CN102237568B - 天线装置及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种天线装置及其制作方法，该天线装置的制作方法包含以下步骤：步骤一：利用埋入模铸将一金属片埋设于一塑料本体，且使该金属片部分裸露于该塑料本体以形成一壳体件；步骤二：在该塑料本体上成型一可供沉积金属的天线图案；以及步骤三：将该壳体件置入一具有金属离子的化学镀液中，使金属离子还原且沉积于该天线图案上，以成型一金属层的天线；同时，提供一电源，并将该电源的正极连接至部分裸露于该塑料本体的该金属片，及将该电源的负极连接至位于化学镀液中的电极，以向该金属片加载正电压，进而避免金属离子所还原的该金属层沉积于该金属片的表面。

Description

天线装置及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种天线装置及其制作方法，尤指一种可避免化学镀的金属层沉积于部分裸露于该塑料本体的金属片的天线装置及其制作方法。
背景技术
塑料大量地运用于电子产品的外壳，其优势在于易于成型，且可大量生产。例如，可携式电子装置的外壳大多均利用塑料所制造。
然而，随着电子产品的尺寸日益缩小，其外壳的厚度也随着减小，因此，为了提高塑料外壳的结构强度，目前大多在塑料外壳中嵌合有金属片，以提升塑料外壳抵抗外力冲击的强度。
例如，中国台湾专利公开号第200917570号，其揭露一种无线传输装置的防护外壳，该防护外壳中即包含多个金属片，以提高防护外壳的强度。除此的外，上述570号公开专利中亦揭露在防护外壳中设有多个金属片更可具有以下优点：(1)可用以作为装饰性的特征；(2)可用以作为功能性特征，例如金属材质的按钮等；换言之，上述金属片在结构上会裸露于该防护外壳，以达成金属光泽的装饰性或操作接口的按键功能。
再一方面，激光直接成型技术(laser-direct-structuring，LDS)已逐渐应用于塑料外壳上的线路的制作。激光直接成型的制作流程为；首先提供一射出模造的外壳，该外壳为利用一次射出成型将热塑性材料加以固化成型；接着，以激光于该外壳的内壁面形成活化区域，该活化区域会具有金属化的活化核心，亦即，该活化区域的活化核心可用以催化物理或化学反应；接下来，利用一金属化制程，例如化学镀，将金属形成于上述的活化区域，以形成线路。
因此，当利用具有金属片的塑料外壳进行上述激光直接成型制程时，由于化学镀中的金属离子会在裸露于塑料外壳的金属片的表面产生还原反应，致使裸露于塑料外壳的金属片的表面上会沉积化学镀的金属层，而造成以下问题：
(1)化学镀的金属层与裸露于塑料外壳的金属片的表面之间附着力不佳，故沉积的金属层会由金属片的表面上剥离、脱落，而导致金属颗粒、粉末会散布在电子产品的内部空间，这些金属颗粒、粉末即可能会导致电子产品内部的电路板的线路发生短路的情况。
(2)如上述(1)的观点，化学镀的金属层与裸露于塑料外壳的金属片的表面之间附着力不佳，故化学镀的金属层会形成皱折、粗糙或剥离的表面，导致金属片失去装饰性的功能。
本案发明人有鉴于上述现有技术于实际施用时的缺陷，且积累个人从事相关产业开发实务上多年的经验，精心研究，终于提出一种设计合理且有效改善上述问题的结构。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种天线装置及其制作方法，其利用电镀的逆反应的概念，将外接电源的正极连接至埋设而部分裸露于塑料本体的金属片，以向该金属片加载正电压，故可避免进行金属层的化学镀时将金属材料沉积于上述金属片的裸露部分上所造成的问题；换言之，部分裸露于该塑料本体的金属片不会沉积有化学镀的金属层，故金属片仍可保持其装饰性，再者，本发明亦可解决现有技术所提及的剥离的金属层所导致的电路短路问题。
