專利名稱：毫米波微帶天線及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及毫米波無線通信和天線技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種毫米波微帶天線及其制備方法。
背景技術(shù)：
微型化、集成化、寬帶化一直是無線移動通信系統(tǒng)的發(fā)展方向，其使用頻段向毫米波頻段拓展是今后發(fā)展的必然趨勢。隨著頻段的升高，天線的尺寸將成比例減小。由于具有體積小、重量輕、剖面低、 容易與載體共形等優(yōu)點，微帶天線在毫米波頻段的無線移動通信中將會發(fā)揮更加重要的作用。在微帶天線設(shè)計中，其輻射效率、信號增益是衡量微帶天線性能的重要參數(shù)。提高輻射效率需要降低天線基板材料的相對介電常數(shù)，而提高天線的增益，還要求該類材料具有較低的介電損耗。目前，環(huán)氧樹脂-玻璃覆銅板是廣泛使用的一種物美價廉的通用印刷電路板，但是其基板材料介電損耗太高(約為聚四氟乙烯的幾十倍，相對介電常數(shù)約為4. 6)，通常只限于在低頻下使用。并且，由于聚四氟乙烯的相對介電常數(shù)和介電損耗均非常低(分別只有2. 1和 3X IO4)，現(xiàn)有的高效、高增益平面微帶天線通常采用聚四氟乙烯玻璃纖維復(fù)合材料為天線基板，盡管其高頻性能優(yōu)異，但是成本較高。相對而言，聚乙烯、聚丙烯與聚四氟乙烯的相對介電常數(shù)和介電損耗非常接近(分別約為2. 3、2. 2和3X 104、4X IO4)，雖然最大工作溫度 (分別約為100°C和160°C )遠(yuǎn)不及聚四氟乙烯那樣高，但是非常廉價，也耐酸堿和多種溶劑，至少在通常的使用溫度下應(yīng)該可以作為一種很好的毫米波天線基板材料。在毫米波頻段，一方面，微帶天線的金屬線條已變得非常精細(xì)，必須采用微電子工藝中常規(guī)的光刻技術(shù)對金屬進(jìn)行圖形化處理；另一方面，為了降低損耗、提高效率與增益通常趨于選擇較薄的襯底，而聚乙烯或聚丙烯等塑料材質(zhì)軟，因此現(xiàn)有技術(shù)不能利用微電子工藝中的光刻技術(shù)直接對以上述塑料薄層為襯底的金屬薄膜進(jìn)行精細(xì)加工；此外，它們均屬于難粘材料，其與金屬很難直接粘接。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種毫米波微帶天線及其制備方法，其能夠提高微帶天線的輻射效率和信號增益，并能降低天線的成本。( 二 )技術(shù)方案為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種毫米波微帶天線，包括天線基板，包括由下而上排列的印刷電路覆銅板、下層環(huán)氧樹脂、聚丙烯或聚乙烯塑料層和上層環(huán)氧樹脂；圖形化的金屬薄膜，位于所述上層環(huán)氧樹脂的表面；
其中，所述印刷電路覆銅板包括環(huán)氧樹脂基板和銅箔。優(yōu)選地，所述銅箔粘接于所述樹脂基板表面。優(yōu)選地，所述天線包括一層或多層所述印刷電路覆銅板。優(yōu)選地，所述印刷電路覆銅板、下層環(huán)氧樹脂、塑料層和上層環(huán)氧樹脂依次粘接。優(yōu)選地，所述樹脂基板的厚度為0. 2毫米-4毫米，所述銅箔的厚度為5-100微米。優(yōu)選地，所述樹脂基板中含有增強(qiáng)材料。所述增強(qiáng)材料包括玻璃纖維布、聚基酰胺纖維或無紡布等。例如可以玻璃纖維布為增強(qiáng)材料。優(yōu)選地，所述樹脂基板中含有環(huán)氧樹脂。