CN103891044B - 印刷天线 - Google Patents

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Abstract

一种天线包括具有正面和背面的箔片、利用导电墨印刷在所述箔片的正面的导电天线结构、以及连接至所述天线结构的接触垫的金属连接器。连接器包括穿透箔片和接触垫的金属叶片。

Description

印刷天线
技术领域
本发明涉及一种天线，并涉及一种用于制造天线的方法。
背景技术
印刷天线在现有技术中是已知的。这样的印刷天线是通过使用导电墨，例如银墨，在载体上印刷天线结构制造而成的。已知的是，当银墨暴露于空气中时，其开始氧化并褪色。已知这样的氧化会使采用银墨印刷的天线结构的电性能退化。为了防止氧化，现有技术中已知的是采用漆制保护层来覆盖印刷天线结构。然而，漆层会使印刷天线的电性能退化也是已知的。由漆层覆盖的印刷天线的天线效率较不采用覆盖漆层的印刷天线的天线效率更低。
进一步已知的是，包括采用导电墨印刷的天线结构的天线具有差的机械特性，这使得其难以电连接至天线。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有改善的电特性和机械特性的天线。该目的通过一种天线得以实现。本发明的进一步的目的是提供一种用于制造具有改善的电特性和机械特性的天线的方法。该目的通过一种方法得以实现。在从属权利要求中公开了优选的实施例。
根据本发明的天线包括箔片，该箔片包括正面和背面。该天线进一步包括利用导电墨印刷在所述箔片正面上的导电天线结构。该天线进一步包括连接至所述天线结构的接触垫的金属连接器。该连接器包括穿透箔片和接触垫的金属叶片。有利地，该天线的天线结构的接触垫与连接器之间的电连接包括随着时间几乎不会退化的接触电阻。进一步的优点是，连接器与接触垫之间的连接是机械牢固的，且能够承受施加在天线上的机械应力。
在天线的一个实施例中，连接器的金属叶片自箔片的背面穿透箔片和接触垫至箔片的正面。连接器的金属叶片在所述箔片的正面翻折以形成压接连接。有利地，压接连接在连接器与具有天线结构的箔片之间形成了机械地牢固的连接。
在天线的替代实施例中，连接器的金属叶片自箔片的正面穿透箔片和接触垫至箔片的背面。连接器的金属叶片在所述箔片的背面翻折以形成压接连接。有利地，该压接连接同样在这个实施例中在连接器与具有天线结构的箔片之间形成了机械牢固的连接。
根据天线的一个实施例，在所述箔片的所述压接连接的顶部布置有灌注混合物。有利地，该灌注混合物保护压接连接免于外部冲击。
根据天线的替代实施例，在所述箔片的所述压接连接的顶部布置有粘合材料。有利地，该粘合材料保护压接连接免于外部冲击。
优选的是，粘合带层叠至所述箔片的所述正面上的所述天线结构上，并借助于所述粘合带将所述箔片的正面粘结至绝缘载体上。有利地，布置在箔片正面上的天线结构因而被粘合带和绝缘载体保护。粘合带有利地防止了用于天线结构的导电墨的氧化。
根据进一步的发展例，载体包括凹口，且连接器部分地布置在所述凹口内。有利地，连接器在凹口中的布置保护了连接器和连接器与箔片之间的连接。这防止了连接器从箔片意外分离。
箔片优选的是由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的箔片。有利地，PET是机械牢固的且合算的。
导电墨优选的是银墨。有利地，银墨提供了良好的电特性和机械特性，并顾及了天线的具有经济性的制造。
一种用于制造根据本发明的天线的方法，包括以下步骤：提供具有正面和背面的箔片，使用导电墨在所述箔片的正面上印刷导电天线结构，在所述箔片的正面上将粘合带层叠至所述天线结构上，并将连接器的金属叶片穿透所述天线结构的接触垫和箔片。有利地，该方法使得可以制造一种具有良好的电特性且其不会随着时间而退化的机械地牢固的天线。尤其是，天线结构的接触垫与连接器之间的连接的接触电阻不会随时间而危险地退化。
在该方法的优选实施例中，连接器的金属叶片自所述箔片的背面穿透所述天线结构的接触垫和箔片至所述箔片的正面。在该实施例中，方法包括在所述箔片的正面翻转所述连接器的金属叶片以形成压接连接的额外的步骤。有利地，形成的压接连接进一步提高了箔片的连接器之间的连接的牢固性。
在该方法的替代实施例中，连接器的金属叶片自所述箔片的正面穿透所述天线结构的接触垫和箔片向所述箔片的背面。在该实施例中，方法包括在所述箔片的正面翻折所述接器的金属叶片以形成压接连接的额外的步骤。有利地，在该实施例中，形成的压接连接同样进一步提高了本实施例中箔片的连接器之间的连接的牢固性。
