CN103904422B - 天线装置和用于制作天线的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种天线装置和用于制作天线的方法。所述天线装置包括：载体层，为该天线装置的基底载体；金属层，位于所述载体层之上，用于作为辐射体来发射和接收信号；高介电层，直接接触所述金属层，由介电常数大于预设阈值的高介电材料所形成。在根据本发明实施例的天线装置和用于制作天线的方法的技术方案中，通过设置与金属层直接接触的高介电层，能够降低天线所占用的空间。

Description

天线装置和用于制作天线的方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，更具体地，涉及一种天线装置和用于制作天线的方法。

背景技术

随着通信技术的发展，出现了各种类型的电子设备，诸如计算机、个人数字助理、移动通信终端等。所述电子设备具有无线通信的功能，从而极大地方便了信息和数据的传输。作为消费电子产品，所述电子设备正朝向小型化的方向发展，例如其厚度越来越薄，体积越来越小。随着电子设备的厚度变薄、且体积变小，天线作为无线通信设备的重要组成部分，其占据空间也被相应压缩，这增加了天线的设计难度。

现有的天线例如包括柔性电路板（FPC，Flexible Printed Circuit）天线和芯片天线。传统的FPC天线的体积大，从而需要较大的空间来放置，难以减小其占用的空间。传统的芯片天线通常被放置在电子设备的主印刷电路板上，尽管芯片天线的体积较小，但是它需要良好的空间环境，例如需要大的设计净空，所以芯片天线实际需要的天线空间比较大。

因此，期望具有一种能够减少空间占用的天线装置。

发明内容

本发明实施例提供了一种天线装置和用于制作天线的方法，其能够降低天线所占用的空间。

一方面，提供了一种天线装置，包括：载体层，为该天线装置的基底载体；金属层，位于所述载体层之上，用于作为辐射体来发射和接收信号；高介电层，直接接触所述金属层，由介电常数大于预设阈值的高介电材料所形成。

在所述天线装置中，所述高介电层可包括第一高介电层，位于所述载体层和所述金属层之间，由第一高介电材料形成。所述天线装置还可包括：覆盖膜层，位于所述金属层之上，用于保护所述天线装置。

在所述天线装置中，所述高介电层可包括：第一高介电层，位于所述载体层和所述金属层之间，由第一高介电材料形成；和第二高介电层，位于所述金属层之上，由第二高介电材料形成。

在所述天线装置中，所述第二高介电材料可以是被加入了陶瓷粉末的油墨。

在所述天线装置中，所述第二高介电材料可以是陶瓷。

在所述天线装置中，所述高介电层可包括位于所述金属层和所述覆盖膜层之间的第二高介电层。

在所述天线装置中，所述第二高介电材料可以是陶瓷、或者被加入了陶瓷粉末的油墨。

在所述天线装置中，所述第一高介电材料是陶瓷。

另一方面，提供了一种用于制作天线的方法，包括：设置载体层作为天线的基底载体；在所述载体层之上设置金属层，该金属层作为辐射体来发射和接收信号；形成直接接触所述金属层的高介电层，该高介电层由介电常数大于预设阈值的高介电材料所形成。

在所述用于制作天线的方法中，所述形成直接接触所述金属层的高介电层可包括：在所述载体层和所述金属层之间设置第一高介电材料的第一高介电层；

所述用于制作天线的方法还可包括：在所述金属层之上形成覆盖膜层，用于保护所述天线装置。

在所述用于制作天线的方法中，所述形成直接接触所述金属层的高介电层可包括：在所述载体层和所述金属层之间设置第一高介电层，该第一高介电层由第一高介电材料形成；在所述金属层之上设置第二高介电层，该第二高介电层由第二高介电材料形成。

