DE102018222528A1 - Vorrichtung zum Senden und/oder Empfangen elektromagnetischer Strahlung - Google Patents

Vorrichtung zum Senden und/oder Empfangen elektromagnetischer Strahlung Download PDF

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    • H01Q21/065Patch antenna array

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Senden und/oder Empfangen elektromagnetischer Strahlung vorgeschlagen, mit der insbesondere Mikrowellen-, Millimeterwellen und/oder Radarstrahlung ausgesandt und/oder empfangen werden soll. Diese Vorrichtung weist hierzu mindestens eine Antenneneinrichtung, eine Steuer-und/oder Auswerteeinrichtung, sowie eine Abdeckung auf, auf deren Vorderseite oder Rückseite die Sende- und Empfangsvorrichtung angeordnet ist. Weiterhin ist vorgesehen, dass die Antenneneinrichtung aus mindestens einer Trägerfolie besteht, auf der eine elektrisch leitfähige Antennenstruktur aufgebracht ist, dass die Antenneneinrichtung zur Steuer- und Auswerteeinrichtung beabstandet angeordnet ist und dass die Trägerfolie mit der elektrisch leitfähigen Antennenstruktur auf einer Seite der Abdeckung aufgebracht ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Senden und/oder Empfangen elektromagnetischer Strahlung, mit der insbesondre Mikrowellen-, Millimeterwellen und/oder Radarstrahlung ausgesandt und/oder empfangen werden soll. Diese Vorrichtung weist hierzu mindestens eine Antenneneinrichtung, eine Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung, sowie eine Abdeckung auf, auf deren Vorderseite oder Rückseite die Sende- und Empfangsvorrichtung angeordnet ist. Weiterhin ist vorgesehen, dass die Antenneneinrichtung aus mindestens einer Trägerfolie besteht, auf der eine elektrisch leitfähige Antennenstruktur aufgebracht ist, dass die Antenneneinrichtung zur Steuer- und Auswerteeinrichtung beabstandet angeordnet ist und dass die Trägerfolie mit der elektrisch leitfähigen Antennenstruktur auf einer Seite der Abdeckung aufgebracht ist.
  • Stand der Technik
  • Aus der DE 10 2015 226 135 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Schaltungsmoduls bekannt, bei dem auf einer ersten Hauptseite eines Schaltungsträgers ein Antennenelement angeordnet ist, das elektromagnetische Strahlung aussendet und auf einer zweiten Hauptseite des Schaltungsträgers ein elektrischer Kontakt angeordnet ist und die Kontaktierseite mit dem elektrischen Kontakt elektrisch leitfähig kontaktiert wird, indem eine Embedded-Wafer-Level-Ball-Grid-Array-Technologie eingesetzt wird und dadurch das Freifräsen an Teilen des Schaltungsträgers zum Abbiegen von Antennenstrukturen auf dem HF-Laminat ermöglicht wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der Kern der vorliegenden Erfindung ist es, eine Sende- und/oder Empfangseinrichtung für elektromagnetische Strahlung anzugeben, die universell einsetzbar ist, günstig hergestellt werden kann und möglichst individuell und einfach montierbar ist.
