一种天线成型方法、盖板组件及终端设备与流程

1.本技术涉及终端设备技术领域，尤其涉及一种天线成型方法、盖板组件及终端设备。


背景技术：

2.随着科技的发展，移动通讯终端在人们日常生活中越来越普及，这类移动通讯终端包括智能手机、智能手表、平板电脑、穿戴智能设备等。为了提高移动通讯终端便携性以及可操作性，在不影响视觉观感的条件下，这些移动通讯终端正朝着功能多样化以及体型轻薄化、小型化的方向发展，作为移动通讯终端信号收发端的天线模块，也随之迭代发展。但是，移动通讯终端的发展趋势意味着其零组件越来越多，设备内部的空间也会尽可能被利用，即预留给天线模块设计的内部空间越来越小，对天线模块的设计提出了更高的要求。
3.举例说明，在通讯技术由4g升级到5g毫米波技术后，一般采用8
×
8mimo(multiple-input and multiple-output，多输入多输出)天线设计方案，天线数量增加至64根。如图1a至图1c示例出了几种移动通讯终端中5g天线设置方案可能的实施方式，其中，图1a中的天线模块101相当于设置于前盖102或后盖103外侧，图1b中天线模块101相当于设置于前盖102或后盖103内侧，具体位于前盖102与oca(optically clear adhesive，光学胶)104或后盖103与oca104之间，图1c中天线模块101相当于设置于触摸传感器105上(具体位于oca104与触摸传感器105之间)，当然，图1a至图1c中其他结构还包括显示单元106、用于保护天线模块101的保护涂层107以及移动通讯终端其他常见结构。常识可知，天线模块101的收发信号在穿透介质层时会存在能量损耗，因此天线模块101的在移动通讯终端中的位置会对信号的收发效率产生较大影响；结合图1a至图1c中天线模块101的实现方式，天线模块101收发信号的效率优先次序为：图1a中的天线模块101＞图1b中的天线模块101＞图1c中的天线模块101，可见，当天线模块101设置在前盖102或后盖103上时可以取得相对较好的收发效率。
4.目前常用的天线成型工艺可以采用光刻工艺，其工艺流程请参照图2a至图2g所示例，首先如图2a所示在基板201上形成金属导电膜202，并如图2b所示在金属导电膜202上涂覆光刻胶203并干燥，然后如图2c所示配合掩膜版204对结构进行曝光，如图2d所示对结构进行显影、如图2e所示进行蚀刻、如图2f所示去除光刻胶203，最后如图2g所示涂覆保护涂层107，将最终得到结构移印到透明薄膜(此处未示出)上即可在触控面板上形成mimo天线，这种工艺方法流程复杂、成本高，由于天线模块只能设置在基板201内导致天线模块的收发效果不理想；在另一种天线成型工艺——纳米压印技术中，其工艺流程可以参照图3a至图3f所示，首先如图3a所示在树脂薄膜301上涂覆uv固化涂层302，如图3b至图3d所示采用与天线设计对应的纳米凸结构阳模303在uv固化涂层302上形成微结构，该微结构具有凹槽304，然后如图3e在微结构的凹槽304内注入导电层305，最后如图3f涂覆保护涂层107，得到形成在树脂薄膜301上的天线模块，这种工艺方法制作局限性较大，无法实现复杂的精细天线结构，其只能应用到设备结构内的天线设计且占用空间较多，信号收发效果也不够理想。
5.可见，传统的天线结构设计均无法满足目前移动通讯设备的发展对天线模块的设计要求。


技术实现要素：

6.本技术提供一种天线成型方法、盖板组件及终端设备，可以将天线直接成型到终端设备的盖板上，满足终端设备对天线收发信号的效率要求。
7.第一方面，本技术提供了一种天线成型方法，该方法可以将天线成型到终端设备用的盖板上；具体地，这种天线成型方法包括以下步骤：
