CN111989821A - 运载工具玻璃板 - Google Patents

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G.弗朗索瓦
T.霍尔特斯蒂格
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Abstract

本发明涉及运载工具玻璃板(1)，其具有第一基底(GS1)、具有至少一个第一导电层(LS1)和电子元件(EK)的箔(F)，其中箔(F)的箔厚度(hF)为100µm至10µm，特别是50µm或更小，其中第一导电层(LS1)具有形成天线结构(ANT)、第一传导结构(GPCW1)、第二传导结构(GPCW2)和接通区域(AB)的结构，其中将电子元件(EK)施加在箔(F)上，其中天线结构(ANT)通过第一传导结构(GPCW1)与电子元件(EK)连接，其中电子元件(EK)通过第二传导结构(GPCW2)与接通区域(AB)连接，其中箔(F)围绕第一基底(GS1)铺设，以使得天线结构(ANT)布置在第一基底(GS1)的第一面上且接通区域(AB)布置在第一基底(GS1)的与第一面对立的第二面上。

Description

运载工具玻璃板
本发明涉及运载工具玻璃板。
背景
运载工具越来越多地配备有电元件。除了经典的无线电设备之外，在运载工具中发现越来越多数量的设备可以接收或发送高频信号。
例如，在此可提到接收导航***的信号或通信***的信号。
导航***可以在此例如是卫星辅助导航卫星***(GNSS)。处于运行中的***例如是全球定位***(GPS)或全球导航卫星***(GLONASS)。其它导航***例如可能基于移动无线电***。
通信***可以例如是用于汽车对汽车或汽车对基础设施的短程无线电***，或移动无线电通信***，例如第二/第三/第四或第五代移动通信***。
虽然可以将相应的天线固定在运载工具的外部，但是这样额外的装置在多个方面造成了问题。
从出版物US 20140176374 A1已知示例性布置。
一方面，相应的装置需要缺口，其易于腐蚀。另一方面，这样的装置经常干扰光学印象。然而，这样的装置通常还提供了噪声源以及提高的空气阻力。此外，这样的天线也是故意毁坏的目标。
基于此，过去已经发展了在其它位置提供天线的趋势。
例如，可以将GNSS天线布置在运载工具内部空间内，例如在仪表板下方或挡风玻璃板下方。
在此，难以找到具有天线对GNSS卫星的合适角度的合适位置并同时避免由于仪表板中的电气设备和由于运载工具的发动机所致的电磁兼容性(EMV)问题。
此外，诸如红外反射层或低辐射层之类的导电层可能阻止电磁辐射穿过玻璃板的透射并阻隔GNSS信号。
典型的GPS天线作为扁平天线并通常作为贴片天线来实现，并且例如从WO 00/22695 A1、DE 202006011919 U1或DE 202010011837 U1已知。在此，扁平金属天线结构布置在印刷电路板或陶瓷载体的一面上。在对立的面上布置扁平基板作为接地面。天线结构和基板通过电导线与电接收单元连接。由于印刷电路板或陶瓷载体的材料厚度，天线具有一定的厚度，并且在直接布置在挡风玻璃板上时是明显可见且较不美观的。
从US 9,257,747 B2已知Vivaldi天线，其可安装到运载工具玻璃板上。从WO2005/091827 A2已知贴片天线，其可安装到运载工具玻璃板上。从US 2008/0 129 619 A1和从US 2006/139 223 A1已知交叉偶极天线布置，其可安装到运载工具玻璃板上。从DE101 29 664 A1已知运载工具玻璃板上的另一天线。
迄今为止将安装在玻璃板表面上的天线与同轴电缆连接。
由于许多考量，需要将天线和馈线集成在玻璃板中。一方面，在此对安放的考量是重要的，另一方面，关于天线的电连接的考量也是重要的。
由现有技术，例如美国专利US 5,760,744、WO 2016/162251 A1和欧洲专利EP 0608 180 B1已知集成在玻璃中的天线。
但是，由于框架条件，难以实现集成。在此，障碍是可用的构造空间以集成这样的天线及其馈线。
特别在复合玻璃板的情况下，该构造空间是有限的。如果在那里在两个基底层之间引入这样的布置，则这两个基底层之间的距离不能太大，以免不能集成到常规***中。另外，这样的***还倾向于在天线/馈线的区域中的层压有缺陷，例如不完全，和/或在天线/馈线区域中可能发生基底破裂。
