专利名称：一种天线制造的三维光刻方法
技术领域：
本发明涉及一种天线的制造方法，尤其涉及适用于无线通讯设备中的天线的光刻
制造方法。
背景技术：
天线在移动通信终端的作用是将电路板产生的射频信号发射出去和将接收到的
射频信号传给电路板，以此来实现语音信号，视频信号和数据等的无线双向传输。 目前大部分移动通信终端，尤其是在手机、PDA、手提式电脑中都采用置于终端内
部的内置天线，而由于天线的尺寸是和频率相关的，所以它必须要有一定的尺寸和高度才 能有足够的辐射效率保证有效地发射和接收电磁波，导致天线是移动通信终端中最大的元 件之一。随着移动通信终端向小型化和超薄化发展，预留给天线的空间越来越小，因此为了 尽可能地充分利用所有的空间，天线日益呈现复杂的三维结构。 目前，内置式天线通常是由射频元件及其基体固定支架组成，射频元件通常是一 特定形状的金属钣金件或柔性印刷电路板。射频元件和基体固定支架需要分别加工完成之 后，再将两者装配在一起。这种方法存在的主要缺点是 1、由于它们的配合关系不稳定，有时会造成较大的射频性能变化，造成生产上的 不稳定； 2、由于很多射频元件和基体固定支架必须呈现出三维的几何形状，而一些较复杂 形状的射频元件难以生产和装配。 因此需要找到一种将天线的射频图形直接成型在基体固定支架上的方法。例如， 将可电镀塑料按天线辐射体形状注射到非电镀塑料上，然后进行电镀形成的天线。本方法 的缺点在于材料厚度高，空间占用较大，而且模具结构相对复杂，射频性能调整欠灵活，因 此设计周期长。 另外还有一种利用在经激光活化后可化学镀的塑料上用激光雕刻出天线的形状 然后再化镀形成的天线。其缺点在于要采用特定的改性塑料和设备，该塑料和设备非常昂 贵，并且对于复杂的三维图形，需要进行多道工序来旋转支架从而在所有的表面被激光照 射从而雕刻出需要的形状，因此生产周期长，产能有限，不适合大量生产。
此外，在目前的平面电路印刷板(PCB)的制造中广泛地采用了一种只对基板一个 单面进行处理的光刻技术。这里称之为二维光刻技术。大致过程如下
PCB板是在平板绝缘基材上的一个表面通过压延或电解的方式均匀地覆上一层铜 箔的基板。为了在PCB上获得需要的电路图形，需要一方面把一种主要成分对特定光谱敏 感而发生化学反应的感光膜覆盖在基板该表面上。感光膜分光聚合型和光分解型两种。光 聚合型膜在特定光谱的光照射下会硬化，从水溶性物质变成水不溶性，而光分解型膜则正 好相反。另一方面，将电路图形用光刻机印成二维平面胶片，称为线路底片，以光聚合型感 光膜的情况为例，该线路底片上线路部分是透明的，而不需的地方呈黑色不透光。随后在覆 盖有感光膜的PCB板上再盖上这层线路底片让其曝光。这曝光的过程也是紫外光仅仅从单
3方向对该单表面照射。经过曝光，胶片上透明通光的地方感光膜发生化学反应，紧紧附着在 基板表面的铜箔上。以上为曝光过程。接下来为显影过程。去除未被光照部分的膜，从而 让不需要区域(没有电路图形的部分)的铜箔露出来。然后经过蚀刻过程，即使用蚀刻液 对基板进行蚀刻，完全蚀刻掉没有膜保护的铜。此时，最终需要的线路图形就在基板上呈现 出来。 对于双面都有线路的PCB板，则是正反两个面重复以上过程，并非一次成型。
本方法的缺点是只能针对平板的单表面进行。如果天线的形状为三维，即不止为 单一平面，则本方法是不合适的。
发明内容
针对这些问题，本发明提供一种天线制造的三维光刻方法，包括提供基体结构
件，在基体结构件的表面形成导电层，导电层的上面形成感光油墨层，以及遮蔽，曝光，显
影，蚀刻过程。所述导电层形成在基体结构件的三维表面上，所述的感光油墨层形成在导电
层的三维表面上，所述的遮蔽和曝光过程都是对感光油墨层的三维表面进行。 作为一种优选方式，所述感光油墨为一种主要成分对特定光谱敏感而发生化学反
应的感光抗蚀油墨。 作为一种优选方式，所述特定光谱为紫外光。
作为一种优选方式，所述导电层为金属层。 作为一种优选方式，所述金属层为铜或者镍或者银层；金属层为一层或一层以上。
作为一种优选方式，所述金属层为电镀，化学镀，涂或者刷的金属层。
作为一种优选方式，所述基体结构件为可镀塑胶。
作为一种优选方式，所述可镀塑胶为ABS。 作为一种优选方式，若所述导电层需要直接暴露，在蚀刻过程后，所述方法还包括
褪膜步骤。
