KR20220089650A - 레이더 센서의 제조 방법 - Google Patents

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KR20220089650A
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크리스티안 홀랜더
클라우스 바우어
아르민 힘멜슈토쓰
구스타프 클렛
미햐엘 쇼어
민 나트 팜
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 레이더 센서의 제조 방법에 관한 것이다. 회로 기판(2)이 제공된다. 회로 기판(2)의 하나의 표면에는 레이더 트랜시버(3)가 장착된다. 플라스틱으로 이루어진 도파관 구조(1)가 제공된다. 도파관 구조(1) 내의 금속 전도성 코팅된 하나 이상의 측벽(12, 13, 14) 및 개방 측면(15)을 구비한 도파관 채널(10)들이 형성된다. 마지막으로, 도파관 구조(1)는 회로 기판(2)의 표면에 납땜되고, 개방 측면(15)은 회로 기판(2)의 방향으로 향한다.

Description

레이더 센서의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING A RADAR SENSOR}
본 발명은, 회로 기판에 납땜된 도파관 구조를 구비한 레이더 센서의 제조 방법과, 상응하는 레이더 센서에 관한 것이다.
오늘날에는, 예를 들어 어댑티브 크루즈 컨트롤(Adaptive Cruise Control)과 같은 편의 기능과, 예를 들어 비상 제동 보조 시스템과 같은 안전 기능을 구현하기 위하여 레이더 센서들이 예를 들어 차량에서 사용된다. 이 경우, 레이더 센서들은, 예를 들어 광학 카메라에서 실행되는 바와 같은 이미지 해석에 의존하는 일 없이, 예를 들어 표적에 대한 간격과 같은 관련 물리 변수들을 직접 측정한다.
레이더 센서들은, 안테나 구조를 통해 대상물의 방향으로 고주파 레이더 신호를 송신하고, 대상물에서 반사된 레이더 신호를 대개 동일한 안테나 구조를 통해 수신한다. 송수신된 레이더 신호에 의해, 대상물에 대한 간격 및 방향(즉, 각도)이 결정될 수 있다. 또한, 레이더 센서에 대한 대상물의 상대 속도가 결정될 수 있다. 전형적인 레이더 센서들은 76 내지 81GHz의 주파수 범위에서 작동한다.
레이더 센서들을 위한 안테나 구조들은 한편으로는 회로 기판 상의 평면 안테나로서, 특히 마이크로스트립 안테나로서 형성된다. 다른 한편으로는, 평면 안테나에 비하여, 예를 들어 더 낮은 출력 손실과 같은, 더욱 고도의 퍼포먼스 계수 및 높은 광대역성을 갖는 3D 도파관 안테나들이 사용된다. 전형적으로, 3D 도파관 안테나들은, 복잡하게 서로 접착되거나 납땜되어야 하는 복수의 레이어들로 구성된다. 또한, 도파관 안테나는 조립 시에 회로 기판에 복잡하게 나사로 고정되거나 접착되어야 한다.
레이더 센서의 제조 방법이 제안되며, 이러한 방법에서는 하기 단계들이 실행된다.
레이더 센서를 위한 기초로서 사용될 종래의 회로 기판이 제공된다. 예를 들어, 회로 기판은 저렴한 표준 FR4 기술을 통해 제조될 수 있다. 회로 기판은 납땜에 적합한 재료, 예를 들어 전형적으로 회로 기판 내에 존재하는 구리 구조 또는 납땜 이전에 도포되는 납땜 페이스트를 포함한다.
또한, 레이더 센서의 안테나 구조에 의해 송신되는 레이더 신호를 생성하고, 안테나 구조를 통해 수신된 레이더 신호를 수용하는 레이더 트랜시버가 제공된다. 바람직하게, 레이더 트랜시버는 표면 실장 소자(surface-mounted device: SMD)이고, 특히 모놀리식 마이크로파 집적 회로(Monolithic Microwave Integrated Circuit: MMIC)이다. 레이더 트랜시버는 별도의 송수신 유닛으로서 형성될 수도 있다. 회로 기판의 하나의 표면에는 레이더 트랜시버가 장착된다.
