DE102021211892A1 - radar device - Google Patents

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Roberto Schlenker
Erik Sanford
Simon HOLZNER
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Continental Automotive GmbH
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Continental Automotive GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radarvorrichtung (1) zur Umgebungserfassung eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Antenneneinheit (2) eines Radarsensors (3) zum Senden und/oder Empfangen von Signalen, wobei die Antenneneinheit (2) auf einer Leiterplatte (4) und der Radarsensor (3) unterhalb der Leiterplatte (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenneneinheit (2) einen 3-dimensionalen Grundkörper (5) aufweist, der im Innern ein Metall enthält.Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antenneneinheit (2) für eine Radarvorrichtung (1), ein Verfahren zur Herstellung einer Radarvorrichtung (1) und ein Kraftfahrzeug mit einer Radarvorrichtung (1).The invention relates to a radar device (1) for detecting the surroundings of a motor vehicle, comprising an antenna unit (2) of a radar sensor (3) for sending and/or receiving signals, the antenna unit (2) being on a printed circuit board (4) and the radar sensor (3 ) is arranged below the circuit board (4), characterized in that the antenna unit (2) has a 3-dimensional base body (5) which contains a metal inside.The invention also relates to an antenna unit (2) for a radar device ( 1), a method for manufacturing a radar device (1) and a motor vehicle with a radar device (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radarvorrichtung zur Umgebungserfassung eines Kraftfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antenneneinheit für eine Radarvorrichtung, ein Verfahren zur Herstellung einer Radarvorrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einer Radarvorrichtung.The present invention relates to a radar device for detecting the surroundings of a motor vehicle. Furthermore, the invention relates to an antenna unit for a radar device, a method for producing a radar device and a motor vehicle with a radar device.

Kraftfahrzeuge werden zunehmend mit Radarvorrichtungen ausgerüstet, um die Umgebung erfassen und aus der so erkannten Verkehrssituation automatische Reaktion des Fahrzeugs ableiten und/oder den Fahrer instruierten zu können. Radarvorrichtungen bzw. Radarsensoren sind daher wichtige Bestandteile von Fahrerassistenzsystemen. Diese dienen beispielsweise zur Bereitstellung von Umfelddaten, anhand welcher eine Rückmeldung an einen Fahrer ausgegeben und/oder Displaybilder innerhalb des Fahrzeugs generiert und dem Fahrer angezeigt werden können. Des Weiteren können Fahrfunktionen des Fahrzeugs automatisch gesteuert werden. Durch ein Aussenden und Empfangen von Radarstrahlen können unter anderem die genauen Abstände, Geschwindigkeiten und/oder Winkelpositionen von Objekten in einem Umfeld des Fahrzeugs erkannt werden. So können beispielsweise Hindernisse von befahrbaren Bereichen unterschieden werden. Des Weiteren können anhand von bekannten Bewegungsmustern einzelne Objekte klassifiziert werden.Motor vehicles are increasingly being equipped with radar devices in order to be able to detect the surroundings and derive automatic reaction of the vehicle from the traffic situation detected in this way and/or to be able to instruct the driver. Radar devices or radar sensors are therefore important components of driver assistance systems. These are used, for example, to provide environment data, based on which feedback can be output to a driver and/or display images can be generated inside the vehicle and displayed to the driver. Furthermore, driving functions of the vehicle can be controlled automatically. By transmitting and receiving radar beams, the precise distances, speeds and/or angular positions of objects in the area surrounding the vehicle can be recognized, among other things. For example, obstacles can be distinguished from areas that can be driven on. Furthermore, individual objects can be classified based on known movement patterns.

Gemäß dem Stand der Technik sind Radarsensoren in einem für Radarstrahlen durchlässigen Gehäuse montiert und beispielsweise in einem Frontbereich des Fahrzeugs angeordnet. Eine derartige Radarvorrichtung kann beispielsweise im Bereich der Stoßstange oder der Lüftungsschlitze des Kühlergrills montiert sein.According to the prior art, radar sensors are mounted in a housing that is transparent to radar beams and are arranged, for example, in a front area of the vehicle. Such a radar device can be mounted, for example, in the area of the bumper or the ventilation slots of the radiator grille.

