JP4904336B2 - Radar device antenna and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、レーダ装置用アンテナおよびその製造方法に関するもので、特に微細構造を有する高周波用のレーダ装置用アンテナおよびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to an antenna for a radar device and a manufacturing method thereof, and more particularly to an antenna for a high-frequency radar device having a fine structure and a manufacturing method thereof.
近年、高度情報化に伴う情報量の増大に対応して、無線を利用した通信システムではマイクロ波やミリ波を利用したシステムの開発が進められている。また、レーダ装置でも、自動車搭載用レーダ等に好適な高い周波数帯域を利用した装置の開発が進められており、たとえば22〜29GHzの準ミリ波帯や70〜81GHzのミリ波帯が利用されている。 In recent years, in response to an increase in the amount of information associated with the advancement of information technology, development of systems using microwaves and millimeter waves has been promoted in communication systems using radio. In addition, as for radar devices, devices using high frequency bands suitable for automobile-mounted radars are being developed. For example, a quasi-millimeter wave band of 22 to 29 GHz and a millimeter wave band of 70 to 81 GHz are used. Yes.
このように、高い周波数帯域を利用したシステムでは、高性能のレーダを製造することが可能となるが、波長が短くなるのに伴ってアンテナ装置が小型化されるとともに、高い加工精度が要求されるようになる。高精度でアンテナ装置を製造する従来の方法として、たとえば特許文献1に記載の方法が知られている。特許文献1では、図9に示すような微細構造のアンテナ装置900を製造する方法が開示されている。
As described above, in a system using a high frequency band, it is possible to manufacture a high-performance radar. However, as the wavelength becomes shorter, the antenna device is downsized and high processing accuracy is required. Become so. As a conventional method for manufacturing an antenna device with high accuracy, for example, a method described in Patent Document 1 is known. Patent Document 1 discloses a method of manufacturing an
特許文献1に記載のアンテナ装置900は、アンテナパターン905や、スルーホール904、電極906等が微細に形成された構造を有している。このような微細構造を、射出成形法あるいはホットエンボス成形法を用いて誘電体902と一体に形成することが記載されている。また、電極906の中に導電膜を形成して電極ポールを形成することが記載されている。
The
しかしながら、特許文献1に記載のアンテナの製造方法では、アンテナパターン905、スルーホール904、電極906等の微細構造を誘電体902と一体に形成するために、射出成形法あるいはホットエンボス成形法を用いることが記載されているが、スルーホール904や電極906の内部に導体層を形成する製造方法は開示されていない。電極906については、内部に導電膜を形成すると記載されているだけである。微細構造を有するアンテナでは、微細構造部分に高精度に導体層を形成する方法が問題となる。
However, in the antenna manufacturing method described in Patent Document 1, an injection molding method or a hot emboss molding method is used in order to form a fine structure such as the
そこで、本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、微細構造を有するレーダ装置用アンテナ、および加工精度が高くかつ生産性の優れたレーダ装置用アンテナの製造方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a radar device antenna having a fine structure and a method of manufacturing a radar device antenna having high processing accuracy and excellent productivity. Objective.
本発明のレーダ装置用アンテナの製造方法の第1の態様は、誘電体からなる放射部基板と、前記放射部基板の一方の面に形成されたアンテナ素子と、前記放射部基板の他方の面に形成された地板と、前記地板を挟んで前記放射部基板の他方の面側に配置された線路基板と、前記線路基板の前記地板側とは反対側の面に形成された伝送線路と、前記放射部基板及び前記線路基板を貫通して前記アンテナ素子と前記伝送線路とを電気的に接続する第1の給電線路用スルーホール及び前記放射部基板を貫通して前記アンテナ素子と前記地板とを電気的に接続する第2の給電線路用スルーホールを含むスルーホールと、を備えたレーダ装置用アンテナの製造方法であって、射出成形法により前記放射部基板の一方の面に第1の銅箔が配置され、前記放射部基板の他方の面に第2の銅箔が配置された前記放射部基板を成形する放射部基板成形工程と、前記第1の銅箔をエッチングして前記アンテナ素子を含む第1のパターンを形成するとともに、前記第2の銅箔をエッチングして前記地板を含む第2のパターンを形成するパターン形成工程と、前記放射部基板の他方の面側に、射出成形法により前記線路基板を成形する線路基板成形工程と、を有し、前記放射部基板成形工程は、第1の金型の一方の内面に前記第1の銅箔を配置し、前記一方の内面に対向する他方の内面に前記第2の銅箔を配置するステップと、前記第1の金型に予め形成された挿通孔に精密ピンを挿通して前記第1の銅箔と前記第2の銅箔に所定の大きさの孔を形成するステップと、前記精密ピンが挿通された状態で前記第1の金型内に樹脂を注入することで第1の貫通孔が形成された前記放射部基板を射出成形するステップと、前記第1の貫通孔の内部に所定の金属をメッキして前記スルーホールを形成するステップとを含み、前記線路基板成形工程は、第2の金型の一方の内面に前記放射部基板を固定し、前記一方の内面に対向する他方の内面に第3の銅箔を配置するステップと、前記第2の金型に予め形成された挿通孔及び前記放射部基板成形工程で形成された前記放射部基板側の前記第1の給電線路用スルーホールに精密ピンを挿通して前記第3の銅箔に所定の大きさの孔を形成するステップと、前記精密ピンが挿通された状態で前記第2の金型内に樹脂を注入することで第2の貫通孔が形成された前記線路基板を射出成形するステップと、前記第3の銅箔をエッチングして伝送線路を形成するステップと、前記第2の貫通孔の内部に所定の金属をメッキして前記線路基板側の前記第1の給電線路用スルーホールを形成するステップと、を含み、前記第1の金型及び前記第2の金型にあらかじめ高精度に位置決めして形成した前記挿通孔に前記精密ピンを挿通することで、前記スルーホールを高精度に位置決めして所定の孔径に高精度に形成することを特徴とする。 