这是由于迄今为至的***具有由馈线和天线结构形成的堆叠体。在此，馈线具有(结构化)铜箔，其中在该铜层上各自借助胶粘剂施加保护层。天线结构又具有自己的(结构化)铜箔，其中在该铜层上各自借助胶粘剂施加保护层。在馈线的铜箔和天线结构的铜箔之间，必须在合适的位置建立电连接。
例如由美国专利US 5,534,879已知这样的天线形式，其中在条带上提供的馈线与单独提供的天线元件借助焊料连接。这样的结构的制造是关键的，因为在复合玻璃板的制造过程中必须仔细调节温度，以使得可靠地确保焊接连接。此外，在焊接连接的长期稳定性方面出现问题。
此外已知的是在可能的处理之前借助放大器装置来放大高频信号。在此，通常仅在各自的接收装置中才提供放大器。
特别是在弱信号或在天线线路中发生强烈衰减的信号的情况下，经常出现如下状况，即在通过天线进行的信号接收与接收装置中的放大之间，有效信号强烈衰减。
虽然可以通过具有高放大程度的放大器来反向调控，但是发现具有高放大程度的放大器倾向于固有振荡并对干扰信号表现得非常敏感。
但是，特别是在运载工具的环境中，可存在许多干扰信号源。
提供这样的放大器和提供用于抑制干扰信号的滤波器是复杂的且成本密集的，并且通常仅提供轻微的改善。
由DE 603 06 719 T2已知在玻璃板上的壳体中提供电子器件。但是，在此又出现安放问题。
由此出发，本发明的目的是提供改进的运载工具玻璃板，其中避免了来自现有技术中的一个问题或多个问题。
发明简述
所述目的通过运载工具玻璃板来实现，其具有第一基底、具有至少一个第一导电层和至少一个电子元件的箔，其中该箔的箔厚度为100µm至10µm，特别是50µm或更小，其中第一导电层具有形成天线结构、第一传导结构、第二传导结构和接通区域的结构，其中将所述(一个或多个)电子元件施加在箔上，其中天线结构通过第一传导结构与该一个/多个电子元件连接，其中该(一个或多个)电子元件通过第二传导结构与接通区域连接，其中该箔围绕第一基底铺设，以使得天线结构布置在第一基底的第一面上且接通区域布置在第一基底的与第一面对立的第二面上。
这意味着，借助本发明提供了在空间上靠近地安装电子元件，例如滤波器或放大器。在此，可以提早积极影响信噪比。此外，可以将箔与结构和电子元件一起预制造，以使得提供成本有利的集成。
在本发明的一个实施方案中，运载工具玻璃板在天线结构的区域中在与其对立的面上具有地电位平面。
这意味着，本发明还允许使用具有印刷/蒸镀的金属面的玻璃板。
在本发明的还另一个实施方案中，地电位平面替代地或额外地提供在第二导电层上。
这意味着，本发明还允许将地电位平面集成在箔上。
根据本发明的另一个实施方案，地电位平面作为导电层提供在第一基底上。
这意味着，本发明还允许提供其它天线形状以及提供特殊的波导结构。
根据本发明的还另一个实施方案，天线结构具有偶极特性和/或宽带特性。
借助偶极特性，可以特别容易地实现具有出色的优选方向的天线，例如偶极天线或八木天线。例如，因此可以特别灵敏地接收具有优选方向的信号，例如垂直或水平极化的信号。另一方面，在通过延迟线来合适地联接这样的具有优选方向的天线结构时，还可以特别好地接收圆极化。这样的圆极化信号经常出现在卫星辅助***中。
通过宽带特性，可以特别容易地提供天线，例如用于多个频率范围的多频带偶极子、Vivaldi天线，因此可以通过一个天线负责多个不同设备。例如，因此可以借助天线结构ANT接收用于导航***和/或无线电接收和/或移动无线电***的信号。
根据本发明的另一个实施方案，第一导电层的高度为10µm至75µm。同样，第二导电层的高度可以为10µm至75µm。 优选地，第一导电层和第二导电层的高度为约35µm。在第一导电层上和/或第二导电层上，可以任选地施加增粘层。该增粘层的高度可以例如是各自约15µm。
这实现了薄的组合件，其也可以集成到复合玻璃板中或也可以适应于弯曲表面。
特别地，介电的箔F可以具有选自聚酰亚胺、聚氨酯、聚亚甲基甲基丙烯酸(Polymethylenmetacrylsäure)、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇缩丁醛、FR6、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺的至少一种材料。
根据本发明的另一个实施方案，至少一部分电子元件布置在天线结构的那面上。
这意味着，在合适的尺寸比的情况下，电子元件可以例如在复合玻璃板的情况下也布置在中间层中。
