专利名称：电子装置的天线设计的制作方法
技术领域：
本发明关于一种无线电电子装置的天线设计，特别是，关于一种在无线电电子装置中，以金属薄膜形成天线的设计。
背景技术：
随着无线传输技术日益的成熟，无线接收或传送数据已是许多电子装置必备的功能之一。以笔记本计算机为例，在功能上必须要能支持越来越多不同无线网络信号的传输，例如无线局域网络(WLAN)、蓝牙无线技术、或数字电视信号等等。为了接收这些不同频带的无线电信号，需要在笔记本计算机中建立许多天线。图1显示在一笔记本计算机100中传统的天线设计。笔记本计算机100在壳体110内的屏幕120的四周放置2个分离式的天线132及134，因此，天线132及134的大小受限于屏幕120周边可使用的有限空间。台湾专利申请案号90219716，专利名称为“具有内嵌式天线的笔记本计算机”，即公开这种在壳体内部的屏幕周边的空间中放置天线的方法。
对于2.4G赫兹或5G赫兹的射频信号来说，只需使用一个小天线即可。以偶极天线(dipole antenna)为例，主频率为5G赫兹的天线的长度约为3公分，而主频率为2.4G赫兹的天线的长度约为6公分。但对较低频率的信号(例如数字电视的极高频信号(VHF，45M赫兹-300M赫兹)或超高频信号(UHF，300M赫兹-900M赫兹))来说，所需天线的长度将会相当的长，举例来说，主频率为150M赫兹的偶极天线的长度约为100公分，而主频率为150M赫兹的平面倒F形天线(PIFA)的长度约为70公分。在这种情况下，要以传统的方式将这么长的分离式天线设置于笔记本计算机100中就变得相当困难。因此，笔记本计算机100需要透过例如SMB、MMCX接头135等连接装置来连接一外接式天线130，以接收或发射较低频的信号。然而，使用外接式天线130，不但天线易因碰撞而发生弯曲或折断等现象，而且携带及使用上也较为不便。
因此，有必要提供一种内建有天线的电子装置，其天线可接收、发射的信号具有较大范围的频宽，特别是可接收、发射较低频率的信号。
发明内容
鉴于传统技术所存在的问题，本发明提供了一种具有天线的无线电子装置、一种无线网络的天线以及一种将天线设计于一无线电子装置中的方法。本发明利用镀膜方式形成天线于无线电子装置的壳体上，在不占空间的条件下，提供了长度较长的天线。
根据本发明的一方面，提供了一种具有天线的电子装置。此电子装置包括一壳体以及形成于此壳体上一图案化金属薄膜，其中图案化金属薄膜的一部分为一天线，用以处理无线电信号。
根据本发明的另一方面，提供了一种无线网络的天线。此天线为一图案化金属薄膜的一部分，用以处理无线电信号。其中，图案化金属薄膜系形成于一电子装置的一壳体之上。
根据本发明的又一方面，提供了一种将天线设计于一电子装置中的方法。此方法包括以下步骤(a)提供一壳体，用以容装电子装置；以及(b)形成一图案化金属薄膜于壳体之上，其中此图案化金属薄膜的一部分为一天线，用以处理无线电信号。
配合以下的优选实施例的叙述与
，本发明的目的、实施例、特征、及优点将更为清楚。
图1示出在一笔记本计算机中的传统的天线设计；图2示出本发明一实施例的一电子装置，具有以镀膜方式形成的一天线于其中；图3A及3B为根据本发明的一实施例所示出的壳体侧边剖面图；图4为根据本发明的另一实施例所示出的壳体侧边剖面图；图5A-5C示出形成于壳体上的3种不同的天线；图6根据本发明的一实施例，示出用以形成一天线于一电子装置的方法流程图；以及图7根据本发明的另一实施例，示出用以形成一天线于一电子装置的方法流程图。
组件符号说明100、笔记本计算机110、210、310、410、510、512、514、壳体120、320、420、屏幕 130、外接式天线132、134、天线 135、SMB、MMCX接头200、电子装置212、214、壳体部分225、键盘230、330、430、530、532、534、图案化金属薄膜340、440、接地金属层 350、保护层460、绝缘层具体实施方式
本发明公开一种电子装置的天线设计。为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照下列描述并配合图2至图7的附图。然以下实施例中所述的装置、组件及程序步骤，仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。
