专利名称：设置有具备天线功能的导电元件的衬底的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括至少一个导电元件的衬底，所述导电元件提供天 线功能，用以发送和/或接收电磁信号。
背景技术：
窗玻璃是包括导电元件的己知衬底之一，被广泛用于汽车领域中。通常将导电元件用作加热迹线(tracks),尤其是后窗上的加热迹线，但是也可 以将它们设置在窗玻璃上，用以在此处提供警报和/或天线功能。实际上，导电元件是由金属线构成的，所述金属线是通过导电膏的传 统丝网印刷、形成预定图案并且烧制所述膏而形成的。取决于所述元件的最终功能、例如关于天线的所需阻抗，所述图案为 所述元件提供精确的宽度和精确的厚度。由于这些导电元件所提供的有益功能(加热、天线、警报)，近年来它 们在特定窗玻璃上的数量不断增加，而这会引起空间限制和可见度问题。 因此，在迹线位于窗玻璃的视野之内时，从内部来看这些迹线是清晰可见 的，从而可能妨碍到司机，并且从外部来看这些迹线也可能是清晰可见的， 从而降低车辆的美感。因此，近些年来，转而将导电元件制成透明金属膜的形式，将所述透 明金属膜蚀刻或切割成所需图案。此外，尽管几年前天线仅用来接收无线电波，然而电信领域中正在发 展的技术不断要求提供被赋予诸如GPS、移动电话等各种发送和/或接收特 性的天线。因此，目前车辆设置有传统接收天线如设置在后窗上的导线，并且还 设置有其它特定天线，例如用于GPS系统、移动电话系统、电话付款 (telepayment)系统等，这些天线由导线天线或者配置为贴片形式并且例如 放置在车辆顶部上的天线构成，或者由沉积在窗玻璃上的透明导电膜构成。由于所有这些应用不是在同一频率下工作，因此需要为各种应用配置 特定的天线。这不会简化车辆的制造，并且意味着附加的生产和车辆组合 成本。
近来一种新型天线出现在市场上，称为分形天线，它使得单个器件在 一个或多个频带上工作并且将其小型化成为可能。
分形天线的图案为分形几何图形，也就是说，可能以不同的和类似
(homothetic)的尺寸比例重复几次基本图案，以覆盖一个或多个频带。 例如，专利US 6 300 914描述了一种环形的分形天线，其比等效低频
的传统天线小5至10倍。这种天线例如通过在衬底上沉积导电膜并将其切
割成所需形状来形成。
人们可以展望具有分形几何图形的天线的各种形状。因此，专利申请
WO 02/01668公开了多种图案，例如三角形、Hilbert曲线、Von Koch雪花
以及Sierpinski地毯图案，或者这些图案的组合，所述天线可从形成在衬底
上的导电膜获得。由透明膜形成的这些分形天线也可以通过沉积在如柔性塑料膜等支撑 物上、然后层压在两个衬底之间以形成窗玻璃而整合到窗玻璃中。文献US 6 552 690展示了这种类型的窗玻璃。然而，这种制造工艺的实施仍然很复 杂。
这样的天线也是已知的，其形成在诸如塑料支撑物等刚性支撑物上， 但是整合到后视镜组件中，从而将放置在顶部上的传统天线从视野中排除。
发明内容
本发明的目的是使用分形天线这种新技术来提供在更宽频率范围内的 操作，受益于小型化尺寸，这些天线的制造易于实施，并且使它们易于迅 速整合到最终用途设备中。
根据本发明，这种衬底为刚性的，并且包括至少一个提供天线功能的 导电元件，用以发送和/或接收电磁信号，所述导电元件由导电材料形成， 并且其图案为分形几何图形，所述衬底的特征在于导电元件是由导电油墨 或者导电釉质形成，并且被直接印刷在衬底上。
术语"刚性衬底"应理解为是指表现出内在机械强度从而在将其垂直放置在其边缘上时不会破裂的衬底。
分形几何图形的天线与刚性衬底例如窗玻璃的结合具有许多优点，这 些优点与以下相关天线的小尺寸、所采用的衬底类型(其支撑天线并且 这里由所述刚性衬底构成)、组合天线的方式(也就是印刷在衬底上)、以 及导电材料的类型(油墨或釉质)。
