部件承载件、电子装置以及制造部件承载件的方法与流程

1.本发明涉及部件承载件、电子装置以及制造部件承载件的方法。


背景技术：

2.在配装有一个或更多个电子部件的部件承载件的产品功能不断增加并且这种电子部件的逐步小型化以及待安装在诸如印刷电路板的部件承载件上的电子部件的数量不断增多的背景下，采用了具有多个电子部件的越来越强大的阵列状部件或封装件，这些阵列状部件或封装件具有多个接触部或连接部，其中，这些接触部之间的间隔越来越小。对由这种电子部件和部件承载件自身在操作期间产生的热的移除成为日益严重的问题。同时，部件承载件应当是机械上稳定且电气上可靠的，以使得即使在恶劣的条件下也能够进行操作。
3.此外，沿着部件承载件的引线结构以及部件承载件与通信伙伴装置之间传播的高频信号的传输可能具有挑战性。一方面，诸如无源互调的传输伪影可以使具有高频功能等的部件承载件的整体性能显着降低。同时，使用具有一个或更多个表面安装的高频部件的诸如印刷电路板的部件承载件来提供高频功能可能涉及较长的信号路径，这可能会引入诸如信号质量恶化的不期望的现象。此外，基于印刷电路板的常规高频装置可能需要相当大的空间。


技术实现要素：

4.本发明的目的是在高频信号传输方面实现高性能和高信号质量。
5.为了实现上述目的，提供了根据本发明的示例性实施方式的部件承载件、电子装置和制造部件承载件的方法。
6.根据示例性实施方式，提供了一种部件承载件，该部件承载件包括(特别是层压式)叠置件，该叠置件包括至少一个电传导层结构(特别是多个电传导层结构)和/或至少一个电绝缘层结构(特别是多个电绝缘层结构)；高频部件(特别是多个高频部件)，该高频部件嵌入在叠置件中；至少一个波导(例如一对相互耦接的波导)，该至少一个波导集成(或嵌入)在叠置件中；传输线和耦接元件，该传输线和耦接元件构造成用于使信号在高频部件与所述至少一个波导之间传输；以及发送和/或接收单元(该发送和/或接收单元可以与所述至少一个波导耦接，以用于信号传输)，该发送和/或接收单元配置成用于无线地发送和/或接收信号(特别是相对于除了部件承载件之外的通信伙伴装置)。
7.根据本发明的另一示例性实施方式，提供了一种电子装置，其中，该电子装置包括具有以上提及特征的部件承载件。
8.根据本发明的又一示例性实施方式，提供了一种制造部件承载件的方法，其中，该方法包括：提供包括至少一个电传导层结构和/或至少一个电绝缘层结构的叠置件；在叠置件中嵌入高频部件；在叠置件中集成至少一个波导；形成传输线和耦接元件，以用于使信号在高频部件与所述至少一个波导之间传输；以及形成用于无线地发送和/或接收信号的发
送和/或接收单元。
9.根据本发明的再一示例性实施方式，具有以上提及特征的部件承载件被用于高频应用，特别地，具有上述特征的部件承载件被用于传导射频(rf)信号，特别是具有1ghz以上的频率的射频信号。
10.在本技术的上下文中，术语“部件承载件”可以特别地表示能够将一个或更多个部件容置在该部件承载件上和/或该部件承载件中以用于提供机械支撑和/或电连接的任何支撑结构。换言之，部件承载件可以构造为用于部件的机械承载件和/或电子承载件。特别地，部件承载件可以是印刷电路板、有机中介层、和ic(集成电路)基板中的一者。部件承载件还可以是将以上提及的类型的部件承载件中的不同类型的部件承载件组合的混合板。
11.在本技术的上下文中，术语“叠置件”可以特别地表示彼此平行安装的多个平面层结构的布置结构。
12.在本技术的上下文中，术语“层结构”可以特别地表示在共用平面内的连续层、图形化层或多个非连续岛状部。
13.在本技术的上下文中，术语“高频部件”可以特别地表示配置成用于对可能与射频信号的处理和/或通信有关的任务进行执行的电子部件。这种射频或高频信号可以是在用于通信或其他信号的频率范围内沿着部件承载件的引线结构传播的电或电磁信号。特别地，射频(rf)信号可以例如具有在3khz与300ghz之间的范围内的频率，特别是具有在从60ghz至150ghz的范围内的频率。高频部件可以在高频信号生成和/或高频信号处理和/或高频信号传输方面具有集成功能。例如，高频部件可以是配置成用于以高频信号操作的半导体芯片(比如rfic、射频集成电路)。例如，高频部件可以提供用于对高频应用、特别是通信应用的前端处理任务进行执行的前端功能。特别地，这种前端芯片可以包括至少一个滤波器(例如高通滤波器、低通滤波器和/或带通滤波器)、用于混合信号的混合器、和/或adc(模数转换器)。因此，前端芯片可以对例如模拟域中的前端信号进行处理。附加地或替代性地，高频部件可以起到阻抗匹配的作用，以确保前端芯片的阻抗与耦接元件的阻抗的匹配。附加地或替代性地，高频部件的其他功能是可能的。
14.在本技术的上下文中，术语“嵌入式部件”可以特别地表示至少部分地被叠置件材料围绕的部件。特别地，部件的侧壁的至少一部分可以覆盖有叠置件材料。例如，部件的底表面和整个侧壁可以覆盖有叠置件材料并且嵌入在叠置件材料中。附加地，部件的顶表面也可以覆盖有叠置件材料并且嵌入在叠置件材料中。特别地，将部件嵌入可能导致部件被完全埋入在叠置件材料中。然而，将部件嵌入在叠置件中也可以通过下述方式来实现：将部件插入叠置件中的腔中，使得部件仍然具有表面接触部，即部件延伸直至叠置件的表面但具有覆盖有叠置件材料的侧壁。