在所述用于制作天线的方法中，所述第二高介电材料可以是被加入了陶瓷粉末的油墨。

在所述用于制作天线的方法中，所述第二高介电材料可以是陶瓷。

在所述用于制作天线的方法中，所述形成直接接触所述金属层的高介电层可包括：在所述金属层和所述覆盖膜层之间设置第二高介电层，该第二高介电层由第二高介电材料形成。

在所述用于制作天线的方法中，所述第二高介电材料可以是陶瓷、或者被加入了陶瓷粉末的油墨。

在所述用于制作天线的方法中，所述第一高介电材料可以是陶瓷。

在本发明实施例的天线装置和用于制作天线的方法的技术方案中，通过设置与金属层直接接触的高介电层，能够降低天线所占用的空间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是示意性图示了根据本发明实施例的天线装置的结构框图；

图2是图示了根据本发明实施例的天线装置的第一示例的框图；

图3是图示了根据本发明实施例的天线装置的第二示例的框图；

图4是图示了根据本发明实施例的天线装置的第三示例的框图；

图5是示意性图示了根据本发明实施例的用于制作天线的方法的流程图。

贯穿本发明，天线装置的相同组成部分始终使用相同的附图标记来指示。在附图中，各个组成部分并不是按比例绘制，其仅仅是示意性的，为了清楚可能对各个组成部分进行了放大或缩小。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明中，当描述到特定层位于另一层之上时，在该特定层与该另一层之间可以存在居间层，也可以不存在居间层；当描述到特定层位于第一层和第二层之间时，在该特定层与所述第一层或第二层之间可以存在居间层，也可以不存在居间层；当描述到特定层直接接触另一层时，在该特定层与该另一层之间不存在居间层。

FPC是用柔性的绝缘基材制成的印刷电路，具有许多优点。例如，FPC不仅可以自由弯曲、卷绕、折叠，从而依照空间布局要求任意安排，并在三维空间任意移动和伸缩，从而达到元器件装配和导线连接的一体化，而且FPC还具有良好的散热性和可焊性以及易于装连、综合成本较低等优点，软硬结合的设计也在一定程度上弥补了柔性基材在元件承载能力上的略微不足。因此，在各种电子设备中，可以设计FPC天线来充分利用电子设备的空间结构。

通常，在FPC天线中，在载体层上设置金属层作为天线的主体部分，该金属层用于发射和接收各个频率的信号，所述频率包括但不限于850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz等。在根据本发明的各个实施例中，对FPC天线进行了改进，通过在金属层的两侧（即，金属层的面向载体层的一侧和背向载体层的一侧）中的至少一侧中形成与金属层直接接触的高介电层，可以减小FPC天线的体积，从而减少该FPC天线所占用的空间。

图1是示意性图示了根据本发明实施例的天线装置100的结构框图。所述天线装置可应用于任何电子设备，包括但不限于移动通信终端、笔记本计算机、个人数字助理、视听收发器等。

所述天线装置100包括：载体层110，为该天线装置的基底载体；金属层120，位于所述载体层之上，用于作为辐射体来发射和接收信号；高介电层130，直接接触所述金属层，由介电常数大于预设阈值的高介电材料所形成。

所述载体层110是图1所示的斜线阴影，其可以为高聚合物，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET，polyethylene terephthalate）薄膜、聚酰亚胺(POLYMIDE)等。该载体层110为天线装置的基底载体，其在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，电绝缘性优良，甚至在高温高频下仍具有较好的电性能，并且其抗蠕变性、耐疲劳性、耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。该载体层110的厚度可以根据需要适当地设置，例如当希望天线装置更柔软时，可以降低载体层110的厚度，反之则增加载体层110的厚度。

此外，在将天线装置附接到电子设备时，还可以设置粘附层，其例如可位于图1所示的载体层110的下方。所述粘附层的材料例如可以为环氧树脂、聚乙烯等。所述粘附层并不是必须的，例如在天线装置采用插接的方式而不采用粘附的方式来附接到电子设备时，则在该载体层110设置插接槽来实现附接。

