天线模块的制作方法

1.本发明涉及一种天线结构，尤其是涉及一种可改善频带漂移问题的天线结构。


背景技术：

2.随着现代人越来越重视生活品质以及人口逐渐老化的因素，许多穿戴式生理感测装置也因此应运而生，其可应用于老年人的医疗照护及生理监视，或者监测年轻人运动时的呼吸、心跳次数、运动姿态或热量消耗等生理状态。由于侦测到的生理数据必须利用无线方式传送，故穿戴式生理感测装置需使用到天线。
3.传统的硬式印刷电路板(pcb)天线模块相当坚硬，不易弯曲，若穿戴于身上，容易突出衣物之外而造成使用上的诸多不便。因此目前应用于穿戴式生理感测装置的天线模块，经常都整合于软性电路板或织物上，以方便使用者的穿戴。然而，当天线模块受到外力而弯曲时，经常导致天线频带漂移，进而降低天线的传输效能。
4.有鉴于此，目前有需要一种改良的天线模块，可改善上述缺失。


技术实现要素：

5.本发明提供一种天线模块，可改善天线弯曲所产生的频带漂移，进而提升天线的传输效能。
6.依据本发明的一实施例，提供一种天线模块，包括电路板、天线以及金属件，电路板设有禁止布线区，禁止布线区为一个三维区域。天线设置于电路板且位于禁止布线区中。金属件设置于电路板且位于禁止布线区中，且金属件与天线电性绝缘。
7.天线受到外力而产生弯曲时，会产生频带漂移的情况，致使天线模块无法正常地传送及接受信号。本发明的一实施例所提供的天线模块，在不需改变天线图案的情况下，在禁止布线区中设置一金属件，通过调整禁止布线区中的金属件的尺寸，即可改善频带漂移的情况，使得天线可以正常地传送及接收信号，进而提升传输效能。
附图说明
8.图1为本发明第一实施例的天线模块的顶部示意图；
9.图2为本发明第一实施例的天线模块的底部示意图；
10.图3为图1的天线模块沿3-3线的剖视图；
11.图4为本发明第二实施例的天线模块的剖视图；
12.图5为本发明第三实施例的天线模块的剖视图；
13.图6为本发明第四实施例的天线模块的剖视图；
14.图7为本发明第五实施例的天线模块的剖视图；
15.图8为本发明第六实施例的天线模块的剖视图；
16.图9为本发明一实施例的天线模块与现有的天线模块的传输效能比较图。
17.符号说明
18.1,2,3,4,5,6天线模块
19.10,20,30,40,50,60电路板
20.11,21,31,41,51,61天线
21.12,22,32,42,52,62金属件
22.13,23,33,43,53,63驱动芯片
23.101,201,301,401,501,601上表面
24.102,202,302,402,502,602下表面
25.103,203,303,403,503,603电源层
26.104,204,304,404,504,604信号线路层
27.105,205,305,405,505,605接地层
28.106,206,306,406,506,606绝缘层
29.107,207,307,407,507,607禁止布线区
30.h穿孔
具体实施方式
31.以下本发明所提供的天线模块的多个实施例均可应用于各种穿戴装置，例如头巾或手环，或者结合于使用者的衣服、裤子或鞋子。
32.图1为本发明第一实施例的天线模块的顶部图，图2为本发明第一实施例的天线模块的底部示意图，而图3为图1的天线模块沿着3-3线的剖视图。共同参阅图1～图3，天线模块1包含有电路板10、天线11、金属件12以及驱动芯片13，电路板10为软式的多层印刷电路板，其中电路板10包含有上表面101、下表面102、电源层103、信号线路层104以及接地层105。上表面101与下表面102沿着垂直于上表面101的方向相互间隔，电源层103、信号线路层104以及接地层105位于上表面101以及下表面102之间且分别位于电路板10的不同层，而电路板10的相邻的不同层之间都设有绝缘层106。驱动芯片13设置于电路板10的上表面101，而电源层103、信号线路层104以及接地层105分别通过铺设有金属材料的穿孔h与驱动芯片13的不同接脚电连接。