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1、10申请公布号CN104143690A43申请公布日20141112CN104143690A21申请号201410375503722申请日20140731H01Q1/3820060171申请人清华大学深圳研究生院地址518055广东省深圳市南山区西丽大学城清华校区72发明人杨诚吴浩怡74专利代理机构深圳新创友知识产权代理有限公司44223代理人余敏54发明名称一种天线的制备方法57摘要本发明公开了一种天线的制备方法，包括以下步骤1制浆步骤将金属填料和树脂粘结剂充分搅拌混合，制成金属填料质量分数在5080范围的导电浆料；2涂覆步骤将所述导电浆料填充在基板的凹槽内，所述基板的凹槽为天线图案形状；3。
2、吸附步骤采用胶头将所述凹槽中的导电浆料粘附至所述胶头的表面，所述胶头的表面积足够覆盖所有凹槽所在的区域；4转印步骤将所述胶头表面的导电浆料转印至天线介电基底上，从而在所述天线介电基底表面形成导电网络图案；5固化步骤将所述天线介电基底放置在60250的温度环境中固化0252H，使所述导电浆料固化，最终制得天线。本发明的天线的制备方法，制备过程简单易控，成本低廉，适合大规模生产。51INTCL权利要求书1页说明书5页附图4页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图4页10申请公布号CN104143690ACN104143690A1/1页21一种天线的制备方法，其。
3、特征在于包括以下步骤1制浆步骤将金属填料和树脂粘结剂充分搅拌混合，制成金属填料质量分数在5080范围的导电浆料；2涂覆步骤将所述导电浆料填充在基板的凹槽内，所述基板的凹槽为天线图案形状；3吸附步骤采用胶头将所述凹槽中的导电浆料粘附至所述胶头的表面，所述胶头的表面积足够覆盖所有凹槽所在的区域；4转印步骤将所述胶头表面的导电浆料转印至天线介电基底上，从而在所述天线介电基底表面形成导电网络图案；5固化步骤将所述天线介电基底放置在60250的温度环境中固化0252H，使所述导电浆料固化，最终制得天线。2根据权利要求1所述的天线的制备方法，其特征在于所述步骤2中天线图案为三维螺旋天线图案；所述步骤4中天。
4、线介电基底为半球形状或半椭圆形状的介电基底；所述步骤5中最终制得的天线为三维全向天线。3根据权利要求1所述的天线的制备方法，其特征在于所述步骤3中吸附和所述步骤4中转印时，所述胶头沿竖直方向往下压，并通过空气压缩机加压，使所述胶头与所述凹槽或所述天线介电基底紧密接触，从而将导电浆料粘附至所述胶头的表面，或将导电浆料转印至天线介电基底上。4根据权利要求1所述的天线的制备方法，其特征在于所述步骤2中，将所述导电浆料涂覆在基板上，采用刮刀刮平基板表面，从而使所述基板表面的浆料被刮离基板，浆料仅填充在基板的凹槽内。5根据权利要求1所述的天线的制备方法，其特征在于所述步骤1中，所述金属填料为由微米级金属。
5、填料和纳米级金属填料混合得到的金属填料。6根据权利要求1所述的天线的制备方法，其特征在于所述步骤1中，所述树脂粘结剂为环氧树脂、聚丙烯酸酯、聚酯、聚氨酯中的一种或多种的共聚物、混合物、嵌段共聚物。7根据权利要求1所述的天线的制备方法，其特征在于所述步骤1中还包括添加有机溶剂调节导电浆料粘度的过程。8根据权利要求1所述的天线的制备方法，其特征在于所述步骤4中，天线介电基底的材料为聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯硫醚、聚丁二烯苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚二甲基硅氧烷、尼龙66、聚乙二醇苯二甲酸酯、聚氯乙烯、玻璃或陶瓷。9根据权利要求1所述的天线的制备方法，其特征在于所述步骤5中，所。
6、述天线的导电网络图案的厚度为1050微米。10根据权利要求1所述的天线的制备方法，其特征在于所述步骤5中，所述天线对066GHZ频段的电磁波产生响应。权利要求书CN104143690A1/5页3一种天线的制备方法【技术领域】0001本发明涉及一种天线的制备方法。【背景技术】0002当前电子通信技术正朝着无线、小型化和便携的方向发展。对于很多的物品对象，人们希望能够进行迅速和准确的识别，并且进行信息的读写。但传统的条形码包含信息量少，读取效率低；相比之下，采用射频识别技术能够在更大范围内，更短时间里读取更多信息。0003射频识别标签通常由作为信息载体的芯片和作为信号发射接收媒介的天线组成。常见的。
