(57)【要約】【課題】  防水性能および電波の送受信性能に優れたドップラーセンサーを提供する。すなわち、アンテナの劣化を進めたり、電波の放射強度が低下し所定の方向、距離まで送信しなくなってしまう、水分付着による悪影響を防止する。また、樹脂材料からなる筐体などを用いずに小型化が可能なドップラーセンサーを提供する。【解決手段】  絶縁性を有する基板２ａの表面に電波を送受信する薄膜平面状の送信アンテナ３と受信アンテナ４を備えたドップラーセンサー１ａにおいて、前記送信アンテナ３と受信アンテナ４の表面に密着して形成された絶縁層５ａを配置したことを特徴とする。【選択図】  図１
2005039778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性を有する基板の表面に電波を送受信する薄膜平面状のアンテナを備えたドップラーセンサーにおいて、前記アンテナの表面に密着して形成された絶縁層を配置したことを特徴とするドップラーセンサー。
【請求項２】
前記絶縁層の厚みは０．５〜１００μｍ、好ましくは１〜１０μｍであることを特徴とする請求項１記載のドップラーセンサー。
【請求項３】
前記絶縁層表面は鏡面であることを特徴とする請求項１乃至２いずれか１項記載のドップラーセンサー。
【請求項４】
前記基板と前記アンテナが接触するアンテナ接触面が、前記基板と前記アンテナが接触しない非アンテナ接触面よりも下方に埋没することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載のドップラーセンサー。
【請求項５】
前記アンテナと前記絶縁層の界面にはアンカー層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載のドップラーセンサー。
【請求項６】
請求項１に記載のドップラーセンサーの製造方法において、セラミック微粒子をガス中に分散させたエアロゾルを、絶縁性を有する基板の表面にある薄膜平面状アンテナの表面に向けて噴射して衝突させ、この衝撃によって前記セラミック微粒子の構成材料からなる絶縁層を、前記アンテナの表面に密着させて形成するドップラーセンサー製造方法。
【請求項７】
絶縁性を有する基板の表面に電波を送受信する薄膜平面状のアンテナを備え、前記アンテナの表面に密着して形成された絶縁層を配置したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項８】
前記絶縁層の厚みは０．５〜１００μｍ、好ましくは１〜１０μｍであることを特徴とする請求項７記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記絶縁層表面は鏡面であることを特徴とする請求項７乃至８いずれか１項記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記基板と前記アンテナが接触するアンテナ接触面が、前記基板と前記アンテナが接触しない非アンテナ接触面よりも下方に埋没することを特徴とする請求項７乃至９いずれか１項記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記アンテナと前記絶縁層の界面にはアンカー層が形成されていることを特徴とする請求項７乃至１０いずれか１項記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
請求項７に記載のアンテナ装置の製造方法において、セラミック微粒子をガス中に分散させたエアロゾルを、絶縁性を有する基板の表面にある薄膜平面状アンテナの表面に向けて噴射して衝突させ、この衝撃によって前記セラミック微粒子の構成材料からなる絶縁層を、前記アンテナの表面に密着させて形成するアンテナ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体等の非測定物を検知するドップラーセンサーおよびアンテナ装置に関し、特に、浴室やトイレ等の高湿度環境下にて使用するドップラーセンサーおよびアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドップラーセンサーは、絶縁性を有する基板と、高周波信号を電波として前方へ放射するための送信アンテナと、送信アンテナから放射された電波が被測定物に到達し被測定物から反射して戻ってきた電波を受信する受信アンテナと、所定の周波数にて発振させた高周波信号を送信アンテナまで伝送線路を介し伝播する発振部と、発振部から伝送線路を介し伝播された高周波信号と受信アンテナから電波として受信し伝送線路を介し伝播された高周波信号を低周波数にて利得を稼ぎ変復調操作を行うミキサー部と、から構成され、基板表面に送信アンテナと受信アンテナを、裏面に発振部とミキサー部が配置されている。
