CN101102004A - 利用溅射工艺制造薄膜天线的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种制造薄膜天线的方法，该方法包括：准备由绝缘聚合物材料制成的载体膜；通过溅射和沉积中的一种工艺在载体膜的至少一侧上形成天线辐射体；将其上形成有天线辐射体的载体膜插入到具有移动通信终端壳体形状的模子中；以及通过将模制材料注入到该模子中而形成与载体膜一体形成的移动通信终端壳体。

Description

利用溅射工艺制造薄膜天线的方法

优先权请求

本申请要求于2006年7月6日提交给韩国知识产权局的第2006-0063234号韩国专利申请的权益，其公开内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种薄膜天线，更具体地，涉及一种与移动通信终端壳体一体形成的薄膜天线。

背景技术

由于包括全球定位系统、个人数字助理、便携式电话、无线笔记本计算机等的移动通信终端较以前使用更广泛，所以要求它们进一步小型化。为了满足这种需求，焦点集中在减小终端的体积同时保持终端的多样性功能。这也适用于天线，天线是移动通信终端的主要部件。

通常，在移动通信终端的各种不同的天线中，诸如拉杆天线和螺旋式天线的外部天线以一定长度从终端的外部伸出，这限制了终端的小型化和便携性。此外，当移动通信终端掉落时，这种天线容易损坏。

另一方面，安装在移动通信终端内部的内置天线(诸如表面安装芯片天线)降低了损坏的风险，但由于其实际尺寸，还是限制终端的小型化。

因此，引入了一种在终端壳体中或天线基部上直接形成天线辐射体(radiator)的方法，有效地利用了空间。

图1(a)是示出了用于移动通信终端的传统内置天线的透视图，而图1(b)是示出了安装在移动通信终端中的传统内置天线的截面图。

参照图1(a)，通过注射成型和压制，分别制造塑料材料的基部11以及其上形成有图案的金属板形式的辐射体13，之后通过融熔接合(fusion bonding)将它们结合在一起。

但是，在这种方法中，终端内部需要安装天线的基本空间，因此限制了终端的小型化。

在这种情况中，可以通过印刷导电油墨在基部11上形成辐射体13。但是，因为天线基部是由塑料材料制成的，所以在基部11上形成辐射体13的工作应该在不会使塑料材料变形的一定温度或较低温度下进行。因此，可以使用低温糊状物来印刷形成在基部上天线图案，要考虑因素的选择受到限制，即，可印刷性和粘附特性。

此外，导电油墨含有适合于可印刷性和粘附特性的导电和有机物质。在这种情况下，当在高温下处理导电油墨时，可以从导电油墨中除去有机物质，而在低温下处理导电油墨时，有机物质可以保留在导电油墨中。对于由聚合物基材料制成的天线基部，不适于在高温下处理导电油墨，因此，即使在完成了天线的辐射体之后，有机物质仍保留在导电油墨中。这可能导致作为天线辐射体重要特性的导电特性下降，最终导致天线的辐射特性下降。

而且，在三维天线基部上印刷导电油墨是很困难的操作。

发明内容

本发明的一个方面提供了制造天线的方法，该方法中除去了导致天线辐射体导电特性下降的有机物质，从而提供了一种具有优异辐射特性的天线。

根据本发明的一个方面，提供了一种制造薄膜天线的方法，该方法包括：准备由绝缘聚合物材料制成的载体膜；通过溅射和沉积中的一种工艺在载体膜的至少一侧上形成天线辐射体；将其上形成有天线辐射体的载体膜插入到具有移动通信终端壳体形状的模子中；以及通过将模制材料注入到该模子中而形成与载体膜一体形成的移动通信终端壳体。

形成天线辐射体的步骤可以包括：在载体膜的至少一侧上附着所需的辐射体图案被切出的遮蔽胶带(masking tape)；在载体膜的其上附有遮蔽胶带的一侧上溅射金属，用于形成辐射体；以及从载体膜上除去遮蔽胶带。

