CN104798255B

CN104798255B - 用于无线通信的模块和用于制造用于无线通信的模块的方法

Info

Publication number: CN104798255B
Application number: CN201380062412.1A
Authority: CN
Inventors: S.盖尔
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2018-03-30
Anticipated expiration: 2033-10-23
Also published as: US9698485B2; WO2014082800A1; TW201429338A; EP2926409A1; TWI629922B; JP6290239B2; KR20150091475A; DE102012221940A1; DE102012221940B4; CN104798255A; JP2016506121A; US20150295319A1

Abstract

本发明涉及用于无线通信的模块（100），其中模块（100）具有模块体（102）以及折叠偶极子（104）。模块体（102）为板状的并且具有带多个平面的构造。模块体（102）具有电路区域（106）。折叠偶极子（104）具有第一半偶极子（302）和第二半偶极子（304）并且围绕地布置在电路区域（106）周围。第一半偶极子（302）布置在模块体（102）的第一平面中并且第二半偶极子（304）布置在模块体（102）的第二平面中。第一半偶极子（302）和第二半偶极子（304）通过模块体（102）的层分开并且通过穿过所述层的第一贯通接触部（110）和第二贯通接触部（112）相互导电地连接。

Description

用于无线通信的模块和用于制造用于无线通信的模块的方法

技术领域

本发明涉及用于无线通信的模块以及用于制造用于无线通信的模块的方法。

背景技术

例如偶极天线形式的天线被用于无线通信。这种天线可被集成到电路模块中。DE10 2008 007 239 A1描述了一种模块和一种用于制造模块的方法。

发明内容

在此背景下，利用本发明根据独立权利要求介绍用于无线通信的模块和用于制造用于无线通信的模块的方法。有利的构型从相应从属权利要求和随后的描述中得出。

天线被设计到预定的频率区域上。在天线的设计中，天线的有效长度是重要的构型标准。为了可以把天线安置在小的平面模块上，天线可以被折叠地布置在模块的相邻平面中。在此，天线可以被布置在电路区域周围。为了最优地利用空间，天线——只要需要——就几乎完全地包围电路区域。天线可以以折叠偶极子的形式被布置在模块的两个相叠的平面中。因此，模块可以有利地具有小的尺寸。通过几乎完全地包围电路区域，天线可以具有在所有方向上几乎均等的辐射特性。

介绍用于无线通信的模块，其中该模块具有如下特征：

具有电路区域的板状的模块体，其中模块体包括至少一层，通过该至少一层模块体的第一平面和第二平面被彼此分开；并且

环绕地布置在模块体处的电路区域周围的折叠偶极子，其中折叠偶极子具有布置在模块体的第一平面中的第一半偶极子以及布置在模块体的第二平面中的第二半偶极子，其中第一半偶极子和第二半偶极子通过穿过模块体的所述至少一层的第一贯通接触部和第二贯通接触部导电地相互连接。

无线通信可以被理解为电磁波的发送以及可替代地或补充地理解为电磁波的接收。折叠偶极子可以描述天线的结构形式，其具有带预给定长度的线匝。在此，线匝可以划分成两个相互连接的半偶极子，所述半偶极子被导电地相互连接并且以小间隔相互平行地对准。折叠偶极子的电接线端可被布置在折叠偶极子的半偶极子的中部。除了接线端区域，可以叠合地实施两个半偶极子。每个半偶极子可以具有轴对称性。如果模块体具有多个层，那么在两个相邻的层之间可以分别形成一个平面并且在外部层的外表面上可以分别形成一个平面，在这些平面上可以布置半偶极子。模块的电路可以布置在模块的电路区域中。电路区域可以在中心与模块对准。通过贯通接触部，一个或多个平面可以穿过一个或多个层相互电连接。模块可以为直角的，或者具有其它合适的形状，例如圆形的。半偶极子的形状可以与模块载体的形状相匹配。

第一半偶极子可以在第一平面内以及第二半偶极子可以在第二平面内分别具有弯折的或弧形的分布。例如所述半偶极子可以分别具有至少两个或者至少四个位于其平面中的例如直角的拐点。通过这种方式半偶极子可以围绕地敷设在电路区域的周围。

