CN101359773A - 天线模块及应用该天线模块的电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种天线模块及应用其的电子装置。天线模块包括一金属本体，由一长条状金属折弯成型。金属本体包括一第一连接端及一第二连接端及数个折弯部。第一连接端及第二连接端用以耦接至一电路板。折弯部形成于第一连接端及第二连接端之间。

Description

天线模块及应用该天线模块的电子装置

技术领域

本发明涉及一种天线模块及应用其的电子装置，特别是涉及一种以数个折弯部形成的天线模块及应用其的电子装置。

背景技术

在科技发展日新月异的时代中，可携式电子装置已经成为现代人生活中不可或缺的部分。尤其是接收无线局域网网络(Wireless Local Area Network，WLAN)信号或蓝芽(Bluetooth)信号的电子装置，例如是个人数字助理手机(Personal Digital Assistant Phone，PDA Phone)、个人数字助理(PersonalDigital Assistant，PDA)、智慧型手机(Smart Phone)或移动电话(MobilePhone)，其轻薄短小且易于随身携带的特性，让使用者可以随时随地跟其他人电话联络或进行数据处理，相当方便。在传统的接收无线局域网信号或蓝芽信号的电子装置中，其天线模块可以是芯片天线(Chip Antenna)或单极天线。

请参照图1A，其绘示一种传统的芯片天线的示意图。芯片天线130设置在一电路板140上。其可隐藏在壳体内部，以保持壳体外观的完整。然而，由于芯片天线130由低温共烧陶瓷技术(LTCC)形成，其制作工艺较为复杂，因此使得产品成本大幅度增加。另外，一般芯片天线130由一高介质常数的介质所组成，因此其天线效能存在有频宽窄、效率低且增益低等问题。

请参照图1B，其绘示一种传统的单极天线的示意图。单极天线110垂直地设置在电路板120上。单极天线110包括一辐射本体111及一馈入部112。馈入部112与电路板120的馈入接点121耦接。如图1B所示，单极天线110的长度W110a、宽度W110b及高度W110c约为7mm×0.2mm×30mm，用以接收无线局域网信号或蓝芽信号，其信号频段例如是2.4GHz。一般单极天线110的体积庞大，经常占用许多空间，无形中使得电子装置的体积无法缩减。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种天线模块及应用其的电子装置，其利用数个折弯部的结构设计，使得天线模块仅需占用少许的空间即可接收预定频段的信号，而达到小型化及高效率目的。

根据本发明的一方面，提出一种天线模块。天线模块包括一金属本体，由一长条状金属片折弯成型。金属本体包括一第一连接端、一第二连接端及数个折弯部。第一连接端用以耦接至一电路板。折弯部形成于第一连接端及第二连接端之间。

根据本发明的再一方面，提出一种电子装置。电子装置包括一电路板及一天线模块。天线模块电连接在电路板上。天线模块包括一金属本体，由长条状金属片折弯成型。金属本体包括一第一连接端、一第二连接端及数个折弯部。第一连接端及第二连接端耦接至电路板。折弯部形成于第一连接端及第二连接端之间。

根据本发明的另一方面，提出一种电子装置。电子装置包括一电路板及一天线模块。电路板具有一馈入焊垫及一固定焊垫。天线模块电连接在电路板上。天线模块包括一金属本体。金属本体由一长条状金属片折弯成型。金属本体包括一第一连接端、一第二连接端、一第一折弯部、一第二折弯部、一第一辐射金属片、一第二辐射金属片及一第三辐射金属片。第一连接端具有一第一延伸板，并平贴馈入焊垫。第二连接端具有一第二延伸板，并平贴固定焊垫。第一折弯部及一第二折弯部形成于第一连接端与第二连接端之间。第一辐射金属片耦接于第一连接端。第二辐射金属片大体上垂直地耦接于第一辐射金属片。第三辐射金属片耦接在第二辐射金属片与第二连接端之间，且大体上垂直于第二辐射金属片。其中第一折弯部及第二折弯部分别折弯在第一辐射金属片与第二辐射金属片之间及第二辐射金属片与第三辐射金属片之间。

