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适用于ADAS零部件的材料、技术介绍 ～传感器篇～ |
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| 1. 前言 |
在上一篇报道中，我们提到为实现Autonomous（自动驾驶），ADAS（Advanced Driver-Assistance Systems；先进驾驶辅助系统）的零部件有所增加，并围绕本公司产品DURANEX® PBT，介绍了承担驾驶操作功能的电动执行器以及By wire system化所需的树脂特性。 本次为传感器篇，我们将着眼于图1中的雷达和摄像头支架，介绍其零部件的特点、材料要求和技术动向。 |
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| 图1 : 工程塑料、超级工程塑料所适用的自动驾驶相关零部件 |
| 2. 适用于雷达零部件的材料介绍 |
| 2-1 要求电波穿透性的材料 |
雷达是照射目标物体并检测反射电波，以测量与目标物体间距离和方向的装置。汽车上搭载了检测相对长距离的Long Range Radar（以下写作LRR，前方、77GHz毫米波）和检测短距离的Short Range RADAR（以下写作SRR，后方、24GHz准毫米波）。在功能方面，LRR负责监控前方行驶的车辆等。而SRR则用于监控容易成为司机视野死角的后方行驶车辆，以及倒车时告知是否有车辆从左右后方接近等的系统。 雷达由天线基板和包裹它的框体组成。该框体起着保护内置物品的盖子和盒子的作用，同时还承担着类似透过电波的透镜的作用。因而经常被称为雷达天线罩。所以对于雷达天线罩所使用的树脂而言，使用频带上的电波透过率是很重要的参数。从这个角度来看，需要低介电常数且电波透过率稳定的材料。而且通常吸水会导致电波特性发生变化，所以吸水率也是重要的参数之一。 目前为止，市场基于介电特性的角度会选择使用SPS、PEI，而基于低吸水、耐化学性的角度，会使用PPS。现在随着雷达的普及，很多制造商尝试通过PBT与制造工艺的组合来降低成本，并制造出各种型号。 |
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| 图2 : 雷达框体要求的特性 |
| 2-2 吸湿引起电波透过性的变化 |
在前一段对于使用介电体进行的雷达评估中提到，电波透过性因介电体特性而异，且非常重要。图3展示了常用的电波透过性评估方法自由空间法（S参数法）的一般见解。在图4中展示了吸湿处理前后电波透过性S21的变化。 图4显示，相较实线所示的吸湿处理前的状态，虚线所示的吸湿处理后的电波透过性S21有所下降，即电波透过性发生恶化。另外还可以发现，吸水对于DURAFIDE® PPS 1140A6的影响较小，而对于DURANEX 330HR则相对较大。因此，预计今后PBT也会需要更低的介电特性和低吸水性。本公司也将继续研究PBT开发材料。 |
| ● 关于电磁波屏蔽（一般见解） |
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| 扩展自Feldtkeller的公式 |S11|2+|S21|2=1 |
| 图3 : S参数法的解说 |
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| 图4 : 吸水前后电波透过性的比较 | |||||||||||||
| 2-3 要求电磁波屏蔽性的材料 |
雷达可能会由于从安装部位到保险杠内侧反射的电波泄漏到路面等，而误检测到计划外的电波。为了防止这种情况的发生，需要屏蔽不需要的反射波，市场上可以看到一些采用安装电磁波屏蔽罩来加以应对的案例。因此，如果使雷达支架本身具有电磁波屏蔽性，则可以将电磁波屏蔽罩和雷达支架的功能一体化。 一般而言，电磁波屏蔽机理分为反射损失、吸收损失和多重反射损失这3种。但是多重反射损失很小，因此本章会将其忽略。首先介绍反射损失，反射损失可以使用导体来发现。下面介绍本公司的导电品级夺钢®/ DURACON® POM CH-10、EB-10和DURANEX 7300E的电磁波屏蔽性。 电磁波屏蔽性的测量方法采用上述的自由空间法（S参数法）。图5比较了77GHz下各品级的电波透过性S21和电波反射性S11。这里需要注意的是，S21为负值，说明导电品级夺钢 CH-10的电波透过性S21（dB）非常小。在上一章2-2中展示了S21的值越接近0，透过性越大，但是在导电性品级中，S21负的幅度越大=电波透过性越低=电磁波屏蔽性优良。在图6中，根据图3中Feldtkeller的公式（|S11|2＋|S21|2=1），展示了电磁波的能量损失比例。设入射时为1，和吸收损失（图6左）反射损失（图6右）的比例如图所示。结合图5来看，夺钢 EB-10和DURANEX 7300E虽然电磁波屏蔽性不如CH-10，但在屏蔽性的详细数据方面，可以看出吸收损失的比率（图6左）有所上升，根据材料不同，电磁波屏蔽性的特点也有所不同。 |
