JP5897550B2 - アンテナデバイスおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本願は、アンテナデバイスおよびその製造方法に関し、より具体的には、化学めっきによって形成される金属層が、プラスチック製本体に部分的に露出している金属シート上に堆積されることを回避することができる、アンテナデバイスおよびその製造方法に関する。

プラスチックは、電子製品の外側筐体に広く使用され、容易に形成されるという利点を有し、大規模に生産される場合がある。例えば、携帯用電子デバイスの外側筐体は、主にプラスチックから作成される。

しかしながら、電子製品のサイズがより小さくなってきているため、電子製品の外側筐体の厚さも薄くなっている。したがって、プラスチック製外側筐体の構造強度を向上させるために、外力からの衝撃に耐えるプラスチック製外側筐体の強度を向上させるように、現在ではプラスチック製外側筐体は、主に金属シートが組み込まれている。

例えば、台湾特許公開第２００９１７５７０号は、その中に複数の金属シートを備え、これによりその強度を向上させる、無線伝送デバイスの保護用外側筐体を開示する。さらに、上記の台湾特許公開第２００９１７５７０号はまた、保護用外側筐体の中の複数の金属シートの提供が、以下の利点を有することを開示する。すなわち、（１）金属シートは、装飾的な特徴として使用されてもよい、（２）金属シートは、機能的特徴として、例えば、金属材料のボタン等として機能してもよい、つまり、構造中の上記の金属シートは、金属光沢装飾の機能または操作インターフェースボタンの機能を達成するように、保護用外側筐体に露出することになる。

一方で、レーザーダイレクトストラクチャリング（ＬＤＳ）は、プラスチック製外側筐体上のトレースの製造に徐々に適用されている。レーザーダイレクトストラクチャリングの製造工程では、最初に、ワンショット成形によって、熱可塑性プラスチック材料を硬化することによって形成される、ショット成形のための外側筐体を提供し、次いで、レーザーによって、金属化された活性化核を有してもよく、つまり、その活性化核が、物理的または化学的反応を触媒するために使用されてもよい、活性化領域を外側筐体の内壁の表面に形成し、次に、金属化工程、例えば、化学めっきによって、トレースを形成するように、上記の活性化領域中に金属を形成させる。

したがって、レーザーダイレクトストラクチャリングの上記の工程が、金属シートを有するプラスチック製外側筐体で実施されると、化学めっきにおける金属イオンは、プラスチック製外側筐体に露出している金属シートの表面上で、還元反応を起こし、そのため、化学めっきによって形成される金属層が、プラスチック製外側筐体に露出している金属シートの表面上に堆積され、それによって、以下の問題を引き起こすことになる。
（１）化学めっきによって形成される金属層と、プラスチック製外側筐体に露出している金属シートの表面との間の接着力が良好ではないため、堆積された金属層は、金属シートの表面から剥離するか、または外れて落ちる場合があり、その結果、金属粒子または粉末が電子製品の内部空間に散乱し、これらの金属粒子または粉末によって、電子製品の内側の回路基板のトレースは、短絡を形成する場合がある。
（２）上記の（１）の観点として、化学めっきによって形成される金属層と、金属シートの表面との間の接着力が良好ではないため、化学めっきによって形成される金属層は、しわの寄った、荒い、または剥離した表面を形成する場合があり、それによって、金属シートは、装飾の機能を失う。

実際の実施における先行技術の問題を考慮して、本願の発明者は、何年にもわたる、関連する産業的実施への取り組みから経験を積み、注意深く研究し、合理的に設計され、かつ上記の問題を効果的に改善する構造を、丁寧かつ最終的に提供する。

本願の主な目的は、アンテナデバイスおよびその製造方法を提供することであり、その中で、電気めっきの逆反応の概念が採用され、金属シートに正電圧を印加するように、プラスチック製本体の中に組み込まれ、かつそれに部分的に露出している、金属シートに、外部電源装置の陽極が接続され、それによって、金属層の化学めっきが実施されると、上記の金属シートの露出部上に金属材料を堆積させることによってもたらされる問題を回避することが可能である。つまり、プラスチック製本体に部分的に露出している金属シート上に、化学めっきによって形成される金属層の堆積はなく、そのため、装飾は、金属シートに対してなおも維持される。さらに、本願はまた、先行技術において記載されるような、剥離された金属層によってもたらされる短絡の問題も解決することができる。

