CN104752818A - 一种载体为模内注塑机壳的pds天线及其制作方法 - Google Patents

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陈宏�
魏耀德
张平
刘丹
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Abstract

本发明涉及一种载体为模内注塑机壳的PDS天线及其制作方法，其PDS天线包括模内注塑塑胶壳体，该模内注塑塑胶壳体内嵌金属支撑，模内注塑塑胶壳体的塑胶区域内直接印刷成型成PDS天线辐射主体；制作方法为：注塑形成内嵌金属支撑的模内注塑塑胶壳体，作为PDS天线的载体：对用于内嵌PDS天线的塑胶区域的表面进行抛光处理；设计PDS天线的RF走线，调节PDS天线的分支方式和末端耦合方式以及馈电点和接地点间的缝隙长度来实现天线在工作频带的性能；完成天线走线设计后，通过PDS工艺在模内注塑塑胶壳体上形成PDS天线；PDS天线印刷固化后，对PDS天线表面进行后续处理。与现有技术相比，本发明具有较高复杂度、高性能、高可靠性、高良率、高产能等优点。

Description

一种载体为模内注塑机壳的PDS天线及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种PDS天线设备及其制作方法，尤其是涉及一种载体为模内注塑机壳的PDS天线及其制作方法。
背景技术
3D-MID技术是指在注塑成型的塑料壳体的表面上，制作有电气功能的三维立体电路及互联器件。随着电子设备集成度的提高，通信设备的体积也越来越小，这时电子组件对于整个设备就显的过大，这就需要减小自身尺寸。然而，在不明显影响电子组件的功能和效率的同时减小尺寸却是一项艰巨的工作。在这背景下，通过加工工艺创新，实现与载体同型的3D-MID加工工艺技术，至关重要。
目前已成熟用于产品的3D-MID技术实现方式有以下几种：双色注塑、LDS(激光直接成型技术)、PDS(Printed Direct Structure、直接印刷成型技术)。
三种技术各有优势，但在成本、良率以及产能上占优的是PDS技术。该技术相对于其他两个技术出现较晚，但能满足便携通信终端设备对天线部件的更高的需求(如高性能、赋形能力、对ID和工艺的低影响)。
随着通信技术的不断发展，智能机成为了目前全世界主流通信终端设备，其需求量不断增加。以手机为例，IDC(国际数据公司)最新统计数据，在2013年将有超过10亿部智能手机被售出，相较去年同比增长40％，并且IDC还认为，在未来四年内智能手机销量将保持至少18.4％的同比增长率，直至2017年智能手机销量将达到17亿部。
随着智能设备的不断发展，其在追求多模多功能的同时也追求薄、弧度曲线等。以上追求在天线实现上都给出了以下难题：
(1)设备追求超薄，其塑胶厚度减薄为增加支撑能力，模内注塑金属成分的机壳成为了较好的解决方式。但其分布的金属范围太大将影响到天线的实现。
(2)设备追求弧度和超薄，天线的高度以及面积遭受到了极大挑战，传统的支架方式或者壳体内侧方式已无法满足智能机最新的需求。天线设计到机壳表面的需求越来越强烈。
(3)即使天线设计在壳体表面，需要考虑天线对ID以及后续壳体覆盖工艺的影响，这样对天线的实现方式提出了很高的挑战。
中国专利CN103357559A公布了一种手机塑壳外表面LDS天线喷涂工艺，包括提供一注塑成型的手机塑壳；用聚焦激光束照射指定的手机塑壳外表面位置，使手机塑壳外表面指定图形部位活化，粗糙图形部位表面；将被激光活化的图形部位电镀上金属膜；喷涂底漆，用于遮盖手机塑壳外表面电镀上的金属膜；喷涂面漆，用于成型手机塑壳成型件；所述底漆初次喷涂厚度为40-60μm，所述面漆喷涂厚度为10-20μm；所述底漆为丙烯酸涂料，所述面漆为UV涂料，该发明在满足正常手机外壳的制作过程中，有效的处理好LDS天线与手机外壳的高度差，从而既满足LDS天线的使用功能，又不影响到手机塑壳的外观表面。
但是该专利方式同样会有不小的短板，首先由于LDS工艺走线通过多层电镀后，其表面是凹凸不平的，外观上的处理需要反复多次喷涂和打磨才能实现相对较光滑或平整的表面(其无法适用于NCVM工艺，良率非常低；同样喷漆遮盖的方式其成本代价依然很高)；其次由于LDS天线一定需要电镀工艺的特性，会导致其无法将LDS天线实现在带金属模内注塑的壳体上；同时LDS工艺天线对材质的要求是很高的，一定需要带金属粒子的特殊材料才能进行激光活化。以上所有短板，均是本专利PDS天线(不需要电镀、走线厚度超薄)可以克服的，并且本专利在产品的产能和良率(98％以上)上有非常大的优势，适合大规模使用和推广。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种载体为模内注塑机壳的PDS天线及其制作方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种载体为模内注塑机壳的PDS天线，包括模内注塑塑胶壳体，该模内注塑塑胶壳体内嵌金属支撑，所述的模内注塑塑胶壳体的塑胶区域内直接印刷成型成PDS天线辐射主体。
所述的PDS天线辐射主体布局在模内注塑塑胶壳体的顶部侧面、底部侧面、壳体外观面(一级外观面)或壳体外表面。
