ADASセンサーのEMIシールド（導電性フォーム使用）

ADASセンサーのEMIシールド：カメラ、レーダー、LiDARにおける導電性フォームの応用

ADAS（先進運転支援システム）センサーは、インテリジェントドライビングの中核を成すものであり、自動車のEMC設計において最も要求の厳しい部品の一つです。車載カメラや77GHzミリ波レーダーからLiDARに至るまで、各センサーはそれぞれ異なるEMIシールド材の要件を持っています。

導電性フォームは、これらの小型センサーアセンブリにおいて、接地、ギャップシーリング、電磁シールドのための柔軟なソリューションを提供します。Konlidaの自動車用センサープロジェクトにおける経験に基づき、本記事では、ADASセンサーにおける導電性フォームの用途と、エンジニアが適切な構造と材料を選択する方法について解説します。

ADAS（先進運転支援システム）の普及は急速に進んでいます。システムは、基本的なバックカメラからレベル2のアダプティブクルーズコントロールやレーンキープシステムへと進化し、現在ではレベル3の自動運転技術が実用化段階に入っています。自動化が進むにつれて、センサーの数、信号感度、EMC（電磁両立性）に関する要件もそれに応じて増加します。

一般的なL2+車両には、8～12台のカメラ、3～5個のミリ波レーダーセンサー、1～2個のLiDARユニット、および約12個の超音波センサーが搭載されている。これらの装置は車両全体に分散配置され、厳しい電磁環境、熱環境、および機械環境下で動作する。同時に、各センサーは他の電子システムとの干渉を避ける必要がある。

Konlida社の導電性フォームソリューションは、中国のティア1サプライヤー向けに、車載カメラモジュール、ミリ波レーダー、LiDARプロジェクトなどで採用されています。用途は、カメラモジュール用の小型全方向性導電性フォームから、レーダーシステム用の特殊な高周波シールド構造まで多岐にわたります。

資料自体の概要については、以下を参照してください。 EMIフォームとは？EMIフォーム完全ガイド。

本稿では、主要な4種類のADASセンサーにおける導電性フォームの役割について考察する。

1. ADASセンサーにおける電磁両立性の課題

ADASセンサーは、従来の車内電子機器とは異なる電磁環境に直面する。

課題1：センサーが露出した場所または半露出した場所に設置されている

カメラは一般的に、フロントガラスの後ろ、フロントグリル、またはサイドミラー周辺に設置されます。ミリ波レーダーはフロントバンパーの後ろに設置されることが多く、LiDARはルーフまたはフロントグリルに取り付けられる場合があります。

これらの場所は、電気駆動システムやDC/DCコンバータなどの高騒音源に比較的近い場合があり、また、大きな温度変化や機械的振動にもさらされます。

課題2：センサー信号が非常に弱い

ミリ波レーダーは、周囲の物体から反射される非常に低電力の信号を受信する。そのため、わずかな電磁ノイズが混入するだけでも、検出感度が低下する可能性がある。

LiDARも同様の課題を抱えている。その光電子検出器は電気ノイズに敏感であり、不要な電磁結合が測定誤差や誤検出の原因となる可能性がある。

課題3：センサーは互いに隔離されている必要がある

同一車両に複数のレーダーセンサーが同時に搭載される場合がある。十分な隔離が行われていない場合、センサー同士が干渉し合う可能性がある。

したがって、ADASのシールドは、外部干渉と内部クロスカップリングの両方に対処する必要がある。

課題4：高周波シールドに対する要求がますます高まっている

自動車用レーダーは、24GHzシステムから77GHzおよび79GHzプラットフォームへと進化を遂げてきた。これらの周波数は、従来のシールド仕様で一般的に参照される3GHz帯よりもはるかに高い。

そのため、レーダー用途向け導電性フォームの評価において、エンジニアは低周波シールドデータだけに頼ることはできません。接触抵抗、表面導電率、材料構造、接合部の形状、そしてシールド筐体全体など、すべてが高周波性能に影響を与えます。

Konlidaの高頻度検査機能

KonlidaのEMC試験室は、シールド効果試験を40GHzまで拡張することができ、高度なセンサーアプリケーション向けの高周波材料および構造の検証をサポートします。