根据进一步的发展例，方法包括借助于所述粘合带将所述箔片的所述正面粘结至绝缘载体的额外的步骤。有利地，箔片的正面上的印刷天线结构因而被绝缘载体保护。
在一个实施例中，方法包括沿所述天线结构的轮廓切割所述箔片的额外的步骤。有利地，该天线因而包括了最小的空间尺寸。
附图说明
将参照附图对本发明进行更加详细地阐释，其中：
图1示出了包括多个印刷天线结构的箔片；
图2示出了具有在箔片中产生的压接切口的箔片；
图3图示了具有层叠至箔片上的粘合带的箔片；
图4示出了包括天线结构的和多个连接器的沿轮廓切割的箔片；
图5示出了连接器的第一立体图；
图6示出了连接器的第二立体图；
图7示出了连接器的第三立体图；
图8示出了包括天线结构和载体的箔片；
图9示出了粘结至支座上的箔片；
图10示出了完全组装好的天线的立体图；
图11示出了产生压接连接的第一方法的示意图；
图12示出了产生压接连接的第二方法的示意图；
图13示出了完全组装好的天线的截面图；以及
图14示出了常规的天线的截面图。
具体实施方式
图1示出了箔片100的俯视图。箔片100由电绝缘的且柔性的材料制成。箔片100可以是例如一片柔性塑料箔片，优选地为一片聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)箔片。箔片100包括能在图1中看到的正面101。箔片100此外还包括与正面101相反的背面102。
布置在箔片100的正面101上的是多个天线结构110。天线结构110以规则的网格图案布置。在图1所示出的示例中，箔片100包括布置为五行的三十个天线结构110。
每个天线结构110包括导电材料。通过使用银墨或其他种类的导电墨将天线结构110印刷在箔片100上。天线结构110可例如使用丝网印刷处理印刷在箔片100上。
天线结构110的几何布局取决于天线结构110的所需的应用。用于设计天线结构110的几何形状的方法在现有技术中是已知的。每个天线结构110包括在箔片100上布置有银墨111的区域和在箔片100上没有布置银墨111的空白箔片区域112。相对于根据依据现有技术的常规天线结构，天线结构110的几何布局是镜像的。在以下对图10的描述中将阐述使天线结构110相对于根据现有技术成镜像的原因。
每个天线结构110包括接触区域120，该接触区域120包括多个接触垫。在图1图示的示例中，每个天线结构110包括布置在各自的天线结构110的接触区域120内的第一接触垫121、第二接触垫122和第三接触垫123。然而，天线结构110可包括少于或多于三个接触垫121、122、123。
图2图示了实施了后续处理步骤之后的箔片100。在天线结构110的接触区域120的附近产生了多个压接切口124。在每个压接切口124处，箔片100的材料被去除以在箔片100内形成孔。一个压接切口124被布置在每个天线结构110的接触区域120旁边。
图3示出了实施了进一步的后续处理步骤之后的箔片100。多个粘合带130粘结至箔片100的正面101以部分地覆盖布置在箔片100的正面101的天线结构110。每个粘合带缠在布置在箔片100上的一行中的几个天线结构110上。在图3图示的示例中，五条粘合带130被层叠至箔片100上。然而，在替代实施例中，每个天线结构110可采用单独的粘合带130来覆盖。
粘合带130是在两面均包括粘合材料的双面粘合带。粘合带130的上侧可由衬垫覆盖，用于保护粘合带130，并防止粉尘和污物附着在粘合带130的上侧。该衬垫可从粘合带130移除以曝露出粘合带130的上侧。图3中该衬垫不可见。
除了包括接触垫121、122、123的接触区域120以外，每个天线结构110被粘合带130完全覆盖。包括接触垫121、122、123的接触区120并未被粘合带130所覆盖。粘合带130防止由银墨111制成的天线结构110暴露于空气中。因此，粘合带130保护天线结构110免于氧化和褪色。这样避免了天线结构110的电特性的退化。
图3进一步示意性地示出了第一切割线103，在后续的处理步骤中，箔片100将会被沿切割线切割。第一切割线103在天线结构110的第一行与天线结构110的第二行之间平行于天线结构110的第一行延伸。第一切割线103横跨与天线结构110的第一行的天线结构110相连的压接切口124。在布置在箔片100上的天线结构110的各个其它行之间，将沿着另外的切割线实施另外的相似的切割。这些切割将箔片100分割为多条箔片带，其第一箔片带104和第二箔片带105在图3中示例性地表示。每条箔片带104、105包括一行天线结构110。在图3示出的示例中，每条箔片带104、105包括六个天线结构110。