所述至少一层可以包括印刷电路板。在此，第一半偶极子和第二半偶极子可以被布置在印刷电路板的彼此相对的表面上。印刷电路板可以由一层或者多层印刷电路板材料组成。印刷电路板尤其可以由尤其带有FR4（flame retardant，阻燃剂）材料标志的玻璃纤维织物和环氧树脂组成。折叠偶极子可以被布置在印刷电路板的两个相对的侧上。由此可以实现良好的辐射。

所述至少一层可以包括保护层。在此，第一半偶极子和第二半偶极子可以被布置在保护层的彼此相对的表面上。在电路的功能元件布置在模块上之后，保护层可以例如为可以被施加的绝缘层。由此，例如可以保护模块的电路的电路元件。

保护层可以例如通过浇铸料来实现。这种保护层可以简单地用常用的制造方法来施加。

模块体可以包括布置在印刷电路板和已经提及的保护层之间的另外的保护层。由此，折叠偶极子可以集成到由至少两个保护层组成的复合体中。

模块体可以具有用于对电路区域进行电磁屏蔽的屏蔽罩。半偶极子的至少一个可以围绕屏蔽罩并且与屏蔽罩有间隔地布置。由此可以避免折叠偶极子的辐射特性不期望地被屏蔽罩影响。

半偶极子的至少一个可以由与屏蔽罩相同的材料制造。折叠偶极子的至少一个半偶极子可以布置在与屏蔽罩相同的平面中并且在与屏蔽罩相同的工作步骤中来制造。屏蔽罩例如可以与半偶极子同时地印刷到模块上。

此外，介绍用于制造用于无线通信的模块的方法，其中该方法具有下列步骤：

提供由多个平面构成的模块体的层；

将第一半偶极子集成在所述层的第一侧上，其中第一半偶极子围绕地布置在电路区域周围，并且将第二半偶极子集成在所述层的第二侧上，其中第二半偶极子与第一半偶极子叠合地围绕地布置在电路区域周围；并且

使第一半偶极子与第二半偶极子通过穿过所述层的第一贯通接触部和第二贯通接触部接触，以便制造用于无线通信的折叠偶极子。

附图说明

下面根据所附的图，示例性地更详细地阐述本发明。其中：

图1根据本发明的实施例示出了用于无线通信的模块的示意性图示；

图2根据本发明的实施例示出了用于制造用于无线通信的模块的方法的流程图；

图3示出了折叠偶极子的图示；

图4根据本发明的实施例示出了用于无线通信的模块的空间图示；

图5根据本发明的实施例示出了用于无线通信的模块的辐射特性的空间图示；

图6根据本发明的实施例示出了带保护层的用于无线通信的模块的空间图示；

图7根据本发明的实施例示出了带有屏蔽罩的用于无线通信的模块的空间图示；以及

图8根据本发明的实施例示出了保护层上带有折叠偶极子的用于无线通信的模块的空间图示。

具体实施方式

在本发明的优选实施例的下列描述中，为在不同图中示出的以及作用相似的元件使用相同的或相似的附图标记，其中放弃重复地描述这些元件。

图1根据本发明的实施例示出了用于无线通信的模块100的示意性图示。模块100具有带有折叠偶极子104的模块体102。模块体102被实施为板状的。模块体102具有至少一层，通过该层模块体102的至少两个平面被相互分开。所述平面可以例如布置在所述至少一层的相对表面上。用于容纳电路108——例如集成电路——的电路区域106布置在模块体102中。

模块体102的至少一层可以例如为印刷电路板层面或保护层。

折叠偶极子104具有第一半偶极子和第二半偶极子。第一半偶极子302布置在模块体102的第一平面中。第二半偶极子布置在模块体的第二平面中。在此，第二半偶极子布置在模块体102的下侧或中间平面上并且由此在图1的图示中不可见。折叠偶极子104被环绕地布置在电路区域106周围。第一半偶极子和第二半偶极子被模块体102的至少一层分开并且通过第一贯通接触部110和第二贯通接触部112相互导电地连接。

在俯视图中，第一半偶极子具有除了在贯通接触部110、112和接线端114、116之间敷设的区域以外连续的、四角形的分布。第一半偶极子尤其是具有四个直角的拐点，通过这些拐点可以沿着电路区域106的外部边缘引导第一半偶极子。

折叠偶极子104通过电接线端114、116与电路区域106连接。通过这种方式，折叠偶极子104可以被布置在电路区域106内的电路108使用，例如以便通过折叠偶极子104无线地发出发送信号或者通过折叠偶极子104接收接收信号。

