CN108493592B - 微带天线及其制备方法和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了微带天线及其制备方法和电子设备。其中，微带天线包括：从下至上依次层叠设置的第一衬底、第二衬底和第三衬底；设置在第一衬底上表面的传输线；设置在第二衬底下表面、且开设有辐射槽的地极极；设置在第一衬底和第二衬底之间的液晶层；设置在第三衬底的上表面或下表面上的馈线和辐射贴片，其中，馈线、辐射贴片和传输线在第一衬底上的正投影与辐射槽在第一衬底上的正投影至少部分重叠，传输线与地极形成信号传输线路，传输线路与液晶层形成移相器。地极、传输线、馈线和辐射贴片分别设置在不同的衬底的单侧表面，制备较为简便，成本较低，且该微带天线对位较为精准，良率较高。

Description

微带天线及其制备方法和电子设备

技术领域

本发明涉及半导体工艺技术领域，具体的，涉及微带天线及其制备方法和电子设备。

背景技术

微带天线具有体积轻、重量轻、易共形的特点，通常采用印制电路板(PCB)工艺制备。液晶可以实现波束扫描的功能，但是由于液晶盒厚度仅为微米量级，无法直接连接外接激励源，虽然通过插入介质基板的方式可以将连接外接激励源的位置放置于介质基板上，但由此会造成金属的物理接触时形成损耗。并且PCB工艺制备的介质基板无法与液晶盒实现精确对位，会恶化微带天线的性能。

因而，目前的微带天线仍有待改进。

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对位较精准、结构较为简单的微带天线，该微带天线采用半导体制备工艺制备而成。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种微带天线。根据本发明的实施例，该微带天线包括：从下至上依次层叠设置的第一衬底、第二衬底和第三衬底；传输线，所述传输线设置在所述第一衬底的上表面；地极，所述地极设置在所述第二衬底的下表面，且所述地极上开设有辐射槽；液晶层，所述液晶层设置在所述第一衬底和所述第二衬底之间；馈线和辐射贴片，所述馈线和所述辐射贴片设置在所述第三衬底的上表面或下表面上，其中，所述馈线、所述辐射贴片和所述传输线在所述第一衬底上的正投影与所述辐射槽在所述第一衬底上的正投影至少部分重叠，所述传输线与所述地极形成信号传输线路，所述传输线路与所述液晶层形成移相器。发明人发现，该微带天线结构简单，易于实现，地极、传输线、馈线和辐射贴片分别设置在不同的衬底的单侧表面，将辐射贴片和馈线置于第三衬底上，通过耦合的方式实现馈线和地极距离的增加，便于外加激励源，不会造成金属的物理接触而形成损耗，同时不需要复杂繁琐的双面曝光工艺，且可以全部通过半导体制造工艺进行制备，步骤和操作较为简便，对位较为精准，良率较高，成本较低，适于大规模生产，且该微带天线接收或者发射信号的灵敏度较高，使用性能较佳。

根据本发明的实施例，所述第一衬底、所述第二衬底和所述第三衬底的具体材质不受特别限制，优选较低微波损耗的硬性材质，例如可以分别选自聚四氟乙烯玻璃纤维压板、酚醛纸层压板、酚醛玻璃布层压板、石英板或玻璃板。由此，材料来源较为广泛，稳定性较佳，绝缘效果较佳，微波损耗低，几乎不会影响无线电信号或者电磁波的传输，硬度较佳，使用性能较佳。

根据本发明的实施例，所述第一衬底、所述第二衬底和所述第三衬底的厚度分别为100微米至10毫米。由此，微带天线的厚度较合适，使得最终获得的微带天线体积较小，重量较轻，便于携带。

