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Stand der Technik
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Viele Schaltungsmodule beinhalten Funkschnittstellen, wie zum Beispiel Bluetooth, Wifi, etc., die zur Abstrahlung eine Antenne benötigen. Die dazu notwendigen Schaltungsteile müssen aber aus Gründen der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) abgeschirmt werden.
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Aus dem Stand der Technik ist die Schleifenantenne bekannt, welche manchmal auch als Hula-Hoop-Antenne bezeichnet wird, die für gewöhnlich eine ringförmige Form aufweist.
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Des Weiteren ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass mit Hilfe der sog. Moldtechnologie, wie sie insbesondere im Verpackungsbereich zum Einsatz kommt, eine elektrische Schaltung auf einer Leiterplatte mit einem Moldcompound zu deren Schutz vor einer äußeren Einwirkung vergossen wird.
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Die
DE 10 2006 034 517 A1 beschreibt ein Sensormodul für einen Fahrzeugreifen, das einen Schaltungsträger, ein auf dem Schaltungsträger angebrachtes Sensorelement, eine auf dem Schaltungsträger angebrachte Auswerte- und Steuereinrichtung, eine Antenne zur Aussendung von Antennensignalen an eine am Fahrzeug vorgesehene Empfangseinrichtung aufweist, wobei die Antenne in oder auf dem Schaltungsträger als Schleifenantenne bzw. Loop-Antenne ausgebildet ist. Der Schaltungsträger ist in einem Gehäuse aufgenommen.
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Vorteile der Erfindung
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Das in dem Anspruch 1 definierte Verfahren zur Herstellung einer Antenne auf einem Moldmodul sowie das Moldmodul mit einer Antenne nach Anspruch 7 weisen gegenüber herkömmlichen Lösungen den Vorteil auf, dass die Antenne, insbesondere als Schleifenantenne auf dem Moldmodul, bei der Herstellung des Moldmoduls in der Form einer schichtartigen Metallstruktur gleich mitprozessiert wird. Dadurch wird auch der Nachteil der bislang bekannten Moldmodule beseitigt, bei denen die Antenne als ein separates diskretes Bauelement auf dem Schaltungsträger bestückt ist, wobei sich die Antenne aber wegen der notwendigen Abstrahlung nicht innerhalb der Abschirmung befinden darf.
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Bei dem erfindungsgemäßen Moldmodul kann die elektrische Schaltung in die Mitte der (Schleifen)antenne gelegt werden. Die Antenne braucht auf diese Weise im Gegensatz zu einer flächigen Antenne, z. B. Patchantenne, sehr wenig Platz, weshalb sich das erfindungsgemäße Konzept für die Hochintegration eignet. Zudem sind keine zusätzlichen Herstellungsprozesse zur Ausbildung der Antenne als ein separates Bauteil notwendig, was die Kosten senkt. Da bei dem erfindungsgemäßen Moldmodul die Schaltung um den abgeschirmten Teil der Schaltung herum gelegt wird, ist die Schaltung im Hinblick auf die Anforderungen der EMV ausreichend abgeschirmt und vor einer Einstrahlung durch die Antenne geschützt, während die Antenne aber weiterhin abstrahlen kann.
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Gemoldete Schaltungen werden meist zu mehreren nebeneinander in einem Moldstreifen hergestellt und dann durch Sägen vereinzelt. Dadurch, dass lediglich auf der Oberseite des Moldstreifens die schichtartige Metallstruktur prozessiert und strukturiert wird, und nicht mehr auf den Seitenflächen, können alle Prozessschritte am noch nicht vereinzelten Moldstreifen durchgeführt werden, was die Kosten senkt und die Taktzeiten im Herstellungsprozess kurz hält.
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In der vorliegenden Erfindung soll unter einem Moldmodul eine Anordnung verstanden werden, welche einen Schaltungsträger, der eine Schaltung mit elektrischen/elektronischen Bauelementen aufweist, und eine Gussmasse umfasst, welche die Schaltung zumindest abschnittsweise umgibt. Die Gussmasse kann elastisch oder steif sein. Bei der Gussmasse handelt es sich um eine Gussmasse auf Silikonbasis und/oder eine Gussmasse basierend auf Epoxydharz und/oder eine duroplastische Gussmasse. Vorzugsweise enthält die Gussmasse weitere Bestandteile, beispielsweise Füllstoffe auf Quarzbasis.
