CN111355022A - 一种天线振子及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种塑料振子的制造方法，本发明的方法，因退火方式的改变使得注塑得到的振子本体平整度高，提高了和反射板的结合度，因粗化工艺的优化，使得振子本体的电镀层耐剥离度高，而振子本体与反射板连通的馈针结构改进也明显提高了二者的结合力和耐破坏力，以上举措使得本发明的产品可靠性、稳定性极大的提高，满足产品性能的高要求。另一方面，本发明振子本体平整度的提高、挂镀孔的设置使得天线振子的电学性能明显改善。此外本发明的方法简化了现有工艺，节约了成本，并使得产品形态进一步以模组形式生成制造。

Description

一种天线振子及其制造方法

技术领域

本发明属于通信设备技术领域，具体涉及一种天线振子及其制造方法。

背景技术

随着5G通信时代的到来，多频通信和超宽频通信技术研究热潮已经来临，而平板反射器天线作为基站天线在提升通讯质量方面起到至关重要的作用。通常其包括辐射单元——振子或振子阵、功分网络(馈电网络)、金属平板反射器(反射板)、校准网络等部件，振子作为基站天线不可或缺的组成部分，直接影响着基站天线性能。

传统钣金和压铸工艺天线振子，受到工艺精度的限制，很容易产生方向偏差，已无法满足天线性能要求。

塑料振子通过注塑成型的方式将复杂的3D立体形状一次性制造出来，再利用塑料电镀工艺，使塑料表面金属化。塑料振子在保证天线满足5G电气性能的同时，产品重量大大减轻，减少了危险工序，节约了成本，成了5G天线的一大趋势。

天线振子作为通信系统的关键元件，其可靠性直接影响天线系统的电气性能、稳定性和使用寿命。作为工作在户外的功能性元件，不仅要考虑结构的可靠度，更要提高性能的可靠度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种结构和性能可靠度高的塑料振子和制造方法。此外，本发明还提供一种包括所述塑料振子的振子组件和天线。

本发明提供的技术方案如下所述：

第一方面，一种塑料振子的制造方法，该方法包括如下步骤：

S1.注塑成型振子本体；

在该步骤中，注塑模具模温控制在100-140℃之间，待注塑程序后，取出注塑产品放入整形治具中整形压合并冷却。

优选的，所述整形压合是指在常温治具中压合30秒—2分钟，所述冷却为自然冷却。

根据本发明的制造方法，还包括如下步骤：

S2.对注塑成型的振子本体进行表面粗化处理。

根据本发明的制造方法，所述的表面粗化处理包括机械粗化和化学粗化的组合，优选的，所述机械粗化为喷砂，所述化学粗化为氢氟酸(HF)酸蚀。

根据本发明的制造方法，所述的S1步骤中还包括如下步骤：

S1-1.设置在振子本体的待镀区域，与振子本体一体注塑成型挂镀孔。

根据本发明，所述挂镀孔径约为1-4mm，例如1.6-3.1mm。

根据本发明的制造方法，还包括如下步骤：

S3.对上述振子本体进行化学镀铜，镀层厚度范围在0.4μm-1μm，所述挂镀孔的孔壁也同时被化学镀铜。

根据本发明的制造方法，还包括如下步骤：

S4.对上述振子本体激光镭雕，以形成区分电镀区和非电镀区。

优选的，在S4步骤中，采用多头激光镭雕机。

根据本发明的制造方法，还包括如下步骤：

S5.在电镀区和挂镀孔壁电镀铜，镀层厚度≥9μm。

根据本发明的制造方法，还包括如下步骤：

S6.退铜处理，对整个振子本体进行退铜处理，直到将非电镀区的化学镀铜层退去为止。

根据本发明的制造方法，还包括如下步骤：

S7.电镀锡，在电镀区铜层上覆盖8μm以上的锡层。

优选的，振子本体的镀层总镀层厚度≤30μm。

本发明还提供由上述制造方法制得的塑料振子。

第二方面，本发明还提供一种塑料振子组件的制造方法及由所述方法制得的塑料振子组件，所述振子组件包括1个或多个本发明的上述塑料振子及反射板。或者本发明提供一种塑料振子组件的制造方法，其包括上述制备塑料振子的一个或多个步骤。

