专利名称：具有嵌入式天线的通信装置的制作方法
技术领域：
本发明关于一种具有嵌入式天线的通信装置，特别是一种具有可套设在该通信装 置的一印刷电路板上，并且一同进行表面贴装技术制程的嵌入式天线的通信装置。
背景技术：
无线通信网络是现代化社会中大众联络及传输信息的主要途径，手机、个人数字 助理(PDA)或无线USB传输器(Wireless USB Dongle)等无线通信装置在日常生活中也越 来越普及，并且朝向小型化发展，无线通信装置的制造流程亦力求简化，以降低成本及提高 产能。在无线通信装置中，除了印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)外，另一占有较 大体积的元件为天线，是以金属片形成的嵌入式天线(Embedded Antenna)为主流之一，以 便能够更柔性地设计无线通信装置的外观，同时满足大众对于携带方便性的需求。印刷电路板上的电子元件是利用自动化的表面贴装技术(Surface MountTechnology, SMT)制程，与印刷电路板接合，但是传统嵌入式天线不属于表面贴装元 件，无法通过表面贴装技术制程进行组装，而必须通过额外的组装程序。传统嵌入式天线的 组装方法有两种，一是在印刷电路板进行表面贴装技术制程之后，以人工将天线焊接在印 刷电路板上；另一不须通过焊接加工，而是以印刷电路板上的金属弹片，与安装在无线通信 装置的外壳上的天线接触。上述两种嵌入式天线的组装方法所需成本较高，也容易因人为 误差导致天线的特性不稳定。此外，依照上述组装方法所形成的无线通信装置，其装置的总 高度主要由印刷电路板的高度加上嵌入式天线的高度所决定，可以节省的高度有限。由上可知，传统嵌入式天线需要额外的组装程序，造成无线通信装置的制造成本 增加，必须改进才能兼顾小型化及高产能的目标。
发明内容
因此，本发明的主要目的即在于提供一种具有嵌入式天线的通信装置。本发明公开一种具有嵌入式天线的通信装置，包括一印刷电路板及一嵌入式天 线。该嵌入式天线包括至少一辐射元件；至少一馈入元件，该至少一馈入元件其中每一馈入 元件耦接到该至少一辐射元件的其中一辐射元件及该印刷电路板；以及一连接元件，耦接 到该至少一辐射元件，包括一第一连接部及一第二连接部，该连接元件与该至少一辐射元 件形成一圈状结构，使该嵌入式天线套设在该印刷电路板的一侧边上。
图1为本发明实施例一通信装置的示意图。图2A为图1的印刷电路板11的上视图。图2B为图1的印刷电路板11的下视图。图3为图1中嵌入式天线的平面展开图。图4至图7为本发明实施例通信装置的示意图。
主要元件符号说明10、40、50、60、70 通信装置11、51、61印刷电路板12、52、62、72 嵌入式天线120A、120B、620、720A、720B 辐射元件122A、122B、422A、422B 馈入元件124、624 连接元件126、128、128L、128R、626、628 连接部130、132、132L、132R、430、530 固定元件134、136、534、634、636 阻挡元件Fl F6阻挡部A D金属区W、W’印刷电路板的宽度H印刷电路板的高度G 间距
具体实施例方式请参考图1，图1为本发明实施例一通信装置10的示意图。通信装置10可为手 机、个人数字助理(PDA)或无线USB传输器(Wireless USB Dongle)等无线通信装置，包括 一印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB) 11 及一嵌入式天线(Embedded Antenna) 12。 印刷电路板11用来实现通信装置10的功能，其可能包括射频电路、调制/解调制电路等， 视系统需求而定。嵌入式天线12为一应用于二发二收QT2R)系统的天线，借此，通信装置 10可实现两传送端及两接收端的应用。此外，在图1中，印刷电路板11及嵌入式天线12系 尚未结合的状态。详细说明同时参考图2A、图2B及图3。首先，图2A及图2B分别为图1的印刷电路板11的上视图及下视图。印刷电路板 11的最上层及最底层为通信装置10的电子元件的置放区域，接地面(Ground Plane)则是 位于印刷电路板11其中一层。