CN105765787A - 传输线结构和将传输线结构附接到导电体的方法 - Google Patents

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Abstract

一种方法包括：将接地夹子(135)安装到平面柔性印刷电路传输线(120)；使所述接地夹子(135)夹紧到电子设备的底盘(110)的内壁(125)；以及操作激光束(420)以将所述接地夹子熔接到所述底盘以沿着所述内壁来路由所述柔性印刷电路传输线。将所述接地夹子熔接到所述底盘(110)使得所述接地夹子(135)保持与所述平面柔性印刷电路传输线(120)接触以使所述平面柔性印刷电路传输线(120)接地到所述底盘(110)。

Description

传输线结构和将传输线结构附接到导电体的方法
背景技术
技术领域
本文中公开的示例性和非限制性实施例一般涉及在电子设备中的传输线结构，以及更具体地，涉及在电子设备中的平面传输线结构、附接到导电底盘(chassis)的平面传输线结构。本文中公开的示例性和非限制性实施例还涉及将传输线结构附接到导电底盘的方法。
现有发展的简要描述
手持型电子设备(诸如移动电话)一般使用同轴电缆作为馈线以将射频信号传导到天线。在此类设备内，经由镀有金属的接触板(其被熔接到金属底盘)和弹簧触点(它们分别被安装到印刷线路板)来维持射频信号馈送。此类配置限制了设备的设计选项。此外，由于在潮湿条件中或在弹簧触点的持续挠曲的情况下的设备的使用，在弹簧触点和接触板之间的接触的可靠性可能受到损害。
发明内容
以下发明内容仅旨在是示例性的。该发明内容不旨在限制权利要求书的范围。
根据一个方面，一种方法包括：将接地夹子(groundingclip)安装到平面柔性印刷电路传输线；使所述接地夹子夹紧到电子设备的底盘的内壁；以及操作激光束以将所述接地夹子熔接到所述底盘以沿着所述内壁来路由(route)所述柔性印刷电路传输线。将所述接地夹子熔接到所述底盘使得所述接地夹子保持与所述平面柔性印刷电路传输线接触以使所述平面柔性印刷电路传输线接地(ground)到所述底盘。
根据另一个方面，一种装置包括至少一个处理器和包含计算机程序代码的至少一个存储器，所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为使用所述至少一个处理器使得所述装置：将接地夹子安装到平面柔性印刷电路传输线；使所述接地夹子夹紧到电子设备的底盘；以及操作激光束以将所述接地夹子熔接到所述底盘。
根据另一个方面，一种装置包括：导电底盘；在所述导电底盘的内表面上的平面柔性印刷电路传输线；以及一个或多个夹子，它们附接到所述导电底盘并且与所述平面柔性印刷电路传输线接触以使所述平面柔性印刷电路传输线接地到所述导电底盘。
附图说明
在结合附图的以下描述中解释上述方面和其它特征，在附图中：
图1是电子设备的内部部分的透视图，其示出了结合到底盘和使用安装夹子接地的第一平面柔性传输线；
图2是图1的电子设备的内部部分的透视图，其示出了结合到底盘和使用安装夹子接地的第二平面柔性传输线；
图3是实现柔性传输线的提高的(elevated)馈送系统的透视图；
图4是图3的提高的馈送系统的示意剖视图；
图5是提高的馈送系统的可替代的实施例的侧截面图；
图6是使夹子夹住并熔接到底盘以使平面柔性传输线接地的过程的透视图；
图7是在将夹熔接到底盘的过程中的热损害、破裂和气体夹杂性缺陷的使用立体显微镜拍摄的图像；
图8是熔接到底盘的夹子的图像；
图9是使用立体显微镜拍摄的图像，其示出所提出的熔接质量目标；