在所述载体层110之上设置金属层120（如图1所示的网格阴影），用于作为辐射体来发射和接收信号。该金属层120例如可以为铜层、铝层、不锈钢层、或铁层中的任一种，还可以是其它的金属或合金。所述金属层上具有天线图案，该天线图案可以利用各种技术来形成，例如蚀刻技术、印刷技术等。以利用蚀刻技术来形成所述金属层上的天线图案为例，可以采用专用于FPC板的合成树脂胶将所述载体层110和金属箔压合在一起；利用滚压的方式将感光膜贴敷在所述金属箔上；利用曝光机进行自动对位曝光而将电路图性转印到感光膜上；将未曝光的地方冲洗掉，显现出被感光膜覆盖的电路图；将显露的金属蚀刻掉；将保护显露的感光膜去掉而显露出具有天线图案的金属。金属层和其上的天线图案的制作方法不构成对本发明实施例的限制。

所述高介电层130（如图1所示的竖线阴影）直接接触所述金属层120，由介电常数大于预设阈值的高介电材料所形成。高介电材料可以缩小微波辐射波长，从而使天线装置小型化。所述高介电材料的介电常数越大，则天线装置的金属层的面积越小，从而天线装置的尺寸越小。所述预设阈值可基于天线装置的体积和成本等因素来预先设置。

所述高介电材料典型地为陶瓷，还可以和聚合物材料（例如，聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯等）。陶瓷材料有较高的介电常数，但陶瓷材料具有孔隙率较高、机械性能差、损耗大等缺点。聚合物材料具有良好的力学性能、优良的冲击性能、良好的电绝缘性、低介电损耗、优越的加工性能、质量轻以及低成本等优势，但通常其介电常数通常较低。在实践中，可以根据需要采取不同的高介电材料。特别地，例如可以通过用高介电陶瓷颗粒填充聚合物基复合材料来形成所需的高介电材料，其可以同时具有介电常数高、介电损耗低、易加工等优良性能。

在图1中，将高介电层130示出为位于所述金属层120之上，但其位置并不限于此，例如高介电层130还可以位于所述载体层110和所述金属层120之间。也就是说，在所述金属层120的两侧中的任一侧设置高介电层。此外，所述高介电层130还可以包括：第一高介电层，位于所述载体层和所述金属层之间，由第一高介电材料形成；和第二高介电层，位于所述金属层之上，由第二高介电材料形成。也就是说，在金属层120的两侧同时设置高介电层，这可以进一步降低天线装置100的物理尺寸。

此外，当如图1所示在所述金属层120之上存在高介电层时，可以选取加入了陶瓷的油墨作为该高介电层的高介电材料。以加入了陶瓷的油墨作为高介电材料，不但可以降低天线装置100的物理尺寸，所述油墨还可以防止所述金属层120氧化，从而保护天线装置100。

在本发明实施例的天线装置的技术方案中，通过设置与金属层直接接触的高介电层，能够降低天线所占用的空间。

为了更充分地公开本发明的实施例，下面结合图2－图4来进一步描述高介电层在天线装置中的设置。

图2是图示了根据本发明实施例的天线装置的第一示例的框图。

图2中的天线装置包括：载体层110，为天线装置的基底载体；金属层120，位于所述载体层之上，用于作为辐射体来发射和接收信号；第一高介电层131，位于所述载体层110和所述金属层120之间，由介电常数大于预设阈值的第一高介电材料形成；覆盖膜层140，位于所述金属层之上，用于保护天线装置。

图2中的载体层110和金属层120与图1中所示的载体层110和金属层120相同，这里不再描述。第一高介电层131位于所述载体层110和所述金属层120之间。所述第一高介电材料可以是陶瓷，或者为聚合物材料，或者加入陶瓷的聚合物材料等。所述覆盖膜层140位于所述金属层120之上，用于保护天线装置。要注意，当天线装置不需要保护时，可以不包括该覆盖膜层140。

