EP1543583A1 - Fahrzeugteile aus kunststoff mit integrierten antennenelementen sowie verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Fahrzeugteile aus kunststoff mit integrierten antennenelementen sowie verfahren zu deren herstellung

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EP1543583A1
EP1543583A1 EP03797178A EP03797178A EP1543583A1 EP 1543583 A1 EP1543583 A1 EP 1543583A1 EP 03797178 A EP03797178 A EP 03797178A EP 03797178 A EP03797178 A EP 03797178A EP 1543583 A1 EP1543583 A1 EP 1543583A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
antenna element
vehicle part
antenna
plastic
film
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03797178A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Walter Aichholzer
Andreas Fleckenstein
Pascal Hofmann
Holger Rothenburger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Publication of EP1543583A1 publication Critical patent/EP1543583A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y10T428/31678—Of metal

Definitions

  • the invention relates to a method for producing vehicle parts from plastic, in which antenna elements are integrated, and to the components produced by this method.
  • plastic components as a replacement for conventional metal parts has become particularly widespread in the automotive industry in recent years.
  • Plastic components are an interesting alternative to metal parts, especially in terms of lightweight construction.
  • they can be manufactured inexpensively, for example, by the injection molding process.
  • a coating method which is particularly suitable for plastic components is specified, for example, in US Pat. No. 5,156,882.
  • a layer system consisting of three layers is applied to the plastic carrier, which have UV-absorbing and scratch-resistant properties.
  • WO 92/21161 proposes an antenna arrangement which is designed as a flat element and is applied to plastic components of a vehicle body.
  • the antenna structure is manufactured separately and applied or integrated in an additional processing step on the body part.
  • a disadvantage of this method is that the application of the antenna structure as an additional operation generates an increased effort for the adjustment of the structure; Furthermore, the protection against mechanical stresses is not optimal when the antenna structure is arranged on the surface of the component.
  • the invention has for its object to integrate antenna elements easily and inexpensively in plastic components and to ensure maximum mechanical protection of the antenna elements mentioned.
  • the antenna elements are introduced into the plastic structures as part of a painting process for plastic parts.
  • the flat antenna elements are arranged between the paint layer and the component to be painted, the so-called plastic carrier.
  • the monolithic view of the plastic part is a structural unit deviated and considered paint layer and plastic carrier as individual components of the plastic part; the space between these two components is advantageously used according to the invention.
  • antenna elements are, for example, dipole, ring and slot antennas particularly suitable for mobile radio with the necessary electrical / electronic components such as.
  • B. couplers, filters and distribution networks conceivable.
  • a number of advantages are realized by applying the antenna elements between the lacquer layer and the plastic carrier.
  • the arrangement of the antenna element on the surface of the plastic carrier makes the positioning of the element considerably easier by using the plastic surface as a reference surface; at the same time, the lacquer layer covering the antenna element offers optimum protection against external influences, thus offers a radome function and, as a superstrate, influences the electrical properties of the antenna. Furthermore, this method allows the integration of the surface finish and the antenna assembly in one work step. In addition, the space requirement of the antenna element is reduced by the integration into the space between the lacquer layer and the plastic carrier. Since the antenna elements can be produced from thin conductive foils, for example, there is no longer any impairment of the visual appearance of the vehicle; it is therefore no longer necessary to take the integration of the antennas into account when considering the design. The application of the antenna structure can be easily integrated into existing manufacturing processes and thus only causes a small additional financial outlay.
  • the paint film is applied to the component to be painted during a shaping process.
  • the shaping process can e.g. B. can be an injection molding, back-pressing or back-foaming process.
  • injection molding liquid plastic is injected into a closed injection mold. The hot plastic melts the carrier material and the film forms a covalent bond with the back injection material.
  • the antenna elements When integrating the antenna elements into the plastic components, it has proven particularly useful to integrate the introduction of the elements together with the painting process into the molding process. For example, when using a molding tool, it is advantageous to insert the antenna elements into the tool before the molding process. After the shaping process, the surface of the components can then be treated with the antenna elements already superficially integrated either with a conventional painting process or with a film painting process.
