FI120023B - Menetelmä säteilyelementtien pakkaamiseksi ja pakkaus - Google Patents

Description

Menetelmä säteilyelementtien pakkaamiseksi ja pakkaus

Keksintö koskee menetelmää erityisesti pienikokoisten radiolaitteiden antennin säteilijäksi sopivien elementtien pakkaamiseksi sekä tällaisia elementtejä sisältävää pakkausta.

5 Pienistä radiolaitteista, varsinkin matkapuhelimesta on tullut massatuote, joihin kohdistuu markkinoilla ankara hintakilpailu. Tällaisen laitteen hinta määräytyy suurelta osin sen valmistuskustannuksista, jotka pyritään siksi painamaan mahdollisimman alas.

Tässä selostuksessa kuvataan pienikokoisten radiolaitteiden valmistuskustannus-10 ten pienentämismahdollisuutta antennin osalta. Sisäiset antennit ovat käytännössä tasotyyppisiä, jolloin antenniin kuuluu tasomainen säteilyelementti eli säteilijä ja maataso. Tasoantennin yleinen valmistustapa on sellainen, että esimerkiksi ruis-kupuristustekniikalla muodostetaan antennin dielektrinen tukikehys ja pellistä leikkaamalla ja taivuttelemalla säteilijä syöttö- ja oikosulkujohtimineen. Tukikehys ja 15 säteilijä kiinnitetään toisiinsa ja tuloksena saatu komponentti kiinnitetään piirilevyyn, jonka pinnalla antennin maataso on. Menetelmän haittoina ovat tuotantolinjan vaatimat suuret kustannukset ja suhteellisen pitkä läpimenoaika tuotannossa. Yksinkertaisempi menetelmä on käyttää esimerkiksi piirilevytekniikkaa: Piirilevyn pinnalle muodostetaan suurehko joukko keskenään samanlaisia säteilijäkuvioita ja 20 levy leikataan sitten palasiksi. Yksittäiset säteilijät ovat tällöin suhteellisen halpoja samoin kuin niiden tukimekanismi. Antennin kokoonpano syöttö- ja oikosulkujohti-met mukaan luettuna aiheuttaa kuitenkin merkittävän suuria kustannuksia. Piirilevy voi olla myös ohut ja joustava, jolloin säästetään materiaalikuluissa.

Lisäkustannuksia aiheutuu kuljetuksesta jos, kuten tavallista, radiolaite kokonai-25 suutena valmistetaan eri paikassa kuin sen säteilyelementti. Säteilijän käsittävät antennikomponentit voidaan pakata yksittäin kuljetusta varten, jolloin lisäkustannus on huomattavan suuri. Tunnettua on myös valmistaa joukko säteilijöitä yhteiselle nauha-alustalle, kiertää nauha säteilijöineen kelalle ja sulkea tämä suojapak-kaukseen. Tällainen menetelmä esitetään mm. patenttijulkaisussa US 6281842. 30 Siinä joustavaa piirilevymateriaalia olevan nauhan metallipäällystettä syövytetään pois niin, että jäljelle jää säteilijäkuvioita peräkkäin tai riveittäin. Säteilijänauha painetaan samanlevyistä kantonauhaa vasten, jossa on kantavan kerroksen päällä liimamateriaalia. Kun nauhat ovat liimautuneet toisiinsa, leikataan säteilijänauhas-ta dielektrinen piirilevyalusta pois niin, että sitä jää vain metallisten säteilijäkuvioi- 2 den alle ja ympärille halutussa muodossa. Näin muodostunut, antennikomponent-teja kantava nauha kierretään kelalle kuljetusta varten.