根据本发明的实施例，形成所述地极、所述传输线和所述辐射贴片的材料分别选自铜、金、银中的至少一种。由此，地极或者辐射贴片的电阻较低，传输信号的灵敏度较高，金属损耗较少，寿命较长。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种制备前面所述的微带天线的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：在第一衬底的上表面形成传输线；在第二衬底的下表面形成地极，并在所述地极上开设辐射槽；在第三衬底的上表面或下表面上形成馈线和辐射贴片；通过真空对准系统将所述第二衬底和所述第三衬底进行第一对盒；在所述第一衬底的上表面或者第二衬底的下表面的周边区域涂覆封装胶，并在所述封装胶所限定的区域内滴加液晶，然后通过真空对准系统将所述第二衬底和所述第一衬底进行第二对盒。发明人发现，通过在不同的衬底上形成传输线、地极、馈线和辐射贴片的操作简单方便，耗能较少，成本较低，将辐射贴片和馈线置于第三衬底上，通过耦合的方式实现馈线和地极距离的增加，便于外加激励源，不会造成金属的物理接触而形成损耗，同时不需要复杂的双面曝光工艺，利用VAS工艺进行对盒使得微带天线的对位较为精准，从而可以提高微带天线的良率，且该微带天线接收或者发射信号的灵敏度较高，进而提高消费者的消费体验。

根据本发明的实施例，形成所述地极和所述辐射贴片的方法选自磁控溅射、热蒸发和电镀。由此，操作方法简单，易于实现，成本较低，适于大规模生产。

在本发明的再一方面，本发明提供了一种电子设备。根据本发明的实施例，该电子设备包括前面所述的微带天线。该电子设备具备前面所述的微带天线的所有特征和优点，在此不再一一赘述。

附图说明

图1是本发明一个实施例中微带天线的结构示意图。

图2是本发明另一个实施例中微带天线的结构示意图。

图3是本发明一个实施例中的制备微带天线的方法流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

本发明是基于发明人的以下认识和发现而完成的：

目前，在制备微带天线时，通常在一个衬底的对立设置的两个表面上均沉积图案化的金属薄层，一面作为地极，另一面形成贴片作为辐射天线单元。液晶天线的出现使得微带天线的结构发生了改变，具体的，包括两部分：移相单元和微带天线单元，两个单元共用一个地极。发明人经过大量研究后发现：1、若采用传统的信号馈入方式，则馈线位于移相单元部分。因为液晶盒厚仅为微米量级，所以无法直接连接外接激励。通常采用外加衬底的方法，通过在液晶盒中插入与盒厚接近的衬底，通过衬底连接外接激励源。但由此造成金属物理接触时的损耗及阻抗不匹配；2、将馈线与辐射贴片放置在一面，由此可以直接连接外接激励源，不需要额外的衬底，但是由此造成的问题是需要进行双面曝光，然而双面曝光成本很高，且当曝光一面时，另一面需要保护层，且双面曝光的精度无法保证；3、通过引入衬底，将辐射单元及馈线部分制作于衬底上，但由于PCB板为额外加工，因此无法与半导体工艺制备的液晶盒实现非常精准的对位。针对上述技术问题，发明人又进行了深入的研究，研究后发现，可以利用单面曝光的半导体工艺将传输线、地极、辐射单元和馈线分别设置在三个不同的衬底的单侧表面上制备得到微带天线，可以完全采用半导体工艺制备，且获得的微带天线能够实现精准对位，良率较高，成本较低，能够制备出与设计完全一致的液晶盒，并可进一步扩大半导体工艺产线的产品覆盖范围。