  • the antenna elements When using a film coating process, it is also possible to apply the antenna elements to the coating film before the shaping process.
  • the lacquer film is then introduced into the mold and then back-injected or back-foamed, for example by means of an injection molding or foaming process.
  • the methods which have been tried and tested for the metallization of films can advantageously be used to apply the antenna elements to the lacquer film.
  • direct metallization the paint film is first activated chemically; then a thin metal layer is deposited in a metal salt solution on the back of the paint film, which is subsequently galvanically reinforced to the thickness necessary for adequate mechanical stability and electrical conductivity.
  • the metal layer can then be structured using known photolithographic processes.
  • the plastic carriers can also be metallized using the methods mentioned.
  • Different methods can advantageously be used for an alternative preparation of the antenna elements. For example, it is favorable to punch out the antenna elements as stamped parts from a metal foil and to glue them onto the lacquer foil or the plastic carrier in preparation. There is no need to use chemicals; the achievable accuracies easily meet the requirements for use as an antenna element.
  • Commercially available copper adhesive tape with a total thickness of 65 ⁇ m 35 ⁇ m copper and 30 ⁇ m acrylic adhesive has proven particularly useful.
  • antenna elements are arranged on substrates such.
  • foil conductors or prepared circuit boards are good options for applying the antenna structures to the lacquer foil or the plastic carrier.
  • the antenna elements can be applied to the paint film before the deep-drawing process .; alternatively, application to the paint film after the deep-drawing process is also conceivable.
  • Another advantageous variant of the production of the plastic components consists in advantageously using the geometry of the molding tool used for positioning the antenna elements, for example by means of a robot.
  • the antenna elements can be automatically aligned using optical methods, such as, for example, image recognition methods.
  • the antenna element can be directly galvanically contacted.
  • the passage of a waveguide through the plastic up to the cast-in antenna element is necessary. It is advisable to provide the component with a hole using the shaping method, which extends through to the inserted antenna element and then to contact the antenna element directly, for example by means of the inner conductor of a coaxial mounting socket.
  • the conductor prefferably be passed through during the shaping process.
  • the opening required for this can already be opened at
  • a further possibility of coupling the antenna element is a so-called aperture coupling.
  • the direct galvanic contacting of the antenna element is not necessary here; rather, a module is attached to the rear of the plastic component, which contains a feed network with a feed line and the electrical and electronic components necessary for coupling to the antenna element. This procedure eliminates the otherwise necessary through-plating through the plastic, thereby further simplifying the manufacturing process.
  • the module with the feed network is separated from the antenna element by a ground plane.
  • the energy transfer takes place through a gap in the ground surface via the magnetic coupling of the feed line to the antenna element.
  • the coupling becomes maximum when the gap is placed under the center of the antenna element.
  • the aperture coupling has a number of variable parameters. For example, the input resistance is influenced by the geometric properties of the gap and its location under the antenna element. Another advantage of aperture coupling is its higher bandwidth than direct contacting.
  • the module is structured on two sides for optimum operation: the side facing the antenna contains the ground area for the antenna and the feed line with the associated coupling columns; the ground surface also shields the parasitic radiation of the feed network and thus ensures the high polarization purity of the Arrangement.
  • the side facing away from the antenna contains the feed network.
  • further active and passive circuits such as antenna amplifiers, filters, etc. can be integrated in an advantageous manner on this page.
  • This embodiment of the module is of course also suitable for direct contacting of the antenna element.
  • a particularly advantageous embodiment of the module consists in providing it integrated into a housing, which can be attached to the plastic part in a defined manner, for example by snap-in or adhesive technology.
  • the spatial alignment of the coupling slots to the antenna element introduced is thus advantageously defined and the attachment of the module is simplified.
  • easy interchangeability of the module is guaranteed, for example in the case of hardware updates.
  • the antenna is designed as a microstrip antenna, an additional ground area is required which, together with the antenna element implemented as a patch and integrated into the plastic part, forms a resonator.
