CN115332773B - Ipds天线和通讯设备及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及天线技术领域，公开了IPDS天线和通讯设备及其制备方法。所述IPDS天线的厚度为30‑80μm；所述IPDS天线为由导电浆料喷墨打印形成的印制线路；所述导电浆料在室温下的粘度为70‑110dPa·s。所述IPDS天线具有特定的厚度，结构多变，且优选情况下其厚度一致性好，同一IPDS天线不同位置处的厚度与目标厚度的偏差小，在±0.1mm范围内。本发明提供的通讯设备中，IPDS天线与天线载体的附着力好，不低于4B，且可靠性测试通过盐雾实验测试和冷热冲击测试，可靠性高。此外，本发明提供的方法制作工艺简单、成本低且无污染。

Description

IPDS天线和通讯设备及其制备方法
技术领域
本发明涉及天线技术领域，具体涉及IPDS天线和包括该IPDS天线的通讯设备及其制备方法。
背景技术
随着无线通信技术的发展，通信频段逐渐增多，天线制备的难度越来越高，在有限的移动终端产品内部配件上进行天线布线，立体曲面天线就显得愈发重要。手机、智能手表、平板、电脑等移动通讯终端产品设计多种多样，三维曲面天线的造型千变万化，制作工艺流程也显得尤为重要。当前主流的LDS天线工艺尽管比较成熟，但是其工艺具有特殊性、复杂性和不够环保等特性：LDS专用金属复合材料、开模注塑、LDS镭雕、化学镀(镀铜、镀镍、镀金)、喷涂等二次加工，流程复杂，涉及化学镀和喷涂等环境污染环节。
此外，由PDS工艺制成的天线一般称为PDS天线，PDS工艺成本虽然低于LDS工艺成本，但是PDS工艺无法制作结构复杂的立体天线，也无法解决线路穿孔问题，且需要提前制版。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的天线制备工艺复杂、成本高和无法制作复杂结构的立体天线的问题。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种IPDS天线，所述IPDS天线的厚度为30-80μm；所述IPDS天线为由导电浆料喷墨打印形成的印制线路；所述导电浆料在室温下的粘度为70-110dPa·s。
本发明第二方面提供一种通讯设备，所述通讯设备包括天线载体和天线，所述天线载体设有图形区和非图形区，所述天线设置在所述天线载体的图形区；所述天线为第一方面所述的IPDS天线。
本发明第三方面提供一种制备第二方面所述的通讯设备的方法，所述方法包括：
(1)获取天线载体的材料数据和图形数据，确定所述天线载体的图形区和非图形区；
(2)根据所述材料数据和所述图形数据获取印刷参数，然后根据所述印刷参数将导电浆料喷墨打印至所述天线载体的图形区，并进行固化处理；
其中，所述印刷参数包括导电浆料的滴落高度、导电浆料的粘度和移动线路；所述导电浆料的滴落高度为1-10mm；根据所述图形数据和天线结构获取所述移动线路；所述导电浆料的用量使得制得的通讯设备中，IPDS天线的厚度为30-80μm。
通过上述技术方案，本发明具有如下优势：
1、本发明提供的IPDS天线制作工艺简单、成本低且无污染；
2、本发明提供的IPDS天线的结构可以多变，适用于不同结构和不同材质的天线载体，适用范围广；
3、与LDS天线相比，本发明提供的IPDS天线通讯性能易于调整。
附图说明
图1是本发明实施例1制得的通讯设备进行盐雾实验测试前的外观图；
图2是本发明实施例2制得的通讯设备进行盐雾实验测试前的外观图；
图3是本发明实施例3制得的通讯设备进行盐雾实验测试前的外观图；
图4是本发明实施例1制得的通讯设备进行盐雾实验测试后的外观图；
图5是本发明实施例2制得的通讯设备进行盐雾实验测试后的外观图；
图6是本发明实施例3制得的通讯设备进行盐雾实验测试后的外观图；
图7是本发明实施例1制得的通讯设备进行冷热冲击测试前的外观图；
图8是本发明实施例2制得的通讯设备进行冷热冲击测试前的外观图；
图9是本发明实施例3制得的通讯设备进行冷热冲击测试前的外观图；
图10是本发明实施例1制得的通讯设备进行冷热冲击测试后的外观图；
图11是本发明实施例2制得的通讯设备进行冷热冲击测试后的外观图；
图12是本发明实施例3制得的通讯设备进行冷热冲击测试后的外观图；
图13是本发明实施例3制得的通讯设备进行附着力测试前的外观图；
图14是本发明实施例3制得的通讯设备进行附着力测试后的外观图。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
在本发明中，未作相反说明的情况下，所述室温表示25±2℃。
本发明第一方面提供一种IPDS天线，所述IPDS天线的厚度为30-80μm；所述IPDS天线为由导电浆料喷墨打印形成的印制线路；所述导电浆料在室温下的粘度为70-110dPa·s。