在本发明的塑料振子组件或其制造方法中，

优选的，所述塑料振子与反射板热铆焊接。

优选的，反射板为铝板，可以为拉挤型材或者板材。

优选的，热铆焊接采用整板热熔，热熔装置具有预压功能，先将注塑振子与反射板压紧，压平。

优选的，热熔时间≤40s。

根据本发明的制造方法，所述热熔头温度可以是整版统一调整；或者采用单点热熔头，温度和位置单独调整。

第三方面，本发明提供一种天线及其制造方法。

一种天线，其包括本发明上述的塑料振子或塑料振子模组。

根据本发明的天线，其包括塑料振子或塑料振子模组，校准网络，以及将所述振子和校准网络信号连通的馈针，所述馈针头部设置有锯齿。

以下将对本发明详细描述：

注塑材料

在本发明中，采用耐高温可电镀的工程塑料作为原料进行注塑成型，例如其可以是聚苯硫醚、液晶聚合物(LCP)、聚醚酰亚胺(PEI)，或者是玻纤增强的所述材料。本发明中，优选用40％玻纤增强聚苯硫醚(PPS)，由此提供了高介电常数稳定性，低热膨胀系数，低吸水率，高机械强度的振子本体。

注塑工艺

振子的注塑工艺，在现有技术中已多有描述。目前的注塑工艺，在注塑成型后，需要在高温烘烤较长时间释放应力，例如260-270℃下烘烤60-80分钟，该步骤工艺复杂，对设备要求高，成本高。然而本发明发现，当采用本发明如上的注塑材料时，尤其是40％的玻纤增强聚苯硫醚，注塑模具温度控制在100-140℃，例如120-140℃范围，待注塑成型后，在该温度下取出产品，直接在常温整形治具中压合后再自然冷却，此时的产品形变最小，平整度更好，且效率高。具体的，在实际操作时，在该注塑模具温度范围内，其后膜温度略低，而前模温度稍高时，效果更好，例如前模135-130℃之间，而后模120-125℃之间，当注塑成型后，由机械手取出注塑产品，将其放入常温的整形治具中，压合30秒-2分钟，随后取出自然冷却。当在本发明特定的100-140℃模具温度范围时取出注塑产品，并放入整形治具中整形，将产品取出冷却至室温，可将产品平面度公差控制在1mm以下。该举措非常有利于提高振子与反射板的结合度，而振子本体翘曲，会严重影响振子的驻波和方向图。

振子本体

在本发明中，注塑成型所述振子本体。本发明的振子本体包括一体成型的面板和位于面板上的振子。优选的，所述振子多排多列，均匀间隔位于面板上。

挂镀孔

在注塑成型时，与本发明的振子本体一体成型多个挂镀孔。所述挂镀孔设置在较宽的馈电网络上，远离细长馈电线路；设置在振子的电镀区域上，和/或设置在靠近振子的面板上。所述挂孔的孔径约为1-4mm，例如1.6-3.1mm，当其所设置的位置具有较大面积电镀区域时，所述孔径可以大一些，相反则小。发明人经研究发现，本发明的挂镀孔设置位置，可以平衡电镀时的电流密度，有利于电镀时电流的分散，从而有助于电镀层质量和膜厚保持均匀，当其设置在宽的馈电网络上时，可使得宽、窄线路均能均匀电镀，反之，如将挂镀孔设置在窄馈电网络上时，使得该区域在电镀时电流密度过大，易产生毛刺，恶化驻波。因此本发明的挂镀孔的设置，可控制和减小细长网络上的毛刺，提升振子驻波品质和一致性。

表面粗化处理

本发明，采用机械粗化和化学粗化组合形式对表面粗化处理，在表面形成圆滑凹坑，并形成微沟和微孔，表面活性提高，从而提高振子本体和镀层的结合度。具体的机械粗化为喷砂，所述喷砂材料可以是80目、120目的白刚玉、棕刚玉等。化学粗化为氢氟酸(HF)酸蚀。本发明，采用单纯的化学粗化或者机械粗化，并不能使得最终产品镀层具有良好的耐剥离度，但是本发明采用二者组合粗化，经处理后的产品，粗糙度2.5μm≤Ra≤5μm，使得最终产品镀层的耐剥离度满足百格测试4B要求。

化学镀铜处理

本发明中，在此步骤中，选择在振子本体的全部表面化学镀铜，发明人发现，现有技术中化学镀镍，但其影响产品互调(PIM)，而本发明中采用化镀铜则完全消除了这一影响。优选的，化镀铜后，产品在40-80℃下烘烤20-60min，例如60℃温度下烘烤30min。在化学镀铜时，连同一体注塑成型的挂镀孔，其孔壁也一并化学镀铜。