为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：

附图说明

图1A绘示一种传统的芯片天线的示意图；

图1B绘示一种传统的单极天线的示意图；

图2绘示依照本发明一较佳实施例的天线模块的示意图；

图3绘示图2的金属本体包覆于外框的示意图；

图4绘示图3的天线模块设置在电路板上的示意图；

图5绘示应用本实施例的天线模块的电子装置的示意图。

主要元件符号说明

110：天线模块

111：辐射本体

112：馈入部

120：电路板

121：馈入接点

130：天线模块

140：电路板

200：天线模块

210：金属本体

211：第一辐射金属片

211a：端部

212：第二辐射金属片

212a：吸附平台

213：第三辐射金属片

213a：端部

214：第一延伸板

215：第二延伸板

216：第三延伸板

217：第四延伸板

220：外框

221：定位凸块

230：馈入部

240：固定部

300：电路板

301：馈入焊垫

302：馈入焊接孔

303：固定焊垫

304：固定焊接孔

305：定位贯穿孔

400：投影区域

C：中心点

R：预设范围

R211：第一折弯部

R212：第二折弯部

R213：第三折弯部

R214：第四折弯部

R215：第五折弯部

R216：第六折弯部

Rmax：最大径向长度

N300：法线

W110a：长度

W110b：宽度

W110c：高度

W211、W212、W213：长度

具体实施方式

请参照图2，其绘示依照本发明一较佳实施例的天线模块的示意图。天线模块200包括一金属本体210。天线模块200为一单极天线，其金属本体210由一体成型的长条状金属片折弯成型。在本实施例中，该长条状金属片的材料为铜，且其上可镀上一镍层，作为抗氧化层，以防止金属本体210氧化。金属本体210包括一第一连接端、第二连接端及数个折弯部。本实施例的第一连接端为馈入部230，第二连接端为固定部240。折弯部形成于第一连接端及第二连接端之间。且本实施例的折弯部包含第一折弯部R211～第六折弯部R216。金属本体210以此些折弯部环绕一中心点C配置在一预设范围R内。预设范围R的一最大径向长度Rmax小于金属本体210的长度，使得天线模块200较不占用空间。

在本实施例中，天线模块200用以接收一无线局域网(Wireless LocalArea Network，WLAN)信号或一蓝芽(Bluetooth)信号为例作说明，其接收信号频段约为2.4GHz。然而，天线模块200的接收信号种类及其接收频段并非用以限缩本发明的技术范围。本发明的天线模块200以数个折弯部折弯成型，因此相较于传统的单极天线而言，本发明的天线模块200可大幅缩小占用的空间。

如图2所示，金属本体210包括一第一辐射金属片211、一第二辐射金属片212、一第三幅射金属片213、第一折弯部R211及第二折弯部R212。第一辐射金属片211、第二辐射金属片212、第三幅射板213、第一折弯部R211及第二折弯部R212为一体成型的结构。第二辐射金属片212大体上垂直地耦接于第一辐射金属片211，且第三辐射金属片213大体上垂直地耦接于第二辐射金属片212，而形成一ㄇ字形结构。如图2所示，第一辐射金属片211及第三辐射金属片213沿着图示的Z轴方向配置，第二辐射金属片212沿着图示的X轴方向配置。第一折弯部R211及第二折弯部R212分别折弯在第一辐射金属片211与第二辐射金属片212之间及第二辐射金属片212与第三辐射金属片213之间，其中第一辐射金属片211的长度W211大体上等于第三辐射金属片213的长度W213。

本实施例的天线模块200的第一辐射金属片211的长度W211及第三辐射金属片213的长度W213大体上约为5.5毫米(mm)，第二辐射金属片212的长度W212约为7.5毫米(mm)即可达到接收2.4GHz频段的信号，使得天线模块200的体积相当接近相同频段的芯片天线，故可直接设置在原本芯片天线的位置，而不需额外挪动电子装置的结构。

较佳地，天线模块200为一表面粘着元件(Surface Mount Device，SMD)。其中，第二辐射金属片212具有一吸附平台212a，用以供一自动化装置吸附天线模块200以进行一表面粘着制作工艺，使得天线模块200可通过自动化表面粘着制作工艺设置在一电路板300上，用于降低制作工艺工时及提升产量。

如图2所示，第一辐射金属片211及第三辐射金属片213大体上平行于电路板300的法线N300方向，使得金属本体210直立在电路板300上，由此可获得较好的辐射场形，而具有全向性辐射特性。

