三维印刷电路板天线及应用其的印刷电路板与电子装置制造方法
【专利摘要】一种三维印刷电路板天线及应用其的印刷电路板与电子装置，三维印刷电路板天线包括第一金属平面、第二金属平面及镀通孔。第一金属平面位于印刷电路板的第一表面上，第二金属平面位于印刷电路板的第二表面上，第二表面相对于第一表面。镀通孔贯穿印刷电路板，镀通孔的一端开口位于第一金属平面中，镀通孔的另一端开口位于第二金属平面中，印刷电路板藉由镀通孔固定于壳体上。
【专利说明】三维印刷电路板天线及应用其的印刷电路板与电子装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种三维印刷电路板天线，且特别涉及一种具有固定功能的三维印刷电路板天线。
【背景技术】
[0002]随着科技发展，无线通讯已于生活中广泛使用。因应电子通讯产品小型化的趋势，如何有效利用有限的空间，并且使得天线有良好的辐射效率，乃目前业界所致力的课题之
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实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于提供一种三维印刷电路板天线及应用其的印刷电路板与电子装置。
[0004]为达上述目的，本实用新型提供一种三维印刷电路板天线，其包括:
[0005]一第一金属平面，位于一印刷电路板的一第一表面上；
[0006]—第二金属平面，位于该印刷电路板的一第二表面上，该第二表面相对于该第一表面；以及 [0007]—镀通孔，贯穿该印刷电路板，该镀通孔的一端开口位于该第一金属平面中，该镀通孔的另一端开口位于该第二金属平面中，该印刷电路板藉由该镀通孔固定于一壳体上。
[0008]上述的三维印刷电路板天线，其中该第一金属平面是印刷于该第一表面上的线路。
[0009]上述的三维印刷电路板天线，其中该第二金属平面是设置于该镀通孔的开口处。
[0010]上述的三维印刷电路板天线，其中该第二金属平面是印刷于该第二表面上的线路。
[0011]上述的三维印刷电路板天线，其中该印刷电路板藉由一非金属螺丝穿过该镀通孔，固定于该壳体上。
[0012]上述的三维印刷电路板天线，其中该印刷电路板藉由该镀通孔，以上下壳体夹止、热熔、或填充非金属材质的方式，固定于该壳体上。
[0013]为达上述目的，本实用新型还提供一种印刷电路板，具有一第一表面及一第二表面，该第二表面相对于该第一表面，该印刷电路板包括:
[0014]一第一金属平面，位于该第一表面上；
[0015]—第二金属平面，位于该第二表面上；以及
[0016]一镀通孔，贯穿该印刷电路板，该镀通孔的一端开口位于该第一金属平面中，该镀通孔的另一端开口位于该第二金属平面中，该印刷电路板藉由该镀通孔固定于一壳体上。
[0017]上述的印刷电路板，其中该第一金属平面是印刷于该第一表面上的线路。
[0018]上述的印刷电路板，其中该第二金属平面是设置于该镀通孔的开口处。
[0019]上述的印刷电路板，其中该第二金属平面是印刷于该第二表面上的线路。[0020]上述的印刷电路板，其中该印刷电路板藉由一非金属螺丝穿过该镀通孔，固定于该壳体上。
[0021]上述的印刷电路板，其中该印刷电路板藉由该镀通孔，以上下壳体夹止、热熔、或填充非金属材质的方式，固定于该壳体上。
[0022]为达上述目的，本实用新型还提供一种电子装置，其包括:
[0023]一壳体；
[0024]—印刷电路板，包括一第一表面及一第二表面，该第二表面相对于该第一表面；
[0025]一三维天线结构,包括:
[0026]一第一金属平面，位于该第一表面上；
[0027]—第二金属平面，位于该第二表面上；及
[0028]一镀通孔，贯穿该印刷电路板，该镀通孔的一端开口位于该第一金属平面中，该镀通孔的另一端开口位于该第二金属平面中；以及
[0029]一非金属螺丝，穿过该镀通孔，将该印刷电路板固定于该壳体上。
[0030]上述的电子装置，其中该第一金属平面是印刷于该第一表面上的线路。
[0031]上述的电子装置，其中该第二金属平面是设置于该镀通孔的开口处。
[0032]上述的电子装置，其中该第二金属平面是印刷于该第二表面上的线路。
[0033]以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1A、图1B及图1C分别绘示依据本实用新型的一实施例的三维印刷电路板天线的正视图、侧视图及背视图；
[0035]图2绘示依据本实用新型的一实施例的三维印刷电路板天线的尺寸图；
[0036]图3绘示依据本实用新型的一实施例的三维印刷电路板天线的反射损失图；
[0037]图4A?图4C绘示依据本实用新型的一实施例的三维印刷电路板天线的辐射场型；
[0038]图5A?图5B绘示依据应用本实用新型的一实施例的具三维印刷电路板天线的电子装置示意图。
[0039]其中，附图标记
[0040]1:三维印刷电路板天线
