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1. WO2020110741 - レーダ装置

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明 細 書

発明の名称 レーダ装置

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0004   0005  

課題を解決するための手段

0006  

発明の効果

0007  

図面の簡単な説明

0008  

発明を実施するための形態

0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090  

符号の説明

0091  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13  

明 細 書

発明の名称 : レーダ装置

技術分野

[0001]
 本発明はレーダ装置に関する。

背景技術

[0002]
 近年、自動運転等の基盤技術として、車両周囲の障害物を検知するレーダ装置が開発されている。レーダ装置には基板上に電波を発生する電子部品が実装されており、この電子部品は特に消費電力が大きいため、発熱によって誤動作が生じるおそれがある。このため、レーダ装置として、電子部品の放熱性を確保するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載のレーダ装置は、基板の上面に電子部品を囲むようにグランドパターンが形成されている。基板上のグランドパターンに接するようにフレームが設置され、電子部品の発熱がグランドパターンを介してフレームに逃がされている。

先行技術文献

特許文献

[0003]
特許文献1 : 特開2017-161322号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0004]
 しかしながら、上記のレーダ装置では、電子部品の周囲にグランドパターンが形成されているが、電子部品の発熱をダイレクトにグランドパターンに伝えるものではない。電子部品とグランドパターンには僅かに隙間が空いており、電子部品とグランドパターンの熱抵抗が大きく、電子部品の温度を十分に下げることができない。このため、電子部品の温度が許容温度よりも上昇するおそれがあった。
[0005]
 本発明は前記課題を解決するもので、その目的とするところは、電子部品の温度上昇を抑えることができるレーダ装置を提供することである。

課題を解決するための手段

[0006]
 本発明の一態様のレーダ装置は、一方の主面に電子部品が設けられた基板と、前記基板の一方の主面に配置されたホーンと、前記基板の他方の主面に設けられた放熱板と、を備えたレーダ装置であって、前記基板の一方の主面には放熱パターンが形成されており、前記電子部品が第1の放熱部材を介して前記放熱パターンに接続されると共に前記ホーンが第2の放熱部材を介して前記放熱パターンに接続されることを特徴とする。

発明の効果

[0007]
 本発明によれば、電子部品から放熱板に向かう基板の厚み方向の放熱経路に加えて、電子部品からホーンに向かう熱抵抗が小さな放熱経路が形成されて、電子部品の温度上昇を効果的に抑えることができる。本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

図面の簡単な説明

[0008]
[図1] 第1の実施形態に係るレーダ装置の分解斜視図。
[図2] 第1の実施形態に係るレーダ装置の断面模式図。
[図3] 図3Aは比較例に係る電波の放射状態の説明図、図3Bは第1の実施形態の電波の放射状態の説明図。
[図4] 図4Aは比較例に係る複数アンテナによる電波の放射状態の説明図、図4Bは第1の実施形態の複数アンテナによる電波の放射状態の説明図。
[図5] 図5Aは比較例に係る伝熱経路及び放熱経路の説明図、図5Bは第1の実施形態に係る伝熱経路及び放熱経路の説明図。
[図6] 第2の実施形態のレーダ装置の断面模式図。
[図7] 第3の実施形態のレーダ装置の断面模式図。
[図8] 第4の実施形態のレーダ装置の断面模式図。
[図9] 第5の実施形態のレーダ装置の断面模式図。
[図10] 第6の実施形態のレーダ装置の断面模式図。
[図11] 第7の実施形態のレーダ装置の断面模式図。
[図12] 第8の実施形態のレーダ装置の断面模式図。
[図13] 第9の実施形態のレーダ装置の断面模式図。

