包括天线和使用非透明材料生成的基板的天线设备的制作方法

包括天线和使用非透明材料生成的基板的天线设备
1.相关申请的交叉引用
2.本申请要求于2019年10月17日提交的申请号为62/916,356的美国临时专利申请的优先权，并且通过引用将其全部内容合并于此。
技术领域
3.本申请涉及天线技术，具体的，涉及包括使用非透明材料生成的天线和基板的天线设备。


背景技术：

4.随着无线通信需求的增加和技术的进步，与天线相关的要求也随之增长。例如，无线通信的常见应用与便携式设备有关。
5.便携式设备通常包括显示面板和一组天线。通常，便携式设备的尺寸和重量是有限的，并且在将天线和显示面板安装在一起之后，难以减小设备的整体体积。
6.此外，由于难以在设备上调节天线的位置，因此改善天线(辐射)方向图(pattern)成为艰巨的任务。
7.在该领域中需要一种在不影响收发器能力和不恶化天线性能的情况下减小设备尺寸的解决方案。


技术实现要素：

8.实施例提供了一种天线设备，其包括基板、馈线和天线。基板是由非不透明的材料制成的。馈线布置在基板上并且具有第一端子和第二端子。天线布置在基板上，电连接到馈线的第一端子，并用于接入无线信号。馈线的第二端子电连接到布置在基板上的芯片。
9.根据本发明所提供的天线设备，可以减小设备的整体体积，提高布置天线的灵活性并避免恶化收发性能。
10.在阅读了以下在各种附图和图式中示出的优选实施例的详细说明之后，本发明的这些和其他目的无疑对于本领域的普通技术人员将变得显而易见。
附图说明
11.图1至图7和图9至图11各自示出根据实施例的天线设备。
12.图8示出了根据实施例的布置在非不透明元件上的两个天线设备。
具体实施方式
13.为了减小设备的整体体积，提高布置天线的灵活性并避免恶化收发性能，实施例可以提供如下的天线设备。在本申请中，当将元件a(以下称a)描述为布置在元件b(以下称b)时，它意味着a可以布置在b的表面上或嵌入b的内部。当描述a布置在b上时，意味着a可以布置在b的表面上。当描述a布置在b中时，意味着a可以嵌入b的内部。在本申请中，当元件或
材料描述为非不透明(non
‑
opaque)时，表示元件或材料可以是透明或半透明的。
14.图1示出了根据实施例的天线设备100。天线设备100可以包括基板110、馈线120和天线130。基板110由非透明材料产生。馈线120布置在基板110上并且具有第一端子和第二端子。天线130布置在基板110上，电连接到馈线120的第一端子，并用于接入无线信号s1。无线信号s1的波长小于100毫米。换句话说，无线信号s1可以用于毫米波(millimeter wave，mmwave)通信，例如第五代(the fifth generation，5g)通信。馈线120的第二端子电连接到布置在基板110上的芯片180。在图1中，芯片180包括管芯181和多个焊球182；并且这仅是示例，而不是限制实施例的范围。芯片180用于处理无线信号s1。
15.如图1所示，芯片180和馈线120布置在基板110的同一面上。换言之，馈线120可以形成在基板110的表面上，从而可以集成天线130、基板110和芯片180。
16.天线设备100的天线的数量可以是一个或多个。例如，如图1所示，可以存在通过馈线120或另一馈线电连接到芯片180的另一天线135。天线135和天线130的耦接和功能可以相似，因此不再重复描述。
17.图2示出了根据另一实施例的天线设备200。天线设备100和天线设备200的相似部分不再重复描述。然而，在图2中，基板110具有第一层111和第二层112。馈线120布置在第一层111和第二层112之间；换句话说，馈线120可以被嵌入在基板110中。如图2所示，天线设备200可以包括导电通孔121和导电通孔122。导电通孔121可以形成在第一层111中并且耦接在天线130和馈线120的第一端子之间。导电通孔122可以形成在第一层111中并且耦接在芯片180和馈线120的第二端子之间。如图2所示，芯片180可以包括在管芯181和焊球182之间的基板183，以散开并路由在管芯181和焊球182之间的导电路径。如图2所示，芯片180和天线130布置在基板110的同一侧面sd1之上。