一種前述的毫米波微帶天線的制備方法，包括以下步驟Si，對印刷電路覆銅板上的銅箔進(jìn)行機(jī)械磨平拋光、清洗并烘干；S2，采用旋轉(zhuǎn)涂膠機(jī)將樹脂溶液均勻涂覆在銅箔表面，而后覆蓋聚乙烯或聚丙烯塑料層并加熱固化；S3，采用旋轉(zhuǎn)涂膠機(jī)將樹脂溶液均勻涂覆在所述聚乙烯或聚丙烯塑料層表面，加熱固化形成天線基板；S4，采用金屬蒸發(fā)、濺射、電鍍的方法在天線基板上制備金屬薄膜，采用光刻、刻蝕技術(shù)將所述金屬薄膜圖形化；S5，采用機(jī)械切割、研磨的方法在天線基板的一端去除銅箔以上的其他材料，形成接地點窗口。優(yōu)選地，所述樹脂溶液為環(huán)氧樹脂溶液。優(yōu)選地，所述步驟S2和S3，還包括加熱固化前，將所述聚乙烯或聚丙烯塑料層進(jìn)行氣體放電等離子體表面處理。(三)有益效果本發(fā)明通過采用硬質(zhì)的環(huán)氧樹脂基覆銅板和柔性聚乙烯、聚丙烯的性能與成本優(yōu)勢，并結(jié)合環(huán)氧樹脂與相關(guān)材料良好的粘結(jié)性能和相近的熱膨脹系數(shù)，通過揚長避短、優(yōu)勢互補與合理搭配，能夠運用微電子工藝中常規(guī)的光刻技術(shù)進(jìn)行精細(xì)加工制備毫米波微帶天線，且能夠提高微帶天線的輻射效率和信號增益，并能降低天線的成本。


圖1為本發(fā)明實施例中所述毫米波微帶天線的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例中所述毫米波微帶天線的制備方法的流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。如圖1所示，本發(fā)明所述的毫米波微帶天線，包括天線基板1，包括由下而上排列的印刷電路覆銅板4、下層環(huán)氧樹脂5、聚丙烯或聚乙烯塑料層6和上層環(huán)氧樹脂7 ；所述毫米波微帶天線包括一層或多層所述印刷電路覆銅板4。所述印刷電路覆銅板4、下層樹脂5、聚丙烯或聚乙烯中層樹脂6和上層樹脂7依次粘接。印刷電路覆銅板4包括樹脂基板2及粘接于其表面的銅箔3。
所述樹脂基板2的厚度為0. 2毫米-4毫米，例如2毫米，所述銅箔3的厚度為 5-100微米，例如50微米。所述樹脂基板2至少一側(cè)表面覆有銅箔3，例如一側(cè)表面覆有銅箔3，所述銅箔3與下層環(huán)氧樹脂5粘接。所述聚乙烯6材料包括低密度聚乙烯或高密度聚乙烯，且所述聚丙烯或聚乙烯材料未經(jīng)摻雜或經(jīng)過摻雜改性。圖形化的金屬薄膜8，位于所述上層環(huán)氧樹脂7的表面。所述圖形化的金屬薄膜8的材料包括鋁、銅、鈦、鉻、金和鉬，金屬膜的厚度為0. 01 微米 20微米，例如10微米。所述樹脂基板2含有環(huán)氧樹脂。最為優(yōu)選方案，所述樹脂基板2含有增強(qiáng)材料，所述增強(qiáng)材料包括玻璃纖維布、聚基酰胺纖維或無紡布等。例如可以玻璃纖維布為增強(qiáng)材料。所述樹脂基板2的兩側(cè)覆銅箔或甚至其內(nèi)部也存在多層覆銅箔時，至少在兩側(cè)的銅箔3之間存在一條金屬互聯(lián)線將它們聯(lián)通。所述覆銅板為單層覆銅板時，在其一端存在接地點，在所述接地點處的銅箔表面去除了其他上層材料。根據(jù)所述圖形化的金屬薄膜8 的具體形狀與尺寸，形成的所述微帶天線包括但不限于貼片天線、振子天線及其陣列天線， 且具有微帶饋電點或共面波導(dǎo)饋電點。通過倒裝焊或引線鍵合將通信系統(tǒng)中其他電路與微帶饋電點或共面波導(dǎo)饋電點相連。如圖2所示，本發(fā)明所述的毫米波微帶天線的制備方法，包括以下步驟Si，對印刷電路覆銅板上的銅箔進(jìn)行機(jī)械磨平拋光、清洗并烘干；S2，采用旋轉(zhuǎn)涂膠機(jī)將樹脂溶液均勻涂覆在銅箔表面，而后覆蓋聚乙烯或聚丙烯塑料層并加熱固化；本步驟中，加熱固化前，將所述聚乙烯或聚丙烯塑料層進(jìn)行氣體放電等離子體表面處理。S3，采用旋轉(zhuǎn)涂膠機(jī)將樹脂溶液均勻涂覆在所述聚乙烯或聚丙烯塑料層表面，加熱固化形成天線基板；本步驟中，加熱固化前，將所述聚乙烯或聚丙烯塑料層進(jìn)行氣體放電等離子體表面處理。