The first aspect of the manufacturing method of the radar antenna of the present invention, a radiation unit substrate formed of a dielectric, an antenna element formed on one surface of the radiation part substrate, the other surface of the radiating portion substrate A ground board formed on the other side of the radiation board across the ground board, a transmission line formed on the surface of the line board opposite to the ground board side, A first feed-line through-hole that electrically connects the antenna element and the transmission line through the radiating portion substrate and the line substrate, and the antenna element and the ground plane through the radiating portion substrate. the a electrically connected to the second feed line manufacturing process of the antenna for a radar device including a through hole, a containing a through-hole which, first on one side of the radiating portion substrate by injection molding Copper foil is placed A radiation unit substrate forming process in which the second copper foil forming said radiating portion substrate disposed on the other surface of the part substrate, the first pattern including the antenna element by etching the first copper foil And forming the line substrate by an injection molding method on the other surface side of the radiating portion substrate, and a pattern forming step of forming the second pattern including the ground plane by etching the second copper foil A line substrate forming step , wherein the radiating portion substrate forming step includes disposing the first copper foil on one inner surface of the first mold and forming the first copper foil on the other inner surface facing the one inner surface. A step of disposing the second copper foil, and inserting a precision pin into an insertion hole previously formed in the first mold, thereby allowing the first copper foil and the second copper foil to have a predetermined size. And forming the hole in the state where the precision pin is inserted. A step of the radiating portion substrate first through hole is formed is injection molded by injecting a mold to the resin, the through hole by plating a predetermined metal on the inside of the first through holes The line substrate forming step includes fixing the radiation portion substrate to one inner surface of the second mold, and forming a third copper foil on the other inner surface facing the one inner surface. A precision pin is inserted into the placement step, the insertion hole formed in the second mold in advance, and the first feed line through hole on the radiation part substrate side formed in the radiation part substrate molding step. Forming a hole of a predetermined size in the third copper foil, and injecting a resin into the second mold with the precision pin inserted, thereby forming a second through hole. Injection molding the line substrate, and the third copper foil Forming a transmission line by etching and forming a through hole for the first feeder line on the line substrate side by plating a predetermined metal inside the second through hole. The through-hole is positioned with high accuracy by inserting the precision pin into the insertion hole formed by positioning with high precision in advance in the first mold and the second mold, and a predetermined hole diameter. It is characterized by being formed with high accuracy .
本発明のレーダ装置用アンテナの製造方法の他の態様は、前記スルーホールは、前記アンテナ素子を取り囲むキャビティを構成するスルーホールを含み、前記第1のパターンは、前記キャビティを構成するスルーホールを連結する環状導体パターンを含むことを特徴とする。 In another aspect of the method for manufacturing an antenna for a radar device of the present invention, the through hole includes a through hole that forms a cavity that surrounds the antenna element, and the first pattern includes a through hole that forms the cavity. An annular conductor pattern to be connected is included.
本発明のレーダ装置用アンテナの製造方法の他の態様は、前記第2のパターンは、前記第1の給電線路用スルーホールと非接触となるように形成される前記地板のパターンを含むことを特徴とする。 In another aspect of the method for manufacturing an antenna for a radar device of the present invention, the second pattern includes a pattern of the ground plane formed so as to be in non-contact with the first feed line through hole. Features.
本発明のレーダ装置用アンテナの製造方法の他の態様は、前記放射部基板成形工程では、前記放射部基板を2以上の平面に屈曲して成形し、前記2以上の平面のそれぞれに前記第1の貫通孔を成形し、前記線路基板成形工程では、前記放射部基板の2以上の平面のそれぞれに平行に屈曲させた2以上の平面で前記線路基板を成形し、前記線路基板の2以上の平面のそれぞれに前記第2の貫通孔を成形することを特徴とする。 According to another aspect of the method for manufacturing an antenna for a radar device of the present invention, in the radiating portion substrate forming step, the radiating portion substrate is formed by bending the radiating portion substrate into two or more planes. 1 through hole is formed, and in the line substrate forming step, the line substrate is formed with two or more planes bent in parallel with each of the two or more planes of the radiation portion substrate, and two or more of the line substrates are formed. The second through hole is formed in each of the planes .