15.在本技术的上下文中，术语“波导”可以特别地表示通过将能量传输限制于有限数量的方向、特别是限制于一个方向来以减少的能量损耗对诸如电磁波的波进行引导的结构。在没有波导的物理约束的情况下，波幅在扩展到三维空间中时会更快地减小。例如，波导可以是可用于对高频无线电波进行承载的部件承载件的层叠置件中的(例如中空的或电介质填充的)传导凹部或腔。例如，用作波导的金属化凹部的横截面可以是矩形的或圆形的。例如，可以使用带状线、即诸如平面传输线的横向电磁传输线来将信号与波导耦接。特别地，信号可以在波导至带状线的过渡部处耦接在波导与带状线之间。波导可以是中空的，
例如可以填充有空气，或者可以填充有诸如低df材料和/或低dk材料的(优选地介电的)材料。波导的形状和尺寸可以根据信号频率来调整。此外，可以使波导适应于实现信号的共振条件。
16.在本技术的上下文中，术语“传输线”可以特别地表示电传导连接件，该电传导连接件形成在叠置件上和/或叠置件中并且配置成用于使电或电磁信号在耦接元件与高频部件之间传导。特别地，这种传输线可以是电传导迹线，该电传导迹线可以例如沿着部件承载件的或叠置件的主表面水平地延伸。例如，这种传输线可以是微带线或给送线。
17.在本技术的上下文中，术语“耦接元件”可以特别地表示配置成用于对(连接至高频部件的)传输线与至少一个波导之间的电和/或电磁信号进行耦接的结构。特别地，耦接元件可以是耦接天线。耦接天线如天线结构可以特别地表示这样的电传导结构，该电传导结构成形、定尺寸且配置成能够对电磁辐射信号进行接收和/或传输，该电磁辐射信号与可以沿着传输线和/或经由部件承载件的波导进行传导的电或电磁信号相对应。通过集成在叠置件中和/或形成在叠置件上的这种耦接元件，可以对至少一个波导与传输线之间的信号进行耦接。例如，这种天线可以通过对叠置件的顶部上的金属层进行图形化来形成。
18.在本技术的上下文中，术语“发送和/或接收单元”可以特别地表示可以配置成用于发送和/或接收电磁信号、特别是高频信号的发送器、接收器或收发器(即组合的发送器和接收器)。特别地，发送和/或接收单元可以包括rf(射频)天线或由rf(射频)天线组成。例如，这种发送和/或接收单元可以包括用于执行所提及的任务的发送和/或接收天线。例如，这种发送和/或接收单元可以布置在部件承载件的或叠置件的主表面处。优选地，所述主表面与部件承载件或叠置件的可以供与传输线协作的耦接元件布置的另一主表面相反。例如，发送和/或接收单元可以根据3rx、4rx、1tx、2tx配置等进行操作。
19.根据本发明的示例性实施方式，提供了一种自封装式部件承载件(该部件承载件可以例如实施为印刷电路板、pcb)，该部件承载件具有至少一个嵌入式高频部件，以用于以高度紧凑的方式来实现高频任务。更有利地，这种嵌入式高频部件可以与波导功能性地耦接，该波导可以形成或嵌入在与部件承载件相同的叠置件中、即是在空间上靠近的，这附加地有助于部件承载件的显着紧凑性。传输线和功能性连接的耦接元件可以实现嵌入式高频部件与叠置件内部的波导之间沿着短信号路径的连接。优选地，所述短信号路径可以沿着叠置件或部件承载件的主表面水平地延伸。这可以进一步促进部件承载件的紧凑设计并且确保短信号路径，这允许低欧姆和rf损耗以及优异的信号质量。此外，波导可以通过叠置件与发送和/或接收单元耦接，以使部件承载件的尺寸保持非常小。优选地，波导与发送和/或接收单元之间的耦接路径可以至少部分地沿着叠置件或部件承载件的相反的另一主表面和/或在叠置件或部件承载件的相反的另一主表面内延伸。另外，通过这种耦接逻辑，可以支持部件承载件的紧凑构型和低rf损耗特性。因此，具有高频功能的部件承载件可以以低空间消耗和优异的信号质量被提供。因此，可以获得具有高电性能的rf部件承载件。此外，部件承载件具有有利的机械性能，因为微小且敏感的至少一个高频部件可以在叠置件的内部受到可靠保护。
20.在下文中，将说明部件承载件、电子装置和方法的进一步示例性实施方式。
21.本发明的示例性实施方式的要点是基于通过嵌入式高频部件并且通过至少一个过孔将信号传输至耦接元件，该耦接元件将信号发送到第一波导中。同样嵌入在叠置件中
的该第一波导经由联接间隙将信号传输到同样嵌入在叠置件中的第二波导中。信号可以从第二波导经由(例如带状的)发送和/或接收单元传播至部件承载件的外部位置，以用于传输至(例如pcb型)部件承载件的环境。附加地或替代性地，也可以支持反向信号路径，即，用于通过部件承载件接收而不是传输信号。
22.在实施方式中，叠置件包括三个互连的芯部。因此，可以对三个独立的pcb芯部进行处理，以用于将部件承载件的组成部分嵌入或集成在pcb芯部中。此后，芯部可以例如通过层压而互连，以形成单个部件承载件。例如，至少一个高频部件可以嵌入在第一芯部中，并且传输线和耦接元件可以形成在第一芯部上。此外，第一波导可以嵌入在第二芯部中。除此之外，第二波导可以嵌入在第三芯部中，并且发送和/或接收单元可以形成在第三芯部上。然后，三个芯部可以彼此连接，例如通过在每对相邻的芯部之间使用相应的至少部分地未固化的电绝缘层结构(比如预浸料层或甚至高频电介质)进行层压来彼此连接。
23.在实施方式中，传输线和/或耦接元件布置在叠置件的或部件承载件的主表面上。例如，传输线和/或耦接元件可以通过对叠置件的外部表面上的共同金属层进行图形化来制造，该金属层例如为层压到叠置件上的铜箔。这可以允许在低工作量并且在空间上非常靠近在一起的情况下制造传输线和/或耦接元件。这又可以使信号传输路径保持较短，并且保证适当的信号质量。此外，基于相同金属层来制造传输线和耦接元件可以允许防止材料或结构桥接部，并且因此可以附加地提高信号质量。
24.在实施方式中，部件承载件构造成用于将来自高频部件的信号经由传输线、耦接元件和至少一个波导传输至发送和/或接收单元，以用于无线传输。在这种实施方式中，高频部件可以是信号源，其中，由高频部件产生的信号可以传播直至发送和/或接收单元，以用于发射至通信伙伴装置、比如接收器。
