金属壳体的无线电波穿透窗及其制造方法与流程

本发明涉及一种无线电波通讯装置的构造及其制造方法，特别是一种无线电波通讯装置的金属壳体的构造及其制造方法。

背景技术：

具有无线电波通讯功能的电子产品，需要通过天线传递无线电信号，早期电子产品的天线通常为外露式设计，随着电子产品愈来愈重视整体造型及美观的设计趋势，将天线设置于电子设备的壳体之中的隐藏式天线已成为目前的设计主流。由于金属或是金属网具有阻挡无线电波传递的特性，采用隐藏式天线的电子设备的壳体若是使用金属材质，就必需克服金属壳体会阻挡无线电波传递的问题。

具有无线电波通讯功能的电子产品例如但不限于包括行动电话、无线电对讲机(Walkie-Talkie)和穿戴式装置(Wearable electronics)：以行动电话为例，行动电话的壳体材质主要包括以下几种：塑料例如聚碳酸酯(polycarbonate)、金属材质(包括铝合金、镁合金、钛合金)，以及玻璃(铝硅酸盐玻璃与Gorilla玻璃)。其中塑料的优点包括：价格便宜、材质轻、容易制造且不会干扰无线讯号，然而不利热传导(会热集中)则是其缺点；以金属材质制造的金属壳体的优点包括：具有较佳的触感、硬度高不易磨损、结构强度佳、抗压能力好，以及热传导性佳，因此可以很好的保护内部的零件且容易散热；金属壳体虽有上述优点，但也有部份的缺点，若使用它制造手机壳体，由于金属材质会阻挡无线电波的传递，对于目前采用隐藏式天线的手机而言，也是许多手机制造商未采用金属材质制造手机壳体的主要原因。

已知用于解决金属壳体会阻挡无线电波传递的问题的一种技术，是使用不会阻挡无线电波传递的材质(例如塑料和玻璃)在金属壳体制造窗口，让隐藏式天线的无线电信号能够通过。因此，这种手机壳体的零件数量多、重量较重而且体积较大。另一方面，与全金属材质制造的手机壳体相较，使用多种不同材质制造的手机壳体在外观上较难获得一致的外观，例如不同金属材质和塑料材质的壳体在经过同色涂装制程之后，仍然会存在些许的色差。

另一种已知用于解决金属壳体会阻挡无线电波传递的问题的一种技术，例如已公开的美国专利US20140247188 A1“Antenna device and electronic apparatus including antenna device”，是通过在金属壳体切割出狭缝并在狭缝周围设置线圈的方式，使金属壳体可充当天线用于传递无线电信号。另外，在已公开的美国专利US20140203981 A1“Antenna device and communication terminal device”公开了一种类似的技术，其中提出了一种无需狭缝即可使电波穿透金属壳体的天线装置，包括一金属壳体以及一供电线圈(feed coil)，其中金属壳体的侧面具有一缺口部，供电线圈设在金属壳体的内部与金属壳体进行磁场耦合，而且供电线圈被配置在接近缺口部的位置。

另外在已公开的中国专利CN103633434 A“整合于金属壳体的天线结构”，以及已公开的中国专利CN104584324 A“电子装置金属壳体与天线的整合机构”，都公开了在金属壳体切割出狭缝，并且将天线结构和金属壳体结合的技术。

上述几种已知技术皆不可避免地在金属壳体形成狭缝或是缺口，然而为了保持金属壳体的外观的美感及完整性，所述的狭缝或是缺口都需要再以塑料或是其它不会阻挡无线电波传递的材质(例如塑料)封闭，由于塑料与金属的物理特性不同，在两者衔接处如何保持表面的平整则是制造商要解决的另一问题。

技术实现要素：

本发明的目的的一在解决传统金属壳体的上述问题，提出了一种金属壳体的无线电波穿透窗及其制造方法，本发明不需要在金属壳体切割出狭缝，就能解决无线电波无法通过金属壳体的问题；因此本发明金属壳体的无线电波穿透窗可适用于包括但不限于行动电话、无线电对讲机和穿戴式装置使用的金属壳体。

本发明金属壳体的无线电波穿透窗的一实施例包括：一金属壳体，在金属壳体对应天线的幅射体的位置具有一改质区域，改质区域形成具有足够小的金属材料厚度，可以通过微弧氧化制程将金属壳体的改质区域完全陶瓷化，进而在改质区域形成一种无碍无线电波传递的全瓷化无线电波穿透窗。