本発明のレーダ装置用アンテナの第1の態様は、第1の態様乃至第4の態様のいずれか1つに記載のレーダ装置用アンテナの製造方法を用いて製造されたレーダ装置用アンテナであって、誘電体からなり2以上の平面に屈曲された放射部基板と、前記放射部基板のそれぞれの平面の一方の面に形成されたアンテナ素子と、前記放射部基板のそれぞれの平面の他方の面に形成された地板と、前記地板を挟んで前記放射部基板のそれぞれの平面に平行に形成された線路基板と、前記線路基板の前記地板と接する面とは反対側の面に形成された伝送線路と、前記アンテナ素子と前記伝送線路とを電気的に接続する第1の給電線路と、前記アンテナ素子と前記地板とを電気的に接続する第2の給電線路と、前記アンテナ素子と前記地板とを電気的に接続する複数のスルーホールと、前記放射部基板の一方の面で前記スルーホールを電気的に接続する環状導体とからなるキャビティと、を備えることを特徴とする。
A first aspect of the antenna for a radar apparatus according to the present invention is an antenna for a radar apparatus manufactured using the method for manufacturing an antenna for a radar apparatus according to any one of the first to fourth aspects. Te, a radiation part board which is bent into two or more planes a dielectric, wherein the antenna element formed on one surface of each of the plane of the radiation portion a substrate and the other of each of the plane of the radiation portion substrate A ground plate formed on the surface, a line substrate formed in parallel to each plane of the radiating portion substrate across the ground plate, and a surface opposite to the surface of the line substrate in contact with the ground plate A transmission line; a first feed line that electrically connects the antenna element and the transmission line; a second feed line that electrically connects the antenna element and the ground plane; the antenna element; Electrical connection to the ground plane A plurality of through holes, characterized in that it comprises a cavity formed of electrically connected to the ring conductor of said through hole at one surface of the radiation portion substrate.
本発明のレーダ装置用アンテナの他の態様は、前記伝送線路は、前記放射部基板のそれぞれの平面に形成された前記アンテナ素子間を電気的に接続している、ことを特徴とする。 Another aspect of the antenna for a radar device according to the present invention is characterized in that the transmission line electrically connects the antenna elements formed on the respective planes of the radiating portion substrate.
以上説明したように本発明によれば、微細構造を有するレーダ装置用アンテナおよび加工精度が高くかつ生産性の優れたレーダ装置用アンテナの製造方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a radar device antenna having a fine structure and a method for manufacturing a radar device antenna having high processing accuracy and excellent productivity.
本発明の好ましい実施の形態におけるレーダ装置用アンテナおよびその製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。 A radar device antenna and a manufacturing method thereof according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Each component having the same function is denoted by the same reference numeral for simplification of illustration and description.
本発明の実施の形態に係るレーダ装置用アンテナの製造方法を、図2に示すレーダ装置用アンテナ100を用いて説明する。レーダ装置用アンテナ100は、準ミリ波帯において超広帯域を利用したレーダに用いられるアンテナの一例である。図2は、レーダ装置用アンテナ100の平面図(a)、及びA−A’ 面で切断したときの断面図(b)を示している。レーダ装置用アンテナ100は、所定の誘電体で形成された放射部基板101の一方の面にアンテナ素子110を備えており、アンテナ素子110は台形形状を有する4つのアンテナパーツ111〜114で形成されたボウタイ状アンテナ素子としている。放射部基板101の他方の面には、地板102が形成されている。
A method for manufacturing an antenna for a radar apparatus according to an embodiment of the present invention will be described using the
レーダ装置用アンテナ100は、放射部基板101の一方の面にアンテナ素子110を取り囲むようにさらにキャビティ120が形成されている。キャビティ120は、放射部基板101の4辺に沿って配列された複数のスルーホール122と、複数のスルーホール122を結ぶ環状導体121とで構成されている。それぞれのスルーホール122は、放射部基板101を貫通する貫通孔の内壁に導体層が形成された構造を有している。スルーホール122の内壁に形成された導体層は、放射部基板101の一方の面で環状導体121に接続され、放射部基板101の他方の面では、地板102に接続されている。
The
地板102を挟んで放射部基板の101の反対側には、線路基板103が設けられており、線路基板103の地板102に接する面とは反対側の面に伝送線路104が形成されている。さらに、地板102とは非接触に、放射部基板101及び線路基板103を貫通して伝送線路104からアンテナ素子110への給電を行う第1の給電線路105と、放射部基板101を貫通してアンテナ素子110と地板102とを電気的に接続する第2の給電線路106とが設けられている。第1の給電線路105はアンテナパーツ111、112の上辺近傍に接続され、第2の給電線路106はアンテナパーツ113、114の上辺近傍に接続されている。線路基板103には、さらに所定の電子部品を実装することができる。
