CN104602449B - 用于毫米波电路板的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于毫米波电路板的系统和方法。根据一个实施例，一种电路板包括第一导电层的至少一部分的信号线，该信号线具有在电路板中的空腔之上自该空腔的第一侧面延伸的第一部分。该电路板还包括包围该空腔的第一多个导电导通孔，并且该第一多个导通孔包括邻近空腔的第一侧面布置的至少一个盲孔。

Description

用于毫米波电路板的系统和方法
技术领域
本发明总的涉及电路板，在特别的实施例中，涉及用于毫米波电路板的系统和方法。
背景技术
由于低成本半导体技术(比如，硅锗(SiGe))和良好的几何互补金属氧化物半导体(CMOS，complementary metal-oxide semiconductor)工艺的快速进展，在过去的数年中，毫米波频率范围中的应用已获得显著关注。高速双极型晶体管和金属氧化物半导体(MOS)晶体管的可用性已导致对60GHz、77GHz和80GHz以及超出100GHz的毫米波应用的集成电路的需求不断增长。例如，这些应用包括汽车雷达和多兆位(multi-gigabit)通信系统。
然而，随着RF系统的工作频率持续增加，以如此高的频率生成信号引起了一些重大挑战。一个此挑战在于去往集成电路的毫米波信号和来自集成电路的毫米波信号的接口。在高频时，键合线、封装接触、印刷电路板(PCB)轨迹、板电容以及其他寄生现象(parasitics) 可潜在地引起高频RF信号的衰减和不匹配。在一些系统中(比如，汽车雷达系统)，电路板使用波导与高频雷达天线相连接，以防止信号丢失。
在更高功率的毫米波系统中，可出现与热管理有关的其他问题。例如，配置为处理高功率的电路部件可具有承受高电流的更宽的导电层和为了将热从高功率部分中导出的散热结构(比如，导通孔(via))。这些导电层和散热结构可增加可降低RF性能的寄生电容和寄生电感。
发明内容
根据一个实施例，电路板包括包括第一导电层的至少一部分的信号线，该信号线具有在电路板中的空腔之上自该空腔的第一侧面延伸的第一部分。该电路板还包括包围该空腔的第一多个导电导通孔，并且该第一多个导通孔包括邻近空腔的第一侧面布置的至少一个盲孔 (blind via)。
附图说明
为更完整地理解本发明及其优点，现参考了具体实施方式以及附图，其中：
图1示出了一种实施例芯片堆叠(chip stack)的横截面原理图；
图2a示出了一种实施例电路板的详细布局视图；
图2b示出了一种实施例电路板的布局视图；
图2c示出了一种实施例电路板的更详细布局视图；
图3示出了一种实施例球形栅格阵列(ball grid array)分布的示意图；
图4示出了一种实施例电路板的两个截出的层状横截面和顶视图；
图5a示出了一种实施例电路板在第一位置处的层状横截面；
图5b示出了一种实施例电路板在第二位置处的层状横截面；和
图5c示出了一种实施例电路板在第三位置处的层状横截面。
除非另有表明，不同附图中对应的附图标记和符号指对应的部分。附图的绘制是为了清楚地说明实施例的相关方面，并且不一定是按比例绘制的。
具体实施方式
各种实施例的制作和使用将在下文中详细地进行讨论。然而，应当理解的是，本文中所描述的各种实施例可应用于各种各样的特定环境中。所讨论的特定实施例仅仅用于说明制造和使用各种实施例的特定方法，并且不应当在有限的范围内进行解释。
描述是相对于特定环境(也即埋置型系统(embedded system)) 中的各种实施例进行的，更具体地，是相对于毫米波电路板进行的。本文中所描述的各种实施例中的一些包括射频(RF，radio frequency) 收发器、电路板、印刷电路板(PCB)、具有埋置型天线的PCB、PCB 和键合IC上的热管理、波导、波导屏蔽以及其他。本文中的许多实施例与具有RF范围内的频率的信号一起进行描述，并且特别的应用可集中在具有毫米(mm)波长信号的无线电信号(这通常对应于具有GHz频率的RF信号)上。在其他实施例中，方面也可被应用于涉及任何类型的埋置型系统的其它应用和依照本领域已知的任何型的电路板中。
依照一个实施例，电路板包括波导和在波导和集成电路(IC)之间的接口，该接口有助于在毫米波范围内(例如，具有超过30GHz 的频率)的信号。该波导由电路板中被具有小于RF信号的四分之一波长(λ/4)的间距的导通孔包围的空腔构建。这些导通孔形成波导的电“壁”(electrical“walls”)且可包括从电路板的顶部导电层延伸至底部导电层的过孔(through via)，并且可包括从电路板的一侧延伸至中间导电层的盲孔。这些盲孔可被布置在被用来向波导内馈送信号的导电线之下。在一些实施例中，不必用导电材料对空腔的壁进行电镀。
