CN103296469A - 超材料天线及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超材料天线及其制造方法。该超材料天线的制作方法包括：提供一橡胶基板；在橡胶基板的第一表面上附着金属箔片；蚀刻该金属箔片，以形成超材料微结构层；在橡胶基板的与第一表面相对的第二表面上附着反射层。通过上述方式，本发明可获得可卷曲的超材料天线，方便用户的使用。

Description

超材料天线及其制造方法

技术领域

本发明涉及超材料天线技术领域，尤其涉及一种超材料天线及其制造方法。

背景技术

“超材料”是指一些具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。通过在材料的关键物理尺度上的结构有序设计，可以突破某些表观自然规律的限制，从而获得超出自然界固有的普通性质的超常材料功能。超材料的性质和功能主要由其内部的结构而非构成它们的材料决定。为设计和合成超材料，人们进行了很多研究工作。2000年，加州大学的Smith等人指出周期性排列的金属线和开环共振器（SRR）的复合结构可以实现介电常数ε和磁导率μ同时为负的双负材料，也称左手材料。之后，他们又通过在印刷电路板(PCB)上制作金属线和SRR复合结构实现了二维的双负材料。目前超材料结构的实现仍然主要通过在PCB板上制作金属线来完成。

然而，目前市面上尚未出现可卷曲的超材料天线。

因此，有必要利用超材料制造一种天线以解决上述技术问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种超材料天线及其制造方法，以获得可卷曲的超材料天线，方便用户的使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种超材料天线的制造方法，包括：提供一橡胶基板；在橡胶基板的第一表面上附着金属箔片；蚀刻该金属箔片，以形成超材料微结构层；在橡胶基板的与第一表面相对的第二表面上附着反射层。

其中，在橡胶基板的第一表面上附着金属箔片的步骤包括：

在橡胶基板的第一表面上附着热熔胶层；

在该热熔胶层上附着金属箔片。

其中，热熔胶层的厚度优选0.01-0.02mm。

其中，金属箔片优选铜箔片。

其中，蚀刻金属箔片，以形成超材料微结构层的步骤包括：

在金属箔片上附着光阻层；

对该光阻层进行曝光；

对曝光后的该光阻层进行显影，以露出金属箔片的局部区域；

利用蚀刻溶液蚀刻掉金属箔片的该局部区域，以形成超材料微结构层；

移除剩余的光阻层。

其中，在橡胶基板的与第一表面相对的第二表面上附着反射层的步骤包括：在第二表面上附着柔性导电漆，该柔性导电漆的成分为银、铜、镍中的一种或多种的任意组合。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种超材料天线，其包括：一橡胶基板、超材料微结构层以及反射层。其中，橡胶基板具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面，超材料微结构层附着于该第一表面上，反射层附着于该第二表面上。

其中，超材料微结构层由金属箔片经蚀刻获得。

其中，橡胶基板与超材料微结构层之间设置有热熔胶层。

其中，反射层为附着于第二表面上的柔性导电漆，该柔性导电漆的成分为银、铜、镍中的一种或多种的任意组合。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过在橡胶基板上附着金属箔片，并刻蚀该金属箔片以形成超材料微结构层，进而可获得可卷曲的超材料天线，方便用户的使用。

附图说明

图1是本发明的超材料天线的制造方法的第一实施例的流程图；

图2是本发明的超材料天线的第一实施例的结构示意图。

具体实施方式

请参见图1，图1是本发明的超材料天线的制造方法的第一实施例的流程图。

在步骤11中，提供一橡胶基板。

在本步骤中，提供的橡胶基板的材料优选为低硫化度的橡胶材料，可以是天然橡胶或合成橡胶，如异戊橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、乙丙胶、氯丁胶、丁晴胶、硅橡胶等，更优选为高弹性低损耗的硅橡胶材料。

本实施例中，橡胶基板的厚度范围控制在0.1mm-10mm，优选0.5mm-3mm。

在步骤12中，在橡胶基板的第一表面上附着金属箔片。

在本步骤中，可首先在橡胶基板的第一表面上附着热熔胶层，然后再在该热熔胶层上附着金属箔片。

其中，优选采用贴膜机将熔融或软化温度在80-170度的热熔胶层作为粘结剂附着在该橡胶基板上，以使得后续附着在该橡胶基板上的金属箔片与该橡胶基板结合得更为紧密牢固。

本实施例中的热熔胶可选用聚酰胺、聚酯、聚烯烃、聚酯酰胺，优选EVA和聚烯烃类热熔胶，该热熔胶厚度可选为0.01-0.2mm，优选0.03-0.07mm。其中，本实施例中的金属箔片优选铜箔片。

请参见表1，表1是图1所示的实施例中可采用的热熔胶的型号以及相应的熔融温度、颜色、结合力以及适用区域。针对不同的条件，用户可选用不同型号的热熔胶。

表1

型号	熔融温度	颜色	结合力	适用区域
					5026	80	无色	高	低温干旱地区
5306	80	淡黄	高	低温干旱地区
					4005	110	无色	较高	耐水性好，高温高湿地区
H075	80	无色	高	低温干旱地区

