专利名称：大量生产印刷电路天线的方法
技术领域：
本发明涉及用于发射和接收电磁信号的印刷电路天线，更具体地说，涉及大量生产这种印刷电路天线的一种方法。
已经发现，垂直地安装在一个导电表面上的单极子天线提供了这样一种天线，它具有良好的辐射性能、理想的驱动点阻抗、以及相对简单的结构。因此，单极子天线已经用于便携式收音机、移动电话、以及其它个人通信系统中。不过，一直到最近，这样的单极子天线还仅限于线状设计(例如授予埃贝哈特(Eberhardt)等人的美国专利5,231,412号中的螺线设计)，它工作在处于一个相关的带宽内的单一频率上。
为了尽量减少在尺寸上的要求和允许多频带运行，而同时又克服微带及薄层天线所具有的缺点，本发明的受让人最近提交了有关印刷电路天线的若干专利申请，其中包括系列号为08/459,237的题为“印刷单极天线”、系列号为08/459,235的题为“多频带印刷单极天线”、以及系列号为08/459,553的题为“多频带印刷单极天线”。如果能把这些印刷电路天线以降低成本并提高效率的方式来大量生产或制造的话，那将是极为理想的。同时也希望大量生产印刷电路天线的方法能够使产品保持高度的一致性和质量。
根据上面所述，本发明的主要目的是提供大量生产印刷电路天线的一种方法。
本发明的另一个目的是提供大量生产印刷电路天线的一种方法，它能使生产这种印刷电路天线所需的时间为最少。
本发明的还有一个目的是提供大量生产印刷电路天线的一种方法，它能使该方法中的一个步骤对所有这样的印刷电路天线都是基本上同时进行的。
本发明的另外的目的是提供大量生产印刷电路天线的一种方法，它能使该方法中的不止一个步骤对所有这样的印刷电路天线都是基本上同时进行的。
本发明的还有一个目的是提供大量生产印刷电路天线的一种方法，该天线能工作在不止一个频率带宽内。
本发明的这些目的和其它的特点在参考下面的说明并结合下面的附图时将变得很明显。
按照本发明，揭示了大量生产印刷电路天线的一种方法，包括下列步骤提供一种具有第一侧和第二侧的介电材料的基板，除去基板的某些部分以产生一个具有所要求尺寸的各互连分段的阵列，在每一基板分段的第一侧上生成一个主辐射单元，用保护性的介电材料对每一基板分段进行覆盖模压(overmolding)，以及从介电基板上将每个基板分段分离以形成多个独立的印刷电路天线。更可取的是，上述步骤的每一步对每一基板分段能够实际上同时进行。
在本发明的第二方面中包括下列各步骤使各基板分段的一端分开，把一个电连接器连接到每个基板分段，在分离步骤之前先覆盖模压电连接器。
在本发明的第三方面中，进行对基板分段生成附加的单元以便使印刷电路天线可运行在多频带。这包括在模压步骤之前在基板的第一或第二侧加上至少另外一个辐射单元，或者在每个基板分段的第二侧上生成一个电抗元件或寄生元件。
在本发明的第四方面中，本发明的方法的各步骤的顺序被修改，以便在介电基板的第一侧上生成多个主辐射单元这一步首先进行，然后使多个基板部分被去除，以产生一个包括多个互连基板分段的阵列，这些分段的每一个含有多个主辐射单元中的一个单元。
本说明的权利要求书具体描述并明确要求保护本发明，但可认为，本发明可以从下述说明并结合所附图而得到更好理解，在这些图中
图1A是介电基板的顶视示意图，基板的某些部分被去掉以显示多个互连的基板分段；图1B是介电基板的顶视示意图，在基板上以预定的图形生成了多个辐射单元；图2分别是图1A的介电基板的顶视示意图或图1B所示的介电基板的顶视示意图，前者在每个基板分段上生成一个主辐射单元，而后者的各基板部分已被除去以形成多个互相连接的基板分段，它们每一个都包括以前在介电基板上形成的一个主辐射单元；图3是图2的介电基板的顶视示意图，其基板分段的顶面已经被覆盖模压；图4是图3所示的介电基板的顶视示意图，在其中对每一个基板分段都连接上了一个电