7、天线有二维天线，被印刷在一个平面上，接上芯片形成射频识别标签。二维天线的制备时，通常采用电镀刻蚀、机械冲压、丝网印刷等方法，在二维平面介电基底薄膜如聚乙二醇苯二甲酸酯薄膜，即PET薄膜上形成天线图案制得二维天线。该方法涉及工序较为繁琐，制作速度较慢，不适合大规模生产。而且制备得到的这种印刷在平面上的二维构形天线，在技术上很难保证对各个方向的射频信号做出正确的响应，容易出现漏读或错读。0004随着技术的发展，出现了对信号响应性能优于二维天线的三维天线。传统上三维天线通过金属材料的简单弯曲实现，但这种方法制作效率较低，且不适合小型化天线的制备。近年来，国外学者也提出在曲面上打印导电油墨的办法实现制。
8、备三维天线，随后也有学者提出在三维形状的基板上转印金属加上电镀或蒸镀的方法也成功制备出三维全向天线。此外，在三维基板表面电镀金属结合一定的光刻工艺同样能实现三维天线的制备，但这些方法由于制作速度较慢导致天线的制作成本较高，不适合大规模生产。【发明内容】0005本发明所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的不足，提出一种天线的制备方法，工序简易，成本低廉，适合大规模生产。0006本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决0007一种一种天线的制备方法，包括以下步骤1制浆步骤将金属填料和树脂粘结剂充分搅拌混合，制成金属填料质量分数在5080范围的导电浆料；2涂覆步骤将所述导电浆料填充在基板的凹槽内，。
9、所述基板的凹槽为天线图案形状；3吸附步骤采用胶头将所述凹槽中的导电浆料粘附至所述胶头的表面，所述胶头的表面积足够覆盖所有凹槽所在的区域；4转印步骤将所述胶头表面的导电浆料转印至天线介电基底上，从而在所述天线介电基底表面形成导电网络图案；5固化步骤将所述天线介电基底放置在60250的温度环境中固化0252H，使所述导电浆料固化，最终制得天线。0008本发明与现有技术对比的有益效果是0009本发明的天线制备方法，制备适宜的导电浆料填充在基板凹槽内，凹槽排列成天线图案形状，通过转印用的胶头将浆料转移到二维或者三维的介电基底上，介电基底上的浆料在一定温度条件下固化，形成渗流，最终实现导电。通过这种方法。
10、实现了天线的制备，说明书CN104143690A2/5页4制备过程简单易控，成本低廉，适合大规模生产，尤其适合三维天线的制备。而且，通过胶头粘附浆料转印从而在介电基底上形成天线导电网络的过程，能较好地保持导电图形的形貌且能方便控制导电网络的厚度在1050微米，使得制得的天线对射频信号的发射接收性能较好。【附图说明】0010图1是本发明具体实施方式的天线制备过程的示意图；0011图2是本发明具体实施方式的实验1中制得的天线的表面转印的图案的形状示意图；0012图3是本发明具体实施方式的实验1中制得的天线的S11回波损耗图；0013图4是本发明具体实施方式的实验2中制得的天线的表面转印的图案的形状。
11、示意图；0014图5是本发明具体实施方式的实验2中制得的天线的S11回波损耗图；0015图6是本发明具体实施方式的实验3中制得的天线的表面转印的图案的形状示意图；0016图7是本发明具体实施方式的实验3中制得的天线的S11回波损耗图。【具体实施方式】0017下面结合具体实施方式并对照附图对本发明做进一步详细说明。0018如图1所示，为本具体实施方式的天线制备过程的示意图。结合图1示意的过程，天线的制备方法包括以下步骤00191导电浆料的准备。本具体实施方式所用导电浆料包括金属导电填料和树脂粘结剂，两者按一定比例混合并充分搅拌，尽量排除浆料中的气泡。导电浆料中金属填料的质量分数在5080的范围内。
12、。具体地，对于银材料，导电填料占导电浆料总质量的5080；而对于铜材料，导电填料占导电浆料总质量的7080。0020其中，金属导电填料包括银粉颗粒，微米银片，铜粉颗粒，微米铜片，纳米铜线，微米银包铜颗粒、微米银包铜片中的一种或者多种混合。优选地，金属填料为微米级金属填料和纳米级金属填料如纳米银线，纳米银颗粒，纳米铜线，纳米铜颗粒混合而成。这样，纳米级金属颗粒如纳米银线，纳米银颗粒，纳米铜线，纳米铜颗粒在较低温度下发生烧结，可降低微米级金属填料之间的接触电阻，从而可提高浆料的电导率，提高倍数为12倍。0021其中，树脂粘结剂包括环氧树脂，聚丙烯酸酯、聚酯、聚氨酯中的一种或多种的共聚物、混合物、嵌。
