Antennenfolie mit verbesserter Leitfähigkeit

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere eine Folienantenne, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Folienantenne gemäß den Merkmalen des jeweiligen Oberbegriffes der unabhängigen Patentansprüche.

Vorrichtungen, insbesondere Folienantennen, die in Fahrzeuge eingebaut werden, aufweisend einen Kunststoffträger mit zumindest einer auf den Kunststoffträger aufgedruckten Leiterstruktur, zum Senden und/oder Empfangen hochfrequenter Signale, sind bekannt.

Gedruckte Foiienantennen werden zurzeit in verschiedenen Ausführungen in Fahrzeugen verbaut. Zahlreiche Dienste, insbesondere Rundfunk-Dienste (RF- Dienste) können mit solchen Folienantennen abgedeckt werden. So werden heute Radio, TV, Mobilfunk und andere Kommunikationsantennen mit dieser Technik realisiert.

So ist zum Beispiel aus der DE 10 2006 006 924 A1 eine Trägerfolie mit Antennenstrukturen zur Bildung einer Folienantenne bekannt. Bei dieser Folienantenne sind auf einen Kunststoffträger verschiedenartige Leiterstrukturen, die als Sende- und/oder Empfangsantennen sowie Zuleitungen und Ableitungen hierfür dienen, auf einen Kunststoff träger aufgedruckt. Der Aufdruck erfolgt beispielsweise mittels eines Siebdruckverfahrens und hat sich bewährt. Heutige Antennen werden meist mit spezieilen Silberpolymerpasten mithilfe des Siebdruckverfahrens gedruckt. Diese sind extrem belastbar gegenüber Umwelteinflüssen und können somit im automotiven Umfeld problemlos eingesetzt werden, wo raue Umgebungsbedingungen (insbesondere Temperaturschwankungen, Feuchtigkeitseinflüsse, Verschmutzungen, mechanischer Abrieb und dergleichen) herrschen.

Der Nachteil solcher Silberpoiymerpasten ist jedoch der elektrische Widerstand, welcher insbesondere bei schlanken (dünnen) Leiterstrukturen eine deutliche nachteilige Wirkung zeigt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung, insbesondere eine Folienantenne und ein Verfahren zur Herstellung einer Folienantenne hinsichtlich ihres Wirkungsgrades zu verbessern.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.

Hinsichtlich der Folienantenne ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die zumindest eine Leiterstruktur, die auf dem Kunststoffträger aufgedruckt ist, mit einer zusätzlichen elektrisch leitenden Schicht versehen ist. Durch diese zusätzliche elektrisch leitende Schicht wird der Leitwert der gesamten aufgedruckten Leiterstruktur deutlich erhöht, vorzugsweise um bis zu Faktor 20 verbessert. Somit hat man die Robustheit der Folienantenne aufgrund der Verwendung von Silberpolymerpasten gegenüber Umwelteinflüssen erhalten, wobei in Ergänzung die zusätzliche elektrisch leitende Schicht (metallische Schicht) zu einer deutlichen Verbesserung des Leitwertes und damit einhergehend zu einer deutlichen Verbesserung der Performance der gesamten Folienantenne führt. Darüber hinaus ist der Vorteil gegeben, dass dann, falls die zusätzliche elektrisch leitende Schicht Unterbrechungen durch Knicken oder ähnliche Einflüsse hat, es keine elektrische Unterbrechung in der Leiterstruktur gibt, da die Basisschicht der Silberpolymerpaste an dieser Stelle den vollen Strom aufnehmen kann. In Weiterbildung der Erfindung ist die zusätzliche elektrisch leitende Schicht galvanisch aufgebracht. Dies hat den Vorteil, dass mittels der Galvanisierung ein einfaches und erprobtes Verfahren zur Verfügung steht, um die zusätzliche elektrisch leitende Schicht auf die schon auf den Kunststoffträger aufgedruckte Leiterstruktur aufzubringen. Hierzu stehen alle geeigneten Materialpartner für die aufgedruckte Leiterstruktur (insbesondere Silberpolymerpaste) und zusätzliche elektrisch leitende Schicht zur Verfügung.

Alternativ zu der Aufbringung der zusätzlichen Schicht mittels Galvanisierung kann diese zusätzliche elektrisch leitende Schicht auch aufgedruckt werden. Hier bietet sich ebenfalls das Siebdruckverfahren an. Das bedeutet, dass es möglich ist, nacheinander die gleiche Vorrichtung für den Siebdruck zu verwenden, um zunächst die Leiterstrukturen insbesondere aus Silberpolymerpaste auf den Kunststoffträger aufzudrucken und anschließend mitteis des gleichen Trägers, jedoch mit anderem Material, die zusätzliche elektrisch leitende Schicht auf die zuvor schon aufgedruckten Leiterstrukturen aufzubringen.

Je nach eingesetztem Verfahren wird die aufgedruckte Leiterstruktur nur auf ihrer dem Kunststoffträger abgewandten Oberfläche mit der zusätzlich elektrisch leitenden Schicht versehen. Es kann aber auch gezielt die Aufbringung der zusätzlichen elektrischen Schicht an der Seite der aufgedruckten Leiterstruktur erfolgen.

