DE112010001453T5 - Leiterplatte, Hochfrequenzmodul und Radarvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Leiterplatte. Die Leiterplatte (10) umfasst ein Substrat (1), eine Wellenleiterleitung (2) und einen laminierten Wellenleiter (3). Die Wellenleiterleitung (2) ist zumindest teilweise auf einer ersten Oberfläche des Substrats (1) angeordnet. Die Wellenleiterleitung (2) überträgt ein Hochfrequenzsignal. Der laminierte Wellenleiter (3) ist innerhalb des Substrats (1) ausgebildet. Der laminierte Wellenleiter (3) ist mit der Wellenleiterleitung (2) elektromagnetisch gekoppelt und weist einen Ausleitungsabschnitt (3a) auf, der vom Inneren des Substrats (1) zu einer anderen Oberfläche als der ersten Oberfläche ausgeleitet ist. Der laminierte Wellenleiter (3) umfasst eine dielektrische Schicht (31), zwei Hauptleiterschichten (32) und eine Durchgangsleitergruppe (33). Die zwei Hauptleiterschichten (32) legt die dielektrische Schicht (31) in einer Dickenrichtung davon ein. In der Durchgangsleitergruppe (34) sind mehrere Durchgangsleiter (33) entlang einer Hochfrequenzsignal-Übertragungsrichtung angeordnet. Die mehreren Durchgangsleiter (33) verbinden die zwei Hauptleiterschichten (32) elektrisch.
Description
- Technisches Gebiet
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leiterplatte, ein Hochfrequenzmodul und eine Radarvorrichtung.
- Stand der Technik
- Es werden Systeme vorgeschlagen, auf die Kommunikationstechniken angewendet werden, die Hochfrequenzsignale in einem Hochfrequenzbereich wie z. B. einem Mikrowellenbereich mit 1 bis 30 GHz oder einem Millimeterwellenbereich mit 30 bis 300 GHz verwenden. Beispiele solcher Systeme umfassen Datenkommunikationssysteme und Radarsysteme.
- Einige Hochfrequenzschaltungen, die Hochfrequenzsignale verwenden, weisen eine Schaltungskonfiguration auf, in der ein Hochfrequenzelement wie z. B. eine MMIC (monolithische integrierte Mikrowellenschaltung) auf einer Leiterplatte mit einer Wellenleiterleitung wie z. B. einer Mikrostreifenleitung montiert ist. Auf der Hochfrequenzelement-Montageoberfläche sind nicht nur die Wellenleiterleitung, sondern auch verschiedene Elementschaltungen, die für das System verwendet werden, ausgebildet. Diese Elementschaltungen und Hochfrequenzsignale, die durch die Wellenleiterleitung abgestrahlt werden, können gegenseitig beeinflusst werden. Folglich kann eine Antennenplatine mit einer Antenne an einer hinteren Oberfläche der Leiterplatte angeordnet sein. Es gibt eine Technik zum direkten Verbinden der Leiterplatte und der Antennenplatine über einen Löthöcker. Diese Technik ist beispielsweise in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung
JP-A 2004-254068 - Im in
JP-A 2004-254068 - Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Leiterplatte, deren Größe verringert werden kann, ein Hochfrequenzmodul und eine Radarvorrichtung zu schaffen.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Eine Leiterplatte der Erfindung umfasst ein Substrat mit mehreren Oberflächen, eine Wellenleiterleitung und einen laminierten Wellenleiter. Die Wellenleiterleitung ist zumindest teilweise auf einer ersten Oberfläche des Substrats angeordnet. Die Wellenleiterleitung überträgt ein Hochfrequenzsignal. Der laminierte Wellenleiter ist innerhalb des Substrats ausgebildet. Der laminierte Wellenleiter ist mit der Wellenleiterleitung elektromagnetisch gekoppelt und weist einen Ausleitungsabschnitt auf, der vom Inneren des Substrats zu einer anderen Oberfläche als der ersten Oberfläche ausgeleitet ist. Der laminierte Wellenleiter umfasst ein Dielektrikum, zwei Hauptleiterschichten, zwischen die das Dielektrikum eingelegt ist, und eine Durchgangsleitergruppe. In der Durchgangleitergruppe sind mehrere Durchgangsleiter entlang einer Signalübertragungsrichtung angeordnet. Die mehreren Durchgangsleiter verbinden die zwei Hauptleiterschichten elektrisch. Gemäß der Erfindung ist es möglich, eine Leiterplatte zu schaffen, deren Größe verringert ist.
- Ein Hochfrequenzmodul und eine Radarvorrichtung der Erfindung umfassen die vorstehend beschriebene Leiterplatte. Gemäß der Erfindung ist es möglich, ein Hochfrequenzmodul und eine Radarvorrichtung zu schaffen, deren Größe verringert ist.
- Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
1 ist eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration einer Leiterplatte10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; -
2 ist eine Querschnittsansicht, die die Konfiguration der Leiterplatte10 zeigt; -
3A ist eine Draufsicht, die die Konfiguration eines laminierten Wellenleiters3 zeigt; -
3B ist eine Seitenansicht, die aus der Hochfrequenzsignal-Übertragungsrichtung im laminierten Wellenleiter3 gezeigt ist; -
4A ist eine perspektivische Ansicht in auseinandergezogener Anordnung, die die Konfiguration eines Hochfrequenzmoduls50 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; -
4B ist eine perspektivische Ansicht, die die Gesamtkonfiguration des Hochfrequenzmoduls50 zeigt; -
5 ist eine Ansicht, die die Verbindungsstruktur zwischen den Platinen im Hochfrequenzmodul50 zeigt; -
6A ist eine perspektivische Ansicht in auseinandergezogener Anordnung, die die Konfiguration eines Hochfrequenzmoduls100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; -
6B ist eine perspektivische Ansicht, die die Gesamtkonfiguration des Hochfrequenzmoduls100 zeigt; -
7 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines Senders60 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; -
8 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines Empfängers70 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; und -
9 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines Senders/Empfängers80 und einer Radarvorrichtung90 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. - Beschreibung der Ausführungsform
- Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Einzelnen mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
- Eine in
1 und2 gezeigte Leiterplatte10 umfasst ein Substrat1 , das mehrere Oberflächen, mehrere Wellenleiterleitungen2 und mehrere laminierte Wellenleiter3 , die innerhalb des Substrats1 ausgebildet sind, aufweist. Die Leiterplatte10 weist eine Hochfrequenzschaltung auf, die derart konfiguriert ist, dass die mehreren Wellenleiterleitungen2 und die mehreren laminierten Wellenleiter3 elektromagnetisch miteinander gekoppelt sind. Das Substrat1 ist ein Abschnitt, der als Basismaterial in der Leiterplatte10 ausgelegt ist. In der Leiterplatte10 bilden die Wellenleiterleitungen2 und die laminierten Wellenleiter3 eine Hochfrequenzschaltung, und folglich kann die Toleranz gegenüber einer abweichenden Anordnung weiter sein als in dem Fall, in dem die Wellenleiterleitungen2 und Resonatoren miteinander verbunden sind. Beispiele dieser abweichenden Anordnung umfassen eine Verlagerung zwischen Schichten in der Leiterplatte10 und eine Verlagerung zwischen der Leiterplatte10 und einer zweiten Leiterplatte51 (später beschrieben). - Hier sind in der Leiterplatte
10 dieser Ausführungsform mehrere Wellenleiterleitungen2 und mehrere laminierte Wellenleiter3 angeordnet, aber die Anzahl von Wellenleiterleitungen2 und die Anzahl von laminierten Wellenleitern3 können eins sein. - Die Wellenleiterleitungen
2 sind zumindest teilweise auf einer ersten Oberfläche des Substrats1 angeordnet. Unter Leitungen, die ein Hochfrequenzsignal übertragen, sollen die Wellenleiterleitungen2 ein Hochfrequenzsignal zu einem Leiter übertragen. Beispiele des Hochfrequenzsignals umfassen Signale in Hochfrequenzbereichen, wie z. B. einem Mikrowellenbereich mit 1 bis 30 GHz und einem Millimeterwellenbereich mit 30 bis 300 GHz. Die Wellenleiterleitungen2 können beispielsweise Mikrostreifenleitungen, koplanare Leitungen und Streifenleiter (Triplate-Leitungen) sein. Es ist bevorzugt, Mikrostreifenleitungen zu verwenden. - Der in
3A und3B gezeigte laminierte Wellenleiter3 umfasst eine dielektrische Schicht31 , zwei Hauptleiterschichten32 und eine Durchgangleitergruppe34 . Die zwei Hauptleiterschichten32 legen die dielektrische Schicht31 dazwischen in einer Dickenrichtung davon ein und sie liegen einander in der Dickenrichtung davon gegenüber. Die Durchgangsleitergruppe34 umfasst mehrere Durchgangsleiter33 , die die zwei Hauptleiterschichten32 in der Dickenrichtung davon elektrisch verbinden. Die mehreren Durchgangsleiter33 sind in zwei Linien entlang der Hochfrequenzsignal-Übertragungsrichtung angeordnet. Insbesondere ist im laminierten Wellenleiter3 die dielektrische Schicht31 von den zwei Hauptleiterschichten32 und der Durchgangsleitergruppe34 , die die Hauptleiterschichten32 elektrisch verbindet, umgeben. Unter Leitungen, die ein Hochfrequenzsignal übertragen, sollen die laminierten Wellenleiter3 ein Hochfrequenzsignal zu einem Dielektrikum übertragen. - In der Durchgangsleitergruppe
34 werden in dem Fall, in dem das Intervall, in dem die Durchgangsleiter33 entlang der Hochfrequenzsignal-Übertragungsrichtung angeordnet sind, kleiner ist als eine halbe Wellenlänge des Hochfrequenzsignals, elektromagnetische Wellen reflektiert und in der Hochfrequenzsignal-Übertragungsrichtung im laminierten Wellenleiter3 ohne Austritt durch einen Spalt zwischen den Durchgangsleitern ausgebreitet. Die in einer Linie angeordneten Durchgangsleiter33 sind derart festgelegt, dass in jeder Linie das Intervall zwischen benachbarten Durchgangsleitern33 im Wesentlichen konstant ist. Die Durchgangsleiter33 sind in einem Intervall angeordnet, das kleiner ist als die halbe Wellenlänge eines Hochfrequenzsignals, das übertragen werden soll. Ein Intervall kann geeignet festgelegt werden, solange das Intervall kleiner ist als die Hälfte. - Die dielektrische Schicht
31 dieser Ausführungsform besteht angesichts der Genauigkeit beim Ausbilden einer Übertragungsleitung und der leichten Herstellung aus Keramik. - Eine solche dielektrische Schicht
