DE60037620T2

DE60037620T2 - Antennenanordnung

Info

Publication number: DE60037620T2
Application number: DE60037620T
Authority: DE
Inventors: Eiichiro Yokozemachi Chichibu-gun Hirose; Akikazu Yokozemachi Chichibu-gun Toyoda; Hiroaki Yokozemachi Chichibu-gun Tanidokoro; Shinji Yokozemachi Chichibu-gun Sakai; Yoshiomi Yokozemachi Chichibu-gun Go; Naoto Yokozemachi Chichibu-gun Kitahara
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 2000-07-13
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2020-07-14
Also published as: EP1069644A3; TW497249B; KR20010021083A; EP1069644A2; EP1069644B1; DE60037620D1; US6531983B1; KR100702089B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antennen-Baugruppe, umfassend ein Hexaeder aus nicht-leitendem Material auf der Oberfläche, auf der ein gemusterter leitfähiger Film ausgebildet ist.
Beschreibung des Stands der Technik
Während kleine mobile Kommunikations-Sets wie etwa schnurlose Telefonen in den letzten Jahren vielfach verwendet wurden, müssen die in diesen Kommunikations-Sets verwendeten Antennen kompakt, hochgradig präzise und so billig wie andere elektronische Komponenten sein.
Der Hauptkörper dieser Antenne ist so zusammengesetzt, dass ein gewünschtes Muster aus einem leitfähigen Film auf jeder Oberfläche eines Hexaeders aus nicht-leitfähigem Material ausgebildet ist. Der leitfähige Film wurde entweder durch Aufdrucken, Plattieren, Bedampfen oder Sputtern ausgebildet.
Beim Druckverfahren war jedoch eine komplizierte und ineffiziente Prozedur erforderlich, da das Muster unabhängig auf jeder Fläche des Hexaeders aufgedruckt sein sollte. Es war auch nahezu unmöglich, die Muster auf einer Vielzahl von Flächen eines Polyeders aufzudrucken, da eine gleichzeitige Positionierung der Muster aus Druckblöcken und einer Vielzahl von Flächen des Polyeders mit hoher Präzision unmöglich war.
Das Verfahren zum Ausbilden des leitfähigen Films entweder durch Plattieren, Bedampfung oder Sputtern umfasst: ein Abhebeverfahren, bei dem der leitfähige Film nach der Ausbildung eines Widerstandsfilms auf demjenigen Bereich, wo der leitfähige Film nicht ausgebildet ist, auf jeder Fläche ausgeformt wird, gefolgt von der Entfernung des Widerstandsfilms; sowie ein Ätzverfahren, bei dem nach der Ausbildung eines leitfähigen Films auf den gesamten Oberflächen, auf denen das Muster ausgebildet werden soll, ein Muster aus einem Widerstandsfilm auf dem vorhergehend genannten Film ausgebildet wird, gefolgt von der Entfernung des leitfähigen Films in demjenigen Bereich, der nicht mit dem Widerstandsfilm abgedeckt ist, mittels Ätzen.
Da jedoch beide oben beschriebenen Verfahren erfordern, den Widerstandsfilm auf jeder Oberfläche, auf der das Muster ausgebildet werden soll, auszubilden, war es schwierig, den Erfordernissen der Massenproduktion und niedriger Produktionskosten zu entsprechen.
Die DE 37 32 986 A1 offenbart eine Antennen-Anordnung mit einer Vielzahl von Emissionselementen, die als individuelle metallische Emissionsstellen auf einem nicht-leitfähigen Substrat angeordnet sind, wobei dessen Rückseite mit einer metallischen Masseplatte versehen ist. Die Emissionselemente oben auf der Antennenanordnung sind durch Nuten voneinander getrennt.
Der patent abstract of Japan, Ausgabe 1998, Nr. 10, vom 31. August 1998 sowie die JP 10 125820 betreffen keramische Schaltkreise, die eine Vielzahl von Schichten umfassen, von denen die oberste mit einer festen Leiterpastenschicht beschichtet ist. Diese Schicht wird anschließend unter Verwendung von Druckelementen mit erhabenen Teilen gemustert, um die feste Schicht in Leiterpastenschichten zu unterteilen.