印刷电路板11的最上层及最底层的一边设置有金属区A D，如斜线区域所示。金属区A D是印刷电路板11的制造过程中未上绿漆的露铜区域，其 中金属区A、B为印刷电路板11上的信号馈入点。金属区C、D分别位于印刷电路板11的 上、下平面，金属区A、B与金属区C位于同一平面。接着，请同时参考图1及图3，图3为嵌 入式天线12的平面展开图。嵌入式天线12为二个平面倒F型天线(Planner Inverted-F Antenna, PIFA)的组合，由金属片形成，包括辐射元件120A、120B、馈入元件122A、122B、连 接元件124、固定元件130、132及阻挡元件134、136。辐射元件120A、120B用来将印刷电路板11中电路所产生的射频信号，以不同频率 发射至空中，以及由空中接收不同频率的射频信号。辐射元件120A与辐射元件120B的间 距大于印刷电路板11的一侧边的边长W。请注意，图1所示的辐射元件120A、120B的形状 仅为实施例之一，本发明不局限辐射元件120A、120B的形状。馈入元件122A耦接到辐射元 件120A，包括一阻挡部Fl ；馈入元件122B耦接到辐射元件120B，包括一阻挡部F2 ；阻挡部 Fl及阻挡部F2为嵌入式天线12的制造过程中经过压制而形成的凹槽。馈入元件122A及馈入元件122B用来将印刷电路板11中电路所产生的射频信号，分别馈入至辐射元件120A 及辐射元件120B，以及分别将辐射元件120A及辐射元件120B所接收的射频信号，传递至印 刷电路板11的电路。连接元件IM包括一连接部1 及一连接部128。连接部126的两端耦接到辐射 元件120A、120B，并且两端各有一阻挡部F3及一阻挡部F4 ；连接部128的两端亦耦接到辐 射元件120A、120B,并且两端各有一阻挡部F5及一阻挡部F6。连接部1沈、1 及辐射元件 120A、120B形成一圈状结构。连接部1 与连接部1 平行，两者间距至少等于印刷电路板 11的高度H，使印刷电路板11能够在可允许的制造误差范围内，套入连接元件124与辐射 元件120A、120B所形成的圈状结构。固定元件130耦接到连接部126，与连接部1 在同一平面；固定元件132耦接到 连接部128，与连接部1 在同一平面。请注意，嵌入式天线12为平面倒F型天线，因此固 定元件130及固定元件132中至少有一个必须耦接到印刷电路板11的接地面，或是两固定 元件均耦接到接地面。阻挡元件134及阻挡元件136均耦接到连接部1 与连接部1 之 间，其所在的平面与连接部1 及连接部1 所在的平面相互垂直，作为定位的用途。当嵌 入式天线112套设在印刷电路板11的一侧边时，由于阻挡元件130及阻挡元件132的存在， 印刷电路板11不至于偏离预定位置，因此馈入元件122A及馈入元件122B能够分别对准印 刷电路板11上的金属区A及金属区B，同时，固定元件130及固定元件132亦能够分别对准 印刷电路板11上的金属区C及金属区D，金属区C及金属区D其中至少有一金属区连接到 印刷电路板11的接地面。此外，前述馈入元件122A、122B上的阻挡部Fl、F2以及连接部1洸、1沘上的阻挡 部F3、F4、F5、F6亦做为定位的用途，使辐射元件120A、120B与印刷电路板11保持一间距G， 避免辐射元件120A、120B所传送的射频信号受到印刷电路板11外围的接地面上的噪声影 响。在此请注意，阻挡部Fl F6的目的是为了保持印刷电路板11与辐射元件120A、120B 的间距，本发明不局限阻挡部Fl F6的实体形式，可以是图1所示的凹槽，在本发明其它 实施例中，亦可以是凸点(同样于嵌入式天线12的制造过程中形成)。由上可知，连接元件124及辐射元件120A、120B所形成的圈状结构加上阻挡元件 134及阻挡元件136，形成一帽状结构，使嵌入式天线12能够套设在印刷电路板11上。在 印刷电路板11进行表面贴装技术(Surface MountTechnology, SMT)制程的涂布锡膏程序 之后，可利用一组装步骤将嵌入式天线12套设在印刷电路板11上，接下来，嵌入式天线12 连同印刷电路板11 一起进行自动化贴装程序，最后一起通过回焊炉(Reflow)。