発明を実施するための形態

[0009]
[第1の実施形態]
 以下、図1を参照して、第1の実施形態に係るレーダ装置の全体構成について説明する。図1は、第1の実施形態に係るレーダ装置の分解斜視図である。なお、以下の説明では、レーダ装置としてミリ波レーダを例示して説明するが、本開示の技術は電波を放出して障害物を検知する他のレーダ装置に利用することが可能である。
[0010]
 図1に示すように、レーダ装置1は、ミリ波レーダ装置であり、ミリ波帯の電波を放射して、障害物からの反射波を受信して障害物を検知している。レーダ装置1の基板10の一方の主面11には、複数のMMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)チップ14が設けられている。各MMICチップ14には給電線(不図示)を介して複数のアンテナ13が接続されている。各MMICチップ14からの電力供給によって各アンテナ13から電波が放射され、各アンテナ13で捕らえた電波は給電線を通じて各MMICチップ14に送られる。
[0011]
 なお、アンテナ13は、基板10上に設けられたパッチアンテナ等の平面アンテナでもよいし、基板10上に設けられた表面実装型のチップアンテナでもよい。基板10上には、半導体チップとして送受信用のMMICチップ14が配置される構成にしたが、送信用のMMICチップ14と受信用のMMICチップ14が個別に配置されてもよい。半導体チップとして、他のMIC(Microwave Integrated Circuit)チップが使用されてもよい。また、基板10には、ガラスエポキシ基板、セラミック基板等が使用されてもよいし、低誘電率のフッ素樹脂製の高周波用基板が使用されてもよい。
[0012]
 レーダ装置1の基板10の一方の主面11には、外面を金属メッキした平面視矩形状の樹脂製のホーン20が配置されている。ホーン20には、基板10上の複数のアンテナ13に対応する位置にそれぞれ導波路23が形成されている。各導波路23は、短距離用、中距離用、長距離用に種類が分かれている。複数の導波路23から外部に向けて電波が放出されることで、レーダ装置1からの距離が異なる障害物を検知することが可能になっている。各導波路23は、基板10の一方の主面11から遠ざかるにつれて幅広になるように、ホーン20のテーパ面によって角錐状又は円錐状に形成されている。
[0013]
 なお、ホーン20には、PBT(Polybutylene Terephthalate)樹脂、PPS(Poly Phenylene Sulfide)樹脂、PP(Poly Propylene)樹脂、ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)樹脂、PS(Poly Styrene)樹脂、PE(Poly Ethylene)樹脂、PVC(Poly Vinyl Chloride)樹脂、PC(Poly Carbonate)樹脂、PET(Poly Ethylene Terephthalate)樹脂、LCP(Liquid Crystal Polymer)樹脂、PPO(Poly Phenylene Oxide)樹脂、エポキシ(Epoxy)樹脂、Si(Silicone)樹脂、ポリエステル(Polyester)樹脂などを主成分とする熱可塑性樹脂、または熱硬化性樹脂の軽量で熱伝導率が低い樹脂が使用されてもよい。金属メッキによってホーン20の外面に形成された金属膜28(図2参照)には、熱伝導率が高くシールド性を持った銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、ニッケル(Ni)、錫(Sn)等のいずれかを少なくとも含む金属が使用されてもよい。ホーン20の外面の金属膜28は、メッキの他、スパッタ法、インクジェット法、スクリーン印刷法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、PVD(Physical Vapor Deposition)法等によって形成されてもよい。
[0014]
 ホーン20には、複数の導波路23を覆うように平面視矩形状のレンズ30が配置されている。レンズ30の基板10側の裏面には、ホーン20の複数の導波路23に対応して複数のレンズ面31(図2参照)が形成されている。アンテナ13から導波路23内で放射状に拡散した電波はレンズ30で平面波に変換されて外部に放出される。外部からの反射波はレンズ30によって導波路23内で収束されてアンテナ13に受信される。なお、レンズ30には、PBT樹脂、PPS樹脂等の誘電体材料が使用されてもよい。
[0015]
 ホーン20及びレンズ30の外縁部は矩形枠状のハウジング35で押さえられている。
ハウジング35は、ホーン20及びレンズ30を抜け止めする開口縁部36と、レーダ装置1の側面を形成する側壁部37とを有している。ハウジング35の開口縁部36上には、レーダ装置1の表面を形成するカバー39が固定されている。カバー39は、ハウジング35に固定される外周部分を除いて膨出しており、雨や風等の自然環境から装置内部を保護するレドームとして機能している。なお、ハウジング35及びカバー39には、PBT樹脂、PPS樹脂等の樹脂材料が使用されてもよい。
[0016]
 基板10の他方の主面12には、基板10の熱を逃がす放熱板40が設けられている。
放熱板40の基板10側の表面には、基板10上の複数のMMICチップ14に対応する位置に複数の支持台41が形成されている。放熱板40の裏面は、レーダ装置1の裏面を形成するベース45に支持されている。各支持台41の支持面は放熱シートS1を介して基板10に接触し、ベース45は放熱シートS2を介して放熱板40に接触している。レーダ装置1には、放熱板40及びベース45によってMMICチップ14の熱を逃がす放熱経路が形成される。なお、放熱板40及びベース45にはアルミニウム等の熱伝導率が高い材料が使用されてもよい。
[0017]
 図2を参照して、第1の実施形態に係るレーダ装置の詳細構成について説明する。図2は、第1の実施形態に係るレーダ装置の断面模式図である。
[0018]
 図2に示すように、基板10の一方の主面11にはMMICチップ14が配置されると共に、MMICチップ14に離間してアンテナ13が設けられている。また、基板10の一方の主面11には、樹脂成形体の外面に金属メッキによって金属膜28を形成したホーン20が配置されている。ホーン20の外周部分には基板10の外縁を囲む周壁部21が設けられ、周壁部21はハウジング35の開口縁部36を避けるように段状に形成されている。ホーン20の内側部分には導波路23が形成されたホーン本体22が設けられ、ホーン本体22の基板10側の裏面はMMICチップ14やアンテナ13に対応する箇所が部分的に突出している。
