TWI617090B - 應用於金屬機殼的閉槽孔天線及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種應用於金屬機殼的閉槽孔天線，其包括金屬機殼、天線激發器以及塑膠件。金屬機殼具有閉槽孔結構與對應閉槽孔結構的裝設位置，金屬機殼用以電性接地。天線激發器具有至少一微調金屬單元、饋入部與接地部。天線激發器設置於裝設位置，用以配合金屬機殼的閉槽孔結構進而激發閉槽孔天線。塑膠件利用埋入射出成形製作而成，包覆天線激發器的至少一部份，且具有至少一微調視窗用以裸露天線激發器的微調金屬單元。微調金屬單元用以依據閉槽孔天線的返回損失決定微調金屬單元需要被雷射加工而縮減尺寸的程度，藉此微調閉槽孔天線的返回損失。

Description

應用於金屬機殼的閉槽孔天線及其製造方法

本發明有關於一種天線，且特別是一種應用於金屬機殼的閉槽孔天線及其製造方法。

筆記型電腦或平板電腦產品的機殼已逐漸使用金屬機殼，其可提升外型美觀程度與產品質感。但是，金屬機殼對於天線的設計是一個挑戰。再者，在產品組裝方面，天線元件與產品結構整合時，牽涉到製造公差與組裝公差的問題，使得在量產時每一個產品其天線的操作頻率與阻抗匹配未盡相同。為了確保產品與天線組裝完成後的天線性能符合設計規格，如返回損失(Return Loss)、阻抗頻寬等。若使用傳統的製造方案，當所製造的每一個產品有製造誤差時，則須要對每一個產品各別作調整或者重新組裝，如此是難以降低的量產製造成本。

本發明實施例提供一種應用於金屬機殼的閉槽孔天線及其製造方法，提供產品量產組裝的誤差解決方案，以提升產品良率與減少製造成本。

本發明實施例提供一種應用於金屬機殼的閉槽孔天線，其包括金屬機殼、天線激發器以及塑膠件。所述金屬機殼具 有閉槽孔結構與對應閉槽孔結構的裝設位置，金屬機殼用以電性接地。天線激發器具有至少一微調金屬單元、饋入部與接地部，天線激發器設置於裝設位置，用以配合金屬機殼的閉槽孔結構進而激發閉槽孔天線。塑膠件利用埋入射出成形製作而成，包覆天線激發器的至少一部份，且塑膠件具有至少一微調視窗用以裸露天線激發器的微調金屬單元。其中，微調金屬單元用以依據閉槽孔天線的返回損失決定微調金屬單元需要被雷射加工而縮減尺寸的程度，藉此微調閉槽孔天線的返回損失。

本發明實施例提供一種應用於金屬機殼的閉槽孔天線製造方法，包括以下步驟：首先，利用電腦數值控制(Computer Numerical Control，CNC)工具機對金屬機殼製作閉槽孔結構與對應所述閉槽孔結構的裝設位置，所述金屬機殼用以電性接地。然後，提供天線激發器，所述天線激發器具有至少一微調金屬單元、饋入部與接地部，所述天線激發器用以配合金屬機殼的閉槽孔結構進而激發閉槽孔天線。接著，將所述天線激發器設置於裝設位置，並利用埋入射出成形將塑膠件包覆天線激發器的至少一部份，且所述塑膠件具有至少一微調視窗用以裸露天線激發器的微調金屬單元。然後，將同軸電纜線的中心導體耦接天線激發器的饋入部，且將同軸電纜線的外層導體耦接天線激發器的接地部與金屬機殼。接著，獲得閉槽孔天線的返回損失，並依據閉槽孔天線的返回損失決定微調金屬單元需要被雷射加工以縮減尺寸的程度。

綜上所述，本發明實施例提供一種應用於金屬機殼的閉槽孔天線及其製造方法，其天線雷射微調視窗允許在產品組 裝完成後，利用雷射加工進一步微調天線特性。藉此，可排除量產時的公差問題，大幅提升產品良率，並且能在實際生產過程中對於每一個產品的天線特性進行最終的優化。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅是用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