一般的に人体等の非測定物を検知するドップラーセンサーとして使用される高周波信号の周波数は１ＧＨｚ以上と高く、基板上に形成される伝送線路やアンテナ、部品の電極等を形成する金属材料の導電率が低いと伝達損失が大きくなりアンテナから放射される放射電力が少なくなるため、導電性に優れた銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）の貴金属の材料にて形成し、外気に露出する最表面は酸化防止のために金（Ａｕ）で被覆している。
（例えば、特許文献1、特許文献２参照。）。
近年、ドップラーセンサーから送受信される電波が樹脂材料やセラミック材料を透過する性質を利用し、このドップラーセンサーを浴室の壁面や天井、化粧室の便器や洗面ボールの外部に露出しない裏側部分に隠蔽されるよう設置し、人体検知用センサーとして使用できることが提案されている。
ドップラーセンサーを隠蔽することにより、直接、ドップラーセンサーに水が飛散することなく安全に使用できるとともに、意匠性に優れ、使用者に気づかれることなく人体などを検知することができる。
（例えば、特許文献３、特許文献４参照。）。
【特許文献１】特開平１１−３２６５０５号公報（第２−３頁、第１図）
【特許文献２】特開２００２−２８６８３３号公報（第４−５頁、第３図）
【特許文献３】特開２０００−２５４３９８号公報（第２−３頁、第１図）
【特許文献４】特開２００３−６４７４１号公報（第３−４頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ドップラーセンサーのアンテナ表面を壁面や天井、便器、洗面ボールの表面に隙間なく密着させて設置することは実質的に困難であり、アンテナ表面の前方には空気層が必ず介在する。従って、湯気などの水蒸気化した水分が壁面や天井、便器や洗面ボールの裏側に入り込み、アンテナ表面に水分が付着する恐れがある。
すると、アンテナの劣化が進むとともにアンテナから送信される電波の放射強度が低下し所定の方向、距離まで電波を送信できなくなる。
また、アンテナ表面に水分が付着しないよう、樹脂材料から形成された筐体内部にドップラーセンサーを予め収納したものを設置することも考えられるが、そうすると筐体の分だけ余計に設置スペースが必要となり、狭い場所には設置できなくなる。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、防水性能および電波の送受信性能に優れたドップラーセンサーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する為、本発明は、絶縁性を有する基板の表面に電波を送受信する薄膜平面状のアンテナを備え、前記アンテナの表面に密着して形成された絶縁層を配置したことを特徴とする、ドップラーセンサーおよびアンテナ装置である。
基板表面に形成された薄膜平面状のアンテナの表面に絶縁層を密着させて被覆することで、アンテナと絶縁層の間に空気層は介在しない。
ここで前記絶縁層は多結晶であり、前記絶縁層を構成する結晶は実質的に結晶配向性がなく、また前記結晶同士の界面にはガラス層からなる粒界層が実質的に存在していないものである。
従って、アンテナ表面に直接水分が付着することが無いため、水分の付着によるアンテナの劣化を防止することができる。
また、ドップラーセンサーを筐体に収納する必要がないため、大型化せず、狭い場所にも設置でき、更に意匠性に優れる。
絶縁層を形成する材料としては、撥水性を有するフッ素樹脂、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や石英ガラス（ＳｉＯ２）を主材料としたセラミック材料が好ましい。
