CN105449338A - 用于移动装置中的天线组合件、制造方法及无线移动装置 - Google Patents

用于移动装置中的天线组合件、制造方法及无线移动装置 Download PDF

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CN105449338A
CN105449338A CN201510600145.XA CN201510600145A CN105449338A CN 105449338 A CN105449338 A CN 105449338A CN 201510600145 A CN201510600145 A CN 201510600145A CN 105449338 A CN105449338 A CN 105449338A
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埃萨·卡利斯塔亚
里克·兰巴卡
彼得里·安纳玛
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Pulse Finland Oy
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Pulse Finland Oy
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Abstract

本发明针对用于移动装置的天线组合件、制造方法及无线移动装置。一种“薄”且高性价比三维天线组合件及其使用及制造方法。在一个示范性实施例中,本发明的解决方案尤其适于小外形便携式无线电装置,且包括使用导电流体沉积在薄预成型柔性或可变形结构上的天线(或天线阵列)。所述天线(阵列)包含各自具有辐射器及多个接触件的一或多条天线。使用所述薄预成型结构尤其允许主机无线装置的更薄外形,且避免使用单独的模制载体或其它更高成本或涉及的过程(例如激光直接结构化)。

Description

用于移动装置中的天线组合件、制造方法及无线移动装置
优先权及相关申请案
本申请案主张2014年9月19日申请的具有相同标题的共同拥有及共同待决的第14/491,684号美国专利申请案的优先权的权益,所述申请案的内容以全文引用的方式并入本文中。
本申请案还与具有相同标题的2013年9月19日申请的共同拥有及共同待决的第14/031,646号美国专利申请案有关,所述申请案以全文引用的方式并入本文中。本申请案还与2013年3月1日申请的且标题为“沉积天线设备及方法(DEPOSITIONANTENNAAPPARUTUSANDMETHODS)”的共同拥有及共同待决的第13/782,993号美国专利申请案有关,所述申请案主张2012年3月12日申请的具有相同标题的第61/609,868号美国临时专利申请案及2013年1月8日申请的具有相同标题的第61/750,207号美国临时专利申请案的优先权,前述每一者以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明大体上涉及用于电子装置(例如无线或便携式无线电装置)中的天线设备,且更特定来说,在一个示范性方面涉及薄沉积三维(3D)天线设备及利用所述薄沉积三维天线设备的方法。
背景技术
天线常见于大多数现代无线电装置中,例如移动计算机、移动电话、 装置、智能手机、平板/平板手机(phablet)计算机、个人数字助理(PDA)或其它个人通信装置(PCD)。通常,这些天线包括平坦辐射平面及与其平行的接地平面,所述平面由短路导体彼此连接以便实现天线的所要匹配。结构经配置使得其在想要的操作频率处充当谐振器。通常,将这些天线定位在无线电装置的印刷电路板(PCB)上、在允许射频波传播到天线及自天线传播射频波的塑料外壳的内侧。其它已知天线结构包含于柔性印刷线路板(PWB)上。
天线设计的当前趋势已增加对更薄移动通信装置的需求。为了节省空间同时仍满足需要的性能特性,最近的天线设计必须遵循移动通信装置外罩或内部底架的三维(3D)形态。现有技术3D天线解决方案需要以下两者中的任一者:(1)在单独模制载体上产生天线图案;或(2)直接在移动通信装置底架或盖罩上产生天线图案。
然而,用于这些已知现有技术方法的模制过程需要由标准注射模制过程或其它考虑事项界定的模制塑料部件的最小厚度,借此使产生非常薄的结构很困难。此外,在利用单独模制载体的实施方案中,必须利用额外处理步骤以便将模制载体机械地固定到移动通信装置的下层结构。
另外,尤其由于高的收得率损失风险,用于在移动通信装置盖罩或底架上产生天线结构的后勤制造链通常为昂贵的。此高收得率损失风险是移动通信装置盖罩或底架需要经历盖罩或底架制造过程以及天线制造过程的结果。当需要将多条天线集成到相同底架或盖罩上时,此尤其为有问题的。
主要通过使用以下技术来实现这些现有技术天线结构的制造:(1)柔性印刷电路(FPC)技术;或(2)激光直接结构化(LDS)技术。每一方法具有其相应优势与不足。举例来说,FPC天线(例如第6,778,139号美国专利中揭示的FPC天线,所述申请案的内容以全文引用的方式并入本文中)通常涉及使用支撑下层基于箔的天线设计的柔性绝缘膜。FPC天线允许所述天线弯曲,但不允许与移动通信装置的下层结构完全共形。举例来说,FPC天线无法在双曲面上容易地弯曲,且在遵循表面的拓扑(尤其是围绕较急剧的弯曲)的能力方面有限。此限制了将FPC天线放置在有机形状上以及特定拐角几何结构上的能力。
LDS天线技术可能是前面提及的两种现有技术制造方法中最灵活的。LDS天线制造过程中的最近进展已能够在原本非导电表面上(举例来说,在掺杂有金属添加剂的热塑性材料上)直接构造天线;所掺杂的金属添加剂随后由激光激活。接着随后镀敷LDS聚合物的激活区域。举例来说,接着添加电解铜浴,之后是连续的添加剂层(例如镍或金)以完成天线结构的构造。然而,下层天线结构必须由昂贵的特殊树脂模制而成,其通常不含下层装置外壳通常所需要的良好机械性质。另外,还存在如果在天线制造过程中发生缺陷则损失整个模制盖罩或底架的风险,借此增加部件的整体成本。
因此,显著需要可利用于(举例来说)具有小外形的便携式无线电装置中且提供比当前使用现有技术制造技术可获得的制造成本及复杂度低的制造成本及复杂度的更薄3D天线结构的天线解决方案。
发明内容
本发明通过尤其提供薄多维天线模块及其制造方法来满足前述需求。
第一方面,揭示用于移动装置中的天线组合件。在一个实施例中,所述组合件包含包括辐射器及多个接触件的薄柔性天线结构。使用可流动导电流体将所述辐射器及接触件沉积到所述薄柔性天线结构上。所述薄柔性天线结构接合到所述移动装置的外壳部分。
