用于毫米波电路板的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明总的涉及电路板，在特别的实施例中，涉及用于毫米波电路板的系统和方法。
【背景技术】
[0002]由于低成本半导体技术(比如，硅锗(SiGe))和良好的几何互补金属氧化物半导体(CMOS, complementary metal-oxide semiconductor)工艺的快速进展，在过去的数年中，毫米波频率范围中的应用已获得显著关注。高速双极型晶体管和金属氧化物半导体(MOS)晶体管的可用性已导致对60GHz、77GHz和80GHz以及超出100GHz的毫米波应用的集成电路的需求不断增长。例如，这些应用包括汽车雷达和多兆位(mult1-gigabit)通信系统。
[0003]然而，随着RF系统的工作频率持续增加，以如此高的频率生成信号引起了一些重大挑战。一个此挑战在于去往集成电路的毫米波信号和来自集成电路的毫米波信号的接口。在高频时，键合线、封装接触、印刷电路板(PCB)轨迹、板电容以及其他寄生现象(parasitics)可潜在地引起高频RF信号的衰减和不匹配。在一些系统中(比如，汽车雷达系统)，电路板使用波导与高频雷达天线相连接，以防止信号丢失。
[0004]在更高功率的毫米波系统中，可出现与热管理有关的其他问题。例如，配置为处理高功率的电路部件可具有承受高电流的更宽的导电层和为了将热从高功率部分中导出的散热结构(比如，导通孔(via))。这些导电层和散热结构可增加可降低RF性能的寄生电容和寄生电感。
【发明内容】
[0005]根据一个实施例，电路板包括包括第一导电层的至少一部分的信号线，该信号线具有在电路板中的空腔之上自该空腔的第一侧面延伸的第一部分。该电路板还包括包围该空腔的第一多个导电导通孔，并且该第一多个导通孔包括邻近空腔的第一侧面布置的至少一个盲孔(blind via)。
【附图说明】
[0006]为更完整地理解本发明及其优点，现参考了【具体实施方式】以及附图，其中:
[0007]图1示出了一种实施例芯片堆叠(chip stack)的横截面原理图；
[0008]图2a示出了一种实施例电路板的详细布局视图；
[0009]图2b示出了一种实施例电路板的布局视图；
[0010]图2c示出了一种实施例电路板的更详细布局视图；
[0011]图3示出了一种实施例球形栅格阵列(ball grid array)分布的示意图；
[0012]图4不出了一种实施例电路板的两个截出的层状横截面和顶视图；
[0013]图5a不出了一种实施例电路板在第一位置处的层状横截面；
[0014]图5b不出了一种实施例电路板在第二位置处的层状横截面；和
[0015]图5c示出了一种实施例电路板在第三位置处的层状横截面。
[0016]除非另有表明，不同附图中对应的附图标记和符号指对应的部分。附图的绘制是为了清楚地说明实施例的相关方面，并且不一定是按比例绘制的。
【具体实施方式】
[0017]各种实施例的制作和使用将在下文中详细地进行讨论。然而，应当理解的是，本文中所描述的各种实施例可应用于各种各样的特定环境中。所讨论的特定实施例仅仅用于说明制造和使用各种实施例的特定方法，并且不应当在有限的范围内进行解释。
[0018]描述是相对于特定环境(也即埋置型系统(embedded system))中的各种实施例进行的，更具体地，是相对于毫米波电路板进行的。本文中所描述的各种实施例中的一些包括射频(RF, rad1 frequency)收发器、电路板、印刷电路板(PCB)、具有埋置型天线的PCB、PCB和键合IC上的热管理、波导、波导屏蔽以及其他。本文中的许多实施例与具有RF范围内的频率的信号一起进行描述，并且特别的应用可集中在具有毫米(_)波长信号的无线电信号(这通常对应于具有GHz频率的RF信号)上。在其他实施例中，方面也可被应用于涉及任何类型的埋置型系统的其它应用和依照本领域已知的任何型的电路板中。
