CN114083233A - 一种毫米波雷达壳体及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种毫米波雷达壳体及其制备工艺，涉及毫米波雷达壳体制造技术领域；其中，毫米波雷达壳体由透波材质的上壳体和与之适配的吸波材质的下壳体经激光焊接构成；其制备工艺中先经由透波材质和吸波材质分别注塑成型上、下壳体，然后在激光焊接速率50～65mm/s、激光功率50～70W条件下焊接上、下壳体，制得毫米波雷达壳体成品。本发明使用激光焊接的方式制备毫米波雷达壳体成品率高，气密性好，在77GHz频率下测试介电常数<3.0，为毫米波雷达尤其是超高频毫米波雷达的壳体制备提供了新的解决方案。

Description

一种毫米波雷达壳体及其制备工艺

技术领域

本发明涉及毫米波雷达壳体制造技术领域，具体涉及一种毫米波雷达壳体及其制备工艺。

背景技术

毫米波雷达一个重要的应用领域是汽车高级驾驶辅助系统(ADAS)，安装部位通常在发动机前端，温度较高，因此对于雷达壳体接缝可靠性有很高要求。同时，汽车行驶过程中雷达会长期处于震动状态，如果接缝牢固性不够，很容易发生壳体脱落，或者接缝开裂，雨水、灰尘就会进入到雷达壳体内部对元器件进行损害，严重影响车辆行驶安全，因此毫米波雷达壳体接缝的可靠性和气密性是一项很重要的指标。专利CN201820297732.5公开了一种新型雷达壳体，雷达上壳体与下壳体之间通过卡扣机构和液态胶实现固定连接。专利CN201821631672.2公开了一种用于激光雷达的防水透气外壳，雷达壳体之间通过螺栓进行连接。传统雷达壳体均是通过螺钉或者卡扣的方式固定在安装面上，这种安装方式存在很多缺点，诸如易松动、脱落以及密封性能差等，不能很好地保护雷达器件。相比螺钉联接，激光焊接塑料的方式具有连接可靠、密封性好，加工方便以及不渗水等优点，能更大的保证毫米波的传输性能。

塑料激光焊接的原理是借助激光束产生的热量使塑料接触面熔化，进而将热塑性片材、薄膜或模塑零部件粘结在一起的技术，激光焊接要求被焊接的零件具有吸波和透波性能，也即是要求相对应的材料具有可激光焊接性能。专利 CN 109486024 A公开了一种可透射激光的聚烯烃材料及其制备方法，通过添加有机染料实现了聚烯烃材料的黑色/黑色塑料材料的直接焊接。专利 CN107652653A提供了一种可激光焊接用的改性塑料，该体系是向激光可透过的基材中加入一种苝系黑色色粉，可透过800～1100nm激光。

发明内容

本发明目的在于提供一种毫米波雷达壳体及其制备工艺，创新地使用激光焊接的方式将两部分壳体连接在一起，与传统雷达壳体的连接方式相比，激光焊接塑料的方式具有连接可靠、密封性好，加工方便，能更大的保证毫米波的传输性能。

为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：一种毫米波雷达壳体，包括上壳体和下壳体，所述下壳体适配于上壳体；所述上壳体的材质为透波材质，所述下壳体的材质为吸波材质，并且上壳体和下壳体间经激光焊接固定。

进一步的，所述上壳体的透波材质为透波热塑性树脂，所述下壳体的吸波材质为吸波热塑性树脂。

进一步的，所述上壳体的透波材质和下壳体的吸波材质均为玻璃纤维增强聚丙烯树脂，在频率为77GHz频率下的介电常数记为ε，则2.5<ε<3.0。

本发明另一目的在于公开一种毫米波雷达壳体的制备工艺，该工艺包括如下步骤：

1)使用双螺杆挤出机制备透波热塑性树脂和吸波热塑性树脂；

2)将制得的透波热塑性树脂、吸波热塑性树脂分别经过模具注塑成型上壳体和下壳体；

3)将上壳体和下壳体分别置于定制工装上固定，采用激光焊接方式将上壳体、下壳体固连，制得毫米波雷达壳体粗品；

4)对毫米波雷达壳体粗品进行打磨修边，制得毫米波雷达壳体成品。

进一步的，所述步骤3)中激光焊接的参数为：激光速率50～65mm/s，激光功率50～70W。

进一步的，所述制备工艺还包括：

5)对毫米波雷达壳体成品进行合格检测，所述合格检测包括介电常数测试、焊缝抗拉抗扭测试和气密性测试。

由以上技术方案可知，本发明的技术方案获得了如下有益效果：

本发明公开的毫米波雷达壳体及其制备工艺，其中毫米波雷达壳体由透波材质的上壳体和与之适配的吸波材质的下壳体经激光焊接拼接位置构成，透波材质为透波热塑性树脂，吸波材质为吸波热塑性树脂；其制备工艺中先分别制备透波热塑性树脂和吸波热塑性树脂，然后在模具注塑成型上壳体和下壳体，最后在激光焊接速率50～65mm/s、激光功率50～70W条件下焊接上、下壳体对应拼接位置制得毫米波雷达壳体成品。

