PROCEDE DE REVETEMENT DE MOUSSE POUR LA FABRICATION D'ELEMENTS D'ANTENNES

Description

[0001] L'invention concerne le domaine de la fabrication des éléments d'antennes. On notera que, dans la présente description, on entend par les termes "éléments d'antennes", à la fois les antennes elles-mêmes, les circuits hyperfréquences (tels que les guides d'ondes notamment) associés à celles-ci, les dissipateurs d'énergie et les boîtiers de blindage associés à de telles antennes et à de tels circuits hyperfréquences.

[0002] La présente invention trouve tout particulièrement son application pour la réalisation d'antennes en trois dimensions.

[0003] Les études effectuées sur les antennes imprimées ont montré que celles-ci présentent une bande passante relativement faible (de l'ordre de 1 à 2%). Ceci est dû essentiellement à l'épaisseur faible de la couche de matériau diélectrique qui est typiquement de l'ordre du millimètre ou même moins pour les laminés classiques présentant une constante diélectrique relative de l'ordre de 2 à 3.

[0004] L'augmentation de la bande passante nécessaire pour bon nombre de systèmes de communication à débit important, peut se faire en augmentant l'épaisseur de la couche diélectrique. Cette solution n'est toutefois pas techniquement satisfaisante pour des polymères classiques, dans la mesure où une partie de l'énergie est guidée par ondes de surface, ce qui entraîne une diminution du rendement et une augmentation du poids de l'ensemble. Il a donc déjà été proposé dans l'état de la technique d'utiliser pour la réalisation des antennes une mousse de matériau synthétique alvéolaire, car un tel matériau présente une constante diélectrique qui évite les ondes de surface et qui permet à l'ensemble de rester léger. Il a également été envisagé de placer plusieurs pastilles métalliques séparées par des couches isolantes et d'augmenter ainsi la bande passante.

[0005] Toutefois, jusqu'à présent, les mousses ont été surtout utilisées comme cales d'épaisseur ou bien support de rigidification de circuits.

[0006] Par ailleurs, malgré l'intérêt présenté par l'utilisation de telles mousses pour la réalisation d'antennes, une telle utilisation est limitée aux antennes planes.

[0007] En effet, les procédés de métallisation des mousses connus dans l'état de la technique ne permettent pas la métallisation de blocs de mousse sur toutes leurs faces (métallisation en trois dimensions) surtout lorsque leurs formes sont complexes.

[0008] Ces techniques de l'art antérieur sont constituées par :

• le dépôt des mousses sur semelles métalliques épaisses ;
• la sérigraphie en couches épaisses ;
• le pressage à chaud d'un film plastique tel que du polypropylène préalablement métallisé ;
• la vaporisation à vide en couche mince.

[0009] JONES H.S.: 'Horn design saves weight without performance loss', MICROWAVES, vol. 12, no. 10, octobre 1973 décrit une antenne à cornet composée d'un bloc de mousse de polyuréthane ou de polystyrène. La surface de la mousse est métallisée avec une couche de cuivre par réduction chimique.

[0010] Le principal objectif de la présente invention est de présenter un procédé qui permette la réalisation aisée d'antennes en trois dimensions. De telles antennes en trois dimensions trouvent en effet de nombreuses applications.

[0011] Un autre objectif de la présente invention est de décrire un tel procédé qui permette également le dépôt de couches de graphite sur des blocs de mousse, afin de former des revêtements pouvant être utilisés comme charges d'adaptation ou de dissipation de l'énergie résiduelle d'éléments d'antennes, telles que des guides d'ondes.

[0012] Encore un autre objectif de la présente invention est de proposer un tel procédé qui puisse être mis en oeuvre à un coût faible, selon une grande reproductibilité, et selon des étapes de mise en oeuvre simples.

[0013] Ces différents objectifs sont atteints par le procédé selon la revendication 1 et l'élément d'antenne selon la revendication 11. Des modes préférés du procédé sont définis dans les revendications dépendantes 2 à 10.