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Bei dem Aufbringen einer schichtartigen Metallstruktur auf das Moldmodul, insbesondere auf die Gussmasse, gemäß dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren soll die schichtartige Metallstruktur bevorzugt auf die freie Oberfläche des Moldmoduls aufgebracht werden. Besonders bevorzugt soll die schichtartige Metallstruktur lediglich auf den Bereich der freien Oberseite auf der Oberfläche des Moldmoduls aufgebracht werden. Zusätzlich dazu sollen im Falle des Vorhandenseins einer Abschirmung in dem Moldmodul die Oberseite der Abschirmung und die Antenne im Wesentlichen in einer Ebene angeordnet sein.
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Des Weiteren soll der Verfahrensschritt des Prozessierens der Antenne sämtliche Herstellungsverfahren umfassen, welche zum Ausbilden der Antenne aus der schichtartigen Metallstruktur auf dem Moldmodul, insbesondere aus der schichtartigen Metallstruktur auf der Gussmasse, geeignet sind. Insbesondere sollen dabei die Verfahren des Fräsens, Ablation oder Laser(direkt)strukturierung verwendet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann des Weiteren der Schritt des Ausbildens einer Abschirmung für die Schaltung auf dem Schaltungsträger auf dem Moldmodul vorgesehen sein. In vorteilhafter Weise wird ein Bereich der Abschirmung von der schichtartigen Metallstruktur auf dem Moldmodul gebildet, wodurch die Herstellung der Abschirmung vereinfacht wird. Dadurch ist die Schaltung EMV-konform abgeschirmt und vor Einstrahlung durch die Antenne geschützt, während die Antenne aber abstrahlen kann.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Schritt des Prozessierens der Antenne im Bereich der Oberfläche des Moldmoduls erfolgen. Hierbei wird bevorzugt die Antenne im Bereich der freien Oberseite auf der Oberfläche des Moldmoduls prozessiert und strukturiert.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens führt der Schritt des Prozessierens einer Antenne zur Ausbildung einer Schleifenantenne auf dem Moldmodul. Die Schleifenantenne führt in vorteilhafter Weise zur Ausbildung einer Antenne, welche in ihrer Form an den jeweils benötigten Einsatzzweck anpassbar ist und auf einfache Weise auf dem Moldmodul hergestellt werden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Prozessieren der Antenne derart erfolgen, dass die Antenne im Wesentlichen umlaufend um die Schaltung auf dem Moldmodul angeordnet ist. Dies führt in vorteilhafter Weise dazu, dass die Schaltung EMV-konform abgeschirmt und vor Einstrahlung durch die Antenne geschützt ist, während die Antenne selbst abstrahlen kann.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann des Weiteren der Schritt des elektrischen Kontaktierens der Antenne mit der Schaltung auf dem Schaltungsträger vorgesehen sein.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Moldmoduls mit einer Antenne kann eine elektrische Kontaktierung der Antenne mit der Schaltung auf dem Schaltungsträger in der Art von Through-Mold Vias realisiert sein. Die Through-Mold Vias (TMVs) können zum Beispiel mit einem Laser aus der Gussmasse herausgeschnitten oder gebohrt und dann metallisiert werden. Dadurch sind bei den TMVs runde Vias und längliche Vias (Viawände) herstellbar.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Moldmoduls mit einer Antenne kann in dem Anfangsbereich und/oder dem Endbereich ein Through-Mold Via zur Kontaktierung der Antenne mit der Schaltung auf dem Schaltungsträger vorgesehen sein. Die Anbindung der Antenne an die Schaltung kann über zwei TMVs, die jeweils im Anfangsbereich und im Endbereich der Schleife angeordnet sind, erfolgen, wenn die Antenne differentiell an die restliche Schaltung angebunden ist. Ansonsten genügt lediglich ein einziges TMV zur Anbindung der Antenne an die Schaltung. Des Weiteren soll die Antenne vorzugsweise eine C-förmige Form aufweisen. Alternativ dazu kann die Antenne auch über die Oberfläche des Moldmoduls mäanderförmig ausgebildet sein.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Moldmoduls mit einer Antenne können des Weiteren für die elektrische Kontaktierung der Antenne mit der Schaltung auf dem Schaltungsträger zusätzliche Vias gegen die Masse der Schaltung auf dem Schaltungsträger vorgesehen sein. Dies kann insbesondere dann erforderlich sein, wenn aus Gründen der Antenneneingangsimpedanz neben den Speisevias noch Vias gegen die Masse der Schaltung benötigt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorliegende Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen erklärt. Es zeigt dabei
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1: eine schematische perspektivische Ansicht einer Antenne auf einem Moldmodul gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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2: eine Schnittansicht der Antenne durch das Moldmodul gemäß 1 entlang der Linie A-A,
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3: eine schematische perspektivische Ansicht einer Antenne auf einem Moldmodul gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
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4: eine schematische perspektivische Ansicht einer Antenne auf einem Moldmodul gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Antenne 40 auf einem Moldmodul 30 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Die Anordnung umfasst einen Schaltungsträger 10, welcher eine Schaltung (nicht dargestellt) mit elektrischen/elektronischen Bauelementen aufweist. Die Schaltung ist abschnittsweise von einer Gussmasse 20 umgeben, und bildet zusammen mit dem Schaltungsträger 10 das Moldmodul 30. Auf die Oberseite des Moldmoduls 30 wird eine schichtartige Metallstruktur (nicht dargestellt) aufgebracht, wobei nach dem Prozessieren der schichtartigen Metallstruktur auf dem Moldmodul 30 von der schichtartigen Metallstruktur eine Antenne 40 auf dem Moldmodul 30 zurückbleibt. Die Antenne 40 ist eine Schleifenantenne, welche einen Anfangsbereich 60 und einen Endbereich 70 aufweist, die parallel zueinander und fluchtend angeordnet sind. Die Enden der Antenne 40 berühren sich nicht. Die Antenne 40 ist als ein einstückiges Bauteil ausgebildet, welches um die Schaltung herum im Randbereich des Moldmoduls 30 verläuft und oberhalb von der Schaltung angeordnet ist.