[0019]
 ホーン本体22の裏面には、MMICチップ14に対応する箇所に、MMICチップ14の表面に当接する断面視台形状の当接部24が設けられている。また、ホーン本体22の裏面には、アンテナ13に対応する箇所に、導波路23に沿って突出する薄厚のガイド部25が設けられている。導波路23は、基板10の一方の主面11から遠ざかるにつれて対向間隔が広くなるように、ホーン本体22及びガイド部25のテーパ状の壁面26によって形成されている。また、ホーン本体22の表面側にはレンズ30が配置されており、レンズ30の裏面には導波路23の中心線を光軸とする凸面状のレンズ面31が形成されている。
[0020]
 基板10の他方の主面12には放熱板40が設けられている。放熱板40の外周部分には基板10の外縁を囲む周壁部42が設けられ、放熱板40の内側部分にはMMICチップ14に対応する箇所で基板10に当接する支持台41が設けられている。放熱板40の周壁部42はホーン20の周壁部21に当接しており、放熱板40の支持台41は放熱シートS1を介して基板10に当接している。放熱板40は、放熱シートS2を介してベース45に支持されている。ベース45は放熱板40と同様に熱伝導率が高い金属で形成されているため、ベース45も放熱板として機能している。
[0021]
 ホーン20の外面が金属膜28で覆われているため、導波路23を形成するホーン20の壁面には金属膜28によって電波を遮蔽するシールド層29が形成されている。これにより、導波路23内の電波のシールド性が確保されて、電波の指向性及び強度が向上される。また、当接部24が金属膜28を介してMMICチップ14の表面に接触しているため、MMICチップ14からシールド層29に向かう伝熱経路R2が金属膜28で形成されると共に、MMICチップ14から放熱板40に向かう放熱経路R3が金属膜28で形成される。これにより、導波路23内の結露の発生が防止されると共に、MMICチップ14の温度上昇が抑えられている。
[0022]
 図3A及び図3Bを参照して、レーダ装置の電波の指向性及び強度について説明する。
図3Aは、比較例に係る電波の放射状態の説明図である。図3Bは、第1の実施形態の電波の放射状態の説明図である。なお、比較例のレーダ装置は、本実施形態のレーダ装置と比較して樹脂製のホーンの外面が金属メッキされていない点でのみ相違している。
[0023]
 図3Aに示すように、比較例に係るレーダ装置50では、MMICチップ53からアンテナ52に電力が供給されると、アンテナ52から外部に向けて電波が放射される。アンテナ52から導波路55の内側に向う電波は、導波路55を通じてレンズ面57に導かれて、レンズ面57で平面波に変換されて障害物の検知に使用される。アンテナ52から導波路55の外側に向かう電波は、樹脂製のホーン54内を直進して外部に放出されて障害物の検知に使用されない。よって、ホーン54の軽量化を図ることができるものの、電波利用効率が低くなって、電波の指向性及び強度が低下している。
[0024]
 一方で、図3Bに示すように、第1の実施形態に係るレーダ装置1では、導波路23を形成するホーン20のテーパ状の壁面26に金属膜28でシールド層29が形成されて導波路23のシールド性が確保されている。アンテナ13から導波路23の内側に向かう電波も、アンテナ13から導波路23の外側に向かう電波も、ホーン20のシールド層29によってレンズ面31に導かれて、レンズ面31で平面波に変換されて障害物の検知に使用される。よって、ホーン20の軽量化を図ることができると共に、電波利用効率が高くなって、電波の指向性及び強度が向上して検知精度が向上される。
[0025]
 図4A及び図4Bを参照して、レーダ装置の電波干渉について説明する。図4Aは、比較例に係る複数アンテナによる電波の放射状態の説明図である。図4Bは、第1の実施形態の複数アンテナによる電波の放射状態の説明図である。
[0026]
 図4Aに示すように、比較例に係るレーダ装置50には複数のアンテナ52に対応して複数の導波路55が形成され、各アンテナ52から同時に電波が放射されている。各アンテナ52から各導波路55の内側に向かう電波は、それぞれ導波路55を通じてレンズ面57に導かれて、レンズ面57で平面波に変換されて障害物の検知に使用される。各アンテナ52から各導波路55の外側に向かう電波は、樹脂製のホーン54内を直進して隣の導波路55に入り込んで電波干渉を起こしている。この電波干渉によって障害物の検知性能が悪化している。
[0027]
 一方で、図4Bに示すように、第1の実施形態に係るレーダ装置1では、複数のアンテナ13から同時に電波が放射されても、ホーン20のシールド層29によって導波路23外への電波の漏れが防止されている。アンテナ13から導波路23の内側に向かう電波も、アンテナ13から導波路23の外側に向かう電波も、ホーン20のシールド層29によってレンズ面31に導かれて、レンズ面31で平面波に変換されて障害物の検知に使用される。よって、複数の導波路23の間で電波干渉を起こすことがなく、電波干渉によって障害物の検知性能が悪化することがない。
[0028]
 図5A及び図5Bを参照して、レーダ装置の伝熱経路及び放熱経路について説明する。
図5Aは、比較例に係る伝熱経路及び放熱経路の説明図である。図5Bは、第1の実施形態に係る伝熱経路及び放熱経路の説明図である。
[0029]
 図5Aに示すように、比較例に係るレーダ装置50では、MMICチップ53の発熱によって装置内の空気が温められると、内外温度差によってホーン54のテーパ状の壁面58に結露59が生じて電波が乱れる場合がある。また、MMICチップ53の発熱が基板51及び放熱シートS1を介して放熱板60の支持台61に伝えられ、さらに放熱板60から放熱シートS2を介してベース62に伝えられる。MMICチップ53から基板51の厚み方向に向かう放熱経路R1だけでは、MMICチップ53の温度上昇を効果的に抑えることができない。
[0030]
 一方で、図5Bに示すように、第1の実施形態に係るレーダ装置1では、ホーン20の外面にMMICチップ14からシールド層29に向かう伝熱経路R2が形成されている。
伝熱経路R2は、当接部24からガイド部25までのホーン20の外面を覆う金属膜28によって形成され、ガイド部25の先端部分で伝熱経路R2の金属膜28とシールド層29の金属膜28が連なっている。MMICチップ14の発熱が伝熱経路R2を通じてシールド層29に伝わり、シールド層29が温められて結露59の発生が抑えられる。このように、導波路23の結露59の発生を抑えるために、MMICチップ14の発熱を利用している。
[0031]
