DE112008001541T5

DE112008001541T5 - Antenne mit thermisch übertragenem Element

Info

Publication number: DE112008001541T5
Application number: DE112008001541T
Authority: DE
Inventors: Paul F. Scottsdale Wille
Original assignee: World Properties Inc
Current assignee: World Properties Inc
Priority date: 2007-06-13
Filing date: 2008-06-11
Publication date: 2010-04-29
Also published as: GB0921146D0; CN101796687A; GB2462960A; JP2010529812A; US20100088884A1; US20080309560A1; KR20100024486A; US7683836B2; WO2008156609A1

Abstract

Antenne, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne eine leitfähige Schicht umfasst, die thermisch auf eine dielektrische Folie aufgetragen ist, und eine Schicht Kleber zwischen der leitfähigen Schicht und der dielektrischen Folie, wobei die leitfähige Schicht Teil eines aktiven Elements der Antenne ist, und der Kleber thermisch aktiviert ist, um die leitfähige Schicht an der dielektrischen Schicht zu befestigen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich auf Antennen und insbesondere auf eine Antenne mit Elementen, die thermisch auf eine dielektrische Folie übertragen werden.
Im Stand der Technik ist eine Vielfalt an Antennen bekannt, die planare leitfähige Elemente verwenden, z. B. planare, phasengesteuerte Antennen, U.S. Patent 3,587,110 (Woodward); Spiralantennen, U.S. Patent 3,509,465 (Andre et al.); einen Hohlraum kombiniert mit einer Spiralantenne, U.S. Patent 3,441,973 (Clasby et al.), und Dipol-Arrays, U.S. Patent 6,731,248 (Killen et al.). In der Regel werden die leitfähigen Elemente der Antenne durch das Aufbringen einer leitfähigen Schicht auf ein Substrat und dann das Mustern der Schicht, z. B. U.S. Patent 6,731,248 , produziert.
Bei Ultrahochfrequenzen, ungefähr 12 GHz, ist die Wellenlänge ungefähr 2,50 cm, was bedeutet, dass sogar scheinbar kleine Änderungen der Dimension beträchtliche Bruchteile einer Wellenlänge sein können. Das Muster von leitfähigen Schichten kann auf geringe Bruchteile eines Zentimeters gesteuert werden, jedoch ist der Prozess für das Bilden der leitfähigen Ebenen teuer, zudem werden Lösungsmittel und andere Chemikalien verwendet, die angemessen entsorgt werden müssen, und darüber hinaus ist der Prozess für die Herstellung kleiner Mengen oder von Versuchsproben schlecht geeignet.
Im Stand der Technik ist die Verwendung von mehreren thermischen Anschlüssen in einer Anordnung zum Drucken bekannt; siehe z. B. U.S. Patent 3,855,448 (Hanagata et al.). Ferner ist im Stand der Technik das thermische Drucken von elektrisch leitendem Pigmentruß von einem Band bekannt; siehe z. B. U.S. Patent 4,269,892 (Shattuck et al.).
Angesichts des Vorangehenden ist es daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Antenne bereitzustellen, die durch thermisches Bonden von Elementen auf eine dielektrische Folie hergestellt ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antenne bereitzustellen, die für die Produktion von Prototypen oder kleinen Mengen leicht angepasst werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antenne bereitzustellen, in der ein Element durch Tonerpulver thermisch auf eine dielektrische Folie gebondet wird.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorangehenden Aufgaben werden durch diese Erfindung ausgeführt, bei der eine Antenne ein Element umfasst, das durch thermisches Bonden einer gemusterten leitfähigen Schicht auf eine dielektrische Folie hergestellt wird. Die Antenne lässt sich für die Produktion von Prototypen oder kleinen Mengen leicht umgestalten, und ist dennoch auch für die Massenproduktion geeignet. Die Antenne oder ein Element davon kann aus einem xerografischem Druck unter Verwendung von Toner als Kleber hergestellt werden.
KURZDARSTELLUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein verbessertes Verständnis der Erfindung kann durch die Berücksichtigung der folgenden detaillierten Beschreibung gemeinsam mit den beiliegenden Zeichnungen erlangt werden, in denen:
1 ein Band mit einer thermisch übertragbaren leitfähigen Schicht zeigt;
2 im Querschnitt ein Verfahren zum Bonden einer leitfähigen Schicht auf ein Substrat zeigt;
3 im Querschnitt ein Verfahren zum Bonden einer leitfähigen Schicht auf ein Substrat mithilfe von Tonerpulver als Kleber zeigt;