  • This ground surface can be applied to the back of the component using the shaping process.
  • This arrangement is particularly suitable for flat components and shows particularly positive properties for the reception of GPS signals.
  • ground surface As a metal adhesive film, direct metallization or screen printing.
  • FIG. 1 shows a section through a component according to the invention with a directly contacted antenna element.
  • Fig. 2 shows a section through an inventive component with aperture coupling.
  • the antenna element 1 shows a directly contacted antenna element in the component.
  • the antenna element is arranged between the paint film 1 and the back-injection material 3.
  • the lacquer film consists of a clear layer la, a color layer lb and the carrier layer lc.
  • the antenna element in the form of a patch 2 is arranged between the carrier layer 1c and the back injection material 3.
  • the antenna element is provided with a soldering point 6 before the back injection. After the back injection, this soldering point is drilled through the back injection material 3, and the inner conductor 5 of a coaxial line is passed through the bore up to the antenna element 2.
  • Termination of the antenna structure is formed by the ground surface 4, which is applied to the back injection material 3.
  • the easy finding of the antenna element 2 integrated in the component is made considerably easier by the choice of a transparent back injection material 3.
  • FIG. 2 shows a component with an integrated antenna element 2, in which the energy transfer to the antenna element takes place via an aperture coupling.
  • the antenna element 2 is arranged between the lacquer film 1 and the back-injection material 3 in the manner described above.
  • the ground surface 4 is formed as part of a module 7 attached to the rear of the component.
  • the ground surface 4 has a gap 10 through which the magnetic coupling of the antenna element 2 takes place.
  • the electrical and electronic components required to control the antenna element 2 are integrated in the module 7.
  • latching and holding elements 8 are latching and holding elements 8, which can advantageously be provided in the shaping process by the design of the molding tool.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Integration von Antennenelementen in Kunststoffbauteile von Fahrzeugen, wobei die Antennenelemente im Rahmen eines Lackierverfahrens, insbesondere eines Folienlackierverfahrens zwischen die Lackschicht und den Kunststoffträger eingebracht werden, sowie die nach diesem Verfahren hergestellten Bauteile und die mit diesen Bauteilen ausgestatteten Fahrzeuge.

Description

Fahrzeugteile aus Kunststoff mit integrierten Antennenelementen sowie Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Fahrzeugteilen aus Kunststoff, in die Antennenelemente integ- riert sind, sowie die nach diesem Verfahren hergestellten Bauteile.
Der Einsatz von Kunststoffbauteilen als Ersatz für konventionelle Metallteile hat in den letzten Jahren insbesondere im Automobilbau eine starke Verbreitung erfahren. Vor allem unter Leichtbau-Aspekten stellen Kunststoffbauteile eine interessante Alternative zu Metallteilen dar. Darüber hinaus sind sie kostengünstig beispielsweise durch den pinsatz von Spritzgußverfahren herstellbar.
Zum Schutz und zur Verbesserung des optischen Erscheinungsbildes der genannten Teile ist es wünschenswert, die Oberfläche der Bauteile zu lackieren.
Ein für Kunststoffbauteile besonders geeignetes Lackierverfahren wird beispielsweise in der US 5 156 882 angegeben. Hierbei wird auf dem Kunststoffträger ein Schichtsystem aus drei Schichten aufgebracht, die UV-absorbierende und kratzfeste Eigenschaften aufweisen.
Die Verwendung der genannten Kunststoffbauteile im Automobilbau schafft weitere Anforderungen, aber auch zusätzliches Potential für diese Bauteile. So macht sie z. B. ihre Durchlässigkeit für elektromagnetische Wellen zu nahezu idealen Kan- didaten als Träger für die Montage von Antennen beispielswei- se für Funkübertragungssysteme oder Radarsysteme. Zentrale Punkte hierbei sind die optimale Ausnutzung des vorhandenen begrenzten Bauraumes sowie eine minimale Beeinträchtigung des optischen Erscheinungsbildes des Fahrzeuges durch die Anten- nensysteme. Dieser Problemstellung wird mit vorhandenen Systemen auf verschiedene Weise begegnet.
