專利名稱：天線裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有印刷電路板和由該印刷電路板支撐的天線的天線裝置。
背景技術：
此類天線裝置在原理上是已知的且被用作例如可以用來例如通過遠程控制對機 動車輛進行鎖定和解鎖或可以打開和關閉汽車庫門的手持式發射機或電子鑰匙中的發射 天線。已知的天線裝置經證明是不利的，因為其具有比較低的天線效率。亦即，可以使用 的天線廣播的傳輸功率與其所需的天線功率輸入相比是相對低的。在已知天線裝置內，這通常導致天線的低范圍和高能量要求或導致相應地低的電 池使用壽命
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種具有提高的天線效率的在引言中提到的類型的天 線裝置。為了達到此目的，提供了一種具有權利要求1的特征的天線裝置。本發明的天線裝置包括具有上側(upper side)和下側(lower side)的印刷電路 板、以及由該印刷電路板支撐的天線、特別是環形天線，所述天線包括至少一個導電天線區 段(section)，該導電天線區段被布置在與所述上側和/或所述下側鄰接的印刷電路板的 窄側(narrow side)上。根據本發明，已經認識到天線裝置的效率尤其被天線的傳導軌道中的功率損耗和 印刷電路板的介電材料中的介電損耗削弱。由于天線區段布置在窄側上，可以減小在天線 的工作期間發生的功率損耗并因此提高天線效率。高功率損耗的問題的相當重要的原因是集膚效應，集膚效應在適合于天線裝置工 作的頻率下尤其明顯。集膚效應表示由導體內部的交流感應的渦流在高頻率下越來越多地 抵消在導體內部流動的交流且因此減小凈電流從而使得電流從導體的中心移位到導體邊 緣的現象。結果，在高頻率下，基本上只有導體的邊緣對電流功率作出貢獻，并且導體的有 效電阻增大。另外，存在這樣的事實，S卩，布置在印刷電路板的上側或下側上的導體僅在其與上 側或下側接觸的該邊緣區域中不太高效地傳導電流，因為印刷電路板的表面及因此還有該 邊緣區域中的導體的表面常規地具有高粗糙度且此區域中的電流路徑相應地延伸。在支撐天線的印刷電路板中產生介電損耗，并且因此該介電損耗取決于形成印刷 電路板的材料的介電損耗性質。在本發明的框架內，支撐天線的印刷電路板優選地完全由 不導電的介電材料構成。印刷電路板可以是由例如若干介電層層壓而成。根據本發明的印刷電路板的窄側上的傳導天線區段的設計提供具有良好電流傳 導性質的電流路徑并因此降低發生的天線的功率損耗。
因此，附著于窄側的傳導天線區段的一個優點是天線區段本身不需要在上側和/ 或下側上的任何空間。因此，還可以用印刷電路板的上側和下側上的低空間供應來實現相 對大的導電天線區段并因此可以實現天線的增加的導電性。當天線是環形天線且具有在印刷電路板的平面中至少基本上環形地伸展 (running)的電流路徑時，窄側天線區段特別有利。這里，窄側天線區段具有至少近似為夾 套段(jacket segment)的形狀，其產生特別好的發射特性并有助于提高天線效率。結果，本發明的天線裝置因此具有改善的天線效率，其結果是最后不僅增大了天 線范圍，而且降低了能量要求。在從屬權利要求、說明書和附圖中描述了本發明的有利實施例。布置在窄側上的傳導天線區段優選地具有金屬材料，特別是銅或金。傳導窄側天 線區段優選地是布置在窄側上的金屬層并具有基本上恒定的厚度，其例如約為幾十μ m。根據一個實施例，印刷電路板的窄側鄰接印刷電路板的上側和/或下側。該窄側 因此可以基本上垂直于印刷電路板的上側或下側延伸。如果窄側從印刷電路板的上側延伸 到下側并從而因此穿過印刷電路板，則是優選的。在這種情況下，窄側使得特別大的表面可 用于布置在窄側的天線區段。該窄側可以限定貫穿印刷電路板延伸并優選地被設計為細長的印刷電路板的孔。 可替換地，窄側可以形成印刷電路板的外側(outer side)。如果窄側天線區段鄰接印刷電 路板的孔或外側，則在窄側天線區段的緊鄰周圍存在較少的介電印刷電路板材料，作為其 結果，減少了由在窄側天線區段中流動的電流所生成的電磁場的介電損耗。