本发明使用激光焊接的方式制备毫米波雷达壳体成品，首先，极大的提高了雷达壳体加工的成品率和生产效率；其次，在传统激光焊接设备上即可直接生产应用，不需要大规模设备重新投入；另外，同传统雷达壳体相比，本方明的壳体气密性好，强度可靠，同时在77GHz频率下测试介电常数<3.0，满足超高频雷达波壳体应用要求。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。

从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。“上”“下”“左”“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

基于毫米波雷达在汽车高级驾驶辅助系统的应用场景，其长期处于震动状态的使用方式要求雷达壳体的接缝牢固，而现有雷达接缝的牢固性较差，容易发生壳体脱落、接缝开裂等现象，因此需要探寻一种更可靠的雷达壳体接缝固接方式；本发明旨在于提出一种毫米波雷达壳体及其制备工艺，创新使用激光焊接的方式将雷达壳体的接缝连接在一起，相较于现有技术中壳体的连接方式，激光焊接塑料的方式具有连接可靠、密封性好，加工方便的优势，并且保证毫米波的传输性能。

具体的，本发明公开的毫米波雷达壳体，包括上壳体和下壳体，下壳体适配于上壳体；所述上壳体的材质为透波材质，所述下壳体的材质为吸波材质，并且上壳体和下壳体间经激光焊接固定。其中，透波材质为透波热塑性树脂，吸波材质为吸波热塑性树脂，并且透波热塑性树脂和吸波热塑性树脂均为玻璃纤维增强聚丙烯材料。

本发明进一步公开上述毫米波雷达壳体的制备工艺，该工艺包括如下步骤：

1)使用双螺杆挤出机制备透波热塑性树脂和吸波热塑性树脂；

2)将制得的透波热塑性树脂、吸波热塑性树脂分别经过模具注塑成型上壳体和下壳体；

3)将上壳体和下壳体分别置于定制工装上固定，采用激光焊接方式将上壳体、下壳体固连，制得毫米波雷达壳体粗品；

4)对毫米波雷达壳体粗品进行打磨修边，制得毫米波雷达壳体成品。

为了确保制得的毫米波雷达壳体成品适用于汽车的驾驶辅助系统中，通常还在粗品打磨修边后进入成品合格检测步骤，即，5)对毫米波雷达壳体成品进行合格检测，所述合格检测包括介电常数测试、焊缝抗拉抗扭测试和气密性测试。因此，当毫米波雷达壳体成品符合合格检测要求的各项检测数据时，判断该成品合格，能应用于长期震动的使用状态，否则，该成品不合格，不能在汽车的应用场景中采用。

下面结合具体实施例，对本发明的毫米波雷达壳体及其制备工艺作进一步具体介绍。

实施例1

使用双螺杆挤出机制备玻璃纤维增强聚丙烯树脂，采用玻璃纤维增强聚丙烯树脂在模具内注塑成型上壳体和下壳体；然后将上壳体和下壳体分别置于定制工装上固定，选择激光参数为：激光速率65mm/s，激光功率50W的条件下焊接上壳体、下壳体的对应拼接位置；最后，对焊接后的毫米波雷达壳体粗品打磨修边，获得成品1。

