DE102016213202A1 - Multi-layer board with a transition element for transforming a waveguide shaft onto a conducted shaft - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mehrschichtenplatine (20) mit: – einer Schaltungsleiterschicht (1), – einer Antennenleiterschicht (2), – einem Hohleiter (6), der sich von der Schaltungsleiterschicht (1) bis zur Antennenleiterschicht (2), erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass – der Hohlleiter (6) ein abgestuft (15, 25) ausgebildetes Übergangelement (13, 23) vom Hohlleiter (6) zur Antennenleiterschicht (2), aufweist.The invention relates to a multilayer printed circuit board (20) comprising: a circuit conductor layer (1), an antenna conductor layer (2), a waveguide (6) extending from the circuit conductor layer (1) to the antenna conductor layer (2) in that - the waveguide (6) has a graduated (15, 25) transition element (13, 23) from the waveguide (6) to the antenna conductor layer (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrschichtenplatine mit einem Übergangselement. Das Übergangselement ist zum Transformieren einer Hohlleiterwelle auf eine leitungsgeführte Welle eingerichtet. The invention relates to a multilayer circuit board with a transition element. The transition element is adapted to transform a waveguide shaft onto a conducted shaft.

Stand der Technik State of the art

EP 1 367 668 A1 zeigt eine Mehrschichtenplatine mit einem Hohlleiter, der eine raumgeführte Welle leitet. Das Übergangselement vom Hohlleiter zu einer Mikrostreifenleiter ist als rechteckiges Backshort ausgebildet und koppelt die raumgeführte Welle in eine Mikrostreifenleitung ein. EP 1 367 668 A1 shows a multilayer circuit board with a waveguide that conducts a space-guided wave. The transition element from the waveguide to a microstrip is formed as a rectangular backshort and couples the space-guided wave in a microstrip line.

Aufgabe und Lösung Task and solution

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mehrschichtenplatine mit verbesserten Übertragungseigenschaften zwischen den Schichten bereitzustellen. The object of the invention is to provide a multilayer board with improved transfer properties between the layers.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Mehrschichtenplatine gemäß dem unabhängigen Anspruch. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. The object is achieved by a multilayer board according to the independent claim. Further advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Erfindungsgemäß weist die Mehrschichtenplatine eine Schaltungsleiterschicht, eine Antennenleiterschicht, einen Hohleiter, der sich von der Schaltungsleiterschicht bis zur Antennenleiterschicht erstreckt auf, wobei der Hohlleiter ein abgestuft ausgebildetes Übergangelement vom Hohlleiter zur Antennenleiterschicht aufweist. According to the invention, the multilayer board comprises a circuit conductor layer, an antenna conductor layer, a waveguide extending from the circuit conductor layer to the antenna conductor layer, the waveguide having a stepped transition element from the waveguide to the antenna conductor layer.

Insbesondere kann das Übergangselement nach innen abgestuft sein. In vorteilhafter Weise ist damit ein breitbandiger Übergang von der Raumwelle in eine leitungsgeführte Welle möglich. In particular, the transition element can be stepped inward. Advantageously, a broadband transition from the space wave to a conducted wave is thus possible.

Bevorzugt umfassend die Mehrschichtenplatine einen Leiterschichtträger unter der Schaltungsleiterschicht, wobei der Leiterschichtträger einen gestuften Übergangsbereich zum Hohlleiter umfasst. In vorteilhafter Weise wird so ein einseitig gestufter Übergang mit vorderseitegem Abgang vom Leiterschichtträger zum Hohlleiter bereitgestellt. Preferably, the multilayer board comprises a conductor layer carrier under the circuit conductor layer, wherein the conductor layer carrier comprises a stepped transition region to the waveguide. Advantageously, a unilaterally stepped transition is thus provided with front-side outlet from the conductor layer carrier to the waveguide.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die Mehrschichtenplatine zusätzlich eine metallisierte Seite (8b) auf der Antennenleiterschicht (2) umfassen, wobei der Hohlleiter (6) die Antennenleiterschicht (2) und die metallisierte Seite (8b) durchsticht und das Übergangselement (13) auf die metallisierten Seite (8b) aufgesetzt ist. In vorteilhafter Weise kann dadurch auf ein Backshort verzichtet werden. In a preferred embodiment of the invention, the multilayer board may additionally comprise a metallized side ( 8b ) on the antenna conductor layer ( 2 ), wherein the waveguide ( 6 ) the antenna conductor layer ( 2 ) and the metallized side ( 8b ) and the transition element ( 13 ) on the metallized side ( 8b ) is attached. Advantageously, this can be dispensed with a backshort.