上記の目的を達成するために、本願は、アンテナデバイスを提供し、このアンテナデバイスは、その上にアンテナパターンを有するプラスチック製本体と、筐体部材を形成するために、プラスチック製本体の中に組み込まれ、かつプラスチック製本体に部分的に露出している金属シートと、アンテナを形成するように、化学めっきによってアンテナパターン上に堆積される金属層とを備え、金属層が化学めっきによって堆積されると、正電圧を金属シートに印加し、かつ金属層が金属シートの表面上に堆積されることを回避するように、プラスチック製本体に部分的に露出される金属シートは電力供給の陽極に接続される。

本願はさらに、アンテナデバイスの製造方法を提供する。アンテナデバイスの製造方法は、筐体部材を形成するように、インサート成形によって、プラスチック製本体の中に金属シートを組み込み、金属シートをプラスチック製本体に部分的に露出させる第１のステップと、その上に金属を堆積させるために使用されてもよいアンテナパターンをプラスチック製本体の上に形成する第２のステップと、金属イオンを含有する化学めっき溶液中に筐体部材を配置し、金属イオンを還元し、金属層のアンテナを形成するように、アンテナパターン上に堆積させ、同時に、電源装置を提供し、金属シートに正電圧を印加し、かつ金属イオンの還元によって形成される金属層が、金属シートの表面上に堆積されることを回避するように、電源装置の陽極を、プラスチック製本体に部分的に露出している金属シートに接続し、電源装置の陰極を、化学めっき溶液中の電極に接続する第３のステップとを含む。

本願は、以下の有益な効果を有する。化学めっきにおける金属イオンが還元反応を起こしたときに、化学めっきにおける金属イオンを、プラスチック製本体に部分的に露出している上記の金属シート上に堆積させず、プラスチック製本体のアンテナパターン上にのみ堆積させるために、外部電力供給を用いて、プラスチック製本体に部分的に露出している金属シートに正電圧を提供することにより、金属シートによって提供される装飾形態を維持することができ、また、化学めっきにより堆積される金属層と金属シートとの間の接着力の問題に起因する短絡の欠陥を回避することができる。

本願の特徴および技術内容をさらに理解するために、以下の発明を実施するための形態および本願に関連する図面を参照されたい。しかしながら、図面は、参照および説明目的のみであり、本願を制限するために使用されない。

本願に従って、筐体部材を形成するように、金属シートがプラスチック製本体の中に組み込まれることを示す、概略斜視図である。 本願に従って、プラスチック製本体が、その上に金属を堆積させるために使用することができるアンテナパターンを有することを示す、概略斜視図である。 本願に従って、金属層がアンテナパターン上に形成されることを示す、概略斜視図である。 本願のアンテナデバイス、回路基板、および導体素子が一緒に組み立てられることを示す、概略分解斜視図である。 本願のアンテナデバイス、回路基板、および導体素子が一緒に組み立てられることを示す、概略組立斜視図である。 本願に従って、化学めっきが筐体部材上で実施され、電力供給の陽極が、金属シートに接続されることを示す、概略図である。

図面中、参照番号は、以下の通り称される。
１ 筐体部材
１０ プラスチック製本体
１０１ アンテナパターン
１０２ 内面
１０３ 外面
１１ 金属シート
１２ 金属層
２０ 回路基板
２０１ トレース
２１ 導体素子
３０ 電力供給
３０１ 電極
３０２ ブラケット
４０ 化学めっき溶液

本願は、アンテナデバイスおよびその製造方法を提供し、それは、従来の工程において、化学めっきによって形成される金属層を、プラスチック製本体の中に組み込まれる金属シートの露出部上に堆積させることによってもたらされる問題、例えば、化学めっきによって堆積される金属層と金属シートとの間の接着力が良好ではないため、金属層が外れて落ち、回路の短絡をもたらすか、またはデバイスの内側を汚染する等の問題を解決することができる。

