CN1365163A - 芯片天线及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

通过连接部分连接相互隔开规定间隔配置的主天线元件以及辅助天线元件与包围它们的框而形成导体平板,将该导体平板埋在电介质芯片内或者叠层在电介质芯片上,接着,沿着电介质芯片的两侧面切断导体平板,由此制造芯片天线。主天线元件以及辅助天线元件的内侧端边缘部分在电介质芯片的整个宽度上相互对置并且使得对置面积恒定,由此抑制天线特性产生偏差。

Description

芯片天线及其制造方法
技术领域
本发明涉及并列设置了主天线元件以及辅助天线元件的芯片天线，特别涉及结构上做成减少天线特性偏差的芯片天线极其制造方法。
背景技术
已经公开了将由平板状或弯曲状导体形成的天线元件埋设在电介质芯片内或者叠层在电介质芯片上的天线。又，还已知与主天线元件并列设置无馈电的辅助天线元件并且扩大天线频带或者使之为多频谐振天线。
对于后者的芯片天线，将主天线元件1以及辅助天线元件2设置在电介质芯片3内时，如图11以及图12所示，预计两天线元件1、2的位置相互在横方向或高度方向上会产生偏移。对于将天线1、2叠层到电介质芯片3上的情况也如此。
当在两天线元件1、2之间产生这样的位置偏移时，天线元件1、2的对置端边缘部分的对置面积发生变化，随之天线1、2间的电容(阻抗)变化，在天线特性上产生变化。因此，产生很难稳定地制造特性一致的芯片天线等不良情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种芯片天线，它是并列设置主天线元件与无馈电的辅助天线元件并且能够简单有效地抑制天线特性产生偏差。
本发明的另一目的在于提供一种芯片天线的制造方法，利用该方法能够容易地制造具备主天线元件与无馈电的辅助天线元件并且天线特性无偏差的芯片天线。
根据本发明的一个形态，提供将主天线元件以及无馈电辅助天线元件埋设在电介质芯片内或者叠层在电介质芯片上的芯片天线。所述主天线元件具有：第1主体部分；从所述第1主体部分的内侧端边缘部分的两端开始分别向芯片天线宽度方向外侧延伸的第1突出部分。所述辅助天线元件具有：第2主体部分；从所述第2主体部分的内侧端边缘部分的两端开始分别向芯片天线宽度方向外侧延伸的第2突出部分。使得包含所述主天线元件的所述第1突出部分的内侧端边缘部分与包含所述辅助天线元件的所述第2突出部分的内侧端边缘部分在芯片天线的长度方向上隔开间隔相对配置。
根据本发明的芯片天线，主天线元件和辅助天线元件的内侧端边缘部分(即对置端边缘部分)的宽度方向尺寸比主体部分的宽度方向尺寸仅差长出突出部分的突出长度，例如，与电介质芯片的整宽度相同或者比其大。因此，即使主天线元件和辅助天线元件的配置位置在宽度方向上产生偏移，两天线元件的对置端边缘部分在电介质芯片的大致整个宽度上相互对置并且两天线元件的对置面积或者说两天线元件间的电容以及电感没有发生变化，能抑制天线特性的偏差。
根据本发明其他实施形态的芯片天线的制造方法具备下述工序：形成导体平板的第1工序；将所述导体平板设置在电介质芯片内或者叠层在电介质芯片上的第2工序；从所述导体平板的连接部分切开埋在电介质芯片内或者叠层在电介质芯片上的所述导体平板的所述主天线元件以及辅助天线元件从而切开两个所述天线元件第3工序。所述导体平板具有：具备第1主体部分与从所述第1主体部分内侧端边缘部分的两端分别向芯片天线宽度方向外侧延伸的第1突出部分的主天线元件；具备第2主体部分与从所述第2主体部分内侧端边缘部分的两端分别向芯片天线宽度方向外侧延伸的第2突出部分的辅助天线元件；使得所述主天线元件以及辅助天线元件的所述内侧端边缘部分在天线芯片长度方向上隔开规定间隔相互对置并且连接所述主天线元件以及辅助天线元件的连接部分。
