具有天线接口的微型化智能模组的制作方法

本实用新型涉及一种智能模组，更特别的是涉及一种可选择性地与外部天线耦接的具有天线接口的微型化智能模组。

背景技术：

智能模组常见于现代市场上的可携式电子装置，例如智能型手机、平板计算机、可穿戴装置等。为了提供该可携式电子装置具有行动支付的功能，可携式电子装置常会设置如非接触支付模组的智能模组。

目前市面上的非接触支付模组的常见作法，是将安全智能芯片(secure element&smart chip)、增益放大单元及天线单元皆设置于基板的表面上后再进行封装，以便于设置在可携式电子装置上应用。

另外，也可将安全智能芯片、增益放大单元设置在可携式电子装置的基板上，并与该基板上的天线单元连接而完成。

然而，不管采用上述哪一种实现方式，为了提供一定的通信效能以符合预定通信标准，势必要预留大部分的基板表面面积来供设置天线单元，会使得该安全智能芯片、该增益放大单元或其他组件于基板表面的配置布局弹性降低，也必须使用大尺寸的基板来提供足够的表面积设置天线单元，进而导致非接触支付模组的整体体积过大。

此外，在上述将安全智能芯片、增益放大单元及天线单元皆设置于基板的表面上后再进行封装的例子中，该封装结构被设置于可携式电子装置的基板时，可能因为该封装结构的位置而受到可携式电子装置的其他电子组件或机构的影响而发生接收信号不良的状况。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提出一种具有天线接口的微型化智能模组，其可通过内部天线以进行无线通信的应用，也可选择性地与外部天线耦接以进行无线通信的应用。

为达到本实用新型的至少上述目的，提出一种具有天线接口的微型化智能模组，包括：基板、天线单元、天线匹配单元、天线信号处理单元、安全智能芯片及天线接口。所述天线单元嵌入于所述基板内。所述天线匹配单元设置于所述天线单元上方，并与所述天线单元耦接。所述天线信号处理单元设置于所述天线单元上方，并与所述天线匹配单元耦接。所述安全智能芯片，设置于所述天线单元上方，并与所述天线信号处理单元耦接。所述天线接口包含多个天线连接端，耦接于所述天线单元及所述天线匹配单元，用于选择性地与外部天线耦接。

于本实用新型的实施例中，天线匹配单元包含：多个耦接的可调组件，可调组件为：可调电容、可调电感及可调电阻中至少一种组件。

于本实用新型的实施例中，当天线连接端耦接于外部天线时，天线匹配单元及天线信号处理单元中的至少一者用于调整可调组件的参数，以使天线单元、外部天线与天线匹配单元阻抗匹配。

于本实用新型的一些实施例中，天线匹配单元包含：多个耦接的组件，组件为：电容、电感及电阻中至少一种组件。当天线连接端耦接于外部天线时，天线匹配单元使天线单元、外部天线与天线匹配单元阻抗匹配。

于本实用新型的实施例中，天线匹配单元包含：至少一个射频开关，耦接于天线单元及天线匹配单元之间；其中天线匹配单元及天线信号处理单元中的至少一个依据控制信号而控制至少一个射频开关的导通或关闭。

于本实用新型的一些实施例中，天线单元包含：平面结构的辐射导体及多层式立体结构的辐射导体中的至少一个。

于本实用新型的一些实施例中，天线单元为无线射频识别(radio-frequency identification,RFID)或近距离通信技术(Near Field Communication,NFC)规范下的天线。

于本实用新型的一些实施例中，安全智能芯片、天线匹配单元及天线信号处理单元中至少两个，以堆栈方式而设置于天线单元上方。

于本实用新型的一些实施例中，微型化智能模组还包括：信号处理接口，其包含多个信号连接端，耦接于天线信号处理单元，天线信号处理单元通过信号连接端以与外部电路耦接。

于本实用新型的一些实施例中，微型化智能模组还包括：智能芯片接口，其包含多个信号连接端，耦接于安全智能芯片，安全智能芯片通过信号连接端以与外部电路耦接。

由上述的实施例，通过将天线单元嵌入于基板之中，除了能节省天线单元所占用的基板面积或空间以增加于基板上的其他组件的配置布局的设计弹性以外，还能够有助于以较小基板尺寸来达成智能模组，进而达到使应用微型化智能模组的电子装置的体积微小化的功效；此外，也可选择性地使微型化智能模组与外部天线耦接以进行无线通信的应用，以增进整体通信质量。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的微型化智能模组的结构示意图。

