CN104125702B

CN104125702B - 复合电路板及雷达装置

Info

Publication number: CN104125702B
Application number: CN201310151502.XA
Authority: CN
Inventors: 曾建中; 许政雄; 张再旺; 陈毅山; 吴旻蓉
Original assignee: Wistron Neweb Corp
Current assignee: Wistron Neweb Corp
Priority date: 2013-04-27
Filing date: 2013-04-27
Publication date: 2017-04-12
Anticipated expiration: 2033-04-27
Also published as: CN104125702A

Abstract

本发明公开一种用于一雷达装置的复合电路板，其包含有一第一基板，包含有多个布线层，其中一第一布线层于一第一区形成有该雷达装置的一数字信号处理元件及一电子控制元件；一第二基板，包含有多个布线层，其中一第二布线层于一第二区形成有一天线模块；以及一半固化片（Prepreg），介于该第一基板与该第二基板间，用来连结该第一基板与该第二基板；其中，该第一区与该第二区在该第一布线层投影于该第二布线层的一第一投影结果中大致重叠。

Description

复合电路板及雷达装置

技术领域

本发明涉及一种复合电路板及雷达装置，尤其是涉及一种具有低厚度的复合电路板及雷达装置。

背景技术

车用雷达系统是将无线信号收发器设置于车辆保险杆或风扇栅罩内部，利用发射及接收毫米波(millimeter-wave)无线信号，来进行测距、资讯交换等应用。由于车辆保险杆内通常会设置吸震保丽龙或玻璃纤维等，可用空间极为受限，因而增加了无线信号收发器设计上的难度。除此之外，若车用雷达系统的销售目标为车后市场，亦即雷达供应商将无法参与决策保险杆的材质及厚度，在此情形下，为了尽可能适用大部分车辆，对于无线信号收发器体积的要求将更为严格。

一般而言，现有车用雷达系统的无线信号收发器主要可分为三大部分，分别为数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)、电子控制元件(Electronic ControlUnit，ECU)及射频(Radio-Frequency，RF)，且各自包含对应的电路及电路板。DSP部分主要处理及控制雷达系统的运作；RF部分包含微波天线、功率放大器、低杂讯放大器等元件，并配合适当的收发器芯片(Monolitic microwave integration circuit，MMIC)及相关电路，进行无线信号的发射、接收等；而ECU部分则通过人机界面传输安全辅助资讯给驾驶者。为了实现上述三大部分，在现有技术中，微波汽车雷达产品系统需包含对应的DSP板、ECU板及RF天线板。DSP板及ECU板的基材为FR4，RF天线板的基材则需具低介质常数及低损耗，而每块板材之间均须通过板对板连接器(Connector)做连结，如此相辅相成才能正确侦测目标物的相对距离、速度、角度等，进而适时产生预警信号送给驾驶人。在此情形下，虽然电路板的厚度一般小于2mm，但加上连接器后，往往造成终端产品的体积或整体厚度大幅增加，例如整体厚度一般皆大于10mm。

由于车用雷达产品的可用设置空间极为受限，因此如何有效减少车用雷达产品的体积或整体厚度也就成为业界所努力的目标之一。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种复合电路板及雷达装置，以减少车用雷达产品的体积或整体厚度。

为达上述目的，本发明公开一种用于一雷达装置的复合电路板，包含有一第一基板，包含有多个布线层，其中一第一布线层于一第一区形成有该雷达装置的一数字信号处理(Digital Signal Processing)元件及一电子控制元件(Electronic Control Unit)；一第二基板，包含有多个布线层，其中一第二布线层于一第二区形成有一天线模块；以及一半固化片(Prepreg)，介于该第一基板与该第二基板间，用来连结该第一基板与该第二基板；其中，该第一区与该第二区在该第一布线层投影于该第二布线层的一第一投影结果中大致重叠。

本发明另公开一种雷达装置，其包含有一基座；一复合电路板，设置于该基座之上，包含有一第一基板，包含有多个布线层，其中一第一布线层于一第一区形成有该雷达装置的一数字信号处理(Digital Signal Processing)元件及一电子控制元件(ElectronicControl Unit)；一第二基板，包含有多个布线层，其中一第二布线层于一第二区形成有一天线模块；以及一半固化片(Prepreg)，介于该第一基板与该第二基板间，用来连结该第一基板与该第二基板；以及一金属隔离盖，设置于该复合电路板上，该金属隔离盖相对于该复合电路板一涵盖范围不包含该第二区；其中，该第一区与该第二区在该第一布线层投影于该第二布线层的一第一投影结果中大致重叠。