图4示出了箔片100在实施了两道另外的处理步骤的立体图。首先，若干个连接器200连接至一个天线结构110的接触区域120内的接触垫121、122、123。第一连接器201连接至第一接触垫121。第二连接器202连接至第二接触垫122。第三连接器203连接至第三接触垫123。通过在连接区域120附近产生的压接切口124促进了连接器200至接触垫121、122、123的连接。
在将连接器200连接至接触垫121、122、123之后，图4所示的天线结构110被沿天线结构110的轮廓切割。因此，图4所示的天线结构110现在与图1至3所示的其它天线结构分隔开来。
在图4所示的实施例中，连接器200自箔片100的背面102连接至接触垫121、122、123。
图5、6和7从不同的角度示出了连接器200中的一个的立体图。连接器200由导电材料制成，优选地为金属。特别优选的是，连接器200由经镀覆的铜合金制成。
连接器200包括字母U的基本形状。U形连接器200的一个臂部形成了接触弹簧220。U形连接器200的另一个臂部包括固持部分和压接区域230。固持部分包括两个固持件210，其并行布置，并自连接器200朝接触弹簧200相反的方向凸出。压接区域230包括第一压接叶片231、第二压接叶片232、第三压接叶片233和第四压接叶片234。
图5和6示出了处于其原始构造的压接叶片231、232、233、234。图7示出了处于弯折或压接状态的压接叶片231、232、233、234。在图5和6示出的压接构造中，每个压接叶片231、232、233、234指向与固持件210的相同的方向。第一压接叶片231和第三压接叶片233布置在压接区域230的一侧。第二压接叶片232和第四压接叶片234布置在压接区域230的另一侧。图7示出了压接叶片231、232、233、234能够以压接叶片231、232、233、234彼此接合的方式弯折。第一压接叶片231和第三压接叶片233朝第二压接叶片232和第四压接叶片234弯折。第二压接叶片232和第四压接叶片234朝第一压接叶片231和第三压接叶片233弯折。
以不同的方式设计连接器200是可行的。连接器200可包括少于或多于四个压接叶片231、232、233、234。固持件210和连接弹簧220还可以图5至7所示的方式以外的其它方式来进行研制。
图4所示的连接至天线结构110的接触区域120的第一连接器201、第二连接器202和第三连接器203初始地构造为图5和6所示的连接器200。连接器201、202、203的压接叶片231、232、233、234分别自箔片100的背面102穿透箔片100和接触垫121、122、123至箔片的正面100。然后，连接器201、202、203的压接叶片231、232、233、234如之前描述地弯折或压接至箔片100的正面101上以形成压接连接140，该压接连接分别改善了接触垫121、122、123与连接器201、202、203之间的连接，并将连接器201、202、203固定在箔片100上。因此，第一连接器201电连接至第一接触垫121。第二连接器202电连接至第二接触垫122。第三连接器203电连接至第三接触垫123。连接器201、202、203与接触垫121、122、123之间的压接连接140具有可再现的接触电阻，该接触电阻不会随时间或当其遭受到物理应力时而剧烈退化。
图8示出了包括在实施了另一个处理步骤之后的天线结构110的箔片100。图8进一步示出了载体300。该载体300包括电绝缘材料。载体300可例如由塑料制成。载体300包括接触部分310。多个凹口311布置在接触部分310内。每个凹口311以其能容纳一个连接器200的固持件210的方式来设计。
第一连接器201的固持件210布置在载体300的第一凹口311内。第二连接器202的固持件210和第三连接器203的固持件210相应地布置在载体300的凹口311内。布置在凹口311内的固持件210将连接器201、202、203固持在载体300上。