有益效果 1 ，采用常规塑胶，从而降低原材料成本， 2，制作简单，天线的尺寸公差易于控制，对复杂形状的天线易于精确实现， 3，通过调整遮蔽治具的形状，可以灵活地调整天线图形，从而使得天线射频性能
的调试非常灵活方便，縮短设计周期， 4，三维天线的图形可以一次形成，縮短生产周期，满足大批量生产。
图1为本发明要形成的天线的示意图。图1的阴影部分就是天线的形状。分布在 三个平面上。 图2为基体结构件1示意图。图2的A-A截面，在下面几幅图中详细描述。
图3为基体结构件1上有导电层2后的A-A截面图。 图4为加上感光油墨例如对紫外光敏感的感光油墨层3后的A-A截面图。 图5为结构件被遮蔽治具4包围后的A-A截面图。该遮蔽治具适合于光聚合型油
墨。5为遮蔽治具空缺处，它对紫外光透明，其余部分对紫外光完全遮蔽。
图6为将图5中的部件让敏感光线例如紫外光(UV)完全照射。箭头方向就是光 线方向。光线为各方向都有。通过遮蔽治具上的开口 5，UV光直接照到结构件上，而被遮蔽 治具遮盖的区域不被照射。 图7为显影后的部件。经过显影，感光油墨3中接受UV光线照射过的部分保留了 下来，其余未经光线照射过的部分被去除。 图8为蚀刻后的结构件。经过蚀刻，只有经过光线照射过的感光油墨层3和其覆 盖的导电层2保留了下来，其他的导电层都被去除。 图9为去掉感光油墨层3后的结构件，得到需要由导电层组成的天线图形2。
具体实施例方式
下面结合附图详细说明。 图1为本发明的最终示意图。图1的阴影部分就是天线的形状。可以看出，天线 的形状分布在三个平面上，是三维立体的。所以本发明是一次完成三维形状的天线制作，而 非仅仅针对二维平面，制作二维平面天线是本方法的特例。本例中的天线图形是任意的，其 具体制作方面如下 第一步，如图2，提供基体结构件1。 该基体结构件1可以采用可金属化的塑胶诸如ABS等，采用传统的工艺诸如注塑 成型而制成，其形状根据需要进行定制。基体结构件1是三维的，三维表面均可以被使用。
第二步，如图3，导电层2形成在基体结构件的三维表面上。 在本步骤中，在基体结构件l的所有表面上形成导电层2，可见该导电层是三维 的，在本例中，导电层在结构件的六个面上都形成。当然，也可以根据需要只在其中的部分 区域形成导电层。导电层2可以为金属层，例如，金属铜，镍或者银层。可以是使用化学镀， 电镀，涂，刷等工艺，在基体结构件1表面形成金属层。本发明的方法中并不应被限于化学 镀或者电镀，也不限于金属镍，铜或者银的工艺，也可以使用其它合适的金属工艺。金属层 的厚度可根据需要确定。此金属层可以为一层，也可以为一层以上的金属层。
第三步，如图4，感光油墨层3形成在导电层2的三维表面上。 该油墨的主要成分对特定光谱敏感而发生化学反应，可分为光聚合型和光分解 型，光聚合型油墨在特定光谱的光照射下会硬化，从水溶性物质变成水不溶性，而光分解型 则正好相反。本例中采用光聚合型感光油墨。光分解型的油墨与此同理，只需调换遮蔽治 具的透光和遮蔽的部分就可以了。 感光油墨为一种主要成分对特定光谱敏感而发生化学反应的感光抗蚀油墨。此处 的特定光就是紫外光。 在本步骤中所采用油墨的厚度根据需要适当选取。油墨可通过刷涂、涂布、喷涂、 浸泡等方式形成，也可以用其它适合的方式。 感光油墨层3均匀的形成在导电层2上。由于导电层2为三维表面，于是感光油 墨层也是三维的。当然，作为特例，也可以是两维平面的。 第四步，如图5，遮蔽。将结构件放入一个三维的遮蔽治具4(Mask)中。 此步骤中的遮蔽治具4也是三维的。遮蔽治具可根据需要部分或完全地包裹结构
件，本例中显示了遮蔽治具全方位包裹结构件1的情况。
该遮蔽治具的透光部分和不透光的部分可根据油墨的特性，即是光聚合型或光分 解型而定。图5显示了当结构件上的油墨是光聚合型，遮蔽治具包围结构件的情况。此时 遮蔽治具和天线形状对应的地方对感光油墨的敏感光线是透明的，例如遮蔽治具空缺如图 5中的5显示。而遮蔽治具其余区域对敏感光线完全不透明。 当感光油墨是光分解型的情况下，此时遮蔽治具和使用光聚合型相反。即对敏感 光线完全不透明的区域和天线的形状相对应，而遮蔽治具其余地方对敏感光线是透明的。
第五步，如图6，曝光。将用遮蔽治具包好的结构件用感光油墨敏感的光线例如紫 外光进行三维曝光。 在本步骤中，紫外光可以均匀地来自所有方向，也可以通过旋转被曝光部件使其 全方位被均匀照射，紫外线的波长可依据油墨的光敏感特性适当选取。曝光以后，如果是聚 合性的感光油墨，接收到光线照射的部分就会发生聚合反应而产生抗蚀刻的性能。
