ES2460368A1

ES2460368A1 - Antena tridimensional

Info

Publication number: ES2460368A1
Application number: ES201231728A
Authority: ES
Inventors: Antonio ROJAS CUEVAS; Juan FERNÁNDEZ REINA; Francisco Ezequiel NAVARRO PÉREZ; María Mar VILLARRUBIA GARCÍA
Original assignee: Premo SA
Current assignee: Premo SA
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2014-05-13
Anticipated expiration: 2032-11-12
Also published as: WO2014072075A1; WO2014072075A4; ES2460368B1; ES2459892A1; EP2917966A1; ES2459892B1

Abstract

Antena tridimensional del tipo que comprende: un núcleo; tres devanados dispuestos alrededor del núcleo, siendo dichos devanados ortogonales entre ellos; y una base; en la que el núcleo se encuentra dispuesto sobre la parte superior de la base caracterizada porque dicha base es una tarjeta de circuito impreso que comprende una serie 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.

Description

Antena tridimensional

5 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, además, dicha antena dispone de una capacidad de funcionamiento tanto a baja como alta frecuencia (híbrida). En particular, la presente invención puede utilizarse en aplicaciones tales como la automoción debido a su compatibilidad con sistemas de Inspección Óptica

10 Automatizada (también conocidos como AOI, atendiendo a su expresión en inglés “Automated Optical Inspection”) y su amplio rango de frecuencias de funcionamiento.

Algunos ejemplos de antenas híbridas tridimensionales se pueden encontrar por ejemplo en la Patente española ES2200652 B1. En la realización dada a conocer en dicho documento se da 15 a conocer una antena tridimensional que comprende un núcleo magnético monolítico con forma rectangular y tres 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. Por otra parte, la realización dada a conocer en el citado documento ES2200652 dispone de un núcleo unido mediante adhesivo a una base plástica,

20 disponiendo la citada base plástica de terminales en su parte inferior para interconexión entre los devanados dispuestos en el núcleo y otros sistemas externos al dispositivo.

Los dispositivos de la técnica anterior presentan problemas de robustez de sus conexiones en cuanto a que los terminales dispuestos en la base plástica suelen ser filamentos de 25 dimensiones reducidas, además, la unión entre la base y el núcleo debe hacerse necesariamente mediante adhesivos que deben soportar un amplio rango de temperaturas. 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

30 inspección visual que, en consecuencia, ralentizan el proceso productivo.

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 35 adhesivo que une el núcleo a la base para poder acceder a las conexiones con los terminales.

Además, las antenas dadas a conocer por la técnica anterior funcionan únicamente a baja frecuencia y las aplicaciones industriales actuales requieren que dichas antenas puedan funcionar también a frecuencias más altas pero manteniendo o disminuyendo su volumen actual.

5 En consecuencia, la presente invención da a conocer una antena tridimensional que funciona en un amplio rango de frecuencias (entre 5KHz y 30MHz), que dispone de una robustez mayor en cuanto a conexiones se refiere y que es compatible con los sistemas de inspección óptica automatizada (AOI).

10 En concreto, la presente invención hace referencia a una antena tridimensional del tipo que comprende:

-: un núcleo;

15 -tres devanados dispuestos alrededor del núcleo, siendo dichos devanados ortogonales entre sí; y

-: una base;

20 en la que el núcleo se encuentra dispuesto sobre la parte superior de la base. En particular, la 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.

25 A lo largo del presente documento la expresión “metalizaciones” se refiere a añadiduras o extensiones metálicas conductoras de corriente eléctrica.

Para conseguir una mayor robustez de las conexiones, la unión entre los devanados y las

30 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 el conjunto núcleo, devanados, tarjeta de circuito impreso ya que la unión entre el núcleo y las metalizaciones se realiza mediante el propio

35 proceso de fabricación del núcleo mediante baños químicos y procesos posteriores de sintetizado. El resto de las uniones se realizan mediante soldadura.

La figura 3 muestra una vista en perspectiva de un despiece de una realización de un núcleo para una antena según la presente invención.

5 La figura 4 muestra una vista en perspectiva de una realización preferente del núcleo metalizado.

La figura 5 muestra una vista en perspectiva similar a la de la figura 4, pero con el núcleo unido a la tarjeta de circuito impreso.

10 La figura 6 muestra una vista en perspectiva de la disposición de un devanado de eje Z al conjunto del núcleo y la tarjeta de circuito impreso unidos de la figura 5.

La figura 1 muestra una antena -1-que comprende un encapsulado -2-y una tarjeta de

15 circuito impreso -3-(también conocida como PCB, por la expresión en inglés “Printed Circuit Board”) 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.

20 Las figuras 2 y 3 muestran un despiece de la antena -1-. En esta realización, la antena comprende una base, un núcleo, y tres devanados. En particular, la base es una tarjeta de circuito impreso o PCB -3-, alrededor del núcleo -4-se disponen: un primer devanado -41orientado en dirección del eje de abscisas “X”, un segundo devanado -42-orientado en

25 dirección del eje de ordenadas “Y”, y un tercer devanado -43-orientado en una dirección del eje “Z” y sobre este conjunto núcleo-devanados se dispone un material de encapsulado -2que, preferentemente, es de polímero plástico de altas prestaciones térmicas.

En cuanto a la PCB -3-, ésta comprende entre seis y doce metalizaciones. En esta

30 realización particular, la PCB -3-comprende seis metalizaciones -31-, -32-, -33-, -34-, -35-, -36-en el contorno de su superficie superior que además se extienden total o parcialmente por la superficie lateral de la PCB a fin de que cuando esta antena se incorpore a otro sistema, las conexiones no queden únicamente por la parte inferior de la placa, sino que dichas conexiones sean visibles y pueda realizarse una inspección óptica automática

35 automatizada (AOI) para determinar una correcta soldadura.

