WO2018069119A2 - Radarsensor mit einer abdeckung - Google Patents

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WO2018069119A2
WO2018069119A2 PCT/EP2017/075227 EP2017075227W WO2018069119A2 WO 2018069119 A2 WO2018069119 A2 WO 2018069119A2 EP 2017075227 W EP2017075227 W EP 2017075227W WO 2018069119 A2 WO2018069119 A2 WO 2018069119A2
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Christian Sievers
Ralf Stanzmann
Dietmar Philipp
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HELLA GmbH & Co. KGaA
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    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/027—Constructional details of housings, e.g. form, type, material or ruggedness
    • G01S7/028—Miniaturisation, e.g. surface mounted device [SMD] packaging or housings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
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    • G01S7/03—Details of HF subsystems specially adapted therefor, e.g. common to transmitter and receiver
    • G01S7/032—Constructional details for solid-state radar subsystems

Definitions

  • the invention relates to a radar sensor with a circuit carrier, with at least one electronic component which is arranged on the circuit carrier, and with at least one antenna which is formed in particular by conductor tracks on the circuit carrier and / or a slot antenna.
  • the inventors knew a radar sensor having the aforementioned features.
  • Radar sensors are used in motor vehicles, for example in driver assistance systems. With a driver assistance system, it may be possible, for example, to reliably recognize oncoming vehicles already from a great distance and to be able to determine their position and speed precisely. Radar sensors are also used in motor vehicles to monitor the closer environment of the motor vehicle.
  • Radar sensors are thereby installed on the body, behind bumpers, in the engine compartment, ..., which is why they are protected from external influences (for example, dirt and moisture) by a housing with a radome, which is transparent to microwaves.
  • the circuit carrier of such a radar sensor carries both electronic components, as well as antennas, for example transmitting and / or receiving antennas.
  • the antennas are largely realized by conductor tracks, in particular copper, and / or slot antennas.
  • the antenna or antennas are connected to the electronic components, for example an integrated circuit, in particular a Monolithic Microwave Integrated Circuit (MMIC).
  • MMIC can exchange information about a control unit used by the radar sensor can be connected.
  • the MMIC may generate and transmit a transmit signal to the antenna from which the transmit signal is then broadcast.
  • a radar sensor may have multiple MMICs.
  • the MMIC In a radar sensor there is a risk that the MMIC is disturbed by signals from outside the radar sensor and that the MMIC generates signals that disturb other devices, especially in the same motor vehicle. It is also possible that signals that are generated elsewhere in the radar sensor or at least radiated disrupt the MMIC.
  • the interference can be caused by high-frequency as well as low-frequency signals or microwaves.
  • the invention is therefore based on the problem of optimally protecting the electronic components on the circuit carrier of the radar sensor, in particular an MMIC, from external as well as from internal radiation.
  • the radar sensor has a cover with a microwave absorbing and / or reflective material and the cover includes at least a portion of the electronic components together with the circuit carrier.
  • the cover provided according to the invention ensures that the MMIC is not disturbed by external signals and that the MMIC does not cause interference in other devices. This is achieved by absorbing and preferably also by reflective parts of the cover.
  • absorbent material is a plastic in question, containing soot particles.
  • a reflective material is a metal in question.
  • the cover of a radar sensor according to the invention may comprise at least two arms projecting from a central part of the cover, the enclosed electronic components or the enclosed electronic component being enclosed by the central part of the cover and the circuit carrier.
  • the arms may have structures which form the shell embrace the carrier. By means of the structures, the cover can be clamped and / or latched to the circuit carrier.
  • the structures may be hooks, noses or other protruding structures.
  • the cover may be designed so that the arms do not rest on an upper side of the circuit carrier.
  • the circuit carrier of a radar sensor according to the invention may have notches emanating from the edge, in each of which engage one of the structures of the arms. These indentations can be used to prevent the arms and thus the entire cover from shifting relative to the circuit carrier.
  • An inventive radar sensor may have between the enclosed electronic component or the enclosed electronic components and the cover a heat conductor, in particular a thermal paste or a thermally conductive solid with a thermal conductivity of more than 5 W / (m ⁇ K).
  • the thermally conductive solid may be elastically and / or plastically moldable, whereby a force on the electronic component or the electronic components can be prevented or at least reduced.
  • the radar sensor may comprise a housing with a housing lower part, preferably made of metal, and a housing upper part, wherein the housing upper part is formed by a radome and the housing enclose the circuit carrier and the cover.
  • the radome is transparent to microwaves, but protects the electronic components or the electronic component and the antenna or the antenna in particular against moisture and dirt.
  • the cover of a radar sensor of the invention may be connected via a heat conductor, in particular a thermally conductive paste or a thermally conductive solid having a thermal conductivity greater than 5 W / (m ⁇ K) with the housing.
  • This thermally conductive solid can also be elastically and / or plastically moldable.
  • the cover of a radar sensor according to the invention may comprise a microwave reflective metal layer.
  • the metal layer can also be elastically and / or plastically moldable.
  • the cover of a radar sensor according to the invention may comprise a plastic layer of microwave-absorbing material.
  • the metal layer may be arranged between two plastic layers or glued to the plastic layer.
  • FIG. 1 is an isometric view of the circuit substrate and a cover of a radar sensor according to the invention
  • FIGS. 1 and 2 shows a partial section through the radar sensor according to FIGS. 1 and
  • FIG. 1 to 3 From a radar sensor according to the invention is shown in Figures 1 to 3, only a cover 1, the circuit substrate 2 and electronic components, including an MMIC 3 shown. Other parts of the radar sensor u.a. Also provided on the circuit substrate 2 antennas are not shown.
  • the circuit carrier 2 is rectangular and has notches on two opposite edges. Between these notches, the MMIC 3 is arranged on an upper side of the circuit carrier 2, besides a further electronic component. The MMIC 3 and the other electronic component are covered by the cover 1 and enclosed by the cover 1 and the circuit carrier.
  • the cover 1 is shaped in the illustrated embodiment in the manner of a shell.
  • the cover 1 has arms on two opposite sides, at the ends of which catch hooks are provided. These catch hooks engage in the notches of the scarf one carrier. Rasterhebitch the latching hook engage behind a bottom of the circuit substrate, whereby the cover 1 is attached to the circuit substrate 2.