 このとき、MMICチップ14の発熱はホーン20の外面の金属膜28に伝わり易いが、ホーン20の樹脂成形部分は熱伝導率が低いため、ホーン20の外面の金属膜28から内側の樹脂成形部分には熱が伝わり難くなっている。MMICチップ14から熱伝導率が高く熱容量が小さな金属膜28に集中的に熱が伝わるため、MMICチップ14の発熱によって伝熱経路R2を介してシールド層29を短時間で温めることができる。よって、レーダ装置1の起動直後からシールド層29を温めることができ、結露59による電波の乱れを効果的に抑えることができる。
[0032]
 また、第1の実施形態に係るレーダ装置1では、ホーン20の外面にMMICチップ14から放熱板40に向かう放熱経路R3が形成されている。放熱経路R3は、当接部24から周壁部21までのホーン20の外面を覆う金属膜28によって形成され、ホーン20の周壁部21と放熱板40の周壁部42の合わせ面で放熱経路R3の金属膜28が放熱板40に接触している。MMICチップ14の発熱が放熱経路R3を通じて放熱板40の周壁部42に伝えられ、放熱板40から放熱シートS2を介してベース45に伝えられる。
このように、MMICチップ14から基板10の厚み方向に向かう放熱経路R1に加えて、MMICチップ14からホーン20の外面を通る放熱経路R3によってMMICチップ14の温度上昇を抑えることができる。
[0033]
 ここでは、シールド層29と伝熱経路R2及び放熱経路R3を同一材料の金属膜28で形成したが、この構成に限定されない。シールド層29は伝熱経路R2及び放熱経路R3よりもシールド性が高い金属膜で形成され、伝熱経路R2及び放熱経路R3はシールド層29よりも熱伝導率が高い金属膜で形成されてもよい。例えば、シールド層29にはシールド性が高いニッケルが使用され、伝熱経路R2及び放熱経路R3には熱伝導率が高い銅が使用されてもよい。ニッケルでシールド性を確保するためには0.021μm以上の厚みが必要であり、銅で伝熱性を確保するためには10μm以上の厚みが必要である。
[0034]
 また、シールド層29と伝熱経路R2及び放熱経路R3とを同一の金属膜28で形成する場合に、シールド層29の金属膜28の肉厚よりも伝熱経路R2及び放熱経路R3の金属膜28の肉厚が大きく形成されてもよい。例えば、シールド層29と伝熱経路R2及び放熱経路R3を銅膜で形成する場合に、シールド層29は0.24μm以上の厚みの銅膜で形成され、伝熱経路R2及び放熱経路R3は10μm以上の厚みの銅膜で形成されてもよい。これにより、MMICチップ14の発熱が、伝熱経路R2及び放熱経路R3の金属膜28が厚くなった分だけ、MMICチップ14から金属膜28に熱を伝え易くなる。また、シールド層29は、複数層構造で形成されてもよく、例えばシールド性が高いニッケルと熱伝導率が高い銅の二層構造で形成されてもよい。
[0035]
 以上のように、第1の実施形態のレーダ装置1では、金属膜28によって導波路23内のシールド性が確保されて、導波路23から放出される電波の指向性及び電波強度が向上される。また、樹脂製のホーン20を採用することで、金属の使用量を抑えてレーダ装置1の軽量化を実現することができる。ホーン20の外面を通る伝熱経路R2によって、MMICチップ14の発熱を利用して導波路23の結露の発生を抑えることができる。さらに、ホーン20の外面を通る放熱経路R3によって、MMICチップ14の発熱が放熱板40に逃がされて、MMICチップ14の温度上昇を抑えることができる。
[0036]
 第1の実施形態では、ホーン20の外面の金属膜28によって放熱経路を増やす構成にしたが、基板10上に設けた放熱パターンとMMICチップ14に設けた放熱部材を利用して放熱経路を増やしてもよい。以下、第2-第9の実施形態を参照して、レーダ装置の放熱経路について説明する。また、第2-第9の実施形態では、第1の実施形態と実質的に同一の構成及び類似する構成については同一の符号を付して説明する。
[0037]
[第2の実施形態]
 図6は、第2の実施形態のレーダ装置の断面模式図である。なお、第2の実施形態のレーダ装置は、基板、ホーン、放熱板の一部構成のみ第1の実施形態と相違している。したがって、主に放熱経路についてのみ説明し、第1の実施形態と同様な構成については説明を極力省略する。ここでは、MMICチップの放熱経路について説明するが、以下の実施形態の放熱経路は他の電子部品の放熱に適用することも可能である。
[0038]
 図6に示すように、第2の実施形態に係るレーダ装置1は、基板10の一方の主面11に電子部品としてMMICチップ14が設けられている。基板10の一方の主面11には、MMICチップ14付近から基板10の外縁部まで延びた放熱パターン15によって放熱経路R4が形成されている。放熱パターン15は、回路パターンから電気的に離間している。放熱パターン15の一端部はMMICチップ14から僅かに離間しており、放熱パターン15の他端部は基板10の外縁部でホーン20の周壁部21に接触している。なお、放熱パターン15は、銅やアルミニウム等の熱伝導率が高い材料で形成されていればよい。また、放熱パターン15の他端部は基板10の外縁部に沿って延びていてもよい。
[0039]
 MMICチップ14には半固体状又はゲル状の放熱部材として放熱グリスG1が塗布されており、MMICチップ14が放熱グリスG1を介して放熱パターン15の一端部に接続されている。また、放熱パターン15の他端部には放熱グリスG2が塗布されており、放熱パターン15の他端部が放熱グリスG2を介してホーン20に接続されている。放熱グリスG1、G2がMMICチップ14と放熱パターン15の隙間やホーン20と放熱パターン15の隙間に入り込むことで熱抵抗を減らすことができる。なお、放熱部材としては、熱伝導性フィラーをグリスに分散した放熱グリスの代わりに、熱伝導性フィラーを接着剤に分散した放熱接着剤が使用されてもよい。
[0040]
 また、ホーン20及び放熱板40には、基板10の外縁から食み出した食み出し部27、43によって放熱経路R5が形成されている。ホーン20の食み出し部27は基板10の一方の主面11側の外縁部を覆うように周壁部21から食み出し、放熱板40の食み出し部43は基板10の他方の主面12側の外縁部を覆うように周壁部42から食み出して、ホーン20の食み出し部27と放熱板40の食み出し部43が接触している。ホーン20の食み出し部27と放熱板40の食み出し部43は基板10の外縁部に沿って形成されており、ホーン20と放熱板40が広い範囲で接触している。なお、ホーン20及び放熱板40には基板10の外縁部の一部に沿って食み出し部27、43が部分的に形成されていてもよい。
[0041]