    Erfindungsgemäß wird dieses durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass die Trägerfolie mit der elektrisch leitfähigen Antennenstruktur auf der Rückseite der Abdeckung, die insbesondere als ein Radom oder als eine dielektrische Linsenstruktur ausgeführt sein kann, aufgebracht ist. Alternativ kann die Trägerfolie auch eingefärbt werden und auf der sichtbaren Vorderseite der Abdeckung aufgebracht sein. Hierdurch ist es möglich, dass die Antennenstruktur auf der Trägerfolie ohne weitere aufwändige Montageeinrichtungen an der Abdeckung angebracht werden können. Weiterhin ist durch das Anbringen auf der Rückseite der Abdeckung die Antennenstruktur und die Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung für den Benutzer im zusammengebauten Zustand nicht sichtbar. Die Trägerfolie kann desweiteren einseitig oder beidseitig mit Strukturen belegt werden. Weiterhin ist es möglich, Durchkontaktierungen durch die Trägerfolie zur elektrischen Verbindung der Leiterstrukturen auf beiden Seiten zu erreichen.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Trägerfolie mit der elektrisch leitfähigen Antennenstruktur zur Steuerung der Antennensignale und zur Auswertung der Empfangs- oder Zwischenfrequenzsignale eine elektrische Verbindung zur Steuer- und Auswerteeinrichtung aufweist. Durch diese elektrische Verbindung zwischen Empfangs- oder Zwischenfrequenzsignalanschluss und der Steuer-und Auswerteeinrichtung ist es möglich, die Trägerfolie mit der Antennenstruktur räumlich getrennt von der Steuer- und Auswerteeinrichtung zu realisieren. Dadurch kann die Trägerfolie mit der Antennenstruktur platzsparend an einer geeigneten Stelle montiert werden und die Platz benötigende Steuer- und Auswerteeinrichtung räumlich abgesetzt zu der Trägerfolie mit der Antennenstruktur dort positioniert werden, wo ausreichend Platz zur Verfügung steht. Beide Einrichtungen werden durch die flexible und kostengünstige elektrische Verbindung miteinander verbunden.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, dass auf der Trägerfolie mit der elektrisch leitfähigen Antennenstruktur ein monolithisch integrierter Mikrowellenschaltkreis angeordnet ist. Ein monolithisch integrierter Mikrowellenschaltkreis, oft auch bekannt als MMIC ist eine integrierte Schaltung, die elektrische Signale im Mikrowellenbereich oder Millimeterwellenbereich verarbeiten kann und somit platzsparend die Sendesignale in direkter Nähe zur Antennenstruktur erzeugt werden können. Weiterhin können die Empfangssignale in unmittelbarer Nähe zur Antennenstruktur auf der Trägerfolie verarbeitet werden und als Zwischenfrequenzsignale zur Weiterverarbeitung bereitgestellt werden. Durch das Vorsehen eines MMIC auf der Trägerfolie, vorteilhafter Weise in unmittelbarer Nähe zur Antennenstruktur, entfällt die Notwendigkeit, die Sende- und/oder Empfangssignale im Mikrowellenbereich oder Millimeterwellenbereich über die elektrische Verbindung der Steuer- und Auswerteeinrichtung zuzuführen.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft dass die Trägerfolie im Bereich des monolithisch integrierten Mikrowellenschaltkreises (MMIC) eine Versteifungseinrichtung aufweist. Diese hat die Aufgabe, die flexible Trägerfolie im Montagebereich des MMIC so unflexibel zu machen, dass sich der MMIC nicht ablösen kann und die Schaltung funktionsuntüchtig wird. Diese Versteifungseinrichtung kann ein Plättchen aus einem Leichtmetall, wie beispielsweise Aluminium oder einem Kunststoff, wie beispielsweise Polyimid sein. Bei der Ausführungsform der Versteifungseinrichtung aus Polyimid ergibt sich der Vorteil, dass Trägerfolie und Versteifungseinrichtung aus dem gleichen Material bestehen und sehr gut miteinander verklebt oder aufeinanderlaminiert werden können. Die Stabilität der Versteifungseinrichtung aus Kunststoff oder Polyimid im Speziellen ergibt sich dabei aus der gewählten Materialdicke.