1‧‧‧金屬機殼

11‧‧‧閉槽孔結構

12‧‧‧裝設位置

2‧‧‧天線激發器

21‧‧‧微調金屬單元

22‧‧‧饋入部

23‧‧‧接地部

3‧‧‧塑膠件

31‧‧‧微調視窗

32‧‧‧凹槽結構

4‧‧‧銅箔貼附區域

5‧‧‧同軸電纜線

51‧‧‧中心導體

52‧‧‧外層導體

6‧‧‧銅箔

S110、S120、S130、S140、S150、S151、S153、S155、S157‧‧‧步驟

圖1A是本發明實施例提供的應用於金屬機殼的閉槽孔天線的示意圖。

圖1B是圖1A實施例的金屬機殼的局部示意圖。

圖1C是圖1A實施例的金屬機殼與天線激發器的組裝示意圖。

圖2A是圖1A實施例的塑膠件覆蓋天線激發器的示意圖。

圖2B是圖1A實施例的塑膠件覆蓋天線激發器的透視圖。

圖3是圖1A實施例的應用於金屬機殼的閉槽孔天線的局部放大示意圖。

圖4是本發明實施例提供的應用於金屬機殼的閉槽孔天線製造方法的流程圖。

圖5是圖4實施例的步驟S150的子步驟的流程圖。

圖6是圖4實施例的步驟S150實現對微調金屬單元多次切割的示意圖。

本發明實施例的應用於金屬機殼的閉槽孔天線與其製造方法是一個可提升產品良率與降低量產成本的方案。金屬機殼可以是電子裝置的金屬背蓋，例如是筆記型電腦的上蓋金屬背蓋或者是平板電腦的金屬背蓋。本發明實施例使用電腦數值控制(Computer Numerical Control；CNC)工具機對金屬機殼(1)作加工，可以製作一個閉槽孔(Slot)結構(11)(參照圖1B)，作為激發閉槽孔天線的基礎結構，金屬機殼(1)內側則組裝天線相關元件(在本實施例是包括天線激發器)如圖1A所示。為了將天線相關元件與金屬機殼(1)組裝，傳統上需要考慮各別元件的製造公差與組裝公差的問題。相異於傳統的製造方案，本發明實施例在將天線激發器(2)與金屬機殼(1)組裝時採用嵌入成型(Insert Molding)方式，讓塑膠(塑膠件3)包覆住天線激發器(2)及金屬機殼(1)，如圖2A所示。並且在局部區域露出銅箔貼附區域(4)及天線饋線(Cable)的凹槽結構(32)。組裝好的成品結合天線饋線的局部放大圖則如圖3所示。再者，在製造手續上使用滑焊銅箔(6)的手段，並將銅箔(6)貼附金屬機殼(1)做下地(Grounding)，以及進行饋線的焊線。本發明實施例的細節如以下的進一步說明。

請參照圖1B至圖3，本實施例的應用於金屬機殼的閉槽孔天線，其包括金屬機殼1、天線激發器2以及塑膠件3。如圖1B所示，金屬機殼1具有閉槽孔結構11與對應閉槽孔結構11的裝設位置12，金屬機殼11用以電性接地。如圖1C所示，天線激發器2具有至少一微調金屬單元21、饋入部22與接地部23，天線激發器2設置於裝設位置12，用以配合金屬機殼1的閉槽孔結構11進而激發閉槽孔天線，所述閉槽孔天線例如激發兩個操作模態，分別是符合 2.4GHz頻帶的模態與5GHz的頻帶，但本發明並不因此限定。參照圖2A與圖2B，塑膠件3利用埋入射出成形製作而成，包覆天線激發器2的至少一部份。且塑膠件3具有至少一微調視窗31用以裸露天線激發器2的微調金屬單元21，在圖2A與圖2B中皆繪示了兩個微調視窗31。其中，微調金屬單元21用以依據閉槽孔天線的返回損失(return loss)決定微調金屬單元21需要被雷射加工而縮減尺寸的程度，藉此微調閉槽孔天線的返回損失。再參照圖1C與圖3，利用銅箔6貼附金屬機殼11與天線激發器2的接地部23，在實務上可使用滑焊方式將銅箔6連接天線激發器2的接地部23與金屬機殼1，藉以強化彼此之間的電性連接(或稱為耦接)。而天線饋線方面，使用同軸電纜線5並將其焊接固定。詳細的製作流程請參照以下實施例的說明。

為了製造前面所述的應用於金屬機殼的閉槽孔天線，本實施例提供應用於金屬機殼的閉槽孔天線製造方法。請參照圖4，此方法包括以下步驟：首先，在步驟S110中，利用電腦數值控制(Computer Numerical Control，CNC)工具機對金屬機殼1製作閉槽孔結構11與對應所述閉槽孔結構的裝設12位置，如圖1B所示，所述金屬機殼1用以電性接地。然後，在步驟S120中，提供天線激發器2，所述天線激發器2具有至少一微調金屬單元21、饋入部22與接地部23，如圖1C所示。所述天線激發器2用以配合金屬機殼1的閉槽孔結構11進而激發閉槽孔天線。接著，在步驟S130中，將所述天線激發器2設置於裝設位置12，並利用埋入射出成形將塑膠件3包覆天線激發器2的至少一部份，參照圖2A。且所述塑膠件3具有至少一微調視窗31用以裸露天線激發器2的微調金屬單元 21。另外，圖2B是依照圖2A所繪製的透視圖。