连接器；图5是图4的介电基板的顶视示意图，其中的电连接器已被覆盖模压；图6是从图5所示的介电基板上分离下来之后的单个印刷电路天线的顶侧视示意图；图7是图2显示的介电基板的顶侧视示意图，其中在每个基板分段上已形成了一个附加的辐射单元；图8是图2所示的介电基板的底侧视示意图，其中在每个基板分段上已形成了一个电抗元件；图9是图2所示的介电基板的底侧视示意图，其中在每个基板分段上都已形成一个寄生单元；图10是图2所示的介电基板的底侧视示意图，其中在每个基板分段上都已形成一个第二辐射单元。
现在详尽地参考各附图，在所有各图中相同的数字表示同一个单元，图1A表示一块总体上由数字10表明的介电基板，其中基板10的一些部分已被去掉以形成多个开孔区域或切口12以及多个相互连接的基板分段14。从这里可以看到，尽管这种基板分段14可以是任何所希望的方式，这里的基板分段14是以相邻的行16和18成对地排列的。为了在本发明的制造过程中使基板分段14仍保持互连，介电基板10的一对侧面部分20和22仍被保留，同样，顶部24、中间部分26以及底部28也都保留。
如果不像图1A所示的那样首先形成单个的基板分段14，则大量生产印刷电路天线的方法也可以有另外的方式，即如图1B所示在形成单个的基板分段14之前在介电基板10上以预定的图形用所需尺寸的导电材料形成多个主辐射单元30。
不管用哪种方式，如图2所示，基板分段14的每一个都有生成在其上的顶侧32上的主辐射单元30。这是这样完成的当操作从图1所示的介电基板开始时，就在基板分段14上生成主辐射单元30，或者当操作从图1B所示的介电基板开始时，则去掉介电基板10上的某些部分以形成包括主辐射单元30的基板分段14。虽然较为可取的办法是使每个基板分段14最初就要使它具有十分接近于主辐射单元30的尺寸，但如有需要也可以为每个基板分段14进行一次任选的修整步骤。
在此之后，如图3所示，最好对每个基板分段14用保护介电材料(以数字33表示)覆盖模压，这最好是基本上同时进行。可以把介电基板10送入到一个合适的注塑模压机中以便按要求进行覆盖模压，从而完成这一步骤。
一旦实施了对基板分段14的覆盖模压之后，然后就使每个基板分段14从介电基板10(也就是分别从顶部和中部24及26)分离，以便成为可供使用的单个的印刷电路天线34，如图6所示。
应该指出，更为可取的是，对于每个基板分段14其制造过程的每个上述步骤(即形成多个基板分段14、在每个基板分段14上生成主辐射单元30、对每个基板分段14进行覆盖模压、以及从介电基板10上分离各基板分段14)最好基本上同时进行。本发明的这种方法就是以这种方式节约时间从而增加了效率。与此相似，更为可取的是，尽管在图1A和1B所示的形成各基板分段14以及在其上生成主辐射单元30的步骤是分开的，但这些步骤基本上是同时进行的。
作为可选方案，本发明的方法可以包括下列步骤在从介电基板10上分离下来之前把基板分段14的一端分开并在每个基板分段14的分开端38上连上一个电连接器36(例如一个同轴接头)。例如，可以用焊接或胶粘工艺把电连接器36连接到每个基板分段14上。此后，对于每个基板分段14其电连接器36最好也提供覆盖模压层37，而且对所有这些电连接器36来说，其覆盖模压基本上同时进行。
从前面所指出的有关专利申请中可以理解，介电基板10最好是由具有最小柔韧性的介电材料如聚酰胺、聚酯或类似材料制成。这不仅能满足印刷电路天线34的最终环境要求，而且在生产时有助于在所使用的机械加工过程中提供相同的允差程度。
还应该理解，主辐射单元30最好是诸如铜或导电油墨这样的导电材料制成的印刷线条。主辐射单元30通常具有非线性的布置，在这样的布置中它的电气长度要比物理长度更大，从而使其尺寸减到最小，这在系列号为08/459,959的专利申请中有更详细的介绍，该申请的题目为“具有电气长度大于其物理长度的天线”，该申请也是本发明的受让人所拥有的，在此引入作为参考。