플라스틱으로 이루어진 도파관 구조가 제공된다. 우선, 이러한 도파관 구조는 플라스틱 블록이다. 하기에 설명되는 바와 같이, 도파관 구조 내에는 도파관 채널들이 형성된다. 도파관 구조는 레이더 센서를 위한 안테나 구조로서 사용되고, 도파관 채널들은, 레이더 센서로부터 방사되고 레이더 센서에 의해 수용될 레이더 신호를 위한 도파관으로서 사용된다. 이 경우, 도파관 채널들은 도파관 구조 내의 금속 전도성 코팅된 하나 이상의 측벽을 포함하고, 도파관 구조에 의해 제한되지 않는 개방 측면을 또한 포함하도록 형성된다. 금속 전도성 코팅은 금속으로 구성되며, 전기 전도성이다. 개방 측면은 모든 도파관 채널들에 있어서 도파관 구조의 동일한 측면 상에 형성된다. 도파관 채널들은 자신의 형상에 따라 각각 복수의 측벽들을 포함할 수 있다. 이 경우, 개별 도파관 채널들의 형상들은 서로 상이할 수 있다. 도파관 구조에서, 도파관 채널들을 형성하는 모든 측벽들은 금속 전도성 코팅에 의해 코팅된다. 금속 전도성 코팅은 하나 이상의 측벽에만 형성될 수 있거나, 도파관 구조를 부분적으로 또는 완전히 둘러쌀 수 있다.
도파관 구조는 회로 기판의 표면에 납땜된다. 이 경우, 도파관 구조는 도파관 채널들의 개방 측면이 회로 기판의 방향으로 향하도록 배향된다. 도파관 구조를 회로 기판과 연결하기 위하여, 공지된 납땜 방법이 사용된다. 이 경우, 예를 들어 납땜 페이스트 마스크 인쇄에 의한 리플로우 납땜이 사용된다. 이 경우, 도파관 구조의 전기 전도성 코팅은, 납땜에 적합한 회로 기판의 재료, 즉 구리 구조 또는 납땜 페이스트와 직접 납땜될 수 있다. 또한, 예를 들어 적외선 방사에 의한 가열을 통해 납땜점으로의 최적화된 열 전달이 달성되도록 하는 구멍들 또는 슬롯들이 도파관 채널들과 더불어 제공될 수 있다. 도파관 구조와 회로 기판의 연결을 통해, 도파관 채널들의 개방 측면이 회로 기판을 통해 차단되므로, 완전히 둘러싸인 전도성 도파관 채널들이 형성된다.
즉, 그 결과, 도파관 구조와 회로 기판이 서로 납땜됨으로써, 도파관 구조 내의 하나 이상의 측벽과 회로 기판을 통해 도파관이 형성된다. 이는 하기의 복수의 장점들을 제공한다. 회로 기판의 표면을 활용함으로써, 일체형 도파관 구조가 사용될 수 있다. 이는, 대개 접착, 납땜 또는 나사 조임되어야 하는, 일반적으로 사용되는 복잡한 다층 플라스틱- 또는 판금 스택 구조들과는 달리, 덜 복잡하고 저렴한 구조를 제공한다. 필요한 부품의 수를 감소시키고, 회로 기판 제조에서 특수한 고주파 재료들을 생략하고, 조립체의 조립 시에 공정 단계들을 단 하나의 납땜 공정으로 감소시킴으로써, 안정적이고 간단한 조립 공정들에 의한 최적의 가격 대비 성능이 얻어진다. 더 낮은 복잡성 및 공정 단계들의 감소를 통해, 안정성, 품질 및 서비스 수명이 또한 향상된다. 그와 동시에, 납땜 연결은 회로 기판 상에 도파관 구조를 기계적으로 고정하는데 사용된다. 납땜 공정에서는, 도파관 채널들이 임계적인 공극없이 전체 평면이 폐쇄되도록 하는 장력이 발생한다. 이를 통해, 매우 양호한 고주파수 연결이 얻어진다. 또한, 납땜 공정에서는 납땜의 용융이 발생하므로, 납땜 내에 표면 장력이 발생한다. 이를 통해, 납땜 공정 동안 도파관 구조 및 회로 기판의 셀프 센터링이 실행됨으로써, 접합 시의 조립 공차가 어느 정도 보상된다. 따라서, 도파관 채널들은 두 구성 요소들이 서로에 대해 약간 비틀리거나 약간 오프셋될 때에도 회로 기판 상의 올바른 위치로 이끌어질 수 있다.
일반적으로, 도파관 채널을 위한 상이한 형상들이 가능하다. 바람직하게, 도파관 채널의 횡단면은 직사각형 형상을 갖는다. 직사각형 도파관 내에서, 레이더 신호는 구현하기 간단한 모드에 의해 공급될 수 있다. 이러한 경우, 도파관 구조 내에 금속 전도성 코팅을 구비한 3개의 측벽들이 형성되고, 네 번째 측면은, 납땜 이후에 회로 기판을 통해 제한되는 개방 측면이다. 도파관 구조 내에 금속 전도성 코팅을 구비한 하나의 측벽만이 형성되는 (반) 타원형 도파관 채널들도 제공될 수 있다. 대안적으로, 금속 전도성 코팅을 구비한 복수의 측벽들을 포함하는 다각형 도파관 채널들도 제공될 수 있다.