图2根据本发明的一实施例，示出具有以镀膜方式形成的天线的一电子装置200。图2所描述的电子装置200为一笔记本计算机，然电子装置200并不限于此，举例来说，电子装置200可为一个人数字助理(PDA)、一电子字典、一第三代(3G)行动装置或一般桌上型计算机系统中的液晶屏幕等。电子装置200包括一壳体210、及形成于壳体210上的一图案化金属薄膜230，图案化金属薄膜230作为一天线，用以接收或发射无线电信号。以笔记本计算机为例，壳体210用以容装LCD屏幕、键盘、及微处理器等装置，而图案化金属薄膜230可形成于壳体210的任何位置，包括在屏幕正面背后的壳体部份214、在键盘225正面背后的壳体部分、或是在侧边的壳体部分212。
图3A为根据本发明的一实施例所示出的壳体侧边剖面图。壳体310用以容装屏幕320，在壳体310上镀有可做为天线的一图案化金属薄膜330。壳体310具有一厚度d，其材质可为一般的塑料材质，像是丙烯/丁二烯/苯乙烯共聚物(Acrylonitrile Butadiene Styrene(ABS))，而图案化金属薄膜330的材质可为铜、金、银等金属导体。图案化金属薄膜330的形成可借由一般溅镀、蒸镀等镀膜方法，直接将图案化的金属层镀在壳体310上，或是先在壳体310上镀上整面金属层，再以光学微影技术蚀刻出所需的图案。需注意的是，图案化金属薄膜330中，不见得图案所有部份均为一个天线的组件，可能有一部份图案做为传输线使用，或者这些图案可能包括多个天线。
另外，在壳体310与屏幕320之间还选择性地包括一接地金属层340，一般而言，此接地金属层340也为一图案化的金属层。当图案化金属薄膜330包括传输线时，需要有与其对应的接地线，此外，当需要实行阻抗匹配时，也需要有接地线的存在，在此情况下，便需要形成此接地金属层340。除此之外，接地金属层340也可增加天线所处理信号的频率的精准度，若所处理的信号具有较广的频带，则可能需要设计比较复杂的接地层图案，若所处理的信号为一固定频率的信号，则可不需形成接地金属层340。
参考图3B，描述了在图3A形成的图案化金属薄膜330上形成一保护层350。保护层350可为一绝缘涂漆层(color painting)，或其它绝缘物质所形成的绝缘层。保护层350用以保护图案化金属薄膜330，使其可与外界绝缘并可防止静电，以避免因接触或磨擦所造成的短路等毁损，而且也具有美观的效果。
在图3A及3B中，壳体310介于接地金属层340与图案化金属薄膜330之间，其所产生的电容效应可能会影响到天线的接收发射或是影响到传输线的阻抗值，而所产生的电容值可借由改变以下参数而调整壳体310的材料、图案化金属薄膜330中金属部份的面积、以及壳体310的厚度d等。一般来说，壳体310的厚度d必须在一理想范围内。因此，本发明提供另一实施例，用以解决壳体310的厚度过薄或过厚的问题，如图4所示。
图4为根据本发明的另一实施例所示出的壳体侧边剖面图。与图3A类似，壳体410用以容装屏幕420，然而，与图3A不同的是，相对于壳体410，图案化金属薄膜430与接地金属层440形成于同一侧，并以一绝缘层460隔开。绝缘层460具有一可调整的厚度t，其材质可为绝缘漆、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等绝缘物质。绝缘层460的厚度t可依不同的需求而做调整，像是对天线接收信号频带的微调或是延展、或有关阻抗的匹配等需求。此外，在图4的图案化金属薄膜430上也可形成一保护层(类似图3B中的保护层350)，以避免损坏图案化金属薄膜430。图4中的壳体410及图案化金属薄膜430的材质与图3A相同，故不再赘述。
图3A、图3B及图4所显示的实施例，是利用电子装置的屏幕后方的壳体部分，以镀膜的方式来形成平面型天线，然而，本发明可实施于整体的壳体上。举例来说，平面型天线可形成于笔记本计算机屏幕后方及键盘后方的壳体上，也可形成于笔记本计算机侧边的壳体上。再以第三代(3G)行动装置为例，其屏幕及按键之外的其它部分的壳体，都可根据本发明而以镀膜的方式形成天线于其上。需注意的是，图3A、图3B及图4中各层的尺寸并非依实例的比例而示出，故仅作为说明各层间的关系之用。