模块100可以是带有集成的垂直折叠偶极子104的标准印刷电路板模块。在这种情况下，模块的至少一层可以是印刷电路板或印刷电路板的层。折叠偶极子104可以用作标准天线。折叠偶极子104可以被印刷或集成到模块体102、例如印刷电路板上，以便低成本地以天线的形式实现折叠偶极子104。因此，折叠偶极子104也可以通过印刷垂直地集成到模块体102中。

折叠偶极子104可以用于电路模块形式的模块100的无线电接口。需要这种无线电接口——例如蓝牙、WiFi等——用于天线的辐射。这种天线可以以折叠偶极子104的形式用例如由环氧树脂和玻璃纤维织物构成的标准印刷电路板材料来实现。此处介绍的折叠偶极子104具有尽可能好的辐射。另一方面，此处介绍的折叠偶极子104需要尽可能少的空间。

图2根据本发明的实施例示出了用于制造用于无线通信的模块的方法200的流程图。在此可以涉及如图1中示出的模块。方法200具有提供的步骤202，在该步骤中提供模块体的由多个平面构成的层。在集成的步骤204中，第一半偶极子被集成到所述层的第一侧上。在此，第一半偶极子环绕地布置在模块体的电路区域周围。第二半偶极子被集成到所述层的第二侧上。第二半偶极子与第一半偶极子叠合地环绕地布置在电路区域周围。在步骤206中，第一半偶极子与第二半偶极子通过穿过所述层的第一贯通接触部和第二贯通接触部电接触，以便制造用于无线通信的折叠偶极子。在此，折叠偶极子与例如在图1中示出的折叠偶极子相对应。

为了制造用于无线通信的模块，根据实施例仅使用标准印刷电路板工艺，因此通过此处介绍的方案可以大批量地制造低成本的模块。折叠偶极子也可以以其它印刷电路板轮廓——例如圆形或多角形——来实现并且具有相应形状。

图3示出了折叠偶极子104的示例性的图示。折叠偶极子104被构造为折叠的线匝。折叠偶极子104具有第一半偶极子302和第二半偶极子304。第一半偶极子302和第二半偶极子304具有相同的有效长度。第二半偶极子304以小间隔平行于第一半偶极子302对准。在第一半偶极子302的中部，折叠偶极子104具有电接线端114、116。在电接线端114、116处线匝中断。图3中示出了标准偶极子104。与之不同的是，可以在其形状方面改变直线地示出的半偶极子302、304，以便例如可以将其围绕电路区域环绕地引导，如根据图1描述的那样。

通过半偶极子302、304的弯曲的或弯折的形状，可以与在图3中示出的直线的折叠偶极子104的图示相比减小折叠偶极子104的长度。例如在常用的频率（例如2.45GHz）情况下弯折的折叠偶极子104可以具有不超过例如电路模块的常见大小的空间延伸。折叠偶极子104可以具有使得能够例如向所有侧进行辐射的辐射特性。这在SMD器件形式的天线方面是优点，所述SMD器件大多出于放置原因不向所有侧均等地辐射。

图4根据本发明的实施例示出了用于无线通信的模块100的空间图示。模块100与如图1中示出的模块相对应。模块体102被透视地示出，以便示出折叠偶极子的三维层面。模块体102在此被构造为四角形印刷电路板。为了不遮盖折叠偶极子104，未示出折叠偶极子在其周围被环绕地引导的电路区域。

折叠偶极子具有通过穿过模块体102的贯通接触部110、112相互导电地连接的第一半偶极子302和第二半偶极子304。第一半偶极子302在模块体102的上侧示出。与贯通接触部110、112相对地，折叠偶极子在第一半偶极子302处具有两个电接线端114、116，其例如可以被实施为接触面。形成折叠偶极子的电导线从模块载体102的上侧上的接线端114出发并且沿着模块载体102的边缘伸展到贯通接触部110，并且从模块载体102的相对于上侧的下侧上的贯通接触部110并且沿着模块载体102的边缘伸展到另外的贯通接触部112。模块载体102的上侧上的电导线从另外的贯通接触部112并且沿着模块载体102的边缘伸展到另外的接线端116。因此，第一半偶极子302由两个相互对称的段组成，这些段沿着模块载体102的彼此相对的边缘面被引导。除了在贯通接触部110、112之间敷设的边缘段，第二半偶极子304沿模块载体102的整个边缘伸展。与模块载体102的四角形的形状相对应，第二半偶极子304具有四个角。除了电接线端114、116的区域，第一半偶极子302的分布和形状与第二半偶极子304的分布和形状相对应。偶极子的电导线可以直接在模块载体102的边缘处或者与模块载体102的边缘略微有间隔地来引导。因此，折叠偶极子几乎完全地包围模块载体102的长方体形的区域。