本发明方法的一实施例，包括：在金属壳体对应天线的幅射体的位置定义一改质区域，进行一薄化步骤在改质区域形成形成具有足够小的金属材料厚度，以及通过微弧氧化(Micro-arc Oxidation；MAO)制程将金属壳体的改 质区域完全陶瓷化，就可以在改质区域形成一种无碍无线电波传递的全瓷化无线电波穿透窗。

在本发明的一实施例，改质区域的一实施例构造是一种平直的薄化壳体，其厚度介于10-800微米(um)。

在本发明的一实施例，改质区域的一实施例构造是一种平直的薄化壳体，较佳的厚度为介于200-600微米(um)。

在本发明的一实施例，改质区域的另一实施例构造，是一种具有多个孔穴的蜂巢结构，通过微弧氧化制程将蜂巢结构完全陶瓷化，使得全瓷化无线电波穿透窗能够具有较大的纵深，可以提高全瓷化无线电波穿透窗的结构强度。

在本发明的一实施例，蜂巢结构的孔穴未贯穿金属壳体。

在本发明的一实施例，蜂巢结构的孔穴是贯穿金属壳体。

在本发明的一实施例，在本发明的一实施例，蜂巢结构孔穴中填充有低介电系数的介电材料粉末，因此，金属壳体可以在外观上保有完整性，而且无碍无线电波的传递。

在本发明的一实施例，所述介电材料可为氧化硅(SiO2)、氧化镁(MgO)、氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO)和氮化硼(NB)其中的任一种。

由上述发明内容可以了解，本发明提出了一种金属壳体的无线电波穿透窗及其制造方法，不需要在金属壳体切割出狭缝，就能解决无线电波无法通过金属壳体的问题；另一方面，依据本发明方制造完成的金属壳体在外观上仍然保有金属壳体的完整性及美观，另一方面也可简化金属壳体的构造和制程。

有关本发明的具体实施方式及其技术特点和功效，下文将配合图式说明如下。

附图说明

图1，为本发明的一实施例构造图，绘示无线电波穿透窗在金属壳体的位置；

图2，为图1在II-II位置的断面图，绘示全瓷化无线电波穿透窗在金属壳体的断面构造；

图3，为本发明的另一实施例构造图，绘示全瓷化无线电波穿透窗在金属壳体的断面构造；

图4，为图3在IV-IV位置的断面图，绘示全瓷化无线电波穿透窗在金属壳体的断面构造；

图5，为本发明的另一实施例构造图，绘示蜂巢结构的孔穴的另一种实施例的构造；

图6，为本发明的另一实施例构造图，绘示全瓷化无线电波穿透窗在金属壳体的断面构造；

图7，为本发明的另一实施例构造图，绘示全瓷化无线电波穿透窗在金属壳体的断面构造。

符号说明

10 金属壳体

20 天线

11 孔穴

12 介电材料粉末

A 改质区域

D 纵深

F1 第一表面

F2 第二表面

T 足够小的金属材料厚度

T1、T2 蜂巢结构的壁厚

具体实施方式

首先请参阅图1，为本发明的一实施例构造图；图中绘示的是一种具有无线电波通讯功能的电子产品的金属壳体10，所述电子产品具有隐藏式的一天线20设置于金属壳体10之中。在本发明的一较佳实施例，金属壳体10的材质包括铝合金、镁合金和钛合金其中的任一种。

请参阅图2，是图1在II-II位置的断面图，绘示本发明全瓷化无线电波穿透窗在金属壳体10的断面构造；如图1及图2所示，在本发明的一实施例，在金属壳体10对应天线20的幅射体的位置具有一改质区域A，改质区域A形成具有足够小的金属材料厚度T，具体而言，所述足够小的金属材料厚度T是 指可以通过微弧氧化(Micro-arc Oxidat ion；MAO)制程将改质区域A完全陶瓷化的厚度，金属壳体10的改质区域A可以通过微弧氧化制程将金属材质完全改质成为一种金属氧化物，例如将铝合金材质改质成为氧化铝(Al2O3)、将镁合金材质改质成为氧化镁(MgO)，以及将钛合金改质成为氧化钛(TiO2)，进而在改质区域A形成一种无碍无线电波传递的全瓷化无线电波穿透窗。