31 wird beispielsweise in den folgenden Prozessen hergestellt. Zuerst werden organische Lösungsmittel und organisches Flussmittel zu einem Keramikrohmaterialpulver zugegeben und damit vermischt, um eine Aufschlämmung zu bilden. Beispiele von Keramik umfassen Glaskeramik, Aluminiumoxidkeramik und Aluminiumnitridkeramik. Als nächstes wird diese Aufschlämmung zu Platten geformt und folglich werden mehrere ungebrannte Keramikplatten erhalten. Des Verfahren zum Formen einer Aufschlämmung zu Platten kann beispielsweise ein Rakelverfahren und ein Kalanderwalzenverfahren sein. Als nächstes werden diese ungebrannten Keramikplatten gestanzt, um Durchgangslöcher auszubilden. Diese Durchgangslöcher werden mit einer leitfähigen Paste gefüllt, um die Durchgangsleitergruppe34 auszubilden. Außerdem werden verschiedene Leitermuster auf die ungebrannten Keramikplatten gedruckt. Die so verarbeiteten ungebrannten Keramikplatten werden laminiert. Die laminierten ungebrannten Keramikplatten werden gebrannt, um ein Dielektrikum auszubilden. Die Brenntemperatur ist 850 bis 1000°C für Glaskeramik, 1500 bis 1700°C für Aluminiumoxidkeramik und 1600 bis 1900°C für Aluminiumnitridkeramik. - Hier kann die dielektrische Schicht
31 auch aus einem Harzmaterial bestehen. Beispiele eines Harzmaterials, das für die dielektrische Schicht31 verwendet werden kann, umfassen ein Flüssigkristallpolymer, ein Fluorkohlenstoffharz und ein Fluorkohlenstoffharz oder Epoxidharz mit einem Glasbasismaterial. Insbesondere ist des Epoxidharz mit einem Glasbasismaterial vorzugsweise ein FR4-(Flammschutzmittel Typ 4)Epoxidharz. Ferner kann ein gemischtes Material, in dem ein Harz mit Keramik vermischt ist, verwendet werden. Ein Metallleiter kann in diesem Fall ausgebildet werden, beispielsweise indem eine gebondete Kupferfolie oder ein Kupferplattierungsfilm strukturiert wird. Beispiele der Strukturierung umfassen Ätzen. - Ein Harzsubstrat wird als dielektrische Schicht
31 verwendet und die inneren Oberflächen der Durchgangslöcher werden mit Kupfer plattiert, um Durchgangsleiter auszubilden, oder Leiter werden in die Durchgangslöcher eingebettet, um eingebettete Leiter auszubilden, und folglich wird eine Durchgangsleitergruppe ausgebildet. Eine Öffnung eines Kopplungsabschnitts wird in einer vorbestimmten Position an dem Harzsubstrat unter Verwendung von verschiedenen Verfahren mit einem Bohrer, einem Laser, Ätzen oder dergleichen ausgebildet. Die Harzsubstrate, an denen verschiedene Leitermuster ausgebildet werden, werden aufeinander gestapelt und aneinander gebunden, um ein Hochfrequenzsubstrat auszubilden. - Ferner werden die Hauptleiterschichten
32 , die durch die Durchgangsleitergruppe34 verbunden sind, vorzugsweise aus den folgenden leitfähigen Pasten gemäß dem Material der dielektrischen Schicht31 hergestellt. In dem Fall, in dem die dielektrische Schicht31 beispielsweise aus Aluminiumoxidkeramik besteht, wird eine leitfähige Paste verwendet, in der ein Oxid, organische Lösungsmittel, organisches Flussmittel und dergleichen zu einem Metallpulver von Wolfram, Molybdän oder dergleichen zugegeben und damit vermischt werden. Beispiele des Oxids umfassen Aluminiumoxid, Siliziumdioxid und Magnesiumoxid. Ferner ist im Fall von Glaskeramik das Metallpulver beispielsweise vorzugsweise Kupfer, Gold oder Silber. Im Fall von Aluminiumoxidkeramik und Aluminiumnitridkeramik ist das Metallpulver ferner vorzugsweise beispielsweise Wolfram oder Molybdän. Diese leitfähigen Pasten werden unter Verwendung eines Dickfilmdruckverfahrens oder dergleichen auf die dielektrische Schicht31 gedruckt. Nach dem Druckprozess wird ein Brennprozess bei einer hohen Temperatur von ungefähr 1600°C durchgeführt. Dieser Druckprozess wird derart durchgeführt, dass die Dicke nach dem Brennprozess ungefähr 5 bis 50 μm ist. - In der Leiterplatte
10 sind die mehreren laminierten Wellenleiter3 jeweils zu verschiedenen Oberflächen des Substrats1 ausgeführt. Folglich sind Ausleitungsabschnitte3a der laminierten Wellenleiter3 auf Oberflächen des Substrats1 ausgebildet. Die Ausleitungsabschnitte3a fungieren als Anschlüsse zum Durchführen der Ausgabe und/oder Eingabe eines Hochfrequenzsignals. Das heißt, der Ausleitungsabschnitt3a kann nur ein Hochfrequenzsignal ausgeben, kann nur ein Hochfrequenzsignal eingeben oder kann ein Hochfrequenzsignal ausgeben und eingeben. In dieser Weise sind in der Leiterplatte10 die Ausleitungsabschnitte3a der laminierten Wellenleiter3 auf verschiedenen Hauptoberflächen des Substrats1 ausgebildet. Diese Leiterplatte10 ermöglicht die Verbindung an mehreren Oberflächen im Gegensatz zu dem Fall, in dem Anschlüsse von mehreren Wellenleitern auf derselben Oberfläche der Leiterplatte ausgebildet sind. In dem Fall, in dem eine Verbindung an mehreren Oberflächen möglich ist, kann die Größe dieser Leiterplatte10 verringert werden. - In der Leiterplatte
10 dieser Ausführungsform sind die mehreren laminierten Wellenleiter3 jeweils zu verschiedenen Außenseitenoberflächen des Substrats1 verlängert. Das heißt, die Ausleitungsabschnitte3a sind auf mehreren Außenseitenoberflächen des Substrats1 ausgebildet. In dem Fall, in dem die Ausleitungsabschnitte3a auf verschiedenen Außenseitenoberflächen des Substrats1 in dieser Weise ausgebildet sind, kann die Größe der Leiterplatte10 weiter verringert werden. - Ferner sind Hochfrequenzelemente auf einer Oberfläche des Substrats