    Diese Versteifungseinrichtung wird auf der Trägerfolie befestigt werden und dabei entweder auf der dem MMIC abgewandten Seite befestigt werden, so dass der MMIC direkt auf der Ployimid-Folie befestigt wird oder auf der Trägerfolie zwischen Trägerfolie und MMIC vorgesehen werden. Im letzteren Fall ist die Kontaktierung des MMIC mit der Antennenstruktur und den Zu- und Ableitungen so zu realisieren, dass der Höhenunterschied durch die Versteifungseinrichtung überwunden wird. Dies kann beispielsweise durch Bondverbindungen geschehen. Bei einer Flipchip-Montage können auf der Versteifungseinrichtung elektrisch leitfähige Verbindungsstrukturen und Kontaktierflächen vorgesehen werden, so dass die Versteifungseinrichtung gleichzeitig die Funktion eines sogenannten Interposers erfüllt.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der monolithisch integrierte Mikrowellenschaltkreis auf der Trägerfolie mit der elektrisch leitfähigen Antennenstruktur in Flip-Chip-Technik befestigt ist. Das Befestigen des MMIC in Flip-Chip-Technik ermöglicht eine Montage der integrierten Schaltung auf der Trägerfolie ohne aufwändige weitere Schaltungskomponenten benutzen zu müssen. Die Flip-Chip-Technologie bietet hierzu erprobte und verlässliche Kontaktiermöglichkeiten, um eine Langlebigkeit dieser Verbindung zu gewährleisten und den MMIC gleichzeitig mechanisch zu fixieren und elektrisch zu kontaktieren.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der Luftspalt zwischen Trägerfolie mit der elektrisch leitfähigen Antennenstruktur und der Steuer- und Auswerteeinrichtung einen Mindestabstand aufweist. Dabei ist ein Mindestabstand insbesondere im Bereich von etwa 2 mm vorgesehen und sollte mehrere Zentimeter nicht übersteigen. Durch das Vorsehen eines Luftspalts zwischen der Trägerfolie mit der Antennenstruktur und der Steuer- und Auswerteeinrichtung, die vorteilhafter Weise eine Metallisierungsschicht aufweist, entsteht eine gestapelte Mikrostreifenschaltung mit der Dielektrizitätskonstante leicht größer 1, so dass die elektrischen Verluste sehr klein sind und die gestapelte Mikrostreifenschaltung kostengünstig ausgeführt werden kann. Hierzu ist es lediglich notwendig, dass in dem Zwischenraum zwischen der Trägerfolie mit der elektrisch leitfähigen Struktur und der Steuer- und Auswerteeinrichtung, also im Luftspalt, keine hohen Bauelemente vorgesehen sind, so dass dieser Luftspalt möglichst homogen mit Luft gefüllt ist.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Steuer- und Empfangseinrichtung eine Leiterplatte aufweist, die auf der, der Trägerfolie mit der elektrisch leitfähigen Antennenstruktur zugewandten Seite, im Bereich der Antennenstruktur, eine Metallfläche aufweist. Die Leiterplatte kann beispielsweise aus FR4-Material hergestellt sein, so dass die Leiterplatte kostengünstig mit bekannten Technologien hergestellt werden kann. Dabei bedeutet der Begriff „im Bereich der Antennenstruktur“, dass wenn die Leiterplatte sehr viel größer als die Trägerfolie bzw. als die Antennenstruktur auf der Trägerfolie ist, die Metallfläche auf der Leiterplatte mindestens so groß sein soll, wie die Antennenstruktur selbst. Vorteilhafter Weise erstreckt sich die Metallfläche über die gesamte Fläche der Leiterplatte. Der Begriff „im Bereich“ bezeichnet dabei, dass orthogonal zur Leiterplatte bzw. orthogonal zur Trägerfolie, die elektrisch leitfähige Antennenstruktur der Metallfläche direkt gegenüberliegt.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Trägerfolie mit der elektrisch leitfähigen Antennenstruktur auf der Abdeckung aufgeklebt ist, auflaminiert ist oder aufgeschrumpft ist. Der besondere Vorteil dieser Ausführung der elektrisch leitfähigen Antennenstruktur auf der Trägerfolie ist, dass die Folie flexibel ist und auf der Abdeckung, die nicht zwangsweise eine ebene Fläche bilden muss, aufgeklebt, auflaminiert oder aufgeschrumpft werden kann. Hierzu ist es möglich, Antennenstrukturen an geometrisch nicht ebenen Flächen auf einfache Art und Weise zu befestigen. Ein weiterer Vorteil ist, dass außer dem Klebstoffauftrag oder dem Laminiervorgang keine weiteren Montagemittel befestigt werden müssen.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Trägerfolie eine Flüssigkristallpolymerfolie bzw. eine Liquid-Crystal-Polymer (LCP)-Folie ist, eine Flexible Leiterkartenfolie bzw. Flexible-Printed-Circuit (FPC)-Folie ist, eine flache, flexible Leiterkarte bzw. Flat-Flexible-Circuit (FFC)-Folie oder eine Polyimid-Folie ist. Diese Folienmaterialien sind in der Schaltungsherstellung bereits erprobt und kostengünstig im Vergleich zu anderen Schaltungsträgern, so dass die Verwendung dieser Technologien die Herstellung einer zuverlässigen Schaltung zu einem geringen Preis ermöglichen.
