本发明涉及用于制造射频天线、尤其是射频基底上的射频天线的方法，以及涉及根据该方法制造的射频天线，或者涉及根据该方法制造的、被层叠到导体结构元件的层结构中的射频基底。
背景技术：
尤其在机动车领域中，对于成本适宜的射频应用和雷达电路的需求持续增长。将用于发送和/或接收电磁辐射、尤其是雷达波的发送和/或接收装置理解为雷达电路。该发送和/或接收装置例如在自动驾驶机动车的方案中与间距保持系统一起应用。
从de102009026550a1中已知具有天线装置的集成电路，该集成电路具有基底，该基底具有集成子电路和设置在基底表面上的第一天线层。在基底的表面上设置有载体层，该载体层覆盖第一天线层，并且在该载体层上，在第一天线层上方的区域中设置有第二天线层。载体层直接设置在基底的表面上和第一天线层上。
从de102012012985a1中已知用于射频应用的电装置，该电装置包括具有其中嵌入电子器件的多子层电路板。电子器件借助液态施加的聚酰亚胺层覆盖，并且与电路板子层连接。作为射频天线施加在聚酰亚胺层上的印制导线由另一聚酰亚胺层覆盖，进而绝缘以防止环境影响和不期望的电接触。
从us7,830,301b2中已知用于机动车雷达应用的天线装置，该天线装置具有电路板，该电路板具有设置在电路板的多层结构的腔室中的微波模块。微波模块借助于供电导线与天线区连接，这些天线区设置在电路板的多层结构的向外敞开的凹陷部中。电子器件设置在电路板的相对置的侧面上。
技术实现要素：
与背景技术相对，根据本发明提出具有权利要求1的特征的、用于在导体结构元件中制造射频天线的方法，以及提出具有权利要求18的特征的、层叠到导体结构元件的层结构中的射频基底。
发明理念提出在导体结构元件的层结构中引入射频基底，该射频基底具有天线结构，并且在层叠和加工层结构之后，从载体基底的外子层切下天线配属部段。这实现了在层叠期间和之后对层结构的不复杂的处理和加工，因为首先完整地嵌入了灵敏的射频基底。在射频基底与载体基底之间设有空腔，该空腔使天线配属部段的切下更容易。空腔的形成能够由流动阻碍部实现，该流动阻碍部防止在层叠期间液化的树脂材料流入到天线配属部段的区域中。流动阻碍部也能够作为用于射频基底的支承元件使用。天线结构或者能够直接安置在射频基底上，或者该天线结构例如能够形成在装在射频基底上的器件处。
射频基底的尺寸和设计以及天线配属部段的位置如下地选择，即将形成在射频基底上的天线结构分配给天线配属部段，以使得在切下天线配属部段时实现射频波的尽量不受阻碍的发射或接收。天线结构能够不仅形成在射频基底的朝向切下的天线配属部段的侧面上，而且形成在背离该天线配属部段的侧面上(或者如上所述形成在装配的器件/芯片上)。
本发明的其他优点和设计方案从说明书和附图中得出。
要理解的是：上面提出的和下面还要阐述的特征不仅能够以分别所说明的组合进行应用，而且也能够以其他的组合或单独进行应用，而不脱离本发明的保护范围。
本发明根据附图中的实施例示意性地示出并且在下文中参考附图详细进行描述。
附图说明
图1至图12表示根据本发明的、在导体结构元件中制造根据本发明的射频天线的过程，其中，
图1示出载体基底的侧视图，
图2示出具有引入的凹陷部的、源自图1的载体基底，
图3示出具有施加的电绝缘子层的、源自图2的载体基底，
图4示出具有施加的射频基底的、源自图3的载体基底，
图5示出具有射频基底的可选设计方案的、源自图4的层结构，
图5a示出具有射频基底的可选设计方案的、源自图5的层结构，
图6示出具有支承元件的可选设计方案的、源自图5的层结构，
图7示出具有支承元件的另一可选设计方案的、源自图5的层结构，
图8和图9示出在层叠之前的、具有施加的另外的子层的、源自图5的层结构，
图10示出层叠之后的、源自图9的层结构，
图10a示出源自图10的层结构的一个可选的实施方案，
图11示出在切下天线配属部段时的、源自图10的层结构，
图11a示出在切下具有直的错开的切口的切割部段时的、源自图10的层结构，
图11b示出在切下具有倾斜的错开的切口的切割部段时的、源自图10的层结构，以及
图12示出具有切下的天线配属部段的、源自图10的层结构，
图13和图14示出源自图12的导体结构元件的变型方案，
图15以侧面的局部视图示出射频基底的波导体耦合。