 ホーン20の食み出し部27と放熱板40の食み出し部43の接触状態によっては、食み出し部27、43の接触面の僅かな隙間によって熱抵抗が増加する場合がある。このため、ホーン20の食み出し部27と放熱板40の食み出し部43は放熱グリスG3を介して接続されている。これにより、ホーン20の食み出し部27と放熱板40の食み出し部43の接触面の隙間を放熱グリスG3で埋めて、放熱グリスG3によってホーン20と放熱板40の間の熱抵抗を減らすことができる。なお、ホーン20の食み出し部27と放熱板40の食み出し部43が隙間なく接触している場合には放熱グリスG3は不要である。
[0042]
 以上のように、第2の実施形態のレーダ装置1には、放熱パターン15及び放熱グリスG1、G2によってMMICチップ14からホーン20に向かう放熱経路R4が形成されている。さらに、レーダ装置1には、食み出し部27、43及び放熱グリスG3によってホーン20から放熱板40に向かう放熱経路R5が形成されている。このように、MMICチップ14から基板10の厚み方向に向かう放熱経路R1に加えて、放熱経路R4、R5によって熱抵抗が小さな放熱経路が形成されている。よって、複数の放熱経路R1、R4、R5によってMMICチップ14の温度上昇を効果的に抑えることができる。
[0043]
[第3の実施形態]
 図7は、第3の実施形態のレーダ装置の断面模式図である。なお、第3の実施形態のレーダ装置は、放熱部材として放熱グリスの代わりに放熱シートを使用した点で第2の実施形態と相違している。したがって、第2の実施形態と同様な構成については説明を極力省略する。ここでは、MMICチップの放熱経路について説明するが、以下の実施形態の放熱経路は他の電子部品の放熱に適用することも可能である。
[0044]
 図7に示すように、第3の実施形態に係るレーダ装置1は、MMICチップ14に放熱シートS3が貼着されており、MMICチップ14が放熱シートS3を介して放熱パターン15の一端部に接続されている。放熱パターン15の他端部には放熱シートS4が貼着されており、放熱パターン15の他端部が放熱シートS4を介してホーン20に接続されている。ホーン20の食み出し部27及び放熱板40の食み出し部43は、基板10の外縁に沿って設けた放熱シートS5を介して接続されている。放熱シートとしては、例えば熱伝導性フィラーを配合したシート材が使用される。
[0045]
 以上のように、第3の実施形態のレーダ装置1には、放熱パターン15及び放熱シートS3、S4によってMMICチップ14からホーン20に向かう放熱経路R4が形成されている。さらに、レーダ装置1には、食み出し部27、43及び放熱シートS5によってホーン20から放熱板40に向かう放熱経路R5が形成されている。このように、複数の放熱経路R1、R4、R5によってMMICチップ14の温度上昇を効果的に抑えることができる。また、放熱部材の厚みを一定にすることができ、放熱部材の厚みの違いによる放熱性のバラツキを減らすことができる。また、レーダ装置1の組み立て時の装置寸法のバラツキを抑えることができる。
[0046]
[第4の実施形態]
 図8は、第4の実施形態のレーダ装置の断面模式図である。なお、第4の実施形態のレーダ装置は、金属板によって放熱経路を形成した点で第2の実施形態と相違している。したがって、第2の実施形態と同様な構成については説明を極力省略する。ここでは、MMICチップの放熱経路について説明するが、以下の実施形態の放熱経路は他の電子部品の放熱に適用することも可能である。
[0047]
 図8に示すように、第4の実施形態に係るレーダ装置1は、MMICチップ14に放熱接着剤A1が塗布されており、MMICチップ14が放熱接着剤A1を介して放熱パターン15の一端部に接続されている。放熱パターン15の他端部には放熱グリスG2が塗布されており、放熱パターン15の他端部が放熱グリスG2を介してホーン20に接続されている。基板10の一方の主面11には、当該主面11から高さ方向に離間した金属板19によって放熱経路R6が形成されている。金属板19は、MMICチップ14の上面から放熱パターン15の延在方向の途中部分まで伸びている。
[0048]
 金属板19の一端部はMMICチップ14上の放熱接着剤A1に支持され、金属板19の他端部は放熱パターン15上の放熱接着剤A2に支持されている。なお、金属板19は、放熱パターン15と同様に、銅やアルミニウム等の熱伝導率が高い材料で形成されていればよい。金属板19の形状や構造は特に限定されるものではない。ホーン20の食み出し部27及び放熱板40の食み出し部43は、基板10の外縁に沿って設けた放熱グリスG3を介して接続されている。なお、第4の実施形態では、放熱グリスG2、G3の代わりに放熱シートが使用されてもよい。
[0049]
 以上のように、第4の実施形態のレーダ装置1には、上記の放熱経路R1、R4、R5に加えて、放熱接着剤A1、A2及び金属板19によってMMICチップ14から放熱パターン15に向かう放熱経路R6が形成されている。複数の放熱経路R1、R4-R6によってMMICチップ14の温度上昇を効果的に抑えることができる。
[0050]
[第5の実施形態]
 図9は、第5の実施形態のレーダ装置の断面模式図である。なお、第5の実施形態のレーダ装置は、壁部によって放熱経路を形成した点で第2の実施形態と相違している。したがって、第2の実施形態と同様な構成については説明を極力省略する。ここでは、MMICチップの放熱経路について説明するが、以下の実施形態の放熱経路は他の電子部品の放熱に適用することも可能である。
[0051]
 図9に示すように、第5の実施形態に係るレーダ装置1は、放熱パターン15の一端側がMMICチップ14を囲むように環状に形成されている。MMICチップ14には放熱グリスG1が塗布されており、MMICチップ14が放熱グリスG1を介して放熱パターン15が環状部分に接続されている。放熱パターン15の他端部には放熱グリスG2が塗布されており、放熱パターン15の他端部が放熱グリスG2を介してホーン20の周壁部21に接続されている。ホーン20には、MMICチップ14の周囲を囲む壁部33によって放熱経路R7が形成されている。
[0052]
 壁部33はホーン20の基板10側の裏面から突出して、放熱グリスG4を介して放熱パターン15の環状部分に接続されている。なお、壁部33の平面視の断面形状は円環形状に限らず、MMICチップ14を囲むことができる形状であればよい。同様に、放熱パターン15の環状部分は円環形状に限らず、MMICチップ14を囲むことができる形状であればよい。また、ホーン20の食み出し部27及び放熱板40の食み出し部43は、基板10の外縁に沿って設けた放熱グリスG3を介して接続されている。なお、第5の実施形態では、放熱グリスG1-G4の代わりに放熱シートが使用されてもよい。
[0053]