在图4中示出的模块100由垂直的集成的折叠偶极子构成，该折叠偶极子被环绕地敷设在图4中未示出的电路周围。电路可以布置在所提到的电路区域中并且与电接线端114、116连接。

天线形式的折叠偶极子的构造可能性被示出为模块载体102（在此以印刷电路板的形式）的边缘处的垂直的折叠偶极子的实现形式。在此，折叠偶极子具有穿过模块载体102引导的通孔形式的贯通接触部110、112、模块载体102的印刷电路板上侧上的天线接线端形式的电接线端114、116和模块载体102的印刷电路板下侧上的第二半偶极子304。

模块100具体地由垂直的折叠偶极子构成，该垂直的折叠偶极子布置在印刷电路板形式的模块载体102的两个层面上。在此，折叠偶极子可以例如布置在最上面的和对下面的层面上，其中也可以使用模块载体102的内部层面。折叠偶极子的偶极子末端通过贯通接触部110、112在模块载体102中连接。折叠偶极子在外部环绕地敷设在实际的电路周围并且由此需要非常少的空间并且向外、远离模块100地均等地进行辐射，如在图5中示出的那样。

在折叠偶极子104的中部，带有其导线以及器件的电路可以被安放在模块载体102的上侧以及下侧上。

图5根据本发明的实施例示出了用于无线通信的模块100的辐射特性500的空间图示。模块100与图4中示出的模块相对应。所示出的是垂直的折叠偶极子104的辐射500。

当电信号被施加到天线接线端114、116处时，折叠偶极子104发射电磁波。因为折叠偶极子104围绕地布置在整个模块100周围，折叠偶极子104均等地向所有方向辐射。

图6根据本发明的实施例示出了用于无线通信的模块100的空间图示。根据该实施例，模块体102具有印刷电路622以及覆盖印刷电路板622的表面的至少一部分的保护层624。印刷电路板622具有电路区域。保护层624可以例如跨越电路区域，以便保护布置在电路区域中的电路。模块100具有如例如根据图4所描述的折叠偶极子104。保护层624被透明地示出。折叠偶极子104的第一半偶极子布置在印刷电路板622的朝向保护层624的表面上。折叠偶极子的第二半偶极子布置在保护层624的背向印刷电路板622的外侧上。折叠偶极子104的贯通接触部110、112穿过保护层624。保护层624在此为环氧树脂。

根据实施例，图6示出了垂直的折叠偶极子104，在其中实现印刷电路板上侧上的下半偶极子和保护层624、即所谓的模子上的上半偶极子。在所示出的印刷电路模块形式的模块100中，印刷电路板622的印刷电路板侧例如与位于其上的器件一起用保护层624的优选基于环氧树脂的模料来浇铸。在此，铸料出于屏蔽的原因可被金属化，其中该金属化部可被结构化。折叠偶极子104的下部在印刷电路板622的上侧上被结构化，然而折叠偶极子104的上部在保护层624的模料上被结构化。半偶极子之间的两个连接通孔110、112可以通过穿透模具通孔（TMV）来连接。所述穿透模具通孔例如用激光穿过模料向下钻孔到印刷电路板上侧上并且被金属化。

图7根据本发明的实施例示出了带有也称为伞罩的屏蔽罩700的用于无线通信的模块100的空间图示。模块100对应于图6中的模块。附加地，在注入的印刷电路板622的电路区域的上方布置由能导电的材料组成的屏蔽罩700。屏蔽罩700和折叠偶极子104的第二半偶极子在此可以由相同的材料制造。屏蔽罩700和第二半偶极子可以在相同的工作流程中被施加到保护层624上。

根据实施例，屏蔽电子电路的活跃部分的屏蔽罩700位于模块100的中部。与天线104连接的HF器件也可以位于该罩700下。该屏蔽罩700通过模子上侧的结构化的金属化部和贯通接触部（TMV）构成到印刷电路板上侧上。换言之，图7示出了在其中屏蔽罩700位于中部的垂直的折叠偶极子104。