附着遮蔽胶带的步骤可以包括：在载体膜的两侧上都附着遮蔽胶带。

溅射步骤可以包括：同时对载体膜的两侧进行溅射。

该方法可以进一步包括：在附着遮蔽胶带步骤与溅射步骤之间，对载体膜的暴露部分进行表面改性。

表面改性步骤可以包括：通过同时进行向载体膜的表面发射离子束以及将反应气体注入到真空室内部的载体膜周围，而在载体膜的表面上形成亲水官能团。

溅射步骤可以包括：使用纯度为99.9％的金属作为溅射靶极。

该金属可以是Ag、Ni、和Cu中的一种。

根据本发明的另一方面，提供了一种制造薄膜天线的方法，该方法包括：准备多个载体膜；通过溅射在每个所述多个载体膜的一侧上形成天线辐射体；对其上形成有天线辐射体的每个所述多个载体膜进行沉积；将沉积后的载体膜插入到具有移动通信终端壳体形状的模子中；以及通过将模制材料注入到该模子中而形成与沉积后的载体膜一体形成的移动通信终端壳体。

所述多个载体膜可以分别由不同的材料制成。

形成在多个载体膜上的天线辐射体可以分别由不同的电极材料制成。

沉积多个载体膜的步骤可以包括：在沉积后的载体膜的顶部上形成陶瓷涂层。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述，本发明的上述和其它方面、特征、和其它优点将变得更容易理解，附图中：

图1(a)和图1(b)分别是示出了传统内置天线的透视图和示出了安装在终端中的传统内置天线的示意性横截面图；

图2(a)至图2(e)分别是示出了根据本发明示例性实施例的制造薄膜天线的方法的示图；

图3(a)至图3(d)分别是示出了根据本发明示例性实施例的在载体膜(carrier film)上形成天线辐射体的过程的示图；

图4(a)和图4(b)分别是示出了根据本发明示例性实施例的通过使用离子束来处理表面的装置和具有改性表面的载体膜的横截面图；

图5(a)和图5(b)是示出了根据本发明示例性实施例的用于溅射的真空室和其上形成有辐射体图案的载体膜的横截面图；以及

图6(a)至图6(c)分别是示出了根据本发明示例性实施例的由沉积膜制成的天线的横截面图。

具体实施方式

参照附图将详细描述本发明的示例性实施例。

图2(a)至图2(e)示出了根据本发明示例性实施例的制造薄膜天线的方法。

图2(a)示出了准备载体膜的操作。

在载体膜21的至少一侧上形成天线辐射体，并将其上形成有天线辐射体的载体膜21插入到用于模内贴标(IML)处理的模子中。因此，需要使用可以很容易与移动通信终端壳体集成同时不容易由于模制过程中的压力和温度而变形的材料来形成载体膜21。

因此，载体膜可以由很薄的绝缘聚合物材料制成。

图2(b)示出了通过溅射工艺在载体膜上形成辐射体的操作。将参照图3详细地解释溅射工艺。

图2(c)示出了其上形成有辐射体23的载体膜21在模子24中的位置。模子24包括：第一部件24a，其形成模子的下部，与载体膜21相接触；第二部件24b，其形成模子的上部，模制材料通过该第二部件注入到模子中；以及第三部件24c，其通过喷嘴连接于模制材料的存储部。载体膜21被插入在第一部件24a与第二部件24b之间，使得形成在载体膜上的辐射体23与模制过程中注入的模制材料直接接触。

图2(d)示出了组装模子所有部件的操作。此时，将模制材料以规定压力通过喷嘴注入到模子24的内部空间中。载体膜21通过模制材料的注入压力而具有了第一部件24a的形状，并且注入到模子中的模制材料充满第二部件24b与第一部件24a之间的内部空间。

图2(e)示出了薄膜天线，该薄膜天线是通过将模制材料压缩到模子24中之后冷却并固化该模制材料而使其上形成有辐射体23的载体膜21与移动通信终端壳体29集成来形成的。

