JP2005212745A - レーダ装置ビーム経路内用成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】電波透過損失が少なく、硬度と耐摩耗性が向上かつ光輝色を呈するレーダ装置ビーム経路内用成形品を提供する。
【解決手段】樹脂層からなる基体１と、該基体表面の錫及び／又は錫合金からなる光輝装飾層２とを有し，錫及び／又は錫合金は，錫単独，又は錫とインジウム，ガリウム，アンチモン，ビスマスから選択される一種以上の元素との合金であり，前記基体１は電波透過損失の少ない透明の樹脂によって形成されるレーダ装置ビーム経路内用成形品。
【選択図】図１

Description

本発明はレーダ装置を保護するための成形品に関し、特に、自動車のフロントグリルの背後に設けられたレーダ装置のビーム経路内にある成形品に関する。

一般に、通信機器やレーダ等、電波を送受信するアンテナは、その機能が優先されるため、アンテナ本体及び周囲の構造が意匠面で制約を受けることは少なかった。例えば、自動車用のラジオ等のアンテナは、アンテナの形状をむき出しにしたロッドアンテナが使用されている。ところで、アンテナの取り付け位置によっては、アンテナを隠したい場合もある。例えば、自動車の前方の障害物や、車間距離を測定するレーダ等では、その性能を発揮するためには、自動車前部の中心の位置に設けるのが望ましい。このような場合、おおむね自動車のフロントグリル近傍にアンテナを取り付けることになってしまうが、意匠面からアンテナはなるべく外から見えなくするのが望ましい。

ところで、オートクルーズシステムは、車両前方に搭載されているセンサによって前方車両と自車との車間距離や相対速度を測定し、この情報を基にスロットルやブレーキを制御して、自車を加減速し、車間距離をコントロールする技術である。このオートクルーズシステムは、近年、渋滞緩和や事故減少を目指す高度道路交通システム（ＩＴＳ）の中核技術の一つとして注目されている。オートクルーズシステムに使用されるセンサとしては、一般的にはミリ波レーダ等の電波送受信装置が使用されている。

図６に示すように、自動車に装備されるレーダ装置１００は、通常、フロントグリル１０１の背後に配置される。フロントグリル１０１には、自動車製造会社のエンブレム１０２又は特有な装飾品が装着される。レーダ装置からのミリ波は、フロントグリル及びエンブレムを経由して前方に放射され、対象物からの反射光はフロントグリル及びエンブレムを経由してレーダ装置に戻る。

従って、フロントグリル及びエンブレム、特に、レーダ装置のビーム経路に配置される部分には、電波透過損失が少なく且つ所定の美観を提供する材料及び塗料を用いることが好ましい。

このように、電波送受信装置は、一般的には車両のフロントグリルの裏面側に配置される。しかし、フロントグリルには金属めっきがなされている場合が多く、導電性の高い金属に電波を良好に透過させることは難しい。またフロントグリルは、空気を取り入れるための通気口が穿設された構造になっており、均一な肉厚を有さないため、このようなフロントグリルを通して電波を出入りさせると、フロントグリルの肉厚の薄い部分と厚い部分とで電波の透過速度に差が生じ、良好なレーダの感度を得ることが難しくなる。

このような事情から、電波送受信装置が配置される部位に対応するフロントグリルの部位には、電波が透過可能な窓部を設けることが一般的である。フロントグリルに窓部を設ける場合、この窓部を通して電波を出入りさせることが可能になる。しかし窓部が設けられることでフロントグリルの外観が連続性を失うこととなり、また、この窓部より車両の内側、例えば電波送受信装置やエンジンルーム等が目視されるために、車両の外観が損なわれる恐れがある。

従って、従来は、例えば下記特許文献１に開示されるような電波透過カバーをフロントグリルの窓部に挿入し、窓部とフロントグリル本体とに一体感を持たせることが行われている。特許文献１に開示される電波透過カバーは、凹凸をもって形成された複数の樹脂層が積層されて形成されたものである。この被覆部品においては、樹脂層間に凹凸をもって蒸着されている金属層によって、フロントグリルのフィン部材が電波透過カバー中にも連続して存在しているような印象を与えることができる。