Bekannte Radarvorrichtungen weisen zumindest eine Antenneneinheit, eine Leiterplatte, einen Radarsensor sowie einen Kühlkörper auf. Die Antenneneinheit bzw. Antenne ist aus einem Kunststoffmaterial hergestellt und wird anschließend durch Sputtern metallisch beschichtet, um die notwendigen Eigenschaften zum Senden und/oder Empfangen der Radarstrahlen zu gewährleisten und ein Anlöten an der Leiterplatte zu ermöglichen.Known radar devices have at least one antenna unit, a circuit board, a radar sensor and a heat sink. The antenna unit or antenna is made of a plastic material and is then metallically coated by sputtering in order to ensure the necessary properties for transmitting and/or receiving the radar beams and to enable soldering to the printed circuit board.

Nachteilig muss die Wahl des verwendeten Kunststoffs nach einem Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten erfolgen, der nahe bei einem Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten des Materials der Leiterplatte liegt, um unterschiedliche Ausdehnungen und daher Spannungen in den miteinander verbundenen Bauteilen zu vermeiden. Der Temperatur-Ausdehnungskoeffizient der Leiterplatte entspricht dabei in etwa einem Temperatur-Ausdehnungskoeffizient von Kupfer.The disadvantage is that the plastic used must be selected according to a temperature coefficient of expansion that is close to a temperature coefficient of expansion of the material of the printed circuit board in order to avoid different expansions and therefore stresses in the components connected to one another. The temperature expansion coefficient of the printed circuit board roughly corresponds to the temperature expansion coefficient of copper.

Des Weiteren ist der Prozess des Sputterns, und damit der Prozess des thermischen Abdampfens bzw. chemischen Beschichtens, langwierig und kostenintensiv. Hierbei muss sichergestellt werden, dass die Haftfestigkeit der Beschichtung auch für unterschiedliche Ausdehnungen der Antenne und der Leiterplatte ausreichend groß ist, um Risse zu vermeiden. Für den Beschichtungsprozess ist es weiterhin Voraussetzung, dass der Schmelzpunkt des verwendeten Kunststoffs weit oberhalb der Reflow-Temperatur, d. h. weit oberhalb von 260 °C, liegt.Furthermore, the process of sputtering, and thus the process of thermal evaporation or chemical coating, is lengthy and expensive. It must be ensured that the adhesive strength of the coating is sufficient for different expansions of the antenna and the circuit board in order to avoid cracks. It is also a prerequisite for the coating process that the melting point of the plastic used is well above the reflow temperature, i. H. far above 260 °C.

Ausgehend hiervon ist es nun Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Radarvorrichtung, eine verbesserte Antenneneinheit sowie ein verbessertes Herstellverfahren anzugeben.Proceeding from this, it is now the object of the invention to specify an improved radar device, an improved antenna unit and an improved manufacturing method.

Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche durch deren kennzeichnende Merkmale gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.Starting from the preamble of the independent patent claims, this object is achieved by their characterizing features. Preferred embodiments are the subject matter of the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt ist eine Radarvorrichtung zur Umgebungserfassung eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, umfassend eine Antenneneinheit eines Radarsensors zum Senden und/oder Empfangen von Signalen, wobei die Antenneneinheit auf einer Leiterplatte und der Radarsensor unterhalb der Leiterplatte angeordnet ist. Die Antenneneinheit weist einen 3-dimensionalen Grundkörper auf, der im Innern ein Metall enthält.According to a first aspect, a radar device for detecting the surroundings of a motor vehicle is provided, comprising an antenna unit of a radar sensor for sending and/or receiving signals, the antenna unit being arranged on a printed circuit board and the radar sensor being arranged below the printed circuit board. The antenna unit has a 3-dimensional base body that contains a metal inside.

Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Idee besteht darin, die Antenne aus einem Metall zu fertigen, sodass eine Beschichtung entfallen kann.The idea on which the present invention is based is to manufacture the antenna from a metal so that a coating can be omitted.

Die Antenneneinheit besteht insbesondere aus einem komplexen Gebilde, das ein Labyrinth aus mehreren Kanälen aufweist, die zur Weiterleitung der Radarstrahlen dienen. Die Kanäle sind bevorzugt auf eine Unterseite der Antenneneinheit, und damit zur Unterseite hin offen, ausgebildet.In particular, the antenna unit consists of a complex structure that has a labyrinth of several channels that are used to transmit the radar beams. The channels are preferably formed on an underside of the antenna unit and are therefore open towards the underside.