图10是针对将平面柔性印刷电路传输线附接到金属底盘的过程的实验设计的设置的图示说明；
图11是图10的实验设计的设置的结果的图示说明；以及
图12是说明将平面柔性传输线附接到电子设备的底盘的过程的流程图。
具体实施方式
使用射频(RF)操作的固定的、便携式、或手持型电子设备一般包括：壳体，在该壳体中，电子组件被安装在导电材料(诸如金属或含有金属的材料(例如，聚合物))或其它导电材料制造的底盘上。在手持型电子设备(诸如移动电话或笔记本)中，电子组件包括一个或多个印刷电路板(PCB)、电池、和显示器，所有这些被堆叠或以其他方式被布置在由底盘限定的内部体积内。从PCB上的RF引擎向相关联的天线提供RF馈送。
在本文中公开的示例性实施例中，RF馈送是经由一个或多个平面传输结构(传输线)(其包括柔性印刷电路)从RF引擎到天线，传输线被附接到底盘的导电侧壁以及被接地到底盘。围绕底盘的内部周界来路由附接到底盘的导电侧壁的传输线，从而节省电子设备内的空间并且促进在PCB上的控制和RF电路的最优放置。以这种方式附接传输线也简化了传输线的布线布局，从而提供了高效的RF辐射。
在手持型电子设备中具有多个天线并且在此类设备的壳体内具有有限空间的情况下，使用在传输线的波长的一部分的间隔处设置的表面安装的镀有金属的夹子，沿着传输线的长度使传输线接地。金属夹子提供经由机械整合的提高的馈送，至底盘的合适接地，从而消除(或至少最小化)接触电阻问题以及减少不希望的谐振(其将以其他方式抑制天线的性能以及完全使这个电子设备的性能降级)。尽管以下将参照附图来描述特征，但是应当理解的是，可以在许多可替代的形式的实施例中来体现特征。另外，可以使用任何合适的大小、形状或类型的元件或材料。
参照图1和图2，电子设备(例如，移动电话)的各个部分一般由标记100来标出并且下文中被称为“设备100”。设备100(示出了其内部部分)包括：壳体105(金属底盘110被安装在壳体105中)，一个或多个传输线120、130被安装到底盘110，以及一个或多个天线与传输线120、130通信。
如图1中示出的，底盘110可以是铝或铝合金(例如，6061-T6等)。使用激光熔接过程，沿着传输线120将金属片接地夹子(下文“夹子135”)安装到底盘110。夹子135是磷青铜(基于铜的)和电镀的(例如，镀镍等以用于在激光熔接过程中的稳定性)以提供传输线120至底盘110的合适熔接。
传输线120是柔性印刷电路薄膜，其被结合到底盘110的界定(defining)壁125的内表面或结合到边框(bezel)。传输线120基本上是平面的并且被定向以基本上垂直于在底盘110的主要平面上的堆叠的电子组件。壁125的轮廓可以被并入到传输线120中以适应在底盘110上或内的各种结构(例如，音频耳机插座140等)。传输线120可以延伸通过壁125的辐射式截面，其对应于设备100的外壳的圆边。传输线120的端子部分145一般被配置为接合天线。在可替代的方案中，可以使用弹簧连接器将传输线120连接到天线。例如，传输线120可以是数据传输线，诸如长期演进(LTE)传输线并且在下文中被称为“数据传输线120”。
如在图2中示出的，另一个传输线130也是柔性印刷电路薄膜，其结合到底盘110的壁125的内表面。正如数据传输线120，沿着传输线130，使用激光熔接过程将夹子135安装到底盘110以提供接地。也正如传输线120，这个传输线130可以包括轮廓，该轮廓允许它根据要求对应于底盘110的壁(多个)以及可以包括端子部分150，其被配置为接合天线(或可以使用弹簧连接件将传输线130连接到天线)。例如，传输线130可以是语音传输线并且在下文中被称为“语音传输线130”。
