CN111755814B - 天线的制作方法以及移动设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及移动通信技术领域,尤其涉及一种天线的制作方法,还涉及一种移动设备。本发明的天线的制作方法,先在所述陶瓷背壳的表面形成活化区;随后在所述活化区形成籽晶层;再在所述籽晶层上成型所述天线,通过上述方式,活化区的形成使得陶瓷表面具有更高的反应活性位点密度,并且,籽晶层的设置增强了陶瓷背壳与天线的结合强度,提高了天线的质量及性能。
Description
【技术领域】
本发明涉及移动通信技术领域,尤其涉及一种天线的制作方法,还涉及一种移动设备。
【背景技术】
陶瓷产品凭借其细腻的质感、优异的耐磨性及良好的热稳定性等特点,在便携式智能电子产品上有越来越广泛的应用,如采用陶瓷作为壳体的智能手表。随着产品小型化和集成化不断发展,陶瓷智能手表由于体积较小,天线的净空区小,导致天线的性能不能得到很好的提升。天线的性能会影响信号的传输效果,从而影响智能手表的移动制式4G、GPS定位、WIFI和蓝牙等的连接效果。智能电子产品响应速度慢且易失去信号,严重影响用户的使用体验。
因此,有必要提供一种新的天线的制作方法。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种天线的制作方法以及移动设备,解决现有技术中天线性能不佳的技术问题。
本发明的技术方案如下:提供一种天线的制作方法,所述天线应用于移动设备中,所述移动设备包括陶瓷背壳,包括以下步骤:
S1、在所述陶瓷背壳的表面形成活化区;
S2、在所述活化区形成籽晶层;
S3、在所述籽晶层上成型所述天线。
优选地,所述陶瓷背壳包括相对设置的内表面和外表面,所述步骤S1具体为:
按照设定的图案,对所述陶瓷背壳的内表面的设定区域进行活化处理,以在所述陶瓷背壳的内表面形成活化区,其中,所述活化处理包括光刻、电子束蚀刻、光催化、激光镭雕、原子力显微镜、等离子体照射或能量束辐射中的一种。
优选地,所述天线为金属天线,所述籽晶层包括与所述天线相同的金属元素以及润湿增强元素,所述润湿增强元素选自钛、铬、钒、锆、铪及铌中的一种或两种以上。
优选地,所述籽晶层的厚度为1~20nm,所述步骤S2具体为:采用电子束诱导沉积或离子束诱导沉积或原子层沉积或化学气相沉积在所述活化区形成籽晶层。
优选地,所述籽晶层包括所述润湿增强元素的氧化物层或所述润湿增强元素的氮化物层。
优选地,所述步骤S3包括:
在所述籽晶层上镀铜,形成金属铜层。
优选地,所述步骤S3还包括:
在所述金属铜层上镀镍,形成金属镍层;
在所述金属镍层上镀金,形成金属金层;
其中,所述金属铜层、所述金属镍层和所述金属金层的厚度依次降低,所述金属铜层的厚度为6~12μm,所述金属镍层的厚度为2~4μm,所述金属金层的厚度大于或等于0.5μm。
优选地,所述步骤S3还包括:
对所述金属金层的裸露表面实施钝化处理,形成覆盖于所述金属金层的钝化层。
本发明的另一技术方案如下:提供一种移动设备,所述移动设备包括具有天线的陶瓷背壳,所述具有天线的陶瓷背壳通过上述的制作方法制作而成,所述具有天线的陶瓷背壳包括陶瓷背壳、以及形成于所述陶瓷背壳的天线。
优选地,所述籽晶层的厚度为1~20nm;或者,所述天线包括依次层叠的金属铜层、金属镍层以及金属金层。
本发明的有益效果在于:本发明的天线的制作方法,先在所述陶瓷背壳的表面形成活化区;随后在所述活化区形成籽晶层;再在所述籽晶层上成型所述天线,通过上述方式,活化区的形成使得陶瓷表面具有更高的反应活性位点密度,并且,籽晶层的设置增强了陶瓷背壳与天线的结合强度,提高了天线的质量及性能。
【附图说明】
图1为本发明实施例的制作方法的流程图;
图2为本发明实施例的移动设备的结构示意图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图,对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做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。
本发明中的术语“第一”、“第二”、“第三”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”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。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。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。此外,术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。