然後，在步驟S140中，將同軸電纜線5的中心導體51耦接天線激發器2的饋入部22，且將同軸電纜線5的外層導體52耦接天線激發器2的接地部23與金屬機殼1，參照圖1C、圖2A的凹槽結構32與圖3。步驟S140中的將同軸電纜線5的中心導體51耦接天線激發器2的饋入部22的方式是使用焊接方式，一般的焊錫製程即可實現。步驟S140中的，在將同軸電纜線5的外層導體52耦接天線激發器2的接地部23與金屬機殼1的步驟例如可以滑焊銅箔6(圖3所示)，以將銅箔6連接天線激發器2的接地部23(對照圖2A的銅箔貼附區域4)與金屬機殼1。對天線激發器2而言，在最簡單的例子中，天線激發器2的接地部23與銅箔貼附區域4做重疊，也就是天線激發器2的銅箔貼附區域4涵蓋了接地部23。在實務上，只要使銅箔6牢靠地接觸接地部23即可。

接著，在步驟S150中，獲得閉槽孔天線的返回損失，並依據閉槽孔天線的返回損失決定微調金屬單元21需要被雷射加工的程度。步驟S150中，獲得閉槽孔天線的返回損失的步驟例如是將同軸電纜線5連接網路分析儀(network analyzer)以獲得閉槽孔天線的返回損失，並且量測閉槽孔天線的返回損失的程序可以在量產生產線予以自動化。

步驟S150的實現方式例如是利用控制設備控制雷射切割機，使雷射切割機依據網路分析儀(或者具有等效功能的量產設備)所獲得的閉槽孔天線的返回損失對微調金屬單元21進行切割，其中控制設備具有資料儲存單元，資料儲存單元儲存返回損失規格，控制設備控制雷射切割機縮減微調金屬單元的尺寸以減 少閉槽孔天線的返回損失與返回損失規格的差異。上述的控制設備的自動化軟硬體設計是量產規劃的工程師容易實現的，並非本發明的目的，故不做贅述。

詳細的說，步驟S150例如可以利用循環的子步驟實現，請參照圖5，首先，進行步驟S151，比較閉槽孔天線的返回損失與返回損失規格的差異。所謂的返回損失規格例如包括頻帶範圍與頻帶範圍所需符合的返回損失最低標準，例如在頻帶2.4GHz至2.5GHz的範圍返回損失需要優於10dB(對應的電壓駐波比(VSWR)約為2：1)，但本發明並不因此限定。然後，進行步驟S153，判斷返回損失(相比於返回損失規格)是否符合規範，也就是是否符合返回損失最低標準。若返回損失符合規範，則進行步驟S157，停止程序。若返回損失不符合規範，則進行步驟S155，依據閉槽孔天線的返回損失與返回損失規格的差異對微調金屬單元21進行雷射加工，且獲得雷射加工後的閉槽孔天線的返回損失。接著，回到步驟S151以進行循環。也就是說，依據進行雷射加工後獲得的閉槽孔天線的返回損失與返回損失規格的差異以決定微調金屬單元21需要再次被雷射加工的程度。例如，設定每次雷射加工切割微調金屬單元21的一個最小幅度，循環地進行步驟S151至步驟S155以使閉槽孔天線的返回損失逐漸逼近返回損失規格，若符合規範則結束程序(步驟S157)。本發明實施例圖示中的微調金屬單元21僅是一種示範性的設計方式，依據實務上天線的設計不同，微調金屬單元21的數量與結構可能不同，本發明並不限定微調金屬單元21的結構、形狀與數量。

圖6實施例顯示步驟S150實現對微調金屬單元21多 次切割的示意圖。在圖6的例子中，當已考慮了各別的元件公差與組裝公差之後，設計微調金屬單元21的結構基本上使天線激發器2組裝上金屬機殼1後所激發的閉槽孔天線的中心頻率(central frequency)基本上必定低於返回損失規格的中心頻率時，對微調金屬單元21逐次進行雷射加工，且每次雷射加工後都再次量測返回損失，藉以判斷返回損失是否符合返回損失規格(或稱為頻帶規格)。如此，每一個量產的產品在組裝完成後若不符合返回損失規格都可以在產線上做自動優化，以達到良率提升與避免再次施工(rework)的問題。再者，微調金屬單元21的結構與尺寸例如預留以數毫米至數十毫米的長度(或寬度)作為可能被雷射加工的區域，以補償元件製造公差與組裝工差。微調金屬單元21的預留區域愈多則可以忍受愈多工差，微調金屬單元21的預留區域愈少則可以避免雷射加工的次數過多而延長製造時間(製造時間也是重要成本)。

