JP7230713B2 - レーダ装置 - Google Patents

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Description

本開示はレーダ装置に関する。
レーダ装置は、ＭＭＩＣ（Monolithic Microwave IC）等の高周波ＩＣを備える。外来ノイズ対策のため、高周波ＩＣはシールドケースにより覆われる。シールドケースに関する技術は特許文献１に開示されている。
特開２０１８－２０７０４０号公報
シールドケース内では、送信チャンネルから受信チャンネルへの電界の回り込みが強くなり、受信のフロアノイズが上昇する。その結果、レーダ装置におけるＳ／Ｎ比が劣化し、レーダ装置の検知距離が短くなる。フロアノイズを抑制するために、シールドケースの内面に電波吸収体を取り付けることが考えられる。
また、高周波ＩＣが発生する熱を放熱する必要がある。放熱のため、高周波ＩＣとシールドケースとの間に放熱ゲルを充填することが考えられる。
高周波ＩＣとシールドケースとの間に放熱ゲルを充填した場合、シールドケースのうち、高周波ＩＣから離れた部分にしか、電波吸収体を取り付けることができない。電界の回り込みは、高周波ＩＣの近くで著しいため、高周波ＩＣから離れた部分に取り付けられた電波吸収体は、フロアノイズを充分に抑制することができない。
本開示の１つの局面は、高周波ＩＣが発生した熱を放熱できるとともに、高周波ＩＣに起因するフロアノイズを抑制できるレーダ装置を提供することを目的とする。
本開示の１つの局面は、レーダ装置（１）であって、基板（３）と、前記基板に取り付けられた高周波ＩＣ（５）と、前記高周波ＩＣと対向する金属筐体（１１）と、前記高周波ＩＣの少なくとも一部を覆うとともに、前記金属筐体に接する電波吸収放熱ユニット（７、９、２３）と、を備え、前記電波吸収放熱ユニットは、電波吸収放熱ゲル（９）を含むレーダ装置である。
本開示の１つの局面であるレーダ装置は電波吸収放熱ユニットを備える。電波吸収放熱ユニットは、高周波ＩＣの少なくとも一部を覆うとともに、金属筐体に接する。高周波ＩＣが発生した熱は、電波吸収放熱ユニットを経て、金属筐体に伝わる。よって、本開示の１つの局面であるレーダ装置は、高周波ＩＣが発生した熱を効率的に放熱することができる。
また、電波吸収放熱ユニットは、高周波ＩＣが発生した電波を吸収する。電波吸収放熱ユニットは高周波ＩＣの少なくとも一部を覆っているので、電波を吸収する効果が一層高い。よって、本開示の１つの局面であるレーダ装置は、高周波ＩＣに起因するフロアノイズを抑制することができる。
第１実施形態のレーダ装置の構成を表す側断面図である。 第２実施形態のレーダ装置の構成を表す側断面図である。 金属筐体の側の視点から見たシールドケースの構成を表す斜視図である。 基板の側の視点から見たシールドケースの構成を表す斜視図である。 第３実施形態のレーダ装置の構成を表す側断面図である。 基板の側の視点から見たシールドケースの構成を表す斜視図である。 第４実施形態のレーダ装置の構成を表す側断面図である。
本開示の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
＜第１実施形態＞
１．レーダ装置１の構成
レーダ装置１の構成を、図１に基づき説明する。レーダ装置１は、例えば、車載装置である。レーダ装置１は、例えば、先進運転支援システム、自動運転等に利用される。レーダ装置１は、例えば、ミリ波レーダである。
図１に示すように、レーダ装置１は、基板３と、ＭＭＩＣ５と、金属筐体１１と、電波吸収放熱ゲル９と、電波吸収放熱ゲル１２と、を備える。ＭＭＩＣ５は、基板３のうち、金属筐体１１と対向する面に取り付けられている。ＭＭＩＣ５は高周波ＩＣに対応する。本実施形態では、電波吸収放熱ゲル９が電波吸収放熱ユニットに対応する。
金属筐体１１は、レーダ装置１の筐体の一部である。金属筐体１１は基板３及びＭＭＩＣ５と対向している。金属筐体１１は、凸部２１と、側壁部２２と、を備える。凸部２１は、金属筐体１１のうち、基板３の側に突出している部分である。
基板３の厚み方向から見て、凸部２１は、ＭＭＩＣ５と重なる位置にある。また、基板３の厚み方向から見て、凸部２１の範囲は、ＭＭＩＣ５を包含する。凸部２１のうち、ＭＭＩＣ５と対向する面を、以下ではゲル接触面２１Ａとする。
