用于近场无线通信的微型天线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型有关于一种微型天线，特别是有关于可W改善天线福射的感应距离的 用于近场无线通信的微型天线。
【背景技术】
[0002] 近年来随着手持式通信设备的大量使用，设置于手持电子装置内的无线信号传输 (如无线射频识别（Radio Frequen巧 Identification,RFID)、近场无线通信（Near Field Communicat ion, NFC)等）的使用上越来越多。近场无线通信是一种利用电磁感应收发电磁 波实现电子设备之间近距离无线通信的技术，可用于手机或携带型无线传输装置系统中， 如信用卡或大众地铁卡等。近距离无线通信(NFC)原为RFID旗下的子技术之一，该应用频段 定为13.56MHz，并且W小于IOcm为有效传输距离设计，实际应用上约只有2~5cm。因 NFC可 W让设备在非接触前提下，进行点对点的无线通信行为，即具有免接线和无方向性的应用 优势，另外因其具有极短距离无线传输功能，可W有效防止传输连结上的意外或未经使用 者授权情况下被启动，具备有一定程度的安全特性，可避免运些无谓困扰。在操作上仅需将 卡片或装置，靠近读取机即可建构传输连线的便捷应用特性，现今除广泛用于口禁卡、储值 卡...等相关应用外，未来也有机会整合其他电子产品，取代繁复的传输接线与安装设定问 题。现今在其应用上，因感应时不够灵敏或感应距离不够，常常需要反覆几次重复动作，才 能成功被读取达到感应功能，造成在使用上相当程度的困扰。
[0003] 图7A与图7B为现有近场无线通信的微型天线的结构示意图。如图7A与图7B所示， 此微型天线50由上往下分别为金属覆盖层51、电路层52与金属接地层53。在金属覆盖层51 与金属接地层53的表面上分别具有八个金属区块Tl~T8、B1~B8,且金属覆盖层51的八个 金属区块Tl~T8分别与金属接地层的八个金属区块Bl~B8对应。金属覆盖层51的八个金属 区块Tl~T8属于不导通的脚位，所谓的不导通是指金属区块Tl~T8彼此间不电连接，且不 会与电路层52的接线电连接。而金属接地层53的八个金属区块Bl~B8中Bl与B5分别作为输 入端与输出端，其余脚位也为不导通的脚位。金属覆盖层51与金属接地层53的金属区块(Tl ~T8、B1~B8)结构对应设置的目的在避免烧结工艺中由于结构不对称产生应力，而导致微 型天线的结构产生形变。
[0004] 而此微型天线50的制作方式属于积层陶瓷工艺，在制作上采用低溫陶瓷共烧技术 (Low Temperature Cofired Ceramics,LTCC)。金属覆盖层51与金属接地层53主要是由具 有磁性材料的陶瓷粉末所构成，而电路层52的接线主要是由金属银为导电电极材料。工艺 包含将陶瓷粉末经由球磨混合、般烧、薄带、印刷、叠层、切割、烧结等步骤，由于用于NFC的 微型天线50包含具有电感值的磁电特性，在材料选择上必须使用铁磁陶瓷粉体(Ferrite)。
[0005] 根据上述，在现有用于NFC的微型天线50下，对于产品整体感应距离，包含两项缺 点：（1)上层金属覆盖层51的金属区块Tl~T8覆盖面积过大会降低整体天线福射场形；（2) 由于整体产品皆由具有磁性材料的铁磁陶瓷粉体所构成，电磁福射的感应距离将会被磁性 材料所限制而无法发挥最大的工作效益。
[0006] 因此，存在一种需求，设计新式的微型天线，降低覆盖层的金属区块的覆盖面积， 且改善现有微型天线的天线福射的感应距离会被电磁材料限制的缺点。 【实用新型内容】
[0007] 本实用新型的目的在提供一种用于近场无线通信的微型天线结构，通过此微型天 线结构改善其天线福射的感应距离受电磁材料限制的缺点。
[0008] 根据上述的目的，本实用新型提供一种用于近场无线通信的微型天线，包含依序 重叠的一覆盖层、一电路层及一接地层，其中：
[0009] 该覆盖层为一介电材料所制成；
[0010] 该接地层包含多个金属区块，且该接地层为该介电材料所制成；
[0011] 该电路层为一铁磁材料所制成。
[0012] 其中该些金属区块中作为一输入接脚与一输出接脚的该些金属区块分别与该电 路层导通。
[0013] 本实用新型的另一目的在提供一种用于近场无线通信的微型天线结构，通过此微 型天线结构降低覆盖层的金属区块的覆盖面积，结构改善其天线福射的感应距离。
[0014] 根据上述的目的，本实用新型提供一种用于近场无线通信的微型天线，包含依序 重叠的一覆盖层、一电路层及一接地层，其中：