 以上のように、第5の実施形態のレーダ装置1には、上記の放熱経路R1、R4、R5に加えて、放熱グリスG4及び壁部33によって放熱パターン15の一端部からホーン20に向かう放熱経路R7が形成されている。複数の放熱経路R1、R4、R5、R7によってMMICチップ14の温度上昇を効果的に抑えることができる。
[0054]
[第6の実施形態]
 図10は、第6の実施形態のレーダ装置の断面模式図である。なお、第6の実施形態のレーダ装置は、放熱ビアによって放熱経路を形成した点で第2の実施形態と相違している。したがって、第2の実施形態と同様な構成については説明を極力省略する。ここでは、MMICチップの放熱経路について説明するが、以下の実施形態の放熱経路は他の電子部品の放熱に適用することも可能である。
[0055]
 図10に示すように、第6の実施形態に係るレーダ装置1は、基板10の一方の主面11上のMMICチップ14に放熱グリスG1が塗布されており、MMICチップ14が放熱グリスG1を介して放熱パターン15の一端部に接続されている。放熱パターン15の他端部には放熱グリスG2が塗布されており、放熱パターン15の他端部が放熱グリスG2を介してホーン20に接続されている。基板10の他方の主面12には、基板10の外縁部に沿って放熱パターン16が形成されており、放熱パターン16が放熱グリスG5を介して放熱板40に接続されている。
[0056]
 基板10の外縁部には当該基板10を厚み方向に貫通して、放熱パターン15と放熱パターン16を接続する導電性の放熱ビア17によって放熱経路R8が形成されている。このように、ホーン20及び放熱板40の食み出し部によって放熱経路を形成する代わりに、放熱ビア17によって放熱経路を形成することで装置を小型化することが可能になっている。なお、一方の主面11及び他方の主面12に放熱パターン15、16を設ける構成に限らず、一方の主面11のみに放熱パターン15が設けられていてもよい。なお、第6の実施形態では、放熱グリスG1、G2、G5の代わりに放熱シートが使用されてもよい。
[0057]
 以上のように、第6の実施形態のレーダ装置1には、上記の放熱経路R1、R4に加えて、放熱ビア17によってホーン20から放熱板40に向かう放熱経路R8が形成されている。複数の放熱経路R1、R4、R8によってMMICチップ14の温度上昇を効果的に抑えることができる。なお、放熱ビア17はホーン20と放熱板40を接続可能に形成されていればよく、放熱ビア17は放熱パターン15、16に接続されていなくてもよい。
[0058]
[第7の実施形態]
 図11は、第7の実施形態のレーダ装置の断面模式図である。なお、第7の実施形態のレーダ装置は、放熱パターンが一部を除いてレジスト層で覆われている点で第2の実施形態と相違している。したがって、第2の実施形態と同様な構成については説明を極力省略する。ここでは、MMICチップの放熱経路について説明するが、以下の実施形態の放熱経路は他の電子部品の放熱に適用することも可能である。
[0059]
 図11に示すように、第7の実施形態に係るレーダ装置1は、放熱パターン15が両端を除いてレジスト層18で覆われている。MMICチップ14には放熱グリスG1が塗布されており、MMICチップ14が放熱グリスG1を介してレジスト層18から露出した放熱パターン15の一端部(露出部分)に接続されている。また、レジスト層18から露出した放熱パターン15の他端部(露出部分)に放熱グリスG2が塗布されており、放熱パターン15の他端部が放熱グリスG2を介してホーン20に接続されている。なお、第7の実施形態の放熱経路については第2の実施形態と同様である。
[0060]
 以上のように、第6の実施形態のレーダ装置1では、複数の放熱経路によってMMICチップ14の温度上昇を効果的に抑えることができる。放熱パターン15がレジスト層18で覆われていても、熱抵抗の小さな放熱経路を形成することができる。
[0061]
[第8の実施形態]
 図12は、第8の実施形態のレーダ装置の断面模式図である。なお、第8の実施形態のレーダ装置は、ホーンにMMICチップに当接する当接部が設けられた点で第2の実施形態と相違している。したがって、第2の実施形態と同様な構成については説明を極力省略する。ここでは、MMICチップの放熱経路について説明するが、以下の実施形態の放熱経路は他の電子部品の放熱に適用することも可能である。
[0062]
 図12に示すように、第8の実施形態に係るレーダ装置1は、ホーン20の当接部24が放熱グリスG1を介してMMICチップ14の表面に接触している。このため、ホーン20にはMMICチップ14からシールド層(図1参照)に向かう伝熱経路R2とMMICチップ14から放熱板40に向かう放熱経路R3が形成されている。また、第8の実施形態に係るレーダ装置1には、第2の実施形態と同様に、放熱経路R1、R4、R5が形成されている。このため、導波路内の結露の発生が防止されると共に、MMICチップ14の温度上昇が抑えられている。
[0063]
 以上のように、第7の実施形態のレーダ装置1では、複数の放熱経路によってMMICチップ14の温度上昇を効果的に抑えることができる。また、放熱経路を増やすことで、樹脂製のホーン20の外面にメッキされた金属膜を薄く形成しても、MMICチップ14の温度上昇を規定温度に抑えることができる。
[0064]
[第9の実施形態]
 図13は、第9の実施形態のレーダ装置の断面模式図である。なお、第9の実施形態のレーダ装置は、金属製のホーンを使用した点で第2の実施形態と相違している。したがって、第2の実施形態と同様な構成については説明を極力省略する。ここでは、MMICチップの放熱経路について説明するが、以下の実施形態の放熱経路は他の電子部品の放熱に適用することも可能である。
[0065]
 図13に示すように、第9の実施形態に係るレーダ装置1は、ホーン20がアルミニウム等のシールド性及び熱伝導率が高い材料で形成されている。また、第9の実施形態に係るレーダ装置1には、第2の実施形態と同様に、放熱経路R1、R4、R5が形成されている。このような構成でも、複数の放熱経路によってMMICチップ14の温度上昇を効果的に抑えることができる。また、熱容量が大きな金属製のホーン20を使用することで、MMICチップ14の放熱性を高めることができる。
[0066]
 なお、上記した各実施形態では、基板10に複数のアンテナ13が設けられ、ホーン20に複数の導波路23が形成される構成にしたが、基板10に単一のアンテナ13が設けられ、ホーン20に単一の導波路23が形成されていてもよい。
[0067]
 また、上記した各実施形態では、ホーン20の外面全体に金属膜28が形成されて、シールド層29、伝熱経路R2、放熱経路R3が形成される構成にしたが、この構成に限定されない。ホーン20の外面に部分的に金属膜28が形成されて、シールド層29、伝熱経路R2、放熱経路R3が形成されてもよい。