ゲル接触面２１Ａの形状は、基本的には平坦である。ただし、ゲル接触面２１Ａの面粗度Ｒｚは１０以上１０００以下である。面粗度Ｒｚの測定方法は、触針式粗さ計を用いる方法である。ゲル接触面２１ＡとＭＭＩＣ５との間には隙間が存在する。ゲル接触面２１Ａは、金属筐体１１における凸部２１と側壁部２２との間の部分（以下では周辺部２０とする）よりも、基板３に近い。
側壁部２２は、基板３の側に延びる壁状の部材である。基板３の厚み方向から見て、側壁部２２は、凸部２１を、その全周にわたって囲むように配置されている。側壁部２２のうち、基板３と対向する面を以下ではゲル接触面２２Ａとする。ゲル接触面２２Ａの形状は、基本的には平坦である。ただし、ゲル接触面２２Ａの面粗度Ｒｚは１０以上１０００以下である。ゲル接触面２２Ａと基板３との間には隙間が存在する。
電波吸収放熱ゲル９は、ＭＭＩＣ５とゲル接触面２１Ａとの間に充填されている。電波吸収放熱ゲル９はＭＭＩＣ５に接する。電波吸収放熱ゲル９は、ＭＭＩＣ５のうち、金属筐体１１に対向する面の大部分を覆う。電波吸収放熱ゲル９は、例えば、ＭＭＩＣ５のうち、金属筐体１１に対向する面の全てを覆う。
また、電波吸収放熱ゲル９は、ゲル接触面２１Ａに接する。ゲル接触面２１Ａの面粗度Ｒｚは、上述したとおり、１０以上１０００以下である。
電波吸収放熱ゲル９の熱伝導率は、例えば、０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、１Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。また、電波吸収放熱ゲル９と同じ材料から成る厚さ１ｍｍの試料を作成し、その試料の電磁遮蔽量を測定した場合、電磁遮蔽量の測定値は、例えば、１ｄＢ以上であり、１０ｄＢ以上であることが好ましい。電磁遮蔽量の測定に使用する電磁波の波長は４ｍｍである。
電波吸収放熱ゲル９は、例えば、樹脂、放熱用フィラー、及び電波吸収用フィラーを含む。樹脂として、例えば、シリコーン系樹脂等が挙げられる。放熱用フィラーとして、例えば、熱伝導性粉体等が挙げられる。熱伝導性粉体として、例えば、酸化物、窒化物、炭化物等が挙げられる。酸化物として、例えば、アルミナ等が挙げられる。窒化物として、例えば、窒化硼素等が挙げられる。炭化物として、例えば、炭化珪素等が挙げられる。放熱用フィラーは、１種類の物質により構成されていてもよいし、複数種類の物質の混合物であってもよい。
電波吸収用フィラーとして、例えば、磁性粉体等が挙げられる。磁性粉体として、例えば、フェライト、カーボニル鉄、扁平状の磁性金属粉体等が挙げられる。電波吸収用フィラーは、１種類の物質により構成されていてもよいし、複数種類の物質の混合物であってもよい。
放熱用フィラーの配合量が多いほど、電波吸収放熱ゲル９の熱伝導率は高くなる。電波吸収用フィラーの配合量が多いほど、電波吸収放熱ゲル９の電磁遮蔽量は高くなる。
電波吸収放熱ゲル９の厚みは、例えば、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。電波吸収放熱ゲル９は、例えば、電波吸収放熱ゲル９に対応する材料を、ＭＭＩＣ５又はゲル接触面２１Ａに塗布することで形成できる。
電波吸収放熱ゲル１２は、ゲル接触面２２Ａと基板３との間に充填されている。電波吸収放熱ゲル１２は、例えば、電波吸収放熱ゲル９と同様の組成を有する。電波吸収放熱ゲル１２は電波吸収ゲルに対応する。なお、電波吸収放熱ゲル１２の代わりに、放熱の機能は低い電波吸収ゲルを用いてもよい。放熱の機能は低い電波吸収ゲルは、例えば、電波吸収の機能の点では、電波吸収放熱ゲル９と同等である。
電波吸収放熱ゲル１２の厚みは、例えば、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。電波吸収放熱ゲル１２は、例えば、電波吸収放熱ゲル１２に対応する材料を、ゲル接触面２２Ａ又は基板３に塗布することで形成できる。
２．レーダ装置１が奏する効果
（１Ａ）レーダ装置１は電波吸収放熱ゲル９を備える。電波吸収放熱ゲル９は、ＭＭＩＣ５の少なくとも一部を覆うとともに、金属筐体１１に接する。ＭＭＩＣ５が発生した熱は、電波吸収放熱ゲル９を経て、金属筐体１１に伝わる。よって、レーダ装置１は、ＭＭＩＣ５が発生した熱を効率的に放熱することができる。