现在，参照图3和图4，提高的馈送系统的一个示例性实施例(其实现传输线，该传输线包括在金属壳体(例如，底盘110)中的平面柔性印刷电路(例如，数据传输线120和语音传输线130两者))一般由标记200来标出并且在下文中被称为“提高的馈送系统200”。提高的馈送系统200是接地平面的延伸，接地平面用作天线的一部分以反射RF信号。提高的馈送系统200在给定方向中从接地平面突出，在该突出的端部，RF馈送至天线。传输线提供RF信号给端部，其将RF馈送延伸至天线。传输线被配置为使得来自传输线的RF波的任何泄露是最小的(或为零)。然而，本文中描述的示例性实施例不局限于提高的馈送系统的使用，因为可以使用其它配置。
在提高的馈送系统200中，柔性印刷电路具有微波传输带(microstrip)结构并且包括：安装在底盘110的表面(例如，底盘110的壁125的内表面)上的柔性层210。信号线220位于柔性层210上。通过将单一层的柔性材料(柔性层210)直接附接到底盘110的金属表面连同将信号线220直接附接到柔性层210来限定微波传输带结构。在一些实施例中，如示出的，柔性层210可以被粘附地附接。机械结构230(例如，唇(lip))可以用作提高的馈送系统200的一部分。机械机构230的表面是平的并且在柔性层210附近与信号线220的表面平行。
柔性层210包括：具有大约3的相对介电常数的柔性介电材料。此类介电材料包括但不限于聚四氟乙烯、氟乙烯、氟丙烯、聚苯乙烯、电活性聚合物材料、液晶聚合物(LCP)、诸如此类。信号线220包括：金、铜、银、镍、上述材料的组合物，等。在提高的馈送系统200的一个示例实施例中，信号线220的宽度W是大约290微米(um)，信号线220的厚度t1是大约20um，柔性层210(与粘合剂一起)的厚度t2一般是大约150um(大约130um到170um)。在所要求的射频带宽(针对该射频带宽而设计传输线)上，柔性层210和信号线220的阻抗是大约50ohms。当t2如大约130um一样低时，阻抗可以是大于大约46ohms，以及当t2如大约170um一样高时，阻抗可以是大约55ohms。
现在参照图5，提高的馈送系统的可替代的实施例一般由标记300标出并且在下文中被称为“可替代的提高的馈送系统300”。在可替代的提高的馈送系统300中，传输线(其包括平面的柔性印刷电路薄膜)(例如，数据传输线120或语音传输线130)可以被并入到边框310或围绕设备100的显示器而安装的面板中。在可替代的提高的馈送系统300中的传输线包括：接地带320，介电层325(其可以是柔性的)可以被附接在接地带320上。信号线330直接附接到介电层325以限定微波传输带结构。接地带320附接到金属连接器340，其被接纳到边框310中。
金属连接器340具有横截面构造，该横截面构造与在边框310中的槽的横截面构造相对应。金属连接器340和槽的横截面构造可以是如示出的矩形的，或它们可以是任何其它合适的构造，其促进将金属连接器340接纳到槽中。接地带320可以通过钎焊或熔接过程附接到金属连接器340，通过钎焊或熔接过程，焊脚(fillet)350形成在接地带320和金属连接器340的接合处。
