CN101317103A - 用于雷达传感器的天线装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于雷达传感器的天线装置，该雷达传感器尤其用于机动车周围区域中的距离和/或速度测定，其中在一芯片(100)上设置天线的至少一个第一部分，该芯片包括雷达传感器的发射及接收单元(105)的至少一部分，在该芯片(100)的上方与所述第一部分隔开一定距离地设置至少一个第二辐射耦合的部分(220)，其特征在于：所述第一部分包括至少一个激励/接收元件(120)，该激励/接收元件是构成芯片(100)的半导体构件的一部分，所述第二部分是一设置在一载体(200)上的谐振元件(220)，该谐振元件具有比所述激励/接收元件(120)的面积大的面积。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于雷达传感器的天线装置，该雷达传感器尤其用于距离和/或速度测定。设有特定天线装置的雷达传感器的应用可以非常广泛。尤其是经适配的实施方式可达到很近的厘米范围、例如用于钻孔深度的确定，或者达到米的范围、例如根据权利要求1的前序部分所述的机动车周围区域。
背景技术
被称为发射/接收模块这种雷达传感器用来在微波及毫米波范围中用于定位空间中的物体或用于尤其是机动车的速度的确定。这种雷达传感器尤其用于机动车辅助系统，这些机动车辅助系统例如被用来确定在一个机动车前面行驶的其它机动车的距离及用于距离调节。在此情况下这种用于定位空间中的物体及用于确定速度的雷达传感器发送电磁波形式的高频信号，这些电磁波被目标物体反射并又被雷达传感器接收及再处理。在此情况下通常多个这样的雷达传感器连接成一个总模块。
由DE 10300955A1公知了微波及毫米波应用的雷达传感器，其中在一个构造成多层的构件中既设有发射和接收单元也设有一个天线。这种层结构需要连接，这些连接必需这样地实施，使得可以传输高频的HF信号。为了能在一定程度上低损耗地建立这样的HF转移，对于这种雷达传感器在制造上有很高的要求。
由未公开的DE 102004059333.7可得到一个用于所述类型的雷达传感器的天线装置，其中至少一个天线包括一个设在芯片上的一个第一部分及一个与该第一部分隔开距离地设置的、与该第一部分辐射耦合的第二部分。
在该天线装置中提出1，在具有很薄的电功能层的、也包括发射/接收单元芯片上设置一个天线装置，它取代印有贴片天线的、带有并联馈给即差分馈电线的偶极天线。天线被分开成一个设在芯片上的第一部分及一个设在离第一部分一定距离上的、与第一部分辐射耦合的第二部分，这种分开可实现带宽的有利增大。此外辐射阻力可下降。在此情况下天线的第二部分优选设置在一个雷达天线罩上。
由亦未公开的DE 102004063541.2公知了一个这种类型的天线装置，其中天线的第二部分被设置在一个天线载体或另一芯片上，该天线载体或另一芯片在第一部分的上面通过专门的安装及接触工序来固定，以实现小的机械公差。在此，所述固定通过倒装芯片连接来实现。通过在半导体芯片上集成所有高频组成部分尤其是如振荡器、混频器及放大器那样的组件可实质地减小雷达传感器的成本。此外在半导体单元上还集成了有源的组件。
在此情况下公知了在半导体电路上集成天线元件的不同方案。例如使用了高欧姆电阻的硅晶片，在其上通过微机械的精加工、例如层的背面削薄或蚀刻来制造天线结构。此外也可考虑施加一个附加的层，例如在天线元件上施加由BCB(Benzocyclobuten)制作的层。
在此情况下其问题是，为了制造天线在硅晶片的加工时需要附加的工艺步骤。
发明内容
因此本发明的任务在于，获得一个用于发射电磁波的天线系统，该天线系统在良好效率的情况下在批量制造中具有很小公差的确定的辐射特性。该天线系统应可用成本低的方式来制造及在制造半导体电路时应避免附加的工序。
该任务将通过具有权利要求1的特征的用于雷达传感器的天线装置来解决。除了简单的、在制造半导体电路时它不需要附加的程序步骤的制造外，这种天线系统与烧结处理(Backendprozess)相对无关，即与半导体工艺的金属层(Metallages)成层结构无关。该烧结处理基本上仅影响天线的效率。
在最下面与最上面的金属层之间具有约10μm范围内的相对大距离的合适的烧结处理情况下，天线效率可以明显超过50％。具有权利要求1的特征的天线系统可实现一个确定的及形成良好形状的具有小副波瓣的方向图。非常有利及成本有利的是：从HF半导体元件到印刷电路板衬底不需要适用高频的电过渡。因此半导体电路的馈电导线及信息导线的电连接可通过标准化的键合接线来实现，因为天线的辐射方向为离开芯片地向上指向。该印刷电路板衬底可由廉价的聚酯材料FR4组成。
其它的优点及特征是引用权利要求1的从属权利要求的技术方案。
优选地，第一部分不对称地接触及由一个在端部短路的缩短的矩形片元件构成。第二部分由一个矩形谐振器组成，它的中心基本上定位在载体上第一部分的敞开的边缘的上方。
一个有利的实施形式在于，激励/接收元件是一个基本上平的金属面，即所谓的激励片。
该激励片具有一个长度，该长度优选基本上相应于要发射的波长的四分之一，该激励片具有一个比其长度小的宽度。