当如图2所示在所述载体层110和所述金属层120之间设置第一高介电层131时，天线装置的制作相对容易，可以方便地调整金属层120的天线图案以改变天线装置的参数或性能，并且利用该第一高介电层131能够降低天线装置所占用的空间。

图3是图示了根据本发明实施例的天线装置的第二示例的框图。

图3中的天线装置包括：载体层110，为天线装置的基底载体；金属层120，位于所述载体层之上，用于作为辐射体来发射和接收信号；第一高介电层131，位于所述载体层110和所述金属层120之间，由介电常数大于预设阈值的第一高介电材料形成；第二高介电层132，位于所述金属层之上，由介电常数大于预设阈值的第二高介电材料形成。在图3中，在金属层120的两侧与所述金属层120直接接触地设置两个高介电层。

图3中的载体层110和金属层120与图1中所示的载体层110和金属层120相同，这里不再描述。图3中的第一高介电层131可以与图2中的第一高介电层131相同。相对于仅仅存在第一高介电层131和相对于仅仅第二高介电层132，在金属层120两侧同时布置所述第二高介电层132和所述第一高介电层131，可以进一步减小天线装置的尺寸。

所述第二高介电层132完全独立于所述第一高介电层131，并因此第二高介电材料可以与第一高介电材料相同、也可以与所述第一高介电材料不同。作为示例，所述第二高介电材料可以是被加入了陶瓷粉末的油墨，或者可以是陶瓷。在所述第二高介电材料是被加入了陶瓷粉末的油墨的情况中，由于加入陶瓷粉末产生的高介电特性可以降低天线装置的物理尺寸，并且所述油墨可以防止所述金属层120氧化，从而在减小天线装置的物理尺寸的同时保护了天线装置。在所述第二高介电材料是陶瓷的情况中，其介电常数大于被加入了陶瓷粉末的油墨的介电常数，并因此可以较大程度地减小天线装置的物理尺寸。

在图3所示的天线装置的结构中，相对于仅仅具有第一高介电层131，第一高介电层131和所述第二高介电层132二者可以进一步减小天线装置的物理尺寸，并且该第二高介电层132能够保护所述金属层120。但是，位于所述金属层120之上的第二高介电层132会增加天线装置的成本，并且增加了调整天线图案的难度。

图4是图示了根据本发明实施例的天线装置的第三示例的框图。

图4中的天线装置包括：载体层110，为天线装置的基底载体；金属层120，位于所述载体层之上，用于作为辐射体来发射和接收信号；第一高介电层131，位于所述载体层110和所述金属层120之间，由介电常数大于预设阈值的第一高介电材料形成；覆盖膜层140，位于所述金属层之上，用于保护天线装置；第二高介电层132，位于所述金属层和所述覆盖膜层之间，由介电常数大于预设阈值的第二高介电材料形成。

图4中的载体层110、第一高介电层131、金属层120、和覆盖膜层140与图2中所示的载体层110、第一高介电层131、金属层120、和覆盖膜层140相同，这里不再描述。相对于图2的天线装置，在图4的天线装置中增加了第二高介电层132，位于所述金属层和所述覆盖膜层之间，由介电常数大于预设阈值的第二高介电材料形成。

图4中的第二高介电层132与图3中的第二高介电层132相同，其完全独立于所述第一高介电层131，并因此第二高介电材料可以与第一高介电材料相同或不同。作为示例，所述第二高介电材料可以是被加入了陶瓷粉末的油墨，或者可以是陶瓷。关于该第二高介电层132和第二高介电材料可以参见结合图3进行的描述。

图5是示意性图示了根据本发明实施例的用于制作天线的方法500的流程图。该用于制作天线的方法500可应用于任何电子设备。

所述用于制作天线的方法500包括：设置载体层作为天线的基底载体(S510)；在所述载体层之上设置金属层，该金属层作为辐射体来发射和接收信号(S520)；形成直接接触所述金属层的高介电层，该高介电层由介电常数大于预设阈值的高介电材料所形成(S530)。

