ES2459892A1 - Three-dimensional antenna (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
Antena tridimensional Three-dimensional antenna
La presente invención hace referencia a una antena tridimensional, es decir, una antena con capacidad de recepción y/o transmisión de señales en cualquiera de las tres dimensiones. En particular, la presente invención puede utilizarseen aplicaciones tales como la automoción debido a su compatibilidad con sistemas de Inspección Óptica Automatizada (también conocidos como AOI, por la expresión en inglés “Automated Optical Inspection”). The present invention refers to a three-dimensional antenna, that is, an antenna capable of receiving and / or transmitting signals in any of the three dimensions. In particular, the present invention can be used in applications such as the automotive industry due to its compatibility with Automated Optical Inspection systems (also known as AOI) by the English expression "Automated Optical Inspection").
Algunos ejemplos de antenas híbridas tridimensionales se pueden encontrar por ejemplo en la Patente europea EP0783190. En dicho documento se da a conocer una antena tridimensional que comprende tres núcleos magnéticos con sus correspondientes devanados dispuestos ortogonales entre sí de manera que la antena recibe una señal en cada uno de los devanados cuando se somete a un campo electromagnético de baja frecuencia. Some examples of three-dimensional hybrid antennas can be found for example in European Patent EP0783190. In said document a three-dimensional antenna is disclosed comprising three magnetic cores with their corresponding windings arranged orthogonal to each other so that the antenna receives a signal in each of the windings when it is subjected to a low frequency electromagnetic field.
Los dispositivos de la técnica anterior presentan problemas de robustez de sus conexiones en cuanto a que los terminales dispuestos en una base plástica suelen ser filamentos de dimensiones reducidas. Además, la unión entre la base y el núcleo debe hacerse necesariamente mediante adhesivos o mediante la soldadura de los devanados, y puesto que los devanados tienen poco diámetro, normalmente la sujeción mediante esta soldadura es ineficiente ya que los devanados pueden partirse. Además, estas conexiones se encuentran normalmente en posiciones no visibles, por lo que una inspección óptica no permite determinar si las conexiones son correctas. En los dispositivos actuales, dichas inspecciones requieren mediciones más complejas que la inspección visual que, en consecuencia, ralentizan el proceso productivo. The prior art devices have problems of robustness of their connections in that the terminals arranged in a plastic base are usually filaments of reduced dimensions. In addition, the connection between the base and the core must necessarily be done by means of adhesives or by welding the windings, and since the windings have a small diameter, the fastening by this welding is usually inefficient since the windings can split. In addition, these connections are normally in non-visible positions, so an optical inspection does not allow to determine if the connections are correct. In current devices, such inspections require more complex measurements than visual inspection that, consequently, slow down the production process.
Por otra parte, las disposiciones propuestas en la técnica anterior carecen de flexibilidad para incorporar nuevas antenas (o derivaciones de las antenas existentes) en cuanto a que se requeriría la fabricación de una base nueva o, en el mejor de los casos, requeriría despegar el adhesivo que une el núcleo a la base para poder acceder a las conexiones con los terminales. On the other hand, the provisions proposed in the prior art lack the flexibility to incorporate new antennas (or derivations of existing antennas) in that it would require the manufacture of a new base or, in the best case, would require taking off the adhesive that joins the core to the base to access the connections with the terminals.
En consecuencia, la presente invención da a conocer una antena tridimensional que funciona en un amplio rango de frecuencias (de 5 KHz a 400 KHz) y que dispone de una robustez mayor en cuanto a conexiones se refiere. Sorprendentemente, la presente invención es compatible con sistemas de inspección óptica automatizada (AOI) dado que sus conexiones se disponen en los laterales y la parte superior de una tarjeta de circuito impreso (también conocida como PCB por la expresión en inglés “Printed Circuit Board”), siendo compatibles con cualquier sistema de inspección visual bien sea manual o automático. Consequently, the present invention discloses a three-dimensional antenna that operates in a wide frequency range (from 5 KHz to 400 KHz) and which has a greater robustness in terms of connections. Surprisingly, the present invention is compatible with automated optical inspection (AOI) systems since its connections are arranged on the sides and top of a printed circuit board (also known as PCB by the English expression "Printed Circuit Board" ), being compatible with any visual inspection system, either manual or automatic.