すなわち、高周波帯域において誘電正接が小さく伝送損失が少ないフッ素樹脂やセラミック材料を用いて、アンテナの表面に絶縁層を形成することにより、アンテナから放射される電波の放射強度の低下を抑制することができ、高湿度環境下での使用に限らず、薬品雰囲中においても使用することができる。
【０００６】
ここで、前記絶縁層の厚みを０．５〜１００μｍ、好ましくは１〜１０μｍとすれば、アンテナから送信される電波の放射強度の低下を抑制することができる。絶縁層の厚みが厚くなる程アンテナから送信される電波の放射強度が低下するため、絶縁層は薄い方が好ましい。
アンテナの表面にフッ素樹脂を用いて絶縁層を形成する場合、絶縁層の厚みは防水性を考慮すると４０μｍ以上、放射強度の低下を考慮すると１００μｍ以下が好ましい。
さらに、絶縁層の厚みを薄くし放射強度の低下を抑制したい場合、アンテナの表面にセラミック材料を用いて絶縁層を形成すると良い。
この場合の絶縁層の厚みは防水性を考慮すると０．５μｍ以上、放射強度の低下を考慮すると２０μｍ以下が好ましい。
特に、製造のバラツキにより絶縁層の緻密度が変化し防水性能が低下する可能性を考慮すると１μｍ以上、製造工数を考慮すると１０μｍ以下が好ましい。
【０００７】
また、本発明のドップラーセンサーおよびアンテナ装置においては、前記絶縁層表面は鏡面であることを特徴とする。
ここでいう鏡面とはＪＩＳ  Ｂ０６０１−２００１規定の表面粗さＲａが０．１μｍ以下の表面状態を指し、絶縁層表面には凹凸がほとんど無いため、絶縁層表面に飛散、付着した水分が停滞することを抑制できる。
従って、電波を吸収または反射する作用を持つ水分などの付着によって、アンテナから放射される電波の放射強度の低下を防止し、所定の方向、距離まで電波を送信できる。
【０００８】
また、本発明のドップラーセンサーおよびアンテナ装置においては、前記基板と前記アンテナが接触するアンテナ接触面が、前記基板と前記アンテナが接触しない非アンテナ接触面よりも下方に埋没することを特徴とする。
アンテナの表面に絶縁層を形成する場合、絶縁層の厚みを少なくとも非アンテナ接触面からアンテナ表面までの高さよりも厚くしないと、アンテナ端面のエッジ部が絶縁層にて被覆されず露出して防水性能が劣化する恐れがある。
アンテナ接触面を非アンテナ接触面よりも下方に埋没することで、非アンテナ接触面からアンテナ表面までの高さを低くして絶縁層を薄くすることができるため、防水性能は維持したまま、放射強度や受信感度の低下を極力抑制することができる。
【０００９】
また、本発明のドップラーセンサーおよびアンテナ装置においては、前記アンテナと前記絶縁層の界面にはアンカー層が形成されていることを特徴とする。
ここでいうアンカー層とは、アンテナと絶縁層の界面に形成された凹凸を指し、特に、予めアンテナ表面に凹凸を形成させるのではなく、絶縁層を形成する時にアンテナの表面粗度を変化させて形成される凹凸部のことを指し、凹凸の高低差は３００ｎｍ以下である。
アンテナと絶縁層の界面にアンカー層が形成されず平滑な場合と比較すると、アンテナの表面にアンカー層を介し絶縁層を形成することで、凹凸部に絶縁層を形成するセラミック材料が食い込みアンテナと絶縁層の密着強度が向上し絶縁層の剥離を防止できる。
【００１０】
さらに、本発明のドップラーセンサーおよびアンテナ装置は、セラミック微粒子をガス中に分散させたエアロゾルを、絶縁性を有する基板の表面にある薄膜平面状アンテナの表面に向けて噴射して衝突させ、この衝撃によって前記セラミック微粒子の構成材料からなる絶縁層を、前記アンテナの表面に密着させて形成することを特徴とする。
ここでいうセラミック微粒子とはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や石英ガラス（ＳｉＯ２）を主材料としている。
スパッタリングやイオンブレーティングなどの成膜方法により絶縁層を緻密に形成しても良いが、成膜時に基板に衝突するセラミック粒子の大きさが原子レベルのため、絶縁層を厚く形成した時に引張り方向の残留応力により破壊する恐れがあり、形成できる絶縁層の厚みは５μｍ程度が限界である。
そこで、１μｍ以下のセラミック微粒子をガス中に分散させたエアロゾルを、前記基板に向けて噴射して衝突させ、この衝撃によってセラミック微粒子からなる絶縁層を形成した場合、絶縁層内に残留応力は生じるが圧縮方向に働くため、１０μｍ程度の膜厚でも破壊することなく形成できる。
