DE102021102228A1

DE102021102228A1 - Hochfrequenz-Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von Hochfrequenz-Vorrichtungen

Info

Publication number: DE102021102228A1
Application number: DE102021102228.2A
Authority: DE
Inventors: Walter Hartner; Klaus Elian; Tuncay Erdoel; Christian Geissler; Bernhard Rieder; Rainer Markus Schaller; Horst Theuss; Maciej Wojnowski
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2021-02-01
Filing date: 2021-02-01
Publication date: 2022-08-04
Also published as: CN114843722A; US20220247089A1

Abstract

Eine Hochfrequenz-Vorrichtung umfasst eine Leiterplatte und ein auf der Leiterplatte montiertes Hochfrequenz-Package mit einem Hochfrequenz-Chip und einem Hochfrequenz-Strahlungselement. Die Hochfrequenz-Vorrichtung umfasst ferner ein Wellenleiter-Bauteil mit einem Wellenleiter, wobei das Hochfrequenz-Strahlungselement dazu ausgelegt ist, in den Wellenleiter Sendesignale einzustrahlen und/oder über den Wellenleiter Empfangssignale zu empfangen. Die Hochfrequenz-Vorrichtung umfasst ferner einen zwischen einer ersten Seite des Hochfrequenz-Package und einer zweiten Seite des Wellenleiter-Bauteils angeordneten Spalt und eine Abschirmstruktur, welche dazu ausgelegt ist: eine relative Bewegung zwischen dem Hochfrequenz-Package und dem Wellenleiter-Bauteil in einer ersten Richtung senkrecht zur ersten Seite des Hochfrequenz-Package zuzulassen, und die Sendesignale und/oder die Empfangssignale derart abzuschirmen, dass eine Ausbreitung der Signale über den Spalt abgeschwächt oder verhindert wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf die Hochfrequenz (HF, engl. „Radio Frequency“ (RF))-Technologie. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung HF-Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von HF-Vorrichtungen.
Hintergrund
HF-Vorrichtungen können zum Beispiel in automotiven Sicherheitsanwendungen eingesetzt werden. Beispielsweise können Radarsensoren für die Totwinkelerkennung, die automatisierte Geschwindigkeitsregelung, Kollisionsvermeidungssysteme, usw. verwendet werden. Bei einem bekannten Ansatz können die von einer HF-Vorrichtung bereitgestellten HF-Signale von auf einer Leiterplatte angeordneten Antennen abgestrahlt werden. Hierfür muss die Leiterplatte in der Regel ein teures HF-Laminat für die HF-Signalpfade aufweisen. Ferner können bei diesem Ansatz Transportverluste bei der Signalübertragung zwischen dem HF-Chip und den HF-Antennen auftreten. Hersteller von HF-Vorrichtungen sind ständig bestrebt, verbesserte HF-Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung solcher HF-Vorrichtungen bereitzustellen. Insbesondere kann es wünschenswert sein, kostengünstige HF-Vorrichtungen mit geringen Leistungsverlusten sowie zugehörige Herstellungsverfahren bereitzustellen.
Kurzdarstellung
Verschiedene Aspekte betreffen eine HF-Vorrichtung. Die HF-Vorrichtung umfasst eine Leiterplatte und ein auf der Leiterplatte montiertes HF-Package mit einem HF-Chip und einem HF-Strahlungselement. Die HF-Vorrichtung umfasst ferner ein Wellenleiter-Bauteil mit einem Wellenleiter, wobei das HF-Strahlungselement dazu ausgelegt ist, in den Wellenleiter Sendesignale einzustrahlen und/oder über den Wellenleiter Empfangssignale zu empfangen. Die HF-Vorrichtung umfasst ferner einen zwischen einer ersten Seite des HF-Package und einer zweiten Seite des Wellenleiter-Bauteils angeordneten Spalt. Die HF-Vorrichtung umfasst ferner eine Abschirmstruktur, welche dazu ausgelegt ist, eine relative Bewegung zwischen dem HF-Package und dem Wellenleiter-Bauteil in einer ersten Richtung senkrecht zur ersten Seite des HF-Package zuzulassen, und die Sendesignale und/oder die Empfangssignale derart abzuschirmen, dass eine Ausbreitung der Signale über den Spalt abgeschwächt oder verhindert wird.
Verschiedene Aspekte betreffen ein Verfahren zur Herstellung einer HF-Vorrichtung. Das Verfahren umfasst ein Montieren eines HF-Package mit einem HF-Chip und einem HF-Strahlungselement auf einer Leiterplatte. Das Verfahren umfasst ferner ein Anordnen eines Wellenleiter-Bauteils mit einem Wellenleiter, wobei das HF-Strahlungselement dazu ausgelegt ist, in den Wellenleiter Sendesignale einzustrahlen und/oder über den Wellenleiter Empfangssignale zu empfangen, wobei zwischen einer ersten Seite des HF-Package und einer zweiten Seite des Wellenleiter-Bauteils ein Spalt angeordnet ist. Das Verfahren umfasst ferner ein Ausbilden einer Abschirmstruktur, welche dazu ausgelegt ist, eine relative Bewegung zwischen dem HF-Package und dem Wellenleiter-Bauteil in einer ersten Richtung senkrecht zur ersten Seite des HF-Package zuzulassen, und die Sendesignale und/oder die Empfangssignale derart abzuschirmen, dass eine Ausbreitung der Signale über den Spalt abgeschwächt oder verhindert wird.
Figurenliste
HF-Vorrichtungen und zugehörige Herstellungsverfahren gemäß der Offenbarung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Die in den Zeichnungen gezeigten Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu relativ zueinander wiedergegeben. Identische Bezugszeichen können identische Komponenten bezeichnen.

1 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 100 gemäß der Offenbarung.
2 enthält die 2A und 2B, welche schematisch eine Querschnittseitenansicht und eine Draufsicht einer HF-Vorrichtung 200 gemäß der Offenbarung zeigen.
3 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 300 gemäß der Offenbarung.
4 enthält die 4A und 4B, welche schematisch eine Querschnittseitenansicht und eine Draufsicht einer HF-Vorrichtung 400 gemäß der Offenbarung zeigen.
5 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 500 gemäß der Offenbarung.
6 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 600 gemäß der Offenbarung.
7 enthält die 7A und 7B, welche schematisch eine Querschnittseitenansicht und eine Draufsicht einer HF-Vorrichtung 700 gemäß der Offenbarung zeigen.
8 enthält die 8A und 8B, welche schematisch eine Querschnittseitenansicht und eine Draufsicht einer HF-Vorrichtung 800 gemäß der Offenbarung zeigen.
9 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 900 gemäß der Offenbarung.
10 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht eines Interposers, wie er in einer HF-Vorrichtung gemäß der Offenbarung enthalten sein kann.
11 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht eines Wellenleiter-Bauteils, wie es in einer HF-Vorrichtung gemäß der Offenbarung enthalten sein kann.
12 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 1200 gemäß der Offenbarung.
13 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht eines Interposers, wie er in einer HF-Vorrichtung gemäß der Offenbarung enthalten sein kann.
14 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 1400 gemäß der Offenbarung.
15 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 1500 gemäß der Offenbarung.
16 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 1600 gemäß der Offenbarung.
17 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 1700 gemäß der Offenbarung.
18 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 1800 gemäß der Offenbarung.
19 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 1900 gemäß der Offenbarung.
20 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 2000 gemäß der Offenbarung.
21 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 2100 gemäß der Offenbarung.
22 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 2200 gemäß der Offenbarung.
23 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß der Offenbarung zur Herstellung einer HF-Vorrichtung.
24 zeigt schematisch eine Draufsicht eines HF-Strahlungselements 2400, wie es in einer HF-Vorrichtung gemäß der Offenbarung enthalten sein kann.
25 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer mehrschichtigen Spritzgussplastik 2500 mit einem integrierten Hohlleiter, wie sie in einer HF-Vorrichtung gemäß der Offenbarung enthalten sein kann.
26 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht eines HF-Package 2600, wie es in einer HF-Vorrichtung gemäß der Offenbarung enthalten sein kann.
27 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht eines HF-Package 2700, wie es in einer HF-Vorrichtung gemäß der Offenbarung enthalten sein kann.
28 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 2800 gemäß der Offenbarung.
29 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 2900 gemäß der Offenbarung.
30 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 3000 gemäß der Offenbarung.
31 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht einer Abschirmstruktur 3100 mit Plastik-Polymer-Fasern.

Detaillierte Beschreibung
In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen zur Veranschaulichung konkrete Aspekte und Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Offenbarung praktisch umgesetzt werden kann. In diesem Zusammenhang können Richtungsbegriffe wie zum Beispiel „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, usw. mit Bezug auf die Ausrichtung der beschriebenen Figuren verwendet werden. Da die Komponenten der beschriebenen Ausführungsformen in verschiedenen Ausrichtungen positioniert sein können, können die Richtungsbegriffe zum Zweck der Veranschaulichung verwendet werden und sind in keinerlei Weise einschränkend. Es können andere Aspekte verwendet und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Konzept der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Das heißt, die folgende detaillierte Beschreibung ist nicht in einem einschränkenden Sinn zu verstehen.
Im Folgenden werden schematische Ansichten von HF-Vorrichtungen gemäß der Offenbarung beschrieben. Die HF-Vorrichtungen können dabei in einer allgemeinen Weise dargestellt sein, um Aspekte der Offenbarung qualitativ zu beschreiben. Die HF-Vorrichtungen können jeweils weitere Aspekte aufweisen, die in den Figuren der Einfachheit halber nicht dargestellt sind. Beispielsweise können die jeweiligen HF-Vorrichtungen um beliebige Aspekte erweitert werden, die in Verbindung mit anderen Vorrichtungen oder Verfahren gemäß der Offenbarung beschrieben sind.
Die 1 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 100 gemäß der Offenbarung. Die HF-Vorrichtung 100 kann ein HF-Package 2 aufweisen. Das HF-Package 2 kann ein Substrat 4 mit einer unteren Oberfläche 6 und einer oberen Oberfläche 8 aufweisen. Das HF-Package 2 kann auf seiner Unterseite zumindest ein Verbindungelement 10 aufweisen, welches dazu ausgelegt sein kann, das HF-Package 2 mit einer Leiterplatte 12 elektrisch und mechanisch zu verbinden. Die Leiterplatte 12 kann als Teil der HF-Vorrichtung 100 betrachtet werden oder nicht. Die Leiterplatte 12 kann auf ihren Oberseiten und/oder Unterseite elektrisch leitende Strukturen 26, wie zum Beispiel Leiterbahnen, aufweisen, mit denen die Verbindungselemente 10 elektrisch und mechanisch gekoppelt sein können. In der 1 sind beispielhaft zwei Verbindungelemente 10 gezeigt. In weiteren Beispielen kann die Anzahl der Verbindungelemente 10 davon abweichen, insbesondere größer sein. Das HF-Package 2 kann ferner einen auf der unteren Oberfläche 6 des Substrats 4 angeordneten HF-Halbleiterchip 14 aufweisen. Auf der oberen Oberfläche 8 des Substrats 4 können ein oder mehrere HF-Strahlungselemente 16 angeordnet sein.
Bei dem Substrat 4 kann es sich beispielsweise um ein Ball Grid Array (BGA) Substrat handeln. Ferner kann der HF-Chip 14 insbesondere mittels einer Flip-Chip-Technik über Anschlusselemente 18 mit dem Substrat 4 elektrisch und mechanisch verbunden sein. Das Substrat 4 und der HF-Chip 14 können somit insbesondere ein Flip Chip Ball Grid Array (FCBGA) ausbilden. Das in der 1 gezeigte HF-Package 2 kann als beispielhaft betrachtet werden. Weitere Arten von HF-Packages wie sie in einer HF-Vorrichtung gemäß der Offenbarung enthalten sein können, sind in den weiter unten beschriebenen Figuren gezeigt und beschrieben.
