CN110911835B - 天线器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种天线器件，所述天线器件包括：基板，所述基板上设有第一通孔，所述基板包括相对设置的第一表面和第二表面；天线，设于所述基板的第一表面；射频匹配电路，设于所述基板的第二表面，所述射频匹配电路的输出端通过所述第一通孔的导电件与所述天线的馈线连接。本发明还公开一种天线器件的制备方法。本发明公开的天线器件的尺寸较小。

Description

天线器件及其制备方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种天线器件及其制备方法。

背景技术

天线与射频匹配电路是PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)和SIP(SystemIn a Package系统级封装)封装里面常见的部分。

天线的作用是发射和接收带有信息的电磁波。而由于射频芯片和天线的阻抗往往存在失配，因此为了将信号功率最大化传输，需要在射频芯片和天线之间加入射频匹配电路，解决它们的失配问题。

目前，对天线和匹配电路的设计还存在不足，两者占用SIP面积的20％～30％，造成了射频走线过长，导致天线器件的尺寸较大。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种天线器件及其制备方法，旨在解决天线器件的尺寸较大的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种天线器件，所述天线器件包括基板，所述基板上设有第一通孔，所述基板包括相对设置的第一表面和第二表面；天线，设于所述基板的第一表面；射频匹配电路，设于所述基板的第二表面，所述射频匹配电路的输出端通过所述第一通孔的导电件与所述天线的馈线连接。

在一实施例中，所述天线包括第一重布线层。

在一实施例中，所述天线还包括叠设于所述第一重布线层上方的第一绝缘层以及第二重布线层，所述第一绝缘层设于第一重布线层和所述第二重布线层之间；所述第一绝缘层上设置有第二通孔，所述第一重布线层与所述第二重布线层通过所述第二通孔内的导电件连接。

在一实施例中，所述射频匹配电路包括叠设于所述第二表面的第三重布线层、第二绝缘层以及第四重布线层，所述第三重布线层设于所述第二表面；所述第二绝缘层上设置有第三通孔，所述第三重布线层与所述第四重布线层通过所述第三通孔内的导电件连接。

在一实施例中，所述第四重布线层盖设第三绝缘层，且所述第四重布线层上设有引脚；所述第三绝缘层上设有第四通孔，所述引脚的自由端穿过所述第四通孔且暴露于所述第三绝缘层的外表面。在一实施例中，所述基板为玻璃基板。

在一实施例中，所述天线器件为方形。

为实现上述目的，本发明还提供一种天线器件的制备方法，所述天线器件的制备方法包括以下步骤：

在基板上制备第一通孔，并在所述第一通孔内设置导电件；

在所述基板的第一表面上进行布线制得天线，并在所述基板的第二表面上进行布线制得射频匹配电路，所述天线的馈线以及所述射频匹配电路的输出端通过所述第一通孔的导电件连接，所述第一表面与所述第二表面相对设置。

在一实施例中，所述在所述基板的第一表面上进行布线制得天线的步骤包括：

在所述基板的第一表面上沉积第一金属层，并在所述第一金属层上进行刻蚀；

对刻蚀后的第一金属层上镀铜得到第一重布线层。

在一实施例中，所述对刻蚀后的第一金属层上镀铜得到第一重布线层的步骤之后，还包括：

在所述第一重布线层上覆盖第一绝缘层，并将覆盖所述第一通孔的绝缘层去除以在所述第一绝缘层开设第二通孔；

在所述第一绝缘层上沉积第二金属层，并对所述第二金属层上进行刻蚀且在刻蚀后的第二金属层上进行镀铜得到第二重布线层，所述第一重布线层通过所述第二通孔内沉积的金属与所述第二重布线层连接。

在一实施例中，所述在所述基板的第二表面上进行布线制得射频匹配电路的步骤包括：

在所述基板的第二表面沉积第三金属层，对所述第三金属层上进行刻蚀且在刻蚀后的第三金属层上进行镀铜得到第三重布线层；

在所述第三重布线层上覆盖第二绝缘层，并将覆盖所述第一通孔的绝缘层去除以在所述第二绝缘层开设第三通孔；

在所述第二绝缘层上沉积第四金属层，并对所述第四金属层上进行刻蚀且在刻蚀后的第四金属层上镀铜得到第四重布线层，所述第三重布线层通过所述第三通孔内沉积的金属与所述第四重布线层连接。