根据本发明的芯片天线的制造方法，能够容易有效地制造具备具有至少延伸到电介质芯片的整个宽度的对置端边缘部分的主天线元件和辅助天线元件的芯片天线。即，将具有在第1工序中形成的导体平板的两天线元件大致配置在同一平面，因此，对置端边缘部分在长度方向上具有规定间隔而相互正确地对置。然后，在将导体平板配置在电介质芯片的第2工序中，由于维持通过连接部分的主以及辅助天线元件的连接，两天线元件的位置关系在芯片天线的高度、宽度以及长度方向上都没有发生变化。又，在第3工序中，在将导体平板配置在电介质芯片上的状态下，从主天线元件和辅助天线元件切开连接部分，使两天线元件相互分离，因此，这期间两天线的位置关系几乎没有发生变化。结果，能够容易、高效地制造具有对置端边缘部分相互正确地对置并且具有注意及辅助天线元件并且在天线特性上没有偏差的芯片天线。
附图简述
图1是表示本发明第1实施形态的芯片天线的概要立体图。
图2是表示提供给图1所示的芯片天线的制造的加工导体平板的平面图。
图3是表示本发明第1实施形态的变换例的芯片天线的概要立体图。
图4是提供给本发明第1或第2实施形态的芯片天线的制造的加工导体平板的平面图。
图5表示本发明第2实施形态芯片天线的概要立体图。
图6是沿着图7的VI-VI线表示本发明第3实施形态的芯片天线的概要剖视图。
图7是表示提供给图6所示的芯片天线的制造的加工导体平板的平面图。
图8是使用于图1的芯片天线的制造中的模具的部分概要剖视图。
图9是表示使用于图5的芯片天线的制造中的模具的部分概要剖视图。
图10是表示使用于图6的芯片天线的制造中的模具的部分概要剖视图。
图11是表示以往的芯片天线中的主天线元件以及辅助天线源的横方向的位置偏移的平面图。
图12是表示图11所示的芯片天线中主天线元件以及辅助天线元件的高度方向上的位置偏移的纵向剖视图。
具体实施形态
(第1实施形态)
以下，参照图1对于本发明第1实施形态的芯片天线进行说明。
芯片天线具备分别由规定面积的导体平板形成的主天线元件10以及辅助天线元件20，两天线元件10、20埋在电介质芯片30内并且在芯片天线的长度方向上相互隔开规定距离并且大致位于同一平面上。主天线元件10由外部馈电而发挥天线的作用。无馈电的辅助天线元件20作为相对于主天线元件10的寄生元件发挥作用。利用两天线元件10、20能够实现天线特性的宽带化或者多频谐振。
主天线元件10具备具有固定面积的矩形的主体部分11、与该主体部分11成一体的2个突出部分13。突出部分13从主体部分11的内侧端边缘部分的两端分别向天线宽度方向外侧延伸。主天线元件10的包含突出部分13的内侧端边缘部分具有与电介质芯片30的总宽度相等的宽度方向尺寸。而且，在主天线元件10的外侧端边缘上设有与其相连的馈电端12。馈电端12的外侧部分从电介质芯片30的一侧起伸出，同时如图1所示那样弯折。馈电端12其尖端部分焊接在没有图示的印刷布线电路基板上，并且馈电端12作为从电路基板向主天线元件10馈电同时用于将芯片天线安装到电路基板上的安装端发挥作用。
辅助天线元件20具备具有规定面积的矩形的主体部分21、从该主体部分21的内侧端边缘部分的两端分别在宽度方向上向外侧延伸的2个突出部分23。与主天线元件10的情况相同，包含突出部分23的辅助天线元件20的内侧端边缘部分也具有与电介质30总宽度相等的宽度尺寸。在该辅助天线元件20的外侧端边缘上连接安装端22。安装端22其外侧端部分从芯片30的另一外侧端面伸出并且如图1所示那样弯折，其前端焊接在印刷布线电路基板上，通过该安装端22可将芯片天线安装到电路基板。
根据芯片天线的谐振频率、频带、天线增益等设定天线部件10、20间的距离以及主体部分11、21的面积等等。
例如，如下述这样制造具有上述结构的芯片天线。