8.提供一盖板以及与所述盖板的表面相匹配的遮光掩膜版，所述遮光掩膜版具有与所述天线的形状相匹配的光线透过区；此处，盖板的表面可以是盖板的外表面，也可以是盖板的内表面。
9.配合所述遮光掩膜版对所述盖板表面进行uv选择性曝光处理，以使所述盖板表面形成照射区和非照射区；
10.对所述盖板表面进行碱液处理；
11.在所述盖板表面接种催化剂；
12.对吸附于所述盖板表面的催化剂进行抑制化处理；
13.在所述盖板表面上镀导电金属以形成所述天线；
14.在所述盖板表面形成覆盖所述天线的保护层。
15.在上述方法实施中，遮光掩膜版使得uv曝光仅作用在遮光掩膜版的光线透过区所对应的盖板表面，经过uv照射的盖板的照射区表面会出现大量的羟基基团或者羧基基团；为了将催化剂较好地吸附到盖板表面，通过碱液处理将上述盖板表面出现的羟基基团或羧基基团离子化；催化剂吸附到盖板表面后，有利于上镀导电金属；在接种催化剂时，盖板的非照射区也会吸附少量的催化剂，但是天线的金属导电线路需要仅形成于照射区，为了防止非照射区也上镀导电金属，对吸附于盖板表面的催化剂进行抑制化处理，可以抑制非照射区吸附的少量的催化剂活性，而照射区大量的催化剂则基本不会受到抑制影响(即抑制化处理不会严重削弱照射区的催化剂的催化性能)，存在于照射区的催化剂可以形成催化剂层，上镀导电金属后，可以在催化剂层上形成能够实现天线功能的金属导电线路，此处的金属导线线路形成的图案相当于天线，而保护层则可以对金属导电线路(即天线)起到保护作用。可以看出，通过上述方法可以将天线(上述金属导电线路所形成的图案即相当于天线)直接设置到盖板的表面，天线信号传递时穿越的介质较少，可以取得良好的信号收发效果，能够满足当前终端设备5g信号毫米波的传递要求。
16.在上述方法中，经过uv辐照的盖板表面会形成弱酸性的羟基基团或羧基基团，不易离子化以吸附催化剂，因此在碱液处理中，可以采用氢氧化钾(koh)溶液或氢氧化钠(naoh)溶液，其强碱性有助于上述羟基基团和羧基基团离子化；保护层可以为聚氨酯类、丙烯酸类、环氧类、有机硅树脂类中的一种或多种的组合，保护层需要覆盖天线，以天线不外露为准。
17.一种可能实现的方式中，在配合遮光掩膜版对盖板表面进行uv选择性曝光处理之前，还可以包括以下步骤：
18.在所述盖板的表面形成有机高分子层，可以提高盖板表面与天线的密着力；此处
有机高分子层的材质由所述盖板材质确定，具体可以是聚氨酯类、丙烯酸类、环氧类、硅树脂类的一种或多种的组合；并且，此处的有机高分子层为透明性质，其可见光透过率不低于80％。
19.上述盖板在具体实施时为透明材质的结构，可以是塑料，可以是光学柔性薄膜，还可以是玻璃；需要说明的是，若盖板为玻璃，上述形成有机高分子层的步骤不可省略。
20.一种可能实现的方式中，在对所述盖板表面进行碱液处理之后、所述盖板表面接种催化剂之前，还可以包括以下步骤：
21.采用阳离子聚合物溶液对所述盖板表面进行处理；这一步骤的实施，可以增强催化剂的吸附效果。
22.在该方法中，催化剂的种类可以选用钯(pd)催化剂，还可以选用锡(sn)催化剂、铂(pt)催化剂，还可以选用这几种催化剂的混合物，例如钯催化剂和锡催化剂的混合物；上述阳离子聚合物溶液中阳离子聚合物的种类以及对催化剂进行抑制化处理时采用的抑制剂的种类都需要与催化剂的种类相对应；以钯催化剂为例，对应的阳离子聚合物可以为聚季铵盐类或聚丙烯酰胺类，而抑制剂则可以为硫脲基团的化合物。
