CN103247847A - 薄膜芯片天线制作方法及其结构 - Google Patents
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Abstract
一种薄膜芯片天线制作方法及其结构，以薄膜工艺制作芯片天线，首先，备有一基板，于该基板的表面上形成有一第一金属层、一第一绝缘层。接着，于该基板的另一表面形成有一第二金属层及一第二绝缘层，于该第一绝缘层及第二绝缘层的表面上制作有一上金属层及一下金属层。最后，再于该基板两侧制作电极层与该上金属层及下金属层电性连接后，以形成薄膜芯片天线。由于薄膜芯片天线利用第一金属层及第二金属层来耦合形成电容特性的薄膜芯片天线。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线，尤其涉及一种薄膜芯片天线的制作方法及其结构。
背景技术
近年来随着通讯数据量的需求不断攀升，无线都会区域网路(worldwideinteroperability for microwave access，WiMAX)的快速崛起，根据IEEE 802.16e预定标准，此种WiMAX标准应用于基地台与可移动式装置间的无线传输，例如笔记型电脑、智能型手机、平板电脑、个人助理装置、导航器等，其操作频带为2～6GHz，以提供更高品质的多媒体影音传输与即时的信息交流。
目前所使用的芯片天线，该天线为一介电材料为多层基板架构，在每一层的基板表面上各自形成有螺旋状或蜿蜒曲折等不同形状的金属图案，该金属图案分别为第一电极层、第一辐射层、第二辐射层、第二电极层及外部端电极，在这些多层的基板制作完成后，再将每一层的基板堆叠组成一芯片型的天线。另一种芯片天线具有一长方块状陶瓷材料的基体，于该基体的各表面上印刷金属层，利用蚀刻技术将各表面金属层形成多个线段，再由多个线段连接组成螺旋状缠绕或呈蜿蜒曲折的导线披覆于基体的各表面上。
由前述两者的芯片天线在制作完成后，该芯片天线的体积大，芯片天线的精确度不易控制，须要连接仪器检测修补调整，导致制作速度慢、成本增加，而且芯片天线的体积过大时，也占去过多电路板上的安装空间，也造成后续加工制作上的困扰。
发明内容
因此，本发明的主要目的，在于解决传统缺失，避免缺失存在，本发明利用薄膜工艺技术来制作芯片天线，使芯片天线的体积缩小，厚度变薄，让芯片天线的精确度更加提高。
为达上述的目的，本发明提供一种薄膜芯片天线制作方法，该方法包含：
备有一基板；
在基板的表面形成有一层的第一金属层；
在基板的另一表面上形成有一层的第二金属层；
于第一金属层表面上形成有一第一绝缘层；
于第二金属层表面上形成有一第一绝缘层；
于第一绝缘层的表面上形成有一上金属层；
在第二绝缘层的表面上形成有一下金属层；及，
在基板两侧形成有一电极层与上金属层及下金属层电性连接。
其中，该基板为陶瓷材料的三氧化二铝。
其中，该基板的表面上还包含有多层的第一金属层及多层的第一绝缘层，该多层的第一金属层与该多层第一绝缘层呈交错堆叠。
其中，该第一金属层为铜材料。
其中，该第一绝缘层为环氧树脂或聚亚酰胺。
其中，该基板的另一表面上还包含有多层的第二金属层及多层的第二绝缘层，该多层的第二金属层与该多层第二绝缘层呈交错堆叠。
其中，该第二金属层为铜材料。
其中，该第二绝缘层为环氧树脂或聚亚酰胺。
其中，该上金属层为铜材料。
其中，该上金属层上形成一缺口，该缺口使该上金属层的左侧金属层与右侧金属层未电性连接。
其中，该下金属层为铜材料。
其中，该下金属层上形成一缺口，该缺口使该下金属层的左侧金属层与右侧金属层未电性连接。
其中，该上金属层及下金属层上形成有一玻璃材料的保护层。