  • Vorteilhafter Weise ist weiterhin, dass die Vorrichtung in einem Umfeldsensor in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird. Dabei kann die Abdeckung ein Karosseriebauteil sein, insbesondere als ein Teil oder ein Abschnitt eines Stoßfängers, eines Kotflügels, einer Kühlerabdeckung, einer Beleuchtungseinrichtung oder eines Fahrzeugemblems ausgeführt sein. Diese Kunststoffteile sind weitgehend aus Material gefertigt, das für elektromagnetische Strahlung durchlässig ist und zur designorientierten Formgebung sehr spezielle Formen aufweist, die meistens nicht eben ausgeführt sind. Durch das Aufkleben der Trägerfolie auf der, für den Benutzer unsichtbaren, Rückseite dieser Abdeckung kann die Antennenstruktur, die Teil eines Umfeldsensors sein kann für den Benutzer unsichtbar angebracht werden und gleichzeitig universell herstellbar sein und an individuell geformte Abdeckungen ohne spezielle Montagewerkzeuge oder Montagevorrichtungen angebracht werden.
  • Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen als Teil eines Umfeldsensors, insbesondere eines Radarsensors, beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale in geeigneter Weise kombiniert, angepasst oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.
  • Figurenliste
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen
    • 1 eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Steuer- und Auswerteeinrichtung sowie Trägerfolie mit Antennenstruktur,
    • 2 die Draufsicht auf eine Ausführungsform der Trägerfolie mit elektrisch leitfähiger Antennenstruktur und
    • 3 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Steuer- und Auswerteein richtung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch die dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Senden und Empfangen elektromagnetischer Strahlung. Diese besteht aus einer Antenneneinrichtung 2, die im unteren Teil der 1 dargestellt ist sowie einer Steuer- und Auswerteeinrichtung 3, die im oberen Teil der 1 dargestellt ist. Dabei besteht die Antenneneinrichtung 2 aus einer Trägerfolie 5, auf der eine elektrisch leitfähige Antennenstruktur 6 aufgebracht ist. Diese elektrisch leitfähige Antennenstruktur kann beispielsweise derart hergestellt werden, dass die Trägerfolie 5 flächig mittels Metallfolie bedampft, beschichtet oder beklebt wird und diese Metallfläche im Weiteren strukturiert wird. Dies kann mit bekannten Verfahren geschehen, beispielsweise indem ein Fotolack aufgebracht wird, dieser Fotolack stellenweise belichtet wird und die unerwünschten Metallflächen mittels eines Ätzbades abgeätzt werden, so dass lediglich die elektrisch leitfähige Antennenstruktur 6 sowie elektrische Verbindungsleitungen und Anschlussflächen sowie und Anschlussleitungen für einen integrierten Schaltkreis auf der Trägerfolie 5 übrig bleiben. Diese Trägerfolie 5 mit der elektrisch leitfähigen Antennenstruktur 6 kann beispielsweise mittels eines monolithisch integrierten Mikrowellen-Schaltkreises MMIC 9, der Mikrowellen- bzw. Millimeterwellenschaltungskomponenten aufweist, bestückt werden, so dass die Erzeugung der Sendestrahlung und die Verarbeitung der Empfangsstrahlung in unmittelbarer räumlicher Nähe zur Antennenstruktur 6 erfolgt und eine Übertragung zur Steuer- und Auswerteeinrichtung 3 im Basisband oder in einem im Vergleich zur Sende- und Empfangsfrequenz sehr viel niederfrequenteren Zwischenfrequenzband erfolgen kann. Hierzu kann der MMIC 9 auf der elektrisch leitfähigen Antennenstruktur 6 der Trägerfolie 5 in Flip-Chip-Technik aufgelötet oder mittels elektrisch leitfähigem Kleber aufgeklebt werden.