Kuva 1 esittää edellä mainittua, antennikomponentteja sisältävää kelaa ja tämän purkua. Kuvassa näkyy kantonauha 110, jota on vedetty ulos kelalta 130. Kanto-5 nauhan yläpinnalla on jonossa keskenään samanlaisia antennikomponentteja, kuten peräkkäiset komponentit 121 ja 122. Kussakin antennikomponentissa on di-elektrinen alusta ja tämän yläpinnalla metallinen säteilyelementti. Kuvassa sätei-lyelementti on piirretty tummemmalla kuin sen alusta. Antennikomponentit ovat kiinni kantonauhassa mainitun liimamateriaalin avulla. Kantonauhaa 110 siirretään 10 eteenpäin rataa 150 pitkin. Rata päättyy suhteellisen jyrkkään reunaan, jonka yli kantonauha kääntyy alaspäin, ja se kierretään alempana rullalle 160. Antennikom-ponenttien dielektrinen materiaali ja liimamateriaali on valittu siten, että kun komponentti tulee radan 150 reunalle, se ei pysy kiinni nauhassa, vaan jatkaa radan tasossa eteenpäin. Kuvassa 1 antennikomponentti 121 on juuri tässä vaiheessa. 15 Irtoavaan antennikomponenttiin tartutaan mekanismilla, joka siirtää sen lopulliseen asennuspaikkaansa. Liimamateriaali jää pääasiassa antennikomponentin alapintaan, ja sitä hyödynnetään komponentin asennuksessa.

Kelapakkauksia käyttämällä säästetään säteilyelementtien kuljetuskuluissa verrattuna erillisiin pakkauksiin. Haittana kuitenkin on säteilijöiden pieni taipuminen nau-20 hän ollessa kelattuna. Taipuma ei välttämättä poistu kokonaan säteilijän ollessa jo lopputuotteessa, mikä huonontaa antennin sähköisiä ominaisuuksia. Lisäksi haittana on, että säteilijöiden asennusprosessissa niitä kantavan nauhan jatkaminen on hankalaa keskeyttäen prosessin joksikin aikaa.

Keksinnön tarkoituksena on vähentää mainittuja, tunnettuun tekniikkaan liittyviä 25 haittoja. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, mitä on esitetty itsenäisessä patenttivaatimuksessa 1. Keksinnön mukaiselle pakkaukselle on tunnusomaista, mitä on esitetty itsenäisessä patenttivaatimuksessa 4. Keksinnön eräitä edullisia suoritusmuotoja on esitetty epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.

Keksinnön perusajatus on seuraava: Joukko tasoantennien säteilyelementtejä 30 muodostetaan dielektriselle alustalle ja tuloksena saatava, säteilyelementtejä kantava nauha pinkataan pakkaamista varten. Tämä tarkoittaa, että tuote koostuu pinkkauksen jälkeen päällekkäisistä suorista osuuksista. Tuote voi olla tällöin yhtenäinen laskostettu nauha, tai sen osuudet voivat olla erillisiä arkkeja. Pinkka suljetaan suojakoteloon kuljetusta varten.

3

Keksinnön etuna on, että yksittäisen antennin valmistuskustannuksissa säteilijän kuljetuksesta johtuva osuus on suhteellisen pieni, koska suurikin määrä säteilijöitä voidaan pakata yhteiseen suojakoteloon. Lisäksi keksinnön etuna on, että säteilijät pysyvät tarkoin suorana pakkaamisen ja kuljetuksen ajan, mikä vähentää antennin 5 ominaisuuksien hallintaongelmia lopputuotteessa. Edelleen keksinnön etuna on, että laskostettua nauhaa käytettäessä tätä voidaan jatkaa seuraavassa suojakote-lossa olevalla nauhalla säteilijöiden asennusprosessin aikana ilman, että prosessia tarvitsee keskeyttää. Edelleen keksinnön etuna on, että suojakotelon tila tulee tarkemmin käytetyksi verrattuna kelapakkauksiin, mikä osaltaan vähentää kuljetus-10 kustannuksia. Edelleen keksinnön etuna on, että jos säteilijään liittyy lopputuotteessa pintaliitostyyppisiä lisäkomponentteja, nämä voidaan asentaa jo säteilijöiden muodostuksen yhteydessä. Tämäkin etu seuraa siitä, että säteilijöitä kantavat liuskat ovat suoria.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti. Selostuksessa viitataan 15 oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää esimerkkiä tekniikan tason mukaisesta säteilijöiden pakkaamisesta ja pakkauksen purkamisesta tuotannossa, kuva 2 esittää esimerkkiä keksinnön mukaisesta, säteilyelementtejä kantavasta nauhasta ennen tämän pinkkausta, 20 kuva 3 esittää komponenttinauhan pinkkaamista laskostamalla, kuva 4 esittää esimerkkiä kuvan 3 mukaisesti tehdystä pakkauksesta, kuva 5a esittää komponenttinauhan leikkaamista arkeiksi, kuva 5b esittää esimerkkiä komponenttiarkeista, ja kuva 6 esittää esimerkkiä kuvien 5a ja 5b mukaisesti tehdystä pakkauksesta.