其中，于保护层上形成有一图案层。
其中，该图案层为公司商标、产品型号或制造日期。
其中，于保护层与图案层制作完成后进行烧结。
其中，该电极层包含有一第一电极层，及一设于该第一电极层表面上的第二电极层。
其中，该电极层使该上金属层左侧金属层与下金属层的左侧金属层电性连接，以及上金属层右侧金属层与下金属层的右侧金属层电性连接。
其中，该第一电极层为镍材料。
其中，该第二电极层为锡材料。
为达上述的目的，本发明提供一种薄膜芯片天线结构，包含：
一基板；
一第一金属层，设于该基板的表面上；
一第二金属层，设于该基板的另一表面上；
一第一绝缘层，设于该第一金属层的表面上
一第二绝缘层，设于该第二金属层的表面上；
一上金属层，设于该第一绝缘层上；
一下金属层，设于该第二绝缘层上；
一电极层，设于该基板两侧与上金属层及下金属层电性连接。
其中，该基板为陶瓷材料的三氧化二铝。
其中，该基板的表面上还包含有多层的第一金属层及多层的第一绝缘层，该多层的第一金属层与该多层第一绝缘层呈交错堆叠。
其中，该第一金属层为铜材料。
其中，该第一绝缘层为环氧树脂或聚亚酰胺。
其中，该基板的另一表面上还包含有多层的第二金属层及多层的第二绝缘层，该多层的第二金属层与该多层第二绝缘层呈交错堆叠。
其中，该第二金属层为铜材料。
其中，该第二绝缘层为环氧树脂或聚亚酰胺。
其中，该上金属层为铜材料。
其中，该上金属层上形成一缺口，该缺口使该上金属层的左侧金属层与右侧金属层未电性连接。
其中，该下金属层为铜材料。
其中，该下金属层上形成一缺口，该缺口使该下金属层的左侧金属层与右侧金属层未电性连接。
其中，该上金属层及下金属层设有一玻璃材料的保护层。
其中，该保护层上印制有一图案层。
其中，该图案层为公司商标、产品型号或制造日期。
其中，该电极层包含有一第一电极层，及一设于该第一电极层表面上的第二电极层。
其中，该电极层使该上金属层左侧金属层与下金属层的左侧金属层电性连接，以及上金属层右侧金属层与下金属层的右侧金属层电性连接。
其中，该第一电极层为镍材料。
其中，该第二电极层为锡材料。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1本发明的薄膜芯片天线的第一金属层制作流程示意图；
图2a至图2f本发明的薄膜芯片天线的第一金属层结构制作流程示意图；
图3本发明的薄膜芯片天线的第二金属层制作流程示意图；
图4a至图4f本发明的薄膜芯片天线的第二金属层结构制作流程示意图；
图5本发明的薄膜芯片天线的第一及第二绝缘层的制作流程示意图；
图6a至图6h本发明的薄膜芯片天线的第一及第二绝缘层的结构制作流程示意图；
图7本发明的薄膜芯片天线的上金属层及下金属层的制作流程示意图；
图8a至图8j本发明的薄膜芯片天线的上金属层及下金属层的结构制作流程示意图；
图9本发明的薄膜芯片天线外观的制作流程示意图；
图10a至图10e本发明的薄膜芯片天线外观的结构制作流程示意图；
图11本发明的薄膜芯片天线的外观立体示意图；
图12本发明的薄膜芯片天线的侧剖视示意图；
图13本发明的薄膜芯片天线的另一实施例示意图；
图14本发明的薄膜芯片天线的第一种使用状态示意图；
图15本发明的薄膜芯片天线的第二种使用状态示意图。
其中，附图标记
步骤100～114
步骤200～210
步骤300～314
步骤400～422
步骤500～508
基板1
光阻层10
凹穴10a
第一金属层2
金属膜2a
光阻层20
凹穴20a
第二金属层3
金属膜3a
光阻层30
第二绝缘层4
光阻层40
第三绝缘层5
光阻层50
凹穴50a
上金属层6
金属膜6a
左侧金属层61
右侧金属层62
光阻层60
凹穴60a
下金属层7