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Abstract

Radarsensor mit einem Schaltungsträger (2), mit wenigstens einem elektronischen Bauelement (3), das auf dem Schaltungsträger angeordnet ist, und mit wenigstens einer Antenne, die insbesondere durch Leiterbahnen auf dem Schaltungsträger und/oder eine Schlitzantenne gebildet ist, wobei der Radarsensor eine Abdeckung mit einem Mikrowellen absorbierenden und/oder reflektierenden Material aufweist und die Abdeckung zusammen mit dem Schaltungsträger zumindest einen Teil der elektronischen Bauelemente einschließt.

Description

Radarsensor mit einer Abdeckung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Radarsensor mit einem Schaltungsträger, mit wenigstens einem elektronischen Bauelement, das auf dem Schaltungsträger angeordnet ist, und mit wenigstens einer Antenne, die insbesondere durch Leiterbahnen auf dem Schaltungsträger und/oder eine Schlitzantenne gebildet ist.
Den Erfindern war ein Radarsensor mit den vorgenannten Merkmalen bekannt.
Radarsensoren werden in Kraftfahrzeugen zum Beispiel in Fahrerassistenzsystemen eingesetzt. Mit einem Fahrerassistenzsystem kann es zum Beispiel möglich sein, entgegenkommende Fahrzeuge bereits aus großer Distanz sicher zu erkennen und deren Position und Geschwindigkeit genau bestimmen zu können. Radarsensoren werden in Kraftfahrzeugen auch eingesetzt, um das nähere Umfeld des Kraftfahrzeugs überwachen zu können.
Radarsensoren werden dabei an der Karosserie, hinter Stoßfängern, im Motorraum, ... verbaut, weshalb sie vor äußeren Einflüssen (zum Beispiel Schmutz und Feuchtigkeit) durch ein Gehäuse mit einem Radom geschützt werden, welches für Mikrowellen transparent ist.
Der Schaltungsträger eines solchen Radarsensors trägt sowohl elektronische Komponenten, als auch Antennen, zum Beispiel Sende- und/oder Empfangsantennen. Die Antennen sind weitgehend durch Leiterbahnen, insbesondere aus Kupfer, und/oder Schlitzantennen realisiert.
Die Antenne oder die Antennen sind mit den elektronischen Bauelementen, zum Beispiel einem integrierten Schaltkreis, insbesondere einer monolithischen Mikrowellenschaltung (MMIC, Monolithic Microwave Integrated Circuit) verbunden. Ein MMIC kann den Austausch der Informationen zu einem Steuergerät, mit dem der Radar- sensor verbunden sein kann, steuern. Ebenso kann der MMIC ein Sendesignal erzeugen und an die Antenne übermitteln, von der das Sendesignai dann ausgestrahlt wird. Ein Radarsensor kann mehrere MMIC aufweisen.
Bei einem Radarsensor besteht die Gefahr, dass das MMIC durch Signale von außerhalb des Radarsensors gestört wird und dass das MMIC Signale erzeugt, die andere Geräte, insbesondere im gleichen Kraftfahrzeug, stören. Ebenso ist es möglich, dass Signale, die an anderer Stelle im Radarsensor erzeugt oder zumindest abgestrahlt werden, das MMIC stören. Die Störungen können durch hochfrequente als auch niederfrequente Signale bzw. Mikrowellen hervorgerufen werden.
Der Erfindung liegt daher das Problem zu Grunde, die elektronischen Bauelemente auf dem Schaltungsträger des Radarsensors, insbesondere ein MMIC, optimal vor äußerer als auch vor innerer Strahlung zu schützen.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Radarsensor eine Abdeckung mit einem Mikrowellen absorbierenden und/oder reflektierenden Material aufweist und die Abdeckung zusammen mit dem Schaltungsträger zumindest einen Teil der elektronischen Bauelemente einschließt.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Abdeckung wird sichergestellt, dass das MMIC durch äußere Signale nicht gestört wird und dass das MMIC keine Störungen in anderen Geräten hervorruft. Diese wird durch absorbierende und vorzugsweise auch durch reflektierenden Teile der Abdeckung erreicht. Als absorbierendes Material kommt ein Kunststoff in Frage, der Rußpartikel enthält. Als reflektierendes Material kommt ein Metall in Frage.