在另一变体中,预成型的柔性结构允许所述天线组合件与所述移动装置内存在的一或多个三维特征共形。
在又一变体中,所述天线组合件与所述三维特征的共形性包括所述柔性结构中的至少一个角弯曲对应于所述移动装置的至少一个内部特征。
在又另一变体中,预成型的柔性结构包括第一侧、第二侧及边缘,且所述辐射器形成于所述边缘的至少一部分之上使得所述辐射器从所述第一侧延伸到所述第二侧。
在另一变体中,已使用针对可流动导电流体的固化过程固化至少所述辐射器及所述多个接触件。选择针对所述可流动导电流体的所述固化过程以便尤其减轻固化过程对所述柔性结构的损坏。
在又一变体中,所述柔性结构包括穿过其形成的多个孔隙,所述多个接触件安置在所述柔性结构的至少第一侧上,所述辐射器安置在所述柔性结构的至少第二侧上,且所述辐射器与所述多个接触件至少经由在所述孔隙内安置的导电流体彼此电连接。
在本发明的另一方面,揭示减小无线装置的制造过程中的损失风险的方法。在一个实施例中,所述方法包含:提供低成本的实质上柔性衬底;以及使用沉积过程将第一天线辐射器安置在所述衬底上以便形成用于与所述无线装置的至少一个无线接口一起使用的天线。
在一个变体中,所述衬底的供应及所述天线的形成减小与所述天线或无线装置不能通过随后测试或检验相关联的成本。
在另一变体中,所述成本减小包括相对于将第一天线辐射器沉积到所述无线装置的外壳组件上的成本减小,所述外壳组件的成本明显比所述柔性衬底的成本高。
在又一变体中,所述无线装置包括不必使用模制天线载体的薄外形无线装置。
在又另一变体中,所述方法进一步包含:使用固化过程固化所述第一辐射器;将对不同于第一天线辐射器的无线接口或频带的无线接口或频带有用的第二天线辐射器安置在所述实质上柔性衬底上;以及使用固化过程固化所述第二辐射器。由于与沉积所述第二辐射器及其固化相关联的额外处理步骤,具有第一与第二辐射器两者的天线或无线装置不能通过随后测试或检验的机率比仅沉积第一天线辐射器的情况下的机率高。
又一方面,揭示无线移动装置。在一个实施例中,所述装置包含:外壳;至少一个无线收发器;以及与所述至少一个无线收发器信号通信的天线组合件。在一个变体中,所述天线组合件包含:预成型薄柔性结构;以及包括辐射器及多个接触件的天线;使用可流动导电流体将所述天线辐射器及所述多个接触件沉积到塑料结构上。
在另一变体中,将所述薄柔性结构接合到所述外壳。
在又一变体中,所述移动装置的所述薄外形比使用实质上非柔性模制天线载体组合件实现的外形薄;且所述辐射器沉积在所述柔性结构上提供的制造成本比所述辐射器沉积在所述外壳上的制造成本低。所述较低制造成本至少部分起因于所述柔性结构与所述外壳的至少一部分之间的成本差异。
在又另一变体中,使用所述薄柔性结构及其上沉积的辐射器避免对适于激光直接结构化(LDS)过程的更高成本结构的需求。
另一方面,揭示天线组合件。在一个实施例中,所述组合件适于使用于紧凑外形移动装置中,且包含:第一预成型薄柔性结构,其上安置有包括辐射器及多个第一接触件的第一天线;以及第二预成型薄柔性结构,其上安置有包括辐射器及多个第二接触件的第二天线。在一个变体中,分别使用可流动导电流体将所述第一及第二辐射器及所述第一及第二接触件沉积在所述第一及第二结构上,且所述第一及第二结构实质上相对彼此而堆叠。
在另一实施例中,所述天线组合件包括预成型薄三维(3D)塑料膜结构、外表面及/或内表面上的至少一个沉积辐射器图案及所述内表面上的多个沉积接触件。所述组合件有利地比现有技术天线薄,虽然在特定实施例中还提供可比较或提高的性能及减小的制造成本,在一个实施例中,通过通路孔连接外部图案与内部图案。在又另一实施例中,通过将所述图案沉积在所述塑料膜结构边缘之上来连接所述外部图案与内部图案。
另一方面,揭示制造前面提及的天线组合件的方法。在一个实施例中,通过在使用热形成或真空形成制造的天线形成膜上使用高度导电流体沉积想要的天线结构来形成前面提及的薄3D天线组合件。
在另一变体中,所述方法包含:获得薄柔性聚合物结构;使用沉积过程将第一天线辐射器安置在所述薄柔性聚合物结构上以便形成用于与所述移动装置的至少一个无线接口一起使用的天线;以及接合所述天线和与所述移动装置相关联的外壳部分。
本发明的进一步特征、其性质及各种优点从附图及以下详细描述将更加显而易见。
附图说明
当结合图式阅读时,从下文陈述的详细描述,本发明的特征、目标及优点将变得更加显而易见,其中:
图1为根据本发明的原理的详述沉积在示范性预成型薄塑料膜上的天线模块的第一实施例的透视图。
图1A为详述利用于图1的实施例中的预成型薄3D塑料膜结构的透视图。
图1B为天线组合件(例如图1中展示的天线组合件)的顶侧的透视图,其说明示范性预成型薄3D塑料膜结构的外部表面上的所沉积辐射器图案。
图1C为图1B的天线组合件的底侧的透视图,其说明示范性预成型薄3D塑料膜结构的内部表面上的所沉积接触件图案。
图2为根据本发明的多层天线组合件的一个实施例的透视分解图。
图3A为说明图1的天线组合件的制造方法的第一示范性实施例的逻辑流程图。
图3B为说明图1的天线组合件的制造方法的第二示范性实施例的逻辑流程图。
图4为具有安置于其中的本发明的天线组合件的示范性实施例的示范性薄外形无线装置的横截面视图。
图5A为根据本发明的原理的用于将薄膜天线模块并入到移动装置外壳中的第一示范性过程流程图。
图5B为根据本发明的原理的用于将薄膜天线模块并入到移动装置外壳中的第二示范性过程流程图。
图5C为根据本发明的原理的用于将薄膜天线模块并入到移动装置外壳中的第三示范性过程流程图。
图6为根据本发明的被展示为沉积于平坦(平面)衬底上的沉积天线的第一实施例的俯视平面图。
图7为根据本发明的被展示为沉积于三维衬底上的沉积天线的第二实施例的透视图。
图8为根据本发明的被展示为沉积于便携式“直板”样式无线电装置的示范性三维表面上的沉积天线的第三实施例的透视图。
图8A为被展示为横穿衬底材料界面的本发明的沉积迹线(举例来说,天线)的示范性实施例的横截面图。
图8B为被展示为横穿衬底材料界面且利用两种不同沉积材料的本发明的沉积迹线(举例来说,天线)的另一实施例的横截面图。
图8C为被展示为在其分支点处且与典型现有技术分支技术比较的本发明的沉积迹线(举例来说,天线)的示范性实施例的横截面图。
图8D为被展示为形成天线馈入且与典型现有技术馈入点技术比较的本发明的沉积迹线的示范性实施例的横截面图。
图8E为被展示为用于安装电子组件到衬底且与现有技术表面安装技术比较的本发明的沉积迹线的示范性实施例的横截面图。
图9为制造本发明的沉积天线的广义方法的一个实施例的逻辑流程图。
图9A为说明图9的广义方法的一个示范性实施方案的逻辑流程图。