金属膜7a
左侧金属层71
右侧金属层72
电路板70
接地面701
绝缘空间702
绝缘通道703
信号馈入线段704。
电缆线705
角边706
保护层8
图案层9
电极层101
第一电极层102
第二电极层103
具体实施方式
兹有关本发明的技术内容及详细说明，现配合附图说明如下：
请参阅图1、图2a至图2f，本发明的薄膜芯片天线的第一金属层的制作流程及结构制作流程示意图。如图所示：本发明的薄膜芯片天线的制作方法，首先，在步骤100，备有一陶瓷材料的三氧化二铝的基板1(如图2a)。
步骤102，将基板1的表面清洗干净。
步骤104，在基板1清洗后，于该基板1的表面上先镀或印刷有一层钛钨(TiW)及铜材料(如图2b)的金属膜2a。
步骤106，于该金属膜2a的表面上涂布或印刷有一层薄膜的光阻层10(如图2c)。
步骤108，进行曝光、显影处理(如图2d)后，形成一凹穴10a，以供该基板1表面外露。
步骤110，再进行沉积，利用化学或物理气相沉积于凹穴10a中沉积有一铜材料。
步骤112，去除该光阻层10(如图2e)。
步骤114，再清除残留的钛钨及铜材料的金属膜2a，使该基板1的表面上形成有一第一金属层2(如图2e、图2f)。
请参阅图3、图4a至图4f，本发明的薄膜芯片天线的第二金属层的制作流程及结构制作流程示意图。如图所示：将上述图1、图2a至图2f制作完成第一金属层2后，在于基板1的另一表面制作第二金属层3。首先，如步骤200，将基板1的另一表面镀或印刷有一层钛钨(TiW)及铜材料的金属膜3a(如图4b)。
步骤202，于该金属膜3a表面上涂布或印刷有一层光阻层20(如图4c)。
步骤204，利用处曝、显影处理(如图4d)后，形成一凹穴20a供基板1外露。
步骤206，再进行沉积，利用化学或物理气相沉积于凹穴20a中沉积有一铜材料。
步骤208，去除金属膜3a表面上的光阻层20(如图4e)。
步骤210，清除残留的钛钨及铜材料的金属膜3a，使该基板1的另一表面形成有一第二金属层3(如图4e、图4f)。
请参阅图5、图6a至图6h，本发明的薄膜芯片天线的第一及第二绝缘层的制作流程及结构制作流程示意图。如图所示：在上述图1至图44a至图4f的制作后，接着，如步骤300利用薄膜沉积技术在第一金属层2的表面沉积有以环氧树脂(epoxy)或聚亚酰胺(Polyimide，PI)为材料的第一绝缘层4(如图6a)。
步骤302，在第一绝缘层4沉积后，于该第一绝缘层4的表面涂布一光阻层30(如图6b)。
步骤304，再对涂布有光阻层30的第一绝缘层4进行曝光及显影处理(如图6c)。
步骤306，在上述的曝光及显影后，再将第一绝缘层4表面的光阻层30去除(如图6d)。
步骤308，于利用薄膜沉积技术在第二金属层3的表面沉积有以环氧树脂(epoxy)或聚亚酰胺(Polyimide，PI)为材料的第二绝缘层5(如图6e)。
步骤310，在第二绝缘层5沉积后，于该第二绝缘层5的表面涂布一光阻层40(如图6f)。
步骤312，再对涂布有光阻层40的第二绝缘层5进行曝光及显影处理(如图6g)。
步骤314，在上述的曝光及显影后，再将第二绝缘层5表面的光阻层40去除(如图6h)。
请参阅图7、图8a至图8j，本发明的薄膜芯片天线的上金属层及下金属层的制作流程及结构制作流程示意图。如图所示：本发明在制作上金属层6时，如步骤400，于第一绝缘层4的表面镀或印刷有一层钛钨(TiW)及铜材料的金属膜6a(如图8a)。
步骤402，于该金属膜6a的表面上涂布有一层光阻层50(如图8b)。
步骤404，再进行曝光及显影处理形成一凹穴50a供第一绝缘层4外露(如图8c)。