附图说明

图1为本发明实施例一雷达装置的示意图；

图2为图1中一复合电路板的一实施例的示意图；

图3A至图3C分别为图1中三布线层的分区示意图；

图4为图1中复合电路板的另一实施例的示意图；

图5为本发明实施例一射频收发系统的示意图。

符号说明

10 雷达装置

100 基座

102 复合电路板

104 金属隔离盖

106 天线罩

108 接头

200、400 第一基板

202、402 第二基板

204、404、PP1～PP3、PP1’、PP2’ 半固化片

L1～L8、L1’～L6’ 布线层

C1、C2、C1’ 内芯板

RS、RS’ 基材

A1～A3、B1～B3、C1、C2 区

50 射频收发系统

具体实施方式

请参考图1，图1为本发明实施例一雷达装置10的示意图。雷达装置10是用于一车用雷达系统，可用来实现一无线信号收发器，并具有低厚度的特性。雷达装置10包含有一基座100、一复合电路板102、一金属隔离盖104、一天线罩106及一接头108。基座100可为金属、塑料等硬质材料所制成，用来安装及包覆其他元件。复合电路板102是由两多层基板通过一半固化片所组成，其厚度大致小于5mm，用以设置雷达装置10运作所需的控制芯片、射频或基频电路、天线等元件。金属隔离盖104设置于复合电路板102上，且其涵盖范围不包含复合电路板102中的一天线区域。另外，天线罩106可与基座100结合而保护内部元件，而接头108可符合OBDI、OBD-1.5、EOBD、EOBDⅡ等常见车用通讯规格，其是用来连结一外部控制装置(如汽车的电子控制元件)，使雷达装置10可与外部控制装置交换信号。

简言之，针对车用雷达系统的无线信号收发器，现有技术需使用三块电路板，分别设置数字信号处理模块、电子控制元件及射频模块等元件，造成整体厚度因板对板连接器而无法有效减少，且组装程序的复杂度也随之增加。相较之下，本发明是利用单一复合电路板102设置雷达装置10运作所需的数字信号处理模块、电子控制元件及射频模块等元件，可将厚度降低至5mm以下，如2.4mm，因而可减少雷达装置10的体积或整体厚度。

详细来说，请继续参考图2，图2为图1中复合电路板102的一实施例的示意图。如图2所示，复合电路板102包含有一第一基板200、一第二基板202及一半固化片(Prepreg)204。较佳地，第一基板200符合一FR4板材规格，而第二基板202符合一Rogers板材规格，以达低介质常数及低损耗。换言之，第一基板200与第二基板202具不同热膨胀系数(Coefficientof thermal expansion，CTE)，例如，符合FR4板材规格的基板相对于(X,Y,Z)座标的CTE约为(14,13,175)ppm/℃，而符合Rogers板材规格的基板相对于(X,Y,Z)座标的CTE约为(14,16,35)ppm/℃。由此可知，第一基板200与第二基板202具不同热膨胀系数，随着温度的升高两基板间会有不同的弯曲情形。在此情形下，本发明是利用厚度介于5密耳(mil)至10密耳间(如7.9密耳)的半固化片204，将第一基板200与第二基板202叠构为复合电路板102，以避免高温造成的板弯或翘板情形。

除此之外，第一基板200主要用来设置数字信号处理元件及电子控制元件等低频电路与元件，而第二基板202则用来设置天线、功率分配器等射频电路或元件。在此情形下，由于射频信号易受干扰，因此本发明另适当配置第一基板200及第二基板202中各种元件或电路的布局方式，以降低电路间干扰。

详细来说，如图2所示，第一基板200由上至下依序包含有一布线层L1、一半固化片PP1、一布线层L2、一内芯板(Core)C1、一布线层L3、一半固化片PP2、一布线层L4、一内芯板(Core)C2、一布线层L5、一半固化片PP3及一布线层L6。而第二基板202由上至下依序包含有一布线层L7、一基材RS、一布线层L8。而布线层L1～L8所布局的电路或元件如表一所示：