实施例2

实施例2与实施例1制备过程的区别仅在于激光焊接参数，实施例2的激光焊接参数为激光速率50mm/s，激光功率70W，制得的毫米波雷达壳体为成品 2。

实施例3

实施例3与实施例1制备过程的区别仅在于其激光焊接参数为激光速率 60mm/s，激光功率65W，制得的毫米波雷达壳体为成品3。

实施例4

实施例4与实施例1制备过程的区别仅在于其激光焊接参数为激光速率 50mm/s，激光功率60W，制得的毫米波雷达壳体为成品4。

对比例1

对比例1与实施例1制备过程的区别仅在于其激光焊接参数为激光速率 90mm/s，激光功率50W，制得的毫米波雷达壳体为成品5。

对比例2

对比例2与实施例1制备过程的区别仅在于其激光焊接参数为激光速率 60mm/s，激光功率20W，制得的毫米波雷达壳体为成品6。

对上述成品1至成品6分别进行步骤5)的合格检测，各测试的具体内容为：

(1)介电常数测试：介电性能按SJ 20512-1995，采用谐振腔法测试，测试频率为77GHz；

(2)焊缝抗拉抗扭测试：使用拉力试验机，施加拉力在上、下壳体，要求拉断时为母材断裂且拉力值≥2.5N；使用扭力扳手，焊缝扭断面要求母材扭断且扭力值≥1.2N。

(3)气密性测试：对雷达壳体激光焊接缝涂肥皂水，然后往内部缓慢加压至2个标准大气压，观察焊缝处是否有泄漏，有泄漏判定气密性NG，无泄漏则判定OK。

成品1至成品6的性能检测结果如表1所示。

表1成品1至成品6合格检测结果

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	对比例1	对比例2
							激光速度mm/s	65	50	60	50	90	60
激光功率W	50	70	65	60	50	20
							介电常数	2.6	2.67	2.71	2.58	2.71	2.63
拉断部位	母体	母体	母体	母体	焊缝	焊缝
							拉力值N	2.6	2.8	2.6	2.7	2.3	1.8
扭断部位	母体	母体	母体	母体	焊缝	焊缝
							扭力值N	1.6	1.7	1.5	1.6	0.9	0.7
气密性	OK	OK	OK	OK	NG	NG

综合上述性能结果表明，适用于本发明毫米波雷达壳体拼接缝的激光焊接参数为激光焊接速率50～65mm/s、激光功率50～70W，并且本发明采用透波热塑性树脂和吸波热塑性树脂制得的毫米波雷达壳体在频率为77GHz频率下的介电常数ε，2.5<ε<3.0。通过上述实施例，本发明采用激光焊接方式制得的毫米波雷达壳体能充分应用于汽车的汽车高级驾驶辅助系统中，通过介电常数测试、焊缝抗拉抗扭测试和气密性测试的结果也充分说明本发明的毫米波雷达壳体能应用于长期震动的车辆行驶环境下。

另外，本发明的材料不仅仅可以用在毫米波雷达壳体上，还可用于要求低介电常数的各种天线罩领域。而且，本发明通过激光焊接拼接缝的技术方案不仅能应用于包括上壳体和下壳体的壳体结构中，在包括多个拼接壳体的的壳体，也可以应用本发明激光焊接拼接缝的技术方案。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明包括但不限于以上实施例，根据本发明的阐述，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准，其公开范围当视说明书所界定者为准。

Claims (8)

1.一种毫米波雷达壳体，其特征在于，包括上壳体和下壳体，所述下壳体适配于上壳体；所述上壳体的材质为透波材质，所述下壳体的材质为吸波材质，并且上壳体和下壳体间经激光焊接固定。

2.根据权利要求1所述的毫米波雷达壳体，其特征在于，所述上壳体的透波材质为透波热塑性树脂。

3.根据权利要求1所述的毫米波雷达壳体，其特征在于，所述下壳体的吸波材质为吸波热塑性树脂。

4.根据权利要求1所述的毫米波雷达壳体，其特征在于，所述毫米波雷达壳体在频率为77GHz频率下的介电常数记为ε，则2.5<ε<3.0。

5.根据权利要求1所述的毫米波雷达壳体，其特征在于，所述上壳体的透波材质和下壳体的吸波材质均为玻璃纤维增强聚丙烯树脂。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的毫米波雷达壳体的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)使用双螺杆挤出机制备透波热塑性树脂和吸波热塑性树脂；

2)将制得的透波热塑性树脂、吸波热塑性树脂分别经过模具注塑成型上壳体和下壳体；

3)将上壳体和下壳体分别置于定制工装上固定，采用激光焊接方式将上壳体、下壳体固连，制得毫米波雷达壳体粗品；

4)对毫米波雷达壳体粗品进行打磨修边，制得毫米波雷达壳体成品。

7.根据权利要求6所述的毫米波雷达壳体的制备工艺，其特征在于，所述步骤3)中激光焊接的参数为：激光速率50～65mm/s，激光功率50～70W。

8.根据权利要求6所述的毫米波雷达壳体的制备工艺，其特征在于，还包括：

5)对毫米波雷达壳体成品进行合格检测，所述合格检测包括介电常数测试、焊缝抗拉抗扭测试和气密性测试。