18.图3示出了根据另一实施例的天线设备300。天线设备200和天线设备300可以是相似的。然而，天线设备300可以进一步包括馈线320以及天线330和天线335。如图3所示，芯片180布置在基板110的侧面sd1上。天线330布置在基板110的侧面sd2上。馈线320布置在基板110的侧面sd1和侧面sd2之间。侧面sd1与侧面sd2相对(opposite)。例如，侧面sd1和侧面sd2可以是上侧和下侧。
19.如图3所示，天线130和天线135可以被视为第一组g1，并且天线330和天线335可以被视为第二组g2。芯片180可以用于处理由多个天线组接入的信号。在图3中，两组天线g1和g2布置在两个不同的侧面上。然而，根据实施例，电连接到芯片180的不同组的天线可以布置在基板110的同一侧。
20.在图3中，包括天线130和天线135的第一组g1可以接入与第一辐射方向有关的无线信号，包括天线330和天线335的第二组g2可以接入与第二辐射方向有关的无线信号，并且第一辐射方向可以不同于第二辐射方向。换句话说，组g1和g2可以被视为具有不同辐射方向图的两个不同的天线系统，并且被用于接入具有不同辐射方向的无线信号。
21.以图3中的天线130和天线135为例，与天线130一样，天线135可以通过馈线125耦接到芯片180。例如，天线130和天线135可以形成天线阵列以接入相同的无线信号。在另一个示例中，天线130和天线135可以接入不同的无线信号，并且每个信号可以具有小于100毫米的波长。根据另一实施例，一个天线阵列的两个天线可以经由相同的馈线耦接至芯片180，并且该馈线可以布置在基板110上或基板110中。
22.图4示出了根据另一实施例的天线设备400。不再重复描述天线设备400和天现设备200的相似性。如图4所示，芯片180布置在基板110的侧面sd1上，并且天线130布置在基板110的侧面sd2上。侧面sd1和侧面sd2彼此相对。馈线120布置在基板110中并且垂直于侧面sd1和侧面sd2。
23.图5示出了根据另一实施例的天线设备500。天线设备400和天线设备500可以是相似的。然而，在天线设备500中，基板110可以具有第一层110和第二层120，并且天线130布置在第一层111和第二层120之间。像天线130一样，天线135也可以被嵌入基板110内。换句话说，天线130和天线135可以被嵌入基板110内。馈线120可以被布置在基板110中。
24.图6示出了根据另一实施例的天线设备600。如图5所示，芯片180布置在基板110的侧面sd1上。天线设备600具有天线132、134、130和135，其中天线132和天线134为一组，并且天线130和天线135是另一组。天线130和天线135可以布置在基板110的侧面sd2上，并且侧面sd1和侧面sd2可以共享公共边缘。例如，当基板110是移动设备的玻璃屏幕的一部分时，图6所示的配置可以提高布置天线和组装组件的灵活性。
25.如图3中那样，在图6中，天线132和天线134可以形成与第一天线方向图相对应的组，并且用于接入第一辐射方向的无线信号；天线130和天线135可以形成与第二天线方向图相对应的另一组，并用于接入第二辐射方向的无线信号。
26.图7示出了根据另一实施例的天线设备700。与上述天线设备相比，天线设备700还可包括导电元件710和导电元件720。导电元件710可布置在基板110的侧面sd72上。导电元件720可布置在基板110内部。导电元件710和导电元件720中的每一个可以用来反射无线信号s1，以提高接入无线信号s1的效率。芯片180可以布置在基板110的另一侧面sd71上。在图7中，侧面sd71和侧面sd72彼此相对；然而，这仅是示例而不是限制实施例的范围。例如，侧面sd71和侧面sd72可以根据获得的天线性能共享边缘。图7仅提供了示例，根据实施例，允许仅使用导电元件710、仅使用导电元件720或使用导电元件710和导电元件720两者。导电元件710和导电元件720中的每个可以是板(plate)或条(strip)。例如，图7中的导电元件710和导电元件720以及天线130可以形成类似于八木(yagi)天线的结构。