En concreto la presente invención da a conocer una antena tridimensional del tipo que comprende: Specifically, the present invention discloses a three-dimensional antenna of the type comprising:
- --
- tres núcleos; three cores;
- --
- tres devanados dispuestos alrededor del núcleo; y three windings arranged around the core; Y
- --
- una base; one base;
en la que los núcleos se disponen en la parte superior de la base de manera ortogonal entre sí caracterizada porque dicha base es una tarjeta de circuito impreso que comprende una pluralidad de metalizaciones a las que se unen los devanados, extendiéndose dichas metalizaciones al contorno de la parte superior de la tarjeta de circuito impreso y/o a sus laterales. wherein the cores are arranged in the upper part of the base orthogonally with each other characterized in that said base is a printed circuit board comprising a plurality of metallizations to which the windings are attached, said metallizations extending to the contour of the top of the printed circuit board and / or its sides.
A lo largo del presente documento la expresión “metalizaciones” se refiere a añadiduras o extensiones metálicas conductoras de corriente eléctrica. Throughout this document the term "metallizations" refers to metallic conductive additives or extensions of electric current.
Para una mayor robustez de las conexiones, la unión entre los devanados y las metalizaciones se realiza mediante soldadura. En realizaciones particulares, al núcleo se le adhieren unas segundas metalizaciones que se encuentran igualmente unidas a los devanados y a la tarjeta de circuito impreso. La disposición de estas metalizaciones permite que se realice una unión más robusta en cada conjunto núcleo-devanado-tarjeta de circuito impreso ya que los núcleos y las metalizaciones se unen como parte del propio proceso de fabricación de los núcleos mediante baños químicos y/o procesos posteriores de sintetizado. El resto de las uniones se realiza mediante soldadura. For greater robustness of the connections, the connection between the windings and the metallizations is carried out by welding. In particular embodiments, the core adheres to second metallizations that are also attached to the windings and to the printed circuit board. The arrangement of these metallizations allows a more robust union to be made in each core-winding-printed circuit board assembly since the cores and the metallizations are joined as part of the core manufacturing process itself through chemical baths and / or processes Synthesized later. The rest of the joints is done by welding.
En una realización preferente, el núcleo es un núcleo de ferrita. Más en concreto, el núcleo puede ser un núcleo que comprende una aleación de Níquel-Zinc, de Manganeso-Zinc o Cobalto amorfo. In a preferred embodiment, the core is a ferrite core. More specifically, the core may be a core comprising an alloy of Nickel-Zinc, Manganese-Zinc or Amorphous Cobalt.
Para mejorar la capacidad de la antena para resistir fuerzas físicas externas, se dispone de un sobremoldeado, como mínimo, en los devanados y el núcleo. To improve the ability of the antenna to resist external physical forces, an overmold is available, at a minimum, in the windings and the core.
En caso de que se requiera aumentar el aislamiento, se puede disponer de un sobremoldeado al vacío. En particular, un material preferente para el sobremoldeado es un material que comprende polímero plástico de altas prestaciones en temperatura. In case it is necessary to increase the insulation, a vacuum overmolding can be available. In particular, a preferred material for overmolding is a material comprising high temperature performance plastic polymer.
Adicionalmente, en realizaciones de la presente invención, se dispone un material amortiguador en la parte superior del sobremoldeado. Este material amortiguador puede ser preferentemente espuma, más en concreto, un material acrílico capaz de soportar las temperaturas presentes en un perfil térmico de reflujo sin quemarse. Additionally, in embodiments of the present invention, a damping material is disposed on top of the overmold. This buffer material may preferably be foam, more specifically, an acrylic material capable of withstanding the temperatures present in a thermal reflux profile without burning.
Para su mejor comprensión se adjuntan, a título de ejemplo explicativo pero no limitativo, unos dibujos de una realización de la antena objeto de la presente invención. For your better understanding, some drawings of an embodiment of the antenna object of the present invention are attached by way of explanatory but not limiting example.
La figura 1 muestra una vista en perspectiva de una antena según la presente invención. Figure 1 shows a perspective view of an antenna according to the present invention.
La figura 2 muestra una vista en perspectiva de un despiece de la antena de la figura 1. Figure 2 shows a perspective view of an exploded view of the antenna of Figure 1.
La figura 3 muestra una vista en perspectiva de una realización de uno de los núcleos de una antena según la presente invención. Figure 3 shows a perspective view of an embodiment of one of the cores of an antenna according to the present invention.
La figura 4 muestra una vista en perspectiva de una segunda realización de un núcleo de una antena según la presente invención. Figure 4 shows a perspective view of a second embodiment of a core of an antenna according to the present invention.
