EP1037304A2 - Antennenspule in Miniaturausführung, insbesondere für elektronische Fahrzeug-Schliesssysteme - Google Patents

Antennenspule in Miniaturausführung, insbesondere für elektronische Fahrzeug-Schliesssysteme Download PDF

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EP1037304A2 EP00102739A EP00102739A EP1037304A2 EP 1037304 A2 EP1037304 A2 EP 1037304A2 EP 00102739 A EP00102739 A EP 00102739A EP 00102739 A EP00102739 A EP 00102739A EP 1037304 A2 EP1037304 A2 EP 1037304A2
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    • H01Q1/3241—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used particular used as part of a sensor or in a security system, e.g. for automotive radar, navigation systems particular used in keyless entry systems

Definitions

  • the invention relates to a miniature antenna coil, in particular for wireless electronic vehicle locking systems.
  • Such an antenna coil is housed in the vehicle key together with the associated control electronics and must therefore be very small in the outer dimensions, whereby the trend towards further miniaturization continues.
  • the reliability properties must meet the high requirements of automotive engineering.
  • a rod core choke with a ferrite core has great miniaturization potential, at the ends of square caps, preferably made of metal, attached and are wound with the continuation of the winding on the ferrite core.
  • the winding the caps are tinned and at the same time form the SMD contact (DE 195 20 858 A1).
  • the tight transition between the winding with HF function is disadvantageous here and those with a contact function, which is why here because of a possible spreading of the tin solder beyond the caps with a strong one Variance of the electrical characteristic values must be expected.
  • the invention is therefore based on the object of an antenna coil with further To create miniaturization potential and at the same time high reliability, in which also the other disadvantages of the prior art mentioned be avoided.
  • the solution according to the invention is characterized by a high RF sensitivity and good directional characteristics. It is compact, very shock and impact resistant for direct soldering on both flexible and non-flexible circuit boards suitable.
  • the construction of the antenna coil is suitable for machine manufacturing.
  • the antenna coil according to the invention showed due to its overall construction an unexpected strength for the miniature ferrite part used.
  • Figures 1 and 2 show an actually executed antenna coil according to the invention in about 10x magnification, while the sectional views Figures 3 and 4 are enlarged about 20 times.
  • a plastic body 1 for example from an LCP Vectra E130 ", carries a ferrite core 2 made of manganese-zinc ferrite. As can be seen from FIG. 2, this plastic body 1 in the central region, which carries the winding 3 indicated in half in FIG. 1, is not wider than the ferrite core 2 remains hidden from it, which, in addition to the absence of a trough-shaped embedding known from the prior art, particularly contributes to saving space and thus to the possibility of miniaturization. At the ends of the ferrite core 2, the plastic body 1 is widened in the area 4 and encompasses it Ferrite core 2 laterally and forms a winding space 6 together with the metal strips 5, which extends up to the support on a printed circuit board 7.
  • the winding 3 shown only partially in FIG. 1 comprises, for example, 333 Turns of a 0.071 mm enamelled copper wire, which, for example, Test frequency of 125 kHz at 50 mV, an inductance of 1.056 mH and a Quality Q better than 30 over a temperature range of - 40 ° C to + 85 ° C.
  • the cross section of the ferrite core 2 is T-shaped (FIG. 3), the vertical leg 8 of the T ", for example by means of silicone adhesive, is glued into a corresponding pocket of the plastic body 1, which contributes quite considerably to the resistance mentioned in the drop test due to the simultaneous form and material connection.
  • the leg 8 has a slightly trapezoidal shape
  • the ferrite core 2 rests with the underside of its leg 8 on the plastic body 1, while its other surfaces facing the plastic body 1 have such dimensional tolerances that there may be a gap which then differs from the Silicone adhesive is filled.
  • the contacting of the antenna coil by means of the invention is essential of a metal strip 5, which widened around the in a Unifangsrille 9 ( Figure 4) End 4 of the plastic body 1 inserted and preferably by pressing is attached to a V-shaped recess 10 of this circumferential groove 9.
  • the wire ends 11 ( Figure 1) of the winding 3 are by thermal compression with the metal strip 5 connected.
  • the contacting of the antenna coil on the circuit board 7 is done by soft soldering. This contacting is also firm and reliable because the wire of the winding 3 runs only a minimal distance, where in the event of a load damaging accelerations could affect it.