また、すでに焼成体と同程度の硬度を保有しているため、その後の加熱操作などによる焼き締めは必要がなく、アンテナの表面に絶縁層を物理的に形成しているため、焼結させて得た絶縁層に比べて緻密であり、１０μｍの厚みがあれば十分な防水性能が得られる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、防水性能および電波の送受信性能に優れたドップラーセンサーを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明にかかるドップラーセンサーの実施の形態を、図面により詳細に説明する。
尚、各層の厚みやパターン寸法は説明の都合上、実際の形状とは異なる。
【００１３】
（第１実施例）
図１は本発明のドップラーセンサー１ａを示す正面図、図２は図１でのＡ−Ａ’断面図である。
ドップラーセンサー１ａは、セラミック基板２ａと、高周波信号を電波として前方へ放射するための膜厚が２μｍの送信アンテナ３と、送信アンテナ３から放射された電波が被測定物に到達し被測定物から反射して戻ってきた電波を受信するための膜厚が２μｍの受信アンテナ４と、送信アンテナ３と受信アンテナ４の表面を被覆するよう密着して形成された厚みが４μｍ、ＪＩＳ  Ｂ０６０１−２００１規定の表面粗さがＲａ０．１μｍ以下の絶縁層５ａと、所定の周波数にて高周波信号を発振させる発振部６ａと、発振部６ａから伝播された高周波信号と受信アンテナ４から伝播された高周波信号を低周波数にて利得を稼ぎ変復調操作を行うミキサー部７ａと、発振部６ａと送信アンテナ３を所定のインピーダンスにて接続し高周波信号を伝播する伝送線路９ａ、受信アンテナ４とミキサー部７ａを接続する伝送線路９ｂ、発振部６ａとミキサー部７ａを接続する図示しない伝送線路と、から構成されている。
【００１４】
基板２ａの表面には送信アンテナ３と受信アンテナ４が形成され、その表面を被覆するよう絶縁層５ａが形成されている。基板２ａの裏面には発振部６ａとミキサー部７ａが配置され、発振部６ａにて発振させた高周波信号を基板２ａに設けられた基板２ａの表裏を導通させるビアホール１０ａ、伝送線路９ａを介し送信アンテナ３まで伝播され、送信アンテナ３に密着した絶縁層５ａを透過し、送信アンテナ３前方に電波として放射する。
また、被測定物から反射して戻ってきた電波を絶縁層５ａを介し受信アンテナ４にて受信し、伝送線路９ｂ、ビアホール１０ｂを介しミキサー部７ａに伝播する。
【００１５】
かかる構成により、送信アンテナ３と受信アンテナ４の表面には絶縁層５ａが密着して被覆されているため、アンテナと絶縁層の間に空気層は介在しない。
従って、アンテナ表面に直接水分が付着することが無いため、水分の付着によるアンテナの劣化を防止することができる。
また、ドップラーセンサーを筐体に収納する必要がないため、大型化せず、狭い場所にも設置でき、意匠性に優れる。
【００１６】
本実施例では絶縁層の厚みは４μｍであった。
ここで、絶縁層の厚みは送信アンテナ３と受信アンテナ４の表面に密着して形成される絶縁層の厚みが厚くなり過ぎると、送信アンテナ３から前方へ放射される電波の放射強度が低下、受信アンテナ４にて受信する電波の受信感度が低下するため、絶縁層の厚みは０．５〜１００μｍの範囲で決定すれば良い。
しかし、製造のバラツキによる緻密度の変化を考慮すると１μｍ以上、製造工数を考慮すると１０μｍ以下にする事が好ましい。
１〜１０μｍの膜厚の範囲にて絶縁層を形成することにより、水分の付着によるアンテナの劣化を防止するとともに、送信アンテナ３から前方へ放射される電波の放射強度の低下、受信アンテナ４にて受信する電波の受信感度の低下を抑制できる。
【００１７】
ここで基板２ａの表面状態について説明する。
絶縁層の厚みを薄くするためには、基板表面に形成されるアンテナの膜厚を薄くし、且つアンテナ表面の凹凸をなくして平滑にする必要がある。
しかしながら、アンテナの膜厚を薄くすると基板表面の凹凸がアンテナの表面を被覆する絶縁層の厚みに大きく影響してくる。