根据本发明的还另一个实施方案，至少一部分电子元件布置在接通区域的那面上。
这意味着，不依赖于尺寸比，电子元件可以提供得靠近天线，但也可以靠近接通区域。
根据本发明的还另一个实施方案，运载工具玻璃板是复合玻璃板，其中运载工具玻璃板还具有第二基底，其中箔(与其它层)引入在第一基底和第二基底之间。
这意味着，箔既可以引入到玻璃板外侧上，也可以引入到复合玻璃板的玻璃层之间。
第二基底可以例如是玻璃基底或塑料基底。基本上所有电绝缘基底都适合作为基底，它们在根据本发明的运载工具玻璃板的制造和使用条件下是热和化学稳定的。
所述玻璃板优选包含玻璃基底，特别优选平板玻璃、浮法玻璃、石英玻璃、硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃或清澈塑料，优选刚性清澈塑料，特别是聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯和/或它们的混合物。
根据本发明的另一个实施方案，提供具有根据本发明的玻璃板的运载工具，特别是陆地、海洋、航空或航天运载工具。
根据本发明的还另一个实施方案，根据本发明的玻璃板用于接收卫星辅助导航的信号，特别是接收导航星GPS、伽利略、格洛纳斯、北斗、Navic、QZSS的GNSS信号。替代地或额外地，根据本发明的玻璃板用于接收移动通信***，特别是第二、第三、第四或第五代移动通信***的信号。
在不限制一般性的情况下，运载工具玻璃板可以是挡风玻璃板、后玻璃板、侧玻璃板或顶玻璃板。
附图简述
下面参照附图和实施例更详细地解释本发明。该附图是示意图，并且未按真实比例。附图决不限制本发明。
其中：
图1显示了用于说明根据现有技术和本发明的方面的关于箔、(一个或多个)基底层的布置的示意性概图，
图2显示了在本发明的实施方案中穿过具有导电层的箔的示意性截面，
图3显示了在本发明的实施方案中的天线结构的示意性透视图，
图4显示了在本发明的实施方案中的传导结构的示意性透视图，
图5显示了从第一面朝着在本发明的实施方案中的天线结构和传导结构观察的示意性俯视图，且
图6显示了从第二面朝着根据图5的本发明的实施方案中的天线结构和传导结构观察的示意性俯视图。
详细描述
下面参考附图更详细地说明本发明。在此应当注意，描述了可各自单独或以组合形式使用的不同方面。这意味着，除非明确地描述为纯替代方案，否则各个方面可以与本发明的不同实施方案一起使用。
此外，为了简单起见，下面通常总是仅涉及一个实体。除非明确指出，否则本发明也可以在每种情况下具有所涉实体中的多个。在这方面，词语“一个”、“一种”以及“一”的使用仅应被理解为暗示在简单的实施方案中使用至少一个实体。
如果下面描述方法，除非由上下文明确得出一些不同内容，否则方法的各个步骤可以按任意顺序布置和/或组合。除非另有明确标示，否则这些方法也可彼此组合。
通过数值的说明通常不应被理解为精确值，而是还包括+/- 1％至+/- 10％的容许误差。
如果在本申请中已知命名、规格等，至少总是参考在申请日可适用的标准、规格等。这意味着，如果标准/规范等更新或被随后版本替换，则本发明也适用于它。
在附图中显示了不同的实施方案。
根据本发明的运载工具玻璃板1具有第一基底GS1、箔F、至少一个第一导电层LS1和至少一个电子元件EK。术语箔在此应理解为是指箔F的厚度hF与其面积方面的尺寸相比是小的。典型的箔厚度hF为100µm至10µm，特别是50µm或更小。
所述基底可以例如是玻璃基底或塑料基底。基本上所有电绝缘基底都适合作为基底，它们在根据本发明的运载工具玻璃板的制造和使用条件下是热和化学稳定的。
所述玻璃基底特别优选包含平板玻璃、浮法玻璃、石英玻璃、硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃或清澈塑料，优选刚性清澈塑料，特别是聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯和/或它们的混合物。
电子元件EK可以例如是有源放大器、离散式构造的滤波器等。
在本发明的还另一个实施方案中，导体层LS1、LS2具有银和/或铜和/或金和/或铝和/或铟和/或石墨烯。在此应当注意，导体层LS1、LS2可以具有不同的材料。但是，它们优选具有相同的材料。这意味着，所述导体结构也可以适应于电和/或热和/或机械边界条件。