25.附加地或替代性地，部件承载件可以构造成用于通过发送和/或接收单元来无线地接收信号，并且将所接收的信号经由至少一个波导、耦接元件和传输线传输至高频部件。在这种实施方式中，高频部件可以是信号处理器，该信号处理器用于对由通信伙伴装置如发送器生成并且传输至部件承载件以用于被发送和/或接收单元接收的信号进行处理。
26.再次参照前述的两个实施方式，部件承载件还可以配置成用作发送器和接收器两者。在这种实施方式中，部件承载件可以用作收发器。高频部件既可以用作用于对待传输的信号进行创建的信号发生器，也可以用作用于对所接收的信号进行处理的信号处理器。有利地，可以为信号接收和信号发送提供共用信号传播路径，这在不使部件承载件的尺寸增加的情况下另外增加了部件承载件的功能水平。因此，所述部件承载件的构造可以实现双向信号流，即用于接收信号和发射信号的共用信号流路径。
27.在实施方式中，发送和/或接收单元构造成用于在叠置件的或部件承载件的主表面处无线地发送和/或接收信号。特别地，信号的所述无线地发送和/或接收可以在叠置件的下述主表面处执行：该主表面与叠置件的形成有传输线和耦接元件的另一主表面相反。当发送和/或接收单元位于部件承载件的或叠置件的主表面处时，可以实现电磁信号的低损耗发射和接收，因为这种电磁信号不会被叠置件的材料减弱。此外，可以优选的是，叠置件的布置有发送和/或接收单元的主表面被布置成与叠置件的定位有传输线和耦接元件的另一主表面相反。因此，可以可靠地防止一方面的在高频部件和耦接元件之间传播的信号与另一方面的由发送和/或接收单元所发射和/或接收的信号之间的不期望的相互作用。描
述性地讲，叠置件可以用于对在部件承载件的相反的两个主表面上传播的这种信号进行互相屏蔽。
28.在实施方式中，发送和/或接收单元构造成用于在叠置件的或部件承载件的侧壁处无线地发送和/或接收信号。不是在叠置件的主表面处或仅在叠置件的主表面处进行发送和/或接收，这种实施方式可以经由叠置件的侧壁来通信或交换信号。这可以使部件承载件的主表面中的一个或两个主表面保持不被占用(free)而用于其他任务，例如用于一个或更多个附加部件的表面安装。
29.在实施方式中，部件承载件包括屏蔽结构，该屏蔽结构位于叠置件上和/或叠置件中并且构造成用于对高频部件与部件承载件的环境之间的电磁辐射进行屏蔽。附加地或替代性地，部件承载件包括屏蔽结构，该屏蔽结构位于叠置件上和/或叠置件中并且构造成用于对部件承载件的形成有传输线和耦接元件的第一主表面与部件承载件的布置有发送和/或接收单元的第二主表面之间的信号进行屏蔽。例如，这种屏蔽结构可以由磁性材料、比如铁或铁氧体制成。然而，屏蔽结构也可以由金属、比如铜制成。在实施方式中，屏蔽结构的至少一部分由叠置件的至少一个电传导层结构形成。通过提供具有所述特性的屏蔽结构，可以防止不期望的信号交互并且可以改进部件承载件的信号传输和信号处理的准确性。
30.在实施方式中，发送和/或接收单元构造成用于经由至少一个发送和/或接收凹口来无线地发送和/或接收信号。这种凹口中的一个或更多个凹口可以形成在叠置件的主表面中，以用于信号发送和/或接收。例如，三个凹口可以适用于适当的信号传输或接收。凹口可以例如成形为槽。
31.在实施方式中，至少一个波导包括第一波导和第二波导。两个波导的组合已经被证明对于改进信号传输质量是特别有利的。两个波导可以集成在叠置件中，以用于使部件承载件保持紧凑且使信号路径保持较短。在再一实施方式中，也可以使用三个或更多个波导。
32.在实施方式中，第一波导和第二波导通过延伸穿过叠置件的一部分的联接通孔而联接。联接通孔的尺寸可以显着小于波导的尺寸。例如，波导联接通孔的直径可以小于波导中的一个波导的直径的20％，特别地小于波导中的一个波导的直径的10％。结果是，可以防止联接通孔对波导中的相应一个波导内的信号传播进行干扰，并且仍然可以确保波导之间的充分联接。
33.在另一实施方式中，第一波导和第二波导通过位于叠置件的至少一个电传导层结构和/或至少一个电绝缘层结构中的一者中的开孔而彼此联接。因此，连接孔也可以只是覆盖波导的平面(比如铜平面)中的开孔。连接孔可以但不一定必须是穿过叠置件的介电材料的物理孔。
34.在又一实施方式中，第一波导和第二波导中的一者是大致水平延伸的波导，而另一者是大致竖向延伸的波导，其中，大致水平延伸的波导和大致竖向延伸的波导通过弯曲部分而连接。联接两个独立波导的一种方式是形成弯曲部分，该弯曲部分可以将波导布置结构向上弯曲90
°
以指向耦接元件。在实施方式中，一个波导向上弯曲90
°
。
35.此外，波导可以包括或覆盖一个或更多个无源结构，这些无源结构可以使用波导(例如，rf滤波器、组合器、分路器、一个或更多个耦接器等)作为给送网络的位于部件与天线(特别是除了耦接元件以外)之间的一部分来实现。
36.在另一实施方式中，部件承载件具有仅单个波导。这种部件承载件可以以特别小的尺寸来制造。
37.在实施方式中，至少一个波导中的至少一个波导是叠置件中的中空腔，该中空腔例如填充有空气。换言之，这种波导可以是叠置件的内部中的中空体积。
38.在实施方式中，至少一个波导中的至少一个波导至少部分地填充有低dk介电固体。低dk材料可以具有较低的介电常数实部。由于电磁波的传播速度与介电常数成反比，因此低dk值意味着波传播速度是较快的。这提供了波速更快的优点。电容耦接的强度与介电常数成正比，使得低dk材料会降低电容串扰的强度。