1 in der Dickenrichtung davon montiert (nächstehend als ”Hauptoberfläche” bezeichnet), und die Leiterplatte10 , die die Hochfrequenzelemente daran montiert, fungiert als Hochfrequenzmodul. In dieser Ausführungsform werden Halbleiterelemente5 als Hochfrequenzelemente verwendet. Die Halbleiterelemente5 können beispielsweise monolithische integrierte Mikrowellenschaltungen (MMIC) sein. Die Halbleiterelemente5 führen die Ausgabe und/oder Eingabe eines Hochfrequenzsignals durch. Das heißt, das Halbleiterelement5 kann nur ein Hochfrequenzsignal ausgeben, kann nur ein Hochfrequenzsignal eingeben oder kann ein Hochfrequenzsignal ausgeben und eingeben. Die Halbleiterelemente5 sind so konfiguriert, dass sie jeweils mit den Wellenleiterleitungen2 elektromagnetisch gekoppelt sind. - Ferner sind in der Leiterplatte
10 dieser Ausführungsform Koppler4 auf der Hauptoberfläche des Substrats1 ausgebildet. Die Koppler4 fungieren als Kopplungsabschnitte, die die Wellenleiterleitung2 und den laminierten Wellenleiter3 elektromagnetisch koppeln. Das heißt, ein Hochfrequenzsignal, das durch die Wellenleiterleitung2 übertragen wird, wird über den Umsetzer4 in den laminierten Wellenleiter3 eingegeben. Ferner wird ein durch den laminierten Wellenleiter3 übertragenes Hochfrequenzsignal über den Umsetzungsabschnitt4 in die Wellenleiterleitung2 eingegeben. - Hier kann in der Leiterplatte
10 ein elektronisches Element an der Hauptoberfläche des Substrats1 montiert sein. Beispiele des elektronischen Elements umfassen ein aktives Element und ein passives Element. Beispiele des aktiven Elements und des passiven Elements umfassen einen Kondensator, einen Widerstand, einen Induktor, ein Hochfrequenz-LRC-Netz, verschiedene Sensoren, eine Zener-Diode und ein Halbleiterelement mit einer Logikschaltung. Der Kondensator und die Zener-Diode unterstützen vorzugsweise EDS. Diese passiven Elemente können Elemente in Form von Chips sein oder können direkt auf der Oberfläche ausgebildet sein. In der Leiterplatte10 sind die mehreren laminierten Wellenleiter3 jeweils zu verschiedenen Außenseitenoberflächen des Substrats1 ausgeleitet und folglich kann die Montagefläche für ein elektronisches Element auf der Hauptoberfläche des Substrats1 vergrößert werden. - Das Halbleiterelement
5 und die Wellenleiterleitung2 sind über einen Bonddraht6 elektrisch miteinander verbunden. In dem Fall, in dem das Halbleiterelement5 ein Ausgangselement ist, wird ein aus dem Halbleiterelement5 ausgegebenes Hochfrequenzsignal durch den Banddraht6 übertragen und in die Wellenleiterleitung2 eingegeben. In dem Fall, in dem das Halbleiterelement5 ein Empfangselement ist, wird ein aus der Wellenleiterleitung2 ausgegebenes Hochfrequenzsignal durch den Bonddraht6 übertragen und in das Halbleiterelement5 eingegeben. Hier ist die Verbindung zwischen dem Halbleiterelement5 und der Wellenleiterleitung2 nicht auf die Verbindung über den Banddraht6 begrenzt. Das Halbleiterelement5 und die Wellenleiterleitung2 können mittels Flip-Chip-Bonden über leitfähige Höcker miteinander verbunden sein. - Ferner sind in der Leiterplatte
10 Dichtungsstrukturen7 auf der Hauptoberflächenseite des Substrats1 angeordnet. Die Dichtungsstruktur7 bedeckt das Halbleiterelement5 und den Umsetzer4 auf der Hauptoberflächenseite des Substrats1 . Die Dichtungsstruktur7 schützt das Halbleiterelement5 und den Umsetzungsabschnitt4 . Dieser Schutz kann ein Schutz vor Temperatur, Feuchtigkeit und/oder mechanischer Beschädigung sein. Die Dichtungsstrukturen7 bestehen aus einem leitfähigen Material. In dieser Ausführungsform umfassen Beispiele des leitfähigen Materials ein Metallmaterial wie z. B. Aluminium. In dem Fall, in dem die Dichtungsstrukturen7 , die die Halbleiterelemente5 bedecken, in dieser Weise aus einem Metallmaterial bestehen, kann die durch die Halbleiterelemente5 erzeugte Wärme nach außen abgeleitet werden. Wenn Wärme der Halbleiterelemente5 so abgeleitet werden kann, können die Halbleiterelemente5 mit Eigenschaften arbeiten, die nahe den ursprünglich entworfenen liegen. - In dem Fall, in dem die Dichtungsstruktur
7 eine große Leiterplatte bedeckt, kann hier ein Resonanzphänomen in einem Innenraum der Dichtungsstruktur7 auftreten. Wenn ein Resonanzphänomen im Innenraum der Dichtungsstruktur7 auftritt, kann die Hochfrequenzschaltung im Innenraum nicht die ursprünglich entworfenen Eigenschaften ausüben. In dem Fall, in dem die MMIC eine Oszillationsfunktion aufweist, können ein Signal, das sich aus der Oszillation ergibt, und ein Signal, das sich aus der Resonanz ergibt, miteinander interferieren, was Probleme wie z. B. Ausgangsleistungsverringerung verursacht. In der Leiterplatte10 wird überdies ein Teil der Hochfrequenzsignale von der Wellenleiterleitung2 in den Innenraum der Dichtungsstruktur7 abgestrahlt. Die abgestrahlten Hochfrequenzsignale tragen zu einem unerwünschten Resonanzphänomen im Innenraum der Dichtungsstruktur7 bei. - Die Leiterplatte
10 dieser Ausführungsform ist eine Platine, deren Größe verringert werden kann. In der Leiterplatte10 kann folglich das Auftreten von Resonanzphänomenen im Innenraum der Dichtungsstruktur7 verringert werden und die Halbleiterelemente5 können mit Eigenschaften arbeiten, die nahe den ursprünglich entworfenen liegen. - Ferner sind in der Leiterplatte
10 Steuersignalkontaktstellen8 auf der Hauptoberfläche des Substrats1 angeordnet. Die Steuersignalkontaktstellen8 weisen eine elektrische Verbindung mit einer zweiten Leiterplatte51 auf, die in einem später beschriebenen Hochfrequenzmodul50 vorgesehen ist. - Als nächstes wird das mit der Leiterplatte