また、電波吸収放熱ゲル９は、ＭＭＩＣ５が発生した電波を吸収する。電波吸収放熱ゲル９はＭＭＩＣ５の少なくとも一部を覆っているので、電波を吸収する効果が一層高い。よって、レーダ装置１は、ＭＭＩＣ５に起因するフロアノイズを抑制することができる。
（１Ｂ）金属筐体１１は、ＭＭＩＣ５と対向する部分に凸部２１を備える。凸部２１はＭＭＩＣ５の側に突出している。電波吸収放熱ゲル９は凸部２１と接する。そのため、電波吸収放熱ゲル９の厚みは、凸部２１がない場合に比べて薄い。その結果、レーダ装置１は、ＭＭＩＣ５が発生した熱を一層効率的に放熱することができる。
また、金属筐体１１は周辺部２０を備える。周辺部２０と基板３との距離は、凸部２１と基板３との距離より大きい。そのため、基板３のうち、周辺部２０に対向する部分に、背の高い部品を実装することができる。また、金属筐体１１は側壁部２２を備える。側壁部２２は外来ノイズを抑制できる。
（１Ｃ）仮に、側壁部２２が基板３に直接押し付けられると、基板３が反り、はんだ応力が生じてはんだ寿命が低下する。レーダ装置１では、側壁部２２と基板３との間に隙間が存在し、その隙間に電波吸収放熱ゲル１２が充填されている。そのため、レーダ装置１は、はんだ寿命の低下を抑制できる。また、レーダ装置１では、側壁部２２と基板３との間の隙間が電波吸収放熱ゲル１２により塞がれているので、外来ノイズを一層抑制できる。
（１Ｄ）ゲル接触面２１Ａの面粗度Ｒｚは１０以上１０００以下である。そのため、ゲル接触面２１Ａに対する電波吸収放熱ゲル９の付着力が高い。その結果、電波吸収放熱ゲル９が本来の位置から垂れてしまうことを抑制できる。
また、ゲル接触面２２Ａの面粗度Ｒｚは１０以上１０００以下である。そのため、ゲル接触面２２Ａに対する電波吸収放熱ゲル１２の付着力が高い。その結果、電波吸収放熱ゲル１２が本来の位置から垂れてしまうことを抑制できる。
＜第２実施形態＞
１．第１実施形態との相違点
第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。前述した第１実施形態と対比して、第２実施形態は、以下の点で相違する。
図２に示すように、第２実施形態のレーダ装置１は、シールドケース７と、ケース受け部１３と、電波吸収放熱ゲル２３と、をさらに備える。第２実施形態では、シールドケース７、電波吸収放熱ゲル９、及び電波吸収放熱ゲル２３が、電波吸収放熱ユニットに対応する。
図２に示すように、ケース受け部１３は、基板３のうち、金属筐体１１に対向する面に取り付けられている。ケース受け部１３は、ＭＭＩＣ５を囲むように配置された壁状の部材である。ケース受け部１３は金属から成る。
図２に示すように、シールドケース７は、金属筐体１１と基板３とに囲まれた空間に収容されている。図２～図４に示すように、シールドケース７は、基板３の側が開口した箱状の部材である。シールドケース７は、天板部１５と、側面部１７とを備える。天板部１５は、基板３と対向する板状の部材である。天板部１５と基板３との間には空間が存在する。側面部１７は、天板部１５の外周部から、基板３に向けて延びる板状の部材である。側面部１７は、天板部１５の全周にわたって設けられている。シールドケース７は金属から成る。
図２に示すように、ケース受け部１３が側面部１７の内側に差し込まれることにより、シールドケース７が基板３に取り付けられる。シールドケース７が基板３に取り付けられたとき、シールドケース７はＭＭＩＣ５を収容する。シールドケース７は外来ノイズを抑制する。
シールドケース７は凸部１９を備える。凸部１９は、天板部１５のうち、ＭＭＩＣ５の側に突出している部分である。凸部１９は天板部１５の中央に位置する。基板３の厚み方向から見て、凸部１９は、ＭＭＩＣ５、電波吸収放熱ゲル９、電波吸収放熱ゲル２３、及び凸部２１と重なる位置にある。また、基板３の厚み方向から見て、凸部１９の範囲は、ＭＭＩＣ５、電波吸収放熱ゲル９、及び電波吸収放熱ゲル２３を包含する。
凸部１９のうち、ＭＭＩＣ５と対向する面を、以下ではゲル接触面１９Ａとする。ゲル接触面１９Ａの形状は、基本的には平坦である。ただし、ゲル接触面１９Ａの面粗度Ｒｚは１０以上１０００以下である。
ゲル接触面１９ＡとＭＭＩＣ５との間には隙間が存在する。ゲル接触面１９Ａは、天板部１５における凸部１９以外の部分（以下では周辺部３１とする）よりも、基板３に近い。