本文中揭示的所有图为脉冲电子公司(PulseElectronics,Inc.)2012年版权所有或脉冲芬兰Oy(PulseFinlandOy.)2013到2014年版权所有。保留所有权利。
具体实施方式
现在参考图式,其中贯穿全文相似符号指代相似部件。
如本文中使用,术语“天线”、“天线系统”、“天线组合件”及“多频带天线”指代(无限制)并入有接收/发射及/或传播一或多个电磁辐射频带的单一元件、多个元件或一或多个元件阵列的任何系统。辐射可具有众多类型,举例来说,微波、毫米波、射频、数字调制、模拟、模/数编码、数字编码毫米波能量或类似物。可使用一或多个中继器链路将所述能量从位置传输到另一位置,且所述一或多个位置可为移动的、静止的、或固定到地球上的位置(例如基站)。
如本文中使用,术语“板”及“衬底”大体上(且无限制)指代其上可安置其它组件的任何实质上平面或曲面表面或组件。举例来说,衬底可包括单一或多层印刷电路板(举例来说,FR4)、半导体裸片或晶片或甚至外壳或其它装置组件的表面,且可实质上为刚性的或替代地至少稍微柔性。
术语“频率范围”、“频带”及“频域”指代(无限制)用于通信信号的任何频率范围。此类信号可依照一或多个标准或无线空中接口通信。
如本文中使用,术语“便携式装置”、“移动计算装置”、“客户端装置”、“便携式计算装置”及“最终用户装置”包含(但不限于)个人计算机(PC)及迷你计算机(不论台式、膝上型或其它)、机顶盒、个人数字助理(PDA)、手持计算机、个人通讯器、平板或“平板手机”计算机、便携式导航辅助装备、配备J2ME的装置、蜂窝电话、智能手机、个人集成通信或娱乐装置或实际上具有与网络或另一装置互换数据的能力的任何其它装置。
此外,如本文中使用,术语“辐射器”、“辐射平面”及“辐射元件”指代(无限制)能够充当接收及/或发射射频电磁辐射的系统(例如天线)的部分的元件。
术语“FR馈入”、“馈入”、“馈入导体”及“馈入网络”指代(无限制)能够转移能量、转换阻抗、提高性能特性及使进入/外出RF能量信号之间的阻抗性质与一或多个连接元件(例如(举例来说)辐射器)的阻抗性质一致的任何能量导体及耦合元件。
如本文中使用,术语“顶”、“底”、“侧”、“上”、“下”、“左”、“右”及类似物仅暗示一个组件对另一组件的相对位置或几何结构,且决不暗示绝对参考系或任何需要的定向。举例来说,当组件被安装到另一装置(举例来说,PCB的下侧)时,组件的“顶”部分可实际上驻留在“底”部分下方。
如本文中使用,术语“无线”意味着任何无线信号、数据、通信或其它接口,包含(无限制)Wi-Fi、蓝牙、3G(举例来说,3GPP、3GPP2及UMTS)、HSDPA/HSUPA、TDMA、CDMA(举例来说,IS-95A、WCDMA等等)、FHSS、DSSS、GSM、PAN/802.15、WiMAX(802.16)、802.20、窄带/FDMA、OFDM、PCS/DCS、长期演进(LTE)或高级LTE(LTE-A)、模拟蜂窝、CDPD、近场通信(NFC)、射频识别(RFID)、卫星系统(例如GPS)、毫米波或微波系统、光学、声学及红外(即,IrDA)。
概述
本发明尤其提供改进的低成本“薄”天线,及用于制造及利用低成本“薄”天线的方法。本文中描述的改进天线的实施例适于通过尤其以较低制造成本提供更薄三维(3D)天线结构来克服现有技术的不足。特定来说,本发明的实施例利用经由高度导电流体在预成型薄塑料膜上沉积天线结构(辐射器及接触件)来减小天线组合件的厚度(约0.30mm)且降低制造成本。在一个变体中,可通过以下两者来减小成本:(i)消除在缺陷的情况下整个装置外壳或盖罩组件的损失;以及(ii)消除用昂贵特殊树脂或其它材料(例如适于现有技术激光直接结构化或LDS加工)制造所述装置盖罩的需要。
有利地,本文中揭示的示范性薄3D天线组合件还提供与装置结构的简易集成。可将所述辐射器沉积在预成型塑料膜结构的外部表面或内部表面(或两者)上,且所述辐射器甚至可横穿膜的边缘。所述薄天线组合件还为高度柔性的或可变形的,使得可容易实现各种3D形状(举例来说,以容纳主机装置的各种内部特征)。
天线组合件的示范性实施例还适用于由自动制造装置现成地使用,借此增加制造效率。
示范性实施例的详细描述
现在提供本发明的设备及方法的各种实施例及变体的详细描述。虽然主要在移动通信装置的情景中论述,但本文中论述的各种设备及方法不受限制。事实上,本文中描述的设备及方法在任何数目的装置中为有用的,不论是否与可得益于本文中描述的沉积3D天线方法及设备的移动或固定装置相关联。
应进一步注意,可连同本文中揭示的特征使用许多预成型结构配置。举例来说,虽然主要在使用导电流体的2D及3D印刷技术的情境中论述,但应了解,本文中描述的示范性设备、过程流及方法不受限制。举例来说,所谓的移印技术以及例如当前使用于所谓的柔性电路技术中的技术的使用可容易地适于使用于本文中描述的天线方法及设备中。
示范性天线设备
现在参考图1到1C,详细描述本发明的无线电天线设备的示范性实施例。
应了解,虽然使用3D天线配置实施本发明的天线设备的这些示范性实施例,但本发明决不限于所述3D天线配置,且事实上可实施为平面(实质上二维或2D)天线或阵列或形成3D阵列的多个2D天线。
图1中呈现用于移动无线电装置中的天线设备的一个示范性实施例100,其展示预成型塑料膜结构101及3D沉积天线结构102。可由任何想要的材料构成预成型塑料结构101,例如塑料材料的膜,举例来说,一种塑料材料或塑料材料的混合的膜,塑料材料例如PEEK(聚醚醚酮)、PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二酯)、PC(聚碳酸酯)、ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)及PI(聚酰亚胺)。可选择用以形成塑料膜结构101的材料(如果需要)使得一旦其形成为3D配置(即,在弯曲或折曲之后)塑料膜结构就保持其形状。替代地,可将结构101做成柔性而弹性的,即,使得其倾向于返回到其原始形状。也可使用前述的组合,例如在以下情况中:(i)所述材料为弹性的直到达到屈服点,在此之后弹性实质上减小或消除;或(ii)所述膜的不同部分具有不同材料性质(举例来说,利用“混合”配置)。在选择所述膜的材料及/或物理性质中还可考虑其它设计考虑事项,例如天线设计/图案、使用的沉积过程及成本。所述膜可已具有应用到一侧上的涂层,涂层防止磨耗或磨损,或提供其它想要的机械或电气性质。所述膜可为透明的或非透明的/有色的;举例来说,所述膜本身可具有颜色或可在所述膜上沉积至少一有颜色的层。