[0041]10:印刷电路板
[0042]11:第一金属平面
[0043]12:第二金属平面
[0044]13:镀通孔
[0045]2:电子装置
[0046]21:壳体
[0047]22:非金属螺丝
【具体实施方式】[0048]下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述:
[0049]图1A、图1B及图1C分别绘示依据本实用新型的一实施例的三维印刷电路板天线的正视图、侧视图及背视图。三维印刷电路板天线I包括第一金属平面11、第二金属平面
12、以及镀通孔(plated through hole) 13。第一金属平面11位于印刷电路板10的正面，第二金属平面12位于印刷电路板10的背面，镀通孔13贯穿印刷电路板10，镀通孔13的一端开口位于第一金属平面11中，镀通孔13的另一端开口位于第二金属平面12中。印刷电路板10可藉由镀通孔13固定于一壳体上。
[0050]如图1A?图1C所示，镀通孔13贯穿印刷电路板10，镀通孔13可由印刷电路板工艺所形成。镀通孔13的上下方开口处以及内缘侧壁皆是金属材质，使得第一金属平面11与第二金属平面12互相导通。于此例中镀通孔13的形状是圆形，然而并不限于此，镀通孔13可使用任何适当的几何图形，以便于采取对应的固定手段，将印刷电路板10固定至一壳体上。
[0051]如图1A的正视图所示，第一金属平面11是印刷于印刷电路板10正面的线路，即能利用印刷电路板的工艺，直接完成天线辐射结构。可以根据实际所需要的天线辐射特性，选择适当的第一金属平面11的天线结构以及尺寸。第一金属平面11的结构例如可以是双极天线(dipole antenna)、弯折天线(meander antenna)、或倒 F 型天线(inverted-Fantenna)。此外，可以藉由调整第一金属平面11的尺寸，以调整所需的天线频段。
[0052]如图1C的背视图所示，在印刷电路板10的背面，第二金属平面12是镀通孔13的开口处金属，于此例中即为环状的金属。
[0053]第二金属平面12亦可以是印刷于印刷电路板10背面的线路，即从镀通孔13的开口处再向外延伸。可以根据实际所需要的天线辐射特性，选择适当的第二金属平面12的天线结构以及尺寸来微调整体天线的频段、频宽、效率及幅射场型。
[0054]印刷电路板10可藉由镀通孔13固定于一壳体上。举例而言，可将非金属螺丝穿过镀通孔13，将印刷电路板10锁附至一壳体上。螺丝为非金属材质，因此不会影响天线结构的特性。通过镀通孔13的固定手段并不限定于使用螺丝，亦可以使用上下壳体夹止、热熔、或填充非金属材质的方式，将印刷电路板10固定于壳体上。
[0055]第一金属平面11、第二金属平面12以及镀通孔13共同形成天线辐射本体。藉由镀通孔13导通第一金属平面11及第二金属平面12，增加了天线辐射本体的三维空间，有效的利用印刷电路板10达成三维天线的设计，让天线的设计更加有弹性，不仅局限于一平面上。而由于第一金属平面11的天线结构中有孔洞，并经由镀通孔13导通至第二金属平面
12,此结构有效地提闻了天线的福射效率
[0056]由于使用印刷电路板天线，例如第一金属平面11是印刷于印刷电路板正面的线路，天线辐射结构可以使用印刷电路板工艺直接完成，而镀通孔亦可以使用印刷电路板工艺直接完成，因此无须额外的工艺，可在现有的印刷电路板工艺下完成三维印刷电路板天线。
[0057]镀通孔13不仅是天线辐射本体的一部分，更可用来作为印刷电路板10的定位及固定使用，即不仅有助于天线的辐射特性，更利用了天线结构作为电路板固定之用，有效避免电路板上空间的浪费，使得电路板上更容易摆放其他元件，同时避免了电源以及接地平面破碎或不完整的问题。使用这样的镀通孔，不需额外的金属等导体加附于天线本体上，更可节省成本与简单化。而天线结构中的镀通孔数量并不限于一个，可视设计需求，在天线结构中包括多个镀通孔，以达到所需的固定结构或是天线辐射特性。
[0058]图2绘示依据本实用新型的一实施例的三维印刷电路板天线的尺寸图。如图2所示为三维印刷电路板天线I的一种实作方式，图中标示了第一金属平面11、镀通孔13、以及第二金属平面12(于此例中是镀通孔13的开口处环状金属)的详细尺寸。于此实施例中，三维印刷电路板天线I各处的线段长度如下:Ll=lmm, L2=2mm, L3=lmm, L4=l.5mm, L5=lmm, L6=0.4mm, L7=2.2mm, L8=l.4mm, L9=5mm, LlO=Imm, LI 1=3.5mm, L12=lmm, L13=2mm, Wl=L 5mm, W2=lmm, W3=lmm, W4=l.5mm, W5=lmm, W6=lmm, W7=lmm。
[0059]图3绘示本实施例的反射损失(return loss)图。以如图2所标示尺寸实作的三维印刷电路板天线，其反射损失图如图3所示,本实施例天线的福射频率约在2.4GHz?
