一種芯片內(nèi)建天線匹配電路裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種芯片內(nèi)建天線匹配電路裝置，其應用于在無線通訊領(lǐng)域中，其中將調(diào)整天線的阻抗匹配電路放在系統(tǒng)芯片中，由外部線圈式近場耦合型的天線將信號傳輸至接收芯片端，將固定的天線匹配電路系統(tǒng)放置于芯片中，本發(fā)明可通過包括所有可放置天線匹配電路于任何積體電路芯片中的所有制作方法來實施，本發(fā)明可減少印刷電路板上的布局空間亦可以設(shè)計出通用型的天線系統(tǒng)于各式行動手持式設(shè)備上，以產(chǎn)生擁有高度一致性與穩(wěn)定性的新型天線設(shè)計。
【專利說明】-種芯片內(nèi)建天線匹配電路裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種芯片內(nèi)建天線匹配電路裝置，屬于無線通訊領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] -般的手持式設(shè)備天線屬于輻射型天線，傳統(tǒng)方式都是在芯片外部的印刷電路板 上或是天線的本體以及支架上做天線匹配電路，由于所有的手持式設(shè)備的外觀結(jié)構(gòu)材料部 份都不會是一致性的材料，有鋁鎂合金、聚碳酸酯PC、樹脂ABS、或用PC加 ABS等等，各種 互不統(tǒng)一的材料特性，當放在天線的四周會因為改變四周的環(huán)境情形而產(chǎn)生輻射特性的改 變，最終發(fā)生改變天線的輻射特性與本體對芯片間的阻抗匹配失衡，不僅僅產(chǎn)生頻率偏移、 特性變差的影響也容易在生產(chǎn)組裝上產(chǎn)生一致性與穩(wěn)定性的不同因而造成天線設(shè)計上的 失敗。
[0003] 現(xiàn)在，集成電路技術(shù)的進步以及其它元件的微小型化的發(fā)展，為電子產(chǎn)品性能的 提高，功能的豐富與完善，成本的降低創(chuàng)造了條件。不僅僅軍用產(chǎn)品，航天器材需要小型化， 工業(yè)產(chǎn)品，甚至消費類產(chǎn)品，尤其是便攜式更是微小型化。這一趨勢反過來又進一步促進微 電子技術(shù)的微小型化。在以便攜的方式使用時，雖然沒有大的無線電信號接收性能方面的 問題。但由于便攜設(shè)備在長期的使用中，經(jīng)常能接觸到汗水和類似物，存在汗水、水份、塵土 等可能侵入設(shè)備內(nèi)，會影響到內(nèi)置天線，主要是匹配電路的性能，使內(nèi)置天線的信號接收功 能明顯降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種芯片內(nèi)建天線匹配電路裝置。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案：一種芯片內(nèi)建天線匹配電路裝 置，包括：線圈天線，是具有多匝繞線的線圈；芯片，其內(nèi)部放置有匹配電路，并連接至所述 線圈天線。
[0006] 優(yōu)選地，所述的匹配電路置入芯片中的方式是SIP系統(tǒng)級封裝，或是S0C系統(tǒng)級芯 片。
[0007] 優(yōu)選地，所述的匹配電路用于調(diào)節(jié)所述線圈天線的諧振頻率和匹配阻抗。
[0008] 優(yōu)選地，所述的多匝繞線是沿中心軸線循環(huán)布置。
[0009] 優(yōu)選地，所述的芯片通過芯片接腳連接至所述線圈天線。
[0010] 優(yōu)選地，所述的線圈天線是接至軟性印刷電路板上。
[0011] 優(yōu)選地，所述的線圈天線是接至所述的軟性印刷電路板上的天線饋點。
[0012] 優(yōu)選地，所述的線圈天線在所述的軟性印刷電路板的背面是鐵氧體材料。