4 im Querschnitt ein weiteres Verfahren zum Bonden einer leitfähigen Schicht auf ein Substrat mithilfe von Tonerpulver als Kleber zeigt;
5 eine Draufsicht einer Antenne ist, die mit thermisch verklebten Elementen gebaut ist; und
6 eine Draufsicht eines Induktors oder einer gewickelten Antenne ist, die thermisch übertragene leitende Folie verwendet.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 zeigt ein Band mit einer thermisch übertragbaren leitfähigen Schicht. Das Band 10 ist flexibel aber formbeständig und umfasst vorzugsweise Registrierungsführungen, die als Führungslöcher 11 und 12 dargestellt sind. Die Registrierungsführungen können eher optisch als mechanisch sein. Die Abmessungen des Bandes werden durch die Anwendung bestimmt. Gemäß eines Aspekts dieser Erfindung, bei der Tonerpulver als ein Kleber verwendet wird, kann das Band ein Blatt Papier in Standardgröße sein, um die Bedienung durch einen xerografischen Drucker zu vereinfachen. Der Drucker kann Referenzmarkierungen zur gleichen Zeit, zu der das Element einer Antenne gedruckt wird, als Registrierungsführungen drucken.
2 zeigt ein bevorzugtes Verfahren zum Bonden einer leitfähigen Schicht auf eine dielektrische Folie. In dieser Ausführungsform der Erfindung umfasst das Band 20 die leitfähige Schicht 21, die das Substrat 23 überlagert, und die Klebeschicht 26, die die leitfähige Schicht überlagert. Die leitfähige Schicht 21 ist mit dem Substrat 23 durch die Ablöseschicht 24 verbunden, die die Eigenschaft hat, weniger klebend zu sein als die Klebeschicht 26. Daher wird sich die leitfähige Schicht 21, wenn die Schicht 26 durch Wärme enthärtet oder aktiviert wird, vom Substrat 23 absondern. Die leitfähige Schicht 21 ist eine dünne (in der Größenordnung von mehreren Tausenden Angström) Schicht Metall, wie z. B. Kupfer oder Aluminium.
Das Band 20 und die dielektrische Folie 28 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in 2 als leicht beabstandet dargestellt. Für die Übertragung werden die beiden zusammengebracht, und der erwärmte Anschluss 27 wird heruntergedrückt, um einen Bestandteil der leitfähigen Schicht 21 auf die dielektrische Folie 28 zu übertragen. Der Anschluss 27 ist einer von mehreren Anschlüssen, vergleichbar wie in einem Punktmatrixdrucker. Die Kombination von Wärme und Druck bewirkt die Übertragung. Die Anschlüsse können einzeln betätigt werden, wodurch sich das resultierende Muster in der leitfähigen Schicht 21 steuern lässt, wenn sie an die dielektrische Folie 28 anhaftet. Die Rasterung des Musters hängt vom Durchmesser der Anschlüsse ab, der sehr klein, z. B. 0,005 Zoll, sein kann. Die leitfähige Schicht wird in fortlaufende Bereiche entlang der Rückseite der Platte übertragen. Da ein Band verwendet wird und der Prozess in Schritten wiederholt werden kann, hat die Größe des Bandes keine Auswirkungen auf die Größe der dielektrischen Folie 28, und die Größe der dielektrischen Folie hat keine Auswirkungen auf die Größe des Bandes.
3 zeigt ein Verfahren zum Bonden einer leitfähigen Schicht auf ein Substrat mithilfe von Tonerpulver als Kleber. Die gemusterte Schicht 35 von Tonerpulver wird auf die dielektrische Folie 36 aufgebracht, z. B. durch Drucken auf eine separate Folie und Laminieren der Folie auf das Substrat oder durch Drucken auf das Substrat. Für die Übertragung wird das Band 30 mit der gemusterten Schicht 35 in Kontakt gebracht und die erwärmte Walze 38 wird heruntergedrückt, um ausgewählte Teile der leitfähigen Schicht 41 auf die dielektrische Folie 36 zu kleben. Die erwärmte Walze muss nicht dieselbe Breite (Bemaßung in die Zeichnung) wie die dielektrische Folie 36 haben, allerdings vorzugsweise weist sie dieselbe Breite auf wie die dielektrische Folie 36 oder ist breiter. Wenn das Band 30 vom Toner 35 getrennt wird, kleben Teile der leitfähigen Schicht 31 am Toner 35, wodurch eine gemusterte, leitfähige Schicht auf der dielektrischen Folie 36 produziert wird.