Ein Verfahren zum Befestigen einer Oberflächen-Befestigungsantenne auf einem Befestigungssubstrat ist in der EP 0 790 668 offenbart. Die Oberflächen-Befestigungsantenne ist in der Nähe einer Ecke des Befestigungssubstrats platziert. Die Oberflächen-Befestigungsantenne selbst umfasst eine Basis, die aus einer nicht-leitfähigen Substanz gefertigt ist, eine Strahlungs-Elektrode sowie eine Zufuhr-Elektrode. Die Strahlungs-Elektrode sowie die Zufuhr-Elektrode erstrecken sich von einer Hauptoberfläche der Basis über die andere Hauptoberfläche.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme, eine billige Antennen-Baugruppe zur Verfügung zu stellen, die für die Massenproduktion geeignet ist, wobei die Antennen-Baugruppe präzise und leicht abgelagert werden kann, um eine Antennen-Baugruppe mit guter Qualität zu gewährleisten. Dieses Problem wird durch die Merkmalskombination des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung zur Lösung der oben erwähnten Probleme eine Antennen-Baugruppe gemäß Anspruch 1 zur Verfügung.
In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Antennen-Baugruppe gemäß Anspruch 3 zur Verfügung.
Der Begriff "Hexaeder", wie er hierin verwendet wird, bezeichnet nicht nur einen Kubus oder eine rechteckig parallelepipede Säule, sondern ebenso jede Art von Hexaedern, solange diese sechs Flächen aufweisen. Zwei Flächen von diesen sechs Flächen stehen jedoch im Hinblick auf den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung vorzugsweise parallel zueinander. Derartige Hexaeder weisen konkave und konvexe Abschnitte auf, die auf den Oberflächen eines Hexaeders ausgebildet sind, wie etwa einem einer rechteckig parallelepipeden Säule, oder sie weisen Hohlräume auf, die ebenso zum Hexaeder gemäß der vorliegenden Erfindung gehören.
Während das nicht-leitende Material, das das Hexaeder ausbildet, wünschenswerterweise eine Keramik, Glas oder eine Mischung aus Keramik und Glas im Hinblick auf seine mechanische Festigkeit umfasst, kann jedoch jede Art von nicht-leitfähigen Materialien verwendet werden, solange sie nicht dem Konzept der vorliegenden Erfindung widersprechen. Dementsprechend sind Kunststoffe für diesen Zweck akzeptabel.
Obwohl ein Film, der reines Metall oder eine Metalllegierung umfasst, vorzugsweise als leitfähiger Film verwendet werden kann, ist auch die Verwendung anderer leitfähiger Materialien wie etwa eines leitfähigen Harzes möglich.
Es ist in der vorliegenden Erfindung wünschenswert, dass der Kantenwinkel zwischen der Oberfläche des Hexaeders und der Innenwand des konkaven Abschnitts 80 Grad oder größer ist und 135 Grad oder kleiner ist. Die Kante kann dann an der Kante abgeschlagen werden, wenn der Winkel kleiner als 80 Grad beträgt, während dann, wenn der Winkel größer als 135 Grad beträgt, die Innenflächen des konkaven Abschnitts während der Ablagerung des leitfähigen Films kontaminiert werden können, um die Funktion der Antenne zu stören. Ein Kantenwinkel von mehr als 90 Grad und weniger als 120 Grad ist dann wünschenswert, wenn die Funktion der Antenne verbessert werden soll.
Der leitfähige Film sollte in der vorliegenden Erfindung kontinuierlich durch gegenseitig benachbarte Flächen an dem Hexaeder ausgebildet sein und die Kanten sollten vorzugsweise abgeschrägt sein, da der durch Beschichtung einer leitfähigen Paste ausgebildete leitfähige Film möglicherweise an der Kante dann unterbrochen ist, wenn die Kanten nicht geschrägt sind. Der Radius der Abschrägung beträgt wünschenswerter Weise 0,1 mm oder mehr sowie 0,5 mm oder weniger. Der Effekt der Abschrägung wird dann hinfällig, wenn der Radius der Abschrägung kleiner als 0,1 mm ist, während die leitfähige Paste kaum während der Beschichtung der abgeschrägten Kante verteilt werden kann, um den leitfähigen Film dann zu unterbrechen, wenn der Radius der Abschrägung größer als 0,5 mm beträgt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Perspektivansicht einer Ausführungsform der Antennen-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Ausführungsform des Verfahrens zur Beschichtung des leitfähigen Films auf der Antennen-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines Rollen-Beschichters.