另外，此類窄側 可以特別簡單地形成，例如藉由通過銑削過程在印刷電路板中形成孔或藉由通過銑削過程 將印刷電路板的外部輪廓相應地切割至適當尺寸而形成。根據另一實施例，窄側天線區段不形成閉合的導電環。如果天線區段附著于的窄 側限定印刷電路板的孔，則天線區段優選地僅附著于限定孔的窄側的一個部分區域而不在 孔中形成閉環。可以通過用導電材料完全涂敷限定孔的窄側并隨后去除不期望的導電材料 來以簡單的方式產生此類窄側天線區段。 雖然在本發明的框架內，可以構思一種天線裝置，其僅僅具有窄側天線區段，而沒 有上側或下側天線區段，但是根據優選實施例的布置在窄側的天線區段被連接到在上側上 伸展的天線區段和/或在下側上伸展的天線區段。通過除窄側天線區段之外還提供連接到 窄側天線區段并在上側和/或下側上伸展的天線區段，顯著地增加了整個裝置的導電性。 窄側天線區段可以沿著其至少近似整個長度連接到在上側或下側上伸展的天線區段。根據另一實施例，在上側上伸展的天線區段或在下側上伸展的天線區段的相對側 的兩個窄側天線區段被連接到所述在上側上伸展的天線區段或所述在下側上伸展的天線 區段。這兩個窄側天線區段和上側或下側天線區段因此形成兩個角，在其頂點中，較高的電 流可以流動，作為其結果，總體上更進一步增加了天線區段的導電性。根據另一實施例，布置在窄側的天線區段延伸通過印刷電路板并將布置在印刷電 路板的上側上的天線區段連接到布置在印刷電路板的下側上的天線區段。由于此布置，同 樣地，形成兩個天線區段角，在其頂點中，較高的電流可以流動且其有助于提高天線效率。上側和下側天線區段有利地通過兩個相對的窄側天線區段相互連接。以這種方式 形成四個天線區段角，并且實現了甚至更高的電流和天線效率。
根據另一實施例，提供的是布置在窄側的天線區段將在印刷電路板的上側或下側 上伸展的第一天線區段的中斷電橋接(bridge)。窄側天線區段因此可以將第一天線區段另 外連接到在下側或上側上伸展的第二天線區段。因此，印刷電路板的上側或下側的天線區段的中斷可以用于容納附著于印刷電路 板的上側或下側的其它電路部件，諸如例如穿過該中斷以連接各種電路部件或組件的導體 軌道。因此，除了天線之外，印刷電路板還可以支撐另外的電路部件，其例如在與天線共 同的過程步驟中產生，例如用于布置在印刷電路板上的另外電路部件的連接引線和連接表在這種情況下，可以在與諸如例如連接引線和連接表面之類的另外的電路部件共 同的過程步驟中形成布置在印刷電路板的上側和/或下側上的天線區段。此類另外的電路 部件可以例如屬于將附著于印刷電路板的天線暴露于激活信號的激活電路，或者在接收天 線的情況下屬于接收和評估電路。在發射天線的情況下，優選地在300與1，OOOMHz之間的 范圍內的頻率下激活天線。本發明的另一目的是具有權利要求8的特征的過程。本發明的過程可以特別地用 于制造上述類型的天線裝置。因此，以上舉例說明的優點相應地適用。在本發明的過程中，為了形成至少一個天線區段，將導電材料附著于印刷電路板 的窄側，其鄰接印刷電路板的上側和/或下側。根據一個實施例，通過去除印刷電路板材料，特別地通過例如用鉆孔或銑削過程 在印刷電路板中形成特別地細長的孔來生成印刷電路板的窄側。用于印刷電路板的鉆孔和 銑削過程本身是已知的且可以用可用工具和機器以簡單的方式實現。在印刷電路板中有利地產生沿著用于若干窄側天線區段的所需天線導體軌道的 若干孔。已知的鉆孔或銑削機可以使用例如CAD布局的電子布局以高精度和高速度產生多 個此類孔。如果在與形成用于印刷電路板的上側上的電路部件和下側上的電路部件之間的 互連的孔(即所謂的通路)共同的過程步驟中實現用于產生窄側的印刷電路板材料的去 除，則是特別優選的。由于通路孔和(一個或多個)窄側的共同產生，通過不需要為產生(一個或多個) 窄側而執行用于去除印刷電路板材料的單獨過程步驟來簡化用于天線裝置的制造過程。因 此，可以特別地在同一個工具機器中制造通路孔和(一個或多個)窄側而不必在當間從機 器的工作區去除印刷電路板。因此可以簡單地向用于產生通路孔的布局數據文件添加用于 鉆孔和/或銑削以便產生(一個或多個)窄側的幾何數據。根據有利實施例，通過沉積過程、特別是借助于電鍍(galvanic)過程將導電材料 附著于窄側。