包括贴片天线元件的印刷电路板组件和天线组件的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年11月18日提交的美国第14/546841号非临时申请和2014年10月22日提交的美国第62/067313号临时申请的权益和优先权。此处以引证的方式将上述申请的整个公开并入。

本公开涉及包括贴片天线元件的印刷电路板组件和天线组件。

背景技术：

本节提供了与不一定是现有技术的本公开有关的背景信息。

不同类型的天线用于汽车工业中，包括am/fm广播天线、卫星数字音频广播业务(sdars)天线、移动电话天线、卫星导航天线等。

汽车天线可以安装在车辆内部或外部。例如，卫星导航天线可以安装在外部车辆表面(诸如车辆的车顶、行李箱或发动机盖)上，以帮助确保天线在头顶上或朝向天顶具有畅通无阻的视野。作为另一个示例，卫星导航天线可以安装在车辆的仪表板内部。卫星导航天线可以连接到车辆的乘客舱内部的一个或更多个电子装置(例如，内置式触摸屏显示器等)。

图1例示了传统天线组件100，该传统天线组件100包括贴片天线104、印刷电路板组件(pcba)108以及电磁干扰(emi)屏蔽件112。如图所示，传统贴片天线104包括处于第一介电基板120顶面上的辐射元件、天线结构或辐射器116。第一介电陶瓷基板120被定位为安装到pcba108的第二介电基板或板的顶部上。

天线组件100还包括连接器124，该连接器124用于将pcba108电连接至通信链路，该通信链路转而可以连接到车辆乘客舱内部的电子装置(例如，内置式触摸屏显示器等)。天线组件100包括可以联接到底座132(例如，连同底座一起卡扣、闩锁至底座等)的盖或外壳128。在pcb108与盖128之间定位有缓冲器136。

贴片天线104可以经由连接器118电连接或联接到pcba108。连接器118可以包括未绝缘引脚或绝缘引脚(例如，周围具有emi屏蔽件的金属导体等)。引脚可以为半刚性引脚，并且从贴片天线104的顶部延伸穿过贴片辐射元件116和第一介电基板120到达pcba108。

标签190可以粘合地附着到盖128的外表面。标签190可以包括用于识别特定天线组件的信息。

图2例示了包括贴片天线204和pcba208的另一个传统天线组件200。如图2所示，传统贴片天线204包括处于第一介电陶瓷基板220顶面上的辐射元件216。第一介电陶瓷基板220被安装在pcba208的第二介电基板或板的顶部上。天线组件200还包括连接器224，该连接器224用于将pcba208电连接至通信链路，该通信链路转而可以连接到车辆乘客舱内部的电子装置(例如，内置式触摸屏显示器等)。

贴片天线204可以经由连接器218电连接或联接到pcba208。连接器218可以包括未绝缘引脚或绝缘引脚(例如，周围具有emi屏蔽件的金属导体等)。引脚可以为半刚性引脚，并且从贴片天线204的顶部延伸穿过贴片辐射元件216和第一介电基板220到达pcba208。

技术实现要素：

本节提供了公开的简要综述，并且不是其全范围或其所有特征的综合公开。

这里公开了一体地限定或包括贴片天线辐射元件的多层印刷电路板组件(pcba)的示例性实施方式。辐射元件可以由pcba的导电层限定或形成。这里还公开了包括这种多层pcba的天线组件、系统或模块的示例性实施方式。

在示例性实施方式中，一种印刷电路板组件通常包括贴片天线元件，该贴片天线元件沿着印刷电路板组件的上表面由印刷电路板组件一体地限定。一个或更多个部件沿着印刷电路板组件的下表面。

贴片天线元件可以被构造成可以一个或更多个卫星导航频带或卫星数字音频广播业务操作。该一个或更多个部件可以包括表面安装到印刷电路板组件的下表面的低噪声放大器，借此，低噪声放大器和贴片天线元件是同一印刷电路板组件的部分。

