JP7351025B2 - 車載用レーダ装置 - Google Patents

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Description

本願は、車載用レーダ装置に関するものである。
車載用レーダ装置は、車載用レーダ装置が搭載された車両の周囲の物標に対して電波を送信し、物標で反射された反射波を受信する装置である。車載用レーダ装置は、車載用レーダ装置が搭載された車両と物標との間の距離等を計測する。車載用レーダ装置は、例えば、電波を送受信するアンテナ及び複数の部品を実装した基板を備えている。車載用レーダ装置は、車室内の後方確認用ミラーの周辺またはバンパー内部等の搭載環境スペースに配置される。車載用レーダ装置はこの搭載環境スペースに基づいたレーダサイズ要件及び基板実装部品の面積に応じて複数の基板で構成され、複数の基板は筐体内に収納されている。
このような車載用レーダ装置の場合、搭載位置の環境温度、基板部品の発熱の影響、及び車両走行時の路面からの振動負荷などの影響により、レーダ機能が低下したり、構成部品が破損したりする場合がある。また、このような車載用のレーダ装置は、外部からの不要電波を基板上の耐力が低い部品が受けると、部品が誤作動し、性能異常あるいは動作が停止することがある。また、基板のグランドパターンと導電性部材との接触部における接触抵抗値が変化すると、シールド特性にばらつきが生じてしまう。
このような課題を解決するために、以下の構成が開示されている(例えば、特許文献1参照)。不要電波からの基板のシールド特性を向上させるために、不要電波を通さない金属などの導電性部材で基板を覆う構成、装置内部の熱の影響を低減するために、外気に効率よく熱を伝熱する熱伝導性の良い金属部品を筐体に用いる構成、耐振性を向上させるために、基板のグランドパターンと導電性部材とを複数の金属部品を締結して電気的に接続する構成である。
また、一般的に、このような車載用レーダ装置は、電波を送受信するアンテナとアンテナを覆うカバーの電波透過部との間の距離がばらつくとビームパターンが変化し、ビームパターンの乱れにより測距精度及び測角精度等のレーダ性能にばらつきが生じる。したがって、アンテナとカバーの電波透過部との間の距離のばらつきを低減するために、アンテナ面からカバーの電波透過面との間に介在する部品の寸法精度を高める必要がある。部品の寸法精度を高めるためには、寸法精度を管理するための複数の加工工程、及び部品選別などの検査工程を要する。
特開2001-42025号公報
上記特許文献1における車載用レーダ装置では、制御手段は全体を同一電位の電磁波送受信手段と筐体によって覆われているので、侵入した水分及び不要な電磁波に起因するレーダ性能劣化を防止することはできる。しかしながら、基板のグランドパターンと他の導電部材との接触部の安定した接圧及び導電性を確保するためには、複数部品のねじ締めトルクを管理する工程が必要なので、基板のグランドパターンと導電部材との安定した電気的な接続を容易に確保できないという課題があった。また、アンテナから電波が透過するカバーまでの距離の精度のばらつきを低減するための配慮がなく、環境温度により複数の構成部品が膨張収縮してアンテナからカバーまでの距離が容易に変化するため、レーダ性能のばらつきが生じるという課題があった。
そこで、本願は、基板のグランドパターンと導電性を有した部材との安定した電気的な接続を容易に確保し、レーダ性能のばらつきを低減した車載用レーダ装置を得ることを目的とする。
本願に開示される車載用レーダ装置は、平板状に形成された板状部を有し、外周面の少なくとも一部が外部に露出した導電性のヒートシンクと、前記板状部の一方の面の法線方向を第1方向とし、前記板状部の他方の面の法線方向を第2方向とし、前記ヒートシンクの前記第1方向の側を覆う、電波が透過可能な第一カバーと、前記ヒートシンクの前記第2方向の側を覆い、前記第一カバーに連結された第二カバーと、板状の第一基板と、前記第一基板の前記第1方向の側の面及び前記第2方向の側の面の一方または双方に設けられた第一電子部品及び第一グランドパターンと、前記第一基板の前記第1方向の側の面に形成された板状のアンテナ部と、を有し、前記ヒートシンクと前記第一カバーとの間に形成された第一空間に収容され、前記第一基板の前記第2方向の側の面が前記ヒートシンクに当接した第一回路基板と、板状に形成され、前記アンテナ部と対向した部分に貫通部を有し、前記第一空間に収容されて、前記第1方向の側の面が前記第一カバーに当接し、前記第2方向の側の面が前記第一回路基板の前記第1方向の側の面の少なくとも一部に当接した導電性のインナーカバーと、前記第二カバーの前記第1方向の側に固定され、前記ヒートシンク、前記第一回路基板、及び前記インナーカバーを前記第一カバーに押圧して、前記ヒートシンクと前記インナーカバーとの間に前記第一回路基板を挟持させる弾性部材と、を備え、前記第一回路基板の前記第一グランドパターンは、前記ヒートシンク及び前記インナーカバーの一方又は双方と当接して、電気的に接続され、前記アンテナ部と前記第一カバーとの間の距離は、前記インナーカバーの厚みに等しいものである。
本願に開示される車載用レーダ装置によれば、第二カバーの第1方向の側に固定され、ヒートシンク、第一回路基板、及びインナーカバーを第一カバーに押圧して、ヒートシンクとインナーカバーとの間に第一回路基板を挟持させる弾性部材を備えており、第一回路基板の第一グランドパターンは弾性部材で押圧されて導電性のヒートシンク及び導電性のインナーカバーの一方又は双方と当接して電気的に接続されるので、第一回路基板の第一グランドパターンと導電性を有した部材との安定した電気的な接続を容易に確保することができる。また、アンテナ部と第一カバーとの間の距離は弾性部材で押圧されたインナーカバーの厚みに等しいため、アンテナ部から第一カバーまでの距離の精度のばらつきが低減され、アンテナ部と第一カバーとの間の距離が容易に変化することがないので、レーダ性能のばらつきを低減することができる。
実施の形態1に係る車載用レーダ装置の外観を示す斜視図である。 実施の形態1に係る車載用レーダ装置の分解斜視図である。 実施の形態1に係る車載用レーダ装置の平面図である。 図3のA-A断面位置で切断した車載用レーダ装置の断面図である。 実施の形態1に係る車載用レーダ装置の第一回路基板の平面図である。 実施の形態1に係る車載用レーダ装置の別の第一回路基板の平面図である。 実施の形態1に係る車載用レーダ装置の別の第一回路基板の平面図である。 実施の形態1に係る車載用レーダ装置の別の第一回路基板の平面図である。 図3のA-A断面位置で切断した別の車載用レーダ装置の断面図である。 実施の形態2に係る車載用レーダ装置の要部断面図である。 実施の形態2に係る車載用レーダ装置の突起部を示す斜視図である。 実施の形態3に係る車載用レーダ装置の断面図である。 実施の形態4に係る車載用レーダ装置の断面図である。 実施の形態5に係る車載用レーダ装置の平面図である。 実施の形態5に係る別の車載用レーダ装置の平面図である。
以下、本願の実施の形態による車載用レーダ装置を図に基づいて説明する。なお、各図において同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。
実施の形態1.