[0014] L'invention propose donc de tremper tout ou partie d'un bloc de mousse à base de polychlorure de vinyle dans un bain de métallisation et un bain de graphite permettant le dépôt du métal et du graphite sur une surface donnée du bloc.

[0015] Les bains de métallisation et les bains de graphite pouvant être utilisés sont connus de l'état de la technique et utilisés classiquement pour la métallisation et le dépôt d'un revêtement de graphite sur des supports métalliques.

[0016] On notera que ces bains présentent un comportement basique ce qui implique la nécessité d'utiliser une mousse à base de polychlorure de vinyle alvéolaire présentant un pH inférieur à 7, donc de comportement acide, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.

[0017] A ce sujet, on notera que de telles mousses sont relativement rares sur le marché.

[0018] On comprendra que le procédé pourra être mis en oeuvre sur une face seulement d'un bloc de mousse. Toutefois, comme précisé ci-dessus le procédé selon la présente invention trouve tout particulièrement son application pour la réalisation d'antennes en trois dimensions. En conséquence, selon une variante préférentielle de l'invention, le procédé comprend une étape consistant à tremper intégralement ledit bloc de mousse à base de polychlorure de vinyle dans ledit bain de métallisation et ledit bain de graphite.

[0019] Le temps de trempage du bloc de mousse dans le bain de métallisation et le bain de graphite pourra être déterminé facilement par l'homme de l'art en fonction de la nature du bain utilisé. Toutefois, d'une manière générale, ce temps de trempage sera généralement compris entre 10 minutes et 20 minutes.

[0020] Comme déjà précisé ci-dessus, le procédé trouvera tout particulièrement son intérêt pour la réalisation d'antennes en trois dimensions, notamment lorsque celles-ci présenteront une forme complexe. Selon une variante intéressante du procédé, le bloc de mousse présente donc une forme irrégulière intégrant au moins une face non plane.

[0021] Selon une autre variante, ce bloc de mousse présentera au moins un trou et/ou une fente qui pourront, grâce au procédé, être intégralement métallisés ou revêtus de graphite. De tels trous présenteront avantageusement un diamètre supérieure ou égal à 0,2 mm. Le bain de traitement utilisé pourra être soit un bain de métallisation soit un bain de graphite.

[0022] Le procédé selon l'invention pourra être utilisé pour réaliser des éléments d'antennes présentant certaines surfaces métallisées et certaines surfaces revêtues de graphite. C'est pourquoi selon une variante intéressante du procédé, celui-ci comprend au moins une étape consistant à tremper au moins une partie d'une surface d'un bloc de mousse dans un bain de métallisation et au moins une étape consistant à tremper au moins une partie d'une surface dudit bloc de mousse dans un bain de graphite.

[0023] Selon une variante du procédé, le procédé selon l'invention comprend une étape préliminaire consistant à revêtir une ou plusieurs parties de la surface dudit bloc de mousse avec un ou plusieurs éléments formant cache(s) et à retirer le ou lesdits éléments formant cache(s) après ladite étape de trempage. Il sera ainsi possible de fabriquer des éléments d'antennes dont certaines parties ne seront pas métallisées, notamment pour revêtir ces parties non métallisées ultérieurement de graphite.

[0024] Selon une autre variante, le procédé comprend une étape consistant à éliminer ladite couche de métal déposée sur une ou plusieurs parties de la surface dudit bloc de mousse. Cette étape d'élimination d'une partie de la couche de métal sur une ou plusieurs parties de la surface du bloc de mousse pourra être effectuée en enlevant également une partie de ce bloc de mousse.

[0025] Les bains de métallisation utilisés seront des bains contenant un métal préférentiellement choisi dans le groupe constitué par le cuivre, le nickel, l'or, l'argent, le titane.

[0026] Selon l'invention, le procédé comprend également au moins une étape chimique et/ou physico-chimique de préparation de l'état de surface dudit bloc de mousse visant à améliorer le dépôt de métal et de graphite.