特に、Ａｌ２Ｏ３粒子を主成分とし焼結して形成されたセラミック基板は、焼結時の粒成長により基板内部の空孔（ボイド）はゼロには至らず、その表面を鏡面研磨しても凹部が点在して残存するため、凹部の深さがアンテナの膜厚よりも深いと、凹部に形成されたアンテナの一部は基板表面よりも基板の内部に沈み込む事になる。
そのため、アンテナ表面全体を絶縁層で被覆しようとすると、絶縁層の膜厚はアンテナの膜厚ではなく基板表面の凹部の深さに応じて厚くする必要が生じ、その結果、絶縁層の厚みを薄くすることができない場合が発生する。
また、凹部の深さは同一基板上でもばらつきが有り、その部位や深さを特定することが困難である。
本実施例に使用した基板２ａには、最表面に厚みが２０〜１００μｍで、Ｓｉを主成分としＭｇ、Ｂａ、Ｃａ等の不純物が混合された非結晶ガラスからなるガラス層が形成されており、ガラス層を構成する材料が基板表面を鏡面研磨した後に点在して残存する凹部にまで入り込み、表面粗さがＲａ０．０５μｍ以下の層を形成している。
従って、ガラス層の表面に形成された送信アンテナ３と受信アンテナ４の表面を被覆する絶縁層５ａの厚みは、送信アンテナ３と受信アンテナ４の膜厚に応じて設定することが可能となり、送信アンテナ３と受信アンテナ４表面に形成される絶縁層５ａの厚みが送信アンテナ３と受信アンテナ４の膜厚よりも少しでも厚ければ、外部との絶縁を確実に図ることが可能となる。
そして、絶縁層５ａの厚みが薄いため送信アンテナ３から放射される電波の放射強度や効率の低下を抑制することができ、その結果、放射損失を少なくすることができる。
【００１８】
本実施例では基板２ａと送信アンテナ３、受信アンテナ４との界面、および送信アンテナ３、受信アンテナ４と絶縁層５ａとの界面にアンカー層が形成されている。
従って、各界面における密着強度は高く、剥離を防止できる。
作り方としては、表面粗さＲａが０．０５μｍ以下の基板２ａの表面に、スパッタリングやイオンブレーティング等の成膜方法を用いて、送信アンテナ３、受信アンテナ４及びその表面に絶縁層５ａを形成すれば良く、基板２ａ表面に衝突する金属粒子、送信アンテナ３と受信アンテナ４の表面に衝突するセラミック粒子の大きさが原子レベルのため、衝突により形成されるアンカー層の凹凸の高低差は５０ｎｍ以下となる。
【００１９】
本実施例では、絶縁層５ａの表面はその表面粗さＲａが０．１μｍ以下の鏡面である。
従って、絶縁層５ａ表面に飛散、付着した水分が停滞することを抑制できるため、送信アンテナ３から送信される電波の放射強度の低下を防止し、所定の方向、距離まで電波を送信できる。
スパッタリングやイオンブレーティング等の成膜方法を用いて形成された絶縁層５ａは柱状晶の構造をなしているため、体積抵抗率が１０１４〜１０１６Ω・ｃｍと大きく、絶縁層内部には空隙がほとんど無い緻密度が９９％以上の均一な平滑層でありその表面を鏡面状態に保持することができる。
【００２０】
以下に、第１実施例におけるドップラーセンサー１ａの製造方法について概略を記載する。
ドップラーセンサー１ａは、絶縁性を有する基板としてセラミック基板２ａを使用し、基板２ａの裏面には発振部６ａ、ミキサー部７ａの各回路を形成するのに必要な金属パターンが、内部にはＧＮＤ層８ａとなる金属パターンがスクリーン印刷法を用いて形成される。
次に、基板２ａの表面を鏡面研磨し、最表面にガラス層を形成した後その略全表面にスパッタリングまたはイオンブレーティングの成膜方法にて銅材料からなる２μｍの層を形成した後、エッチング処理を行ない所定の位置に送信アンテナ３と受信アンテナ４および伝送線路９ａ、９ｂが形成される。
そして、送信アンテナ３と受信アンテナ４および伝送線路９ａ、９ｂを被覆するよう同成膜方法にてセラミック材料からなる４μｍの絶縁層５ａを形成する。
上記方法により、アンテナの表面に絶縁層が密着して形成されたドップラーセンサーを製造することが出来る。
また、別の製造方法として、高温或いは比較的低温で焼結する０．５〜０．８ｍｍ程度の基板となるセラミックシートの片面に銅材料を用いて１０〜２０μｍ前後の膜厚を有するアンテナをスクリーン印刷法により形成し、その表面に絶縁層となる０．０２〜０．２ｍｍ程度のセラミックシートを積層、一体焼結した後に、絶縁層となる表面を研削して厚みを薄くする方法がある。
【００２１】
（第２実施例）
次に、本発明の第２実施例について説明するが、第１実施例と重複する部分については説明を省略する。