図1は実施の形態1に係る車載用レーダ装置1の外観を示す斜視図、図2は車載用レーダ装置1の分解斜視図、図3は車載用レーダ装置1の第一カバー2の側の平面図、図4は図3のA-A断面位置で切断した車載用レーダ装置1の断面図、図5は車載用レーダ装置1の第一回路基板6の平面図、図6から図8は実施の形態1に係る車載用レーダ装置1の別の第一回路基板6の平面図、図9は図3のA-A断面位置で切断した別の車載用レーダ装置1の断面図である。車載用レーダ装置1は、車載用レーダ装置1が搭載された車両の周囲の物標に対して電波を送信し、物標で反射された反射波を受信する装置である。車載用レーダ装置1は、搭載された車両と物標との間の距離等を計測する。
<車載用レーダ装置1>
車載用レーダ装置1は、図1に示すように、外周面の少なくとも一部が外部に露出した導電性のヒートシンク4と、電波が透過可能な第一カバー2と、第一カバー2に連結された第二カバー3とを備える。本実施の形態では、ヒートシンク4と第一カバー2との間に形成された第一空間10(図1では図示せず)に車載用レーダ装置1を構成する部品が収容される。ヒートシンク4の一部が外部に露出することで、車載用レーダ装置1の内部に収容された部品の熱を効率よく外気へ放熱することができる。図1に示したヒートシンク4は外周面の全てが外部に露出しているが、これに限るものではなく、第一カバー2及び第二カバー3に外周面の一部が覆われた構成でも構わない。図1に示す矢印Aの方向に、車載用レーダ装置1は電波を送信する。車載用レーダ装置1は、矢印Aとは反対方向の電波を受信する。矢印Aの方向は、後述する第1方向である。第一カバー2は、電波が透過可能なPBT等の樹脂材で成形される。第二カバー3も樹脂材で成形される。ヒートシンク4は、アルミダイキャスト材で成形される。
ヒートシンク4は、図2に示すように、平板状に形成された板状部4aを有する。板状部4aの一方の面の法線方向を第1方向とし、板状部4aの他方の面の法線方向を第2方向とする。ヒートシンク4は、板状部4aの周りを取り囲み板状部4aよりも第1方向及び第2方向に突出した側部4bを更に有する。第一カバー2はヒートシンク4の第1方向の側を覆い、第二カバー3はヒートシンク4の第2方向の側を覆う。第一カバー2もしくは第二カバー3は、第一カバー2もしくは第二カバー3のヒートシンク4の側の面に立設した支柱3aを備える。本実施の形態では、4本の支柱3aが第二カバー3の角部に一体成形で形成される。支柱3aの本数、形成位置、及び形成方法はこれに限るものではなく、第一カバー2に2本の支柱を接着して形成する構成でも構わない。
支柱3aは、ヒートシンク4の側部4bに設けられた貫通孔4cを貫通する。第一カバー2と第二カバー3とは、支柱3aを介して連結されている。第一カバー2と第二カバー3とが連結される箇所は、図4に示すように、支柱3aの連結部3a1である。支柱3aを有さない第一カバー2と支柱3aとは、熱溶着あるいは熱カシメあるいはスナップフィットで連結されている。図4では、支柱3aと第一カバー2とは熱カシメで連結されているが、他の方法で連結しても構わない。熱溶着は、連結する箇所に対して超音波あるいは振動あるいはレーザで熱を加えて、連結する箇所の部材を溶かして双方を連結するものである。熱カシメは、一方の部品に連通孔を設置し、もう一方に配置した支柱3aの先端を連通孔へ挿入して先端を突出させ、ヒーターで突出した先端を溶かしてカシメ部を形成して双方を連結するものである。スナップフィットは、支柱3aの先端に相手の部材に引掛けるための爪を設けて、相手の部材の連通孔と締結するものである。なお、車載用レーダ装置1の搭載環境により防水性が求められる場合は、車載用レーダ装置1の防水性を確保するために、第一カバー2、第二カバー3、及びヒートシンク4のそれぞれの界面をシリコン接着剤などのシール材で埋めても構わない。なお、貫通孔4cを設ける位置は側部4bに限るものではない。
このように第一カバー2と第二カバー3とを連結することで、双方の連結に特別な他の部品を必要としないため、車載用レーダ装置1の部品点数を減らすことができる。また、双方を熱溶着あるいは熱カシメあるいはスナップフィットで連結することで、車載用レーダ装置1の部品点数を減らすことができると共に、車載用レーダ装置1の組み立ての作業性を向上させることができる。
車載用レーダ装置1は、図2に示すように、第一回路基板6、及び導電性のインナーカバー5を有する。第一回路基板6は、板状の第一基板6aと、第一基板6aの第1方向の側の面及び第2方向の側の面の一方または双方に設けられた第一電子部品6b及び第一グランドパターン6c(図2において図示せず)と、第一基板6aの第1方向の側の面に形成された板状のアンテナ部6dとを有する。第一基板6aは、例えばエポキシ系樹脂で形成される。図2では、第一電子部品6bは第一基板6aの第1方向の側の面に配置されている。インナーカバー5は、板状に形成され、アンテナ部6dと対向した部分に貫通部5aを有する。
第一回路基板6は、図4に示すように、第一空間10に収容され、第一基板6aの第2方向の側の面がヒートシンク4に当接する。図4では、第一電子部品6bを省略している。第一基板6aは、表面の第一グランドパターン6cと接続された広範囲あるいは全面のベタパターン6a1を第一基板6aの内層に形成しても構わない。ベタパターン6a1を形成することにより、不要電波からの車載用レーダ装置1のシールド性能を高めることができる。インナーカバー5も、第一空間10に収容されて、第1方向の側の面が第一カバー2に当接し、第2方向の側の面が第一回路基板6の第1方向の側の面の少なくとも一部に当接する。インナーカバー5は、カーボンファイバー等の導電性材料が含まれるPC樹脂材等で成形して作製される。
<弾性部材8>