4 zeigt ein weiteres Verfahren zum Bonden einer leitfähigen Schicht auf eine dielektrische Folie. Für die Übertragung wird das Band 20 mit der dielektrischen Folie 28 in Kontakt gebracht, und eine vorübergehende Erwärmung wird ohne örtlich begrenzten Druck durch den Laser 41 bewirkt, der das Substrat, vorzugsweise in einem Rastermuster abtastet. Es besteht ein leichter Druck, dadurch dass das Band 20 mit der dielektrischen Folie 28 in Kontakt gebracht wird.
5 zeigt eine Antenne, die gemäß der Erfindung konstruiert ist. In 5 werden die Elemente einer planaren, phasengesteuerten Antenne durch thermisches Übertragen von Leitern auf eine dielektrische Folie, die Teil der Antenne wird, gebildet. Das gewünschte leitfähige Muster wird während der Übertragung oder vor der Übertragung mithilfe des Musters von xerografischen Tonerpartikeln gedruckt, um die Elemente der Antenne zu definieren. Die Lochblende 51 und die Abstimmblindleitungen 53 werden beide auf diese Weise gebildet.
In 5 wird die Lochblende auf eine Hauptfläche einer dielektrischen Folie übertragen. Die Abstimmblindleitungen, wie z. B. Leitung 53, werden auf eine zweite dielektrische Folie oder die Rückseite der dielektrischen Folie 51 in einer Linie mit den Löchern übertragen. Eine Bodenplatte kann auf eine beliebige geeignete Weise und von den aktiven Elementen beabstandet gebildet werden. Die in 5 gezeigte Antenne hat sowohl induktive als auch kapazitive Komponenten zu ihrer Impedanz durch die Interaktion der Lochplatte und der Abstimmblindleitungen. 5 basiert auf 1 in U.S. Patent 5,418,541 (Schroeder et al.). Der Betrieb von planaren, phasengesteuerten Antennen ist im Stand der Technik bekannt.
6 zeigt eine Spiralantenne, die im Wesentlichen induktive Impedanz aufweist. Die Spirale 61 wird durch das Übertragen einer leitfähigen Schicht auf eine dielektrische Folie 62 gebildet. Der Anschluss 64 wird über die Isolierschicht 65 gedruckt und durch einen leitfähigen Kleber mit dem inneren Ende der Spirale verbunden. Es besteht eine unbedeutende kapazitive Verbindung zwischen dem Anschluss 64 und der Spirale 61, es sei denn es werden sehr hochfrequente Signale verwendet. Die Spirale 61 kann zweiadrig gewickelt werden, und beide Anschlüsse können sich in dieselbe Richtung auf derselben Seite der dielektrischen Folie 62 ohne Überkreuzung erstrecken. Die Spirale 61 kann auch als Induktor dienen.
Die Erfindung stellt somit eine Antenne bereit, in der ein Element thermisch mit einer dielektrischen Folie oder einem Substrat gebondet ist. Die Folie kann in der Verwendung steif oder flexibel, flach oder gebogen sein. Ein Antennenaufbau kann gemäß der Erfindung problemlos für die Produktion von Prototypen oder geringen Produktionsmengen geändert werden. Ein Element kann durch Tonerpulver thermisch an ein Substrat gebondet werden, und ein Element kann direkt von einem xerografischen Druck gemustert werden. Maßtoleranzen sind klein, auch hinsichtlich der Wellenlänge, und die Dicke der dielektrischen Folie bestimmt die Größe der Aussparungen oder Abstände der Elemente.
Nachdem die Erfindung nun beschrieben wurde, wird es für den Fachmann offensichtlich sein, dass innerhalb des Anwendungsbereichs der Erfindung verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können. Beispielsweise kann beim Übertragen von gemustertem Tonerpulver anstatt von erwärmten Walzen ein Heißlaminator verwendet werden. Die Verbindung zwischen den Schichten kann durch Bearbeiten der Schicht mit einem Haftvermittler verbessert werden. Aktive oder passive Elemente einer Antenne können gemäß der Erfindung gestaltet werden. Ein Element muss nicht in einer einzelnen Übertragung erstellt werden. Es können mehrere Übertragungen zur Erstellung eines Musters verwendet werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Antenne umfassend ein Element, das durch thermisches Bonden einer gemusterten leitfähigen Schicht (21) auf eine dielektrische Folie (28) hergestellt wird. Die Antenne lässt sich für die Produktion von Prototypen oder kleinen Mengen leicht umgestalten, und ist dennoch auch für die Massenproduktion geeignet. Die Antenne oder ein Element davon kann aus einem xerografischem Druck unter Verwendung von Toner als Kleber hergestellt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 3587110 [0002]
- US 3509465 [0002]
- US 3441973 [0002]
- US 6731248 [0002, 0002]
- US 3855448 [0004]
- US 4269892 [0004]
- US 5418541 [0022]