Auf einer Oberseite weist die Antenneneinheit bevorzugt mehrere Öffnungen auf, die als Eingänge bzw. Ausgänge für die Radarstrahlen und zur Ausbildung eines Streufeldes von Radarstrahlen dienen. Zusammen mit der Leiterplatte, auf deren Oberseite die Antenneneinheit angeordnet ist, kann das Labyrinth eine Anordnung von strahlungsführenden Kanälen ausbilden. Die Antenneneinheit ist bevorzugt auf der Oberseite der Leiterplatte angelötet.
Das Labyrinth der Kanäle sowie die Ein- und Ausgänge sind insbesondere direkt in den 3-dimensionale Grundkörper der Antenneneinheit geformt. Der Grundkörper an sich bildet daher bevorzugt die Antenneneinheit aus. Im Innern des Grundkörpers bedeutet insbesondere, dass der Grundkörper, anders als bei einer Beschichtung, nicht nur auf der Oberfläche Metall enthält. Folglich ist der Grundkörper zumindest teilweise aus einem Metall ausgebildet.The antenna unit preferably has a plurality of openings on an upper side, which serve as inputs and outputs for the radar beams and for forming a stray field of radar beams. Together with the printed circuit board, on the top of which the antenna unit is arranged, the labyrinth can form an arrangement of radiation-guiding channels. The antenna unit is preferably soldered to the top of the printed circuit board.
In particular, the labyrinth of channels and the inputs and outputs are molded directly into the 3-dimensional base body of the antenna unit. The base body itself therefore preferably forms the antenna unit. Inside the body means in particular that the body, unlike a coating, contains metal not only on the surface. Consequently, the base body is formed at least partially from a metal.

Im Gegensatz zu einem Grundkörper, der aus Kunststoff besteht und eine metallische Beschichtung aufweist, kann ein Grundkörper, der im Innern Metall enthält, selbst zur Wärmeableitung beitragen. Insbesondere kann der Grundkörper höhere Temperaturen ertragen, sodass beispielsweise auf einen zusätzlichen Kühlkörper verzichtet werden kann. Folglich kann die Radarvorrichtung ohne Kühlkörper ausgebildet werden, wodurch Bauraum eingespart wird.In contrast to a base body that is made of plastic and has a metallic coating, a base body that contains metal on the inside can itself contribute to heat dissipation. In particular, the base body can withstand higher temperatures, so that an additional heat sink can be dispensed with, for example. Consequently, the radar device can be formed without a heat sink, which saves installation space.

Vorteilhafterweise ist weiterhin der Temperatur-Ausdehnungskoeffizient durch die Verwendung von Metall an den Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten der Leiterplatte anpassbar. Insbesondere ist der Temperatur-Ausdehnungskoeffizient durch die Verwendung von Metall näher an dem Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten der Leiterplatte liegend, als es ein Kunststoffmaterial vermag. Dadurch können Spannungen zwischen der Antenneneinheit und der Leiterplatte vermieden werden.Furthermore, the temperature coefficient of expansion can advantageously be adapted to the temperature coefficient of expansion of the printed circuit board by using metal. In particular, the use of metal means that the temperature coefficient of expansion is closer to the temperature coefficient of expansion of the printed circuit board than a plastic material is able to. In this way, voltages between the antenna unit and the printed circuit board can be avoided.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.Advantageous refinements and developments result from the further dependent claims and from the description with reference to the figures.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Antenneneinheit aus Metall ausgebildet sein. Vorteilhafterweise ist in einer derartigen Ausführungsform der komplette Grundkörper aus Metall ausgebildet. Dieser weist daher besonders gute Wärmeleiteigenschaften auf. Die von einem elektronischen Bauteil, d. h. von dem Radarsensor, abgestrahlte Wärme kann dadurch direkt über die Antenneneinheit abgeleitet werden. Folglich kann die Radarvorrichtung ohne zusätzlichen Kühlkörper ausgebildet sein.According to an advantageous embodiment, the antenna unit can be made of metal. In such an embodiment, the entire base body is advantageously made of metal. This therefore has particularly good thermal conductivity properties. The of an electronic component, d. H. heat radiated from the radar sensor can thus be dissipated directly via the antenna unit. Consequently, the radar device can be designed without an additional heat sink.