10 versehene Hochfrequenzmodul50 mit Bezug auf4A und4B beschrieben. Des Hochfrequenzmodul50 umfasst die Leiterplatte10 , auf der die Halbleiterelemente5 montiert sind, und eine zweite Leiterplatte51 . Die Leiterplatte10 und die zweite Leiterplatte51 sind kombiniert, um eine Wellenleiterstruktur zu bilden. Innerhalb der zweiten Leiterplatte51 sind mehrere Wellenleiter51a als Wellenleiter zum Übertragen von Hochfrequenzsignalen ausgebildet. In dieser Ausführungsform fungiert ein Teil der mehreren Wellenleiter51a als Antenne. Eine solche zweite Leiterplatte51 fungiert in dieser Ausführungsform als zweite Leiterplatte51 . Die Leiterplatte10 , die einer der Bestandteile des Hochfrequenzmoduls50 ist, ist eine Platine, deren Größe verringert werden kann, und folglich kann die Größe des Hochfrequenzmoduls50 auch verringert werden. - Die zweite Leiterplatte
51 , die im Hochfrequenzmodul50 vorgesehen ist, weist einen Aussparungsabschnitt53 auf, der in einer Dickenrichtung davon vertieft ist. In der zweiten Leiterplatte51 sind die Wellenleiter51a zu Innenseitenoberflächen des Aussparungsabschnitts53 ausgeleitet. Folglich sind zweite Ausleitungsabschnitte52 an Oberflächen der zweiten Leiterplatte52 ausgebildet. Die Ausleitungsabschnitte3a der laminierten Wellenleiter3 , die in der Leiterplatte10 ausgebildet sind, sind in den Aussparungsabschnitt53 der zweiten Leiterplatte51 so eingefügt, dass sie den zweiten Ausleitungsabschnitten52 der Wellenleiter51a gegenüberliegen. Folglich sind die laminierten Wellenleiter3 und die Wellenleiter51a elektromagnetisch miteinander gekoppelt. Folglich kann die Dicke des Hochfrequenzmoduls50 kleiner gemacht werden als in dem Fall, in dem die Leiterplatte10 auf einer Oberfläche der zweiten Leiterplatte51 angeordnet ist. Da die Leiterplatte10 in den Aussparungsabschnitt53 der zweiten Leiterplatte51 eingefügt ist, wird eine gute Ausrichtung zwischen den an der Leiterplatte10 ausgebildeten Ausleitungsabschnitten3a und den zweiten Ausleitungsabschnitten52 der zweiten Leiterplatte51 erreicht. Da die Leiterplatte10 in den Aussparungsabschnitt53 der zweiten Leiterplatte51 eingefügt ist, kann überdies durch die Leiterplatte10 erzeugte Wärme von den Seitenoberflächen und einer unteren Oberfläche der Leiterplatte10 auf die zweite Leiterplatte51 übertragen werden und folglich kann eine gute Wärmeableitung erhalten werden. - Um ein Hochfrequenzsignal zwischen dem laminierten Wellenleiter
3 und dem Wellenleiter51a zu übertragen, kann bewirkt werden, dass eine Komponente des elektrischen Feldes des Hochfrequenzsignals für den Ausleitungsabschnitt3a jener für den zweiten Ausleitungsabschnitt52 entspricht. Folglich kann ein Hochfrequenzsignal, das durch den laminierten Wellenleiter3 im TE10-Modus übertragen wird, effektiv mit dem zweiten Ausleitungsabschnitt52 des Wellenleiters51a gekoppelt werden. Zu diesem Zeitpunkt kann eine bessere Übertragung des Hochfrequenzsignals verwirklicht werden, indem die Öffnungsform des Ausleitungsabschnitts3a im Wesentlichen gleich jener des zweiten Ausleitungsabschnitts52 gemacht wird oder indem der Ausleitungsabschnitt3a und der zweite Ausleitungsabschnitt52 miteinander in Kontakt gebracht werden. - In dieser Ausführungsform wird der Wellenleiter
51a als Wellenleiter der zweiten Leiterplatte51 verwendet, aber es besteht keine Begrenzung darauf. Beispiele des Wellenleiters der zweiten Leiterplatte51 umfassen nicht nur den Wellenleiter, sondern auch einen laminierten Wellenleiter, eine Wellenleiterleitung und eine Koaxialleitung. - In dem Fall, in dem ein Ausgangselement, das ein Hochfrequenzsignal ausgibt, als Halbleiterelement
5 , das auf dem Substrat1 der Leiterplatte10 montiert ist, in diesem Hochfrequenzmodul50 verwendet wird, wird zuerst ein Hochfrequenzsignal aus dem Halbleiterelement5 ausgegeben. Das aus dem Halbleiterelement5 ausgegebene Hochfrequenzsignal wird durch den laminierten Wellenleiter3 übertragen. Das durch den laminierten Wellenleiter3 übertragene Hochfrequenzsignal wird vom Ausleitungsabschnitt3a über den zweiten Ausleitungsabschnitt52 zum Wellenleiter der zweiten Leiterplatte51 übertragen. Das zum Wellenleiter der zweiten Leiterplatte51 übertragene Hochfrequenzsignal wird von der zweiten Leiterplatte51 abgestrahlt. - In dem Fall, in dem ein Eingangselement, das ein Hochfrequenzsignal eingibt, als Halbleiterelement
5 verwendet wird, wird ein von der Antenne der zweiten Leiterplatte51 empfangenes Hochfrequenzsignal ferner zuerst durch den Wellenleiter51a der zweiten Leiterplatte51 übertragen. Als nächstes wird das durch den Wellenleiter51a übertragene Hochfrequenzsignal vom zweiten Ausleitungsabschnitt52 über den Ausleitungsabschnitt3a zum laminierten Wellenleiter3 übertragen. Das zum laminierten Wellenleiter3 übertragene Hochfrequenzsignal wird in das Halbleiterelement5 eingegeben. - Ferner ist die zweite Leiterplatte
51 des Hochfrequenzmoduls50 weiterhin mit einer Steuerplatine55 versehen. Die Steuerplatine55 steuert den Betrieb des Hochfrequenzmoduls50 . Die Steuerplatine55 steuert das Halbleiterelement5 , um ein Hochfrequenzsignal auszugeben oder zu empfangen. Die Steuerplatine55 und die Leiterplatte10 sind über die Steuersignalkontaktstellen8 elektrisch miteinander verbunden und die zweite Leiterplatte51 und die Leiterplatte10 sind miteinander verbunden. - Die Verbindungsstruktur zwischen der Leiterplatte
10 , der zweiten Leiterplatte51 und der Steuerplatine55 im Hochfrequenzmodul50 wird mit Bezug auf5 beschrieben.5 ist eine Ansicht, die die Verbindungsstruktur zwischen den Platinen im Hochfrequenzmodul50 zeigt. - Auf einer Oberfläche der Steuerplatine
55 , die über die Steuersignalkontaktstellen8 mit der Leiterplatte10 elektrisch verbunden ist, sind beispielsweise ein Chipwiderstand55a , ein Chipkondensator55b und eine Signalverarbeitungs-IC/Steuer-IC55c montiert. Eine Signalleitung55d , der für ein Steuersignal der Signalverarbeitungs-IC/Steuer-IC55c verwendet wird, ist innerhalb der Steuerplatine55 ausgebildet. - Ferner ist die Leiterplatte