如图1及1A中展示,虽然当前实施例的塑料膜结构101被预成型以呈外部便携式装置的形状,但应了解,塑料膜结构101可被预成型以呈任何想要的几何形状。此外,本发明预期在沉积天线导电迹线之后(下文描述)包含所述膜的组合件的变形。
塑料膜结构101的示范性实施例包括第一(举例来说,内部)表面110及第二(举例来说,外部)表面112。此外,内部及外部表面110及112的空间特征可与彼此相关或可彼此独立。举例来说,所述内部或外部表面中的一者中的相对大量下陷可有必要存在于所述内部及外部表面中的另一者中。另一方面,外部表面112可具有相对平滑表面,在其整个区域之上仅具有弯曲,而内部表面110可具有不同表面或纹理,或包含拐角及缺口及凸起及类似物以便提供额外空间或提供将邻近内部表面110定位的组件的保持特征。
所述塑料膜结构经设计以在天线沉积(及固化)之后使用常规过程(例如机械配合、粘合及包覆模制)集成到移动装置中。因此,在当前的实施例中,在集成到主机装置中之前,塑料膜结构101具有3D形状,且一旦集成到所述移动装置中,可存在于层板形配置中。在示范性实施方案中,所述膜的厚度在0.1mm到0.3mm之间,但是应了解可使用与本发明一致的比前述厚度大或小的值。另外,应了解,所述膜的厚度或其它性质可随位置而更改,例如一个区域比另一区域更厚或更薄、更稠密或更稀薄、更透明或更不透明、更不导电或更导电等等。
使用高度导电流体沉积于塑料膜结构101上的为天线阵列102,如图1A中描绘,其包含一或多个天线102,其中每一者具有主体105(辐射器图案)及接触件106a、106b。如应了解,特定天线设计可包含单馈入设计(且因此需要单一接触件106),而其它天线设计可包含多馈入设计且包含接触件。如应进一步了解,天线阵列102中的每一天线的主体105(辐射器图案)的形状将取决于天线的预期用途。虽然天线阵列102可包含单一天线,但其还可包含较大数目的天线。例如,所述阵列可包含用于第一无线接口技术/频带的第一天线及用于第二接口/频带的第二天线。
在示范性实施例中,使用先前并入本文中的2013年3月1日申请的且标题为“沉积天线设备及方法”的共同拥有及共同待决的第13/782,993号美国专利申请案中描述的技术来完成沉积导电流体以得到辐射器,尽管应了解,可替代前述方法或连同前述方法使用其它方法。
如图1B及1C的实施例中展示,可将天线阵列105的辐射器图案沉积在外部表面112及/或内部表面110上,而可将接触件106沉积在内部表面110上。可通过通路孔107(接触件106)或通过将图案沉积在塑料膜结构边缘(即,弯曲及/或拐角处)之上来连接外部及内部表面图案。“通路”孔为在预成型的塑料膜结构101中的孔,使用高度导电流体沉积所述孔中以形成接触件,借此产生导电通孔结构。如应了解,可针对一个接触方法配置一些接触件,而其它接触件适用于其它接触方法。天线阵列102的所得3D形状允许其装在塑料结构101中,同时最大限度利用允许的空间却具有最小厚度。
还应了解,可与本发明一致地使用多层方法。特定来说,在一个此类变体(图2)中,天线组合件200包含第一膜形结构202及第二膜形结构204。两个结构202、204包含使用(举例来说)本文中先前参考类型的导电流体沉积过程沉积在所述膜形结构上的相应天线迹线(辐射器)206、208。所述两个结构接着被固化(作为分离结构),且接着被配合到一起以形成多层结构210(如图2中展示),多层结构210还可任选地包含一或多个插入层(未展示),(例如)用于电绝缘、机械刚度或实现其它想要的性质。可使用机械技术(举例来说,夹片、热熔等等)、经由粘合剂、经由热接合(实际上将它们“熔”到一起)或适于预期应用的任何其它方法将各层接合到一起。
如图2中展示,每一结构的通路孔或通孔212、214还可与形成于其它结构中(如果需要)的互补孔216、218对准,(例如)以允许从相对侧的电气连接进入/外出。
在所说明的示范性实施例中,所述结构完全重叠彼此,尽管应了解此类重叠决不是本发明的要求。例如,可使用部分重叠。
此外,虽然图2的实施例被展示为具有呈非变形或平面状态的结构202、204,但可在配合之前将一或多个结构变形(此类变形可在经由流体沉积应用辐射器之前或之后)。
制造方法
现在参看图3A,展示且详细描述用于制造前面提及的天线组合件的方法300的第一示范性实施例。
在步骤302,确定天线布局。此通常涉及形成塑料膜结构101的预期3D形状,且确定应如何将天线阵列102定位到塑料膜结构101上。在此过程中可解决的方面包含确定将要如何提供电接触到接触件以及所述天线阵列的预期操作频率、所述天线阵列的想要的形状及大小及由主机装置强加的任何其它限制。可使用建模软件以确定提供可接受的天线性能的布局,尽管可与本发明一致地成功使用其它技术(包含手动布局及试错法)。
一旦确定想要的3D形状,就在步骤304处使用常规热成型及/或真空成型过程将薄塑料膜预成型成想要的形状或结构。在热成型中,将所述薄塑料膜加热到柔软成型温度,在模具中或成形物体(举例来说,砧座)上成型为特定形状且修整。真空成型涉及将所述塑料膜加热到成型温度,伸展到单一表面模具上(或中),以及通过在模具表面与塑料膜之间应用真空以将塑料膜固持抵在模具上。也可利用塑料膜的“夹具”铣削以形成想要的结构。然而,应了解可容易地代之以其它适合的过程及材料。前面提及的过程允许形成90度壁及具有小半径的拐角。
还应了解,可平行处理数个塑料膜结构,例如使用共同过程(例如,在阵列或托盘中)同时(或循序)处理一张较大的膜材料。可将塑料膜结构101从托盘阵列切下以获得个别结构或留在阵列形式中用于下一沉积步骤。
然后在步骤306中,使用导电流体将想要的天线阵列结构(辐射器图案及接触件)沉积到所述膜上。例如,在示范性实施例中,针对沉积过程使用2013年3月1日申请的且标题为“沉积天线设备及方法”的第13/782,993号美国专利申请案的方法及设备,尽管可同等成功地使用其它设备及方法。在示范性实施例中,辐射器图案及接触件由相同流体构成;然而,应了解,取决于应用及想要的属性,接触件还可由另一(不同)流体构成或由另一流体涂覆或再加工。所沉积的接触件通常经配置以促进与发射器/接收器的电气通信。用于接触天线接触件的常规方法可包含焊接、钎焊或机械装置(例如伸缩探针及/或夹片),尽管还应了解可使用所述沉积过程以形成与(举例来说)馈入导体的直接接触,如前述并入的第13/782,993号专利申请案中描述。另外,为了提高天线接触区域与对应连接导体(举例来说,馈入或类似物)之间的电接触,可在天线接触区域之上提供表面层或其它接合剂。
在步骤308处使用基于热、红外或微波的方法(例如先前并入的第13/782,993号美国专利申请案中详细描述的方法)固化所沉积的天线结构。可取决于沉积中使用的导电流体以及用于柔性膜/衬底的材料(即,与所述材料相容的材料)选择想要的方法。