La figura 1 muestra una antena -1- que comprende un encapsulado -2- y una PCB -3- estando los componentes interiores de la antena embebidos en dicho encapsulado -2-. En realizaciones particulares de la presente invención, el encapsulado -2- puede ser una cubierta previamente moldeada o puede ser un encapsulado al vacío realizado sobre los componentes ya dispuestos en la tarjeta de circuito impreso. Además, la antena -1- comprende una espuma -4- que funciona como amortiguador mecánico para aumentar las prestaciones del dispositivo en cuanto a resistencia a ambientes mecánicamente agresivos. Figure 1 shows an antenna -1- comprising an encapsulation -2- and a PCB -3- the inner components of the antenna being embedded in said encapsulation -2-. In particular embodiments of the present invention, the encapsulation -2- can be a previously molded cover or it can be a vacuum encapsulation performed on the components already arranged on the printed circuit board. In addition, the antenna -1- comprises a foam -4- that functions as a mechanical buffer to increase the performance of the device in terms of resistance to mechanically aggressive environments.
En la figura 2, se puede observar que la PCB -3- comprende metalizaciones -35-, -36- laterales que permiten la inspección visual de los medios de unión, por ejemplo, una correcta soldadura cuando se une la antena -3- al sistema en el que se desea emplear. In Figure 2, it can be seen that the PCB -3- comprises lateral metallizations -35-, -36- that allow visual inspection of the joining means, for example, a correct welding when the antenna -3- is attached to the system in which you want to use.
La figura 2 muestra un despiece de la antena -1-. En esta realización, la antena comprende una base y tres núcleos disponiendo cada uno de los núcleos de un devanado. En particular, la base es una tarjeta de circuito impreso o PCB -3-. En la PCB -3- se disponen: un primer núcleo -10-orientado en dirección del eje de abscisas “X”, un segundo núcleo -11- orientado en dirección del eje de ordenadas “Y”, y un tercer núcleo -12- orientado en dirección del eje “Z” comprendiendo cada uno de los núcleos un devanado arrollado sobre ellos, además, sobre este conjunto de núcleos-devanados se dispone un material de encapsulado -2- que, preferentemente, es de polímero plástico de altas prestaciones térmicas. Figure 2 shows an exploded view of the antenna -1-. In this embodiment, the antenna comprises a base and three cores, each of the cores having a winding. In particular, the base is a printed circuit board or PCB -3-. In the PCB -3- there are: a first core -10-oriented in the direction of the abscissa axis "X", a second core -11- oriented in the direction of the ordinate axis "Y", and a third core -12- oriented in the direction of the "Z" axis, each of the cores comprising a winding wound on them, in addition, on this set of core-windings there is an encapsulated material -2- which, preferably, is made of high thermal performance plastic polymer .
En cuanto a la PCB -3-, ésta comprende cinco metalizaciones -31-, -32-, -33-, -34-, -35- en el contorno de su superficie superior que además se extienden total o parcialmente por la superficie lateral de la PCB -3- a fin de que cuando esta antena -1- se incorpore a otro sistema, las conexiones no queden dispuestas únicamente por la parte inferior de la placa, sino que dichas conexiones sean visibles y pueda realizarse una inspección óptica automática automatizada (AOI) para determinar una correcta soldadura a dispositivos externos. As for the PCB -3-, it comprises five metallizations -31-, -32-, -33-, -34-, -35- on the contour of its upper surface which also extend totally or partially along the lateral surface of the PCB -3- so that when this antenna -1- is incorporated into another system, the connections are not arranged only by the bottom of the board, but that these connections are visible and an automated automated optical inspection can be performed (AOI) to determine correct welding to external devices.
Es importante destacar que el número de metalizaciones depende de la cantidad de devanados que se requieran en cada aplicación. Por ejemplo, una antena bidimensional requiere cuatro metalizaciones, de manera especialmente preferente la presente invención comprende entre seis y doce metalizaciones. It is important to note that the number of metallizations depends on the amount of windings that are required in each application. For example, a two-dimensional antenna requires four metallizations, particularly preferably the present invention comprises between six and twelve metallizations.
Si las conexiones se realizaran únicamente en la parte inferior (como en los dispositivos de la técnica anterior) se requeriría una inspección más compleja que comprendería la realización de mediciones para determinar la continuidad entre las conexiones realizadas. If the connections were made only at the bottom (as in the prior art devices) a more complex inspection would be required that would include measurements to determine continuity between the connections made.
En la figura 3 se muestra una realización de una núcleo para la utilización en antenas según la presente invención. En esta figura se muestra el núcleo que puede estar orientado para funcionar como antena respecto al eje de abscisas “X” -10-o como antena respecto al eje de ordenadas “Y” -11- indistintamente. An embodiment of a core for use in antennas according to the present invention is shown in Figure 3. This figure shows the core that can be oriented to function as an antenna with respect to the axis of abscissa “X” -10-or as an antenna with respect to the axis of ordinates “Y” -11- interchangeably.