23.第二方面，本技术还提供一种盖板组件，这种盖板组件可以应用到诸如手机、平板电脑之类的终端设备上。该盖板组件包括盖板以及天线，此处的天线通过上述技术方案所提供的天线成型方法形成于盖板的表面，且盖板用于接合天线的表面形成有催化剂层；这种盖板组件中的天线在进行信号收发时穿越介质较少，损耗也较小，可以取得良好的信号收发效果。为了保证盖板组件的透明度，使得整个盖板组件的可见光透过率不小于80％，天线的金属导电线路的线宽可以限定为不大于10μm，且其高度不大于10μm；考虑到金属导电线路的肉眼可识别性及导电率，上述线宽和高度可以优选为0.1～5μm。同时，天线的金属导电线路最外围的金属线路所围成的区域中，金属导电线路的面积占比在5％～20％之间。
24.一种可能实现的方式中，为了提高盖板表面与天线的密着力，在盖板朝向催化剂层的表面可以形成一有机高分子层；此处的盖板可以为透明材质的塑料、光学柔性薄膜或玻璃，且当盖板为玻璃时，上述有机高分子层必须存在。而盖板的结构并不限定，其表面可以是曲面，也可以是曲面，还可以是立体结构，不会影响天线的形成，具有较为广泛的适用性。
25.第三方面，本技术还提供一种终端设备，该终端设备可以是手机、平板电脑、智能手表等；终端设备具体包括终端本体，终端本体内设置有主板，而终端本体外则设置有上述盖板组件，起到外壳防护作用；此处的盖板组件中的盖板表面设置有天线，天线与主板可以通过耦合连接或馈线连接，即天线可以实现主板与外部天线器件的信号交互；由于此处的天线设置于盖板的表面，不论是盖板的内表面还是外表面，可以节省终端设备内的空间，且通讯信号穿越介质时产生的损耗较小，具有良好的信号收发效果。
附图说明
26.图1a至图1c为现有的移动通讯终端的天线设置方案；
27.图2a至图2g为现有的一种天线成型方法；
28.图3a至图3f为现有的另一种天线成型方法；
29.图4a至图4c为本技术实施例提供的一种盖板组件的结构示意图；
30.图4d为本技术实施例提供的盖板组件中一种盖板的结构示意图；
31.图4e为本技术实施例提供的盖板组件中另一种盖板的结构示意图；
32.图4f和图4g为本技术实施例提供的另一种盖板组件的结构示意图；
33.图4h为本技术实施例提供的盖板组件中又一种盖板的结构示意图；
34.图4i和图4j为本技术实施例提供的一又种盖板组件的结构示意图；
35.图5为本技术实施例提供的一种天线成型方法的流程示意图；
36.图6a至图6i为本技术实施例提供的一种盖板组件在制备过程中的结构变化示意图；
37.图7为本技术实施例提供的另一种天线成型方法的流程示意图；
38.图8为本技术实施例提供的一种盖板组件的结构示意图；
39.图9为本技术实施例提供的又一种天线成型方法的流程示意图；
40.图10为本技术实施例提供的再一种天线成型方法的流程示意图；
41.图11为本技术实施例提供的一种在柔性光学薄膜上实施的天线成型方法的原理示意图；
42.图12为本技术实施例提供的一种终端设备的结构示意图。
43.附图标记：
44.101-天线模块；102-前盖；103-后盖；104-oca；105-触摸传感器；106-显示单元；107-保护涂层；201-基板；202-金属导电膜；203-光刻胶；204-掩膜版；301-树脂薄膜；302-uv化涂层；303-纳米凸结构阳模；304-凹槽；305-导电层；100-手机；11-后盖；12-主板；10-盖板组件；1-盖板；2-遮光掩膜版；3-催化剂层；4-天线；5-保护层；6-有机高分子层。
具体实施方式
45.首先介绍一下本技术的应用场景：随着通讯技术的发展，终端设备内部的可利用空间越来越小，将天线形成在盖板上可以取得较好的信号收发效率。但是常用的天线成型工艺已经不能满足将天线设置到盖板上的要求，形成的天线无法满足理想的信号收发效果。