A
レーダ装置用アンテナ100は、アンテナ素子110と伝送線路104とが互いに平行な平面上に配置された構造に形成されており、これによりアンテナ形状が平板状となっている。このような平板形状とすることで、その配置スペースを小さくすることができ、またアンテナ素子110を同一平面状に複数配列してアレイアンテナを構成することも容易となる。
The
放射部基板101に形成されたキャビティ120は、放射部基板101に形成される表面波の影響を低減して良好な放射特性(放射パターン、ゲイン)が得られるように設けられたものである。使用周波数が高くなると、波長が短くなるのに伴ってアンテナの加工精度も高くする必要がある。キャビティ120を構成するスルーホール122は、放射部基板101において高精度に位置決めされており、貫通孔を高精度に形成した後に内壁に導体層を形成している。
The
本実施形態のレーダ装置用アンテナの製造方法は、キャビティ120のような微細構造を高精度に形成してレーダ装置用アンテナ100を製造する方法である。本実施形態のレーダ装置用アンテナの製造方法を、図1を用いて説明する。図1は、本実施形態の製造方法で用いる金型の断面図を示している。
The radar device antenna manufacturing method of this embodiment is a method of manufacturing the
本実施形態のレーダ装置用アンテナの製造方法は、アンテナ素子110を備える放射部基板101を作製するために、放射部基板101を射出成形法により成形する放射部基板成形工程と、放射部基板成形工程の後に放射部基板101の両面にパターンを形成するパターン形成工程と、放射部基板101に第1の給電線路105、第2の給電線路106、およびスルーホール122を形成するスルーホール形成工程とを有している。また、伝送線路104を備える線路基板103を作製するために、線路基板103を射出成形法により成形する線路基板成形工程と、線路基板103の一方の面に伝送線路104を形成する伝送線路形成工程と、線路基板103に第1の給電線路105を形成する給電線路形成工程とを有している。
The method for manufacturing an antenna for a radar device according to the present embodiment includes a radiation part substrate molding step of forming the
微細構造のキャビティ120は、径の小さいスルーホール122を複数配列して形成されているが、このスルーホール122の位置精度や孔径の精度、及びアンテナ素子110の第1の給電線路105、第2の給電線路106の位置精度や孔径の精度が放射特性に影響するため、たとえばそれぞれ±10μm程度の高精度で貫通孔を成形する基板加工技術が必要となる。スルーホール122の貫通孔をボール盤を用いてドリルで孔あけして形成する場合、貫通孔の位置精度はそれぞれ±50μm程度となり、このような加工精度ではレーダ装置用アンテナ100の放射特性に好ましくない影響を与えることになる。
The fine-
そこで、本実施形態のレーダ装置用アンテナの製造方法では、放射部基板成形工程において金型を用いた射出成形法を適用している。図1は、放射部基板成形工程において金型を用いて放射部基板101を作製するステップを説明する図である。本実施形態の放射部基板成形工程では、第1の金型151(151a、151b、151c、151d)を用いて射出成形法により放射部基板101を成形する。
Therefore, in the method for manufacturing an antenna for a radar device according to this embodiment, an injection molding method using a mold is applied in the radiation portion substrate molding step. FIG. 1 is a diagram for explaining a step of manufacturing the
図1(a)に示す第1ステップでは、第1の金型151の対向する面の金型151a、151cに、それぞれ第1の銅箔131と第2の銅箔132とを配置する。ここでは、金型151aが放射部基板101のアンテナ素子110側の面に配置されており、金型151cが放射部基板101の地板102側の面に配置されているとしている。第1の銅箔131と第2の銅箔132は、金型151a、151cにそれぞれ貼り付けるか吸着させて固定することができる。
In the first step shown in FIG. 1 (a), the
図1(b)に示す第2ステップでは、第1の金型151内に内型152を置き、第1の給電線路105、第2の給電線路106、およびスルーホール122を形成する位置に精密ピン153を挿入する。精密ピン153を挿入する位置には、金型151a、151c、および内型152に精密ピン153を挿通させるための孔があらかじめ高精度に位置決めして設けられている。精密ピン153を第1の金型151に挿通することにより、第1の銅箔131と第2の銅箔132に所定の大きさの孔が精密に形成される。なお、あらかじめ上記の孔を形成した第1の銅箔131および第2の銅箔132を用いてもよく、この場合には第2ステップは不要となる。
In the second step shown in FIG. 1B, the
図1(c)に示す第3ステップでは、第1の金型151から精密ピン153を引き抜いた後に内型152を第1の金型151内から取り除く。その後、精密ピン153のみを第1の金型151に再び挿入する。
In the third step shown in FIG. 1C, the
図1(d)に示す第4ステップでは、精密ピン153が挿入された第1の金型151を密閉し、その内部にたとえば低誘電率の樹脂154を圧力を加えて注入する。金型151内に注入した樹脂154を固化した後、精密ピン153を第1の金型151から引き抜き、さらに第1の金型151を開放して成形された放射部基板101を取り出す。
In the fourth step shown in FIG. 1D, the first mold 151 into which the
上記の放射部基板成形工程で成形された放射部基板101の断面図を図3に示す。図3(a)は図2(a)の平面図のA−A’ 面における断面図を示し、図3(b)はB−B’ 面における断面図をそれぞれ示す。同図に示すように、第1の給電線路105、第2の給電線路106、およびスルーホール122を形成する位置に、それぞれ貫通孔105a、106a、122a(第1の貫通孔)が形成される。本実施形態のレーダ装置用アンテナの製造方法では、射出成形により第1の貫通孔を形成していることから、たとえば±10μm程度の高精度で第1の貫通孔を成形することができる。また、放射部基板101の両面に固着された第1の銅箔131および第2の銅箔132には、第1の貫通孔の出入口で高精度に孔明けされている。
FIG. 3 shows a cross-sectional view of the radiating
放射部基板成形工程において、第1の給電線路105、第2の給電線路106、およびスルーホール122用の第1の貫通孔を高精度に形成した放射部基板101が成形されると、続くスルーホール形成工程として、メッキ処理により第1の貫通孔105a、106a、122aの内壁に導体層133を形成する。スルーホール形成工程までで形成される放射部基板101の断面図を図4に示す。図4(a)は図2(a)の平面図のA−A’ 面における断面図を示し、図4(b)はB−B’ 面における断面図をそれぞれ示す。同図に示すように、放射部基板101の一方の面にアンテナ素子110とキャビティ120の環状導体121が形成され、放射部基板101の他方の面には地板102が形成されている。
In the radiating part substrate forming step, when the radiating
