一种内匹配芯片天线及其制造方法与流程

1.本发明涉及芯片天线技术领域，尤其涉及一种内匹配芯片天线及其制造方法。


背景技术：

2.芯片天线受到自身尺寸的限制，需要使用小型化设计。曲流技术、短路加载等小型化技术都会产生额外的感抗、容抗，影响天线的阻抗匹配以及辐射性能。
3.目前，通常使用外匹配电路(pi,t,l网络)改善天线阻抗匹配，提高天线带宽，优化天线辐射性能。
4.而外匹配电路会挤占pcb板的空间，也增加了额外的成本。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种内匹配芯片天线及其制造方法，以解决现有技术中外匹配电路挤占pcb板的空间，并增加成本的问题。
6.为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
7.一方面，本发明提供一种内匹配芯片天线，该内匹配芯片天线包括：
8.衬底；
9.若干第一底板，若干所述第一底板设于所述衬底的两侧，所述衬底和所述第一底板均设置有金属图案，所述衬底和所述第一底板上的金属图案相互配合以形成内匹配组件；
10.若干第二底板，其中一个所述第二底板设于所述衬底下方且位于距离所述衬底最远的所述第一底板的下侧；其余的若干所述第二底板间隔设于所述衬底上方且位于距离所述衬底最远的所述第一底板上侧；所述衬底上方的若干所述第一底板和/或若干所述第二底板均设置有金属图案，所述衬底上方的若干所述第一底板和/或若干所述第二底板上的金属图案相互配合以形成天线；所述天线和所述内匹配组件通过第一连接件连接；所述衬底下方的所述第一底板的下侧设置天线馈电焊盘和天线接地焊盘；所述天线馈电焊盘和所述天线接地焊盘分别与所述天线连接。
11.作为优选地，所述内匹配组件包括lc电路组件。
12.作为优选地，所述lc电路组件与所述天线串联，且连接点均在所述天线的前端。
13.作为优选地，所述lc电路组件与所述天线并联，且连接点均在所述天线的前端；所述衬底下方的所述第一底板的下侧设置外接接地焊盘；所述外接接地焊盘与所述lc电路组件连接。
14.作为优选地，所述外接接地焊盘设置至少一个。
15.作为优选地，所述衬底下方的所述第一底板的下侧设置固定焊盘，用于固定所述内匹配芯片天线。
16.作为优选地，还包括屏蔽组件，所述屏蔽组件用于减小所述内匹配组件与所述天线之间的相互干扰；所述屏蔽组件包括第二金属通孔、金属屏蔽层和/或金属护层。
为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
37.实施例一
38.如图1所示，图1中箭头方向为上方，本实施例提供一种内匹配芯片天线，该内匹配芯片天线包括衬底1、若干第一底板2和若干第二底板3，其中，若干第一底板2设于衬底1的两侧，衬底1和第一底板2均设置有金属图案，衬底1和第一底板2上的金属图案相互配合以形成内匹配组件；其中一个第二底板3设于衬底1下方且位于距离衬底1最远的第一底板2的下侧；其余的若干第二底板3间隔设于衬底1上方且位于距离衬底1最远的第一底板2上侧；衬底1上方的若干第一底板2和/或若干第二底板3设置有金属图案，衬底1上方的若干第一底板2和/或若干第二底板3上的金属图案相互配合以形成天线4；可选地，衬底1上方的若干第二底板3上的金属图案相互配合以形成天线4；天线4和内匹配组件通过第一连接件连接；衬底1下方的第一底板2的下侧设置天线馈电焊盘和天线接地焊盘；天线馈电焊盘和天线接地焊盘分别与天线4连接。衬底1下方的第一底板2的下侧还设置有天线固定焊盘，天线固定焊盘用于固定内匹配芯片天线。在其他实施例中，衬底1上方的若干第一底板2和若干第二底板3上的金属图案相互配合以形成天线4。该设置使得部分或者全部第一底板2既有形成内匹配组件的金属图案，还设有形成天线4的金属图案。提高了芯片天线的紧凑化程度，缩小了尺寸。