图8根据本发明的实施例示出了带有折叠偶极子104的用于无线通信的模块100的空间图示。模块100对应于图7中的模块，却在印刷电路板622和保护层624之间具有另外的保护层824。折叠偶极子104的一个半偶极子布置在保护层624的外部表面上。折叠偶极子104的另一个半偶极子布置在保护层624和另外的保护层824之间的平面上，例如布置在另外的保护层824的背向印刷电路板622的表面上。保护层624被折叠偶极子104的贯通接触部110、112穿过。

在多层面的模料中，如例如在图8中由保护层624、824示出的那样，折叠偶极子104也可以完全位于两个模造层面上。换言之，图8示出了垂直的折叠偶极子104，在其中两个半偶极子位于模造层面上。

所描述的和在图中示出的实施例仅是示例性地选出的。不同的实施例可以完全地或关于各个特征相互组合。一个实施例也可以通过另外的实施例的特征来补充。根据本发明的方法步骤还可以重复地以及以与所描述的顺序不同的顺序被实施。

Claims

1.用于无线通信的模块（100），其中模块（100）具有如下特征：

板状的模块体（102），其具有电路区域（106），其中模块体（102）包括至少一层（624），其中在所述至少一层（624）的外表面上分别形成一个平面，使得通过所述至少一层（624）模块体（102）的第一平面和第二平面彼此分开；和

折叠偶极子（104），其围绕地布置在模块体（102）处的电路区域（106）周围，其中折叠偶极子（104）具有划分成第一半偶极子（302）和第二半偶极子（304）的导体回路，其中所述第一半偶极子（302）布置在模块体（102）的第一平面中并且所述第二半偶极子（304）布置在模块体（102）的第二平面中，其中第一半偶极子（302）和第二半偶极子（304）通过穿过模块体（102）的至少一层（624）的第一贯通接触部（110）和第二贯通接触部（112）相互导电地连接；

其特征在于，

模块体（102）具有用于对电路区域（106）进行电磁屏蔽的屏蔽罩（700），其中所述第一半偶极子（302）围绕电路区域（106）集成在所述层的第一侧上，并且所述第二半偶极子（304）和用于对电路区域（106）进行电磁屏蔽的屏蔽罩（700）集成在所述层的第二侧上，并且所述第二半偶极子（304）围绕屏蔽罩（700）地并且与屏蔽罩（700）有间隔地布置。

2.根据权利要求1所述的模块（100），其中在模块体（102）的第一平面内的第一半偶极子（302）和第二平面内的第二半偶极子（304）分别具有弯折的或者弧形的分布。

3.根据前述权利要求1至2之一所述的模块（100），其中所述至少一层（624）包括印刷电路板（622）并且第一半偶极子（302）和第二半偶极子（304）布置在所述至少一层（624）的彼此相对的表面上并且布置在印刷电路板（622）的同一侧上。

4.根据前述权利要求1至2之一所述的模块（100），其中所述至少一层（624）是通过浇注料实现的保护层。

5.根据权利要求4所述的模块（100），其中模块体（102）包括印刷电路板（622）和另外的保护层（824），该另外的保护层布置在印刷电路板（622）和保护层（624）之间。

6.根据前述权利要求1至2之一所述的模块（100），其中所述半偶极子（302，304）之一由与屏蔽罩（700）相同的材料制造。

7.用于制造用于无线通信的模块（100）的方法（200），其中方法（200）具有如下步骤：

提供由多个平面构成的模块体（102）的层；

将第一半偶极子（302）集成在所述层的第一侧上，其中第一半偶极子（302）围绕地布置在电路区域（106）周围，并且将第二半偶极子（304）和用于对电路区域（106）进行电磁屏蔽的屏蔽罩（700）集成在所述层的第二侧上，其中第二半偶极子（304）与第一半偶极子（302）叠合地围绕地布置在电路区域（106）周围以及围绕屏蔽罩（700）地并且与屏蔽罩（700）有间隔地布置；并且

使第一半偶极子(302)与第二半偶极子（304）通过穿过所述层的第一贯通接触部(110)和第二贯通接触部（112）接触，以便制造用于无线通信的折叠偶极子（104），使得所述折叠偶极子（104）具有划分成第一半偶极子（302）和第二半偶极子（304）的导体回路。