一个或更多个部件可以包括低噪声放大器、微控制器、陀螺仪、接收器以及控制器局域网络收发器。印刷电路板组件可以包括多层印刷电路板组件，该多层印刷电路板组件包括：由导电材料形成的顶层，该导电材料被蚀刻以一体地限定贴片天线元件；以及包括一个或更多个部件的底部部件层。多层印刷电路板组件可以包括：第一核心层，该第一核心层限定所述上表面，贴片天线元件沿着所述上表面布置；第二核心层，该第二核心层限定所述下表面，一个或更多个部件沿着所述下表面布置；以及所述第一核心层与所述第二核心层之间的预浸渍件。印刷电路板组件还可以包括用于将贴片天线元件电连接至一个或更多个部件的导电印刷迹线和导电过孔。

一种天线组件可以包括印刷电路板组件；底座；以及盖，该盖联接到底座使得在盖与底座之间限定内部空间。印刷电路板组件可以在内部空间内。

进一步的应用领域将根据这里所提供的描述变得明显。该综述中的描述和具体示例仅旨在用于例示的目的，并且不旨在限制本公开的范围。

附图说明

这里所描述的附图仅用于例示所选实施方式而不是所有可能的实施方案，并且不旨在限制本公开的范围。

图1是传统天线组件的分解立体图，该传统天线组件包括贴片天线，该贴片天线具有位于介电基板上的辐射元件，其中，该贴片天线的介电基板被定位为安装到印刷电路板组件(pcba)的单独的介电基板或板；

图2是另一个传统天线组件的顶部平面图，该传统天线组件包括贴片天线，该贴片天线具有位于介电基板上的辐射元件，其中，该贴片天线的介电基板被安装到pcba的单独的介电基板或板；

图3是根据示例性实施方式的一体地限定或包括贴片天线辐射元件的多层印刷电路板组件(pcba)的立体图；

图4是图3所示的pcba的底部平面图，并且示出了根据示例性实施方式的直接填充在多层pcba的底部介电基板或层上的示例部件；

图5示出了根据示例性实施方式的可以用于图3所示的pcba的示例层层叠；

图6是根据示例性实施方式的包括图3和图4所示的pcba的天线组件的分解立体图，并且还例示了示例底座、emi屏蔽件或间隔物、缓冲器、盖以及标签；

图7是被组装在一起之后的在图6所示的天线组件的立体图；

图8是图7所示的天线组件的底部立体图；

图9是图7所示的天线组件的顶部平面图；

图10是沿着图9所示的线a-a截取的天线组件的截面图；

图11是为了示出盖下方的pcba的目的而看透盖的、图7所示的天线组件的立体图；

图12是图11所示的天线组件的截面侧视图；

图13是图7所示的天线组件的前视图；以及

图14是图7所示的天线组件的后视图。

对应的附图标记贯穿附图的多个图指示对应的部分。

具体实施方式

现在将参照附图更充分地描述示例实施方式。

这里公开了一体地限定或包括贴片天线辐射元件的多层印刷电路板组件(pcba)(例如，308(图3至图5))的示例性实施方式。辐射元件可以由pcba的导电层限定或形成。这里还公开了包括这种多层pcba的天线组件、系统或模块(例如，300(图6至图14))的示例性实施方式。

在示例性实施方式中，辐射元件是多层pcba的一体部分(例如，由pcba的一个或更多个导电层一体地限定的部分等)。例如，辐射元件(例如，λ/2天线结构，通常为具有一对截头相对角的矩形贴片等)可以包括多层pcba的顶部或第一导电(例如，金属、金属性的、合金、复合材料等)层。