車載用レーダ装置1は、第二カバー3の第1方向の側に固定された弾性部材8を有する。弾性部材8は、第二カバー3とヒートシンク4との間で圧縮されて、ヒートシンク4、第一回路基板6、及びインナーカバー5を第一カバー2に押圧して、ヒートシンク4とインナーカバー5との間に第一回路基板6を挟持させる。弾性部材8は、例えばゴム材で成形される。弾性部材8は、環境温度に対して圧縮による荷重の変動が少ない耐熱性のシリコン材としても構わない。弾性部材8は、第二カバー3に圧入して固定してもよく、あるいはインモールド成形で設けても構わない。なお、弾性部材8の硬度を変えることで押圧力を可変することができる。ここでは、構成部品のばらつき及び環境温度による構成部品の膨張収縮を鑑み、各部材の接触状態を維持することができる弾性部材8の硬度として、硬度(AskerC)40度を選択するが、弾性部材8の硬度はこれに限るものではない。
第一回路基板6の第一グランドパターン6cは、ヒートシンク4及びインナーカバー5の一方又は双方と当接して、電気的に接続される。図4において、第一グランドパターン6cはヒートシンク4及びインナーカバー5の双方と当接している。インナーカバー5は、第一回路基板6と第一カバー2との間で挟持される。アンテナ部6dと第一カバー2との間の距離は、第一回路基板6及び第一カバー2と接した箇所のインナーカバー5の厚みに等しい。インナーカバー5の厚みを変えることで、第一カバー2の内側の面と第一基板6a上のアンテナ部6dとの間の距離を変えることができる。
このように構成することで、車載用レーダ装置1を構成する部品において寸法ばらつき及び温度変化による膨張収縮があった際、弾性部材8の圧縮代で構成部品の寸法変化を吸収して、第一回路基板6の第一グランドパターン6cと導電性を有するインナーカバー5あるいはヒートシンク4との間の継続的な押圧を維持することができる。継続的な押圧が維持されるので、第一回路基板6の第一グランドパターン6cの安定した電気的な接続を確保することができる。弾性部材8がゴム材である場合、弾性部材8の圧縮代が拡大され、車載用レーダ装置1を構成する部品において寸法ばらつき及び温度変化による膨張収縮があった際、構成部品の寸法変化の吸収代を拡大することができる。また、弾性部材8にゴム部品を適用することで、弾性部材8に加わった振動の減衰力が高まるため、搭載された車両の悪路走行等における路面から第一回路基板6及びインナーカバー5及びヒートシンク4へと伝わる振動を抑制することができる。よって、第一回路基板6の第一グランドパターン6cと導電性のインナーカバー5あるいはヒートシンク4との間をより確実に押圧することができ、第一回路基板6の第一グランドパターン6cの安定した電気的な接続を確保した車載用レーダ装置1を得ることができる。
また、アンテナ部6dと第一カバー2との間の距離が、第一カバー2と第一回路基板6の間で挟持されたインナーカバー5の厚みに等しいため、アンテナ部6dと第一カバー2との間に複数の部品が含まれないので、少数の部品の寸法管理で所望のレーダ性能を得ることができる。また、車載用レーダ装置1を構成する部品において寸法ばらつき及び温度変化による膨張収縮があった際、弾性部材8の圧縮代で構成部品の寸法変化を吸収して、常に第一カバー2と第一回路基板6の間でインナーカバー5を挟持した状態を維持することができるため、アンテナ部6dと第一カバー2との間の距離が安定して維持されるので、レーダ性能を製品間で均一かつ安定化することができる。よって、第一カバー2と第一回路基板6との間でインナーカバー5が挟持された状態が確実に維持されるため、アンテナ部6dと第一カバー2との間の距離が安定して維持されるので、レーダ性能を安定化した車載用レーダ装置1を得ることができる。
また、第一回路基板6の第一グランドパターン6cと導電性を有するインナーカバー5あるいはヒートシンク4との間を直接押圧する際にねじ等の複数の部品使用しないため、車載用レーダ装置1を少数の部品で組み立てることができる。また、ねじのトルク管理などの工程が不要となるため、車載用レーダ装置1の組み立て作業性が改善され、車載用レーダ装置1の生産性を向上させることができる。
<第一グランドパターン6c>
第一グランドパターン6cの変形例について、図5から図8を用いて説明する。ヒートシンク4及びインナーカバー5は導電性を備えた部材であるため、以下、これらを導電部材と称する。第一グランドパターン6cにおけるヒートシンク4及びインナーカバー5の一方又は双方と当接している部分である接触部6c1は、第一基板6aの外周に沿って形成されている。図5は第一回路基板6の第1方向の側の平面図で、接触部6c1は第一グランドパターン6cの領域に内包され、インナーカバー5と当接して電気的に接続される。第一グランドパターン6cが第一回路基板6の第2方向の側に設けられた場合、接触部6c1はヒートシンク4と当接する。図4において、接触部6c1はヒートシンク4及びインナーカバー5の双方の側に設けられている。接触部6c1が第一基板6aの外周に沿って形成されるため、外部からの不要電波に対する第一基板6aに設けられた第一電子部品6bのシールドを、接触部6c1と導電部材とにより第一電子部品6bを一括して内包して形成することができる。接触部6c1と導電部材とによりシールドが形成されるので、部品を増加させることないため、車載用レーダ装置1の生産性が損なわれることはない。シールドを別部品で設ける場合と比べて、車載用レーダ装置1の生産性を向上させることができる。
第一グランドパターン6cにおけるヒートシンク4及びインナーカバー5の一方又は双方と当接している部分である接触部6c2は、少なくとも一つの第一電子部品6bを取り囲んで形成されている。図6は第一回路基板6の第1方向の側の平面図で、接触部6c2は第一グランドパターン6cの領域に内包され、インナーカバー5と当接して電気的に接続される。第一電子部品6bが第一回路基板6の第2方向の側に設けられた場合、第一グランドパターン6cも第一回路基板6の第2方向の側に設けられ、接触部6c2はヒートシンク4と当接して電気的に接続される。接触部6c2が第一電子部品6bを取り囲んで形成されるため、外部からの不要電波に対する第一基板6aに設けられた第一電子部品6bのシールドを、接触部6c2と導電部材とにより第一電子部品6bを内包して形成することができる。接触部6c2と導電部材とによりシールドが形成されるので、部品を増加させることないため、車載用レーダ装置1の生産性が損なわれることはない。また、個別に第一電子部品6bを内包するシールドにおいて第一グランドパターン6cの接触領域を限定して設けることで、第一回路基板6とインナーカバー5及びヒートシンク4との接触部の反りの影響を低減して各接触部位間の安定した導電性を得ることができる。そのため、部品の反り量管理に係わる部品加工あるいは検査等の製造工程を簡略化することができる。