つぎにパターン形成工程として、第1の銅箔131をエッチングしてアンテナ素子110を含む第1のパターンを形成するとともに、第2の銅箔132をエッチングして地板102を含む第2のパターンを形成する。第1のパターンには、アンテナ素子110のパターンに加えてキャビティ120を構成するスルーホール122を連結する環状導体121のパターンが含まれている。また、第2のパターンとして、第1の給電線路105用の貫通孔105aが地板102と非接触となるような地板102のパターンが形成されている。なお、スルーホール形成工程とパターン形成工程は、その順番を入れ替えることもできる。
Next, as a pattern forming step, the
図4(a)に示すように、第1の給電線路105はアンテナ素子110に電気的に接続される一方、地板102とは非接触のスルーホールに形成されている。また、第2の給電線路106がアンテナ素子110と地板102とに電気的に接続されるスルーホールに形成されている。さらに、図4(a)に示すように、キャビティ120を構成するスルーホール122が、環状導体121と地板102とに電気的に接続されている。
As shown in FIG. 4A, the
つぎに、放射部基板101の地板102側に配置する線路基板103の製造方法を以下に説明する。線路基板103は、従来のプリント基板の製造方法を用いて作製することができる。従来のプリント基板の製造方法を用いて線路基板103を作製する工程を、以下に説明する。
Next, a method for manufacturing the
まず、線路基板103として、シート状接着剤で片面銅張り板をプレス成形により放射部基板101の地板102側に貼り付ける。つぎに、第1の給電線路105を配置する位置に貫通孔を形成する。その後、貫通孔の内壁に導体層をメッキし、放射部基板101に形成された第1の給電線路105用の貫通孔105a内壁の導体層と電気的に接続される。最後に、上記の片面銅張り板の銅をエッチングして伝送線路104を形成する。
First, as the
しかしながら、上記の従来のプリント基板の製造方法を用いて線路基板103を作製する場合、第1の給電線路105用の貫通孔をボール盤を用いてドリルで孔あけすることになる。そのため、貫通孔の位置精度が±50μm程度となってレーダ装置用アンテナ100の放射特性に好ましくない影響を与えることになる。
However, when the
これに対し本実施形態のレーダ装置用アンテナの製造方法では、配線基板103についても射出成形法を用いることにより、線路基板103を高精度に成形することができる。本実施形態による線路基板103の製造方法は、線路基板103を射出成形法により成形する線路基板成形工程と、線路基板103の一方の面に伝送線路104を形成する伝送線路形成工程と、線路基板103に第1の給電線路105を形成する給電線路形成工程とを有している。
On the other hand, in the method for manufacturing an antenna for a radar device according to the present embodiment, the
本実施形態による線路基板103の製造方法を、図5を用いて説明する。図5は、線路基板成形工程において金型を用いて線路基板103を作製するステップを説明する図である。本実施形態の線路基板成形工程では、第2の金型155(155a、155b、155c、155d)を用いて射出成形法により線路基板103を成形する。
A method for manufacturing the
図5(a)に示す第1ステップでは、第2の金型155の対向する一方の面の金型155aに上記で作製された放射部基板101を固定し、他方の面の155cには第3の銅箔134を配置する。金型155は、たとえば金型155aまたは金型155bと155dとに窪みや溝等を形成しておくことで、放射部基板101を固定できるようにしておく。あるいは、放射部基板101を金型155aに吸着させるようにしてもよい。第3の銅箔134は、金型155cに貼り付けるか吸着させて固定することができる。
In the first step shown in FIG. 5A, the radiating
図5(b)に示す第2ステップでは、第2の金型155内に内型156を置き、第1の給電線路105を形成する位置に精密ピン153を配置する。精密ピン153を配置する位置には、金型155a、155c、および内型156に精密ピン153を挿通させるための孔があらかじめ高精度に位置決めして設けられている。また、放射部基板101にはすでに第1の給電線路105用のスルーホールが形成されている。精密ピン153を第2の金型155および放射部基板101の第1の給電線路105用スルーホールに挿通することにより、第3の銅箔134に所定の大きさの孔が精密に形成される。
In the second step shown in FIG. 5B, the
図5(c)に示す第3ステップでは、第2の金型155から精密ピン153を引き抜いた後に内型156を第1の金型151内から取り除く。その後、精密ピン153のみを第2の金型155に再び挿入する。
In the third step shown in FIG. 5C, after the
図5(d)に示す第4ステップでは、精密ピン153が挿入された第2の金型155を密閉し、その内部にたとえば低誘電率の樹脂157を圧力を加えて注入する。樹脂157は、放射部基板成形工程で用いた樹脂154と同じであってもよい。金型155内に注入した樹脂157を固化した後、精密ピン153を第2の金型155から引き抜き、さらに第2の金型155を開放して成形された線路基板103を取り出す。
In the fourth step shown in FIG. 5D, the second mold 155 with the
上記の線路基板成形工程までで成形された放射部基板101および線路基板103の断面図を図6に示す。図6(a)は図2(a)の平面図のA−A’面における断面図を示し、図6(b)はB−B’ 面における断面図をそれぞれ示す。同図に示すように、線路基板103には、第1の給電線路105を形成する位置に貫通孔105b(第2の貫通孔)が形成される。貫通孔105bは、放射部基板101に形成された貫通孔105aと高精度に位置決めされて形成されている。本実施形態のレーダ装置用アンテナの製造方法では、射出成形により第1の貫通孔および第2の貫通孔を形成していることから、たとえば±10μm程度の高精度で第1の貫通孔を成形することができる。また、第3の銅箔134には、第2の貫通孔105bの出口で高精度に孔明けされている。
FIG. 6 shows a cross-sectional view of the
線路基板成形工程において、第1の給電線路105用の第2の貫通孔を高精度に形成した線路基板103が成形されると、つぎに伝送線路形成工程として、第3の銅箔134をエッチングして伝送線路104を形成する。続く給電線路形成工程として、メッキ処理により第1の給電線路用の第2の貫通孔105bの内壁に導体層を形成する。貫通孔105b内壁の導体層は、伝送線路104に電気的に接続されるように形成される。
In the line substrate forming step, when the
上記説明のように、本実施形態のレーダ装置用アンテナの製造方法では、放射部基板101および線路基板103を射出成形法を用いて作製することにより、微細構造の第1の給電線路105、第2の給電線路106、およびキャビティ120を高精度に形成することができる。また、放射部基板101および線路基板103を成形するための金型を一度作製すると、これを用いて放射部基板101および線路基板103を量産することが極めて容易となり、レーダ装置用アンテナ100の量産が容易に実現できる。
As described above, in the method for manufacturing an antenna for a radar device according to the present embodiment, the first substrate 150 and the