首先，准备铜合金以及磷青铜或者在其上镀有纯铜的规定厚度的导体平板(没有图示)。然后，通过冲切以及蚀刻等使得该导体平板形成图案，形成图2所示的加工导体平板40(第1工序)。加工导体平板40在其中央部分具有主天线元件10以及辅助天线元件20并且在其周边部分具有框40a。而且，导体平板40具有将主天线元件10连接在框40a上的2个第1连接部分40b以及将辅助天线元件20连接在框40a上的2个第2连接部分40c。第1连接部分40b分别在主天线元件10的2个突出部分13与框40a之间延伸，第2连接部分40c分别在辅助天线元件20的2个突出部分23与框40a之间延伸。框40a作为相互连接天线元件10、20的连接部分发挥作用。
又，与主天线元件10一体的馈电端12在其前端延长部分上与框40a成为一体并且作为将主天线元件10连接到框40a上第3连接部分发挥作用。同样地，与辅助天线元件20一体的馈电端22在其前端延长部分上与框40a成为一体并且作为将辅助天线元件20连接到框40a上第4连接部分发挥作用。
如此，在导体平板40上，主天线元件10与辅助天线元件20通过连接部分40a、40b、40c、12以及22相互连接，两天线元件10、20的内部边缘部分隔有间隔而相互对置。
其次，将加工导体平板40安置到树脂铸型用模具上。在图8的情况下，通过适当的手段将导体平板40配置到下侧模具72的导体平板配置区域内。然后，在模具内注入规定介电常数的电介质材料(第2工序)。该模具由具有在图2中以点划线所示的平面轮廓的空腔(cavity)的上下模具71、72形成。由于将导体平板40夹在上下模具71、72之间，能够抑制由于注入电介质材料引起的天线元件10、20之间位置偏移。作为电介质材料，能够适当地采用将PPS(聚苯撑硫)与BaO-Nd2O3-TiO2-Bi2O3系的陶瓷粉末混合后的树脂·陶瓷复合材料以及LCP(液晶聚合体)等树脂材料。又，介电常数ε取决于天线的性能规范，例如可以为3.1～20左右。
如上所述那样形成电介质芯片30，在电介质芯片30内埋有加工导体平板40的主天线元件10与辅助天线元件20的全部、以及供电端12与安装端20各自的一部分。
其次，在冷却后从金属模中取出将包含天线元件10、20的加工导体平板40的一部分埋在电介质芯片30内的模制件(芯片天线的半成品)。然后，沿着在电介质芯片30的两端面偏外规定距离的位置上沿着两端面延伸的切断线(图2中，以点划线表示)将导体平板40切断并且将框40a从端子12、22分离开来。又，沿着电介质芯片30的两侧面切断导体平板40并且将框40a以及连接部分40b、40c从主天线元件以及辅助天线元件10、20切开(第3工序)。结果，将通过连接部分40b、40c以及框40而一体化的主天线元件10与辅助天线元件20相互切开。
此后，如图1所示那样对于从电介质芯片30的两端面起分别伸出的馈电端12以及安装端22进行弯折加工，获得芯片天线的成品。
根据上述制造方法，在芯片天线的制造中，经常保持通过连接部分40b、40c、12以及22的主天线元件10、辅助天线20与框40a之间的连接状态，因此，两天线元件10、20在芯片天线的宽度、长度以及高度的任意方向上都不会发生偏移，两天线10、20对置端边缘部分相互隔开规定间隔并且保持正确的对置位置关系。具体而言，在主天线10、辅助天线20之间的任意方向上都不会产生位置偏移而能够将天线元件10、20埋在电介质芯片30之中。又，如上所述，能够通过在将天线元件10、20埋在电介质芯片30内的状态下，切断加工导体平板40来实施从框40a切开分离天线10、20的工序。因此，在芯片天线的制造中，主天线10以及辅助天线元件20的位置关系不会从规定的关系起发生变化。
