波导接口和印刷电路板发射换能器组件及其使用方法技术

一种印刷电路板组件，包括多个层。多个层中的至少一层由电介质材料形成，并且具有延伸超过多个层中的其他层的延伸部分。第一金属层位于电介质层的延伸部分的至少一部分上。第一金属层和电介质层被构造成形成发射换能器，该发射换能器包括一条或更多条传输线和换能器元件，该换能器元件耦接至该一条或更多条传输线。该换能器元件被构造成传播毫米波频率信号。号。号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】波导接口和印刷电路板发射换能器组件及其使用方法
[0001]本申请要求于2017年12月29日提交的美国专利申请序列No.15/858,839的权益，其全部内容通过引用合并于此。


[0002]本公开总体上涉及用于微波和毫米波射频技术的波导接口和印刷电路板发射换能器组件。更具体地，本公开涉及一种波导接口，其包括具有集成发射换能器的印刷电路板，该集成发射换能器可以与表面贴装的毫米波半导体集成电路一起使用。

技术介绍

[0003]随着半导体工业通过减少工艺节点几何结构来连续增加电路复杂性和密度，工作信号频率持续增加。现在有可能获得在射频频谱(30GHz至300GHz)的毫米波范围内能良好工作的半导体。传统上，所用半导体的类型属于“III-V”类，这表明半导体化合物是从第三和第五列的元素周期表元素(例如砷化镓(GaAs)和磷化铟(InP))衍生而来的。近年来，在硅CMOS(互补金属氧化物半导体)和硅锗(SiGe)化合物中产生了由元素周期表的第IV列引起的较便宜的半导体工艺，例如硅(Si)和锗(Ge)。结果是将低成本硅半导体的工作频率扩展到60至80GHz的频率范围。低成本半导体技术的可用性给毫米波制成品带来了压力，以降低支持这些半导体器件的机电支撑机构的总成本。
[0004]商业波导结构能够实现毫米波频率下的低损耗能量传递，并具有尺寸标准化和机械耦接法兰设计标准化的额外好处。标准化的尺寸和耦接法兰可实现不同器件和不同制成品之间的互操作性，从而为毫米波系统设计提供最大的灵活性。
[0005]一种用于在机械波导内接合半导体器件的方法是将来自正交平面印刷电路发射探针的能量与相关的有损能量传递耦接。通过为印刷电路板提供短截线或桨状能量发射(stuborpaddleenergylaunch)，能量被耦接进/出半导体器件，该短截线或桨状能量发射作为附加基板附着在印刷电路板上。短截线或桨状发射与波导腔正交，且需要对开模类型组装方法，从而产生额外的费用。
[0006]在现有的波导接口器件中，使用了(未封装的)半导体管芯，(未封装的)半导体管芯需要从管芯焊盘到印刷电路板的引线键合。引线键合是一种昂贵的工艺，并且容易出现错误和良率问题。晶圆级芯片规模封装(WLCSP)作为一种用于毫米波半导体集成电路的高效封装技术正在兴起。WLCSP允许使用标准表面贴装技术将器件直接加工到印刷电路板组件上，从而节省了成本。然而，在本领域中使用的标准发射换能器技术与WLCSP封装技术不兼容或效率低下，该标准发射换能器技术需要在印刷电路板组件上的附加基板或试图正交于波导孔径发射毫米波能量。

