過去10年間で、ミリ波（mmWave）レーダーは、一部の高級車に搭載されるニッチなセンサーから、インテリジェント車両における重要な知覚インフラへと進化を遂げました。アダプティブクルーズコントロール（ACC）や自動緊急ブレーキ（AEB）から、普及が進む高速自動運転（NOA）や都市部運転支援システムに至るまで、ミリ波レーダーは車両環境認識において極めて重要な役割を果たしています。
先進運転支援システムの需要が高まるにつれ、レーダーシステム自体も絶えず進化を遂げています。初期の2次元レーダーは、距離、速度、方位角、仰角情報を同時に提供できる4次元イメージングレーダーに徐々に置き換えられ、検出距離、角度分解能、ターゲット識別能力に対する要求がより厳しくなっています。チップ処理能力とアルゴリズムの高度化に加え、アンテナシステムの設計がこれらの性能向上を可能にする重要な要素として浮上しています。例えば、コンチネンタルの高解像度イメージングレーダーARS540は、高密度アンテナアレイにより約300メートルの検出距離を実現し、同時に数百のターゲットを追跡します。国内では、次世代4次元ミリ波レーダー製品が、大規模アレイアンテナと最適化された導波管構造を活用して長距離ターゲット認識を強化し、車両、ガードレール、静止障害物の早期検出を可能にしています。これらの進歩の背景には、高性能ミリ波レーダーが導波管アンテナアーキテクチャをますます採用するようになっているという明確な傾向が見られます。
ミリ波レーダーシステムでは、アンテナは電磁波の発信と受信の両方を担い、検出範囲、角度分解能、信号忠実度に直接影響を与えます。初期のミリ波レーダー設計では、そのシンプルさ、低コスト、大規模生産の容易さから、主にPCBマイクロストリップアンテナが採用されていました。しかし、レーダー周波数が77GHz以上に上昇するにつれて、PCBアンテナの限界が明らかになってきました。PCB材料の誘電特性によりミリ波周波数で伝搬損失が発生し、信号エネルギーが低下する一方、放射効率とビームフォーミング機能の制約によりシステム性能が制限されます。
一方、導波管アンテナは、電磁波を金属構造を通して伝送することで、伝搬損失を大幅に低減し、高い放射効率を実現します。そのため、広い検出範囲と高い角度分解能が求められるシステムにおいては、導波管アンテナが好ましいソリューションとして注目されています。しかしながら、導波管の普及に伴い、新たな製造上の課題も生じています。
PCBアンテナとは異なり、導波管アンテナは精密な金属製電磁構造物です。導波管内の波動伝搬は、空洞の寸法精度と内部導電率に非常に敏感です。導波管の寸法や表面粗さのずれは、利得の低下、ビーム方向の偏向、信号損失の増加につながり、最終的にはレーダーの探知距離や目標認識に影響を与えます。従来の製造方法はCNC加工や金属フライス加工に依存しており、精密な電磁性能は保証されますが、コストと拡張性に大きな制約があります。ミリ波構造は、多くの場合わずか数ミリメートルのサイズで、公差は数十ミクロンであるため、高度な機械と精密なプロセス制御が必要です。機械加工は小規模生産には適していますが、量産型の自動車用レーダーや民生用センサーには不向きです。
高い電磁性能と製造性の両立を図るため、業界では金属化導波管アンテナが研究されてきた。その基本概念は、構造形成と電気伝導を分離することである。金属ブロック全体を機械加工するのではなく、「構造形成＋表面金属化」という手法が採用されている。
導波管キャビティは、まず射出成形、圧縮成形、またはエンジニアリングプラスチックや高性能ポリマーを用いた積層造形によって形成され、柔軟性と大量生産への適性を備えています。構造物の作製後、金属の密着性を高めるために、表面前処理（洗浄、粗面化、または化学活性化）が施されます。続いて、PVD、電気めっき、または無電解めっき（通常は銅、ニッケル、または銀を使用）によって連続導電層を成膜することで、構造物は低損失の導電性導波管へと変換されます。放射開口部や界面領域などの重要な箇所には、電磁性能を最適化するために、局所的な金属化や精密加工が施される場合があります。
この「構造＋金属化」アプローチは、従来の導波管の高い性能を維持しつつ、柔軟で効率的な製造を可能にします。射出成形部品は迅速な大量生産を可能にし、コスト削減に貢献します。プラスチック基板は軽量化を実現し、自動車の軽量化をサポートします。また、3Dプリンティングは複雑な形状を容易にし、大規模アンテナアレイの設計を強化します。この手法は、電磁効率、製造性、コスト管理のバランスをうまく取っており、金属化導波管アンテナはミリ波レーダー製品においてますます普及しています。
Zhihua Vacuumは、金属化されたミリ波レーダー導波管アンテナのインテリジェント製造のための包括的なソリューションを提供しています。同社の水平連続コーティング生産ラインは、真空スパッタリングをベースとしており、単一の真空サイクルで二層または多層の金属蒸着を精密な制御と一貫性をもって実現します。従来の銀電極印刷と比較して、マグネトロンスパッタリングによる銅電極は、導電性、信頼性、耐硫化性能を向上させながらコストを削減します。自動ハンドリングと様々なセラミックサイズとの互換性により、大量生産における高いスループットを保証します。PVD、PECVD、ALDを含む30年以上にわたる真空コーティング技術の実績を持つZhihua Vacuumは、研究開発から量産まで、カスタマイズされた機密性の高いプロセス統合を提供します。
自動運転技術やインテリジェントセンシング技術の進歩に伴い、ミリ波レーダーの性能要求は高まり続けています。PCBマイクロストリップアンテナから導波管アンテナ、そして現在では金属化導波管構造へと進化してきたことは、アンテナ製造技術の重要な役割を反映しています。金属化導波管アンテナは、構造形成と導電機能を分離することで、高い電磁気性能と生産効率の両方を実現し、複雑なアレイレーダー設計に柔軟性をもたらします。材料科学と製造技術の進歩に伴い、このアプローチは将来のミリ波レーダーシステムにおいてますます重要な役割を果たすことが期待されます。
-この記事は真空コーティング装置メーカー振華真空
投稿日時：2026年3月27日