路的材质可为金属、合金或其它导电材质，例如常用的金属铜等。
图5A为图1B的芯片天线装置中，芯片天线140b与连接底座110b的夹角为45°，电路板130b包含接地面或不包含接地面，芯片天线140b的反射损失的频率响应图。当芯片天线140b与连接底座110b之间具有夹角α时，电路板130b上的接地面与芯片天线140b之间尚有介质空气存在，会在接地面及芯片天线140b之间产生耦合效应，使得芯片天线140b的频率改变。
另外，当芯片天线140b与连接底座110b之间夹角α为0°时，电路板130b上的接地面与芯片天线140b之间亦存在间隔距离，故仍会产生耦合效应。现有技术的平贴设置芯片天线于电路板，通过在芯片天线的外部线路加入电容或电感来调整所需的频率。故与现有技术比较，本发明的较佳实施例利用芯片天线连接装置，亦具有简易达到调整芯片天线频率的目的。
再者，如图5A所示，芯片天线140b与连接底座110b的夹角为45°时，在相同的中心频率时，电路板130b包含接地面的反射损失较不包含接地面时加强。另外，在相同反射损失的情况中，比较电路板130b包含接地面与不包含接地面的中心频率，此时芯片天线140b的频率响应会产生偏移。
另外，图5B为图1B的芯片天线装置中，芯片天线140b与连接底座110b的夹角为90°，电路板130b包含接地面或不包含接地面，芯片天线140b的反射损失的频率响应图。如图5B所示，芯片天线140b与连接底座110b的夹角为90°时，在相同的中心频率时，电路板130b包含接地面的反射损失亦较不包含接地面时加强。另外，在相同反射损失的情况中，比较电路板130b包含接地面与不包含接地面的中心频率，此时芯片天线140b的频率响应亦会产生偏移。因此，不需如现有技术进行复杂的设计以调整芯片天线140b的频率。故本发明可以降低制造成本及减少制造复杂度。
另一方面，图6A、图6B及图6C为本发明另一较佳实施例，芯片天线140b与连接底座110b的底面的夹角α为45°，且电路板130b包含接地面，在中心频率为2.4GHz时于XY、XZ、YZ平面所形成的辐射场型示意图。比较图6A与图2B、图6B与图2E及图6C与图2H可知，在相同中心频率时，电路板130b包含接地面与不包含接地面所形成的辐射场型不相同。
另外，图7A、图7B及图7C为本发明另一较佳实施例，芯片天线140b与连接底座110b的底面的夹角α为90°，且电路板130b包含接地面，在中心频率为2.4GHz时于XY、XZ、YZ平面所形成的辐射场型示意图。比较图7A与图3B、图7B与图3E及图与图3H可知，在相同中心频率时，电路板130b包含接地面与不包含接地面，芯片天线140b所形成的辐射场型亦会产生改变。
由上述本发明较佳实施例可知，本发明一方面就是在提供一种芯片天线连接装置，包含芯片插槽与连接底座。此芯片天线连接装置可以使芯片天线达到立体化效果。在芯片天线下方即不需预留大片的净空区域。而且，此芯片天线连接装置可减少芯片天线占用电路板的面积，并可达到缩小芯片天线装置尺寸的目标。而且，熟知此领域者还可根据需求来设计较佳的芯片插槽型式，以增加调整芯片天线的自由度。
另一方面，本发明可以视为揭露一种具有芯片天线的装置。利用芯片插槽与连接底座的底面具有一夹角，可依不同产品需求来调整此夹角，以对应至芯片天线所形成的辐射场型，并且调整芯片天线的频率响应。另外，当电路板包含接地面，还可以加强接地面与芯片天线之间的耦合效应。因此，本发明的较佳实施例所提供的具有芯片天线的装置，可降低在天线线路设计上的复杂度及制造困难度，并进一步使产品达到微小化的目标。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明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发明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发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种芯片天线连接装置，其特征在于，包含一连接底座供设置于一电路板上，其中该连接底座具有一连接线路，用以连接该电路板上的电子组件；以及至少一芯片插槽配置于该连接底座上，以供插入一芯片天线，使该芯片天线由该连接线路与该电路板上的电子组件相连接。
2.根据权利要求1所述的芯片天线连接装置，其特征在于，该芯片插槽中具有接点，以供连接该芯片天线的馈入端。
3.根据权利要求1所述的芯片天线连接装置，其特征在于，该芯片插槽与该连接底座的底面具有一夹角。
4.根据权利要求3所述的芯片天线连接装置，其特征在于，该夹角对应至该芯片天线的辐射场型。
5.根据权利要求3所述的芯片天线连接装置，其特征在于，该夹角对应至该芯片天线的频率响应。
6.根据权利要求1所述的芯片天线连接装置，其特征在于，该芯片插槽的配置，使该芯片天线插入后与该电路板间具有一间隔距离。
7.根据权利要求1所述的芯片天线连接装置，其特征在于，该芯片插槽的配置，使该芯片天线平移垫高于该电路板上的电子组件。
8.根据权利要求1所述的芯片天线连接装置，其特征在于，当该连接底座具有数个芯片插槽，使该芯片天线插入后与该连接底座的底面具有多种夹角。
9.根据权利要求1所述的芯片天线连接装置，还包含一可调夹角旋钮，用以选择地调整该芯片插槽与该连接底座的底面所夹的角度。
10.根据权利要求1所述的芯片天线连接装置，其特征在于，该芯片插槽可为一固定式芯片插槽或一可插拔式芯片插槽。
全文摘要
本发明公开一种芯片天线连接装置包含连接底座及芯片插槽，其中连接底座供设置于电路板上，且连接底座具有连接线路，用以连接电路板上的电子组件。至少一芯片插槽配置于该连接底座上，以供插入芯片天线，使芯片天线由此连接装置与电路板的电子组件相连接。
文档编号H01Q1/12GK101071897SQ20061007917
公开日2007年11月14日 申请日期2006年5月12日 优先权日2006年5月12日
发明者胡泉凌, 陈誉尉, 廖昌伦, 林舜天, 杨成发, 陈彦铭, 王钊伟 申请人:诠欣股份有限公司