これは77GHzの直接的な試験とは区別することが重要です。40GHzの試験自体は77GHzの測定を構成するものではありません。むしろ、レーダーシールドの設計や材料選定に役立つ、有用な高周波特性評価および事前検証データを提供します。

2. 4つのADASセンサーアプリケーションにおける導電性フォーム

用途1：車載カメラモジュール

最も広く使用されているADASセンサー

カメラは、現代の車両に搭載されているセンサーの中でも最も数が多いものの1つです。用途としては、後方確認カメラ、自動緊急ブレーキ（AEB）用の前方カメラ、サラウンドビューカメラ、ドライバーモニタリングシステム（DMS）カメラなどが挙げられます。

カメラモジュールには以下のものが含まれる場合があります。

• CMOSイメージセンサー
• ISPチップ
• シリアライザー
• 電源管理回路
• 高速信号インターフェース

イメージセンサーによって生成されるアナログ信号は、電気ノイズに対して非常に敏感です。同時に、同軸ケーブルやシールド付きツイストペアケーブルを介して伝送されるビデオ信号には、適切な接地とシールドが必要です。

導電性フォームが使用される場合

全方向性導電性フォームがカメラモジュールに適している理由

カメラモジュールは非常に小型です。シールドガスケットを設置できるスペースはわずか0.5～2mmしかない場合があります。

全方向性導電性フォームは、X、Y、Z方向の導電経路を提供します。これにより、比較的小さな圧縮で低インピーダンスの電気接触が可能になり、光学アセンブリへの機械的ストレスを最小限に抑えることができます。

この構造の詳細については、以下を参照してください。全方向性導電性フォームガスケットと標準導電性フォームガスケットの比較。

Konlida社は、いくつかの車載カメラプロジェクトにおいて、金属製のカメラハウジングと取り付けブラケットの間に、通常0.5～1mm程度の厚さの薄い全方向性導電性フォームを使用することを推奨している。

この構成は、光軸調整に過度の機械的ストレスをかけることなく、電気的接地を実現します。より高い周波数での電気的性能が求められる場合は、銀メッキされた全方向性フォームも検討できます。

アプリケーション2：ミリ波レーダー

高周波シールドにおける新たな課題

ミリ波レーダーは、ADASの中核となるセンサーであり、以下の用途に使用されます。

• アダプティブクルーズコントロール（ACC）
• 自動緊急ブレーキ（AEB）
• 死角検知（BSD）
• 前方衝突警報（FCW）

自動車用レーダーシステムは、ますます77GHzおよび79GHz付近の周波数で動作するようになっている。

レーダーアンテナは、非常に高い周波数で電磁波を送受信します。このような周波数では、遮蔽設計は電気的連続性、接合部の形状、接触品質、および材料特性に対して特に敏感になります。

導電性フォームの典型的な用途

高周波における材料選択

77GHz帯のレーダー用途には、従来の低周波シールド仕様以上のものが求められる。

導電層、表面導電率、接触抵抗、圧縮挙動、機械的安定性はすべて遮蔽性能に影響を与える。金メッキされた導電性フォームは、一部のニッケルメッキ構造と比較して、導電率と耐腐食性において優位性を示すことができる。

導電性フォームコーティングの詳細な比較については、以下を参照してください。金メッキ、ニッケルメッキ、錫メッキのEMCフォーム。

Konlida社のEMC試験室では、高周波材料の特性評価のため、最大40GHzまでのシールド効果試験を実施できます。77GHzレーダー設計においては、このデータを用途別シミュレーションやシステムレベルの検証と組み合わせることで、材料選定を支援することが可能です。

アプリケーション3：LiDAR

光学性能と電磁性能のバランス

LiDARは、レベル3以上の自動運転システムにおいてますます重要性を増している。LiDARはレーザーパルスを発射し、その反射時間を測定することで対象物までの距離を算出するため、非常に高精度な光学的および電子的信号処理が必要となる。