第一グランドパターン6cにおけるヒートシンク4及びインナーカバー5の一方又は双方と当接している部分である接触部6c3は、間隔を空けて設けられた複数の箇所から構成されている。図7は第一回路基板6の第1方向の側の平面図で、接触部6c3は第一基板6aの外周に沿って第一グランドパターン6cの領域に内包され、インナーカバー5と当接して電気的に接続される。図8は第一回路基板6の第1方向の側の平面図で、接触部6c3は第一電子部品6bを取り囲んで第一グランドパターン6cの領域に内包され、インナーカバー5と当接して電気的に接続される。接触部6c3を、第一回路基板6の第2方向の側に設けても構わない。接触部6c3を部分領域として間隔を空けて設けられた複数の箇所から構成することで、さらに第一グランドパターン6cの接触領域を限定することができるので、車載用レーダ装置1の製造工程を簡略化することができる。また、第一回路基板6の厚みのばらつき及び微小な反りなどに合わせてインナーカバー5及びヒートシンク4側の部分の接触領域の高さを微調整することができ、各グランド接触部位の安定した導電性およびシールド性を得ることができる。
接触部6c3の間隔を、車載用レーダ装置1の搭載環境で想定される不要電波の波長に応じた隙間とすることで、第一グランドパターン6cの内部への不要電波の侵入を抑制することができる。本実施の形態では、最大3GHzの波長100mmの1/4波長を鑑みて、複数の箇所に設けられた第一グランドパターン6cの部分の間隔である接触部6c3の間隔は、25mm以下に形成されている。接触部6c3の間隔を25mm以下としているが、シールドの対象となる周波数に応じて隙間を広げて、第一回路基板6の反りの影響を低減し、より確実な接触による安定した電気的接続を得ても構わない。外部からの不要電波の波長に合わせた間隔で接触部6c3を設けることで、所望の周波数帯の不要電波の接触部6c3の隙間からの侵入を防止することができる。間隔を25mm以下とした場合、車載環境を想定した3GHz内の最大波長100mmの1/4波長以下の隙間とすることができ、当該周波数範囲の不要電波の侵入を抑えることができる。
図9は、図7に示した第一回路基板6を備えた車載用レーダ装置1の断面図である。複数の箇所に設けられた第一グランドパターン6cの部分である接触部6c3の少なくとも一つと、第一カバー2、インナーカバー5、第一回路基板6、ヒートシンク4、及び第二カバー3のそれぞれの部分とが、板状部4aの法線方向に見て重複している。重複配置されたそれぞれは、弾性部材8の押圧力により、相互に接している。図9において、重複配置された箇所の法線方向を一点鎖線で示す。弾性部材8の圧縮による反力が重複配置された各部分に直接的に伝達されて接触圧が高められ、第一回路基板6の第一グランドパターン6cと導電性部材間の電気的導通が確保されている。このように弾性部材8で各部分が押圧されることで、各接触部位間に直接的な荷重が伝達されるので、接触圧が向上し、接触圧のばらつきを低減することができる。また、第一グランドパターン6cの接触部6c3の接触抵抗を低減して、安定した導電性とシールド性を得ることができる。
第一基板6a及びインナーカバー5の剛性は、ヒートシンク4及び第一カバー2の剛性よりも低い。第一基板6a及びインナーカバー5は、ヒートシンク4及び第一カバー2の間に設けられ、これらと接して挟持される。第一基板6a及びインナーカバー5は、剛性の高い部品側に倣い、第一グランドパターン6cと導電性部材間の電気的導通が確保される。第一基板6a、インナーカバー5、ヒートシンク4、及び第一カバー2の各部品の肉厚を増減すること、またはこれらにリブを付与することにより、剛性の高い部品側に倣う剛性の関係を形成する箇所としても構わない。このような剛性の関係にすることで、第一基板6a及びインナーカバー5は、弾性部材8の圧縮による反力で押圧された際に、撓みが形成され剛性の高いヒートシンク4および第一カバー2に倣い、第一基板6aの挟持される部分の厚さばらつき及び反りを吸収することができ、第一グランドパターン6cの安定した電気的な接続及びシールド性を確保した車載用レーダ装置1を得ることができる。
また、第一グランドパターン6cは、第一基板6aの第1方向の側の面及び第2方向の側の面の双方に設けても構わない。第一基板6aの第1方向の側の面に設けられた第一グランドパターン6cは、インナーカバー5と当接して、電気的に接続される。第一基板6aの第2方向の側の面に設けられた第一グランドパターン6cは、ヒートシンク4と当接して、電気的に接続される。このように構成することで、第一回路基板6の両面の第一グランドパターン6cの電気的接続を確保することができる。また、第一回路基板6の両面に実装された所望の第一電子部品6bの双方をシールドすることができる。また、車載用レーダ装置1を少数の部品で組み立てることができ、車載用レーダ装置1の組み立て作業性が改善され、車載用レーダ装置1の生産性を向上させることができる。