所述的PDS天线辐射主体的厚度为6～8umm。
所述的模内注塑塑胶壳体为智能设备外壳。
所述的PDS天线的表面设有喷漆层或不导电真空镀层。
所述的模内注塑塑胶壳体的塑胶材料为PC、PC+ABS、PC+GF或PA+GF。
所述的金属支撑的材料为不锈钢或镁铝合金。
所述的PDS天线为多频带天线，对应的频率包括GSM900、GSM1800、GSM1900及W2100。
一种载体为模内注塑机壳的PDS天线的制作方法，该方法包括以下步骤：
(1)注塑形成内嵌由金属支撑的模内注塑塑胶壳体，作为PDS天线的载体；
(2)对用于内嵌PDS天线的塑胶区域的表面进行抛光处理；
(3)设计PDS天线的RF走线，调节PDS天线的分支方式和末端耦合方式以及馈电点和接地点间的缝隙长度来实现天线在工作频带的性能；
(4)完成天线走线设计后，通过PDS工艺在模内注塑塑胶壳体上形成PDS天线辐射主体；
(5)PDS天线印刷固化后，对PDS天线表面进行后续处理。
所述的后续处理包括喷漆或进行不导电真空镀(NCVM)。
在整个制作过程中，需要考虑壳体金属部分、壳体塑胶材质介电特性以及后期工艺的材质和处理方式，对天线性能本身的破坏和偏移，需要在设计中事先修正，从而保证最终成品为可用的电磁波传感器-天线。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明中PDS天线可适用于超薄设备或复杂弧面设备。
2)本发明中PDS天线适用于功能机器产品的外表面或外观面，不会影响ID或表面特效。
3)本发明中PDS天线表面支持喷漆或NCVM等后期处理方式，不会影响外观和产品结构特性。
4)本发明中PDS天线具备所有3D-MID天线的优势，即能充分使用3D曲面空间，不用像传统天线方式那样来考虑展开平面问题。
5)本发明中PDS天线采用PDS(Printed Direct Structure)工艺实现，具有薄厚度(PDS天线厚度6～8um厚度，LDS天线或双色注塑天线厚度在20um以上)，远低于同类产品，增加后期加工可行性，环保、高良率、高产能等特性。
6)本发明中PDS天线走线方式针对PDS工艺进行了优化，满足正常0.2mm的误差不会影响性能要求。
7)本发明中PDS天线为多频带天线，对应的频率包括GSM900、GSM1800、及W2100，是较宽的频带设计需求。
附图说明
图1为载体为模内注塑机壳的PDS天线的结构示意图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种载体为模内注塑机壳的PDS天线，包括模内注塑塑胶壳体，该模内注塑塑胶壳体内嵌金属支撑，模内注塑塑胶壳体的塑胶区域内布局PDS天线辐射主体。其中，模内注塑塑胶壳体为144mm*72mm大小的手机外壳。该手机外壳的塑胶区域用于布局PDS天线辐射主体，面积约31mm*11mm。本实施例中，手机外壳为镁铝合金模内注塑设计，大部分为金属部分。
PDS天线采用Invert F antenna的方式进行设计：通过双馈电点，在两个馈电点间开缝隙以及高低频走线末端耦合来增加天线的容性，从而改善天线的工作频带带宽。
在进行天线设计前，首先需要做的是优化改良机壳结构。采用以下方法原则：1、在弯折面采用0.1～1范围的R角过渡。2、在天线使用的空间区域将机壳表面进行抛光。
完成结构优化后，即可进行天线RF走线设计。
通过调节天线的分支方式和末端耦合方法以及馈电点和接地点间的缝隙长度来实现天线在工作频带的性能。
完成天线走线设计后，通过PDS工艺天线印刷实现机壳上的天线附着。
在完成印刷固化流程后，进入天线表面外观后处理，方式包括，第一层底漆、NCVM工艺等。
最后完成本发明实施例的成品。
实施例2
一种载体为模内注塑机壳的PDS天线，如图1所示，包括模内注塑塑胶壳体1，该模内注塑塑胶壳体1内嵌金属支撑2，模内注塑塑胶壳体的塑胶区域内直接印刷成型成PDS天线辐射主体3。
如图1所示，PDS天线辐射主体3嵌设在模内注塑塑胶壳体1的底部侧面，PDS天线辐射主体3还可以嵌设在模内注塑塑胶壳体1的侧部侧面、壳体外观面或壳体外表面。其中，PDS天线辐射主体的厚度为6～Sum。模内注塑塑胶壳体为智能设备外壳。PDS天线的表面设有喷漆层或不导电真空镀层。
模内注塑塑胶壳体的塑胶材料为PC、PC+ABS、PC+GF或PA+GF。金属支撑的材料为不锈钢或镁铝合金。
PDS天线为多频带天线，对应的频率包括GSM900、GSM1800及W2100。
一种载体为模内注塑机壳的PDS天线的制作方法，该方法包括以下步骤：
(1)注塑形成内嵌由金属支撑的模内注塑塑胶壳体，作为PDS天线的载体；
(2)对用于内嵌PDS天线的塑胶区域的表面进行抛光处理；
(3)设计PDS天线的RF走线，调节PDS天线的分支方式和末端耦合方式以及馈电点和接地点间的缝隙长度来实现天线在工作频带的性能；
(4)完成天线走线设计后，通过PDS工艺在模内注塑塑胶壳体上形成PDS天线辐射主体；
(5)PDS天线印刷固化后，对PDS天线表面进行后续处理，后续处理包括喷漆或进行不导电真空镀(NCVM)。
在整个制作过程中，需要考虑壳体金属部分、壳体塑胶材质介电特性以及后期工艺的材质和处理方式，对天线性能本身的破坏和偏移，需要在设计中事先修正，从而保证最终成品为可用的电磁波传感器-天线。