具体实施方式
按照根据本发明的方法，首先提供作为基础材料的刚性载体12(图1)。刚性载体12例如能够为铜板或铜覆层的板(例如铜包覆的标准内子层)。刚性载体12具有下侧面11和上侧面13。
在下一步骤中，在刚性载体12中将环绕的凹陷部16引入到该刚性载体的上侧面13上，该凹陷部限定天线配属部段14。凹陷部16的引入例如能够借助于深度铣削或其他适当的方法实现。
随后，又在载体12的上侧面13上施加由电绝缘材料构成的子层17，该电绝缘材料例如为所谓的预浸材料(参见图3)。电绝缘子层17具有留空部15并且如下地设置，即使得环绕的凹陷部16以及由环绕的凹陷部16限定的天线配属部段14露出或开放。
将具有适合射频的基础材料21的射频基底20施加到电绝缘子层17上和电绝缘子层的留空部15上方(参见图4)。在此，射频基底能够如在图4的视图中那样是装配有器件(芯片)30的内插体。
如从图4的视图中所示，射频基底20设置在露出的天线配属部段14上方。射频基底20具有上侧面32和下侧面28，上侧面和下侧面分别设有铜覆层(对于本领域技术人员而言容易推出仅单侧的cu(铜)覆层也可行)。用附图标记26表示处于基底20的下侧面28处的部位，在该部位处移除(刻蚀掉)铜覆层，以便形成天线结构。天线结构典型地为所谓的贴片天线，如其本身对于本领域技术人员而言是已知的那样。(在该实施例中)形成在射频基底20的下侧面28(即在引入射频基底的情况中朝向刚性载体的侧面)处的天线结构26因此处于天线配属部段14上方并且与天线配属部段间隔开。
载体20的基础材料21例如能够为聚四氟乙烯(ptfe)或基于ptfe的叠层(例如
图4的射频基底20具有连通的钻孔(通孔)34，而在图5中示出没有连通的钻孔的、具有射频基底20'的实施方案。经由连通的钻孔34，实现了对具有上侧面32的内插体或射频基底20的下侧面28处的天线结构26与芯片30之间的电连接的可行性。原则上，对于本领域技术人员而言，还存在耦合的、例如波导体耦合的已知的可行性，如在下文中示例性地参考图15进行描述的那样。
将射频基底20间隔开地设置在天线配属部段14上方的布置借助于支承元件来实现。在图4和图5的实施例中，电绝缘子层17的尺寸、环绕的凹陷部16的尺寸和射频基底20的尺寸选择成，使得电绝缘子层17环绕地“围绕”环绕的凹陷部16，并且电绝缘子层17的邻接于环绕的凹陷部16的部段作为用于射频基底20的支承元件22使用，该射频基底的尺寸轮廓延伸经过环绕的凹陷部16。
图5a示出作为另一实施例的变型方案，其中天线结构不直接施加在射频基底上，而是施加在装配在射频基底上的器件/芯片上。射频基底20a具有连通的凹部52，器件30a与形成在该器件的(朝向射频基底20a的凹部52的)下侧面上的天线结构26a施加在该凹部上方。在器件30a和射频基底20a的上侧面32之间设有环绕的底部填充部37以作为抑制在层叠时液化的树脂的流动阻碍部。因此，通过凹部52可以进行天线结构26a的hf(射频)放射，以使得在该实施方式中必要时能够放弃使用适合射频的基础材料。
根据图6中示出的另一实施例，支承元件22'能够与电绝缘子层17’分开地构造。后者随后设置为距环绕的凹陷部16一定间距，以使得在电绝缘子层17'和环绕的凹陷部16之间存在用于布置支承元件22'的足够的空间。支承元件22'环绕地围绕环绕的凹陷部16延伸并优选具有相同的几何形状(圆形、椭圆形、矩形等)；支承元件环形地围绕环绕的凹陷部16(就环绕的闭合结构而言，环形不必是圆形的)。
在图6中示出的变型方案中，支承元件22'例如为快速硬化的粘接剂的环形布置，例如环氧树脂粘胶的环形布置。
图7示出用于将射频基底20'安置在天线配属部段14上方的另一实施例，其中用于布设射频基底20'和用于实现与天线配属部段14间隔开的支承元件22”由覆层的接触面形成，例如由镍金覆层形成，在该接触面上能够借助于超声摩擦焊接方法安置射频基底20。以该方式，如由图7的视图所示，能够实现距刚性载体12更小的间距。这在图7的视图中能如下地示出：射频基底20'的表面32不处在与环绕的子层18的表面相同的高度上。