  • Weiterhin kann die Trägerfolie 5 mit den elektrisch leitfähigen Antennenstrukturen 6 im Bereich des monolithisch integrierten Mikrowellen-schaltkreises MMIC 9 mittels einer Versteifungseinrichtung 20 versteift werden. Hierzu kann eine Versteifungseinrichtung 20 in Form eines Plättchens aus Leichtmetall wie Aluminium oder aus einem Kunststoff wie Polyimid auf der Trägerfolie 5 befestigt werden, indem diese Versteifungseinrichtung 20 aufgeklebt oder auflaminiert wird. Hierdurch verliert die Trägerfolie 5 im Bereich des MMIC 9 ihre Flexibilität und es wird vermieden, dass der MMIC 9 durch Folienbewegungen der Trägerfolie 5 abfällt. Dabei kann die Versteifungseinrichtung 20 auf der dem MMIC 9 abgewandten Seite befestigt werden, so dass sich für die Befestigung des MMIC auf der Trägerfolie 5 keine veränderten Bedingungen ergeben. Alternativ ist es auch möglich, die Versteifungseinrichtung 20 zwischen der Trägerfolie 5 und dem MMIC 9 zu befestigen, wie es auch in 1 beispielhaft dargestellt wurde. Die Kontaktierung des MMIC 9 hat dabei so zu erfolgen, dass der Höhenunterschied durch die Versteifungseinrichtung 20 überbrückt wird, beispielsweise durch eine Kontaktierung des MMIC 9 in Bondtechnik. Alternativ kann die Versteifungseinrichtung 20 als Interconnector ausgeführt werden, indem dieser elektrisch leitende Kontaktierungsflächen aufweist, über die die Versteifungseinrichtung 20 einerseits mit der Trägerfolie 5 kontaktiert wird und andererseits mit dem MMIC 9 kontaktiert wird. In diesem Fall kann der MMIC 9 auch in Flipchip-Technik kontaktiert werden.
  • Diese Trägerfolie 5 kann in einem Montageschritt auf der Abdeckung 4 aufgeklebt, auflaminiert oder aufgeschrumpft werden. Die Abdeckung 4 kann beispielsweise ein Karosseriebauteil eines Kraftfahrzeugs sein, auf dessen Rückseite die Antenne eines Umfeldsensors montiert wird. Dabei ist das Karosseriebauteil aus einem Material herzustellen, das elektromagnetische Strahlung möglichst ungehindert durchlässt und damit möglichst wenig Dämpfung der elektromagnetischen Strahlung der Sendesignale 18 und Empfangssignale 19 erzeugt. Hierbei kann die Abdeckung 4 ein Radom, eine einfache Gehäuseabdeckung des Sensors oder eine dielektrische Linse sein. Optional kann vorgesehen sein, dass in dieser Abdeckung 4 elektrisch leitfähige Bahnen als Antennenheizung vorgesehen sind um die Außenseite des Karosseriebauteils eis- und schneefrei zu halten. Durch das Aufbringen der Trägerfolie 5 auf der Abdeckung 4 ergibt sich eine Senderichtung 18, die üblicherweise senkrecht zur Abdeckungsoberfläche 4 ist. Weiterhin ergibt sich in umgekehrter Richtung eine Empfangseinrichtung 19, in der die elektrisch leitfähige Antennenstruktur 6 elektromagnetische Radarsignale empfangen und weiterverarbeiten kann.