为了达到上述目的，本发明提供一种天线装置，包含：一塑料本体，其上具有一天线图案；一金属片，其埋设于该塑料本体以形成一壳体件，且该金属片部分裸露于该塑料本体；以及一金属层，其利用化学镀沉积于该天线图案以形成天线；其中，在该金属层的化学镀沉积时，部分裸露于该塑料本体的该金属片连接于一电源的正极，以向该金属片加载正电压，进而避免该金属层沉积于该金属片的表面。
本发明还提供一种天线装置的制作方法，包含以下步骤：步骤一：利用埋入模铸(insert molding)将一金属片埋设于一塑料本体，且使该金属片部分裸露于该塑料本体以形成一壳体件；步骤二：在该塑料本体上成型一可供沉积金属的天线图案；以及步骤三：将该壳体件置入一具有金属离子的化学镀液中，使金属离子还原且沉积于该天线图案上，以成型一金属层的天线；同时，提供一电源，并将该电源的正极连接至部分裸露于该塑料本体的该金属片，及将该电源的负极连接至位于化学镀液中的电极，以向该金属片加载正电压，进而避免金属离子所还原的该金属层沉积于该金属片的表面。
本发明具有以下有益的效果：利用外接电源提供正电压于部分裸露于该塑料本体的该金属片，使化学镀的金属离子进行还原反应时，仅沉积于该塑料本体上的天线图案，而不会沉积于上述部分裸露于该塑料本体的该金属片，故可保持该金属片所提供的装饰性形态，亦可避免化学镀所沉积的金属层与金属片的间的附着力问题所衍生出的电路短路等缺陷。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1显示本发明的金属片埋设于该塑料本体以形成壳体件的立体示意图。
图1A显示本发明的塑料本体上具有可供沉积金属的天线图案的立体示意图。
图1B显示本发明的金属层成型于该天线图案上的立体示意图。
图2为本发明的天线装置与电路板、导电元件组设在一起的分解示意图。
图3为本发明的天线装置与电路板、导电元件组设在一起的组合示意图。
图4为本发明的壳体件进行化学镀的示意图，其中电源的正极连接于金属片。
其中，附图标记说明如下：
1     壳体件
10    塑料本体      101    天线图案
                    102    内表面
                    103    外表面
11    金属片
12    金属层
20    电路板        201线路
21    导电元件
30    电源          301电极
                    302   支架
40    化学镀液
具体实施方式
本发明提出一种天线装置及其制作方法，其可解决传统制程将化学镀的金属层沉积于埋设于塑料本体中的金属片的裸露部分所导致的问题，例如化学镀所沉积的金属层与金属片间的附着性不佳，而使金属层脱落导致电路短路或装置内部污染的问题等等。
本发明的第一具体实施例的天线装置的制作方法包括以下步骤：
首先，在步骤一中，利用埋入模铸(insert molding)将一金属片11埋设于一塑料本体10，且使该金属片11部分裸露于该塑料本体10以形成一壳体件1(请配合图1所示)。
在本具体实施例中，该壳体件1可为一移动通讯装置的背盖，例如移动电话背盖，但不以上述为限，其先利用埋入模铸将金属片11埋设且裸露于塑料本体10而成型为上述的移动电话背盖；换言之，利用埋入模铸将金属片11牢固地嵌合于塑料本体10中，而该金属片11可为不锈钢或其它耐腐蚀金属，以形成具有高强度、具装饰性、或具有电磁遮蔽效果的壳体件1。
另一方面，为了使塑料本体10可被激光所改质，以使塑料本体10上成型可供沉积金属的天线图案(请配合图1A所示)，该塑料本体10为一种含金属、金属催化物或其有机物的塑性材料，其可被激光所改质而形成活化区域，该活化区域具有金属化的活化核心，因此，该活化区域的活化核心会催化物理或化学反应。
