UT天线结构方案注意事项.doc

Antenna Design Guideline Mechanical Design Quality Control,天线结构方案及注意事项前言本文主要根据ABC目前最常用的PHS天线进行讨论.由于各种天线的结构和装配形式都不一样,因此所有天线的具体结构主要参考我方提供的天线评估报告.对于我方在前期需要的常用评估资料有:1. 天线的频段资料及部分RF技术要求,PCB的规格尺寸,对于新项目的RF空间,我方会根据天线的外观尺寸,在保证结构强度的条件下,得出一个空间值,RF工程师会根据频段资料和此参数判断RF的空间是否足够,以判断外观尺寸是否足够.2. 外观要求:主要包括外观采用的材质,皮纹等级,是否需要喷涂,外观面的装饰件的主要外观要求等.3. 天线的外观图及与天线配合处机壳的局部图纸.与天线距离较近的的电子元件,金属元器件的图纸.一些在手机打开和闭合状态距离较近的外观金属装饰件,电镀件等所有可能影响天线RF性能的元件图纸.4. 天线与PCB板的连接方式,PCB板的位置和距离及弹片等图纸.5. 一些对项目有特殊要求的信息.6. 项目的时间计划.A. SCREW IN ANTENNA图 二图 一目前主要外观形式有以下两种(如图一普通包膜,图二带环和/或顶塞)1. 主要特点:a. 与机壳连接可靠,拆卸方便.b. 价格便宜,生产工艺相对比较成熟.c. 与机壳的装配尺寸精度要求低d. 结构可靠性好e. 只适合于外观面为圆形的天线.2. 结构注意事项:a. 性能和结构强度为保证天线的RF性能,必须注意保证一定的外观尺寸,从而使我方有足够的射频空间,同时又保证产品的结构强度.因此需注意线圈空间和材料厚度(如图三示:)A.线圈长度 B线圈外径 C.外膜最薄处胶厚 D.模具的封胶长度 附:对于(如图二)所示的天线,考虑到金属和电镀件对天线的影响,为保证天线的RF性能,一般建议A的尺寸适当增大.为保证封胶位置的模具强度,注意保证尺寸D的厚度. b .对于(如图四)所示的天线结构,当天线的外观偏细长,如A/B2,天线在包外模时, 内模极易因为塑料受热变软,及外模塑料对内膜的冲击,导致内模偏斜.因此一般我们建议在天线顶部加一个直径约1.0mm的圆形工艺孔,以保证内膜不会偏斜.如在外观的限制下,无法在顶部加圆孔,建议增大模具定位面(如图四示)在固定座上设计一个金属台阶,来加强天线模具定位的强度.同时应确保E处的塑胶厚度.当然,在天线定位段增加一个金属台阶,有可能导致无法通过ESD静电测试.因此需要确认是否有静电保护电路,或者注意保证天线与机壳天线孔的公差配合. c .当天线的定位段长度(如图四示)D较小时,需要注意机壳上螺母熔接强度,或采用一些螺母不易拉出的结构,以防在跌落时,将螺母拉出. d . 当天线的外观面有美工线时(如图四示),考虑到ABC的项目均采用硬质塑料,同时在外观面上不宜增加顶针顶出,因此需要注意美工线的深度不能太大,同时注意在棱角处增加圆角,以保证产品美工线外观面在脱模时不被拉伤.1.顶塞 2.线圈3.外膜 4.内膜5.圆环 6.固定座图 三 1.外膜 2.内模 3.线圈 4.固定座图 四 B:STUD IN ANTENNA图 五 图 六 主要外观形式如图示 1. 主要特点:a.与机壳连接可靠.b.成本较SNAPING-IN天线便宜,生产工艺比较成熟.c.与机壳天线孔装配尺寸精度要求低.d.结构可靠性好e.适合于多种外观形状的天线.2. 结构注意事项: 根据以前在设计和生产中遇到的问题,需要注意控制以下尺寸. 我们主要从天线的短轴方向(即天线强度最弱的方向)分析(如图七示). 1). 尺寸A1 和A2A1是指天线中心到固定座端面的距离A2是指机壳天线孔的中心到螺丝柱的端面距离.装配天线时,固定座端面与机壳螺丝柱端面贴合, 当A1和A2偏差较大时, 就会导致天线偏斜,主要外观特征就是天线与机壳的合缝线单边不匀.根据包胶镶件的生产工艺,一般我方A1的制作精度为+/-0.10,因此要注意控制机壳上螺丝柱的高度偏差. 2).尺寸E1和E2E1是指天线螺丝孔的中心到合缝线端面的距离.E2是指机壳螺丝柱孔的中心到合缝线端面的距离当为防止天 线与机壳的合缝线, E1和E2需要严格控制,根据我方的生产时间和模具的制作精度,E1能长期稳定生产的尺寸精度约为+/-0.10 ,因此机壳的尺寸E2也需要注意控制. 