通過電鍍沉積過程，可以在窄側上產生具有高質量、高導電性和到印刷電路板 材料的良好粘附性的導電材料層。優選地沉積銅和/或金，并且特別優選地沉積具有至少 近似恒定的厚度的層，該厚度可以例如在30與100 μ m之間。如果在共同的沉積過程中同時用導電材料涂敷限定通路孔的窄側和側壁，則是特 別優選的，因為因此在窄側上不需要用于產生天線區段的單獨沉積過程。優選地隨后例如通過銑削過程在某些區域中去除附著于窄側的導電材料和/或與之鄰接的印刷電路板材料。以這種方式，可以除去不需要的導電材料，例如背對天線區段的導電材料，或者可 以降低印刷電路板的重量和空間要求。另外，通過去除印刷電路板材料可以減少介電損耗。例如，可以通過在印刷電路板中形成孔來產生窄側，并且在窄側的金屬化之后，可 以去除在該孔與印刷電路板的外側之間延伸的印刷電路板材料，以便窄側本身變成印刷電 路板的外側。因此，通過切割至適當尺寸、直至窄側變成印刷電路板的外側為止來減小印刷 電路板的外部輪廓。這種將印刷電路板朝著窄側切割至適當尺寸降低了印刷電路板的空間 要求和發生的介電損耗。由于窄側天線區段至少在某些區域中沿著印刷電路板的外部輪廓 延伸，所以對于預置尺寸而言，另外實現最大天線長度或最大天線直徑。
下側參照附圖，使用有利實施例僅通過舉例來描述本發明。圖Ia示出鉆出通路孔之后的印刷電路板裝置；圖Ib示出沿圖Ia的線A-A'的橫截面圖；圖2a示出銑削細長孔之后的圖1的裝置；圖2b示出沿著圖2a的線A-A'的橫截面圖；圖3a示出向孔涂敷導電材料之后的圖2的裝置；圖3b示出沿著圖3a的線A-A'的橫截面圖；圖4a示出構造導體軌道之后的圖3的裝置；圖4b示出沿著圖4a的線A-A'的橫截面圖；圖4c示出圖4a的裝置的后側視圖；圖5示出切割至適當尺寸(cut-to-size)軌跡，沿著該軌跡，圖4的印刷電路板裝 置被切割至適當尺寸；圖6a示出已經由圖1 5的過程制造的本發明的天線裝置；圖6b示出沿著圖6a的線A-A'的圖6a的天線裝置的橫截面圖。
具體實施例方式圖1至6示出處于其不同制造階段的本發明的天線裝置。圖Ia示出包括上側和下側的印刷電路板10的上側的平面圖，在每種情況下，在其 上施加銅層14。圖Ia示出用于印刷電路板10的上側上的電路部件和下側上的電路部件之 間的互連22(通路)的孔12。可以例如通過鉆孔或銑削過程來制造通路孔12。印刷電路 板10的側壁11限定通路孔12。圖Ib以沿著圖Ia的線A-A'的橫截面的方式示出圖Ia的印刷電路板10。除通 路孔12之外，還可以看到銅層14、14'，其在每種情況下被施加到印刷電路板10的上側和 下側。在圖Ib中以及在其余橫截面表示中，銅層14、14'的厚度s被示為與印刷電路板10 的厚度d相比過大。印刷電路板10的厚度d可以例如約為1.5mm且銅層14、14'的厚度s 在每種情況下約為50 μ m。圖2a示出已在印刷電路板10中產生細長孔16后的圖1的印刷電路板10。細長 孔16沿著所需的天線導體軌道伸展且在每種情況下由印刷電路板10的窄側18以環形的
6方式限定。在某些區段中，在每種情況下，兩個細長孔16在天線導體軌道的相對側相互平 行地伸展，以便在每種情況下，由兩個相鄰的細長孔16來限定印刷電路板10的細長自立式 桿19，該印刷電路板10可以支撐上側和下側天線區段24、24'。在本示例性實施例中，通過銑削過程來產生細長孔16。垂直于印刷電路板10的上 側和下側銑削細長孔16，以使得限定細長孔16的窄側18和印刷電路板10的上側或下側基 本上形成直角。可以在同一機器中在共同的過程步驟中執行用于通路孔12的鉆孔過程和 用于細長孔16的銑削過程。在產生通路孔12和細長孔16之后，通過沉積過程用傳導材料(在本示例性實施 例中用銅)涂敷由細長孔16限定的窄側18和通路孔12的側壁11。圖3a示出沉積之后的圖2a的裝置的平面圖，所述沉積可以通過在電鍍槽中的電 鍍以本身已知的方式實現。沉積的銅材料的厚度可以是例如幾十μπι。沉積在窄側18上的銅材料首先形成窄側天線區段20并其次形成不期望或不需要 的銅材料20'，即在限定細長孔16且背對所需窄側天線區段20的窄側18的區域中。