CN110565123A - 可转移的透明柔性透气天线的制作方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可转移的透明柔性透气天线的制作方法及装置，其中，方法包括：通过HFSS软件模拟得到满足预设条件的天线结构设计，并根据天线结构设计确定光刻掩膜版；选择导电衬底，在导电衬底的表面旋涂一层光刻胶，并使用光刻掩膜版进行光刻，得到天线设计形状的网格结构的凹槽；由于衬底导电而光刻胶绝缘，通过电沉积将金属沉积在凹槽中；将网状天线图案转移到目标衬底上或直接从导电衬底上剥离，得到目标天线。根据本发明实施例的制作方法，具备可剥离转移的特性，可适应各种曲面，以满足在生物表面以及透明物体上面附着天线的需求，完善了物联网中对于移动终端天线功能的要求。

Description

可转移的透明柔性透气天线的制作方法及装置

技术领域

本发明涉及移动终端天线技术领域，特别涉及一种可转移的透明柔性透气天线的制作方法及装置。

背景技术

目前，天线技术是一种广泛应用于无线通信中的必要技术，从最初的电报通信，到如今已广泛普及的手机、电脑，以及各种交通工具如飞机、轮船他们之间的通信都离不开天线技术的支持。随着互联网时代的发展，移动通信技术变得越来越重要，它对于通信终端的尺寸和种类都提出更高的要求，进而衍生出“物联网”的概念。

相关技术中，由于物联网技术希望通过移动通信技术，实现各个物体间的通信，完成一个物与物之间信息交互的网络，因此作为物联网技术的基石，不同物体上必须要具有性能良好的天线，而现有的天线大多采用金属材料，不具有透明以及柔性的特点，在一些场合下如透明物体或生物体表面的应用中会存在一些问题，亟待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种可转移的透明柔性透气天线的制作方法，该方法可以具备可剥离转移的特性，可适应各种曲面，以满足在生物表面以及透明物体上面附着天线的需求。

本发明的另一个目的在于提出一种可转移的透明柔性透气天线的制作装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种可转移的透明柔性透气天线的制作方法，包括以下步骤：通过HFSS(High Frequency Structure Simulator，高频结构仿真)软件模拟得到满足预设条件的天线结构设计，并根据所述天线结构设计确定光刻掩膜版；选择导电衬底，在所述导电衬底的表面旋涂一层光刻胶，并使用所述光刻掩膜版进行光刻，得到天线设计形状的网格结构的凹槽；由于所述衬底导电而光刻胶绝缘，通过电沉积将金属沉积在所述凹槽中；将网状天线图案转移到目标衬底上或直接从所述导电衬底上剥离，得到目标天线。

本发明实施例的可转移的透明柔性透气天线的制作方法，具备可剥离转移的特性，可适应各种曲面，以满足在生物表面以及透明物体上面附着天线的需求，完善了物联网中对于移动终端天线功能的要求。

另外，根据本发明上述实施例的可转移的透明柔性透气天线的制作方法还可以具有以下附加的技术特征：

可选地，在本发明的一个实施例中，所述光刻掩膜版的尺寸可以要求为网格的间距为100μm至500μm，且网格线条的宽度约为5μm至6μm。

可选地，在本发明的一个实施例中，所述预设条件为阻抗、反射系数和方向性均满足预设要求。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：去除表面光刻胶，并对样品进行清洗和吹干。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：利用网格分析仪获取所述目标天线的阻抗和反射系数。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种可转移的透明柔性透气天线的制作装置，包括：模拟模块，用于通过HFSS软件模拟得到满足预设条件的天线结构设计，并根据所述天线结构设计确定光刻掩膜版；光刻模块，用于选择导电衬底，在所述导电衬底的表面旋涂一层光刻胶，并使用所述光刻掩膜版进行光刻，得到天线设计形状的网格结构的凹槽；沉积模块，用于由于所述衬底导电而光刻胶绝缘，通过电沉积将金属沉积在所述凹槽中；制作模块，用于将网状天线图案转移到目标衬底上或直接从所述导电衬底上剥离，得到目标天线。

本发明实施例的可转移的透明柔性透气天线的制作装置，具备可剥离转移的特性，可适应各种曲面，以满足在生物表面以及透明物体上面附着天线的需求，完善了物联网中对于移动终端天线功能的要求。

另外，根据本发明上述实施例的可转移的透明柔性透气天线的制作装置还可以具有以下附加的技术特征：

可选地，在本发明的一个实施例中，所述光刻掩膜版的尺寸可以要求为网格的间距为100μm至500μm，且网格线条的宽度约为5μm至6μm。

可选地，在本发明的一个实施例中，所述预设条件为阻抗、反射系数和方向性均满足预设要求。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述装置还包括：处理模块，用于去除表面光刻胶，并对样品进行清洗和吹干。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述装置还包括：测试模块，用于利用网格分析仪获取所述目标天线的阻抗和反射系数。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的可转移的透明柔性透气天线的制作方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的导电薄膜制造过程示意图；