本发明提供的IPDS(Inkjet Printing Direct Structure)天线，是指采用IPDS工艺制成的天线(即由导电浆料喷墨打印形成的印制线路)，所述IPDS天线的结构可以多变，且适用于不同结构和不同材质的天线载体，适用范围广。
根据本发明的一些实施方式，所述IPDS天线的厚度为30-80μm。受喷头大小的影响，IPDS天线的厚度≥30μm，但是与LDS天线相比，IPDS天线的厚度在30μm以上可以根据不同的需求来进行调整。此外，所述IPDS天线的厚度不高于80μm有利于提高喷墨打印效率和降低导电浆料的用量。优选地，所述IPDS天线的厚度为40-70μm。采用上述优选实施方式的IPDS天线的厚度一致性好，同一IPDS天线不同位置处的厚度与目标厚度的偏差小，在±0.1mm范围内。
根据本发明的一些实施方式，优选地，所述IPDS天线由至少一层印制线路堆叠组成，每层印制线路的导电浆料的用量为0.1-0.5g/mm2，优选为0.2-0.4g/mm2，即：面积为1mm2的每层印制线路的导电浆料的用量为0.1-0.5g，优选为0.2-0.4g。
根据本发明的一些实施方式，所述IPDS天线的宽度可根据天线的设计来进行调整，与LDS天线相比，所述IPDS天线可进行灵活设计，适应不同天线载体，应用范围广。
根据本发明的一些实施方式，优选地，所述导电浆料在室温下的粘度为80-110dPa·s。
根据本发明的一些实施方式，所述导电浆料的粘度主要影响IPDS天线与天线载体的附着力，以及导电浆料是否可以通过喷墨打印的方法成功在天线载体特别是曲面载体上制备IPDS天线。需要说明的是，所述导电浆料需要具有“不堵喷头”和“立得住”的性能。若导电浆料的粘度太低，则将其喷墨打印至曲面载体的图形区时，容易发生流动，以及由于无法起到“立得住”的效果，最终会使得导电浆料形成的天线结构、尺寸和位置与目标天线结构的形状、尺寸和位置偏离，从而影响天线的通讯功能。若导电浆料的粘度太高，则会将喷墨打印设备的喷头堵住，无法将导电浆料通过喷墨打印的方式印刷在天线载体上。因此，为了成功制作IPDS天线特别是结构复杂的立体IPDS天线，并提高IPDS天线与天线载体的附着力，采用粘度满足上述范围的导电浆料。
根据本发明的一些实施方式，所述导电浆料的方阻对IPDS天线的通讯功能具有重要的影响。为了防止IPDS天线的有源测试参数和无源测试参数受到影响，优选地，所述导电浆料的方阻为0.01-0.06Ω/sq/mil。
根据本发明的一些实施方式，所述导电浆料的固含量主要影响IPDS天线的导电性能。原理上，所述导电浆料的固含量越高，IPDS天线的导电性能越好。但是，所述导电浆料的固含量过高，则会影响所述导电浆料的成膜性能以及容易堵塞喷头。而所述导电浆料的固含量太低，则IPDS天线的导电性能变差，影响其通讯功能。为了保证导电浆料的成膜性能且不堵塞喷头的同时，进一步提高IPDS天线的导电性能，优选地，所述导电浆料的固含量为38-50wt％，优选为40-45wt％。
根据本发明的一些实施方式，优选地，所述导电浆料为导电银浆、导电铜浆、导电金浆、导电碳浆和导电镍浆中的至少一种，优选为导电银浆。采用上述优选实施方式有利于提高IPDS天线的导电性，且简化制备工艺，更有利于获得具有良好通讯功能的IPDS天线。
根据本发明的一些实施方式，为了更有利于IPDS天线的制备，优选地，所述导电浆料的固化温度为20-100℃。
所述IPDS天线可应用在不同的通讯设备上，如手机、智能手表、儿童手表、平板电脑、笔记本电脑等。其中，IPDS天线根据不同的需求可具有蓝牙、WIFI、GPS、NFC、2G、3G、4G、5G等通讯功能。
需要说明的是，无论是LDS天线还是IPDS天线或者是其他天线，在制作完成后，都需要进行调试，以确保天线的通讯功能符合要求。
具体的，LDS天线只能通过贴铜箔方式进行验证性调试，同时当遇到线路需要割短时难以操控。此外，LDS天线调试后重新制样需重新开模化镀线路，大大增加了成本。而本发明提供的IPDS天线可通过贴铜箔、手涂银浆和控制膜厚三种方式进行调试，天线线路加长或缩短或增宽或变窄容易实现，重新制样时不需重新开模，可通过在原线路上增加或减少导电浆料达到最终效果。
本发明第二方面提供一种通讯设备，所述通讯设备包括天线载体和天线，所述天线载体设有图形区和非图形区，所述天线设置在所述天线载体的图形区；所述天线为第一方面所述的IPDS天线。
根据本发明的一些实施方式，优选地，所述天线载体为平面载体和/或曲面载体。
根据本发明的一些实施方式，所述曲面载体可以为任意具有曲面结构的3D立体构件，对此没有特别的限制，所述曲面载体例如可以为手机、智能手表、平板、电脑、汽车、灯具、扫地机等智能家电的壳体、内部支架、内部构件等，但不限于此，可以根据实际需要进行选择。
根据本发明的一些实施方式，所述天线载体设有图形区和非图形区，所述IPDS天线形成在所述图形区。优选地，所述图形区具有平面结构和/或曲面结构，所述曲面结构包括凸面结构、凹槽结构和斜面结构的一种或多种。