13、段共聚物。0022其中，导电浆料中还可添加有机溶剂调节导电浆料粘度。所述有机溶剂为乙二醇、丙三醇、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、氮甲基甲酰胺、氮甲基吡咯烷酮、乙腈、甲乙酮、环己酮、己内酰胺、二乙二醇中的一种或多种的混合。00232涂覆步骤将所述导电浆料填充在基板的凹槽内，所述基板的凹槽为天线图案形状。本步骤中，天线图案可为对应制备二维天线时的天线图案，以用于后续制备二维天线。也可为对应制备三维天线时的天线图案，如螺旋天线图案，以用于后续制备三维天线。0024本具体实施方式中，如图1上方所示的工艺，将导电浆料100涂覆在基板300表说明书CN104143690A3/5页5面，使其覆盖天线图。
14、案。然后移动刮刀400，将基板表面的浆料刮离基板，从而只有基板中天线图案的凹槽中的浆料得以保留，使得导电填料仅填充在基板的凹槽内。00253吸附步骤采用胶头将所述凹槽中的导电浆料粘附至所述胶头的表面，所述胶头的表面积足够覆盖所有凹槽所在的区域。0026本具体实施方式中，如图1右下方所示的工艺，将胶头500移动至基板300的天线图案凹槽正上方，通过空气压缩机图中未示意出加压，胶头500沿基板竖直方向往下压如箭头A所示，胶头一般为软性材料，如橡胶或硅胶，在加压情形下，胶头变形与凹槽内的浆料紧密接触，从而吸附凹槽中的导电浆料，然后胶头500沿竖直方向提起如箭头B所示，从而将凹槽中的导电浆料100粘附。
15、至胶头500的表面。00274转印步骤将所述胶头表面的导电浆料转印至天线介电基底上，从而在所述天线介电基底表面形成导电网络图案。0028其中，天线介电基底一般为硬质材料，基底材料为聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯硫醚、聚丁二烯苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚二甲基硅氧烷、尼龙66、聚乙二醇苯二甲酸酯、聚氯乙烯、玻璃或陶瓷。0029本具体实施方式中，为制备三维全向天线的情形，天线介电基底为半球形状或半椭圆形状的介电基底。如图1左下方所示的工艺，将胶头500移动至半球基底700正上方，通过空气压缩机加压，胶头500沿半球基底700竖直方向往下压，软性的胶头500产生变形，与半球基底70。
16、0紧密接触，从而将吸附在胶头500表面的导电浆料转印至半球基底700的表面。本具体实施方式中虽然为三维天线的制备过程，但制备二维天线时的操作也类似，只是天线介电基底为二维平面形状。00305固化步骤将所述天线介电基底放置在60250的温度环境中固化0252H，使所述导电浆料固化，最终制得天线。0031该步骤图1中未示意出中，即是将表面印有导电浆料的半球基底700放置在60250的温度环境中固化0252H，固化温度越低，所需时间越长。一般而言，150温度下固化15MIN便可使导电浆料固化，形成导电网络，最终制得半球形状的三维全向天线。通过上述温度范围内一定时间长度的固化控制，可制得较为稳定的导电。
17、网络。导电网络电阻率在106103CM数量级，其经过1000小时加速老化测试后，其导电特性仍能基本保持不变。其中，加速老化测试条件是85，85RH相对湿度。0032通过上述五个步骤，本具体实施方式中即制得三维全向天线。由于被制作在一个半球面上，其在球面上各个方向上均能对信号作出响应，较好地克服了二维天线的方向选择性的缺点。0033需说明的是本具体实施方式是一种不同于现有技术的全新的制备天线的方法，制备过程中参数的设置，步骤的设置并非容易想到的，需要注意的内容有以下两点00341导电浆料是本具体实施方式中制备天线的材料基础，其作用主要是在二维或者三维介电基底表面上构筑导电线路，使其对某一特定频率。
18、的电磁波存在响应，或某一频率的电磁辐射能通过这一导电网络向外辐射，这便对导电浆料的电导率有一定的要求。当然，导电浆料中金属填料的浓度越高，越有利于提高天线的电导率，但是高浓度的导电浆料，其粘稠程度也相应提高。对于步骤3的吸附、印刷导电图案的步骤和步骤4的转印工艺来说，粘稠度高的浆料在基板凹槽中有较强的吸附，在印刷过程中吸附到移印胶头上的说明书CN104143690A4/5页6浆料将相对减小，进而介电基底例如半球面上的浆料也相应减小，并不利于导电。经过研究，才确定导电浆料中金属填料的质量含量在5080的范围内时能较好地通过吸附印刷、移印技术在介电基底上形成导电网络。00352本具体实施方式中的天。