图3为根据本发明一个实施例的天线设计的反射系数S11的仿真与实验测试结果示意图；

图4为根据本发明一个实施例的隐形眼镜上的眼压传感器结构示意图；

图5为根据本发明一个实施例的隐形眼睛上电容电感结构的俯视示意图；

图6为根据本发明一个实施例的眼镜片上的激励与接收天线结构示意图；

图7为根据本发明实施例的可转移的透明柔性透气天线的制作装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的可转移的透明柔性透气天线的制作方法及装置，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的可转移的透明柔性透气天线的制作方法。

图1是本发明实施例的可转移的透明柔性透气天线的制作方法的流程图。

如图1所示，该可转移的透明柔性透气天线的制作方法包括以下步骤：

在步骤S101中，通过HFSS软件模拟得到满足预设条件的天线结构设计，并根据天线结构设计确定光刻掩膜版。

可选地，在本发明的一个实施例中，光刻掩膜版的尺寸可以要求为网格的间距为100μm至500μm，且网格线条的宽度约为5μm至6μm，预设条件为阻抗、反射系数和方向性均满足预设要求。

需要说明的是，预设条件和预设要求均可以由本领域技术人员根据实际情况进行设置。具体而言，使用HFSS软件模拟计算得到天线设计，得到满足阻抗，反射系数，方向性的天线设计结果，根据得到的天线结构设计所需的光刻掩膜版，其中的尺寸要求是网格的间距约为100μm至500μm，网格线条的宽度约为5～6μm。

在步骤S102中，选择导电衬底，在导电衬底的表面旋涂一层光刻胶，并使用光刻掩膜版进行光刻，得到天线设计形状的网格结构的凹槽。

例如，选择适当的导电衬底如ITO，在ITO表面旋涂一层光刻胶，然后使用上一步得到的光刻掩膜版进行光刻，得到天线设计形状的网格结构的凹槽。

具体地，如图2所示，本发明实施例首先使用光刻技术，其中，光刻技术是指在光照作用下，借助光致抗蚀剂(又名光刻胶)将掩膜版上的图形转移到基片上的技术。其主要过程为：首先紫外光通过掩膜版照射到附有一层光刻胶薄膜的基片表面，引起曝光区域的光刻胶发生化学反应；再通过显影技术溶解去除曝光区域或未曝光区域的光刻胶(前者称正性光刻胶，后者称负性光刻胶)，使掩膜版上的图形被复制到光刻胶薄膜上；最后利用刻蚀技术将图形转移到基片上。

在步骤S103中，由于衬底导电而光刻胶绝缘，通过电沉积将金属沉积在凹槽中。

具体而言，利用电沉积技术，由于衬底导电而光刻胶绝缘，可以将金属如Ni电沉积在衬底ITO表面光刻出的凹槽中，沉积的高度可控，根据材料以及导电性的需求选择，这里使用金属Ni是因为Ni的延展性好，得到天线的柔性较好，弯折能力强。如果需要降低成本以及生物适应性的话也可以选择沉积石墨烯、碳纳米管或复合材料。

进一步地，如图2所示，本发明实施例其次使用电沉积技术，其中，电沉积技术是指金属或合金从其化合物水溶液、非水溶液或熔盐中电化学沉积的过程。这些过程在一定的电解质和操作条件下进行，金属电沉积的难易程度以及沉积物的形态与沉积金属的性质有关，也依赖于电解质的组成、pH值、温度、电流密度等因素

在步骤S104中，将网状天线图案转移到目标衬底上或直接从导电衬底上剥离，得到目标天线。

即言，根据需求将得到的网状天线图案转移到目标衬底上或直接从ITO上剥离下来，得到目标天线。

也就是说，如图2所示，本发明实施例最后使用剥离转移技术，其中，剥离转移技术是将得到的天线图案从基底上面通过物理或化学方法剥离下来或者转移到一个目标衬底上面的技术。

进一步地，在本发明的一个实施例中，方法还包括：去除表面光刻胶，并对样品进行清洗和吹干。即言，去除表面光刻胶，对样品进行清洗，吹干。

进一步地，在本发明的一个实施例中，方法还包括：利用网格分析仪获取目标天线的阻抗和反射系数。即言，如图3所示，利用网格分析仪对制备好的天线的阻抗、反射系数进行测试，例如，天线的性能参数天线方阻：0.1～1Ω，透光率：87％～90％(衬底PET的透光率92.49％)，弯折能力：重复弯折10000次电阻变化不超过1％，弯曲360°电阻变化不超2％。

下面以一个具体实施例对本发明实施例的方法进行描述。

基于该导电薄膜具有透明与柔性的特性，同时还可以透气透水，设计了一种基于电容的眼压传感器，如图4所示，由于其圆环型的设计，与网格状的天线内部结构，可以良好的贴附在隐形眼镜表面，良好的透明度不影响视觉，透气透水的性能也不会造成眼部的不适。