根据本发明的一些实施方式，优选地，所述图形区具有凹槽结构。
常规的平面印刷方法难以将导电浆料印刷在所述曲面载体的图形区。此外，由于所述图形区具有曲面结构，现有的印刷方法也难以形成本发明所需的立体IPDS天线结构。
根据本发明的一些实施方式，优选地，制备所述天线载体的材料包括PC树脂、ABS树脂、PA树脂、LCP树脂、POM树脂、PPO树脂、PI树脂、PP树脂、PET树脂和玻璃纤维中的一种或多种，优选为PC树脂和/或ABS树脂。其中，PC树脂的热变形温度为130-140℃，ABS树脂的热变形温度为93-118℃。采用上述优选实施方式有利于大批量生产，且成本低，而LDS技术的天线载体需要采用金属复合材料，成本较高，也不适合大批量生产。
根据本发明的一些实施方式，优选地，所述天线与所述天线载体的附着力不低于4B，附着力好。
本发明第三方面提供一种制备第二方面所述的通讯设备的方法，所述方法包括：
(1)获取天线载体的材料数据和图形数据，确定所述天线载体的图形区和非图形区；
(2)根据所述材料数据和所述图形数据获取印刷参数，然后根据所述印刷参数将导电浆料喷墨打印至所述天线载体的图形区，并进行固化处理；
其中，所述印刷参数包括导电浆料的滴落高度、导电浆料的粘度和移动线路；所述导电浆料的滴落高度为1-10mm；根据所述图形数据和天线结构获取所述移动线路；所述导电浆料的用量使得制得的通讯设备中，IPDS天线的厚度为30-80μm。
本发明的发明人在研究过程中发现，通过采用特定粘度和用量的导电浆料，并控制所述导电浆料的滴落高度，结合喷墨打印的方法将导电浆料印刷在天线载体的图形区并进行固化处理，能够成功制作具有特定厚度的IPDS天线，所述IPDS天线的结构多变，且优选情况下其厚度一致性好，同一IPDS天线不同位置处的厚度与目标厚度的偏差小，在±0.1mm范围内。该方法得到的通讯设备中，IPDS天线与天线载体的附着力好，不低于4B，且可靠性测试通过盐雾实验测试和冷热冲击测试，可靠性高。此外，所述方法的制作工艺简单、成本低且无污染。
根据本发明的一些实施方式，优选地，步骤(1)中所述图形数据包括所述天线载体的3D模型。
根据本发明的一些实施方式，优选地，所述图形数据通过3D扫描后建模获取。
根据本发明的一些实施方式，优选地，所述图形数据通过所述天线载体的设计模型数据获取。
根据本发明的一些实施方式，优选地，步骤(1)中所述材料数据包括天线载体的热变形温度和天线载体的介电常数。由于将导电浆料喷墨打印至天线载体之后，需要进行固化处理，不同导电浆料的固化温度不同，所以要先获取天线载体的材料数据，以选择合适的导电浆料。
根据本发明的一些实施方式，介电常数是反映压电智能材料的电介质在静电场作用下的介电性质或极化性质的主要参数。对于天线而言，曲面载体的介电常数会影响天线的增益和带宽，为了进一步确保IPDS天线的良好通讯功能，优选地，所述天线载体的介电常数为2-4。
根据本发明的一些实施方式，步骤(2)中，所述导电浆料的用量使得制得的通讯设备中，IPDS天线的厚度为30-80μm，优选为40-70μm。
根据本发明的一些实施方式，步骤(2)中，所述印刷参数包括导电浆料的滴落高度、导电浆料的粘度和移动线路。其中，所述导电浆料的粘度可参照上文进行选用，在此不再赘述。
根据本发明的一些实施方式，步骤(2)中所述导电浆料可以通过采用溶剂将市售的导电浆料原料进行稀释的方式，以获得性能满足上述要求的导电浆料。优选地，所述溶剂可以选自树脂溶剂(例如氯醋树脂)、酮类溶剂(例如环己酮、异氟尔酮)和酯类溶剂(例如乙二醇丁醚醋酸酯、乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯)中的至少一种。优选地，所述导电浆料原料与所述溶剂的质量比为(5-12)：1。
根据本发明的一些实施方式，优选地，步骤(2)中所述导电浆料的导电性能在满足目标值时，所述导电浆料的固化温度低于所述天线载体的热变形温度。若导电浆料的固化温度过高，天线载体在固化处理过程中容易发生变形、变脆等问题。
根据本发明的一些实施方式，步骤(2)中所述导电浆料的滴落高度为1-10mm。所述导电浆料的滴落高度是指喷墨打印设备的喷嘴与所述天线载体的距离。该距离基本保持不变，若距离过大，则导电浆料容易发生散点或产生卫星滴，溅落到非印刷区(即非图形区)；若距离过小，不仅影响导电浆料的成形空间，也会增加导电浆料溅落到非印刷区造成短路的风险。为了进一步避免散点或卫星滴的产生，优选地，步骤(2)中所述导电浆料的滴落高度为1-5mm，优选为2-4mm。
根据本发明的一些实施方式，优选地，步骤(2)中所述喷墨打印的条件包括：墨滴的喷射流量为10-40mg/秒；印刷速率为20-200mm/秒。