So wird beispielsweise in der WO 92/21161 eine Antennenanordnung vorgeschlagen, die als flächiges Element ausgebildet ist und auf Kunststoffbauteile einer Fahrzeugkarosserie aufgebracht wird. Hierbei wird die Antennenstruktur separat gefertigt und in einem zusätzlichen Bearbeitungsschritt auf das Karosserieteil aufgebracht oder integriert. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß das Aufbringen der Antennenstruktur als zusätzlicher Arbeitsgang einen erhöhten Aufwand für die Justage der Struktur generiert; ferner ist bei der Anordnung der Antennenstruktur auf der Oberfläche des Bauteils der Schutz gegen mechanische Beanspruchungen nicht optimal.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Antennenelemente einfach und kostengünstig in Kunststoffbauteile zu integrieren sowie maximalen mechanischen Schutz der genannten Antennenelemente zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den im Anspruch 1 beschriebenen Merkmalen sowie durch die Vorrichtungen mit den in den Ansprüchen 11 und 19 genannten Merkmalen gelöst. Die in den Unteransprüchen beschriebenen Merkmale bilden vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß werden die Antennenelemente im Rahmen eines Lackierverfahrens für Kunststoffteile in die KunststoffStrukturen eingebracht. Dabei werden die flächig ausgebildeten Antennenelemente zwischen der Lackschicht und dem zu lackieren- den Bauteil, dem sogenannten Kunststoffträger, angeordnet. Hierbei wird im Unterschied zur WO 92/21161 von der monolithischen Sicht des Kunststoffteiles als eine bauliche Einheit abgewichen und Lackschicht und Kunststoffträger als einzelne Komponenten des Kunststoffteiles betrachtet; der Raum zwischen diesen beiden Komponenten wird erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise ausgenutzt. Als Antennenelemente sind beispielsweise Dipol-, Ring- und die für Mobilfunk besonders geeigneten Schlitzantennen mit den notwendigen elektrischen/elektronischen Komponenten wie z. B. Koppler, Filter und Verteilernetzwerke denkbar. Durch das Aufbringen der Antennenelemente zwischen Lack- schicht und Kunststoffträger wird eine Reihe von Vorteilen realisiert. Durch die Anordnung des Antennenelementes an der Oberfläche des Kunststoffträgers wird die Positionierung des Elementes durch die Verwendung der KunststoffOberfläche als Referenzfläche wesentlich erleichtert; gleichzeitig bietet die das Antennenelement bedeckende Lackschicht optimalen Schutz gegen äußere Einflüsse, bietet somit eine Radomfunkti- on und beeinflußt als Superstrat die elektrischen Eigenschaften der Antenne. Ferner gestattet dieses Verfahren die Integration des Oberflächenfinishes sowie der Antennenmontage in einem Arbeitsgang. Darüber hinaus wird der Platzbedarf des Antennenelementes durch die Integration in den Raum zwischen Lackschicht und Kunststoffträger vermindert. Da sich die Antennenelemente beispielsweise aus dünnen leitenden Folien herstellen lassen, ist eine Beeinträchtigung des optischen Erscheinungsbildes des Fahrzeuges nicht mehr gegeben; es ist somit nicht mehr notwendig, die Integration der Antennen bei Designüberlegungen zu berücksichtigen. Das Aufbringen der Antennenstruktur läßt sich einfach in bestehende Fertigungsprozesse integrieren und verursacht somit nur einen geringen fi- nanziellen Mehraufwand.
Zur Lackierung der Kunststoffteile haben sich in jüngerer Zeit Folienlackierverfahren in besonderem Maße bewährt. Diese Verfahren gestatten es, auf eine aufwendige Nasslackierung zu verzichten; damit sind sie den traditionellen Verfahren in ö- konomischer Hinsicht überlegen. In der EP 0 819 520 A2 wird ein derartiges Verfahren vorgestellt. In dem beschrieben Verfahren wird eine im Wesentlichen aus einer Färb- und einer Klarlackschicht sowie einer Trägerfolie bestehende vorgehärtete Lackfolie auf das zu la- ckierende Bauteil aufgebracht und durch elektromagnetische Strahlung endgehärtet.