有鉴于此，在本发明的一个方面，本发明提供了一种微带天线。根据本发明的实施例，参照图1或图2，该微带天线包括：从下至上依次层叠设置的第一衬底100、第二衬底200和第三衬底300；传输线110，所述传输线110设置在所述第一衬底100的上表面；地极210，所述地极210设置在所述第二衬底200的下表面，且所述地极210上开设有辐射槽220；液晶层400，所述液晶层400设置在所述第一衬底100和所述第二衬底200之间；馈线310和辐射贴片320，所述馈线310和所述辐射贴片320设置在所述第三衬底300的上表面(具体结构参照图1)或下表面(具体结构参照图2)上，其中，所述馈线310、所述辐射贴片320和所述传输线110在所述第一衬底100上的正投影与所述辐射槽220在所述第一衬底100上的正投影至少部分重叠，传输线110与地极210形成信号传输线路，传输线110、地极210及液晶层400形成移相器。发明人发现，该微带天线结构简单，易于实现，地极、传输线、馈线和辐射贴片分别设置在不同的衬底的单侧表面，将辐射贴片和馈线置于第三衬底上，通过耦合的方式实现馈线和地极距离的增加，便于外加激励源，不会造成金属的物理接触而形成损耗，同时不需要复杂繁琐的双面曝光工艺，且可以全部通过半导体制造工艺进行制备，步骤和操作较为简便，对位较为精准，良率较高，成本较低，适于大规模生产，且该微带天线对位较为精准，接收或者发射信号的灵敏度较高，良率较高，使用性能较佳。

需要说明的是，上述“上”或者“下”仅用于说明本申请，而不能理解为对本申请的限制。具体的衬底的设置方向需要根据实际需要或者实际使用过程中为准，在此不再过多赘述。

根据本发明的实施例，为了使得信号可以顺利的进入或者发射，所述第一衬底、所述第二衬底和所述第三衬底分别的具体材质不受特别限制，优选较低微波损耗的硬性材质，例如可以，所述第一衬底、所述第二衬底和所述第三衬底可以分别选自聚四氟乙烯玻璃纤维压板、酚醛纸层压板、酚醛玻璃布层压板、石英板或玻璃板。由此，材料来源较为广泛，稳定性较佳，绝缘效果较佳，微波损耗低，几乎不会影响无线电信号或者电磁波的传输，硬度较佳，使用性能较佳。

根据本发明的实施例，为了满足微带天线的体积需求，所述第一衬底、所述第二衬底和所述第三衬底的厚度分别为100微米至10毫米，例如第一衬底、所述第二衬底和所述第三衬底的厚度可以分别为100微米、300微米、500微米、700微米、900微米、1毫米、2毫米、4毫米、6毫米、8毫米、10毫米等。由此，微带天线的厚度较合适，使得最终获得的微带天线体积较小，重量较轻，便于携带。当第一衬底、第二衬底或第三衬底的厚度过薄时则造成传输线较窄，从而使得微波传输过程中在金属中的损耗大大增加，恶化整体性能，但是可以在第一衬底、第二衬底或第三衬底上进行单面曝光以节约成本并提高对位精度；当第一衬底、第二衬底或第三衬底的厚度过厚时则信号传输过程中向空间辐射的损耗增大，恶化整体性能，但是可以在第一衬底、第二衬底或第三衬底上进行单面曝光以节约成本并提高对位精度。

根据本发明的实施例，为了提高信号传输的灵敏度，形成所述辐射贴片的材料选自铜、金、银中的至少一种。由此，辐射贴片的电阻较低，传输信号的灵敏度较高，金属损耗较少，寿命较长。

根据本发明的实施例，传输线、地极与液晶层共同形成移相器，其工作原理为延时线移相，因此微波信号传输过程中的损耗对于天线性能尤为关键，需采用低损耗的金属来形成传输线或者地极，且形成传输线或者地极材料包括铜、金、银中的至少一种。形成馈线的材料可以为铜、金、银中的至少一种，由此可以减少信号传输过程中的损耗。

根据本发明的实施例，为了能够使得对位更加精准，辐射槽的形状可以为H型、哑铃型、矩形型等，尺寸取决于所设计的频率及所采用的衬底。由此，结构简单，易于实现，且能够使得微带天线的对位更加精准。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种制备前面所述的微带天线的方法。根据本发明的实施例，参照图3，该方法包括：

S100：在第一衬底的上表面形成传输线。

根据本发明的实施例，上述第一衬底与前面的描述一致，在此不再过多赘述。根据本发明的实施例，形成传输线的方法可以通过磁控溅射、热蒸发和电镀等方法形成整面的导电层，然后对导电层进行图案化处理，具体的图案化方法可以为蚀刻等，以形成传输线。