[0013] 具體地，所述的芯片接腳通過同軸電纜線，或金屬五金彈片，或彈簧頂針接腳的方 式，連接至所述線圈天線。
[0014] 具體地，所述的鐵氧體材料或是用于手持式設(shè)備的軟磁片，或是吸波材質(zhì)。
[0015] 具體地，所述的軟性印刷電路板上的天線饋點通過同軸電纜線，或金屬五金彈片， 或彈簧頂針接腳的方式，連接至所述芯片接腳。
[0016] 封裝技術(shù)發(fā)展的主要動力，是對于電子產(chǎn)品小型化的強烈需求，希望產(chǎn)品體積更 緊湊，集成度更高。采用能夠集成整個系統(tǒng)的硅單片S0C的解決方案，應用CMOS工藝技術(shù) 實現(xiàn)的S0C，仍然是成本最低，集成度最高的首選。許多系統(tǒng)往往需要具有混合信號功能和 模擬的功能，并且在電子產(chǎn)品中還需要應用許多特殊的器件，這些特殊器件往往是不能應 用以CMOS工藝技術(shù)為基礎(chǔ)的制造方法實現(xiàn)的。
[0017] 本發(fā)明將天線匹配電路直接封裝進近場通訊模塊即NFC系統(tǒng)芯片中，改進天線需 要額外加上的匹配電路的設(shè)計，這樣節(jié)省了天線區(qū)塊的板端布局空間，改善了容易產(chǎn)生組 裝上天線產(chǎn)品不匹配的人員誤差因素，更進一步提升了天線與芯片間信號傳輸?shù)囊恢滦裕?并改善傳統(tǒng)的天線設(shè)計效能，使得天線輻射效能的一致性與穩(wěn)定性，因?qū)⑻炀€匹配電路做 在印刷電路板上或是天線的本體以及支架上等芯片外部，這樣就能改善傳統(tǒng)的手持式設(shè)備 天線，配合環(huán)境的外觀結(jié)構(gòu)材料時常做匹配電路的修改以避免天線的阻抗匹配失衡問題。
[0018] 本發(fā)明將天線匹配電路直接封裝進NFC系統(tǒng)的封裝芯片中，之后在需要改進天線 時，不用再額外設(shè)計匹配電路，從而節(jié)省天線區(qū)塊的布局空間，也改善了天線產(chǎn)品不匹配情 況，使其不容易受產(chǎn)生裝配人員的誤差因素的影響，更進一步提升天線與芯片間信號傳輸 的一致性，改善傳統(tǒng)的天線設(shè)計效能，達成天線輻射效能的一致性與穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步的說明，其中： 圖1是根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例的示意框圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例的匹配電路圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例的接口布線圖。

【具體實施方式】
[0020] 如圖1，在近場通訊模塊即NFC系統(tǒng)中，一種芯片內(nèi)建天線匹配電路裝置，包括：線 圈天線105,包括具有多匝繞線的線圈；芯片101內(nèi)部放置有匹配電路102,并連接至所述線 圈天線105。芯片101上的芯片接腳103U04通過同軸電纜線，或金屬五金彈片，或彈簧頂 針接腳的方式，連接至外部線圈天線105的天線饋點106、107。匹配電路是用于調(diào)節(jié)所述線 圈天線的諧振頻率和匹配阻抗，采用芯片中的方式是SIP系統(tǒng)級封裝，或是S0C系統(tǒng)級芯片 置入芯片中。線圈是多匝繞線是沿中心軸線循環(huán)布置，當信號由外部線圈式近場耦合型的 線圈天線105傳輸至接收芯片端。這里放置天線的匹配電路102模塊是采用SIP系統(tǒng)級封 裝，或是S0C系統(tǒng)級芯片的方式置入于NFC芯片101中，使得NFC線圈天線在近場耦合上的 信號傳輸更加穩(wěn)定。