25 Kuva 1 selostettiin jo tekniikan tason kuvauksen yhteydessä.

Kuvassa 2 on esimerkki keksinnön mukaisesta, säteilyelementtejä kantavasta nauhasta ennen tämän pinkkausta. Nimitetään tällaista nauhaa säteilijöineen tässä selostuksessa "kompöiienttinauhaksi". Komponenttinauhaan 201 kuuluu siten kantonauha 210 ja joukko säteilijöitä. Komponenttinauha on tässä esimerkissä tar-30 koitettu pinkattavaksi laskostamalla. Laskostamisen helpottamiseksi kantonauhaa 210 on heikennetty määrävälein poikittaisilla rei'ityksillä. Kuvassa 2 näkyy kaksi peräkkäistä heikennyskohtaa 211 ja 212. Näiden välisellä nauhaosuudella on täs- 4 sä esimerkissä jonossa kahdeksan säteilijää, joista ensimmäisellä on viitenumero 221 ja kahdeksannella viitenumero 228. Säteilijät on muodostettu esimerkiksi poistamalla dielektrisen kantonauhan metallipinnoitetta syövytyksellä tai laserilla. Säteilijät voidaan myös ensin muodostaa omalle alustalleen ja kiinnittää sitten alus-5 töineen kantonauhaan. Kantonauha on esimerkiksi joustavaa piirilevymateriaalia.

Kantonauhan reunoihin on kuvan 2 esimerkissä lävistetty aukkorivit. Niiden avulla nauhaa voidaan siirtää traktorivetoa käyttäen tarkasti haluttu määrä sekä kompo-nenttinauhan valmistuksen eri vaiheissa että säteilijöiden asennuksen eri vaiheissa.

10 Kuvassa 3 on periaate-esitys komponenttinauhan pinkkaamisesta laskostamalla. Kuvassa 2 esitetyn kaltainen komponenttinauha 301 etenee tuotantolinjaan kuuluvaa rataa 340 pitkin pinkkauslaitteeseen 370. Pinkkauslaite tunnistaa nauhassa olevat heikennyskohdat ja taittaa nauhan niitä pitkin vuoron perään vastakkaisiin suuntiin. Heikennyskohtien merkitys on siinä, että taittaminen toisaalta tapahtuu 15 oikeissa kohdissa ja toisaalta onnistuu hyvin. Taittamisten jälkeen nauhasta tulee sivusta katsoen sik-sak-muotoinen, kuten pinkkauslaitteen pelkistetystä, läpinäkyväksi piirretystä osasta ilmenee. Sik-sak-muotoinen nauha koostuu taittokohtien välisistä suorista osuuksista, kuten peräkkäiset osuudet P1 ja P2. Nauha laskeutuu päältä avoimeen laatikkomaiseen suojakoteloon 331, jonne se painetaan sopi-20 vaa voimaa käyttäen suhteellisen tiiviiksi pinkaksi. Suojakotelo 331 on kuvassa 3 piirretty läpileikkauksena. Pinkassa komponenttinauhan joka toisen taittokohtien välisen osuuden säteilijät ovat osuuden yläpinnalla ja joka toisen osuuden säteilijät osuuden alapinnalla. Laskostaminen voidaan järjestää niin, että ylimmän osuuden säteilijät ovat sen yläpinnalla. Suojakotelo suljetaan tietenkin lopuksi kuljetusta 25 varten.