第六步，如图7，显影。将曝过光的结构件从遮蔽治具(Mask)4中取出，放入显影液 中，去除不需要区域的油墨，露出下面的导电层2。 图7显示了被显影后的结构件，不需要区域的油墨已去掉，露出下面的导电层。而 天线图形区域即需要保留的区域导电层上依然覆盖有抗蚀刻的感光油墨层，将这部分的导 电层保护起来。该保护层可以对抗蚀刻溶液例如酸性溶液的腐蚀。本步骤中的显影液通常 成碱性，比如碳酸钠(Na2C03)等，当然也不限于该碱性显影液，任何可以区分没有感光和感 过光的油墨的材料都可以采用。 第七步，如图8，蚀刻。将显影好的结构件放进蚀刻溶液例如酸性溶液中进行蚀刻， 去掉露出的金属层，此时天线的图形就形成在基体结构件上了。 图8显示了被蚀刻后的结构件，在图8中未被保护的导电层被蚀刻溶液腐蚀掉， 露出了下面结构件的基体。而被抗蚀刻油墨层保护的导电层部分不被腐蚀，从而形成了天 线图形。如果导电层为金属，本步骤中的酸性溶液可以腐蚀掉结构件上的金属，比如氯酸 (HC1)等，也可以采用其它任何可腐蚀掉结构件上的金属的合适溶液。 第八步，如图9，褪膜。将蚀刻过的结构件放进褪膜溶液中，褪去保护天线图形的抗 蚀刻层，从而在结构件上露出了天线图形。其结果如图9显示。
如果不需要金属层直接暴露，此步骤也可省略。 图9显示了被褪膜液洗去抗蚀刻膜的情况，天线形状所需的金属图案就直接暴露 在了结构件上。本步骤中使用的褪膜液通常为碱性，比如氢氧化钠(NaOH)等，也可以采用 其它任何可去掉抗蚀刻膜的适当溶液。 这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例 中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实 施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明 的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其他形式、结构、布置、比例，以及用其他元件、 材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进 行其他变形和改变。
权利要求
一种天线制造的三维光刻方法，包括提供基体结构件，在基体结构件的表面形成导电层，导电层的上面形成感光油墨层，以及遮蔽，曝光，显影，蚀刻过程，其特征在于所述导电层形成在基体结构件的三维表面上，所述的感光油墨层形成在导电层的三维表面上，所述的遮蔽和曝光过程都是对感光油墨层的三维表面进行。
2. 如权利要求1所述的三维光刻方法，其特征在于，所述感光油墨为一种主要成分对 特定光谱敏感而发生化学反应的感光抗蚀油墨。
3. 如权利要求2所述的三维光刻方法，其特征在于，所述特定光谱为紫外光。
4. 如权利要求1所述的三维光刻方法，其特征在于，所述导电层为金属层。
5. 如权利要求4所述的三维光刻方法，其特征在于，所述金属层为铜或者镍或者银层；金属层为一层或一层以上。
6. 如权利要求4或者5所述的三维光刻方法，其特征在于，所述金属层为电镀，化学镀， 涂或者刷的金属层。
7. 如权利要求1所述的三维光刻方法，其特征在于，所述基体结构件为可镀塑胶。
8. 如权利要求7所述的三维光刻方法，其特征在于，所述可镀塑胶为ABS。
9. 如权利要求1所述的三维光刻方法，其特征在于，若所述导电层需要直接暴露，在蚀 刻过程后，所述方法还包括褪膜步骤。
全文摘要
一种天线制造的三维光刻方法，包括提供一基体结构件，基体结构件的表面形成导电层，导电层的外面形成感光油墨层，遮蔽，曝光，显影，蚀刻过程，特征为基体结构件为三维，并且形成的导电层，导电层外面的形成的感光油墨层，遮蔽和曝光过程都是对三维表面进行。本发明中，三维天线的图形可以一次形成，缩短生产周期，满足大批量生产。
文档编号H01Q1/38GK101752643SQ20081020405
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月4日 优先权日2008年12月4日
发明者于松涛, 卢晓峰, 唐永玲, 宋玉明, 张新山, 戴丰, 欧立文 申请人:上海安费诺永亿通讯电子有限公司