Gemäß einer Weiterbildung kann der Grundkörper der Antenneneinheit Kupfer enthalten. Kupfer hat insbesondere bessere Reflexionseigenschaften als andere Metalle, insbesondere als Eisen oder Stahl. Durch die Verwendung von Kupfer kann daher die Reflexion der Radarstrahlen innerhalb der Kanäle verbessert werden. Weiterhin liegt die Schmelztemperatur von Kupfer in einem Bereich oberhalb von 600 °C und damit weit oberhalb der Reflow-Temperatur.According to a development, the base body of the antenna unit can contain copper. In particular, copper has better reflective properties than other metals, especially iron or steel. The use of copper can therefore improve the reflection of the radar beams within the channels. Furthermore, the melting temperature of copper is in a range above 600 °C and thus far above the reflow temperature.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Antenneneinheit aus Kupfer ausgebildet sein. Vorteilhafterweise ist in einer derartigen Ausführungsform der komplette Grundkörper aus Kupfer ausgebildet. Dieser weist besonders gute Reflexionseigenschaften auf. Weiterhin lässt sich Kupfer besonders gut verformen, wobei das Labyrinth aus Kanälen und Öffnungen beliebig ausgeformt werden kann.According to one embodiment, the antenna unit can be made of copper. In such an embodiment, the entire base body is advantageously made of copper. This has particularly good reflection properties. Furthermore, copper can be shaped particularly well, with the labyrinth of channels and openings being able to be shaped as desired.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Antenneneinheit zumindest einen Vorsprung aufweisen, der durch die Leiterplatte hindurchragt und mit dem Radarsensor kontaktiert ist. Dadurch kann insbesondere ein direkter metallischer Kontakt zu dem Radarsensor, insbesondere zu einer Heat-Sink des Radarsensors, hergestellt werden. Dies ermöglicht eine direkte Wärmeableitung von dem Radarsensor an die Antenne mit einem kleinstmöglichen Wärmeleitwiderstand. According to an advantageous embodiment, the antenna unit can have at least one projection that protrudes through the printed circuit board and is in contact with the radar sensor. In this way, in particular, direct metallic contact with the radar sensor, in particular with a heat sink of the radar sensor, can be established. This enables direct heat dissipation from the radar sensor to the antenna with the smallest possible thermal resistance.

Eine Kühlwirkung der Antenne in Bezug auf den Radarsensor kann dabei maximiert werden.A cooling effect of the antenna in relation to the radar sensor can be maximized.

In einer weiteren Ausführung kann die Antenneneinheit mithilfe eines in der Mitte ausgeführten „Niets“, beispielsweise ausgeführt gemäß der Offenbarung in DE 100 62 699 A1 , in die Oberfläche der Leiterplatte eingreifen, wodurch die Wärmeabführung und daher die Kühlung des Radarsensors weiter optimiert werden kann.In a further embodiment, the antenna unit can be fixed by means of a “rivet” executed in the middle, e.g. executed according to the disclosure in FIG DE 100 62 699 A1 , engage in the surface of the printed circuit board, whereby the heat dissipation and therefore the cooling of the radar sensor can be further optimized.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dient die Antenneneinheit zur Abführung der Abwärme von dem Radarsensor. In einer derartigen Ausführungsform ist die Antenneneinheit bevorzugt komplett aus Metall oder Kupfer ausgebildet.According to a preferred embodiment, the antenna unit serves to dissipate the waste heat from the radar sensor. In such an embodiment, the antenna unit is preferably made entirely of metal or copper.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die Antenneneinheit zumindest teilweise in eine Oberfläche der Leiterplatte hineinragen. An einer Unterseite der Antenneneinheit können beispielsweise eine Art „Nieten“ ausgeformt werden, sodass die Antenneneinheit auf eine Oberfläche der Leiterplatte gepresst und fixiert werden kann. Dadurch werden insbesondere an die Toleranzen der Planarität in Bezug auf die Kontaktfläche zwischen der Antenneneinheit und der Leiterplatte weniger hohe Anforderungen gestellt, bei gleichbleibend gut ausgebildeter Kontaktfläche zwischen Antenneneinheit und Leiterplatte.According to a particularly preferred embodiment, the antenna unit can protrude at least partially into a surface of the printed circuit board. For example, a type of “rivet” can be formed on an underside of the antenna unit, so that the antenna unit can be pressed and fixed onto a surface of the printed circuit board. As a result, less stringent requirements are placed in particular on the tolerances of the planarity in relation to the contact surface between the antenna unit and the printed circuit board, while the contact surface between the antenna unit and the printed circuit board remains consistently well formed.