低噪声放大器(lna)可以大体布置在辐射元件下面。例如，lna可以直接表面安装(例如，焊接等)到多层pcba的第二或底部介电(例如，陶瓷等)层，使得lna为pcba的一部分。lna部件可以连同信号处理部件(诸如微控制器、模块、芯片等)一起处于pcba的底部上。除了lna之外，一个或更多个另外部件(例如，一个或更多个微控制器、模块、芯片等)可以直接填充(例如，表面安装、焊接等)到多层pcba的底部介电层。多层pcba还限定或包括由导电过孔或电镀通孔(例如，图5等)相互连接的导电印刷迹线。表面安装部件可以借助互连迹线和过孔来相互连接。

接地元件或接地面(例如，铜等)也可以为多层pcba的一体部分(例如，由一个或更多个导电层等一体地限定)。例如，接地可以包括多层pcba的内或中间导电(例如，金属、金属性的、合金、复合材料等)层。限定接地的内层可以被布置在限定辐射元件的顶层或第一层与lna表面安装于的第二或底部介电层之间。在示例性实施方式中，多层pcba包括顶部蚀刻的贴片辐射元件(例如，蚀刻的铜箔或片等)、第一或上核心、第二或下核心以及第一核心与第二核心之间的预浸渍件。贴片接地面和一个或更多个内部信号层(1-99)可以布置或嵌入在预浸渍件内。在另选实施方式中，多层pcb可以包括一个或更多个另外的导电层(例如，铜或其他金属箔、片或层等)、一个或更多个另外的介电层(例如，预浸渍件、fr2、fr4、聚四氟乙烯(ptfe)、聚酰亚胺等)和/或另外的介电和导电层的交替层。

在示例性实施方式中，贴片辐射元件和低噪声放大器是同一多层pcba的部分，使得贴片辐射元件不是必须独立安装(例如，焊接、粘合附接等)到pcba的板或基板的单独部件。这和图1和图2中分别示出的传统贴片天线104、204不同，其中，贴片天线104、204分别包括安装到pcba108、208的板的、它们自己的介电基板120、220。在这里公开的示例性实施方式中，贴片天线集成到多层pcba或与多层pcba集成。因为贴片天线是多层pcba的一体部分，所以贴片天线不包括必须独立安装到pcba的、它自己的单独介电基板。因此，这里所公开的示例性实施方式允许取消传统贴片天线中包括的单独介电基板以及用于将传统贴片天线及其单独介电基板组装到pcba的成本和安装处理。

多层pcba的贴片辐射元件可以被构造成依赖于天线组件的预期最终用途而以特定频率操作或在特定频率范围内操作。例如，示例性实施方式可以包括被构造成可以一个或更多个卫星导航频带(例如，gnss、全球定位系统(gps)、全球导航卫星系统(glonass)、由卫星集成的多普勒正交和广播定位(doris)、北斗导航卫星系统(bds)等)和/或卫星数字音频广播业务(sdars)(例如，siriusxm卫星广播等)等操作贴片天线或辐射元件。

参照附图，图3至图5例示了具体实施本公开的一个或更多个方面的多层印刷电路板组件(pcba)308的示例性实施方式。如图3所示，多层pcba308包括贴片天线辐射元件316。贴片辐射元件316可以由pcba308的导电层限定或形成。

如图5所示，贴片辐射元件316包括位于多层pcba308的第一或上核心层340上方的顶部蚀刻贴片元件。贴片辐射元件316可以通过蚀刻布置在第一或上核心层340上的顶部铜层来形成。多层pcba308还包括用于贴片元件316的接地元件或接地面344。接地面344也是多层pcba308的一体部分。接地面344可以由多层pcba308的一个或更多个导电层来一体地限定。

继续参照图5，多层pcba308还包括预浸渍件348、内部信号层(1-99)352、第二或下核心层356以及底部部件层360。在另选实施方式中，多层pcb可以包括更多或更少层，诸如一个或更多个另外导电层、一个或更多个另外介电层和/或介电和导电层的另外交替层。