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Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antennenspule mit weiterem Miniaturisierungspotential gegenüber dem Stand der Technik und zugleich hoher Zuverlässigkeit zu schaffen, bei welcher auch andere Nachteile des Standes der Technik, wie beispielsweise der Raumbedarf für die Wandungen eines <IMAGE>Troges", vermieden werden. Diese Aufgabe wird bei einer Antennenspule aus einem prismatischen, auf einen Kunststoffkörper (1) aufgesetzten Ferritkern (2), wobei der Kunststoffkörper (1) an seinen Enden Metallkontakte (5), vorzugsweise zur Oberflächenmontage (SMD) der Antennenspule, trägt, dadurch gelöst, daß der Kunststoffkörper (1) im Bereich der Längenausdehnung des Ferritkernes (2) nicht breiter ist als dieser und mit diesem zusammen mit dem Spulendraht (3) umwickelt ist. Die Erfindung ist bei der Herstellung extrem miniaturisierter Induktivitäten, insbesondere für elektronische Fahrzeugschließsysteme, anwendbar. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Antennenspule in Miniaturausführung, insbesondere für drahtlose elektronische Fahrzeug-Schließsysteme. Eine solche Antennenspule ist zusammen mit der zugehörigen Ansteuerelektronik im Fahrzeugschlüssel untergebracht und muß demzufolge in den Außenabmessungen sehr klein sein, wobei die Tendenz zur weiteren Minaturisierung noch immer anhält. Dabei müssen bestimmte Hochfrequenzkennwerte, wie Empfindlichkeit und Richtcharakteristik eingehalten werden. Die Zuverlässigkeitseigenschaften müssen den hohen Anforderungen des Automobilbaues entsprechen.
Es sind verschiedene Ausführungsformen solcher Miniaturspulen bekannt geworden, wobei die Probleme bei Luftspulen und bei solchen mit Magnetkern, wie im vorliegenden Falle, ähnlich sind und nachfolgend unabhängig von der tatsächlich ausgeführten Baugröße auch das technische Potential zur Miniaturisierung diskutiert wird.
Es ist eine Chip-Induktivität, insbesondere eine HF-Drossel mit einem relativ großen Wickelraum bekannt, bei welchem die magnetische und die tragende Funktion von einem Ferritkern mit rechteckigem Querschnitt übernommen wird, welcher in der Nähe seiner Enden Verbreiterungen aufweist, an welchen aufgesteckte Metallteile anliegen, welche zugleich Auflage- und Kontaktelemente sind (DE 43 32 638). Hier läßt sich das für Drosseln erforderliche hohe Wickelvolumen ohne Platzvergeudung unterbringen. Der Miniaturisierung insgesamt sind aber durch die komplizierte Kernform und die problematische Form der Auflage- und Kontaktelemente mit ihren rechteckigen, genau auf den Kern passenden Durchbrüchen Grenzen gesetzt.
Großes Minaturisierungspotential hat eine Stabkerndrossel mit einem Ferritkern, an dessen Enden vierkantige Kappen, vorzugsweise aus Metall, aufgesteckt und mit der Fortsetzung der Wicklung auf dem Ferritkern bewickelt sind. Die Wicklung auf den Kappen ist verzinnt und bildet zugleich die SMD-Kontaktierung (DE 195 20 858 A1). Nachteilig ist hier der enge Übergang zwischen der Wicklung mit HF-Funktion und derjenigen mit Kontaktfunktion, weshalb hier auch wegen einer möglichen Ausbreitung des Zinnlotes über die Kappen hinaus mit einer starken Exemplarstreuung der elektrischen Kennwerte gerechnet werden muß.
Bei einer bekannten Antennenspule liegt diese in einem trogartigen Kunststoffgehäuse, und die herausgeführten Wicklungsenden sind um T-förmige Kontaktierungsfortsätze gewickelt, welche sich parallel zur Montagefläche erstrecken, so daß der untere Drahtwickel um diese Fortsätze den SMD-Kontakt bildet (DE 195 47 091 A1).
Bei einer gleichfalls trogförmigen Anordnung sind stirnseitig nach außen offene, U-förmige Blechstreifen eingesetzt, deren einer Schenkel in axialer Richtung über das Kunststoffteil hinausragt, mit den Wicklungsenden umwickelt ist und somit einen SMD-Kontakt bildet (DE 196 07 092 A1). Bei beiden technischen Lösungen ist der bewickelte Kern umfangsmäßig zu etwa drei Vierteln von dem trogfömigen Gehäuse umgeben, was einen guten Schutz und gute Festigkeitseigenschaften ergibt. Der Miniaturisierung sind hierbei ebenfalls Grenzen gesetzt, da die Wandung des
Figure 00020001