载体300的接触部分310内的天线结构110的接触区域120的布置机械地保护了接触区域120内的压接连接140和连接器201、202、203。如果需要额外的保护，可在将接触区域120布置在载体300的接触部分310内之前，在箔片100的正面101上的接触区域120内的压接连接140上布置电绝缘灌注混合物。替代地，可在将接触区域120布置在载体300的接触部分310内之前，在箔片100的正面101上的压接连接140上布置粘合剂。还可在将带有压接连接140的接触区域120布置载体300的接触部分310中之前，将粘合剂布置在载体300的接触部分310内。作为进一步的替代，第二PET层可布置在接触区域120和箔片100的正面101的顶部上以保护压接连接140。
箔片100的正面101朝向载体300定向。箔片100的背面102远离载体300的方向指向。
图9图示了实施了另一个处理步骤之后的载体300和箔片100。图9进一步示出了载体300包括光滑的表面320，该表面布置在载体300与接触部分311相反的一侧上。
在图8和图9图示的内容之间实施的处理步骤中，移除布置在粘合带130上的衬垫，该粘合带130布置在箔片110正面上的天线结构110上。箔片100于是环绕载体300弯折，并借助于粘合带130粘合在光滑表面320上。
由于粘合带130布置在箔片100的正面101上，箔片100的正面101现在朝向载体300定向。布置在箔片100的正面101上的天线结构110位于载体300的光滑表面120和箔片100之间。有利地，这保护了由银墨制成的天线结构110免于氧化，褪色以及机械损坏。
图10示出了包括载体300和箔片100的最终的天线10的立体图，其中箔片100包括粘结至载体300的光滑表面320上的天线结构110。天线结构110被布置在箔片100的面对载体300的光滑表面320的正面101上。为此，图4所示的天线结构110的几何布局关于依照现有技术的天线结构的几何布局镜像。
连接至接触垫121、122、123的连接器201、202、203的接触弹簧220在载体300的接触部分310内是可够到的。可电接触接触弹簧220以连接天线10的天线结构110。
图11和12再次示出了箔片100正面101上的天线结构110的接触区域120内的介于连接器200与接触垫121、122、123之间的压接连接140。
图11示出了以上结合图4描述的实施例。连接器200的压接叶片231、232、233、234自箔片100的背面102穿透箔片100至箔片100的正面101。然后，连接器200的压接叶片231、232、233、234在箔片100的正面101弯折以在箔片100的正面101上形成压接连接140。
图12示出了替代实施例。在该实施例中，连接器200的压接叶片231、232、233、234自箔片100的正面101穿透箔片100至箔片100的背面102。然后，连接器200的压接叶片231、232、233、234在箔片100的背面102弯折以在箔片100的背面102上形成压接连接140。
在该实施例中，用来保护压接连接140的灌注混合物或粘合剂或第二PET层将会布置在箔片100的背面102上。
在该实施例中，连接器200可以图5至7中描述中所阐释的那样来设计。然而，还可以对连接器200进行不同地设计。连接器200的压接叶片231、232、233、234例如可以朝向接触弹簧220。
图13示出了完全组装好的天线10的截面视图。连接器200的压接叶片231、232、233、234自箔片100的背面102穿透箔片100至箔片100的正面101，并在箔片100的正面101弯折以形成压接连接140。连接器的接触弹簧220抵压布置在印刷电路板(PCB)400上的接触垫。
图14示出了常规天线20的截面视图用于比较。常规天线20包括具有正面26和相反的背面27的箔片21。印刷天线结构24布置在箔片21的正面26上。粘合带22布置在箔片21的背面27上。粘合带22粘结至载体23。由导电墨制成的印刷天线结构24不被任何覆盖材料保护。
马鞍形连接器25布置在印刷天线结构24与布置在印刷电路板(PCB)28上的接触垫之间。连接器25在接触点29处接触天线结构24。朝向连接器25和印刷电路板28的方向压载体23以在印刷天线结构24与印刷电路板28之间提供电连接。
当图14的天线20经历温度的急剧变化时，例如从-40℃至+85℃，用于天线20的各种材料的不同的热膨胀系数导致接触点29在印刷天线结构24的表面上横向地移动。这，与用于压载体23朝向连接器25和印刷电路板28的力和连接器25的特定的接触界面形状(半径)组合导致印刷天线结构24的墨层的损坏。印刷天线结构24的导电墨最终被推开，导致连接器25与印刷天线结构24之间的不良电连接。
图13的天线10，从另一方面来说，确保了天线结构110与连接器200之间的稳定的连接，甚至是温度急剧变化之后。大量的测试表明施加在天线10上的热应力和其它应力对天线10的接触垫121、122、123、124与连接器200之间的电阻的增加不会超过两倍。