In einer weiteren Ausführung können beispielsweise durch Weichlot-Fügeverfahren weitere Antennenlagen aufgebracht werden, um eine mehrschichtige Antenne auszubilden. Eine derartige Antenne kann komplexe Aufgaben erfüllen.In a further embodiment, further antenna layers can be applied, for example by soft solder joining methods, in order to form a multi-layer antenna. Such an antenna can fulfill complex tasks.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform können auf einer Unterseite der Antenneneinheit Kanäle ausgeformt sein, die zur Weiterleitung der Signale des Radarsensors dienen. Die Kanäle sind bevorzugt zur Unterseite der Antenneneinheit hin offen ausgebildet.According to an advantageous embodiment, channels can be formed on an underside of the antenna unit, which are used to forward the signals from the radar sensor. The channels are preferably designed to be open towards the underside of the antenna unit.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Antenneneinheit für eine Radarvorrichtung vorgesehen, wobei die Antenneneinheit einen 3-dimensionalen Grundkörper aufweist, der im Innern ein Metall enthält oder aus einem Metall ausgebildet ist.According to a further aspect, an antenna unit is provided for a radar device, the antenna unit having a 3-dimensional base body which contains a metal on the inside or is formed from a metal.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zur Herstellung einer Radarvorrichtung vorgesehen, wobei die Antenneneinheit durch Tiefziehen und/oder durch Fließpressen hergestellt ist. Bei einem derartigen Verfahren wird eine hohe Verformungsarbeit geleistet, sodass eine hohe Temperaturentwicklung im Bauteil resultiert. Eine derart hergestellte Antenneneinheit kann nach einem Pressvorgang insbesondere Temperaturen von 300 °C bzw. 400 °C aufweisen. Gleichzeitig wird dadurch ein schonendes Verfahren bereitgestellt, bei welchem Risse im Bauteil vermieden werden können.According to a further aspect, a method for producing a radar device is provided, the antenna unit being produced by deep-drawing and/or by extrusion. With such a method, a high degree of deformation work is performed, resulting in a high temperature development in the component. An antenna unit produced in this way can in particular have temperatures of 300° C. or 400° C. after a pressing process. At the same time, this provides a gentle method in which cracks in the component can be avoided.

Insbesondere können durch das vorgeschlagene Verfahren die erforderlichen Produktionsschritte reduziert werden, da keine Beschichtung des Grundkörpers bzw. der Antenneneinheit erforderlich ist.In particular, the required production steps can be reduced by the proposed method, since no coating of the base body or the antenna unit is required.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens kann ein Metallrohling der Antenneneinheit durch Fließpressen in eine Form gepresst werden, und anschließend durch Tiefziehen eine Umformung zumindest einzelner Bereiche des vorgeformten Metallrohlings erfolgen, bis eine endgültige Geometrie der Antenneneinheit erreicht ist. Dadurch kann aus einem vergleichsweise dicken Rohling ein beliebig geformtes Bauteil ausgebildet werden, das insbesondere die erforderlichen Kanäle sowie Durchgänge zur Weiterleitung der Radarstrahlen aufweist.According to a development of the method, a metal blank of the antenna unit can be pressed into a mold by extrusion, and then at least individual areas of the preformed metal blank can be reshaped by deep drawing until a final geometry of the antenna unit is achieved. As a result, an arbitrarily shaped component can be formed from a comparatively thick blank, which in particular has the necessary channels and passages for forwarding the radar beams.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens kann ein Anteil des Fließpressens am Verfahren 60 % bis 80 %, und ein Anteil des Tiefziehens am Verfahren 20 % bis 40 % betragen. Bevorzugt beträgt der Anteil des Fließpressen 70 %, und der Anteil des Tiefziehens 30 %.According to one embodiment of the method, extrusion can account for 60% to 80% of the method, and deep-drawing can account for 20% to 40% of the method. Preferably, the proportion of extrusion is 70% and the proportion of deep-drawing is 30%.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Antenneneinheit auf die Leiterplatte gepresst sein. Dabei kann die Antenneneinheit Vorsprünge oder Nieten aufweisen, um sich mit der Leiterplatte zu verbinden.In an advantageous embodiment, the antenna unit can be pressed onto the printed circuit board. In this case, the antenna unit can have projections or rivets in order to connect to the printed circuit board.

