用于近場無線通信的微型天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型有關(guān)于一種微型天線，特別是有關(guān)于可W改善天線福射的感應(yīng)距離的 用于近場無線通信的微型天線。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來隨著手持式通信設(shè)備的大量使用，設(shè)置于手持電子裝置內(nèi)的無線信號傳輸 (如無線射頻識別（Radio Frequen巧 Identification,RFID)、近場無線通信（Near Field Communicat ion, NFC)等）的使用上越來越多。近場無線通信是一種利用電磁感應(yīng)收發(fā)電磁 波實現(xiàn)電子設(shè)備之間近距離無線通信的技術(shù)，可用于手機或攜帶型無線傳輸裝置系統(tǒng)中， 如信用卡或大眾地鐵卡等。近距離無線通信(NFC)原為RFID旗下的子技術(shù)之一，該應(yīng)用頻段 定為13.56MHz，并且W小于IOcm為有效傳輸距離設(shè)計，實際應(yīng)用上約只有2~5cm。因 NFC可 W讓設(shè)備在非接觸前提下，進行點對點的無線通信行為，即具有免接線和無方向性的應(yīng)用 優(yōu)勢，另外因其具有極短距離無線傳輸功能，可W有效防止傳輸連結(jié)上的意外或未經(jīng)使用 者授權(quán)情況下被啟動，具備有一定程度的安全特性，可避免運些無謂困擾。在操作上僅需將 卡片或裝置，靠近讀取機即可建構(gòu)傳輸連線的便捷應(yīng)用特性，現(xiàn)今除廣泛用于口禁卡、儲值 卡...等相關(guān)應(yīng)用外，未來也有機會整合其他電子產(chǎn)品，取代繁復(fù)的傳輸接線與安裝設(shè)定問 題?，F(xiàn)今在其應(yīng)用上，因感應(yīng)時不夠靈敏或感應(yīng)距離不夠，常常需要反覆幾次重復(fù)動作，才 能成功被讀取達到感應(yīng)功能，造成在使用上相當(dāng)程度的困擾。
[0003] 圖7A與圖7B為現(xiàn)有近場無線通信的微型天線的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖7A與圖7B所示， 此微型天線50由上往下分別為金屬覆蓋層51、電路層52與金屬接地層53。在金屬覆蓋層51 與金屬接地層53的表面上分別具有八個金屬區(qū)塊Tl~T8、B1~B8,且金屬覆蓋層51的八個 金屬區(qū)塊Tl~T8分別與金屬接地層的八個金屬區(qū)塊Bl~B8對應(yīng)。金屬覆蓋層51的八個金屬 區(qū)塊Tl~T8屬于不導(dǎo)通的腳位，所謂的不導(dǎo)通是指金屬區(qū)塊Tl~T8彼此間不電連接，且不 會與電路層52的接線電連接。而金屬接地層53的八個金屬區(qū)塊Bl~B8中Bl與B5分別作為輸 入端與輸出端，其余腳位也為不導(dǎo)通的腳位。金屬覆蓋層51與金屬接地層53的金屬區(qū)塊(Tl ~T8、B1~B8)結(jié)構(gòu)對應(yīng)設(shè)置的目的在避免燒結(jié)工藝中由于結(jié)構(gòu)不對稱產(chǎn)生應(yīng)力，而導(dǎo)致微 型天線的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生形變。