步骤406，再进行沉积，利用化学或物理气相沉积于凹穴50a中沉积有一铜材料。
步骤408，再将金属膜6a表面的光阻层50去除。
步骤410，清除残留的钛钨及铜材料的金属膜6a，使该第一绝缘层4的表面上形成一上金属层6，该上金属层6上形成一缺口63，使该第一绝缘层4部份外露，该缺口63使该上金属层6的左右两金属层不电性连接(如图8d、图8e)。
如步骤412，于第二绝缘层5的表面镀有一层钛钨(TiW)及铜材料的金属膜7a(如图8f)。
步骤414，于金属膜7a的表面上涂布有一层光阻层60(如图8g)。
步骤416，再进行曝光及显影处理，形成一凹穴60a(如图8h)。
步骤418，再进行沉积，利用化学或物理气相沉积于凹穴60a中沉积有一铜材料。
步骤420，将金属膜7a表面的光阻层60去除。
步骤422，清除残留的钛钨及铜材料的金属膜7a，使该第二绝缘层5的表面形成一下金属层7(如图8i、图8j)后，在下金属层7上形成一缺口73，该缺口73使该下金属层7的左右金属层不电性连接。
请参阅图9、图10a至图2e，本发明的薄膜芯片天线外观的制作流程及结构制作流程示意图。如图所示：于在制作芯片天线外观制作时，如步骤500，于该上金属层6及下金属层7上印制有一玻璃材料的二保护层8(如图10a)。
步骤502，于该其一的保护层8上印制有一图案层9，该图案层9为公司商标、产品型号或制造日期等。
步骤504，在二保护层8与图案层9制作完成后，进行烧结，并以220±10℃的高温烧结(如图10b)。
步骤506，于基板1的两侧镀或印刷上有一层第一电极层102，该二第一电极层102让该上金属层6左侧金属层与下金属层7的左侧金属层电性连接，以及上金属层6右侧金属层与下金属层7的右侧金属层电性连接(如图10c)。在本图中，该第一电极层为镍材料。
步骤508，于二第一电极层102表面镀或印刷有一层第二电极层103。在本图中，该第二电极层103为锡材料。以该第一电极层102及该第二电极层103组成一电极层101(如图10d的右侧视、图10e的左侧视)。
请参阅图11、图12，本发明的薄膜芯片天线的外观立体及侧剖视示意图。如图所示：在本发明的薄膜芯片制作完成后，包括：一基板1、第一金属层2、第二金属层3、一第一绝缘层4、一第二绝缘层5、一上金属层6、一下金属层7、一保护层8、一图案层9及一电极层101。
该基板1，为陶瓷材料的三氧化二铝。
该第一金属层2，设于该基板1的表面上，该第一金属层2为铜材料。
该第二金属层3，设于该基板1的另一表面上，该第二金属层3为铜材料。
该第一绝缘层4，设于该第一金属层2的表面上，该第一绝缘层4为环氧树脂(epoxy)或聚亚酰胺(Polyimide，PI)材料。
该第二绝缘层5，设于该第二金属层3的表面上，该第二绝缘层5为环氧树脂(epoxy)或聚亚酰胺(Polyimide，PI)材料。
该上金属层6，设于该第一绝缘层4上，具有一左侧金属层61及右侧金属层62。该上金属层6为铜材料。
该下金属层7，设于该第二绝缘层5上，具有一左侧金属层71及右侧金属层72。该下金属层7为铜材料。
该保护层8，设于该上金属层6及下金属层7的表面上，该保护层8以玻璃为材料。
该图案层9，设于该其一保护层8上，该图案层9为公司商标、产品型号或制造日期等。
该电极层101，设于该基板1两侧，分别与该上金属层6的左侧金属层61及下金属层7的左侧金属层71电性连接及上金属层6的右侧金属层62及下金属层7的右侧金属层72电性连接。该电极层101包含有一第一电极层102及一第二电极层103，该第一电极层102为镍材料，该第二电极层103为锡材料。