根据本发明的一些实施方式，优选地，步骤(2)中，所述喷墨打印的印刷层数为至少一层，每层印刷的导电浆料的用量为0.1-0.5g/mm2，优选为0.2-0.4g/mm2。上述喷墨打印的实施方式使得制得的IPDS天线由至少一层印制线路堆叠组成。
根据本发明的一些实施方式，步骤(2)中根据所述图形数据和天线结构获取所述移动线路。所述移动线路可以是所述天线载体的移动路线，也可以是喷墨打印设备的喷嘴的移动线路。为了保证印刷的精度，优选地，所述喷墨打印设备的喷嘴是固定的，所述天线载体固定在机械臂上，通过机械臂来带动所述天线载体的移动。需要说明的是，所述导电浆料在所述移动线路上通过喷墨打印至所述天线载体的图形区，形成的预制天线进行固化处理后，得到的通讯设备包括天线载体和IPDS天线，所述IPDS天线设置在所述天线载体的图形区。
根据本发明的一些实施方式，所述天线结构可以根据实际需要进行选择和设计，例如可以根据天线的功能进行设计，对此不作具体限定。
根据本发明的一些实施方式，优选地，步骤(3)中所述固化处理的条件包括：固化温度为20-100℃，固化时间为30-150min，优选为30-50min。
更优选地，步骤(3)中所述固化处理包括依次进行的预固化处理、低温固化处理以及高温固化处理，并且所述预固化处理的温度低于所述低温固化处理的温度，所述低温固化处理的温度低于所述高温固化处理的温度。
进一步优选地，所述预固化处理的条件包括：温度为20-40℃，时间为10-60min，优选为10-40min，更优选为10-30min；
进一步优选地，所述低温固化处理的条件包括：温度为40-60℃，时间为10-60min，优选为10-40min，更优选为10-30min；
进一步优选地，所述高温固化处理的条件包括：温度为90-100℃，时间为10-30min，优选为10-20min。
采用上述优选实施方式有利于导电浆料中溶剂的挥发以及导电浆料的流平，能够有效减少IPDS天线表面气泡的产生，提高其表面的平整性，进一步提升IPDS天线的良率，有利于进一步保证IPDS天线的良好通讯功能。
根据本发明的一些实施方式，优选地，在进行步骤(2)之前，所述方法还包括：在所述天线载体的表面形成掩膜层，然后将所述掩膜层进行第一镭射雕刻，并去除形成于图形区的掩膜层；其中，所述掩膜层的伸长率大于或等于100％；抗拉强度大于或等于2MPa；剥离力小于或等于7N；在进行步骤(2)之前或之后，所述方法还包括：去除非图形区的掩膜层。
根据本发明的一些实施方式，所述掩膜层的伸长率大于或等于100％；抗拉强度大于或等于2MPa；剥离力小于或等于7N，上述参数主要影响掩膜层在后续去除的难易程度。若掩膜层的伸长率、抗拉强度和剥离力超出上述范围，则掩膜层在后续难以去除。
根据本发明的一些实施方式，优选地，形成所述掩膜层的方法包括：将掩膜涂料涂覆在所述天线载体的表面，然后进行静置固化处理。对所述涂覆的方式没有特别的限制，只要能够在所述天线载体的表面形成掩膜层即可。例如，可以采用雾化喷涂或手工涂抹的方式进行所述涂覆。
根据本发明的一些实施方式，优选地，所述静置固化处理的条件包括：固化温度为常温，固化时间不低于12h。
根据本发明的一些实施方式，优选地，所述静置固化处理的条件包括：固化温度为60-80℃，固化时间为30-60min。
采用上述优选实施方式更有利于掩膜层与天线载体之间的剥离。
根据本发明的一些实施方式，优选地，所述掩膜涂料为水性聚氨酯涂料；所述掩膜涂料在室温下的粘度为5-15dPa·s；所述掩膜涂料的固含量为35-45wt％；所述掩膜涂料的pH值为7-9。上述优选实施方式的掩膜涂料具有干燥速度快，成膜速度快，耐高温，且成膜柔软，光泽度高的特点。此外，所述掩膜涂料形成的掩膜层还可迅速剥离无残留，保护天线载体的表面免受轻微的划痕、擦伤或污染。该涂料具有良好的热稳定性、柔韧性和流平性，属于水性涂料，无VOC(挥发性有机化合物)，更为环保。采用上述优选实施方式有利于在天线载体的表面形成更为均匀的掩膜层，并进一步降低掩膜层去除的难度。
根据本发明的一些实施方式，优选地，所述掩膜层的伸长率为100-200％；抗拉强度为2-4MPa；剥离力为3-7N；和/或，所述掩膜层的厚度为50-100μm。
根据本发明的一些实施方式，优选地，采用激光机进行所述第一镭射雕刻；所述第一镭射雕刻的条件包括：输出功率为18-27W，脉冲频率为300-500Hz，速度为600-900mm/s。
根据本发明的一些实施方式，由于将导电浆料喷墨打印至所述图形区的时候，位于所述图形区边缘的部分导电浆料会流动到图形区(印刷区)和非图形区之间的分界线上，或者导电浆料形成的散点刚好滴落在图形区(印刷区)和非图形区之间的分界线上，因此，为了提高天线的精度，优选地，步骤(2)还包括：将所述固化处理得到的预制天线的边缘进行第二镭射雕刻。采用上述优选实施方式有利于减少天线边缘的锯齿，提高天线边缘的平滑度，进一步提高所述天线的形状和尺寸与目标形状和尺寸的一致性，从而提高天线的通讯功能。