Kuvassa 4 on esimerkki kuvan 3 mukaisesti tehdystä pakkauksesta. "Pakkaus" tarkoittaa tässä selostuksessa ja patenttivaatimuksissa koottua komponenttinau-haa ja suojakoteloa yhdessä. Pakkauksen 430 suojakotelo 431 on kuvassa avattu säteilyelementtien asennusta varten siten, että kotelon päällys ja se sivu, jonka 30 puolella komponenttinauhan 401 loppupää on kotelon pohjalla, on poistettu. Nauhan alapäähän eli asennusprosessin kannalta loppupäähän on jo komponentti-nauhan valmistusvaiheessa jätetty pieni jatke 415, jossa ei ole säteilijöitä. Jatke on suljetussa suojakotelossa sivuseinää vasten, jolloin se tulee näkyviin kuvan 4 mukaisesti avatusta suojakotelosta. Jatkeen tarkoitus on mahdollistaa komponentti-35 nauhan jatkaminen seuraavalla komponenttinauhalla säteilijöiden asennusprosessin katkeamatta jatkamisen vuoksi. Tämä onnistuu yksinkertaisesti liittämällä seu- 5 raavan nauhan yläpää eli alkupää jatkeeseen 415, kun nauhan 401 säteilijöiden asennusprosessi on menossa. Liittämistä varten myös nauhojen alkupäässä on jatke, kuten jatke 416 ylinnä kuvassa 4.

Pakattaessa komponenttinauha edellä selostetun mukaisesti nauhan taittokohtien 5 väliset osuudet ovat pakkauksessa suoria. Tällöin myös siinä olevat säteilijät pysyvät täysin tasomaisina, mikä on eduksi antennin ominaisuuksien hallinnan kannalta.

Kuvissa 5a ja 5b on periaate-esitys säteilyelementtejä kantavan nauhan pink-kaamisesta erillisinä arkkeina. Kuvassa 5a on komponenttinauha 501 päältä näh-10 tynä. Siinä on tässä esimerkissä säteilijöitä riveittäin. Yhdessä rivissä on aina neljä säteilijää, kuten nauhan valmistusprosessin kannalta sen alkupäätä lähimpänä olevan rivin säteilijä 521 ja kolme tämän rinnalla nauhan poikittaissuunnassa olevaa säteilijää. Nauhan alkupäästä lähtien seitsemännen säteilijärivin jälkeen on kuvaan 5a merkitty ensimmäinen leikkauskohta C1. Kantonauha 510 leikataan sii-15 tä kohtaa poikki, jolloin komponenttinauhasta erottuu ensimmäinen komponent-tiarkki S1. Vastaavasti 14. säteilijärivin jälkeen on toinen leikkauskohta C2, ja kun kantonauha 510 leikataan siitä kohtaa poikki, komponenttinauhasta erottuu toinen komponenttiarkki S2. Kuvassa 5b ovat ensimmäinen S1 ja toinen S2 komponent-tiarkki erillisinä päällekkäin. Nauhan leikkaamista tietenkin jatketaan, kunnes se on 20 kokonaan arkkeina.

Kuvassa 6 on esimerkki kuvien 5a ja 5b mukaisesti tehdystä pakkauksesta. Pakkaus 630 näkyy siinä halkileikkauksena. Pakkaukseen kuuluva suojakotelo 631 on ladottu täyteen komponenttiarkkeja. Päällimmäinen komponenttiarkki SN on osittain ulkona kuvassa 6 päällystä vailla olevasta kotelosta. Voidaan kuvitella, että 25 viimeistä arkkia ollaan laittamassa suojakoteloon 631, minkä jälkeen kotelo suljetaan. Yhtä hyvin kuva 6 esittää tilannetta, jossa suojakotelo on avattu antennien kokoonpanopaikassa, ja päällimmäinen komponenttiarkki SN on jo matkalla kokoonpanolinjalle.