尽管所采用的导电材料对于标准天线而言是已经熟知的，其中标准天 线与对其进行整合的窗玻璃相比具有非常大的尺寸，从而具有可见性和频 率范围限制缺陷，然而也可将这种材料用于具有更小尺寸且呈现分形几何 图形的天线并不是显而易见的。
关于天线的小型化，可特别提出以下优点
一在天线的图案、其尺寸及其形状上有很大灵活性，同时允许在一个 或多个频带上工作；
一相比于现有技术的传统天线，占用的面积减小，尤其是长度至少除以2;
一有可能在同一衬底上印刷大量分形天线，而不会因此覆盖大面积的 衬底；
一有可能将天线设置在衬底上的不同位置以将其充分隐藏，例如靠近 标识元件，或者藏在内部后视镜或车辆窗玻璃的雨传感器的安放处之后； 以及
一有可能根据窗玻璃的形状、尺寸和曲率，选择窗玻璃上的最佳位置。 特别在用作可视衬底、例如透明窗的刚性衬底上直接印刷天线，尤其 提供以下优点
一比放置在塑料衬底上更加有效，其中塑料衬底然后会被以隐藏的方 式整合在车辆配件中，而放置在诸如窗玻璃这样的可视衬底上的天线更接 近外部环境；
一消除例如放置在车辆顶部上的外部可见天线；
一有可能使用印刷天线作为当前窗玻璃在标识元件周围的有吸引力的 元件；
一有可能适应天线模型， 一部分可能构成分形几何图形的天线，而另 一部分可以是标准天线；一天线重量减轻并且制造和车辆整合成本降低，这是因为不必像现有 技术中那样具有天线的中间支撑物；
一刚性衬底由于已经构成整合了多种功能性的器件，因此可以轻松无 碍地提供附加功能性。这种类型的天线提供窗玻璃的附加值；
一对于车窗而言，由于将天线整合到窗玻璃中，进而整合到车辆中， 而不是像现有技术中那样安装在易于受到破坏的配件中，所以能够确保有 效保护而不受恶意损坏；以及
一由于对于车辆窗玻璃应用而言，将天线放置在车辆内，因此不会暴 露于外部环境压力下，从而使耐用性提高。
关于通过印刷沉积天线，这使得可以采用任何类型的刚性衬底，而与 其颜色或厚度无关，并且可以容易地适应待沉积的导电材料的颜色，以便 与窗玻璃和/或车辆的颜色相协调。
此外，天线及其整合在最终设备中的制造成本不会特别地增加，这是 因为在刚性衬底上的印刷被直接整合到最终产品(例如用于安装在车辆中 的窗户)的制造中，通过用釉质或油墨印刷，可以容易地控制提供为了提 供适当的天线图案而必需的材料密度(厚度、宽度)。
根据一个印刷实施例，导电材料被丝网印刷。
根据另一个实施例，导电材料被通过油墨或釉质射流来印刷，不使用 掩模，但使用适当的工具来确保图案的准确性和精确性。
根据再一个实施例，导电材料被通过经由掩模施加来印刷，所述施加 是通过喷溅、或者借助于滚轴或使用连续油墨或釉质射流幕进行的。
根据又一个变型，导电材料被通过电子摄影术来印刷。
此外，所述衬底不具有天线的保持涂层。术语"涂层"应理解为是指 可以与衬底结合而直接覆盖衬底的任何层或膜。这是因为与刚性衬底有关 的油墨或釉质具有不需要保护涂层的优点。
刚性衬底对应于适于印刷釉质或油墨的任何材料，例如玻璃，不管是 无机玻璃或诸如聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯之类的有机玻璃。
有利地，当在衬底(此时该衬底由玻璃制成)上的热处理期间烧制时， 油墨或釉质变为更加耐久，例如在玻璃衬底必需经历强化和/或弯曲操作时。
根据一个特征，所述材料包括重量含量在60%与80%之间的导电元素。例如，导电釉质是银基膏。
所述衬底在其表面的至少一部分上、例如在其周边的所有或一部分上， 可以具有黑色釉质，且作为边界，导电天线元件印刷在该黑色釉质上。因 此，当观察者从与具有黑色釉质的一侧相反的一侧透过衬底观看时，天线 可以从视野中隐藏起来。
有利地，所述衬底可以是透明检视装置。
所述衬底特别用于构成窗玻璃的至少一片无机玻璃或有机玻璃，尤其 是如果由无机玻璃制成而为了在移动装置或建筑物中使用已经经过热处理 的窗玻璃。
非限制地，可以考虑以下移动装置机动车辆、飞机、火车，等等。 在建筑物中使用天线是目前电信技术中正在逐渐增多的应用，除了视