電波吸収放熱ゲル９は、ＭＭＩＣ５とゲル接触面１９Ａとの間に充填されている。電波吸収放熱ゲル９はＭＭＩＣ５に接する。電波吸収放熱ゲル９は、ＭＭＩＣ５のうち、シールドケース７に対向する面の大部分を覆う。電波吸収放熱ゲル９は、例えば、ＭＭＩＣ５のうち、シールドケース７に対向する面の全てを覆う。
また、電波吸収放熱ゲル９は、ゲル接触面１９Ａに接する。ゲル接触面１９Ａの面粗度Ｒｚは、上述したとおり、１０以上１０００以下である。
凸部１９とゲル接触面２１Ａとの間には隙間が存在する。電波吸収放熱ゲル２３は、凸部１９とゲル接触面２１Ａとの間に充填されている。電波吸収放熱ゲル２３は、凸部１９及びゲル接触面２１Ａに接する。電波吸収放熱ゲル２３は、例えば、電波吸収放熱ゲル９と同様の組成を有する。なお、電波吸収放熱ゲル２３の代わりに、電波吸収の機能は低い放熱ゲルを用いてもよい。電波吸収の機能は低い放熱ゲルは、例えば、放熱の機能の点では、電波吸収放熱ゲル９と同等である。
電波吸収放熱ゲル２３の厚みは、例えば、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。電波吸収放熱ゲル２３は、例えば、電波吸収放熱ゲル２３に対応する材料を、凸部１９又はゲル接触面２１Ａに塗布することで形成できる。
２．レーダ装置１が奏する効果
以上詳述した第２実施形態によれば、前述した第１実施形態と同様の効果を奏する。ただし、第２実施形態では、シールドケース７、電波吸収放熱ゲル９、及び電波吸収放熱ゲル２３が、第１実施形態における電波吸収放熱ゲル９と同様の効果を奏する。さらに、第２実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（２Ａ）レーダ装置１はシールドケース７を備える。シールドケース７はＭＭＩＣ５を収容する。そのため、レーダ装置１の電磁波シールド効果が一層高い。
＜第３実施形態＞
１．第２実施形態との相違点
第３実施形態は、基本的な構成は第２実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第２実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
前述した第２実施形態では、周辺部３１に部材は取り付けられていなかった。これに対し、第３実施形態では、図５、図６に示すように、周辺部３１の内面に電波吸収体２５が設けられている点で、第２実施形態と相違する。
図６に示すように、電波吸収体２５は、凸部１９を囲むように配置されている。基板３の厚み方向から見て、電波吸収体２５は、ＭＭＩＣ５を囲むように配置されている。電波吸収体２５は、例えば、電波吸収用フィラーを含む。電波吸収用フィラーとして、例えば、磁性粉体等が挙げられる。磁性粉体として、例えば、フェライト、カーボニル鉄、扁平状の磁性金属粉体等が挙げられる。電波吸収用フィラーは、１種類の物質により構成されていてもよいし、複数種類の物質の混合物であってもよい。電波吸収体２５は板状の部材である。電波吸収体２５は、ＭＭＩＣ５が発生した電波を吸収する。
２．レーダ装置１が奏する効果
以上詳述した第３実施形態によれば、前述した第２実施形態の効果を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
（３Ａ）レーダ装置１は電波吸収体２５をさらに備える。電波吸収体２５はシールドケース７の内面に設けられている。電波吸収体２５は、ＭＭＩＣ５が発生した電波を吸収する。よって、レーダ装置１は、ＭＭＩＣ５に起因するフロアノイズを一層抑制することができる。
＜第４実施形態＞
１．第１実施形態との相違点
第４実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
第４実施形態では、第１実施形態の構成に加えて、図７に示すように、シールドケース７をさらに備える。
シールドケース７は、金属筐体１１と基板３とに囲まれた空間に収容されている。シールドケース７は、基板３の側が開口した箱状の部材である。シールドケース７は、天板部１５と、側面部１７とを備える。天板部１５は、基板３と対向する板状の部材である。天板部１５と基板３との間には空間が存在する。
側面部１７は、天板部１５の外周部から、基板３に向けて延びる板状の部材である。側面部１７は、天板部１５の全周にわたって設けられている。シールドケース７は金属から成る。シールドケース７はＭＭＩＣ５を収容する。シールドケース７は外来ノイズを抑制する。