图2为本实用新型实施例中的微型化智能模组的剖面示意图。

图3为本实用新型实施例中的微型化智能模组的方块示意图。

图4A为微型化智能模组的天线匹配单元的实施例的方块示意图。

图4B为微型化智能模组的天线匹配单元的实施例的方块示意图。

图4C为微型化智能模组的天线匹配单元的实施例的方块示意图。

图5为微型化智能模组的另一实施例的方块示意图。

图6A为微型化智能模组的另一实施例的方块示意图。

图6B为微型化智能模组与外部天线连接的实施例的方块示意图。

图6C为微型化智能模组的另一实施例的方块示意图。

图7为具有天线接口的微型化智能模组的另一实施例的剖面示意图。

图8为具有天线接口的微型化智能模组的另一实施例的剖面示意图。

符号说明：

100 微型化智能模组

101 基板

110 天线单元

120 天线匹配单元

130 天线信号处理单元

140 安全智能芯片

200 外部天线

SW 射频开关

EA1、EA2 天线连接端

Z1-Z4 可调组件

P1、P2 端点

SE1-SE5、CE1-CE5 信号连接端

AA 线段

具体实施方式

为充分了解本实用新型的目的、特征及功效，兹借由下述具体的实施例，并配合附图，对本实用新型做详细说明，说明如后：

图1为本实用新型实施例中的具有天线接口的微型化智能模组(或称微型化智能模组)的结构示意图；图2为沿图1中线段AA的剖面示意图。如图1及图2所示，微型化智能模组100包括：基板101、天线单元110、天线匹配单元120、天线信号处理单元130、安全智能芯片140、天线接口，其中天线接口包含多个天线连接端(如EA1、EA2)。天线单元110嵌入于基板101内。天线匹配单元120设置于天线单元110上方，并与天线单元110耦接。天线信号处理单元130设置于天线单元110上方，天线匹配单元120耦接于天线信号处理单元130及天线单元110之间。安全智能芯片140，设置于天线单元110上方，并与天线信号处理单元130耦接。天线连接端(如EA1、EA2)，耦接于天线单元110，用于选择性地与外部天线耦接。

由上述的实施例，通过将天线单元110嵌入于基板101之中，除了能节省天线单元110所占用的基板面积或空间以增加于基板101上如天线匹配单元120、天线信号处理单元130及安全智能芯片140的其他组件的配置布局的设计弹性以外，还能够有助于以较小基板尺寸来达成智能模组，进而达到使应用微型化智能模组100的电子装置(如智能型手机、平板计算机、或可穿戴装置等)的体积微小化的功效。举例而言，微型化智能模组100可以被嵌入至智能型装置如智能型手机、平板计算机、智能型手环、手表中，而智能型装置可以下载及安装关于微型化智能模组的应用程序(APP)，使智能型装置达成如金融卡、信用卡、公交卡等非接触式支付的应用。

此外，也可选择性地使微型化智能模组100与外部天线耦接以进行无线通信的应用，以增进整体通信质量。即微型化智能模组100具有两种运作模式以进行无线通信作用：(1)微型化智能模组100仅使用内部天线(即天线单元110)的模式，及(2)微型化智能模组100与外部天线耦接的运作模式。详细而言，外部天线是指微型化智能模组100以外的天线；如将微型化智能模组100嵌入于电子装置(如智能型手机、平板计算机、或可穿戴装置等)之中，微型化智能模组100可被配置成与电子装置中所设置的天线耦接，以达成增强信号的作用。

图3为本实用新型实施例中的微型化智能模组的方块示意图。在图3中，外部天线200可选择性地与微型化智能模组100耦接，其中天线单元110、外部天线200与天线匹配单元120阻抗匹配。为此，有多种方式实现微型化智能模组100，举例如下。