表一

更进一步地，请参考图3A至图3C，图3A至图3C分别为布线层L1、L4、L8的分区示意图。如图3A所示，布线层L1的A1区用来设置数字信号处理元件、电子控制元件、记忆体等元件，A2区用来设置模拟至数字转换器及模拟中频放大器等电路，而A3区用来设置相关于接头108的信号处理电路(如CANBUS的收发器元件)。如图3B所示，布线层L4是用来设置电源线路，并于B1、B2、B3区设置不同的电源供应模块，以提供不同电压源，如3.3伏、3.5伏、5伏等。最后，如图3C所示，布线层L8的C1区用来设置天线模块，C2区用来设置射频处理芯片及被动电路模块等。

需注意的是，图3A至图3C为布线层L1、L4、L8叠构时的平面分区示意图，换句话说，若将布线层L1、L4投影至布线层L8的平面时，A1区、B1区及C1区是部分重叠，A2区、B2区及C2区是部分重叠，以及A3区及B3区是部分重叠。在此情形下，可有效降低对天线模块的干扰，以提升信号收发效能。除此之外，在A1区中，较佳地，数字信号处理元件是设置于(A2区的)模拟至数字转换器旁，而其运作所需的记忆体则设置在数字信号处理元件旁，以进一步降低对天线模块的干扰。

此外，雷达装置10为本发明实施例，其利用复合电路板102达到降低厚度的目的，本领域具通常知识者当可据以做不同的修饰，而不限于此。举例来说，半固化片204的材质不限于特定种类，例如可为玻璃纤维布加上环氧树脂胶片所构成，或是其它符合FR4规范或由ISOLA所生产的电介质，用以粘结及固定第一基板200与第二基板202。

再者，表一说明布线层L1～L8可布局的电路类型，但不限于此，举例来说，布线层L2与L5所布局的电路类型也可交换，亦即布线层L2布局高速数字及模拟信号线路，而布线层L5布局低速数字信号线路。此外，在此例中，接地层共分布于布线层L3、L6、L7，其主要目的是将高频模拟与数字信号隔离，同时，也可隔离电源与信号，避免杂讯耦合。另一方面，布线层L6除了可设计为混和信号与射频线路的接地隔离层外，还可提供混和信号良好接地，特别在布线层L7全部使用模拟接地到零阻抗，可使高频信号有更好的信号完整性。

在图2之例中，复合电路板102由六层的第一基板200与二层的第二基板202所构成的八层复合电路板，然而，此仅为本发明可行的实施例之一，不限于此。举例来说，请参考图4，图4为图1中复合电路板102的另一实施例的示意图。如图4所示，复合电路板102包含有一第一基板400、一第二基板402及一半固化片(Prepreg)404。较佳地，第一基板400符合一FR4板材规格，而第二基板402符合一Rogers板材规格。第一基板400由上至下依序包含有一布线层L1’、一半固化片PP1’、一布线层L2’、一内芯板(Core)C1’、一布线层L3’、一半固化片PP2’、一布线层L4’。而第二基板202由上至下依序包含有一布线层L5’、一基材RS’、一布线层L6’。而布线层L1’～L6’所布局的电路或元件如表二所示：

表二

层别	电路类型
		L1’	数字及模拟元件及电路
L2’	接地隔离
		L3’	电源线路
L4’	数字及模拟信号线路
		L5’	混和信号与射频线路的接地隔离
L6’	射频元件及其信号电路

同样地，在图4的复合电路板102中，布线层L1’、L3’、L6’的分区及布局方式可参考图2的复合电路板102的布线层L1、L4、L8的分区及布局方式，以降低对天线模块的干扰。

另一方面，针对射频元件及其信号电路的设计(即图2的布线层L8或图4的布线层L6’)，也不限于特定结构，只要能符合天线模块位于C1区，而射频处理芯片及被动电路模块位于C2区即可。举例来说，本案申请人于中国台湾专利申请号102102470中提供一种射频收发系统，其也可适用于本发明。请参考图5，图5为一射频收发系统50的示意图。射频收发系统50根据中国台湾专利申请号102102470所设计，其中的C1区形成有一阵列天线模块，而C2区则形成有一射频信号处理单元及被动电路，详细运作方式可参考中国台湾专利申请号102102470，于此不赘述。