如此一来， 嵌入式天线12的馈入元件122A、122B分别以电性连接方式固定在印刷电路板11上的金属 区A、B，固定元件130、132亦分别连接到金属区C、D ；换句话说，嵌入式天线12通过表面贴 装技术制程，固定在印刷电路板11上。简单地说，根据图1的嵌入式天线12的设计，通信装置10的组装程序仅须增加一 步骤，即在自动化贴装程序之前将嵌入式天线12套设在印刷电路板11上，并且等于是一次 将两支天线组装完成。传统2T2R的通信装置的嵌入式天线必须以人工焊接两次，相比较之 下，通信装置10的嵌入式天线12的组装流程简易，同时降低了人工焊接可能产生的误差， 大幅提高生产良品率。除此之外，由图1可知，嵌入式天线12如同帽子一般，与印刷电路板 11结合，嵌入式天线12的辐射元件120A、120B将位于印刷电路板11的两侧边。如此一来，通信装置10的高度主要由嵌入式天线12决定。举例来说，若嵌入式天线12的高度为4毫 米，印刷电路板11的高度为2毫米，通信装置10 (不含机壳)的总高度等于4毫米，其中重 叠包括了印刷电路板11的高度。在相同的元件高度条件下，传统通信装置的总高度等于印 刷电路板的高度加上嵌入式天线的高度，等于6毫米。相比较之下，本发明实施例的通信装 置的高度能够最小化，在通信装置的外型设计上更具优势。此外，由图3可知，嵌入式天线12可用一体成型的方式制造，嵌入式天线12中所 有元件实际上是由一完整不分段的金属片弯折形成。由于天线一体成型的缘故，连接部128 被进一步分割为128L、U8R，固定元件132被分割为132L、132R，通过表面贴装技术制程一 同电性连接到印刷电路板11上的金属区C。需注意的是，图1的通信装置10仅为本发明的 一实施例，本领域具通常知识者当可据以做不同的变化及修饰。同时，图3所示的一体成型 的嵌入式天线12为嵌入式天线12的一实现方式，用以简化生产流程，但不限于此，嵌入式 天线12亦可以由多片金属片组装而成。此外，在本发明实施例中，嵌入式天线12的辐射元 件、固定元件、阻挡元件、凹槽式阻挡部的形式、数量及位置，均可视系统需求弹性地设计。请参考图4至图7，其分别为本发明实施例的通信装置40、50、60、70的示意图，各 通信装置为图1的通信装置10的变化实施例，同样由一印刷电路板与一嵌入式天线组装而 成。通信装置40、50、60、70中各个元件的功能及连接关系可参照图1得知，不再逐一描述， 以下仅说明相异之处。在图4中，通信装置40的嵌入式天线不包括阻挡元件。在印刷电路 板进行表面贴装技术制程的自动化贴装程序之前，可利用治具代替阻挡元件的功能，将嵌 入式天线套设在印刷电路板上，使嵌入式天线的馈入元件422A、422B及一固定元件430对 准印刷电路板上相对应的金属区。如此一来，嵌入式天线能够连同印刷电路板一起完成表 面贴装技术制程，组装在印刷电路板上，而不需要额外的人工焊接步骤。另外，通信装置40 的嵌入式天线的固定元件仅有一个，这是因为馈入元件422A、422B虽是信号馈入点，但是 也提供了固定功能(即利用锡膏与印刷电路板结合)。在图5中，通信装置50的一印刷电路板51与通信装置10的印刷电路板11不同， 印刷电路板51上的接地面与印刷电路板51的板边保持一固定距离，等于图1中的间距G， 印刷电路板51的板宽W’大于印刷电路板11的板宽W ；换句话说，印刷电路板51的板边有 一净空区。通信装置50的一嵌入式天线52所包括的固定元件及阻挡元件各只有一个，如 图5中的一固定元件530及一阻挡元件534，并且馈入元件及连接部上没有设置凹槽式阻挡 部，这是由于印刷电路板51的接地面距离板边的间距G，已足够使嵌入式天线的辐射元件 所传送的射频信号不受接地面上的噪声干扰，因此不需使用凹槽式阻挡部以保持印刷电路 板51与嵌入式天线的辐射元件之间的距离。另外，通过适当地设计阻挡元件534的大小及 位置，即使嵌入式天线52仅有一阻挡元件，也可发挥将印刷电路板51定位的功能。在上述实施例中，嵌入式天线是以用于2T2R系统的天线为例，实际上本发明的嵌 入式天线的天线数量没有特定的限制，可以仅有一个，也可以有二个以上，例如图6，其中通 信装置60的一嵌入式天线62为单一平面倒F型天线。