能够将不同于所描述的ni-au(镍-金)覆层的材料作为支承元件使用，该材料适合执行超声摩擦焊接方法。刚性载体的表面能够在安置有支承元件的部位处同样具有由适当材料构成的相应的覆层。支承元件能够单独地形成，但是也能在刚性载体和/或要布设的射频基底上形成。
支承元件22、22'、22”获得双重功能。首先，支承元件用于将基底20、20'以间隔开的方式施加在基底12上并且随后固定在基底的部位处，以便实现另外的精确的层结构(接着例如已经提及的环绕的子层18)。此外，支承元件22、22'、22”作为流动阻碍部或障碍物使用，以便防止在后续的层叠步骤中液化的树脂流到天线配属部段14的区域中，如下面还详细描述的那样。
固定基底20、20'的步骤例如通过有针对性地加热基底20、20'在支承元件22、22'、22”上方的边缘区域的方式进行。在图4、图5和图6的实施例中，首先将用作为支承元件的区域液化，随后硬化。在图4和图5的实施例的情况中通过加热来液化预浸层17的用作为支承元件22的区域，在图6的实施例的情况中液化用作为支承元件22'的粘接剂，以便随后在两种情况中再次硬化以形成固定的连接。附加地，能够对基底20、20'的边缘区域加载压力。在图7的实施例的情况中，对基底20、20'的边缘区域实施超声摩擦焊接方法。
在固定的步骤之后，布设在侧面包围射频基底20、20'的另一子层18(在薄的基底中能够放弃该子层)。显而易见的是，该子层也能够在固定的步骤之前已经施加；然而有利的是子层在固定步骤之后才布设，以便在没有通过附加层对空间产生不利影响的情况下能够执行固定。
最后，通过施加另外的部分子层40、42(这些部分子层具有用于容纳芯片30的凹部)和完整面的内子层43、44(参见图8和图9)使层结构完整。在此，根据需要，子层能够为电绝缘子层(如层40和层43)和/或导电层(如层42和层44)。
随后层叠层结构(参见图10)，由此通过液化电绝缘子层的预浸材料(在示出的实施例中为具有附图标记17、40、43的层)实现无间隙地填充空腔。如已经在上面提及的那样，根据本发明，用电绝缘子层的在层叠期间熔化的树脂材料对空腔无间隙的填充终止于环绕的支承元件22、22'、22”，即全部空腔的无间隙的填充到限定的天线配属部段14上方的区域为止。
根据本发明，将环绕的支承元件22、22'、22”作为流动阻碍部使用，后果是不填充天线配属部段14和相对于射频基底20、20'位于天线配属部段上方的间隔区域，以在天线配属部段14和射频基底20、20'之间形成空腔24。
将就本发明而言的空腔能够被理解为如下的区域或空间，该区域或空间由hf基底20的下侧面28、刚性载体12的上侧面13和环绕的支承元件22、22'、22”形成，并且该区域或空间的特性在于其在层叠时不让液化的树脂进入。结果是：刚性载体12的和hf基底20的彼此叠加的两个子层在空腔24的区域中不进行连接(即不通过树脂粘接或以其他的方式彼此连接)；这两个子层仅彼此叠加。这不排除两个子层接触，这种情况由于中间层17的和支承元件22、22'、22”的小的高度而尤其能够在层叠层结构之后出现。
多层结构的根据本发明制造的中间产品为闭合的装置，该闭合的装置在不损害具有射频天线的插入的内插体的情况下允许进一步加工或处理。这例如允许将内插体的另一表面覆层用作为电路板表面的剩余部。因此，内插体的cu(铜)印制导线例如能够用银覆层，而外子层的和通孔的铜用化学沉积的锡覆层。本发明导致用于这种混合表面的简化的工艺顺序，否则对于这种混合表面需要交替地施加和剥离覆盖层。例如，现在不必特别考虑内插体或基底20、20'，能够引入穿过层结构的通孔46、48，并且随后实施(湿化学的)电镀工艺，以对通孔表面进行cu覆层(参见图10)。
图10a示出本发明的一个实施例，其中代替图10的变型方案的、在上方的导电的整面的内子层44(该内子层形成所谓的“盖”)，设置铜薄膜44'作为上方的闭锁子层。芯片30借助于铜填充的盲孔31与铜薄膜44'接触。该实施方式尤其适合连接到(未示出的)冷却体上，该冷却体具有铜薄膜44'的子层，以便因此实现改进地导出所形成的热量(器件与铜面的连接引起改进的热扩散进而导致更小的最大温度)。与在使用叠层(“盖”44)的情况中相比，贯穿铜薄膜的钻孔和用铜或其他导电材料对孔的填充在使用铜薄膜作为外子层的情况中更简单地实施。如果可行，借助“盖”使后侧的接触困难。出于对称的原因，如在图10a中示出的那样，在刚性载体12的下侧面11处同样能够设置铜薄膜45(利用位于中间的树脂层19)。显而易见地，根据需要和设计要求还能够层叠另外的子层。