납땜 공정을 위해서는, 금속 전도성 코팅이 납땜에 적합하고 마찬가지로 납땜점에 걸쳐 연장되는 경우, 이러한 금속 전도성 코팅이 사용될 수 있다. 이것이 불가능하거나, 개선된 납땜이 달성되어야 하는 경우, 납땜점의 영역에는 추가의 납땜 가능한 코팅이 제공될 수 있다. 이는 도파관 구조가 회로 기판의 표면에 납땜되기 이전에 도포된다. 바람직하게, 납땜 가능한 코팅은 납땜 공정에서 회로 기판의 납땜 페이스트와 접촉하도록 배열된다.
이미 상술한 바와 같이, 도파관 채널들은 도파관들로서 사용된다. 원하는 발산을 달성하기 위해 발산 요소들이 제공된다. 바람직하게, 이들은 도파관 구조의 외부 측면을 향한 도파관 채널의 하나 이상의 코팅된 측벽을 통과하는 개구들의 형상으로 구현된다. 이러한 개구들은 예를 들어 슬롯 형상으로 형성된다.
상술한 바와 같이, 도파관 구조는 회로 기판과는 별도로 제조될 수 있다. 따라서, 도파관 구조를 모듈식 유닛으로서 형성하는 것도 가능하다. 이러한 모듈식 유닛은, 폐쇄된 기능 유닛을 형성하고, 회로 기판과는 구조적으로 별도로 구현될 수 있고, 그리고 이후 회로 기판에 납땜되는 독립적인 모듈이다. 복수의 모듈식 유닛들이 동일한 회로 기판과 연결될 수도 있다. 따라서, 동일한 회로 기판이 상이한 모듈식 유닛들을 위해 사용될 수 있다. 도파관 구조의 크기는 회로 기판의 크기와는 독립적으로 선택될 수 있다. 이를 통해, (예를 들어, 거리, 각도 범위, 각도 정확도 등과 관련한) 요건들 및 적용예에 따라, 상응하는 모듈식 유닛이 형성될 수 있다. 또한, 상이한 요건들 및 적용예들을 위한 일반 모듈들을 제공하는 것이 가능하다. 바람직하게, 회로 기판 상의 장착 위치는 상이한 모듈식 유닛들에 대해 동일하게 유지된다. 또한, 모듈식 유닛들로서 구현하는 경우에는 하기의 추가 장점들도 제공된다.
- 도파관 구조와 회로 기판 사이의 열팽창 계수 차이에 대한 덜 까다로운 요건;
- 회로 기판 상의 도파관 구조의 위치 설정과 관련한 공차에 대한 덜 까다로운 요건;
- 제조 공정에서의 비틀림 및 부풀음 뿐만 아니라 마찬가지로 노화 및 온도의 영향과 관련한 비틀림 및 부풀음에 있어서 회로 기판의 층 구조에 대한 덜 까다로운 요건;
- 도파관 구조가 도파관 채널에서 더 양호하게 회로 기판에 납땜될 수 있는 것;
- 별도로 배열된 모듈들에서, 예를 들어 표면파에 의한 도파관 채널들 사이의 과결합이 최소화될 수 있는 것;
- 도파관 구조와, 예를 들어 차량의 범퍼 또는 커버(레이돔)와 같은 여타 구성 요소들 사이의 다중 경로 반사가 도파관 구조들의 전체 표면에 비례하여 감소하는 것;
- 안테나 모듈들이 공유 부품 컨셉에 상응할 수 있으므로(동일한 외부 치수 및 회로 기판에 대한 접촉 위치들), 허가-, 환경- 및 신뢰성 테스트가 훨씬 감소될 수 있는 것.
특히, 상술한 바와 같이 하나 이상의 송신 모듈 및 하나 이상의 수신 모듈을 각각 독립적인 도파관 구조로서 형성하고, 서로 별도로 제공하는 것이 제공된다. 하나 이상의 송신 모듈 및 하나 이상의 수신 모듈은 상이한 지점들에서 회로 기판의 표면에 납땜된다. 이를 통해, 상술한 바와 같이 송신 모듈과 수신 모듈은 서로 독립적으로 형성되거나 선택될 수 있다.