このような電波透過カバーに蒸着される金属としてインジウムが用いられる。インジウムを被蒸着材に蒸着する場合、インジウムは被蒸着材の表面に一様な膜状に蒸着されるのではなく、微細な島状に蒸着される。すなわち、インジウムを被蒸着材に蒸着した場合、被蒸着材の表面はインジウムが蒸着された微細な島状の蒸着部と、何も蒸着されていない非蒸着部とが微細に混在した状態となっている。この場合、電波はこの非蒸着部を透過して出入可能であり、かつ、蒸着部は微細な島状にインジウムが蒸着されているため、被蒸着材の表面は金属光沢をもつ部材として視認される。

しかし、インジウムは高価な金属材料であることから、インジウムを用いて蒸着を行う場合は原料コストが高くなるという問題があった。さらに、蒸着部と非蒸着部とをバランス良く形成することは難しく、例えば、蒸着部が非常に接近して形成された場合には、電波の出入が良好に行われない場合があった。

そこで、下記特許文献２には、インジウムに限らず、種々の金属材料を用いて金属被膜の成膜を行うことを可能とし、かつ、電波の出入が良好に行われる電波透過カバーの製造方法を提供することを目的として、平板状のカバー基材を成形する第１の工程と、該カバー基材の一表面に上記フィン部の形状に対応した形状に金属薄膜を形成する第２の工程と、該金属薄膜の一部を物理的または化学的に除去して島状の光輝部を形成する第３の工程と、該カバー基材の該光輝部が形成された面の上層に透明樹脂層を形成する第４の工程とを有する、格子状のフィン部をもつ車両のフロントグリルに配設され、背面側に電波送受信装置が配置される電波透過カバーの製造方法が開示されている。

又、下記特許文献１及び特許文献３には、レーダ装置のビーム経路内にあるプラスチック被覆部品において、外部から見える金属製部分範囲にインジウムから成る薄い金属層を蒸着することが開示されている。しかしながら、インジウム光輝成膜層を外的な力によって剥がれない、傷つけない、更には水や汚染空気などの外部環境ストレスによって腐食させないように安定した保護層を形成させて、光輝意匠性、電波透過性の耐久信頼性を確保する必要がある。

その理由は、インジウムはモース硬度１．２と極めて柔らかい金属材料であること、インジウムは基本的に金属材料であるため、前記の環境で腐食すること、インジウムは基本的に金属材料であるため、導電損失として電波の透過損失が発生するのでインジウムの成膜層を必要以上に厚くすることなくインジウム光輝調意匠が得られる成膜厚さを確実に確保して耐久信頼性を確保する必要があること、インジウムの融点は１５６℃であり極めて低いため、あらかじめ基体表面に成膜した樹脂成形品に引き続き裏うちの樹脂を２次成形するときに溶融樹脂の熱でインジウム層が溶ける等である。

そこで、特許文献４には、インジウム膜の剥離保護、耐食性確保の為の保護層として二酸化珪素からなるセラミック皮膜を設けることが開示されている。
特開２０００−１５９０３９号公報 特開２００３−２５２１３７号公報 特開２０００−４９５２２号公報 特開２０００−３４４０３２号公報

インジウム膜は、金属色を呈するため、エンブレム等の皮膜に好適であるが、容易に剥がれやすく、耐久性及び耐摩耗性に乏しい欠点がある。また、金属であるため、腐食する可能性がある。このため、二酸化ケイ素からなるセラミック皮膜を設けると、耐久性に優れ、皮膜又は塗料を保護することができる。しかしながら、二酸化ケイ素からなるセラミック皮膜は、無色であり、金属色等の美観を提供することはできない。

上記のような従来技術の問題点に鑑み、本発明の目的は、電波透過損失が少ないレーダ装置のビーム経路内用成形品であって、製品として長期に渡って安定した効果を奏する成形品を提供することにある。同時に、本発明の目的は、光輝色を呈するレーダ装置ビーム経路内用成形品を提供することにある。

本発明者らは、光輝装飾層として特定の金属を用いることによって、上記課題が解決されることを見出し本発明に到達した。

即ち、本発明はレーダ装置ビーム経路内用成形品の発明であり、樹脂層からなる基体と、該基体表面の錫及び／又は錫合金からなる光輝装飾層とを有する。錫及び／又は錫合金からなる光輝装飾層を用いることにより、従来技術のインジウム層に比べて、硬度及び耐摩耗性を向上させることができる。同時に、電波透過性もインジウム層に比べて向上させることができた。