以上のように、実施の形態1による車載用レーダ装置1は、第二カバー3の第1方向の側に固定され、ヒートシンク4、第一回路基板6、及びインナーカバー5を第一カバー2に押圧して、ヒートシンク4とインナーカバー5との間に第一回路基板6を挟持させる弾性部材を備えており、第一回路基板6の第一グランドパターン6cは弾性部材8で押圧されて導電性のヒートシンク4及び導電性のインナーカバー5の一方又は双方と当接して電気的に接続されるので、第一回路基板6の第一グランドパターン6cと導電性を有した部材との安定した電気的な接続を容易に確保することができる。また、アンテナ部6dと第一カバー2との間の距離は弾性部材8で押圧されたインナーカバー5の厚みに等しいため、アンテナ部6dから第一カバー2までの距離の精度のばらつきが低減され、アンテナ部6dと第一カバー2との間の距離が容易に変化することがないので、車載用レーダ装置1のレーダ性能のばらつきを低減することができる。
弾性部材8がゴム材である場合、弾性部材8の圧縮代が拡大され、車載用レーダ装置1を構成する部品において寸法ばらつき及び温度変化による膨張収縮があった際、構成部品の寸法変化の吸収代を拡大することができる。第一グランドパターン6cにおけるヒートシンク4及びインナーカバー5の一方又は双方と当接している部分である接触部6c1が第一基板6aの外周に沿って形成されている場合、外部からの不要電波に対する第一基板6aに設けられた第一電子部品6bのシールドを、接触部6c1と導電部材とにより第一電子部品6bを一括して内包して形成することができる。第一グランドパターン6cにおけるヒートシンク4及びインナーカバー5の一方又は双方と当接している部分である接触部6c2が少なくとも一つの第一電子部品6bを取り囲んで形成されている場合、外部からの不要電波に対する第一基板6aに設けられた第一電子部品6bのシールドを、接触部6c2と導電部材とにより第一電子部品6bを内包して形成することができる。また、個別に第一電子部品6bを内包するシールドにおいて第一グランドパターン6cの接触領域を限定して設けることで、第一回路基板6とインナーカバー5及びヒートシンク4との接触部の反りの影響を低減して各接触部位間の安定した導電性を得ることができる。
第一グランドパターン6cにおけるヒートシンク4及びインナーカバー5の一方又は双方と当接している部分である接触部6c3が間隔を空けて設けられた複数の箇所から構成されている場合、第一グランドパターン6cの接触領域を限定することができるので、車載用レーダ装置1の製造工程を簡略化することができる。複数の箇所に設けられた第一グランドパターン6cの部分の間隔が25mm以下に形成されている場合、車載用レーダ装置1の搭載環境で想定される不要電波の波長(ここでは最大3GHzの波長100mmの1/4波長)に応じた隙間とすることで、第一グランドパターン6cの内部への不要電波の侵入を抑制することができる。
複数の箇所に設けられた第一グランドパターン6cの部分である接触部6c3の少なくとも一つと、第一カバー2、インナーカバー5、第一回路基板6、ヒートシンク4、及び第二カバー3のそれぞれの部分とが、板状部4aの法線方向に見て重複しており、重複配置されたそれぞれが弾性部材8の押圧力により相互に接している場合、弾性部材8の圧縮による反力が重複配置された各部分に直接的に伝達されて接触圧が高められるので、第一回路基板6の第一グランドパターン6cと導電性部材間の電気的導通を安定して確保することができる。第一基板6a及びインナーカバー5の剛性がヒートシンク4及び第一カバー2の剛性よりも低い場合、第一基板6a及びインナーカバー5は、弾性部材8の圧縮による反力で押圧された際に撓みが形成され剛性の高いヒートシンク4および第一カバー2に倣うので、第一基板6aの挟持される部分の厚さばらつき及び反りを吸収することができ、第一回路基板6の第一グランドパターン6cと導電性部材との間の電気的導通を安定して確保することができる。
第一グランドパターン6cが第一基板6aの第1方向の側の面及び第2方向の側の面の双方に設けられ、第一基板6aの第1方向の側の面に設けられた第一グランドパターン6cがインナーカバー5と当接して、電気的に接続され、第一基板6aの第2方向の側の面に設けられた第一グランドパターン6cがヒートシンク4と当接して、電気的に接続される場合、第一回路基板6の両面の第一グランドパターン6cの電気的接続を確保することができ、第一回路基板6の両面に実装された所望の第一電子部品6bの双方をシールドすることができる。
実施の形態2.
実施の形態2に係る車載用レーダ装置1について説明する。図10は実施の形態2に係る車載用レーダ装置1の要部断面図、図11は車載用レーダ装置1の突起部3bを示す斜視図である。実施の形態2に係る車載用レーダ装置1は、実施の形態1の構成に加えて、突起部3bを設けた構成になっている。
第二カバー3は、図10に示すように、第1方向の側に突出し、ヒートシンク4の側部4bと接する突起部3bを支柱3aの周囲に有する。突起部3bは、第二カバー3に一体的に成形される。突起部3bは、図11に示すように、断面が三角形の形状の三角柱状に形成される。突起部3bは、圧縮された際の反力により、ヒートシンク4、第一回路基板6、及びインナーカバー5を第一カバー2に押圧している。突起部3bの配置、個数、形状はこれに限るものではないが、先端を尖らせた三角状にすることで圧縮代を大きくすることができる。三角柱状の突起部3bが圧縮されることで、構成部品の寸法ばらつきが吸収されるととともに、圧縮量に対する反力の傾きを下げて、安定した反力を得ることができる。なお、突起部3bが接するヒートシンク4の箇所は側部4bに限るものではない。
以上のように、実施の形態2による車載用レーダ装置1は、第二カバー3が有した突起部3bが、ヒートシンク4、第一回路基板6、及びインナーカバー5を第一カバー2に押圧しているため、弾性部材8の圧縮により各部材を押圧する荷重に加えて、各部材を第一カバー2に押圧することができる。そのため、車載用レーダ装置1が搭載された車両の悪路走行などで発生する過大な振動加速度を車載用レーダ装置1が受けた際、アンテナ部6dと第一カバー2との間の位置関係をさらに安定して維持することができ、レーダ性能を安定化することができる。また、第一回路基板6の第一グランドパターン6cと導電部材との安定した電気的な接続及びシールド性をさらに高めることができる。
実施の形態3.