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| 图5 : 使用自由空间法（S参数法）在77GHz下对电波透过性的比较 |
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| 图6 : 使用自由空间法（S参数法）在77GHz下电磁波屏蔽机理的详情 |
综上所述，通过将这些材料用于雷达支架，可以对防止误检测有所贡献。本公司也会继续研究提高电磁波屏蔽性的PBT开发材料。 |
| 3. 车载传感摄像头支架消光技术的介绍 |
| 3-1 适用于车载前方传感摄像头的材料介绍 |
车载前方传感摄像头通过支架与后视镜背面的挡风玻璃粘结在一起。支架起到了平时固定摄像头的作用，所以通常偏好低翘曲、高刚性的材料。下面介绍本公司具有低翘曲性的材料DURANEX 733LD和7407。图7比较了DURANEX 733LD和7407的平板翘曲变形性。与一般玻璃纤维增强品级DURANEX 3300相比，可以看出两品级的翘曲变形得到了改良。另一方面，如表1所示，根据刚性指标“弯曲弹性模量”，可以看出两品级均保持了刚性。 |
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| 图6 : DURANEX® PBT 733LD和7407低翘曲度的比较 |
表1 : DURANEX® PBT的机械物理特性 |
项目 | 单位 | 试验方法 | 3300 | 733LD | 7407 |
| 标准 | 低翘曲 耐水解 | 超低翘曲 | |||
| 一般特性 | PBT-GF30 | PBT+SAN-GF30 | PBT+PC-(GF+GS)40 | ||
| 密度 | g/cm3 | ISO 1183 | 1.53 | 1.46 | 1.57 |
| 吸水率 （23℃、浸泡24hr、1mmt） | % | ISO 62 | 0.1 | 0.2 | 0.1 |
拉伸强度 | MPa | ISO 527-1,2 | 140 | 139 | 117 |
| 拉伸断裂应变 | % | ISO 527-1,2 | 2.2 | 2 | 2.5 |
| 弯曲强度 | MPa | ISO 178 | 220 | 180 | 180 |
| 弯曲弹性模量 | MPa | ISO 178 | 9,030 | 9,000 | 9,500 |
| 简支梁冲击强度 （带缺口、23℃） | kJ/m2 | ISO 179/1eA | 10.5 | 7.6 | 8.8 |
| 负荷变形温度（1.8MPa） | ℃ | ISO 75-1,2 | 213 | 195 | 200 |
| 3-2 车载前方传感摄像头支架的工艺介绍 |
车载前方传感摄像头支架要求光学区域不能有噪音（散射光）进入。应对措施一般是在摄像头镜头前方的遮光罩部位加上涂层或无纺布，以降低光泽度。但是这些工艺在繁杂的工序和成本方面可以说存在问题。另一方面，虽然可以通过皮纹处理来消光，但是一般认为在质保方面有待商榷。出于上述原因，下面介绍一种替代工艺“激光处理消光技术”。本公司参照市场流通品的光泽度（0.5~1.5）和漆黑度（L值20~32），研究了激光处理条件。照片1展示实际制作样品的外观（DURANEX 3300），照片2展示激光处理的示意图。表2还显示了实际制作样品的光泽度和漆黑度（L值）。研究结果显示，在激光处理条件C和D下，可以展现出良好的光泽度和漆黑度。今后我们将进行长期耐久性的调查，探索缩短处理时间的条件。 |
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| 照片1 : 激光处理过的平板 | |||||||||||||||||
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| 照片2 : 激光照射示意图（格子状） | |||||||||||||||||
| 4. 结语 |
本次我们在适用于ADAS传感器零部件的文章中，介绍了雷达天线罩和雷达支架的材料趋势。此外还介绍了表面光泽度的工艺“激光处理法”。今 |