Eine Weiterentwicklung des o. g. Verfahrens ist in der EP 0 819 516 A2 beschrieben. Hier wird die Lackfolie während eines formgebenden Verfahrens auf das zu lackierende Bauteil aufgebracht. Bei dem formgebenden Verfahren kann es sich z. B. um ein Spritzgieß-, Hinterpress- oder Hinterschäumverfahren handeln. Beim Spritzgießen wird flüssiger Kunststoff in eine geschlossene Spritzgußform eingeschossen. Dabei wird das Trä- germaterial durch den heißen Kunststoff angeschmolzen und die Folie geht mit dem Hinterspritzmaterial eine kovalente Verbindung ein.
Bei der Integration der Antennenelemente in die Kunststoff- bauteile hat es sich besonders bewährt, das Einbringen der E- lemente zusammen mit dem Lackiervorgang in das formgebende Verfahren zu integrieren. So ist es beispielsweise vorteilhaft, bei der Verwendung eines Formwerkzeuges die Antennenelemente vor dem Abformvorgang in das Werkzeug einzubringen. Nach dem formgebenden Verfahren können dann die Oberfläche der Bauteile mit den bereits oberflächlich integrierten Antennenelementen entweder mit einem konventionellen Lackierverfahren oder mit einem Folienlackierverfahren behandelt werden.
Bei der Verwendung eines Folienlackierverfahrens ist es ebenso möglich, die Antennenelemente vor dem formgebenden Verfahren auf die Lackfolie aufzubringen. Danach wird die Lackfolie in das Formwerkzeug eingebracht und anschließend beispiels- weise mittels eines Spritzguß- oder Schäumverfahrens hinterspritzt bzw. hinterschäumt. Damit ist das Einbringen der An- tennenelemente in besonders vorteilhafter Weise in den Lackier- und Formvorgang integriert.
Selbstverständlich lassen sich die zur Metallisierung von Fo- lien bewährten Verfahren wie beispielsweise strukturierte Direktmetallisierung oder Siebdruckverfahren in vorteilhafter Weise zum Aufbringen der Antennenelemente auf die Lackfolie anwenden. Bei der Direktmetallisierung wird die Lackfolie zunächst chemisch aktiviert; anschließend wird in einer Metall- Salzlösung auf der Rückseite der Lackfolie eine dünne Metallschicht abgeschieden, die nachfolgend galvanisch auf die für eine ausreichende mechanische Stabilität und elektrische Leitfähigkeit notwendige Dicke verstärkt wird. Die Metallschicht kann im Anschluß mit bekannten photolithographischen Verfahren strukturiert werden.
Die wesentlichen Vorteile dieses Verfahrens bestehen in der hohen erreichbaren Genauigkeit sowie in der guten Haftung der Metallschicht auf der Lackfolie. Mit den erwähnten Verfahren lassen sich selbstverständlich auch die Kunststoffträger metallisieren.
Zur einer alternativen Vorbereitung der Antennenelemente lassen sich unterschiedliche Verfahren in vorteilhafter Weise einsetzen. So ist es beispielsweise günstig, die Antennenele- mente als Stanzteile aus einer Metallfolie auszustanzen und diese vorbereitend auf die Lackfolie oder den Kunststoffträger aufzukleben. Hierbei kann völlig auf den Einsatz von Chemikalien verzichtet werden; die erreichbaren Genauigkeiten erfüllen die Anforderungen für den Einsatz als Antennenele- ment problemlos. Besonders bewährt hat sich hierbei kommerziell angebotenes Kupferklebeband mit 65μm Gesamtdicke (35μm Kupfer und 30μm Acrylatkleber) .