其中，天线模块200投影至电路板300上的投影区域400并未有接地面(Ground trace)，即天线模块200并未与接地面重叠。因此，接地面不会影响天线模块200的效能。至于金属本体210如何设置在电路板300上，详细说明如下：

金属本体210的馈入部230，配置在第一辐射金属片211的一端部211a，用以电连接至电路板300。馈入部230包括一第一延伸板214及一第二延伸板215。第一延伸板214大体上垂直地耦接于第一辐射金属片211的端部211a，并平贴电路板300的一馈入焊垫301，其中一传送信号由馈入焊垫301馈入至天线模块200的金属本体210。第二延伸板215大体上垂直地耦接于第一延伸板214，并插入电路板300的一馈入焊接孔302。第三折弯部R213折弯在第一辐射金属片211及第一延伸板214之间，第四折弯部R214折弯在第一延伸板214及第二延伸板215之间。

金属本体210的固定部240配置在第三辐射金属片213的一端部213a，用以焊接至电路板300。固定部240包括一第三延伸板216及一第四延伸板217。第三延伸板216大体上垂直地耦接于第三辐射金属片213的端部213a，并平贴于电路板300的一固定焊垫303。第四延伸板217大体上垂直地耦接于第三延伸板216，并插入电路板300的一固定焊接孔304。第五折弯部R215折弯在第三辐射金属板213及第三延伸板216之间，第六折弯部R216折弯在第三延伸板216及第四延伸板217之间。

请参照图3，其绘示图2的金属本体包覆于外框的示意图。天线模块200更包括一外框220，其包覆金属本体210，用以强化天线模块200的结构强度。如图3所示，天线模块200包覆外框220后，其长度约为8.5mm，宽度约为5.5mm，高度约为5mm。外框220包括二定位凸块221，用以分别插入电路板300的二定位贯穿孔305。

请参照图4，其绘示图3的天线模块设置在电路板上的示意图。在自动化表面粘着制作工艺中，首先印刷一锡膏(Solder paste)在电路板300的馈入焊垫301及固定焊垫303上。接着，一自动化装置，如一置件机以机器手臂吸附天线模块200的吸附平台212a，并将天线模块200置放在电路板300上。天线模块200的定位凸块221插入定位贯穿孔305，且第二延伸板215及第四延伸板217分别插入馈入焊接孔302及固定焊接孔304。同时，第一延伸板214及第三延伸板216贴附在锡膏上。然后经过一回焊(reflow)制作工艺后，使金属本体210稳固地焊接在电路板300上。

请参照图5，其绘示应用本实施例的天线模块的电子装置的示意图。本实施例的天线模块200可应用于一电子装置400，例如是个人数字助理手机(Personal Digital Assistant Phone，PDA Phone)、个人数字助理(PersonalDigital Assistant，PDA)、智慧型手机(Smart Phone)或移动电话(MobilePhone)。天线模块200可隐藏在壳体410内部，而不需凸出于壳体410外，且天线模块200的占用空间小。在本实施例中，天线模块200(含外框)仅需约8.5mm×5.5mm×5mm的空间，即可接收2.4GHz频宽的信号，相当地节省空间。

根据以上实施例，虽然本发明的金属本体210以两个折弯部形成一ㄇ字形结构为例作说明，然而本发明也可以数个折弯部以形成各式形状的结构体。只要是金属本体以数个折弯部形成在一预设范围内，以达到缩小占用的空间并接收预定频段的信号的目的，皆不脱离本发明的技术范围。

根据以上实施例，虽然本发明的第一辐射金属片211的长度W211及第三辐射金属片213的长度W213以5.5mm为例作说明，且第二辐射金属片212的长度W212以7.5mm为例作说明，然而本发明的第一辐射金属片211、第二辐射金属片212及第三辐射金属片213也可依据不同频段信号去调整其长度，以达到接收预定频段信号的目的，第一辐射金属片211、第二辐射金属片212及第三辐射金属片213的任何尺寸变化皆不脱离本发明的技术范围。

本发明上述实施例所揭露的天线模块及应用其的电子装置，其金属本体利用数个折弯部形成在一预设范围内，以及其他搭配的结构设计，使得天线模块及应用其的电子装置具有以下的优点：

