1. Эволюция спроса: интеллектуальное управление высокого уровня предъявляет новые требования к антенным конструкциям.
По мере развития интеллектуального вождения в направлении усовершенствованных систем оптического обнаружения, передовые радары дальнего действия миллиметрового диапазона сталкиваются с растущим давлением в плане систематического повышения их характеристик. Улучшения в дальности обнаружения, угловом разрешении и стабильности сигнала предъявляют более высокие требования к эффективности радиочастотной передачи базовых антенных структур.
Рост рынка еще больше ускоряет эту тенденцию. Согласно статистике Zoss Automotive Research, объем установки 4D-миллиметровых радаров достиг 2,737 млн единиц в 2024 году. Ожидается, что к 2025 году эта цифра вырастет до 11,06 млн единиц, а к 2030 году превысит 50 млн единиц. Между тем, прогнозируется, что доля 4D-миллиметровых радаров увеличится с 26,0% в 2025 году до 54,5% в 2030 году. По мере роста доли установки передних 4D-радаров и 4D-радаров для определения углов, автомобильные миллиметровые радары переходят от базовой конфигурации датчиков к системе модернизации, характеризующейся более высокой точностью, более высоким разрешением и более высокой стабильностью.
В диапазоне частот 77 ГГц традиционные микрополосковые патч-антенны на печатных платах сталкиваются с физическими ограничениями, такими как высокие диэлектрические потери и ограниченная эффективность излучения, что затрудняет полное соответствие требованиям сверхдальнего обнаружения на расстоянии до 300 метров и 4D-визуализации. В этих условиях волноводные антенны с низкими потерями и высоким коэффициентом усиления постепенно становятся важным вариантом для высокоэффективных автомобильных радаров.
В настоящее время волноводные антенны в основном делятся на металлические волноводы и металлизированные пластиковые волноводы. Металлические волноводы характеризуются высокими затратами на механическую обработку и большим весом, что создает препятствия для крупномасштабного массового производства. Металлизированные пластиковые волноводы, сочетающие в себе литьевые 3D-полости с осаждением проводящей пленки методом PVD, предлагают инженерные преимущества в плане легкости конструкции и стабильности производства и становятся важным направлением развития отрасли.
Однако инженерные преимущества не обязательно означают зрелость массового производства. От проектных чертежей до крупномасштабного производства автомобильного класса металлизированные пластиковые волноводы по-прежнему должны преодолеть множество препятствий в материалах, процессах и оборудовании.
2. От конструктивных преимуществ к стабильности массового производства: металлизированные пластиковые волноводы по-прежнему сталкиваются с проблемами выхода годных изделий.
На лабораторном этапе пластиковые волноводные антенны могут демонстрировать высокие радиочастотные характеристики за счет структурной оптимизации и усовершенствования технологического процесса. Однако при переходе к серийному производству стабильность выхода годной продукции часто становится ключевой проблемой, влияющей на реализацию проекта.
Для сложных трехмерных волноводных структур точность литья под давлением, стабильность материала, состояние поверхности, очистка и предварительная обработка, позиционирование зажимного приспособления и процесс PVD-металлизации — все это влияет на конечный результат. Любые колебания на одном из этих этапов могут привести к разрыву пленки, недостаточной локальной проводимости, снижению адгезии или незначительной структурной деформации, что в конечном итоге повлияет на ВЧ-показатели, такие как S-параметры, вносимые потери и усиление.
На этапе массового внедрения некоторых сложных конструкционных изделий выход годной металлизации при первом нанесении может значительно колебаться. Если выход годной продукции остается на относительно низком уровне в течение длительного периода, это означает не только брак деталей, изготовленных методом литья под давлением, но и постоянное увеличение расхода материала, времени работы оборудования, трудозатрат и расходов на контроль качества. Для производителей антенн и OEM-производителей оборудования настоящая проблема заключается не просто в возможности нанесения покрытия на изделие, а в достижении стабильного, воспроизводимого и пригодного для массового производства качества пленки в условиях непрерывного производства.
Это также означает, что промышленная конкуренция в области металлизированных пластиковых волноводных антенн в конечном итоге распространится с этапа проектирования на этап производства. Компании, которые смогут установить стабильный технологический режим для металлизации сложных конструкций, контроля термической деформации и обеспечения стабильности партий, будут иметь больше шансов получить преимущество в цепочке массового производства автомобильных миллиметровых радаров.