在一实施例中，所述对所述第四金属层上进行刻蚀且在刻蚀后的第四金属层上进行镀铜得到第四重布线层的步骤之后，还包括：

在所述第四重布线层上覆盖第三绝缘层；

在所述第三绝缘层上开设第四通孔，并在所述第四通孔对应的第四金属层上进行植球，以在所述第四金属层上形成穿设所述第四通孔的引脚。

在一实施例中，所述在所述基板的第二表面上进行布线制得射频匹配电路的步骤之后，还包括：

对制得天线以及射频匹配电路的基板进行切割，得到方形的天线器件。

本发明的技术方案，天线器件包括天线、射频匹配电路以及基板，天线以及射频匹配电路分别设于基板的上下表面。由于天线与射频匹配电路错开设置于基板的两面，布置天线以及射频匹配电路的基板的面积较小，使得天线器件的尺寸较小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明天线器件一实施例的剖视结构示意图；

图2为本发明天线器件中天线的结构示意图；

图3为本发明天线器件另一实施例的剖视结构示意图；

图4为本发明天线器件中射频匹配电路的结构示意图；

图5为本发明天线器件又一实施例的剖视结构示意图；

图6为本发明天线器件再一实施例的剖视结构示意图；

图7为本发明天线器件的制备方法的一实施例的流程示意图；

图8为本发明天线器件的制备方法的另一实施例的流程示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				110	基板	111	第一表面
112	第二表面	113	第一通孔
				120	天线	121	馈线
122	辐射贴片	123	第一重布线层
				124	第一绝缘层	125	第二重布线层
130	射频匹配电路	131	输出端
				132	电容	133	电感
134	射频端	135	接地端
				136	第三重布线层	137	第二绝缘层
138	第四重布线层	139	引脚
				140	第三绝缘层

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参阅附图做进一步说明。

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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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，“多个”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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种天线器件。

请参阅图1，天线器件包括基板110、天线120以及射频匹配电路130。基板110包括相对设置的第一表面111以及第二表面112，且基板110上设有多个通孔113。第一表面111上设有天线120，且第二表面112上设有射频匹配电路130。第一通孔113内填充有金属构成导电件，或者可在第一通孔113内布置电线形成导电件。天线120的馈线121通过第一通孔113内的导电件与射频匹配电路130的输出端131连接。

天线120可为倒F天线，环形天线。参阅图2，天线120包括馈线121以及辐射贴片122，辐射贴片122与馈线121连接。馈线121以及辐射贴片122构成天线的第一重布线层，也即天线120包括第一重布线层。

在一实施例中，天线120可包括第一重布线层123、第一绝缘层124、以及第二重布线层125。具体，请参阅图3，第一重布线层123设于第一表面111上，第一绝缘层124覆盖第一重布线层123，且第二重布线层125覆盖第一绝缘层。第一绝缘层124开设有第二通孔，第一重布线层123通过第二通孔的导电件与第二重布线层125连接。第二重布线层125的正视图即为图2中所示的第一重布线层123。第一重布线层123、第一绝缘层124、以及第二重布线层125构成微波天线，第一重布线层123作为天线的接地平面。

参阅图4，射频匹配电路130包括多个电容132、多个电感133、射频端134、以及接地端134。参阅图5，射频匹配电路130包括第三重布线层136，第二绝缘层137以及第四重布线层138，多个电容132、多个电感133、射频端134、以及接地端134构成第四重布线层138。第二重布线层136设于第二表面112上，且第二绝缘层137覆盖于第三重布线层136上，第四重布线层138覆盖于第二绝缘层136上。第二绝缘层136上设有第三通孔，第三重布线层136通过第三通孔内的导电件与第四重布线层138连接。

