具有嵌入式天線的通信裝置的製作方法

2023-05-08 02:07:21

專利名稱：具有嵌入式天線的通信裝置的製作方法
技術領域：
本發明是一種具有嵌入式天線的通信裝置，特別是一種藉由嵌入式天線本身所形 成的一門字型機構，將天線固定在印刷電路板上的通信裝置。
背景技術：
無線通信網絡是現代化社會中大眾聯絡及傳輸信息的主要途徑，手機、個人數字 助理(PDA)或無線USB傳輸器(Wireless USB Dongle)等無線通信裝置在日常生活中也越 來越普及，並且朝向小型化發展，無線通信裝置的製造流程亦力求簡化，以降低成本及提高 產能。在無線通信裝置中，除了印刷電路板(Printed Circuit Board,PCB)外，另一佔有較 大體積的元件為天線，以金屬片形成的嵌入式天線(Embedded Antenna)為主流之一，以便 能夠更彈性地設計無線通信裝置的外觀，同時滿足大眾對於攜帶方便性的需求。印刷電路板上的電子元件是利用自動化的表面安裝技術(Surface Mount Technology, SMT)製程，與印刷電路板接合，但是傳統嵌入式天線不屬於表面粘著元件，無 法通過表面安裝技術製程進行組裝，而必須通過額外的組裝程序。傳統嵌入式天線的組裝 方法有兩種，一是在印刷電路板進行表面安裝技術製程之後，以人工將天線焊接到印刷電 路板上；另一不須通過焊接加工，而是以印刷電路板上的金屬彈片，與安裝在無線通信裝置 的外殼上的天線接觸。上述兩種嵌入式天線的組裝方法所需成本較高，也容易因人為誤差 導致天線的特性不穩定。由上可知，傳統嵌入式天線需要額外的組裝程序，而無法利用表面接著技術打件、 過回焊爐等自動化組裝流程，將內嵌式立體天線固定在印刷電路板上。如此一來，造成無線 通信裝置的製造成本增加，必須改進才能兼顧小型化及高產能的目標。

發明內容
因此，本發明的主要目的即在於提供一種具有嵌入式天線的通信裝置。本發明公開一種具有嵌入式天線的通信裝置。該通信裝置包括一印刷電路板及一 嵌入式天線。該印刷電路板包括一穿孔及一金屬接點。該穿孔及該金屬接點形成一天線接 合區。該嵌入式天線包括一輻射元件及一連接元件。該連接元件形成一門字型機構。該門 字型機構的一腳與該輻射元件相連接，該門字型機構的另一腳插入至該穿孔，使該第一連 接元件固定在該印刷電路板的該天線接合區，並使該輻射元件平行於該印刷電路板的一側 邊。


圖1為本發明實施例具有嵌入式天線的一通信裝置的示意圖。圖2為圖1中印刷電路板的上視圖。圖3至圖5分別為本發明其他實施例具有嵌入式天線的一通信裝置的示意圖。主要元件符號說明
10、20、40、501112、21、22112114、46
通信裝置
印刷電路板 嵌入式天線 穿孔 124、44 116
122
金屬接點 天線接合區 輻射元件 連接元件124aU24bU24c 連接部
具體實施例方式請參考圖1，圖1為本發明實施例具有嵌入式天線的一通信裝置10的示意圖。通信 裝置10可為手機、個人數字助理(PDA)或無線USB傳輸器(Wireless USB Dongle)等無線 通信裝置，包括一印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB) 11及一嵌入式天線(Embedded Antenna) 12。印刷電路板11用來實現通信裝置10的功能，其可能包括射頻電路、調製/解 調製電路等，視系統需求而定。印刷電路板11包括一穿孔112及一金屬接點114。穿孔112 及金屬接點114形成一天線接合區116。嵌入式天線12包括一輻射元件122及一連接元件 124。輻射元件122用來將印刷電路板11中電路所產生的射頻信號，以不同頻率發射至空 中，以及由空中接收不同頻率的射頻信號。連接元件1 用來連接輻射元件122及印刷電 路板11，並形成一門字型機構。門字型機構的一腳與輻射元件122相連接，門字型機構的另 一腳插入至穿孔112，使連接元件124固定在印刷電路板11上的天線接合區116，並使輻射 元件122平行於印刷電路板11的一側邊。