3. Основная причина колебаний выхода годной продукции: сложные 3D-структуры предъявляют более высокие требования к процессам PVD.
В отличие от плоских подложек, пластиковые волноводные антенны для автомобильных миллиметровых радаров обычно имеют глубокие канавки, узкие щели, глухие отверстия, боковые стенки и многослойные трехмерные полостные структуры. Эти структуры предъявляют более высокие требования к процессу PVD-металлизации, главным образом, в двух аспектах.
3.1 Сложности с обеспечением высокого покрытия в сложных структурах: Недостаточная толщина пленки может наблюдаться в глубоких канавках и боковых стенках.
PVD-осаждение обладает определенной степенью направленности. При работе со сложными трехмерными волноводными структурами, если расположение источника мишени, ионная поддержка, перемещение приспособления и контроль параметров процесса недостаточны, более толстый слой может образоваться вокруг отверстий или краевых областей, в то время как дно глубоких канавок, внутренние стенки и боковые стенки могут получить тонкое покрытие или даже недостаточное покрытие.
Для сигналов миллиметрового диапазона от 77 до 79 ГГц непрерывность и электропроводность металлической пленки напрямую влияют на эффективность передачи радиочастотного сигнала. Если локальная толщина пленки недостаточна внутри сложных структур, потери энергии электромагнитных волн могут увеличиться, что повлияет на вносимые потери, усиление и стабильность сигнала антенны. Поэтому металлизация пластиковых волноводов — это не просто декоративное поверхностное покрытие, а функциональный процесс металлизации, направленный на улучшение радиочастотных характеристик.
3.2 Конструкционные пластмассы термочувствительны: накопление тепла во время PVD-процесса может привести к отклонению размеров.
В металлизированных пластиковых волноводных антеннах обычно используются модифицированные конструкционные пластики, такие как полифениленсульфид (PPS). Хотя эти материалы обладают хорошей термостойкостью и стабильностью размеров, они все же подвержены воздействию бомбардировки частицами, плазменной среды и непрерывного нагрева при осаждении в процессе PVD.
Из-за ограниченной теплопроводности конструкционных пластиков, если не обеспечен надлежащий контроль температуры оборудования, конструкция системы охлаждения и такт производства, локальное накопление тепла может легко привести к термическим напряжениям и незначительным деформациям. Для радиолокационных антенн миллиметрового диапазона изменения размеров полости могут влиять на резонансные характеристики и стабильность радиочастотного сигнала. Даже незначительная деформация может привести к тому, что результаты окончательных испытаний будут отличаться от проектных требований.
Следовательно, оборудование для PVD-печати металлизированных пластиковых волноводных антенн должно одновременно решать две ключевые задачи: покрытие сложной структуры и контроль пластической термической деформации. Только при условии сохранения как качества пленки, так и стабильности размеров подложки можно добиться стабильных характеристик радиочастотного сигнала на выходе.
4. Вакуумное непрерывное PVD-решение от Zhenhua: системный подход к металлизации автомобильных радиолокационных антенн
Для удовлетворения требований к массовому производству пластиковых волноводных антенн для автомобильных миллиметровых радаров компания Zhenhua Vacuum разработала высокопроизводительное непрерывное PVD-решение для массового производства, ориентированное на металлизацию сложных трехмерных структур. Решение объединяет конструкцию оборудования, контроль охлаждения, метод осаждения, конструкцию оснастки и оптимизацию технологического окна для повышения равномерности покрытия пленки, непрерывности проводимости, стабильности адгезии и размерной стабильности пластиковых подложек.
4.1 Высокоионизирующее осаждение и оптимизированная компоновка мишени повышают возможности покрытия в сложных структурах
Для решения проблем, связанных с покрытием глубоких канавок, глухих отверстий и боковых стенок, компания Zhenhua Vacuum оптимизировала систему ионного распыления, систему магнетронного распыления и расположение источника мишени. За счет повышения активности металлических частиц и улучшения распределения углов падения, это решение повышает покрытие пленки внутри сложных трехмерных структур.