전형적으로, 오늘날에는 복수의 안테나 채널들을 구비한 레이더 센서들이 사용된다. 복수의 도파관 채널들이 함께 도파관 구조 내에 또는 복수의 모듈식 유닛들 내에 형성되는 것이 제공될 수 있다. 발산 요소들과, 이에 따라 도파관 채널들도 개별 방사체로서 형성될 수 있거나 어레이들로 배열될 수 있으며, (예를 들어 안테나 이득 및 사이드 로브 감쇠와 같은) 원하는 안테나 매개변수를 구현할 수 있다. 레이더 센서의 성능, 특히 이에 따라 실행되는 각도 추정을 위해서는, 개별 송신 모듈들 및 수신 모듈들의 발산 요소들의 정확하게 공지되는 간격 및 정확한 배향이 결정적이다. 반면, 송신 모듈들 및 수신 모듈들의 위치는 자유롭게 선택 가능하며, 특별한 위치 요건이 존재하지 않는다.
레이더 트랜시버는 실질적으로 2개의 상이한 변형예들로 회로 기판의 하나의 표면에 장착될 수 있다. 일 변형예에서, 도파관 구조와 레이더 트랜시버는 회로 기판의 상이한 표면들에 배열될 수 있다. 바람직하게, 레이더 트랜시버는 도파관 구조에 대향 배치된 표면 상에 배열된다. 이후, 레이더 신호는 회로 기판을 통과하여 도파관 채널 내로 공급된다. 이를 위해, 도파관 전환부들, 결합 구조들, 및/또는 금속화된 도통 접속부를 구비한 유선 전력 공급부가 제공될 수 있다. 전형적으로 회로 기판이 비교적 얇기 때문에, 레이더 트랜시버와 도파관 구조 사이에 짧은 직접 결합이 가능하다. 또 다른 표면 실장 소자(SMD)가 바람직하게는 레이더 트랜시버와 동일한 표면 상에 배열된다. 이에 따라, 일측 장착 공정으로 충분함으로써, 제조 비용이 절감된다. 또한, 회로 기판은 하나의 측면 상에서만 가열되고, 이러한 측면 상에 열전도 소자가 제공될 수 있다. 상술한 모듈식 유닛들과 관련하여, 전체 표면 상에 또 다른 소자들이 제공되지 않기 때문에, 도파관 구조들의 모듈식 유닛들이 이러한 전체 표면 상에 배열될 수 있고, 연결될 수 있다는 장점이 또한 제공된다. 또한, 하나의 측면으로부터의 SMD 그리고 특히 납땜점들의 외형 품질 검사가 실행될 수 있다. 순전히 원칙적으로, 또 다른 SMD는 여타 표면들, 예를 들어 측방향 표면들에 또는 도파관 구조와 동일한 표면에 배열될 수도 있고, 경우에 따라서는 도파관 구조 하부에 배열될 수도 있다.
또 다른 일 변형예에서, 도파관 구조와 레이더 트랜시버는 회로 기판의 동일한 표면 상에 배열될 수 있다. 이후, 레이더 신호는 하나 이상의 도파관 채널에 직접 결합되거나 그로부터 감결합될 수 있다. 이를 통해, 레이더 신호의 간단한 결합 및 감결합이 가능하고, 회로 기판을 통한 도통 접속부가 생략될 수 있다. 또 다른 표면 실장 소자(SMD)들이 바람직하게 동일한 표면 상에 그리고 대향 배치된 표면 상에 배열될 수 있다. 이를 통해, 더 높은 패킹 밀도(packing density)가 가능한데, 이는 작은 회로 기판과, 이에 따라 더 콤팩트한 레이더 센서를 유도한다. 그러나, 도파관 구조의 표면 상에 SMD를 배열함으로써, 도파관 구조 또는 도파관 채널들을 위한 공간은 감소된다. 순전히 원칙적으로, 또 다른 SMD는 여타 표면들에도 배열될 수 있다. 레이더 트랜시버 및/또는 SMD가 도파관 구조와 동일한 표면 상에 배열되고 도파관 구조에 의해 커버되는 경우, 이들은 도파관 구조의 금속 코팅을 통해 차폐된다. 이를 통해, 도파관 구조는 전자기 호환성(EMC)의 범주에서도 차폐 케이지로서 작용한다.
또한, 일측이 개방된 도파관 구조는, 도파관 채널들 안팎으로 레이더 신호를 결합 및 감결합하기 위한 회로 기판으로의 전환부들을 구현하는 또 다른 가능성들을 가능하게 한다. 도파관 채널은 부분적으로 회로 기판 내에서 추가 안내될 수 있다. 이를 통해, 양호한 결합 및 감결합이 직접적으로 도파관 채널 내에서 회로 기판의 구조화를 통해 구현된다. 이를 위해, 도파관 채널들 내로 돌출하는 비아(Via)들이 제공될 수 있다. 이 경우, 회로 기판으로의 전환은 하나 이상의 단계로 도파관 채널 내에서 실행될 수 있거나, 경사부들 또는 기타 매칭 구조들을 통해 실행될 수 있다. 도파관 채널들은 이제 간단한 라인을 통해 전력 공급될 수 있다.