Im Beispiel der 1 kann der HF-Chip 14 zumindest teilweise durch ein Verkapselungsmaterial 20 verkapselt sein. In weiteren Beispielen kann es sich bei dem HF-Chip 14 um einen „Nacktchip“ (bare die) handeln, d.h. einen ungehäusten Halbleiterchip. Durch das Verkapselungsmaterial 20 kann der HF-Chip 14 gegen äußere Einflüsse, wie zum Beispiel Feuchtigkeit oder mechanische Stöße geschützt werden. Das Verkapselungsmaterial 20 kann beispielsweise mindestens eines von einer Moldverbindung, einem Laminat, einem Epoxid, einem gefüllten Epoxid, einem glasfasergefüllten Epoxid, einem Imid, einem Thermoplast, einem duroplastischen Polymer, einer Polymermischung beinhalten. Das Verkapselungsmaterial 20 kann auf der unteren Oberfläche 6 des Substrats 4 angeordnet sein. Dabei können die Seitenflächen des Verkapselungsmaterials 20 und des Substrats 4 bündig miteinander abschließen. Eine oder mehrere elektrische Durchverbindungen 22 können sich von der Unterseite des Verkapselungsmaterials 20 zur Oberseite des Verkapselungsmaterials 20 erstrecken. Über die Durchverbindungen 22 kann eine elektrische Verbindung zwischen dem Substrat 4 und den Verbindungselementen 10 bereitgestellt werden.
Das Substrat 4 kann eine oder mehrere Schichten aus einem keramischen oder dielektrischen Material aufweisen. In diese Schichten können Strukturen 24 zur Führung bzw. Umverteilung elektrischer Signale eingebettet sein. Diese Signalführungsstrukturen 24 können Durchkontaktierungen und Leiterbahnen umfassen. Die Leiterbahnen können zwischen den keramischen oder dielektrischen Schichten auf unterschiedlichen Ebenen angeordnet sein und über im Wesentlichen vertikal verlaufende Durchkontaktierungen elektrisch miteinander verbunden sein. Die Durchkontaktierungen können sich dabei teilweise, aber nicht unbedingt vollständig durch das Substrat 4 erstrecken. Die Signalführungsstrukturen 24 können insbesondere dazu ausgelegt sein, den HF-Chip 14 und die durch das Verkapselungsmaterial 20 verlaufenden Durchkontaktierungen 22 elektrisch zu koppeln. Über die Durchkontaktierungen 22 und die Signalführungsstrukturen 24 kann somit eine elektrische Verbindung zwischen dem HF-Chip 14 und den Verbindungselementen 10 bereitgestellt werden. Darüber hinaus können die Signalführungsstrukturen 24 ganz allgemein dazu ausgelegt sein, elektrische Verbindungen zwischen den Oberflächen 6 und 8 des Substrats 4 bereitzustellen.
Der HF-Chip 14 kann insbesondere eine monolithisch integrierte Mikrowellenschaltung (MMIC, Monolithic Microwave Integrated Circuit) umfassen oder einer solchen entsprechen. Der HF-Chip 14 kann in unterschiedlichen Frequenzbereichen arbeiten. Dementsprechend können die mit dem HF-Chip 14 elektrisch gekoppelten HF-Strahlungselemente 16 dazu ausgelegt sein, Signale mit Frequenzen in diesen Frequenzbereichen abzustrahlen und/oder zu empfangen. In einem Beispiel kann der HF-Chip 14 in einem Hochfrequenz- oder Mikrowellenfrequenzbereich arbeiten, der im Allgemeinen von etwa 10 GHz bis etwa 300 GHz reichen kann. Beispielhaft können demnach in den HF-Chip 14 integrierte Schaltungen in einem Frequenzbereich von größer als etwa 10 GHz arbeiten, und die HF-Strahlungselemente 16 können Signale mit einer Frequenz von größer als etwa 10 GHz abstrahlen und/oder empfangen. Derartige Mikrowellenschaltungen können zum Beispiel Mikrowellensender, Mikrowellenempfänger, Mikrowellen-Sendeempfänger, Mikrowellensensoren, oder Mikrowellendetektoren umfassen. Die hierin beschriebenen HF-Vorrichtungen können beispielsweise für Radar-Anwendungen verwendet werden, bei denen die Frequenz des HF-Signals moduliert werden kann.
Radar-Mikrowellenvorrichtungen können beispielsweise in Automobil- oder Industrieanwendungen für Entfernungsermittlungs-/Entfernungsmesssysteme verwendet werden. Beispielhaft können automatische Fahrzeug-Geschwindigkeitsregelungssysteme oder Fahrzeug-Antikollisionssysteme im Mikrowellenfrequenzbereich, beispielsweise in den 24 GHz-, 77 GHz- oder 79 GHz-Frequenzbändern, arbeiten. Insbesondere kann die Verwendung solcher Systeme ein konstantes und effizientes Fahren eines Fahrzeugs bereitstellen. Eine effiziente Fahrweise kann zum Beispiel den Kraftstoffverbrauch senken und damit Energieeinsparungen ermöglichen. Darüber hinaus kann ein Abrieb von Fahrzeugreifen, Bremsscheiben und Bremsklötzen reduziert und damit die Feinstaubbelastung verringert werden. Verbesserte Radarsysteme, wie sie hierin beschrieben sind, können somit zumindest indirekt zu auf grüner Technologie basierenden Lösungen beitragen, d.h. zu klimafreundlichen Lösungen, die eine Verringerung des Energieverbrauchs bereitstellen.
Alternativ oder zusätzlich kann der HF-Chip 14 in einem Bluetooth-Frequenzbereich arbeiten. Ein solcher Frequenzbereich kann beispielsweise ein ISM (Industrial, Scientific and Medical)-Band zwischen etwa 2,402 GHz und etwa 2,480 GHz umfassen. Der HF-Chip 14 bzw. in den HF-Chip 14 integrierte Schaltungen können demnach allgemeiner dazu ausgelegt sein, in einem Frequenzbereich von größer als etwa 1 GHz zu arbeiten, und die HF-Strahlungselemente 16 können dementsprechend dazu ausgelegt sein, Signale mit einer Frequenz von größer als etwa 1 GHz abzustrahlen und/oder zu empfangen.
Die HF-Vorrichtung 100 kann ein Wellenleiter-Bauteil 28 mit einem oder mehreren Wellenleitern 30 aufweisen. Das Wellenleiter-Bauteil 28 kann mit der Leiterplatte 12 mechanisch verbunden sein oder nicht. Im Beispiel der 1 kann das Wellenleiter-Bauteil 28 direkt mit der Leiterplatte 12 mechanisch verbunden sein. In weiteren Beispielen können weitere Komponenten zwischen dem Wellenleiter-Bauteil 28 und der Leiterplatte 12 angeordnet sein, d.h. es kann eine indirekte mechanische Verbindung vorliegen. Beispielsweise kann eine mechanische Verbindung zwischen dem Wellenleiter-Bauteil 28 und der Leiterplatte 12 mittels einem oder mehreren von einem Kleber, einem Lotmaterial, einer Klammer, einem Bügel, einer Schraube, usw. bereitgestellt werden. Dabei kann sich das Wellenleiter-Bauteil 28 über die Oberseite und Seitenflächen des HF-Package 2 bzw. des Substrats 4 erstrecken und dadurch das HF-Package 2 zumindest teilweise abdecken bzw. verkapseln.
Jedes der HF-Strahlungselemente 16 kann dazu ausgelegt sein, von dem HF-Chip 14 erzeugte und an das HF-Strahlungselement 16 geleitete HF-Signale in den entsprechenden Wellenleiter 30 einzuspeisen bzw. einzustrahlen. Alternativ oder zusätzlich kann das HF-Strahlungselement 16 dazu ausgelegt sein, von außerhalb der HF-Vorrichtung 100 in den entsprechenden Wellenleiter 30 eingestrahlte HF-Signale zu empfangen, die dann an den HF-Chip 14 weitergeleitet werden können. Das HF-Strahlungselement 16 kann in dem beschriebenen Zusammenhang auch als „Waveguide Feed“ (Wellenleiterzufuhr) bezeichnet werden. Eine elektrische Verbindung zwischen dem HF-Strahlungselement 16 und dem HF-Chip 14 kann zum Beispiel durch eine im Wesentlichen vertikal verlaufende koaxiale Verbindung bereitgestellt sein.
Das HF-Strahlungselement 16 kann beispielsweise als Antenne in Form einer strukturierten Metallschicht auf der oberen Oberfläche 8 des Substrats 4 ausgebildet sein. Eine solche Antenne muss dabei nicht notwendigerweise gleichmäßig in den Raum abstrahlen, sondern kann dazu ausgelegt sein, die von ihr erzeugten elektromagnetischen Wellen auf geeignete Weise in den entsprechenden Wellenleiter 30 einzuspeisen. Eine beispielhafte Ausführung einer solchen Antennenstruktur ist in der 24 gezeigt und beschrieben. Das jeweilige HF-Strahlungselement 16 kann so auf der oberen Oberfläche 8 angeordnet sein, dass sich das HF-Strahlungselement 16 und das Volumen des darüber angeordneten Wellenleiters 30 in einer Orthogonalprojektion auf die obere Oberfläche 8 des Substrats 4 zumindest teilweise überlappen.
Das Wellenleiter-Bauteil 28 kann einstückig ausgebildet sein oder eine Vielzahl von Teilen umfassen. Das Wellenleiter-Bauteil 28 kann aus Plastik, einem keramischen Material, und/oder einem dielektrischen Material gefertigt sein. Im Beispiel der 1 können die Wellenleiter 30 in Form von Hohlleitern mit metallisierten Innenwänden ausgebildet sein. Die Hohlleiter können dabei insbesondere luft- oder gasgefüllt sein, d.h. keinen Feststoff und keine Flüssigkeit enthalten. Mit anderen Worten kann es sich bei einem oder mehreren der Wellenleiter 30 um „materialfreie“ Hohlleiter handeln. Solche Hohlleiter können zum Beispiel als WR (Waveguide Rectangular)-Hohlleiter ausgeführt sein, beispielsweise als WR10- oder WR12-Hohlleiter. In weiteren Beispielen können die Wellenleiter von HF-Vorrichtungen gemäß der Offenbarung alternativ oder zusätzlich in Form von dielektrischen Wellenleitern oder substratintegrierten Hohlleitern (SIW, Substrate Integrated Waveguide) ausgebildet sein.
Das Wellenleiter-Bauteil 28 kann insbesondere in einer einschichtigen oder mehrschichtigen Spritzgussplastik ausgebildet sein. Der zumindest eine Wellenleiter 30 kann einen in der Spritzgussplastik ausgebildeten metallisierten Hohlleiter umfassen. Das Wellenleiter-Bauteil 28 kann eine beliebige Kombination miteinander verbundener Hohlleiterabschnitte aufweisen, welche insbesondere horizontal und/oder vertikal verlaufen können. Eine beispielhafte Ausbildung eines horizontalen Hohlleiters in einer mehrschichtigen Spritzgussplastik ist in der 25 gezeigt und beschrieben.