Bevorzugt kann das Übergangselement einen Biegeradius von mindestens 5 Grad, besonders bevorzugt von 30 bis 75 Grad, insbesondere im Wesentlichen von 90 Grad, aufweisen. Im Wesentlichen bedeutet lediglich eine fertigungstechnische Toleranz, die keine Auswirkungen auf die Funktionsweise das Übergangselement hat. The transition element may preferably have a bending radius of at least 5 degrees, particularly preferably from 30 to 75 degrees, in particular substantially 90 degrees. Essentially, this merely means a manufacturing tolerance that has no effect on the functioning of the transition element.

In vorteilhafter Weise kann so die Welle von Außerhalb der Mehrschichtenplatine in die Antennenleiterschicht eingespeist werden. Advantageously, the wave can thus be fed from outside the multilayer board into the antenna conductor layer.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Mehrschichtenplatine eine metallisierte Seite auf der Antennenleiterschicht mit mindestens einem Durchlass unter den Stufen des Übergangselements. In a further embodiment of the invention, the multilayer board may have a metallized side on the antenna conductor layer with at least one passage below the steps of the transition element.

In vorteilhafter Weise wird die Umwandlung der Raumwelle in die Leitungsgeführte Welle dadurch weiter verbessert. Die Welle kann durch die Durchlässe die metallisierte Seite besser passieren. Advantageously, the conversion of the space wave in the line-guided wave is thereby further improved. The shaft can pass through the apertures the metallized side better.

Bevorzugt kann die Mehrschichtenplatine einen Antennenschichtträger in den das gestufte Übergangselement integriert ist, umfassen. In vorteilhafter Weise wird die Mehrschichtenplatine dadurch kompakter. Preferably, the multilayer board may comprise an antenna layer carrier in which the stepped transition element is integrated. Advantageously, the multilayer board thereby becomes more compact.

Weiter bevorzugt kann die die metallisierte Seite ferner eine Antennenstruktur aufweisen. In vorteilhafte Weise kann so die leitungsgeführte Welle direkt in die Antennenstruktur eingespeist und die Verluste im Medium verringert werden. More preferably, the metallized side may further comprise an antenna structure. Advantageously, the conducted wave can thus be fed directly into the antenna structure and the losses in the medium can be reduced.

Weiter Bevorzugt kann die Mehrschichtenplatine ferner ein Schaltungsteil aufweisen, das eingerichtet ist eine Welle in den Hohlleiter einzuspeisen. In vorteilhafter Weise kann so auch am Eingang des Hohlleiters die Verluste zwischen dem Hohlleiter und dem wellenerzeugenden Schaltungsteil verringert werden. Further preferably, the multilayer board may further comprise a circuit part which is adapted to feed a wave into the waveguide. Advantageously, the losses between the waveguide and the wave-generating circuit part can thus also be reduced at the input of the waveguide.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Schaltungsteil in den Leiterschichtträger integriert sein. In vorteilhafter Weise kann so die Welle vom Schaltungsteil über den gestuften Übergangsbereich in den Hohlleiter geführt werden. In a further embodiment of the invention, the circuit part may be integrated in the conductor layer carrier. In an advantageous manner, the shaft can thus be guided by the circuit part via the stepped transition region into the waveguide.