如在也由本发明的受让人所拥有的题为“多频带印刷单极天线”、系列号为08/459,553的专利申请中所更详细描述的、并在此处引用作为参考的那样，至少一个附加的辐射单元40可以位于每个基板分段14的顶侧32。虽然所示的发射单元40是直线形的，但它可以有任何形状。附加的辐射单元40最好在基板分段14覆盖模压之前在邻近于主辐射单元30处生成。在这种情况下，图7所示的单个的印刷电路天线14可以用在多个频带宽度。当然，最好是使任何附加的辐射单元40基本上同时生成在每个基板分段14上。在最优情况下，主辐射单元30和附加辐射单元40基本上同时生成于每个基板分段14上。
其它一些能使印刷电路天线34工作在多个带宽的可选的步骤包括在每个基板分段14的底侧44(最好邻近于分开端38处)上生成一个电抗单元42，在每个基板分段14的底侧42(最好相对于分开端38，如图9所示)上形成一个寄生单元46，或在每个基板分段14的底侧42上生成第二发射单元48(如图10所示)。在每种情况下，可以理解，对于每个基板分段14，所有电抗单元40、寄生单元44、或第二辐射单元46要基本上同时生成或形成。当然，增加这些元件要在基板分段14被覆盖模压之前进行。在这种方式下，印刷电路天线34将具有系列号为08/459,235和08/459,553的专利申请中所描述的天线之一的形式，该两个专利申请的题目为“多频带单极天线”，它们也是由本发明的受让人所拥有的，并在此引用作参考。
在显示并描述了本发明的优选实施例之后，这里所揭示的大量生产印刷电路天线的方法可以由对本技术有一般理解的人们作适当的修改但不违背本发明的范围而完成。特别是，虽然这里主辐射单元30是被显示和描述为一个单极天线，但通过适当地为其设计导电线条就可以方便地成为双极天线。同样，如在这里已于前面指出的那样，介电基板10上的基板分段14在分离之前的安排或布置可以具有任何形式并且不必限于在这里所示的成行成对的方式。
权利要求
1.一种大量生产印刷电路天线的方法，包括下列各步骤(a)提供具有第一侧和第二侧的介电材料的基板；(b)去掉上述基板的某些部分以产生一个具有所需尺寸的各互相连接的分段的阵列；(c)在每个基板分段的上述第一侧生成主辐射单元；(d)用保护性介电材料对每个基板分段进行覆盖模压；以及(e)从上述介电基板上分离每个基板分段以形成多个独立的印刷电路天线。
2.权利要求1的方法，其特征在于在每个基板分段上生成上述主辐射单元基本上是同时进行的。
3.权利要求1的方法，其特征在于去掉基板上的某些部分以产生上述互相连接的分段的阵列基本上是同时进行的。
4.权利要求1的方法，其特征在于上述的去掉基板步骤和上述的生成步骤基本上是同时进行的。
5.权利要求1的方法，其特征在于每个基板分段的覆盖模压基本上是同时进行的。
6.权利要求1的方法，其特征在于从上述介电基板上分离各基板分段基本上是同时进行的。
7.权利要求1的方法，其特征在于上述基板是由具有最小程度柔韧性的介电材料制成的。
8.权利要求1的方法，其特征在于还包括下列步骤将每个基板分段的一端分开和在上述分离步骤之前先在上述各基板分段的分开端上连接上电连接器。
9.权利要求8的方法，其特征在于还包括在上述分离步骤之前对每个上述的基板分段的电连接器进行覆盖模压。
10.权利要求9的方法，其特征在于对每个基板分段的上述电连接器的覆盖模压基本上是同时进行的。
11.权利要求1的方法，其特征在于上述覆盖模压步骤是由注塑模压完成的。
12.权利要求1的方法，其特征在于还包括在对上述基板分段覆盖模压之前去掉多余的基板材料这一步骤，其中所说的基板分段的尺寸与上述主辐射单元相近。
13.权利要求1的方法，其特征在于上述阵列至少包括一行多个相互连接的基板分段。