  • Im oberen Teil der 1 ist eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 3 dargestellt, an die die elektrisch leitfähige Antennenstruktur 6 angebunden wird. Diese Steuer- und Auswerteeinrichtung 3, weist eine Auswerteschaltung auf, die beispielhaft Komponenten wie Analog-Digital-Wandler, Filterschaltungen, Signalprozessoren oder Mikrocontroller umfasst und die in 1 als elektrische Komponenten 10 auf der der elektrischen Antennenstruktur abgewandten Seite der Leiterplatte 14 dargestellt sind. Weiterhin weist die Leiterplatte 14 an der der Antenneneinrichtung 2 zugewandten Seite eine Steckereinrichtung 8 auf. Der Gegenstecker 8 dieser Steckereinrichtung 8 ist an der elektrischen Verbindung 7 angebracht, so dass die elektrisch leitfähige Antennenstruktur 6 und der MMIC 9 mit der Leiterplatte 14 der Auswerte- und Steuereinrichtung 3 verbunden werden kann. Hierzu kann die Trägerfolie 5 Zu- und Ableitungen durch die Strukturierung der Metallschicht 6 aufweisen, wobei dieser Teil der Zu-und Ableitung 7 der Teil der Trägerfolie 5 ist, der nicht auf der Abdeckung 4 verklebt, auf laminiert oder aufgeschrumpft wurde. Hierfür ist in einem Teilbereich der Trägerfolie 5 eine flexible Anschlussfahne vorgesehen, die eine Länge aufweist und so gebogen werden kann, dass der Stecker 8 in den Gegenstecker 8 kontaktiert werden kann. Weiterhin ist vorteilhaft vorgesehen, dass auf der Leiterplatte 14, insbesondere auf der der Antenneneinrichtung 2 zugewandten Seite eine großflächige Metallfläche 11 vorgesehen ist. Diese Metallfläche 11 sollte zumindest so groß sein, dass der Bereich der Antennenstruktur 6 der Trägerfolie 5 entspricht. Zwischen der Antenneneinrichtung 2 und der Steuer- und Auswerteeinrichtung 3 ist ein Luftspalt 13 vorgesehen, der als Zwischenraum mit einem Mindestabstand 12 ausgeführt sein kann. Dieser Zwischenraum 13 ist mit Umgebungsluft gefüllt, wobei keine weiteren Bauelemente oder Schaltungskomponenten vorzusehen sind, so dass sich eine homogene Füllung mit Luft ergibt. Dadurch ergibt sich aus der Antennenstruktur 6, dem Luftspalt 13 sowie der Metallfläche 11 eine gestapelte Mikrostreifenschaltung, die nur geringe Verluste aufweist.
  • In 2 ist die Draufsicht auf eine Ausführungsform der Trägerfolie 5 mit der elektrisch leitfähigen Antennenstruktur 6 dargestellt. Dabei ist die Darstellung in 2 so gewählt, dass diese in etwa den Abmaßen der Darstellung in 1 entsprechen. In 2 ist die Trägerfolie 5 dargestellt, die im Wesentlichen rechtwinklig ist und die auf der linken Seite eine flexible Anschlussfahne für die elektrische Verbindung 7 aufweist. Am Ende dieser elektrischen Verbindung 7 ist ein Teil der Steckverbindung 8 angeschlossen. Auf der Trägerfolie 5 der Antenneneinrichtung 2 sind Antennenstrukturen 6 aufgebracht, die beispielsweise durch Strukturierung einer Metallfläche erzeugt wurden. Diese Antennenstrukturen 6 können beispielsweise Patch-Antennen sein, wobei die Patches als seriengespeiste Antennenspalten ausgeführt werden können. An diese Antennenstrukturen kann ein monolithisch integrierter MikrowellenSchaltkreis