于实施例中，可将微型化智能模组100的天线匹配单元120实现为包含可调组件。当天线连接端(如EA1、EA2)耦接于外部天线200时，天线匹配单元120及天线信号处理单元130中的至少一者用于调整可调组件的参数(如以控制信号方式控制可调组件的电容、电压或电阻)，以使天线单元110、外部天线200与天线匹配单元120阻抗匹配。如于一些实施例中，天线匹配单元120包含：多个耦接的可调组件，可调组件为：可调电容、可调电感及可调电阻中至少一种组件。如图4A至4C的任一实施例所示的可调组件(如Z1-Z4)，如包含可调电容、可调电感或可调电阻或其组合的阻抗匹配电路；又或者加上不可调的阻抗组件(如电容、电感或电阻)或开关组件等而成为阻抗匹配电路；其中在图4A至4C中的端点P1表示连接至天线单元110，端点P2表示与天线信号处理单元130连接。

于另一实施例中，可将微型化智能模组100的天线匹配单元120实现为包含不可调组件。而将天线连接端(如EA1、EA2)耦接于外部天线200时，使天线单元110、外部天线200与天线匹配单元120阻抗匹配。譬如于一些实施例中，天线匹配单元120包含：多个耦接的组件，组件为：电容、电感及电阻中至少一种组件；也可仿照如图4A至4C的任一实施例所示，将可调组件(如Z1-Z4)改为不可调的电容、电感或电阻或其组合的阻抗匹配电路。

此外，如图5所示，在另一实施例中，可将微型化智能模组100实现为：当使用与外部天线耦接的模式时，能够以控制信号使天线单元110关闭，而使外部天线200与天线匹配单元120阻抗匹配，其中可于微型化智能模组100中设置射频开关SW以耦接天线单元110及天线匹配单元120，并将天线匹配单元120及天线信号处理单元130中的至少一者配置成可依据控制信号而控制射频开关SW的导通或关闭。例如，将微型化智能模组100设置于电子装置(如智能型手机、平板计算机、或可穿戴装置等)之中，电子装置内部电路发出控制信号至微型化智能模组100，以控制天线单元110的导通或关闭。

图6A为微型化智能模组的另一实施例的方块示意图。如图6A所示，本实施例的微型化智能模组100被配置成具备非接触支付交易作用的模组。微型化智能模组100还包括：信号处理接口，其包含多个信号连接端(如SE1-SE5)，耦接于天线信号处理单元130，天线信号处理单元130通过信号连接端(如SE1-SE5)而与外部电路耦接。信号连接端(如SE1-SE5)可分别被配置为如电源信号端、接地端、频率信号端、数据信号端等。

此外，如图6A所示，微型化智能模组100还可包括：智能芯片接口，其包含多个信号连接端(如CE1-CE5)，耦接于安全智能芯片140，安全智能芯片140通过信号连接端(如CE1-CE5)以与外部电路耦接，以达到通信及控制的作用。此外，信号处理接口或智能芯片接口也可实现于前述任一实施例。

图6B为微型化智能模组与外部天线连接的实施例的方块示意图。如图6B所示，微型化智能模组100的任一实施例皆可通过天线接口与外部天线200耦接而运作，其中外部天线200譬如是设置于电子装置的基板上的感应天线。譬如，微型化智能模组100被嵌入于电子装置时，若有射频信号干扰的状况出现，则可将微型化智能模组100与电子装置中所设置的天线(其可视为外部天线200)连接以提升射频效能。

此外，在上述任一实施例中，安全智能芯片140设置于基板101。举例而言，安全智能芯片140可以实现为提供微型化智能模组100于进行非接触支付交易时，处理数据传递、数据安全加密等数据交换作业。

天线信号处理单元130设置于基板101，并与该安全智能芯片140及天线单元110相耦接。例如，天线信号处理单元130包含增益放大单元，增益放大单元用于加强天线单元110的效能，除了能有效提升微型化智能模组100的通信质量，也可在维持一定通信质量的前提下有效缩减天线单元110的尺寸。