Die Abdeckung eines erfindungsgemäßen Radarsensors kann wenigstens zwei Arme aufweisen, die von einem mittleren Teil der Abdeckung auskragen, wobei die eingeschlossenen elektronischen Bauelemente oder das eingeschlossene elektronischer Bauelement durch den mittleren Teil der Abdeckung und dem Schaltungsträger eingeschlossen sind bzw. ist. Die Arme können Strukturen aufweisen, welche den Schal- tungsträger umgreifen. Mittels der Strukturen kann die Abdeckung mit dem Schaltungsträger verspannt und/oder verrastet sein. Die Strukturen können Haken, Nasen oder andere vorspringende Strukturen sein. Die Abdeckung kann so gestaltet sein, dass die Arme nicht auf einer Oberseite des Schaltungsträgers aufliegen.
Der Schaltungsträger eines erfindungsgemäßen Radarsensors kann vom Rand ausgehende Einkerbungen aufweisen, in welche je eine der Strukturen der Arme eingreifen. Durch diese Einkerbungen kann verhindert werden, dass sich die Arme und damit die gesamte Abdeckung gegenüber dem Schaltungsträger verschieben.
Ein erfindungsgemäßer Radarsensor kann zwischen dem eingeschlossenen elektronischen Bauelement oder den eingeschlossenen elektronischen Bauelementen und der Abdeckung einen Wärmeleiter, insbesondere eine Wärmeleitpaste oder einen wärmeleitende Festkörper mit einer Wärmeleitfähigkeit von mehr als 5 W/(m■ K) aufweisen.
Der wärmeleitende Festkörper kann elastisch und/oder plastisch formbar sein, wodurch eine Krafteinwirkung auf das elektronische Bauelement bzw. die elektronischen Bauelemente verhindert oder zumindest reduziert werden kann.
Der Radarsensor kann ein Gehäuse mit einem Gehäuseunterteil, vorzugsweise aus Metall, und einem Gehäuseoberteil aufweisen, wobei das Gehäuseoberteil durch ein Radom gebildet ist und das Gehäuse den Schaltungsträger und die Abdeckung einschließen. Das Radom ist für Mikrowellen transparent, schützt aber die elektronischen Bauelemente oder das elektronische Bauelement und die Antennen oder die Antenne insbesondere vor Feuchtigkeit und Schmutz.
Die Abdeckung eines erfindungsgemäßen Radarsensors kann über einen Wärmeleiter, insbesondere eine Wärmeleitpaste oder einen wärmeleitenden Festkörper mit einer Wärmeleitfähigkeit von mehr als 5 W/(m ■ K) mit dem Gehäuse verbunden sein. Auch dieser wärmeleitende Festkörper kann elastisch und/oder plastisch formbar sein. Die Abdeckung eines erfindungsgemäßen Radarsensors kann eine Mikrowellen reflektierende Metallschicht aufweisen. Auch die Metallschicht kann elastisch und/oder plastisch formbar sein.
Die Abdeckung eines erfindungsgemäßen Radarsensors kann eine Kunststoffschicht aus Mikrowellen absorbierendem Material aufweisen. Die Metallschicht kann zwischen zwei Kunststoffschichten angeordnet sein oder auf die Kunststoffschicht geklebt sein.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine isometrische Ansicht des Schaltungsträgers und einer Abdeckung eines erfindungsgemäßen Radarsensors,
Fig. 2 einen Teilschnitt durch den Radarsensor gemäß Fig. 1 und
Fig. 3 einen Schnitt durch den Sensor gemäß Fig. 1 und 2.
Von einem erfindungsgemäßen Radarsensor ist in den Figuren 1 bis 3 nur eine Abdeckung 1 , der Schaltungsträger 2 und elektronische Bauelemente, darunter ein MMIC 3 dargestellt. Weitere Teile des Radarsensors u.a. auch auf dem Schaltungsträger 2 vorgesehene Antennen, sind nicht dargestellt.
Der Schaltungsträger 2 ist rechteckig und hat an zwei einander gegenüber liegenden Rändern Einkerbungen. Zwischen diesen Einkerbungen ist auf einer Oberseite des Schaltungsträgers 2 das MMIC 3 angeordnet, daneben ein weiteres elektronisches Bauelement. Das MMIC 3 und das weitere elektronische Bauelement werden von der Abdeckung 1 abgedeckt und von der Abdeckung 1 und dem Schaltungsträger eingeschlossen. Die Abdeckung 1 ist dazu beim dargestellten Ausführungsbeispiel nach Art einer Schale geformt.
Die Abdeckung 1 hat auf zwei gegenüber liegenden Seiten Arme, an deren Enden Rasthaken vorgesehen sind. Diese Rasthaken greifen in die Einkerbungen des Schal- tungsträgers 2 ein. Rasterhebungen der Rasthaken hintergreifen eine Unterseite des Schaltungsträgers, wodurch die Abdeckung 1 an dem Schaltungsträger 2 befestigt ist.
Bezugszeichenliste
1 Abdeckung
2 Schaltungsträger
3 MMIC