39.在实施方式中，至少一个波导中的至少一个波导至少部分地填充有低df介电固体。低df材料具有低的介电常数虚部。介电常数的虚部决定了损耗。至少部分地用低df介电固体填充所提及的波导可以使信号的损耗保持较小。
40.例如，波导的适当的低dk介电固体和低df介电固体填充物可以是由rogers corporation公司商业化的陶瓷或ro3003
tm
材料。
41.在实施方式中，部件承载件配置成用于执行高频部件与至少一个波导之间的模式转换。更具体地，模式转换可以通过耦接元件来完成。例如，模式转换使信号的模式在横向电磁模式与横向电模式之间转换。电磁辐射的横向模式可以表示电磁辐射在与电磁辐射的传播方向垂直(即横向)的平面中的特定电磁场模式。横向模式可以出现在限于至少一个波导的无线电波中，并且可以由于波导对波施加的边界条件而出现。所提及的横向电磁模式可以存在于高频部件处。此外，横向电模式可以存在于至少一个波导处。可以执行所描述的模式转换以用于减少损耗。部件承载件可以以横向电模式操作。
42.在实施方式中，传输线和高频部件通过嵌入在叠置件中的至少一个竖向贯通连接部、特别地是通过至少一个金属填充的过孔而电耦接。例如，可以通过在叠置件的介电材料中激光钻制或机械钻制出孔并且随后通过用金属、比如铜来填充该孔而制造这种金属填充的过孔。这可以通过非电沉积和/或电镀来实现。因此，繁琐的引线键合可以是可省去的。也可以使用铜柱等作为竖向贯通连接部。将所嵌入的高频部件与水平传输线互连可以通过特别短的路径且通过经镀覆的过孔以稳健的方式来实现。这允许以非常小的工作量并且以机械和电气稳定的方式建立所描述的电连接，该电连接与键合引线连接相比更不容易发生故障。
43.在实施方式中，所嵌入的高频部件完全被叠置件的材料周向地围绕。这可以机械地保护微小的高频部件，并且还可以为所嵌入的高频部件相对于周围电磁辐射的屏蔽提供适当的基础。
44.在实施方式中，部件承载件构造为雷达模块(特别是远程和中程雷达模块)。例如，构造为雷达模块的部件承载件可以在汽车中实现，并且可以在汽车在道路上行驶时捕获高频信号。
45.在实施方式中，电子装置构造为以下各者中的一者：水平传感器装置，该水平传感器装置用于对容器中的填充水平进行感测；通信装置，该通信装置用于与通信伙伴装置进行无线数据通信；以及机动车装置，该机动车装置用于组装在交通工具、特别是汽车中。然而，其他应用也是可能的。
46.在实施方式中，叠置件的至少一个电绝缘层结构包括高频电介质。在本技术的上
下文中，术语“高频电介质”可以特别地表示当高频或射频信号在高频电介质的环境中传播时具有低损耗特性的电绝缘材料。特别地，高频电介质可以具有比部件承载件材料的叠置件的标准预浸材料的损耗更低的损耗。作为示例，由rogers corporation公司商业化的ro3003
tm
材料可以用作高频电介质。例如，高频介电材料可以具有在10ghz下不超过0.005、特别是不超过0.003、更特别地是不超过0.0015的耗散因数。所提及的高频电路材料可以是例如陶瓷填充的ptfe(聚四氟乙烯)复合材料。通过提供高频电介质的电绝缘层结构的至少一部分，能够实现甚至高频信号的低损耗传输。高频电介质也可以是有高频能力的预浸料、fr4或abf材料。这种高频电介质材料可以具有介于1.01与4之间的范围内的相对磁导率εr。在叠置件中，一个或更多个电绝缘层结构可以构造为高频电介质。
47.在下文中，将描述根据本发明的不同实施方式的在层叠置件中嵌入高频部件(不通过或通过对层叠置件的表面的触及)的多个过程：
48.在一个嵌入的实施方式中，该方法包括：将部件嵌入在叠置件的开口(比如通孔)中，其中，在嵌入期间开口至少在底侧处被粘性层暂时封闭。在本技术的上下文中，术语“粘性层”可以特别地表示具有粘合表面的带、膜、箔、片或板。在使用时，粘性层可以用于粘附至叠置件的主表面，以用于对延伸穿过叠置件的开口进行封闭。部件可以粘附至粘性层，以用于对部件在开口中的位置进行限定，并且因此对部件相对于叠置件的位置进行限定。当粘性层在完成部件承载件的制造之前从叠置件移除时，粘性层可以被表示为临时承载件。然而，在其他实施方式中，粘性层可以形成容易制造的部件承载件的一部分。通过在嵌入过程期间将部件粘附在粘性带上，部件的嵌入的空间精度可以是优异的。因此，可以获得具有高对准精度的紧凑部件承载件。
49.在另一嵌入的实施方式中，该方法包括：将部件安装在层结构中的至少一个层结构上，并且此后，用层结构中的另外的层结构对经组装的部件进行覆盖，其中，所述另外的层结构中的至少一个层结构设置有对部件进行容置的开口。例如，相应的层结构的开口可以作为通孔切割到相应的层结构中。
50.在再一嵌入的实施方式中，该方法包括：在层叠置件中嵌入释放层，此后，通过将层叠置件的在底侧处由释放层进行限界的部段(piece)移除而在层叠置件中形成开口，并且此后，将部件容置在开口中。例如，这种释放层可以由相对于周围层叠置件材料显示出较差粘合特性的材料制成。例如，释放层的合适材料是聚四氟乙烯(ptfe、特氟龙)或蜡状化合物。例如，该方法包括在叠置件中形成周向切割槽，该周向切割槽延伸直至释放层，以由此将该部段与层叠置件的其余部分分离。对所述槽进行切割可以例如通过激光钻孔或机械钻孔来完成。
51.在再一嵌入的实施方式中，该方法包括：通过锣板成型(routing)(优选地深度锣板成型)在叠置件中形成开口，并且此后，将部件容置在经锣板成型的叠置件的底表面上并容置在开口中。锣板成型是精确限定盲孔型开口以用于随后容置部件的适当且简单的机制。