此外，天线单元110通过制程技术而嵌入于基板101中，使天线单元110能够不需要占据基板101的表面面积而被设置于微型化智能模组100中。天线单元110可以依照通信效能需求而为多层式立体结构的天线，天线单元110可以二层、三层或多层的立体堆栈方式来形成，并搭配天线信号处理单元130(如其中的增益放大单元)使用来让微型化智能模组100能够符合预定通信标准，例如近场通信(Near Field Communication,NFC)的通信标准、银联QuickPass感应式交易的通信标准等。

更进一步的，为使微型化智能模组100的体积可以更进一步的缩小，安全智能芯片140与天线信号处理单元130能够彼此堆栈后来设置于基板101，于本实施例中，天线信号处理单元130可设置于安全智能芯片140与基板101之间；于其他实施例中，安全智能芯片140可设置于天线信号处理单元130与基板101之间。

值得注意的是，又于其他实施例中，安全智能芯片140与天线信号处理单元130也可以不彼此堆栈而分别地直接设置于基板101上，由于将天线单元110嵌入于基板101中，能节省下天线单元110所占据的基板101的表面面积，设计者即可选用小尺寸的基板来布局其他组件，因此只要具有“将天线单元嵌入于基板”的技术特征的微型化智能模组，其尺寸将小于现有技术的非接触支付模组。而上述例子中所述将安全智能芯片140与天线信号处理单元130彼此堆栈后来设置于基板101的实施方式，仅为多种让微型化智能模组100尺寸更加缩小的其中一种实施方式，本实用新型所属技术领域中的技术人员能了解的是，凡是具有将“天线单元嵌入于基板”的技术特征的非接触支付模组，皆为本实用新型所保护的范围。

请参阅图6C，为本实用新型微型化智能模组100的另一实施例的示意图。如图6C所示，为确保通信质量，将天线匹配单元120耦接于天线信号处理单元130与天线单元110之间，通过适当的设计(如前述关于天线匹配单元120的任一实施例)以使天线单元110达到阻抗匹配。譬如，天线匹配单元120可具有至少一个电容，但不以此为限。

图7为微型化智能模组的另一实施例的剖面示意图。如图7所示，天线匹配单元120及天线信号处理单元130，以堆栈方式而设置于天线单元110上方。

图8为微型化智能模组的另一实施例的剖面示意图。如图8所示，天线单元110包含：多层式立体结构的辐射导体。

于本实用新型的一些实施例中，天线单元110为符合蓝牙(Bluetooth)、无线射频识别(radio-frequency identification,RFID)、或近距离通信技术(Near Field Communication,NFC)规范下的天线。但本实用新型并不受此例子限制。

此外，在前述任一实施例中，天线信号处理单元130可实现为包含增益放大器、滤波器及符合通信规范的信号处理电路中任一者或其组合。但本实用新型并不受此例子限制。

此外，在前述任一实施例中，基板101可实现为硬质基板、软性基板或其组合，但本实用新型并不受此例子限制。

由上述的实施例，通过将天线单元嵌入于基板之中，除了能节省天线单元所占用的基板面积或空间，以增加于基板上的其他组件的配置布局的设计弹性，还能够有助于以较小基板尺寸来达成智能模组，进而达到使应用微型化智能模组的电子装置的体积微小化的功效。

此外，微型化智能模组具有两种运作模式以进行无线通信作用：微型化智能模组仅使用内部天线(即天线单元)的模式，及微型化智能模组与外部天线耦接的运作模式。由此，可将微型化智能模组设置或嵌入于电子装置(如智能型手机、平板计算机、可穿戴装置等)中，以进行无线通信的应用；也可使微型化智能模组与电子装置中的天线(即外部天线)耦接以进行无线通信的应用，以增进整体通信质量。

本实用新型在上文中已以优选实施例公开，然本领域技术人员应理解的是，该实施例仅用于描绘本实用新型，而不应解读为限制本实用新型的范围。应注意的是，举凡与该实施例等效的变化与置换，均应视为涵盖于本实用新型的范围内。因此，本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的范围为准。