実施の形態3に係る車載用レーダ装置1について説明する。図12は実施の形態3に係る車載用レーダ装置1の断面図である。図12は図3のA-A断面位置と同等の位置で切断した車載用レーダ装置1の断面図である。実施の形態3に係る車載用レーダ装置1は、実施の形態1の構成に加えて、第二回路基板7を設けた構成になっている。
車載用レーダ装置1は、図12に示すように、第二回路基板7を有する。第二回路基板7は、板状の第二基板7aと、第二基板7aの第1方向の側の面に設けられた第二電子部品7b及び第二グランドパターン7cとを有する。第二回路基板7は、ヒートシンク4と第二カバー3との間に形成された第二空間11に収容される。第二回路基板7は、第二基板7aの第1方向の側の面がヒートシンク4に当接する。弾性部材8は、第二回路基板7、ヒートシンク4、第一回路基板6、及びインナーカバー5を第一カバー2に押圧して、ヒートシンク4と弾性部材8との間に第二回路基板7を挟持させる。第二回路基板7の第二グランドパターン7cは、ヒートシンク4と当接して、電気的に接続されている。
第二基板7aは、例えばエポキシ系樹脂で形成される。第二基板7aは、表面の第二グランドパターン7cと接続された広範囲あるいは全面のベタパターン7a1を第二基板7aの内層に形成しても構わない。ベタパターン7a1を形成することにより、不要電波からの車載用レーダ装置1のシールド性能を高めることができる。
第二グランドパターン7cにおけるヒートシンク4と当接している部分である接触部7c1は、少なくとも一つの第二電子部品7bを取り囲んで形成しても構わない。また、第二グランドパターン7cにおけるヒートシンク4と当接している部分である接触部7c1は、間隔を空けて設けられた複数の箇所から構成しても構わない。また、複数の箇所に設けられた第二グランドパターン7cの部分である接触部7c1の間隔は、25mm以下に形成されていても構わない。
以上のように、実施の形態3による車載用レーダ装置1は、第二回路基板7が第二基板7aの第1方向の側の面でヒートシンク4に当接し、弾性部材8が第二回路基板7、ヒートシンク4、第一回路基板6、及びインナーカバー5を第一カバー2に押圧して、第二回路基板7の第二グランドパターン7cがヒートシンク4と当接して電気的に接続されているため、第一回路基板6の第一グランドパターン6cに加えて、第二回路基板7の第二グランドパターン7cと導電性を有した部材との安定した電気的な接続を容易に確保することができる。
また、第二グランドパターン7cにおけるヒートシンク4と当接している部分である接触部7c1が少なくとも一つの第二電子部品7bを取り囲んで形成されている場合、外部からの不要電波に対する第二基板7aに設けられた第二電子部品7bのシールドを、接触部7c1と導電部材とにより第二電子部品7bを内包して形成することができる。また、個別に第二電子部品7bを内包するシールドにおいて第二グランドパターン7cの接触領域を限定して設けることで、第二回路基板7とヒートシンク4との接触部の反りの影響を低減して各接触部位間の安定した導電性を得ることができる。
また、第二グランドパターン7cにおけるヒートシンク4と当接している部分である接触部7c1が間隔を空けて設けられた複数の箇所から構成されている場合、第二グランドパターン7cの接触領域を限定することができるので、車載用レーダ装置1の製造工程を簡略化することができる。複数の箇所に設けられた第二グランドパターン7cの部分の間隔が25mm以下に形成されている場合、車載用レーダ装置1の搭載環境で想定される不要電波の波長(ここでは最大3GHzの波長100mmの1/4波長)に応じた隙間とすることで、第二グランドパターン7cの内部への不要電波の侵入を抑制することができる。
実施の形態4.
実施の形態4に係る車載用レーダ装置1について説明する。図13は実施の形態4に係る車載用レーダ装置1の断面図である。図13は図3のA-A断面位置と同等の位置で切断した車載用レーダ装置1の断面図である。実施の形態4に係る車載用レーダ装置1は、実施の形態3の構成に加えて、第二回路基板7に第三電子部品7d及び第三グランドパターン7eを設けた構成になっている。
第二回路基板7は、第二基板7aの第2方向の側の面に設けられた少なくとも一つの第三電子部品7d及び第三グランドパターン7eを有する。少なくとも一つの第三電子部品7dに対向した第二カバー3の部分に導電性パターン3cが形成される。第三グランドパターン7eと導電性パターン3cとが、導電性を有した弾性部材8である導電弾性部材8aを介して電気的に接続されている。導電弾性部材8aは、例えば、カーボン等の導電性の金属成分を含有したシリコンゴム材で成形されている。導電性パターン3cは、第二カバー3の内側面に銅とニッケルのめっきで形成してもよく、あるいは第二カバー3に設けた突起にアルミ材等の金属製の板金を熱カシメで固定して形成してもよい。
第三グランドパターン7eにおける導電弾性部材8aと当接している部分である接触部7e1は、少なくとも一つの第三電子部品7dを取り囲んで形成しても構わない。また、第三グランドパターン7eにおける導電弾性部材8aと当接している部分である接触部7e1は、間隔を空けて設けられた複数の箇所から構成しても構わない。また、複数の箇所に設けられた第三グランドパターン7eの部分である接触部7e1の間隔は、25mm以下に形成されていても構わない。
複数の箇所に設けられた第三グランドパターン7eの部分である接触部7e1の少なくとも一つと、ヒートシンク4、第二回路基板7、及び導電弾性部材8aのそれぞれの部分とが、板状部4aの法線方向に見て重複している。重複配置されたそれぞれは、導電弾性部材8aの押圧力により、相互に接している。図13において、重複配置された箇所の法線方向を一点鎖線で示す。導電弾性部材8aの圧縮による反力が重複配置された各部分に直接的に伝達されて接触圧が高められ、第二回路基板7の第三グランドパターン7eと導電性部材間の電気的導通が確保されている。
以上のように、実施の形態4による車載用レーダ装置1は、少なくとも一つの第三電子部品7dに対向した第二カバー3の部分に導電性パターン3cが形成され、第三グランドパターン7eと導電性パターン3cとが導電弾性部材8aを介して電気的に接続されているため、第二回路基板7の第2方向の側の第三グランドパターン7eと第二カバー3の導電性パターン3cとの安定した電気的な接続を容易に確保することができる。