本発明のレーダ装置用アンテナおよびその製造方法の別の実施形態を、図7、図8を用いて説明する。図7は、別の実施形態のレーダ装置用アンテナ200の展開斜視図である。また、図8は、レーダ装置用アンテナ200の構成要素である高周波基板201を示す斜視図である。本実施形態のレーダ装置用アンテナ200は、放射部基板231と線路基板232とを一体化した高周波基板201と、電磁シールド部202と、回路基板203と、これらを収納するためのレドーム204及びケース205とで構成されている。
Another embodiment of the antenna for a radar apparatus and the method for manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a developed perspective view of an antenna 200 for a radar apparatus according to another embodiment. FIG. 8 is a perspective view showing a high-
本実施形態の高周波基板201は、第1の高周波基板201aと第2の高周波基板201bの2つの平面に屈曲されてアンテナの放射面が2方向となるように形成されている。このように、放射面の向きが異なるアンテナを組み合わせることで、広範囲を検知可能なレーダ装置を提供することができる。
The high-
2つの高周波基板201a、201bは、それぞれが図2に示したレーダ装置用アンテナ100と同様に構成されており、それぞれ放射部基板231aと線路基板232a、放射部基板231bと線路基板232bを貼り合わせて形成されている。但し、図7、8では放射部基板231a、231bのそれぞれにアンテナ素子210をアレイ化したアレイアンテナが配置されている。すなわち、第1の高周波基板201aにはアレイアンテナ206aが配置され、第2の高周波基板201bにはアレイアンテナ206bが配置されている。
Each of the two high-
アレイアンテナ206a、206bのそれぞれは、図1に示したアンテナ素子110と同様のアンテナ素子210を縦横に配列し、各アンテナ素子210を取り囲むようにキャビティ220を形成して構成されている。本実施形態のレーダ装置用アンテナの製造方法は、第1の実施形態と同様に、放射部基板231a、231bを成形してアンテナ素子210等を形成する工程と、線路基板232a、232bを成形して伝送線路等を形成する工程とを有している。
Each of the
本実施形態のレーダ装置用アンテナ200のように、高周波基板201が2つの平面の第1の高周波基板201aと第2の高周波基板201bとに屈曲されている場合、図8(b)に示すように、それぞれの高周波基板201a、201bを別々に作製し、これを接合することで高周波基板201を作製することが可能である。しかしながら、別々に作製された2つの高周波基板201a、201bを接合するためには、高周波信号を伝送するそれぞれの伝送線路を接続するためのコネクタ等が必要となり、コスト高となってしまう。
When the high-
そこで、本実施形態のレーダ装置用アンテナの製造方法では、放射部基板成形工程において、図8(a)に示すような屈曲した2平面からなる放射部基板231を一体に成形するようにしている。放射部基板成形工程で用いる金型は、屈曲した2平面の放射部基板231に対応した形状を有しており、給電線路を形成する位置やキャビティ220用のスルーホールを形成する所定の位置に、高精度に位置決めして所定本数の精密ピンを挿入できるように形成されている。このように形成された金型に所定の樹脂材料を射出することで、2平面に屈曲され、給電線路およびキャビティ用スルーホールを形成するための貫通孔を備えた放射部基板231が成形される。
Therefore, in the method for manufacturing an antenna for a radar device according to the present embodiment, the radiation part substrate 231 having two bent flat surfaces as shown in FIG. 8A is integrally formed in the radiation part substrate forming step. . The mold used in the radiation part substrate molding process has a shape corresponding to the bent two-plane radiation part substrate 231, and is located at a predetermined position where a feed line is formed or a through hole for the
放射部基板成形工程で放射部基板231が成形されると、つぎにパターン形成工程として、放射部基板231の一方の面に設けられた銅箔をエッチングしてアレイアンテナ206やキャビティ220の環状導体を形成するとともに、放射部基板231の他方の面に設けられた銅箔をエッチングして地板等を形成する。続くスルーホール形成工程では、メッキ処理により給電線路用の貫通孔やキャビティ220用スルーホールのの内壁に導体層を形成する。
When the radiating part substrate 231 is formed in the radiating part substrate forming process, the copper foil provided on one surface of the radiating part substrate 231 is then etched as a pattern forming process to form the annular conductors of the array antenna 206 and the
放射部基板231と同様に線路基板232についても、線路基板成形工程において、図8(a)に示すような屈曲した2平面からなる線路基板232を一体に成形するようにしている。線路基板成形工程で用いる金型は、屈曲した2平面の線路基板232に対応した形状を有しており、給電線路を形成する位置に高精度に位置決めして所定本数の精密ピンを挿入できるように形成されている。このように形成された金型に所定の樹脂材料を射出することで、2平面に屈曲され、給電線路を形成するための貫通孔を備えた線路基板232が成形される。 Similarly to the radiating portion substrate 231, the line substrate 232 is formed integrally with the line substrate 232 having two bent planes as shown in FIG. 8A in the line substrate forming step. The metal mold used in the line substrate forming process has a shape corresponding to the bent two-plane line substrate 232, so that a predetermined number of precision pins can be inserted with high accuracy at the position where the feed line is formed. Is formed. By injecting a predetermined resin material into the mold thus formed, a line substrate 232 which is bent in two planes and has a through hole for forming a feed line is formed.