По сравнению с традиционным оборудованием для нанесения покрытий на плоские подложки, это решение уделяет больше внимания непрерывности пленки на дне глубоких канавок, боковых стенках и углах конструкции. Оно позволяет снизить риски локального подслоения, пропусков покрытия и недостаточной проводимости, тем самым улучшая общую однородность металлизированной пленки в сложных волноводных структурах.
4.2 Многоступенчатое управление охлаждением снижает риски, связанные с изменением размеров из-за накопления тепла.
Для решения проблемы температурной чувствительности конструкционных пластиков в процессе PVD-покрытия компания Zhenhua Vacuum внедрила многоступенчатую систему охлаждения в свою систему непрерывного нанесения покрытий. Благодаря поэтапному и равномерному контролю охлаждения, тепло, выделяемое в процессе осаждения, может своевременно отводиться, уменьшая влияние локального накопления тепла на стабильность размеров пластиковых подложек.
Такая конструкция помогает снизить риски микродеформации, коробления и структурных отклонений, позволяя пластиковой волноводной полости сохранять лучшую размерную однородность во время металлизации и обеспечивая стабильную структурную основу для последующих ВЧ-тестов.
4.3 Независимая конструкция камер повышает стабильность непрерывного производства
В отличие от традиционных однокамерных систем пакетного нанесения покрытий, которые подвержены накоплению тепла, колебаниям процесса и ограничениям по тактовому времени при длительном нанесении покрытий, компания Zhenhua Vacuum использует архитектуру непрерывного производства, в которой различные этапы процесса выполняются в независимых камерах.
Независимая конструкция камер способствует изоляции процесса, контролю такта и стабильности параметров, снижая взаимные помехи между различными этапами процесса. Заготовки могут непрерывно перемещаться между функциональными камерами, а предварительная обработка, осаждение, охлаждение и другие этапы процесса могут гибко настраиваться в соответствии со структурой изделия и требованиями к пленке. Это обеспечивает более стабильную основу оборудования для крупномасштабного производства пластиковых волноводных антенн.
5. От оборудования к проверке процесса: содействие массовому производству металлизации пластиковых волноводных антенн
Металлизация пластиковых волноводных антенн автомобильных миллиметровых радаров — это не соревнование, основанное на одном параметре оборудования, а соревнование скоординированных возможностей в области материалов, конструкций, процессов и оборудования. Решение PVD, действительно подходящее для массового производства, должно отвечать следующим требованиям: пленка должна обладать хорошей непрерывностью и электропроводностью; сложные внутренние структуры должны обеспечивать стабильное покрытие; пластиковая подложка должна сохранять размерную стабильность во время нанесения покрытия; серийное производство должно быть воспроизводимым и стабильным; а результаты процесса должны быть совместимы с последующими радиочастотными испытаниями и проверкой на соответствие автомобильным стандартам.
Решение компании Zhenhua Vacuum для непрерывного массового производства методом PVD было разработано с учетом этих ключевых показателей. Решение позволяет осуществлять индивидуальный отбор проб и оптимизацию параметров процесса в соответствии со структурой образцов, материальными системами, требованиями к пленке и целевыми показателями производительности заказчиков. Оно помогает клиентам проверять толщину пленки, возможности покрытия, адгезию, электропроводность и стабильность партии, обеспечивая стабильную металлизированную основу для последующей проверки характеристик ВЧ-сигнала, включая S-параметры, вносимые потери и усиление.
Заключение
На первый взгляд, модернизация автомобильных миллиметровых радиолокационных систем кажется соревнованием микросхем, алгоритмов и системной архитектуры. Однако на более глубоком уровне это скоординированная эволюция материалов, процессов и высокотехнологичного производственного оборудования.
Для антенн на основе металлизированных пластиковых волноводов преимущества конструкции, такие как низкие потери, высокое усиление и малый вес, должны быть в конечном итоге реализованы за счет стабильных, воспроизводимых и масштабируемых производственных возможностей. Оборудование для PVD-металлизации — это не просто инструмент для нанесения поверхностного покрытия; это ключевой фактор, определяющий качество пленки, стабильность партии и выход годной продукции при массовом производстве.
Данная статья опубликована компанией Zhenhua Vacuum, производителем вакуумной техники. Оборудование для PVD-металлизации пластиковых волноводных антенн.
Дата публикации: 19 мая 2026 г.