In einer weiteren Ausgestaltung kann das Schaltungsteil als Radarsensor ausgebildet sein. In vorteilhafterweise kann eine Radarwelle über den Hohlleiter und das Übergangselement besonders verlustarm der Antenne zugeführt werden und dadurch die Effizient der Mehrschichtenplatine mit einen Radarsensor weiter verbessert werden. In a further embodiment, the circuit part may be formed as a radar sensor. Advantageously, a radar wave can be supplied via the waveguide and the transition element particularly low-loss of the antenna, thereby further improving the efficiency of the multilayer board with a radar sensor.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann zwischen dem Übergangselement und der metallisierten Seite ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement angeordnet sein. Das Verbindungselement kann aus elastischem, insbesondere formbarem Material sein. In vorteilhafter Weise können so die elektrischen Eigenschaften des Übergangselements weiter verbessert und die Halteeigenschaften des Übergangselements auf der metallisierten Seite erhöht werden. In a further preferred embodiment of the invention, an electrically conductive connecting element can be arranged between the transition element and the metallized side. The connecting element may be made of elastic, in particular formable material. In an advantageous manner In this way, the electrical properties of the transition element can be further improved and the retention properties of the transition element on the metallized side can be increased.

Bevorzugt kann die Antennenleiterschicht oder die Schaltungsleiterschicht als ein Substrate Integrated Waveguide ausgebildet sein. In vorteilhafter weise kann so die Welle besonders verlustarm weitergeleitet werden. Preferably, the antenna conductor layer or the circuit conductor layer may be formed as a substrate integrated waveguide. In an advantageous manner, the wave can thus be passed on in a particularly low-loss manner.

Weiter bevorzugt kann die metallisierte Seite (8b) eine single-ended Mikrostreifenleitungen oder eine differenzielle Mikrostreifenleitungen ausweist. In vorteilhafter weise kann so die leitungsgeführte Welle verlustarm transportiert werden. More preferably, the metallized side ( 8b ) identifies a single-ended microstrip line or a differential microstrip line. In an advantageous manner, the line-guided shaft can thus be transported with little loss.

Figurenbeschreibung figure description

1 zeigt eine Mehrschichtenplatine mit einem Hohlleiter gemäß dem Stand der Technik. 1 shows a multilayer circuit board with a waveguide according to the prior art.

2 zeigt eine erfindungsgemäße Mehrschichtplatine mit einem abgestuften Übergangselement in der auf der Antennenleiterschicht. 2 shows a multilayer circuit board according to the invention with a stepped transition element in the on the antenna conductor layer.

3 zeigt eine erfindungsgemäße Mehrschichtplatine mit einem abgestuften Übergangselement im Antennenschichtträger. 3 shows a multilayer circuit board according to the invention with a stepped transition element in the antenna layer carrier.

4 zeigt eine erfindungsgemäße Mehrschichtplatine mit einem abgestuften Übergangselement auf der Antennenleiterschicht und einem gestuften Übertragungsbereich im Leiterschichtträger. 4 shows a multilayer circuit board according to the invention with a stepped transition element on the antenna conductor layer and a stepped transmission region in the conductor layer carrier.

5 zeigt eine erfindungsgemäße Mehrschichtplatine mit einem abgestuften Übergangselement im Antennenschichtträger und einem gestuften Übergangsbereich im Leiterschichtträger. 5 shows a multilayer circuit board according to the invention with a stepped transition element in the antenna substrate and a stepped transition region in the conductor layer carrier.