具体的结构如图4、图5和图6所示，在图4中主体部分为隐形眼镜，在其上层和下层的透明黄色部分为转移得到的透明导电材料，图5其结构的俯视图，上层中间的螺旋结构为电感，边缘处双层的扇叶片构成了电容，整体是一个电感电容串联的谐振结构。图6中主体部分是眼镜，在左眼镜片上透明黄色的部分同样为转移得到的透明导电材料，外侧的大环为发射信号的激励天线，内侧的小环为2个接收信号的差分天线。左眼镜腿上的黄色盒子部分为控制电路，负责控制信号的发射和接收，以及将得到的信息传输到电脑或手机上。

在眼压发生变化的时候，隐形眼镜的内层发生形变，改变了隐形眼镜内外侧电容极板间的距离，使得其电容随眼压发生改变，从而导致外层的电容电感结构的谐振频率随之改变。之后通过眼镜片上的激励天线发射信号，接收天线接收隐形眼睛上谐振结构的反射信号，通过测得的反射信号频率即可推算出眼压。

需要说明的是，为了便于表示结构，在配图中将导电材料部分画成了灰色，但实际上由于导电薄膜的高透光率，整体结构是透明的，可以在日常中使用而不影响外观和使用者的视觉。便于长时间的对眼压数据的监控。

综上，本发明实施例的可转移的透明柔性透气天线的制作方法，具备可剥离转移的特性，可适应各种曲面，以满足在生物表面以及透明物体上面附着天线的需求，完善了物联网中对于移动终端天线功能的要求。

其次参照附图描述根据本发明实施例提出的透明柔性透气天线的制作装置。

图7是本发明实施例的可转移的透明柔性透气天线的制作装置的结构示意图。

如图7所示，该可转移的透明柔性透气天线的制作装置10包括：模拟模块100、光刻模块200、沉积模块300和制作模块400。

其中，模拟模块100，用于通过HFSS软件模拟得到满足预设条件的天线结构设计，并根据天线结构设计确定光刻掩膜版。

光刻模块200，用于选择导电衬底，在导电衬底的表面旋涂一层光刻胶，并使用光刻掩膜版进行光刻，得到天线设计形状的网格结构的凹槽。

沉积模块300，用于由于衬底导电而光刻胶绝缘，通过电沉积将金属沉积在凹槽中。

制作模块400，用于将网状天线图案转移到目标衬底上或直接从导电衬底上剥离，得到目标天线。

可选地，在本发明的一个实施例中，光刻掩膜版的尺寸可以要求为网格的间距为100μm至500μm，且网格线条的宽度约为5μm至6μm。

可选地，在本发明的一个实施例中，预设条件为阻抗、反射系数和方向性均满足预设要求。

进一步地，在本发明的一个实施例中，本发明实施例的装置10还包括：处理模块。

其中，处理模块，用于去除表面光刻胶，并对样品进行清洗和吹干。

进一步地，在本发明的一个实施例中，本发明实施例的装置10还包括：测试模块。

其中，测试模块，用于利用网格分析仪获取目标天线的阻抗和反射系数。

需要说明的是，前述对可转移的透明柔性透气天线的制作方法实施例的解释说明也适用于该实施例的可转移的透明柔性透气天线的制作装置，此处不再赘述。

根据本发明实施例的可转移的透明柔性透气天线的制作装置，具备可剥离转移的特性，可适应各种曲面，以满足在生物表面以及透明物体上面附着天线的需求，完善了物联网中对于移动终端天线功能的要求。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或N个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种可转移的透明柔性透气天线的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过HFSS软件模拟得到满足预设条件的天线结构设计，并根据所述天线结构设计确定光刻掩膜版；

选择导电衬底，在所述导电衬底的表面旋涂一层光刻胶，并使用所述光刻掩膜版进行光刻，得到天线设计形状的网格结构的凹槽；

由于所述衬底导电而光刻胶绝缘，通过电沉积将金属沉积在所述凹槽中；以及

将网状天线图案转移到目标衬底上或直接从所述导电衬底上剥离，得到目标天线。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光刻掩膜版的尺寸要求为网格的间距为100μm至500μm，且网格线条的宽度约为5μm至6μm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设条件为阻抗、反射系数和方向性均满足预设要求。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

去除表面光刻胶，并对样品进行清洗和吹干。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

利用网格分析仪获取所述目标天线的阻抗和反射系数。

6.一种可转移的透明柔性透气天线的制作装置，其特征在于，包括：

模拟模块，用于通过HFSS软件模拟得到满足预设条件的天线结构设计，并根据所述天线结构设计确定光刻掩膜版；

光刻模块，用于选择导电衬底，在所述导电衬底的表面旋涂一层光刻胶，并使用所述光刻掩膜版进行光刻，得到天线设计形状的网格结构的凹槽；

沉积模块，用于由于所述衬底导电而光刻胶绝缘，通过电沉积将金属沉积在所述凹槽中；以及

制作模块，用于将网状天线图案转移到目标衬底上或直接从所述导电衬底上剥离，得到目标天线。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述光刻掩膜版的尺寸要求为网格的间距为100μm至500μm，且网格线条的宽度约为5μm至6μm。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预设条件为阻抗、反射系数和方向性均满足预设要求。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

处理模块，用于去除表面光刻胶，并对样品进行清洗和吹干。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

测试模块，用于利用网格分析仪获取所述目标天线的阻抗和反射系数。