前記錫及び／又は錫合金は、錫（Ｓｎ）単独、又は錫（Ｓｎ）とインジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）から選択される１種以上の元素との合金であることが好ましい。

前記錫及び／又は錫合金からなる光輝装飾層は、複数の層を含むことができる。例えば、前記錫及び／又は錫合金からなる光輝装飾層は、Ｓｎ単独層とＳｎ合金層を含むことができる。

前記錫及び／又は錫合金からなる光輝装飾層の形成方法は限定されない。具体的には、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法等の真空薄膜形成法、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、光ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ等の気相成長法、ＬＢ（ラングミュラー−ブロジェクト）法、無電解めっき、ゾル・ゲル法等が挙げられる。

前記錫及び／又は錫合金からなる光輝装飾層を形成する各層は、１ｎｍ〜５００ｎｍの厚さであることが好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さであることが更に好ましい。

前記基体は、電波透過損失が少ない透明樹脂、又は誘電損失が少ない透明樹脂によって形成されていることが好ましい。

本発明のレーダ装置ビーム経路内用成形品は、更に、色調を引き立たせるための不透明な樹脂層を有することができる。

本発明によると、電波透過損失が少なく、硬度と耐摩耗性が向上したレーダ装置ビーム経路内用成形品を提供することができる利点がある。

図１に、本発明のレーダ装置ビーム経路内用成形品の表面の断面構造の一例を示す。透明な樹脂層からなる基体１の表面に、錫及び／又は錫合金からなる光輝装飾層２が蒸着法等を用いて設けられており、更に、色調を引き立たせるための不透明な樹脂層３が形成されている。

図２に、本発明のレーダ装置ビーム経路内用成形品の表面の断面構造の他の例を示す。図２（ａ）は本発明の第２の例を示す。本例の成形品は、基体１０とその上に配置された錫からなる光輝装飾層１２を有する。

図２（ｂ）は本発明の第３の例を示す。本例の成形品は、光輝装飾層が多層構造からなり、基体１０とその上に配置された錫からなる第１の光輝装飾層１２と錫及び／又は錫合金からなる第２の光輝装飾層１３とを有する。光輝装飾層を多層構造とすることにより、金属色で且つ虹色の干渉色を呈する美観が得られる。

図２（ｃ）は本発明の第４の例を示す。本例の成形品は、基体１０とその上に配置された錫合金からなる光輝装飾層１４を有する。図２（ｄ）は本発明の第５の例を示す。本例の成形品は、基体１０とその上に配置された錫合金からなる第１の光輝装飾層１４と錫からなる第２の光輝装飾層１５とを有する。

錫からなる光輝装飾層１２、１５及び錫合金からなる光輝装飾層１３、１４は真空蒸着法によって形成されてよい。これら光輝装飾層を形成する各層は、好ましくは、１ｎｍ〜５００ｎｍの厚さであり、より好ましくは、１０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さである。

錫からなる光輝装飾層１２、１５及び錫合金からなる光輝装飾層１３、１４を構成する材料の種類及びその層の厚さを適当に選択することにより、所望の色を発現させることが可能である。

基体１０は、電波透過損失が小さく且つ誘電特性に優れた材料により構成される。誘電特性として、例えば、比誘電率ε’と誘電損失ｔａｎδが指標となる。基体１０は、透明な樹脂からなり、好ましくは、ポリカーボネートからなる。

以下、本発明の実施例と比較例を示す。
厚さ３．５ｍｍのポリカーボネート成膜基体（ベース）からなる試験片を用意した（比較例１）。この厚さ３．５ｍｍのポリカーボネート成膜基体に錫を厚さ１０ｎｍ、３０ｎｍ、５０ｎｍに真空蒸着して光輝性成膜片を得た（実施例）。錫の代わりにインジウムを厚さ１０ｎｍ、３０ｎｍ、５０ｎｍに真空蒸着して光輝性成膜片を得た（比較例２）。実施例の錫蒸着片は比較例２のインジウム蒸着片と同等な光輝シルバー調の外観であった。これら試験片を表１にまとめて示す。