在下一方法步骤中，切下刚性载体12的对应于天线配属部段14的部分。这例如通过深度铣削来进行。切割从刚性载体12的下侧面11起进行，即从向外的且朝向远离多层结构的侧面起进行，如通过图11的视图中的箭头所示(在图10a的实施方式的情况中附加地通过铜薄膜45和树脂层19的另外的子层示出)。
切割例如能够如所示出的那样沿着环绕的凹陷部16的后侧面进行。例如，能够经由本领域技术人员已知的基准标记对相应的坐标进行操控。在沿着环绕的凹陷部16的后侧面切割时得到如下优点：能够以小的切割或铣削深度工作，从而最小化射频基底20、20'损坏的危险。在充分精确地切割的情况中也能在其他部位处切割，或者也能不用环绕的凹陷部16。
在图11a和图11b中示出所描述的切割的变型方案。图11a示出相对于凹陷部16错开的深度铣削。在所示的实施例中，错位沿刚性载体12的外棱边的方向选择为向外，但是也能够选择为向内。在所示的实施例中，错位大致为凹陷部的直径的一半(并且也为铣削宽度的一半)。通过错位产生具有下放的凸肩边缘的切口。
图11b示出作为另一切割变型方案的、相对于刚性载体12的延伸平面成小于90°角的倾斜切割(而图11和图11a的变型方案中的铣削方向基本上垂直于刚性载体12的延伸平面)。由此能够实现倾斜的切口壁部。
由于在天线配属部段14和射频基底20、20'之间的空腔24，切下的天线配属部段14简单地脱开，因为该天线配属部段不再连接到环绕的构件或环绕的子层上，或者该天线配属部段能够极简单地取出(参见图11和图12的视图)。因此，在刚性载体12中产生切口50，在该切口中部分露出地设置射频基底。
图12示出具有基底20的实施例，该基底具有通孔34并且还具有用于贯穿接触的、从表面延伸到内插体或基底20上的盲孔47。如上所述，该盲孔能够与穿过整个层结构的通孔46和48一起在层叠之后并且在切下天线配属部段14之前被引入和电镀。
图12的实施例还示出贯穿层结构的通孔的变型方案，即也穿过基底20的通孔48'。
图12的导体结构元件包括八个传导的子层，即导电层12、18、42和44的各两个铜子层。
在图13和图14中，为了说明借助本发明提供的可行性，示出具有六个(图13)或四个(图14)传导的子层的变型方案，其中由非传导的层取代相应铜覆层的层。因此例如在图13的变型方案中，包围芯片30的层是非传导的层42'，并且此外在图14的变型方案中，包围内插体20的层是非传导的层18'。对于本领域技术人员而言，在设计导体结构元件时容易推断出哪种层序列适合所规划的应用。
为了防止在层叠步骤期间液化的树脂穿过基底通孔34(如其在图12至图14的实施方式中设置的那样)进入到空腔24中，通孔能够或者构造为盲孔(例如借助于激光钻孔)，或者构造为通孔，该通孔在制造天线基底期间再次封闭并且必要时被包覆电镀。
最后，在图15中示出具有形成在内插体20”的上侧面(即背离天线配属部段14的侧面)上的天线35的实施例。为了耦合输入射频信号，设有空心导体60。图15的视图为了更好的概览而没有示出导体结构元件的另外的层，而是仅示出装配过的内插体20”，以及以局部细节图放大地示出空心导体60与设置在空心导体上方的天线35。
空心导体60经由在内插体20”的下侧面28上引入的盲孔62形成，该盲孔的内壁部64在限定的长度或深度上(例如通过电镀)以铜覆层。在盲孔62上方移除内插体的或基底20”的上侧面32的传导的层(例如通过刻蚀)，从而露出基底的基础材料21(附图标记33)。上侧面32的传导的层作为具有限定长度和几何形状的天线35在盲孔62上方凸出超过盲孔62(在图15的侧视图中不能识别该几何形状)，并且该传导的层以已知的方式用于经由空心导体发射或接收信号。
最后能够确定：对于本领域技术人员而言，能够以容易识别的方式将传导的和非传导的层的、深度铣削部的、支承元件的、盲孔的、深度钻孔的、或通孔等的在附图中示出的多种变型方案任意组合。
本发明也包括以下方面。
1.一种用于制造具有在可能的情况下包括适合射频的基础材料(21)的层序列的导体结构元件(10)的方法，该方法具有如下步骤：