现在参照图6，使用夹子135，数据传输线120和语音传输线130两者可以被接地到壁(多个)的内表面(多个)。在一个实施例中，夹子135被表面安装(surfacemounted)在柔性印刷电路的薄膜上并且在适当的位置被钎焊(soldered)(例如，使用取放机器等)。在激光过程中，夹子135然后被熔焊(welded)到底盘110的壁(多个)以将传输线120、130结合到底盘110。按压夹具400用于将夹子135夹紧到壁125，其中传输线120、130的多个部分位于夹子135和壁125之间。按压夹具400包括：两个爪子410，其被间隔开并且被配置为针对传输线120(或传输线130)和壁125的一部分施压(urge)夹子135的相对端。激光束420被指向在两个爪子410之间以将针对壁125按压的夹子135的一部分熔接到壁125，从而挤压(pinching)在壁125和夹子135之间的传输线。然而，如本文描述的实施例并不局限于此，因为可以使用其它构件以用于确保亲密接触以实现熔接过程。例如，磁体可以用于针对底盘110来拔夹子，或可以使用平板(在其中形成孔)，通过该孔，可以引导激光束420。以上述方式中的任何方式来使用激光束420允许基于铜的夹子135至铝或含有铝的底盘110的合适的熔接。
参照图7，在熔接夹子至金属底盘的现有系统中使用的解决方案的照片示出了由于热量、金属的破裂以及气体的夹杂性缺陷而导致的破损点。
现在参照图8和图9，示出了关于熔接夹子135至壁125的所提出的质量目标。在图8中，夹子135是镀金的。优选地，镀镍夹子的引入将允许熔接过程更加稳定，从而允许更加容易和更加频繁地实现熔接质量目标。如在图9中示出的，通过在夹子135的材料和壁125之间的良好限定的接口910实现目标熔接质量。良好限定的接口910提供了最小化的或没有热损害的焊接的合适的熔透。
现在参照图10，实验设计(DOE)的设置在1000处被一般化地示出并且在下文中被称为“DOE设置1000”。在DOE设置1000中，确定用于熔接夹子135至壁125的方法的激光熔接参数。基于各种水平1010，评估针对选择的参数的选项1020(例如，材料、电镀成分、点大小/lens、表面抛光、电流和时间)，以及确定最优的配置。优选的选项1020被确定以包括磷青铜(例如，hyper磷青铜(Cu-8Sn))作为材料，镍用于电镀成分，120毫米(mm)的点大小/lens，通过计算机数控(CNC)来提供表面抛光，以及大于1.2焦耳(J)的能量输入(基于2毫秒(msec)的选择时间)。
现在参照图11，过程能力的个体和移动范围(I-MR)图表一般由标记1100标出并且在下文被称为“图表1100”。图表1100说明了熔接夹子135的过程的控制以及显示了在熔接过程中的变化。如能够看出，个体值1110的均值在上控制限1112和下控制限1114内。另外，移动范围1120的均值基本上在上控制限1122和下控制限1124内。
现在参照图12，流(其说明将柔性印刷电路传输线附接和接地到金属(或含有金属的)底盘的一个示例性方法)一般由标记1200标出并且在下文被称为“方法1200”。在方法1200中，在接地夹子附接步骤1210中，接地夹子被表面安装到平面传输线。传输线可以是如本文中描述的柔性印刷电路传输线。例如，使用任何合适的钎焊过程，将接地夹子附接到传输线。在夹紧步骤1220中，使用按压夹具等，针对底盘施压接地夹子，以确保接地夹子至底盘的紧密接触。接地夹子的一部分与传输线接触。在熔接步骤1230中，激光束装置被操作以在接地夹子处引导激光束以将接地夹子熔接到底盘，从而将接地夹子结合到底盘以及使得该夹子保持与传输线接触，从而接地传输线。
