專利名稱：模塊和電子裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種模塊，它包括具有側(cè)面的襯底、半導體器件、導電材料的屏蔽件以及天線，所述屏蔽件位于天線和半導體器件之間。
本發(fā)明還涉及電子裝置。
從JP-A-9-237867已知這種模塊。在此已知模塊中，半導體器件在襯底的第一側(cè)，天線在襯底的第二側(cè)，即相對側(cè)。屏蔽件集成在襯底內(nèi)，襯底構造成多層板。屏蔽件包括兩層，二者由通路互連，每一層都延伸在第一側(cè)的一部分之上。該模塊可以借助其第一側(cè)設置在載體上、例如印刷電路板上，為此半導體器件被容納在空腔中。該模塊適合于高頻應用。這種模塊也可作為符合藍牙標準的射頻模塊使用。在這種情況下，半導體器件是一個收發(fā)信機，并且，所述模塊還包括用于去耦以及信號濾波的無源元件。這些元件都集成在襯底內(nèi)。使用這種模塊的電子裝置的實例尤其是移動電話和計算機。
該已知模塊的一大缺點是由于大量的或?qū)嶋H上是全部的無源元件都集成在襯底內(nèi)，其設計不易修改以適應各種應用。
本發(fā)明的一個目的就是提供可以用簡單方法修改其設計的上述這種類型的模塊。
該目的的實現(xiàn)方法是屏蔽件和天線基本上都與半導體器件一樣處于在襯底上的同一側(cè)。本發(fā)明基于以下認識所述屏蔽件可以用作天線的接地的基座面。這樣，天線就不需要或僅需要一個機械支撐體，且天線可以構造成導電材料的單片或單層。
半導體器件和其他所需元件都處于本發(fā)明模塊的襯底的第一側(cè)。襯底可以借助其第二側(cè)設置在載體上、例如印刷電路板上。屏蔽件和天線按照所述次序設置在半導體器件之上。屏蔽件和天線最好以1到5mm的間距彼此隔開，更好的間距為大約2mm。屏蔽件和天線可以是電氣互連的，但也可以不互連?，F(xiàn)在，如果需要修改模塊的設計，就可以修改其上有元件的襯底或天線。設計的修改可以是例如增加無源元件或改變模塊的尺寸。如果設計中不需要天線，則很容易將它去掉。
天線和屏蔽件可各自做成金屬片，或做成網(wǎng)狀或做成載體上的層。天線和屏蔽件可各自獨立地用凸條或齒固定在襯底上。
本發(fā)明模塊的一個優(yōu)點是可以得到很小表面積的襯底。天線和屏蔽件事實上不占用或幾乎不占用襯底的空間。此外，元件也可以設置在襯底的整個表面上。這與先有技術的模塊不同，那種模塊中元件只能設置在空腔中。襯底表面的其余部分與載體相對，在此可以配置球形柵極陣列或一些其他連接元件。在本發(fā)明的模塊中可以將襯底表面區(qū)域減少到天線的大小，例如將某些元件集成到襯底中。
在一個優(yōu)選實施例中，屏蔽件通過支撐件連接到天線上。支撐件的優(yōu)點在于屏蔽件可以制作成封閉層，與襯底一起整個包圍半導體器件。
支撐件與天線和屏蔽件構成一個整體，確保了至少在工作條件下的機械穩(wěn)定性。在模塊使用時天線和屏蔽件保持處于基本相互平行的方向。天線不會有相對于屏蔽件的明顯位移。此外，屏蔽件、支撐件以及天線可以裝配成一個整體。該裝配組件可以固定在襯底的第一側(cè)，也可固定在襯底的第二側(cè)。該組件還可以固定在其上設置有模塊的載體上。
本發(fā)明的模塊可以以各種形式構成，特別是在由屏蔽件、支撐件和天線形成的組件的結構方面。在第一實施例中，所述組件的穩(wěn)定性是靠用彎曲的金屬片來形成屏蔽件和天線而獲得的。這些金屬片中的每一片本身固定在襯底的第一或第二側(cè)。在此實施例中的支撐件保證了天線和屏蔽件保持處于基本上相互平行的取向，最好在諧振時依然處在彼此相同的距離。支撐件不需延伸到整個屏蔽件和天線。這樣作的優(yōu)點是屏蔽件和天線都暴露在大氣中，便于散熱。此外，這樣作制造成本也很低。