Claims

Radarsensor mit einer Abdeckung Patentansprüche
1 . Radarsensor mit einem Schaltungsträger (2), mit wenigstens einem elektronischen Bauelement (3), das auf dem Schaltungsträger angeordnet ist, und mit wenigstens einer Antenne, die insbesondere durch Leiterbahnen auf dem Schaltungsträger und/oder eine Schlitzantenne gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Radarsensor eine Abdeckung mit einem Mikrowellen absorbierenden und/oder reflektierenden Material aufweist und die Abdeckung zusammen mit dem Schaltungsträger zumindest einen Teil der elektronischen Bauelemente einschließt.
2. Radarsensor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung wenigstens zwei Arme aufweist, die von einem mittleren Teil der Abdeckung auskragen, wobei die eingeschlossenen elektronischen Bauelemente durch den mittleren Teil der Abdeckung und dem Schaltungsträger eingeschlossen sind.
3. Radarsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Arme
Strukturen aufweisen, welche den Schaltungsträger umgreifen.
4. Radarsensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der
Strukturen die Abdeckung mit dem Schaltungsträger verspannt und/oder verrastet ist.
5. Radarsensor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Strukturen Haken, Nasen oder andere vorspringende Strukturen sind.
6. Radarsensor nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger vom Rand ausgehende Einkerbungen aufweist, in welche je eine der Strukturen der Arme eingreifen.
7. Radarsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Radarsensor zwischen dem eingeschlossenen elektronischen Bauelement oder den eingeschlossenen elektronischen Bauelementen und der Abdeckung einen Wärmeleiter, insbesondere eine Wärmeleitpaste oder einen wärmeleitenden Festkörper mit einer Wärmeleitfähigkeit von mehr als 5 W/(m ■ K) aufweist.
8. Radarsensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wärmeleitende Festkörper elastisch und/oder plastisch formbar ist.
9. Radarsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Radarsensor ein Gehäuse mit einem Gehäuseunterteil, vorzugsweise aus Metall, und einem Gehäuseoberteil aufweist, wobei das Gehäuseoberteil durch ein Radom gebildet ist und das Gehäuse den Schaltungsträger und die Abdeckung einschließen.
10. Radarsensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung über einen Wärmeleiter, insbesondere eine Wärmeleitpaste oder ein wärmeleitender Festkörper mit einer Wärmeleitfähigkeit von mehr als 5 W/(m ■ K) mit dem Gehäuse verbunden ist.
1 1 . Radarsensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der wärmeleitende Festkörper elastisch und/oder plastisch formbar ist.
12. Radarsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung eine Mikrowellen reflektierende Metallschicht aufweist.
13. Radarsensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Metall- schicht elastisch und/oder plastisch formbar ist.
14. Radarsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung wenigstens eine Kunststoffschicht aus Mikrowellen absorbierendem Material aufweist.
15. Radarsensor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht zwischen zwei Kunststoffschichten angeordnet ist oder auf die Kunststoffschicht geklebt ist.
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