Claims (10)

1.一种载体为模内注塑机壳的PDS天线，其特征在于，包括模内注塑塑胶壳体，该模内注塑塑胶壳体内嵌金属支撑，所述的模内注塑塑胶壳体的塑胶区域内直接印刷成型成PDS天线辐射主体。
2.根据权利要求1所述的一种载体为模内注塑机壳的PDS天线，其特征在于，所述的PDS天线辐射主体布局在模内注塑塑胶壳体的顶部侧面、底部侧面、壳体外观面或壳体外表面。
3.根据权利要求1所述的一种载体为模内注塑机壳的PDS天线，其特征在于，所述的PDS天线辐射主体的厚度为6～8um。
4.根据权利要求1所述的一种载体为模内注塑机壳的PDS天线，其特征在于，所述的模内注塑塑胶壳体为智能设备外壳。
5.根据权利要求1所述的一种载体为模内注塑机壳的PDS天线，其特征在于，所述的PDS天线的表面设有喷漆层或不导电真空镀层。
6.根据权利要求1所述的一种载体为模内注塑机壳的PDS天线，其特征在于，所述的模内注塑塑胶壳体的塑胶材料包含且不仅限于PC、PC+ABS、PC+GF或PA+GF。
7.根据权利要求1所述的一种载体为模内注塑机壳的PDS天线，其特征在于，所述的金属支撑的材料包含且不仅限于不锈钢或镁铝合金。
8.根据权利要求1所述的一种载体为模内注塑机壳的PDS天线，其特征在于，所述的PDS天线为多频带天线，对应的频率包括且不仅限于GSM900、GSM1800及W2100。
9.一种如权利要求1所述的载体为模内注塑机壳的PDS天线的制作方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)注塑形成内嵌由金属支撑的模内注塑塑胶壳体，作为PDS天线的载体；
(2)对用于布局PDS天线辐射主体的塑胶区域的表面进行抛光处理；
(3)设计PDS天线的RF走线，调节PDS天线的分支方式和末端耦合方式以及馈电点和接地点间的缝隙长度来实现天线在工作频带的性能；
(4)完成天线走线设计后，通过PDS工艺在模内注塑塑胶壳体上形成PDS天线辐射主体；
(5)PDS天线印刷固化后，对PDS天线表面进行后续工艺处理。
10.根据权利要求9所述的一种载体为模内注塑机壳的PDS天线的制作方法，其特征在于，所述的后续处理包括喷漆或进行不导电真空镀。
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