在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本发明实施例提供了一种天线的制作方法,所述天线应用于移动设备中,所述移动设备包括陶瓷背壳,请参阅图1所示,包括以下步骤:
S1、在所述陶瓷背壳的表面形成活化区。
在步骤S1中,按照设定的图案,对所述陶瓷背壳的内表面的设定区域进行活化处理,以在所述陶瓷背壳的内表面形成活化区,其中,所述活化处理包括光刻、电子束蚀刻、光催化、激光镭雕、原子力显微镜、等离子体照射或能量束辐射中的一种。
本发明的发明人发现,通过将陶瓷背壳表面上待设置天线的区域进行活化处理,裸露出化学活性物质,在该化学活性物质表面可直接产生化学还原反应,具有较高的化学活性,即可在该活化处理后的区域直接进行后续的籽晶层的制作,该活化处理后的区域即为活化区。活化处理可以打破附着在陶瓷壳体上存在的杂质所形成的空间位阻效应,使得陶瓷表面具有更高的反应活性位点密度。
在本实施例中,活化处理的方式可以使用激光将该陶瓷背壳的预定区域改质以形成该活化区,也可以采用能量束对该陶瓷背壳的预定区域进行辐射以裸露出化学活性物质形成该活化区,也可以采用等离子体对该陶瓷背壳的预定区域进行照射以形成该活化区,还可以采用光刻或电子束蚀刻或光催化或激光镭雕或原子力显微镜以形成该活化区。该活化区不同于现有技术中在陶瓷背壳上形成的凹陷区,凹陷区在陶瓷背壳的厚度方向上具有肉眼可见的深度,而活化区在陶瓷背壳的厚度方向上的深度为2~100μm,肉眼不可见。凹陷区对天线具有一定的限位作用,避免天线出现弯折的情况,减少天线占据的空间。但是,凹陷区在陶瓷背壳厚度方向的深度一般大于等于天线的厚度,加工精度不易把握,并且,凹陷区的设置会降低整个陶瓷背壳的机械刚度。在本实施例中,该活化区的作用是使陶瓷表面具有更高的反应活性位点密度,易于后续沉积籽晶层,该活化区的形状与该天线的图形相同,即后续制作的籽晶层和天线均完全覆盖该活化区,活化区、籽晶层和天线共形。
S2、在所述活化区形成籽晶层。
在本实施例中,该天线为金属天线,由于陶瓷材料与金属材料之间的润湿性不好,两者之间为结合很弱的物理连接,在陶瓷材料和和金属材料之间设置籽晶层,能改善陶瓷和天线的界面结合强度,使得天线不会轻易从陶瓷上剥离或脱落。
具体地,该籽晶层包括天线金属元素和润湿增强元素,该天线金属元素与将被后续沉积的天线中的金属相同,例如,该天线金属元素为铜(Cu);该润湿增强元素选自钛(Ti)、铬(Cr)、钒(V)、锆(Zr)、铪(Hf)及铌(Nb)中的一种或两种以上,例如,该籽晶层可以包括润湿增强元素的氮化物或氧化物。籽晶层中存在的润湿增强元素加强了其与陶瓷材料的结合强度,籽晶层中存在的天线金属元素加强了其与金属材料的结合强度,于是,籽晶层在活化区的共形覆盖加强了由陶瓷背壳提供的对将被后续沉积的天线的金属材料的结合强度。
籽晶层通过电子束诱导沉积(EBID)或离子束诱导沉积或原子层沉积(ALD)或化学气相沉积(CVD)形成,籽晶层的厚度为1~20nm,优选为5~20nm,下面以三个具体示例详细说明,在第一个可选的实施方式中,该润湿增强元素包括Ti,该金属元素包括Cu,该籽晶层包括相互交叠的多层TiN层和多层CuxN层,x为1~5,x优选为3,并按照如下步骤制备:(1)使用原子层沉积法在活化区表面沉积n1层TiN层,其中,n1为自然数,n1优选为1~5;(2)使用原子层沉积法在步骤(1)所得TiN层上沉积n2层CuxN层,x为1~5,x优选为3,其中,n2为自然数,n2优选为1~5;(3)不断依次重复步骤(1)和步骤(2),以形成籽晶层;步骤(1)中反应钛源为四(二甲基氨基)钛、四(二乙基氨基)钛及四(乙基甲基氨基)钛中的一种,气氛为氨气、氢气、氮气氢气混合气、氨气等离子体、氢气等离子体及氮气氢气混合气等离子体,反应温度为80~150℃;步骤(2)中反应铜源为铜脒化物,气氛为氨气等离子体,反应温度为150~300℃。在第二个可选的实施方式中,该籽晶层包括从陶瓷背壳至天线的方向依次层叠的TiN层、CuxN层和Cu籽晶层,其中,TiN层和CuxN层的沉积方式参见上述,最后在CuxN层上沉积Cu籽晶层。在第三个可选的实施方式中,采用电子束诱导沉积,将籽晶层用合金沉积在活化区以形成籽晶层,该籽晶层用合金包括Cu,以及Ti、Cr、V、Zr、Hf及Nb中的至少一种,例如为Cu-Ti合金或Cu-Cr合金。
当该活化区的形状与该天线的图形相同,籽晶层与活化区具有高度的共型性,其作为生长天线的基底,也保证了天线完全匹配活化区的形状和大小;同时,籽晶层为均匀致密的纳米薄膜,为天线的生长提供成核位点,能够提高天线的成分和厚度上的均匀性及表面的平整性,天线的性能更加稳定可靠。
