專利名稱：一種天線及制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于無線電通訊設備、特別為手持式無線電話的內(nèi)部天線，以及還涉及它們的制造方法。
所有移動式無線電通訊設備，例如手持無線電話，都需要至少一種天線以便能接收和/或發(fā)送無線電信號。傳統(tǒng)地，這些(天線)都采用在設備之主體的外部的結構形式。
鞭狀天線一度被廣泛地應用，但是由于它們的實體尺寸關系到和它們相配裝的日益變小的設備，故它們的應用已經(jīng)遞減。伸縮式鞭狀天線已經(jīng)被采用，因而這種天線當不使用時可被收回電話的主體內(nèi)，但是，這些天線在使用中又是相當大的，而且和所有可動部件一樣，易于受損害。作為替換，線圈式或螺旋式天線可提供一小尺寸的相當好的性能。然而，由于這種天線仍然是在電話之主體的外部的，以及通常要從一頂表面伸出，故其容易被損壞并且還會降低與之配裝的電話的外觀美感。
因而，存在一增長的將天線置于電話之主體內(nèi)部的需求。到目前為止，內(nèi)部天線趨向于采取被朝著電話之頂部定位的板狀天線的形式，但是，它們又導致相對地體積龐大并且在裝配工藝中需要額外的工序，這樣就最終增加了電話的成本，而且還提供了更多的誤差發(fā)生的可能性。
在隨著對設備內(nèi)部天線之需求增加的同時，制造工藝的發(fā)展也已經(jīng)能夠制造更加復雜的殼體結構。一種公知地稱為內(nèi)模制裝幀(IMD)或內(nèi)模制標記(IML)的具體制造工藝已成為更廣泛地被用作對外部表面之刻蝕、印刷，描繪和金屬化工藝的一種優(yōu)選。該術語IMD及IML有時被用于限定稍有差異的工藝，但在實質上，兩者都包括在將模制材料注塑之前施加一裝飾性特征或標簽到模具中。IMD將被應用于貫穿本整個說明書并涉及該工藝的所有變型。
IMD已經(jīng)受到寵愛，由于它能夠比包括獨立的模制及印刷工序的可替換技術更便宜地制造最終成品。
現(xiàn)在，接著簡單描述一下這種IMD工藝。
在IMD工藝中的第一階段是制作載體膜，其將攜帶著在最終產(chǎn)品之外表面上要最后可見的裝幀結構。這一載體膜通常是一種裝飾有文字或繪圖的薄膜塑料，所述文字或繪圖在該工藝一旦完成后將是在模制件的外部被看到的。這種裝幀工序可以應用任何適合的印刷工藝來完成，例如網(wǎng)目印刷或平版印刷。
接著，該載體膜被有選擇地加熱或真空處理以被成形為具有所述希望的最終產(chǎn)品的外型輪廓。這一工序的結果是一個“外殼”。它具有該最終產(chǎn)品的外觀特征，亦即，所有文字或圖案是可見的，但是由于該載體膜可僅為少數(shù)幾百個μm(微米)量級的厚度，故它被用作一機械殼體時是非常脆弱和不適宜的。
這下一個階段是得到該外殼，再將它們置于一個模具中，在此處，它們被往回注入一適當?shù)哪Ｖ撇牧?。這個噴注模制階段可以使用一種與載體膜材料相同的材料，或者也可采用具有不同特性的其他材料。作為例子，在該噴注模制工藝中應用的材料可以是橡膠或具有各種不同特點的塑料。
現(xiàn)在，完成的構件就機構性能而言更堅固耐用了，而且還支承著希望的位于載體膜下面可見的外部裝飾結構。重要的是，該載體膜和模制材料現(xiàn)在已有效地融合在一起，從而確保該裝幀結構得以保護，由于保護性載體膜不能被剝掉了。
一種預制所述載體膜的替換方案是將膜材在其未成形的平整狀態(tài)時插置在模具中。然后，該噴注模制工藝的壓力將薄膜壓制到模具中，并且實現(xiàn)所述相同的終端成果。這一工藝的一優(yōu)點是，該載體膜可以經(jīng)過連續(xù)的輥子供料被裝載到模具中，從而導致該工藝之改進的自動化程度。
在上述兩種情況中之另一替換方案是，該載體膜可以是一種在所述模制工序完成后而被拋棄的型式；亦即，它不構成所述最終模制構件的組成部分。在這種情況下，該載體膜僅僅提供一種將裝飾結構或標簽施加到該模制件上的工具。在噴注模制工藝中該裝飾結構被轉移到所述被模制的構件上。因此，這樣最終模制成的構件就載有暴露于其表面上的裝飾結構。
按照本發(fā)明的第一方面，提供一種制造天線的方法，其中所述天線被組合到一裝置的整體式殼體構件中，包括步驟如下使用導電油墨將該天線印刷到一載體膜的第一表面上；該所述載體膜插置到一模具中；而后將模制材料注入到該模具中。