仅用示例的方式，用于制作多层pcba的示例性处理包括在高温和压力下将铜箔和介电材料的交替层夹在一起。介电材料可以包括预浸渍件和核心材料，诸如fr2、fr4、聚四氟乙烯(ptfe)、聚酰亚胺等。压力用于挤出空气，而热量用于熔化和固化将多层pcba保持在一起的热固性“预浸渍”粘合剂。fr4是包括具有耐火环氧树脂粘结剂的编织玻璃纤维布的环氧粘结玻璃纤维复合材料。fr2是包括浸透有增塑酚醛树脂的纸张的复合材料。

底部部件层360可以包括联接到pcba308的第二或下核心层356(例如，表面安装在该层上等)的各种部件(例如，信号处理部件、lna部件、微控制器、模块、芯片等)。例如，lna部件可以表面安装到多层pcba308的第二或下核心层356，使得lna为pcba308的一部分。lna可以为具有滤波器和支撑硬件的单级放大器芯片(例如，来自infineon(英飞凌)的bfp640单级放大器芯片等)。或者，例如，lna可以包括具有滤波器及其支撑硬件的较复杂的三级放大器等。底部部件层360还包括直接填充到多层pcba308的第二核心层356(例如，表面安装在该层上等)的一个或更多个另外的部件(例如，一个或更多个微控制器、模块、芯片等)。

在图4的该示例实施方式中，多层pcba308包括lna362，该lna包括放大器芯片、滤波器以及无源部件。图4还示出了微控制器364(例如，renesas(瑞萨)upd70f3624微控制器等)、陀螺仪366(例如，st微系统a3g4250d陀螺仪等)、晶体368、调压器370、二极管372、can(控制器局域网络)收发器374(例如，nxpjja1076can收发器等)、石英(钟)376、2.8v调节器378、电容器380、gps接收器382(例如，ubloxubx-g6010stgps接收器等)以及晶体386。因为其他示例性实施方式可以包括比图4所示的多、少或不同的部件，所以这些部件362至386仅是示例。

多层pcba308还限定或包括由导电过孔388(图5)相互连接的导电印刷迹线。互连迹线和过孔388将贴片天线元件316电连接至pcba308相对侧上的表面安装部件。因此，该示例性实施方式不需要用于传统贴片天线100或200中的用于将贴片天线元件电连接至pcba的单独引脚118(图1)或218(图2)。

多层pcba308的贴片天线元件316可以被构造成依赖于预期最终用途而以特定频率操作或在特定频率范围内操作。例如，贴片天线元件316可以被构造(例如，定尺、成形等)成可以全球定位系统(gps)频率操作。其他示例性实施方式可以包括被构造成可以一个或更多个其他或另外卫星导航频带(例如，gnss、全球导航卫星系统(glonass)、由卫星集成的多普勒正交和广播定位(doris)、北斗导航卫星系统(bds)等)和/或以卫星数字音频广播业务(sdars)(例如，siriusxm卫星广播等)等操作的贴片天线元件。

图6至图14例示了具体实施本公开的一个或更多个方面的天线组件300的示例性实施方式。如图6所示，天线组件300包括图3至图5所示的多层印刷电路板组件(pcba)308。如这里公开的，多层pcba308一体地限定或包括贴片天线辐射元件316。lna和信号处理部件还可以被直接填充在pcba308的第二核心层356上(例如，表面安装到该层等)，从而限定多层pcba308的底部部件层360。

如图6所示，天线组件300还包括连接器324，该连接器324用于将pcba308电连接至通信链路，该通信链路转而可以连接到车辆乘客舱内部的电子装置(例如，内置式触摸屏显示器等)。连接器324可以包括六引脚连接器(例如，molex(莫莱克斯)六引脚直角插头连接器等)或其他合适的连接器。

天线组件300还包括emi屏蔽件312。在该示例中，emi屏蔽件312包括压印金属片，该压印金属片包括沿着侧壁的弹性弹簧指。emi屏蔽件212还包括延伸穿过pcba308中的导孔的突出部。