电路板10更设有禁止布线区107(keep out area)，禁止布线区107从上表面101沿着垂直于上表面101的方向延伸至下表面102。如图3所示，禁止布线区107为三维区域，其中三维区域意指为具有长、宽及高三种维度的一立体区域。在本实施例中，天线11为印刷电路天线，天线11设置于该电路板10的上表面101且与驱动芯片13电连接，且天线11位于禁止布线区107中。由于禁止布线区107中除了天线11之外不能布局任何用于导入电流的线路，所以禁止布线区107的范围依据天线11的面积适应性调整，使得电路板10上除了禁止布线区107之外的部分能够充分地进行线路的布局。具体而言，当天线11的面积越大时，禁止布线区107的体积也越大。当天线11的面积越小时，禁止布线区107的体积也越小。一般而言，禁止布线区107于上表面101或下表面102的投影的形状为略大于天线11的矩形，意即禁止布线区107为一长方体。然而禁止布线区107于上表面101或下表面102的投影的形状并不限制于矩形，也可为其他形状，使天线11完全地位于禁止布线区107中。
33.此外，图1所示的天线11仅为一实施例，本发明的天线模块1也可使用其他种类的天线，而不限制于图1所示的天线11。此外，天线模块1中的印刷电路天线的电路形状可为蛇行线，但不以此形状为限。
34.如图2及图3所示，金属件12为长方体且位于禁止布线区107中，此外金属件12设置于电路板10的下表面101且与天线11电性绝缘。再者，任何电流不能导入金属件12，且位于禁止布线区107中的金属件12电性绝缘于禁止布线区107之外的任何用于导入电流的线路。亦即，该金属件电性绝缘于该禁止布线区之外的任何具导电性的线路。在本实施例中，禁止布线区107之外的用于导入电流的多个线路分别为电源层103、信号线路层104以及接地层105，故金属件12更与电源层103、信号线路层104以及接地层105电性绝缘，而天线11沿着垂直于上表面101的方向的投影部分重叠于金属件12。此外，如图3实施例所示的电路板层数有六层，但电路板层数不以六层为限。
35.此外，图2及图3所示的金属件12为一实施例，本发明的天线模块也可使用其他形状的金属件12，而不限制于图2及图3所示的金属件12。
36.图4为本发明第二实施例的天线模块的剖视图。如图4所示，天线模块2包含有电路板20、天线21、金属件22及驱动芯片23，电路板20包含有上表面201、下表面202、电源层203、信号线路层204、接地层205、多个绝缘层206以及禁止布线区207。具体而言，第二实施例的天线模块2与第一实施例的天线模块1相类似，差异在于天线21沿着垂直于上表面201的方向的投影未重叠于金属件22，意即天线21沿着垂直于上表面201的方向的投影与金属件22相互错位，而天线模块2的详细结构如下所述。上表面201与下表面202沿着垂直于上表面201的方向相互间隔，而电源层203、信号线路层204以及接地层205位于上表面201以及下表面202之间。电源层203、信号线路层204以及接地层205分别位于电路板20的不同层，而该些绝缘层206分别设置于电路板20的该些不同层之间。禁止布线区207从上表面201沿着垂直于上表面201的方向延伸至下表面202且电路板20的一部分位于禁止布线区207中。天线21设置于电路板20的上表面201且位于禁止布线区207中，且天线21与驱动芯片23电连接。金属件22设置于电路板20的下表面201且位于禁止布线区207中，金属件22电性绝缘于天线21且任何电流不能导入金属件22。此外，位于禁止布线区207中的金属件22电性绝缘于禁止布线区207之外的任何用于导入电流的线路。在本实施例中，禁止布线区207之外的用于导入电流的多个线路分别为电源层203、信号线路层204以及接地层205，故金属件22更与电源层203、信号线路层204以及接地层205电性绝缘。