S200：在第二衬底的下表面形成地极，并在所述地极上开设辐射槽。

根据本发明的实施例，上述第二衬底、地极和辐射槽与前面的描述一致，在此不再过多赘述。根据本发明的实施例，形成地极的方法可以为磁控溅射、热蒸发和电镀等，由此，操作简单方便，易于实现，成本较低，适合大规模生产。根据本发明的实施例，形成辐射槽的方式没有特别限制，只要能够满足要求，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，例如形成辐射槽的方式可以包括但不限于刻蚀、切割等，在本发明的一个具体实例中，可以在第二衬底的下表面上通过磁控溅射、热蒸发和电镀等方法形成整面的导电层，然后对导电层进行图案化处理，具体的图案化方法可以为蚀刻等，以形成地极辐射槽。

S300：在第三衬底的上表面或下表面上形成馈线和辐射贴片。

根据本发明的实施例，上述第三衬底、辐射贴片和馈线与前面的描述一致，在此不再过多赘述。根据本发明的实施例，形成辐射贴片的方式可以为磁控溅射、热蒸发和电镀等，由此，操作简单方便，易于实现，成本较低，适合大规模生产。根据本发明的实施例，形成馈线的方式为常规操作，在此不再过多赘述。

S400：通过VAS(vacuum alignment system，真空对准系统)将所述第二衬底和所述第三衬底进行第一对盒。

根据本发明的实施例，利用VAS进行对盒的具体操作为：在第二衬底上表面的至少一部分涂覆UV胶，将涂覆完UV胶的第二衬底置于VAS的下基板上，且涂覆UV胶的表面远离VAS的下基板放置，第三衬底置于VAS的上基板上，通过抽真空及电荷耦合元件(CCD)捕捉标记进行对位(通过光线变化获得图形，与设备保存的图形进行对比，确定标记的位置，标记的位置取决于设备的要求，一般位于衬底的边缘区域)，然后依靠下压重力将第二衬底和第三衬底精准对盒，最后通过紫外照射固化及热烘实现第二衬底与第三衬底的精准对位。

S500：在所述第一衬底的上表面或者所述第二衬底的下表面的周边区域涂覆封装胶，并在所述封装胶所限定的区域内滴加液晶，然后通过VAS将所述第二衬底和所述第一衬底进行第二对盒。

需要说明的是，上述第一对盒与第二对盒的先后顺序没有特别限制，只要能够满足要求，本领域技术人员可以根据实际需要进行灵活选择。

根据本发明的实施例，上述封装胶、液晶均为常规材料，在此不再过多赘述。在本发明的一个具体实施例中，利用VAS将第二衬底和第一衬底进行第二对盒的具体操作为：在第一衬底的上表面的周边区域涂覆封装胶，并通过液晶滴下工艺(ODF)在上述封装胶所限定的区域内滴注液晶，将第一衬底吸附于VAS的下基板，第一基板涂覆封装胶的表面远离下基板放置，将已精准对位的第二衬底和第三衬底吸附于VAS的上基板，通过VAS对两者进行精准对位，随后通过紫外固化工艺及热烘方式制备出液晶盒。

根据本发明的实施例，在进行第二对盒时需要使用封装胶，以将液晶填充在第一衬底的上表面、第二衬底的下表面和封装胶所形成的空间中。

根据本发明的实施例，可以采用液晶滴下工艺(ODF)滴加液晶，具体的操作可以包括如下：在第一衬底的上表面(或者第二衬底的下表面)上的周边区域涂覆封装胶，该封装胶垂直于第一衬底的上表面(或者第二衬底的下表面)的方向具有一定的厚度，在所述封装胶所限定的区域内滴加液晶使得液晶恰好可以填充该区域，将对准放置的第一衬底和第二衬底放入真空中环境中进行抽真空，最后将抽完真空的上述结构进行光照固化，以将液晶密闭地设置在第一衬底和第二衬底之间，需要说明的是，上述操作中涂覆封装胶与滴加液晶的先后顺序没有特别限制。发明人发现，通过在不同的衬底上形成传输线、地极、馈线和辐射贴片的操作简单方便，耗能较少，成本较低，将辐射贴片和馈线置于第三衬底上，通过耦合的方式实现馈线和地极距离的增加，便于外加激励源，不会造成金属的物理接触而形成损耗，同时不需要复杂的双面曝光工艺，利用VAS进行对盒使得微带天线的对位较为精准，从而可以提高微带天线的良率，且该微带天线接收或者发射信号的灵敏度较高，进而提高消费者的消费体验。