接着，步骤二为在该塑料本体10上成型一可供沉积金属的天线图案101(请配合图1A所示)。具体而言，本步骤为使用激光将该塑料本体10的表面的一预定区域改质形成一活化区域(即天线图案101)，使下一步骤的导电金属材料得以直接沉积且附着于该塑料本体10的活化区域上以形成可接收信号的天线。值得注意的是，该天线图案101与该金属片11不相接触，以避免后续外加正电压的步骤影响到化学镀沉积金属于天线图案101上的反应。
接下来，请参考图1B，并配合图4所示，步骤三为将该壳体件1置入一具有金属离子的化学镀液40中，使金属离子还原且沉积于该天线图案101上，以成型一金属层12的天线；同时，提供一电源30，并将该电源的正极连接至部分裸露于该塑料本体10的该金属片11，及将该电源30的负极连接至位于化学镀液40中的电极301，以向该金属片11加载正电压，进而避免金属离子所还原的该金属层12沉积于该金属片11的表面。
以此，本步骤为利用金属沉积技术，例如化学镀(亦称无电镀，electrolessplating)，使导电金属材料得以直接沉积附着于该塑料本体10的天线图案101上，以形成可接收信号的金属层12的天线。例如，化学镀液40可至少包含有铜离子，故可沉积铜的金属层12，以形成接收信号的天线；又例如，化学镀液40可至少包含有镍离子，故可沉积镍的金属层12，以形成接收信号的天线，但不以上述为限。
再一方面，由于化学镀液40中的金属离子在进行还原的过程中，亦会沉积在部分裸露于该塑料本体10的该金属片11的表面，故本发明在化学镀的过程中利用电源30提供正电压于部分裸露于该塑料本体10的该金属片11，使部分裸露于该塑料本体10的该金属片11会产生电镀的逆反应，具体而言，本发明将该电源30的正极连接至部分裸露于该塑料本体10的该金属片11，及将该电源30的负极连接至位于化学镀液40中的电极301，以载入约0.4V的正电压至部分裸露于该塑料本体10的该金属片11，使沉积在部分裸露于该塑料本体10的该金属片11进行一氧化反应，使化学镀所沉积在部分裸露于该塑料本体10的该金属片11表面上的金属层12，再次还原成离子态，故可保持部分裸露于该塑料本体10的该金属片11表面不会沉积有化学镀所成型的金属层12。如图4所示，本发明可利用支架302一次性地装配八个壳体件1，并将支架302的末端连接于电源30的正极，以此可进行批次化的量产作业。
因此，本发明的第一具体实施例为利用激光直接成型技术(laser-direct-structuring，LDS)制作一种天线装置，换言之，该壳体件1为一激光直接成型(LDS)的外壳，其包含一利用埋入模铸方法所模制成型的塑料本体10与金属片11，并以激光于该塑料本体10上形成一活化区域(即天线图案101)，再利用化学镀方法将金属材料沉积于该活化区域而形成有一金属层12的天线；再者，在化学镀的同时，利用外接电源30将正电压加载于金属片11，以避免化学镀所沉积的金属覆盖于金属片11的表面。
本发明的第二具体实施例的天线装置的制作方法则是利用双色注塑(2shot molding，又称双料射出成型)将天线图案101成型于塑料本体10上，其包括以下步骤：
步骤一，同样可利用埋入模铸(insert molding)将一金属片11埋设于一塑料本体10，且使该金属片11部分裸露于该塑料本体10以形成一壳体件1(请配合图1所示)，而与第一具体实施例不同之处在于，本步骤所射出成型的塑材为一种非导体的塑材，且其中不需含有金属组成，换言之，一般常见的工业塑材均可应用于本步骤中。
另外，同于第一具体实施例，该壳体件1可为一移动通讯装置的背盖，例如移动电话背盖等。
接着，步骤二是在该塑料本体10上成型一可供沉积金属的天线图案101(请配合图1A所示)。具体而言，本步骤为利用双色注塑(2shot molding)方法将一导电塑材成型于该塑料本体10上，以形成可供沉积金属的天线图案101；换言之，本步骤为利用双色注塑将导电塑材成型在该塑料本体10的表面的预定区域，以形成天线图案101，使下一步骤的导电金属材料得以直接附着于该塑料本体10上的天线图案101上以形成可接收信号的天线。