觉透明装置的主要功能外，窗玻璃在建筑物的外侧和内侧还构成功能性使用。
由于将天线直接施加在衬底上，例如一片玻璃上，因此可将其以所需 的方式用于其预期应用中，不但用于形成单片玻璃制品，而且用于制造层 压玻璃制品或者绝缘玻璃制品(不论天线面对空气层或远离空气层)。
本发明还提出导电油墨或导电釉质的一种新型用途，用于在刚性衬底 上形成至少一个天线，其特征在于所述天线具有分形几何图形。
下面参照附图描述本发明的其它特点和优点，在附图中
_图1是根据本发明的衬底的示意一图2是根据一个结构实例的衬底天线的细节一图3和图4是根据本发明的衬底的其它实施例的示意图。
具体实施例方式
图1示出根据本发明包括玻璃衬底10的窗玻璃1，玻璃衬底10已经过 热处理，并且包括天线结构2。
所述衬底也可以由聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯制成，它们是刚性塑 料，特别适用于通过丝网印刷承载导电油墨或膏。例如，窗玻璃可用于机动车辆中，作为挡风板、后窗、侧窗、顶部或 者后视窗。这里所示的形状为示意性的一可以构思窗玻璃或者釉质壁的任 何形状，其适合于用于窗玻璃或者壁的装置。
天线结构2为具有分形几何图形(图2)的天线。所述天线包括分段形 式的导电元件20，其以形成多次重复自身的图案的方式、可能以不同的和 类似的尺寸比例串联且并联排列。
图2所示的图案是一个实例。可以设想其它图案，适合用于将天线设 置在窗玻璃上或者用于天线的预期应用。
这种天线的特定特征是能够在多个频带上工作，同时仍然保持小尺寸。 因此，例如使用大约10至50cr^的面积，仅占用窗玻璃的一小部分，这不 同于标准天线。
在所示示范性实施例的情况下，将天线安装在窗玻璃的边缘，但是显 然可以将其安装在窗玻璃的任何其它位置，并且优选安装在其最适合发挥 作用的位置。
一旦装配在承载装置中，窗玻璃在其内面上具有天线，其暴露装置的 内部，例如车辆的内部。
如车辆的窗玻璃通常那样，其设置有作为窗玻璃的边界或者在其整个 外围放置的黑色釉质11。天线2的导电材料例如由不同颜色的釉质制成， 并且能够沉积在黑色釉质上或者窗玻璃的透明表面上。
窗玻璃可以包括几个分形天线。这些天线可以放置在窗玻璃的几个位 置处。
也可以制造由多个导电元件20构成的几何图形，其对接在一起的时候 提供一个或多个天线，而所述天线的电导体的长度可以修整为这些天线使 用的目标频率范围。因此，由于特别可以被窗玻璃边界上的黑色釉质11隐 藏，所以可以设想一种沿窗玻璃外周的一部分甚至整个外周延伸的天线， 而同时仍然具有小宽度，例如不超过7cm。图3是关于天线形状的又一示 意图，是这种情况的实例。
如从图4可以看出，同一窗玻璃可以包括至少一个分形天线2和标准 天线3。
导电元件20是由经烧制的导电油墨或膏制成，诸如银基材料，重量含量为60%至80%之间。
优选地，所述材料具有少于10欧姆/m的电阻。所述材料的电阻率优选 为大约5^n.cm，以允许在烧制之后为连接天线与电流引导导体(这里没有 示出)进行更好的铜焊。
所述材料优选通过丝网印刷施加在玻璃的表面上，并且在热成型工艺 期间在玻璃的表面进行烧制。
在印刷所述材料的另一种替换方式中，通过多种方法诸如通过喷溅、 使用滚轴或发送连续油墨射流幕(curtain),经由适当图案化的掩模施加导 电油墨或釉质。
也可以在不需要掩模的情况下使用油墨或釉质射流，而所采用的工具 适于确保所需图案的准确性和精确性。
最后，另一种方法由电子摄影术构成。
在通过丝网印刷进行印刷的上下文中，所采用的丝网可以通过照相技 术来获得，就其本身而言是已知的，其在于使用光致可交联树脂层或膜覆 盖丝网的表面并且通过透明物投影，从而在丝网上产生印刷图案。
丝网的组成线种类优选为聚酯，并且每条线由直径介于40与80nm之 间的单股线构成。
允许将膏压过丝网印刷的丝网的涂刷器可以是标准涂刷器，其具有直 角、斜角或圆角的印刷边缘。优选地，所述涂刷器由肖氏A硬度介于65与 85之间的聚合物种类材料制成，例如聚亚安酯。