Ebenso bieten auf Substraten angeordnete Leiterstrukturen wie z. B. Folienleiter bzw. vorbereitete Platinen gute Möglich- keiten zum Aufbringen der Antennenstrukturen auf die Lackfolie oder den Kunststoffträger . Für die Integration von Antennenelementen nach dem vorgenannten Verfahren ist es ferner vorteilhaft, die Antennenelemente als Einlageteile in Form von vorstrukturierten ein- oder mehrlagigen Substraten mit geschichteten Patches, sogenannten „Stacked Patches" zu realisieren.
Für eine optimale Lackierung von Bauteilen hat es sich bewährt, die Lackfolie vor dem Hinterspritzen oder Hinterschäumen mittels eines Tiefziehverfahrens vorzuformen. Damit wird eine glatte, blasenfreie Lackoberfläche sichergestellt. Die Antennenelemente können hierbei bei entsprechender Flexibilität und Robustheit vor dem Tiefziehverfahren auf die Lackfolie aufgebracht werden.; alternativ ist auch ein Aufbringen auf die Lackfolie nach dem Tiefziehprozess denkbar. Eine weitere vorteilhafte Variante der Herstellung der Kunststoffbauteile besteht darin, die Geometrie des verwendeten Formwerkzeuges in vorteilhafter Weise zur Positionierung der Antennenelemente beispielsweise mittels eines Roboters einzusetzen. Alternativ kann mittels optischer Verfahren wie bei- spielsweise Bilderkennungsverfahren eine automatische Ausrichtung der Antennenelemente erfolgen.
Für die Kontaktierung der Antennenelemente im Bauteil bestehen unterschiedliche Möglichkeiten. Beispielsweise kann das Antennenelement direkt galvanisch kontaktiert werden. Hierzu ist die Durchführung eines Wellenleiters durch den Kunststoff bis zum eingegossenen Antennenelement notwendig. Es bietet sich an, das Bauteil nach dem formgebenden Verfahren mit einer Bohrung zu versehen, die bis auf das eingebrachte Anten- nenelement durchreicht und anschließend das Antennenelement beispielsweise mittels des Innenleiters einer koaxialen Einbaubuchse direkt zu kontaktieren.
Besonders vorteilhaft ist es, die Durchführung des Leiters bereits beim formgebenden Verfahren vorzusehen. So läßt sich beispielsweise die hierzu notwendige Öffnung bereits bei der
Gestaltung des Formwerkzeuges berücksichtigen und ein an- schließender weiterer Arbeitsschritt wie beispielsweise eine Bohrung entfällt somit.
Ebenso ist es von Vorteil, bereits während des formgebenden Verfahrens ein geeignetes Einlageteil vorzusehen, mittels dessen das Antennenelement durch den umgebenden Kunststoff hindurch kontaktiert wird.
Eine weitere Möglichkeit der Ankopplung des Antennenelementes stellt eine sogenannte Aperturkopplung dar. Hierbei entfällt die direkte galvanische Kontaktierung des Antennenelementes; vielmehr wird an der Rückseite des Kunststoffbauteils ein Modul angebracht, das ein Speisenetzwerk mit einer Speiseleitung sowie die zur Ankopplung an das Antennenelement notwen- digen elektrischen und elektronischen Komponenten enthält. Durch diese Vorgehensweise wird die ansonsten notwendige Durchkontaktierung durch den Kunststoff überflüssig, der Fertigungsprozeß wird hierdurch weiter vereinfacht. Das Modul mit dem Speisenetzwerk ist durch eine Massefläche von dem Antennenelement getrennt. Dabei erfolgt die Energieübertragung durch einen Spalt in der Massefläche über die magnetische Verkopplung der Speiseleitung mit dem Antennenelement. Hierbei wird die Kopplung maximal, wenn der Spalt unter der Mitte des Antennenelementes platziert wird. Im Un- terschied zur direkten Kontaktierung besitzt die Aperturkopplung eine Vielzahl veränderlicher Parameter. So wird beispielsweise der Eingangswiderstand durch die geometrischen Eigenschaften des Spaltes und seine Lage unter dem Antennenelement beeinflußt. Ein weiterer Vorteil einer Aperturkopplung ist ihre gegenüber der direkten Kontaktierung höhere Bandbreite.