Im Beispiel der 1 sowie den weiteren hierin beschriebenen HF-Vorrichtungen gemäß der Offenbarung können das Wellenleiter-Bauteil 28 bzw. seine Wellenleiter 30 beispielhaft über der Hauptoberseite des HF-Package 2 angeordnet sein. In weiteren Beispielen können die Wellenleiter 30 des Wellenleiter-Bauteils 28 alternativ oder zusätzlich über einer oder mehreren Seitenflächen des HF-Package 2 angeordnet sein. Die HF-Strahlungselemente der jeweiligen HF-Vorrichtung können dann dementsprechend auch dazu ausgelegt sein, seitlich bzw. lateral in Wellenleiter 30 des Wellenleiter-Bauteils 28 einzustrahlen.
Zwischen der Oberseite des HF-Package 2 und der Unterseite des Wellenleiter-Bauteils 28 kann ein Spalt 32 angeordnet sein. Der Spalt 32 kann in einer Richtung senkrecht zur Oberseite des HF-Package 2, d.h. in der z-Richtung, eine Breite b in einem Bereich von etwa 100 Mikrometer bis etwa 250 Mikrometer, oder von etwa 100 Mikrometer bis etwa 225 Mikrometer, oder von etwa 100 Mikrometer bis etwa 200 Mikrometer aufweisen. In dem Spalt 32 kann eine Abschirmstruktur 34 angeordnet sein. Im Beispiel der 1 kann die Abschirmstruktur 34 eine elektrisch leitende Schicht 36 mit einer oder mehreren Öffnungen 38 aufweisen. Die Öffnungen 38 können dabei jeweils mit einem der HF-Strahlungselement 16 ausgerichtet sein. Die Abschirmstruktur 34 bzw. die leitende Schicht 36 kann Federstrukturen 40 aufweisen, welche die Öffnungen 38 umgeben. Die Federstrukturen 40 können insbesondere aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt sein. Beispielhafte Ausführungsformen von Abschirmstrukturen mit Federstrukturen sind in den 2 bis 9 gezeigt und beschrieben.
Aufgrund der mechanischen Verbindungen zwischen dem Wellenleiter-Bauteil 28 und der Leiterplatte 12, zwischen dem Wellenleiter-Bauteil 28 und dem HF-Package 2 sowie zwischen dem HF-Package 2 und der Leiterplatte 12 können mechanische Verspannungen während der Herstellung und/oder des Betriebs der HF-Vorrichtung 100 auftreten. Insbesondere können diese mechanischen Verspannungen zu einer mechanischen Belastung der ersten Verbindungselemente 10 führen und schlimmstenfalls zu einem Brechen derselben führen. Um diese mechanischen Verspannungen zu vermeiden, kann die Abschirmstruktur 34 eine relative Bewegung zwischen dem HF-Package 2 und dem Wellenleiter-Bauteil 28 in einer Richtung senkrecht zur Oberseite des HF-Package 2, d.h. in der z-Richtung, zulassen. Die Federstrukturen 40 können einen mechanischen Puffer zwischen dem HF-Package 2 und dem Wellenleiter-Bauteil 28 ausbilden. Hierdurch kann ein mechanischer Spannungsabbau auf der Oberseite des HF-Package 2 bereitgestellt werden.
Die Federstrukturen 40 können in der z-Richtung aus der elektrisch leitenden Schicht 36 herausstehen und den Spalt 32 überbrücken. Der Spalt 32 kann dabei insbesondere im Wesentlichen vollständig von den Federstrukturen 40 überbrückt werden. Hierdurch können die Abschirmstruktur 34 bzw. die Federstrukturen 40 einen Wellenleiter ausbilden, welcher dazu ausgelegt sein kann, die Sendesignale und/oder die Empfangssignale zwischen den HF-Strahlungselementen 16 und den Wellenleitern 30 des Wellenleiter-Bauteils 28 zu übertragen. Die Sendesignale und/oder Empfangssignale können dabei derart abgeschirmt werden, dass eine Ausbreitung der Signale über den Spalt 32, insbesondere in der x-y-Ebene, abgeschwächt oder verhindert werden kann. Hierdurch kann ein Übersprechen von in benachbarten Wellenleitern 30 übertragenen HF-Signalen verhindert oder zumindest verringert werden. Gemäß dem oben Gesagten kann die Abschirmstruktur 34 also eine Doppelfunktion erfüllen. Zum einem kann die Abschirmstruktur 34 einen mechanischen Puffer zwischen dem HF-Package 2 und dem Wellenleiter-Bauteil 28 bereitstellen. Zum anderen kann die Abschirmstruktur 34 eine Ausbreitung von HF-Signalen über den Spalt 32 abschwächen.
Die 2 enthält die 2A und 2B, welche schematisch eine Querschnittseitenansicht und eine Draufsicht einer HF-Vorrichtung 200 gemäß der Offenbarung zeigen. Die Querschnittseitenansicht der 2A kann dabei aus einer Schnittebene hervorgehen, welche in der Draufsicht der 2B durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Die HF-Vorrichtung 200 kann einige oder alle Merkmale der HF-Vorrichtung 100 der 1 aufweisen. In der beispielhaften Darstellung der 2 müssen nicht notwendigerweise alle Komponenten der HF-Vorrichtung 200 dargestellt sein. Beispielsweise sind in der 2 keine Leiterplatte und kein Wellenleiter-Bauteil gezeigt, wie sie im Zusammenhang mit der 1 beschrieben wurden.
Die HF-Vorrichtung 200 kann ein HF-Package 2 aufweisen. Im Gegensatz zur 1 muss ein HF-Chip 14 des HF-Package 2 in der 2 nicht notwendigerweise von einem Verkapselungsmaterial verkapselt sein. Bei dem HF-Chip 14 kann es sich somit um einen „Nacktchip“ (bare die) handeln, d.h. einen ungehäusten Halbleiterchip. Die HF-Vorrichtung 200 kann optional ein Underfill-Material 42 aufweisen, welches zwischen dem HF-Chip 14 und dem Substrat 4 angeordnet sein kann. Beispielsweise kann das Underfill-Material 42 eines oder mehreres von einem Epoxidharz, einem Polymer, oder einem Plastik aufweisen. Das Underfill-Material 42 kann dazu ausgelegt sein, eine mechanische Stabilisierung zwischen dem HF-Chip 14 und dem Substrat 4 bereitzustellen. Ferner kann das Underfill-Material 42 dazu ausgelegt sein, thermomechanische Verspannungen abzubauen, die sich aus unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des HF-Chips 14 und des Substrats 4 ergeben können.
In der Seitenansicht der 2A ist der Einfachheit halber nur eine Abschirmstruktur 34 der HF-Vorrichtung 200 gezeigt. Die Federstrukturen 40 der Abschirmstruktur 34 können jeweils in der z-Richtung aus der elektrisch leitenden Schicht 36 herausstehen. Die links und rechts neben der Öffnung 38 angeordneten Federstrukturen 40 können jeweils eine im Wesentlichen S-förmige Gestalt aufweisen. Die oberen Enden der S-förmigen Federstrukturen 40 können dabei in entgegengesetzte Richtungen weisen. Im Beispiel der 2A kann das obere Ende der linken Federstruktur 40 nach rechts weisen, während das obere Ende der rechten Federstruktur 40 nach links weisen kann. Die Oberseiten der Federstrukturen 40 können im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein und eine Auflagefläche für ein Wellenleiter-Bauteil (nicht gezeigt) bereitstellen. Die S-förmigen Federstrukturen 40 können insbesondere in der z-Richtung elastisch sein und in dieser Richtung die Funktion eines mechanischen Puffers bereitstellen.
In der Draufsicht der 2B kann die Öffnung 38 eine im Wesentlichen quadratische Form aufweisen. In weiteren Beispielen kann die Form der Öffnung 38 anders ausgebildet sein, zum Beispiel rechteckig, kreisförmig, elliptisch, polygonal, usw. Die Federstrukturen 40 können zusammen eine mäanderförmige Gestalt ausbilden und die Öffnung 38 umgeben. Im Beispiel der 2B können an jeder Seite der Öffnung 38 vier Schlitze ausgebildet sein. Hierdurch können an jeder Seite der Öffnung 38 drei Federstrukturen 40 bereitgestellt werden, welche im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen können.
Im Beispiel der 2 können die elektrisch leitende Schicht 36 und die Federstrukturen 40 einstückig bzw. integral ausgebildet sein. Eine mechanische Verbindung zwischen der elektrisch leitenden Schicht 36 und dem Substrat 4 kann beispielsweise durch einen Kleber und/oder ein Lotmaterial bereitgestellt werden. In einem Beispiel können die elektrisch leitende Schicht 36 und die Federstrukturen 40 aus einem Leiterrahmen ausgebildet sein. Der Leiterrahmen kann beispielsweise aus einem Metall und/oder einer Metalllegierung gefertigt sein, insbesondere aus Kupfer und/oder einer Kupferlegierung. Eine Abmessung des Leiterrahmens in der z-Richtung kann einen Wert von bis zu etwa 100 Mikrometer, oder bis zu etwa 150 Mikrometer, oder bis zu etwa 200 Mikrometer aufweisen. Die Öffnungen 38 und die Federstrukturen 40 können durch ein Strukturieren des Leiterrahmens ausgebildet werden, beispielsweise durch eines oder mehreres von Stanzen, Ätzen, Biegen, usw. In einem weiteren Beispiel können die elektrisch leitende Schicht 36 und die Federstrukturen 40 aus einer metallisierten Plastikplatte ausgebildet sein.
3 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 300 gemäß der Offenbarung. Die HF-Vorrichtung 300 kann einige oder alle Merkmale der HF-Vorrichtung 200 der 2 aufweisen. Im Gegensatz zur 2 ist in der 3 zusätzlich ein Teil eines Wellenleiter-Bauteils 28 mit einem Wellenleiter 30 gezeigt, in den das HF-Strahlungselement 16 Sendesignale einstrahlen und/oder über den das HF-Strahlungselement 16 Empfangssignale empfangen kann. Die Unterseiten des Wellenleiter-Bauteils 28 können auf den Oberseiten der Federstrukturen 40 aufliegen. Dabei können die Oberseiten der Federstrukturen 40 und die Unterseiten des Wellenleiter-Bauteils 28 in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein.
Die 4 enthält die 4A und 4B, welche schematisch eine Querschnittseitenansicht und eine Draufsicht einer HF-Vorrichtung 400 gemäß der Offenbarung zeigen. Die HF-Vorrichtung 400 kann einige oder alle Merkmale der HF-Vorrichtung 200 der 2 aufweisen. Im Vergleich zur 2 können die rechts neben der Öffnung 38 angeordneten Federstrukturen 40 in der 4 in eine andere Richtung weisen. Das kann bedeuten, dass in der 4 die oberen Enden der links und rechts neben der Öffnung 38 angeordneten Federstrukturen 40 in gleiche Richtungen weisen können. Im Beispiel der 2A können sowohl das obere Ende der linken Federstruktur 40 als auch das obere Ende der rechten Federstruktur 40 nach rechts weisen.
5 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 500 gemäß der Offenbarung. Die HF-Vorrichtung 500 kann einige oder alle Merkmale der HF-Vorrichtung 400 der 4 aufweisen. Im Gegensatz zur 4 ist in der 5 zusätzlich ein Teil eines Wellenleiter-Bauteils 28 mit einem Wellenleiter 30 gezeigt, in den das HF-Strahlungselement 16 Sendesignale einstrahlen und/oder über den das HF-Strahlungselement 16 Empfangssignale empfangen kann. Die Unterseiten des Wellenleiter-Bauteils 28 können auf den Oberseiten der Federstrukturen 40 aufliegen. Dabei können Oberseiten der Federstrukturen 40 und die Unterseiten des Wellenleiter-Bauteils 28 in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein.