此外，在前述实施例中，第一基板200(及400)与第二基板202(及402)的投影面积大致相同，例如可为88mm×70mm，但不限于此，可视应用不同而适当增加或减少。然而，更重要的是，复合电路板102的厚度可低于5mm，如2.4mm，其相较于现有技术可明显减少成品厚度，更有利于车用雷达系统，特别是车后市场。

综上所述，现有车用雷达系统的无线信号收发器因需通过板对板连接器连结不同板材，造成终端产品的体积或整体厚度因此大幅增加。相较之下，本发明的雷达装置利用复合电路板节省板对板连接器，同时可克服不同板材间热膨胀系数差异所可能产生的板弯或翘板情形。由此，本发明可有效降低雷达装置的整体厚度，以提升产品应用范围。

Claims

1.一种用于一雷达装置的复合电路板，包含有：

第一基板，包含有多个布线层，其中一第一布线层于一第一区形成有该雷达装置的一数字信号处理(Digital Signal Processing)元件及一电子控制元件(ElectronicControl Unit)；

第二基板，包含有多个布线层，其中一第二布线层于一第二区形成有一天线模块；以及

半固化片(Prepreg)，介于该第一基板与该第二基板间，用来连结该第一基板与该第二基板；

其中，该第一区与该第二区在该第一布线层投影于该第二布线层的一第一投影结果中大致重叠。

2.如权利要求1所述的复合电路板，其中该第一布线层于一第三区形成有模拟至数字转换器及一模拟中频放大器，该第二布线层于一第四区形成有一射频处理芯片及一被动电路模块，该第三区与该第四区在该第一投影结果中大致重叠。

3.如权利要求2所述的复合电路板，其中该第一基板中一第三布线层于一第五区形成有一第一电源供应模块并于一第六区形成有一第一电源供应模块，第五区与该第二区在该第三布线层投影于该第二布线层的一第二投影结果中大致重叠，第六区与该第四区在该第二投影结果中大致重叠。

4.如权利要求1所述的复合电路板，其中该半固化片的厚度介于5密耳至10密耳间。

5.如权利要求1所述的复合电路板，其中该第一基板与该第二基板的投影面积大致相同。

6.如权利要求5所述的复合电路板，其厚度小于5毫米。

7.如权利要求1所述的复合电路板，其中该第一基板符合一FR4板材规格，该第二基板符合一Rogers板材规格。

8.如权利要求1所述的复合电路板，其中该雷达装置是一车用雷达系统的一无线信号收发器。

9.一种雷达装置，包含有：

基座；

复合电路板，设置于该基座之上，包含有：

半固化片(Prepreg)，介于该第一基板与该第二基板间，用来连结该第一基板与该第二基板；以及

金属隔离盖，设置于该复合电路板上，该金属隔离盖相对于该复合电路板一涵盖范围不包含该第二区；

10.如权利要求9所述的雷达装置，其中该第一布线层于一第三区形成有模拟至数字转换器及一模拟中频放大器，该第二布线层于一第四区形成有一射频处理芯片及一被动电路模块，该第三区与该第四区在该第一投影结果中大致重叠。

11.如权利要求10所述的雷达装置，其中该第一基板中一第三布线层于一第五区形成有一第一电源供应模块并于一第六区形成有一第一电源供应模块，第五区与该第二区在该第三布线层投影于该第二布线层的一第二投影结果中大致重叠，第六区与该第四区在该第二投影结果中大致重叠。

12.如权利要求9所述的雷达装置，其中该半固化片的厚度介于5密耳至10密耳间。

13.如权利要求9所述的雷达装置，其中该第一基板与该第二基板的投影面积大致相同。

14.如权利要求13所述的雷达装置，其中该复合电路板的厚度小于5毫米。

15.如权利要求9所述的雷达装置，其中该第一基板符合一FR4板材规格，该第二基板符合一Rogers板材规格。

16.如权利要求9所述的雷达装置，其是一车用雷达系统的一无线信号收发器。

17.如权利要求9所述的雷达装置，其另包含一天线罩，用来与该基座结合而包覆该复合电路板及该金属隔离盖。