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Radartechnik

Radar-Sensormodule mit 3D-Antennen

15. März 2021, 10:22 Uhr   |  WEKA FACHMEDIEN, Newsdesk

Radar-Sensormodule mit 3D-Antennen
© Fraunhofer IZM

Beim Fraunhofer IZM wurde eine Technik entwickelt, mit der 3D-Radarantennen kostengünstig hergestellt werden können. Durch Formpressen und Hinterspritzen (panel level mold technologies) wird ein planar gefertigtes und bestücktes HF-Substrat in einer 3D-Form fixiert.

Um Robuste und kostengünstige Radarsensoren herzustellen, deren Antennen nahezu jeder Geometrie angepasst werden können, haben Forscher beim Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM eine HF-Schaltung formgebend hinterspritzt.

Im Forschungsprojekt KoRRund (Konforme und multistatische MIMO- Radarkonfigurationen zur Radarumsicht für das automatisierte Fahren) wurden 3D-Radarmodule entwickelt, die relativ frei am Fahrzeug positioniert werden können.

Das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM war maßgeblich an den Entwicklungen eines Teilvorhabens beteiligt, in dem Vergusstechniken für die 3D-Radarsensorik simuliert, aufgebaut und getestet wurden. Um optimale Antennen mit den Methoden der Höchstintegration zu entwickeln, haben die drei Partner des Teilvorhabens – Bosch, Schweizer Electronic (SEAG) und Fraunhofer IZM – einzeln Lösungsansätze erarbeitet, die zusammen mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) bezüglich ihrer HF-Eignung bewertet wurden.

Forschungsschwerpunkt von SEAG und Bosch in KoRRund war der Transfer vom Zweidimensionalen in die dritte Dimension durch das Einführen von flexiblen Bereichen, also die Realisierung klappbarer Aufbauten auf der Basis etablierter Fertigungstechniken. Hier schlug das Fraunhofer IZM auf Basis des Formpressens einen vielversprechenden Weg hin zu 3D-Radarmodulen ein.

Die Forscher beim Fraunhofer IZM verkapselten das planar hergestellte und bestückte HF-Substrat in gebogener Form, so dass später beim Einbau am Fahrzeug keine Fixierung mehr notwendig ist: Es entstand eine Antenne mit Freiformfläche, die bei 76 GHz eingesetzt werden kann und gleichzeitig nur ein Minimum an Bauraum beansprucht. Mit Hilfe eines speziellen Verkapselungssystems ist es möglich, das bestückte Substrat zeitgleich formgebend zu hinterspritzen und eine auf dem Substrat montierte Hochfrequenz-Schaltung schützend zu umspritzen und – bei Flip Chips – zu unterfüllen.

Mit dem Verfahren kann nahezu jede beliebige 3D-Antennen-Geometrie kostengünstig realisiert werden. Die robusten 3D-Antennen können auch in großen Stückzahlen hergestellt werden. Die Vergusstechnik kann nicht nur für Radarsensoren am Automobil, sondern auch in verschiedenen Antennen von Nutzen sein. Von runden, eckigen bis hin zu ganz speziellen Formen – mit dieser Freiform-Technik sind industrielle Anwendungen in fast allen Bereichen des Radars, der Optik und auch der Sensorik denkbar.

Das Forschungsprojekt KoRRund wurde Ende 2020 nach einer Projektlaufzeit von drei Jahren erfolgreich abgeschlossen. Die Projektpartner Inmach, die Hochschule Ulm, das KIT, Schweizer Electronic und die Universität Ulm haben unter der Koordination von Bosch an den Erfolgen des Projekts ebenso mitgewirkt wie das Fraunhofer IZM. Gefördert wurde das Forschungsprojekt vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit einer Summe von 4,6 Millionen Euro.

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