Die Mehrschichtenplatine 20 in 1 weist eine Schaltungsleiterschicht 1 auf, die auf beiden Seiten metallisiert 9a, 9b ist. Darunter befindet sich ein Leiterschichtträger 4 mit Abschirmung, der die Schaltungsleiterschicht 1 trägt. Ferner weist die Mehrschichtenplatine 20 eine Antennenleiterschicht 2 aus, die von beiden Seiten metallisiert 8a, 8b ist. Die Antennenleiterschicht 2 wird von einem Antennenschichtträger 5 getragen. Zwischen dem Leiterschichtträger 4 und dem Antennenschichtträger 5 befindet sich eine normierte Verifikationsschnittstelle 7. Auf der metallisierten Seite 9b der Schaltungsleiterschicht 1 befindet sich ein aktives Schaltungsteil 3, das über ein wärmeableitendes Material (Absorber) 11 mit einer Abschirmung 12 verbunden ist. Die Abschirmung 12 dient als Kühlkörper für das aktive Schaltungsteil 3. Ferner bildet die Abschirmung 12 den Eingang zum Hohlleiter 6, der die beschriebenen Schichten durchsticht. Am Ende des Hohlleiters befindet sich auf der metallisierten Seite 8b der Antennenleiterschicht 2 ein Übergangselement 13, das eine im Hohlleiter 6 geführte Welle in die Antennenleiterschicht 2 einkoppelt. Das Übergangselement 13 wirkt als ein Backshort. Die metallisierte Seite 8b der Antennenleiterschicht 2 weist eine Antennenstruktur 10 auf, die die aus dem Hohlleiter 6 in die Antennenleiterschicht 2 eingekoppelte Welle abstrahlt. Die Antennenstruktur 10 auf der metallisierten Seite 8b der Antennenleiterschicht 2 ist durch eine Durchkontaktierung 14 durch die Antennenleiterschicht 2 mit der metallisierten Seite 8a verbunden. The multilayer board 20 in 1 has a circuit conductor layer 1 auf metallized on both sides 9a . 9b is. Underneath is a conductor layer carrier 4 with shielding, the circuit conductor layer 1 wearing. Furthermore, the multilayer board 20 an antenna conductor layer 2 made of metallized from both sides 8a . 8b is. The antenna conductor layer 2 is from an antenna layer carrier 5 carried. Between the conductor layer carrier 4 and the antenna layer carrier 5 there is a normalized verification interface 7 , On the metallized side 9b the circuit conductor layer 1 there is an active circuit part 3 that has a heat-dissipating material (absorber) 11 with a shield 12 connected is. The shield 12 serves as a heat sink for the active circuit part 3 , Furthermore, the shield forms 12 the entrance to the waveguide 6 piercing the layers described. At the end of the waveguide is located on the metallized side 8b the antenna conductor layer 2 a transitional element 13 , one in the waveguide 6 guided wave in the antenna conductor layer 2 couples. The transition element 13 acts as a backshort. The metallized side 8b the antenna conductor layer 2 has an antenna structure 10 on top of those from the waveguide 6 in the antenna conductor layer 2 coupled wave radiates. The antenna structure 10 on the metallized side 8b the antenna conductor layer 2 is through a via 14 through the antenna conductor layer 2 with the metallized side 8a connected.

Die in 2 dargestellte Mehrschichtenplatine 20 unterscheidet sich von der Mehrschichtenplatine 20 in 1 durch ein verändertes Übergangselement 13 am Ende des Hohlleiters 6. Dieses Übergangselement 13 wirkt im Gegensatz zum Übergangselement 13 der 1 nicht als Backshort. Die Welle wird somit nicht kurzgeschlossen und auch nicht zurückreflektiert. Vielmehr leitet das Übergangselement 13 der 13 die Welle in die Antennenleiterschicht 2 weiter. Die Biegung 16 des Übergangselementes 13 an seinem Ende führt zu einer Umlenkung der Welle. Die Stufen 15 im Übergangselement koppeln die Welle dann reflexionsarm und breitbandig durch die Durchlässe 17 in der metallisierten Seite 8b in die Antennenleiterschicht 2 ein. Durch diese Antennenleiterschicht 2 wird die Welle dann als leitergeführte Welle zur Antennenstruktur 10 geleitet und von dieser abgestrahlt. In the 2 shown multilayer board 20 is different from the multilayer board 20 in 1 through a changed transition element 13 at the end of the waveguide 6 , This transition element 13 acts in contrast to the transition element 13 of the 1 not as a backshort. The shaft is thus not short-circuited and not reflected back. Rather, the transition element leads 13 of the 13 the wave into the antenna conductor layer 2 further. The bend 16 of the transition element 13 at its end leads to a deflection of the shaft. The steps 15 In the transition element, the wave then coupled with low reflection and broadband through the passages 17 in the metallized side 8b in the antenna conductor layer 2 one. Through this antenna conductor layer 2 The wave is then as a conductor-guided wave to the antenna structure 10 passed and radiated from this.