3A zeigt eine aufgefächerte Zeichnung einer Antennen-Baugruppe, die durch ein anderes Verfahren hergestellt ist.
3B zeigt eine der aufgefächerten Zeichnungen einer Antennen-Baugruppe, die durch ein anderes Verfahren hergestellt wurde.
3C zeigt eine der aufgefächerten Zeichnungen einer Antennen-Baugruppe, die mittels eines anderen Verfahrens hergestellt wurde.
3D zeigt eine der aufgefächerten Zeichnungen einer Antennen-Baugruppe, die durch ein anderes Verfahren hergestellt wurde.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Anschluss beschrieben werden.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform der Antennen-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung repräsentiert. Das Muster des in 1 gezeigten leitfähigen Films ist nur ein Beispiel aus einer Vielzahl bereits existierender Muster und die vorliegende Erfindung ist nicht auf das hierin beschriebene Muster beschränkt. Der leitfähige Film kann ebenso auf den verbleibenden Flächen ausgebildet sein, auf denen der leitfähige Film bisher nicht ausgebildet wurde, oder auf denjenigen Flächen, die keine konkaven und konvexen Abschnitte aufweisen, nachdem die konvexen und konkaven Abschnitte ausgebildet wurden.
Die Antennen-Baugruppe 10 ist ein Hexaeder an den vier Oberflächen 11, 12, 13 und 14, deren konkave und konvexe Abschnitte ausgebildet sind. Die leitfähigen Filme 30 (dargestellt durch gepunktete Linien) sind auf den konvexen Abschnitten an den vier Oberflächen 11, 12, 13 und 14 ausgebildet. Das nicht-leitende Material in dieser Ausführungsform umfasst eine Mischung aus Keramik und Glas und die leitfähigen Filme 30 umfassen einen Ag/Pd-Film.
Die in 1 gezeigte Oberfläche 12 dient als Emissions-Musterfläche der Antenne und die Oberfläche 13 dient als Energiezufuhrmusterfläche der Antenne. Eine Kurzschluss-Musterfläche und eine Erdungsfläche der Antenne sind ebenso auf den Oberflächen 11 bzw. 14 ausgebildet, obwohl sie nicht speziell illustriert sind.
Konkave Abschnitte mit einer Tiefe von 200 μm sind an dem Bereich ausgebildet, der nicht durch die gepunkteten Linien in dieser Perspektivansicht dargestellt ist. Da der Ag/Pd-Film nicht auf den konkaven Abschnitt abgelagert ist, ist ein vorab festgelegtes Muster, das als Antenne agiert, auf der Antennen-Baugruppe 10 ausgebildet. Keine spanabhebende Bearbeitung wird auf den verbleibenden Flächen des Hexaeders in dieser Ausführungsform angewendet.
Im Anschluss wird die erste Ausführungsform der Antennen-Baugruppe 10 beschrieben werden.
Eine Mischung aus einem Aluminiumoxid-Pulver sowie zwei Arten von Glas-Pulvern aus CaOAl₂O₃-SiO₂-basierenden und PbO-BaO- SiO₂-basierenden Gläsern werden vorab als Startmaterial für das nicht-leitende Material hergestellt. Das vermischte Pulver wird geknetet und nach der Zugabe von Wasser granuliert und ein organisches Bindemittel sowie ein oberflächenaktives Agent werden hinzugegeben. Das Granulat wird einer Press-Formgebung unterzogen, die auch für die Ausbildung der konkaven und konvexen Abschnitte dient, wodurch Hexaeder oder rechteckig parallelepipede Säulen auf den Oberflächen ausgebildet werden, auf denen ein Muster aus den konvexen und konkaven Abschnitten ausgebildet wird. Nach der Entfernung des Bindemittels aus dem so erhaltenen Hexaeder wird das Hexaeder gebrannt, um ein Hexaeder aus nicht-leitendem Material herzustellen.
Ein anderes Verfahren wie etwa eine Schneidbearbeitung, Laserbearbeitung oder Ätzbearbeitung können ebenso für die Ausbildung der konkaven Abschnitte 20 auf der Oberfläche der Antennen-Anordnung 10 anstelle des Pressform-Verfahrens, das oben beschrieben wurde, angewendet werden.