在本发明的一实施例，其中用以制造金属壳体的无线电波穿透窗的方法，包括下列步骤：

在金属壳体10对应天线20的幅射体的位置定义一改质区域A；

进行一薄化步骤在改质区域A形成形成具有足够小的金属材料厚度；以及

在金属壳体10的改质区域A进行通过微弧氧化(MAO)制程，将改质区域A的金属材质完全改质成为一种金属氧化物，进而在改质区域A形成一种无碍无线电波传递的全瓷化无线电波穿透窗。

在本发明方法的一实施例，薄化步骤具体而言是通过金属壳体10的成型制程，在改质区域A形成具有足够小的金属材料厚度T，具体而言，所述足够小的金属材料厚度T是指可以通过微弧氧化(MAO)制程将改质区域A完全改质成为一种金属氧化物的厚度。

请参阅图2，在本发明的一实施例，改质区域A的构造是一种平直的薄化壳体，其厚度介于10-800微米(um)，在一较佳的实施例，平直的薄化壳体的厚度介于200-600微米(um)，在进行微弧氧化制程的过程中，可以在平直的薄化壳体的两侧表面往金属材质的内部逐渐形成金属氧化层，直至平直的薄化壳体完全成为陶瓷化的金属氧化物，就可以在改质区域A形成一种无碍无线电波传递的全瓷化无线电波穿透窗。在本发明的一较佳实施例，平直的薄化壳体的厚度为500微米(um)，通过微弧氧化制程在平直的薄化壳体的两侧表面分别往金属材质的内部逐渐形成厚度为250微米(um)的金属氧化层，就可将改质区域A完全改质成为一种金属氧化物。

请参阅图3，在本发明的另一实施例，改质区域的构造包括多个形成于金属壳体10的孔穴11，通过孔穴11在金属壳体10的改质区域A形成一种薄壁的蜂巢结构，其中蜂巢结构的壁厚(包括T1和T2)符合所述足够小的金属材料厚度T，再通过微弧氧化制程将蜂巢结构完全改质成为一种金属氧化物(完全 陶瓷化)，就可形成一种无碍无线电波传递的全瓷化无线电波穿透窗。在本发明的一实施例，其中蜂巢结构的壁厚(包括T1和T2)介于10-800微米(um)；在一较佳实施例，蜂巢结构的壁厚(包括T1和T2)介于200-600微米(um)。在本发明的一实施例，蜂巢结构的孔穴11未贯穿金属壳体10；在本发明的一实施例，其中孔穴11的断面形状可以是圆形(如图4所示)和矩形(如图5所示)；在本发明的一实施例，其中任二个相邻孔穴11之间的壁厚介于10-800微米(um)。

对于某些电子产品而言，金属壳体10的厚度对于微弧氧化制程而言，要将金属壳体10的改质区域A完全陶瓷化可能需要更长的处理时间与更高的处理成本，因此，在本发明图2绘示的一种实施例，通过本发明方法的薄化步骤可以将改质区域A形成一种平直的薄化壳体，通过微弧氧化制程就可以较容易地将改质区域A的金属材质完全改质成为一种金属氧化物。相对于图2的实施例的平直的薄化壳体，图3的实施例的蜂巢结构使得全瓷化无线电波穿透窗能够具有较大的纵深D，可以提高全瓷化无线电波穿透窗的结构强度；所述纵深D可视为第一表面F1和第二表面F2间的最短距离，其中第一表面F1为金属壳体10的一侧表面，而第二表面F2为第一表面F1的相对侧的表面。

请参阅图6，在本发明的另一实施例，蜂巢结构的孔穴11可以是贯穿金属壳体10。这种结构除了使得全瓷化无线电波穿透窗能够具有较大的纵深D，可以提高全瓷化无线电波穿透窗的结构强度，也可以更容易地通过微弧氧化制程将蜂巢结构完全改质成为一种金属氧化物。

请参阅图7，为本发明的另一实施例构造图，绘示全瓷化无线电波穿透窗在金属壳体的断面构造。其中图7的蜂巢结构和图6的实施例相同，差异之处在于图7的实施例的蜂巢结构的孔穴11中填充有低介电系数的介电材料粉末12，所述介电材料可为氧化硅(SiO2)、氧化镁(MgO)、氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO)和氮化硼(NB)其中的任一种。因此，图7的实施例的金属壳体10在外观上仍然保有金属壳体10的完整性及美观，而且无碍无线电波的传递，另一方面也可简化金属壳体的构造和制程。

虽然本发明已通过上述的实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本发明权利要求所界定者为准。