In einer weiteren Ausführung kann zum Festlöten der Antenne auf der Leiterplatte ein vorbeschichtetes Zinn-Band (Sn-Band) verwendet werden. Im Vergleich zu einer metallischen Beschichtung durch Sputtern stellt dies ein kostengünstiges Standardverfahren dar, das zum Aufbringen einer lötbaren Oberfläche eingesetzt wird.In a further embodiment, a pre-coated tin tape (Sn tape) can be used to solder the antenna to the printed circuit board. Compared to a metallic coating by sputtering, this represents a low-cost standard method used to apply a solderable surface.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Kraftfahrzeug mit einer Radarvorrichtung vorgesehen, wobei die Radarvorrichtung als Teil eines Fahrerassistenzsystems zur Abstandsmessung in einem Frontbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Bevorzugt ist die Radarvorrichtung in der Stoßstange bzw. hinter den Lüftungsschlitzen des Kühlergrills montiert. Die Radarverrichtung kann insbesondere zum autonomen Fahren dienen, und beispielsweise als Sensor zur Adaptive Cruise Control (ACC) ausgebildet sein.According to a further aspect, a motor vehicle is provided with a radar device, the radar device being arranged as part of a driver assistance system for distance measurement in a front area of the motor vehicle. The radar device is preferably mounted in the bumper or behind the ventilation slots of the radiator grille. The radar device can be used in particular for autonomous driving and can be designed, for example, as a sensor for adaptive cruise control (ACC).

Für die Antenneneinheit, das Verfahren und das Kraftfahrzeug gelten dabei dieselben Merkmale und Vorteile, wie bezüglich der Radarvorrichtung beschrieben, sodass an dieser Stelle nicht wiederholt darauf eingegangen wird.The same features and advantages apply to the antenna unit, the method and the motor vehicle as described with regard to the radar device, so that they will not be discussed again at this point.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.The above configurations and developments can be combined with one another as desired, insofar as this makes sense. Further possible configurations, developments and implementations of the invention also include combinations of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments that are not explicitly mentioned. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the present invention.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Zeichnungen. Hierbei zeigen:

  • 1 bis 4 eine Radarvorrichtung aus dem Stand der Technik;
  • 5 bis 8 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Radarvorrichtung.
Further advantageous configurations result from the drawings. Here show:
  • 1 until 4 a prior art radar device;
  • 5 until 8th an embodiment of a radar device according to the invention.

Die 1 bis 4 zeigen eine Radarvorrichtung 1 ` aus dem Stand der Technik. Die Antenneneinheit 2' ist aus Kunststoff ausgebildet und metallisch beschichtet. Durch die metallische Beschichtung kann die Antenneneinheit 2' auf eine Leiterplatte 4' aufgelötet werden. Unterhalb der Leiterplatte 4' ist ein Radarsensor 3' angeordnet, der Abwärme produziert. Diese Abwärme bzw. Verlustwärme wird über einen Kühlkörper 11' abgeführt, um die Antenneneinheit 2' vor überhöhter Wärmeentwicklung zu schützen. Dies ist insbesondere dadurch notwendig, da die Antenneneinheit 2' aus Kunststoff ausgebildet ist.The 1 until 4 show a radar device 1` from the prior art. The antenna unit 2' is made of plastic and coated with metal. Due to the metallic coating, the antenna unit 2' can be soldered onto a printed circuit board 4'. A radar sensor 3', which produces waste heat, is arranged below the printed circuit board 4'. This waste heat or heat loss is dissipated via a heat sink 11' in order to protect the antenna unit 2' from excessive heat development. This is necessary in particular because the antenna unit 2' is made of plastic.

Nachteilig muss die Abwärme einer Heat-Sink 13' des Radarsensors 3' sowohl den Radarsensor 3' an sich, als auch eine Wärmeleitpaste 12' durchwandern, um zu dem Kühlkörper 11' zu gelangen. Ein Wirkungsgrad der Bauteilkühlung ist dadurch erheblich verschlechtert bzw. reduziert, da sich ein vergleichsweise hoher Wärmeleitwiderstand zum Kühlkörper 11' einstellt.Disadvantageously, the waste heat from a heat sink 13′ of the radar sensor 3′ has to travel through both the radar sensor 3′ itself and a thermally conductive paste 12′ in order to reach the heat sink 11′. As a result, the efficiency of the component cooling is significantly worsened or reduced, since a comparatively high thermal conductivity resistance to the heat sink 11′ is established.