天线组件300包括外壳或盖328。盖328可以联接到底座332(例如，连同底座一起卡扣、闩锁至底座等)，使得盖328和底座332协作限定用于在内部容纳pcba308的内部空间。盖328和底座332可以由介电材料(例如，塑料等)形成。

标签390可以粘合地附着到盖328的外表面。标签390可以包括用于识别特定天线组件的信息。

弹性可压缩(例如，硅树脂等)缓冲器336可以被定位在pcba308与盖328之间。缓冲器336在盖328联接到底座332时大体压缩地夹在pcba308与盖328之间。缓冲器336的压缩生成大体向emi屏蔽件312推pcba308的压缩力，该压缩力有助于具有emi屏蔽件312的pcba308的电接地。

天线组件300可以安装在车辆内部或外部。例如，天线组件300可以安装在外部车辆表面(诸如车辆的车顶、行李箱或发动机盖)上，以帮助确保天线在头顶上或朝向天顶具有畅通无阻的视野。作为另一个示例，天线组件300可以安装在车辆的仪表板内部。

依赖于天线组件300的预期最终用途，贴片辐射元件可以被构造成以特定频率或在特定频率范围内操作。例如，示例性实施方式可以包括被构造成可以一个或更多个卫星导航频带(例如，gnss、全球定位系统(gps)、全球导航卫星系统(glonass)、由卫星集成的多普勒正交和广播定位(doris)、北斗导航卫星系统(bds)等)、卫星数字音频广播业务(sdars)(例如，siriusxm卫星广播等)等操作的贴片天线结构、辐射元件或辐射器。

用另外示例的方式，示例性实施例可以包括被构造成可以在与例如wi-fi、dsrc(专用短程通信)、卫星信号、地面信号、dab-l、wi-fi、wi-max等关联的一个或更多个其他频带中操作的贴片天线结构、辐射元件或辐射器。

这里公开了与一些现有天线组件相比可以提供以下优点或益处中的一个或更多个(但不必是任何一个或全部)的印刷电路板组件(pcba)和天线组件的示例性实施方式。传统上，贴片天线包括第一介电基板顶上的辐射元件，该第一介电基板被安装到第二介电基板(即，天线组件的pcba)。但在这里公开的示例性实施方式中，贴片天线集成到多层pcba或与多层pcba集成。因为贴片天线是多层pcba的一体部分，所以贴片天线不包括必须独立安装到多层pcba的、它自己的单独介电基板。相反，多层pcba包括贴片辐射元件。因此，这里所公开的示例性实施方式允许取消传统贴片天线包括的单独介电基板以及用于将传统贴片天线及其单独介电基板组装到pcb的成本和安装处理。

另外，这里所公开的天线组件可以被安装到广泛范围的支撑结构，包括固定平台和移动平台。例如，这里所公开的天线组件除了别的移动平台之外还可以被安装到公共汽车、火车、飞机、自行车、摩托车、船的支撑结构。因此，这里对机动车或汽车的具体参照不应被解释为将本公开的范围限于任何具体类型的支撑结构或环境。

示例实施方式被提供为使得本公开将彻底，并且将向本领域技术人员完全传达范围。阐述大量具体细节，诸如具体部件、装置以及方法的示例，以提供本公开的实施方式的彻底理解。将对本领域技术人员显而易见的是，不需要采用具体细节，示例实施方式可以以许多不同的形式来具体实施，并且没有内容应被解释为限制本公开的范围。在一些示例实施方式中，未详细描述公知过程、公知装置结构以及公知技术。另外，可以用本发明的一个或更多个示例性实施方式实现的优点和改进仅为了例示的目的而提供，并且不限制本公开的范围(因为这里所公开的示例性实施方式可以提供上述优点以及改进中的全部或一个也不提供，并且仍然落在本公开的范围内)。