请参阅图13，本发明的薄膜芯片天线的另一实施例示意图。如图所示：在本图中，该薄膜芯片天线的内部第一金属层2及第二金属层3为至少两层以上的设计，且每一层的第一金属层2与第一金属层2之间夹有一层第一绝缘层4，同样每一层的第二金属层3与第二金属层3之间夹有一层第二绝缘层5。因此，利用多层的第一金属层2及第二金属层3来耦合形成电容特性的薄膜芯片天线。
由薄膜芯片天线利用薄膜制成技术制作，可以使芯片天线的体积缩小，厚度变薄，使芯片天线的精确度提高，在与电路板(图中未)结合使用，使天线收发效率更佳。
请参阅图14、图15，本发明的薄膜芯片天线的第一种及第二种使用状态示意图。如图所示：在图中，该电路板70上具有一接地面701，该接地面701一侧边具有绝缘空间702，该绝缘空间702延伸有一绝缘通道703，该绝缘通道703上具有一信号馈入线段704。
在薄膜芯片天线位于绝缘空间702上，该电极层101与该两侧的接地面701及信号馈入线段704电性连接，该信号馈入线段704的一端可以电性连接一电缆线705，再信号由电缆线705传入后经信号馈入线段704至薄膜芯片天线中处理后，再传至电路板70上，以达收发信号的处理。
另，本发明的薄膜芯片天线除了可电性连接的位于电路板侧边的中间位置外，还可以位于该电路板70的每一角边上，以调整最佳的接收信号的位置。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (39)
1.一种薄膜芯片天线制作方法，其特征在于，该方法包含：
a)、备有一基板；
b)、在基板的表面形成有一层的第一金属层；
c)、在基板的另一表面上形成有一层的第二金属层；
d)、于第一金属层表面上形成有一第一绝缘层；
e)、于第二金属层表面上形成有一第一绝缘层；
f)、于第一绝缘层的表面上形成有一上金属层；
g)、在第二绝缘层的表面上形成有一下金属层；及，
h)、在基板两侧形成有一电极层与上金属层及下金属层电性连接。
2.根据权利要求1所述的薄膜芯片天线制作方法，其特征在于，该基板为陶瓷材料的三氧化二铝。
3.根据权利要求2所述的薄膜芯片天线制作方法，其特征在于，该基板的表面上还包含有多层的第一金属层及多层的第一绝缘层，该多层的第一金属层与该多层第一绝缘层呈交错堆叠。
4.根据权利要求3所述的薄膜芯片天线制作方法，其特征在于，该第一金属层为铜材料。
5.根据权利要求4所述的薄膜芯片天线制作方法，其特征在于，该第一绝缘层为环氧树脂或聚亚酰胺。
6.根据权利要求5所述的薄膜芯片天线制作方法，其特征在于，该基板的另一表面上还包含有多层的第二金属层及多层的第二绝缘层，该多层的第二金属层与该多层第二绝缘层呈交错堆叠。
7.根据权利要求6所述的薄膜芯片天线制作方法，其特征在于，该第二金属层为铜材料。
8.根据权利要求7所述的薄膜芯片天线制作方法，其特征在于，该第二绝缘层为环氧树脂或聚亚酰胺。
9.根据权利要求8所述的薄膜芯片天线制作方法，其特征在于，该上金属层为铜材料。
10.根据权利要求9所述的薄膜芯片天线制作方法，其特征在于，该上金属层上形成一缺口，该缺口使该上金属层的左侧金属层与右侧金属层未电性连接。
11.根据权利要求10所述的薄膜芯片天线制作方法，其特征在于，该下金属层为铜材料。
12.根据权利要求11所述的薄膜芯片天线制作方法，其特征在于，该下金属层上形成一缺口，该缺口使该下金属层的左侧金属层与右侧金属层未电性连接。
13.根据权利要求12所述的薄膜芯片天线制作方法，其特征在于，步骤h后还包含有步骤i，该步骤i于该上金属层及下金属层上形成有一玻璃材料的保护层。
14.根据权利要求13所述的薄膜芯片天线制作方法，其特征在于，于步骤i后还包含有一步骤j，该步骤j于保护层上形成有一图案层。