[0004] 而此微型天線50的制作方式屬于積層陶瓷工藝，在制作上采用低溫陶瓷共燒技術(shù) (Low Temperature Cofired Ceramics,LTCC)。金屬覆蓋層51與金屬接地層53主要是由具 有磁性材料的陶瓷粉末所構(gòu)成，而電路層52的接線主要是由金屬銀為導(dǎo)電電極材料。工藝 包含將陶瓷粉末經(jīng)由球磨混合、般燒、薄帶、印刷、疊層、切割、燒結(jié)等步驟，由于用于NFC的 微型天線50包含具有電感值的磁電特性，在材料選擇上必須使用鐵磁陶瓷粉體(Ferrite)。
[0005] 根據(jù)上述，在現(xiàn)有用于NFC的微型天線50下，對于產(chǎn)品整體感應(yīng)距離，包含兩項缺 點：（1)上層金屬覆蓋層51的金屬區(qū)塊Tl~T8覆蓋面積過大會降低整體天線福射場形；（2) 由于整體產(chǎn)品皆由具有磁性材料的鐵磁陶瓷粉體所構(gòu)成，電磁福射的感應(yīng)距離將會被磁性 材料所限制而無法發(fā)揮最大的工作效益。
[0006] 因此，存在一種需求，設(shè)計新式的微型天線，降低覆蓋層的金屬區(qū)塊的覆蓋面積， 且改善現(xiàn)有微型天線的天線福射的感應(yīng)距離會被電磁材料限制的缺點。 【實用新型內(nèi)容】
[0007] 本實用新型的目的在提供一種用于近場無線通信的微型天線結(jié)構(gòu)，通過此微型天 線結(jié)構(gòu)改善其天線福射的感應(yīng)距離受電磁材料限制的缺點。
[0008] 根據(jù)上述的目的，本實用新型提供一種用于近場無線通信的微型天線，包含依序 重疊的一覆蓋層、一電路層及一接地層，其中：
[0009] 該覆蓋層為一介電材料所制成；
[0010] 該接地層包含多個金屬區(qū)塊，且該接地層為該介電材料所制成；
[0011] 該電路層為一鐵磁材料所制成。
[0012] 其中該些金屬區(qū)塊中作為一輸入接腳與一輸出接腳的該些金屬區(qū)塊分別與該電 路層導(dǎo)通。
[0013] 本實用新型的另一目的在提供一種用于近場無線通信的微型天線結(jié)構(gòu)，通過此微 型天線結(jié)構(gòu)降低覆蓋層的金屬區(qū)塊的覆蓋面積，結(jié)構(gòu)改善其天線福射的感應(yīng)距離。
[0014] 根據(jù)上述的目的，本實用新型提供一種用于近場無線通信的微型天線，包含依序 重疊的一覆蓋層、一電路層及一接地層，其中：
[0015] 該覆蓋層為一介電陶瓷材料所制成；
[0016] 該接地層包含多個金屬區(qū)塊且該接地層為該介電陶瓷材料所制成；
[0017] 該電路層為一鐵磁陶瓷材料所制成，且依序包含：
[0018] -第一基板，設(shè)置于該覆蓋層的下方，且包含一第一金屬圖案層；
[0019] -第二基板，設(shè)置于該第一基板的下方，且包含多個第一導(dǎo)通孔，該些第一導(dǎo)通孔 與該第一金屬圖案層電連接；
[0020] -第=基板，設(shè)置于該第二基板的下方，且包含一第二金屬圖案層，該第二金屬圖 案層與該些第一導(dǎo)通孔電連接；
[0021] -第四基板，設(shè)置于該第=基板與該接地層之間，且包含多個第二導(dǎo)通孔分別電 連接一輸入接腳與一輸出接腳W及該第二金屬圖案層；
[0022] 其中該覆蓋層與該接地層的該介電材料選自由侶(A1)、娃(Si)、鐘化）、巧(Ca)、領(lǐng) (Ba)、儀(Mg)與妮(Nb)所組成的群組，而該鐵磁材料選自由鐵(Fe)、鉆(Co)、儀(Ni)、銅(Cu) 與鋒(Zn)所組成的群組。
[0023] 通過采用介電材料作為微型天線的覆蓋層與接地層，使其福射分布曲線可避免受 到磁性材料的束縛而導(dǎo)致整體感應(yīng)距離降低。而在工藝方面，使用介電材料節(jié)省鐵磁材料 的使用，讓成本降低。
【附圖說明】
[0024] 圖IA與圖IB為本實用新型的用于近場無線通信的微型天線的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025] 圖2為本實用新型的介電材料與鐵磁材料燒結(jié)收縮率曲線圖。