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.

Tal y como se observa en detalle en la figura 3, la metalización -31-está conectada eléctricamente a otra metalización -311-que se dispone en la parte interior de la PCB -3-. De manera similar, las metalizaciones -32-, -33-y -34-se encuentran conectadas a las metalizaciones -321-, -331-y -341-respectivamente.

Como se puede observar en mayor detalle haciendo referencia a la figura 4, el núcleo -4dispone de metalizaciones -40-en los vértices de su superficie inferior, estas metalizaciones -40-se unen mediante soldadura a cada uno de los extremos de los devanados y se dispone de esta manera una única pieza sin cables sueltos que incluye devanados núcleo y conexiones. Volviendo a la figura 2, estas metalizaciones unidas a los devanados corresponden con las metalizaciones -311-, -321-, -331-, -341-de la PCB -3-. Como resultado se obtiene una conexión robusta entre los devanados orientados en las direcciones de abscisas “X” y ordenadas “Y” durante todo el proceso de ensamblaje de piezas y la conexión entre devanados y PCB se realiza mediante la soldadura de piezas coincidentes, lo que elimina la necesidad de conexión de terminales que, habitualmente, tiene un alto componente no-automatizable.

Las metalizaciones -40-se unen al núcleo -4-, preferentemente, mediante baños químicos y dichas metalizaciones son, preferentemente de estaño Sn100 para facilitar su soldadura a la PCB -3-.

Por otra parte, las metalizaciones laterales -35-, -36-de la PCB -3-están dispuestas de manera tal que, una vez dispuesto el devanado orientado en la dirección del eje “Z”, se conectan sus extremos a la PCB mediante soldadura.

En realizaciones particulares de la presente invención, la PCB puede disponer de metalizaciones adicionales a lo largo de su contorno sin involucrar actividad inventiva alguna. Por ejemplo, se pueden disponer derivaciones de cualquiera de los devanados en un punto intermedio de estos funcionando esta derivación como antena de alta frecuencia estas derivaciones se podrían conectar, posteriormente, a metalizaciones adicionales que disponga la PCB. En una realización especialmente preferente, cada uno de los devanados

comprende una derivación de manera que se obtiene una antena tridimensional tanto a alta como a baja frecuencia.

Además, la presente invención comprende la disposición de antenas de alta frecuencia embebidas en la PCB -3-bien sea como pistas de circuito impreso o como embuticiones metálicas.

En cuanto a materiales de fabricación, el núcleo suele ser un núcleo de ferrita, en concreto, un núcleo de Níquel-Zinc o Manganeso-Zinc. Otras realizaciones podrían incorporar un núcleo de Cobalto amorfo. Los devanados son, preferentemente de un diámetro entre 0.01 mm y 1 mm y pueden ser cables de cobre preferentemente esmaltados con poliuretano y/o poliamida con un índice de calor superior a los 150oC.

La figura 5 muestra el montaje del núcleo con los devanados correspondientes a la orientación de los ejes “X” e “Y” dispuestos sobre la PCB -3-.

Dado que se disponen 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 de conexiones con elementos más frágiles como lo son los devanados.

Además se observa la disposición de puntos de adhesivo -37-a los que se unirá el devanado -43-correspondiente a la orientación del eje “Z”.

La figura 6 muestra la disposición del devanado -43-sobre el núcleo. Este devanado se une a la PCB mediante un adhesivo -37-y posteriormente los extremos -431-de este devanado -43-se sueldan a la PCB -3-.

Si bien la invención se ha descrito con respecto a ejemplos de realizaciones preferentes, éstos no se deben considerar limitativos de la invención, que se definirá por la interpretación más amplia de las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Antena tridimensional del tipo que comprende:

5 -un núcleo;

-

tres devanados dispuestos alrededor del núcleo, siendo dichos devanados ortogonales entre sí; y

10 -una base;

en la que el núcleo se encuentra dispuesto sobre la parte superior de la base, 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

15 contorno de la parte superior de la tarjeta de circuito impreso y/o a sus laterales.
2. Antena, según la reivindicación 1, caracterizada porque la unión entre los devanados y las metalizaciones se realiza mediante soldadura.

20 3. Antena, según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque el núcleo comprende unas segundas metalizaciones que se encuentran unidas a los devanados y a la tarjeta de circuito impreso.
4. Antena, según la reivindicación 3, caracterizada porque la unión entre las segundas 25 metalizaciones y los devanados se realiza mediante soldadura.
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.

30 6. Antena, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el núcleo es un núcleo de ferrita.
7. Antena, según la reivindicación 6, caracterizada porque el núcleo de ferrita comprende una

aleación de Níquel-Zinc, una aleación de Manganeso-Zinc, Cobalto amorfo o una combinación 35 entre ellos.
8. Antena, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende un devanado para alta frecuencia.
9. Antena, según la reivindicación 8, caracterizada porque el devanado para alta frecuencia 5 posee un menor número de espiras que los tres devanados
10. Antena, según la reivindicación 8, caracterizada porque dicho devanado para alta frecuencia es una derivación de un punto intermedio de al menos uno de los tres devanados.

10 11. Antena, según la reivindicación 8, caracterizada porque dicho devanado para alta frecuencia es un devanado impreso en la tarjeta de circuito impreso.
12. Antena, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dispone

de un sobremoldeado, como mínimo, en los devanados y el núcleo. 15
13.

Antena, según la reivindicación 12, caracterizada porque el sobremoldeado es un sobremoldeado al vacío.
14.

Antena, según cualquiera de las reivindicaciones 12 ó 13, caracterizada porque el

20 sobremoldeado es de un material que comprende polímero plástico de altas prestaciones térmicas.