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Des Weiteren weist die Anordnung eine Abschirmung 50 auf, welche für die Schaltung als ein metallischer Käfig dient. Die Oberseite der Abschirmung 50 wird durch die schichtartige Metallstruktur auf dem Moldmodul 30 gebildet, wobei die Oberseite der Abschirmung 50 und die Antenne 40 in einer Ebene angeordnet sind. Die Abschirmung 50 ist im Inneren der Gussmasse 20 ausgebildet und umgibt die Schaltung vollständig.
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Die Seitenwände, welche die Oberseite der Abschirmung 50 mit der Masse der Schaltung verbinden, sind mit Hilfe von Through-Mold-Vias (TMVs) 80 realisiert. Die TMVs 80 sind zum Beispiel mit einem Laser aus der Gussmasse 20 des Moldmoduls 30 herausgeschnitten oder gebohrt, und werden dann metallisiert. Dadurch sind bei den TMVs 80 unterschiedliche Formen realisierbar, wie zum Beispiel runde Vias und längliche Vias (Viawände). Die Anbindung der Antenne 40 erfolgt über zwei TMVs 80, welche jeweils im Anfangsbereich 60 und im Endbereich 70 der Antenne 40 ausgebildet sind, wenn die Antenne 40 differentiell an die Schaltung angebunden ist.
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2 zeigt eine Schnittansicht der Antenne 40 durch das Moldmodul 30 gemäß 1 entlang der Linie A-A. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in der Schnittansicht keine der vergosssenen Bauelemente der Schaltung zu sehen, sondern lediglich ein Volumen, welches von der Abschirmung 50 im Inneren des Moldmoduls 30 gebildet wird.
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3 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Antenne 40 auf einem Moldmodul 30 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Aufbau der Anordnung ist ähnlich zu derjenigen von 1, so dass lediglich die Unterschiede zu derjenigen Anordnung von 1 ausgeführt werden.
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Um die gesamte Abschirmung 50 herum ist die Antenne 40 wiederum als eine Schleifenantenne ausgebildet. Die Ankopplung der Antenne 40 an eine Schaltung (nicht dargestellt) im Inneren der Abschirmung 50 erfolgt über ein einziges TMV 80, welches im Endbereich 70 der Antenne 40 angeordnet ist. Das TMV 80 dient als ein Speisevia.
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4 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Antenne auf einem Moldmodul 30 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Aufbau der Anordnung ist ähnlich zu derjenigen von 1, so dass ebenfalls lediglich die Unterschiede zu derjenigen Anordnung von 1 ausgeführt werden.
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Die Anbindung der Antenne 40 an die Schaltung (nicht dargestellt) im Inneren der Abschirmung 50 erfolgt über zwei TMVs 80, welches jeweils als Speisevias dienen und jeweils im Anfangsbereich 60 bzw. im Endbereich 70 der Antenne 40 angeordnet sind. Des Weiteren sind zusätzliche Vias 90, 100 gegen die Masse der Schaltung auf dem Schaltungsträger 10 vorgesehen. Dies kann insbesondere dann erforderlich sein, wenn aus Gründen der Antenneneingangsimpedanz neben den Speisevias 80 noch Vias gegen die Masse der Schaltung benötigt werden. Die zusätzlichen Vias 90, 100 sind jeweils angrenzend an die TMVs 80 zwischenliegend zwischen der Antenne 40 und dem Schaltungsträger 10 ausgebildet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006034517 A1 [0004]