또한, 회로 기판, 플라스틱으로 이루어진 도파관 구조 및 레이더 트랜시버를 포함하는 레이더 센서가 제안된다. 도파관 구조는 회로 기판의 표면에 납땜된다. 또한, 도파관 구조는 금속 전도성 코팅된 하나 이상의 측벽을 구비한 도파관 채널들을 포함한다. 이 경우, 도파관 채널들의 또 다른 제한부가 회로 기판을 통해 형성된다. 레이더 트랜시버는 회로 기판의 하나의 표면 상에 형성된다. 레이더 센서의 장점들과 가능한 개선예들에 대해서는 상기 설명 내용이 참조된다.
본 발명의 실시예들은 도면들에 도시되어 있으며, 하기 설명 내용에서 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 센서를 절단하여 도시한 등각 투상도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 일 실시예에 따른 납땜 공정 이전의 도파관 구조 및 회로 기판의 단면을 도시한 부분도이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예에 따른 납땜 공정 이전의 도파관 구조 및 회로 기판의 또 다른 단면을 도시한 또 다른 부분도이다.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 일 실시예에 따른 납땜 공정 이후의 도파관 구조 및 회로 기판의 단면을 도시한 부분도이다.
도 5는 본 발명에 따른 방법의 또 다른 일 실시예에 따른 납땜 공정 이후의 도파관 구조 및 회로 기판의 단면을 도시한 부분도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 레이더 센서의 2개의 실시예들을 각각 도시한 등각 투상도이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명에 따른 레이더 센서의 복수의 실시예들을 각각 도시한 평면도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 센서를 절단한 등각 투상도를 도시한다. 레이더 센서는, 블록 형상으로 형성된, 플라스틱으로 이루어진 도파관 구조(1)와; 복수의 레이어들로 구성되고(멀티 레이어 회로 기판), 표준 FR4 기술에 의해 제조된 회로 기판(2);을 포함한다. 도파관 구조(1)는 하기에 상세하게 설명되는 납땜 공정을 통해, 회로 기판(2)의 표면(하기에는 상부 측면으로 불림)과 연결된다. 도파관 구조(1)는 직사각형 횡단면을 갖는 복수의 도파관 채널(10)들을 포함하고, 이러한 도파관 채널들은 회로 기판(2)의 표면과 함께 레이더 신호를 위한 도파관으로서 사용된다. 이에 따라, 레이더 센서를 위한 안테나 구조가 형성된다. 도파관 채널(10)들의 상세한 설명을 위하여 하기 설명이 참조된다. 도파관 구조(1)의 표면과 도파관 채널(10)들을 연결하고, 레이더 신호들을 위한 발산 요소(11)들로서 사용되는 복수의 슬롯형 개구들이 도파관 구조(1) 내에 형성된다. 또한, 레이더 센서는 레이더 트랜시버(3)를 포함하고, 이러한 레이더 트랜시버는 본 예시에서 표면 실장 소자(SMD)로서, 도파관 구조(1)에 대향 배치된 회로 기판(2)의 표면(하기에는 하부 측면으로 불림)에 배열되고, 모놀리식 마이크로파 집적 회로(MMIC)로서 형성된다. 레이더 트랜시버(3)는 회로 기판(2)을 통한 복수의 도통 접속부(31)들을 거쳐 도파관 구조(1)의 도파관 채널(10)들과 연결된다. 레이더 트랜시버(3)는 레이더 센서에 의해 송신되는 레이더 신호를 생성하고, 이를 도통 접속부(31)들을 통해 도파관 채널(10)들 내로 공급하고, 이후 이러한 도파관 채널들은 발산 요소(11)들을 통해 레이더 신호를 발산한다. 발산 요소(11)들 및 도파관 채널(10)들을 통해 레이더 센서에 의해 수용된 레이더 신호는 도통 접속부(31)들을 통해 레이더 트랜시버(3)로 안내되고, 그곳에서 처리된다. 또한, 레이더 트랜시버(3)는 열 전도 재료(32)를 포함하며, 이러한 열 전도 재료를 통해, 레이더 트랜시버(3) 내에서 발생하는 열은 도시되지 않은 하우징으로 소산된다.