La realización de la figura 3 comprende un núcleo -102-, un devanado -101- arrollado sobre el núcleo y una metalización -103- en ambos extremos del citado núcleo para facilitar la conexión del conjunto núcleo-devanado. Esta metalización permite que el arrollado pueda disponerse sobre el núcleo por separado disponiendo de una unión que no deja extremos débiles (por ejemplo cables sueltos para soldar en la PCB) que puedan romperse durante el proceso de fabricación. Al disponer de metalizaciones -103- adheridas a los extremos del núcleo -102- y estando soldados los extremos -1011-, -1012- del devanado -101- al núcleo se obtiene una pieza robusta durante el montaje, así como en el dispositivo finalizado. The embodiment of Figure 3 comprises a core -102-, a winding -101- wound on the core and a metallization -103- at both ends of said core to facilitate the connection of the core-winding assembly. This metallization allows the winding to be arranged on the core separately by having a joint that does not leave weak ends (for example loose wires to solder on the PCB) that can break during the manufacturing process. By having metallizations -103- adhered to the ends of the core -102- and being welded the ends -1011-, -1012- of the winding -101- to the core a robust part is obtained during assembly, as well as in the finished device .
A su vez, la unión entre el núcleo -10- y la PCB -3- se hace más robusta, ya que la unión entre los dos no se hace exclusivamente mediante los devanados sino que hay puntos de soldadura de mayor diámetro, que aseguran una mayor sujeción y soporta temperaturas mucho mayores. Además, esta disposición elimina la necesidad de conexión de terminales o cables sueltos que, habitualmente, tiene un alto componente no-automatizable. In turn, the union between the core -10- and the PCB -3- becomes more robust, since the union between the two is not done exclusively by means of the windings but there are welding points of greater diameter, which ensure a greater support and withstand much higher temperatures. In addition, this arrangement eliminates the need for connection of loose terminals or cables that usually has a high non-automatable component.
Las metalizaciones son, preferentemente de estaño Sn100 para facilitar su soldadura a la PCB -3-. The metallizations are preferably tin Sn100 to facilitate welding to the PCB -3-.
La figura 4 muestra una segunda realización de un núcleo cilíndrico de una antena -12- que comprende un devanado -124- orientado hacia el eje “Z”. En esta realización, el núcleo circular dispone en su parte inferior dos 5 metalizaciones -121-, -122- de forma semicircular que corresponden cada una a uno de los extremos -1241-, -1242del devanado -124-. Figure 4 shows a second embodiment of a cylindrical core of an antenna -12- comprising a winding -124- oriented towards the "Z" axis. In this embodiment, the circular core disposes in its lower part two metallizations -121-, -122- in a semicircular shape that each correspond to one of the ends -1241-, -1242 of the winding -124-.
La unión de dichas metalizaciones al núcleo -123- se realiza como parte del propio proceso de fabricación del núcleo mediante baños químicos y/o procesos posteriores de sintetizado. The joining of said metallizations to the core -123- is carried out as part of the core manufacturing process itself through chemical baths and / or subsequent synthesizing processes.
10 En cuanto a materiales de fabricación, el núcleo suele ser un núcleo de ferrita, que comprende una aleación de Níquel-Zinc, Manganeso-Zinc o Cobalto amorfo. Los devanados son, preferentemente de un diámetro entre 0.01 mm y 1 mm y pueden ser cables esmaltados con poliuretano y/o poliamida con un índice de calor superior a los 150oC. 10 As regards manufacturing materials, the core is usually a ferrite core, which comprises an alloy of Nickel-Zinc, Manganese-Zinc or Amorphous Cobalt. The windings are preferably of a diameter between 0.01 mm and 1 mm and can be cables enameled with polyurethane and / or polyamide with a heat index greater than 150oC.
15 Dado que se disponen de las metalizaciones en la parte inferior del núcleo el montaje de estos dos núcleos con sus respectivos devanados no tiene elementos externos para conexión, lo que no solo facilita el montaje del núcleo a la PCB sino que además le proporciona una mayor estabilidad, disminuyendo la cantidad 15 Since the metallisations are available in the lower part of the core, the assembly of these two cores with their respective windings does not have external elements for connection, which not only facilitates the assembly of the core to the PCB but also provides greater stability, decreasing the amount
Si bien la invención se ha descrito con respecto a ejemplos de realizaciones preferentes, éstos no se deben 20 considerar limitativos de la invención, que se definirá por la interpretación más amplia de las siguientes reivindicaciones. While the invention has been described with respect to examples of preferred embodiments, these should not be considered limiting of the invention, which will be defined by the broader interpretation of the following claims.