在本發明實施例中，連接元件IM可分為連接部IMa、124b及12 三部分。連接 部12 及12 分別形成門字型機構的一腳。連接部12 垂直插入至穿孔112。連接部 124b彎折90度平貼於印刷電路板11，並利用錫膏與金屬接點114接合。連接部12 再彎 折90度平行於印刷電路板11的側邊，並與輻射元件122相連接。連接部124b與印刷電路 板11的接觸面用來支持嵌入式天線12的整體重量，而連接部12 及穿孔112的設計則是 用來固定嵌入式天線12與印刷電路板11的相對位置。如此一來，本發明實施例可藉由連 接元件IM所形成的門字型機構，將嵌入式天線12固定在印刷電路板11上。在此情形下， 嵌入式天線12的組裝流程可與表面接著技術(Surface Mount Technology, SMT)打件等自 動組裝流程結合，從而簡化通信裝置10的組裝流程，並節省生產成本。請參考圖2，圖2為圖1中印刷電路板11的上視圖。印刷電路板11的最上層及 最底層為通信裝置10的電子元件的置放區域，接地面(Ground Plane)則是位於印刷電路 板11其中一層。天線接合區116鄰近於印刷電路板11的側邊，包括穿孔112及金屬接點 114，如圖2所示。穿孔112貫穿整個印刷電路板11，其孔徑大致相等於圖1中連接部12 的尺寸，使連接部12 可以插入穿孔112中而不鬆動。金屬接點114形成在印刷電路板 11的表面，其為印刷電路板11的製造過程中未上綠漆的露銅區域。金屬接點114在嵌入 式天線12的組裝過程中需要塗布錫膏，其目的主要有二個第一個目的是用來固定金屬接 點114與連接部124b，而第二個目的則是讓金屬接點114上的錫膏流入穿孔112，使連接部
412 可以藉由錫膏與穿孔112更加緊密結合。關於天線與印刷電路板的組裝流程，請繼續 參考以下說明。首先，在印刷電路板11刷完錫膏後，金屬接點114上的錫膏會有一部分流入穿孔 112中，而一部分則留在金屬接點114上。在本發明實施例中，連接部124b的尺寸經過設 計可以被自動打件程序的吸嘴設備所吸起。因此，藉由吸嘴吸起連接部1Mb，可將連接部 12 插入穿孔112中。此時，連接部124b亦會與金屬接點114的錫膏緊密接觸。待印刷 電路板11上的其他元件完成打件後，印刷電路板11與嵌入式天線12可一同進入回焊爐加 熱，並在冷卻凝結後完成自動組裝的程序。也就是說，本發明實施例藉由連接元件IM所形成的門字型機構，可準確地將嵌 入式天線12固定在印刷電路板11上。如此一來，嵌入式天線12的組裝流程可與表面接著 技術打件等自動組裝流程結合。相較於傳統技術，不僅可避免人工焊接可能產生的誤差，並 可大幅提高生產良品率。由圖1可知嵌入式天線12中所有元件實際上是由一體成型的金屬片彎折形成。然 而，一體成型的嵌入式天線僅為嵌入式天線12的一實現方式，用以簡化生產流程，但不限 於此，嵌入式天線12亦可以由多片金屬片組裝而成。此外，嵌入式天線可以為任意型式的 天線，例如單極天線、偶極天線、平面倒F型天線(Planer Inverted-F Antenna, PIFA)及槽 孔天線(slot antenna)等，只要具有本發明門字型固定機構的天線設計均應屬本發明的範 圍。另一方面，在實作上，本發明嵌入式天線的數量沒有特定的限制，可以僅有一個， 也可以有二個以上，視實際需求而定。舉例來說，請參考圖3，圖3本發明實施例具有通信裝 置的一通信裝置20的示意圖。為了應用於一二發二收0T2R)的無線通信系統，通信裝置 20可在印刷電路板的兩側分別設置兩支嵌入式天線21及22。嵌入式天線21及22的組裝 流程類似於圖1的嵌入式天線12，在此不再贅述。其中，兩支嵌入式天線可以是同一個金屬 刀模所製作形成的兩支對稱天線，亦可以是兩支具不同特性的天線，並不影響本發明的精 神。請注意，上述實施例僅為本發明的舉例說明，本領域具通常知識者可根據實際需 求作適當地變化與修飾，其均屬本發明的範圍。