[0068]
 以上の通り、本実施形態に記載のレーダ装置(1)は、一方の主面(11)に電子部品(MMICチップ14)が設けられた基板(10)と、基板(10)の一方の主面(11)に配置されたホーン(20)と、基板(10)の他方の主面(12)に設けられた放熱板(40)と、を備えたレーダ装置(1)であって、基板(10)の一方の主面(11)には放熱パターン(15)が形成されており、電子部品(MMICチップ14)が第1の放熱部材(放熱グリスG1、放熱シートS1、放熱接着剤A1)を介して放熱パターン(15)に接続されると共にホーン(20)が第2の放熱部材(放熱グリスG2、放熱シートS2)を介して放熱パターン(15)に接続されている。
[0069]
 この構成によれば、電子部品(MMICチップ14)が放熱部材(放熱グリスG1、放熱シートS1、放熱接着剤A1)を介して放熱パターン(15)に接続され、放熱パターン(15)が放熱部材(放熱グリスG2、放熱シートS2)を介してホーン(20)に接続される。よって、電子部品(MMICチップ14)から放熱板(40)に向かう基板(10)の厚み方向の放熱経路(R1)に加えて、電子部品(MMICチップ14)からホーン(20)に向かう熱抵抗が小さな放熱経路(R4)が形成される。複数の放熱経路によって電子部品(MMICチップ14)の温度上昇を効果的に抑えることができる。
[0070]
 本実施形態に記載のレーダ装置(1)において、第1の放熱部材及び第2の放熱部材が半固体状又はゲル状の放熱部材(放熱グリスG1、G2、放熱接着剤A1)である。
[0071]
 この構成によれば、半固体状又はゲル状の放熱部材(放熱グリスG1、G2、放熱接着剤A1)が電子部品(MMICチップ14)と放熱パターン(15)の隙間やホーン(20)と放熱パターン(15)の隙間に入り込むため熱抵抗を減らすことができる。
[0072]
 本実施形態に記載のレーダ装置(1)において、半固体状又はゲル状の放熱部材は放熱グリス(G1-G5)又は放熱接着剤(A1、A2)である。
[0073]
 この構成によれば、放熱グリス(G1-G5)又は放熱接着剤(A1、A2)によって部材間の隙間を埋めることができる。
[0074]
 本実施形態に記載のレーダ装置(1)において、第1の放熱部材及び第2の放熱部材は放熱シート(S3-S5)である。
[0075]
 この構成によれば、放熱部材の厚みを一定にすることができ、放熱部材の厚みの違いによる放熱性のバラツキを減らすことができる。また、ホーン(20)と基板(10)に放熱シート(S3-S5)が挟み込まれるため、組み立て時の装置寸法のバラツキを抑えることができる。
[0076]
 本実施形態に記載のレーダ装置(1)において、ホーン(20)及び放熱板(40)は基板(10)の外縁から食み出した食み出し部(27、43)を有し、ホーン(20)の食み出し部(27)と放熱板(40)の食み出し部(43)とが接触している。
[0077]
 この構成によれば、ホーン(20)から放熱板(40)に向かう放熱経路(R5)が形成される。放熱経路を増やすことで電子部品(MMICチップ14)の温度上昇をより効果的に抑えることができる。
[0078]
 本実施形態に記載のレーダ装置(1)において、ホーン(20)の食み出し部(27)と放熱板(40)の食み出し部(43)とが基板(10)の外縁に沿って形成されている。
[0079]
 この構成によれば、基板(10)の周囲の広い範囲に放熱経路(R5)を形成することができる。
[0080]
 本実施形態に記載のレーダ装置(1)において、ホーン(20)の食み出し部(27)と放熱板(40)の食み出し部(43)とが半固体状又はゲル状の第3の放熱部材(放熱ゲルG3)を介して接続される。
[0081]
 この構成によれば、ホーン(20)の食み出し部(27)と放熱板(40)の食み出し部(43)の接触面の僅かな隙間を放熱部材で埋めて熱抵抗を減らすことができる。
[0082]
 本実施形態に記載のレーダ装置(1)において、基板(10)の一方の主面(11)から高さ方向に離間して金属板(19)が設けられており、金属板(19)は電子部品(MMICチップ14)上の第1の放熱部材(放熱接着剤A1)及び放熱パターン(15)上の第4の放熱部材(放熱接着剤A2)によって支持されている。
[0083]
 この構成によれば、基板(10)の一方の主面(11)から離間した位置に、電子部品(MMICチップ14)から金属板(19)を介して放熱パターン(15)に向かう放熱経路(R6)が形成される。放熱経路を増やすことで電子部品(MMICチップ14)の温度上昇をより効果的に抑えることができる。
[0084]
 本実施形態に記載のレーダ装置(1)において、ホーン(20)には電子部品(MMICチップ14)の周囲を囲む壁部(33)が設けられ、壁部(33)は第5の放熱部材(放熱グリスG4)を介して放熱パターン(15)に接続される。
[0085]
 この構成によれば、放熱パターン(15)から壁部(33)を介してホーン(20)に向かう放熱経路(R7)が形成される。放熱経路を増やすことで電子部品(MMICチップ14)の温度上昇をより効果的に抑えることができる。
[0086]
 本実施形態に記載のレーダ装置(1)において、基板(10)の外縁部には当該基板(10)を厚み方向に貫通する放熱ビア(17)が設けられ、ホーン(20)が放熱ビア(17)を介して放熱板(40)に接続される。
[0087]
 この構成によれば、放熱ビア(17)を介してホーン(20)から放熱板(40)に向かう放熱経路(R8)が形成される。放熱経路を増やすことで電子部品(MMICチップ14)の温度上昇をより効果的に抑えることができる。また、ホーン(20)及び放熱板(40)に食み出し部を形成する必要がないため、装置寸法を小型化することができる。
[0088]
 本実施形態に記載のレーダ装置(1)において、放熱パターン(15)は一部を除いてレジスト層(18)で覆われており、電子部品(MMICチップ14)が第1の放熱部材(放熱グリスG1、放熱シートS1、放熱接着剤A1)を介してレジスト層(18)から露出した放熱パターン(15)の露出部分に接続されると共に、ホーン(20)が第2の放熱部材(放熱グリスG2、放熱シートS2)を介しレジスト層(18)から露出した放熱パターン(15)の他の露出部分に接続される。
[0089]
 この構成によれば、電子部品(MMICチップ14)と放熱パターン(15)の熱抵抗及び放熱パターン(15)とホーン(20)の熱抵抗を減らして、熱抵抗が小さな放熱経路を形成することができる。
[0090]
 以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