線路基板成形工程で線路基板232が成形されると、つぎに伝送線路形成工程として、線路基板232の放射部基板231とは反対側の面に設けられた銅箔をエッチングして伝送線路を形成する。続く給電線路形成工程では、メッキ処理により給電線路用の貫通孔の内壁に導体層を形成する。これにより、高周波基板201が作製される。
After the line substrate 232 is formed in the line substrate forming step, the transmission line is formed by etching the copper foil provided on the surface of the line substrate 232 opposite to the radiation portion substrate 231 as the transmission line forming step. To do. In the subsequent feed line forming step, a conductor layer is formed on the inner wall of the feed line through hole by plating. Thereby, the
上記のように作製された高周波基板201は、電磁シールド部202を挟んで回路基板203に接続される。そして、高周波基板201と電磁シールド部202と回路基板203とが一体にケース205に収納され、レドーム204で覆われて密閉される。
The high-
上記説明のように、本実施形態のレーダ装置用アンテナの製造方法によれば、2以上の異なる向きの放射面を有するレーダ装置用アンテナであっても、放射部基板231および線路基板232を射出成形法を用いて作製することにより、微細構造の給電線路およびキャビティ220を高精度に形成することができる。また、放射部基板231および線路基板232を成形するための金型を一度作製すると、これを用いて放射部基板231および線路基板232を量産することが極めて容易となり、レーダ装置用アンテナ200の量産が容易に実現できる。
As described above, according to the radar device antenna manufacturing method of the present embodiment, the radiation unit substrate 231 and the line substrate 232 are emitted even if the radar device antenna has two or more differently directed radiation surfaces. By producing by using the molding method, the fine-structure feed line and the
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係るレーダ装置用アンテナおよびその製造方法の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態におけるレーダ装置用アンテナおよびその製造方法の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 Note that the description in the present embodiment shows an example of the antenna for a radar device and the method for manufacturing the same according to the present invention, and the present invention is not limited to this. The detailed configuration and detailed operation of the radar device antenna and the manufacturing method thereof in the present embodiment can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
100、200 レーダ装置用アンテナ101、231 放射部基板
102 地板
103、232 線路基板
104 伝送線路
105 第1の給電線路
106 第2の給電線路
110、210 アンテナ素子
111〜114 アンテナパーツ
120、220 キャビティ
121 環状導体
122 スルーホール
131、132、133、134 銅箔
151、155 金型
152,156 内型
153 精密ピン
154,157 樹脂
201 高周波基板
202 電磁シールド部
203 回路基板
204 レドーム
205 ケース
206 アレイアンテナ
100, 200
Claims (6)
射出成形法により前記放射部基板の一方の面に第1の銅箔が配置され、前記放射部基板の他方の面に第2の銅箔が配置された前記放射部基板を成形する放射部基板成形工程と、
前記第1の銅箔をエッチングして前記アンテナ素子を含む第1のパターンを形成するとともに、前記第2の銅箔をエッチングして前記地板を含む第2のパターンを形成するパターン形成工程と、
前記放射部基板の他方の面側に、射出成形法により前記線路基板を成形する線路基板成形工程と、を有し、
前記放射部基板成形工程は、
第1の金型の一方の内面に前記第1の銅箔を配置し、前記一方の内面に対向する他方の内面に前記第2の銅箔を配置するステップと、
前記第1の金型に予め形成された挿通孔に精密ピンを挿通して前記第1の銅箔と前記第2の銅箔に所定の大きさの孔を形成するステップと、
前記精密ピンが挿通された状態で前記第1の金型内に樹脂を注入することで第1の貫通孔が形成された前記放射部基板を射出成形するステップと、
前記第1の貫通孔の内部に所定の金属をメッキして前記スルーホールを形成するステップとを含み、
前記線路基板成形工程は、
第2の金型の一方の内面に前記放射部基板を固定し、前記一方の内面に対向する他方の内面に第3の銅箔を配置するステップと、
前記第2の金型に予め形成された挿通孔及び前記放射部基板成形工程で形成された前記放射部基板側の前記第1の給電線路用スルーホールに精密ピンを挿通して前記第3の銅箔に所定の大きさの孔を形成するステップと、
前記精密ピンが挿通された状態で前記第2の金型内に樹脂を注入することで第2の貫通孔が形成された前記線路基板を射出成形するステップと、
前記第3の銅箔をエッチングして伝送線路を形成するステップと、
前記第2の貫通孔の内部に所定の金属をメッキして前記線路基板側の前記第1の給電線路用スルーホールを形成するステップと、を含み、
前記第1の金型及び前記第2の金型にあらかじめ高精度に位置決めして形成した前記挿通孔に前記精密ピンを挿通することで、前記スルーホールを高精度に位置決めして所定の孔径に高精度に形成する
ことを特徴とするレーダ装置用アンテナの製造方法。 A radiation unit substrate formed of a dielectric, an antenna element formed in said one surface of the radiation portion substrate, said main plate formed on the other surface of the radiating part substrate, the radiation portion of the substrate across the base plate A line substrate disposed on the other surface side, a transmission line formed on a surface of the line substrate opposite to the ground plane side, the radiation element substrate and the antenna substrate penetrating the line substrate. A through hole including a first feed line through hole that electrically connects the transmission line and a second feed line through hole that passes through the radiation portion substrate and electrically connects the antenna element and the ground plane. a method of manufacturing a radar antenna, comprising: a hall, a
A radiation part substrate for molding the radiation part substrate in which a first copper foil is disposed on one surface of the radiation part substrate and a second copper foil is disposed on the other surface of the radiation part substrate by an injection molding method Molding process;
A pattern forming step of etching the first copper foil to form a first pattern including the antenna element, and etching the second copper foil to form a second pattern including the ground plane;
On the other surface side of the radiating portion substrate, a line substrate molding step for molding the line substrate by an injection molding method ,
The radiation part substrate molding step
Disposing the first copper foil on one inner surface of the first mold and disposing the second copper foil on the other inner surface opposite to the one inner surface;