根据本发明所形成的天线可具有多种形式，图5A-5C分别示出形成于壳体上的3种不同的天线类型。图5A中以镀膜方式形成于壳体510上的图案化金属薄膜530为一曲折型天线(Meander-line antenna)。此曲折型天线的每一段的长度为e，间距分别为d1跟d2，其总长度可决定此天线发射接收信号的主频率，而长度e、d1及d2则可决定其它的高频谐波信号，其图案的设计使用传统的曲折型天线设计方法，故不赘述。图5B中以镀膜方式形成于壳体512上的图案化金属薄膜532为一偶极天线(dipole antenna)，其图案的设计使用传统的偶极天线设计方法，故不赘述。图5C中以镀膜方式形成于壳体514上的图案化金属薄膜534为一分形天线(fractal antenna)。若以一般绕线的方式，要形成分形天线相当困难，然而根据本发明而使用镀膜、微影蚀刻的方式，则可轻易的形成一分形天线于壳体514上。此分形天线图案的设计使用传统的分形天线设计方法，故不赘述。
图5A-5C所示出的天线类型及仅作为例示之用，非用以限制本发明，且本发明的天线无特定的极化方向，因此天线的排列方向也不受限制。举例来说，本发明的天线也可为倒F形天线(IFA)等其它类型的天线，另外，图5A中的曲折型天线也可为垂直方向排列(即长度e的线段以垂直方向排列)。事实上，只要天线的总长度够长，能够处理所欲发射或接收的信号即可，天线的类型(即其图案)并没有限定。本发明的主要特征之一在于充分利用壳体上的面积，以镀膜的方式形成长度够长的天线，以处理较低频的信号，而不需要使用外接型的天线或占用其它空间来形成天线。
虽然图5A-5C均显示一单一天线形成于一壳体上，然而根据本发明，可在壳体的不同部位，使用镀膜的方式，依使用需要形成多个天线，例如形成多个具有不同主频率的天线，此外，亦可形成一般的电路传输线于壳体上。
图6根据本发明的一实施例而显示用以形成一天线于一电子装置的方法流程图。首先，在步骤S600中提供一壳体，此壳体用以容装一无线电子装置，例如此壳体可为笔记本计算机、个人数字助理等装置的外壳。接着，在步骤S610中，借由溅镀、蒸镀等镀膜制作工艺在壳体上形成一层金属薄膜，再于步骤S615中将此金属薄膜蚀刻出所需的天线图案(也可包括传输线图案)。另一方面，在步骤S600后，亦可由步骤S620直接镀上一图案化的金属薄膜层，此图案可包括一个以上的天线图案及传输线图案。接着，在步骤S630中，在壳体的另一侧镀上一图案化的接地金属层，此接地金属层的图案系依据传输线的设计、阻抗的匹配、频率的精准度及电容效应的大小等等因素而决定。在步骤S640中，在所形成的图案化金属薄膜上形成一保护层，例如涂上一层绝缘漆，以避免静电、短路等损害。需注意的是，上述步骤可依所需而交换顺序，举例来说，在步骤S600之后，可先执行步骤S630来形成接地金属层，再执行步骤S610或S620以及其它步骤。
图7根据本发明的另一实施例而显示用以形成一天线于一电子装置的方法流程图。首先，在步骤S700中提供用以容装一无线电子装置一壳体。接着，在步骤S710中，在壳体的一侧上镀上一图案化的接地金属层。在步骤S720中，在此接地金属层上形成一绝缘层，其材质可例如为绝缘漆、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等绝缘物质。接着，在步骤S730中，以一般镀膜制作工艺在壳体上形成一层金属薄膜，再于步骤S735中将此金属薄膜蚀刻出所需的天线图案及传输线图案。另一方面，在步骤S720后，亦可由步骤S740直接镀上一图案化的金属薄膜层，此图案可包括所需的天线图案及传输线图案。在步骤S750中，在所形成的图案化金属薄膜上形成一绝缘保护层以避免静电、短路等损害。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并非用以限定本发明的范围；凡其它未脱离本发明所公开的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包括在本发明的范围内。
权利要求
1.一种具有天线的电子装置，包括一壳体；以及一图案化金属薄膜，形成于该壳体上，其中该图案化金属薄膜的一第一部分为一天线，用以处理无线电信号。
2.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，其中该壳体包括一壳体内侧及一壳体外侧，而该图案化金属薄膜直接形成于该壳体外侧上，且在相对于该图案化金属薄膜的该壳体内侧，选择性地形成一接地金属层。
3.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，其中在该图案化金属薄膜与该壳体之间还包括一接地金属层；以及一绝缘层，位于该接地金属层与该图案化金属薄膜之间。