按照本發(fā)明的第二方面，提供一制造天線的方法，包括步驟如下使用導電油墨，將天線印刷到一載體膜的第一表面上；將所述載體膜插置在一模具中，然后，將模制材料注入到模具中。
該殼體元件可以是一用于移動電話的后蓋件。
作為替換，該殼體元件可以構成用于任何便攜式通訊設備之任意部件中一內(nèi)部的或外部的封閉件或任何組成部分。
該方法可被用于制造一分立的天線部件，然后它被裝配到一裝置的殼體中。
本方法的一優(yōu)點是，其可被設置得制造一殼體并具有一在內(nèi)表面上或外表面上設置的印刷天線。該表面可以通過載體膜的固位得以保護或者不用載體膜進行保護。
優(yōu)選方式是，該載體膜被保留住以形成該殼體元件的一整體部分，這樣就對印刷天線在每天使用時通常遇到的磨損和撕裂危害提供了防護。
天線的這些特性可以優(yōu)選地通過應用一具有相對高介電常數(shù)(ε)的模制材料得以改變。應用這樣的一種基底就允許被使用的天線有較小的物理尺寸。
該載體膜可被印刷到兩個表面上。這樣就允許圖形和/或文字的設計結構被印刷到所述膜之與天線相反對置的側面上。然后，這種圖形或文字的設計結構是可以從電話的外部看得見的。
在一優(yōu)選的發(fā)展變型中，在IMD工藝過程中經(jīng)受的壓力和溫度要作用得使印刷天線的導電性增大到高于另外若導電油墨在通常方式中被固化時可能的導電性。
使用該IMD工藝制造組合有印刷天線之殼體的一個優(yōu)點是，天線結構方案可被容易和便宜地改型， 同時不會招致很大的改變制作工具的成本。該模具設置方案可保持不變化僅需要的改變是，天線在載體膜上的絲網(wǎng)印刷。
按照本發(fā)明的第三方面，提供一用于便攜式無線通訊設備的整體的殼體元件，所述殼體元件包括一天線，其中所述天線包括一由導電油墨構成的元件；而且所述天線被安置在所述殼體元件的一外表面和一內(nèi)表面之間。
按照本發(fā)明第四方面，提供一用于便攜式無線通訊設備的整體的殼體元件，所述殼體元件包括一第一表面，一第二表面和一天線，其中所述第一表面被一薄膜限定；所述第二表面被一模制材料限定；和所述天線被使用導電油墨印刷到所述薄膜的第一表面上。
為了更好地理解本發(fā)明，和理解如何使之得以實施，現(xiàn)在僅以實施例方式，結合附圖作一參閱說明。


圖1表示一組合有內(nèi)部天線的手持式無線電話機；圖2表示一圖1所示的手持無線電話的殼體元件，其組合了一本發(fā)明實施例的天線；圖3是通過圖2之殼體元件的一橫截面圖；圖4表示一支承有3個不同的印刷天線元件的載體膜圖5a，5b及5c表示在用于制造圖2之殼體的IMD工藝中的三個階段；圖6a表示一通過本發(fā)明之一優(yōu)選改型的殼體的橫截面圖；圖6b及6c表示優(yōu)選的載體膜，其構成天線的優(yōu)選改型；在圖1中表示的本手持式無線電話沒有外部的天線。它組合了一被制造為本發(fā)明一實施例之機械殼體的一整體部分的天線。在所有的其它方面，本電話基本上與具備現(xiàn)有技術的電話相同。
圖2表示了圖1之電話的后蓋件200或B-蓋件的近距離視圖。該B-蓋件被安置在電話的上后部。這一蓋件被構造得使用IMD工藝來制造，并在這種特殊情況中，該天線被完全地隱置在殼體的本體內(nèi)和與之成整體。
一個通過圖2之殼體元件的本體的橫截面表示在圖3中。它表示了該完整的模制構件的組成部分，而且重要的是指出了，一旦該模制工藝完成了，則完工的構件就不能被拆開了，亦即它是一單獨的整體構件。
該載體膜210構成了殼體的外表面，并在導電油墨天線元件220上形成一保護層。該模制材料230形成殼體的內(nèi)表面。因此天線元件220被夾置在一側為載體膜210和另一側為模制材料230之間。
天線220的設置方案將非常明顯地取決于電話的頻率和工作特性。圖4表明了一實例的載體膜，其被印刷了兩列各有三個不同的天線結構方案。這上邊的天線310是一復雜的雙頻帶天線，其被設計為工作在兩個不同的頻帶上。該下邊的天線320，330是較簡單的單頻帶天線。