46.基于此，本技术实施例提供一种天线成型方法及盖板组件10，该天线成型方法用于在盖板1的表面形成天线4，最终可以得到如图4a、图4b或图4c所示的具有天线4的盖板1，图4a、图4b或图4c中的盖板1的结构可以参照图4d所示，盖板1具有两个相对的表面，天线4可以形成在盖板1的外表面1a(例如图4a所示)，也可以形成在盖板1的内表面1b(例如图4b所示)，还可以在两个表面均形成天线4(例如图4c所示)。当然，如图4a、图4b或图4c所示，在盖板1用于形成天线4的表面还形成有催化剂层3，天线4形成在催化剂层3上，在天线4表面还形成有覆盖天线4的保护层5。
47.可以理解的是，图4a、图4b或图4c中的盖板1的表面为平面；若盖板1为如图4e所示的结构，其外表面1a和内表面1b均为弧面，在该盖板1上形成天线4得到的盖板组件10的结构可以参照图4f或图4g所示(此处未示出在盖板1两个表面均形成天线4的结构)；若盖板1为如图4h所示的立体结构，其外表面1a和内表面1b均为立体结构，在该盖板1上形成天线4得到的盖板组件10的结构可以参照图4i和图4j所示(此处也未示出在盖板1两个表面均形成天线4的结构)。可见，本技术实施例提供的天线成型方法对盖板1的结构不做限定，具有
较强的适应性。可以理解的是，图4a、图4b、图4c、图4f、图4g、图4i以及图4j所示的结构即本实施例提供的盖板组件10的几种实施方式；当然，在上述图示中，天线4表面还形成有覆盖天线4的保护层5。可以理解的是，为了表示清楚，在图4a、图4b、图4c、图4f、图4g、图4i以及图4j中省略了催化剂层3的结构。
48.下面将结合附图对本技术作进一步地详细描述，而且，在后续实施例介绍中，将以图4b所示的盖板1为例。另外，本技术实施例所提供的天线成型方法与盖板组件10的结构是对应的，因此，为了方案的清楚简洁，盖板组件10的结构将与天线成型方法的实施例对应进行介绍。
49.结合图4a所示的一种盖板组件10的结构，本技术实施例首先提供一种天线成型方法，具体请参照如图5所示该天线成型方法的流程示意图以及图6a至图6e所示与该方法对应的盖板组件10结构变化示意图。该天线成型方法包括以下步骤：
50.s1：提供一盖板1以及与盖板1的表面相匹配的遮光掩膜版2，遮光掩膜版2具有与天线的形状相匹配的光线透过区a；请参照图6b示例性示出的一种遮光掩膜版2的结构，其中的光线透过区a形状会与最终形成的天线4形状相匹配，此处的盖板1在具体实施时为透明材质的结构，可以是塑料，可以是光学柔性薄膜，还可以是玻璃。需要说明的是，后续实施例将以图6b所示例的遮光掩膜版2的结构进行示例性说明。
51.s2：配合上述遮光掩膜版2对盖板1的表面进行uv选择性曝光处理；如图6c所示，将遮光掩膜版2置于盖板1的表面使得遮光掩膜版2可以与盖板1对应并接触，采用具有高放射效率的duv型紫外灯自遮光掩膜版2背离盖板1的一侧照射，遮光掩膜版2上的光线透过区a可以允许辐照光线穿过并照射到盖板1的表面，而遮光掩膜版2的实体部分则会阻挡辐照光线穿过，最终使盖板1表面形成如图6d所示的照射区b1(虚线框内部分)和非照射区b2；在图6d中，照射区b1的形状与遮光掩膜版2上的光线透过区a的形状相匹配。duv型紫外灯可以发出波长为230-320nm左右的光线，具体可以选用hg(汞)-xe(氙)超高压紫外灯。
52.该步骤中，经过uv辐照处理的盖板1表面(即图6d中所示的照射区b1)会使盖板1的表面化学结构发生变化，从而使照射区b1的表面出现大量弱酸性的羟基基团或羧基基团，这样的盖板1表面有利于后续步骤实施。
53.s2：对盖板1表面进行碱液处理；此处的碱液处理指的是采用碱性溶液对盖板1表面进行处理，使得碱性溶液促进盖板1表面的羟基基团和羧基基团离子化；具体到该步骤，可以采用oh-的浓度为1.0～2.0mol/l的氢氧化钠溶液对盖板1的表面进行处理，其强碱性有助于上述羟基基团和羧基基团离子化；此处的氢氧化钠溶液可以替换为氢氧化钾溶液，且oh-的浓度可以进一步限定为1.2-1.5mol/l。