52.在实施方式中，部件承载件包括具有至少一个电绝缘层结构和至少一个电传导层结构的叠置件。例如，部件承载件可以是所提到的特别是通过施加机械压力和/或热能而形成的电绝缘层结构和电传导层结构的层压件。所提到的叠置件可以提供板状的部件承载件，该板状的部件承载件能够为另外的部件提供大的安装表面，并且仍然非常薄且紧凑。
53.在实施方式中，部件承载件被成形为板。这有助于紧凑的设计，其中，尽管如此，部件承载件仍然为在该部件承载件上安装部件提供了较大的基部。此外，特别地，作为嵌入式电子部件的示例的裸晶片(die)由于该裸晶片的厚度较小而可以方便地嵌入到诸如印刷电路板的薄板中。
54.在实施方式中，部件承载件构造为以下各者中的一者：印刷电路板、基板(特别是ic基板)和中介层。
55.在本技术的上下文中，术语“印刷电路板”(pcb)可以特别地表示通过例如通过施加压力和/或通过供给热能而将多个电传导层结构与多个电绝缘层结构进行层压而形成的板状部件承载件。作为用于pcb技术的优选材料，电传导层结构由铜制成，而电绝缘层结构可以包括树脂和/或玻璃纤维、所谓的预浸料、或fr4材料。可以通过例如激光钻孔或机械钻孔形成穿过层压件的孔并且通过用电传导材料(特别是铜)将所述孔部分地或完全地填充从而形成过孔或任何其他通孔连接部，使得各个电传导层结构以期望的方式彼此连接。填充的孔连接整个叠置件，(通孔连接部延伸穿过多个层或整个叠置件)，或者填充的孔连接至少两个电传导层，该填充的孔称为过孔。类似地，可以通过叠置件的各个层形成光学互连部从而接纳电光电路板(eocb)。除了可以嵌入印刷电路板中的一个或更多个部件以外，印刷电路板通常构造成用于将一个或更多个部件容置在板状印刷电路板的一个表面或相反的两个表面上。所述一个或更多个部件可以通过焊接而连接至相应的主表面。pcb的介电部分可以包括具有增强纤维(比如，玻璃纤维)的树脂。
56.在本技术的上下文中，术语“基板”可以特别地表示小的部件承载件。相对于pcb而言，基板可以是相对较小的部件承载件，该部件承载件上可以安装一个或更多个部件并且该部件承载件可以用作一个或更多个芯片与另一pcb之间的连接介质。例如，基板可以具有与待安装在该基板上的部件(特别是电子部件)大致相同的尺寸(例如，在芯片级封装(csp)的情况下)。更具体地，基板可以理解为这样的承载件：用于电连接件或电网的承载件以及与印刷电路板(pcb)相当但具有相当高密度的侧向和/或竖向布置的连接件的部件承载件。侧向连接件例如是传导通道，而竖向连接件可以是例如钻孔。这些侧向连接件和/或竖向连接件布置在基板内并且可以用于提供已容置部件或未容置部件(比如裸晶片)、特别是ic芯片与印刷电路板或中间印刷电路板的电连接、热连接和/或机械连接。因此，术语“基板”还包括“ic基板”。基板的介电部分可以包括具有增强颗粒(比如，增强球状件，特别是玻璃球状件)的树脂。
57.基板或中介层可以包括至少一层以下各者或由至少一层以下各者构成：玻璃；硅(si)；和/或感光的或可干蚀刻的有机材料、如环氧基积层材料(比如环氧基积层膜)；或者聚合物复合物(可以包括或可以不包括光敏和/或热敏分子)、如聚酰亚胺或聚苯并恶唑。
58.在实施方式中，至少一个电绝缘层结构包括下述各者中的至少一者：诸如环氧树脂、氰酸酯树脂、苯并环丁烯树脂、双马来酰亚胺-三嗪树脂之类的树脂或聚合物、聚亚苯基衍生物(例如基于聚苯醚、ppe)、聚酰亚胺(pi)、聚酰胺(pa)、液晶聚合物(lcp)、聚四氟乙烯(ptfe)和/或其组合。也可以使用例如由玻璃(多层玻璃)制成的增强材料，比如网状物、纤维或球状件或其他种类的填料颗粒，以形成复合物。与增强剂结合的半固化树脂、例如用上述树脂浸渍的纤维称为预浸料。这些预浸料通常以所述预浸料的对所述预浸料的阻燃特性进行描述的特性命名，例如fr4或fr5。尽管预浸料、特别是fr4对于刚性pcb而言通常是优选
的，但是也可以使用其他材料，特别是环氧基积层材料(比如积层膜)或感光介电材料。对于高频应用，诸如聚四氟乙烯、液晶聚合物和/或氰酸酯树脂之类的高频材料可能是优选的。除了这些聚合物之外，低温共烧陶瓷(ltcc)或其他低的、非常低的或超低的dk材料可以作为电绝缘结构应用于部件承载件中。
59.在实施方式中，至少一个电传导层结构包括下述各者中的至少一者：铜、铝、镍、银、金、钯、钨和镁。尽管铜通常是优选的，但是其他材料或其涂覆变型、特别是分别涂覆有超导材料或传导聚合物、比如石墨烯或聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)(pedot)也是可以的。
60.至少一个另外的部件可以嵌入在叠置件中和/或可以表面安装在叠置件上。该至少一个部件可以选自以下各者：非电传导嵌体、电传导嵌体(比如金属嵌体，优选地包括铜或铝)、热传递单元(例如热管)、光导引元件(例如光波导或光导体连接件)、电子部件或其组合。嵌体可以是例如具有或不具有绝缘材料涂覆件(ims-嵌体)的金属块，该金属块可以出于促进散热的目的而被嵌入或表面安装。合适的材料是根据其导热率而限定的，导热率应为至少2w/mk。这种材料通常基于但不限于金属、金属氧化物和/或陶瓷，例如铜、氧化铝(al2o3)或氮化铝(aln)。为了增加热交换能力，也经常使用具有增加的表面积的其他几何结构。