根据本发明的一些实施方式，优选地，采用激光机进行所述第二镭射雕刻；所述第二镭射雕刻的条件与所述第一镭射雕刻的条件相同或不同；
优选地，所述第二镭射雕刻的条件包括：输出功率为9-25W，脉冲频率为150-450Hz，速度为300-810mm/s；
更优选地，所述第二镭射雕刻的输出功率比所述第一镭射雕刻的输出功率低10-50％；所述第二镭射雕刻的脉冲频率比所述第一镭射雕刻的脉冲频率低10-50％；所述第二镭射雕刻的速度比所述第一镭射雕刻的速度低10-50％。采用上述优选实施方式，有利于镭穿掩膜层与导电浆料形成的叠加层，且不会对天线载体的表面造成损伤。
根据本发明的一些实施方式，对去除所述掩膜层的方式没有特别的限制，例如可以采用镊子将所述掩膜层进行剥离，以去除所述掩膜层。
上述方法可轻松制造复杂的天线图案结构，可在任意带弧面、转角、通孔的结构中实现天线的设计，拓展了立体布线的可能性。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例和对比例中，在没有特别说明的情况下，使用的各种原料和仪器均为市售品。其中：
采用的水性聚氨酯涂料的粘度为5-15dPa·s(旋转粘度计，25℃)，固含量为39-41wt％(锡箔纸法，150℃，1h)，pH值为7-9；
采用的导电银浆原料的粘度为120-180dPa·s(RION VT-04F粘度计测量，@25℃2#转子)，固含量为53％(±5％，按重量计算)，方阻≤10mΩ/sq/mil(经135℃*20min固化)，烘烤固化/过隧道炉固化，固化条件为：150℃*2min/135℃*20min。该导电银浆原料在使用前需进行稀释，以获得性能满足要求的导电银浆。导电银浆的粘度和固含量的测试方法与导电银浆原料相同。
导电银浆的方阻采用四探针测试仪测得，固化条件为：95℃*20min。
掩膜层的伸长率采用拉力机测得，按照30cm/min匀速拉动，通过(拉断时位移-初始位移)/初始长度计算而得，测试条件为：温度20-25℃，湿度40-70％环境下；
掩膜层的抗拉强度采用拉力机测得，按照拉断力/接触面积计算而得，测试条件为：温度20-25℃，湿度40-70％环境下；
掩膜层的剥离力采用拉力机测得，即在钢板上将整张掩膜层拉起时所需要的最小力，测试条件为：温度20-25℃，湿度40-70％环境下；
掩膜层的厚度和IPDS天线的厚度采用厚度规测得，测试条件为：温度20-26℃，湿度50-60％环境下。
实施例1
(1)获取天线载体的材料数据和图形数据，确定天线载体的图形区和非图形区；
其中，制备天线载体的材料为PC树脂；天线载体为曲面载体；天线载体的图形区具有凹槽结构和斜面结构；天线载体的材料数据为天线载体的热变形温度和介电常数，天线载体的热变形温度为130-140℃；天线载体的介电常数为3.1；
天线载体的图形数据为通过3D扫描后建模获取的天线载体的3D模型；
(2)根据上述材料数据和图形数据获取印刷参数，然后根据印刷参数将导电浆料喷墨打印至天线载体的图形区；
其中，印刷参数包括导电浆料的滴落高度、导电浆料的粘度和移动线路；导电浆料的滴落高度为4mm；导电浆料为导电银浆，其制备过程具体为：
采用乙二醇乙醚醋酸酯将导电银浆原料按照导电银浆原料：溶剂＝10：1的质量比进行稀释，得到的导电浆料在室温下的粘度为94dPa·s，固含量为45wt％，方阻为0.03Ω/sq/mil；
根据上述图形数据和天线结构获取移动线路；
喷墨打印的条件为：墨滴的喷射流量为20mg/秒；印刷速率为100mm/秒；喷墨打印的印刷层数为1层，导电浆料的用量为0.2g/mm2；
(3)将步骤(2)得到的预制天线进行固化处理，得到通讯设备；
其中，固化处理为依次进行的预固化处理、低温固化处理以及高温固化处理，预固化处理的条件为：温度为25℃，时间为20min；低温固化处理的条件为：温度为50℃，时间为20min；高温固化处理的条件为：温度为95℃，时间为15min。
该通讯设备的外观如图1所示，从图中可知，IPDS天线设置在天线载体的图形区，为一层印制线路；IPDS天线的厚度为42μm；IPDS天线与天线载体的附着力为4B。
实施例2
1)获取天线载体的材料数据和图形数据，以确定天线载体的图形区和非图形区；
其中，天线载体为曲面载体；天线载体的图形区具有凹槽结构；制备天线载体的材料为ABS树脂；天线载体的材料数据为天线载体的热变形温度和介电常数，天线载体的热变形温度为93-118℃；天线载体的介电常数为2.4；
天线载体的图形数据为通过3D扫描后建模获取的天线载体的3D模型；
(2)将掩膜涂料涂覆在天线载体的表面，然后进行静置固化处理，以在天线载体的表面形成掩膜层；采用红外皮秒激光发射器(额定功率为30W)将掩膜层进行第一镭射雕刻，并去除形成于图形区的掩膜层；