37.图5为本发明第三实施例的天线模块的剖视图。如图5所示，天线模块3包含有电路板30、天线31、金属件32及驱动芯片33，电路板30包含有上表面301、下表面302、电源层303、信号线路层304、接地层305、多个绝缘层306以及禁止布线区307。上表面301与下表面302沿着垂直于上表面301的方向相互间隔，而电源层303、信号线路层304以及接地层305位于上表面301以及下表面302之间。电源层303、信号线路层304以及接地层305分别位于电路板30的不同层，该些绝缘层306分别设置于电路板30的该些不同层之间。禁止布线区307从上表面301沿着垂直于上表面301的方向延伸至下表面302且电路板30的一部分位于禁止布线区307中。天线31设置于电路板30且位于电路板30的上表面301以及电路板30的下表面302之间。此外，天线31位于禁止布线区307中且与驱动芯片33电连接。金属片32设置于电路板30的上表面301且位于禁止布线区307中，金属件32电性绝缘于天线31且任何电流不能导入金属件32。此外，位于禁止布线区307中的金属件32电性绝缘于禁止布线区307之外的任何用于导入电流的线路。在本实施例中，禁止布线区307之外的用于导入电流的多个线路分别为电源层303、信号线路层304以及接地层305，故金属件32更与电源层303、信号线路层304以
及接地层305电性绝缘，而天线31沿着垂直于上表面301的方向的投影部分重叠于金属件32。
38.图6为本发明第四实施例的天线模块的剖视图。如图6所示，天线模块4包含有电路板40、天线41、金属件42及驱动芯片43，电路板40包含有上表面401、下表面402、电源层403、信号线路层404、接地层405、多个绝缘层406以及禁止布线区407。具体而言，第四实施例的天线模块4与第三实施例的天线模块3相类似，差异在于天线41沿着垂直于上表面401的方向的投影未重叠于金属件42，意即天线41沿着垂直于上表面401的方向的投影与金属件42相互错位，而天线模块4的详细结构如下所述。上表面401与下表面402沿着垂直于上表面401的方向相互间隔，而电源层403、信号线路层404以及接地层405位于上表面401以及下表面402之间。电源层403、信号线路层404以及接地层405分别位于电路板40的不同层，而该些绝缘层406分别设置于电路板40的该些不同层之间。禁止布线区407从上表面401沿着垂直于上表面401的方向延伸至下表面402且电路板40的一部分位于禁止布线区407中。天线41设置于电路板40且位于电路板40的上表面401以及电路板40的下表面402之间。此外，天线41位于禁止布线区407中且与驱动芯片43电连接。金属片42设置于电路板40的上表面401且位于禁止布线区407中，金属件42电性绝缘于天线41且任何电流不能导入金属件42。此外，位于禁止布线区407中的金属件42电性绝缘于禁止布线区407之外的任何用于导入电流的线路。在本实施例中，禁止布线区407之外的用于导入电流的多个线路分别为电源层403、信号线路层404以及接地层405，故金属件42还与电源层403、信号线路层404以及接地层405电性绝缘。
39.图7为本发明第五实施例的天线模块的剖视图。如图7所示，天线模块5包含有电路板50、天线51、金属件52及驱动芯片53，电路板50包含有上表面501、下表面502、电源层503、信号线路层504、接地层505、多个绝缘层506以及禁止布线区507。上表面501与下表面502沿着垂直于上表面501的方向相互间隔，而电源层503、信号线路层504以及接地层505位于上表面501以及下表面502之间。电源层503、信号线路层504以及接地层505分别位于电路板50的不同层，而该些绝缘层506分别设置于电路板50的该些不同层之间。禁止布线区507从上表面501沿着垂直于上表面501的方向延伸至下表面502且电路板50的一部分位于禁止布线区507中。