激光镭雕

采用激光镭雕机在铜层上雕刻出网络线，所述网络线将振子本体分隔为下一步预设的电镀区和非电镀区。采用多头激光机较普通激光机提高效率40％以上。

电镀铜

根据镭雕网络线，在电镀区域依次电镀焦铜层和酸铜层。优选的，在电镀前先对电镀区域进行预处理。所述预处理包括清洗，电解除油，清洗和/或活化。在电镀酸铜前，可以先进行清洗。本发明中，镀铜层的厚度≥9μm，其上限，本领域技术人员基于常识可以确定，在本发明中，该镀层厚度上限可以是20μm，例如18、15μm。同样的，设置在电镀区域的挂镀孔，例如设置在较宽的馈电网络上、设置在振子的电镀区域上的挂镀孔也同时被电镀铜。

同样的，在随后的退铜处理和电镀锡中，位于非电镀区和电镀区的挂镀孔也同样被操作处理。

馈针

本发明中，采用如附图2所示的馈针形状和设置。本发明的馈针具有头部和锥部，馈针通过锥部较细的一端贯穿振子本体与校准网络连通，所述头部与锥部的另一端连接，且头部设置在该端顶部靠下的位置，而非顶部本身。所述头部可以是本领域技术人员已知的截面为任何形状的柱体，例如圆形、六边、方形等的柱体，优选为圆形，在其柱体侧壁位置做滚花处理，形成锯齿。

本发明特别设计的馈针形状，使得馈针镶嵌在塑料振子本体上时，头部嵌入振子本体的面板塑料内，其锯齿的设计大大增强了与塑胶素材的结合力度。本发明的单个馈针镶嵌位抗拉力不小于130N，抗扭力达到0.6N.m以上。而现有技术传统的馈针在装配高低温老化后，很容易损坏，尤其是馈针头部与馈电网络连接处容易出现裂缝或者断裂。

振子组件

本发明采用专用的治具，将振子与反射板组装为振子组件。本发明的振子本体，在其面板的另一侧设置有热熔柱，在组装时，伺服控制热熔头进给量，将振子上的热熔柱熔接在反射板上。

本发明的有益效果：本发明对现有的塑料振子的制造方法进行了优化和改进，本发明的方法，因退火方式的改变使得注塑得到的振子本体平整度高，提高了和反射板的结合度，因粗化工艺的优化，使得振子本体的电镀层耐剥离度高，而振子本体与反射板连通的馈针结构改进也明显提高了二者的结合力和耐破坏力，以上举措使得本发明的产品可靠性、稳定性极大的提高，满足产品性能的高要求。另一方面，本发明振子本体平整度的提高、挂镀孔的设置使得天线振子的电学性能明显改善。此外本发明的方法简化了现有工艺，节约了成本，并使得产品形态进一步以模组形式生成制造。

附图说明

图1是本发明塑料振子实施例的结构示意图。

图2是本发明的馈针结构、设置位置、设置方式示意图。

图3是本发明的振子组件的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本发明并不局限于附图和以下实施例。

如图1，在金属镀层区域设置多个挂镀孔1，挂镀孔设置在较宽的网络上，须考虑电流平衡，挂镀孔尽量远离细长网络，网络挂镀孔径推荐为1.6mm。对于大面积电镀区域，挂镀孔直径适当增大，本案例为3.1mm。

如图2，馈针2的材料为铅黄铜，头部做滚花处理，增大馈针与素材的结合力，馈针2的头部嵌入振子本体的面板3内。

塑胶材料为PPS+40％(GF)，注塑成型，模具进胶口数量可以为6-10个，本案例为8个，采用热流道。

注塑成型时，注塑射出温度为300℃以上，模具温度控制在120℃-140℃范围内，前后模温设置温度略有不同，前模130℃左右，而后模125℃左右，便于降低产品变形量。