其中，掩膜涂料为水性聚氨酯涂料；静置固化处理的条件为：固化温度为60℃，固化时间为30min；
第一镭射雕刻的条件为：输出功率为20W，脉冲频率为350Hz，速度为700mm/s；
掩膜层的厚度为60μm；掩膜层的伸长率为120％；抗拉强度为2.4MPa；剥离力为3.7N；
(3)根据上述材料数据和图形数据获取印刷参数，然后根据印刷参数将导电浆料喷墨打印至天线载体的图形区，并进行固化处理，得到预制天线；
其中，印刷参数包括导电浆料的滴落高度、导电浆料的粘度和移动线路；浆料的滴落高度为4mm；导电浆料为导电银浆，其制备过程具体为：
采用二乙二醇丁醚醋酸酯将导电银浆原料按照导电银浆原料：溶剂＝7：1的质量比进行稀释，得到的导电浆料在室温下的粘度为71dPa·s，固含量为38wt％，方阻为0.06Ω/sq/mil；
根据上述图形数据和天线结构获取移动线路；
喷墨打印的条件为：墨滴的喷射流量为15mg/秒；印刷速率为50mm/秒；喷墨打印的印刷层数为1层，导电浆料的用量为0.3g/mm2；
固化处理为依次进行的预固化处理、低温固化处理以及高温固化处理，预固化处理的条件为：温度为室温，时间为10min；低温固化处理的条件为：温度为50℃，时间为15min；高温固化处理的条件为：温度为100℃，时间为10min；
(4)采用红外皮秒激光发射器(额定功率为30W)将预制天线的边缘进行第二镭射雕刻，然后去除非图形区的掩膜层，得到通讯设备；
其中，第二镭射雕刻的条件为：输出功率为16W，脉冲频率为280Hz，速度为560mm/s。
该通讯设备的外观如图2所示，从图中可知，IPDS天线设置在天线载体的图形区，为一层印制线路；IPDS天线的厚度为51μm；IPDS天线与天线载体的附着力为4B。
实施例3
(1)获取天线载体的材料数据和图形数据，确定天线载体的图形区和非图形区；
其中，制备天线载体的材料为PC树脂；天线载体为曲面载体；天线载体的图形区具有凹槽结构和斜面结构；天线载体的材料数据为天线载体的热变形温度和介电常数，天线载体的热变形温度为130-140℃；天线载体的介电常数为3.1；
天线载体的图形数据为通过3D扫描后建模获取的曲面载体的3D模型；
(2)根据上述材料数据和图形数据获取印刷参数，然后根据印刷参数将导电浆料喷墨打印至天线载体的图形区；
其中，印刷参数包括导电浆料的滴落高度、导电浆料的粘度和移动线路；导电浆料的滴落高度为2mm；导电浆料为导电银浆，其制备过程具体为：
采用乙二醇乙醚醋酸酯将导电银浆原料按照导电银浆原料：溶剂＝11：1的质量比进行稀释，得到的导电浆料在室温下的粘度为102dPa·s，固含量为48wt％，方阻为0.01Ω/sq/mil；
根据上述图形数据和天线结构获取移动线路；
喷墨打印的条件为：墨滴的喷射流量为10mg/秒；印刷速率为30mm/秒；喷墨打印的印刷层数为1层，导电浆料的用量为0.35g/mm2；
(3)将步骤(2)得到的预制天线进行固化处理，得到通讯设备；
其中，固化处理为依次进行的预固化处理、低温固化处理以及高温固化处理，预固化处理的条件为：温度为25℃，时间为20min；低温固化处理的条件为：温度为60℃，时间为10min；高温固化处理的条件为：温度为100℃，时间为15min。
该通讯设备的外观如图3所示，从图中可知，IPDS天线设置在天线载体的图形区，为一层印制线路；IPDS天线的厚度为58μm；IPDS天线与天线载体的附着力为4B。
测试例
本测试例用于说明本发明提供的通讯设备的可靠性测试。
实施例1和实施例2各制备2个通讯设备分别进行盐雾实验测试、冷热冲击测试，实施例3制备3个通讯设备分别进行盐雾实验测试、冷热冲击测试和附着力测试；其中：
盐雾实验测试参考GB/T 2423.17，具体测试条件如下：a.密闭环境35±2℃，湿度＞85％；b.盐溶液pH值：6.5-7.2，c.盐溶液的质量百分比浓度：5±1％，d.喷雾持续时间：48H；
冷热冲击测试的测试条件如下：a.低温：40±2℃，持续时间：1h；b.高温：70±2℃，持续时间：1h；c.转换时间≤5min；d.循环50次；e.恢复室温2H后进行单体网分性能验证；
附着力测试参考GB/T 9286-2021，具体测试条件如下：先进行80℃水煮测试30min；a.在测试样本表面划10×10个1×1mm小网格，每一条划线应深及底层基材(若测试表面积不足，依测试样品最大范围划格)；b.用粘附力350-400g/cm2的胶纸(3M 600号胶纸)粘住被测试小网格，并施加压力；c.在垂直90°方向迅速撕下胶纸，同一位置进行2次相同测试；d.判定标准：4B及以上合格(脱落面积＜5％)。
本发明示例性地提供了实施例1-3的通讯设备进行盐雾实验测试前、后以及进行冷热冲击测试前、后的外观图，如图1-12所示。其中：
图1和图4分别是实施例1制得的通讯设备进行盐雾实验测试前、后的外观图；图2和图5分别是实施例2制得的通讯设备进行盐雾实验测试前、后的外观图；图3和图6分别是实施例3制得的通讯设备进行盐雾实验测试前、后的外观图。