[0015] 该覆盖层为一介电陶瓷材料所制成；
[0016] 该接地层包含多个金属区块且该接地层为该介电陶瓷材料所制成；
[0017] 该电路层为一铁磁陶瓷材料所制成，且依序包含：
[0018] -第一基板，设置于该覆盖层的下方，且包含一第一金属图案层；
[0019] -第二基板，设置于该第一基板的下方，且包含多个第一导通孔，该些第一导通孔 与该第一金属图案层电连接；
[0020] -第=基板，设置于该第二基板的下方，且包含一第二金属图案层，该第二金属图 案层与该些第一导通孔电连接；
[0021] -第四基板，设置于该第=基板与该接地层之间，且包含多个第二导通孔分别电 连接一输入接脚与一输出接脚W及该第二金属图案层；
[0022] 其中该覆盖层与该接地层的该介电材料选自由侣(A1)、娃(Si)、钟化）、巧(Ca)、领 (Ba)、儀(Mg)与妮(Nb)所组成的群组，而该铁磁材料选自由铁(Fe)、钻(Co)、儀(Ni)、铜(Cu) 与锋(Zn)所组成的群组。
[0023] 通过采用介电材料作为微型天线的覆盖层与接地层，使其福射分布曲线可避免受 到磁性材料的束缚而导致整体感应距离降低。而在工艺方面，使用介电材料节省铁磁材料 的使用，让成本降低。
【附图说明】
[0024] 图IA与图IB为本实用新型的用于近场无线通信的微型天线的结构示意图。
[0025] 图2为本实用新型的介电材料与铁磁材料烧结收缩率曲线图。
[0026] 图3为本实用新型的介电材料与铁磁材料的电子显微镜的材料影像图。
[0027] 图4A~图4H为本实用新型的介电材料与铁磁材料的能量散色光谱仪的材料分析 图。
[00%]图5为本实用新型的分解图。
[0029] 图6A与图6B分别为现有与本实用新型的微型天线的2D天线场形图。
[0030] 图7A与图7B为现有近场无线通信的微型天线的结构示意图。
[0031] 附图标号：
[0032] 10 微型天线 11 覆盖层
[0033] 111 记号
[0034] 12 电路层
[0035] 121第一基板 122第二基板
[0036] 123第S基板 124第四基板
[0037] 125第一金属图案层 126第二金属图案层
[0038] 127第一导通孔 128第二导通孔
[0039] 13 接地层
[0040] 301介电材料 302铁磁材料
[0041] 50 微型天线 51 金属覆盖层
[0042] 52 电路层 53 金属接地层
[0043] Tl~T8，B1~B8金属区块
【具体实施方式】
[0044] W下配合附图及本实用新型的较佳实施例，进一步阐述本实用新型为达成预定目 的所采取的技术手段。
[0045] 图IA与图IB为本实用新型的用于近场无线通信的微型天线的结构示意图。如图IA 所示，本实用新型的微型天线10包含依序重叠的一覆盖层11、一电路层12及一接地层13。在 覆盖层11的上表面包含一记号111，此记号111用于在烧结工艺中与接地层13的金属区块对 应。如图IB所示，图中显示本实用新型的微型天线10由下往上的结构。在接地层13的上方包 含多个金属区块Bl~B8,位于接地层相对两侧的金属区块Bl、B5分别作为一输入接脚一与 输出接脚，其余金属区块的接脚为不导通。
[0046] 覆盖层11与接地层13的材料采用一种或多种含侣(A1)、娃(Si)、钟化）、巧(Ca)、领 (Ba)、儀(Mg)或妮(Nb)等金属氧化物所构成的具介电特性的介电陶瓷材料(Dielectric Ceramic)。因用于近场无线通信的微型天线需具备电感特性，电路层12材料采用包含一种 或多种含铁脚）、钻(Co)、儀邮）、铜(Cu)或锋向)等金属氧化物所构成的具磁电特性的铁 瓷陶瓷材料。覆盖层11与接地层13的介电材料与电路层12的铁磁材料，分别经由调配制成 20~80微米厚度的薄层，并经过堆叠和切割工艺，最后通过烧结成固定尺寸大小。为了避免 不同材料因收缩差异造成元件分层、破裂或其它缺陷产生，覆盖层11与接地层13的介电材 料与电路层12的铁磁材料在选择上需要挑选具有烧结匹配性收缩曲线的材料。本实用新型 的微型天线的较佳尺寸为9.8±0.2mm(长)巧.5±0.2mm(宽)*0.4mm(厚度），电感较佳为800 ~1500nH，整体产品的品质系数(又称Q值)较佳为20~30,天线感应距离较佳在4.5~5.2cm 之间，但在此并不局限。
[0047] 图2为本实用新型的介电材料与铁磁材料烧结收缩率曲线图。两条曲线分别代表 覆盖层11与接地层13的介电材料与电路层12的铁磁材料的烧结曲线，由图2可看出，覆盖层 11与接地层