支撐件最好是具有第一端和第二端的長條，長條的第一端不可拆卸地連接到天線的金屬片上，第二端固定在屏蔽件上。具體地說，該長條構成天線金屬片的一部分，這一部分沿三邊切開并折彎。長條可以用例如導電膠或機械裝置連接到屏蔽件上。由于屏蔽件是接地的，所以此長條同時提供天線對地的連接。這種結構的優(yōu)點是在模塊制造時不需要配置另外的元件。
或者，支撐件可用橡膠材料制造。這些材料對本專業(yè)的技術人員都是已知的，也有市售。支撐件可以是例如環(huán)狀、夾在屏蔽件和天線之間。這樣就不需要粘結。橡膠材料的支撐件實際上也起減震器的作用。
在本發(fā)明模塊的穩(wěn)定結構的第二實施例中，支撐件是天線的載體并且包括電絕緣材料。屏蔽件是具有第一，第二和第三部分的金屬片，所述第二部分鄰接第一和第三部分并與襯底基本上平行，所述第一和第三部分中至少一部分與襯底一側(cè)的電導體電氣連接。支撐件固定在屏蔽件上。在此實施例中結構的穩(wěn)定性是靠屏蔽件金屬片來實現(xiàn)的。最好該金屬片具有帽蓋形狀。這樣在第二部分就會在相對兩側(cè)上具有第四和第五部分。第一，第三，第四和第五部分都結合到襯底的第一側(cè)。選擇具有適當介電常數(shù)的材料作為支撐件，對天線專業(yè)的技術人員來說是已知的。最好，在支撐件和屏蔽件之間有粘接增強層。此外，支撐件可以是基本上包圍著所述屏蔽件的注入成型產(chǎn)品；這種注入成型產(chǎn)品本身稱為例如模制互連件或多層柔性印刷電路板。這種注入成型產(chǎn)品也可包圍天線并同時作為模塊的外殼。
該實施例的一個優(yōu)點是天線可以大抵定位在模塊的橫向側(cè)。在這種情況下，天線以相對于襯底的大約60到120°的角度取向，最好以大約90°的角度取向。天線的這種配置對于例如天線的作用距離或防止某個方向的輻射都是有利的。另外，它為電子裝置的設計提供較大的自由度。
在本發(fā)明模塊的穩(wěn)定結構的第三實施例中，支撐件是天線和屏蔽件的載體。在此實施例中，天線和屏蔽件可以(例如)在支撐件的各一側(cè)用印刷技術作成層狀的結構。支撐件最好用硬而脆的材料構成。例如各種形式的陶瓷材料和玻璃型的或多晶聚合材料。如果該穩(wěn)定結構位于襯底的第一側(cè)、且支撐件延伸到襯底、具有帽蓋形狀，則該支撐件和襯底一起形成模塊的外殼。
本發(fā)明還涉及一種配備了具有天線和半導體器件的模塊、特別是適合于按照藍牙協(xié)議進行發(fā)射和接收的模塊的電子裝置。這種電子裝置(例如便攜式計算機和移動電話)的一個問題是它們的可用空間都很小。結果就是模塊必須適應電子裝置制造商制定的技術條件。在電子裝置中利用本發(fā)明的模塊就有可能以簡單的方式使模塊適合于該電子裝置。相應地也有可能將模塊集成到電子裝置中，而不用本發(fā)明的模塊，就會需要完全不同的解決方案，例如用適合于處理按藍牙協(xié)議接收的信號的模塊和單獨的天線。
本發(fā)明的模塊的優(yōu)點是天線突出在模塊之外電子裝置的元件之上。在優(yōu)選實施例中，模塊相對于印刷電路板的高度為3到5mm。裝置中的其它元件，例如GSM或UMTS應用中的功率放大器、微處理器、濾波器等，通常相對于印刷電路板的高度為1到2mm。這些元件和模塊的位置緊靠一起，特別是因為在本發(fā)明的電子裝置中只有有限的可用空間。如果天線突出在這些元件之上，發(fā)生的干擾也較少。因而天線引起的噪聲也較小。在另一實施例中，維持天線信號中同等信噪比所需的對天線信號的濾波作用也較小。用本發(fā)明的模塊就有可能使天線處于突出的位置，在此模塊中，天線位于襯底、半導體器件和屏蔽件之上。