根据本发明的实施例，在一般的微带天线中，通常在一个衬底的对立的两侧形成馈线和辐射天线，此种制备涉及到双面曝光，制备工艺较为复杂，且成本较高。而在本申请中，通过在不同的衬底的单侧表面上形成馈线和辐射天线，将辐射贴片和馈线置于第三衬底上，通过耦合的方式实现馈线和地极距离的增加，便于外加激励源，不会造成金属的物理接触而形成损耗，同时不需要复杂繁琐的双面曝光工艺，且可以全部通过半导体制造工艺进行制备，步骤和操作较为简单，有利于实现大规模生产，并且利用VAS进行精准对位，良率较高，成本较低，且对位较为精准，该微带天线接收或者发射信号的灵敏度较高，使用性能较佳。

在本发明的再一方面，本发明提供了一种电子设备。根据本发明的实施例，该电子设备包括前面所述的微带天线。该电子设备具备前面所述的微带天线的所有特征和优点，在此不再一一赘述。

根据本发明的实施例，该电子设备的具体种类没有特别限制，可以为任何需要接收和/发射信号的电子设备，例如包括但不限于手机、平板电脑、电视机、可穿戴设备、游戏机等等。根据本发明的实施例，除了前面所述的微带天线，该电子设备还包括常规电子设备所必要的结构和部件，以手机为例，还可以包括壳体、中框、CPU、显示屏、触控屏、声音系统、指纹识别模组等等。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，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“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，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。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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多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。

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 (7)

1.一种微带天线，其特征在于，包括：

从下至上依次层叠设置的第一衬底、第二衬底和第三衬底；

传输线，所述传输线设置在所述第一衬底的上表面；

地极，所述地极设置在所述第二衬底的下表面，且所述地极上开设有辐射槽；

液晶层，所述液晶层设置在所述第一衬底和所述第二衬底之间；

馈线和辐射贴片，所述馈线和所述辐射贴片设置在所述第三衬底的上表面或下表面上，

其中，所述馈线、所述辐射贴片和所述传输线在所述第一衬底上的正投影与所述辐射槽在所述第一衬底上的正投影至少部分重叠，所述传输线与所述地极形成信号传输线路，所述传输线路与所述液晶层形成移相器。

2.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述第一衬底、所述第二衬底和所述第三衬底分别选自聚四氟乙烯玻璃纤维压板、酚醛纸层压板、酚醛玻璃布层压板、石英板或玻璃板。

3.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述第一衬底、所述第二衬底和所述第三衬底的厚度分别为100微米至10毫米。

4.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于，形成所述地极、所述传输线和所述辐射贴片的材料分别选自铜、金、银中的至少一种。

5.一种制备权利要求1-4中任一项所述的微带天线的方法，其特征在于，包括：

在第一衬底的上表面形成传输线；

在第二衬底的下表面形成地极，并在所述地极上开设辐射槽；

在第三衬底的上表面或下表面上形成馈线和辐射贴片；

通过真空对准系统将所述第二衬底和所述第三衬底进行第一对盒；

在所述第一衬底的上表面或者所述第二衬底的下表面的周边区域涂覆封装胶，并在所述封装胶所限定的区域内滴加液晶，然后通过所述真空对准系统将所述第二衬底和所述第一衬底进行第二对盒。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，形成所述地极和所述辐射贴片的方法选自磁控溅射、热蒸发和电镀中的至少一种。

7.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-4中任一项所述的微带天线。