[0021] 如圖2所示，在近場通訊模塊系統(tǒng)中的一個具體匹配電路，此匹配電路是由電阻、 電感以及電容組成的。在此匹配電路中，電容用于調(diào)節(jié)線圈的諧振頻率，電阻用于調(diào)節(jié)線圈 天線的阻抗匹配。經(jīng)采用SIP系統(tǒng)級封裝方式，固定的天線匹配電路到圖1中的101芯片 中的102位置。信號通過線圈式近場耦合型天線傳輸至接收芯片端的芯片接腳103、104,其 接入方式是經(jīng)由同軸電纜線、金屬五金彈片或是彈簧頂針接腳轉(zhuǎn)接入。NFC天線本體部份 是由多匝繞線循環(huán)后接至軟性印刷電路板上，天線的接入點為軟性印刷電路板的線圈天線 105上的天線饋點106、107,接入方式是經(jīng)由同軸電纜線、金屬五金彈片或是彈簧頂針接腳 轉(zhuǎn)接入。
[0022] 在SIP系統(tǒng)級封裝方式中，有各種各樣的疊加芯片的方式。不論采用哪一種疊加 方式，都是在對各個零部件進行過測試以后，再使用焊料或者其它連接方法將元件層疊起 來再進行封裝的。它最大的優(yōu)勢是減少了電路板的面積，降低了電路板的復雜程度。還可 以在每個封裝內(nèi)部安排布線，以便更精確地實現(xiàn)I/O的對準。而在線路板上安置裸芯片，一 般不能達到很高的精度。在模組SIP內(nèi)安裝的芯片數(shù)量，由于應用增多，逐步轉(zhuǎn)向采用集成 水平更高的S0C芯片，因此模組內(nèi)的總芯片數(shù)增加至一定數(shù)量以后將會逐步減少。這時出 現(xiàn)的一個重要轉(zhuǎn)變是將在模組內(nèi)引入傳感器之類的特殊器件，以改進系統(tǒng)的功能。這些特 殊器件采用晶圓級封裝的S0C系統(tǒng)級芯片，且采用SMT技術(shù)進行裝配。
[0023] 在圖2中，換一種封裝方式，采用芯片級系統(tǒng)S0C技術(shù)方法，即是運用新的納米芯 片制程技術(shù)，即是將電阻、電感以及電容轉(zhuǎn)成印刷電路模式刻印在芯片中的矽晶圓上的方 式，固定的天線匹配電路到圖1中的芯片101中的102位置。在匹配電路中，電容調(diào)節(jié)線圈 的諧振頻率，電阻調(diào)節(jié)線圈天線的阻抗匹配。信號通過線圈式近場耦合型天線傳輸至接收 芯片端的芯片接腳103、104,其接入方式是經(jīng)由同軸電纜線、金屬五金彈片或是彈簧頂針接 腳轉(zhuǎn)接入。NFC天線本體部份是由多匝繞線循環(huán)后接至軟性印刷電路板上，天線的接入點為 軟性印刷電路板的線圈天線105上的天線饋點106、107,接入方式是經(jīng)由同軸電纜線、金屬 五金彈片或是彈簧頂針接腳轉(zhuǎn)接入。
[0024] 在圖2中，再換一種封裝方式，匹配電路中的嵌入式無源元件可以被安置在陶瓷 基板或有機多層板基板上，甚至也可以安置在引線框架上，這樣使得嵌入式元件滿足了縮 小參數(shù)公差和降低成本的要求。
[0025] 在另一實施例圖3中，芯片101為NFC近場通訊功能芯片，內(nèi)部為采用SIP技術(shù)封 裝周邊元器件以及天線阻抗匹配電路102于一體成型的芯片內(nèi)。NFC的線圈天線105本體 部份由接入饋點做多匝繞線循環(huán)后接至軟性印刷電路板209中，軟性印刷電路板的一背面 接點208,在背面板走線至另一背面接點207,經(jīng)過正面轉(zhuǎn)接至線圈天線一天線饋點107,此 天線饋點經(jīng)由同軸電纜線、金屬五金彈片或是彈簧頂針接腳等轉(zhuǎn)接入板端的NFC芯片101 的一芯片接腳104,信號經(jīng)過芯片內(nèi)部的天線阻抗匹配電路102共振，選擇需要的震蕩頻段 并傳送接收訊號到芯片核心做完資訊流的數(shù)值運算后，再經(jīng)由NFC芯片101的另一芯片接 腳103經(jīng)過同軸電纜線、金屬五金彈片或是彈簧頂針接腳等回接至線圈天線的另一天線饋 點106,實現(xiàn)了信號使用匹配電路、芯片與天線的完整實例回路。