此外，部件可以是有源电子部件(实现至少一个p-n结)、诸如电阻器、电感器或电容器之类的无源电子部件、电子芯片、存储装置(例如dram或其他数据存储器)、滤波器、集成电路(比如现场可编程门阵列(fpga)、可编程阵列逻辑(pal)、通用阵列逻辑(gal)和复杂可编程逻辑设备(cpld))、信号处理部件、电源管理部件(比如场效应晶体管(fet)、金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)、互补金属氧化物半导体(cmos)、结型场效应晶体管(jfet)或绝缘-栅极场效应晶体管(igfet)，以上均基于半导体材料、比如碳化硅(sic)、砷化镓(gaas)、氮化镓(gan)、氧化镓(ga2o3)、砷化铟镓(ingaas)和/或任何其他合适的无机化合物)、光电接口元件、发光二极管、光电耦合器、电压转换器(例如dc/dc转换器或ac/dc转换器)、密码部件、发送器和/或接收器、机电转换器、传感器、致动器、微机电系统(mems)、微处理器、电容器、电阻器、电感器、电池、开关、相机、天线、逻辑芯片和能量收集单元。然而，其他部件可以嵌入在部件承载件中。例如，磁性元件可以用作部件。这种磁性元件可以是永磁元件(比如铁磁元件、反铁磁元件、多铁磁元件或亚铁磁元件，例如铁氧体芯)或者可以是顺磁元件。然而，部件也可以是ic基板、中介层或另外的例如呈板中板构型的部件承载件。部件可以表面安装在部件承载件上和/或可以嵌入在部件承载件内部。此外，也可以使用其他部件、特别是产生和发射电磁辐射和/或对从环境传播的电磁辐射敏感的那些部件来作为部件。
61.在实施方式中，部件承载件是层压型部件承载件。在这种实施方式中，部件承载件是通过施加压力和/或热而被叠置并连接在一起的多层结构的复合物。
62.在对部件承载件的内部层结构进行加工之后，可以用一个或更多个另外的电绝缘层结构和/或电传导层结构(特别是通过层压)将经加工的层结构的一个主表面或相反的两个主表面对称地或不对称地覆盖。换句话说，可以持续堆叠，直到获得期望的层数为止。
63.在具有电绝缘层结构和电传导层结构的叠置件的形成完成之后，可以对所获得的层结构或部件承载件进行表面处理。
64.特别地，在表面处理方面，可以将电绝缘的阻焊部施用至层叠置件或部件承载件的一个主表面或相反的两个主表面。例如，可以在整个主表面上形成比如阻焊部并且随后
对阻焊部的层进行图形化以使一个或更多个电传导表面部分暴露，所述一个或更多个电传导表面部分将用于使部件承载件电耦合至电子外围件。部件承载件的用阻焊部保持覆盖的表面部分、特别是包含铜的表面部分可以被有效地保护以防氧化或腐蚀。
65.在表面处理方面，还可以选择性地将表面处理部施用至部件承载件的暴露的电传导表面部分。这种表面处理部可以是部件承载件的表面上的暴露的电传导层结构(比如，垫、传导迹线等，特别是包括铜或由铜组成)上的电传导覆盖材料。如果不对这种暴露的电传导层结构进行保护，则暴露的电传导部件承载件材料(特别是铜)会被氧化，从而使部件承载件的可靠性较低。然后，表面处理部可以形成为例如表面安装式部件与部件承载件之间的接合部。表面处理部具有保护暴露的电传导层结构(特别是铜电路)的功能，并且表面处理部例如通过焊接而实现与一个或更多个部件的接合过程。用于表面处理部的合适材料的示例是有机可焊性防腐剂(osp)、非电镍浸金(enig)、非电镍浸钯浸金(enipig)、金(特别地是硬金)、化学锡、镍金、镍钯等。
66.本发明的以上限定的方面和其他方面通过将在下文中描述的实施方式的示例而变得明显并且参照这些实施方式的示例进行说明。
附图说明
67.图1示出了根据本发明的示例性实施方式的部件承载件的示意性横截面图。
68.图2示出了根据本发明的另一示例性实施方式的部件承载件的三维横截面图。
69.图3示出了根据图2的部件承载件的另一三维横截面图。
70.图4示出了根据本发明的又一示例性实施方式的部件承载件的三维横截面图。
71.图5示出了根据本发明的示例性实施方式的包括部件承载件的电子装置。
具体实施方式
72.附图中的图示是示意性的。在不同的附图中，相似或相同的元件被提供以相同的附图标记。
73.在参照附图之前，将更详细地描述示例性实施方式，将对开发本发明的示例性实施方式所基于的一些基本考虑进行总结。
74.常规地，高频装置已经利用具有波导的基板构建有前端模块。然后，多个独立的印刷电路板被焊接在一起，这些独立的印刷电路板各自包括表面安装的组成部分。这种常规方法需要高空间消耗、是笨重的、并且经受较差的信号传输质量。
75.根据本发明的示例性实施方式，高频部件(比如rfic)可以与一个或更多个嵌入波导结合而嵌入在部件承载件(比如印刷电路板、pcb)中，以形成自封装式部件承载件。所嵌入的高频部件可以通过传输线和耦接元件来与集成波导功能性地耦接，并且电磁信号可以通过部件承载件的发送和/或接收单元而被无线地发送和/或接收。因此，所有提及的组成部分可以以节省空间的构型并且以优异的信号传输质量集成在单个部件承载件中。
76.尽管这种部件承载件的多种应用是可能的，但是本发明的示例性实施方式的示例性应用涉及机动车雷达模块。本发明的示例性实施方式的另外的应用是根据也被称为60ghz wigig的60ghz无线网络协议来操作的装置。
77.描述性地讲，本发明的示例性实施方式提供了一种pcb型部件承载件，该部件承载
件实现了与具有显着更小的空间消耗和显着改进的传输质量的以上提及的三种pcb相当的功能。由于根据本发明的示例性实施方式，焊接或类似的连接技术可以是可省去的，并且由于可以将多个pcb组合在一个单个部件承载件中，因此可以强烈地抑制信号损耗。此外，嵌入在部件承载件的叠置件中的(例如空气填充的)波导提供了比常规方法更好的信号性能。根据本发明的示例性实施方式，pcb封装式波导天线还有助于部件承载件的优异的信号性能。