In Weiterbildung der Erfindung ist die zusätzliche elektrisch leitende Schicht aus Kupfer gebildet. Im Zusammenhang mit Silberpolymerpasten bietet Kupfer die bestmögliche Erhöhung des Leitwertes unter Berücksichtigung der Produktion von Folienantennen (insbesondere im Hinblick auf die Umwelteinflüsse, die Bereitstellung und Entsorgung der Materialien) und der Kosten. In Weiterbildung der Erfindung sind die aufgedruckte Leiterstruktur und ihre zugehörige zusätzliche elektrisch leitende Schicht auf beiden Seiten des Kunststoffträgers angeordnet. Dabei sind die Geometrien der Leiterstruktur auf beiden Seiten gleichartig, um somit die Sende- bzw. Empfangseigenschaften deutlich zu erhöhen.

Alternativ dazu ist des denkbar, dass die Leiterstrukturen auf den beiden Seiten des Kunststoffträgers unterschiedliche voneinander gestaltet sind und sich teilweise oder auch gar nicht überdecken. Aufgrund dieser beidseitigen Anordnung der Leiterstrukturen lassen sich Hochfrequenz-Mikrostrip-Leitungen realisieren.

Hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung einer Foiienantenne ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die zumindest eine Leiterstruktur mit einer zusätzlichen elektrisch leitenden Schicht versehen wird. Wie schon vorstehend beschrieben kann diese zusätzliche elektrisch leitende Schicht galvanisch aufgebracht oder auf die Leiterstruktur aufgedruckt werden. Wie schon aufgeführt ist die Verwendung von Kupfer als zusätzlich elektrisch leitende Schicht in Verbindung mit Silberpolymerpasten, die in der gewünschten Geometrie auf den Kunststoffträger aufgedruckt werden, von besonderem Vorteil, da hierdurch die Leitfähigkeit der Leiterstrukturen und damit einhergehend die Performance der gesamten Folienantenne deutlich gesteigert wird.

Schließlich ist hinsichtlich des Verfahrens noch vorgesehen, dass die aufgedruckte Leiterstruktur und ihre zugehörige zusätzliche elektrisch leitende Schicht auf beiden Seiten des Kunststoffträgers angeordnet werden. Die geometrische Ausgestaltung der Leiterstrukturen auf beiden Seiten des Kunststoffträgers kann gleichartig oder voneinander unterschiedlich (gar nicht oder teilweise überdecken) ausgeführt sein. Ebenso ist es denkbar, die Leiterstrukturen auf den beiden Seiten des Kunststoffträgers mit dem gleichen Verfahren und den gleichen Materialien oder mit dem gleichen Verfahren und unterschiedlichen Materialien oder mit unterschiedlichen Verfahren und unter Anwendung unterschiedlicher Materialien aufzudrucken. Gleiches gilt für die Aufbringung der zusätzlichen elektrisch leitenden Schicht. Von besonderem Vorteil ist es jedoch hinsichtlich des Herstellungsprozesses von Folienantennen in Serie, wenn für beide Seiten die gleichen Verfahren und die gleichen Materialien einmal für die Leiterstruktur und einmal für die elektrisch zusätzliche Schicht verwendet werden. Besonders bevorzugt ist der Aufdruck von Silberpoiymerpasten in einem Siebdruckverfahren auf den Kunststoffträger auf beiden Seiten, wobei anschließend die Aufbringung der zusätzlich elektrisch leitenden Schicht aus Kupfer galvanisch oder ebenfalls durch Siebdruck erfolgt.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungen von Folienantennen mit zusätzlicher Metallisierung werden über geeignete Mitte!, wie zum Beispiel Steckverbinder, Kabel oder dergleichen, mit einem elektronischen Gerät (wie zum Beispiel ein Anpassungsnetzwerk, ein Verstärker oder dergleichen), beziehungsweise genauer mit einer Leiterbahn einer Platine des elektronischen Gerätes kontaktiert.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn bei Folienantennen mit zusätzlicher Metallisierung die Antennenstrukturen, insbesondere Antennenflächen, zumindest teilweise oder vollständig durch sehr feine Gitterstrukturen ersetzt werden und sie somit transparent erscheinen.

Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Folienantennen, die nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden sind, sind in den Figuren 1 bis 3 dargestellt und im Folgenden näher erläutert.

Figur 1 zeigt, soweit im Einzelnen dargestellt, eine Folienantenne 1 , bei der auf einem Kunststoffträger 2 (starr oder flexibel) verschiedenartige Leiterstrukturen 3 zur Bildung einer Antenne zum Senden und/oder Empfangen hochfrequenter Signale aufgedruckt worden ist. Der Aufdruck ist in besonders vorteilhafter Weise mittels eines einfach durchzuführenden Siebdruckverfahrens erfolgt, wobei andere Druckverfahren auch möglich sind. Außerdem bestehen die aufgedruckten Leiterstrukturen in besonders vorteilhafter Weise aus einer Silberpolymerpaste, da diese zunächst zufriedenstellende Leitwerte und eine hohe Robustheit gegen Umwelteinflüsse aufweist. Selbstverständlich sind auch andere Materialien anstelle von Silberpolymerpaste oder in Kombination damit einsetzbar. In Figur 1 vorhanden, aber noch nicht erkennbar, ist eine zusätzliche elektrisch leitende Schicht 4, die auf die Leiterstruktur 3, zumindest teilweise, in vorteilhafter Weise vollständig aufgebracht ist.