本願の第１の実施形態のアンテナデバイスの製造方法は、以下のステップを含む。

最初に、第１のステップは、インサート成形によってプラスチック製本体１０の中に金属シート１１を組み込み、筐体部材１を形成するように、金属シート１１をプラスチック製本体１０に部分的に露出させる（併せて図１を参照されたい）。

本実施形態では、筐体部材１は、移動通信デバイスの後部カバー、例えば、携帯電話の後部カバーであってもよいが、上記に限定されず、筐体部材１は、最初に、インサート成形によって、携帯電話の上記の後部カバーを形成するように、金属シート１１をプラスチック製本体１０の中に組み込ませ、かつプラスチック製本体１０に露出させる。つまり、金属シート１１は、ステンレス金属または他の耐食金属であってもよいが、高い強度および装飾を有する、または電磁遮蔽効果を有する筐体部材１を形成するように、インサート成形によって、プラスチック製本体１０の中にしっかりと組み込まれる。

一方で、その上に金属を堆積させるために使用されてもよいアンテナパターン（併せて図１Ａを参照されたい）を形成するように、レーザーによってプラスチック製本体１０を改造し、プラスチック製本体１０は、金属、金属触媒、またはその有機物を含有する塑性材料であり、それは、金属化された活性化核を有する活性化領域を形成するように、レーザーによって改造されてもよく、したがって、活性化領域の活性化核は、物理的または化学的反応を促進することになる。

次いで、第２のステップは、その上に金属を堆積させるために使用してもよいアンテナパターン１０１（併せて図１Ａを参照されたい）を、プラスチック製本体１０上に形成することである。具体的に、本ステップは、次のステップにおいて、信号を受信することができるアンテナを形成するように、導電性金属材料をプラスチック製本体１０の活性化領域上に直接堆積させ、接着させるように、活性化領域（すなわち、アンテナパターン１０１）を形成するために、レーザーによって、プラスチック製本体１０の表面の所定の領域を改造することである。アンテナパターン１０１は、化学めっきによるアンテナパターン１０１上への金属の堆積の反応に影響を及ぼす正電圧を外部から印加する、後続のステップを回避するように、金属シート１１と接触していないことに留意されたい。

次に、図４と併せて図１Ｂを参照すると、第３のステップは、金属イオンを含有する化学めっき溶液４０中に筐体部材１を配置し、金属イオンを還元し、金属層１２のアンテナを形成するように、アンテナパターン１０１上に堆積させ、同時に、金属シート１１に正電圧を印加し、かつ金属イオンの還元によって形成される金属層１２が、金属シート１１の表面上に堆積されることを回避するように、電源装置３０を提供し、電源装置３０の陽極を、プラスチック製本体１０に部分的に露出している金属シート１１に接続し、電源装置３０の陰極を、化学めっき溶液４０中の電極３０１に接続する。

このようにして、本ステップは、信号を受信してもよい金属層１２のアンテナを形成するように、金属堆積技術、例えば、化学めっき（無電解めっきとも称される）によって、導電性金属材料をプラスチック製本体１０のアンテナパターン１０１上に直接堆積させ、接着させることである。例えば、化学めっき溶液４０は、信号を受信するアンテナを形成するように、銅の金属層１２を堆積させるように、少なくとも銅イオンを含んでもよい。さらに、例えば、化学めっき溶液４０は、信号を受信するアンテナを形成するために、ニッケルの金属層１２を堆積させるように、少なくともニッケルイオンを含んでもよい。しかし、上記に限定されない。