2.5GHz范围内。可视设计需求改变三维印刷电路板天线的尺寸以达到所需的辐射频率范围。
[0060]图4A?图4C绘示本实施例的福射场型(radiation pattern)。以如图2所标示尺寸实作的三维印刷电路板天线，图4A、图4B、图4C分别表示在2.45GHz时在XY平面、XZ平面、YZ平面的辐射场型。
[0061]图5A与图5B绘示依据应用本实用新型的一实施例的具有三维印刷电路板天线的电子装置的示意图。电子装置2包括壳体21、印刷电路板10、第一金属平面11、第二金属平面12 (位于印刷电路板10背面，未绘示于图中)、镀通孔13、非金属螺丝22。图5A绘示非金属螺丝22、印刷电路板10、壳体21在组合的前的状态，非金属螺丝22穿过镀通孔13，将印刷电路板10固定于壳体21上。图5B绘不非金属螺丝22、印刷电路板10、壳体21组合完成的状态。
[0062]传统上为了固定电路板，必须在印刷电路板上开螺丝孔以利锁附。本实施例利用固定用的镀通孔设计天线，有效提高印刷电路板上面积的使用效率。而镀通孔以及印刷电路板天线皆可使用印刷电路板工艺即可直接完成，无须额外的工艺考量，制作容易。此外，利用镀通孔的设计，镀通孔即为天线辐射本体的一部分，使得天线具有三维结构，设计上更有弹性，在印刷电路板上提供了足够的三维空间度，并提高了天线的辐射效率。而这样的三维结构，使用非金属螺丝以固定电路板及壳体，不需额外的金属等导体加附于天线本体上，故相较于传统作法，本实施例更具有节省成本的优点。
[0063]当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型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实用新型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实用新型所附的权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种三维印刷电路板天线，其特征在于，包括: 一第一金属平面，位于一印刷电路板的一第一表面上； 一第二金属平面，位于该印刷电路板的一第二表面上，该第二表面相对于该第一表面；以及 一镀通孔，贯穿该印刷电路板，该镀通孔的一端开口位于该第一金属平面中，该镀通孔的另一端开口位于该第二金属平面中，该印刷电路板藉由该镀通孔固定于一壳体上。
2.如权利要求1所述的三维印刷电路板天线，其特征在于，该第一金属平面是印刷于该第一表面上的线路。
3.如权利要 求2所述的三维印刷电路板天线，其特征在于，该第二金属平面是设置于该镀通孔的开口处。
4.如权利要求2所述的三维印刷电路板天线，其特征在于，该第二金属平面是印刷于该第二表面上的线路。
5.如权利要求1所述的三维印刷电路板天线，其特征在于，该印刷电路板藉由一非金属螺丝穿过该镀通孔，固定于该壳体上。
6.如权利要求1所述的三维印刷电路板天线，其特征在于，该印刷电路板藉由该镀通孔，以上下壳体夹止、热熔、或填充非金属材质的方式，固定于该壳体上。
7.—种印刷电路板,具有一第一表面及一第二表面，该第二表面相对于该第一表面，其特征在于，该印刷电路板包括: 一第一金属平面，位于该第一表面上； 一第二金属平面，位于该第二表面上；以及 一镀通孔，贯穿该印刷电路板，该镀通孔的一端开口位于该第一金属平面中，该镀通孔的另一端开口位于该第二金属平面中，该印刷电路板藉由该镀通孔固定于一壳体上。
8.如权利要求7所述的印刷电路板，其特征在于，该第一金属平面是印刷于该第一表面上的线路。
9.如权利要求8所述的印刷电路板，其特征在于，该第二金属平面是设置于该镀通孔的开口处。
10.如权利要求8所述的印刷电路板，其特征在于，该第二金属平面是印刷于该第二表面上的线路。
11.如权利要求7所述的印刷电路板，其特征在于，该印刷电路板藉由一非金属螺丝穿过该镀通孔，固定于该壳体上。
12.如权利要求7所述的印刷电路板，其特征在于，该印刷电路板藉由该镀通孔，以上下壳体夹止、热熔、或填充非金属材质的方式，固定于该壳体上。
13.一种电子装置，其特征在于，包括: 一壳体; 一印刷电路板,包括一第一表面及一第二表面,该第二表面相对于该第一表面； 一三维天线结构，包括: 一第一金属平面，位于该第一表面上； 一第二金属平面，位于该第二表面上 '及 一镀通孔，贯穿该印刷电路板，该镀通孔的一端开口位于该第一金属平面中，该镀通孔的另一端开口位于该第二金属平面中；以及 一非金属螺丝，穿过该镀通孔，将该印刷电路板固定于该壳体上。
14.如权利要求13所述的电子装置，其特征在于，该第一金属平面是印刷于该第一表面上的线路。
15.如权利要求14所述的电子装置，其特征在于，该第二金属平面是设置于该镀通孔的开口处。
16.如权利要求14 所述的电子装置，其特征在于，该第二金属平面是印刷于该第二表面上的线路。
【文档编号】H01Q1/36GK203690488SQ201420057212
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年1月29日 优先权日:2014年1月29日
【发明者】陈昶达 申请人:中怡(苏州)科技有限公司, 中磊电子股份有限公司