在本发明的另一个实施方案中，箔具有选自聚酰亚胺、聚氨酯、聚亚甲基甲基丙烯酸、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇缩丁醛、FR6、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺的至少一种材料。
在第一导电层LS1中提供形成例如天线结构ANT、第一传导结构GPCW1、第二传导结构GPCW2和接通区域AB的结构。
将(一个或多个)电子元件EK通过合适的方法施加到箔F或导电层LS1或LS2的结构上。
天线结构ANT通过第一传导结构GPCW1与电子元件EK中的至少一个连接。至少一个电子元件EK通过第二传导结构GPCW2与接通区域AB连接。
箔F围绕第一基底GS1铺设，以使得天线结构ANT布置在第一基底GS1的第一面上且接通区域AB布置在第一基底GS1的与第一面对立的第二面上。这意味着，就生产技术而言，天线结构ANT和接通区域AB都基本上布置在箔F的一面上。
这意味着通过本发明，提供了在空间上靠近地安装电子元件，例如滤波器或放大器。在此，可以提早积极地影响信噪比。此外，可以将箔与结构和电子元件一起预制造，以使得提供成本有利的集成。
在本发明的一个实施方案中，运载工具玻璃板1在天线结构ANT的区域中在与其对立的面上具有地电位平面GP。
这意味着，如例如图3中所示，本发明允许例如所谓的贴片天线作为天线结构ANT。
在一个实施方案中，在第二导电层LS2上提供地电位平面GP。
这意味着，本发明还允许将地电位平面集成在箔上。这示例性地在图3中显示。
在一个替代性或额外的实施方案中，地电位平面 GP作为导电层提供在第一基底GS1上。这示例性地在图1中显示。
根据本发明的另一个实施方案，天线结构ANT具有偶极特性或宽带特性。在图5中基于第一结构化导电层LS1显示了这样的示例性天线结构ANT，而在图6中，即基于第二结构化导电层LS1显示了底面。
通过偶极特性，可以特别容易地实现天线，例如具有出色优选方向的偶极天线或八木天线。例如，因此可以特别灵敏地接收具有优选方向的信号，例如垂直或水平极化的信号。另一方面，在通过延迟线来合适地联接这样的具有优选方向的天线结构时，还可以特别好地接收圆极化。这样的圆极化信号经常出现在卫星辅助***中。
通过宽带特性，可以特别容易地提供天线，例如用于多个频率范围的多频带偶极子、Vivaldi天线，因此可以通过一个天线负责多个不同设备。例如，因此可以借助天线结构ANT接收用于导航***和/或无线电接收和/或移动无线电***的信号。
根据本发明的另一个实施方案，如图2中所示，第一导电层LS1的高度hLS1为10µm至75µm。同样，可以任选地设置第二导电层LS2。该第二导电层LS2的高度hLS2也可以为10µm至75µm。优选地，第一导电层和第二导电层的高度为约35µm。在第一导电层上和/或第二导电层上，可以任选地施加增粘层。该增粘层的高度可以例如是各自约15µm。
这实现了薄的组合件，其也可以集成到复合玻璃板中或也可以适应于弯曲表面。
在本发明的一个实施方案中，箔F具有选自聚酰亚胺、聚氨酯、聚亚甲基甲基丙烯酸、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇缩丁醛、FR6、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺的至少一种材料。
根据本发明的另一个实施方案，将至少一个电子元件EK布置在天线结构ANT的那面上。
这意味着，在合适的尺寸比的情况下，电子元件可以例如在复合玻璃板的情况下也布置在中间层VF中。
根据本发明的还另一个实施方案，将至少一个电子元件EK(替代地或额外地)布置在接通区域ANT的那面上。
这意味着，不依赖于尺寸比，电子元件EK可以提供得靠近天线结构ANT，但也可以靠近接通区域AB。
根据本发明的还另一个实施方案，运载工具玻璃板是复合玻璃板，其中运载工具玻璃板1还具有第二基底GS2，其中箔F(与其它层)引入在第一基底GS1和第二基底GS2之间。
这意味着，箔F既可以引入到玻璃板外侧上，也可以引入到复合玻璃板的基底层之间。
与第一基底GS1一样，第二基底GS2可以例如是玻璃基底或塑料基底。基本上所有电绝缘基底都适合作为基底，它们在根据本发明的运载工具玻璃板的制造和使用条件下是热和化学稳定的。
根据本发明的另一个实施方案，提供具有根据本发明的玻璃板的运载工具，特别是陆地、海洋、航空或航天运载工具。