下面將參考附圖對本發(fā)明的模塊的這些和其它方面作更詳細的說明，附圖中

圖1是該模塊第一實施例的示意的截面圖；圖2是該模塊第一實施例的方框圖；以及圖3是該模塊第二實施例的示意的截面圖。
各圖中同樣的元件具有同樣的參考數(shù)字編號。
圖1示出本發(fā)明的模塊10，它配備有襯底1，襯底1具有第一側(cè)2和第二側(cè)3。在所述第一側(cè)2上有半導體器件11，在這種情況下為用作收發(fā)信機的集成電路。用于去耦合和濾波的無源元件14、15也在第一側(cè)2上。在襯底1的第二側(cè)3，有用于將所述模塊設置在印刷電路板上的裝置、例如導電接點盤9，球形柵極陣列的球形柵極可以固定在該盤上。襯底1配備有通路8，它提供了襯底的第一側(cè)2到第二側(cè)3的導電連接。襯底1在其第一側(cè)2配備有電導體7。襯底1由陶瓷材料制成，但不是必須如此。也可使用層疊片。此外，襯底可以包括電極并且可以是所謂的低溫共燒陶瓷型。
屏蔽件21用長條22固定在襯底1的第一側(cè)2上。這些長條22膠合在或焊接在電導體7上。屏蔽件通過電導體7和通路8連接到地。屏蔽件21由金屬制成并且包括第一部分23、第二部分24和第三部分25。第四和第五部分未示出。第二部分24的取向基本上與襯底1平行。第一、第三、第四和第五部分都與第二部分24相接并且都配備有長條22。故屏蔽件21具有帽蓋形狀。
天線31也固定在襯底1的第一側(cè)2上。天線31為補片(pacth)型的并且基本上由金屬片構成。金屬片的長條32從天線上割開，連接到屏蔽件21。這種長條用作支撐件。天線31還配備有輸入端33，天線通過它與半導體器件11相連接。輸入端33同時還提供機械穩(wěn)定性。天線31還配備有第二端子34。第二端子34原則上可以連接到地。或者也可將此端子連接到無源元件，通過它們來調(diào)諧天線。這種調(diào)諧機理在專利申請(非在先公開的)EP01200502.1(PHNL010092)中已有說明。還可以將諧振電路連接到第二端子34，這樣可以擴寬天線31的頻譜。從端子33和34到半導體器件11和其他器件的連接未在圖1中示出。
圖2是模塊10的方框圖。半導體器件11配備有6個輸入端19并且起收發(fā)信機的作用。連接到半導體器件11的有壓控振蕩器(VOC)槽路16、鎖相環(huán)(PLL)回路濾波器17以及電源去耦單元18。收發(fā)信機11能夠向天線31發(fā)送信號并接收來自天線31的信號。有一個TX/RX開關14，用于從接收器功能轉(zhuǎn)換為發(fā)射器功能，反之亦然。此TX/RX開關14通過RX平衡-不平衡轉(zhuǎn)換濾波器12將信號導向半導體器件11。半導體器件11發(fā)送的信號通過TX平衡-不平衡轉(zhuǎn)換濾波器13、TX/RX開關14以及帶通濾波器15到達天線31。為此天線配備有輸入端子33。天線配備有長條32作為接地端子，連接到屏蔽件21(圖2中未示出)，屏蔽件21再接地。天線31通過其第二端子34連接到由電容52和電感53構成的諧振電路51。諧振電路51最好集成在襯底1中。