54.s3：在盖板1表面接种催化剂c；此处的接种催化剂c指的是将有利于后期金属上镀的催化剂c附着到盖板1的表面；具体到该步骤，如图6e所示，将盖板1浸没于催化剂c的水溶液中，使得催化剂c吸附到盖板1表面得到如图6f所示的结构。在图6f中，盖板1表面的照射区b1具有大量的羟基基团或羧基基团，因此照射区b1吸附有大量的催化剂c，吸附于照射区b1的催化剂c的表面有利于后续天线4的形成。同时需要注意的是，在非照射区b2也会吸附少量的催化剂c，当然，吸附于非照射区b2的催化剂c不利于天线4的精确形成在照射区b1。
55.此处的催化剂c可以选择钯催化剂，具体可以选用钯(ii)错体，比如钯-精氨酸络合物；催化剂c还可以选择锡催化剂、铂催化剂等，还可以选用这几种催化剂的混合物，例如
钯催化剂和锡催化剂的混合物，这些可以根据具体的工艺流程以及产品要求进行合理选择。
56.s4：对吸附于盖板1表面的催化剂c进行抑制化处理；此处的抑制化处理指的是采用抑制剂对催化剂c的活性进行抑制，当然，该抑制剂的种类需要与催化剂c的种类相匹配；该步骤实施的原因在于，在成型天线4时，天线4仅在照射区b1形成，由于碱液处理后的非照射区b2可能也会在表面形成少量的羟基基团或羧基基团，即非照射区b2也有可能吸附少量的催化剂c(可以参照附图6f)，明显地，存在于非照射区b2的催化剂c有利于金属上镀，这当然不利于天线4的结构形成。因此，为了防止盖板1表面的非照射区b2被上镀，采用抑制剂对盖板1表面的催化剂3进行抑制化处理，吸附于照射区b1的催化剂c量大，即使经过抑制剂处理，催化剂c也会具有一定的活性，不会影响金属上镀的实施；而吸附于非照射区b2的催化剂c非常少，经过抑制剂处理后，催化剂c的活性将基本被抑制，最终，可以得到如图6g所示催化剂c仅存在于照射区b1的结构，此时，催化剂c在盖板1的表面形成催化剂层3。当然，此处的抑制剂的种类需要与上述催化剂c的种类相匹配，以催化剂c选用钯(ii)错体为例，抑制剂则可以为具有硫脲基团的化合物。
57.s5：如图6h所示，在盖板1表面上镀厚度在0.1～10um范围内的导电金属，由于催化剂3的存在，导电金属会形成在盖板1具有催化剂3的部分，从而导电金属具有规律的形状以形成天线4；该步骤中，导电金属可以为铜、银、铝、锡或其合金中的任意一种，这些金属均具有较好的导电性。以金属铜为例，该步骤可以具体为直接在盖板1表面进行无电解铜上镀形成能够实现天线功能的金属导线线路，金属导电线路组成的图案即形成天线4，而为了提高导电率，还可以在上镀一定无电解铜之后，再进行电解铜上镀。
58.需要说明的是，对于形成于盖板1上的天线4，为了保证整个盖板组件10的透明性(即盖板组件10的可见光透过率不小于80％)，天线4的金属导电线路的线宽可以限定为不大于10μm。考虑到金属导电线路的肉眼可识别性及导电率，上述线宽和高度可以优选为0.1～5μm。同时，天线4的金属导电线路最外围的金属线路所围成的区域中，金属导电线路的面积占比在5％～20％之间。
59.s6：在盖板1表面形成覆盖天线4的保护层5得到如图6i所示的结构；该步骤中，可以在盖板1设置天线4的一侧涂覆保护涂料并固化以形成保护层5，此处的保护涂料可以为聚氨酯类、丙烯酸类、环氧类、有机硅树脂类中的一种或多种的组合，在涂覆时需要覆盖天线4，以天线4不外露为准；固化方式可以是热固化，还可以是uv固化，当然还可以采用两种方式的结合。
60.至此，采用本实施例提供的上述天线成型方法在盖板1上形成了天线4，在具体应用中，盖板1一般直接应用于终端设备的外壳部分，形成于盖板1上的天线4在信号传输时穿越的介质少，能够取得良好的信号收发效果，可以满足当下5g信号的毫米波传输要求；而且，天线4直接形成在盖板1上，不会占用终端设备内部的空间，符合当下终端设备小型化的发展趋势；当然，也可以看出，该方法工艺简单、可行性强，有利于推广实施。
