以傳統加工製程作晶片型天線之研發

黃啟芳博士

(email: hcf@ieee.org)

  1. 前言：

    2. 圖一 圖二

    近年來，由於無線通訊的蓬勃發展，尤其行動手機的普及，小型天線之設計與製造，因需求量劇增，該工業已吸引不少的資金與人力之投入，以期成為手機系統業者的零件供應商。

    一般手機或其他無線終端裝置所使用的天線是簡單的單極天線 (monopole antenna)，主要是取其具有全向性輻射場型 (omni-directional radiation pattern) 的特性 (見圖一)。然而單極天線曝露在外，則有易遭受折損、破壞美觀，以及須額外組裝等缺點。職是之故，近年來工業上即有晶片型天線 (見圖二，日本橫尾公司產品) 的設計。這類天線其最大優點即是，小型化、隱藏化 (embedded)，以及可與表面黏著技術 (Surface Mounting Technology - SMT) 結合，而整個達到手機外表美觀、降低組裝成本的目的。然而，也因這類天線都是遵照陶瓷 LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramic) 的製程來生產，以致，因其投資成本高 (以億為計) 和良率偏低，其價格便居高不下，頗難推廣。

    事實上，晶片型天線採用LTCC 製程，原是有意與已採用該製程的射頻模組整合為一，不然亦可共廠生產。以天線之歸類來看，它們是屬「介電質負載型天線」(dielectric-loaded antenna)，只要設計適當，製程是可另求他途的，尤其有成本考慮的情況，更是如此。

    　

  2. 以傳統加工製程作晶片型天線：

由以上之思考，吾人已開發出低成本的傳統加工製程來生產晶片型天線之技術(見圖三)，

圖三 圖四

　

其特性，不管是輸入阻抗 (input impedance) 或是輻射場型 (radiation pattern)，皆可媲美已商業化的晶片型天線。

本傳統製程，

　

  1. 生產時待引入之技術：

上述製程，在大量生產晶片型天線時，須引進以下數項技術作後援：

當然，天線訊號輸入端，配合射頻模組電路，也要作匹配網路的設計，這是一般天線工程必要的步驟。

　

  1. 結語：

以傳統加工製程作晶片型天線，如與LTCC 製程作比較，除了免除大量資金之投資之外，也避免了燒陶製程常有的 ”收縮率” 引起之不良率問題，對天線共振頻率有較佳的掌控。

本製程完全可依晶片型天線生產量之多寡，調整陶瓷塊之採購量，以及天線金屬體的沖製量（可委託生產），資金之投入相當穩健。

　

　

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