[0019]依照一个实施例，电路板包括波导和在波导和集成电路(IC)之间的接口，该接口有助于在毫米波范围内(例如，具有超过30GHz的频率)的信号。该波导由电路板中被具有小于RF信号的四分之一波长(λ/4)的间距的导通孔包围的空腔构建。这些导通孔形成波导的电“壁”(electrical “walls”)且可包括从电路板的顶部导电层延伸至底部导电层的过孔(through via)，并且可包括从电路板的一侧延伸至中间导电层的盲孔。这些盲孔可被布置在被用来向波导内馈送信号的导电线O之下。在一些实施例中，不必用导电材料对空腔的壁进行电镀。
[0020]在一个实施例中，用来向波导馈送信号的导电线通过传输线(可以是具有定义阻抗的差分传输线)被稱接至IC焊盘(landing pad)。作为选择,可使用单端(single ended)传输线。传输线可被过孔包围，以确保电路板层的顶部导电层和电路板的底部导电层之间在接近传输线处具有低阻抗的路径。在电路板的物理上紧密和拥挤的区域中，过孔的直径可被减少，以维持顶部导电层和底部导电层之间的耦接。
[0021]耦接至传输线和波导的IC焊盘可与布置在IC下面的过孔邻近地布置。这些布置在IC之间的导通孔可执行迁移来自IC的热和提升HF过渡的双重职责。
[0022]根据一个实施例，在本文中呈现了包括具有由导通孔形成的侧壁的埋置型波导的电路板。该电路板包括用于通过球形栅格阵列(BGA)将IC键合至该电路板的IC焊盘。过孔和微型导通孔(micixwia)的布置与材料的特别分层的结合产生了具有提升的热性能、电性能、结构性能和RF性能的电路板。
[0023]图1 示出了包括 IC 102、重新分布(redistribut1n)层 104、BGA106、PCB 108 和散热层(heat spreader) 110的实施例系统100的剖视图。IC 102可以是任何类型的芯片、晶片或者电路封装。在各种实施例中，IC 102包括用于通过波导传送和接收信号的模拟电路或者数字电路，该模拟电路或者数字电路可被包括在PCB 108中。BGA 106提供PCB 108和IC 102之间的连接，并且可包括提供电连接和热连接的锡球(solder ball)。在一些实施例中，IC 102是通过BGA 106键合至PCB 108的倒装芯片(flip-chip)。为了驱散在IC102中产生的热，提供了具有锡球的热连接。在一些实施例中，该热连接还耦接至地。对于其他的散热，过孔(未示出)可被包括在耦接至散热层110的PCB 108中。在一些实施例中，重新分布层104可被省略。
[0024]图2a示出了一种用于RF传输系统(比如，雷达系统)的实施例电路板200的布局视图。电路板200包括用于射频(RF)集成电路的芯片接触区或者芯片焊盘区201，以及在电路板200之内被实施为空腔的两个波导210和211。波导210通过传输线224耦接至焊盘225。在一个实施例中，焊盘225对应于在IC上用于RF输入或者输出的接口引脚(interface pin)。如图所示，传输线224是差分信号线；然而，在替代的实施例中，传输线224可被实施为单端传输线。在一些实施例中，具有毫米波长(即，频率大约数十GHz或者数百GHz)的RF信号通过IC在电路板200上被传送或者被接收。电路板200还包括芯片焊盘201、用于其他IC连接的其他焊盘202、过孔204、盲孔206和微型导通孔218，这将参考其他附图在下文中更详细地进行描述。为了更清楚地解释波导210和电路板200的结构，横截面CS1、CS2和CS3在下文也分别地参考图5a、5b和5c进行描述。
[0025]根据各种实施例，在空间中传播的RF信号通过波导210中的空腔208进行传送，波导210包括空腔208和周围的过孔204。在一些实施例中，波导210通过空腔208将RF信号引导至由空腔上覆盖的导电材料形成的波导过渡220中。波导过渡220可被实施为锥形缝隙天线(TSA, tapered slot antenna),将波导210稱接至传输线224和焊盘225的过渡可如图1所示的与BGA封装相连接并将在下文中进行进一步地描述。在各种实施例中，电路板200的传输部分222包括在图2a右侧的包括焊盘225、传输线224和波导210的元件，而接收部分221包括在图2a左侧上的包括焊盘235、传输线234和波导211的元件。根据各种实施例，接收部分221和传输部分220可包括相同的结构或者类似的结构或者可以以不同的结构实施。根据一些实施例，在空腔208和传输线224之间的过渡处，过孔和/或盲孔206可被实施为用于波导210