図３は、本発明のドップラーセンサー１ｂを示す正面図、図４は図３でのＢ−Ｂ’断面図、図５はドップラーセンサー１ｂの絶縁層５ｂ部分の拡大断面図、図６はドップラーセンサー１ｂとの相違点を説明する拡大断面図である。
本実施例のドップラーセンサーは第１実施例と異なり、送信アンテナと受信アンテナを１枚のアンテナで兼用させた送受信アンテナを基板表面に複数備えている。
さらに、送受信アンテナと基板が接触するアンテナ接触面２４は送受信アンテナと基板が接触しない非アンテナ接触面２５よりも基板の内部方向に窪んでおり、アンテナ接触面２４に送受信アンテナが配置されている。
詳細について説明すると、ドップラーセンサー１ｂはセラミック基板２ｂの表面に送受信アンテナ２１ａ、２１ｂが複数配置され、送受信アンテナ２１ａ、２１ｂの表面を被覆するよう膜厚が２μｍの絶縁層５ｂが密着して形成されている。
そして、発振部６ｂにて発振させた高周波信号が送受信アンテナ２１ａ、２１ｂのパターン内側に設けられたビアホール１０ｃ、１０ｄを介し送受信アンテナ２１ａ、２１ｂまで伝播され、送受信アンテナ２１ａ、２１ｂに密着した絶縁層５ｂを透過し、送受信アンテナ２１ａ、２１ｂ前方に電波として放射する。
また、被測定物から反射して戻ってきた電波を絶縁層５ｂを介し送受信アンテナ２１ａ、２１ｂにて受信し、ビアホール１０ｃ、１０ｄを介しミキサー部７ｂに伝播する。
【００２２】
このように、送信アンテナと受信アンテナを１枚のアンテナで兼用させた送受信アンテナ２１ａ、２１ｂが基板２ｂ表面に複数配置されているため、第１実施例記載のドップラーセンサー１ａよりも、遠方且つ、狭範囲にて前方の被測定物を検知することができる。
また、送受信アンテナ２１ｂは配置せずに送受信アンテナ２１ａが1枚だけ配置された場合でもドップラーセンサー１ａと同様のセンサー性能を得ることができ、送受信アンテナ２１ｂが形成される基板部分が要らなくなる分、センサー自体の小型化が図れる。
また、第１実施例と同様に送受信アンテナ２１ａ、２１ｂ表面に密着して形成された絶縁層５ｂが配置されているため、送受信アンテナ２１ａ、２１ｂ表面に直接水分が付着することが無く、水分の付着によるアンテナの劣化を防止することができる。
そして、ドップラーセンサーを筐体に収納する必要がないため、大型化せず、狭い場所にも設置でき、意匠性に優れる。
【００２３】
また、ドップラセンサー１ｂは、送受信アンテナ２１ａ、２１ｂが接触する基板２ｂ表面（アンテナ接触面２４）が、送受信アンテナ２１ａ、２１ｂが接触しない基板２ｂ表面（非アンテナ接触面２５）よりも１μｍ内部方向に窪んでおり、そこに膜厚が２μｍの送受信アンテナ２１ａ、２１ｂが形成され、さらにその表面を膜厚が２μｍの絶縁層５ｂにて被覆している。
【００２４】
通常、図６に示すような全表面が平坦な基板２表面に送受信アンテナ２１および絶縁層５を順次、形成する場合、送受信アンテナ２１端面のエッジ部２３が絶縁層５にて被覆されずに露出して防水性能が劣化することが無いよう、絶縁層５の膜厚を非アンテナ接触面２５から送受信アンテナ２１表面までの高さよりも厚くする必要があり、送受信アンテナ２１の膜厚をａとする非アンテナ接触面２５から送受信アンテナ２１表面までの高さもａとなり、絶縁層５の膜厚はａ＋αとなる。
ドップラーセンサー１ｂでは、アンテナ接触面２４が非アンテナ接触面２５よりもｂの深さだけ基板２ｂ表面よりも内部方向に窪んでいるため、非アンテナ接触面２５から送受信アンテナ２１ａ表面までの高さはａ−ｂ、絶縁層の膜厚はａ＋α−ｂと薄い。さらに、ａ≦ｂとなると絶縁層はアンテナの膜厚には関係なく確実に防水性能が得られる１μｍ程度あれば十分である。
【００２５】
このように、アンテナ接触面２４を非アンテナ接触面２５よりも下方に埋没することで、非アンテナ接触面２５からアンテナ表面までの高さを低くして絶縁層を薄くすることができるため、防水性能は維持したまま、放射強度や受信感度の低下を極力抑制することができる。
アンテナ接触面２４を非アンテナ接触面２５よりも下方に窪ませる方法としては、アンテナが形成される部分をレーザ加工やサンドブラスト加工にて研削する方法、アンテナが形成されない部分にスパッタやイオンブレーティングでセラミック材料を堆積させる方法、等が挙げられる。
【００２６】