10 über eine leitfähige Klebstoffschicht56 an eine Bodenoberfläche des Aussparungsabschnitts53 der zweiten Leiterplatte51 gebondet. Ein thermisches Durchgangsloch57 ist innerhalb der Leiterplatte10 ausgebildet. Das thermische Durchgangsloch57 überträgt Wärme, die durch die Leiterplatte10 erzeugt wird, in Richtung der zweiten Leiterplatte51 . Die durch die Leiterplatte10 erzeugte Wärme wird über die Klebstoffschicht56 zur zweiten Leiterplatte51 übertragen. In dieser Ausführungsform wird eine leitfähige Schicht mit einer hohen Wärmeableitung als Klebstoffschicht56 verwendet. - Der Wellenleiter
51a der zweiten Leiterplatte51 kann zur Außenseitenoberfläche der zweiten Leiterplatte51 ausgeleitet sein oder kann zur hinteren Oberfläche der zweiten Leiterplatte51 ausgeleitet sein. In dieser Ausführungsform ist der Wellenleiter51a so konfiguriert, dass er zur hinteren Oberfläche der zweiten Leiterplatte51 ausgeleitet ist. -
6A und6B sind perspektivische Ansichten, die die Konfiguration eines Hochfrequenzmoduls100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigen.6A ist eine perspektivische Ansicht des Hochfrequenzmoduls100 in auseinandergezogener Anordnung und6B ist eine perspektivische Ansicht, die die Gesamtkonfiguration des Hochfrequenzmoduls100 zeigt. Das Hochfrequenzmodul100 ist zum vorstehend beschriebenen Hochfrequenzmodul50 ähnlich und folglich sind die entsprechenden Abschnitte mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und auf eine Beschreibung davon wird verzichtet. - Das Hochfrequenzmodul
100 umfasst eine Leiterplatte101 , eine zweite Leiterplatte103 , die Steuerplatine55 und ein Abdeckungselement104 . - Wie in der im vorstehend beschriebenen Hochfrequenzmodul
50 vorgesehenen Leiterplatte10 weist die Leiterplatte101 mehrere laminierte Wellenleiter auf, die jeweils zu verschiedenen Außenseitenoberflächen des Substrats1 ausgeleitet sind. In der Leiterplatte101 sind die Ausleitungsabschnitte3a der mehreren laminierten Wellenleiter auf verschiedenen Außenseitenoberflächen des Substrats1 ausgebildet. Überdies sind in der Leiterplatte101 Positionierungsmarkierungen102 , die jeweils den Ausleitungsabschnitten3a entsprechen, auf der Oberfläche des Substrats1 ausgebildet. Mit diesen Markierungen können die Positionen, in denen die Ausleitungsabschnitte3a ausgebildet wurden, von der Hauptoberflächenseite des Substrats1 aus erkannt werden. Wenn die Leiterplatte101 an der zweiten Leiterplatte103 montiert wird, kann folglich die Ausrichtung zwischen den Ausleitungsabschnitten3a , die an der Leiterplatte101 ausgebildet sind, und den zweiten Ausleitungsabschnitten52 der zweiten Leiterplatte103 leicht erreicht werden. - Wie in der zweiten Leiterplatte
51 , die im vorstehend beschriebenen Hochfrequenzmodul50 vorgesehen ist, weist die zweite Leiterplatte103 einen Aussparungsabschnitt auf, der in einer Dickenrichtung davon vertieft ist. In der zweiten Leiterplatte103 sind die Wellenleiter zu Innenseitenoberflächen des Aussparungsabschnitts ausgeleitet. An den inneren Umfangsoberflächen des Aussparungsabschnitts in der zweiten Leiterplatte103 sind die zweiten Ausleitungsabschnitte52 der Wellenleiter ausgebildet. Die Leiterplatte101 ist in den Aussparungsabschnitt der zweiten Leiterplatte103 derart eingefügt, dass die Ausleitungsabschnitte3a der laminierten Wellenleiter den zweiten Ausleitungsabschnitten52 der Wellenleiter gegenüberliegen. - Im Hochfrequenzmodul
100 sind Drosselstrukturen103a auf der Seite der zweiten Leiterplatte103 oder der Seite der Leiterplatte101 am Verbindungsabschnitt zwischen den Ausleitungsabschnitten3a der Leiterplatte101 und den zweiten Ausleitungsabschnitten52 der zweiten Leiterplatte103 ausgebildet. Im Hochfrequenzmodul100 verringern die Drosselstrukturen103a den Austritt von Hochfrequenzsignalen, der durch die Verbindung zwischen den Ausleitungsabschnitten3a und den zweiten Ausleitungsabschnitten52 verursacht wird. Die Größe der Drosselstrukturen103a ist ein ganzzahliges Vielfaches von 1/4 der Wellenlänge λ eines Hochfrequenzsignals. - Das Abdeckungselement
10.4 ist auf der Oberfläche der zweiten Leiterplatte103 so angeordnet, dass es die Grenze zwischen der Leiterplatte101 und der zweiten Leiterplatte103 von oben in einem Zustand abdeckt, in dem die Leiterplatte101 in den Aussparungsabschnitt der zweiten Leiterplatte103 eingefügt ist. Das Abdeckungselement104 ist beispielsweise eine rahmenförmige Metallplatte. Folglich kann der Austritt der Hochfrequenzsignale an der Grenze zwischen der Leiterplatte101 und der zweiten Leiterplatte103 verringert werden. - Als nächstes werden ein Sender, ein Empfänger, ein Sender/Empfänger und eine Radarvorrichtung, die mit dem Hochfrequenzmodul
50 versehen sind, beschrieben. -
7 ist ein Diagramm, das die Konfiguration eines Senders60 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. Der Sender60 dieser Ausführungsform ist mit dem Hochfrequenzmodul50 versehen und umfasst einen Oszillator61 , der an einer Oberfläche der Leiterplatte10 montiert ist. Der Oszillator61 ist mit der Wellenleiterleitung2 verbunden und erzeugt ein Hochfrequenzsignal. Der Sender60 strahlt das Hochfrequenzsignal, das durch den Oszillator61 erzeugt wird, der mit dem laminierten Wellenleiter3 verbunden ist, von der zweiten Leiterplatte51 ab. -
8 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines Empfängers70 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. Der Empfänger70 dieser Ausführungsform ist mit dem Hochfrequenzmodul50 versehen und umfasst einen Wellendetektor71 , der an einer Oberfläche der Leiterplatte10 montiert ist. Der Wellendetektor71 detektiert ein Hochfrequenzsignal, das durch die zweite Leiterplatte51 erfasst wird, die mit dem laminierten Wellenleiter3 verbunden ist. -