在步骤310处,测量所述天线组合件且从托盘阵列切割所述天线组合件(如果使用托盘,那么在步骤304之后不执行切割)。
图3B说明制造方法的另一实施例,其中膜形结构的变形发生于辐射器迹线及接触件的沉积之后。如展示,首先确定布局(步骤352),在此之后将天线辐射器迹线及接触件沉积到所述膜上(步骤354)。接着固化所沉积的导电流体(步骤356),且接着经步骤358将所述膜(具有天线及接触件)变形。应了解,当将机械应力施加到所述膜时,某些迹线/接触区域可经受张应力或压缩应力;然而,只要弯曲的半径不太小,所述天线的导电性及性能就不会因此经历多少降级。
图4说明具有安置在其中的本发明的薄外形天线组合件的示范性移动无线装置400(举例来说,智能手机或平板/平板手机)。为了清楚的目的,从装置400的内部删除各种内部组件(即,显示器、无线接口、处理器、板、电池、存储器等等)。如图4中展示,装置400包含形成内部腔或空间406的外壳(在此,上及下外壳部分404、402,尽管可与本发明一致地使用任何数目的不同配置)。在此实例中邻近且实质上与上外壳404的内部共形地安置柔性衬底101,尽管此仅为衬底101在腔体内的一个可能摆放方式;例如,可与上外壳404相距间隙距离、重叠上及下外壳404、402、在外壳的末端上等等安置衬底101。
在此实例中,天线辐射器元件105被安置到衬底101的内部表面上(如展示),尽管其还可被安置到外部表面或其组合上(如果需要)。应了解,辐射器105的示范性摆放尤其允许在缺陷发生时对辐射器图案更换或返工,避免了使用昂贵的外壳塑料(举例来说,针对LDS)的需要,以及本文中先前描述的其它利益。
现在参看图5A到5C,展示且详细描述使用(举例来说)图1A到1C的无线电天线设备100或图2的无线电天线组合件200的示范性过程流。特定来说,图5A到5C说明将塑料膜结构无线电天线设备并入到移动装置的外壳上(即,内部及/或外部表面上)。此类方法在装置及加工成本两方面为低的,提供快速周转时间及快速采样,可被做成装饰性的(举例来说,可自由利用于多种形状中以及给予装置一种适当整饰的“格调和外观”)以及构造为超薄的。此外,此类方法不需要用于下层装置底架的特殊材料(如与上文论述的LDS聚合物的使用相反)。
现在参看图5A,展示利用(举例来说)图1A到1C的前面提及的无线电天线设备100或图2的无线电天线组合件200的第一示范性方法500。在步骤502处,获得薄膜塑料结构且其可由包含PEEK(聚醚醚酮)、PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二酯)、PC(聚碳酸酯)、ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)及PI(聚酰亚胺)的任何数目薄膜聚合物材料制造而成。在步骤504处,可使用常规热成型及/或真空成型过程将所述薄膜塑料结构成型为3D形状。在步骤506处,将预成型的薄膜塑料结构的外部表面涂色以便使最终消费者看不到导电图案(步骤508)。步骤508处,使用(举例来说)导电流体将导电图案添加到所形成的薄膜塑料结构的内部表面。例如,在示范性实施例中,针对沉积过程使用2013年3月1日申请的且标题为“沉积天线设备及方法”的第13/782,993号美国专利申请案的方法及设备,尽管可同等成功地使用其它方法及设备。在下文标题为“沉积天线设备及方法”的段中转载第13/782,993号美国专利申请案。在步骤510处,预成型的薄膜塑料结构与移动装置外壳耦合。在一个实施例中,将所述薄膜塑料结构附接到所述移动装置外壳的顶表面且使用胶或粘合剂紧固到顶表面。替代地,可将所述薄膜塑料结构插入模制到移动装置外壳中。举例来说,在利用插入模制的实施例中,PC的使用为示范性的,因为PC薄膜结构的熔点与装置外壳通常使用的PC材料相同。因此,在薄膜结构与装置外壳之间存在类似或相同PC材料的良好粘附。也可选择在移动装置外壳制造中使用的其它常见聚合物材料以实现插入模制过程期间的好的粘附性。
现在参看图5B,展示利用(举例来说)图1A到1C的前面提及的无线电天线设备100或图2的无线电天线组合件200的替代方法520。在步骤522处,薄膜塑料结构被获得且可由包含PEEK(聚醚醚酮)、PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二酯)、PC(聚碳酸酯)、ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)及PI(聚酰亚胺)的任何数目的薄膜聚合物材料制造而成。在步骤524处,涂色所述薄膜塑料结构的外部表面。在步骤526处,使用常规热成型及/或真空成型过程将所述薄膜塑料结构成型为3D形状。在步骤528处,使用导电流体将导电图案添加到所成型的薄膜塑料结构的内部表面。例如,在示范性实施例中,将2013年3月1日申请的且标题为“沉积天线设备及方法”的第13/782,993号美国专利申请案的方法及设备用于沉积过程,尽管可同等成功地使用其它方法及设备。在步骤530处,将预成型的薄膜塑料结构与移动装置外壳耦合。在一个实施例中,将所述薄膜塑料结构附接到移动装置外壳的顶表面且使用粘合剂紧固到顶表面。替代地,当(举例来说)成型所述移动装置外壳时,可将所述薄膜塑料结构插入模制到所述移动装置外壳中/上。
现在参看图5C,展示利用(举例来说)图1A到1C的前面提及的无线电天线设备100或图2的无线电天线组合件200的又另一替代方法540。在步骤542处,薄膜塑料结构被获得且可由包含PEEK(聚醚醚酮)、PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二酯)、PC(聚碳酸酯)、ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)及PI(聚酰亚胺)的任何数目的薄膜聚合物材料制造而成。在步骤544处,所述薄膜塑料结构经纹理化(举例来说,刻痕)以获得制成的移动装置的外部表面的想要的整饰(举例来说,赋予制成产品适当的“格调和外观”)。在步骤546处,涂色所述薄膜塑料结构的外部表面。在步骤548处,使用常规热成型及/或真空成型过程将所述薄膜塑料结构成型为3D形状。在步骤550处,使用导电流体将导电图案添加到所形成的薄膜塑料结构的内部表面。例如,在示范性实施例中,将2013年3月1日申请的且标题为“沉积天线设备及方法”的第13/782,993号美国专利申请案的方法及设备用于沉积过程,尽管可同等成功地使用其它方法及设备。在步骤552处,将预成型的薄膜塑料结构与移动装置外壳耦合。在一个实施例中,将所述薄膜塑料结构附接到移动装置外壳的顶表面且使用粘合剂紧固到顶表面。替代地,可将所述薄膜塑料结构插入模制到所述移动装置外壳中/上。