也可以经由具有存储器1250和处理器1260的控制器1240来控制激光束装置的操作。这个控制可以涉及以下中的一个或多个的操纵：至激光装置的功率、激光束的应用的位置、以及激光束的应用的时间长度。一种方法包括：将接地夹子安装到平面柔性印刷电路传输线；使接地夹子夹紧到电子设备的底盘的内壁；以及操作激光束以将接地夹子熔接到底盘以沿着内壁来路由柔性印刷电路传输线。将接地夹子熔接到底盘使得接地夹子保持与平面柔性印刷电路传输线接触以将平面柔性印刷电路传输线接地到底盘。非必须地，平面柔性印刷电路传输线可以包括：将平面柔性印刷电路传输线粘附地附接到底盘的内壁。将接地夹子安装到平面柔性印刷电路传输线也可以包括：将接地夹子钎焊到平面柔性印刷电路传输线。将接地夹子夹紧到底盘的内壁包括：使用按压夹具针对底盘来施压接地夹子。使用按压夹具针对底盘来施压接地夹子包括：使得按压夹具的两个爪子针对底盘的内壁施压接地夹子的相对端。操作激光束以将接地夹子附接到底盘包括：在按压夹具的两个爪子(其针对底盘的内壁夹紧接地夹子的相对端)之间引导激光束。使用具有存储器和处理器的控制器来控制操作激光束以将接地夹子熔接到底盘。操作激光束以将接地夹子熔接到底盘的控制包括控制以下中的一个或多个：至激光装置的功率、激光束的应用的位置、以及激光束的应用的时间长度。
一种装置包括至少一个处理器和包含计算机程序代码的至少一个存储器，所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为使用所述至少一个处理器使得所述装置：将接地夹子安装到平面柔性印刷电路传输线；使所述接地夹子夹紧到电子设备的底盘；以及操作激光束以将所述接地夹子熔接到所述底盘。将接地夹子熔接到底盘使得接地夹子保持与平面柔性印刷电路传输线接触，以及接地夹子使得平面柔性印刷电路传输线接地到底盘。使得该装置使用按压夹具将接地夹子夹紧到底盘。
一种装置包括：导电底盘；在导电底盘的内表面上的平面柔性印刷电路传输线；以及一个或多个夹子，它们附接到所述导电底盘并且与所述平面柔性印刷电路传输线接触以使所述平面柔性印刷电路传输线接地到所述导电底盘。粘合剂可以被包含在平面柔性印刷电路传输线和导电底盘之间。平面柔性印刷电路传输线可以包括：由结合到导电底盘的柔性层和附接到柔性层的信号线限定的提高的馈送系统。钎焊或熔接连接可以被包含在平面柔性印刷电路传输线和导电底盘之间。平面柔性印刷电路传输线包括：由以下限定的提高的馈送系统：在装置的边框中的槽中接纳的金属连接器、通过在接地带和金属连接器的接合处形成的钎焊或熔接焊角附接到金属连接器的接地带、附接到接地带的介电层、以及附接到介电层的信号线。平面柔性印刷电路传输线垂直于导电底盘的主要平面而被安装。一个或多个夹子包括镀镍磷青铜。导电底盘包括铝或6061-T6铝合金。使用激光熔接手段将一个或多个夹子附接到导电底盘。
应当理解的是，上述描述仅是说明性的。可以由本领域的技术人员想出各种可替代方案和修改方案。例如，在各种从属权利要求中陈述的特征可以被彼此组合在任何合适的组合(多个)中。另外，来自以上描述的不同实施例的特征可以选择性地被组合到新的实施例中。因此，说明书旨在涵盖所有此类可替代方案、修改和变型，它们落入所附权利要求书的范围内。

Claims (23)

1.一种方法，包括：
将接地夹子安装到平面柔性印刷电路传输线；
使所述接地夹子夹紧到电子设备的底盘的内壁；以及
操作激光束以将所述接地夹子熔接到所述底盘以沿着所述内壁来路由所述柔性印刷电路传输线；
其中将所述接地夹子熔接到所述底盘使得所述接地夹子保持与所述平面柔性印刷电路传输线接触以使所述平面柔性印刷电路传输线接地到所述底盘。
2.权利要求1所述的方法，还包括：将所述平面柔性印刷电路传输线粘附地附接到所述底盘的所述内壁。
3.权利要求1或2所述的方法，其中将接地夹子安装到所述平面柔性印刷电路传输线包括：将所述接地夹子钎焊到所述平面柔性印刷电路传输线。
4.任一前述权利要求所述的方法，其中将所述接地夹子夹紧到所述底盘的所述内壁包括：使用按压夹具针对所述底盘来施压所述接地夹子。