14.权利要求1的方法，其特征在于上述主辐射单元是导电材料印制的线条。
15.权利要求1的方法，其特征在于上述主辐射单元是一个单极子天线。
16.权利要求1的方法，其特征在于上述主发射单元是一个偶极子天线。
17.权利要求1的方法，其特征在于上述的生成步骤在上述去除基板的步骤之前进行。
18.权利要求17的方法，其特征在于每个上述基板分段包括在其上的主辐射单元之一。
19.权利要求1的方法，其特征在于还包括在每个基板分段的上述第一侧上至少生成一个附加的辐射单元。
20.权利要求19的方法，其特征在于在每个基板分段上生成上述附加的辐射单元基本上是同时进行的。
21.权利要求19的方法，其特征在于在每个基板分段上生成上述主辐射单元和上述附加的辐射单元基本上是同时进行的。
22.权利要求1的方法，其特征在于还包括在每个上述基板分段的上述第二侧上生成电抗单元的步骤。
23.权利要求22的方法，其特征在于在每个基板分段上生成上述电抗单元基本上是同时进行的。
24.权利要求1的方法，其特征在于还包括在每个上述基板分段的上述第二侧上形成寄生单元的步骤。
25.权利要求24的方法，其特征在于在每个基板分段上形成上述寄生单元基本上是同时进行的。
26.权利要求1的方法，其特征在于还包括在每个上述基板分段的第二侧上生成第二发射单元的步骤。
27.权利要求26的方法，其特征在于在每个基板分段上生成上述第二发射单元基本上是同时进行的。
28.一种大量生产印刷电路天线的方法，包括下列各步骤(a)提供具有第一侧和第二侧的介电材料的基板；(b)在上述介电基板的上述第一侧上以预定图形同时生成具有规定尺寸的多个主辐射单元；(c)同时去除上述介电基板上的某些部分以产生一个具有所需尺寸的互相连接的分段的阵列，每个上述基板分段包括上述主辐射单元之一；(d)同时用保护介电材料对每个基板分段进行覆盖模压；(e)从上述介电基板同时分离上述每个基板分段以形成多个单独的印刷电路天线。
29.权利要求28的方法，其特征在于上述基板是由具有最小程度柔韧性的介电材料制成的。
30.权利要求28的方法，其特征在于还包括下列步骤将每个基板分段的一端分开和在上述分离步骤之前先在上述各基板分段的分开端上接上电连接器。
31.权利要求30的方法，其特征在于还包括在上述分离步骤之前对每个上述基板分段的电连接器进行覆盖模压。
32.权利要求28的方法，其特征在于还包括在每个基板分段的上述第一侧上同时生成至少一个附加辐射单元的步骤。
33.权利要求28的方法，其特征在于还包括在每个上述基板分段的上述第二侧上同时生成一个电抗单元的步骤。
34.权利要求28的方法，其特征在于还包括在每个上述基板分段的上述第二侧上同时形成一个寄生单元的步骤。
35.权利要求28的方法，其特征在于还包括在每个基板分段的上述第二侧上同时生成一个第二发射单元的步骤。
全文摘要
一种大量生产印刷电路天线的方法,包括的步骤为:提供具有第一侧和第二侧的介电材料的基板,去掉基板的某些部分以产生具有所需尺寸的互相连接的分段的阵列,在每个基板分段的第一侧上生成一个主发射单元,用保护介电材料对每个基板分段进行覆盖模压,从介电基板分离各基板分段以形成多个单独的印刷电路天线。最好上述每个步骤能对各基板分段基本上同时进行。该方法还可以包括下列各步:把基板分段的一端分开,在每个基板分段上接一个电连接器,并在分离步骤之前对每个基板分段的电连接器进行覆盖模压。还可以在第一和第二侧生成附加的辐射单元,或者在第二侧上生成电抗或寄生单元以便使印刷电路天线能进行多频带运行。
文档编号H01Q9/30GK1203700SQ96198832
公开日1998年12月30日 申请日期1996年10月16日 优先权日1995年10月18日
发明者R·W·拉姆佩, C·H·范谢勒 申请人:艾利森公司