附:对于在手机生产过程中,由于螺丝和固定座孔间的间隙,在拉拔天线后,很容易产生合缝线变大现象.在以前的设计中,我们常采取天线走下差即D+0.0/-0.2,来减小拔出间隙. 当天线下部装有装饰环时,考虑到产品的累计公差和装配公差,正常生产精度为+/-0.15 . 3).当天线上尺寸F较小时,考虑产品在跌落时对天线有很大的弯曲力,因此建议适当加大固定座的厚度C,否则固定座极易断裂.并且F的尺寸越小,固定座尺寸C要求越厚.4). 天线强度, 在机壳插入段, 注意尺寸D不能太小, 因为D越小, 包膜的塑胶厚度越小, 抗弯曲模量越小, 天线抵抗跌落的能力越小.5).对于外形不是圆形的顶塞,我们必须采用塑料来制作,考虑到塑料的强度,电镀对底料的脆化及产生的内应力,当顶塞的厚度H2mm时,跌落中很容易导致顶塞开裂.6).外观问题(如图五示) 对于方形天线,需要注意控制外观面的拔模斜度,如外观面为ABS一类的硬质材料,考虑到天线的外观较小,一般需要取材料的标准拔模斜度的大值. 7).考虑模具的生产工艺性,一般我们希望(如图七示)注意尺寸G的长度,并且此段的外形尽量简单,便于我方控制尺寸,产品包膜后不易溢胶,并保证产品的稳定生产.8).天线的RF空间同SCREW IN 天线.9).要注意保证后壳上螺丝柱的高度,以免螺丝打穿机壳和锁固不牢.图 七1. 机壳后壳2. 固定座3. 外膜4. 顶塞C. SNAPING-IN ANTENNA主要外观特征如图示图 九图 八 1. 天线特点a. 天线需要有相对应(如图十示)的结构特征.b. 对机壳和天线的尺寸精度要求高.c. 若无标准设计,则需多次修模调整产品与机壳的适配,影响项目进度,并增加研发成本1. TOP2. BASE3. BUSHINGd. 必须严格注意设计和保证天线和机壳的强度e. 需严格控制天线和机壳的材料降解状况,以防开裂.f. 天线装配简单.g. 卡扣尺寸精度要求高,并需适配h. 成本比前两种天线高.2. 结构注意事项a . RF射频空间,空间长度与上续两种产品基本一样,只是尺寸G处的胶厚较前两种天线要大(如图十示),以保证产品的强度.图 十 此外,对于外观喷涂的产品,考虑到油漆溶剂对天线TOP材料的腐蚀,紫外线固化时对材料的老化,材料会产生脆化,开裂等现象,因此一般希望对有喷涂要求的天线,外观尺寸适当加大.b. 尺寸A段是承受弯曲变形和抵抗跌落冲击的主要受力区,因此此处的强度必须严格保证.如尺寸太短,经常出现跌落时天线的翻转,同时对机壳产生很大的弯曲力,导致卡扣断裂,变形等.尺寸H对于天线十分重要,跌落时天线和机壳产生相对冲击,如H值较小,机壳的受力面积小,单位面积所受的压强很大,因此很容易产生机壳变形或开裂等现象.对于椭圆形天线,也常遇到45度跌落时机壳损坏的现象,因此在短轴尺寸偏小的情况下,需要增加加强肋来承受一定的冲击,以保证机壳的强度.c. 为保证产品卡扣有一定的弹力,注意保证卡扣的厚度D的尺寸,同时根据产品A的长度大小有一定的变化,一般A和H越小,D要求越大.B段的长度太小会导致塑料变形过大,卡扣无法恢复.太大会导致卡扣弹力偏小.因此需要根据产品H的厚度和A的长度来决定B的长度.d. 卡扣的高度E,有时产品强度介于零介状态,可以在设计前期取小值,再逐步调整高度,以满足天线的拉力要求.e. 对于此类型的天线,推荐采用柔性材料作为产品的外观材料,因为在组装式天线中(如附图十示),我们必须保证TOP和BASE之间有一定的间隙,以避免他们的干涉,但是当间隙太大时,超出胶水的填充间隙,两者之间会产生松脱等现象,同时产品的精度也很难保证.因此我们必须反复调整产品间隙,采取严格的质量检测手段,检测材料的降解和脆化等问题,才能保证产品的质量,防止开裂等问题,控制工艺复杂.但柔性材料的抵抗应力和耐化学腐蚀能力,耐侯性较好,因此采用柔性材料可以简化生产工艺,根本解决产品的开裂等问题. 当然在此类天线中,柔性材料的张紧力较硬质塑料差,拉力性能较差,需要注意产品的材料厚度和结构设计来保证拉力.f. 对于此种结构形式的天线,天线的固定主要依靠机壳和天线的相互配合来保证,一般情况下,天线需要少量的局部过