도 2는 도파관 구조(1) 및 회로 기판(2)의 단면의 부분도를 도시한다. 여기서, 도파관 구조(1)와 회로 기판(2)은 아직 서로 납땜되어 있지 않다. 도파관 구조(1) 내에는, 도파관 구조(1)에 의해 형성되는 3개의 측벽(12, 13, 14)들을 포함하는 도파관 채널(10)이 형성된다. 횡단면에서, 3개의 측벽(12, 13, 14)들은 직사각형의 3개의 측면들을 나타낸다. 직사각형의 제4 측면(15)은 개방되어 있으며, 회로 기판(2)의 방향으로 배향되어 있다. 적어도 측벽(12, 13, 14)들과, 본 실시예에서 도파관 구조(1)의 전체 표면은 전기 전도성 금속 코팅(18)으로 코팅된다. 도파관 채널(10)의 상부 측벽(13)은 발산 요소(11)로서 사용되는 슬롯형 개구를 포함한다. 도파관 채널(10)의 개방 측면(15)과 측면(12 또는 14)들 사이의 모서리에는 회로 기판(2)의 표면과의 납땜을 위한 납땜점(16, 17)들이 제공된다. 납땜점들(16, 17)에는 납땜 가능한 코팅(19)이 추가적으로 제공된다. 전기 전도성 금속 코팅(18)이 마찬가지로 충분히 납땜 가능하고, 납땜점(16, 17)들에 걸쳐 연장되는 경우, 납땜 가능한 추가의 코팅(19)은 생략될 수 있다. 회로 기판(2)은 적어도, 도파관 구조(1)를 향한 표면에 구리 층(21)을 포함한다. 상술한 납땜점(16, 17)들에 상응하는 지점들에서는 회로 기판(2)의 표면 상에 납땜 페이스트(22)가 도포된다. 외부를 향해, 납땜을 납땜점(16, 17)들로 제한하는 솔더 레지스트(23)가 또한 제공된다.
도 3은, 납땜 공정 이전의 도파관 구조(1) 및 회로 기판(2)의 전체 높이를 도시하는 또 다른 부분도를 도 2에 수직인 또 다른 단면으로 도시한다. 동일한 요소들은 동일한 도면 부호들로 표시되며, 이와 관련하여 상기 설명 내용이 참조된다. 레이더 트랜시버(3)는 이미 납땜 이전에 회로 기판(2)의 하부 측면[즉, 도파관 구조(1)에 대향 배치된 표면]에 장착된다. 또 다른 실시예에서, 레이더 트랜시버(3)는 납땜 이후에도 장착될 수 있다. 도파관 채널(10)들과 도통 접속부(31)들은 납땜 이후에 서로 결합되도록 배열된다. 도파관 구조(1)는 납땜 페이스트(22)에 의해 회로 기판(2)의 표면에 장착된다. 이어서, 도파관 구조(1)와 회로 기판(2)은 적어도 납땜점(16, 17)들에서 서로 납땜된다. 이를 위해, 납땜점(16, 17)들에서 회로 기판(2) 상에 배열된 납땜 페이스트(22)에 의한 공지된 리플로우 납땜이 사용된다. 납땜 공정에서는, 도파관 채널(10)이 임계적인 공극없이 전체 평면이 폐쇄되도록 하는 장력이 발생한다. 또한, 납땜 공정에서는 납땜 페이스트(22) 내의 납땜의 용융이 발생하므로, 납땜 내에 표면 장력이 발생한다. 이를 통해, 납땜 공정 동안 도파관 구조(1) 및 회로 기판(2)의 셀프 센터링이 실행된다.
도 4에는 일 실시예에 따른 납땜 이후의 도 3의 부분도가 도시되어 있다. 납땜 공정 이후, 도파관 구조(1)와 회로 기판(2)은 견고하게 연결된다. 회로 기판(2)의 표면의 구리 층(21)은 도파관 채널(15)의 개방 측면(15)을 차단하므로, 도파관으로 사용되는 완전히 폐쇄된 직사각형 도파관 채널(10)이 생성된다. 이러한 실시예에서는, 또 다른 SMD(4)가 회로 기판(2)의 하부 측면에 배열된다.
도 5에는 또 다른 일 실시예가 도시되어 있다. 납땜 이후의 도파관 구조(1) 및 회로 기판(2)이 다시 도시된다. 이러한 실시예는, 레이더 트랜시버(3)가 회로 기판(2)의 상부 측면[즉, 도파관 구조(1)와 동일한 표면]에 장착된다는 점에서 상술한 내용과 상이하다. 이러한 예시에서, 레이더 트랜시버(3)는 도파관 구조(1)에 의해 둘러싸이고, 그에 따라 차폐된다. 회로 기판(2)을 통한 도통 접속부(31)가 생략될 수 있다. 그 대신, 레이더 트랜시버(3)는 직접 접속부(33)를 통해 도파관 채널(10)과 결합된다. 이러한 실시예에서는, 또 다른 SMD(4)가 회로 기판(2)의 하부 측면 뿐만 아니라 [도파관 구조(1) 하부의] 상부 측면에도 배열된다. 레이더 트랜시버(3)가 회로 기판(2)의 상부 측면에 장착되는 이러한 실시예는 또 다른 실시예들에 적용될 수 있다.