一方、化学めっき溶液４０中の金属イオンはまた、還元の過程において、プラスチック製本体１０に部分的に露出している金属シート１１の表面上にも堆積され得るので、本願は、化学めっきの過程において、電源装置３０を用いて、プラスチック製本体１０に部分的に露出している金属シート１１に正電圧を提供することによって、プラスチック製本体１０に部分的に露出している金属シート１１上で、電気めっきの逆反応を起こさせる。具体的に、本願において、プラスチック製本体１０に部分的に露出している金属シート１１上の堆積に酸化反応を起こさせるために、プラスチック製本体１０に部分的に露出している金属シート１１に約０．４Ｖの正電圧を印加するように、電源装置３０の陽極は、プラスチック製本体１０に部分的に露出している金属シート１１に接続され、電源装置３０の陰極は、化学めっき溶液４０中の電極３０１に接続され、化学めっきによって、プラスチック製本体１０に部分的に露出している金属シート１１の表面上に堆積される金属層１２を、イオン状態に再び戻すようにし、その結果、プラスチック製本体１０に部分的に露出している金属シート１１の表面上に、化学めっきによって形成される金属層１２の堆積はない。図４に示すように、本願は、バッチで生産を実施するように、いったんブラケット３０２を用いて８つの筐体部材１を組み立て、ブラケット３０２の遠位端を電源装置３０の陽極に接続してもよい。

したがって、本願の第１の具体的な実施形態は、レーザーダイレクトストラクチャリングによって、アンテナデバイスを製造することであり、つまり、筐体部材１は、レーザーダイレクトストラクチャリングによる外側筐体であり、これはプラスチック製本体１０およびインサート成形によって成形される金属シート１１を備え、その中に、活性化領域（すなわち、アンテナパターン１０１）は、レーザーによってプラスチック製本体１０上に形成され、次いで、金属層１２のアンテナは、化学めっきによって、活性化領域上に金属材料を堆積させることによって形成される。さらに、化学めっきによって堆積される金属が、金属シート１１の表面を覆うことを回避するように、化学めっきと同時に、外部電源装置３０を用いて、金属シート１１に正電圧が印加される。

本願の第２の具体的な実施形態のアンテナデバイスの製造方法は、ツーショット成形によって、プラスチック製本体１０上にアンテナパターン１０１を形成することであって、以下のステップを含む。

第１のステップは、筐体部材１を形成するように、同様にインサート成形によって、プラスチック製本体１０中に金属シート１１に組み込み、金属シート１１をプラスチック製本体１０に部分的に露出させることである（併せて図１を参照されたい）。また、本ステップにおけるショット成形による塑性材料が、非導電性の塑性材料であり、金属成分を含有する必要がないという点で、第１の具体的な実施形態とは異なる。つまり、一般の工業用塑性材料もまた、本ステップにおいて使用されてもよい。

さらに、第１の具体的な実施形態と同様に、筐体部材１は、移動通信デバイスの後部カバー、例えば、携帯電話の後部カバー等であってもよい。

次いで、第２のステップは、その上に金属を堆積させるために使用されてもよいアンテナパターン１０１（併せて図１Ａを参照されたい）を、プラスチック製本体１０上に形成することである。具体的に、このステップは、その上に金属を堆積させるために使用してもよいアンテナパターン１０１を形成するように、ツーショット成形によって、導電性塑性材料をプラスチック製本体１０上に形成させることである。つまり、本ステップは、後続のステップにおいて、信号を受信してもよいアンテナを形成するように、導電性金属材料をプラスチック製本体１０のアンテナパターン１０１に直接接着させるように、アンテナパターン１０１を形成するために、ツーショット成形によって、導電性塑性材料をプラスチック製本体１０の表面の所定の領域に形成させることである。

さらに、第１の具体的な実施形態と同様に、化学めっきによるアンテナパターン１０１上への金属の堆積の反応に影響を及ぼす正電圧を外部から印加する、後続のステップを回避するように、アンテナパターン１０１は、金属シート１１と接触していない。