15.根据权利要求14所述的薄膜芯片天线制作方法，其特征在于，该图案层为公司商标图案层、产品型号图案层或制造日期图案层。
16.根据权利要求15所述的薄膜芯片天线制作方法，其特征在于，于步骤j后进行步骤k，该步骤k将在保护层与图案层制作完成后进行烧结。
17.根据权利要求16所述的薄膜芯片天线制作方法，其特征在于，步骤h的电极层包含有一第一电极层，及一设于该第一电极层表面上的第二电极层。
18.根据权利要求17所述的薄膜芯片天线制作方法，其特征在于，该电极层使该上金属层左侧金属层与下金属层的左侧金属层电性连接，以及上金属层右侧金属层与下金属层的右侧金属层电性连接。
19.根据权利要求18所述的薄膜芯片天线制作方法，其特征在于，该第一电极层为镍材料。
20.根据权利要求19所述的薄膜芯片天线制作方法，其特征在于，该第二电极层为锡材料。
21.一种薄膜芯片天线结构，其特征在于，包含：
一基板；
一第一金属层，设于该基板的表面上；
一第二金属层，设于该基板的另一表面上；
一第一绝缘层，设于该第一金属层的表面上
一第二绝缘层，设于该第二金属层的表面上；
一上金属层，设于该第一绝缘层上；
一下金属层，设于该第二绝缘层上；
一电极层，设于该基板两侧与上金属层及下金属层电性连接。
22.根据权利要求21所述的薄膜芯片天线结构，其特征在于，该基板为陶瓷材料的三氧化二铝。
23.根据权利要求22所述的薄膜芯片天线结构，其特征在于，该基板的表面上还包含有多层的第一金属层及多层的第一绝缘层，该多层的第一金属层与该多层第一绝缘层呈交错堆叠。
24.根据权利要求23所述的薄膜芯片天线结构，其特征在于，该第一金属层为铜材料。
25.根据权利要求24所述的薄膜芯片天线结构，其特征在于，该第一绝缘层为环氧树脂或聚亚酰胺。
26.根据权利要求25所述的薄膜芯片天线结构，其特征在于，该基板的另一表面上还包含有多层的第二金属层及多层的第二绝缘层，该多层的第二金属层与该多层第二绝缘层呈交错堆叠。
27.根据权利要求26所述的薄膜芯片天线结构，其特征在于，该第二金属层为铜材料。
28.根据权利要求27所述的薄膜芯片天线结构，其特征在于，该第二绝缘层为环氧树脂或聚亚酰胺。
29.根据权利要求28所述的薄膜芯片天线结构，其特征在于，该上金属层为铜材料。
30.根据权利要求29所述的薄膜芯片天线结构，其特征在于，该上金属层上形成一缺口，该缺口使该上金属层的左侧金属层与右侧金属层未电性连接。
31.根据权利要求30所述的薄膜芯片天线结构，其特征在于，该下金属层为铜材料。
32.根据权利要求31所述的薄膜芯片天线结构，其特征在于，该下金属层上形成一缺口，该缺口使该下金属层的左侧金属层与右侧金属层未电性连接。
33.根据权利要求32所述的薄膜芯片天线结构，其特征在于，该上金属层及下金属层设有一玻璃材料的保护层。
34.根据权利要求33所述的薄膜芯片天线结构，其特征在于，该保护层上印制有一图案层。
35.根据权利要求34所述的薄膜芯片天线结构，其特征在于，该图案层为公司商标图案层、产品型号图案层或制造日期图案层。
36.根据权利要求35所述的薄膜芯片天线结构，其特征在于，该电极层包含有一第一电极层，及一设于该第一电极层表面上的第二电极层。
37.根据权利要求36所述的薄膜芯片天线结构，其特征在于，该电极层使该上金属层左侧金属层与下金属层的左侧金属层电性连接，以及上金属层右侧金属层与下金属层的右侧金属层电性连接。
38.根据权利要求37所述的薄膜芯片天线结构，其特征在于，该第一电极层为镍材料。
39.根据权利要求38所述的薄膜芯片天线结构，其特征在于，该第二电极层为锡材料。
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