图3(a)至图3(d)是示出了根据本发明示例性实施例的制造薄膜天线过程中的载体膜上形成辐射体图案的过程的示图。

参照图3(a)至图3(d)，图3(a)中准备载体膜，图3(b)中将遮蔽胶带附着于载体膜上，图3(c)中在载体膜上进行溅射，并且图3(d)中除去该遮蔽胶带。

图3(a)示出了准备载体膜的操作。

该载体膜可以由很薄的绝缘聚合物材料制成。

图3(b)示出了将遮蔽胶带32附着于载体膜31上的操作。

该遮蔽胶带具有所需的辐射体形状被切出的图案33a，从而按照切出图案33a的形状通过溅射工艺形成辐射体图案。

图3(c)示出了在载体膜上溅射导电材料以形成辐射体图案的操作。

在溅射过程中，将离子束喷射到靶材(target material)，以使靶材的原子可以从靶材中排出并沉积到载体膜31的表面上，从而形成天线的辐射体图案33。

在溅射过程中，溅射靶材由纯度为99.9％或更高的导电材料制成，因此，通过溅射在载体膜上形成的辐射体也具有与溅射靶极相同的纯度，从而具有很高的导电性。

这可以解决当使用导电油墨(诸如银糊状物)时由包含在糊状物中的有机物质造成的导电性下降的问题。

此外，由于溅射后的辐射体材料不包含任何有机物质，所以辐射体在化学性质上可以很稳定。具体地说，现有的丝网印刷方法需要使用包含溶剂的糊状物，这对人体是有害的，而本方法可以显著地降低对人体的有害影响。

图3(d)示出了通过除去遮蔽胶带32而在载体膜上形成辐射体图案33的操作。

图4(a)和图4(b)分别是示出了在溅射之前通过使用离子束来处理表面而使载体膜31的表面改性的装置的垂直横截面图和示出了具有改性表面的载体膜的横截面图。

如图4(a)所示，将其上附有遮蔽胶带42的载体膜41放置在真空室45内部的离子枪46的下方，通过真空泵(未示出)维持真空室的真空状态，从离子枪46产生离子束并向载体膜41发射。

在这种情况下，真空室可以将真空状态维持在大约1×10^-1托至1×10^-6托，并且离子束可以以大约10eV至10000eV的离子注入能量被注入。此外，注入到载体膜41的离子束的量可以为大约1×10¹²到1×10²⁰个离子/cm²。

同时，通过安装在真空室45外部的气体管道(未示出)注入反应气体，以产生离子，并且该反应气体可以是氧气、空气、氨气、氢气、一氧化碳、二氧化碳、氮气、一氧化二氮、和碳氢化合物中的一种。此外，除了反应气体外，也可以注入不易燃气体，诸如氦、氩、氮、氖、氙、和氪。在这种情况下，反应气体的注入量可以为1～500sccm。

在上述的离子辅助反应中，将具有0.1keV至10keV低能量的离子束发射到载体膜41的表面，同时将反应气体喷射到载体膜周围，从而在载体膜41的表面上形成新的亲水官能团41a。当通过如此产生的亲水官能团41a在载体膜41a上沉积电极材料时，该载体膜与沉积在其上的电极材料化学和物理地结合，从而即使对于诸如Pt和Au的贵金属也呈现出优异的键强度。

图5(a)和图5(b)是示出了在其中进行溅射以在载体膜上形成辐射体图案的真空室和其上形成有辐射体图案的载体膜的横截面图。

参照图5(a)，在其中进行溅射的真空室55容纳有：离子源57，用于沉积，该离子源包括电离部和加速器，电离部用于使待供应给离子源的不易燃气体或反应气体离子化，加速器用于使离子化气体离子加速并射出所述离子；以及溅射靶极58，用于提供溅射材料。

离子源57采用利用2.45GHz的微波放电的电子回旋加速器(ECR)，并且通过使用三个200mm模块(module)能够注射具有600mm总长度的光线宽度的离子束。离子束具有2keV的最大加速能量、至少2mA/cm²的电流密度、以及±5％范围内的至少40mm的均匀区域。

如图所示，将具有能量的离子束从用于沉积的离子源57发射到溅射靶极58，并且溅射靶极58的原子从与溅射靶极58发射的离子束的碰撞中获得能量，从而成为溅射粒子。

溅射靶极58是用于构造天线辐射体的导电材料。该导电材料可以是铜。

在溅射过程中，由于溅射靶极58由高纯度的导电材料制成，所以通过溅射形成在载体膜上的辐射体具有与溅射靶极相同的纯度，从而具有很高的导电性。

这可以解决当使用导电油墨(诸如银糊状物)时由包含在糊状物中的有机物质造成的导电性下降的问题。

溅射粒子被发射并到达载体膜的表面，形成大约2000的薄膜(籽层)。如所述形成的薄膜具有改进的粘附强度、密度、均匀性、和结晶度。这种方法称为离子束溅射方法。适于低温工艺的离子束溅射方法可以在室温下形成薄膜，因此该方法对于在高聚物材料经历热损伤的情况下形成薄膜是有效的。

形成这种薄膜的方法不限于离子束溅射，还可以采用以下之一：小功率热真空沉积、电子束真空沉积、无线电射束(radiofrequency beam)真空沉积、射频溅射、和直流溅射，其中在不会对载体膜带来热损伤的温度下可以实施蒸汽沉积工艺。