39.在其他实施例中，组成天线4的金属图案的层数可以为2
‑
8层。优选地，本实施例中，具体地，天线4的层数为4层，各金属图案之间通过金属通孔实现电连接。该天线4的整体尺寸为3.2mm*1.6mm*0.8mm，工作带宽扩展为6ghz～8.75ghz，且在工作频带内实现辐射效率大于84％。
40.当然，在其他实施例中，对天线4的种类和型号并不做限定，还可以根据需求对各层金属图案的形状进行调整以形成其他类型或种类的天线4。
41.本实施例中，内匹配芯片天线包括衬底1、若干第一底板2和若干第二底板3，在衬底1和第一底板2上设置内匹配组件，在第一底板2和/或第二底板3上设置天线4，将匹配电路设置于芯片天线的内部，充分利用了衬底1、第一底板2和第二底板3位置，避免匹配组件挤占pcb板的空间，降低制造成本。
42.关于内匹配组件，本实施例中，可选地，内匹配组件包括lc电路组件5，其中，lc电路组件5包括电容、电感和/或电阻，具体的连接方式可以根据设计需求设置以形成不同的
谐振电路。将lc电路组件5设置于芯片天线的内部，能有效利用内部芯片天线的内部空间，并能提高天线4性能。
43.可选地，组成lc电路组件5的金属图案的层数可以为2
‑
12层。优选地，本实施例中，组成lc电路组件5的金属图案的层数6层。
44.具体地，6层金属图案相互配合形成lc电路组件5，该lc电路组件5的效果相当于电子组件，电子组件包括：0.6pf法拉的电容1个、6nh的电感1个，其中，0.6pf电容和天线4串联，6nh电感分别与电容和天线4并联。
45.当然，在其他实施例中，对lc电路组件5的种类和型号并不做限定，还可以根据需求对各层金属图案的形状进行调整以形成其他类型或种类的lc电路组件5。
46.本实施例中，关于lc电路组件5和天线4的连接方式，可选地，lc电路组件5与天线4并联，且连接点均在天线4的前端，衬底1下方的第一底板2的下侧设置外接接地焊盘；lc电路组件5与外接接地焊盘通过预留的金属通孔连接。该设置能避免lc电路组件5破坏天线4原有的电流回路。具体地，连接点位于50欧姆线和天线4的连接处。通过lc电路组件5和天线4的并联，使得天线4的阻抗匹配和宽带内的辐射效率得以改善。
47.当然，在其他实施例中，lc电路组件5还可以与天线4串联，且连接点均在天线4的前端。上述设置同样地能改善天线4的阻抗匹配和宽带内的辐射效率。
48.外接接地焊盘设置至少一个。且每个外接接地焊盘均靠近天线4前端，并远离天线4的辐射回路。
49.可选地，衬底1下方的第一底板2的下侧设置固定焊盘，用于固定内匹配芯片天线。该设置使得内匹配芯片天线与外接电路的连接更加便利。
50.可选地，第一连接件为金属通孔。其中，金属通孔为贯穿衬底1、第一底板2和/或第二底板3的导电柱体结构，金属通孔可以根据需求贯穿衬底1、第一底板2和/或第二底板3。需要说明的是，金属通孔为本领域的常规设置，因此，其具体结构和制备方法在此不做赘述。在其他实施例中，金属通孔还可以由半金属通孔替换，半金属孔的横截面为半圆形，有利于降低芯片天线尺寸，同时节约材料和成本。
51.可选地，内匹配芯片天线还包括屏蔽组件，屏蔽组件用于减小内匹配组件与天线4之间的相互干扰。具体地，屏蔽组件包括金属通孔、金属屏蔽层和/或金属护层。金属护层设包括设置于衬底1、第一底板2和/或第二底板3周向的金属护层。金属通孔可以由半金属通孔替代。金属护层通过侧边金属化技术制备，需要说明的是，金属通孔的制备和侧边金属化技术为本领域的常规设置，其具体制备方法在此不再赘述。半金属通孔与金属护层能够减小连接时占用的尺寸，进一步降低芯片天线的尺寸。
52.可选地，金属通孔、金属屏蔽层和/或金属护层的材质可以为铜、银等导电金属。
53.实施例二
54.如图2所示，本实施例还提供一种天线的制造方法，用于制备上述的内匹配芯片天线，包括以下步骤：
55.s01、使用第一介质材料形成衬底1。