［性能評価］
（電波透過損失性）
図３に示すように、車載用ミリ波レーダの適用周波数である、７６ＧＨｚでの電波透過損失を測定した。
（成膜層の硬さ測定）
図４を参照して、発明者が実行した硬さ試験を説明する。図４は鉛筆引っかき試験方法を示す。図示のように光輝成膜面を芯の長さが約３ｍｍの鉛筆によって引っかいた。鉛筆の傾斜角が約４５度となるように、右手で握り、芯が折れないように、しかし、出来るだけ強く光輝成膜面に押し付けながら、一定速度にて前方に約１ｃｍ移動した。鉛筆の硬度が高いものから低いものまで使用し、剥離した鉛筆の濃度記号を記録した。濃度記号が９Ｈのものが最も硬く、６Ｂのものが最も柔らかいものとして評価した。

（成膜層の耐摩耗性試験）
図５を参照して、発明者が実行した耐摩耗性試験を説明する。図５は平面摩耗試験方法を示す。図示のように試料台８０１の上に試料８０２を固定し、試料８０２の表面を摩擦子８０３によって擦った。摩擦子８０３には支持体８０５を介して錘８０６が装着されている。摩擦子８０３の先端に加わる力は９．８Ｎである。摩擦子８０３の先端の球面の半径は１０ｍｍであり、その表面には綿帆布（６号）８０４が巻かれている。
摩擦子８０３のストロークは、１００ｍｍであり、移動速度は、毎分５０往復である。試料の表面の皮膜が剥がれ始めたときの摩耗子の往復回数を計測した。皮膜の剥がれは目視による観察によって判断した。
測定結果表２にを示す。

表２の結果より、本発明の錫成膜品は、従来技術であるインジウム成膜品と同等な光輝シルバー調の意匠を得るとともに、ミり波電波透過損失の性能をもち、インジウム成膜品の課題を克服した強固な成膜層が得られる。従って、従来技術であるインジウム成膜品による光輝装飾品より簡素な材料構成で部品が提供できる。簡素な材料構成であるという事は生産性がよくなり安価なものが得られる、またインジウム成膜品は極めて高価な物質であるため安価な錫材にすることによる安価な部品提供が可能となる。

本発明によるレーダ装置ビーム経路内用成形品の表面付近の断面構成を示す図である。 本発明による他のレーダ装置ビーム経路内用成形品の表面付近の断面構成を示す図である。 電波特性試験方法を説明するための説明図である。 硬さ試験の方法を示す図である。 耐摩耗性試験の方法を示す図である。 レーダ装置を設けた自動車の概念図である。

符号の説明

１、１０：基体、２：錫及び／又は錫合金からなる光輝装飾層、３：不透明樹脂層、１２、１５：錫からなる光輝装飾層、１３、１４：錫合金からなる光輝装飾層。

Claims (10)

1. 樹脂層からなる基体と、該基体表面の錫及び／又は錫合金からなる光輝装飾層とを有するレーダ装置ビーム経路内用成形品。
2. 前記錫及び／又は錫合金は、錫（Ｓｎ）単独、又は錫（Ｓｎ）とインジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）から選択される１種以上の元素との合金であることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置ビーム経路内用成形品。
3. 前記錫及び／又は錫合金からなる光輝装飾層は、複数の層を含むことを特徴とする請求項１又は２記載のレーダ装置ビーム経路内用成形品。
4. 前記錫及び／又は錫合金からなる光輝装飾層は、Ｓｎ単独層とＳｎ合金層を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のレーダ装置ビーム経路内用成形品。
5. 前記錫及び／又は錫合金からなる光輝装飾層は、真空蒸着によって形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のレーダ装置ビーム経路内用成形品。
6. 前記錫及び／又は錫合金からなる光輝装飾層を形成する各層は、１ｎｍ〜５００ｎｍの厚さであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のレーダ装置ビーム経路内用成形品。
7. 前記錫及び／又は錫合金からなる光輝装飾層を形成する各層は１０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のレーダ装置ビーム経路内用成形品。
8. 前記基体は、電波透過損失が少ない透明樹脂によって形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載のレーダ装置ビーム経路内用成形品。
9. 前記基体は、誘電損失が少ない透明樹脂によって形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載のレーダ装置ビーム経路内用成形品。
10. 更に、色調を引き立たせるための不透明な樹脂層を有することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載のレーダ装置ビーム経路内用成形品。

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