另外，与第一具体实施例相同，该天线图案101与该金属片11不相接触，以避免后续外加正电压的步骤影响到化学镀沉积金属于天线图案101上的反应。
接下来，同样参考图1B与图4所示，步骤三是将该壳体件1置入一具有金属离子(如铜离子或镍离子)的化学镀液40中，使金属离子还原且沉积于该天线图案101上，以成型一金属层12的天线；同时，提供一电源30，并将该电源的正极连接至部分裸露于该塑料本体10的该金属片11，及将该电源30的负极连接至位于化学镀液40中的电极301，以向该金属片11加载正电压，进而避免金属离子所还原的该金属层12沉积于该金属片11的表面。因此，通过步骤二所使用的导电塑材，化学镀液40中的金属离子可直接沉积附着于该塑料本体10的天线图案101上，以形成可接收信号的金属层12的天线。再者，在化学镀的过程中，利用电源30提供正电压于部分裸露于该塑料本体10的该金属片11，使部分裸露于该塑料本体10的该金属片11会产生电镀的逆反应，使化学镀所沉积在部分裸露于该塑料本体10的该金属片11表面上的金属层12，再次还原成离子态，故可保持部分裸露于该塑料本体10的该金属片11表面不会沉积有化学镀所成型的金属层12。
因此，本发明的第二具体实施例为利用双色注塑(2shot molding)技术制作一种天线装置，换言之，该壳体件1包含一利用埋入模铸方法所模制成型的塑料本体10与金属片11，并利用双色注塑将另一导电塑材成型于该塑料本体10上以形成天线图案101；再利用化学镀方法将金属材料沉积于该活化区域而形成有一金属层12的天线；再者，在化学镀的同时，利用外接电源30将正电压加载于金属片11，以避免化学镀所沉积的金属覆盖于金属片11的表面。
综上所述，本发明依据上述第一与第二具体实施例的制作方法，制作出一种天线装置，其包括塑料本体10、金属片11及金属层12，金属片11为埋设于该塑料本体10以形成一壳体件1，且该金属片11部分裸露于该塑料本体10，而塑料本体10上具有一天线图案101，金属层12则是利用化学镀沉积于该天线图案101上以形成天线；其中当该金属层12的化学镀沉积时，部分裸露于该塑料本体10的该金属片11连接于一电源30的正极，以向该金属片11加载正电压，进而避免该金属层12沉积于该金属片11的表面。
请参考图1，其显示金属片11埋设于该塑料本体10以形成一壳体件1的立体图。在一实施例中，该壳体件1可为一移动通讯装置的背盖，例如移动电话背盖，而该塑料本体10包含一内表面102及一相对于该内表面102的外表面103，该金属片11为部分地同时裸露于该移动通讯装置的背盖的内表面102与外表面103。然而，在一变化实施例中，该金属片11可仅部分裸露于该移动通讯装置的背盖的内表面102，或是仅部分裸露于该移动通讯装置的背盖的外表面103。
请参考图1A，其显示该塑料本体10上具有可供沉积金属的天线图案101，具体而言，该天线图案101由塑料本体10的外表面103连续地延伸至塑料本体10的内表面102，而该天线图案101可利用前文所述的激光直接成型技术(laser-direct-structuring，LDS)的激光改质步骤或双色注塑(2shotmolding)技术所制作，在此不予赘述；再者，该天线图案101与该金属片11不相接触。
请参考图1B，其显示金属层12成型于该天线图案101上，以形成一接收/发送信号的天线。金属层12的结构对应于该天线图案101，且同样由塑料本体10的外表面103连续地延伸至塑料本体10的内表面102；值得注意的是，由于在该金属层12的化学镀沉积时，部分裸露于该塑料本体10的该金属片11连接于一电源30的正极，以向该金属片11加载正电压，因此，部分裸露于该塑料本体10的该金属片11上并无金属层12的沉积。