丝网印刷允许对导电元件的厚度和宽度进行最佳调整。在烧制之后， 所述元件特别具有小于5nm的厚度和大约0.5mm的宽度。
在设置有透明导电膜(例如反射红外辐射的透明导电膜)的窗玻璃的 情况下，分形天线必须沉积在已经除去透明导电膜的衬底表面上。
权利要求
1、一种刚性衬底(10)，其包括至少一个导电元件(20)，所述导电元件(20)提供天线功能，用以发送和/或接收电磁信号，所述导电元件由导电材料形成并且其图案具有分形几何图形，其特征在于，所述导电元件(20)是由导电油墨或导电釉质形成的，并且所述导电元件(20)被直接印刷在所述衬底上。
2. 如权利要求1所述的衬底，其特征在于，所述导电材料被丝网印刷。
3. 如权利要求1所述的衬底，其特征在于，所述导电材料在不使用掩 模的情况下通过油墨或釉质射流来印刷。
4. 如权利要求1所述的衬底，其特征在于，通过经由掩模施加所述导 电材料来印刷，所述施加是通过喷溅、或者借助于滚轴或使用连续油墨或 釉质射流幕而进行的。
5. 如权利要求l所述的衬底，其特征在于，所述导电材料是通过电子 摄影术来印刷的。
6. 如前述权利要求中任一项所述的衬底，其特征在于，所述衬底(10) 不具有用于所述导电元件(20)的保护涂层。
7. 如前述权利要求中任一项所述的衬底，其特征在于，所述衬底(IO) 由玻璃制成。
8. 如前述权利要求中任一项所述的衬底，其特征在于，所述衬底(10) 由聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯制成。
9. 如前述权利要求中任一项所述的衬底，其特征在于，在热处理期间在所述衬底上烧制所述油墨或釉。
10. 如前述权利要求中任一项所述的衬底，其特征在于，所述材料包 括重量含量介于60%与80%之间的导电元素。
11. 如前述权利要求中任一项所述的衬底，其特征在于，所述导电釉 质是银基膏。
12. 如前述权利要求中任一项所述的衬底，其特征在于，在所述衬底 的至少部分表面上具有黑色釉质(11)，所述导电元件(20)被印刷在该黑 色釉质(11)上。
13. 如前述权利要求中任一项所述的衬底，其特征在于，所述衬底包 括多个具有分形几何图形的导电元件(20)，用以形成多个分形天线(2)。
14. 如权利要求1至13中任一项所述的衬底，其特征在于，所述衬底 包括至少一个具有分形几何图形的导电元件(20)和至少一个其它标准天 线，所述导电元件(20)形成分形天线(2)。
15. 如前述权利要求中任一项所述的衬底，其特征在于，所述衬底构 成视觉透明装置。
16. 如前述权利要求中任一项所述的衬底，其特征在于，所述衬底构 成窗玻璃(1)的至少一片无机玻璃或者有机玻璃。
17. 如权利要求16所述的衬底，其特征在于，所述窗玻璃整合到移动 装置尤其是机动车辆中。
18. 如权利要求16所述的衬底，其特征在于，所述窗玻璃整合到建筑 物的墙壁中。
19. 一种导电油墨或者导电釉质的用途，用于在刚性衬底(10)上形 成至少一个天线(2)，其特征在于，所述天线(2)具有分形几何图形。
20. 如权利要求19所述的用途，其特征在于，所述刚性衬底至少在其 部分表面上具有黑色釉质(11)，所述天线(2)被印刷在该黑色釉质(11) 上。
21. 如权利要求19或20所述的用途，其特征在于，所述刚性衬底构 成用于移动装置或建筑物的窗玻璃的至少一片无机玻璃或者有机玻璃。
全文摘要
刚性衬底(10)包括至少一个导电元件(20)，所述导电元件(20)提供天线功能，用以发送和/或接收电磁信号，所述导电元件的图案具有分形几何图形，其特征在于所述导电元件(20)是由直接印刷在所述衬底上的导电油墨或导电釉质形成的。
文档编号H01Q1/12GK101411025SQ200780011026
公开日2009年4月15日 申请日期2007年3月26日 优先权日2006年3月28日
发明者J·热姆克鲁萨多, S·科利内 申请人:法国圣-戈班玻璃公司