關(guān)于智能穿戴設(shè)備天線包膠模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

朱華琴

【摘 ?要】智能可穿戴設(shè)備主要指的是一種便攜式的通信設(shè)備，可以直接穿在身上或者是作為掛飾等相關(guān)配件整合到用戶的衣物當(dāng)中。當(dāng)前，人們已經(jīng)越來越重視智能穿戴設(shè)備的研究，逐步由原來的概念研究逐步向?qū)嶓w研究轉(zhuǎn)化，比如說智能手表、谷歌眼鏡、智能手環(huán)等逐步投入使用。智能手表屬于一種可以供人們佩戴的新型穿戴智能設(shè)備，這種設(shè)備可以和互聯(lián)網(wǎng)相連，在特殊條件下可以取代手機(jī)等設(shè)備的部分功能。由于當(dāng)前智能設(shè)備的使用需求進(jìn)一步增加，加強(qiáng)無線信號(hào)的接收發(fā)送具有非常重要的意義。本文重點(diǎn)對智能穿戴設(shè)備天線包膠模的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究和分析，以供參考。

【關(guān)鍵詞】智能穿戴設(shè)備;天線;包膠模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1 智能穿戴設(shè)備行業(yè)的概述

智能穿戴設(shè)備比手機(jī)等終端更可以更容易的融入人們的生活。智能穿戴設(shè)備能夠有效的采集、計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)，并且向后臺(tái)服務(wù)器當(dāng)中傳送，并且接受服務(wù)器的反饋，最終為人類提供相關(guān)的服務(wù)，可以有機(jī)的融入語音交互、顯示、振動(dòng)，將社會(huì)生活和智能技術(shù)相結(jié)合。

當(dāng)前的智能手表主要使用的是2G、3G的方式進(jìn)行通信，高端設(shè)備融入了GPS、藍(lán)牙、WiFi的功能，不管是在人體做出的姿態(tài)，還是人體吸收、遮擋電磁波的情況，天線都需要具有較好的阻抗匹配性能，能夠提供全方位的方向性。在智能穿戴設(shè)備當(dāng)中，體積相對較小，智能穿戴設(shè)備天線包膠模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要具有較好的尺寸穩(wěn)定性，線路精度高，適合的3d圓弧面，在當(dāng)前應(yīng)用前景越來越廣泛。

2 天線包膠模的相關(guān)概念

2.1 LDS天線的定義

LDS（Lase Direct Structuring）天線是德國LPKF公司開發(fā)的一種激光加工與電鍍工藝共同完成的3D-MID（Three-dimensional molded interconnect device）生產(chǎn)技術(shù)，主要是把一些普通的塑膠元件進(jìn)行電氣互連，讓結(jié)構(gòu)件具有防護(hù)和支撐的功能，與此同時(shí)可以和導(dǎo)體電路之間進(jìn)行結(jié)合，形成天線的功能。簡而言之就是在注塑成型的塑料支架當(dāng)中，通過激光技術(shù)進(jìn)行三維電路的雕刻，接著進(jìn)行電鍍，讓圖案形成三維金屬電路，這樣就可以讓塑料支架具有一定的電氣性能。

這種技術(shù)主要應(yīng)用于汽車電子、手機(jī)天線、醫(yī)療助聽器等設(shè)備，在手機(jī)天線當(dāng)中較為常用，通常可以將金屬片以塑膠熱熔的方式在手機(jī)背殼當(dāng)中進(jìn)行固定或者直接將其貼在手機(jī)背殼當(dāng)中，LDS技術(shù)可以把天線通過激光雕刻的方式設(shè)計(jì)到手機(jī)外殼當(dāng)中，不單單可以防止內(nèi)部金屬的干擾，還可以讓手機(jī)的體積減小。

2.2 LDS天線工藝過程

LDS天線在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的過程中主要分為4個(gè)部分。首先是射出成型，在此過程中主要通過注塑機(jī)將一些特殊化學(xué)添加劑的專用熱塑性塑料進(jìn)行注塑成型，其次需要進(jìn)行激光活化，在此過程中通過激光光束進(jìn)行活化，讓激光粉活化產(chǎn)生金屬核，這樣就會(huì)產(chǎn)生粗糙的表面，為后續(xù)金屬核的電鍍形成錨固點(diǎn)，第3步為電鍍在LDS生產(chǎn)的過程中是非常重要的一個(gè)部分，通過激光活化的乳膠表面進(jìn)行化學(xué)鍍，可以產(chǎn)生5～8微米厚的金屬電路，這些電鍍材料主要有金屬鎳金屬銅，可以讓塑料具有一定的電特性。最后完成組裝，在組裝的過程中可以進(jìn)行電路噴涂，具有較好的外觀效果。