Claims (14)
- --
- tres núcleos; three cores;
- --
- tres devanados dispuestos alrededor del núcleo; y three windings arranged around the core; Y
- --
- una base; one base;
- 2.2.
- Antena, según la reivindicación 1, caracterizada porque la unión entre los devanados y las metalizaciones se realiza mediante soldadura. Antenna, according to claim 1, characterized in that the connection between the windings and the metallizations is carried out by welding.
- 3.3.
- Antena, según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque al menos uno de los citados núcleos comprende unas segundas metalizaciones que se encuentran unidas a los devanados y a la tarjeta de circuito impreso. Antenna, according to any one of claims 1 or 2, characterized in that at least one of said cores comprises second metallizations that are connected to the windings and to the printed circuit board.
- 4.Four.
- Antena, según la reivindicación 3, caracterizada porque la unión entre las segundas metalizaciones y los devanados se realiza mediante soldadura. Antenna, according to claim 3, characterized in that the connection between the second metallizations and the windings is carried out by welding.
- 5.5.
- Antena, según cualquiera de las reivindicaciones 3 ó 4, caracterizada porque la unión entre las segundas metalizaciones y el núcleo se realiza mediante baños químicos y/o procesos de sintetizado. Antenna, according to any of claims 3 or 4, characterized in that the union between the second metallizations and the core is carried out by chemical baths and / or synthesizing processes.
- 6.6.
- Antena, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el núcleo es un núcleo de ferrita. Antenna, according to any of the preceding claims, characterized in that the core is a ferrite core.
- 7.7.
- Antena, según la reivindicación 6, caracterizada porque el núcleo de ferrita comprende una aleación de Níquel-Zinc o Manganeso-Zinc. Antenna according to claim 6, characterized in that the ferrite core comprises a Nickel-Zinc or Manganese-Zinc alloy.
- 8.8.
- Antena, según la reivindicación 6, caracterizada porque el núcleo de ferrita comprende Cobalto amorfo. Antenna according to claim 6, characterized in that the ferrite core comprises amorphous Cobalt.
- 9.9.
- Antena, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dispone de un sobremoldeado, como mínimo, en los devanados y los núcleos. Antenna, according to any of the preceding claims, characterized in that it has at least one overmold in the windings and cores.
- 10.10.
- Antena, según la reivindicación 9, caracterizada porque el sobremoldeado es un sobremoldeado al vacío. Antenna, according to claim 9, characterized in that the overmolding is a vacuum overmolding.
- 11.eleven.
- Antena, según cualquiera de las reivindicaciones 9 ó 10, caracterizada porque el sobremoldeado es de un material que comprende polímero plástico de altas prestaciones térmicas. Antenna, according to any of claims 9 or 10, characterized in that the overmolding is made of a material comprising high thermal performance plastic polymer.
- 12.12.
- Antena, según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizada porque se dispone un material amortiguador en la parte superior del sobremoldeado. Antenna, according to any of claims 9 to 11, characterized in that a damping material is disposed in the upper part of the overmolding.
- 13.13.
- Antena, según la reivindicación 12, caracterizada porque el material amortiguador comprende un material acrílico capaz de soportar las temperaturas presentes en un perfil térmico de reflujo sin quemarse. Antenna according to claim 12, characterized in that the damping material comprises an acrylic material capable of withstanding the temperatures present in a thermal reflux profile without burning.
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- 56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas 56 Documents cited Claims Affected
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- A TO
- CN 201789056 U (PREMO ELECTRONIC WUXI CO LTD) 06.04.2011, resumen; figuras [en línea] [recuperado el 03.07.2013]. Resumen de la base de datos EPODOC. Recuperado de EPOQUE. 1-13 CN 2017 89056 U (PREMO ELECTRONIC WUXI CO LTD) 06.04.2011, summary; figures [online] [retrieved 03.07.2013]. Summary of the EPODOC database. Recovered from EPOQUE. 1-13
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- Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986) Novelty (Art. 6.1 LP 11/1986)
- Reivindicaciones Reivindicaciones 1-13 SI NO Claims Claims 1-13 IF NOT
- Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986) Inventive activity (Art. 8.1 LP11 / 1986)
- Reivindicaciones Reivindicaciones 1-13 SI NO Claims Claims 1-13 IF NOT
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- D02 D02
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