而且，通过在上下模具71、72之间配置加工导体平板40并向模具内注入电介质材料，能够简单地将主天线10以及辅助天线20埋在电介质芯片30内。又，从连接部分40a、40b、40c切开天线元件10、20可通过沿着电介质芯片30的两侧面切落加工导体平板40来实施。如此，芯片天线的制造工序简单，特别如上文所述那样通过切断上述加工导体平板40，能够容易地进行使得主天线以及辅助天线元件对置边缘部分的长度与电介质芯片30的总宽度一致的工序。
通过将馈电端12以及安装端22各自的前端焊接在印刷布线电路基板上而能够将如上述这样获得的天线芯片安装在该电路基板上。然后，当从电路基板通过馈电端12向芯片天线的主天线元件10馈电时，主天线元件10发挥天线作用，辅助天线20则发挥对主天线10寄生的作用。
根据这样结构的芯片天线，主天线元件10以及辅助天线元件20的内侧端边缘部分其宽度方向尺寸等于电介质芯片30的总宽度并且在电介质芯片30的整个宽度上相互正确地相对。因此，两者的对置面积为恒定，天线元件10、20间的电容量(阻抗)不会偏离要求值，在天线特性上不会产生偏差。
尤其，通过在天线元件10、20的对置端边缘部分上设置突出部分13、23这样的简单机构，可以避免增大芯片天线的体积并抑制天线特性的偏差而能够使得具有恒定的天线特性，因此，存在很多实用性的优点。而且，由于突出部分13、23不伸出电介质芯片30，突出部分13、23的存在不会成为使得天线特性变化的主要原因。
上述第1实施形态的芯片天线及其制造方法能够进行种种变换。
图3表示第1实施形态的一变换例的芯片天线，该芯片天线与图1所示芯片天线的不同点在于，主天线元件10以及辅助天线元件20的突出部分13、23从电介质芯片30的两侧面起突出。该芯片天线例如能够采用图2的加工导体平板40进行制造。此时，沿着从电介质芯片30的两侧面在幅度方向偏外规定距离向外的切断线(在图2中以双点划线41表示它的一部分)切断一部分埋在电介质芯片30内的加工导体平板40。又，弯折天线元件10、20的突出部分12、23的突出部分，能够对于芯片天线的特性进行微调整。
又，在上述第1实施形态的芯片天线(图1)的制造中，替代图2所示的加工导体平板40，也可以采用图4所示的加工导体平板40。图4的加工导体平板40与利用框40a以及总共4个的连接部分40b、40c连接了主天线元件10与辅助天线元件20的图2的导体平板40的的不同点在于，通过2个连接部分40d连接了两天线元件10、20。各连接部分40d在主天线元件10的突出部分13与辅助天线元件20的突出部分23之间延伸并且使得两天线元件保持内侧端边缘部分在芯片天线长度方向上隔开规定间隔而对置的状态。
在芯片天线的制造中，通过沿着电介质芯片30的两侧面切断一部分埋在电介质芯片30内的加工导体平板40并且同时在端子12、22的前端延长部分上进行切断，由此，从导体平板40的框40a切开天线元件10、20并且同时使得天线元件10、20相互分离。由此，能够获得天线元件10、20的内侧端边缘部分隔开规定间隔对置的芯片天线。
(第2实施形态)
以下，参照图5对于本发明第2实施形态的芯片天线进行说明。
与在电介质芯片30内埋入天线元件10、20的第1实施形态不同，本实施形态的芯片天线是使得天线元件10、20在电介质芯片30的表明上叠层。
与第1实施形态的情况相同，能够采用图2或图4的加工导体平板40制造本实施形态的芯片天线。此时，例如图9所示那样，准备由在内部具备导体平板配置区域以及空腔41的下侧模具72和将导体平板40夹在与下侧模具72之间的上侧模具71形成的树脂铸型用模具。然后，在模具内注入电介质材料并且在电介质芯片30的表面一体地形成加工导体平板40。在电介质芯片30的成形中，由于将导体平板30夹在上下模具之间，能够抑制注入电介质材料引起的天线元件10、20之间的位置偏移。接着，从模具中取出这样形成的芯片天线半成品，在比电介质芯片30两端面更外侧的位置上切断导体平板40的同时，沿着电介质芯片30的两侧面切断导体平板40，从而获得芯片天线的成品。