本实施例中设置的籽晶层与现有技术中的树脂层和油漆层均不同,油漆层是为了美化以提升用户体验,籽晶层的功能是为了陶瓷背壳和天线的结合强度,现有技术中的树脂层或油漆层都是不能实现上述功能的,并且,树脂层或油漆层的存在会对产品的整体设计产生影响,并可能对天线的整体可靠性产生不利影响。
S3、在所述籽晶层上成型所述天线。
在本实施例中,该天线包括依次层叠的金属铜层和金属镍层,具体地,采用机械镀、化学镀、熔铸或化学沉积等方式依次在籽晶层上形成金属铜层、在该金属铜层上形成金属镍层。
具体地,在步骤S3中,首先,在所述籽晶层上镀铜,形成金属铜层;然后,在所述金属铜层上镀镍,形成金属镍层。
进一步地,该天线还包括层叠于该金属镍层上的金属金层,例如采用化学镀的方式在该金属镍层上形成金属金层;更进一步地,该天线还包括层叠于该金属金层上的钝化层,具体地,对所述金属金层的裸露表面实施钝化处理,形成覆盖于所述金属金层的钝化层,钝化层的设置可以减缓天线中金属铜层、金属镍层和金属金层的氧化速率,提高天线的射频能力,并延长天线的使用寿命,在一个可选的实施方式中,该钝化层为氧化铝层。
在本实施例中,金属铜层、金属镍层和金属金层的厚度依次降低,金属铜层的厚度为6~12μm,金属镍层的厚度为2~4μm,金属金层的厚度大于或等于0.5μm。
本发明实施例还提供了一种移动设备,请参阅图2所示,所述移动设备包括具有天线2的陶瓷背壳1,所述具有天线2的陶瓷背壳1通过上述的制作方法制作而成。
以上所述的仅是本发明的实施方式,在此应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出改进,但这些均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种天线的制作方法,所述天线应用于移动设备中,所述移动设备包括陶瓷背壳,其特征在于,包括以下步骤:
S1、在所述陶瓷背壳的表面形成活化区;所述陶瓷背壳包括相对设置的内表面和外表面,按照设定的图案,对所述陶瓷背壳的内表面的设定区域进行活化处理,以在所述陶瓷背壳的内表面形成活化区,其中,所述活化处理包括光刻、电子束蚀刻、光催化、激光镭雕、原子力显微镜、等离子体照射或能量束辐射中的一种;
S2、在所述活化区形成籽晶层;所述籽晶层通过电子束诱导沉积或离子束诱导沉积或原子层沉积或化学气相沉积形成,所述籽晶层的厚度为1~20nm;所述籽晶层包括天线金属元素以及润湿增强元素,所述天线金属元素与将被后续沉积的天线中包括相同的金属元素,所述天线金属元素包括Cu,所述润湿增强元素包括钛;
所述籽晶层包括相互交叠的多层TiN层和多层CuxN层,x为1~5,并按照如下步骤制备:
S2.1、使用原子层沉积法在活化区表面沉积n1层TiN层,其中,n1为1~5;反应钛源为四二甲基氨基钛、四二乙基氨基钛及四乙基甲基氨基钛中的一种,反应气氛为氨气、氢气、氮气氢气混合气、氨气等离子体、氢气等离子体及氮气氢气混合气等离子体中的一种,反应温度为80~150℃;
S2.2、使用原子层沉积法在步骤S2.1所得TiN层上沉积n2层CuxN层,其中,x为1~5,n2为1~5;反应铜源为铜脒化物,反应气氛为氨气等离子体,反应温度为150~300℃;
S2.3、循环重复步骤S2.1和步骤S2.2,直至形成所述籽晶层;
S3、在所述籽晶层上成型所述天线,所述天线为金属天线,所述天线包括依次层叠的金属铜层和金属镍层。
2.根据权利要求1所述的制作方法,其特征在于,所述步骤S3包括:
首先,在所述籽晶层上镀铜,形成金属铜层;然后,在所述金属铜层上镀镍,形成金属镍层。
3.根据权利要求2所述的制作方法,其特征在于,所述步骤S3还包括:
在所述金属镍层上镀金,形成金属金层;
其中,所述金属铜层、所述金属镍层和所述金属金层的厚度依次降低,所述金属铜层的厚度为6~12μm,所述金属镍层的厚度为2~4um,所述金属金层的厚度大于或等于0.5um。
4.根据权利要求3所述的制作方法,其特征在于,所述步骤S3还包括:
对所述金属金层的裸露表面实施钝化处理,形成覆盖于所述金属金层的钝化层。
5.一种移动设备,其特征在于,所述移动设备包括具有天线的陶瓷背壳,所述天线通过如权利要求1至4任一项所述的制作方法制作而成,所述具有天线的陶瓷背壳包括陶瓷背壳、以及形成于所述陶瓷背壳的天线。
6.根据权利要求5所述的移动设备,其特征在于,所述天线包括依次层叠的金属铜层、金属镍层以及金属金层。
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