6 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 600 gemäß der Offenbarung. Die HF-Vorrichtung 600 kann einige oder alle Merkmale der HF-Vorrichtung 500 der 5 aufweisen. Im Gegensatz zur 5 kann die HF-Vorrichtung 600 der 6 einen oder mehrere Abstandshalter 44 aufweisen, welche zwischen dem HF-Package 2 und dem Wellenleiter-Bauteil 28 angeordnet sein können. Die Abstandshalter 44 können aus einem beliebigen starren Material gefertigt sein und einen Mindestabstand zwischen der Oberseite des HF-Package 2 und der Unterseite des Wellenleiter-Bauteils 28 bereitstellen. Hierdurch können ein Überbiegen und/oder eine Beschädigung der Federstrukturen 40 vermieden werden. In der 6 sind beispielhaft zwei Abstandshalter 44 gezeigt. Der rechte Abstandshalter 44 kann auf der Unterseite des Wellenleiter-Bauteils 28 angeordnet und mit diesem einstückig und aus dem gleichen Material ausgebildet sein. Bei dem linken Abstandshalter 44 kann es sich um eine von dem HF-Package 2 und dem Wellenleiter-Bauteil 28 separate Komponente handeln, welche aus dem gleichen Material ausgebildet sein kann oder nicht. In der beispielhaften Seitenansicht der 6 können die Abstandshalter 44 eine im Wesentlichen quadratische Form aufweisen. In weiteren Beispielen kann eine Seitenansicht der Abstandshalter 44 eine andere Gestalt aufweisen, zum Beispiel rechteckig, kreisförmig, elliptisch, polygonal, usw.
Die 7 enthält die 7A und 7B, welche schematisch eine Querschnittseitenansicht und eine Draufsicht einer HF-Vorrichtung 700 gemäß der Offenbarung zeigen. Die HF-Vorrichtung 700 kann einige oder alle Merkmale der HF-Vorrichtung 200 der 2 aufweisen. Im Gegensatz zur 2A kann die HF-Vorrichtung 700 in der Seitenansicht der 7A eine weiteres HF-Strahlungselement 16 und eine weitere darüber angeordnete Öffnung 38 aufweisen. Die zwischen den beiden Öffnungen 38 angeordnete Federstruktur 40 kann dabei sowohl die linke Öffnung 38 als auch die rechte Öffnung 38 begrenzen. Mit anderen Worten können im Beispiel der 7 die mit benachbarten HF-Strahlungselementen 16 assoziierten Abschirmstrukturen 34 gemeinsame Federstrukturen 40 aufweisen.
Die 8 enthält die 8A und 8B, welche schematisch eine Querschnittseitenansicht und eine Draufsicht einer HF-Vorrichtung 800 gemäß der Offenbarung zeigen. Die HF-Vorrichtung 800 kann einige oder alle Merkmale der HF-Vorrichtung 200 der 2 aufweisen. Im Gegensatz zur 2 können die Federstrukturen 40 in der 8 spiralförmig ausgebildet sein. In der Draufsicht der 8B können die Windungen der spiralförmigen Federstruktur 40 beispielhaft einen eckigen und im Wesentlichen quadratischen Verlauf aufweisen. In weiteren Beispielen können die Windungen einen anderen Verlauf haben, zum Beispiel rechteckig, kreisförmig, elliptisch, polygonal, usw. Im Beispiel der 8 können die Federstrukturen 40 jeweils etwa zwei Windungen aufweisen. In weiteren Beispielen kann die Anzahl der Windungen davon abweichen und insbesondere von der Abmessung eines Spalts zwischen dem HF-Package 2 und einem darüber angeordneten Wellenleiter-Bauteil (nicht gezeigt) abhängen.
Die 9 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 900 gemäß der Offenbarung. Die HF-Vorrichtung 900 kann beispielsweise einige oder alle Merkmale der HF-Vorrichtung 800 der 8 aufweisen. Die 9 veranschaulicht insbesondere Abmessungen spiralförmiger Federstrukturen 40 wie sie im Zusammenhang mit der 8 beschrieben sind. Ein Abstand zwischen übereinander liegenden Windungen der spiralförmigen Federstruktur 40 kann kleiner als etwa 150 Mikrometer sein, oder kleiner als etwa 125 Mikrometer, oder kleiner als etwa 100 Mikrometer, oder kleiner als etwa 75 Mikrometer.
Im Folgenden werden weitere HF-Vorrichtungen gemäß der Offenbarung mit Abschirmstrukturen beschrieben. Die Abschirmstrukturen können dabei jeweils anders ausgeführt sein als die im Zusammenhang mit den vorhergehenden Beispielen beschriebenen Abschirmstrukturen. Sämtliche der hierin beschriebenen Abschirmstrukturen können jedoch gleiche Funktionalitäten aufweisen. Insbesondere kann jede der hierin beschriebenen Abschirmstrukturen die bereits im Zusammenhang mit der 1 beschriebene Doppelfunktion eines mechanischen Puffers und einer Signalabschirmung bereitstellen.
Die 10 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht eines Interposers (oder Zwischenelements) 46, wie er in einer HF-Vorrichtung gemäß der Offenbarung enthalten sein kann. Der Interposer 46 kann zumindest eines von einem Halbleitermaterial, einem Glasmaterial, einem Laminat, einer Moldverbindung oder einer Metallfolie umfassen. In dem Interposer 46 können ein oder mehrere Durchgangslöcher 48 ausgebildet sein. Die Durchgangslöcher 48 können sich vollständig von der Unterseite des Interposers 46 zur Oberseite des Interposer 46 erstrecken. Wie später aus der 12 ersichtlich sein wird, kann die Anzahl der Durchgangslöcher 48 insbesondere einer Anzahl von HF-Strahlungselementen eines assoziierten HF-Package entsprechen.
Die Innenwände der Durchgangslöcher 48 können zumindest teilweise durch ein elektrisch leitendes Material 50 bedeckt sein. In einem Beispiel können die Innenwände vollständig durch das elektrisch leitende Material 50 bedeckt sein. In weiteren Beispielen kann das elektrisch leitende Material 50 die Innenwände nur teilweise bedecken. Dabei kann das elektrisch leitende Material 50 eine beliebige geometrische Form aufweisen, zum Beispiel streifenförmig, gitterförmig, punktförmig, usw. Auf der Unterseite des Interposers 46 können ein oder mehrere elektrische Verbindungselemente 52 angeordnet sein, welche dazu ausgelegt sein können, den Interposer 46 mechanisch und elektrisch an eine andere Komponente (nicht gezeigt) zu koppeln. In der 10 können die Verbindungselemente 52 beispielhaft als Lotkugeln oder Lotdepots ausgeführt sein.
Die 11 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht eines Wellenleiter-Bauteils 28, wie es in einer HF-Vorrichtung gemäß der Offenbarung enthalten sein kann. Das Wellenleiter-Bauteil 28 kann mittels einem oder mehreren mechanischen Verbindungselementen 54 direkt mit einer Leiterplatte 12 mechanisch verbunden sein. Im Beispiel der 1 kann es sich bei den mechanischen Verbindungselementen 54 um Schrauben handeln. Alternativ oder zusätzlich kann in weiteren Beispielen eine mechanische Verbindung mittels einem oder mehreren von einem Kleber, einem Lotmaterial, einer Klammer, einem Bügel, usw. bereitgestellt werden. Der Einfachheit halber und aus darstellerischen Gründen ist in der 11 ein zwischen der Leiterplatte 12 und dem Wellenleiter-Bauteil 28 angeordnetes HF-Package nicht gezeigt.
Das Wellenleiter-Bauteil 28 kann auf seiner Unterseite ein oder mehrere Steckstrukturen 56 aufweisen. In der 11 sind beispielhaft zwei Steckstrukturen 56 gezeigt. In weiteren Beispielen kann die Anzahl der Steckstrukturen davon abweichen. Wie später aus der 12 ersichtlich sein wird, kann die Anzahl der Steckstrukturen 56 insbesondere einer Anzahl von HF-Strahlungselementen eines assoziierten HF-Package entsprechen. Im Beispiel der 11 können die Steckstrukturen 56 und das Wellenleiter-Bauteil 28 einstückig und aus dem gleichen Material gefertigt sein. In weiteren Beispielen können die Steckstrukturen 56 von dem Wellenleiter-Bauteil 28 separate Komponenten sein und/oder aus einem anderen Material gefertigt sein. Die Steckstrukturen 56 können hohl sein. Die Innenwände der hohlen Steckstrukturen 56 können zumindest teilweise durch ein elektrisch leitendes Material (nicht gezeigt) bedeckt sein. In einem Beispiel können die Innenwände vollständig durch das elektrisch leitende Material bedeckt sein. In weiteren Beispielen kann das elektrisch leitende Material die Innenwände nur teilweise bedecken. Dabei kann das elektrisch leitende Material eine beliebige geometrische Form aufweisen, zum Beispiel streifenförmig, gitterförmig, punktförmig, usw. Aufgrund der hohlen Struktur und der leitenden Innenwände können die Steckstrukturen 56 Hohlleiter ausbilden.
Die 12 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 1200 gemäß der Offenbarung. Die HF-Vorrichtung 1200 kann einige oder alle Merkmale der HF-Vorrichtung 100 der 1 aufweisen. Im Gegensatz zur 1 kann es sich bei dem HF-Package 2 der 12 um einen anderen Packagetyp handeln. Der HF-Chip 14 der HF-Vorrichtung 1200 muss nicht notwendigerweise durch ein Verkapselungsmaterial verkapselt sein, wie es in der 1 gezeigt ist. Bei dem HF-Package 2 der 12 kann es sich beispielsweise um ein Flip-Chip Chip-Scale-Package (FCCSP) handeln.
Die HF-Vorrichtung 1200 kann den Interposer 46 der 10 und das Wellenleiter-Bauteil 28 der 11 aufweisen. Der Interposer 46 kann zwischen dem HF-Package 2 und dem Wellenleiter-Bauteil 28 angeordnet sein. Insbesondere können dabei die elektrischen Verbindungselemente 52 auf der Unterseite des Interposers 46 mit auf der Oberseite des HF-Package 2 angeordneten leitenden Strukturen verbunden sein. Die Durchgangslöcher 48 des Interposers 46 können mit den HF-Strahlungselementen 16 des HF-Package 2 ausgerichtet sein. Ferner können die auf der Unterseite des Wellenleiter-Bauteils 28 angeordneten Steckstrukturen 56 in die Durchgangslöcher 48 des Interposer 46 eingesteckt sein. Dabei können die Steckstrukturen 56 den oberen Spalt zwischen der Oberseite des Interposers 46 und der Unterseite des Wellenleiter-Bauteils 28 zumindest teilweise überbrücken. Auf analoge Weise können die elektrischen Verbindungselemente 52 den unteren Spalt zwischen der Oberseite des HF-Package 2 und der Unterseite des Interposers 46 zumindest teilweise überbrücken.
Die HF-Vorrichtung 1200 kann eine oder mehrere Abschirmstrukturen 34 aufweisen, welche zumindest eines von der Steckstruktur 56, den metallisierten Durchgangslöchern 48 des Interposers 46 und den elektrischen Verbindungselemente 52 umfassen können. Die Abschirmstrukturen 34 können die Eigenschaften von Hohlleitern aufweisen und zwischen den HF-Strahlungselementen 16 und den Wellenleitern 30 des Wellenleiter-Bauteils 28 übertragene Signale derart abschirmen, dass eine Ausbreitung der Signale über die beschriebenen Spalte abgeschwächt oder verhindert werden können. Darüber hinaus können die in die Durchgangslöcher 48 des Interposers 46 eingesteckten Steckstrukturen 56 eine relative Bewegung zwischen dem HF-Package 2 und dem Wellenleiter-Bauteil 28 in der z-Richtung zulassen. Die Möglichkeit einer solchen Bewegung ist in der 12 durch kleine senkrechte Pfeile angedeutet.