Für eine optimale Wirkungsweise ist das Modul zweiseitig strukturiert: Die der Antenne zugewandte Seite enthält die Massefläche für die Antenne sowie die Speiseleitung mit den zugehörigen Koppelspalten; die Massefläche schirmt dabei zusätzlich die parasitäre Abstrahlung des Speisenetzwerkes ab und gewährleistet damit die hohe Polarisationsreinheit der Anordnung. Die der Antenne abgewandte Seite enthält das Speisenetzwerk. Darüber hinaus können auf dieser Seite weitere aktive und passive Schaltungen wie beispielsweise Antennenverstärker, Filter, etc. in vorteilhafter Weise integriert werden. Diese Ausführungsform des Modules ist selbstverständlich auch bei einer direkten Kontaktierung des Antennenelementes geeignet.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Modules be- steht darin, es in ein Gehäuses integriert vorzusehen, das beispielsweise durch Einrast- oder Klebetechnik definiert am Kunststoffteil angebracht werden kann. Somit wird die räumliche Ausrichtung der Koppelschlitze zum eingebrachten Antennenelement in vorteilhafter Weise definiert und das Anbringen des Modules wird vereinfacht. Darüber hinaus wird eine leichte Austauschbarkeit des Modules beispielsweise im Falle von Hardwareupdates gewährleistet.
Bei einer Ausbildung der Antenne als Mikrostreifenleitungsan- tenne ist eine zusätzliche Massefläche erforderlich, die zusammen mit dem als Patch ausgeführten, in das Kunststoffteil integrierten Antennenelement einen Resonator bildet. Diese Massefläche kann nach dem formgebenden Verfahren auf die Bauteilrückseite aufgebracht werden. Diese Anordnung eignet sich besonders gut für flächig ausgebildete Bauteile und zeigt für den Empfang von GPS-Signalen besonders positive Eigenschaften.
Es hat sich hierbei bewährt, die Massefläche als Metallklebefolie, Direktmetallisierung oder in Siebdruck auszuführen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Zeichnungen erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Bauteil mit direkt kontaktiertem Antennenelement. Fig. 2 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Bauteil mit Aperturkopplung .
Fig. 1 zeigt ein direkt kontaktiertes Antennenelement im Bau- teil. Das Antennenelement ist hierbei zwischen der Lackfolie 1 und dem Hinterspritzmaterial 3 angeordnet. Die Lackfolie besteht aus einer Klarschicht la, einer Farbschicht lb und der Trägerschicht lc. Zwischen der Trägerschicht lc und dem Hinterspritzmaterial 3 ist das Antennenelement in Form eines Patches 2 angeordnet. Zur Vereinfachung der Kontaktierung wird das Antennenelement vor dem Hinterspritzen mit einem Lötpunkt 6 versehen. Nach dem Hinterspritzen wird dieser Lötpunkt durch das Hinterspritzmaterial 3 angebohrt, und der Innenleiter 5 einer Koaxialleitung wird durch die Bohrung bis auf das Antennenelement 2 durchgeführt. Der rückwärtige
Abschluß der Antennenstruktur wird durch die Massefläche 4 gebildet, die auf dem Hinterspritzmaterial 3 aufgebracht wird. Das einfache Auffinden des in das Bauelement integrierten Antennenelementes 2 wird durch die Wahl eines transparen- ten Hinterspritzmaterials 3 wesentlich erleichtert.