27.图8示出了根据一个实施例的布置在非不透明元件830上的两个天线设备810和天线设备820。天线设备810和天线设备820中的每个可以具有图1至图7中描述的天线设备之一的特征。如图8所示，每个天线设备810和天线设备820可以布置在非不透明元件830的角上。非不透明元件830可以是显示器、液晶显示模块(liquid crystal display module，lcm)的一部分，或非不透明的后盖。
28.例如，当用户用手拿着移动电话时，图8所示的配置可以避免手阻挡信号。可以保持接入信号的性能。
29.在图8中，非不透明元件830可以包括图1至图7中提到的基板110。换句话说，例如，从俯视图，图1至图7所示的每个天线可以布置在基板110的角上。
30.关于天线设备810、芯片、一组天线和一组馈线可以布置在基板110的角(例如，左上角)。关于天线设备820、另一芯片、另一组天线和另一组馈线可以布置在基板110的另一角(例如右下角)。换句话说，天线器件810和天线器件820的天线可以布置在相同的基板110上以与相同的非不透明元件830集成在一起。
31.图9示出了根据另一实施例的天线设备900。天线设备900可以与图1所示的天线设
备100相似。然而，可以形成覆盖层(coating layer)910以覆盖天线130，并且覆盖层910用于提高接入无线信号s1的效率。覆盖层910可以由超材料(meta
‑
material)或电磁带隙(electromagnetic band
‑
gap，ebg)材料形成。在俯视图上，天线130布置在一个区域中，该区域可以被覆盖层910的材料(例如超材料)完全涂覆，或者覆盖层910可以在该区域形成阵列方向图。例如，覆盖层910可以用于改善辐射方向图或天线增益。
32.图10示出了根据另一实施例的天线设备1000。天线设备1000可以与图9的天线设备900相似。然而，在天线设备1000中，覆盖层910布置在基板110中。如图10所示，基板110可以包括第一层111和第二层112。覆盖层910可以形成在层111和层112之间，并用于提高接入无线信号s1的效率。在这种情况下，覆盖层910可以在投影方向上与天线130重叠。
33.根据实施例，覆盖基板110和天线130的覆盖层以及嵌入基板110内部的另一覆盖层可以被单独使用或一起使用。
34.图11示出了根据另一实施例的天线设备1100。天线设备1100可以与图1中的天线设备100相似；但是，天线设备1100可以与天线设备100相同。但是，天线的位置可以不同。如图11所示，基板110具有侧面sd1、与侧面sd1相对的侧面sd2，以及与侧面sd1具有一共同边缘且与侧面sd2具有另一共同边缘的侧面sd3。芯片180可以布置在侧面sd1上。天线130和天线135可以布置在侧面sd2上。如图11所示，馈线120可包括在sd1侧的第一部分、在sd3侧的第二部分和在sd2侧的第三部分。
35.在图1至图11中，根据实施例，基板110的非不透明材料可以具有介于3和4之间的介电常数。非不透明材料可以具有小于预定值的损耗角正切(loss tangent)。
36.在图1至图11中，根据实施例，基板110的非不透明材料可以包括玻璃、覆铜层压板和/或液晶聚合物(liquid crystal polymer，lcp)，以与馈线(导电)和天线集成在一起，并与显示器和/或非不透明的后盖集成在一起。
37.根据实施例，在图1至图11中，可以利用芯片180的多个焊球182将芯片180结合(bond)到基板110上。可以在基板110上形成多个导电界面，用于将焊球182结合并电连接到耦接到一个或多个天线的一个或多个馈线。
38.总而言之，借助于实施例提供的天线设备，天线和馈线可以更好地与非不透明基板集成在一起。可以提高布置一个或多个天线和一个或多个馈线的灵活性。可以减小系统的整体体积，并可以增强天线性能。可以增加天线的辐射范围。提供了解决该领域问题的解决方案。
39.本领域技术人员将容易地观察到，在保持本发明的教导的同时，可以对设备和方法进行多种修改和变更。因此，以上公开内容应被解释为仅受所附权利要求书的限制。