谐振元件是一个在载体上基本上平面地构成的金属面，即所谓的谐振片。该谐振片具有一个长度，该长度基本上相应于辐射的电磁射束的波长的一半，该谐振片具有一个小于其长度的宽度。
谐振元件可具有一个介质棒(Polyrod)、即一个逐渐变细的圆柱体，用于射束成型，由此可达到较高的天线增益。
为了保护天线装置免受环境的影响，还可提出，在芯片与载体之间的空间中置入掩埋激励片及谐振片的浇注材料。
附图说明
本发明的其它优点及特征是对实施例的以下的描述及附图的技术方案。
附图中表示：
图1a，b：根据本发明的设置在一个芯片上的激励元件的概要视图；
图2：图1中所示的激励元件截面图，具有一个布置在该激励元件上的谐振元件；
图3：图2中所示的天线装置的电力线的分布；及
图4：具有附加的介质棒的天线装置的概要视图。
具体实施方式
在图1a及图1b中所示的雷达传感器中，在一个芯片100上不仅设置了收发器的整个发射/接收元件105，而且也设置了天线装置的激励/接收元件120。芯片100例如由一个半导体构件组成，该半导体构件具有一个确定的介电常数。正如尤其由图1a可看出的，激励元件由一个在端部短路的缩短的矩形片元件构成，该矩形片元件不对称地电接触。
图2及3以截面图表示这样一个天线装置。在硅芯片100上设置有一个氧化层102，在该氧化层中埋置激励/接收元件120。
也被称为激励片的激励/接收元件120由一个具有长度1及宽度w的、基本上平的金属面组成(参见图1a)。它通过一个接片121与芯片的一个金属层101短接(参见图2及图3)。该激励/接收片120具有一个长度及宽度，该长度基本上相应于要发射的波长的四分之一，该宽度大于该长度。
芯片100本身可具有约350μm的厚度d1，氧化层则具有9μm的厚度d2(图2，图3)。
在激励/接收片120的上方设有一个谐振元件220，该谐振元件由一个也是基本上平的、设置在载体200上的金属面构成。载体200优选由塑料制成，也称为谐振片220的谐振元件220的平金属面以约150μm的间距d3布置在氧化层102上方(图2，图3)。谐振片220具有一个长度及具有一个宽度，该长度基本上相应于发射的电磁射线的波长的一半，该宽度小于该长度。矩形谐振片220的中心-在图2中由Z表示的线表示-位于激励/接收元件120的敞开的棱边122的上方。
在图3中概要地表示出电磁场E的力线的分布。场E的传播通过箭头300表示。电磁场E基本上离开天线装置地向上指向地传播，因此整个芯片可通过公知的键合引线(Bond-
)来形成电接触。
为了使射束成型可考虑：在谐振片220的上方设置一个所谓的介质棒250、即一个锥形形体，用于射束成型，该锥形形体用侧面的臂252支撑在芯片100上。
在一个有利的实施方式中，芯片100与载体200之间的空间可通过一个埋置激励/接收片120及谐振片220的浇注材料、尤其是硅胶或基于环氧树脂的底填料(Underfiller)来填满。
Claims (8)
1.用于雷达传感器的天线装置，该雷达传感器尤其用于机动车周围区域中的距离和/或速度测定，其中在一芯片(100)上设置天线的至少一个第一部分，该芯片包括雷达传感器的发射及接收单元(105)的至少一部分，在该芯片(100)的上方与所述第一部分隔开一定距离地设置至少一个第二辐射耦合的部分(220)，其特征在于：所述第一部分包括至少一个激励/接收元件(120)，该激励/接收元件是构成芯片(100)的半导体构件的一部分，所述第二部分是一设置在一载体(200)上的谐振元件(220)，该谐振元件具有比所述激励/接收元件(120)的面积大的面积。
2.根据权利要求1的天线装置，其特征在于：所述激励/接收元件(120)不对称地电接触及由一在端部短路的矩形片元件构成，所述谐振元件(220)是一矩形谐振器，该矩形谐振器的中心(Z)基本上定位在所述载体(200)上的所述矩形片元件的敞开的边缘(122)的上方。
3.根据权利要求1或2的天线装置，其特征在于：所述激励/接收元件(120)是一基本上平的金属面(激励-接收片120)。
4.根据权利要求3的天线装置，其特征在于：激励/接收片(120)具有一长度及一宽度，该长度基本上等于要发射的波长的四分之一，该宽度比该长度小。
5.根据以上权利要求中一项的天线装置，其特征在于：所述谐振元件是一在载体(200)上基本上平面地构成的金属面(谐振片220)。
6.根据权利要求5的天线装置，其特征在于：所述谐振片(220)具有一长度，该长度基本上等于发射的电磁射线的波长的一半，该谐振片具有一基本上约为其长度一半的宽度。
7.根据以上权利要求中一项的天线装置，其特征在于：所述谐振元件(220)固定在一介质棒(250)的下面及该单元确定地位于所述半导体构件的上面。
8.根据以上权利要求中一项的天线装置，其特征在于：所述芯片(100)与所述载体(200)之间的空间通过一埋置所述激励/接收片(120)及所述谐振片(220)的浇注材料、尤其是硅胶或基于环氧树脂的底填料来填满。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20081203 |