78.因此，示例性实施方式将常规独立的pcb组合成一个pcb且同时提供更好的信号性能，特别地，通过集成空的(即空气填充的)基板集成波导(siw，substrate integrated waveguide)来将常规独立的pcb组合成一个pcb且同时提供更好的信号性能。此外，高频部件(特别是前端rfic)可以嵌入在部件承载件的同一芯部或叠置件中，以提供优异的rf性能。
79.示例性实施方式的要点是将整个雷达前端嵌入到一个印刷电路板中，以避免对至少一个附加的独立pcb组件的需要并且提供高效且低损耗的天线。
80.在机动车雷达系统中，可能需要高性能天线以提供整个系统的高可靠性、高效率和低功率消耗。根据本发明的示例性实施方式，一个或更多个高频部件(比如rfic芯片)和对基于波导的天线来说的给送网络可以集成在一个pcb中，而不是依靠之后焊接在一起的单独构建的pcb。
81.在一个实施方式中，可以提供具有空气填充式基板嵌入波导的部件承载件。在另一个实施方式中，部件承载件可以配装有基板集成波导，这在制造方面是特别简单的。两种构型均提供高性能。一个或更多个高频部件可以嵌入在部件承载件的叠置件中，而不是以笨重的方式被表面安装在部件承载件的叠置件中，以获得紧凑的构型。
82.在一个实施方式中，至少一个波导可以是pcb嵌入式空气填充的波导。
83.然而，在一个实施方式中，至少一个波导可以是基板集成波导(siw)。术语“基板集成波导(siw)”指明使类似波导的传播模式实现的结构。siw的侧壁可以不是连续的金属壁，但所述侧壁可以由经镀覆的通孔和/或过孔形成。这种过孔屏障的密度可以产生siw的最大操作频率，并且传播模式可以不同于其他类型的波导。
84.特别地，rfic型高频部件可以嵌入在pcb型层叠置件中。然后可以将基板集成波导(该基板集成波导可以可选地是空气填充的)给送通过具有微带天线的层叠置件中的切口。基板集成波导可以有利地由具有低df值的作为该基板集成波导的基底的高频电介质而形成，而空气填充式基板嵌入波导可以由简单的fr4电介质形成。通过采取这种措施，可以获得整体pcb型部件承载件的不同部分之间的适当对准。
85.特别地，可以获得具有优异信号性能的自封装式机动车雷达模块。通过在层压式层叠置件中嵌入高频部件而不是以表面安装的方式焊接高频部件，可以通过避免焊料球对过渡电阻的负面影响来显着改进rf性能。此外，可以根据本发明的示例性实施方式实现波导(比如至少一个基板集成波导)，并且该波导与标准pcb传输模式相比可以显示出显着的性能改进。与外部组装式波导相比，根据本发明的示例性实施方式的将集成式波导嵌入在部件承载件的叠置件中还可以减少无源rf电路的制造工作量。优选地，高频部件(特别是rfic)和波导可以嵌入在彼此的顶部上，这节省了侧向方向上的空间。
86.因此，根据本发明的示例性实施方式的部件承载件实现了嵌入式rf前端，该嵌入
式rf前端具有位于pcb内部的集成式rfic。这种构型对于机动车应用可能是特别有利的，但不限于此。
87.图1示出了根据本发明的示例性实施方式的部件承载件100的示意性横截面图。
88.根据图1的部件承载件100可以构造为板状层压型印刷电路板(pcb)。因此，图1中所示的部件承载件100可以是在竖向方向上高度紧凑的。更具体地，部件承载件100可以包括具有电传导层结构104和电绝缘层结构106的层压式层叠置件102(见图1中的细节154)。再次参照图1中的细节154，电传导层结构104可以包括图形化的或连续的铜箔和竖向贯通连接部，该竖向贯通连接部例如为可以通过镀覆产生的铜填充式激光过孔。电绝缘层结构106可以包括相应的树脂(比如相应的环氧树脂)，优选地，该相应的树脂中包括增强颗粒(例如玻璃纤维或玻璃球状件)。例如，电绝缘层结构106可以由预浸料或fr4制成。
89.此外，部件承载件100包括嵌入在叠置件102中的高频部件108。这促进了部件承载件100的设计的紧凑性。在所示的实施方式中，所嵌入的高频部件108完全被叠置件102的材料周向地围绕，并且因此受到适当的机械保护。另外，当高频部件108完全周向地嵌入在叠置件102中时，可以容易地形成高频部件108相对于来自环境的电磁杂散辐射的屏蔽部(未示出，例如围绕高频部件108的至少一部分的磁笼状部或金属笼状部)。尽管图1中未示出，一个或更多个另外的高频部件108也可以嵌入在叠置件中(例如一个或更多个另外的rfic、射频集成电路)。这可以允许进一步扩展部件承载件100的电子功能。例如，高频部件108可以包括前端电路。高频部件108可以例如实施为半导体芯片，该半导体芯片可以是裸晶片或封装芯片。
90.此外，在叠置件102的内部中形成或集成有第一波导110(该第一波导可以实施为叠置件102中的腔，该腔例如填充有空气或填充有低df电介质和/或低dk电介质)和第二波导111(该第二波导可以实施为叠置件102中的腔，该腔例如填充有空气或填充有低df电介质和/或低dk电介质)。这促进了部件承载件100的设计的紧凑性。所示的波导设计可以提供具有低rf损耗的高精度信号传输。如所示的，第一波导110和第二波导111通过竖向延伸穿过叠置件102的一部分的窄的联接通孔124(该联接通孔可以表示为中空的联接颈部)来有效地联接。
91.尽管未示出，第一波导110和第二波导111也可以通过位于叠置件102的层中的开孔来彼此联接。还可能的是，第一波导110和第二波导111中的一者是大致水平延伸的波导，并且另一者是大致竖向延伸的波导，其中，大致水平延伸的波导和大致竖向延伸的波导通过90
°
弯曲部分而连接。
92.在所示的实施方式中，第一波导110填充有空气。此外，第二波导111可以填充有低df和/或低dk介电固体126、比如由rogers corporation公司商业化的陶瓷或ro3003