虽然嵌入式天线62仅具有一个辐射 元件620，嵌入式天线62的一连接元件6 所包括的一连接部6 及一连接部6 仍能够 与辐射元件620形成一圈状结构，并且与阻挡元件634、636形成一帽状结构，因此，嵌入式 天线62能够套设在通信装置60的一印刷电路板61的侧边，接着与印刷电路板61 —同完 成表面贴装技术制程的自动化贴装程序及回焊程序。本领域技术人员可根据前述实施例，将嵌入式天线62做进一步变化，例如将固定元件或阻挡元件减少为一个，或是改变印刷电 路板接地面设计，并取消凹槽式阻挡部，在此不赘述。请注意，图1至图6中的嵌入式天线以平面倒F型天线为例，然而，本发明实施例 的嵌入式天线不限于使用平面倒F型天线，亦可使用单极天线(Monopole Antenna)或其它 形式的天线。举例来说，在图7中，通信装置70的一嵌入式天线72为二个单极天线的组合， 嵌入式天线72所包括的辐射元件720A、720B的形式与图1中辐射元件120A、120B不同。此 外，由于嵌入式天线72为单极天线的组合，嵌入式天线72的固定元件不必与印刷电路板的 接地面连接。本领域具通常知识者当能根据前述实施例，将嵌入式天线72做进一步变化， 在此不赘述。综上所述，在本发明实施例的通信装置中，印刷电路板是与嵌入式天线搭配设计， 因此，通信装置的组装程序仅须增加一步骤，即在印刷电路板进行锡膏涂布程序之后，将嵌 入式天线套设在印刷电路板上。嵌入式天线能够与印刷电路板一同进行表面贴装技术制程 的自动化贴装程序及回焊程序，准确地固定在印刷电路板上。如此一来，可避免传统通信装 置的组装程序中，由于人工焊接天线所导致的高组装成本及天线特性误差。此外，本发明实 施例的嵌入式天线不仅更容易组装，进一步能够使嵌入式天线与印刷电路板所占用的空间 相互重叠，得到最小化的通信装置的高度。以上所述仅为本发明的优选实施例，凡根据本发明所做的均等变化与修饰，均应 属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种具有嵌入式天线的通信装置，包括一印刷电路板；以及一嵌入式天线，包括至少一辐射元件；至少一馈入元件，该至少一馈入元件其中每一馈入元件耦接到该至少一辐射元件的其 中一辐射元件及该印刷电路板；以及一连接元件，耦接到该至少一辐射元件，包括一第一连接部及一第二连接部，该连接 元件与该至少一辐射元件形成一圈状结构，使该嵌入式天线套设在该印刷电路板的一侧边 上。
2.根据权利要求1所述的通信装置，其中该嵌入式天线另包括至少一固定元件，耦接 到该连接元件，用来将该嵌入式天线与该印刷电路板上至少一金属区电性结合。
3.根据权利要求2所述的通信装置，其中该至少一固定元件的一固定元件耦接到该印 刷电路板的一接地面。
4.根据权利要求1所述的通信装置，其中该嵌入式天线另包括至少一阻挡元件，耦接 到该连接元件，用来在该嵌入式天线套设在该印刷电路板的该侧边时，使该至少一馈入元 件对准该印刷电路板上至少一金属区。
5.根据权利要求1所述的通信装置，其中该至少一辐射元件的每一辐射元件与该印刷 电路板相距一预设距离。
6.根据权利要求5所述的通信装置，其中该至少一馈入元件的每一馈入元件包括一阻 挡部，用来保持该印刷电路板与该每一辐射元件之间的该预设距离。
7.根据权利要求5所述的通信装置，其中该第一连接部及该第二连接部的两侧分别包 括一阻挡部，用来保持该印刷电路板与该每一辐射元件之间的该预设距离。
8.根据权利要求1所述的通信装置，其中该嵌入式天线由至少一金属片形成。
9.根据权利要求1所述的通信装置，其中该嵌入式天线为一平面倒F型天线。
10.根据权利要求1所述的通信装置，其中该嵌入式天线为一单极天线。
全文摘要
本发明关于具有嵌入式天线的通信装置，其中包括一印刷电路板及一嵌入式天线。该嵌入式天线包括至少一辐射元件；至少一馈入元件，该至少一馈入元件其中每一馈入元件耦接到该至少一辐射元件的其中一辐射元件及该印刷电路板；以及一连接元件，耦接到该至少一辐射元件，包括一第一连接部及一第二连接部，该连接元件与该至少一辐射元件形成一圈状结构，使该嵌入式天线套设在该印刷电路板的一侧边上。
文档编号H01Q1/22GK102055060SQ200910209709
公开日2011年5月11日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年10月30日
发明者吴民仲, 罗绍谨 申请人:雷凌科技股份有限公司