9 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines Senders/Empfängers80 und einer Radarvorrichtung90 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die Radarvorrichtung90 dieser Ausführungsform umfasst den Sender/Empfänger80 , der mit dem Hochfrequenzmodul50 versehen ist, und einen Detektor91 . Der Detektor91 detektiert einen Abstand oder eine relative Geschwindigkeit in Bezug auf ein zu detektierendes Objekt auf der Basis eines Zwischenfrequenzsignals von einem Mischer83 , der im Sender/Empfänger80 vorgesehen ist. - Der Sender/Empfänger
80 dieser Ausführungsform ist mit dem Hochfrequenzmodul50 versehen und umfasst den Oszillator61 , der an einer Oberfläche der Leiterplatte10 montiert ist, und eine Verzweigung81 . Der Oszillator61 gibt ein Hochfrequenzsignal aus. Der Oszillator61 wird als Hochfrequenzelement verwendet, das mit der Wellenleiterleitung2 verbunden ist und ein Hochfrequenzsignal in die Wellenleiterleitung2 eingibt. Die Verzweigung81 ist an der Wellenleiterleitung2 angeordnet und verzweigt das durch den Oszillator61 ausgegebene Hochfrequenzsignal. Die zweite Leiterplatte51 im Sender/Empfänger80 strahlt davon über einen Teller82 einen Teil des Hochfrequenzsignals, das durch die Verzweigung81 verzweigt wird, ab. Ferner ist der Wellenleiter51a wie die Antenne der zweiten Leiterplatte51 mit dem laminierten Wellenleiter3 verbunden und empfängt ein Hochfrequenzsignal. Der Sender/Empfänger80 umfasst ferner den Mischer83 . Der Mischer83 mischt den restlichen Teil des Hochfrequenzsignals, das durch die Verzweigung81 verzweigt wird, mit dem Hochfrequenzsignal, das von der Antenne empfangen und durch den Teiler82 übertragen wird, und gibt ein Zwischenfrequenzsignal aus. - Gemäß dem Sender
60 , dem Empfänger70 und dem Sender/Empfänger80 und der Radarvorrichtung90 dieser Ausführungsform ist das Hochfrequenzmodul50 vorgesehen, der Oszillator61 , der Wellendetektor71 oder dergleichen ist an einer Oberfläche der Leiterplatte10 montiert und die zweite Leiterplatte51 oder dergleichen zum Senden und Empfangen von Signalen ist mit der Leiterplatte10 verbunden. Folglich können die Hochfrequenzsignale, die durch die Hochfrequenzschaltung verarbeitet werden, die einen Abschnitt auf der Leiterplatte10 bildet, effektiv zur zweiten Leiterplatte51 übertragen und von der zweiten Leiterplatte51 abgestrahlt werden, und dagegen können die von der zweiten Leiterplatte51 empfangenen Hochfrequenzsignale effektiv zur Hochfrequenzschaltung übertragen werden, die einen Abschnitt auf der Seite der Leiterplatte10 bildet. Folglich kann die Größe verringert werden und eine gute Sende- und Empfangsleistung kann verwirklicht werden. - Es ist zu beachten, dass der Sender
60 , der Empfänger70 , der Sender/Empfänger80 so konfiguriert sein können, dass sie mit dem vorstehend beschriebenen Hochfrequenzmodul100 anstelle des Hochfrequenzmoduls50 versehen sind. - Mehrere Leiterplatten
10 können auf einer einzelnen zweiten Leiterplatte51 oder103 angeordnet sein. Ferner können mehrere Leiterplatten10 nebeneinander angeordnet sein und ein laminierter Wellenleiter3 einer Leiterplatte10 und ein laminierter Wellenleiter3 einer weiteren Leiterplatte10 können elektromagnetisch miteinander gekoppelt sein. - Die laminierten Wellenleiter
3 der Leiterplatte10 und die Wellenleiter der zweiten Leiterplatten51 und103 sind nicht auf jene, die Hochfrequenzsignale mit einem Hochfrequenzelement austauschen, oder jene, die als Antennen fungieren, begrenzt. Die laminierten Wellenleiter3 der Leiterplatte10 und die Wellenleiter der zweiten Leiterplatten51 und103 können jene, die Eingangshochfrequenzsignale von einer anderen Position ausgeben, oder jene, die Eingangshochfrequenzsignale abschließen, sein. - Die vorangehenden Ausführungsformen sind in allen Aspekten lediglich erläuternd. Der Schutzbereich der Erfindung ist durch die beigefügten Ansprüche begrenzt.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Substrat
- 2
- Wellenleiterleitung
- 3
- Laminierter Wellenleiter
- 3a
- Ausleitungsabschnitt
- 4
- Umsetzungsabschnitt
- 5
- Halbleiterelement
- 10, 101
- Leiterplatte
- 31
- Dielektrische Schicht
- 32
- Hauptleiterschicht
- 33
- Durchgangsleiter
- 34
- Durchgangsleitergruppe
- 50, 100
- Hochfrequenzmodul
- 51, 103
- Zweite Leiterplatte
- 52
- Zweiter Ausleitungsabschnitt
- 53
- Aussparungsabschnitt
- 60
- Sender
- 61
- Oszillator
- 70
- Empfänger
- 71
- Wellendetektor
- 80
- Sender/Empfänger
- 81
- Verzweigung
- 82
- Teiler
- 83
- Mischer
- 90
- Radarvorrichtung
- 91
- Detektor
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- JP 2004-254068 A [0003, 0004]
Claims (10)
- Leiterplatte, die umfasst: ein Substrat mit mehreren Oberflächen; eine Wellenleiterleitung, die zumindest teilweise auf einer ersten Oberfläche des Substrats angeordnet ist und dazu konfiguriert ist, ein Hochfrequenzsignal zu übertragen; und einen laminierten Wellenleiter, der innerhalb des Substrats ausgebildet ist, ist mit der Wellenleiterleitung elektromagnetisch gekoppelt ist und einen Ausleitungsabschnitt aufweist, der vom Inneren des Substrats zu einer anderen Oberfläche als der ersten Oberfläche ausgeleitet ist, wobei der laminierte Wellenleiter umfasst: ein Dielektrikum; zwei Hauptleiterschichten, zwischen die das Dielektrikum eingelegt ist; und eine Durchgangsleitergruppe mit mehreren Durchgangsleitern, die die zwei Hauptleiterschichten elektrisch verbinden und entlang einer Signalübertragungsrichtung angeordnet sind.