In den 5 bis 8 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Radarvorrichtung 1 dargestellt. Der Grundkörper 5 der Antenneneinheit 2 enthält im Innern ein Metall, insbesondere Kupfer, und weist daher eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu einem Kunststoffkörper auf. Der Grundkörper 5 bildet insbesondere die komplette Antenneneinheit 2 aus und ist auf einer Oberfläche 7 der Leiterplatte 3 angeordnet. Bevorzugt besteht die Antenneneinheit 2 aus Metall oder Kupfer. Dadurch kann die Antenneneinheit 2 direkt über metallischen Kontakt die Verlustwärme des Radarsensors 3 aufnehmen bzw. ableiten. Bevorzugt kann dadurch ein Kühlkörper, der insbesondere bei der Antenneneinheit 2' gemäß einer Ausführungsform nach den 1 bis 4 erforderlich ist, entfallen.In the 5 until 8th an embodiment of a radar device 1 according to the invention is shown. The base body 5 of the antenna unit 2 contains a metal, in particular copper, on the inside and therefore has improved thermal conductivity compared to a plastic body. The base body 5 in particular forms the complete antenna unit 2 and is arranged on a surface 7 of the printed circuit board 3 . The antenna unit 2 is preferably made of metal or copper. As a result, the antenna unit 2 can absorb or dissipate the heat loss of the radar sensor 3 directly via metallic contact. This can preferably result in a heat sink, which is used in particular in the antenna unit 2 ′ according to an embodiment according to FIG 1 until 4 is required is omitted.

Wie in 7 bzw. 8 erkennbar, kann die Antenneneinheit 2 einen Vorsprung 6 aufweisen, der als eine Art Durchzug ausgeformt ist und die Oberfläche 7 durchstößt. Dadurch kann ein direkter metallischer Kontakt zu der Heat-Sink 13 des Radarsensors 3 hergestellt werden, die auf einer Unterseite 8 der Leiterplatte 3 angeordnet ist. Dies ermöglicht eine Ableitung der Wärme mit einem kleinstmöglichen Wärmeleitwiderstand sowie mit maximierter Kühlwirkung von dem Radarsensor 3 an die Antenneneinheit 2.As in 7 or. 8th As can be seen, the antenna unit 2 can have a projection 6 which is shaped as a kind of passage and penetrates the surface 7 . As a result, a direct metallic contact can be made with the heat sink 13 of the radar sensor 3 , which is arranged on an underside 8 of the printed circuit board 3 . This allows the heat to be dissipated from the radar sensor 3 to the antenna unit 2 with the lowest possible thermal resistance and with a maximized cooling effect.

In 7 ist ein weiterer Vorsprung 14 erkennbar, der eine Art „Niet“ ausbilden kann und zur Fixierung der Antenneneinheit 2 auf der Leiterplatte 4 dient.In 7 Another projection 14 can be seen, which can form a kind of "rivet" and is used to fix the antenna unit 2 on the printed circuit board 4 .

Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der durch die Patentansprüche definierte Schutzbereich verlassen wird. Beispielsweise kann die Antenneneinheit 2 von der Darstellung abweichende Ausgestaltungen bezüglich der Form des Grundkörpers, der Durchgänge 10 sowie der Kanäle 9 aufweisen. Des Weiteren können die Vorsprünge 6, 14 von der Darstellung abweichende ausgebildet sein.The invention has been described above using an exemplary embodiment. It goes without saying that numerous changes and modifications are possible without leaving the scope of protection defined by the patent claims. For example, the antenna unit 2 can have configurations that differ from the illustration with regard to the shape of the base body, the passages 10 and the channels 9 . Furthermore, the projections 6, 14 can be designed differently from the illustration.

BezugszeichenlisteReference List

11
Radarvorrichtungradar device
22
Antenneneinheitantenna unit
33
Radarsensorradar sensor
44
Leiterplattecircuit board
55
Grundkörperbody
66
Vorsprunghead Start
77
Oberflächesurface
88th
Unterseitebottom
99
Kanalchannel
1010
Durchgangpassage
1111
Kühlkörperheatsink
1212
Wärmepasteheat paste
1313
Heat-Sinkheat sink
1414
Vorsprunghead Start

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 10062699 A1 [0021]DE 10062699 A1 [0021]

Claims (14)