Die 13 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht eines Interposers 46, wie er in einer HF-Vorrichtung gemäß der Offenbarung enthalten sein kann. Der Interposer 46 kann ein oder mehrere Merkmale des Interposers 46 der 10 aufweisen. Im Gegensatz zur 10 kann der Interposer 46 der 13 aus zumindest einem von einem Metall, einer Metalllegierung oder einem elektrisch leitenden Polymer gefertigt sein. Die Durchgangslöcher 48 können durch einen beliebigen geeigneten Prozess erzeugt sein, beispielsweise durch einen Ätzprozess.
Die 14 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 1400 gemäß der Offenbarung. Die HF-Vorrichtung 1400 kann einige oder alle Merkmale der HF-Vorrichtung 1200 der 12 aufweisen. Die HF-Vorrichtung 1400 kann beispielsweise den Interposer 46 der 13 und das Wellenleiter-Bauteil 28 der 11 aufweisen. Der Einfachheit halber ist in der 14 keine Leiterplatte gezeigt, auf welcher das HF-Package 2 montiert sein kann. Analog zur 12 kann der Interposer 46 zwischen dem HF-Package 2 und dem Wellenleiter-Bauteil 28 angeordnet sein. Insbesondere kann dabei die Unterseite des Interposers 46 mit der Oberseite des HF-Package 2 mechanisch verbunden sein. Diese Verbindung kann beispielsweise basierend auf einem elektrisch leitenden Kleber, einem Lötprozess und/oder einem Direct-Bonding-Prozess bereitgestellt werden. Die an der Unterseite des Wellenleiter-Bauteils 28 angeordneten Steckstrukturen 56 können in die Durchgangslöcher 48 des Interposers 46 eingesteckt sein.
Die 15 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 1500 gemäß der Offenbarung. Die HF-Vorrichtung 1500 kann einige oder alle Merkmale zuvor beschriebener HF-Vorrichtungen aufweisen. Der Einfachheit halber sind in der 15 nicht alle Komponenten der HF-Vorrichtung 1500 dargestellt. Beispielsweise ist ein HF-Chip der HF-Vorrichtung oder eine Leiterplatte, auf welcher die HF-Vorrichtung 1500 montiert sein kann nicht gezeigt. Ferner sind einige Komponenten der HF-Vorrichtung 1500 nur teilweise dargestellt. Beispielsweise ist nur ein Teil eines Wellenleiter-Bauteils 28 der HF-Vorrichtung 1500 zu sehen.
Analog zu vorhergehend beschriebenen HF-Vorrichtungen kann die HF-Vorrichtung 1500 der 15 ebenfalls eine Abschirmstruktur 34 aufweisen. Die Abschirmstruktur 34 kann eine zwischen dem HF-Package 2 und dem Wellenleiter-Bauteil 28 angeordnete Metallschicht 58 aufweisen, welche in den Wellenleiter 30 des Wellenleiter-Bauteils 28 hineinragende Abschnitte aufweisen kann. Im Beispiel der 15 kann die Metallschicht 58 im Wesentlichen in der x-y-Ebene angeordnet sein. Die in den Wellenleiter 30 hineinragenden Abschnitte können aus der x-y-Ebene herausstehen und im Wesentlichen in der z-Richtung verlaufen. Die senkrecht verlaufenden Abschnitte der Metallschicht 58 können einen Hohlleiter ausbilden und zwischen dem HF-Strahlungselement 16 und dem Wellenleiter 30 des Wellenleiter-Bauteils 28 übertragene Signale abschirmen, so dass sich diese nicht in der x-y-Ebene ausbreiten können.
Die 16 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 1600 gemäß der Offenbarung. Die HF-Vorrichtung 1600 kann einige oder alle Merkmale der HF-Vorrichtung 1500 der 15 aufweisen. Die Abschirmstruktur 34 der 16 kann eine zwischen dem HF-Package 2 und dem Wellenleiter-Bauteil 28 angeordnete Metallschicht 58 mit einer Öffnung aufweisen. Die Öffnung kann dabei mit dem HF-Strahlungselement 16 ausgerichtet sein. Das Wellenleiter-Bauteil 28 kann auf seiner Unterseite angeordnete und in die Öffnung der Metallschicht 58 hineinragende Abschnitte aufweisen. Die Innenflächen der Abschnitte können dabei zumindest teilweise von einem elektrisch leitenden Material bedeckt sein. Der Wellenleiter 30 des Wellenleiter-Bauteils 28 kann somit durch die Abschnitte in die Metallschicht 58 hinein fortgesetzt werden und eine Ausbreitung von Sende- und Empfangssignalen in der x-y-Ebene verhindern oder zumindest abschwächen.
Die 17 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 1700 gemäß der Offenbarung. Die HF-Vorrichtung 1700 kann einige oder alle Merkmale zuvor beschriebener HF-Vorrichtungen aufweisen. Das HF-Package 2 der HF-Vorrichtung 1700 kann auf seiner Oberseite eine Aussparung 60 aufweisen. Eine auf der Unterseite des Wellenleiter-Bauteils 28 angeordnete Steckstruktur 56 kann in die Aussparung 60 eingesteckt sein bzw. in die Aussparung 60 hineinragen und dadurch einen Spalt zwischen dem HF-Package 2 und dem Wellenleiter-Bauteil 28 überbrücken. Des Weiteren kann das HF-Package 2 auf seiner Oberseite und auf Innenwänden der Aussparung 60 eine elektrisch leitende Schicht 62 aufweisen. Die elektrisch leitende Schicht 62 kann auf einem definierten elektrischen Potential liegen, beispielsweise auf einem Massepotential.
Die 18 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 1800 gemäß der Offenbarung. Die HF-Vorrichtung 1800 kann beispielsweise einige oder alle Merkmale der HF-Vorrichtung 1700 der 17 aufweisen. Analog zur 17 kann die HF-Vorrichtung 1800 der 18 eine (oder mehrere) Aussparungen 60 aufweisen. Die Innenwände der Aussparung 60 können zumindest teilweise von einem elektrisch leitenden Material bedeckt sein. In einem Beispiel kann die Aussparung 60 in der z-Richtung betrachtet die Gestalt einer geschlossenen Kurve um das HF-Strahlungselement 16 aufweisen. Der Verlauf der Kurve kann beispielsweise kreisförmig, elliptisch, rechteckig, quadratisch, polygonal, usw. sein. Eine auf der Unterseite des Wellenleiter-Bauteils 28 angeordnete Steckstruktur 56 kann in die Aussparung 60 hineinragen und den Spalt zwischen der Oberseite des HF-Package 2 und der Unterseite des Wellenleiter-Bauteils 28 überbrücken.
Die 19 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 1900 gemäß der Offenbarung. Die HF-Vorrichtung 1900 kann einige oder alle Merkmale zuvor beschriebener HF-Vorrichtungen aufweisen. Im Vergleich zu vorhergehenden Beispielen kann die Abschirmstruktur der HF-Vorrichtung 1900 auf eine andere Weise ausgebildet sein. Die Abschirmstruktur kann eine oder mehrere Metallsäulen 64 aufweisen, welche auf der Oberseite des HF-Package 2 und um das HF-Strahlungselement 16 angeordnet sein können. In der z-Richtung betrachtet können die Metallsäulen 64 das HF-Strahlungselement 16 beispielsweise kreisförmig, quadratisch, rechteckig, elliptische, usw. umgeben. In einem weiteren Beispiel können die Metallsäulen 64 auch zusammenhängen, so dass sich eine im Wesentlichen einstückige Metallsäule um das HF-Strahlungselement 16 ergibt. Beispielsweise können die Metallsäulen 64 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gefertigt sein. Die Metallsäulen 64 können den Spalt zwischen dem HF-Package 2 und dem Wellenleiter-Bauteil 28 überbrücken und dadurch eine Ausbreitung von Signalen in den Spalt verhindern oder zumindest abschwächen.
Die 20 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 2000 gemäß der Offenbarung. Die HF-Vorrichtung 2000 kann beispielsweise einige oder alle Merkmale der HF-Vorrichtung 1900 der 19 aufweisen. Im Gegensatz zur 19 kann die HF-Vorrichtung 2000 der 20 eine Abschirmstruktur aufweisen, welche zumindest teilweise durch Lotstrukturen 66 auf der Oberseite des HF-Package 2 ausgebildet sein kann. Die Lotstrukturen 66 der 20 können die gleichen Funktionalitäten und Eigenschaften aufweisen wie die Metallsäulen 64 der 19.
Die 21 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 2100 gemäß der Offenbarung. Die HF-Vorrichtung 2100 kann einige oder alle Merkmale zuvor beschriebener HF-Vorrichtungen aufweisen. Im Vergleich zu vorhergehenden Beispielen kann die Abschirmstruktur der HF-Vorrichtung 2100 auf eine andere Weise ausgebildet sein. Im Beispiel der 21 kann die Abschirmstruktur komprimierbares elektrisch leitendes Material 68 aufweisen, welches in dem Spalt zwischen der Oberseite des HF-Package 2 und der Unterseite des Wellenleiter-Bauteils 28 angeordnet sein kann. Dabei kann das Material 68 die Oberseite des HF-Package 2 und die Unterseite des Wellenleiter-Bauteils 28 kontaktieren. In dem Material 68 angeordnete Öffnungen können mit auf der Oberseite des HF-Package 2 angeordneten HF-Strahlungselementen ausgerichtet sein und zwischen den HF-Strahlungselementen und dem Wellenleiter 30 übertragene HF-Signale abschirmen. Das Material 68 kann insbesondere auf einem Massepotential liegen. Eine abschirmende Wirkung des Materials 68 kann allerdings auch erreicht werden, wenn sich das Material 68 auf einem beliebigen anderen elektrischen Potential befindet. Das Material 68 kann in jeder Richtung elastisch ausgebildet sein. Insbesondere aufgrund seiner Elastizität in der z-Richtung kann das Material 68 eine relative Bewegung zwischen dem Hochfrequenz-Package 2 und dem Wellenleiter-Bauteil 28 in der z-Richtung zulassen.
In einem Beispiel kann das Material 68 einen elektrisch leitenden Schaum aufweisen bzw. aus einem solchen gefertigt sein. Ein solcher elektrisch leitender Schaum kann beispielsweise einen NiCu-beschichteten Polyolefin-Schaumstoff mit leitfähigem Klebstoff aufweisen. Ein Oberflächenwiderstand des elektrisch leitenden Schaums kann kleiner sein als etwa 0,3 Ω/□, oder kleiner als etwa 0,2 Ω/□, oder kleiner als etwa 0,1 Ω/□. Ein (spezifischer) Durchgangswiderstand des elektrisch leitenden Schaums kann kleiner sein als etwa 0.3 Ω/cm, oder kleiner als etwa 0,2 Ω/cm, oder kleiner als etwa 0,1 Ω/cm. Ein Abschirmwirkung des elektrisch leitenden Schaums kann größer sein als etwa 50dB, oder größer als etwa 60dB.