In den Figuren 2 und 3 ist wiederum der Kunststoffträger 2 erkennbar, der zusammen mit der aufgedruckten Leiterstruktur 3 die Folienantenne 1 bildet. Die Leiterstruktur 3 wird, nachdem sie auf den Kunststoffträger 2 aufgedruckt worden ist, auf geeignete Art und Weise, insbesondere mittels Gaivanisierung oder einem Druckverfahren oder vergleichbaren Verfahren, mit der zusätzlich elektrisch leitenden Schicht 4 versehen. Bei dieser Ausgestaltung ist die zusätzliche elektrisch leitende Schicht 4 vollständig auf und um die Leiterstruktur 3 herum angeordnet. Es ist jedoch auch denkbar, dass diese Schicht 4 nur auf der Oberfläche der Leiterstruktur 3, die dem Kunststoffträger

2 abgewandt ist, aufgebracht ist.

In Figur 3 ist dargestellt, dass auf dem Kunststoffträger 2 nicht nur auf dessen einer Seite, sondern auf beiden Seiten Leiterstrukturen 3 aufgedruckt sind, die jeweils mit einer eigenen zusätzlichen elektrisch leitenden Schicht 4 versehen sind.

Die in Figur 2 und 3 prinzipiell dargestellten Geometrien haben Beispielcharakter, genauso wie die geometrische Ausgestaltung der Leiterstrukturen 3 in Figur 1 . Selbstverständlich richtet sich die Ausgestaltung der Geometrie der Leiterstrukturen

3 nach bestimmten Parametern, wie insbesondere des Frequenzbandes, der Dienste (wie beispielsweise Radio, TV, Mobilfunk, Zentralverriegelung oder dergleichen) und des zur Verfügung stehenden Bauraumes, wobei diese Aufzählung nicht abschließend ist, sondern auch andere Parameter berücksichtigt werden können.

Nicht dargestellt in den Figuren, aber vorhanden, sind Zu- und Ableitungen zu bzw. von den Leiterstrukturen 3. Diese münden entweder direkt in ein elektronisches Gerät (wie zum Beispiel ein Verstärker, ein Wandler oder dergleichen) und können dort auf geeignete Art und Weise (zum Beispiel durch Löten, elektrisches Kleben oder dergleichen) elektrisch kontaktiert werden. Dies hat den Vorteil, dass die Übergangswiderstände möglichst gering gehalten werden, sodass dadurch Unterbrechungen vermieden werden und die Performance der gesamten Einheit bestehend aus Foiienantenne und elektronischem Gerät verbessert wird.

Alternativ dazu ist es denkbar, dass am Ende der Zuleitungen ein Steckverbinder angeordnet ist, der mit einem Gegensteckverbinder des elektronischen Gerätes korrespondiert. Damit können elektronisches Gerät und Folienantenne unabhängig voneinander hergestellt und eingebaut werden, sodass erst danach durch Zusammenbringen von Steckverbinder der Folienantenne und Gegensteckverbinder des elektronischen Gerätes die elektrische Kontaktierung stattfindet.

Abschließend ist noch auf einen sehr wichtigen Aspekt hinzuweisen. Wird der Kunststoffträger 2 transparent (das heißt durchsichtig für den Betrachter) ausgeführt, ist es möglich, die Folienantenne auch im Bereich einer Scheibe eines Fahrzeuges, das heißt auch im Sichtbereich von Fahrer bzw. Beifahrer, anzuordnen. Allerdings störte bisher die Breite der aufgedruckten Leiterstrukturen, da diese nicht den gewünschten Leitwert aufwiesen. Erst durch die Aufbringung der zusätzlichen elektrisch leitenden Schicht auf die Leiterstruktur kann diese in ihrer Breite deutlich verringert werden, ohne dass dadurch wie bisher der Leitwert sank, sondern es ist sogar möglich, bei deutlicher Verringerung der Breite den Leitwert sogar noch zu steigern. Dadurch wird es möglich, dass die bisherigen Leiterstrukturen, insbesondere wie bekannte flächig ausgestaltete Leiterstruktüren, in ihrer Breite deutlich verringert werden können und somit zum Beispiel sehr feine Gitterstrukturen realisiert werden können, die dann, wenn sie auf einem transparenten Kunststoffträger aufgebracht sind, für den Betrachter nicht stören, weil sie nicht oder nur untergeordnet wahrnehmbar sind. Dadurch erhöht sich das Einsatzgebiet solcher Folienantennen für Fahrzeuge deutlich.

Bezugszeichenliste

1 . Foiienantenne

2. Kunststoffträger

3. Leiterstruktur

4. Zusätzliche elektrisch leitende Schicht