Troges" nicht beliebig dünn gemacht werden kann. Weiterhin benötigen die SMD-Kontakte im erstgenannten Fall viel Platz auf der Leiterplatte in seitlicher Richtung und im zweitgenannten Fall in axialer Richtung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Antennenspule mit weiterem Miniaturisierungspotential und zugleich hoher Zuverlässigkeit zu schaffen, bei welcher auch die weiteren erwähnten Nachteile des Standes der Technik vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen beschriebene Erfindung gelöst.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich durch eine hohe HF-Empfindlichkeit und gute Richtcharakteristik aus. Sie ist kompakt, sehr stoß- und schlagfest und zur Direkteinlötung sowohl auf flexiblen als auch auf nicht flexiblen Leiterplatten geeignet. Die Konstruktion der Antennenspule ist zur Automatenfertigung geeignet.
Bei 5-m-Falltests zeigte die erfindungsgemäße Antennenspule infolge ihrer Gesamtkonstruktion eine für das verwendete Miniatur-Ferritteil unerwartete Festigkeit.
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert Die beigefügten Zeichnungen stellen dar:
Fig. 1:
eine Seitenansicht einer teilweise bewickelten Antennenspule auf einer Leiterplatte;
Fig. 2:
eine Draufsicht auf eine nicht bewickelte Antennenspule;
Fig. 3:
einen Querschnitt etwa in der Mitte der nicht bewickelten Antennenspule und
Fig. 4:
einen Querschnitt durch den die Kontaktierung bildenden Metallstreifen.
Die Figuren 1 und 2 zeigen eine tatsächlich ausgeführte erfindungsgemäße Antennenspule in etwa 10facher Vergrößerung, während die Schnittdarstellungen der Figuren 3 und 4 etwa 20fach vergrößert sind.
Ein Kunststoffkörper 1, beispielsweise aus einem LCP Vectra E130", trägt einen Ferritkern 2 aus Mangan-Zink-Ferrit. Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, ist dieser Kunststoffkörper 1 im Mittelbereich, der die in Fig. 1 zur Hälfte angedeutete Wicklung 3 trägt, nicht breiter als der Ferritkern 2, bleibt also von diesem verdeckt, was neben dem Fehlen einer aus dem Stand der Technik bekannten trogförmigen Einbettung besonders zur Einsparung von Platz und damit zur Möglichkeit der Miniaturisierung beiträgt. An den Enden des Ferritkernes 2 ist der Kunststoffkörper 1 im Bereich 4 verbreitert und umfaßt den Ferritkern 2 seitlich und bildet zusammen mit den Metallstreifen 5 einen Wicklungsraum 6, der bis zur Auflage auf einer Leiterplatte 7 reicht.
Die in Figur 1 nur teilweise dargestellte Wicklung 3 umfaßt beispielsweise 333 Windungen eines 0,071 mm-Kupferlackdrahtes, womit sich beispielsweise bei einer Testfrequenz von 125 kHz bei 50 mV eine Induktivität von 1,056 mH und eine Güte Q besser als 30 über einen Temperaturbereich von - 40 °C bis + 85 °C ergibt.
Bei einer speziellen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antennenspule ist der Querschnitt des Ferritkernes 2 T-förmig (Figur 3), wobei der senkrechte Schenkel 8 des T" beispielsweise mittels Silikonkleber, in eine entsprechende Tasche des Kunststoffkörpers 1 eingeklebt ist, was durch gleichzeitigen Form- und Stoffschluß ganz wesentlich zu der erwähnten Beständigkeit im Falltest beiträgt. Wie aus der Fig. 3 zu erkennen ist, hat der Schenkel 8 einen leicht trapezförmigen Querschnitt. Um eine sogenannte Überbestimmung zu vermeiden, liegt der Ferritkern 2 mit der Unterseite seines Schenkels 8 auf dem Kunststoffkörper 1 auf, während seine übrigen, dem Kunststoftkörper 1 zugewandten Flächen solche Maßtoleranzen haben, daß sich ggf. ein Spalt ergibt, der dann von dem Silikonkleber ausgefüllt wird.
Erfindungswesentlich ist schließlich die Kontaktierung der Antennenspule mittels eines Metallstreifens 5, der in eine Unifangsrille 9 (Figur 4) rund um das verbreiterte Ende 4 des Kunststoffkörpers 1 eingelegt und vorzugsweise durch Eindrücken in eine V-förmige Vertiefung 10 dieser Umfangsrille 9 befestigt ist. Die Drahtenden 11 (Figur 1) der Wicklung 3 sind durch Thermokompression mit dem Metallstreifen 5 verbunden. Die Kontaktierung der Antennenspule auf der Leiterplatte 7 erfolgt durch Weichlötung. Auch diese Kontaktierung ist fest und zuverlässig, da der Draht der Wicklung 3 nur eine minimale Strecke frei verläuft, wo im Belastungsfalle schädigende Beschleunigungen auf ihn einwirken könnten.