沉积天线设备及方法
现在参看图6到8,详细描述本发明的天线设备的示范性实施例。
图6说明根据本发明的一个实施例的示范性印刷天线。说明的印刷天线由使用例如以下各者安置在下层衬底(在此实例中,平坦或平面衬底例如FR4或ABS聚合物)上的“线框架”或回路构造构成:(i)气动印刷头;或(ii)压电印刷头。使用气动阀以用于在示范性实施例中分配流体,因为它们具有快速循环时间且工作可靠。在典型的配置中,这些阀由定时的气动脉冲提供动力,所述气动脉冲打开密封件或门,从而允许可流动材料流动。复位弹簧关闭所述密封件。
压电印刷头使用与压电材料及喷嘴组合的“填充油墨”的腔。这些印刷头使用施加的电压,所述电压引起所述压电材料改变形状,借此在流体腔中产生压力脉冲。所得的压力脉冲迫使流体自所述喷嘴滴下,其沉积到衬底上。
使用前面提及的技术有利地使得能够构造具有可观厚度(垂直高度)的印刷天线;举例来说,高度高达200微米。
印刷天线由一些导电油墨(例如铜或银基油墨)中的任何一者(或多者)构成。本文中存在图6中说明的印刷天线设备比现有技术(例如LDS)的一个显著优点,即,导电流体成本(不管是铜基、银基还是其它)明显低于可比较的LDS流体。
此外,所选择的流体(及随后固化过程)允许使用更广范围的衬底材料(与LDS技术相比较),借此进一步减小整体主机装置成本,这是因为不需要专用塑料或处理/加工它们的方法。此有利地允许在主机装置内使用实际上任何衬底,借此避免必须实施专用材料及/或添加剂作为主机装置设计过程的部分(即,工程师可使用符合应用的其它需求且将与本文描述的导电材料相容的实际上任何材料设计主机装置)。衬底物质可有利地为常见塑料或其它材料,包含(举例来说且无限制)聚碳酸酯、ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)、玻璃纤维增强聚碳酸酯、玻璃、陶瓷、聚酰亚胺(又称)、PEN(聚萘二甲酸乙二酯)、PET(聚对苯二甲酸乙二酯)或FR-4。
图7为被展示为沉积在三维衬底(在此情况中,例如FR4的衬底材料702的矩形块)上的根据本发明的沉积天线700的第二实施例的透视图。此图说明本发明的沉积过程的提高的三维能力,其中即使当横穿所述衬底的拐角或边缘时天线导线迹线也维持实质上统一的厚度(高度)及宽度。如下文更详细论述,在一个实施例中,相对于印刷或喷射头移动所述衬底以便引起所述导电材料以实质上统一的宽度及厚度沉积到衬底702的不同表面上。
图8为被展示为沉积在便携式“直板”样式蜂窝电话的示范性三维表面(外壳内部802)上的根据本发明的沉积天线800的第三实施例的透视图。
还应认识到,使用本文中揭示的印刷回路构造(例如图6到8中展示)相较于现有技术的“区域填充”配置节省了时间及材料。特定来说,通过将天线的辐射/接收元件减小为线框架或回路导体等效物,避免显著的材料成本(因为回路的中心部分不需要使用导电流体或其它材料填充),且提供大幅提高的应用灵活性(因为尽管现有技术导电平面或区域填充天线必须利用其内部或填充的区域以用于操作,借此无法在此类区域中放置任何其它主机装置或天线组件;但本发明不会如此受限,且组件可实际上放置于由天线回路或框架形成的内部空间上)。
还应注意,本文中描述的“线”或“回路”天线的示范性实施例利用被通俗地称为“波导性质”的性质,其中即使当利用横截面的末端时也不会显著地影响回路的导电性。特定来说,已发现,由本文中描述的示范性导电流体形成的导体实质上对导体的横截面轮廓(包含形状及/或导体(相对于衬底)的高度与宽度的比)的变化的不敏感。因此,导体的横截面可尤其(i)随应用的不同而更改;及/或(ii)在应用内部更改,例如在天线的给定导体依据在导线回路上的位置更改其高度、宽度及/或横截面积或形状的情况中。此后者性质还使用于本发明的特定实施例中,其中在回路的不同部分中导体横截面形状或其它参数不同,以便更好适应主机装置的外壳或其它组件的特征。举例来说,在一个变体中,天线的“导线回路”在(举例来说)H=2W(其中H=高度且W=宽度)的实质上矩形配置(其中天线必须横穿窄垂直开口)与回路的另一区域中的(举例来说)W=10W的实质上平坦或平面配置(其中天线必须横穿结构下方)之间变化。所属领域的一般技术人员在阅读本公开后应了解可与本发明一致地利用不同几何结构及形状的无数此类组合。
还应了解,可选择性地控制所沉积的天线迹线的高度及/或宽度轮廓(横截面)的变化以控制迹线本身内的电磁传播或其它性质,举例来说,产生想要的反射或消除不想要的反射。
可使用本发明的方法容易地实现多种三维配置,这归功于以下两者:(i)沉积过程及流体的灵活性(举例来说,可将材料容易地沉积到主机装置外壳的更复杂三维表面上,甚至在隆起线或其它此类结构之上(参见(举例来说)本文中的图7及8));及(ii)根据需要在不影响电气性能(或有意地影响或“塑造”电气性能)的情况下更改导线“回路”导体的宽度及厚度的能力。
此外,通过使用可重复编程的沉积技术(例如,喷墨印刷),可实现的天线的导线回路的几何结构的数目及种类几乎不受限制。此不但尤其允许在生产流程间进行快速的“即时”改变(举例来说,当从一个智能手机配置或型号切换到另一个时),还允许过程内部的快速的“即时”改变(例如在原型设计期间,做出大体上类似的天线配置的数个不同变体且随后测试所得的装置的电气/天线性能。)
有利地,本发明的沉积天线的示范性实施例不需要任何类型的镀敷过程,借此避免与此类过程相关联的成本及时间两者。
在另一实施例中,在沉积导电材料之前将经配置以促进导电流体的粘附性的一层(根据需要其可被掩蔽或不被掩蔽)粘合剂或其它材料应用到衬底的表面。可替代性地(或同时地)使用热、激光能量固化或以其它方式处理所述衬底(对比:沉积之后的导电材料)以更好地接受导电流体且促进两种材料之间的粘附性(参见下文图9A的论述)。
还应了解,可使用本文中描述的方法产生复合或混合/异质结构。举例来说,在一个此类实施例中,彼此结合地使用两种不同导电可流动材料作为在沉积之前混合且在一个印刷操作中应用的混合物(即,“复合”或多组分油墨)。
在另一实施例中,可将两种(或两种以上)异质油墨或材料应用于层中,例如通过:(i)应用第一层;(ii)固化所述第一层;(iii)至少部分在所述第一层的顶上应用第二层;(iv)固化所述第二层等等。还可以并置或“并排”样式应用两种(或两种以上)材料,(不管是否彼此接触),且接着通常固化。
还应预期,特定材料甚至当层化时也可经受一般固化(即,应用第一层、应用第二层且接着同时固化两者)。