LiDARシステム内部では、APDまたはSPAD光検出器は電気ノイズの影響を受けやすい。電磁干渉は信号の完全性に影響を与え、測定誤差の原因となる可能性がある。

機械式LiDARシステムには、もう一つの課題がある。可動部品や回転部品によって、継続的な振動や機械的な動きが生じるのだ。

導電性フォームの典型的な用途

LiDARの3つの特別な要件

1. 光路を遮らないでください

導電性フォームは、光路の外側、かつ重要な光学面から離れた場所に配置する必要があります。

2. 振動や疲労に強い

機械式LiDARシステムは、振動下で連続運転を行う場合があります。ガスケット構造は、過度の摩耗や永久変形を起こすことなく、安定した電気的接触を維持する必要があります。

3. 微粒子汚染の管理

光学部品には厳格な清浄度が求められる。遮蔽材は、粒子発生と異物混入を最小限に抑えるものでなければならない。

Konlida社の導電性フォーム製品は、クラス1000のクリーンルーム環境で製造できるため、光センサー用途における微粒子や汚染のリスクを抑制するのに役立ちます。

応用例4：超音波センサー

超音波センサーは、自動駐車や死角検知支援など、近距離の障害物検知によく用いられる。

それらの動作周波数は、一般的にミリ波レーダーの周波数よりもはるかに低く、多くの場合40～58kHz程度である。

超音波センサー自体は一般的に高周波シールドの課題はそれほど大きくないものの、バンパーに取り付けられているため、電気駆動システムやその他の車両電子機器からの干渉を受けやすい。

導電性フォームの主な用途は以下のとおりです。

• センサーハウジングの接地
• コネクタおよび配線のシールド
• 導電性部品間のギャップシール

シールドに関する要件はレーダーほど厳しくないかもしれないが、自動車グレードの耐久性、耐熱性、耐振動性、および長期的な接触安定性は依然として重要である。

3. ADASセンサータイプ別の導電性フォームの要件

適切な導電性フォームを選ぶには、遮蔽効果だけでなく、他にも考慮すべき点があります。エンジニアは、動作周波数、利用可能な圧縮スペース、振動、清浄度、および光学的な制約などを考慮する必要があります。

これらの周波数範囲は、普遍的な材料限界ではなく、用途および検証の参考値として扱うべきです。実際の遮蔽性能は、ガスケット、筐体、接地経路、周波数、形状、および試験方法によって異なります。

4. ADASセンサーのEMIシールドにKonlidaを選ぶ理由とは？

1. 幅広い導電性フォーム製品群

ADASセンサーには、それぞれ異なる機械的および電気的要件があります。Konlidaは、以下のような複数の導電性フォーム構造を提供しています。

• 小型カメラモジュール用全方向性導電性フォーム
• レーダー用途向け金メッキFOFおよびSMTフォーム
• LiDARハウジング用カスタム形状FOFフォーム
• 信号およびコネクタのシールド用導​​電性ファブリックベース構造

幅広い製品ラインナップにより、顧客は複数の遮蔽ニーズを1つのサプライヤーに集約できます。

2. 高周波EMC試験

KonlidaのEMCラボは、シールド効果試験を40GHzまで拡張することができ、高度な車載エレクトロニクス向けの高周波特性評価を提供します。

77GHzレーダーアプリケーションの場合、40GHzデータは77GHzの直接的な認証や測定ではなく、検証を補助するものとして捉えるべきである。

3. クラス1000クリーンルームでの生産

カメラやLiDARモジュールは、微粒子や汚染物質に敏感です。クリーンルームでの製造は、異物混入のリスクを低減し、光学センサーの応用をサポートします。

4. 社内での材料開発

Konlida社は、0.016mmまでの極薄導電性ファブリックや銀メッキを施した全方向性導電性フォームなど、特殊な導電性材料を開発しています。

これらの材料は、遮蔽性能と設置スペースの両方が限られている、ますます小型化するセンサー設計を支える。

5. 自動車グレードの品質と量産

Konlida社は、1日あたり約200万個の生産能力を持つ導電性発泡体製造ラインを30本稼働させている。

同社は、自動車および電子機器製造の要件を満たすため、 IATF 16949、ISO 13485、およびISO 9001の認証を維持しています。

ラピッドプロトタイピングは最短4時間で完了できるため、エンジニアリングチームは設計検証と製品開発を加速させることができます。

5. ADASセンサー用導電性フォームのクイックセレクションガイド

6. ADAS導電性フォームに関するよくある質問

Q1：導電性フォームは77GHzミリ波レーダーを効果的に遮蔽できますか？

それはシールド構造全体によって異なります。従来の導電性フォームの仕様は、多くの場合、低周波数の試験条件に基づいているため、77GHzのレーダー用途は3GHzの定格値だけで評価すべきではありません。