지금까지의 실시예들에서는, 하나의 도파관 채널(10)만이 설명되었다. 그러나, 전형적으로 복수의 안테나 채널들(예를 들어, 최대 32개의 채널들)이 제공된다. 도 6a 및 도 6b에는 복수의 안테나 채널들이 구현되는 2개의 실시예들이 도시되어 있다. 이 경우, 동일한 요소들은 동일한 도면 부호들로 표시되고, 상기 설명 내용이 참조된다. 도 6a에서 도파관 구조(1)는 모듈식 유닛으로서 형성되고, 이러한 모듈식 유닛은 하나의 폐쇄된 기능 유닛을 형성하고, 레이더 신호를 송신하는 기능과 반사된 레이더 신호를 수신하는 기능을 통합한다. 이러한 실시예에서, 이를 위해, 도파관 구조(1)는 레이더 신호의 송신을 위한 상응하는 발산 요소(11A)들을 구비한 4개의 도파관 채널(10A)들과, 레이더 신호의 수신을 위한 상응하는 발산 요소(11B)들을 구비한 또 다른 3개의 도파관 채널(10B)들을 포함하며, 이러한 도파관 채널들은 별도로 레이더 트랜시버(3)와 연결된다. 도파관 구조(1)의 크기는 회로 기판(2)의 크기와는 독립적으로 선택될 수 있으므로, 이러한 실시예에서 회로 기판(2)의 상부 측면에는 SMD(4)가 장착된다.
도 6b에는 송수신 기능을 통합하는 모듈식 유닛 대신에, 도파관 구조의 복수의 모듈식 유닛들이 형성된다. 제1 모듈식 유닛(100)은 송신 모듈로서 형성되고, 레이더 신호를 송신하는 데만 사용된다. 이를 위해, 송신 모듈(100)은 레이더 신호의 송신을 위한 상응하는 발산 요소(11A)들을 구비한 3개의 도파관 채널(10A)들을 포함한다. 2개의 또 다른 모듈식 유닛(101 및 102)들은 수신 모듈들로 형성되고, 레이더 신호를 수신하는 데만 사용된다. 이를 위해, 각각의 수신 모듈(101, 102)은 레이더 신호의 수신을 위한 상응하는 발산 요소(11B)들을 구비한 도파관 채널(10B)을 포함한다. 모듈식 유닛(100, 101, 102)들은 그 크기가 서로 독립적이고, 회로 기판(2)의 크기와는 독립적이므로, 이러한 실시예에서 회로 기판(2)의 상부 측면에는 SMD(4)가 장착된다.
도파관 채널들 및 발산 요소들의 수는 적용예에 따라 선택될 수 있다. 또한, 모듈식 유닛들은 적용예에 따라 교체될 수 있으며, 서로 상이하게 조합될 수 있다. 또한, 복수의 일반 모듈들을 제공함으로써, 레이더 센서가 하나의 구성 키트로부터 구성될 수 있도록 하는 것도 가능하다. 이 경우, 회로 기판 상의 모듈들의 위치들이 동일하므로, 납땜점들은 변화하지 않는다. 또한, 상술한 실시예들에서는 추가적으로 또 다른 SMD(4)들이 회로 기판(2)의 하부 측면에 또는 다른 측면들 중 하나의 측면에 배열될 수도 있다.
도 7a 내지 도 7d는 모듈식 유닛들의 상이한 배열들을 나타내는 복수의 실시예들의 레이더 센서의 평면도들을 각각 도시한다. 도 7a에는, SMD(4)가 없는 도 6a의 배열체가 도시되어 있다. 이 경우, 모듈식 유닛은 송수신 기능을 담당한다. 도 7b에는, 도 6b에서 설명된 바와 같은 송신 모듈(100) 및 수신 모듈(101)이 도시되어 있다. 송신 모듈(100)은 레이더 신호의 송신을 위해 형성되고, 수신 모듈(101)은 레이더 신호의 수신을 위해 형성된다. 두 모듈(100 및 101)들의 위치는 원하는 대로 선택될 수 있고, 서로에 대해 변위될 수 있는데, 이는 화살표로 도시되어 있다. 평가, 특히 레이더 센서를 통한 각도 추정을 위해서는 모듈(101 및 101)들의 서로에 대한 정확한 간격 및 정확한 정렬만이 의미가 있다. 이에 따라, 회로 기판(2)의 표면 상에는 복수의 SMD(4)를 위한 공간이 제공될 수 있다. 이는 하기에 설명된 실시예들에도 적용된다. 도 7c에는 마찬가지로 송신 모듈(100) 및 수신 모듈(103)이 도시되어 있다. 수신 모듈(103)은 도 7b의 수신 모듈과 비교하여 상이한 형상을 갖는다. 도 7d에는 마찬가지로 송신 모듈(100) 및 수신 모듈(104)이 도시되어 있다. 이러한 예시에서, 수신 모듈(104)은 개별 도파관 채널(10B)들 외에, 복수의 발산 요소(11C)들을 구비한, 마찬가지로 레이더 신호의 수신에 사용되는 도파관 채널 어레이(10C)도 포함한다.