[0027] Selon une autre variante, le procédé selon l'invention comprend une étape ultérieure de dépôt d'un métal par électrochimie sur la partie dudit bloc de mousse préalablement métallisée.

[0028] On pourra utiliser différentes mousses pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention à partir du moment où celle-ci présentera un pH inférieur à 7. Une telle mousse est constituée par certaines mousses à base de polychlorure de vinyle.

[0029] L'invention couvre également tout élément d'antenne réalisé grâce au procédé selon l'invention caractérisé en ce qu'il est constitué par un bloc de mousse dont au moins une partie d'au moins une des faces est revêtue d'une couche de métal en contact direct avec ladite mousse.

[0030] Ledit élément d'antenne comprend au moins une partie métallisée et au moins une partie revêtue d'une couche de graphite.

[0031] L'invention, ainsi que les différents avantages qu'elle présente, seront plus facilement compris grâce à la description non limitative qui va suivre d'un mon de réalisation de celle-ci, en référence aux dessins, dans lequels :

• la figure 1 représente une vue en perspective d'une antenne 3D métallisée selon le procédé de l'invention ;
• les figures 2 et 3 montrent les courbes d'adaptation en impédance d'une telle antenne;
• la figure 4 montre les courbes d'adaptation en impédance d'une telle antenne ;
• la figure 5 représente une vue en perspective d'une antenne-pastille métallisée selon le procédé de l'invention ;
• la figure 6 montre le diagramme d'adaptation d'une telle antenne ;
• la figure 7 montre une vue en perspective d'un "té-magique", constituant un circuit hyperfréquence, réalisé selon le procédé selon l'invention.

[0032] Selon le procédé selon l'invention, des blocs de mousses de différentes tailles et de différentes formes ont été métallisés et, dans certains cas, pourvus sur certaines de leurs faces de graphite. Dans le présent mode de réalisation, on a utilisé une mousse commercialisé sous la dénomination DIVINYCELL commercialisée par la société Divinycell international, 18 allée des Moissons, 94263 Fresnes Cedex, France.

[0033] Dans un premier temps, ces blocs de mousses ont subi un pré-traitement visant à préparer leurs surfaces à l'action d'un bain de métallisation.

[0034] Tous les produits cités dans les deux paragraphes qui suivent sont commercialissé par la société Shipley - 2 rue Pierre Josse - ZA Les Bordes -91921 EVRY Cédex 9, France)

[0035] Le pré-traitement a consisté à tremper les blocs dans un dégraissant (référence 813) pendant 4 mn puis dans un bain d'acide sulfurique à 3 % pendant 2 mn neutralisant le produit dégraissant. Les blocs de mousse ont ensuite été rinçés à l'eau de ville pendant 2 mn avant d'être trempés pendant 3 mn dans un bain conditionneur "Circuposit catalyst 3344" constitué par un système colloïdal d'étain-palladium permettant la métallisation par catalyse. Les blocs de mousse ont ensuite été rincés à l'eau de ville pendant 2 mn puis trempés dans un bain d'accélérateur "19H" pendant 2 mn favorisant le démarrage du dépôt métallique.

[0036] Après un nouveau rinçage à l'eau de ville pendant 2 mn, les blocs ainsi préparés ont été trempés dans un bain de métallisation à base de cuivre et commercialisé sous la dénomination commerciale "CH 251" pendant 20 mn selon les cas. Ce bain est un bain stabilisé à l'EDTA dont la formulation permet d'obtenir un dépôt de cuivre uniforme.

[0037] Après métallisation, un premier rinçage a été effectué à l'eau de ville pendant 3 mn puis un second rinçage à l'eau distillée pendant 2 mn. Les blocs métallisés ont ensuite été séchés à l'étuve pendant 30 mn à 45 °C.

[0038] Le bloc montré à la figure 1 ainsi métallisé présente une section 1 en V et un trou 2 métallisés. A l'angle du V, la couche de métal déposé a été enlevée par grattage (l'utilisation d'un bande protectrice pendant la métallisation aurait également pu être utilisée) pour former une fente d'alimentation 3.