天線320和330表示了連接接片340，通過其，使天線與電話之無線電收發(fā)機的RF電路相連接。這些連接接片可被構造得使它們不被模制材料復覆蓋住并因此是暴露的以用于連接。而連接作用可被配置得當B-蓋件被裝配到電話本體上時將自動地形成。這一方式可以通過使用一對柔性的，導電元件來實現(xiàn)，所述元件的一端部被連接到該收發(fā)機上，同時自由端部被定位得與天線的相應接片340相接觸。當B-蓋件200被安裝到電話100的本體上時，該柔性的元件將被帶至與這被組裝進B-蓋件200內(nèi)的天線之連接接片相接觸，依此，接通了該天線回路。
網(wǎng)目印刷是使用導電油墨用于印刷天線的優(yōu)選技術，但是任何其它適宜的工藝都可采用?，F(xiàn)在已有多種這樣的導電油墨，其可廣泛地從例如杜邦(DuPont)，科特埃特朗格拉弗(CoatesEleetrographics)，阿赫森(Acheson)及巴夷爾(Bager)等制造商買到。一般說，該導電油墨包括極其精細的懸浮在溶液和載基混合物中的銀顆粒。這些油墨的導電性通常是過分的低以致于不能允許它們被有效地用于印刷的天線。然而，已被發(fā)現(xiàn)，將較高的溫度和較高的壓力施加到予固化的油墨上就可以使所述的導電性增大到一個在天線結構中應用變得實際可行的程度。這種較高的溫度和壓力之作用是迫使銀顆粒相互間緊密接觸，從而提高了該干燥的和固化之印刷天線的導電性。還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在注塑模制工藝中產(chǎn)生的溫度和壓力變化曲線是適合于足夠地提高一由導電油墨制成之天線元件的導電性的。
圖5a至5c表明了用于制造該B-蓋件殼體之注塑模制工藝的關鍵步驟。
圖5a表明了該在載體膜210上予印刷的天線是如何被置于模具500中的。導電油墨在此時刻是干燥的但并不是完全固化的。模具500由三個主構件組成一第一構件510，其形成模具的背部件并且對著它形成該載體膜210；一形成模具之前部件的第二構件520并通過它注入該模制材料230；和一最后的噴注構件530，其經(jīng)一噴嘴550連接到模制材料的一型腔上。該載體膜210如此地被插置在模具500中，以使載體膜之與支承有被印刷的天線元件的側面相反對置的那側面是面對著模具的內(nèi)側表面的，亦即該天線元件220將與模制材料230直接接觸。
圖5b表明了當模具500的所有構件被牢固地緊固一起時的模具500和載體膜210。該融化的模制材料(540)在壓力作用下從一儲室通過噴嘴550被注入到型腔560中。該壓力要足以使載體膜210變形，即它采納模具510之背部件的形狀。該壓力還迫使模制材料230進入模腔560的所有區(qū)域中。
當已冷卻時，打開該模具如圖5c所示，以顯露B-蓋件200。多余的載體膜210會存在于B-蓋件200之周圍，故在B-蓋件200可以被裝配之前必須被除掉。還可以看出，B-蓋件200的形狀是如何由模腔560的形狀控制的。
在一替換實施例中，該載體膜210不形成該完工殼體的一部分。但它與前述實施例完全相同的方式被印刷有天線結構，但是材料和工藝被選擇得使載體膜210不與模制材料230相粘接。在這種情況下，該印刷的天線圖案220被轉移到模制材料230上，而載體膜210在模具500被打開時就丟棄了。
目前這一(上述替換例)不被認為是一實際可行的替換方式，因為該被印刷的天線將停留地暴露于殼體200之表面上，即便是該導電油墨是相當?shù)目褂|摸和抗擦傷的；因而，優(yōu)選的是使它們定位在一保護層的后邊，例如在先前描述的實施例中設置所述的載體膜210。
任何可提供適當機械性能的模制材料230都可選用。例如，重量，硬度或剛度都可以是被加以考慮的因素。
一種特別適宜的模制材料是填加有陶瓷的聚合物。這是一種優(yōu)選方案，因為它是一種具有相對較高介電常數(shù)的材料，當被用作印刷天線的基底時可以允許天線的實體尺寸被減少；而當手持無線電話的總體尺寸下降時是有重要意義的。
很多種適宜的材料是現(xiàn)有的。然而，一種特別適宜的材料被公開在我們的同為待審結的GB專利申請9811664.3中。