第一、本发明的天线模块的金属本体形成在预设范围内，预设范围的最大径向长度远小于金属本体的长度，使得天线模块的占用空间大幅缩小。并且天线模块的体积相当接近相同频段的芯片天线，故可直接设置在原本芯片天线的位置，而不需额外更动电子装置的结构设计。

第二、本发明的天线模块的一金属本体由单纯的金属成分所组成，因此天线模块在阻抗频宽及天线增益上皆优于传统的芯片天线。并且本发明的天线模块垂直地设置在电路板上，其具有全向性的辐射特性，更大幅地提高产品的收讯品质。

第三、本发明的天线模块可通过自动化表面粘着制作工艺设置在电路板上，大幅缩短工时并增加产量。

第四、本发明的天线模块的金属本体的第二延伸板及第四延伸板分别插入馈入焊接孔及固定焊接孔，且外框的定位凸块插入定位贯穿孔。天线模块可承受摔落等强大冲击，其在结构强度也明显地提升。

第五、本发明的天线模块的金属本体以金属成分所组成，其成本低廉，更大幅地降地制造成本。

综上所述，虽然结合以上一较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定者为准。

Claims (14)

1.一种天线模块，包括：

金属本体，由长条状金属片折弯成型，该金属本体包括：

第一连接端及第二连接端，用以耦接至电路板；以及

多个折弯部，形成于该第一连接端与该第二连接端之间。

2.如权利要求1所述的天线模块，其中该多个折弯部包括第一折弯部及第二折弯部，及该金属本体更包括：

第一辐射金属片，其耦接于该第一连接端；

第二辐射金属片，其耦接于该第一辐射金属片；及

第三辐射金属片，其耦接于该第二辐射金属片与该第二连接端之间；

其中该第一折弯部及该第二折弯部分别折弯在该第一辐射金属片与该第二辐射金属片之间及该第二辐射金属片与该第三辐射金属片之间。

3.如权利要求2所述的天线模块，其中该第二辐射金属片大体上垂直地耦接于该第一辐射金属片，及该第三辐射金属片大体上垂直地耦接于该第二辐射金属片。

4.如权利要求3所述的天线模块，其中该第一辐射金属片、该第二辐射金属片及该第三辐射金属片大体上呈ㄇ字型。

5.如权利要求2所述的天线模块，其中该第一辐射金属片的长度大体上等于该第三辐射金属片的长度。

6.如权利要求2所述的天线模块，其中该第一辐射金属片及该第三辐射金属片的长度约为5.5毫米(mm)，该第二辐射金属片的长度约为7.5毫米(mm)，以接收无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN)信号或蓝芽(Bluetooth)信号。。

7.如权利要求2所述的天线模块，其中该第一辐射金属片及该第三辐射金属片大体上平行于该电路板的法线方向。

8.如权利要求2所述的天线模块，其中该第一连接端具有第一延伸板，用以平贴该电路板的馈入焊垫；及该多个折弯部更包括第三折弯部，折弯在该第一辐射金属片与该第一延伸板之间。

9.如权利要求8所述的天线模块，其中该第一连接端更具有第二延伸板，用以插入该电路板的馈入焊接孔；及该多个折弯部更包括第四折弯部，折弯在该第一延伸板与该第二延伸板间。

10.如权利要求2所述的天线模块，其中该第二连接端具有第三延伸板，用以平贴该电路板的固定焊垫；及该多个折弯部更包括第五折弯部，折弯在该第三辐射金属片与该第三延伸板之间。

11.如权利要求10所述的天线模块，其中该第二连接端更具有一第四延伸板，用以插入该电路板的固定焊接孔；及该多个折弯部更包括第六折弯部，折弯在该第三延伸板与该第四延伸板间。

12.如权利要求2所述的天线模块，其为一表面粘着元件(Surface MountDevice，SMD)，其中该第二辐射金属片具有吸附平台，用以供自动化装置吸附该天线模块以进行表面粘着制作工艺。

13.如权利要求2所述的天线模块，更包括：

外框，其包覆该金属本体，用以强化该天线模块，该外框包括二定位凸块，用以分别插入该电路板的二定位贯穿孔。

14.一种电子装置，其包括如权利要求1至13任一项的该天线模块。

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