在芯片天线的制造中，由于使得天线元件10、20维持在两者的内侧端边缘部分隔开规定间隔相会对置的状态，故在天线元件10、20之间不会产生位置偏移，能够简单地制造发挥规定性能的芯片天线。
(第3实施形态)
以下，参照图6对于本发明第3实施形态的芯片天线进行说明。
如图6所示，本实施形态的芯片天线具有与上述第2实施形态相同的基本构造，在电介质芯片30的表面上形成主天线元件10以及辅助天线元件20而构成。然而，本实施形态的芯片天线与第2实施形态的芯片天线相比的不同点在于，在电介质芯片30的底面上形成接地导体50的同时，还具有用于向主天线元件10馈电的馈电引脚60。
馈电引脚60穿过形成在主天线元件10的主体部分11中央部分上的引脚通孔14以及与该引脚通孔14对准并分别形成在电介质芯片30以及接地导体50上的引脚通孔31、51，并且通过主天线元件10、电介质芯片30以及接地导体50而在高度方向上延伸。馈电引脚60其头部被焊接在主天线元件10的主体部分11上并且电性且物理性地连接。在该馈电引脚60的下端部分上连接没有图示的馈电线而向主天线元件10馈电。
上述构造的芯片天线能够采用图7所示的加工导体平板40进行制造。该加工导体平板40在中央部分具备主天线元件10以及辅助天线元件20并在边缘部分具备框40a。又，在导体平板40上形成将天线元件10、20连接到框40a的连接部分40b、40c、40e～40h。连接部分40b以及40c与图2所示的导体平板40的情况相同，在天线元件10、20的突出部分13、23与框40a之间延伸。连接部分40f、40h对应于图2的端子12、22，在天线元件10、20的主体部分11、21的外侧端边缘与框40a之间延伸。图7的导体平板40还具备从天线元件10、20的主体部分11、21的两侧边缘沿着框40a延伸的连接部分40e、40g，能够可靠地防止天线元件10、20间的位置偏移。
采用图7的导体平板40制造图6的芯片天线时，如图10所示，在下侧模具72的空腔41的底面上配置接地导体50，在下侧模具72与上侧模具71之间夹持加工导体平板40的状态下，向模具的空腔41内注入电介质材料。然后，从模具中取出获得的芯片天线的半成品，沿着电介质芯片30的周面切断导体平板40，从而获得芯片天线的成品。在芯片天线的制造中，由于使得天线元件10、20维持在两者的内侧端边缘部分隔开规定间隔相互对置状态，在两者之间不会产生位置偏移，能够简单地制造发挥要求性能的天线芯片。
本发明不仅限于上述的第1～第3实施形态而能够进行种种变换。
例如，在上述实施形态中，将一体形成主天线元件以及辅助天线元件的加工导体平板埋在电介质芯片内或者叠层在电介质芯片上之后，切断导体而获得芯片天线，也可以相互分开的主天线元件和辅助天线元件埋在电介质芯片内或者将叠层在电介质芯片上。此时，预先使得从两天线元件主体部分伸出的突出部分的突出长度较长，在将天线元件配置在电介质芯片之后，沿着电介质的两侧面或者沿着比两侧面更外侧的切断线切断突出部分。由此，能够使得两天线元件的对置端边缘部分在电介质芯片的至少整个宽度上相对。
另外，本发明在不脱离上述范围的前提下能够进行种种变换。

Claims (14)

1.一种芯片天线，将主天线元件以及无馈电辅助天线元件埋设在电介质芯片内或者叠层在电介质芯片上，其特征在于，
所述主天线元件具有第1主体部分以及从所述第1主体部分的内侧边缘部分的两端分别向芯片天线宽度方向外侧延伸的第1突出部分，
所述辅助天线元件具有第2主体部分以及从所述第2主体部分的内侧边缘部分的两端分别向芯片天线宽度方向外侧延伸的第2突出部分，