在一实施例中，参阅图6，第四重布线层138上设有第三绝缘层140，第四绝缘层140上设有第四通孔，且第四重布线层138上设有引脚139，引脚139的自由端穿过第四通孔暴露于第三绝缘层140的外表面。

基板110可为石英基板、陶瓷基板、玻璃基板以及硅基板。优选为玻璃基板，玻璃基板在高频情况下对信号损耗极低，适合微波射频领域的应用。

进一步的，天线器件采用晶圆级工艺，使得天线器件为方形，有利于大规模生产天线器件，并能够降低天线器件的生成成本。

上述绝于层为聚亚酰胺(Polyimide)，重布线层均为铜层。

本发明实施例提供的天线器件包括天线、射频匹配电路以及基板，天线以及射频匹配电路分别设于基板的上下表面。由于天线与射频匹配电路错开设置于基板的两面，布置天线以及射频匹配电路的基板的面积较小，使得天线器件的尺寸较小。

本发明还提供一种天线器件的制备方法。

参阅图7，图7为本发明天线器件的制备方法的一实施例，所述天线器件的制备方法包括以下步骤：

步骤S10，在基板上制备第一通孔，并在所述第一通孔内设置导电件；

在本实施例中，在制备天线器件时，采用石英基板、陶瓷基板、玻璃基板或者硅基板作为天线器件中的基体。玻璃基板在高频情况下对信号的损耗极低，故优选采用玻璃基板。

选择一块基板，并采用玻璃通孔(TGV，Through Glass Via)工艺在基板的特定区域上制作过孔，从而在基板上制备多个第一通孔，第一通孔内填充金属，从而形成导电件，也即第一通孔内设有导电件。

步骤S20，在所述基板的第一表面上进行布线制得天线；

基板包括第一表面以及第二表面，第一表面以及第二表面相对设置，也即第一表面以及第二表面分别为基板的上下表面。

在基板上制备第一通孔后，先在第一表面制备天线。具体的，天线可包括一层重布线层，该重布线层定义为第一重布线层，第一重布线层的制备流程如下：

A、采用化学镀方法在玻璃基板的第一表面上沉积钛铜的第一金属层，Ti/Cu作为基板上的铜种子层，以便对玻璃基板进行铜电镀；

B、在第一金属层上涂布光阻层；

C、在第一金属层上光阻层的特定区域进行刻蚀，从而将特定区域的光阻层去除，可通过显影液去除光阻层，从而将第一金属层的Ti/Cu在特定区域显露出来，光阻层上的特定区域所构成的形状即为天线的形状；

D、对露出Ti/Cu的特定区域进行铜电镀，从而在凹陷的特定区域沉积铜；

E、去除光阻层，从而在特定区域中的Ti/Cu上凸设沉积的铜层，以形成第一重布线层。

可以理解的是，通过在基板的第一表面沉积第一金属层，并在第一金属层上进行刻蚀，再对刻蚀后的第一金属层上进行铜电镀从而得到第一重布线层。

需要说明的是，第一金属层是覆盖第一表面，因此，第一重布线层与通孔内的导电件连接，也即天线的馈线与通孔的导电件连接。

步骤S30在所述基板的第二表面上进行布线制得射频匹配电路，所述天线的馈线以及所述射频匹配电路的输出端通过所述第一通孔的导电件连接，所述第一表面与所述第二表面相对设置。

在制备得到天线后，再在第二表面制备射频匹配电路。具体的，射频匹配电路的制备包括如下流程：

a、在基板的第二表面沉积第三金属层，对第三金属层上进行刻蚀且在刻蚀后的第三金属层上进行镀铜得到第三重布线层，从而在第三重布线层上初步制作射频匹配电路上的电容以及电感，第三金属层也为Ti/Cu，且由第三金属层形成的第三重布线层可参照第一重布线层的制备流程，在此不再进行赘述；

b、在第三重布线层上覆盖第二绝缘层，第二绝缘层为聚亚酰胺(PI，Polyimide)，再将覆盖所述第一通孔的绝缘层去除以在第二绝缘层开设第三通孔，也即在第一通孔对应的第二绝缘层的区域进行开窗，从而在第二绝缘成上开设第三通孔；