圖3示出模塊10的第二實施例。在此實施例中，支撐件42是由層疊片構成的載體。支撐件42包括第一部分43、第二部分44和第三部分45。支撐件42通過注入成型制成?；蛘?，在制作好天線31和屏蔽件21后將支撐件42折彎形成第一、第二和第三部分43、44和45。支撐件42通過固定裝置46(在此例中是膠)固定在襯底1的第一側(cè)2上?；蛘?，例如也可使用機械固定系統(tǒng)，諸如箝夾系統(tǒng)或?qū)к壪到y(tǒng)。長條22固定到屏蔽件21上，而長條33和34固定到天線31上，以進一步改善穩(wěn)定性。長條33和34粘接到襯底1的第二側(cè)3上。支撐件42中的通路38作為接地端子。支撐件42具有內(nèi)側(cè)48和外側(cè)49。支撐件42在其內(nèi)側(cè)48配備有非圖案層、即屏蔽件21，后者最好由銅制成。支撐件42在其外側(cè)49配備有圖案層、即天線31，它最好也由銅制成?？梢杂靡阎绞叫纬蓪?1并將其構成圖案。天線31的大部分落在支撐件的第三部分45上，從而天線的作用距離是有方向性的。
權利要求
1.一種包括具有側(cè)面的襯底、半導體器件，導電材料的屏蔽件和天線的模塊，所述屏蔽件處在所述天線和所述半導體器件之間，其特征在于所述屏蔽件和所述天線與所述半導體器件一起大體上處在所述襯底的同一側(cè)。
2.如權利要求1所述的模塊，其特征在于所述屏蔽件通過支撐件連接到天線。
3.如權利要求2所述的模塊，其特征在于所述屏蔽件和所述天線都是金屬片，它們各自包括第一、第二和第三部分，所述第二部分連接所述第一和第三部分并且其取向基本上平行于所述襯底，所述第一和第三部分中至少一個部分與所述襯底的所述各側(cè)面之一上的電導體電氣連接。
4.如權利要求3所述的模塊，其特征在于所述支撐件包括橡膠、電絕緣材料。
5.如權利要求3所述的模塊，其特征在于所述支撐件是具有第一端和第二端的長條，所述長條的第一端不可拆卸地連接到所述天線的金屬片上并且其第二端固定在所述屏蔽件上。
6.如權利要求3所述的模塊，其特征在于所述天線的所述第三部分配備有齒，后者連接到所述襯底的所述各側(cè)面之一上的電導體。
7.如權利要求2所述的模塊，其特征在于所述支撐件是所述天線的載體并且包括電絕緣材料，所述屏蔽件是包括第一、第二和第三部分的金屬片，所述第二部分連接所述第一和第三部分并且其取基本上平行于所述襯底，同時，所述第一和第三部分中至少一個部分與所述襯底所述各側(cè)面之一上的電導體電氣連接，并且所述支撐件固定在所述屏蔽件上。
8.如權利要求2所述的模塊，其特征在于所述支撐件是所述天線和所述屏蔽件的載體。
9.如權利要求8所述的模塊，其特征在于所述支撐件包括第一、第二和第三部分，所述第二部分連接所述第一和第三部分并且其取向基本上平行于所述襯底，而所述第一的第三部分一直延伸到所述襯底。
10.一種配備有如以上權利要求中任何一個所述的模塊的電子裝置。
11.如權利要求10所述的裝置，其特征在于存在一種載體，其上固定有所述模塊和至少一個元件，所述元件在所述裝置工作時發(fā)出輻射，所述元件和所述模塊相對于所述載體各自具有這樣的高度、使得所述模塊的高度大于所述元件的高度。
全文摘要
一種適合于RF應用、特別是適合于藍牙應用的無線模塊包括其上有半導體器件(11)、屏蔽件(21)和天線(31)的襯底(1)。屏蔽件(21)位于天線(31)和半導體器件(11)之間并且與半導體器件(11)和天線(31)一起處在襯底(1)的同一側(cè)(2)。天線(31)和屏蔽件(21)最好通過支撐件(32，42)相互連接。
文檔編號H01Q1/52GK1457535SQ02800465
公開日2003年11月19日 申請日期2002年2月25日 優(yōu)先權日2001年3月2日
發(fā)明者A·A·J·布伊斯曼, J·M·C·維爾斯佩克, A·J·M·德格勞夫 申請人:皇家菲利浦電子有限公司