根据本发明的还另一个实施方案，根据本发明的玻璃板用于接收卫星辅助导航的信号，特别是接收导航星GPS、伽利略、格洛纳斯、北斗、Navic、QZSS的GNSS信号。替代地或额外地，根据本发明的玻璃板用于接收移动通信***，特别是第二、第三、第四或第五代移动通信***的信号。
在不限制一般性的情况下，运载工具玻璃板可以是挡风玻璃板、后玻璃板、侧玻璃板或顶玻璃板。
根据本发明的另一个实施方案，至少在侧面导体L1与基于箔F而言对立的导体地电位平面 GP之间布置一个或多个通孔(Durchkontaktierung) VIA，如图4所示。这些通孔VIA在此可以以预定距离布置。此外，可以类似地也基于第二侧面导体L2和对立的地电位平面 GP而言设置通孔VIA。该距离可以在此取决于要传输的信号的波长。此外，可以通过这样的通孔VIA来调适连接结构GCPW1、GCPW2的波阻。通过通孔VIA，此外通过该组合件的尺寸还实现改进的电位相等性，以使得可以进一步改进高频性能。
根据本发明的还另一个实施方案，如图1所示的连接结构GCPW 2具有用于机电高频连接元件S的接通区域AB。高频连接元件S特别可以具有SMA插座。该SMA插座可以例如具有一定的角度布置，以使得在接通区域中提供小的构造高度。通常，运载工具玻璃板配备有机电高频连接元件S作为安装部件/替换部件，以实现快速安装和可靠接触。
这意味着，与现有技术不同，现在可以使天线和一个或多个电子元件彼此更靠近。由此可以提早有利地影响信噪比。
特别地，使用所谓的接地共面波导GPCW1、GPCW2的可能性允许低干扰和/或低损耗的传输。
附图标记列表
GS1、GS2 基底层
LS1、LS2 导体层
ANT 天线结构
GCPW1 连接结构
GCPW2 连接结构
ML 中间导体
L1、L2 侧面导体
GP 地电位平面
F 箔
hF 厚度
hLS1、hLS2 高度
VIA 通孔
S 机电高频连接元件
VF 中间层
KL 胶粘剂
AB 接通区域
EK 电子元件。

Claims (12)

1.运载工具玻璃板(1)，其具有第一基底(GS1)、具有至少一个第一导电层(LS1)和至少一个电子元件(EK)的箔(F)，其中箔(F)的箔厚度(hF)为100µm至10µm，特别是50µm或更小，其中第一导电层(LS1)具有形成天线结构(ANT)、第一传导结构(GPCW1)、第二传导结构(GPCW2)和接通区域(AB)的结构，其中将电子元件(EK)施加在箔(F)上，其中天线结构(ANT)通过第一传导结构(GPCW1)与电子元件(EK)连接，其中电子元件(EK)通过第二传导结构(GPCW2)与接通区域(AB)连接，其中箔(F)围绕第一基底(GS1)铺设，以使得天线结构(ANT)布置在第一基底(GS1)的第一面上且接通区域(AB)布置在第一基底(GS1)的与第一面对立的第二面上。
2.根据权利要求1的运载工具玻璃板(1)，其特征在于，运载工具玻璃板(1)在天线结构(ANT)的区域中在与其对立的面上具有地电位平面(GP)。
3.根据权利要求2的运载工具玻璃板(1)，其特征在于，地电位平面(GP)提供在第二导电层(LS2)上。
4.根据权利要求2的运载工具玻璃板(1)，其特征在于，地电位平面(GP)作为导电层提供在第一基底(GS1)上。
5.根据权利要求2的运载工具玻璃板(1)，其特征在于，天线结构(ANT)具有偶极特性或宽带特性。
6.根据权利要求1的运载工具玻璃板(1)，其特征在于，天线结构(ANT)是Vivaldi天线。
7.根据前述权利要求任一项的运载工具玻璃板(1)，其特征在于，第一导电层(LS1)的高度(hLS1、hLS2)为10µm至75µm。
8.根据前述权利要求任一项的运载工具玻璃板(1)，其特征在于，箔(F)具有聚酰亚胺。
9.根据前述权利要求任一项的运载工具玻璃板(1)，其特征在于，电子元件(EK)布置在天线结构(ANT)的那面上。
10.根据前述权利要求1至4任一项的运载工具玻璃板(1)，其特征在于，电子元件(EK)布置在接通区域(AB)的那面上。
11.根据前述权利要求任一项的运载工具玻璃板(1)，其特征在于，所述天线结构被配置为用于接收高频信号。
12.根据前述权利要求1至10任一项的运载工具玻璃板(1)用于接收卫星辅助导航的信号，特别是接收导航星GPS、伽利略、格洛纳斯、北斗、Navic、QZSS的GNSS信号的用途。
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