注塑成型后，在上述模温下机械手取出产品，放入常温状态的整形治具，产品在被紧压状态下持续50s-1min，随后取出自然冷却到室温。

整形后，对产品进行机械粗化(喷砂)，砂粒使用80目高品质白刚玉，摇摆喷头不少于16个，采用环形线，以保证产品每个位置均能喷砂均匀。

机械粗化后，使用氢氟酸(HF)对产品进行化学粗化，粗化后粗糙度2.5μm≤Ra≤5μm。

组合粗化后，对注塑素材化学铜处理，厚度为0.4μm-1μm，化镀铜不影响产品互调(PIM)。化镀铜后，产品在60℃温度下烘烤30min。

采用双头激光机对产品处理，雕刻出所需网络线，镭雕线将电镀区和非电镀区隔离开，镭雕线一般为0.3mm-0.5mm。

电镀铜：通过超声波清洗，电解除油，水洗，活化后电镀焦铜，水洗后电镀酸铜，镀铜层厚度t，9μm≤t≤15μm。

电镀锡：水洗后，退镀铜处理，将化学铜全部电解去除，然后超声波、水洗，镀雾锡。镀锡层厚度t，8μm≤t≤15μm。

后处理：水洗后进行耐高温和耐盐雾保护，风切吹干后进入隧道炉烘烤。

振子组件熔接:在治具中，将振子和反射板组装，放入热熔装置内。热熔机通过气动预压组件带动预压板将振子与反射板压合，然后伺服下压焊接组件快速下压，焊头接触胶件时匀速下压完成焊接，吹气冷却。预压、热熔、吹气总时间35-40s，振子与反射板间隙小于0.5mm。产品如说明书附图3所示，附图标记4为反射板。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种塑料振子的制造方法，该方法包括如下步骤：

S1.注塑成型振子本体；

在该步骤中，注塑模具模温控制在100-140℃之间，待注塑成型后，取出注塑产品放入整形治具中整形压合，并冷却。

优选的，所述整形压合是指在常温治具中压合30秒—2分钟，所述冷却为自然冷却。

2.根据权利要求1的制造方法，还包括如下步骤：

S2.对注塑成型的振子本体进行表面粗化处理。

优选的，所述的表面粗化处理包括机械粗化和化学粗化的组合，优选的，所述机械粗化为喷砂，所述化学粗化为氢氟酸(HF)酸蚀。

3.根据权利要求1-2任一项的制造方法，所述的S1步骤中还包括如下步骤：

S1-1.设置在振子本体的待镀区域，与振子本体一体注塑成型挂镀孔。

根据本发明，所述挂镀孔径约为1-4mm，例如1.6-3.1mm。

示例性的，所述挂镀孔设置在较宽的馈电网络上，远离细长馈电线路；设置在振子的电镀区域上，和/或设置在靠近振子的面板上。

4.根据权利要求1-3任一项的制造方法，还包括如下步骤：

S3.对上述振子本体进行化学镀铜，镀层厚度范围在0.4μm-1μm，所述挂镀孔的孔壁也同时被化学镀铜。

5.根据权利要求1-4任一项的制造方法，还包括如下步骤：

S4.对上述振子本体激光镭雕，以形成区分电镀区和非电镀区。

优选的，在S4步骤中，采用多头激光镭雕机。

进一步的，还包括如下步骤：

S5.在电镀区和挂镀孔壁电镀铜，镀层厚度≥9μm。

进一步的，还包括如下步骤：

S6.退铜处理，对整个振子本体进行退铜处理，直到将非电镀区的化学镀铜层退去为止。

进一步的，还包括如下步骤：

S7.电镀锡，在电镀区铜层上覆盖8μm以上的锡层。

优选的，振子本体的镀层总镀层厚度≤30μm。

6.一种塑料振子，其由权利要求1-5任一项的方法制得。

7.一种塑料振子组件的制造方法，所述振子组件包括1个或多个权利要求6所述的塑料振子及反射板。

优选的，所述塑料振子与反射板热铆焊接。

优选的，反射板为铝板，可以为拉挤型材或者板材。

优选的，热铆焊接采用整板热熔，热熔装置具有预压功能，先将注塑振子与反射板压紧，压平。

优选的，热熔时间≤40s。

优选的，所述热熔头温度可以是整版统一调整；或者采用单点热熔头，温度和位置单独调整。

8.一种天线，其包括上述权利要求6的塑料振子或权利要求7的塑料振子组件。

优选的，所述天线包括塑料振子或塑料振子模组，校准网络，以及将所述振子和校准网络信号连通的馈针，所述馈针头部设置有锯齿。

9.根据权利要求8的天线，所述馈针具有头部和锥部，馈针通过锥部较细的一端贯穿振子本体与校准网络连通，所述头部与锥部的另一端连接，且头部设置在该端顶部靠下的位置，所述头部是截面为任何形状的柱体，例如圆形、六边、方形等的柱体，优选为圆形，在其柱体侧壁位置做滚花处理，形成锯齿。

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