S4，采用金屬蒸發(fā)、濺射、電鍍的方法在天線基板上制備金屬薄膜，采用光刻、刻蝕技術(shù)將所述金屬薄膜圖形化；S5，采用機(jī)械切割、研磨的方法在天線基板的一端去除銅箔以上的其他材料，形成接地點窗口。其中，所述樹脂溶液為環(huán)氧樹脂溶液。以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種毫米波微帶天線，其特征在于，包括天線基板(1)，包括由下而上排列的印刷電路覆銅板G)、下層環(huán)氧樹脂(5)、聚丙烯或聚乙烯塑料層(6)和上層環(huán)氧樹脂(7)；圖形化的金屬薄膜(8)，位于所述上層環(huán)氧樹脂(5)的表面； 其中，所述印刷電路覆銅板(4)包括環(huán)氧樹脂基板( 和銅箔(3)。
2.如權(quán)利要求1所述的毫米波微帶天線，其特征在于，所述銅箔(3)粘接于所述樹脂基板⑵表面。
3.如權(quán)利要求1所述的毫米波微帶天線，其特征在于，包括一層或多層所述印刷電路覆銅板⑷。
4.如權(quán)利要求1所述的毫米波微帶天線，其特征在于，所述印刷電路覆銅板、下層環(huán)氧樹脂(5)、塑料層(6)和上層環(huán)氧樹脂(7)依次粘接。
5.如權(quán)利要求1所述的毫米波微帶天線，其特征在于，所述樹脂基板(2)的厚度為0.2 毫米-4毫米，所述銅箔(3)的厚度為5-100微米。
6.如權(quán)利要求1所述的毫米波微帶天線，其特征在于，所述樹脂基板(2)中含有增強(qiáng)材料。
7.如權(quán)利要求1所述的毫米波微帶天線，其特征在于，所述樹脂基板(2)中含有環(huán)氧樹脂。
8.一種權(quán)利要求1-7中任一項所述的毫米波微帶天線的制備方法，其特征在于，包括以下步驟Si，對印刷電路覆銅板上的銅箔進(jìn)行機(jī)械磨平拋光、清洗并烘干； S2，采用旋轉(zhuǎn)涂膠機(jī)將樹脂溶液均勻涂覆在銅箔表面，而后覆蓋聚乙烯或聚丙烯塑料層并加熱固化；S3，采用旋轉(zhuǎn)涂膠機(jī)將樹脂溶液均勻涂覆在所述聚乙烯或聚丙烯塑料層表面，加熱固化形成天線基板；S4，采用金屬蒸發(fā)、濺射、電鍍的方法在天線基板上制備金屬薄膜，采用光刻、刻蝕技術(shù)將所述金屬薄膜圖形化；S5，采用機(jī)械切割、研磨的方法在天線基板的一端去除銅箔以上的其他材料，形成接地點窗口。
9.如權(quán)利要求8所述的毫米波微帶天線的制備方法，其特征在于，所述樹脂溶液為環(huán)氧樹脂溶液。
10.如權(quán)利要求8所述的毫米波微帶天線的制備方法，其特征在于，所述步驟S2和S3， 還包括加熱固化前，將所述聚乙烯或聚丙烯塑料層進(jìn)行氣體放電等離子體表面處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種毫米波微帶天線及其制備方法，涉及毫米波無線通信和天線技術(shù)領(lǐng)域，所述天線包括天線基板(1)，其包括由下而上排列的印刷電路覆銅板(4)、下層環(huán)氧樹脂(5)、聚丙烯或聚乙烯塑料層(6)和上層環(huán)氧樹脂(7)；圖形化的金屬薄膜(8)，位于所述上層環(huán)氧樹脂(5)的表面；其中，所述印刷電路覆銅板(4)包括環(huán)氧樹脂基板(2)和銅箔(3)。本發(fā)明通過采用由樹脂基板及其表面的銅箔構(gòu)成的印刷電路覆銅板和一層常用塑料為主體來制備毫米波微帶天線的基板，能夠提高微帶天線的輻射效率和信號增益，并能降低天線的成本。
文檔編號H01Q1/38GK102324619SQ201110191210
公開日2012年1月18日 申請日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者岳瑞峰, 王燕, 羅俊, 陸斌 申請人:清華大學(xué)