Die 22 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 2200 gemäß der Offenbarung. Die HF-Vorrichtung 2200 kann einige oder alle Merkmale zuvor beschriebener HF-Vorrichtungen aufweisen. Im Vergleich zu vorhergehenden Beispielen kann die Abschirmstruktur der HF-Vorrichtung 2200 auf eine andere Weise ausgebildet sein. Im Beispiel der 22 kann die Abschirmstruktur einen dielektrischen Wellenleiter 70 aufweisen, welcher mit dem Hochfrequenz-Strahlungselement 16 ausgerichtet sein kann und den Spalt 32 überbrücken kann. In einem Beispiel kann der dielektrische Wellenleiter 70 aus einem Polymer gefertigt sein. Der dielektrische Wellenleiter 70 kann dazu ausgelegt sein, die zwischen dem HF-Strahlungselement 16 und dem Wellenleiter 30 des Wellenleiter-Bauteils 28 übertragenen Signale zu fokussieren und zu führen. Dadurch kann eine Abschirmung der Signale erreicht werden, so dass diese sich nicht über den Spalt 32 ausbreiten können.
23 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß der Offenbarung zur Herstellung einer HF-Vorrichtung. Das Verfahren kann beispielsweise verwendet werden, um eine der in den vorgehenden Figuren beschriebenen HF-Vorrichtungen herzustellen und kann somit in Verbindung mit der jeweiligen Figur gelesen werden. Das Verfahren ist allgemein dargestellt, um Aspekte der Offenbarung qualitativ zu beschreiben und kann weitere Aspekte aufweisen. Beispielsweise kann das Verfahren um einen oder mehrere der Aspekte erweitert werden, die in Verbindung mit den vorhergehenden Figuren beschrieben sind.
Bei 72 kann ein HF-Package mit einem HF-Chip und einem HF-Strahlungselement auf einer Leiterplatte montiert werden. Bei 74 kann ein Wellenleiter-Bauteil mit einem Wellenleiter angeordnet werden, wobei das HF-Strahlungselement dazu ausgelegt sein kann, in den Wellenleiter Sendesignale einzustrahlen und/oder über den Wellenleiter Empfangssignale zu empfangen. Zwischen einer ersten Seite des HF-Package und einer zweiten Seite des Wellenleiter-Bauteils kann ein Spalt angeordnet sein. Bei 76 kann eine Abschirmstruktur ausgebildet werden. Die Abschirmstruktur kann dazu ausgelegt sein, eine relative Bewegung zwischen dem HF-Package und dem Wellenleiter-Bauteil in einer ersten Richtung senkrecht zur ersten Seite des HF-Package zuzulassen. Ferner kann die Abschirmstruktur dazu ausgelegt sein, die Sendesignale und/oder die Empfangssignale derart abzuschirmen, dass eine Ausbreitung der Signale über den Spalt abgeschwächt oder verhindert wird.
24 zeigt schematisch eine Draufsicht eines Strahlungselements 2400, wie es in einer HF-Vorrichtung gemäß der Offenbarung enthalten sein kann. Beispielsweise können eines oder mehrere der Strahlungselemente 16 der zuvor beschriebenen Figuren auf ähnliche Weise ausgebildet sein. Wie bereits beispielsweise in der 1 beschrieben, kann das Strahlungselement 2400 auf einem Substrat 4 angeordnet sein. Das Strahlungselement 2400 kann eine Patch-Antenne 78 aufweisen, die von einer Massestruktur 80 umgeben sein kann. Die Patch-Antenne 78 kann beispielsweise durch eine rechteckige Metallfläche ausgebildet sein, und die Massestruktur 80 kann sich in einer rechteckigen Rahmenform um die Patch-Antenne 78 erstrecken. Die in der 24 gezeigte Anordnung kann zum Beispiel dazu ausgelegt sein, von einem HF-Chip erzeugte und an das Strahlungselement 2400 geleitete HF-Signale auf eine geeignete Weise in einen Wellenleiter einzustrahlen.
25 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer mehrschichtigen Spritzgussplastik 2500 mit einem integrierten Hohlleiter. Beispielsweise kann das Wellenleiter-Bauteil 28 der zuvor beschriebenen Figuren durch eine ähnliche Spritzgussplastik ausgeführt sein. Die Spritzgussplastik 2500 kann eine erste Schichtanordnung 82 und eine zweite Schichtanordnung 84 aufweisen. Jede der Schichtanordnungen 82 und 84 kann eine oder mehrere Schichten umfassen, beispielsweise Schichten aus einem keramischen und/oder dielektrischen Material. Die erste Schichtanordnung 82 kann eine horizontal verlaufende Aussparung 86 aufweisen, während die zweite Schichtanordnung 84 vertikal durch die zweite Schichtanordnung 84 verlaufende Durchgangslöcher 88 aufweisen kann. Die Schichtanordnungen 82 und 84 können so zueinander ausgerichtet sein, dass die Aussparung 86 und die Durchgangslöcher 88 einen kontinuierlich durch die Schichtanordnungen 82 und 84 verlaufenden Kanal ausbilden. Die Innenwände dieses Kanals können durchgehend von einer Metallisierung 90 bedeckt sein. Der Kanal mit seinen metallisierten Innenwänden kann somit einen Hohlleiter durch die Schichtanordnungen 82 und 84 ausbilden.
Die 25 veranschaulicht beispielhaft einen im Wesentlichen horizontalen Verlauf eines Hohlleiters durch eine mehrschichtige Spritzgussplastik 2500. Dabei ist lediglich ein Teil der Spritzgussplastik 2500 dargestellt. Die Spritzgussplastik 2500 kann eine beliebige Anzahl weiterer Schichtanordnungen aufweisen, die so strukturiert und übereinander angeordnet sein können, dass sich ein oder mehrere Hohlleiter mit einer beliebigen Kombination insbesondere horizontaler und/oder vertikaler Abschnitte durch die Spritzgussplastik 2500 erstrecken können. Durch eine geeignete Kombination horizontaler und/oder vertikaler Abschnitte kann ein beliebiger Verlauf des/der Hohlleiter(s) durch die Spritzgussplastik 2500 verwirklicht werden.
26 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht eines HF-Package 2600, wie es in einer HF-Vorrichtung gemäß der Offenbarung enthalten kann. Das HF-Package 2600 kann beispielsweise jedes der HF-Packages vorhergehend beschriebener HF-Vorrichtungen ersetzen. Bei dem HF-Package 2600 der 26 kann es sich um ein Wafer-Level-Package handeln, welches zum Beispiel gemäß einem eWLB (embedded Wafer Level Ball Grid Array)-Verfahren hergestellt sein kann. Dabei können die Unterseite des HF-Chips 14 und die Unterseite des Verkapselungsmaterials 20 aufgrund des Herstellungsprozesses in einer gemeinsamen Ebene liegen, d.h. koplanar angeordnet sein. Insbesondere kann es sich bei dem HF-Package 2600 um ein Fan-Out-Package handeln. Im Beispiel der 26 können elektrische Kontakte 92 des HF-Chips 14 nach unten weisen. Über eine auf den Unterseiten des HF-Chips 14 und des Verkapselungsmaterials 20 angeordnete Umverdrahtungsschicht 94 und durch das Verkapselungsmaterial 20 verlaufende Durchkontaktierungen 96 kann eine elektrische Verbindung zwischen dem HF-Chip 14 und den HF-Strahlungselementen 16 der HF-Vorrichtung 2600 bereitgestellt werden.
27 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht eines HF-Package 2700, wie es in einer HF-Vorrichtung gemäß der Offenbarung enthalten sein kann. Das HF-Package 2700 kann beispielsweise jedes der HF-Packages der vorhergehenden beschriebenen HF-Vorrichtungen ersetzen. Das HF-Package 2700 kann dem HF-Package 2600 der 26 zumindest teilweise ähnlich sein. Im Gegensatz zur 26 können die elektrischen Kontakte des HF-Chips 14 in der 27 nach oben weisen.
Die 28 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 2800 gemäß der Offenbarung. Die HF-Vorrichtung 2800 kann einige oder alle Merkmale zuvor beschriebener HF-Vorrichtungen aufweisen. Im Vergleich zu vorhergehenden Beispielen können das Wellenleiter-Bauteil 28 bzw. seine Wellenleiter 30 über einer Seitenflächen des HF-Package 2 angeordnet sein. Die HF-Strahlungselemente 16 des HF-Package 2 können dazu ausgelegt sein, seitlich bzw. lateral in einen oder mehrere Wellenleiter 30 des Wellenleiter-Bauteils 28 einzustrahlen. Im Beispiel der 28 ist ein HF-Strahlungselement 16 beispielhaft in Form einer geschlossenen Schleife dargestellt. In weiteren Beispielen kann das HF-Strahlungselement 16 auf beliebige andere geeignete Weisen ausgeführt sein. Bei dem HF-Package 2 kann es sich beispielsweise um ein Wafer-Level-Package handeln, welches gemäß einem eWLB (embedded Wafer Level Ball Grid Array)-Verfahren hergestellt sein kann. Das HF-Package 2 und das Wellenleiter-Bauteil 28 können jeweils mit der Leiterplatte 12 mechanisch verbunden sein.
Im Beispiel der 28 kann die HF-Vorrichtung 2800 eine oder mehrere Abschirmstrukturen in Form einer oder mehrerer Federstrukturen 40 aufweisen. Die Federstrukturen 40 können mit dem HF-Strahlungselement 16 ausgerichtet sein und einen Spalt zwischen dem HF-Package 2 und dem Wellenleiter-Bauteil 28 bzw. dem Wellenleiter 30 überbrücken. Beispielsweise können die Federstrukturen 40 der 28 den Federstrukturen vorhergehender Beispiele ähnlich sein oder diesen entsprechen. In weiteren Beispielen können die Federstrukturen 40 durch eine oder mehrere beliebige andere Abschirmstrukturen (z.B. Steckstrukturen, Metallsäulen, Lotstrukturen, elektrisch leitender Schaum, dielektrische Wellenleiter, usw.) ersetzt werden, wie sie in den vorhergehenden Beispielen beschrieben sind, in welchen das Wellenleiter-Bauelement über einer Oberseite des HF-Package angeordnet war.
Die 29 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 2900 gemäß der Offenbarung. Die HF-Vorrichtung 2900 kann einige oder alle Merkmale der HF-Vorrichtung 2800 der 28 aufweisen. Im Gegensatz zur 28 kann das HF-Strahlungselement 16 in der 29 einer Vivaldi-Antenne oder einer Vivaldi-ähnlichen-Antenne entsprechen, die in der 29 qualitativ dargestellt ist. In der z-Richtung betrachtet kann die geometrische Form des HF-Strahlungselements 16 der geometrischen Form einer Vivaldi-Antenne in einer entsprechenden Ansicht ähnlich sein. Das HF-Strahlungselement 16 kann in einer solchen Ansicht eine aufgefächerte Struktur aufweisen. In einem Beispiel kann das HF-Strahlungselement 16 insbesondere einer koplanaren Vivaldi-Antenne ähnlich sein oder einer solchen entsprechen.
