一種芯片內建天線匹配電路裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種芯片內建天線匹配電路裝置，其應用于在無線通訊領域中，其中將調整天線的阻抗匹配電路放在系統芯片中，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放置于芯片中，本發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，本發明可減少印刷電路板上的布局空間亦可以設計出通用型的天線系統于各式行動手持式設備上，以產生擁有高度一致性與穩定性的新型天線設計。
【專利說明】-種芯片內建天線匹配電路裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種芯片內建天線匹配電路裝置，屬于無線通訊領域。
【背景技術】
[0002] -般的手持式設備天線屬于輻射型天線，傳統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備的外觀結構材料部 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 互不統一的材料特性，當放在天線的四周會因為改變四周的環境情形而產生輻射特性的改 變，最終發生改變天線的輻射特性與本體對芯片間的阻抗匹配失衡，不僅僅產生頻率偏移、 特性變差的影響也容易在生產組裝上產生一致性與穩定性的不同因而造成天線設計上的 失敗。
[0003] 現在，集成電路技術的進步以及其它元件的微小型化的發展，為電子產品性能的 提高，功能的豐富與完善，成本的降低創造了條件。不僅僅軍用產品，航天器材需要小型化， 工業產品，甚至消費類產品，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。但由于便攜設備在長期的使用中，經常能接觸到汗水和類似物，存在汗水、水份、塵土 等可能侵入設備內，會影響到內置天線，主要是匹配電路的性能，使內置天線的信號接收功 能明顯降低。
【發明內容】
[0004] 為了解決上述的技術問題，本發明提供了一種芯片內建天線匹配電路裝置。
[0005] 為了實現上述目的，本發明采用以下的技術方案：一種芯片內建天線匹配電路裝 置，包括：線圈天線，是具有多匝繞線的線圈；芯片，其內部放置有匹配電路，并連接至所述 線圈天線。
[0006] 優選地，所述的匹配電路置入芯片中的方式是SIP系統級封裝，或是S0C系統級芯 片。
[0007] 優選地，所述的匹配電路用于調節所述線圈天線的諧振頻率和匹配阻抗。
[0008] 優選地，所述的多匝繞線是沿中心軸線循環布置。
[0009] 優選地，所述的芯片通過芯片接腳連接至所述線圈天線。
[0010] 優選地，所述的線圈天線是接至軟性印刷電路板上。
[0011] 優選地，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備的軟磁片，或是吸波材質。
[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] 封裝技術發展的主要動力，是對于電子產品小型化的強烈需求，希望產品體積更 緊湊，集成度更高。采用能夠集成整個系統的硅單片S0C的解決方案，應用CMOS工藝技術 實現的S0C，仍然是成本最低，集成度最高的首選。許多系統往往需要具有混合信號功能和 模擬的功能，并且在電子產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工藝技術為基礎的制造方法實現的。
[0017] 本發明將天線匹配電路直接封裝進近場通訊模塊即NFC系統芯片中，改進天線需 要額外加上的匹配電路的設計，這樣節省了天線區塊的板端布局空間，改善了容易產生組 裝上天線產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的一致性， 并改善傳統的天線設計效能，使得天線輻射效能的一致性與穩定性，因將天線匹配電路做 在印刷電路板上或是天線的本體以及支架上等芯片外部，這樣就能改善傳統的手持式設備 天線，配合環境的外觀結構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] 本發明將天線匹配電路直接封裝進NFC系統的封裝芯片中，之后在需要改進天線 時，不用再額外設計匹配電路，從而節省天線區塊的布局空間，也改善了天線產品不匹配情 況，使其不容易受產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，改善傳統的天線設計效能，達成天線輻射效能的一致性與穩定性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019] 下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做進一步的說明，其中： 圖1是根據本發明的一具體實施例的示意框圖； 圖2是根據本發明的一具體實施例的匹配電路圖； 圖3是根據本發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系統中，一種芯片內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。匹配電路是用于調節所述線 圈天線的諧振頻率和匹配阻抗，采用芯片中的方式是SIP系統級封裝，或是S0C系統級芯片 置入芯片中。線圈是多匝繞線是沿中心軸線循環布置，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系統級封 裝，或是S0C系統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 信號傳輸更加穩定。
[0021] 如圖2所示，在近場通訊模塊系統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，電容用于調節線圈的諧振頻率，電阻用于調節線圈 天線的阻抗匹配。經采用SIP系統級封裝方式，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 接入方式是經由同軸電纜線、金屬五金彈片或是彈簧頂針接腳轉接入。NFC天線本體部份 是由多匝繞線循環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,接入方式是經由同軸電纜線、金屬五金彈片或是彈簧頂針接腳 轉接入。
[0022] 在SIP系統級封裝方式中，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 以在每個封裝內部安排布線，以便更精確地實現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內安裝的芯片數量，由于應用增多，逐步轉向采用集成 水平更高的S0C芯片，因此模組內的總芯片數增加至一定數量以后將會逐步減少。這時出 現的一個重要轉變是將在模組內引入傳感器之類的特殊器件，以改進系統的功能。這些特 殊器件采用晶圓級封裝的S0C系統級芯片，且采用SMT技術進行裝配。
[0023] 在圖2中，換一種封裝方式，采用芯片級系統S0C技術方法，即是運用新的納米芯 片制程技術，即是將電阻、電感以及電容轉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，電容調節線圈 的諧振頻率，電阻調節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,其接入方式是經由同軸電纜線、金屬五金彈片或是彈簧頂針接 腳轉接入。NFC天線本體部份是由多匝繞線循環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,接入方式是經由同軸電纜線、金屬 五金彈片或是彈簧頂針接腳轉接入。
[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，內部為采用SIP技術封 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。NFC的線圈天線105本體 部份由接入饋點做多匝繞線循環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,經過正面轉接至線圈天線一天線饋點107,此 天線饋點經由同軸電纜線、金屬五金彈片或是彈簧頂針接腳等轉接入板端的NFC芯片101 的一芯片接腳104,信號經過芯片內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值運算后，再經由NFC芯片101的另一芯片接 腳103經過同軸電纜線、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 于手持式設備的軟磁片，或是吸波材質，做成抗手持式設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，軟性印刷電路 板209的背面是貼置于需使用的設備上。
[0027] 以上所述，只是本發明的較佳實施例而已，本發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明的技術效果，都應屬于本發明的保護范圍。在本發明的保護范 圍內其技術方案和/或實施方式可以有各種不同的修改和變化。即使個別的技術特征在不 同的權利要求中引用，本發明還可包含共有這些特征的實施例。
【權利要求】
1. 一種芯片內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，其內部放置有匹配電路，并連接至所述線圈天線。
2. 根據權利要求1所述的一種芯片內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系統級封裝，或是SOC系統級芯片。
3. 根據權利要求1所述的一種芯片內建天線匹配電路裝置，其特征在于，所述的匹配 電路用于調節所述線圈天線的諧振頻率和匹配阻抗。
4. 根據權利要求1所述的一種芯片內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布置。
5. 根據權利要求1所述的一種芯片內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. 根據權利要求1所述的一種芯片內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. 根據權利要求1所述的一種芯片內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. 根據權利要求1所述的一種芯片內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. 根據權利要求1所述的一種芯片內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. 根據權利要求8所述的一種芯片內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備的軟磁片，或是吸波材質。
11. 根據權利要求6-10任一項所述的一種芯片內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 優先權日:2014年7月24日
【發明者】陳瀚潮 申請人:深圳市維力谷無線技術有限公司