另 外，在通路孔12中沉積的銅形成互連22 (通路)。圖3b示出自立式印刷電路板桿19的橫截面周圍全被傳導材料、即被銅層14、14' 和窄側天線區段20包圍。圍繞自立式桿19的傳導材料14、14'、20由于其幾何形狀而形 成具有增加的導電性的天線電流路徑。在沉積傳導材料之后，例如通過本身已知的蝕刻過程以適當的方式在印刷電路板 10的上側上構造銅層14并且在印刷電路板10的下側上構造銅層14'，以便提供印刷電路 板10的上側和下側上的導電天線區段24、24'及用于除天線之外將在印刷電路板10上制 造的電路部件的電連接引線28和電連接表面26(圖4)。圖4a、b、c示出構造銅層14、14'之后的印刷電路板10。為了更好的取向，在圖4c 中從頂部的角度、亦即從通過印刷電路板10觀察的上側的角度示出印刷電路板10的下側 的視圖，以便可以以簡化的方式看到印刷電路板10的上側的哪些元件與印刷電路板10的 下側的哪些元件相對，而觀察者不需要考慮在一次從頂部和一次從底部觀察印刷電路板10 的情況下產生的鏡面對稱角度(mirror-inverted perspective)。如圖4a所示，近似環形的天線區段24在印刷電路板10的上側上形成且其在某些 區域中沿著細長孔16的窄側18伸展并因此與沉積在窄側18上的窄側天線區段20的傳導 材料進行電接觸。與天線區段24相對地在印刷電路板10的下側上形成基本上等同設計的 天線區段24’，其同樣地連接到窄側天線區段20的傳導材料。如圖4b所示，上側和下側上 的兩個天線區段24、24'經由窄側天線區段20相互連接。印刷電路板10的上側和下側上的天線導體軌道24、24'以及窄側天線區段20 — 起形成基本上環形的天線，其特別地在自立式桿19的區域中具有由于沉積在窄側18上的 導電材料而增大的導電性和由于印刷電路板10的介電材料中細長孔16的形成而減少的介 電損耗。圖4a示出在構造步驟中產生的若干電連接表面26和電連接引線28。這些連接表 面26和連接引線28允許附著用于形成激活電路的電子組件，該激活電路用于激活印刷電 路板10上的天線。天線經由連接表面26a且經由位于印刷電路板10的后側上且作為參考 電位服務于電路的連接表面26b連接到激活電路。
為了形成激活電路，可以以本身已知的方式將例如SMD組件的電子組件附著于連 接表面26并使其經由電連接引線28相互連接。如圖4a、b和c所示，電路部件因此通過在 構造過程之前產生的互連22在印刷電路板10的上側上相互連接。可以在構造步驟之后的 切割至適當尺寸步驟之前或之后或甚至在切割至適當尺寸步驟的兩個部分步驟之間實現 用于形成激活電路的組件組裝。下面說明切割至適當尺寸步驟。在構造之后，將印刷電路板10切割至天線裝置的所需尺寸。圖5示意性地示出切 割線30a、b，印刷電路板10被沿著該切割線切割至適當尺寸。由于切割線30a，印刷電路板 10的外部輪廓被限定為使得設置在外部的細長孔16的與切割線30a相鄰的窄側天線區段 20現在形成印刷電路板10的外側并且在上側和下側上的天線區段24、24'的區域直接鄰 接印刷電路板10的外側。由此去除不需要的導電材料20'和多余的印刷電路板材料。替代在印刷電路板10的整個外部輪廓周圍、亦即根據諸如切割線30a之類的閉合 切割線切割至適當尺寸，還可以通過以下方式將印刷電路板10的外部輪廓切割至適當尺 寸通過在印刷電路板10的外側與細長孔16之間引導的兩次切割來切掉在設置在外部的 細長孔16與印刷電路板10的外側之間延伸的印刷電路板材料。在這種情況下，可以優選 地甚至在銅層14、14'的構造之前將印刷電路板10切割至適當尺寸以粗略地達到外部輪 廓(該外部輪廓略大于其最后尺寸)，以便保留印刷電路板10的薄桿，其在外部細長孔16 與印刷電路板10的外側之間延伸。然后可以在構造之后的進一步切割至適當尺寸步驟中 將其切掉。還通過切割線30b在位于內部的細長孔16處去除不期望的沉積的導電材料20'。 因此還可選地去除設置在不期望的導電材料20'周圍的印刷電路板材料。圖6a和b示出切割至適當尺寸之后的成品天線裝置。在此天線裝置中，通過窄側 天線區段20來增加天線的導電性，并且通過去除介電材料來減少介電損耗。通過將印刷電 路板10的外部窄側18用于天線的窄側區段20，另外以天線裝置的最小空間要求獲得最大 的天線直徑。