Die 30 zeigt schematisch eine Querschnittseitenansicht einer HF-Vorrichtung 3000 gemäß der Offenbarung. Die HF-Vorrichtung 3000 kann einige oder alle Merkmale zuvor beschriebener HF-Vorrichtungen aufweisen. Im Vergleich zu vorhergehenden Beispielen kann die Abschirmstruktur der HF-Vorrichtung 3000 auf eine andere Weise ausgebildet sein. Im Beispiel der 30 kann die Abschirmstruktur eine oder mehrere Plastik-Polymer-Fasern 98 aufweisen, welche mit den HF-Strahlungselementen 16 ausgerichtet sein können und die Distanz zwischen der Oberseite des HF-Package 2 und der Unterseite des Wellenleiter-Bauteils 28 überbrücken können. Im Beispiel der 30 können die Plastik-Polymer-Fasern 98 optional ein Stück in die Wellenleiter 30 hineinragen. Bei den Plastik-Polymer-Fasern 98 kann es sich beispielsweise um PM (Polarization-Maintaining)-Faser handeln. Die Plastik-Polymer-Fasern 98 können zumindest teilweise in einer Stützstruktur 102 angeordnet sein. Dabei können im Beispiel der 30 Abschnitte der Plastik-Polymer-Fasern 98 aus der Oberseite der Stützstruktur 102 herausstehen. In einem weiteren Beispiel können Seitenflächen der Plastik-Polymer-Fasern 98 vollständig vom Material der Stützstruktur 102 bedeckt sein. 31 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Abschirmstruktur 3100, welche die Stützstruktur 102 und die darin angeordneten Plastik-Polymer-Fasern 98 aufweisen kann.
Beispiele
Im Folgenden werden HF-Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von HF-Vorrichtungen anhand von Beispielen erläutert.
Beispiel 1 ist eine Hochfrequenz-Vorrichtung, umfassend: eine Leiterplatte; ein auf der Leiterplatte montiertes Hochfrequenz-Package mit einem Hochfrequenz-Chip und einem Hochfrequenz-Strahlungselement; ein Wellenleiter-Bauteil mit einem Wellenleiter, wobei das Hochfrequenz-Strahlungselement dazu ausgelegt ist, in den Wellenleiter Sendesignale einzustrahlen und/oder über den Wellenleiter Empfangssignale zu empfangen; einen zwischen einer ersten Seite des Hochfrequenz-Package und einer zweiten Seite des Wellenleiter-Bauteils angeordneten Spalt; und eine Abschirmstruktur, welche dazu ausgelegt ist: eine relative Bewegung zwischen dem Hochfrequenz-Package und dem Wellenleiter-Bauteil in einer ersten Richtung senkrecht zur ersten Seite des Hochfrequenz-Package zuzulassen, und die Sendesignale und/oder die Empfangssignale derart abzuschirmen, dass eine Ausbreitung der Signale über den Spalt abgeschwächt oder verhindert wird.
Beispiel 2 ist eine Hochfrequenz-Vorrichtung nach Beispiel 1, wobei die Abschirmstruktur einen Wellenleiter ausbildet, welcher dazu ausgelegt ist, die Sendesignale und/oder die Empfangssignale zwischen dem Hochfrequenz-Strahlungselement und dem Wellenleiter des Wellenleiter-Bauteils zu übertragen.
Beispiel 3 ist eine Hochfrequenz-Vorrichtung nach Beispiel 1 oder 2, wobei der Spalt in der ersten Richtung eine Breite in einem Bereich von 100 Mikrometer bis 250 Mikrometer aufweist.
Beispiel 4 ist eine Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei die Abschirmstruktur umfasst: eine elektrisch leitende Schicht mit einer Öffnung, wobei die Öffnung mit dem Hochfrequenz-Strahlungselement ausgerichtet ist; und eine die Öffnung umgebende Federstruktur.
Beispiel 5 ist eine Hochfrequenz-Vorrichtung nach Beispiel 4, wobei die Federstruktur in der ersten Richtung aus der elektrisch leitenden Schicht heraussteht und den Spalt überbrückt.
Beispiel 6 ist eine Hochfrequenz-Vorrichtung nach Beispiel 4 oder 5, wobei die Federstruktur einen mechanischen Puffer zwischen dem Hochfrequenz-Package und dem Wellenleiter-Bauteil ausbildet und dazu ausgelegt ist, die Sendesignale und/oder die Empfangssignale derart abzuschirmen, dass eine Ausbreitung der Signale über den Spalt abgeschwächt oder verhindert wird.
Beispiel 7 ist eine Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der Beispiele 4 bis 6, wobei die elektrisch leitende Schicht und die Federstruktur einstückig ausgebildet sind.
Beispiel 8 ist eine Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der Beispiele 4 bis 7, wobei die elektrisch leitende Schicht und die Federstruktur aus zumindest einem von einem Leiterrahmen oder einer metallisierten Plastikplatte ausgebildet sind.
Beispiel 9 ist eine Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der Beispiele 4 bis 8, ferner umfassend: einen zwischen dem Hochfrequenz-Package und dem Wellenleiter-Bauteil angeordneten Abstandshalter.
Beispiel 10 ist eine Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei: die erste Seite des Hochfrequenz-Package eine Aussparung aufweist, und das Wellenleiter-Bauteil eine auf seiner zweiten Seite angeordnete Steckstruktur aufweist, welche in die Aussparung eingesteckt ist und den Spalt überbrückt.
Beispiel 11 ist eine Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der Beispiele 1 bis 9, wobei die Abschirmstruktur umfasst: einen zwischen dem Hochfrequenz-Package und dem Wellenleiter-Bauteil angeordneten Interposer, welcher ein mit dem Hochfrequenz-Strahlungselement ausgerichtetes Durchgangsloch aufweist.
Beispiel 12 ist eine Hochfrequenz-Vorrichtung nach Beispiel 11, wobei: das Wellenleiter-Bauteil eine auf seiner zweiten Seite angeordnete und in das Durchgangsloch des Interposers eingesteckte Steckstruktur aufweist, und die Steckstruktur den Spalt überbrückt.
Beispiel 13 ist eine Hochfrequenz-Vorrichtung nach Beispiel 12, wobei: die Steckstruktur hohl ist, und eine Innenwand der hohlen Steckstruktur zumindest teilweise durch ein elektrisch leitendes Material ausgebildet ist.
Beispiel 14 ist eine Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der Beispiele 11 bis 13, wobei der Interposer zumindest eines von einem Metall, einer Metalllegierung oder einem elektrisch leitenden Polymer umfasst.
Beispiel 15 ist eine Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der Beispiele 11 bis 14, wobei: der Interposer zumindest eines von einem Halbleitermaterial, einem Glasmaterial, einem Laminat, einer Moldverbindung oder einer Metallfolie umfasst, und eine Innenwand des Durchgangslochs zumindest teilweise durch ein elektrisch leitendes Material ausgebildet ist.
Beispiel 16 ist eine Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei: die erste Seite des Hochfrequenz-Package eine Aussparung aufweist, und das Wellenleiter-Bauteil eine auf seiner zweiten Seite angeordnete Struktur aufweist, welche in die zumindest eine Aussparung hineinragt und den Spalt überbrückt.
Beispiel 17 ist eine Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei die Abschirmstruktur umfasst: zumindest eines von Lotstrukturen oder Metallsäulen, welche auf der ersten Seite des Hochfrequenz-Package und um das Hochfrequenz-Strahlungselement angeordnet sind und den Spalt überbrücken.
Beispiel 18 ist eine Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei die Abschirmstruktur umfasst: eine zwischen dem Hochfrequenz-Package und dem Wellenleiter-Bauteil angeordnete Metallschicht, welche in den Wellenleiter des Wellenleiter-Bauteils hineinragende Abschnitte aufweist.
Beispiel 19 ist eine Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei die Abschirmstruktur umfasst: eine zwischen dem Hochfrequenz-Package und dem Wellenleiter-Bauteil angeordnete Metallschicht mit einer Öffnung, wobei das Wellenleiter-Bauteil auf seiner zweiten Seite angeordnete und in die Öffnung der Metallschicht hineinragende Abschnitte aufweist.
Beispiel 20 ist eine Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei die Abschirmstruktur umfasst: einen dielektrischen Wellenleiter, welcher mit dem Hochfrequenz-Strahlungselement ausgerichtet ist und den Spalt überbrückt.
Beispiel 21 ist eine Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei die Abschirmstruktur ein komprimierbares elektrisch leitendes Material umfasst, welches in dem Spalt angeordnet ist.
Beispiel 22 ist eine Hochfrequenz-Vorrichtung nach Beispiel 21, wobei das komprimierbare elektrisch leitende Material einen elektrisch leitenden Schaum umfasst.
Beispiel 23 ist eine Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei das Wellenleiter-Bauteil in einer mehrschichtigen Spritzgussplastik ausgebildet ist und der Wellenleiter einen in der Spritzgussplastik ausgebildeten metallisierten Hohlleiter umfasst.
Beispiel 24 ist eine Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei das Wellenleiter-Bauteil mit der Leiterplatte mechanisch verbunden ist.
Beispiel 25 ist eine Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Beispiele, wobei die erste Seite des Hochfrequenz-Package eine Hauptoberseite des Hochfrequenz-Package ist.
Beispiel 26 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Hochfrequenz-Vorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: Montieren eines Hochfrequenz-Package mit einem Hochfrequenz-Chip und einem Hochfrequenz-Strahlungselement auf einer Leiterplatte; Anordnen eines Wellenleiter-Bauteils mit einem Wellenleiter, wobei das Hochfrequenz-Strahlungselement dazu ausgelegt ist, in den Wellenleiter Sendesignale einzustrahlen und/oder über den Wellenleiter Empfangssignale zu empfangen, wobei zwischen einer ersten Seite des Hochfrequenz-Package und einer zweiten Seite des Wellenleiter-Bauteils ein Spalt angeordnet ist; Ausbilden einer Abschirmstruktur, welche dazu ausgelegt ist: eine relative Bewegung zwischen dem Hochfrequenz-Package und dem Wellenleiter-Bauteil in einer ersten Richtung senkrecht zur ersten Seite des Hochfrequenz-Package zuzulassen, und die Sendesignale und/oder die Empfangssignale derart abzuschirmen, dass eine Ausbreitung der Signale über den Spalt abgeschwächt oder verhindert wird.
Im Sinne der vorliegenden Beschreibung brauchen die Begriffe „verbunden“, „gekoppelt“, „elektrisch verbunden“, und/oder „elektrisch gekoppelt“ nicht unbedingt zu bedeuten, dass Komponenten direkt miteinander verbunden oder gekoppelt sein müssen. Es können dazwischenliegende Komponenten zwischen den „verbundenen“, „gekoppelten“, „elektrisch verbundenen“, oder „elektrisch gekoppelten“ Komponenten vorliegen.
Ferner können die Wörter „über“ und „auf“, die zum Beispiel mit Bezug auf eine Materialschicht verwendet wird, die „über“ oder „auf“ einer Fläche eines Objekts ausgebildet ist oder sich „über“ oder „auf“ ihr befindet, in der vorliegenden Beschreibung in dem Sinne verwendet werden, dass die Materialschicht „direkt auf“, zum Beispiel in direktem Kontakt mit, der gemeinten Fläche angeordnet (zum Beispiel ausgebildet, abgeschieden, usw.) ist. Die Wörter „über“ und „auf“, die zum Beispiel mit Bezug auf eine Materialschicht verwendet werden, die „über“ oder „auf“ einer Fläche ausgebildet oder angeordnet ist, können im vorliegenden Text auch in dem Sinne verwendet werden, dass die Materialschicht „indirekt auf“ der gemeinten Fläche angeordnet (z.B. ausgebildet, abgeschieden, usw.) ist, wobei sich zum Beispiel eine oder mehrere zusätzliche Schichten zwischen der gemeinten Fläche und der Materialschicht befinden.