Radarvorrichtung (1) zur Umgebungserfassung eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Antenneneinheit (2) eines Radarsensors (3) zum Senden und/oder Empfangen von Signalen, wobei die Antenneneinheit (2) auf einer Leiterplatte (4) und der Radarsensor (3) unterhalb der Leiterplatte (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenneneinheit (2) einen 3-dimensionalen Grundkörper (5) aufweist, der im Innern ein Metall enthält.Radar device (1) for detecting the surroundings of a motor vehicle, comprising an antenna unit (2) of a radar sensor (3) for sending and/or receiving signals, the antenna unit (2) on a printed circuit board (4) and the radar sensor (3) below the printed circuit board (4) is arranged, characterized in that the antenna unit (2) has a 3-dimensional base body (5) which contains a metal inside. Radarvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenneneinheit (2) aus Metall ausgebildet ist.Radar device (1) after claim 1 , characterized in that the antenna unit (2) is made of metal. Radarvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (5) der Antenneneinheit (2) Kupfer enthält.Radar device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the base body (5) of the antenna unit (2) contains copper. Radarvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenneneinheit (2) aus Kupfer ausgebildet ist.Radar device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the antenna unit (2) is made of copper. Radarvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenneneinheit (2) zumindest einen Vorsprung (6) aufweist, der durch die Leiterplatte (4) hindurchragt und mit dem Radarsensor (3) kontaktiert ist.Radar device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the antenna unit (2) has at least one projection (6) which protrudes through the printed circuit board (4) and makes contact with the radar sensor (3). Radarvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenneneinheit (2) zur Abführung der Abwärme von dem Radarsensor (3) dient.Radar device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the antenna unit (2) serves to dissipate the waste heat from the radar sensor (3). Radarvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenneneinheit (2) zumindest teilweise in eine Oberfläche (7) der Leiterplatte (4) hineinragt.Radar device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the antenna unit (2) projects at least partially into a surface (7) of the printed circuit board (4). Radarvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Unterseite (8) der Antenneneinheit (2) Kanäle (9) ausgeformt sind, die zur Weiterleitung der Signale des Radarsensors (3) dienen.Radar device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that channels (9) are formed on an underside (8) of the antenna unit (2) and are used to forward the signals from the radar sensor (3). Antenneneinheit (2) für eine Radarvorrichtung (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Antenneneinheit (2) einen 3-dimensionalen Grundkörper (5) aufweist, der im Innern ein Metall enthält oder aus einem Metall ausgebildet ist.Antenna unit (2) for a radar device (1), characterized in that the antenna unit (2) has a 3-dimensional base body (5) which contains a metal on the inside or is formed from a metal. Verfahren zur Herstellung einer Radarvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenneneinheit (2) durch Tiefziehen und/oder durch Fließpressen hergestellt ist.A method of manufacturing a radar device (1) according to any one of Claims 1 until 8th , characterized in that the antenna unit (2) is produced by deep-drawing and/or by extrusion. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Metallrohling der Antenneneinheit (2) durch Fließpressen in eine Form gepresst wird, und anschließend durch Tiefziehen eine Umformung zumindest einzelner Bereiche des vorgeformten Metallrohlings erfolgt, bis eine endgültige Geometrie der Antenneneinheit (2) erreicht ist.procedure after claim 10 characterized in that a metal blank of the antenna unit (2) is pressed into a mold by extrusion, and then at least individual areas of the preformed metal blank are reshaped by deep drawing until a final geometry of the antenna unit (2) is achieved. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil des Fließpressens am Verfahren 60 % bis 80 %, und ein Anteil des Tiefziehens am Verfahren 20 % bis 40 % beträgt.Procedure according to one of Claims 10 or 11 , characterized in that a proportion of extrusion in the process is 60% to 80%, and a proportion of deep-drawing in the process is 20% to 40%. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenneneinheit (2) auf die Leiterplatte (4) gepresst ist.Procedure according to one of Claims 10 until 12 , characterized in that the antenna unit (2) is pressed onto the circuit board (4). Kraftfahrzeug mit einer Radarvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Radarvorrichtung (1) als Teil eines Fahrerassistenzsystems zur Abstandsmessung in einem Frontbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.Motor vehicle with a radar device (1) according to one of Claims 1 until 8th , characterized in that the radar device (1) is arranged as part of a driver assistance system for distance measurement in a front area of the motor vehicle.
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DE102018203106A1 (en) 2018-03-01 2019-09-05 Conti Temic Microelectronic Gmbh Radar system for detecting the surroundings of a motor vehicle with a plastic antenna
US20210210832A1 (en) 2020-01-07 2021-07-08 Aptiv Technologies Limited Waveguide antenna with integrated temperature management

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