對本領域的技術人員明顯的是，存在著許多個替換實施方案，而其落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。例如，該天線被印刷在載體膜的一側面上，一個曲線設計或圖形標識則可以印刷在該膜的相反對置的側面上。這樣就可實現(xiàn)該對外觀不太好看的天線被隱藏在一個更令人喜歡之表面的后邊了。一個采用這一配置方案的B-蓋件實施例被表示在圖6a的橫截面圖中。此處，該載體膜210通過應用常規(guī)帶色的油墨在將來變成外表面240的那側面上被予印刷上希望的圖象或文字。這些印刷內(nèi)容以正常方式干燥和固化。然后，該天線結構220被印刷到與前述的相反側面上?，F(xiàn)在，該噴注模制工藝就可以如前所述被應用于制造一B-蓋件了，此時的蓋件則具有一更令人賞心悅目的外觀了。圖6b和6c表示了一示例性載體膜的兩個側面。第一側面610a表明了四個單獨的天線結構，它們將在模制工藝開始時與模制材料處于直接接觸。第二表面610b表示了一圖形，它們在被從模具中取出時從殼體的外部是可見的。在這一實例中，顯示了制造商的圖形標識，但是任何可被印刷到載體膜上的設計結構都可被采用。
如果需要一個保護膜在模制工藝之前或之后可被加到所述外表面上，這將取決于被印刷到外表面上所使用之油墨的特性。
另外的替換實施例也允許從殼體的外部看到圖形和/或文字印刷內(nèi)容，其是通過使用常規(guī)的帶色油墨在載體膜的第一表面上印刷上需要的圖案設計結構來實現(xiàn)的，然后，使用導電油墨對這相同表面進行印刷以形成天線。這樣就確保了天線看起來不明顯了，并且通過載體膜使圖案層和天線得以保護。
另外的替換方案則設想，使載體膜形成殼體的內(nèi)表面。這一結構方案則需要一不同于圖5的模具結構，但是結果而言仍然是一天線被夾置在載體膜和模制材料之間。在此實例中，就沒有了設置該工藝以使載體膜丟棄亦即不形成殼體的一整體部分的缺陷了。這是因為天線被可靠地印刷到模制殼體的內(nèi)表面上，而在此處，它不再承受那種可能作用在殼體之外表面上一類似天線的磨損和撕裂破壞了。
本發(fā)明包括在此說明書中明顯或總體揭示的任何新穎的特征或特征的組合，不管它是否涉及所要求的發(fā)明，也不管它是否減少了所針對之問題的任一或全部。
權利要求
1.一種用于制造天線的方法，其中所述天線被組合在一裝置的整體的殼體元件中，包括步驟使用導電油墨，將天線印刷到一載體膜的第一表面上；將所述載體膜插置在一模具中；和將模制材料注入到模具中。
2.如權利要求1的方法，其特征在于使所述載體膜形成所述單獨殼體元件的一整體部分。
3.如權利要求1或2的方法，其特征在于將所述載體膜如此插置在模具中，以使所述載體膜的第一表面定位得與模制材料處于直接接觸。
4.如前述權利要求之一的方法，其特征在于將所述載體膜插置到模具中之前進行預成形。
5.如前述權利要求之一的方法，其特征在于所述模制材料由一相對高介電常數(shù)的材料構成。
6.如前述權利要求之一的方法，其特征在于使所述載體膜的一表面在印刷天線之前印刷上文字或圖案結構。
7.如前述權利要求之一的方法，其特征在于與模制工藝相關的溫度和壓力應作用得提高所述印刷天線的導電性。
8.一制造天線的方法，包括步驟使用導電油墨，將天線印刷到一載體膜的第一表面上；將所述載體膜插置到一模具中；和將模制材料注入到該模具中。
9.一用于手持無線電通訊設備的整體的殼體元件，其包括一天線，其中，所述天線包括一由導電油墨構成的元件；而且所述天線被安置在殼體元件的一外表面和它的一內(nèi)表面之間。
10.如權利要求9的殼體元件，其特征在于所述天線被安置得靠近于所述殼體的一外表面。
11，一用于手持無線電通訊設備的單獨殼體元件，其包括一第一表面，一第二表面和一天線；其中所述第一表面被一薄膜所界定；所述第二表面被一模制材料所界定；和所述天線是使用導電油墨被印刷到所述薄膜的第一表面上的。
12.如權利要求11的殼體元件，其特征在于所述薄膜的第一表面被安置在所述整體的殼體元件的第一表面和第二表面之間。
全文摘要
一種制造天線的方法。該天線被組合在一裝置(10)的單獨殼體元件(200)中。該方法步驟為:使用導電油墨將天線印刷到一載體膜(210)的第一表面上;將該載體膜插置到一模具(500)中并將模制材料(230)注入到模具(500)中。
文檔編號H01Q1/24GK1336020SQ99816322
公開日2002年2月13日 申請日期1999年12月22日 優(yōu)先權日1998年12月23日
發(fā)明者J·戈瓦德, P·帕門特, B·戴維森 申請人:諾基亞移動電話有限公司