また、第三グランドパターン7eにおける導電弾性部材8aと当接している部分である接触部7e1が少なくとも一つの第三電子部品7dを取り囲んで形成されている場合、外部からの不要電波に対する第二基板7aに設けられた第三電子部品7dのシールドを、接触部7e1と導電性パターン3cとにより第三電子部品7dを内包して形成することができる。また、個別に第三電子部品7dを内包するシールドにおいて第三グランドパターン7eの接触領域を限定して設けることで、第二回路基板7と導電弾性部材8aとの接触部の反りの影響を低減して各接触部位間の安定した導電性を得ることができる。
また、第三グランドパターン7eにおける導電弾性部材8aと当接している部分である接触部7e1が間隔を空けて設けられた複数の箇所から構成されている場合、第三グランドパターン7eの接触領域を限定することができるので、車載用レーダ装置1の製造工程を簡略化することができる。複数の箇所に設けられた第三グランドパターン7eの部分の間隔が25mm以下に形成されている場合、車載用レーダ装置1の搭載環境で想定される不要電波の波長(ここでは最大3GHzの波長100mmの1/4波長)に応じた隙間とすることで、第三グランドパターン7eの内部への不要電波の侵入を抑制することができる。
また、複数の箇所に設けられた第三グランドパターン7eの部分である接触部7e1の少なくとも一つと、ヒートシンク4、第二回路基板7、及び導電弾性部材8aのそれぞれの部分とが、板状部4aの法線方向に見て重複しており、重複配置されたそれぞれが導電弾性部材8aの押圧力により相互に接している場合、導電弾性部材8aの圧縮による反力が重複配置された各部分に直接的に伝達されて接触圧が高められ、接触圧のばらつきを低減することができる。また、第二回路基板7の第三グランドパターン7eと導電性部材との間の電気的導通を安定して確保することができる。また、第三グランドパターン7eの接触部7e1の接触抵抗を低減して、安定した導電性とシールド性を得ることができる。
実施の形態5.
実施の形態5に係る車載用レーダ装置1について説明する。図14は実施の形態5に係る車載用レーダ装置1の第一カバー2の側の平面図、図15は実施の形態5に係る別の車載用レーダ装置1の第一カバー2の側の平面図である。実施の形態5に係る車載用レーダ装置1は、重心12の配置が規定された構成になっている。
車載用レーダ装置1の支柱3aは、複数設けられる。図14では2本の支柱3aが設けられ、図15では3本の支柱3aが設けられる。複数の支柱3aで囲まれた領域内に、第一カバー2と第二カバー3とで挟持された部材の重心12が配置されている。図14、図15において、破線で囲まれた領域が複数の支柱3aで囲まれた領域で、丸で示した箇所が挟持された部材の重心12である。
以上のように、実施の形態5による車載用レーダ装置1は、複数設けられた支柱3aで囲まれた領域内に、第一カバー2と第二カバー3とで挟持された部材の重心12が配置されているため、高い剛性が確保された複数の支柱3aで囲まれた領域に重心12を配置することができる。そのため、車載用レーダ装置1が搭載された車両の悪路走行などで発生する過大な振動を車載用レーダ装置1が受けて重心位置に振動加速度相当の負荷が印可された際、負荷を剛性の高い領域で受けることができるので、アンテナ部6dと第一カバー2との間の位置ずれを防止することができる。アンテナ部6dと第一カバー2との間の位置ずれが防止されるため、車載用レーダ装置1のレーダ性能を安定化することができる。また、第一回路基板6の第一グランドパターン6cの安定した電気的な接続及びシールド性を確保することができる。また、支柱3aの本数を低減することで、部材の構成が簡素化されるので、製造工程を簡略化することができる。
また本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、1つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
1 車載用レーダ装置、2 第一カバー、3 第二カバー、3a 支柱、3a1 連結部、3b 突起部、3c 導電性パターン、4 ヒートシンク、4a 板状部、4b 側部、4c 貫通孔、5 インナーカバー、5a 貫通部、6 第一回路基板、6a 第一基板、6a1 ベタパターン、6b 第一電子部品、6c 第一グランドパターン、6c1 接触部、6d アンテナ部、7 第二回路基板、7a 第二基板、7a1 ベタパターン、7b 第二電子部品、7c 第二グランドパターン、7c1 接触部、7d 第三電子部品、7e 第三グランドパターン、7e1 接触部、8 弾性部材、8a 導電弾性部材、10 第一空間、11 第二空間、12 重心

Claims (22)

  1. 平板状に形成された板状部を有し、外周面の少なくとも一部が外部に露出した導電性のヒートシンクと、
    前記板状部の一方の面の法線方向を第1方向とし、前記板状部の他方の面の法線方向を第2方向とし、前記ヒートシンクの前記第1方向の側を覆う、電波が透過可能な第一カバーと、
    前記ヒートシンクの前記第2方向の側を覆い、前記第一カバーに連結された第二カバーと、
    板状の第一基板と、前記第一基板の前記第1方向の側の面及び前記第2方向の側の面の一方または双方に設けられた第一電子部品及び第一グランドパターンと、前記第一基板の前記第1方向の側の面に形成された板状のアンテナ部と、を有し、前記ヒートシンクと前記第一カバーとの間に形成された第一空間に収容され、前記第一基板の前記第2方向の側の面が前記ヒートシンクに当接した第一回路基板と、
    板状に形成され、前記アンテナ部と対向した部分に貫通部を有し、前記第一空間に収容されて、前記第1方向の側の面が前記第一カバーに当接し、前記第2方向の側の面が前記第一回路基板の前記第1方向の側の面の少なくとも一部に当接した導電性のインナーカバーと、
    前記第二カバーの前記第1方向の側に固定され、前記ヒートシンク、前記第一回路基板、及び前記インナーカバーを前記第一カバーに押圧して、前記ヒートシンクと前記インナーカバーとの間に前記第一回路基板を挟持させる弾性部材と、を備え、