c、在第二绝缘层上沉积第四金属层，并对第四金属层上进行刻蚀且在刻蚀后的第四金属层上镀铜得到第四重布线层，第三重布线层通过第三通孔内沉积的金属与第四重布线层连接，第四金属层也为Ti/Cu，且由第四金属层形成的第四重布线层可参照第一重布线层的制备流程，在此不再进行赘述，第三重布线层与第四重布线层构成完整的射频匹配电路，射频匹配电路上的电感包括但不限于π-L、π-π，T-π型匹配电路的电感，射频匹配电路的输出端通过第三通孔的导电件以及第一通孔的导电件与天线的馈线连接。

通过上述流程，即可在基板的第一表面以及第二表面分别制备天线以及射频匹配电路。需要说明的是，第一表面的天线与第二表面的射频匹配电路相对设置，从而使得天线器件的尺寸较小。

进一步的，在形成第四重布线层后，可在第四重布线层上覆盖第三绝缘层，以对射频匹配电路进行保护；再在第三绝缘层上开设窗口形成多个第四通孔，从而通过第四通孔在射频匹配电路上进行植球，以制得设于射频匹配电路且穿过第四通孔暴露于第三绝缘层外表面的引脚，引脚用于与电路板连接。

基板上的第一表面上可制备多个天线，且第二表面上也可制备多个射频匹配电路，可以理解的是，在一个基板上可以制备多个天线器件。可采用晶圆级工艺对含有天线以及射频匹配电路进行圆形切换，从而得到方形的天线器件。通过晶圆级工艺切割得到的天线器件的尺寸较小，且利于大规模生产天线器件，同时能够降低天线器件的生产成本。

在实施例提供的技术方案中，通过在基板的第一表面制备天线，以及在第二表面制备射频匹配电路，从而使得天线与射频匹配电路未处于同一表面，使得天线器件的尺寸较小，进而减小了设置天线器件的PCB板的尺寸，降低了设备的生产成本。

参阅图8，图8为本发明天线器件的制备方法的另一实施例，所述步骤S20包括：

步骤S21，在所述基板的第一表面沉积第一金属层，并对所述第一金属层上进行刻蚀且在刻蚀后的第一金属层上进行镀铜得到第一重布线层；

步骤S22，在所述第一重布线层上覆盖第一绝缘层，并将覆盖所述第一通孔的绝缘层去除以在所述第一绝缘层开设第二通孔；

步骤S23，在所述第一绝缘层上沉积第二金属层，并对所述第二金属层上进行刻蚀且在刻蚀后的第二金属层上进行镀铜得到第二重布线层，所述第一重布线层通过所述第二通孔内沉积的金属与所述第二重布线层连接。

在本实施例中，天线可为微波天线，也即天线由二层重布线层构成。具体的，先在第一表面上形成第一重布线层，再在第二重布线层上覆盖第一绝缘层，第一重布线层作为天线的接地平面，且第一重布线层与第一通孔内的导电件连接。

在第一重布线层上覆盖第一绝缘层后，再在第一绝缘层上开设窗口，以在第一绝缘成上开设第二通孔，第二通孔位于第一通孔的上方，也即将位于第一通孔上的绝缘层去除，从而在第一绝缘层上开设第二通孔。

在对第一绝缘层上开设第二通孔后，再在第一绝缘层上形成第二重布线层，即可制备得到微波天线，第二重布线层通过第二通孔内沉积的金属与第一重布线层连接，第二重布线层的制备可参照第一重布线层的制备流程，在此不再赘述。

在本实施例提供的技术方案中，在第一表面上依次制备第一重布线层、第二绝缘层以及第二重布线层，从而制备得到微波天线。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种天线器件，其特征在于，所述天线器件包括：