Insofern die Begriffe „haben“, „enthalten“, „aufweisen“, „mit“ oder Varianten davon entweder in der detaillierten Beschreibung oder den Ansprüchen verwendet werden, sollen diese Begriffe in einer ähnlichen Weise einschließend sein wie der Begriff „umfassen“. Das bedeutet, im Sinne der vorliegenden Beschreibung sind die Begriffe „haben“, „enthalten“, „aufweisen“, „mit“, „umfassen“ und dergleichen offene Begriffe, die das Vorhandensein von genannten Elementen oder Merkmalen anzeigen, aber nicht weitere Elemente oder Merkmale ausschließen. Die Artikel „ein/eine/einer“ oder „der/die/das“ sind so zu verstehen, dass sie die Mehrzahlbedeutung wie auch die Einzahlbedeutung enthalten, sofern der Zusammenhang nicht eindeutig ein anderes Verständnis nahelegt.
Darüber hinaus wird das Wort „beispielhaft“ im vorliegenden Text in dem Sinne verwendet, dass es als ein Beispiel, ein Fall oder eine Veranschaulichung dient. Ein Aspekt oder eine Ausgestaltung, der bzw. die im vorliegenden Text als „beispielhaft“ beschrieben wird, ist nicht unbedingt in dem Sinne zu verstehen, als habe er bzw. sie Vorteile gegenüber anderen Aspekten oder Ausgestaltungen. Vielmehr soll die Verwendung des Wortes „beispielhaft“ Konzepte in einer konkreten Weise darstellen. Im Sinne dieser Anmeldung meint der Begriff „oder“ kein exklusives „oder“, sondern ein inklusives „oder“. Das heißt, sofern nicht etwas anderes angegeben ist oder der Zusammenhang keine andere Deutung zulässt, meint „X verwendet A oder B“ jede der natürlichen inklusiven Permutationen. Das heißt, wenn X A verwendet, X B verwendet oder X sowohl A als auch B verwendet, so ist „X verwendet A oder B“ in jedem der oben genannten Fälle erfüllt. Außerdem können die Artikel „ein/eine/einer“ im Sinne dieser Anmeldung und der beiliegenden Ansprüche allgemein als „ein oder mehr“ ausgelegt werden, sofern nicht ausdrücklich ausgesagt ist oder eindeutig aus dem Zusammenhang zu erkennen ist, dass lediglich eine Einzahl gemeint ist. Des Weiteren bedeutet mindestens eines von A oder B oder dergleichen allgemein A oder B oder sowohl A als auch B.
In der vorliegenden Beschreibung werden Vorrichtungen und Verfahren für die Herstellung von Vorrichtungen beschrieben. Anmerkungen, die in Verbindung mit einer beschriebenen Vorrichtung gemacht werden, können auch für ein entsprechendes Verfahren gelten und umgekehrt. Wenn zum Beispiel eine bestimmte Komponente einer Vorrichtung beschrieben wird, so kann ein entsprechendes Verfahren für die Herstellung der Vorrichtung eine Handlung zum Bereitstellen der Komponente in einer geeigneten Weise enthalten, selbst wenn eine solche Handlung in den Figuren nicht explizit beschrieben oder veranschaulicht ist. Außerdem können die im vorliegenden Text beschriebenen Merkmale der verschiedenen beispielhaften Aspekte miteinander kombiniert werden, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angemerkt ist.
Obgleich die Offenbarung mit Bezug auf eine oder mehrere Implementierungen gezeigt und beschrieben wurde, fallen dem Fachmann äquivalente Abänderungen und Modifizierungen ein, die mindestens zum Teil auf dem Lesen und Verstehen dieser Beschreibung und der beiliegenden Zeichnungen beruhen. Die Offenbarung enthält alle derartigen Modifizierungen und Abänderungen und wird allein durch das Konzept der folgenden Ansprüche beschränkt. Speziell in Bezug auf die verschiedenen Funktionen, die durch die oben beschriebenen Komponenten (zum Beispiel Elemente, Ressourcen, usw.) ausgeführt werden, ist es beabsichtigt, dass, sofern nicht etwas anderes angegeben ist, die Begriffe, die dafür verwendet werden, solche Komponenten zu beschreiben, jeglichen Komponenten entsprechen, welche die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente (die beispielsweise funktional äquivalent ist) ausführen, selbst wenn sie der offenbarten Struktur, welche die Funktion der hierin dargestellten beispielhaften Implementierungen der Offenbarung ausführt, nicht strukturell äquivalent ist. Ferner kann, auch wenn ein bestimmtes Merkmal der Offenbarung mit Bezug auf nur eine von verschiedenen Implementierungen offenbart wurde, ein solches Merkmal mit einem oder mehreren anderen Merkmalen der anderen Implementierungen kombiniert werden, so wie es für eine gegebene oder bestimmte Anwendung gewünscht wird und vorteilhaft ist.

Claims

Hochfrequenz-Vorrichtung, umfassend: eine Leiterplatte; ein auf der Leiterplatte montiertes Hochfrequenz-Package mit einem Hochfrequenz-Chip und einem Hochfrequenz-Strahlungselement; ein Wellenleiter-Bauteil mit einem Wellenleiter, wobei das Hochfrequenz-Strahlungselement dazu ausgelegt ist, in den Wellenleiter Sendesignale einzustrahlen und/oder über den Wellenleiter Empfangssignale zu empfangen; einen zwischen einer ersten Seite des Hochfrequenz-Package und einer zweiten Seite des Wellenleiter-Bauteils angeordneten Spalt; und eine Abschirmstruktur, welche dazu ausgelegt ist: eine relative Bewegung zwischen dem Hochfrequenz-Package und dem Wellenleiter-Bauteil in einer ersten Richtung senkrecht zur ersten Seite des Hochfrequenz-Package zuzulassen, und die Sendesignale und/oder die Empfangssignale derart abzuschirmen, dass eine Ausbreitung der Signale über den Spalt abgeschwächt oder verhindert wird.
Hochfrequenz-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abschirmstruktur einen Wellenleiter ausbildet, welcher dazu ausgelegt ist, die Sendesignale und/oder die Empfangssignale zwischen dem Hochfrequenz-Strahlungselement und dem Wellenleiter des Wellenleiter-Bauteils zu übertragen.
Hochfrequenz-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Spalt in der ersten Richtung eine Breite in einem Bereich von 100 Mikrometer bis 250 Mikrometer aufweist.
Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abschirmstruktur umfasst: eine elektrisch leitende Schicht mit einer Öffnung, wobei die Öffnung mit dem Hochfrequenz-Strahlungselement ausgerichtet ist; und eine die Öffnung umgebende Federstruktur.
Hochfrequenz-Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Federstruktur in der ersten Richtung aus der elektrisch leitenden Schicht heraussteht und den Spalt überbrückt.
Hochfrequenz-Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Federstruktur einen mechanischen Puffer zwischen dem Hochfrequenz-Package und dem Wellenleiter-Bauteil ausbildet und dazu ausgelegt ist, die Sendesignale und/oder die Empfangssignale derart abzuschirmen, dass eine Ausbreitung der Signale über den Spalt abgeschwächt oder verhindert wird.
Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die elektrisch leitende Schicht und die Federstruktur einstückig ausgebildet sind.
Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die elektrisch leitende Schicht und die Federstruktur aus zumindest einem von einem Leiterrahmen oder einer metallisierten Plastikplatte ausgebildet sind.
Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, ferner umfassend: einen zwischen dem Hochfrequenz-Package und dem Wellenleiter-Bauteil angeordneten Abstandshalter.
Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: die erste Seite des Hochfrequenz-Package eine Aussparung aufweist, und das Wellenleiter-Bauteil eine auf seiner zweiten Seite angeordnete Steckstruktur aufweist, welche in die Aussparung eingesteckt ist und den Spalt überbrückt.
Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Abschirmstruktur umfasst: einen zwischen dem Hochfrequenz-Package und dem Wellenleiter-Bauteil angeordneten Interposer, welcher ein mit dem Hochfrequenz-Strahlungselement ausgerichtetes Durchgangsloch aufweist.
Hochfrequenz-Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei: das Wellenleiter-Bauteil eine auf seiner zweiten Seite angeordnete und in das Durchgangsloch des Interposers eingesteckte Steckstruktur aufweist, und die Steckstruktur den Spalt überbrückt.
Hochfrequenz-Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei: die Steckstruktur hohl ist, und eine Innenwand der hohlen Steckstruktur zumindest teilweise durch ein elektrisch leitendes Material ausgebildet ist.
Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Interposer zumindest eines von einem Metall, einer Metalllegierung oder einem elektrisch leitenden Polymer umfasst.
Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei: der Interposer zumindest eines von einem Halbleitermaterial, einem Glasmaterial, einem Laminat, einer Moldverbindung oder einer Metallfolie umfasst, und eine Innenwand des Durchgangslochs zumindest teilweise durch ein elektrisch leitendes Material ausgebildet ist.
Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: die erste Seite des Hochfrequenz-Package eine Aussparung aufweist, und das Wellenleiter-Bauteil eine auf seiner zweiten Seite angeordnete Struktur aufweist, welche in die zumindest eine Aussparung hineinragt und den Spalt überbrückt.
Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abschirmstruktur umfasst: zumindest eines von Lotstrukturen oder Metallsäulen, welche auf der ersten Seite des Hochfrequenz-Package und um das Hochfrequenz-Strahlungselement angeordnet sind und den Spalt überbrücken.
Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abschirmstruktur umfasst: eine zwischen dem Hochfrequenz-Package und dem Wellenleiter-Bauteil angeordnete Metallschicht, welche in den Wellenleiter des Wellenleiter-Bauteils hineinragende Abschnitte aufweist.
Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abschirmstruktur umfasst: eine zwischen dem Hochfrequenz-Package und dem Wellenleiter-Bauteil angeordnete Metallschicht mit einer Öffnung, wobei das Wellenleiter-Bauteil auf seiner zweiten Seite angeordnete und in die Öffnung der Metallschicht hineinragende Abschnitte aufweist.
Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abschirmstruktur umfasst: einen dielektrischen Wellenleiter, welcher mit dem Hochfrequenz-Strahlungselement ausgerichtet ist und den Spalt überbrückt.
Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abschirmstruktur ein komprimierbares elektrisch leitendes Material umfasst, welches in dem Spalt angeordnet ist.
Hochfrequenz-Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei das komprimierbare elektrisch leitende Material einen elektrisch leitenden Schaum umfasst.
Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wellenleiter-Bauteil in einer mehrschichtigen Spritzgussplastik ausgebildet ist und der Wellenleiter einen in der Spritzgussplastik ausgebildeten metallisierten Hohlleiter umfasst.
Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wellenleiter-Bauteil mit der Leiterplatte mechanisch verbunden ist.
Hochfrequenz-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Seite des Hochfrequenz-Package eine Hauptoberseite des Hochfrequenz-Package ist.
Verfahren zur Herstellung einer Hochfrequenz-Vorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: Montieren eines Hochfrequenz-Package mit einem Hochfrequenz-Chip und einem Hochfrequenz-Strahlungselement auf einer Leiterplatte; Anordnen eines Wellenleiter-Bauteils mit einem Wellenleiter, wobei das Hochfrequenz-Strahlungselement dazu ausgelegt ist, in den Wellenleiter Sendesignale einzustrahlen und/oder über den Wellenleiter Empfangssignale zu empfangen, wobei zwischen einer ersten Seite des Hochfrequenz-Package und einer zweiten Seite des Wellenleiter-Bauteils ein Spalt angeordnet ist; Ausbilden einer Abschirmstruktur, welche dazu ausgelegt ist: eine relative Bewegung zwischen dem Hochfrequenz-Package und dem Wellenleiter-Bauteil in einer ersten Richtung senkrecht zur ersten Seite des Hochfrequenz-Package zuzulassen, und die Sendesignale und/oder die Empfangssignale derart abzuschirmen, dass eine Ausbreitung der Signale über den Spalt abgeschwächt oder verhindert wird.