Claims

Antenne, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne eine leitfähige Schicht umfasst, die thermisch auf eine dielektrische Folie aufgetragen ist, und eine Schicht Kleber zwischen der leitfähigen Schicht und der dielektrischen Folie, wobei die leitfähige Schicht Teil eines aktiven Elements der Antenne ist, und der Kleber thermisch aktiviert ist, um die leitfähige Schicht an der dielektrischen Schicht zu befestigen.
Antenne wie in Anspruch 1 dargelegt, wobei der Kleber enthärtet wird, wenn er erwärmt wird.
Antenne wie in Anspruch 1 dargelegt, wobei die Antenne mehrere Schichten von thermisch übertragenen Elementen umfasst.
Antenne wie in Anspruch 1 dargelegt, wobei die leitfähige Schicht thermisch in einem Muster übertragen wird, um eine Gruppe von Elementen für die Antenne bereitzustellen.
Antenne wie in Anspruch 4 dargelegt, wobei die leitfähige Schicht im Wesentlichen induktive Impedanz aufweist.
Antenne wie in Anspruch 5 dargelegt, wobei die leitfähige Schicht eine Spirale ist.
Verfahren zum Bilden einer Antenne, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Positionieren einer leitfähigen Schicht auf ein Substrat zwischen einem Thermodrucker und einer dielektrischen Folie, wobei die leitfähige Schicht der dielektrischen Schicht gegenüberliegt; in Kontakt bringen der leitfähigen Schicht mit der dielektrischen Folie; Erwärmen der leitfähigen Schicht mit dem Thermodrucker, um Teile der leitfähigen Schicht auf die dielektrische Folie zu übertragen; und Trennen des Substrats von der dielektrischen Folie.
Verfahren wie in Anspruch 7 dargelegt, wobei die Schritte auf einer zweiten dielektrischen Folie wiederholt werden und ferner den Schritt des Zusammenfügens der Folien in eine Antenne umfassen.
Verfahren wie in Anspruch 7 dargelegt, wobei der Thermodrucker die leitfähige Schicht lokal erwärmt, um ein Muster zu bilden.
Verfahren wie in Anspruch 7 dargelegt, wobei dem Schritt des Herunterdrückens der Schritt des Aufbringen eines Klebers auf die dielektrische Folie vorangeht.
Verfahren wie in Anspruch 7 dargelegt, wobei dem Schritt des Herunterdrückens der Schritt des xerografischen Druckens eines Musters auf die dielektrische Folie vorangeht.