基板，所述基板上设有第一通孔，所述基板包括相对设置的第一表面和第二表面；

天线，设于所述基板的第一表面；

射频匹配电路，设于所述基板的第二表面，所述射频匹配电路的输出端通过所述第一通孔的导电件与所述天线的馈线连接；

其中，所述天线包括第一重布线层，所述第一重布线层由馈线和辐射贴片构成，所述辐射贴片与所述馈线连接；

所述天线还包括叠设于所述第一重布线层上方的第一绝缘层以及第二重布线层，所述第一绝缘层设于第一重布线层和所述第二重布线层之间；所述第一绝缘层上设置有第二通孔，所述第一重布线层与所述第二重布线层通过所述第二通孔内的导电件连接。

2.如权利要求1所述的天线器件，其特征在于，所述射频匹配电路包括叠设于所述第二表面的第三重布线层、第二绝缘层以及第四重布线层，所述第三重布线层设于所述第二表面；所述第二绝缘层上设置有第三通孔，所述第三重布线层与所述第四重布线层通过所述第三通孔内的导电件连接。

3.如权利要求2所述的天线器件，其特征在于，所述第四重布线层盖设第三绝缘层，且所述第四重布线层上设有引脚；所述第三绝缘层上设有第四通孔，所述引脚的自由端穿过所述第四通孔且暴露于所述第三绝缘层的外表面。

4.如权利要求1-3任一项所述的天线器件，其特征在于，所述基板为玻璃基板。

5.如权利要求1-3任一项所述的天线器件，其特征在于，所述天线器件为方形。

6.一种天线器件的制备方法，其特征在于，所述天线器件的制备方法包括以下步骤：

在基板上制备第一通孔，并在所述第一通孔内设置导电件；

在所述基板的第一表面上进行布线制得天线，并在所述基板的第二表面上进行布线制得射频匹配电路，所述天线的馈线以及所述射频匹配电路的输出端通过所述第一通孔的导电件连接，所述第一表面与所述第二表面相对设置；

在所述基板的第一表面上沉积第一金属层，并在所述第一金属层上进行刻蚀；

对刻蚀后的第一金属层上镀铜得到第一重布线层，所述第一重布线层由馈线和辐射贴片构成，所述辐射贴片与所述馈线连接；

所述对刻蚀后的第一金属层上镀铜得到第一重布线层的步骤之后，还包括：

在所述第一重布线层上覆盖第一绝缘层，并将覆盖所述第一通孔的绝缘层去除以在所述第一绝缘层开设第二通孔；

在所述第一绝缘层上沉积第二金属层，并对所述第二金属层上进行刻蚀且在刻蚀后的第二金属层上进行镀铜得到第二重布线层，所述第一重布线层通过所述第二通孔内沉积的金属与所述第二重布线层连接。

7.如权利要求6所述的天线器件的制备方法，其特征在于，所述在所述基板的第二表面上进行布线制得射频匹配电路的步骤包括：

在所述基板的第二表面沉积第三金属层，对所述第三金属层上进行刻蚀且在刻蚀后的第三金属层上进行镀铜得到第三重布线层；

在所述第三重布线层上覆盖第二绝缘层，并将覆盖所述第一通孔的绝缘层去除以在所述第二绝缘层开设第三通孔；

在所述第二绝缘层上沉积第四金属层，并对所述第四金属层上进行刻蚀且在刻蚀后的第四金属层上镀铜得到第四重布线层，所述第三重布线层通过所述第三通孔内沉积的金属与所述第四重布线层连接。

8.如权利要求7所述的天线器件的制备方法，其特征在于，所述对所述第四金属层上进行刻蚀且在刻蚀后的第四金属层上进行镀铜得到第四重布线层的步骤之后，还包括：

在所述第四重布线层上覆盖第三绝缘层；

在所述第三绝缘层上开设第四通孔，并在所述第四通孔对应的第四金属层上进行植球，以在所述第四金属层上形成穿设所述第四通孔的引脚。

9.如权利要求6-8任一项所述的天线器件的制备方法，其特征在于，所述在所述基板的第二表面上进行布线制得射频匹配电路的步骤之后，还包括：

对制得天线以及射频匹配电路的基板进行切割，得到方形的天线器件。

Images