通过比较图1和图4、图2和图5、图3和图6可知，盐雾实验测试48小时后，本发明提供的通讯设备中IPDS天线无破损、无腐蚀以及无剥落现象，外观无变化。
图7和图10分别是实施例1制得的通讯设备进行冷热冲击测试前、后的外观图；图8和图11分别是实施例2制得的通讯设备进行冷热冲击测试前、后的外观图；图9和图12分别是实施例3制得的通讯设备进行冷热冲击测试前、后的外观图。
通过比较图7和图10、图8和图11、图9和图12可知，冷热冲击测试50个循环后，本发明提供的通讯设备中IPDS天线无破损、无腐蚀以及无剥落现象，外观无变化。
图13是实施例3制得的通讯设备进行附着力测试前的外观图；图14是实施例3制得的通讯设备进行附着力测试后的外观图。通过比较图13和图14可知，附着力测试后，本发明提供的通讯设备中，IPDS天线有轻微剥落现象，能够达到4B以上标准(脱落面积＜5％)。
通过上述结果可以看出，本发明提供的IPDS天线制作工艺简单、成本低且无污染，制得的IPDS天线的结构多变，且优选情况下其厚度一致性好，同一IPDS天线不同位置处的厚度与目标厚度的偏差小，在±0.1mm范围内；本发明提供的通讯设备中，IPDS天线与天线载体的附着力好，不低于4B，且可靠性测试通过盐雾实验测试和冷热冲击测试，可靠性高。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (33)

1.一种IPDS天线，其特征在于，所述IPDS天线的厚度为30-80μm；所述IPDS天线为由导电浆料喷墨打印形成的印制线路；所述导电浆料在室温下的粘度为70-110dPa·s；所述IPDS天线为一层印制线路或者由至少两层印制线路堆叠组成，每层印制线路的导电浆料的用量为0.1-0.5g/mm2；所述导电浆料的方阻为0.01-0.06Ω/sq/mil。
2.根据权利要求1所述的IPDS天线，其中，每层印制线路的导电浆料的用量为0.2-0.4g/mm2。
3.根据权利要求1所述的IPDS天线，其中，所述IPDS天线的厚度为40-70μm。
4.根据权利要求1所述的IPDS天线，其中，所述导电浆料在室温下的粘度为80-110dPa·s。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的IPDS天线，其中，所述导电浆料的固含量为38-50wt％；
和/或，所述导电浆料为导电银浆、导电铜浆、导电金浆、导电碳浆和导电镍浆中的至少一种；
和/或，所述导电浆料的固化温度为20-100℃。
6.根据权利要求5所述的IPDS天线，其中，所述导电浆料的固含量为40-45wt％。
7.根据权利要求5所述的IPDS天线，其中，所述导电浆料为导电银浆。
8.一种通讯设备，其特征在于，所述通讯设备包括天线载体和天线，所述天线载体设有图形区和非图形区，所述天线设置在所述天线载体的图形区；所述天线为权利要求1-7中任意一项所述的IPDS天线。
9.根据权利要求8所述的通讯设备，其中，所述天线载体为平面载体和/或曲面载体；
和/或，所述图形区具有平面结构和/或曲面结构，所述曲面结构包括凸面结构、凹槽结构和斜面结构的一种或多种。
10.根据权利要求9所述的通讯设备，其中，所述图形区具有凹槽结构。
11.根据权利要求8-10中任意一项所述的通讯设备，其中，制备所述天线载体的材料包括PC树脂、ABS树脂、PA树脂、LCP树脂、POM树脂、PPO树脂、PI树脂、PP树脂、PET树脂和玻璃纤维中的一种或多种；
和/或，所述天线与所述天线载体的附着力不低于4B。
12.根据权利要求11所述的通讯设备，其中，制备所述天线载体的材料为PC树脂和/或ABS树脂。
13.一种制备权利要求8-12中任意一项所述的通讯设备的方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)获取天线载体的材料数据和图形数据，确定所述天线载体的图形区和非图形区；
(2)根据所述材料数据和所述图形数据获取印刷参数，然后根据所述印刷参数将导电浆料喷墨打印至所述天线载体的图形区，并进行固化处理；
其中，所述印刷参数包括导电浆料的滴落高度、导电浆料的粘度和移动线路；所述导电浆料的滴落高度为1-10mm；根据所述图形数据和天线结构获取所述移动线路；所述导电浆料的用量使得制得的通讯设备中，IPDS天线的厚度为30-80μm。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，步骤(1)中所述图形数据包括所述天线载体的3D模型；和/或，所述图形数据通过3D扫描后建模获取；和/或，所述图形数据通过所述天线载体的设计模型数据获取。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，步骤(2)中所述导电浆料的固化温度低于所述天线载体的热变形温度；