Fig. 2 zeigt ein Bauteil mit einem integrierten Antennenelement 2, bei dem die Energieübertragung auf das Antennenelement über eine Aperturkopplung erfolgt. Auch bei dieser Struktur ist das Antennenelement 2 in der vorne beschriebenen Weise zwischen der Lackfolie 1 und dem Hinterspritzmaterial 3 angeordnet. Im Unterschied zur direkten Kontaktierung ist in der hier vorgestellten Anordnung keine Durchführung von Leitern durch das Hinterspritzmaterial 3 erforderlich. Vielmehr ist in der hier beschriebenen Ausführungsform die Massefläche 4 als Teil eines rückwärtig am Bauteil angebrachten Modules 7 ausgebildet. Dabei weist die Massefläche 4 einen Spalt 10 auf, durch den die magnetische Ankopplung des Antennenelementes 2 erfolgt. Hierbei sind in das Modul 7 die zur Ansteue- rung des Antennenelementes 2 notwendigen elektrischen und e- lektronischen Komponenten integriert. Zur mechanischen Fixierung und korrekten Positionierung insbesondere des Koppel- Spaltes gegenüber dem Antennenelement sind Rast- und Halteelemente 8 angebracht, die in vorteilhafter Weise bereits beim formgebenden Verfahren durch die Gestaltung des Formwerkzeuges vorgesehen werden können.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugteiles mit integrierten Antennenelementen und einem durch ein formgebendes Verfahren hergestellten Kunststoffträger, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Fahrzeugteil mit einer Lackschicht versehen wird und wenigstens ein Antennenelement zwischen der Lackschicht und dem Kunststoffträger angeordnet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Lackschicht durch ein Folienlackierverfahren aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass wenigstens ein Antennenelement während des formgebenden Verfahrens in das Fahrzeugteil eingebracht wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass wenigstens ein Antennenelement durch strukturierte Direktmetallisierung oder ein Siebdruckverfahren auf die Lackfolie bzw. auf den Kunststoffträger aufgebracht wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass wenigstens ein Stanzteil aus Metallklebefolie oder eine auf einem Substrat aufgebrachte Leitungsanordnung als Antennenelement auf die Lackfolie bzw. auf den Kunststoffträger aufgebracht wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2-5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Lackfolie durch ein Tiefziehverfahren vorgeformt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3-6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das für das formgebende Verfahren verwendete Formwerkzeug als Referenz für eine Positionierung wenigstens eines Antennenelementes verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass nach dem formgebenden Verfahren eine Bohrung zur Aufnahme einer elektrischen Verbindung im Kunststoffträ- ger vorgenommen wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass durch eine geeignete Gestaltung des Formwerkzeuges eine Öffnung geschaffen wird, durch die das Antennenelement kontaktiert wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3-7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Antennenelement durch ein während des formgebenden Verfahrens eingebrachtes leitfähiges Einlageteil kontaktiert wird.
11. Fahrzeugteil mit einem Kunststoffträger und einer damit verbundenen Lackschicht, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwischen Kunststoffträger und Lackschicht mindestens ein Antennenelement angeordnet ist.
12. Fahrzeugteil nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es sich bei der Lackschicht um eine Lackfolie handelt.
13. Fahrzeugteil nach Anspruch 11 oder 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass Mittel zur direkten Kontaktierung der Antennenele- mente vorhanden sind.
14. Fahrzeugteil nach einem der Ansprüche 11 oder 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass Mittel zur elektromagnetischen Ankopplung des Antennenelementes insbesondere über eine Aperturkopplung vorgesehen sind.
15. Fahrzeugteil nach einem der Ansprüche 11 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein mit mindestens einem Antennenelement gekoppeltes Modul vorgesehen ist, das weitere aktive bzw. passive e- lektronische Komponenten, insbesondere Filter und Anten- nenverstärker enthält.
16. Fahrzeugteil nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es zusätzlich Positionierungselemente aufweist, mit- tels derer das Modul bezogen auf das Antennenelement positionsgenau an dem Fahrzeugteil angeordnet ist.
17. Fahrzeugteil nach einem oder mehreren der Ansprüche 11- 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Fahrzeugteil eine Massefläche aufweist.
18. Fahrzeugteil nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Massefläche als Metallklebefolie, Direktmetallisierung oder in Siebdruck ausgeführt ist.
19. Fahrzeug mit einem Kunststoffteil nach den Ansprüchen 11- 18.
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