19、线通过移印技术实现，这种印刷、移印工艺具体只需固定刻有天线图形凹槽的基板，移印用的胶头以及介电基底，在基板天线图形凹槽上涂覆填充上导电浆料，然后通过空气压缩机为下压的胶头提供压力，使胶头表面与导电浆料紧密接触，从而吸附导电浆料。转印时，再次通过空气压缩机的压力将胶头上的浆料转移到介电基底表面。整个过程操作简单，方便快捷，能自动化实现印刷全过程，适合大规模生产。印刷在介电基底表面上的导电浆料在固化前一般不导电，但是在一定温度条件下进行热处理，使得粘结剂固化，固化过程中粘结剂体积收缩，填料之间的接触几率大大提高，形成渗流，最终实现导电。本具体实施方式中的导电浆料的固化温度设置在60250的范围内，。
20、一方面，该温度范围内固化时，能有效固化粘结剂，确保最终固化实现导电。另一方面，该温度范围低于介电基底材料的熔解温度，实现固化的同时时，介电基底材料的形状保持稳定，不会影响改变天线形状。0036本具体实施方式制备天线的方法，制备过程简单易控，成本低廉，适合大规模生产，尤其适合三维天线的制备。而且，通过胶头粘附浆料转印从而在介电基底上形成天线导电网络的过程，能较好地保持导电图形的形貌，使得制得的天线对射频信号的发射接收性能较好。除此之外，本具体实施方式还能通过控制导电浆料的粘度从而控制介电基底上导电网络的厚度，实现制得的天线的导电网络的厚度在1050微米的范围内，相对于现有技术中仅能制得较薄的导电。
21、网络，本具体实施方式中能制得较厚的导电网络且能对厚度进行有效控制，从而进一步使得制得的天线对射频信号的发射接收性能较好。本具体实施方式制得的天线可通过调节天线图案形状，如引脚数量，各引脚螺旋圈数以及引脚平均宽度来调整天线的响应频率，实现对066GHZ频段的电磁波产生响应。0037如下通过设置具体的实验验证本具体实施方式制得的天线的性能0038实验1二引脚三维天线0039将18克片状银粉与18克环氧树脂充分搅拌混合，得到银含量为50重量的导电银浆，通过上述步骤2至4的吸附移印工艺将所制备的导电银浆印至一个PMMA半球介电基底表面，半球直径为24毫米。如图2所示为半球表面转印的图案的形状，为两引脚。
22、螺旋状天线形状，各引脚的螺旋圈数为26圈，引脚的平均宽度为10MM。印有天线图案的半球介电基底经150固化后，半球表面银浆形成导电网络，整个半球构成一个三维二引脚螺旋天线。将天线一个引脚接地，另外一个引脚通过50欧姆连接线连接网络分析仪，测量天线的S11回波损耗，结果如图3所示。天线在138GHZ位置出现较强的响应，根据图中横轴频率和纵轴幅度信息，计算得到相应带宽和Q值分别是13及153。0040实验2三引脚三维天线0041将36克片状银粉与18克环氧树脂充分搅拌混合，得到银含量为667重量的导电银浆，通过上述步骤2至4的吸附移印工艺将所制备的导电银浆印至一个PMMA半球介电基底表面，半球直径。
23、为24毫米。如图4所示为半球表面转印的图案的形状，为三引脚螺旋状天线形状，各引脚的螺旋圈数为11圈，引脚的平均宽度为20MM。印有天线图案的半球介电基底经150固化后，半球表面银浆形成导电网络，整个半球构成一个三维三引脚说明书CN104143690A5/5页7螺旋天线。将天线一个引脚接地，另外一个引脚通过50欧姆连接线连接网络分析仪，测量天线的S11回波损耗，结果如图5所示。天线在128GHZ位置出现较强的响应，根据图中横轴频率和纵轴幅度信息，计算得到相应带宽和Q值分别是71及282。0042实验3四引脚三维天线0043将54克片状银粉与18克环氧树脂充分搅拌混合，得到银含量为75重量的导电银。
24、浆，通过上述步骤2至4的吸附移印工艺将所制备的导电银浆印至一个PMMA半球介电基底表面，半球直径为24毫米。如图6所示为半球表面转印的图案的形状，为四引脚螺旋状天线形状，引脚的螺旋圈数为09圈，引脚的平均宽度为15MM。印有天线图案的半球介电基底经150固化后，半球表面银浆形成导电网络，整个半球构成一个三维四引脚螺旋天线。将天线一个引脚接地，另外一个引脚通过50欧姆连接线连接网络分析仪，测量天线的S11回波损耗，结果如图7所示。天线在170GHZ位置出现较强的响应，根据图中横轴频率和纵轴幅度信息，计算得到相应带宽和Q值分别是231及87。0044以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。说明书CN104143690A1/4页8图1图2说明书附图CN104143690A2/4页9图3图4说明书附图CN104143690A3/4页10图5图6说明书附图CN104143690A104/4页11图7说明书附图CN104143690A11。