[0039] Les diagrammes d'adaptation d'une telle antenne sont montrés aux figures 2 et 3 tandis que la figure 4 montre le diagramme de rayonnement d'une tel antenne dans un plan H.

[0040] Le bloc métallisé montré à la figure 5 constitue une antenne pastille et montre une fente en U d'adaptation 4 et un connecteur coaxial d'alimentation 5.

[0041] L'adaptation d'une telle antenne est montrée à la figure 6.

[0042] Le bloc métallisé constituant un "té-magique" montré en partie à la figure 4 constitue un dispositif d'alimentation hyperfréquence qui permet d'alimenter deux antennes soit en phase (voie Somme 6) soit en opposition de phase (voie Différence 7).

[0043] Afin de réaliser la charge de la voie 7, deux guides d'onde en opposition de phase, l'extrémité de la voie a d'abord été taillée suivant une forme en V puis trempée dans un bain de graphite commercialisé par la société Shipley. La forme en V est un exemple et permet d'améliore l'absorption d'énergie et donc d'améliorer les performances de la charge.

[0044] Les modes de réalisation de l'invention ici décrits ne sont en aucun cas limitatifs. Les blocs de mousses traités selon l'invention pourront donc présenter des tailles et des formes différentes de celles indiquées sans sortir du cadre de l'invention. D'autres bains de métallisation ou de graphite pourront également être utilisés.

Revendications

1. Procédé de fabrication d'un élément d'antenne caractérisé en qu'il comprend :

au moins une étape chimique et/ou physico-chimique de préparation de l'état de surface d'un bloc de mousse à base de polychlorure de vinyle visant à améliorer le dépôt de métal et de graphite sur celui-ci, ladite étape de préparation incluant une étape consistant à tremper ledit bloc dans un bain d'acide ;

au moins une étape consistant à tremper au moins une partie d'une surface dudit bloc de mousse dans un bain de métallisation et au moins une étape consistant à tremper au moins une partie d'une surface dudit bloc de mousse dans un bain de graphite pendant un temps suffisant pour revêtir au moins une partie dudit bloc de mousse d'une couche de métal et de graphite.

2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à tremper intégralement ledit bloc de mousse à base de polychlorure de vinyle dans ledit bain de métallisation.

3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que ledit temps de trempage dudit bloc de mousse dans ledit bain de métallisation et ledit bain de graphite est compris entre 10 mn et 20 mn.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que ledit bloc de mousse présente une forme irrégulière intégrant au moins une face non plane.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que ledit bloc de mousse présente au moins un trou et/ou une fente.

6. Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que ledit trou présente un diamètre supérieur ou égal à 0,2 mm.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'il comprend une étape préliminaire consistant à revêtir une ou plusieurs parties de la surface dudit bloc de mousse avec un ou plusieurs éléments formant cache(s) et à retirer le ou lesdits éléments formant cache(s) après ladite étape de trempage.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisée en ce qu'il comprend une étape consistant à éliminer ladite couche de métal déposée sur une ou plusieurs parties de la surface dudit bloc de mousse.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que ledit métal est choisi dans le groupe constitué par le cuivre, le nickel, l'or, l'argent, le titane.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce qu'il comprend une étape ultérieure de dépôt d'un métal par électrochimie sur la partie dudit bloc de mousse préalablement métallisée.

11. Elément d'antenne réalisé grâce au procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce qu'il comprend au moins une partie métallisée et au moins une partie revêtue d'une couche de graphite.