当通过形成薄膜、籽层而未获得足够厚度的辐射体图案时，可以仅在籽层上附加地形成一厚膜。

在这种情况下，可以通过电镀、非电镀、和物理汽相沉积中的一种形成该厚膜。

图6(a)至图6(c)分别是示出了通过沉积其上形成有多个天线图案的多个载体膜而形成的薄膜天线的横截面图。如上所述，为了形成这种具有多层结构的薄膜天线，进行溅射，以在每个载体膜的表面上形成辐射体图案，并且分别沉积并压缩其上形成有天线图案的多个载体膜。图6(a)至图6(c)是示出了在通过模内贴标处理而与移动通信终端壳体集成之前的薄膜天线的横截面图。

在图6(a)中，沉积多个相同的载体膜61和多个相同的辐射体62，以形成多层结构。

在使用含有有机物质和溶剂的冷糊状物的情况下，当通过沉积形成多层时所产生的气体可能造成缺陷。另一方面，采用溅射时，辐射体由纯金属粒子制成，从而避免了上述问题，并且容易形成多层辐射体。因此改善了天线性能。

在图6(b)中，在多个相同的载体膜61上分别形成不同种类的辐射体材料62、62a、和62b，以形成多层结构。在这种情况下，可以顺序地改变辐射体的导电性，以实现天线的多频带和宽频带特性之一。这可以通过在溅射工艺中使用不同的溅射靶极而实现。

在图6(c)中，在沉积后的每个载体膜61上形成辐射体62，并在沉积后的辐射体的顶部上形成陶瓷涂层67。在这种情况下，不仅通过溅射形成了辐射体，而且通过溅射在辐射体材料上形成了陶瓷材料，从而能够调节天线基部材料的介电性能。这最终使得天线的高效率和小型化。

如上所述，根据本发明的制造薄膜天线的方法采用溅射工艺，以在没有杂质的载体膜上形成辐射体图案，从而提供了具有优异导电性的天线。

虽然已经结合示例性实施例示出并描述了本发明，但对本领域技术人员来说很显然，在不背离如所附权利要求限定的本发明精神和范围的前提下，可以进行更改和变化。

Claims (12)

1.一种制造薄膜天线的方法，所述方法包括：

准备由绝缘聚合物材料制成的载体膜；

通过溅射和沉积中的一种工艺在所述载体膜的至少一侧上形成天线辐射体；

将其上形成有所述天线辐射体的所述载体膜插入到具有移动通信终端壳体形状的模子中；以及

通过将模制材料注入到所述模子中而形成与所述载体膜一体形成的移动通信终端壳体。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述形成天线辐射体的步骤包括：

在所述载体膜的至少一侧上附着所需的辐射体图案被切出的遮蔽胶带；

在所述载体膜的其上附有所述遮蔽胶带的一侧上溅射金属，用于形成所述辐射体；以及

从所述载体膜上除去所述遮蔽胶带。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述附着遮蔽胶带的步骤包括：在所述载体膜的两侧上都附着所述遮蔽胶带。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述溅射步骤包括：同时对所述载体膜的两侧进行溅射。

5.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：在所述附着遮蔽胶带步骤与所述溅射步骤之间，对所述载体膜的暴露部分进行表面改性。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述表面改性步骤包括：通过同时进行向所述载体膜的表面发射离子束以及将反应气体注入到真空室内部的所述载体膜周围，而在所述载体膜的表面上形成亲水官能团。

7.根据权利要求2所述的方法，其中，所述溅射步骤包括：使用纯度为99.9％的金属作为溅射靶极。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述金属可以是Ag、Ni、和Cu中的一种。

9.一种制造薄膜天线的方法，所述方法包括：

准备多个载体膜；

通过溅射在所述多个载体膜中的每个载体膜的一侧上形成天线辐射体；

对其上均形成有所述天线辐射体的所述多个载体膜进行沉积；

将所述沉积后的载体膜插入到具有移动通信终端壳体形状的模子中；以及

通过将模制材料注入到所述模子中而形成与所述沉积后的载体膜一体形成的移动通信终端壳体。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述多个载体膜分别由不同的材料制成。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，形成在所述多个载体膜上的所述天线辐射体分别由不同的电极材料制成。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述沉积多个载体膜的步骤包括：在所述沉积后的载体膜的顶部上形成陶瓷涂层。

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