61.在图5所示的天线成型方法的基础上，本技术实施例还提供一种天线成型方法，请参照图7所示的该方法的流程示意图，与图5所示的方法流程的区别在于，在配合遮光掩膜版2对盖板1表面进行uv选择性曝光处理之前，还可以包括以下步骤：
62.s13’：在盖板1的表面形成有机高分子层6；该步骤中，可以在盖板1的表面涂覆有
机高分子涂料以形成有机高分子层6，有机高分子层6的材质由盖板1的材质确定，具体可以是聚氨酯类、丙烯酸类、环氧类、硅树脂类的一种或多种的组合；并且，此处的有机高分子层6为透明性质，其可见光透过率不低于80％。
63.由图7所示的天线成型方法得到的具有天线4的盖板1的结构可以参照图8所示(此处省略了催化剂层3)，此处的有机高分子层6可以增强盖板1与天线4的密着力。当然，此处图8示出的结构相当于与图7所示的方法对应的盖板组件10的结构。
64.需要说明的是，在盖板1的材质为玻璃时，此处步骤s13’的步骤不可省略。
65.在图5所示的天线成型方法的基础上，本技术实施例还提供另一种天线成型方法，请参照图9所示的该方法的流程示意图，与图5所示的方法流程的区别在于，在对盖板1表面进行碱液处理之后、盖板1表面接种催化剂c之前，还可以包括以下步骤：
66.s14’：采用阳离子聚合物溶液对盖板1表面进行处理，这一步骤的实施例可以增强后续催化剂c的吸附效果；当然，阳离子聚合物溶液的种类也要与催化剂c的种类相匹配，以钯催化剂c为例，对应的阳离子聚合物可以为聚季铵盐类或聚丙烯酰胺类。
67.可以理解的是，该天线成型方法得到的具有天线4的盖板1的结构(相当于与图9所示方法对应的盖板组件10的结构)与图4a所示的结构类似，因此此处不再以图例示出。
68.结合图7和图9所示的两种天线成型方法的流程，还可以得到如图10所示的一种天线成型方法，相当于将形成有机高分子层6的步骤和阳离子聚合物溶液处理盖板1表面的步骤添加到图5所示的天线成型方法结构，其最终得到的具有天线4的盖板1的结构(相当于与图10所示方法所对应的盖板组件10的结构)与图8所示的结构类似，此处不再以图例示出；此外，由于图10中示出的各个步骤已在上文中做了详细介绍，此处不再赘述。
69.在图5所示的天线成型方法的基础上，本技术实施例还提供另一种天线成型方法，该方法对应用于在柔性光学薄膜(相当于盖板1)上形成天线4；与图5所示方法流程的区别在于，由于盖板1是柔性光学薄膜，可以如图11所示，将盖板1布置到卷对卷工艺设备上，在盖板1上的任意一部分自图11所示的m位置移动到n位置的过程中，采用与图5所示的方法在盖板1上形成天线4，最后根据不同产品规格要求，对具有天线4的盖板1进行裁切，最终得到目标尺寸的盖板组件10。
70.基于上述实施例提供的任一种盖板组件10的结构，本技术实施例还提供一种终端设备，该终端设备可以图12所示的手机100示例，手机100的后盖11相当于上述盖板组件10的盖板1，在后盖11的内表面设置有天线4，而手机100内则设置有主板12，由于天线4和主板12都设置于手机100内，在图12中以虚线示出。
71.参照图12，主板12与天线4可以通过耦合或馈线实现信号连接，天线4相当于主板12的信号收发端，实现主板12与外部天线器件的信号交互。由于此处的天线4设置于后盖11的内表面(当然，也可以设置于后盖11的外表面)，可以节省手机100内的空间，且通讯信号穿越介质时产生的损耗较小，具有良好的信号收发效果。
72.显然，本领域的技术人员可以对本技术实施例进行各种改动和变型而不脱离本技术实施例的范围。这样，倘若本技术实施例的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。