EP1037304B1

EP1037304B1 - Antennenspule in Miniaturausführung für elektronische Fahrzeug-Schliesssysteme

Info

Publication number: EP1037304B1
Application number: EP00102739A
Authority: EP
Inventors: Norbert Aue; Karl-J. Franke; Ralf Ullrich
Original assignee: Kaschke KG & Co GmbH
Current assignee: Kaschke KG & Co GmbH
Priority date: 1999-03-17
Filing date: 2000-02-10
Publication date: 2003-08-20
Anticipated expiration: 2020-02-10
Also published as: EP1037304A2; DE50003327D1; DE19911803A1; EP1037304A3; ES2206093T3

Description

Die Erfindung betrifft eine Antennenspule in Miniaturausführung 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 (DE196 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 "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 Kunststoffkörper 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 Umfangsrille 9 (Figur 4) rund um das verbreiterte Ende 4 des Kunststoffkörpers 1 eingelegt und vorzugsweise durch Eindrükken 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

Antennenspule in Miniaturausführung für elektronische Fahrzeug-Schließsysteme, bestehend aus einem prismatischen, auf einen Kunststoffkörper (1) aufgesetzten Ferritkern (2), wobei der Kunststoffkörper (1) an seinen Enden Metallkontakte (5) 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.
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.
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.
Antennenspule nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ferritkern (2) einen T-förmigen Querschnitt hat und der senkrechte Schenkel (8) des "T" in eine Tasche des Kunststoffkörpers (1) eingeklebt ist.