Inserting a precision pin into an insertion hole previously formed in the first mold to form a hole of a predetermined size in the first copper foil and the second copper foil;
Injection-molding the radiation part substrate in which the first through hole is formed by injecting resin into the first mold in a state where the precision pin is inserted ;
Plating the predetermined metal inside the first through hole to form the through hole ,
The line substrate molding process includes
Fixing the radiation part substrate to one inner surface of the second mold, and disposing a third copper foil on the other inner surface opposite to the one inner surface;
A precision pin is inserted into the insertion hole previously formed in the second mold and the first feed line through hole on the radiation part substrate side formed in the radiation part substrate molding step, and the third pin is inserted. Forming a hole of a predetermined size in the copper foil;
Injection-molding the line substrate in which the second through hole is formed by injecting resin into the second mold in a state where the precision pin is inserted;
Etching the third copper foil to form a transmission line;
Plating a predetermined metal inside the second through hole to form the first feed line through hole on the line substrate side, and
By inserting the precision pin into the insertion hole formed by positioning with high precision in advance in the first mold and the second mold, the through hole is positioned with high precision to a predetermined hole diameter. A method of manufacturing an antenna for a radar device, characterized by being formed with high accuracy .
前記第1のパターンは、前記キャビティを構成するスルーホールを連結する環状導体パターンを含む
ことを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置用アンテナの製造方法。 The through hole includes a through hole forming a cavity surrounding the antenna element ,
2. The method for manufacturing an antenna for a radar device according to claim 1 , wherein the first pattern includes an annular conductor pattern that connects through holes that form the cavity. 3.
ことを特徴とする請求項1または2に記載のレーダ装置用アンテナの製造方法。 Said second pattern, said first radar antenna according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a pattern of the base plate which is formed such that the through holes and the non-contact power feeding line Production method.
前記線路基板成形工程では、前記放射部基板の2以上の平面のそれぞれに平行に屈曲させた2以上の平面で前記線路基板を成形し、前記線路基板の2以上の平面のそれぞれに前記第2の貫通孔を成形する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のレーダ装置用アンテナの製造方法。 In the radiation part substrate molding step, the radiation part substrate is bent and molded into two or more planes, and the first through hole is molded in each of the two or more planes ,
In the line substrate forming step, the line substrate is formed with two or more planes bent in parallel with each of the two or more planes of the radiation portion substrate, and the second of each of the two or more planes of the line substrate is formed. The method for manufacturing an antenna for a radar device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the through hole is formed .
誘電体からなり2以上の平面に屈曲された放射部基板と、
前記放射部基板のそれぞれの平面の一方の面に形成されたアンテナ素子と、
前記放射部基板のそれぞれの平面の他方の面に形成された地板と、
前記地板を挟んで前記放射部基板のそれぞれの平面に平行に形成された線路基板と、
前記線路基板の前記地板と接する面とは反対側の面に形成された伝送線路と、
前記アンテナ素子と前記伝送線路とを電気的に接続する第1の給電線路と、
前記アンテナ素子と前記地板とを電気的に接続する第2の給電線路と、
前記アンテナ素子と前記地板とを電気的に接続する複数のスルーホールと、前記放射部基板の一方の面で前記スルーホールを電気的に接続する環状導体とからなるキャビティと、
を備えることを特徴とするレーダ装置用アンテナ。 A radar device antenna manufactured using the method for manufacturing a radar device antenna according to any one of claims 1 to 4,
A radiation part substrate made of a dielectric material and bent into two or more planes;
An antenna element formed on one surface of each plane of the radiation unit substrate;
A ground plane formed on the other surface of each plane of the radiation unit substrate;
A line substrate formed in parallel to each plane of the radiation unit substrate with the ground plane interposed therebetween,
A transmission line formed on a surface opposite to the surface in contact with the ground plane of the line substrate;
A first feed line that electrically connects the antenna element and the transmission line;
A second feed line that electrically connects the antenna element and the ground plane;
A cavity composed of a plurality of through holes that electrically connect the antenna element and the ground plane, and an annular conductor that electrically connects the through holes on one surface of the radiating portion substrate;
An antenna for a radar device, comprising:
ことを特徴とする請求項5に記載のレーダ装置用アンテナ。 The transmission line is electrically connected between the antenna elements formed on each plane of the radiating portion substrate,
The antenna for a radar device according to claim 5 .
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