高周波伝導率、めっき、接触抵抗、ガスケット形状、筐体設計、接地品質など、すべてが最終結果に影響を与えます。40GHzの実験室試験は有用な高周波特性評価を提供できますが、77GHzの直接測定として提示すべきではありません。

Q2：カメラモジュールには、なぜ全方向性導電性フォームが好まれるのですか？

カメラモジュールは設置スペースが極めて限られており、多くの場合1mm以下である。

全方向性導電性フォームは、比較的小さな圧縮で電気的接触を確立できるため、光学部品にかかる機械的負荷を軽減できます。このため、光学的な位置合わせを維持する必要があるコンパクトなアセンブリに適しています。

Q3：LiDARの回転機構に導電性フォームを使用できますか？

はい、ただし、発泡構造が機械的条件に合わせて設計されていることが前提です。

可動部品については、耐摩耗性、圧縮疲労、および長期的な電気的安定性を考慮する必要があります。シリコーンコアのFOF構造や、特別に設計された全方向性導電性フォームが検討できますが、機械設計においては、フォームが過剰な回転摩擦を生じさせないようにする必要があります。

Q4：ADAS用導電性フォームは、従来の自動車用EMIガスケットとどのように異なるのですか？

ADASアプリケーションは一般的に以下の点に重点を置いています。

• 高周波応答
• 設置スペースが極めて限られている
• 低圧縮力
• 光学的な清浄度
• 耐振動性
• 温度サイクル
• 塩水噴霧および環境耐性

自動車用PCBシールド要件については、以下を参照してください。自動車用プリント基板シールドガスケット：なぜ自動車には特殊な材料が必要なのか。

Q5：コンリダ社はどのようなADASプロジェクトの経験をお持ちですか？

Konlida社の導電性フォーム製品は、中国の複数のティア1サプライヤー向けに、カメラモジュール、ミリ波レーダー、LiDARプロジェクトなどで使用されています。

同社のエンジニアリングチームは、材料選定やガスケット構造設計から、プロトタイプ開発、EMC検証に至るまで、プロセス全体をサポートすることが可能です。

コンリダについて

蘇州コンリダ精密電子有限公司は2006年に設立され、電磁シールド材および熱管理材の開発・製造を専門としています。

製造能力

• 45,000平方メートルの製造施設
• 導電性フォーム製造ライン30本
• ロータリーダイカットマシン12台
• 1日あたりの生産能力は約200万個
• 自社開発の第4世代自動包装・成形装置
• IATF 16949、ISO 13485、およびISO 9001認証
• クラス1000クリーンルームでの生産

技術的能力

• EMIシールド分野で20年近い経験
• EMC試験室での試験は最大40GHzまで対応
• 自社開発の極薄導電性ファブリック（厚さ0.016mm）
• 銀メッキされた全方向性導電性フォーム
• 最短4時間で迅速なプロトタイピングが可能
• 複数のティア1自動車部品サプライヤーでの生産経験

ADASセンサー用途向けには、Konlida社の全方向性導電性フォーム、金メッキFOF/SMTフォーム、およびカスタム形状FOFフォームが、カメラ、ミリ波レーダー、LiDARプロジェクトで使用されています。

Konlida社のADASセンサー用途向け導電性フォームソリューションをご覧いただくか、同社の車載エレクトロニクスプロジェクトをご覧になって、さまざまなシールド構造が特定のセンサー要件にどのように適合するかを理解してください。

ADASセンサーに最適な導電性フォームをお探しですか？材料選定、カスタムガスケット設計、プロトタイピング、EMC検証サポートについては、Konlidaまでお問い合わせください。