请参见表2，表2是图1所示的实施例中采用的型号为5026的热熔胶所对应的贴膜机的工艺参数。

表2

在步骤13中，蚀刻金属箔片，以形成超材料微结构层。

本步骤包括：

在金属箔片上附着光阻层；

对光阻层进行曝光；

对曝光后的光阻层进行显影，以露出金属箔片的局部区域；

利用蚀刻溶液蚀刻掉该金属箔片的该局部区域，以形成超材料微结构层；

移除剩余的光阻层。

在本步骤中，首先使用贴膜机在金属箔片上附着一层光阻层，贴膜压力优选4-6kg，贴膜机的滚轮速度为1.7-2.3m/min，贴膜机的热板温度范围优选控制在90-130oC；然后在该光阻层上方区域加一个部分区域透光的隔光罩；利用紫外光照射该隔光罩，以使得紫外光透过该隔光罩的透光区域以对该光阻层进行曝光。本实施例中，对光阻层进行曝光的级数优选为6-7级（21级光级尺），真空度优选85%~99%。对光阻层曝光结束后，保持橡胶基板静止一段时间以使得该橡胶基板逐渐冷却，静止时间优选15-30min。

接着，对曝光后的光阻层进行显影，使得经紫外光照射的局部区域露出来，再利用蚀刻溶液蚀刻掉该金属箔片的该局部区域，以形成超材料微结构层。

在本步骤13中，在对曝光后的光阻层进行显影之后，需要对橡胶基板冲洗以冲去表面的污垢，然后再进行两次加压水洗以进一步冲洗掉该橡胶基板上的污垢，之后再利用清水对橡胶基板冲洗一遍，并检查橡胶基板是否冲洗干净。在对金属箔片进行蚀刻之后，利用酸溶液对已经形成超材料微结构层的橡胶基板进行酸洗，以软化剩余的光阻层，利于后续的退光阻层（退膜）工序，随后依次利用两次溢流水洗和一次清水洗以洗去酸溶液。接着，利用氢氧化钠溶液将剩余的光阻层从橡胶基板上退下来；然后依次进行三次加压水洗和一次清水洗以将退去光阻层的带有超材料微结构层的橡胶基板冲洗干净；最后对橡胶基板进行烘干工序。

请参见表3，表3是图1所示的步骤13中各步骤相对应的溶液的参数以及对应的操作条件。

表3

在步骤14中，在橡胶基板的与第一表面相对的第二表面上附着反射层。

在本步骤中，对经过烘干的带有超材料微结构层的橡胶基板的与第一表面相对的第二表面上附着柔性导电漆，该导电漆的成分可为银、铜、镍中的一种或多种的任意组合。

请参见图2，图2是本发明的超材料天线的第一实施例的结构示意图。如图2所示，本实施例的超材料天线包括橡胶基板21、热熔胶层22、超材料微结构层23以及反射层24。

本实施例中，橡胶基板21具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面，超材料微结构层23附着于橡胶基板21的第一表面上，且热熔胶层22设置在橡胶基板21和超材料微结构层23之间。其中，超材料微结构层23是由金属箔片经蚀刻而获得，其具体的蚀刻过程在超材料天线的制造方法的实施例中已经给出了详细描述，在此不再赘述。反射层2为附着于橡胶基板21的第二表面上的柔性导电漆，该柔性导电漆的成分为银、铜、镍中的一种或多种的任意组合。

本实施例中，热熔胶可选用聚酰胺、聚酯、聚烯烃、聚酯酰胺，优选EVA和聚烯烃类热熔胶，该热熔胶厚度范围控制在0.01-0.2mm，优选0.03-0.07mm。其中，本实施例中的金属箔片优选铜箔片。

通过上述方式，本发明可获得可卷曲的超材料天线，方便用户的使用。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种超材料天线的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：

提供一橡胶基板；

在所述橡胶基板的第一表面上附着金属箔片；

蚀刻所述金属箔片，以形成超材料微结构层；

在所述橡胶基板的与所述第一表面相对的第二表面上附着反射层。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述在所述橡胶基板的第一表面上附着金属箔片的步骤包括：

在所述橡胶基板的所述第一表面上附着热熔胶层；

在所述热熔胶层上附着所述金属箔片。

3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述热熔胶层的厚度为0.01-0.02mm。

4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述金属箔片为铜箔片。

5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述蚀刻所述金属箔片，以形成超材料微结构层的步骤包括：

在所述金属箔片上附着光阻层；

对所述光阻层进行曝光；

对曝光后的所述光阻层进行显影，以露出所述金属箔片的局部区域；

利用蚀刻溶液蚀刻掉所述金属箔片的所述局部区域，以形成所述超材料微结构层；

移除剩余的所述光阻层。

6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在所述橡胶基板的与所述第一表面相对的第二表面上附着反射层的步骤包括：在所述第二表面上附着柔性导电漆，所述柔性导电漆的成分为银、铜、镍中的一种或多种的任意组合。

7.一种超材料天线，其特征在于，所述超材料天线包括：

一橡胶基板，所述橡胶基板具有第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面；

超材料微结构层，所述超材料微结构层附着于所述第一表面上；

反射层，所述反射层附着于所述第二表面上。

8.根据权利要求7所述的超材料天线，其特征在于，所述超材料微结构层由金属箔片经蚀刻获得。

9.根据权利要求7所述的超材料天线，其特征在于，所述橡胶基板与所述超材料微结构层之间设置有热熔胶层。

10.根据权利要求7所述的超材料天线，其特征在于，所述反射层为附着于所述第二表面上的柔性导电漆，所述柔性导电漆的成分为银、铜、镍中的一种或多种的任意组合。

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