綜上所述，本發明實施例所提供的應用於金屬機殼的閉槽孔天線及其製造方法，其是利用天線雷射微調視窗允許在產品組裝完成後，利用雷射加工進一步微調天線特性。藉此，可排除量產時的公差問題，大幅提升產品良率，並且能在實際生產過程中對於每一個產品的天線特性進行量產線上的最終的優化。

以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。

Claims (10)

1. 一種應用於金屬機殼的閉槽孔天線，包括；一金屬機殼，具有一閉槽孔結構與對應該閉槽孔結構的一裝設位置，該金屬機殼用以電性接地；一天線激發器，具有至少一微調金屬單元、一饋入部與一接地部，該天線激發器設置於該裝設位置，用以配合該金屬機殼的該閉槽孔結構進而激發一閉槽孔天線；以及一塑膠件，利用埋入射出成形製作而成，該塑膠件包覆該天線激發器的至少一部份，且該塑膠件具有至少一微調視窗用以裸露該天線激發器的該微調金屬單元；其中，該微調金屬單元用以依據該閉槽孔天線的返回損失決定該微調金屬單元需要被雷射加工的程度，藉此微調該閉槽孔天線的返回損失。
2. 根據請求項第1項所述之應用於金屬機殼的閉槽孔天線，更包括：一同軸電纜線，該同軸電纜線的一中心導體耦接該天線激發器的該饋入部，該同軸電纜線的一外層導體耦接該天線激發器的該接地部與該金屬機殼。
3. 根據請求項第1項所述之應用於金屬機殼的閉槽孔天線，更包括：一銅箔，利用滑焊方式將該銅箔連接該天線激發器的該接地部與該金屬機殼。
4. 根據請求項第1項所述之應用於金屬機殼的閉槽孔天線，其中該微調金屬單元的尺寸利用一雷射切割機做雷射加工而被減少以 減少該閉槽孔天線的返回損失與一參考返回損失的差異。
5. 根據請求項第1項所述之應用於金屬機殼的閉槽孔天線，其中該金屬機殼是一電子裝置的金屬背蓋。
6. 一種應用於金屬機殼的閉槽孔天線製造方法，包括：利用一電腦數值控制工具機對一金屬機殼製作一閉槽孔結構與對應該閉槽孔結構的一裝設位置，該金屬機殼用以電性接地；提供一天線激發器，該天線激發器具有至少一微調金屬單元、一饋入部與一接地部，該天線激發器用以配合該金屬機殼的該閉槽孔結構進而激發一閉槽孔天線；將該天線激發器設置於該裝設位置，並利用埋入射出成形將一塑膠件包覆該天線激發器的至少一部份，且該塑膠件具有至少一微調視窗用以裸露該天線激發器的該微調金屬單元；將一同軸電纜線的一中心導體耦接該天線激發器的該饋入部，且將該同軸電纜線的一外層導體耦接該天線激發器的該接地部與該金屬機殼；以及獲得該閉槽孔天線的一返回損失，並依據該閉槽孔天線的該返回損失與一返回損失規格的差異以決定該微調金屬單元需要被雷射加工的程度。
7. 根據請求項第6項所述之應用於金屬機殼的閉槽孔天線製造方法，其中依據該閉槽孔天線的該返回損失與該返回損失規格的差異以決定該微調金屬單元需要被雷射加工的程度的步驟包括：比較該閉槽孔天線的該返回損失與該返回損失規格的差異；以及 依據該閉槽孔天線的該返回損失與該返回損失規格的差異對該微調金屬單元進行雷射加工，然後獲得雷射加工後的該閉槽孔天線的該返回損失。
8. 根據請求項第6項所述之應用於金屬機殼的閉槽孔天線製造方法，其中在獲得該閉槽孔天線的返回損失的步驟中，將該同軸電纜線連接一網路分析儀以獲得該閉槽孔天線的返回損失。
9. 根據請求項第8項所述之應用於金屬機殼的閉槽孔天線製造方法，其中在依據該閉槽孔天線的返回損失決定該微調金屬單元需要被雷射加工的程度的步驟中，利用一控制設備控制一雷射切割機依據該網路分析儀所獲得的該閉槽孔天線的返回損失對該微調金屬單元進行切割，其中該控制設備具有一資料儲存單元，該資料儲存單元儲存該返回損失規格，該控制設備控制該雷射切割機縮減該微調金屬單元的尺寸以減少該閉槽孔天線的返回損失與該返回損失規格的差異。
10. 根據請求項第6項所述之應用於金屬機殼的閉槽孔天線製造方法，其中在將該同軸電纜線的該外層導體耦接該天線激發器的該接地部與該金屬機殼的步驟中，滑焊一銅箔以將該銅箔連接該天線激發器的該接地部與該金屬機殼。