Ansprüche

1. Herstellungsverfahren für ein Antennenelement, dadurch gekennzeichnet, dass es folgendes umfasst:

mindestens einen chemischen und/oder physikalisch/chemischen Schritt zur Vorbereitung der Oberfläche eines Polyvinylchlorid-Schaumblocks, mit dem Zweck der Verbesserung der Metall- und Graphitauflage auf diesem Block, wobei dieser Vorbereitungsschritt einen Schritt umfasst, bei dem der Block in ein Säurebad getaucht wird und

mindestens einen Schritt, bei dem mindestens ein Teil einer Fläche des erwähnten Schaumblocks in ein Metallisierungsbad getaucht wird und mindestens einen Schritt, bei dem mindestens ein Teil einer Fläche des erwähnten Schaumblocks in ein Graphitbad getaucht wird, wobei dieses Eintauchen jeweils lange genug dauert, um auf mindestens einen Teil des Schaumblocks eine Metall- und Graphitschicht aufzubringen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Schritt umfasst, bei dem der genannte Polyvinylchlorid-Schaumblock vollkommen in das Metallisierungsbad getaucht wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintauchzeit des Schaumblocks in das Metallisierungsbad und in das Graphitbad 10 bis 20 Minuten beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumblock eine unregelmäßige Form aufweist, die mindestens eine nicht ebene Fläche umfasst.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumblock mindestens ein Loch und/oder einen Schlitz aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des erwähnten Loches größer oder gleich 0,2 mm ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es einen vorausgehenden Schritt umfasst, bei dem ein Teil oder mehrere Teile der Oberfläche des Schaumblocks mit einem Element bzw. mehreren Elementen belegt wird bzw. werden, das (die) als Abdeckung wirkt (wirken), wobei das abdeckende Element bzw. die abdeckenden Elemente nach dem Eintauchschritt entfernt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Schritt umfasst, bei dem die auf einen Teil oder auf mehrere Teile der Oberfläche des Schaumblocks aufgebrachte Metallschicht eliminiert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall aus der Kupfer, Nickel, Gold, Silber oder Titan umfassenden Gruppe ausgewählt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es einen nachträglichen Schritt zum elektrochemischen Aufbringen eines Metallbelages auf dem vorher metallisierten Teil des Schaumblocks umfasst.

11. Antennenelement, welches nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt wurde, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens einen metallisierten Teil und mindestens einen Teil umfasst, der mit einer Graphitschicht bedeckt ist.

Claims

1. Process for manufacturing an antenna element, characterised in that it comprises:

at least one chemical and/or physical-chemical stage of preparation of the surface finish of a block of polyvinyl-chloride-based foam, intended to enhance the metal and graphite deposition on said block, said stage of preparation including a stage consisting in dipping said block in an acid bath;

at least one stage consisting in dipping at least one part of one surface of said block of foam in a metallisation bath and at least one stage consisting in dipping at least one part of one surface of said block of foam in a graphite bath for a time that is adequate to coat at least one part of said block of foam with a layer of metal and graphite.

2. Process according to Claim 1, characterised in that it comprises one stage consisting in fully dipping said block of polyvinyl-chloride-based foam in said metallisation bath.

3. Process according to any one of Claims 1 or 2, characterised in that said dipping time of said block of foam in said metallisation bath and said graphite bath is between 10 minutes and 20 minutes.

4. Process according to any one of Claims 1 to 3, characterised in that said block of foam has an irregular shape integrating at least one non-plane face.

5. Process according to any one of Claims 1 to 4, characterised in that said block of foam has at least one aperture and/or one slot.

6. Process according to Claim 5, characterised in that said aperture has a diameter greater than or equal to 0.2 mm.

7. Process according to any one of Claims 1 to 6, characterised in that it comprises a preliminary stage consisting in coating one or more parts of the surface of said block of foam with one or more elements forming mask(s) and removing said element or elements forming mask(s) after said dipping stage.

8. Process according to any one of Claims 1 to 6, characterised in that it comprises a stage consisting in eliminating said layer of metal deposited on one or more parts of the surface of said block of foam.

9. Process according to any one of Claims 1 to 8, characterised in that said metal is chosen from the group made up of copper, nickel, gold, silver, titanium.

10. Process according to any one of Claims 1 to 9, characterised in that it comprises a subsequent stage of deposition of a metal by electrochemistry on the part of said block of foam previously metallised.

11. Antenna element realised by means of the process according any one of Claims 1 to 10, characterised in that it comprises at least one metallised part and at least one part coated with a layer of graphite.

Dessins