    前記第一回路基板の前記第一グランドパターンは、前記ヒートシンク及び前記インナーカバーの一方又は双方と当接して、電気的に接続され、
    前記アンテナ部と前記第一カバーとの間の距離は、前記インナーカバーの厚みに等しい車載用レーダ装置。
  2. 前記弾性部材は、ゴム材である請求項1に記載の車載用レーダ装置。
  3. 前記第一グランドパターンにおける前記ヒートシンク及び前記インナーカバーの一方又は双方と当接している部分は、前記第一基板の外周に沿って形成されている請求項1に記載の車載用レーダ装置。
  4. 前記第一グランドパターンにおける前記ヒートシンク及び前記インナーカバーの一方又は双方と当接している部分は、少なくとも一つの前記第一電子部品を取り囲んで形成されている請求項1に記載の車載用レーダ装置。
  5. 前記第一グランドパターンにおける前記ヒートシンク及び前記インナーカバーの一方又は双方と当接している部分は、間隔を空けて設けられた複数の箇所から構成されている請求項3または請求項4に記載の車載用レーダ装置。
  6. 複数の箇所に設けられた前記第一グランドパターンの部分の間隔は、25mm以下に形成されている請求項5に記載の車載用レーダ装置。
  7. 複数の箇所に設けられた前記第一グランドパターンの部分の少なくとも一つと、前記第一カバー、前記インナーカバー、前記第一回路基板、前記ヒートシンク、及び前記第二カバーのそれぞれの部分とが、前記板状部の法線方向に見て重複しており、
    重複配置されたそれぞれは、前記弾性部材の押圧力により、相互に接している請求項5または請求項6に記載の車載用レーダ装置。
  8. 前記第一基板及び前記インナーカバーの剛性は、前記ヒートシンク及び前記第一カバーの剛性よりも低い請求項1から7のいずれか1項に記載の車載用レーダ装置。
  9. 前記第一グランドパターンは、前記第一基板の前記第1方向の側の面及び前記第2方向の側の面の双方に設けられ、
    前記第一基板の前記第1方向の側の面に設けられた前記第一グランドパターンは、前記インナーカバーと当接して、電気的に接続され、
    前記第一基板の前記第2方向の側の面に設けられた前記第一グランドパターンは、前記ヒートシンクと当接して、電気的に接続されている請求項1から8のいずれか1項に記載の車載用レーダ装置。
  10. 板状の第二基板と、前記第二基板の前記第1方向の側の面に設けられた第二電子部品及び第二グランドパターンと、を有し、前記ヒートシンクと前記第二カバーとの間に形成された第二空間に収容され、前記第二基板の前記第1方向の側の面が前記ヒートシンクに当接した第二回路基板を備え、
    前記弾性部材は、前記第二回路基板、前記ヒートシンク、前記第一回路基板、及び前記インナーカバーを前記第一カバーに押圧して、前記ヒートシンクと前記弾性部材との間に前記第二回路基板を挟持させ、
    前記第二回路基板の前記第二グランドパターンは、前記ヒートシンクと当接して、電気的に接続されている請求項1から9のいずれか1項に記載の車載用レーダ装置。
  11. 前記第二回路基板は、前記第二基板の前記第2方向の側の面に設けられた少なくとも一つの第三電子部品及び第三グランドパターンを有し、
    少なくとも一つの前記第三電子部品に対向した前記第二カバーの部分に導電性パターンが形成され、
    前記第三グランドパターンと前記導電性パターンとが、導電性を有した前記弾性部材である導電弾性部材を介して電気的に接続されている請求項10に記載の車載用レーダ装置。
  12. 前記第二グランドパターンにおける前記ヒートシンクと当接している部分は、少なくとも一つの前記第二電子部品を取り囲んで形成されている請求項10または請求項11に記載の車載用レーダ装置。
  13. 前記第二グランドパターンにおける前記ヒートシンクと当接している部分は、間隔を空けて設けられた複数の箇所から構成されている請求項12に記載の車載用レーダ装置。
  14. 複数の箇所に設けられた前記第二グランドパターンの部分の間隔は、25mm以下に形成されている請求項13に記載の車載用レーダ装置。
  15. 前記第三グランドパターンにおける前記導電弾性部材と当接している部分は、少なくとも一つの前記第三電子部品を取り囲んで形成されている請求項11に記載の車載用レーダ装置。
  16. 前記第三グランドパターンにおける前記導電弾性部材と当接している部分は、間隔を空けて設けられた複数の箇所から構成されている請求項15に記載の車載用レーダ装置。
  17. 複数の箇所に設けられた前記第三グランドパターンの部分の間隔は、25mm以下に形成されている請求項16に記載の車載用レーダ装置。
  18. 複数の箇所に設けられた前記第三グランドパターンの少なくとも一つと、前記ヒートシンク、前記第二回路基板、及び前記導電弾性部材のそれぞれの部分とが、前記板状部の法線方向に見て重複しており、
    重複配置されたそれぞれは、前記導電弾性部材の押圧力により、相互に接している請求項16または請求項17に記載の車載用レーダ装置。
  19. 前記第一カバーもしくは前記第二カバーは、前記第一カバーもしくは前記第二カバーの前記ヒートシンクの側の面に立設した支柱を備え、
    前記支柱は、前記ヒートシンクに設けられた貫通孔を貫通し、
    前記第一カバーと前記第二カバーとは、前記支柱を介して連結されている請求項1から18のいずれか1項に記載の車載用レーダ装置。
  20. 前記第二カバーは、前記第1方向の側に突出し、前記ヒートシンクと接する突起部を有し、
    前記突起部は、前記ヒートシンク、前記第一回路基板、及び前記インナーカバーを前記第一カバーに押圧している請求項19に記載の車載用レーダ装置。
  21. 前記支柱は、複数設けられ、
    複数の前記支柱で囲まれた領域内に、前記第一カバーと前記第二カバーとで挟持された部材の重心が配置されている請求項19に記載の車載用レーダ装置。
  22. 前記第一カバーもしくは前記第二カバーが有した前記支柱と、前記支柱を有さない前記第一カバーもしくは前記第二カバーとは、熱溶着あるいは熱カシメあるいはスナップフィットで連結されている請求項19に記載の車載用レーダ装置。
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