-提供具有下侧面(11)和上侧面(13)的刚性载体(12)；
-在刚性载体(12)上限定天线配属部段(14)；
-施加至少一个具有留空部(15)的电绝缘子层(17)，以露出天线配属部段(14)；
-将射频基底(20、20'、20”、20a)布设在天线配属部段(14)上方，以在刚性载体(12)与射频基底(20)之间形成空腔(24)，该射频基底在可能的情况下具有适合射频的基础材料(21)；
-将射频基底(20、20'、20”)相对于刚性载体(12)定向和固定；
-将如此准备的层结构层叠，使得至少一个电绝缘子层(17)的树脂材料液化并且在将空腔(24)清空的情况下包围射频基底(20、20'、20”)；
-从刚性载体(12)的外置的(远离层结构的)下侧面(11)起将天线配属部段(14)从刚性载体(12)切下。
2.根据方面1所述的方法，其中，限定天线配属部段(14)的步骤包括：在刚性载体(12)的上侧面(13)上引入限定天线配属部段(14)的环绕的凹陷部(16)。
3.根据方面1或2所述的方法，其中，限定天线配属部段(14)的步骤包括：安置基准标记。
4.根据方面1至3中任一项所述的方法，其中，限定天线配属部段(14)的步骤包括：安置环绕的流动阻碍部以抑制在层叠期间液化的树脂。
5.根据方面1至4中任一项所述的方法，其中，布设射频基底(20、20'、20”)的步骤包括：在刚性载体(12)的上侧面(13)上设置支承元件(22、22'、22”)，其中支承元件(22、22'、22”)环绕地包围天线配属部段(14)并且用于支承射频基底(20、20'、20”)。
6.根据方面5所述的方法，其中，支承元件(22、22'、22”)也用于相对于刚性载体(12)固定射频基底(20、20'、20”)。
7.根据方面5或6所述的方法，其中，支承元件(22、22'、22”)也作为抑制在层叠期间液化的树脂的流动阻碍部使用。
8.根据方面5至7中任一项所述的方法，其中，支承元件(22)由电绝缘子层(17)的凸出的部段形成，并通过沿着环绕的凹陷部(16)的边缘的热作用来实现固定的步骤。
9.根据方面5至8中任一项所述的方法，其中，支承元件(22')通过快速硬化的粘接剂形成。
10.根据方面5至9中任一项所述的方法，其中，支承元件(22”)是适合执行超声摩擦焊接过程的元件，并且通过超声摩擦焊接过程进行来实现固定的步骤。
11.根据方面10所述的方法，其中，支承元件(22”)是ni-au覆层元件。
12.根据方面1至11中任一项所述的方法，其中，射频基底(20、20'、20”)包括器件侧面(32)和载体侧面(28)，并且为射频基底(20、20'、20”)配置朝向刚性载体(12)的载体侧面(28)。
13.根据方面12所述的方法，其中，射频基底(20、20'、20”)在射频基底的器件侧面(32)上装配有电子器件(30)。
14.根据方面12或13所述的方法，其中，射频基底(20、20'、20”)在射频基底的载体侧面(28)上具有天线结构(26)。
15.根据方面1至14中任一项所述的方法，其中，在层叠的步骤之前，布设在侧面包围射频基底(20、20'、20”)的另一子层(18)。
16.根据方面1至15中任一项所述的方法，其中，在层叠的步骤之前，施加另外的子层(40、42、43、44)，以使层结构完整。
17.一种具有射频天线(26)的导体结构元件(10)，该导体结构元件根据方面1至16所述的方法制造。
18.一种导体结构元件(10)，具有层叠到层结构中的射频基底(20、20'、20”)，该射频基底具有载体侧面(28)、和装配有至少一个器件(30)的器件侧面(32)、以及射频天线(26)，其中射频天线(26)以朝向由刚性载体(12)形成的边缘子层的方式露出地布置在刚性载体(12)的切口(50)之内，并且由树脂材料包围射频基底(20)，直至包围围绕切口(50)的边缘区域为止。
19.根据方面18所述的导体结构元件(10)，其中，在层叠之前，射频基底(20、20'、20”)借助于围绕切口(11)的固定件(23)位置固定地安置在刚性载体(12)上，并且该固定件是抑制在层叠时包围射频基底(20、20'、20”)的树脂流的阻碍部。