[0026] 圖3為本實用新型的介電材料與鐵磁材料的電子顯微鏡的材料影像圖。
[0027] 圖4A~圖4H為本實用新型的介電材料與鐵磁材料的能量散色光譜儀的材料分析 圖。
[00%]圖5為本實用新型的分解圖。
[0029] 圖6A與圖6B分別為現(xiàn)有與本實用新型的微型天線的2D天線場形圖。
[0030] 圖7A與圖7B為現(xiàn)有近場無線通信的微型天線的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031] 附圖標(biāo)號：
[0032] 10 微型天線 11 覆蓋層
[0033] 111 記號
[0034] 12 電路層
[0035] 121第一基板 122第二基板
[0036] 123第S基板 124第四基板
[0037] 125第一金屬圖案層 126第二金屬圖案層
[0038] 127第一導(dǎo)通孔 128第二導(dǎo)通孔
[0039] 13 接地層
[0040] 301介電材料 302鐵磁材料
[0041] 50 微型天線 51 金屬覆蓋層
[0042] 52 電路層 53 金屬接地層
[0043] Tl~T8，B1~B8金屬區(qū)塊
【具體實施方式】
[0044] W下配合附圖及本實用新型的較佳實施例，進一步闡述本實用新型為達成預(yù)定目 的所采取的技術(shù)手段。
[0045] 圖IA與圖IB為本實用新型的用于近場無線通信的微型天線的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖IA 所示，本實用新型的微型天線10包含依序重疊的一覆蓋層11、一電路層12及一接地層13。在 覆蓋層11的上表面包含一記號111，此記號111用于在燒結(jié)工藝中與接地層13的金屬區(qū)塊對 應(yīng)。如圖IB所示，圖中顯示本實用新型的微型天線10由下往上的結(jié)構(gòu)。在接地層13的上方包 含多個金屬區(qū)塊Bl~B8,位于接地層相對兩側(cè)的金屬區(qū)塊Bl、B5分別作為一輸入接腳一與 輸出接腳，其余金屬區(qū)塊的接腳為不導(dǎo)通。
[0046] 覆蓋層11與接地層13的材料采用一種或多種含侶(A1)、娃(Si)、鐘化）、巧(Ca)、領(lǐng) (Ba)、儀(Mg)或妮(Nb)等金屬氧化物所構(gòu)成的具介電特性的介電陶瓷材料(Dielectric Ceramic)。因用于近場無線通信的微型天線需具備電感特性，電路層12材料采用包含一種 或多種含鐵腳）、鉆(Co)、儀郵）、銅(Cu)或鋒向)等金屬氧化物所構(gòu)成的具磁電特性的鐵 瓷陶瓷材料。覆蓋層11與接地層13的介電材料與電路層12的鐵磁材料，分別經(jīng)由調(diào)配制成 20~80微米厚度的薄層，并經(jīng)過堆疊和切割工藝，最后通過燒結(jié)成固定尺寸大小。為了避免 不同材料因收縮差異造成元件分層、破裂或其它缺陷產(chǎn)生，覆蓋層11與接地層13的介電材 料與電路層12的鐵磁材料在選擇上需要挑選具有燒結(jié)匹配性收縮曲線的材料。本實用新型 的微型天線的較佳尺寸為9.8±0.2mm(長)巧.5±0.2mm(寬)*0.4mm(厚度），電感較佳為800 ~1500nH，整體產(chǎn)品的品質(zhì)系數(shù)(又稱Q值)較佳為20~30,天線感應(yīng)距離較佳在4.5~5.2cm 之間，但在此并不局限。
[0047] 圖2為本實用新型的介電材料與鐵磁材料燒結(jié)收縮率曲線圖。兩條曲線分別代表 覆蓋層11與接地層13的介電材料與電路層12的鐵磁材料的燒結(jié)曲線，由圖2可看出，覆蓋層 11與接地層