4.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，其中该图案化金属薄膜还包括一第二部份，作为一传输电路，以传递信号；以及一第三部份，作为一次天线，以接收不同频率的无线电信号。
5.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，其中该天线包括一曲折型天线、偶极天线、分形天线、及倒F形天线等。
6.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，还包括一在该图案化金属薄膜上的绝缘涂漆层。
7.一种用以处理无线电信号的天线，为一图案化金属薄膜的一第一部分，其中该图案化金属薄膜形成于一电子装置的一壳体之上。
8.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，其中该壳体包括一壳体内侧及一壳体外侧，而该图案化金属薄膜直接形成于该壳体外侧上，且在相对于该图案化金属薄膜的该壳体内侧，选择性地形成一接地金属层。
9.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，其中在该图案化金属薄膜与该壳体之间还包括一接地金属层；以及一绝缘层，位于该接地金属层与该图案化金属薄膜之间。
10.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，其中该图案化金属薄膜还包括一第二部份，作为一传输电路，以传递信号；以及一第三部份，作为一次天线，以接收不同频率的无线电信号。
11.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，其中该天线包括一曲折型天线、偶极天线、分形天线、及倒F形天线等。
12.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，其中还包括一在该图案化金属薄膜上的绝缘涂漆层。
13.一种将天线设计于一电子装置中的方法，包括以下步骤提供一壳体，该壳体用以容装该电子装置；以及形成一图案化金属薄膜于该壳体之上，其中该图案化金属薄膜的一第一部分为一天线，用以处理无线电信号。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，其中形成该图案化金属薄膜的该步骤是借溅镀、蒸镀等镀膜制作工艺而完成。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，其中形成该图案化金属薄膜的该步骤是借溅镀、蒸镀等镀膜制作工艺，以及蚀刻制作工艺而完成。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，其中形成该图案化金属薄膜的该步骤是直接在该壳体上形成该图案化金属薄膜，且还包括以下步骤选择性地形成一接地金属层于相对于该图案化金属薄膜的该壳体的另一侧。
17.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，其中在形成该图案化金属薄膜之前，还包括在该壳体与该图案化金属薄膜之间执行以下步骤形成一接地金属层于该壳体上；以及形成一绝缘层于该接地金属层之上。
18.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，其中在步骤(b)所形成的该图案化金属薄膜包括一第二部份，作为一传输电路，以传递信号；以及一第三部份，作为一次天线，以接收不同频率的无线电信号。
19.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，其中该天线包括一曲折型天线、偶极天线、分形天线、及倒F形天线等。
20.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤在该图案化金属薄膜上形成一绝缘涂漆层。
全文摘要
一种具有天线的电子装置，包括一壳体以及一图案化金属薄膜，此图案化金属薄膜形成于壳体上。其中，此图案化金属薄膜的一部分为一天线，用以处理无线电信号。
文档编号H01Q9/16GK1964134SQ20051012029
公开日2007年5月16日 申请日期2005年11月9日 优先权日2005年11月9日
发明者林永森 申请人:宏碁股份有限公司