Anschließend werden leitfähige Filme auf den vier Flächen 11, 12, 13 und 14 des gebrannten Hexahedrons unter Verwendung einer in 2 gezeigten Beschichtungs-Rolle ausgebildet. Als Ergebnis hiervon wird die Antennen-Baugruppe 10, auf der leitfähige Filme 30 mit einem vorab festgelegten Muster auf den konvexen Abschnitten oder denjenigen Abschnitten außer den konkaven Abschnitten 20 ausgebildet werden, auf den Oberflächen 11, 12, 13 und 14 des Hexaeders ausgebildet.
Das Verfahren zur Ausbildung des leitfähigen Films unter Verwendung der Beschichtungs-Rolle wird anschließend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. 2 zeigt eine schematische Zeichnung des Verfahrens zur Ausbildung des leitfähigen Films unter Verwendung des Rollen-Beschichters aus 2.
Der Rollen-Beschichter weist ein Paar von Rollen 41 und 42 auf, die sich entlang entgegengesetzter Richtungen miteinander drehen, und eine Ag/Pd-Paste wird auf die Rollen 41 und 42 aufgetragen. Wenn der leitfähige Film unter Verwendung dieses Rollen-Beschichters ausgebildet wird, wird eine Antennen-Baugruppe 10 auf der Oberfläche, auf der die konvexen Abschnitte 20 ausgebildet sind, zwischen zwei Rollen so eingesetzt, dass die Oberflächen 12 und 14 in leichten Kontakt mit entweder der Rolle 41 oder der Rolle 42 gelangen. Da die Ag/Pd-Paste nur auf den konvexen Abschnitten nach der Bedruckung mit dem Rollenbeschichter 40 anhaften, werden die Ag/Pd-Filme, die ein Muster auf der Emissionsfläche und ein Muster auf der Erdungsfläche der Antennen-Baugruppe umfassen, auf der Oberfläche 12 und der hinteren Fläche 14 ausgebildet.
Im Anschluss wird die Antennen-Baugruppe 10 zwischen den Rollen des Rollen-Beschichters 40 dadurch eingesetzt, dass ermöglicht wird, dass der Einsetzwinkel der Antennen-Baugruppe 10 sich in Bezug auf den Rollen-Beschichter 40 um einen Winkel von 90 Grad dreht, um gleichzeitig die Kurzschluss-Musterfläche und die Energiezufuhr-Musterfläche der Antenne auf den Oberflächen 11 bzw. 13 aufzudrucken, wodurch eine Antennen-Baugruppe auf den vier Oberflächen 11, 12, 13 und 14 erhalten wird, auf der die Ag/Pd-Filme mit den gewünschten Mustern ausgebildet sind.
Eine Vielzahl von Antennen-Baugruppen kann gleichzeitig in dieser Ausführungsform dadurch hergestellt werden, dass die Vielzahl von Antennen zwischen den Rollen des Rollen-Beschichters eingesetzt wird.
Ebenso ist es möglich, die Muster auf die vier Oberflächen unter Verwendung von zwei Paaren von Rollenpaaren dadurch aufzudrucken, dass es einem Paar von Rollen ermöglicht wird, senkrecht zum anderen Paar von Rollen angeordnet zu sein.
Die zweite Ausführungsform der Antennen-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Anschluss beschrieben werden.
Eine unter Verwendung des gleichen Verfahrens wie oben bereits beschrieben gebrannte Antennen-Baugruppe wird ebenso im Verfahren zur Ausbildung des leitfähigen Films in dieser Ausführungsform vorbereitet. Während der Rollen-Beschichter 40 die gleichen Merkmale wie oben beschrieben aufweist (siehe 2), wird er ebenso in dieser Ausführungsform verwendet, eine Lösung aus Palladiumchlorid wird auf den Rollen-Beschichter in diesem Verfahren aufgetragen. Die Antennen-Baugruppe 10, die mit einer wässrigen Lösung aus Palladiumchlorid an deren konvexen Abschnitt beschichtet ist, wird in stromloses Nickel-Plattierungsbad (nicht gezeigt) im nächsten Schritt eingetaucht, um eine Nickelplattierung auf denjenigen Abschnitten aufzutragen, die vorab mit Palladiumchlorid beschichtet wurden. In anderen Worten werden die leitfähigen Filme auf den konvexen Abschnitten ausgebildet.