在S510中设置的所述载体层可以为高聚合物，例如PET、聚酰亚胺等。该载体层为天线装置的基底载体，其在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能、电绝缘性、抗蠕变性、耐疲劳性、耐摩擦性、尺寸稳定性等。该载体层的厚度可以根据需要适当地设置，例如当希望天线装置更柔软时，可以降低载体层的厚度，反之则增加载体层的厚度。

此外，在将天线装置附接到电子设备时，所述载体层可通过粘附层或插接槽来实现附接。

在S520中设置的位于所述载体层之上的金属层用于发射和接收信号。该金属层例如可以为铜层、铝层、不锈钢层、或铁层中的任一种，还可以是其它的金属或合金。所述金属层上具有天线图案，该天线图案可以利用各种技术来形成，例如蚀刻技术、印刷技术等。金属层和其上的天线图案的制作方法不构成对本发明实施例的限制。

在S530中形成直接接触所述金属层的高介电层，所述高介电层由介电常数大于预设阈值的高介电材料所形成。高介电材料可以缩小微波辐射波长，从而使天线装置小型化。所述高介电材料的介电常数越大，则天线装置的金属层的面积越小，从而天线装置的尺寸越小。所述预设阈值可基于天线装置的体积和成本等因素来预先设置。

所述高介电材料典型地为陶瓷，还可以和聚合物材料（例如，聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯等）。如前所述，陶瓷材料和聚合物材料各自具有优势和缺点。在实践中，可以根据需要采取不同的高介电材料，还可以通过用高介电陶瓷颗粒填充聚合物基复合材料来形成所需的高介电材料。在后者的情况中，可以同时具有介电常数高、介电损耗低、易加工等优良性能。

在S530中，可以在所述金属层之上与金属层直接接触地形成所述高介电层，或者可以在所述载体层和所述金属层之间与金属层直接接触地形成所述高介电层。也就是说，在所述金属层的两侧中的任一侧设置高介电层。此外，在S530中还可以包括：在所述载体层和所述金属层之间设置第一高介电层，该第一高介电层由第一高介电材料形成；在所述金属层之上设置第二高介电层，该第二高介电层由第二高介电材料形成。也就是说，在金属层的两侧同时设置高介电层。

在S530中在所述金属层之上与金属层直接接触地形成高介电层（即第二高介电层）的情况中，所形成的天线装置可以参见图1的图示。此时，高介电层的材料可以为陶瓷或者加入了陶瓷的油墨。如果以加入了陶瓷的油墨作为高介电材料，不但可以降低天线装置的物理尺寸，所述油墨还可以防止所述金属层氧化，从而保护天线装置。

在S530中在所述载体层和所述金属层之间与金属层直接接触地形成所述高介电层（其由第一高介电材料形成）的情况中，天线装置的制作相对容易，可以方便地调整金属层的天线图案以改变天线装置的参数或性能，并且利用该第一高介电层能够降低天线装置所占用的空间。所述第一高介电材料可以是陶瓷，或者为聚合物材料，或者加入陶瓷的聚合物材料等。此外，当天线装置需要保护时，所述用于制作天线的方法500还可以包括：在所述金属层之上形成覆盖膜层，用于保护所述天线装置。在此情况下所形成的天线装置可以参见图2的图示以及结合图2进行的描述。