符号の説明

[0091]
1     レーダ装置
10    基板
11    一方の主面
12    他方の主面
14    MMICチップ(電子部品)
15    放熱パターン
17    放熱ビア
18    レジスト層
19    金属板
20    ホーン
27    食み出し部
33    壁部
40    放熱板
43    食み出し部
45    ベース
A1    放熱接着剤
A2    放熱接着剤
G1-G5 放熱グリス
R1-R8 放熱経路
S1-S5 放熱シート

請求の範囲

[請求項1]
 一方の主面に電子部品が設けられた基板と、前記基板の一方の主面に配置されたホーンと、前記基板の他方の主面に設けられた放熱板と、を備えたレーダ装置であって、
 前記基板の一方の主面には放熱パターンが形成されており、前記電子部品が第1の放熱部材を介して前記放熱パターンに接続されると共に前記ホーンが第2の放熱部材を介して前記放熱パターンに接続されることを特徴とするレーダ装置。
[請求項2]
 前記第1放熱部材及び前記第2の放熱部材が半固体状又はゲル状の放熱部材であることを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。
[請求項3]
 前記半固体状又はゲル状の放熱部材は放熱グリス又は放熱接着剤であることを特徴とする請求項2に記載のレーダ装置。
[請求項4]
 前記第1放熱部材及び前記第2の放熱部材は放熱シートであることを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。
[請求項5]
 前記ホーン及び前記放熱板は前記基板の外縁から食み出した食み出し部を有し、
 前記ホーンの食み出し部と前記放熱板の食み出し部とが接触していることを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。
[請求項6]
 前記ホーンの食み出し部と前記放熱板の食み出し部とが前記基板の外縁に沿って形成されていることを特徴とする請求項5に記載のレーダ装置。
[請求項7]
 前記ホーンの食み出し部と前記放熱板の食み出し部とが半固体状又はゲル状の第3の放熱部材を介して接続されることを特徴とする請求項5に記載のレーダ装置。
[請求項8]
 前記基板の一方の主面から高さ方向に離間して金属板が設けられており、前記金属板は前記電子部品上の前記第1の放熱部材及び前記放熱パターン上の第4の放熱部材によって支持されていることを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。
[請求項9]
 前記ホーンには前記電子部品の周囲を囲む壁部が設けられ、前記壁部は第5の放熱部材を介して前記放熱パターンに接続されることを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。
[請求項10]
 前記基板の外縁部には当該基板を厚み方向に貫通する放熱ビアが設けられ、
 前記ホーンが前記放熱ビアを介して前記放熱板に接続されることを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。
[請求項11]
 前記放熱パターンは一部を除いてレジスト層で覆われており、前記電子部品が前記第1の放熱部材を介して前記レジスト層から露出した前記放熱パターンの露出部分に接続されると共に、前記ホーンが前記第2の放熱部材を介し前記レジスト層から露出した前記放熱パターンの他の露出部分に接続されることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか一項に記載のレーダ装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]

[ 図 13]