Claims (4)

  1. Antennenspule in Miniaturausführung, insbesondere für elektronische Fahrzeug-Schließsysteme, bestehend aus einem prismatischen, auf einen Kunststoffkörper (1) aufgeselzten Ferritkern (2), wobei der Kunststoffkörper (1) an seinen Enden Metallkontakte (5), vorzugsweise zur Oberflächenmontage (SMD) der Antennenspule, trägt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffkörper (1) im Bereich der Längenausdehnung des Ferritkernes (2) nicht breiter ist als dieser und mit diesem zusammen mit dem Spulendraht (3) umwickelt ist.
  2. Antennenspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüber dem Ferritkern (2) verbreiterten Enden (4) des Kunststoffkörpers (1) jenen bis zum Wicklungsbeginn umfassen und in ihrer Höhe zusammen mit den Metallkontakten (5) den Wicklungsraum (6) für die spätere Montage der Antennenspule auf einer Leiterplatte (7) bestimmen.
  3. Antennenspule nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallkontakte aus jeweils einem Metallstreifen (5) bestehen, welcher in eine Umfangsrille (9) rund um das verbreiterte Ende (4) des Kunststoffkörpers (1) eingelegt ist, wobei die beiden Enden des Metallstreifens (5) V-förmig in eine Vertiefung (10) in der Umfangsrille (9) eingedrückt sind.
  4. Antennenspule nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ferritkern (2) einen T-förmigen Querschnitt hat und der senkrechte Schenkel (8) des
    Figure 00050001
    T" in eine Tasche des Kunststoffkörpers (1) eingeklebt ist.
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