和/或，所述导电浆料的滴落高度为1-5mm。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，步骤(2)中所述导电浆料的滴落高度为2-4mm。
17.根据权利要求13-16中任意一项所述的方法，其中，步骤(2)中所述导电浆料的用量使得制得的通讯设备中，IPDS天线的厚度为40-70μm。
18.根据权利要求13-16中任意一项所述的方法，其中，步骤(2)中所述喷墨打印的条件包括：墨滴的喷射流量为10-40mg/秒；印刷速率为20-200mm/秒；和/或，所述喷墨打印的印刷层数为至少一层，每层印刷的导电浆料的用量为0.1-0.5g/mm2。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，每层印刷的导电浆料的用量为0.2-0.4g/mm2。
20.根据权利要求13-16中任意一项所述的方法，其中，步骤(2)中所述固化处理的条件包括：固化温度为20-100℃，固化时间为30-150min。
21.根据权利要求13-16中任意一项所述的方法，其中，步骤(2)中所述固化处理包括依次进行的预固化处理、低温固化处理以及高温固化处理，并且所述预固化处理的温度低于所述低温固化处理的温度，所述低温固化处理的温度低于所述高温固化处理的温度；
和/或，所述预固化处理的条件包括：温度为20-40℃，时间为10-60min；
和/或，所述低温固化处理的条件包括：温度为40-60℃，时间为10-60min；
和/或，所述高温固化处理的条件包括：温度为90-100℃，时间为10-30min。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述预固化处理的时间为10-40min。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述预固化处理的时间为10-30min。
24.根据权利要求21所述的方法，其中，所述低温固化处理的时间为10-40min。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述低温固化处理的时间为10-30min。
26.根据权利要求21所述的方法，其中，所述高温固化处理的时间为10-20min。
27.根据权利要求13-16中任意一项所述的方法，其中，在进行步骤(2)之前，所述方法还包括：在所述天线载体的表面形成掩膜层，然后将所述掩膜层进行第一镭射雕刻，并去除形成于图形区的掩膜层；其中，所述掩膜层的伸长率大于或等于100％；抗拉强度大于或等于2MPa；剥离力小于或等于7N；在进行步骤(2)之前或之后，所述方法还包括：去除非图形区的掩膜层。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，形成所述掩膜层的方法包括：将掩膜涂料涂覆在所述天线载体的表面，然后进行静置固化处理；
和/或，所述静置固化处理的条件包括：固化温度为常温，固化时间不低于12h；
和/或，所述静置固化处理的条件包括：固化温度为60-80℃，固化时间为30-60min。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述掩膜涂料为水性聚氨酯涂料；所述掩膜涂料在室温下的粘度为5-15dPa·s；所述掩膜涂料的固含量为35-45wt％；所述掩膜涂料的pH值为7-9；
和/或，所述掩膜层的伸长率为100-200％；抗拉强度为2-4MPa；剥离力为3-7N；和/或，所述掩膜层的厚度为50-100μm。
30.根据权利要求27所述的方法，其中，采用激光机进行所述第一镭射雕刻；所述第一镭射雕刻的条件包括：输出功率为18-27W，脉冲频率为300-500Hz，速度为600-900mm/s。
31.根据权利要求27所述的方法，其中，步骤(2)还包括：将所述固化处理得到的预制天线的边缘进行第二镭射雕刻；
和/或，采用激光机进行所述第二镭射雕刻；所述第二镭射雕刻的条件与所述第一镭射雕刻的条件相同或不同。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述第二镭射雕刻的条件包括：输出功率为9-25W，脉冲频率为150-450Hz，速度为300-810mm/s。
33.根据权利要求31所述的方法，其中，所述第二镭射雕刻的输出功率比所述第一镭射雕刻的输出功率低10-50％；所述第二镭射雕刻的脉冲频率比所述第一镭射雕刻的脉冲频率低10-50％；所述第二镭射雕刻的速度比所述第一镭射雕刻的速度低10-50％。
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