모든 실시예들에서, 도파관 채널(10)은 부분적으로 회로 기판(2) 내에서 추가 안내될 수도 있다(도시되지 않음). 이를 위해, 도파관 채널(10) 내로 돌출하는 금속화된 비아들이 제공될 수 있다. 이 경우, 회로 기판(2)으로의 전환은 하나 이상의 단계로 도파관 채널(10) 내에서 실행될 수 있거나, 경사부들 또는 기타 매칭 구조들을 통해 실행될 수 있다. 도파관 채널(10)은 간단한 라인을 통해 전력 공급된다. 예를 들어, 라인의 끝점은 직사각형 도파관 채널(10) 내에서 H10 기본 모드를 여기하기 위하여 측벽(12, 14)들에 대한 파장의 1/4의 간격을 갖는다.

Claims (10)

  1. 레이더 센서의 제조 방법으로서,
    - 회로 기판(2)을 제공하는 단계;
    - 회로 기판(2)의 표면에 레이더 트랜시버(3)를 장착하는 단계;
    - 플라스틱으로 이루어진 도파관 구조(1)를 제공하는 단계;
    - 도파관 구조(1) 내의 금속 전도성 코팅된 하나 이상의 측벽(12, 13, 14) 및 개방 측면(15)을 구비한 도파관 채널(10, 10A, 10B, 11C)들을 형성하는 단계;
    - 회로 기판(2)의 표면에 도파관 구조(1)를 납땜하고, 개방 측면(15)은 회로 기판(2)의 방향으로 향하도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 레이더 센서의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 도파관 채널(10)들의 횡단면은 금속 전도성 코팅된 3개의 측벽(12, 13, 14)들을 갖는 직사각형 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 레이더 센서의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 도파관 구조(1)가 회로 기판(2)의 표면에 납땜되기 이전에, 납땜 가능한 코팅(19)이 납땜점의 영역에서 도파관 구조(1) 상에 도포되는 것을 특징으로 하는, 레이더 센서의 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 발산 요소(11, 11A, 11B, 11C)들은 도파관 구조(1)의 외부 측면을 향한 도파관 채널(10, 10A, 10B, 11C)의 하나 이상의 코팅된 측벽(13)을 통과하는 개구들의 형상으로 구현되는 것을 특징으로 하는, 레이더 센서의 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 도파관 구조(1)는 회로 기판(2)의 표면에 납땜되는 모듈식 유닛(1, 100, 101, 102, 103, 104)으로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 레이더 센서의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 하나 이상의 송신 모듈(100) 및 하나 이상의 수신 모듈(101, 102, 103, 104)이 서로 별도로 제공되고, 상이한 지점들에서 회로 기판(2)의 표면에 납땜되는 것을 특징으로 하는, 레이더 센서의 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 도파관 구조(1) 및 레이더 트랜시버(3)는 회로 기판(2)의 상이한 표면들 상에 배열되는 것을 특징으로 하는, 레이더 센서의 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 도파관 구조(1) 및 레이더 트랜시버(3)는 회로 기판(2)의 동일한 표면 상에 배열되는 것을 특징으로 하는, 레이더 센서의 제조 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 도파관 채널(10, 10A, 10B, 11C)이 부분적으로 회로 기판(2) 내에서 추가 안내되는 것을 특징으로 하는, 레이더 센서의 제조 방법.
  10. 레이더 센서로서,
    - 회로 기판(2);
    - 회로 기판(2)의 표면에 납땜된, 플라스틱으로 이루어진 도파관 구조(1)이며, 도파관 구조(1)는 금속 전도성 코팅된 하나 이상의 측벽(12, 13, 14)을 구비한 도파관 채널(10, 10A, 10B, 11C)들을 포함하고, 도파관 채널(10)들의 또 다른 제한부가 회로 기판(2)을 통해 형성되는, 도파관 구조; 그리고
    - 회로 기판(2)의 표면 상에 배열된 레이더 트랜시버(3);를 포함하는 레이더 센서.
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