[0026] 在本發(fā)明中，NFC天線本體為軟性印刷電路板209,其背面貼合鐵氧體材料或是用 于手持式設(shè)備的軟磁片，或是吸波材質(zhì)，做成抗手持式設(shè)備的金屬防磁罩或是電池的金屬 外殼等電磁干擾所使用，如圖3所示的線圈天線是在軟性印刷電路板209內(nèi)，軟性印刷電路 板209的背面是貼置于需使用的設(shè)備上。
[0027] 以上所述，只是本發(fā)明的較佳實施例而已，本發(fā)明并不局限于上述實施方式，只要 其以相同的手段達到本發(fā)明的技術(shù)效果，都應屬于本發(fā)明的保護范圍。在本發(fā)明的保護范 圍內(nèi)其技術(shù)方案和/或?qū)嵤┓绞娇梢杂懈鞣N不同的修改和變化。即使個別的技術(shù)特征在不 同的權(quán)利要求中引用，本發(fā)明還可包含共有這些特征的實施例。
【權(quán)利要求】
1. 一種芯片內(nèi)建天線匹配電路裝置，其特征在于，包括： 線圈天線，包括具有多匝繞線的線圈； 芯片，其內(nèi)部放置有匹配電路，并連接至所述線圈天線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種芯片內(nèi)建天線匹配電路裝置，其特征在于，所述的匹配 電路置入芯片中的方式是SIP系統(tǒng)級封裝，或是SOC系統(tǒng)級芯片。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種芯片內(nèi)建天線匹配電路裝置，其特征在于，所述的匹配 電路用于調(diào)節(jié)所述線圈天線的諧振頻率和匹配阻抗。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種芯片內(nèi)建天線匹配電路裝置，其特征在于，所述的多匝 繞線是沿中心軸線循環(huán)布置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種芯片內(nèi)建天線匹配電路裝置，其特征在于，所述的芯片 通過芯片接腳連接至所述線圈天線。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種芯片內(nèi)建天線匹配電路裝置，其特征在于，所述線圈天 線是接至軟性印刷電路板上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種芯片內(nèi)建天線匹配電路裝置，其特征在于，所述線圈天 線是接至所述的軟性印刷電路板上的天線饋點。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種芯片內(nèi)建天線匹配電路裝置，其特征在于，所述線圈天 線在所述的軟性印刷電路板的背面是鐵氧體材料。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種芯片內(nèi)建天線匹配電路裝置，其特征在于，芯片接腳通 過同軸電纜線，或金屬五金彈片，或彈簧頂針接腳的方式，連接至所述線圈天線。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種芯片內(nèi)建天線匹配電路裝置，其特征在于，所述鐵氧體 材料或是用于手持式設(shè)備的軟磁片，或是吸波材質(zhì)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求6-10任一項所述的一種芯片內(nèi)建天線匹配電路裝置，其特征在于， 軟性印刷電路板上的天線饋點通過同軸電纜線，或金屬五金彈片，或彈簧頂針接腳的方式， 連接至所述芯片接腳。
【文檔編號】H04B1/18GK104124989SQ201410355828
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】陳瀚潮 申請人:深圳市維力谷無線技術(shù)有限公司