还应了解,本文中描述的示范性沉积技术可容易地与不同衬底材料组合使用。特定来说,一方面,本发明预期在常见应用内使用不同衬底材料,使得沉积天线导体迹线850横穿所述两种材料,例如通过跨越所述两种材料相会的边界或界面而印刷(参见本文中图8A的示范性配置)。在一个此类变体中,选择导体印刷材料(举例来说,油墨)以便与将在迹线印刷过程期间遇到的两种/所有衬底材料兼容(从粘附性、机械等等的观点)。如先前论述,本发明中描述的技术的一个显著优点为它们与很多衬底材料一起使用的能力。因此,在给定应用(举例来说,智能手机)具有接近彼此的许多此类材料且希望天线“回路”的放置横穿这些材料852、854中的两者或两者以上的情况中,印刷介质(举例来说,油墨)的适当选择可允许在此类区域中放置导电回路,而无需在印刷过程期间切断油墨。值得注意,现有技术过程(例如LDS)需要显著的努力(及成本)以实现此类转变,这是由于针对不同衬底材料通常必须利用不同过程,从而使使用此类方法成本高昂、难以为继。
然而,本发明还预期(且促进)在不同衬底材料之间的边界处使用导电材料的转变或“切换”,针对许多原因执行此类转变。例如,情况可能是无法针对遇到的多个衬底中的每一者找到一个适合的油墨或其它导电介质。替代地,即使能够找到一个适合导电材料,也可能希望更改导电迹线在不同衬底材料上的物理/电气性质。作为另一可能性,给定导电介质所需要的固化过程可与一种衬底材料兼容但不与另一材料兼容。
因此,在本发明的另一变体中,使用油墨的“切换”;即,在例如本文图8B中展示的不同衬底材料852、854的边界处。在一个实施方案中,通过实际上在材料的边界处或接近材料的边界处停止印刷第一油墨850a的印刷头且接着在停止发生处使用不同油墨850b继续所述过程来实现此转变,使得所述第二(持续)迹线物理上平接或重叠所述第一迹线的端以便维持电气连续性/导电性。应了解,此类导电界面可增加边界处的此类导体内的电磁能量反射或其它伪讯,且因此在选择两种导电材料、界面的几何结构等等时需要考虑这些。例如,希望相对于转变区域的任意侧上的迹线调整界面的几何结构(例如,使其更宽、更窄、更高、更矮、倾斜、圆化/凸出等等)以便实现界面的想要的电气及/或物理特性。
所属领域的一般技术人员还应认识到,本发明的沉积技术提供以任何方式及以任何方向容易地“分支”给定导电迹线的能力。因为本文中揭示的示范性印刷迹线在某种程度上近似导线回路,现有技术对实际导线导体(举例来说,压出或成型金属)的使用在不进行(举例来说)钎焊、焊接、焊合或以其它方式接合两个不同的线段的情况下无法经受“分支”(例如在沿着导体的给定点处形成“T”形状)。由于需要额外材料及处理步骤,此现有技术方法因此必定为笨拙的且成本低效。相比之下,本文中描述的示范性沉积方法可利用一或多个印刷头简单将分支(举例来说,前面提及的“T”)“印刷”成(例如)湿(未固化的)导电迹线(参见图8C)。在一个此类变体中,使用单一印刷头,且当第一(主)迹线仍然为湿时,所述头(在所述第一迹线完成之后)返回到想要的分支点且简单地再次开始印刷使得第二“分支”迹线接触或重叠所述第一迹线,借此允许来自两条迹线的油墨融合且当固化时实际上形成共同及实质上统一的迹线。此有利地避免任何前面提及的额外过程步骤,例如焊接、焊合等等,且还减轻由于两种材料的界面产生的任何效应,这是由于湿第一迹线与新沉积/重叠的湿第二或分支迹线实际熔合(由于它们的液态性质)以形成一个实质上同质材料。
应进一步了解,还可在第一与第二迹线(举例来说,在此实例中的主迹线与分支迹线)之间更改印刷过程以便产生相对于物理或电气维度或性质的想要的转变。举例来说,在一个变体中,针对分支使用的油墨与针对主迹线使用的油墨不同,使得导电、固化或其它性质被更改以实现想要的结果(举例来说,想要的能量反射点、减小的成本、使用更适应定位于迹线附近的组件的固化过程等等)。在另一变体中,在两条迹线之间维持油墨一致,而所述两条迹线的物理性质或维度被更改(举例来说,分支迹线具有更高/更低高度、更大/更小宽度、使用高度及/或宽度的“调制”等等)。此类情况可为(例如):分支导电迹线必须通过非常薄结构下方且因此需具有较低垂直高度。如所属领域的一般技术人员应了解,在现有技术LDS或类似过程中改变迹线高度困难得多,这是由于(尤其)针对每一维度改变需要额外的处理步骤。
在本发明的另一方面,可使用本文中描述的示范性沉积过程以通过印刷容易地制作馈入点,借此消除过程步骤/材料/成本。特定来说,现有技术馈入点技术通常需要将天线馈入导体接合(举例来说,焊接、钎焊、焊合等等)到主机装置PCB上的通孔、垫或迹线859。此方法必定比如在本发明的一个实施例中简单将天线直接印刷到想要的导电垫或迹线(上)更昂贵且更消耗时间。因此,本发明避免一或多个过程步骤以及材料(例如分离馈入导体及/或焊膏),参见图8D。
此外,可使用本文中描述的示范性过程以简化电子组件表面安装。例如,在一个实施方案中,多个想要的导电迹线850被印刷到衬底上或以其它方式“湿”沉积到衬底上(即,以想要的接触图案)。接着将组件(举例来说,集成电路或其它表面安装装置)放置到衬底上使得其引线867(举例来说,“鸥翼”、焊接凸点/BGA、通孔销、自导端子(举例来说,包绕模制线轴或载体的导电线)等等)与印刷湿迹线接触。所述组件的放置借此在无随后焊接的情况下完成其引线与迹线之间的电连接。接着固化所述湿迹线以便使接触区域为永久性的。如果需要/希望,还可将所述电子组件物理接合到所述衬底,例如经由组件主体与衬底之间的少量硅酮囊封剂、粘合剂等等870的存在或应用以便提高机械强度/刚性,尤其是固化过程期间。参见图8E。
现在参看图9,展示及描述用于制造沉积天线的广义方法的一个实施例。如说明,方法900的第一步骤902包含针对天线的沉积供给适合的衬底。如先前描述,所述衬底可采用任何数目的不同形式,包含(无限制):(i)实质上平坦或平面形式,(ii)弯曲(举例来说,凹面)表面;(iii)具有一或多个表面特征或细节的平面或弯曲表面或(iv)前述各者中的多个相连或解体者。其可被制造为单独组件,或替代地作为较大组件或装置的部分。
在步骤904,针对所提供的衬底选择适当的导电可流动材料。如本文中先前提及,本发明预期特定导电材料或配方可更好适合于不同的衬底材料或类型,且反之亦然。
其次,按照步骤906,将所选择的材料以想要的图案(举例来说,如本文中先前论述的2D或3D“导线回路”)沉积到衬底上。
最后,按照步骤908,例如经由电磁辐射(举例来说,激光)“快闪”固化过程或暴露来固化所沉积的材料。
现参看图9A,展示及描述图9的制造沉积天线的广义方法的一个示范性实施方案。
如说明,方法920的第一步骤922包含供给适合的衬底以用于天线的沉积。