5.权利要求4所述的方法，其中使用按压夹具针对所述底盘来施压所述接地夹子包括：使得所述按压夹具的两个爪子针对所述底盘的所述内壁施压所述接地夹子的相对端。
6.权利要求1所述的方法，其中操作激光束以将所述接地夹子附接到所述底盘包括：在按压夹具的两个爪子之间引导所述激光束，其中所述两个爪子针对所述底盘的所述内壁夹紧所述接地夹子的相对端。
7.权利要求1或6所述的方法，其中使用具有存储器和处理器的控制器来控制操作激光束以将所述接地夹子熔接到所述底盘。
8.权利要求7所述的方法，其中操作激光束以将所述接地夹子熔接到所述底盘的控制包括控制以下中的一个或多个：至激光装置的功率、所述激光束的应用的位置、以及所述激光束的应用的时间长度。
9.一种装置，包括：
至少一个处理器，和
包含计算机程序代码的至少一个存储器，
所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为使用所述至少一个处理器使得所述装置：
将接地夹子安装到平面柔性印刷电路传输线；
使所述接地夹子夹紧到电子设备的底盘；以及
操作激光束以将所述接地夹子熔接到所述底盘；
其中，将所述接地夹子熔接到所述底盘使得所述接地夹子保持与所述平面柔性印刷电路传输线接触，以及其中所述接地夹子使得平面柔性印刷电路传输线接地到所述底盘。
10.权利要求9所述的装置，其中使得所述装置使用按压夹具将所述接地夹子夹紧到电子设备的底盘。
11.一种装置，包括：
导电底盘；
在所述导电底盘的内表面上的平面柔性印刷电路传输线；以及
一个或多个夹子，它们附接到所述导电底盘并且与所述平面柔性印刷电路传输线接触以使所述平面柔性印刷电路传输线接地到所述导电底盘。
12.权利要求11所述的装置，还包括：在所述平面柔性印刷电路传输线和所述导电底盘之间的粘合剂。
13.权利要求11或12所述的装置，其中所述平面柔性印刷电路传输线包括：由结合到所述导电底盘的柔性层和附接到所述柔性层的信号线限定的提高的馈送系统。
14.权利要求11至13任一所述的装置，还包括：在所述平面柔性印刷电路传输线和所述导电底盘之间钎焊的或熔接的连接。
15.权利要求14所述的装置，其中所述平面柔性印刷电路传输线包括：由以下限定的提高的馈送系统：在所述装置的边框中的槽中接纳的金属连接器、通过在接地带和所述金属连接器的接合处形成的钎焊或熔接焊角附接到所述金属连接器的接地带、附接到所述接地带的介电层、以及附接到所述介电层的信号线。
16.权利要求11所述的装置，其中所述平面柔性印刷电路传输线垂直于所述导电底盘的主要平面而被安装。
17.权利要求11所述的装置，其中所述一个或多个夹子包括镀镍磷青铜。
18.权利要求11所述的装置，其中所述导电底盘包括铝或6061-T6铝合金。
19.权利要求11所述的装置，其中所述平面柔性印刷电路传输线包括柔性介电层。
20.权利要求11所述的装置，其中使用激光熔接手段将所述一个或多个夹子附接到所述导电底盘。
21.权利要求11至20任一所述的装置，其中所述装置是电子设备。
22.权利要求21所述的装置，其中所述电子设备是手持型电子设备。
23.一种装置，包括：
用于将接地夹子安装到平面柔性印刷电路传输线的构件；
用于使所述接地夹子夹紧到电子设备的底盘的构件；以及
用于操作激光束以将所述接地夹子熔接到所述底盘的构件；
其中，将所述接地夹子熔接到所述底盘使得所述接地夹子保持与所述平面柔性印刷电路传输线接触，以及其中所述接地夹子使得平面柔性印刷电路传输线接地到所述底盘。
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