天板部１５は、ＭＭＩＣ５と対向する部分に開口部２７を備える。開口部２７は天板部１５の中央に位置する。開口部２７は天板部１５を貫通する孔である。電波吸収放熱ゲル９は開口部２７を通っている。電波吸収放熱ゲル９は開口部２７の内縁２９に接している。
２．レーダ装置１が奏する効果
以上詳述した第４実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
（４Ａ）レーダ装置１はシールドケース７を備える。シールドケース７はＭＭＩＣ５を収容する。そのため、レーダ装置１の電磁波シールド効果が一層高い。
（４Ｂ）第２実施形態のように、電波吸収放熱ゲル９及び電波吸収放熱ゲル２３をそれぞれ設ける場合に比べて、第４実施形態によれば、電波吸収放熱ゲル９を設けるだけでよい。そのため、電波吸収放熱ゲル９を設ける工程を簡略化できる。その結果、レーダ装置１の製造コストを低減できる。
＜他の実施形態＞
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
（１）上記実施形態では、レーダ装置１はＭＭＩＣ５を備えていたが、これに限定されるものではない。例えば、レーダ装置１は、ＭＭＩＣ５以外の高周波ＩＣを備えていてもよい。
（２）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。
（３）上述したレーダ装置１の他、当該レーダ装置１を構成要素とするシステム、レーダ装置１の製造方法等、種々の形態で本開示を実現することもできる。
１…レーダ装置、３…基板、５…ＭＭＩＣ、７…シールドケース、９、１２、２３…電波吸収放熱ゲル、１１…金属筐体、１９…凸部、１９Ａ、２１Ａ、２２Ａ、…ゲル接触面、２１…凸部、２２…側壁部、２５…電波吸収体、２７…開口部

Claims (6)

  1. レーダ装置（１）であって、
    基板（３）と、
    前記基板に取り付けられた高周波ＩＣ（５）と、
    前記高周波ＩＣと対向する金属筐体（１１）と、
    前記高周波ＩＣの少なくとも一部を覆うとともに、前記金属筐体に接する電波吸収放熱ユニット（７、９、２３）と、
    を備え、
    前記電波吸収放熱ユニットは、電波吸収放熱ゲル（９）を含み、
    前記金属筐体は、前記基板の側に延びる側壁部（２２）を備え、
    前記側壁部と前記基板との間に充填された電波吸収ゲル（１２）をさらに備えるレーダ装置。
  2. レーダ装置（１）であって、
    基板（３）と、
    前記基板に取り付けられた高周波ＩＣ（５）と、
    前記高周波ＩＣと対向する金属筐体（１１）と、
    前記高周波ＩＣの少なくとも一部を覆うとともに、前記金属筐体に接する電波吸収放熱ユニット（７、９、２３）と、
    を備え、
    前記電波吸収放熱ユニットは、電波吸収放熱ゲル（９）を含み、
    前記金属筐体は、
    前記高周波ＩＣの側に突出する凸部（２１）と、
    前記凸部を囲むように配置され、前記基板の側に延びる側壁部（２２）と、を備え、
    前記電波吸収放熱ユニットは前記凸部と接し、
    前記側壁部と前記基板との間に充填された電波吸収ゲル（１２）をさらに備えるレーダ装置。
  3. 請求項１又は２に記載のレーダ装置であって、
    前記金属筐体は、前記電波吸収放熱ゲルと接するゲル接触面（２１Ａ）をさらに備え、
    前記ゲル接触面の面粗度Ｒｚは１０以上１０００以下であるレーダ装置。
  4. 請求項１～３のいずれか１項に記載のレーダ装置であって、
    前記電波吸収放熱ユニットは、前記高周波ＩＣを収容するシールドケース（７）と、前記電波吸収放熱ゲルとを含むレーダ装置。
  5. 請求項４に記載のレーダ装置であって、
    前記シールドケースの内面に設けられた電波吸収体（２５）をさらに備えるレーダ装置。
  6. 請求項１～３のいずれか１項に記載のレーダ装置であって、
    前記高周波ＩＣを収容するシールドケース（７）をさらに備え、
    前記シールドケースは、前記高周波ＩＣと対向する部分に開口部（２７）を備え、
    前記電波吸収放熱ユニットは、前記開口部を通っているレーダ装置。
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