在步骤924处,针对所提供的衬底选择适当的导电可流动材料。如上文提及,本发明预期特定导电材料或配方可更好适合于不同的衬底材料或类型,且反之亦然;此概念还延伸到任何粘合体、预备组件或类似材料(或预备过程,例如加热、激光暴露、化学清洗等等)(如果使用)的选择(步骤926),使得衬底材料、导电流体材料及(表面)预备材料被选择以便兼容且在固化之前及之后针对导电流体提供想要等级的粘附性(或其它感兴趣的机械性质)。
作为简短旁白,上文论述的示范性粘附性质大体上涉及在天线的使用寿命期间印刷或可流动导电材料到塑料的粘附。在印刷科学中,另一显著考虑事项涉及以特定样式将可流动介质(举例来说,油墨流体)润湿,使得印刷图像(或迹线)具有适当几何结构。此润湿尤其受表面及流体能量/张力的影响。常见问题包含流体汇集成池或流体凝结成珠。有利地,本文中描述的示范性天线迹线较少涉及此类效应(且因此较不易受其影响),因为天线的局部几何机构不那么关键。换句话说,到处都具有微小变化或几何“缺陷”的印刷天线将通常与实际上完美的天线有相同的性能,借此放松所需的印刷准确度等级。
其次,按照步骤928,将所选择的材料以想要的图案(举例来说,本文中先前论述的2-D或3-D“导线回路”)沉积到衬底(及步骤926中使用的任何材料)上。在示范性实施例中,此步骤包含将所选择的材料载入到气动或压电或其它印刷头储蓄池中,且编程印刷设备以印刷想要的图案。此印刷头提供流体的准确放置(举例来说,本文中描述的导电流体或油墨)、非常高的效率及可重复性,及非常低的资本投资成本,同时驱动这些头的装置还提供好的灵活性及再编程性两者。
作为此步骤的部分,所沉积的导电流体的厚度(高度)、宽度、密度或其它性质可还随回路上的位置而更改以便影响想要的配置,包含三维拓扑(即,导线回路的厚度/几何结构保持实际上恒定但导线回路印刷于的表面以多种维度更改的位置)及/或特征(即,拓扑为恒定(例如平坦衬底),但希望不同比例的特征的位置)。
按照步骤930,(例如)经由电磁辐射(举例来说,激光)“快闪”固化过程或暴露固化所沉积的材料。在一个变体中,可使用具有适当波长及能量的激光追踪所沉积的天线导线且随着其的进行固化所沉积的天线,例如经由激光能量的短脉冲以便将想要等级的能量沉积于导电油墨中且引起其中所需的固化化学反应。
替代地,可使用热、电(举例来说,电流)、化学剂或衬底或甚至微波能量固化所沉积的材料。
还应了解,可流动导电材料可经再调配以实现非常特殊的所要性质(例如非常快速的固化)。预处理或预备涂层可为有用的以增加粘附性及导电流体可接受性。此允许在不改变导电可流动材料的情况下使用一系列衬底。
最后,按照步骤932清洁固化组合件(举例来说,例如通过浸泡于适当的溶剂中),且测试天线(步骤934)。
应认识到,虽然依据方法步骤的特定序列描述本发明的特定方面,但这些描述仅为本发明的更广方法的说明,且可随特定应用的需求而被修改。在特定情况下特定步骤可为不必要的或任选的。另外,可将特定步骤或功能性添加到揭示的实施例,或置换两个或两个以上步骤的执行顺序。所有此类变体被视为涵盖于本文中揭示及主张的本发明内。
虽然上文详细描述已展示、描述及指出应用到各种实施例的音频模块的新颖特征,但应理解,在不背离所述音频模块的基本原理的情况下,所属领域的技术人员可在说明的装置或过程的形式及细节方面做出各种省略、替代及改变。前述描述为目前预期实施本发明的最好模式。此描述决不意味着限制,而应被理解为本发明的一般原理的说明。应参考权利要求书确定本发明的范围。

Claims (20)

1.一种用于移动装置中的天线组合件,其包括:
包括辐射器及多个接触件的薄柔性天线结构,其中使用可流动导电流体将所述辐射器及所述多个接触件沉积到所述薄柔性天线结构上;以及
用于所述移动装置的外壳部分;
其中将所述薄柔性天线结构与所述外壳部分接合到彼此。
2.根据权利要求1所述的天线组合件,其中经由粘合剂将所述薄柔性天线结构接合到所述外壳部分。
3.根据权利要求1所述的天线组合件,其中所述薄柔性天线结构是与所述外壳部分插入模制。
4.根据权利要求1所述的天线组合件,其中所述薄柔性结构允许所述天线组合件与所述移动装置的所述外壳部分上存在的一或多个三维特征共形。
5.根据权利要求4所述的天线组合件,其中所述天线组合件与所述三维特征的共形性包括所述薄柔性天线结构中的至少一个角弯曲对应于所述移动装置的所述外壳部分的至少一个内部特征。
6.根据权利要求4所述的天线组合件,其中所述薄柔性天线结构包括经涂色的半透明结构。
7.根据权利要求6所述的天线组合件,其中所述薄柔性天线结构包括纹理化表面。
8.根据权利要求7所述的天线组合件,其中所述薄柔性天线结构安置在所述外壳部分的外部表面上。
9.根据权利要求8所述的天线组合件,其中所述薄柔性天线结构经由粘合剂接合到所述外壳部分。
10.根据权利要求8所述的天线组合件,其中所述薄柔性天线结构是与所述外壳部分插入模制。
11.一种制造用于与移动装置一起使用的天线组合件的方法,所述方法包括:
获得薄柔性聚合物结构;
使用沉积过程将第一天线辐射器安置在所述薄柔性聚合物结构上,以便形成用于与所述移动装置的至少一个无线接口一起使用的天线;以及
接合所述天线和与所述移动装置相关联的外壳部分。
12.根据权利要求11所述的方法,其进一步包括:
在安置所述第一天线辐射器的所述动作之前,将所述薄柔性聚合物结构形成为三维形态。
13.根据权利要求12所述的方法,其进一步包括:
在安置所述第一天线辐射器的所述动作之前,对所述薄柔性聚合物结构涂色。
14.根据权利要求13所述的方法,其中在将所述薄柔性聚合物结构形成为所述三维形态的所述动作之前,执行所述涂色动作。
15.根据权利要求12所述的方法,其进一步包括在将所述薄柔性聚合物结构形成为所述三维形态的所述动作之前,将所述薄柔性聚合物结构纹理化。
16.一种无线移动装置,其包括:
外壳;
至少一个无线收发器;以及
与所述至少一个无线收发器信号通信的天线组合件,所述天线组合件包括:
具有包括天线辐射器及多个接触件的天线的薄柔性结构,使用可流动导电流体将所述天线辐射器及所述多个接触件沉积在所述薄柔性结构上;
其中所述薄柔性结构接合到所述外壳。
17.根据权利要求16所述的无线移动装置,其中所述薄柔性结构允许所述天线组合件与所述无线移动装置的所述外壳上存在的一或多个三维特征共形。
18.根据权利要求17所述的无线移动装置,其中所述薄柔性结构安置在所述外壳的外部表面上。
19.根据权利要求18所述的无线移动装置,其中所述薄柔性结构经由粘合剂接合到所述外壳。
20.根据权利要求18所述的无线移动装置,其中所述薄柔性结构是与所述外壳的至少一部分插入模制。
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