这里所公开的具体维数、具体材料和/或具体形状在本质上是示例，并且不限制本公开的范围。这里用于给定参数的特定值和特定值范围的公开不是可以用于这里所公开示例中的一个或更多个中的其他值和值范围的穷尽。而且，预想的是用于这里叙述的具体参数的任意两个特定值可以限定可以适于给定参数的值范围的端点(即，用于给定参数的第一值和第二值的公开可以被解释为公开还可以对于给定参数采用第一和第二值之间的任意值)。例如，如果这里将参数x例证为具有值a且还被例证为具有值z，则预想参数x可以具有从大约a至大约z的值范围。类似地，预想用于参数的两个或更多个值范围(不管这种范围是嵌套的、交叠的还是不同的)的公开包含用于可以使用所公开范围的端点夹持的值范围的所有可能组合。例如，如果参数x在这里被例证为具有范围1-10或2-9或3-8内的值，则还预想参数x可以具有包括1-9、1-8、1-3、1-2、2-10、2-8、2-3、3-10以及3-9的其他值范围。

这里所用的术语仅是为了描述特定示例实施方式的目的且不旨在限制。如这里所用的，单数形式“一”可以旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚指示。术语“包括”和“具有”是包括的，因此指定所叙述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或增加。这里所述的方法步骤、过程以及操作不被解释为必须需要以所讨论或例示的特定顺序进行它们的执行，除非特别识别为执行顺序。还要理解，可以采用另外或另选步骤。

当元件或层被称为在另一个元件或层“上”、“啮合到”、“连接到”或“联接到”另一个元件或层时，元件或层可以直接在另一个元件或层上、直接啮合、连接或联接到另一个元件或层，或者介入元件或层可以存在。相反，当元件被称为“直接在”另一个元件或层上、“直接啮合到”、“直接连接到”或“直接联接到”另一个元件或层时，可以没有介入元件或层存在。用于描述元件之间的关系的其他词应以同样的样式来解释(例如，“在……之间”对“直接在……之间”、“相邻”对“直接相邻”等)。如这里所用的，术语“和/或”包括关联所列项中的一个或更多个的任意和全部组合。

术语“大约”在应用于值时指示计算或测量允许值些微不精确(在值上接近准确；近似或合理地接近值；差不多)。如果出于某一原因，由“大约”提供的不精确在领域中未另外以该普通意义理解，那么如这里所用的“大约”指示可能由普通测量方法或使用这种参数而引起的至少变化。例如，术语“大体”、“大约”以及“大致”在这里可以用于意指在制造容差内。

虽然术语第一、第二、第三等在这里可以用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语仅可以用于区分一个元件、部件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分。诸如“第一”、“第二”以及其他数字术语的术语在用于这里时不暗示顺序，除非上下文清楚指示。由此，第一元件、部件、区域、层或部分可以在不偏离示例实施方式的示教的情况下被称为第二元件、部件、区域、层或部分。

空间上相对的术语(诸如“内”、“外”、“之下”、“下方”、“下”、“上方”、“上”等)在这里为了方便描述可以用于如附图例示的描述一个元件或特征到另一个元件或特征的关系。空间上相对的术语可以旨在除了包含附图中描绘的方位之外还包含使用或操作中装置的不同方位。例如，如果翻转附图中的装置，那么被描述为在其他元件或特征“下方”或“之下”的元件将被定向为在其他元件或特征“上方”。由此，示例术语“下方”可以包含上方和下方方位这两者。装置可以以其他方式来定向(旋转90度或处于其他方位)，因此解释这里所用的空间上相对的描述符。

已经为了例示和描述的目的而提供了实施方式的前面描述。不旨在穷尽或限制本公开。特定实施方式的独立元件、预期或所叙述用途或特征通常不限于该特定实施方式，反而在适当的情况下可互换，并且可以用于所选实施方式(即使未具体示出或描述该实施方式)。同样的内容还可以以许多方式来改变。这种变化不被认为是本公开的偏离，并且所有这种修改旨在被包括在本公开的范围内。