MMIC 9 möglichst unmittelbar angeschlossen sein, indem dieser in Flipchip-technik auf die Metallstruktur 6 der Trägerfolie 5 aufgelötet oder mittels Leitkleber aufgeklebt wird. Dieser MMIC 9 erzeugt beispielsweise die Sendesignale, die von den Antennenstrukturen 6 abgestrahlt werden, sowie empfängt die Empfangssignale 19, die von der Antennenstruktur 6 empfangen werden, wandelt diese in Zwischenfrequenzsignale und stellt diese als Ausgangssignal zur Verfügung. Weiterhin ist die Versteifungseinrichtung 20 dargestellt, die im Bereich des MMIC 9 die Trägerfolie 5 mit der elektrisch leitfähigen Antennenstruktur 6 verstärkt und in diesem Bereich die Flexibilität reduziert. Nicht genutzte Bereiche der Trägerfolie 5 können beispielswiese mittels einer großflächigen Metallschicht 15 mit Masse verbunden werden, so dass Teilbereiche der Trägerfolie 5, die nicht für die Antennenstruktur 6 oder die Montage des MMIC 9 benötigt werden, mit Masse verbunden sind. Diese Antenneneinrichtung 2 ist durch die Trägerfolie 5 flexibel biegbar und kann auf die Abdeckung 4 aufgeklebt, auflaminiert oder aufgeschrumpft werden, auch wenn die Abdeckung keine planare Fläche aufweist. In einem folgenden Schritt muss lediglich die Steckeinrichtung 8 mit der elektrischen Verbindung 7 an eine räumlich abgesetzte Steuer- und Auswerteeinrichtung 3 angeschlossen werden.
  • In 3 ist eine Ausführungsform der Steuer- und Auswerteeinrichtung 3 dargestellt, die in ihren Abmessungen den Abmessungen der Antenneneinrichtung 2 in 2 und der Querschnittszeichnung in 1 entsprechen. Dabei ist die Leiterplatte 14 von der Unterseite, also von der der Antenneneinrichtung 2 zuwandten Seite, dargestellt. Damit erkennt man im rechten Bereich eine großflächige Metallschicht 11, die in einem Mindestabstand 12 zur Antenneneinrichtung 6 positioniert wird. Dabei ist die Metallfläche 11 mindestens so groß, dass der Bereich der Antenneneinrichtung 6, der in 3 als strichliert gezeichnetes Rechteck 17 dargestellt ist überdeckt ist. Zur Verdeutlichung dieses Merkmals ist die Größe und die Lage der Antennenstruktur 6 durch das strichliert gezeichnete Rechteck 17 symbolisiert. Damit muss die Metallfläche 11 mindestens so groß sein wie das eingezeichnete Rechteck 17, da ansonsten die Funktionsfähigkeit der Antennenstruktur nicht gewährleistet werden kann. Weiterhin ist auf der Leiterplatte 14 die Steckereinrichtung 8 dargestellt, die beispielsweise als Gegenstück zur Steckereinrichtung 8 der 2 ausgeführt ist. Von dieser Steckereinrichtung 8 sind Anschlussleitungen 16 mit Durchkontaktierungen durch die Leiterplatte 14 dargestellt, wodurch die Antennenstruktur mit den elektrischen Bauelementen 10 der Steuer-und Auswerteeinrichtung 3 verbunden ist. Im Rahmen der Erfindung kann sowohl die Steuer- und Auswerteeinrichtung 3 wie auch die Antennenstruktur 6 mittels einer oder mehrerer Gehäuseteile befestigt werden. Die Konstruktion eines derartigen Gehäuses oder mehrerer Gehäuseteile entspricht dabei dem fachmännischen Können und wurde daher aus Übersichtlichkeitsgründen in den 1 bis 3 weggelassen.