Das Übergangselement 13 ist durch ein elektrisch leitendes, elastisches, formbares Verbindungselement 19 mit der metallisierten Seite 8b verbunden. The transition element 13 is by an electrically conductive, elastic, malleable connection element 19 with the metallized side 8b connected.

Die in 3 dargestellte Mehrschichtenplatine 20 weist eine abgestuftes 25 Übertragungselement 23 auf, das in den Antennenschichtträger 5 integriert ist. In the 3 shown multilayer board 20 has a graduated 25 transmission element 23 on that in the antenna layer carrier 5 is integrated.

4 zeigt eine Mehrschichtenplatine 20 mit einer Schaltung 11, die, nicht wie in den vorherigen Figuren gezeigt, auf der metallisierten Seite 9b angeordnet ist, sonder in einer Ausnehmung des Leiterschichtträger 4 integriert ist. Diese Mehrschichtenplatine 20 benötigt dadurch keine Schirmung 12 und ist somit noch kompakter. 4 shows a multilayer board 20 with a circuit 11 which, not as shown in the previous figures, on the metallised side 9b is arranged, but in a recess of the conductor layer carrier 4 is integrated. This multilayer board 20 requires no shielding 12 and is thus even more compact.

Ferner weist die Schaltungsleiterschicht 1 Durchkontaktierungen 24 zwischen den metallisierten Seiten 9a, 9b auf. Further, the circuit conductor layer 1 vias 24 between the metallized sides 9a . 9b on.

Zusätzlich hat die Mehrschichtenplatine 20 der 4 einen im Leiterschichtträger 4 integrierten gestuften 35 Übergangsbereich 33, der eine Welle von der Schaltung 11 in den Hohlleiter 6 weiterleitet. In addition, the multi-layer board has 20 of the 4 one in the conductor layer carrier 4 integrated stages 35 Transition area 33 that is a wave from the circuit 11 in the waveguide 6 forwards.

In 5 ist eine äußerst kompakte Mehrschichtenplatine 20 gezeigt. Die Schaltung 11 ist im Leiterschichtträger 4 integriert und eine Welle wird von der Schaltung 11 über den abgestuften 35 Übertragungsbereich 33 in den Hohlleiter weitergeleitet. Der Hohlleiter 6 weist ein im Antennenschichtträger 5 integriertes, gestuftes 25 Übergangselements 23 auf, dass die Welle aus dem Hohlleiter 6 in die Antennenleiterschicht 2 weiterleitet. In 5 is a very compact multilayer board 20 shown. The circuit 11 is in the conductor layer carrier 4 integrated and becomes a wave from the circuit 11 over the graduated 35 Frequency response 33 forwarded to the waveguide. The waveguide 6 has one in the antenna layer carrier 5 integrated, graded 25 Transition element 23 on that the shaft is out of the waveguide 6 in the antenna conductor layer 2 forwards.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1367668 A1 [0002] EP 1367668 A1 [0002]

Claims (10)