天线51设置于电路板50且位于电路板50的上表面501以及电路板50的下表面502之间。此外，天线51位于禁止布线区507中且与驱动芯片53电连接。金属片52设置于电路板50的下表面502且位于禁止布线区507中，金属件52电性绝缘于天线51且任何电流不能导入金属件52。此外，位于禁止布线区507中的金属件52电性绝缘于禁止布线区507之外的任何用于导入电流的线路。在本实施例中，禁止布线区507之外的用于导入电流的多个线路分别为电源层503、信号线路层504以及接地层505，故金属件52更与电源层503、信号线路层504以及接地层505电性绝缘，而天线51沿着垂直于上表面501的方向的投影重叠于金属件52。
40.图8为本发明第六实施例的天线模块的剖视图。如图8所示，天线模块6包含有电路板60、天线61、金属件62及天线驱动芯片63，电路板60包含有上表面601、下表面602、电源层603、信号线路层604、接地层605、多个绝缘层606以及禁止布线区607。具体而言，第六实施例的天线模块6与第五实施例的天线模块5相类似，差异在于天线61沿着垂直于上表面601的方向的投影未重叠于金属件62，意即天线61沿着垂直于上表面601的方向的投影与金属件62相互错位，而天线模块6的详细结构如下所述。上表面601与下表面602沿着垂直于上表
面601的方向相互间隔，而电源层603、信号线路层604以及接地层605位于上表面601以及下表面602之间。电源层603、信号线路层604以及接地层605分别位于电路板60的不同层，而该些绝缘层606分别设置于电路板60的该些不同层之间。禁止布线区607从上表面601沿着垂直于上表面601的方向延伸至下表面602且电路板60的一部分位于禁止布线区607中。天线61设置于电路板60且位于电路板60的上表面601以及电路板60的下表面602之间。此外，天线61位于禁止布线区607中且与驱动芯片63电连接。金属片62设置于电路板60的下表面602且位于禁止布线区607中，金属件62电性绝缘于天线61且任何电流不能导入金属件62。此外，位于禁止布线区607中的金属件62电性绝缘于禁止布线区607之外的任何用于导入电流的线路。在本实施例中，禁止布线区607之外的用于导入电流的多个线路分别为电源层603、信号线路层604以及接地层605，故金属件62更与电源层603、信号线路层604以及接地层605电性绝缘。
41.在其他实施例中，位于禁止布线区中的金属件也可设置于电路板的上表面与下表面之间，只要天线与金属件位于电路板的不同层。
42.图9为本发明的一实施例的天线模块与现有天线模块的传输效能比较图。如图9所示，曲线s1有关于现有的天线模块的传输效能，曲线s2有关于本发明一实施例的天线模块的传输效能，而两个不同的天线模块均为蓝牙天线模块。纵轴定义为反射损耗(return loss)，横轴定义为频率(ghz)，而区域r为蓝牙可使用的频带。由于蓝牙天线模块要能正常地传送与接收信号，在蓝牙可使用的频带中的反射损耗必须低于临界值，例如-2.5db。现有天线模块因为弯曲而产生频带漂移，所以曲线s1在区域r中的反射损耗都高于-2.5db，所以无法正常地传送与接收信号。本发明一实施例的天线模块可通过调整金属件的尺寸，例如调整金属件的长度/宽度，使得曲线s2于区域r中的反射损耗均低于-2.5db，明显地改善频带漂移的情况，使得蓝牙天线模块得以正常地传送与接收信号。
43.当天线模块收到外力而弯曲时，容易产生频带漂移的情况。以往改善频带漂移的方式，都是重新设计天线的图案。然而，由于不同使用者的身体部位的弯曲程度都不相同，不可能针对每一个人重新设计天线的图案。有鉴于上述的问题。本发明所提供的天线模块，可以在不改变天线图案的情况下，通过调整设置于禁止布线区中的金属件的长度/宽度，即可有效地改善频带漂移的问题，使得天线模块能够正常地传送及接受信号，进而改善天线模块的传输效能。