  • Die Trägerfolie 5 mit der elektrisch leitfähigen Antennenstruktur 6 kann zusätzlich partiell Flächen aufweisen, die mit Nickel, Silber oder Gold beschichtet wurden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102015226135 A1 [0002]

Claims (12)

  1. Vorrichtung (1) zum Senden und/oder Empfangen elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von Mikrowellen-, Millimeterwellen und/oder Radarstrahlung, aufweisend mindestens eine Antenneneinrichtung (2), eine Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung (3) sowie eine Abdeckung (4), an der die Sende- und Empfangsvorrichtung (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenneneinrichtung (2) aus mindestens einer Trägerfolie (5) besteht, auf der eine elektrisch leitfähige Antennenstruktur (6) aufgebracht ist, die Antenneneinrichtung (2) zur Steuer- und Auswerteeinrichtung (3) beabstandet (12) angeordnet ist und die Trägerfolie (5) mit der elektrisch leitfähigen Antennenstruktur (6) auf einer Seite der Abdeckung (4) aufgebracht ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolie (5) mit der elektrisch leitfähigen Antennenstruktur (6) auf der Rückseite der Abdeckung (4), die insbesondere als ein Radom oder als eine dielektrische Linsenstruktur ausgeführt ist, aufgebracht ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolie (5) mit der elektrisch leitfähigen Antennenstruktur (6) zur Steuerung der Antennensignale (18) und zur Auswertung der Empfangs- oder Zwischenfrequenzsignale (19) eine elektrische Verbindung (7,8) zur Steuer- und Auswerteeinrichtung (3) aufweist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Trägerfolie (5) mit der elektrisch leitfähigen Antennenstruktur (6) ein monolithisch integrierter Mikrowellenschaltkreis (MMIC) (9) angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolie (5) im Bereich des monolithisch integrierten Mikrowellenschaltkreises (MMIC) (9) eine Versteifungseinrichtung (20) aufweist, die insbesondere aus Leichtmetall oder aus Polyimid hergestellt ist, und wobei die Versteifungseinrichtung (20) - entweder auf der dem monolithisch integrierten Mikrowellenschaltkreis (MMIC) (9) abgewandten Seite der Trägerfolie (5) aufgebracht ist - oder zwischen monolithisch integriertem Mikrowellenschaltkreis (MMIC) (9) und Trägerfolie (5) aufgebracht ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der monolithisch integrierte Mikrowellenschaltkreis (MMIC) (9) - auf der Trägerfolie (5) mit der elektrisch leitfähigen Antennenstruktur (6) oder - auf der Versteifungseinrichtung (20) in Flipchip-Technik befestigt ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der monolithisch integrierte Mikrowellenschaltkreis (MMIC) (9) - auf der Trägerfolie (5) mit der elektrisch leitfähigen Antennenstruktur (6) - oder auf der Versteifungseinrichtung (20) mit der Seite aufgelötet oder aufgeklebt ist, die keine elektrischen Anschlüsse aufweist und die elektrische Kontaktierung des monolithisch integrierten Mikrowellenschaltkreises (MMIC) (9) durch Bondverbindungen erfolgt.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt (13) zwischen Trägerfolie (5) mit der elektrisch leitfähigen Antennenstruktur (6) und Steuer- und Auswerteeinrichtung (3) einen Mindestabstand (12) aufweist, insbesondere einen Mindestabstand (12) von 2 Millimetern aufweist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Empfangseinrichtung (3) eine Leiterplatte (14) aufweist, die auf der der Trägerfolie (5) mit der elektrisch leitfähigen Antennenstruktur (6) zugewandten Seite im Bereich der Antennenstruktur (17) eine Metallfläche (11) aufweist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolie (5) mit der elektrisch leitfähigen Antennenstruktur (6) auf der Abdeckung (4) aufgeklebt ist, auflaminiert ist oder aufgeschrumpft ist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolie (5) eine Flüssigkristallpolymerfolie bzw. eine Liquid-Crystal-Polymer (LCP)-Folie ist, eine Flexible Leiterkartenfolie bzw. Flexible-Printed-Circuit (FPC)-Folie ist, eine flache, flexible Leiterkarte bzw. Flat-Flexible-Circuit (FFC)-Folie oder eine Polyimid-Folie ist.
  12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) in einem Umfeldsensor in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird und die Abdeckung (4) ein Karosseriebauteil ist, insbesondere als Teil eines Stoßfängers, eines Kotflügels, einer Kühlerabdeckung, einer Beleuchtungseinrichtung oder eines Fahrzeugemblems ausgeführt ist.
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DE102015226135A1 (de) 2015-12-21 2017-06-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Schaltungsmoduls und elektrisches Schaltungsmodul

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