Pakattaessa säteilijät edellä selostetun mukaisesti niin, että ne ovat suorissa ar-30 keissa, säteilijät pysyvät kuljetuksen ajan ja asennusvaiheeseen asti täysin tasomaisina. Tämä on eduksi antennin ominaisuuksien hallinnan kannalta.

Edellä on selostettu keksinnön mukaista menetelmää ja pakkausta. Keksintö ei rajoitu juuri selostettuihin tapauksiin. Esimerkiksi myös laskostusta käytettäessä säteilyelementtejä voi olla kantonauhalla riveittäin eikä vain jonossa. Säteilyelement- 6 tien muoto, lukumäärä ja niiden sijoituskuvio kantonauhalla voivat luonnollisesti vaihdella. Arkkeja käytettäessä säteilyelementtien dielektrinen alusta voi olla joustava tai jäykkä. On myös mahdollista, toisin kuin kuvassa 5a, leikata arkit ensin ja muodostaa säteilijät sitten. Kuten jo mainittua, komponenttinauhalle voidaan en-5 nen sen pakkausta asentaa säteilijöihin liittyviä pintaliitoskomponentteja. Tällainen komponentti voi olla esimerkiksi kytkin tai kondensaattori. Keksinnöllistä ajatusta voidaan soveltaa eri tavoin itsenäisten patenttivaatimusten 1 ja 4 asettamissa rajoissa.

Claims (10)

1. Menetelmä tasoantennien säteilyelementtien pakkaamiseksi, jossa menetelmässä joukko säteilyelementtejä muodostetaan dielektriselle alustalle, ja näin saatu säteilyelementtejä kantava tuote kootaan pakkaamisessa käytettävän suojako- 5 telon kokoa vastaavaan tilaan eli pakkaustilaan ja suljetaan suojakoteloon, tunnettu siitä, että mainitun tuotteen kokoaminen pakkaustilaan tapahtuu pink-kaamalla se päällekkäisiksi suoriksi osuuksiksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu tuote pinkataan päällekkäisiksi suoriksi osuuksiksi laskostamalla eli taittamalla tuo- 10 te määrävälein vuoroin vastakkaisiin suuntiin.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu tuote pinkataan päällekkäisiksi suoriksi osuuksiksi leikkaamalla se arkeiksi ja pinoamalla nämä sitten.

4. Tasoantennien säteilyelementtien pakkaus (430; 630), joka käsittää suojako-15 telon (331; 431; 631) ja suojakotelossa säteilyelementtejä kantavan tuotteen, jossa on joukko säteilyelementtejä dielektrisellä alustalla, tunnettu siitä, että mainittu tuote on muodoltaan pinkka eli se koostuu päällekkäisistä suorista osuuksista (P1, P2;S1,S2).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen pakkaus, tunnettu siitä, että mainittu tuote 20 on yhtenäinen laskostettu komponenttinauha (401), jolloin kukin mainituista suorista osuuksista on kahden peräkkäisen taitoskohdan välinen osa komponenttinau-haa.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen pakkaus, tunnettu siitä, että mainittu tuote on joukko erillisiä komponenttiarkkeja, jolloin kukin mainituista suorista osuuksista 25 on yksittäinen komponenttiarkki.

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen pakkaus, tunnettu siitä, että komponentti-nauha on taitoskohdistaan (211, 212) ympäristöä heikompi laskostamisen helpottamiseksi.

8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen pakkaus, tunnettu siitä, että pakkauksen 30 pohjalla olevalla ensimmäisen komponenttinauhan (401) osuudella on jatke (415) toisen komponenttinauhan yläpään kiinnittämiseksi jatkeeseen toisen komponenttinauhan liittämiseksi näin ensimmäisen komponenttinauhan jatkoksi.

9. Patenttivaatimuksen 4 mukainen pakkaus, tunnettu siitä, että mainittu di-elektrinen alusta on joustavaa piirilevyä.

10. Patenttivaatimuksen 4 mukainen pakkaus, tunnettu siitä, että mainitulla di-elektrisellä alustalla on säteilyelementtien lisäksi lopputuotteessa antennin toimin- 5 taan vaikuttavia pintaliitoskomponentteja.