- Leiterplatte nach Anspruch 1, wobei der Ausleitungsabschnitt auf mehreren Seitenoberflächen des Substrats ausgebildet ist.
- Leiterplatte nach Anspruch 1, die ferner einen Kopplungsabschnitt umfasst, der die Wellenleiterleitung und den laminierten Wellenleiter elektromagnetisch koppelt.
- Wellenleiterstruktur, die umfasst: eine erste Leiterplatte, die umfasst: ein erstes Substrat mit mehreren Oberflächen; eine Wellenleiterleitung, die zumindest teilweise auf einer ersten Oberfläche des Substrats angeordnet ist und dazu konfiguriert ist, ein Hochfrequenzsignal zu übertragen; und einen laminierten Wellenleiter, der innerhalb des ersten Substrats ausgebildet ist, mit der Wellenleiterleitung elektromagnetisch gekoppelt ist und einen Ausleitungsabschnitt aufweist, der vom Inneren des ersten Substrats zu einer anderen Oberfläche als der ersten Oberfläche ausgeleitet ist, wobei der laminierte Wellenleiter ein erstes Dielektrikum, zwei erste Hauptleiterschichten, zwischen die das erste Dielektrikum eingelegt ist, und eine erste Durchgangsleitergruppe mit mehreren ersten Durchgangsleiter umfasst, die die zwei ersten Hauptleiterschichten elektrisch verbinden, entlang einer Signalübertragungsrichtung angeordnet sind; und eine zweite Leiterplatte, die umfasst: ein zweites Substrat; und einen Wellenleiter, der innerhalb des zweiten Substrats ausgebildet ist und mit dem laminierten Wellenleiter der ersten Leiterplatte elektromagnetisch gekoppelt ist.
- Wellenleiterstruktur nach Anspruch 4, wobei das zweite Substrat auf einer Oberflächenseite davon einen Aussparungsabschnitt aufweist, der innen zumindest einen Teil der ersten Leiterplatte aufnimmt, und der Wellenleiter einen zweiten Ausleitungsabschnitt aufweist, der vom Inneren des zweiten Substrats zu einer Innenseitenoberfläche des Aussparungsabschnitts ausgeleitet ist und der mit dem Ausleitungsabschnitt der ersten Leiterplatte elektromagnetisch gekoppelt ist.
- Wellenleiterstruktur nach Anspruch 4, wobei mehrere erste Leiterplatten vorgesehen sind.
- Wellenleiterstruktur nach Anspruch 4, wobei der Wellenleiter umfasst: ein zweites Dielektrikum; zwei zweite Hauptleiterschichten, zwischen die das zweite Dielektrikum eingelegt ist; und eine zweite Durchgangsleitergruppe mit mehreren zweiten Durchgangsleitern, die die zwei zweiten Hauptleiterschichten elektrisch verbinden, entlang der Signalübertragungsrichtung angeordnet sind.
- Hochfrequenzmodul, das umfasst: die Wellenleiterstruktur nach Anspruch 4; und ein Hochfrequenzelement, das mit dem laminierten Wellenleiter elektromagnetisch gekoppelt ist.
- Hochfrequenzmodul nach Anspruch 8, wobei die zweite Leiterplatte ferner eine Antenne umfasst, die mit dem Wellenleiter elektromagnetisch gekoppelt ist und zum Senden und/oder Empfangen des Hochfrequenzsignals ausgelegt ist. 3
- Radarvorrichtung, die umfasst: das Hochfrequenzmodul nach Anspruch 8, wobei die Antenne eine Sendeantenne und eine Empfangsantenne umfasst, wobei der laminierte Wellenleiter eine Verzweigung umfasst, die dazu konfiguriert ist, das Hochfrequenzsignal in mehrere verzweigte Signale zu verzweigen und eines der mehreren verzweigten Signals an die Sendeantenne auszugeben, und wobei das Hochfrequenzelement aufweist ein Ausgangselement, das dazu konfiguriert ist, das Hochfrequenzsignal an die Verzweigung auszugeben, und einen Mischer, der dazu konfiguriert ist, das eine der mehreren verzweigten Signale mit einem empfangenen Signal, das von der Empfangsantenne empfangen wird, zu mischen, um ein Zwischenfrequenzsignal zu erzeugen und das Zwischenfrequenzsignal auszugeben; und einen Detektor, der dazu konfiguriert ist, einen Abstand und/oder eine relative Geschwindigkeit in Bezug auf ein zu detektierendes Objekt auf der Basis des Zwischenfrequenzsignals vom Mischer zu detektieren.
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