Mehrschichtenplatine (20) mit: – einer Schaltungsleiterschicht (1), – einer Antennenleiterschicht (2), – einem Hohleiter (6), der sich von der Schaltungsleiterschicht (1) bis zur Antennenleiterschicht (2) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlleiter (6) ein abgestuft (15, 25) ausgebildetes Übergangelement (13, 23) vom Hohlleiter (6) zur Antennenleiterschicht (2) aufweist. Multilayer board ( 20 ) comprising: - a circuit conductor layer ( 1 ), - an antenna conductor layer ( 2 ), - a waveguide ( 6 ) extending from the circuit conductor layer ( 1 ) to the antenna conductor layer ( 2 ), characterized in that the waveguide ( 6 ) a graduated ( 15 . 25 ) formed transition element ( 13 . 23 ) from the waveguide ( 6 ) to the antenna conductor layer ( 2 ) having. Mehrschichtenplatine (20) gemäß Anspruch 1, zusätzlich umfassend einen Leiterschichtträger (4) unter der Schaltungsleiterschicht (1), wobei der Leiterschichtträger (4) einen gestuften (35) Übergangsbereich (33) zum Hohlleiter umfasst. Multilayer board ( 20 ) according to claim 1, additionally comprising a conductor layer carrier ( 4 ) under the circuit conductor layer ( 1 ), wherein the conductor layer carrier ( 4 ) a stepped ( 35 ) Transition area ( 33 ) to the waveguide. Mehrschichtenplatine (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, zusätzlich umfassend eine metallisierte Seite (8b) auf der Antennenleiterschicht (2), wobei der Hohlleiter (6) die Antennenleiterschicht (2) und die metallisierte Seite (8b) durchsticht und das Übergangselement (13) auf die metallisierten Seite (8b) aufgesetzt ist. Multilayer board ( 20 ) according to one of the preceding claims, additionally comprising a metallised side ( 8b ) on the antenna conductor layer ( 2 ), wherein the waveguide ( 6 ) the antenna conductor layer ( 2 ) and the metallized side ( 8b ) and the transition element ( 13 ) on the metallized side ( 8b ) is attached. Mehrschichtenplatine (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Übergangselement (13, 23) einen Biegeradius (16) von mindestens 5 Grad, insbesondere im Wesentlichen 90 Grad, aufweist. Multilayer board ( 20 ) according to one of the preceding claims, wherein the transition element ( 13 . 23 ) a bending radius ( 16 ) of at least 5 degrees, in particular substantially 90 degrees. Mehrschichtenplatine (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, zusätzlich umfassend eine metallisierte Seite (8b) auf der Antennenleiterschicht (2) mit mindestens einem Durchlass (17) unter den Stufen (15) des Übergangselements (13). Multilayer board ( 20 ) according to one of the preceding claims, additionally comprising a metallised side ( 8b ) on the antenna conductor layer ( 2 ) with at least one passage ( 17 ) under the steps ( 15 ) of the transition element ( 13 ). Mehrschichtenplatine (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, zusätzlich umfassend einen Antennenschichtträger (5), in den das gestufte (25) Übergangselement (23) integriert ist. Multilayer board ( 20 ) according to one of the preceding claims, additionally comprising an antenna layer carrier ( 5 ) into which the tiered ( 25 ) Transition element ( 23 ) is integrated. Mehrschichtenplatine (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mehrschichtenplatine (20) ferner ein Schaltungsteil (3) aufweist, das eingerichtet ist eine Welle in den Hohlleiter (6) einzuspeisen. Multilayer board ( 20 ) according to one of the preceding claims, wherein the multilayer board ( 20 ) a circuit part ( 3 ), which is arranged a wave in the waveguide ( 6 ) feed. Mehrschichtenplatine (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Übergangselement (13) und der metallisierten Seite (8b) ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement (19) angeordnet ist. Multilayer board ( 20 ) according to one of the preceding claims, wherein between the transition element ( 13 ) and the metallized side ( 8b ) an electrically conductive connecting element ( 19 ) is arranged. Mehrschichtenplatine (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antennenleiterschicht (2) oder die Schaltungsleiterschicht (1) als ein Substrate Integrated Waveguide ausgebildet ist. Multilayer board ( 20 ) according to one of the preceding claims, wherein the antenna conductor layer ( 2 ) or the circuit conductor layer ( 1 ) is formed as a substrate integrated waveguide. Mehrschichtenplatine (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, zusätzlich umfassend eine metallisierte Seite (8b) auf der Antennenleiterschicht (2), wobei die metallisierte Seite (8b) eine single-ended Mikrostreifenleitungen oder eine differenzielle Mikrostreifenleitungen ausweist. Multilayer board ( 20 ) according to one of the preceding claims, additionally comprising a metallised side ( 8b ) on the antenna conductor layer ( 2 ), wherein the metallized side ( 8b ) identifies a single-ended microstrip line or a differential microstrip line.
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