使得包含所述主天线元件的所述第1突出部分的内侧端边缘部分与包含所述辅助天线元件的所述第2突出部分的内侧端边缘部分在芯片天线的长度方向上隔开间隔相对配置。
2.如权利要求1所述的芯片天线，其特征在于，
所述主天线元件以及辅助天线元件的各所述内侧端边缘部分具有等于所述电介质芯片总宽度的宽度方向尺寸。
3.如权利要求1所述的芯片天线，其特征在于，
所述第1以及第2突出部分在芯片天线宽度方向上从所述电介质芯片的两侧面分别向外侧突出。
4.如权利要求1所述的芯片天线，其特征在于，
还具备从所述第1主体部分的辅助天线元件相反侧的边缘向芯片天线长度方向外侧延伸的馈电端。
5.如权利要求4所述的芯片天线，其特征在于，
还具备从所述第2本体部分的主天线元件相反侧的边缘向芯片天线长度方向外侧延伸的安装端。
6.如权利要求1所述的芯片天线，其特征在于，
将所述主天线元件以及辅助天线元件叠层在所述电介质芯片的表面，
所述芯片天线还具备：形成在所述电介质芯片的背面的接地导体；贯通所述主天线元件、所述电介质芯片以及所述接地导体并且在高度方向上延伸的馈电引脚，
所述馈电引脚与所述第1主体部分连接。
7.一种芯片天线的制造方法，其特征在于，
具备下述工序：形成导体平板的第1工序；将所述导体平板埋在电介质芯片内或者叠层在电介质芯片上的第2工序；以及从埋在电介质芯片内或者叠层在电介质芯片上的所述导体平板的所述主天线元件以及辅助天线元件切开所述导体平板的连接部分从而切开两个所述主天线元件的第3工序；
所述导体平板具有：具备第1主体部分与从所述第1主体部分内侧边缘部分的两端分别向芯片天线宽度方向外侧延伸的第1突出部分的主天线元件；具备第2主体部分与从所述第2主体部分内侧边缘部分的两端分别向芯片天线宽度方向外侧延伸的第2突出部分的辅助天线元件；以及使得所述主天线元件以及辅助天线元件的所述内侧边缘部分在天线芯片长度方向上隔开规定间隔相互对置并且连接所述主天线元件以及辅助天线元件的连接部分。
8.如权利要求7所述的芯片天线的制造方法，其特征在于，
在所述第1工序中形成的所述导体平板的所述连接部分包含：包围所述主天线元件以及辅助天线元件的框、连接所述第1突出部分与所述框的第1连接部分、连接所述第2突出部分与所述框的第2连接部分。
9.如权利要求8所述的芯片天线的制造方法，其特征在于，
在所述第1工序中形成的所述导体平板包含：将所述第1主体部分在所述第1主体部分的辅助天线元件相反侧的边缘连接到所述框上的第3连接部分、将所述第2主体部分在所述第2主体部分的主天线元件相反侧的边缘连接到所述框上的第4连接部分。
10.如权利要求9所述的芯片天线的制造方法，其特征在于，
在所述的第1工序中形成的所述导体平板包含：将所述第1主体部分在所述第1主体部分的侧边缘连接到所述框的第5连接部分、将所述第2主体部分在所述第2主体部分的侧边缘连接到所述框的第6连接部分。
11.如权利要求7的芯片天线的制造方法，其特征在于，
在所述第1工序中形成的所述导体平板的所述连接部分连接所述第1突出部分与所述第2突出部分。
12.如权利要求7所述的芯片天线的制造方法，其特征在于，
在预先配置了所述导体平板的模具内注入电介质材料，由此将所述导体平板埋设在所述电介质芯片内或者叠层在所述电介质芯片的表面上。
13.如权利要求8所述的芯片天线的制造方法，其特征在于，
在所述第3工序中，沿着所述电介质芯片的两侧面切断所述导体平板，从所述第1以及第2突出部分分别切开所述第1以及第2连接部分。
14.如权利要求8所述的芯片天线的制造方法，其特征在于，
在所述第3工序中，沿着位于所述电介质芯片两侧面的外侧位置上的切断线切断所述导体平板，从所述第1以及第2突出部分分别切开所述第1以及第2连接部分。
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