次に、同様に図１Ｂおよび図４を参照すると、第３のステップは、金属イオン（例えば、銅イオンまたはニッケルイオン）を含有する化学めっき溶液４０中に筐体部材１を配置し、金属イオンを還元し、金属層１２のアンテナを形成するように、アンテナパターン１０１上に堆積させ、同時に、金属シート１１に正電圧を印加し、かつ金属イオンの還元によって形成される金属層１２が、金属シート１１の表面上に堆積されることを回避するように、電源装置３０を提供し、電源装置３０の陽極を、プラスチック製本体１０に部分的に露出している金属シート１１に接続し、電源装置３０の陰極を、化学めっき溶液４０中の電極３０１に接続することである。したがって、第２のステップにおいて使用される導電性塑性材料によって、化学めっき溶液４０中の金属イオンは、信号を受信し得るアンテナを形成するように、プラスチック製本体１０上のアンテナパターン１０１上に直接堆積され、接着され得る。さらに、化学めっきの過程において、電源装置３０を用いて、プラスチック製本体１０に部分的に露出している金属シート１１に正電圧を提供し、プラスチック製本体１０に部分的に露出している金属シート１１上で、化学めっきによって、プラスチック製本体１０に部分的に露出している金属シート１１の表面上に堆積される金属層１２を、イオン状態に再び戻すようにする、電気めっきの逆反応を起こさせることによって、プラスチック製本体１０に部分的に露出している金属シート１１の表面上で、化学めっきによって形成される金属層１２の堆積がない状態に維持することが可能である。

したがって、本願の第２の具体的な実施形態は、ツーショット成形によってアンテナデバイスを製造することである。つまり、筐体部材１は、プラスチック製本体１０およびインサート成形によって成形される金属シート１１を備え、ツーショット成形によって、アンテナパターン１０１を形成するように、別の導電性塑性材料がプラスチック製本体１０上に形成され、次いで、金属層１２のアンテナが、化学めっきによって、活性化領域上に金属材料を堆積させることによって形成される。さらに、化学めっきによって堆積される金属が、金属シート１１の表面を覆うことを回避するように、化学めっきと同時に、外部電力供給３０を用いて、金属シート１１に正電圧が印加される。

結論として、本願の上記の第１および第２の具体的な実施形態の製造方法に従って、アンテナデバイスが製造され、プラスチック製本体１０、金属シート１１、および金属層１２を備え、金属シート１１は、筐体部材１を形成するために、プラスチック製本体１０の中に組み込まれ、金属シート１１は、プラスチック製本体１０に部分的に露出し、プラスチック製本体１０は、その上にアンテナパターン１０１を有し、金属層１２は、化学めっきによってアンテナを形成するように、アンテナパターン１０１上に堆積され、化学めっきによって、金属層１２が堆積されるとき、金属シート１１に正電圧を印加し、かつ金属層１２が金属シート１１の表面上に堆積されることを回避するように、プラスチック製本体１０に部分的に露出している金属シート１１は、電源装置３０の陽極に接続される。

図１を参照すると、筐体部材１を形成するために、金属シート１１がプラスチック製本体１０の中に組み込まれることを示す、斜視図である。一実施形態では、筐体部材１は、移動通信デバイスの後部カバー、例えば、携帯電話の後部カバーであってもよく、プラスチック製本体１０は、内面１０２、および内面１０２と反対側の外面１０３を備え、金属シート１１は、部分的かつ移動通信デバイスの後部カバーの内面１０２および外面１０３に同時に露出している。しかしながら、修正された実施形態において、金属シート１１は、移動通信デバイスの後部カバーの内面１０２にのみ部分的に露出してもよく、または移動通信デバイスの後部カバーの外面１０３に部分的にのみ露出してもよい。

図１Ａを参照すると、上に金属を堆積させるために使用されてもよいアンテナパターン１０１が、プラスチック製本体１０上に形成されることを示す。具体的に、アンテナパターン１０１は、プラスチック製本体１０の外面１０３からプラスチック製本体１０の内面１０２に連続的に延在し、アンテナパターン１０１は、上記のレーザーダイレクトストラクチャリングのレーザーのレーザー改造ステップ、またはツーショット成形によって形成され、それは、本明細書において詳細に記載されず、さらに、アンテナパターン１０１は、金属シート１１と接触していない。

図１Ｂを参照すると、信号を受信／伝送するアンテナを形成するように、金属層１２がアンテナパターン１０１上に形成されることを示す。金属層１２の構造は、アンテナパターン１０１に対応し、同様に、プラスチック製本体１０の外面１０３からプラスチック製本体１０の内面１０２に連続的に延在する。化学めっきによって、金属層１２が堆積されるとき、プラスチック製本体１０に部分的に露出している金属シート１１は、金属シート１１に正電圧を印加するように、電源装置３０の陽極に接続され、したがって、プラスチック製本体１０に部分的に露出している金属シート１１上に、金属層１２の堆積はないことに留意されたい。