技术实现思路

[0007]一种波导组件，包括支撑块和耦接至支撑块的端部并从支撑块延伸的波导接口。波导接口具有槽和一个或更多个孔，该槽和一个或更多个孔被放置成容纳将波导接口固定
到波导法兰的附接器件。一种印刷电路板组件，包括多个层，多个层中的至少一层由电介质材料形成并且具有延伸超过多个层中的其他层的延伸部分，其中，当印刷电路板组件被放置在支撑块上时，该延伸部分被构造成插入到波导接口中的槽中。第一金属层位于电介质层的延伸部分的至少一部分上。第一金属层和电介质层被构造成形成发射换能器，该发射换能器包括一条或更多条传输线和至少一个换能器元件，该至少一个换能器元件耦接至该一条或更多条传输线。该换能器元件被构造成传播毫米波频率信号，并且当印刷电路板组件被放置在支撑块上时，该换能器元件被构造成位于接口中的槽中。
[0008]一种印刷电路板组件，其包括多个层。多个层中的至少一层由电介质材料形成并且具有延伸超过多个层中的其他层的延伸部分。第一金属层位于电介质层的延伸部分的至少一部分上。第一金属层和电介质层被构造成形成发射换能器，该发射换能器包括一条或更多条传输线和至少一个换能器元件，该至少一个换能器元件耦接至该一条或多条传输线。该换能器元件被构造成传播毫米波频率信号。
[0009]一种形成印刷电路板组件的方法，包括：提供多个层，该多个层中的至少一层由电介质材料形成。铣削多个层，使得由电介质材料形成的多个层中的至少一层具有延伸超过该多个层中的其他层的延伸部分。在由电介质材料形成的多个层中的至少一个层的至少一部分上沉积第一金属层。第一金属层和电介质层被构造成形成发射换能器，该发射换能器包括一条或更多条传输线和一个或更多个换能器元件，该一个或更多个换能器元件耦接至该一条或更多条传输线。该换能器元件被构造成传播毫米波频率信号。
[0010]该示例性技术提供了许多优点，包括提供一种印刷电路板组件，该印刷电路板组件包括与用于毫米波半导体集成电路的晶圆级芯片规模封装技术兼容的集成发射换能器器件。具有集成换能器器件的印刷电路板组件可以用于以高工作频率使用的波导接口中。具有集成换能器器件的印刷电路板组件允许与发射换能器一起使用的半导体集成电路的晶圆级芯片规模封装，对整体性能产生很小的影响，从而消除了对昂贵的引线键合的需求。
附图说明
[0011]图1A-1C分别是示例性波导组件的侧视图、前端视图和俯视图，该示例性波导组件包括耦接至波导法兰的示例性波导接口；
[0012]图2是图1A-1C中所示的示例性波导组件的剖面侧视图；
[0013]图3是图1A-1C所示的示例性波导组件的详细后视图；
[0014]图4是图1A-1C中所示的示例性波导组件的剖面俯视图；
[0015]图5A是示例性波导法兰的后视图；
[0016]图5B是图1A-1C所示的示例性波导接口的接口板的后视图；
[0017]图5C是图5A所示的示例性波导法兰耦接至图5B所示的示例性接口板的后视图；
[0018]图6A-6C是图1A-1C所示的示例性波导接口的支撑块的正视图、侧面剖视图和端视图；
[0019]图7是模制为单个整体器件的另一示例性波导接口的透视图；
[0020]图8是图7所示的示例性波导接口的俯视图；
[0021]图9是图7所示的示例性波导接口的后视图；
[0022]图10是图7所示的示例性波导接口的正视图；
[0023]图11是图7所示的示例性波导接口的侧面剖视图；
[0024]图12是图7所示的示例性波导接口的顶部剖视图；
[0025]图13是在机械加工以完成波导接口后的图7所示的示例性波导接口的透视图；
[0026]图14是图13所示的示例性波导接口的后视图；
[0027]图15A-15D是与本技术的示例性波导接口一起使用的示例性印刷电路板的俯视图、侧视图、端视图和仰视图；
[0028]图16A是与本技术的波导接口一起使用的示例性发射机印刷电路板和发射换能器基板组件的俯视图；
[0029]图16B是与本技术的波导接口一起使用的示例性接收机印刷电路板和发射换能器基板组件的俯视图；
[0030]图17A和17B是示例性发射机发射换能器基板的俯视图和仰视图；
[0031]图18A和18B是示例性接收机发射换能器基板的俯视图和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种印刷电路板组件，包括：多个层，所述多个层中的至少一层由电介质材料形成并且具有延伸超过所述多个层中的其他层的延伸部分；和第一金属层，所述第一金属层位于所述电介质层的所述延伸部分的至少一部分上，所述第一金属层和所述电介质层被构造成形成发射换能器，所述发射换能器包括一条或更多条传输线和换能器元件，所述换能器元件耦接至所述一条或更多条传输线，其中所述换能器元件被构造成传播毫米波频率信号。2.根据权利要求1所述的印刷电路板组件，其中，当所述印刷电路板组件被放置在支撑块上时，所述延伸部分被构造成被插入耦接至所述支撑块的波导接口中的槽中。3.根据权利要求2所述的印刷电路板组件，其中，当所述印刷电路板组件被放置在所述支撑块上时，所述换能器元件被构造成位于所述接口中的所述槽中。4.根据权利要求2所述的印刷电路板组件，其中，所述发射换能器具有至少50GHz的工作频率。5.根据权利要求1所述的印刷电路板组件，其中，所述多个层中的所述至少一层由低损耗高频电介质材料形成。6.根据权利要求1所述的印刷电路板组件，还包括：第二金属层，所述第二金属层位于与所述第一金属层相对的所述电介质层的所述延伸部分的所述至少一部分上，其中所述第一金属层、所述电介质层和所述第二金属层被构造成形成所述发射换能器。7.根据权利要求1所述的印刷电路板组件，其中，所述多个层具有垂直于所述延伸部分的第一尺寸，所述第一尺寸大于平行于所述延伸部分的第二尺寸。8.一种波导组件，包括：支撑块和波导接口，所述波导接口耦接至所述支撑块的端部并且从所述支撑块延伸，所述波导接口具有槽和一个或更多个孔，所述槽和一个或更多个孔被放置成容纳用于将波导接口固定到波导法兰的附接器件；和印刷电路板组件，包括：多个层，所述多个层中的至少一层由电介质材料形成并且具有延伸超过所述多个层中的其他层的延伸部分，其中，当所述印刷电路板组件被放置在所述支撑块上时，所述延伸部分被构造成被插入到所述波导接口中的所述槽中；和第一金属层，所述第一金属层位于所述电介质层的所述延伸部分的至少一部分上，所述第一金属层和所述电介质层被构造成形成发射换能器，所述发射换能器包括一条或更多条传输线和换能器元件，所述换能器元件耦接至所述一条或更多条传输线，其中所述换能器元件被构造成传播毫米波频率信号，并且当印刷电路板组件被放置在所述支撑块上时，所述换能器元件被构造成位于所述接口中的所述槽中。9.根据权利要求8所述的波导组件，还包括：通信器件，所述通信器件耦接至所述印刷电路板组件，其中，所述发射换能器被放置成与所述通信器件相邻并耦接至所述通信器件；和波导法兰，所述波导法兰耦接至所述波导接口，所述波导法兰具有波导开口。10.根据权利要求9所述的波导组件，其中，所述通信器件被构造成发送和接收毫米波
信号。11.根据权利要求9所述的波导组件，其中，所述波导接口相对于所述波导法兰齐平地放置，使得所述波导接口内的所述槽的窄尺寸...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔，
申请(专利权)人：乌比克电信有限公司，
类型：发明
国别省市：