以下、本発明にかかるドップラーセンサー、および、本発明にかかるアンテナ装置における絶縁層の製造方法について、図面により詳細に説明する。
図７は、絶縁層５ｃを形成する絶縁層作製装置の装置図、図８はエアロゾル発生器１３の断面模式図、図９は要部のみを拡大したドップラーセンサーの拡大図である。
本発明にて絶縁層５ｃを形成する基板には、表面粗さＲａが０．０５μｍ以下のアルミナＡｌ２Ｏ３を主成分とするセラミック基板を使用する。本例においては、Ａｌ２Ｏ３粒子を主成分とし焼結して形成されたセラミック基板の表面を鏡面研磨した後、最表面にガラス層が形成され表面粗さが０．０２μｍ以下としたグレーズ基板（品番：ＧＳ５またはＧＳ７１、京セラ製）２ｃを使用し、その表面にスパッタリングやイオンブレーティング等の成膜方法を用いて、銅からなる５μｍの金属層を略全面に形成した後、エッチング処理を行ない所定の位置に送受信アンテナ２１ｃが配置されている。
ここで、絶縁層５ｃを形成する絶縁層作製装置について概略を説明する。
図７に示す絶縁層作製装置は、ヘリウムを内蔵するガスボンベ１１が、搬送管１２を介してエアロゾル発生器１３に連結され、さらに搬送管を通じて構造物形成室１４内に５ｍｍ×０．５ｍｍの長方形の開口を持つノズル１５が設置される。コンピュータにより上下、前後左右に制動できる基板ホルダ１７に基板２ｃの送受信アンテナ２１ｃが形成された面がノズルに対向して１０ｍｍの間隔をあけて配置される。構造物形成室１４は排気ポンプ１８に接続している。 
【００２７】
図８に示すエアロゾル発生器１３は、容器１３１内にあらかじめ真空乾燥により十分に吸着水分を除去した、平均一次粒子径が０．６μｍ以下のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）のセラミック超微粒子粉体１３２を内蔵し、図８では図示しない搬送管１２に接続された導入部１３３がセラミック超微粒子粉体１３２に埋没するように設置される。容器１３１の上方には上下にスライドできる導出部１３４が配置され、図８では図示しない搬送管１２に接続される。容器１３１には、機械的振動作用を与える振動器１３５が接続される。なお、図中の矢印は、ヘリウムガスおよびヘリウムガスにセラミック超微粒子粉体１３２が混合されたエアロゾル１３６の流れる向きを示す。 
【００２８】
以上の構成からなる絶縁層作製装置の作用を次に述べる。ガスボンベ１１を開き、ヘリウムガスを流量２．５リットル／分で搬送管１２を通じてエアロゾル発生器１３の導入部１３３から導入し、セラミック超微粒子粉体１３２を容器１３１内に巻き上げ、エアロゾル１３６を発生させる。このとき振動器１３５の機械的振動作用によりセラミック超微粒子粉体１３２は、次々と導入部１３３の開口近傍に供給されるため、安定的にエアロゾル１３６が発生可能である。エアロゾル１３６中のセラミック超微粒子のうち、凝集して二次粒子を形成しているものは、その重量が比較的大きいため高く舞い上がることができない。これに対して、重量の小さい一次粒子あるいはそれに準じた比較的小さい粒子は、容器内の上方まで舞い上がることができる。そのため導出部１３４は高さ方向の位置をスライドさせて適当に設定すれば分級器として働き、所望の粒径のセラミック超微粒子を選抜して導出させることができる。本発明では、１個当りの径が５０〜１００ｎｍの結晶子が凝縮され径が０．６μｍ以下となったセラミック超微粒子をガス中に分散させて導出したエアロゾル１３６が、搬送管１２を通じてノズル１５より基板２ｃに向けて２００〜３００ｍ／ｓの音速、亜音速で噴射される。エアロゾル１３６の噴射速度は、ノズル１５の形状、搬送管１２の長さ、内径、ガスボンベ１１のガス圧、排気ポンプ１８の排気量などにより制御される。これらの制御によりたとえばエアロゾル発生器１３の内圧を数万Ｐａ、構造物形成室１４の内圧を数百Ｐａにしてこれらの間に差圧をつけることにより、噴射速度は亜音速から超音速の領域まで加速できる。十分に加速されて運動エネルギーを得たエアロゾル１３６中のセラミック超微粒子は、基板２ｃおよび送受信アンテナ２１ｃ表面に衝突し、図９に示すような基板２ｃおよび送受信アンテナ２１ｃ表面に凹凸部の高低差が５０〜３００ｎｍ程度のアンカー層２２を形成するとともに、その衝撃のエネルギーで細かく破砕され平均結晶子径が１０ｎｍ以下となった微細断片粒子が基板２ｃおよび送受信アンテナ２１ｃの表面に物理的に接着したり、また互いが接着接合して緻密質な絶縁層５ｃを１０μｍ程度形成し、その緻密度は９９％以上となり空隙はほとんど存在しない。