例如，每一嵌入式天線更可依據不同的設計 包括一組以上的固定機構，以輔助門字型機構將天線更緊密地固定在印刷電路板上。舉例 來說，請參考圖4及圖5，圖4及圖5分別為本發明其他實施例具有嵌入式天線的通信裝置 40及50的示意圖。在圖4中，每一嵌入式天線還包括一額外金屬連接元件44，而印刷電路 板則包括一相對應金屬接點46。在此情形下，金屬接點46可視為印刷電路板上的另一天 線接合區。透過錫膏及表面接著技術打件，連接元件44可與印刷電路板上的相對應金屬接 點46接合，而使嵌入式天線與印刷電路板結合地更加緊密與精確。若印刷電路板的空間允 許，額外增加的連接元件亦可以設計成門字型機構，如圖5所示。另外，在上述實施例中，連接元件除了用來作為嵌入式天線與印刷電路板的固定 機構之外，與印刷電路板上的金屬接點耦接的部分亦可以作為嵌入式天線的信號饋入端或 接地端，其系本領域具通常知識者所知，在此不多加贅述。綜上所述，藉由門字型的天線機構設計，嵌入式天線能夠與印刷電路板一同進行 表面安裝技術製程的自動化打件程序及回焊程序，並準確地固定在印刷電路板上。如此一來，本發明可避免傳統嵌入式天線的組裝程序中，由於人工焊接天線所導致的高組裝成本 及天線特性誤差。 以上所述僅為本發明的優選實施例，凡依本發明所做的均等變化與修飾，均應屬 本發明的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種具有嵌入式天線的通信裝置，包括一印刷電路板，包括一穿孔及一金屬接點，該穿孔及該金屬接點形成一第一天線接合 區；以及一嵌入式天線，包括一輻射元件；以及一第一連接元件，形成一門字型機構，該門字型機構的一腳與該輻射元件相連接，該門 字型機構的另一腳插入至該穿孔，使該第一連接元件固定在該印刷電路板的該第一天線接 合區，並使該輻射元件平行於該印刷電路板的一側邊。
2.根據權利要求1所述的通信裝置，其中該第一連接元件包括一第一連接部、一第二 連接部及一第三連接部，該第一連接部及該第三連接部分別形成該門字型機構的一腳，該 第一連接部插入至該穿孔，該第三連接部耦接於該輻射元件，並平行於該印刷電路板的該 側邊，而該第二連接部平貼於該印刷電路板，並與該金屬接點電性連接。
3.根據權利要求2所述的通信裝置，其中該第二連接部為該嵌入式天線的一饋入端或 該嵌入式天線的一接地端。
4.根據權利要求2所述的通信裝置，其中該穿孔的孔徑大致相等於該第一連接部的尺寸。
5.根據權利要求1所述的通信裝置，其中該第一連接元件是通過一表面安裝技術制 程，與該第一天線接合區結合。
6.根據權利要求1所述的通信裝置，其中該第一天線接合區鄰近於該印刷電路板的該 側邊。
7.根據權利要求1所述的通信裝置，其中該印刷電路板還包括一第二天線接合區，而 該嵌入式天線還包括一第二連接元件，該第二連接元件通過一表面安裝技術製程，與該第 二天線接合區結合。
8.根據權利要求7所述的通信裝置，其中該第二連接元件亦形成一門字型機構。
9.根據權利要求1所述的通信裝置，其中該嵌入式天線是由單一金屬片形成。
10.根據權利要求1所述的通信裝置，其中該嵌入式天線為一平面倒F型天線。
11.根據權利要求1所述的通信裝置，其中該嵌入式天線為一單極天線。
全文摘要
具有嵌入式天線的通信裝置，包括一印刷電路板及一嵌入式天線。該印刷電路板包括一穿孔及一金屬接點。該穿孔及該金屬接點形成一天線接合區。該嵌入式天線包括一輻射元件及一連接元件。該連接元件形成一門字型機構。該門字型機構的一腳與該輻射元件相連接，該門字型機構的另一腳插入至該穿孔，使該第一連接元件固定在該印刷電路板的該天線接合區，並使該輻射元件平行於該印刷電路板的一側邊。
文檔編號H01Q1/22GK102088129SQ200910252668
公開日2011年6月8日 申請日期2009年12月3日 優先權日2009年12月3日
發明者吳民仲, 羅紹謹 申請人:雷凌科技股份有限公司