56.s02、在衬底1的上下表面分别使用第二介质材料制备若干第一底板2，并在衬底1和若干第一底板2制备若干相互配合的金属图案以形成内匹配组件。
57.s03、在衬底1上方且距离衬底1最远的第一底板2上制备若干第二底板3，在若干第
一底板2和/或若干第二底板3制备若干相互配合的金属图案以形成天线4；天线4和内匹配组件通过第一连接件连接；在衬底1下方且距离衬底1最远的第一底板2下方制备一层第二底板3；在衬底1下方的第二底板3远离衬底1的第一侧制备天线馈电焊盘、天线接地焊盘、天线固定焊盘和外接接地焊盘；天线馈电焊盘和天线接地焊盘分别与天线4连接，内匹配组件与外接接地焊盘连接。需要说明的是，天线馈电焊盘和天线接地焊盘与天线4的连接属于本领域的常规设置，因此，其具体连接方式在此不再赘述。
58.具体地，包括如下步骤：
59.s01、使用第一介质材料制备衬底1。
60.s02、在衬底1的上下表面分别制备第一金属图案和第二金属图案。
61.s03、在第一金属图案背离衬底1的一侧和第二金属图案背离衬底1的一侧分别使用第二介质材料制备第一底板2和第二底板3。
62.s04、在第一底板2背离衬底1的一侧和第二底板3背离衬底1的一侧分别制备第三金属图案和第四金属图案。
63.s05、在第三金属图案背离衬底1的一侧和第四金属图案背离衬底1的一侧分别使用第二介质材料制备第三底板和第四底板。
64.s06、在第三底板背离衬底1的一侧和第四底板背离衬底1的一侧分别制备第五金属图案和第六金属图案。
65.s07、在第五金属图案背离衬底1的一侧和第六金属图案背离衬底1的一侧分别使用第三介质材料制备若干层第一天线4底板和一个第二天线4底板；并在若干第一弹性底板中制备若干层天线4金属层以形成天线4，并在第二天线4底板远离衬底1的一侧制备天线馈电焊盘、天线接地焊盘、天线固定焊盘和外接接地焊盘，天线馈电焊盘和天线接地焊盘与天线4之间通过预留的金属通孔连接，其中，第一金属图案、第二金属图案、第三金属图案、第四金属图案、第五金属图案和第六金属图案通过预留的金属通孔连接后形成内匹配组件，外接接地焊盘和内匹配组件通过预留的金属通孔连接，天线固定焊盘用于固定内匹配芯片天线。
66.可选地，衬底1和/或第二底板3为pcb板，衬底1和/或第二底板3上铺设金属层，然后通过刻蚀或者雕刻工艺制备组成天线4的金属图案。采用pcb板作为基板制作电路的工艺成熟，成本低。
67.本实施例中，优选地，第二介质材料为胶水，优选为半固化片，半固化片包括树脂和增强材料。其中，树脂为热靼性树脂，例如环氧树脂、双马来酰亚胺三嗪、聚酰亚胺等多个品种，增强材料为玻纤布、纸基中的一种或二者的复合材料。
68.在压板过程中，胶水经过高温、高压熔化成为液体，然后发生高分子聚合反应，成为固体聚合物，将金属层(即铜箔)与金属层、金属层与衬底1、金属层与第一底板2或金属层与第二底板3板粘结在一起。
69.使用时，将半固化片放置于衬底1，在半固化片上铺设金属层，然后将半固化片熔化并等其凝固后形成第一底板2，并将衬底1和金属层固接，然后通过刻蚀工艺制备组成内匹配组件的金属图案，然后再铺设半固化片和金属层，并对半固化片进行熔化并等其凝固后形成第一底板1，并将两个金属层固接，两个金属层之间的半固化片起到粘接、绝缘和承载的作用。当内匹配组件制备完后，再铺设半固化片和pcb板，将半固化片熔化并等其凝固
后将pcb板固接于内匹配组件；然后再铺设半固化片和金属层，将半固化片熔化并等其凝固后将金属层固定于pcb板，此处，半固化片起到粘接作用。具体地，由第一金属图案、第二金属图案、第三金属图案、第四金属图案、第五金属图案和第六金属图案形成的内匹配组件。该工艺精度高，能满足lc电路组件5的制备需求。
70.可选地，外接接地焊盘设置至少两个，且每个外接接地焊盘位于天线4的前端。
71.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。