请参考图2与图3，图2显示本实施例的天线装置与电路板20、导电元件21组设在一起的分解图；而图3显示上述的天线装置与电路板20、导电元件21组设在一起的组合图，其中，天线装置的塑料本体10包含内表面102及相对于该内表面102的外表面103，金属层12由塑料本体10的外表面103连续地延伸至塑料本体10的内表面102，导电元件21的两端分别电性连接于位于塑料本体10的内表面102的金属层12以及电路板20上的线路201。以此，该金属层12所接收的无线信号则可利用导电元件21传递至该电路板20上的线路201，反之亦然，以达到信号的接收/传送。
另一方面，金属片11紧密地嵌合于该塑料本体10，以达到提升该壳体件1(即移动通讯装置的背盖)的结构强度、或增加装饰性功用、或加强电磁遮蔽效果的功能，并且本发明所提出的制作方法可有效避免化学镀的金属沉积于金属片11上，以解决传统制程将化学镀的金属沉积于金属片11上所造成的问题。
综上所述，本发明具有下列诸项优点：
1、将外接电源的正极连接至埋设于塑料本体的金属片，以向该金属片加载正电压，故可避免进行金属层的化学镀时将金属材料沉积于金属片上所造成的问题。以此，在应用化学镀的情况下，本发明仍可将金属片嵌设并裸露于塑料本体，使其可维持装饰性功用或按键作用的功能。
2、另外，本发明可避免进行金属层的化学镀时将金属材料沉积于金属片上，以解决现有技术所提及的剥离的沉积金属层所导致的电路短路问题，且使塑料本体与金属片所组成的壳体件具有较佳的结构强度。
以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非因此局限本发明的专利范围，故凡运用本发明说明书及附图内容所为的等效技术变化，均包含于本发明的范围内。

Claims (12)

1.一种天线装置，包含：
一塑料本体，其上具有一天线图案；
一金属片，其埋设于该塑料本体以形成一壳体件，且该金属片为部分地裸露于该塑料本体，其中该金属片与该天线图案不相接触；以及
一金属层，其利用化学镀沉积于该天线图案以形成天线；
其中，在该金属层的化学镀沉积时，部分裸露于该塑料本体的该金属片连接于一电源的正极，以向该金属片加载正电压，进而避免金属层沉积于该金属片的表面。
2.如权利要求1所述的天线装置，其中该壳体件为一移动通讯装置的背盖。
3.如权利要求2所述的天线装置，其中该金属片部分裸露于该移动通讯装置的背盖的内表面。
4.如权利要求2所述的天线装置，其中该金属片部分裸露于该移动通讯装置的背盖的外表面。
5.如权利要求2所述的天线装置，其中该金属片部分地同时裸露于该移动通讯装置的背盖的内表面与外表面。
6.一种天线装置的制作方法，包含以下步骤：
步骤一：利用埋入模铸将一金属片埋设于一塑料本体，且使该金属片部分裸露于该塑料本体以形成一壳体件；
步骤二：在该塑料本体上成型一可供沉积金属的天线图案；以及
步骤三：将该壳体件置入一具有金属离子的化学镀液中，使金属离子还原且沉积于该天线图案上，以成型一金属层的天线；同时，提供一电源，并将该电源的正极连接至部分裸露于该塑料本体的该金属片，及将该电源的负极连接至位于化学镀液中的电极，以向该金属片加载正电压，进而避免金属离子所还原的金属层沉积于该金属片的表面。
7.如权利要求6所述的天线装置的制作方法，其中，在步骤一中，该金属片为耐腐蚀金属。
8.如权利要求7所述的天线装置的制作方法，其中，在步骤一中，该金属片为不锈钢。
9.如权利要求7所述的天线装置的制作方法，其中在步骤二中，利用激光直接活化将该可供沉积金属的天线图案成型于该塑料本体上。
10.如权利要求7所述的天线装置的制作方法，其中在步骤二中，利用双色注塑将该可供沉积金属的天线图案成型于该塑料本体上。
11.如权利要求6至10中任一项所述的天线装置的制作方法，其中在步骤三中，该化学镀液中的金属离子为铜离子，而该金属层为铜层。
12.如权利要求6至10中任一项所述的天线装置的制作方法，其中在步骤三中，该化学镀液中的金属离子为镍离子，而该金属层为镍层。
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