Claims (13)

1.一种天线(10)，
包括箔片(100)，箔片(100)包括正面(101)和背面(102)，
导电天线结构(110)，利用导电墨(111)将其印刷在所述箔片(100)的正面(101)，
金属连接器(200)，其连接至所述天线结构(110)的接触垫(121、122、123)，所述连接器(200)包括穿透所述箔片(100)和接触垫(121、122、123)的金属叶片(231、232、233、234)，以及
包括凹口(311)的绝缘载体(300)，
其中，所述连接器(200)包括具有固持件(210)的固持部分，并且所述固持件(210)布置在所述绝缘载体(300)的凹口(311)内。
2.如权利要求1所述的天线，
其中，所述连接器(200)的金属叶片(231、232、233、234)自箔片(100)的背面(102)穿透箔片(100)和接触垫(121、122、123)至箔片(100)的正面(101)，
其中，所述连接器(200)的金属叶片(231、232、233、234)在所述箔片(100)的正面(101)翻折以形成压接连接(140)。
3.如权利要求1所述的天线，
其中，所述连接器(200)的金属叶片(231、232、233、234)自箔片(100)的正面(101)穿透箔片(100)和接触垫(121、122、123)至箔片(100)的背面(102)，
其中，所述连接器(200)的金属叶片(231、232、233、234)在所述箔片(100)的背面(102)翻折以形成压接连接(140)。
4.如权利要求2或3中任一项所述的天线，
其中，在所述箔片(100)的所述压接连接(140)的顶部布置灌注混合物。
5.如权利要求2或3中任一项所述的天线，
其中，在所述箔片(100)的所述压接连接(140)的顶部布置粘合材料。
6.如权利要求1-3中任一项所述的天线，
其中，将粘合带(130)层叠至所述箔片(100)的所述正面(101)上的所述天线结构(110)上，
其中，通过所述粘合带(130)将所述箔片(100)的所述正面(101)粘结至绝缘载体(300)。
7.如权利要求1-3中任一项所述的天线，
其中，所述箔片(100)是PET箔片。
8.如权利要求1-3中任一项所述的天线，
其中，所述导电墨(111)是银墨。
9.一种用于制造天线的方法，
该方法包括以下步骤：
-提供具有正面(101)和背面(102)的箔片(100)；
-使用导电墨(111)在所述箔片(100)的正面(101)上印刷导电天线结构(110)；
-将粘合带(130)层叠至所述箔片(100)的正面(101)上的所述天线结构(110)；
-使连接器(200)的金属叶片(231、232、233、234)穿透所述天线结构(110)的接触垫(121、122、123)和箔片(100)；以及
-将所述连接器(200)的两个固持件(210)布置在绝缘载体(300)的凹口(311)内。
10.如权利要求9所述的方法，
其中，连接器(200)的金属叶片(231、232、233、234)自所述箔片(100)的背面(102)穿透箔片(100)和所述天线结构(110)的接触垫(121、122、123)至所述箔片(100)的正面(101)，
其中，所述方法包括以下额外步骤：
-在所述箔片(100)的正面(101)翻折所述连接器(200)的金属叶片(231、232、233、234)以形成压接连接(140)。
11.如权利要求9所述的方法，
其中，所述连接器(200)的金属叶片(231、232、233、234)自所述箔片(100)的正面(101)穿透箔片(100)和所述天线结构(110)的接触垫(121、122、123)至所述箔片(100)的背面(102)，
其中，所述方法包括以下额外的步骤：
-在所述箔片(100)的背面(102)翻折连接器(200)的金属叶片(231、232、233、234)以形成压接连接(140)。
12.如权利要求9至11中任一项所述的方法，
其中，所述方法包括以下额外的步骤：
-通过所述粘合带(130)将所述箔片(100)的所述正面(101)粘结至绝缘载体(300)上。
13.如权利要求9至11中任一项所述的方法，
其中，所述方法包括以下额外步骤：
-沿所述天线结构(110)的轮廓切割所述箔片(100)。
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