Ein anderes Beispiel zur Herstellung einer Antennen-Baugruppe wird im Anschluss beschrieben werden.
Die 3A bis 3D zeigen aufgefächerte Zeichnungen einer Antennen-Baugruppe, die gemäß einem anderen Verfahren zur Herstellung der Antennen-Baugruppe hergestellt wurde.
Die Baugruppe 50 umfasst ein Hexader aus einer Keramik, wobei konkave Abschnitte 60 (diejenigen Abschnitte, die nicht durch die gepunkteten Linien angezeigt sind) mit einer Breite von 200 μm und einer Tiefe von 400 μm auf der Oberfläche 52 aus den vier Oberflächen 51, 52, 53 und 54 ausgebildet sind. Ein Aluminiumfilm 70 (diejenigen Abschnitte, die durch die gepunkteten Linien angezeigt sind), der sich von dem Basismaterial der Baugruppe 50 unterscheidet, ist auf den Abschnitten der Oberfläche 52 exklusive des konkaven Abschnitts 60 ausgebildet. Die in 3B gezeigte Oberfläche 52 stimmt mit einer oberen Fläche der Baugruppe 50 überein, während die Oberfläche 54, die in 3D gezeigt ist, eine Bodenfläche kennzeichnet. Eine Vielzahl dieser Baugruppen wurde entlang der horizontalen Richtung mit der nach oben zeigenden Oberfläche 52 als obere Fläche angeordnet und der Aluminium-Film wurde durch Sputtern auf die fünf Oberflächen jeder Baugruppe außer der Oberfläche 54 als Bodenfläche ausgebildet. Obwohl der Aluminium-Film auf einem Teil der Innenwand-Fläche des konkaven Abschnitts anhaftete, haftete kein Film auf der Wandfläche bei einer Tiefe von 200 μm oder mehr an, was anzeigt, dass der gemusterte Film auf der Oberfläche des Polyeders mittels des Verfahrens zur Herstellung der Baugruppe ausgebildet werden kann. Eine derartige Baugruppe, wie sie oben beschrieben wurde, kann spanabhebend bearbeitet werden, um als Antennen-Baugruppe verwendet zu werden.
Das gleiche Ergebnis wie oben beschrieben kann ebenso dann erreicht werden, wenn der Aluminium-Film unter Verwendung eines Bedampfungsverfahrens anstelle des Sputter-Verfahrens abgeschieden wird.
Die leitfähigen Filme werden nur auf den konvexen Abschnitten des Hexahedrons aus nicht-leitendem Material auf der Oberfläche ausgebildet, auf der die konkaven und konvexen Abschnitte in der Antennen-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind. Infolgedessen können die leitfähigen Filme, die für die Antennen-Baugruppe wesentlich sind, präzise und leicht abgeschieden werden, um eine Antennen-Baugruppe mit guter Qualität billig in großem Maßstab herstellen zu können.

Claims

Antennenanordnung (10), umfassend einen Hexaeder aus nicht leitendem Material mit einer Vielzahl von Oberflächen (11–14), die mit konkaven (20) und komplexen Abschnitten versehen sind, um als Schaltkreismuster zu dienen, welche ein Emissionsmuster, ein Energiezufuhrmuster, ein Kurzschlussmuster und eine Erdung beinhalten, wobei die Schaltkreismuster einen leitfähigen Film (30) umfassen, wobei der leitfähige Film (30) nur an den konvexen Abschnitten vorgesehen ist und die konvexen Abschnitte vollständig von dem leitfähigen Film (30) beschichtet sind.
Antennenanordnung gemäß Anspruch 1, wobei die konvexen Abschnitte an vier Oberflächen (11–14) des Hexaeders vorgesehen sind und das Emissionsmuster und das Energiezufuhrmuster an gegenüberliegenden Oberflächen (12, 13) angeordnet sind.
Verfahren zur Herstellung einer Antennenanordnung (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, umfassend die Schritte der Bearbeitung der konkaven und konvexen Abschnitte auf der Oberfläche des Hexaeders aus nicht leitfähigem Material, und das Ausbilden eines gewünschten Musters aus einem leitfähigen Film (30) auf den konvexen Abschnitten unter Verwendung eines Walzbeschichters (41, 42), sowie die vollständige Beschichtung der konvexen Abschnitte durch den leitfähigen Film (30) unter Verwendung des Walzbeschichters (41, 42).