2.3包膠模具的概念

包膠主要是一種二次注塑成型產(chǎn)品，通常由外包和主體兩個(gè)部分組成。在模具制造的過程中首先進(jìn)行硬膠主體的制造，主體硬膠模具在設(shè)計(jì)的過程中依照正常設(shè)計(jì)程序，需要以硬膠成品為參照。在生產(chǎn)的過程中，首先將硬膠主體生產(chǎn)出來，接著在硬膠主體上放入外包模具當(dāng)中，完成外包軟膠注塑生產(chǎn)工作。

3 智能手表LDS天線包膠模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

LDS天線包膠生產(chǎn)的過程中，出現(xiàn)的主要問題在于軟硬膠脫開以及走線斷裂，下面對這兩點(diǎn)進(jìn)行具體分析。

3.1包膠力

在設(shè)備的研發(fā)試產(chǎn)過程中，軟膠邊緣容易出現(xiàn)脫開的情況，通過殼體邊緣的合理設(shè)計(jì)讓結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，可以有效的讓包膠力改善，在此過程中需要對抓膠結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。

具體分析圖1可以發(fā)現(xiàn)，硬膠和軟膠之間的結(jié)合力相對較差，表帶和LDS天線前殼之間容易出現(xiàn)剝離。

對其原因進(jìn)行分析，主要是表帶當(dāng)中的材質(zhì)和前殼原材料沒有很強(qiáng)的結(jié)合性，其次天線走線的過程中，金屬鍍層和軟件之間的結(jié)合力無法達(dá)到要求，與此同時(shí)表帶和前殼結(jié)合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)一定的缺陷，導(dǎo)致易剝離的問題。在解決的過程中，如圖二所示，前殼結(jié)構(gòu)適當(dāng)增加卡合槽，與此同時(shí)讓前殼硬膠和表帶軟膠的填充量增加，可以讓產(chǎn)品的結(jié)合性進(jìn)一步增強(qiáng)。

3.2 LDS天線走線斷裂

通過顯微鏡進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)走線斷裂的原因主要是兩點(diǎn)，一點(diǎn)為壓強(qiáng)，另外一個(gè)為溫度。溫度的問題主要可以提高一射的熱變形溫度的方法解決。其次，可以通過保護(hù)方式在LDS面上增加一定的耐溫保護(hù)層，這樣可以避免嵌件和形變等問題，而壓強(qiáng)的問題同樣可以有效的解決，首先可以讓澆口分散注塑壓力增加，其次可以加強(qiáng)模具的支撐，讓包膠壓力下出現(xiàn)的變形造成的走線斷裂問題有效解決。

如圖三所示天線斷裂的問題，主要原因是在天線進(jìn)膠口的周圍注塑進(jìn)膠的壓力較大。在此過程中沒有形成牢固的支撐而造成天線出現(xiàn)斷裂，如圖4所示，在模具上加大支撐，這樣可以讓天線斷裂的問題得到有效的改善，在后續(xù)設(shè)計(jì)的過程中需要防止天線靠近澆口，防止天線周圍模具懸空。

4 結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，智能穿戴設(shè)備逐步開始發(fā)展，在整合了強(qiáng)大的功能后，依然需要保證具有良好的訊號(hào)質(zhì)量，與此同時(shí)需要重視小型化，將產(chǎn)品體積大小縮到極限。在天線設(shè)計(jì)的過程中面臨著小尺寸以及多天線要求的挑戰(zhàn)，在設(shè)計(jì)的過程中，天線本身的大小仍存在其物理極限，一定要重視天線小型化和一體化的結(jié)合。本文重點(diǎn)對智能穿戴設(shè)備天線包膠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，并且列舉了相關(guān)的實(shí)例，具體介紹一下LDS天線LDS天線包膠膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有利于該技術(shù)的進(jìn)一步推廣和使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]封順天，可穿戴設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢.中國電信股份公司北京研究院 北京，2015.

[2]宋博林，可穿戴設(shè)備的現(xiàn)狀和未來發(fā)展方向概述.武漢大學(xué)，2014.

（作者單位：上海歌爾聲學(xué)電子有限公司）