權利要求
1.一種具有帶有上側和下側的印刷電路板(10)以及由所述印刷電路板(10)支撐的天 線(20、24、24' )_特別是環形天線的天線裝置，所述天線包括布置在與所述上側和/或所 述下側鄰接的印刷電路板(10)的窄側(18)上的至少一個導電天線區段(20)。
2.如權利要求1所述的天線裝置，其特征在于窄側(18)從印刷電路板(10)的上側延 伸至下側。
3.如權利要求1或2所述的天線裝置，其特征在于窄側(10)限定印刷電路板(10)的 孔(16)或形成印刷電路板(10)的外側。
4.如以上權利要求中的一項所述的天線裝置，其特征在于窄側天線區段(20)連接到 在所述上側上伸展的天線區段(24)和/或在所述下側上伸展的天線區段(24')。
5.如以上權利要求中的一項所述的天線裝置，其特征在于在上側上伸展的天線區段 (24)和/或在下側上伸展的天線區段(24')的相對側的兩個窄側天線區段(20)被連接 到所述在上側上伸展的天線區段(24)和/或所述在下側上伸展的天線區段(24')。
6.如以上權利要求中的一項所述的天線裝置，其特征在于窄側天線區段(20)將布置 在印刷電路板(10)的上側上的天線區段(24)連接到布置在印刷電路板(10)的下側上的 天線區段(24')。
7.如以上權利要求中的一項所述的天線裝置，其特征在于窄側天線區段(20)將在印 刷電路板(10)的上側或下側上伸展的天線區段(24、24')的中斷電橋接。
8.一種用于制造包括具有上側和下側的印刷電路板(10)以及由印刷電路板(10)支撐 的天線(20、24、24')的天線裝置、特別地用于制造根據以上權利要求中的一項所述的天 線裝置的過程，在該過程中，為了形成至少一個天線區段(20)，向與所述上側和/或所述下 側鄰接的印刷電路板(10)的窄側(18)施加導電材料。
9.如權利要求8所述的過程，其特征在于通過去除印刷電路板材料、特別地通過形成 借助于鉆孔或銑削過程產生的印刷電路板(10)中的孔(16)來產生印刷電路板(10)的窄 側(18)。
10.如權利要求9所述的過程，其特征在于在與形成用于印刷電路板(10)的所述上側 與所述下側上的電路部件(26、28)之間的互連(22)的孔(12)的共同過程步驟中實現用于 產生窄側(18)的印刷電路板材料的去除。
11.如權利要求8至10中的一項所述的過程，其特征在于通過沉積過程、特別地借助于 電鍍過程將導電材料附著于窄側(18)。
12.如權利要求11所述的過程，其特征在于在所述沉積過程中，同時用導電材料涂敷 窄側(18)和側壁(11)，其限定用于印刷電路板(10)的所述上側和所述下側上的電路部件 (26,28)之間的互連(22)的孔(12)。
13.如權利要求8至12中的一項所述的過程，其特征在于特別地通過銑削過程在某些 區域中去除附著于窄側(18)的導電材料和/或與之鄰接的印刷電路板材料。
14.如權利要求13所述的過程，其特征在于通過在印刷電路板(10)中形成孔(16) 來產生窄側(18)，并且在窄側(18)的金屬化之后，去除在印刷電路板(10)的外側與該孔 (16)之間延伸的印刷電路板材料，以使得窄側(18)本身變成印刷電路板(10)的外側。
全文摘要
本發明涉及天線裝置。本發明涉及一種具有帶有上側和下側的印刷電路板以及由該印刷電路板支撐的天線、特別是環形天線的天線裝置，所述天線包括布置在與所述上側和/或所述下側鄰接的印刷電路板的窄側上的至少一個導電天線區段。本發明還涉及一種用于制造包括具有上側和下側的印刷電路板及由該印刷電路板支撐的天線的天線裝置的過程，在該過程中，為了形成至少一個天線區段，將導電材料附著于與所述上側和/或所述下側鄰接的印刷電路板的窄側。
文檔編號H01Q1/38GK102005642SQ201010267410
公開日2011年4月6日 申請日期2010年8月27日 優先權日2009年8月27日
發明者W·多爾 申請人:德爾菲技術公司