【００２９】
このように、粒子径が０．６μｍ以下のセラミック微粒子をガス中に分散させたエアロゾルを、基板２ｃに向けて噴射して衝突させ、この衝撃によってセラミック微粒子からなる絶縁層５ｃを送受信アンテナ２１ｃの表面に形成することで、絶縁層５ｃ内に残留応力は生じるが圧縮方向に働くため、１０μｍ程度の膜厚でも破壊することなく形成できる。
また、上記方法により形成された絶縁層５ｃは、すでに焼成体と同程度の硬度を保有しているため、その後の加熱操作などによる焼き締めは必要なく、また、基板２ｃおよび送受信アンテナ２１ｃの表面に絶縁層５ｃを物理的に形成しているため、焼結させて得た絶縁層に比べて緻密である。
そして、送受信アンテナ２１ｃの表面にアンカー層２２を介し絶縁層５ｃを形成することで、凹凸部に絶縁層５ｃを形成するセラミック材料が食い込み送受信アンテナ２１ｃと絶縁層５ｃの密着強度が向上し絶縁層の剥離防止を防止できる。
【００３０】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上記の実施例や実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【００３１】
本実施例においては、アンテナ形状を四角形として説明しているが、その形状は菱形でも円形でも同様の効果を得ることができる。
【００３２】
また、本実施例においては、基板に市販のグレーズ基板を使用したが、アルミナ粒子を焼結した基板に上述の絶縁層形成方法と同一の方法にて積層した平滑層を設け、その平滑層表面を表面粗さＲａが０．０５μｍ以下となるように研磨などの表面処理を施したものを使用しても良い。このような方法にて作製した基板は、ＪＩＳ  Ｂ０６０１−２００１規定の表面粗さＲａが０．０５μｍ以下で、かつ、最大高さ粗さＲｚが０．１ｍｍ以下であり、優れた平滑性を示すので好適に利用できる。このような優れた平滑性を示すのは、本方法にて作製した平滑層の層内部には空隙がほとんど無く、緻密度が９９％以上有するためである。さらに、このような方法で作成した、平滑層を備えた基板は、平滑層が比誘電率の高い材質のみからなるので、アンテナから放射される電波の誘電損失を低く抑えることができるという秀逸な効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１実施例にかかるドップラーセンサー１ａを示す、
【図２】図１でのＡ−Ａ’断面図である。
【図３】第２実施例にかかるドップラーセンサー１ｂを示す、正面図である。
【図４】図３でのＢ−Ｂ’断面図である。
【図５】ドップラーセンサー１ｂの絶縁層５ｂ部分を示す拡大断面図である。
【図６】ドップラーセンサー１ｂとの相違点を説明する拡大断面図である。
【図７】本発明のドップラセンサー製造方法に使用する絶縁層作製装置を示す、装置図である。
【図８】同、エアロゾル発生器の断面模式図である。
【図９】要部のみを拡大したドップラーセンサーの拡大図である。
【符号の説明】
【００３４】
１（１ａ、１ｂ）：ドップラーセンサー、
２（２ａ、２ｂ）：セラミック基板、
３：送信アンテナ、
４：受信アンテナ、
５（５ａ、５ｂ）：絶縁層、
６（６ａ、６ｂ）：発振部、
７（７ａ、７ｂ）：ミキサー部、
８（８ａ、８ｂ）：ＧＮＤ層、
９（９ａ、９ｂ）：伝送線路、
１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）：ビアホール
１１：ガスボンベ、
１２：搬送管、
１３：エアロゾル発生器、
１４：容器、
１５：ノズル、
１７：基板ホルダ、
１８：排気ポンプ、
２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）：送受信アンテナ、
２２：アンカー層
２３：エッジ部
２４：アンテナ接触面
２５：非アンテナ接触面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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