図２および図３を参照すると、図２は、本実施形態のアンテナデバイス、回路基板２０、および導体素子２１が一緒に組み立てられることを示す、分解斜視図であり、図３は、上記のアンテナデバイス、回路基板２０、および導体素子２１が一緒に組み立てられた、組立図であり、アンテナデバイスのプラスチック製本体１０は、内面１０２、および内面１０２と反対側の外面１０３を備え、金属層１２は、プラスチック製本体１０の外面１０３からプラスチック製本体１０の内面１０２に連続的に延在し、導体素子２１の２つの端部は、プラスチック製本体１０の内面１０２上の金属層１２、および回路基板２０上のトレース２０１に、それぞれ電気的に接続される。このようにして、金属層１２によって受信される無線信号は、信号の受信／伝送を達成するように、導体素子２１を介して、回路基板２０中のトレース２０１に伝送されてもよく、逆もまた同様である。

一方で、金属シート１１は、筐体部材１（すなわち、移動通信デバイスの後部カバー）の構造強度を向上させる、または装飾機能を増大する、もしくは電磁遮蔽効果の機能を強化するように、プラスチック製本体１０の中に密接に組み込まれ、本願によって提供される製造方法は、化学めっきによって形成される金属が、従来の工程において金属シート１１上に堆積されることによってもたらされる問題を解決するように、化学めっきによって形成される金属が、金属シート１１上に堆積されることを効果的に回避してもよい。

結論として、本願は、以下の利点を有する。

最初に、金属シートに正電圧を印加することは、化学めっきによって形成される金属が金属シート上に堆積されることによってもたらされる問題を回避してもよいように、プラスチック製本体の中に組み込まれる金属シートに、外部電源装置の陽極を接続する。したがって、化学めっきを使用する場合、本願において、金属シートに装飾の機能またはボタンの機能を維持させるように、金属シートは、なおもプラスチック製本体の中に組み込まれ、かつプラスチック製本体に露出されてもよい。

さらに、本願は、金属層の化学めっきの実施後に、先行技術において記載される、剥離した堆積金属層によってもたらされる短絡問題を解決するように、金属材料が金属シート上に堆積されることを回避し、プラスチック製本体および金属シートから成る筐体部材がより良好な構造強度を有するようにする場合がある。

上記は、本願の好ましい実施形態にすぎず、本願の実施のための範囲を制限するために使用されず、そのため、本願の本明細書および図面の内容に従って考案される、同等の技術上の変更は、本願の範囲内になお含まれる。

Claims (6)

1. 金属シートの周囲にプラスチック製本体をインサート成形することによって、筐体部材を形成し、該筐体部材の形成が、前記金属シートの一部分を露出した状態のままにしておくことと、
   前記プラスチック製本体上にアンテナパターンを形成することと、
   露出している前記金属シートの前記一部分上に、正電圧を提供することと、
   金属イオンを含有する化学めっき溶液を用いて、アンテナを形成するように、前記アンテナパターン上に金属層を提供することとを含む、方法であって、
   前記化学めっき溶液が、前記金属シートの正に帯電した露出部分上に金属層を堆積させない、方法。
2. 前記金属シートは、耐食金属から形成される、請求項１に記載の方法。
3. 前記アンテナパターンは、レーザーダイレクトストラクチャリング（ＬＤＳ）によって、前記プラスチック製本体上に形成される、請求項２に記載の方法。
4. 前記プラスチック製本体は、ツーショット成形によって形成され、前記アンテナパターンは、第２のショットで提供される、請求項２に記載の方法。
5. 前記化学めっき溶液中の前記金属イオンは、銅イオンであり、前記金属層は、銅層である、請求項１に記載の方法。
6. 前記化学めっき溶液中の前記金属イオンは、ニッケルイオンであり、前記金属層は、ニッケル層である、請求項１に記載の方法。

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