在S530中在金属层的两侧同时设置高介电层的情况中（即在所述载体层和所述金属层之间设置第一高介电层、并且在所述金属层之上设置第二高介电层），所述第二高介电层完全独立于所述第一高介电层，并因此第二高介电层的第二高介电材料可以与第一高介电层的第一高介电材料相同或不同。作为示例，所述第二高介电材料可以是被加入了陶瓷粉末的油墨，或者可以是陶瓷，其还可以是聚合物材料。在所述第二高介电材料是被加入了陶瓷粉末的油墨的情况中，由于加入陶瓷粉末产生的高介电特性可以降低天线装置的物理尺寸，并且所述油墨可以防止所述金属层氧化，从而在减小天线装置的物理尺寸的同时保护了天线装置。在所述第二高介电材料是陶瓷的情况中，其介电常数大于被加入了陶瓷粉末的油墨的介电常数，并因此可以较大程度地减小天线装置的物理尺寸。在此情况下所形成的天线装置可以参见图3的图示以及结合图3进行的描述。

在S530中在金属层的两侧同时设置高介电层的情况中，所述用于制作天线的方法500还可以包括：在所述金属层之上形成覆盖膜层，用于保护所述天线装置。在此情况下所形成的天线装置可以参见图4的图示以及结合图4进行的描述。

在本发明实施例的用于制作天线的方法的技术方案中，通过设置与金属层直接接触的高介电层，能够降低天线所占用的空间。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的用于制作天线的方法中所涉及的步骤的具体实现，可以参考前述装置实施例中的图示和操作，在此不再赘述。此外，上述方法实施例中的部分步骤可以进行重新组合，或可以改变部分步骤之前的执行顺序。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种天线装置，包括：

载体层，为该天线装置的基底载体；

金属层，位于所述载体层之上，用于作为辐射体来发射和接收信号；

高介电层，直接接触所述金属层，由介电常数大于预设阈值的高介电材料所形成，以通过设置与所述金属层直接接触的高介电层来降低所述天线装置所占用的空间；

所述高介电层包括：

第一高介电层，位于所述载体层和所述金属层之间，由第一高介电材料形成；

第二高介电层，位于所述金属层之上，由第二高介电材料形成，所述第二高介电层是被加入了陶瓷粉末的油墨；

其中，在金属层两侧同时布置所述第一高介电层和第二高介电层以进一步减小天线装置尺寸。

2.根据权利要求1的天线装置，其中，所述天线装置还包括：覆盖膜层，位于所述金属层之上，用于保护所述天线装置。

3.根据权利要求2的天线装置，其中，所述高介电层包括位于所述金属层和所述覆盖膜层之间的第二高介电层。

4.根据权利要求3的天线装置，其中，所述第二高介电材料是陶瓷、或者被加入了陶瓷粉末的油墨。

5.根据权利要求1或2的天线装置，其中，所述第一高介电材料是陶瓷。

6.一种用于制作天线的方法，包括：

设置载体层作为天线的基底载体；

在所述载体层之上设置金属层，该金属层作为辐射体来发射和接收信号；

形成直接接触所述金属层的高介电层，该高介电层由介电常数大于预设阈值的高介电材料所形成，以通过设置与所述金属层直接接触的高介电层来降低所述天线装置所占用的空间；

其中，所述形成直接接触所述金属层的高介电层包括：

在所述载体层和所述金属层之间设置第一高介电层，该第一高介电层由第一高介电材料形成；在所述金属层之上设置第二高介电层，该第二高介电层由第二高介电材料形成，所述第二高介电层是被加入了陶瓷粉末的油墨；其中，在金属层两侧同时布置所述第一高介电层和第二高介电层以进一步减小天线装置尺寸。

7.根据权利要求6的方法，其中，所述方法还包括：在所述金属层之上形成覆盖膜层，用于保护所述天线装置。

8.根据权利要求7的方法，其中，所述形成直接接触所述金属层的高介电层包括：

在所述金属层和所述覆盖膜层之间设置第二高介电层。

9.根据权利要求8的方法，其中，所述第二高介电材料是陶瓷、或者被加入了陶瓷粉末的油墨。

10.根据权利要求6或7的方法，其中，所述第一高介电材料是陶瓷。