tm
材料。两种设计均可以保持较小的损耗。
93.除此之外，传输线112和耦接元件114(该耦接元件优选地但不必须实施为耦接天线)形成在叠置件102的主表面118上，优选地，传输线112和耦接元件114作为共同的图形化金属层形成在叠置件102的主表面118上。这可以使部件108与波导110之间的信号路径保持较短。如所示的，传输线112和耦接元件114两者均布置在叠置件102的上部主表面118上。传输线112可以实施为带状线，该带状线可以连接至此处实施为铜填充式激光过孔的竖向贯通连接部130。竖向贯通连接部130又可以连接至高频部件108的垫。因此，传输线112和高频
部件108可以通过嵌入在叠置件102中并且实施为金属填充的过孔的竖向贯通连接130而电耦接。
94.耦接元件114可以构造成用于将基于沿着传输线112传播的电信号的电磁信号发射到第一波导110中。因此，传输线112和耦接元件114的组合构造成用于使信号在高频部件108与第一波导110之间有效地传输。
95.此外，提供了与波导110、111耦接的发送和/或接收单元116。在所示的实施方式中，发送和/或接收单元116形成在部件承载件100的下部主表面117处，该下部主表面与部件承载件100的形成有传输线112和耦接元件114的上部主表面118相反。发送和/或接收单元116可以配置成用于将信号无线地传输至通信伙伴装置(未示出)和/或用于接收来自通信伙伴装置(未示出)的信号。在所示的实施方式中，部件承载件100构造成用于将来自高频部件108的信号经由传输线112、耦接元件114和波导110、111传输至发送和/或接收单元116，以用于无线传输。此外，部件承载件100可以构造成用于通过发送和/或接收单元116来无线地接收信号(特别是电磁辐射信号158)，并且将所接收的信号经由波导110、111、耦接元件114和传输线112传输至高频部件108。因此，在高频部件108与发送和/或接收单元116之间的所述信号路径可以是双向的，使得发送和/或接收单元116可以表示为收发器单元。在另一个实施方式中，单向通信路径也是可能的。有利地，发送和/或接收单元116可以构造成用于经由形成在下部主表面117中的多个(在所示的实施方式中为三个)发送和/或接收凹口122来无线地发送和/或接收信号。
96.将一方面的在耦接元件114和第一波导110之间的信号传输与另一方面的通过发送和/或接收单元116进行的无线信号传输在空间上分开在叠置件102的相反主表面117、118上可以有效地防止信号之间的不期望的相互作用并且提高了信号质量。
97.还如图1中所示，附加地或替代性地，发送和/或接收单元116可以构造成用于在部件承载件100的侧壁120处无线地发送和/或接收信号。这使下部主表面117保持不被占用而用于其他任务、比如用于表面安装另外的部件(未示出)。
98.部件承载件100的耦接元件114可以配置成用于执行高频部件108与波导110、111之间的模式转换。这可以减少rf损耗。所述模式转换可以使信号的模式在横向电磁模式与横向电模式之间转换。更具体地，所提及的横向电磁模式可以存在于高频部件108处，而横向电模式可以存在于波导110、111处。
99.例如，部件承载件100构造为用于机动车应用的雷达模块。
100.图2示出了根据本发明的另一示例性实施方式的部件承载件100的三维横截面图。图3示出了根据图2的部件承载件100的另一三维横截面图。
101.图2和图3示出了波导110、111的横截面图。例如，波导110、111两者均可以是空气填充的腔。波导110、111的形状和尺寸可以根据期望的频率和/或期望的模式来选择。电绝缘层结构106可以由预浸料制成。有利地，只有电绝缘层结构106’可以由高频电介质制成。通过采取这种措施，与高频电介质有关的更高工作量可以被限制于部件承载件100的具有最大优势的区域，比如波导110的底部处。所有的其他电介质可以是可用更少的工作量提供的普通预浸料。
102.图4示出了根据本发明的又一示例性实施方式的部件承载件100的三维横截面图。图4示出了利用siw的波导110、111的横截面图。例如，波导110可以是空气填充的腔，而波导
111可以填充有低df电介质和/或低dk电介质。
103.如图4中所示，根据附图标记124的特征不一定必须是真实的物理孔。在另一实施方式中，该特征也可以是接地平面中的开孔。
104.图5示出了根据本发明的示例性实施方式的包括部件承载件100的电子装置150。
105.电子装置150包括根据图1至图4的部件承载件100。例如，电子装置150构造为用于对容器中的填充水平进行感测的水平传感器装置、用于与通信伙伴装置进行无线数据通信的通信装置、用于组装在汽车中的机动车装置等。此外，电子装置150可以包括与部件承载件100联接的处理器152，该处理器例如用于对部件承载件100进行控制和/或用于被部件承载件100控制。通过部件承载件100，可以发射和/或接收电磁辐射信号158。
106.应当指出的是，术语“包括”不排除其他部件或步骤，并且“一”或“一种”不排除多个。还可以组合与不同实施方式结合描述的元件。
107.还应指出的是，权利要求中的附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。
108.本发明的实施方案不限于图中所示和上面描述的优选实施方式。而是，使用所示的解决方案和根据本发明的原理的多种变型是可能的，即使在根本不同的实施方式的情况下也是如此。