在一个实施例中，用来向波导馈送信号的导电线通过传输线(可以是具有定义阻抗的差分传输线)被耦接至IC焊盘(landing pad)。作为选择，可使用单端(single ended)传输线。传输线可被过孔包围，以确保电路板层的顶部导电层和电路板的底部导电层之间在接近传输线处具有低阻抗的路径。在电路板的物理上紧密和拥挤的区域中，过孔的直径可被减少，以维持顶部导电层和底部导电层之间的耦接。
耦接至传输线和波导的IC焊盘可与布置在IC下面的过孔邻近地布置。这些布置在IC之间的导通孔可执行迁移来自IC的热和提升 HF过渡的双重职责。
根据一个实施例，在本文中呈现了包括具有由导通孔形成的侧壁的埋置型波导的电路板。该电路板包括用于通过球形栅格阵列(BGA) 将IC键合至该电路板的IC焊盘。过孔和微型导通孔(microvia)的布置与材料的特别分层的结合产生了具有提升的热性能、电性能、结构性能和RF性能的电路板。
图1示出了包括IC 102、重新分布(redistribution)层104、BGA 106、PCB 108和散热层(heat spreader)110的实施例系统100的剖视图。IC 102可以是任何类型的芯片、晶片或者电路封装。在各种实施例中，IC 102包括用于通过波导传送和接收信号的模拟电路或者数字电路，该模拟电路或者数字电路可被包括在PCB 108中。BGA 106 提供PCB 108和IC102之间的连接，并且可包括提供电连接和热连接的锡球(solder ball)。在一些实施例中，IC 102是通过BGA 106 键合至PCB 108的倒装芯片(flip-chip)。为了驱散在IC 102中产生的热，提供了具有锡球的热连接。在一些实施例中，该热连接还耦接至地。对于其他的散热，过孔(未示出)可被包括在耦接至散热层110 的PCB 108中。在一些实施例中，重新分布层104可被省略。
图2a示出了一种用于RF传输系统(比如，雷达系统)的实施例电路板200的布局视图。电路板200包括用于射频(RF)集成电路的芯片接触区或者芯片焊盘区201，以及在电路板200之内被实施为空腔的两个波导210和211。波导210通过传输线224耦接至焊盘225。在一个实施例中，焊盘225对应于在IC上用于RF输入或者输出的接口引脚(interface pin)。如图所示，传输线224是差分信号线；然而，在替代的实施例中，传输线224可被实施为单端传输线。在一些实施例中，具有毫米波长(即，频率大约数十GHz或者数百GHz)的RF 信号通过IC在电路板200上被传送或者被接收。电路板200还包括芯片焊盘201、用于其他IC连接的其他焊盘202、过孔204、盲孔206 和微型导通孔218，这将参考其他附图在下文中更详细地进行描述。为了更清楚地解释波导210和电路板200的结构，横截面CS1、CS2 和CS3在下文也分别地参考图5a、5b和5c进行描述。
根据各种实施例，在空间中传播的RF信号通过波导210中的空腔208进行传送，波导210包括空腔208和周围的过孔204。在一些实施例中，波导210通过空腔208将RF信号引导至由空腔上覆盖的导电材料形成的波导过渡220中。波导过渡220可被实施为锥形缝隙天线(TSA,tapered slot antenna)，将波导210耦接至传输线224和焊盘225的过渡可如图1所示的与BGA封装相连接并将在下文中进行进一步地描述。在各种实施例中，电路板200的传输部分222包括在图2a右侧的包括焊盘225、传输线224和波导210的元件，而接收部分221包括在图2a左侧上的包括焊盘235、传输线234和波导211 的元件。根据各种实施例，接收部分221和传输部分222可包括相同的结构或者类似的结构或者可以以不同的结构实施。根据一些实施例，在空腔208和传输线224之间的过渡处，过孔和/或盲孔206可被实施为用于波导210的壁。
在一些实施例中，包围波导210、传输线224和焊盘225的过孔204和微型导通孔组228可具有如下功能：(1)导通孔的功能为电磁屏蔽和作为波导210和传输线224的壁；(2)导通孔的功能为将电路板200的顶表面上的产生热的部件热地耦接至电路板200的底表面上的散热层；以及(3)导通孔和微型导通孔组228如下面参考图2c 所描述的，提供将接地板(ground plane)稳固地耦接至接地连接 (ground connection)。
根据各种实施例，过孔204彼此与最邻近的过孔204以λ/4的距离分离，其中λ是工作的特别频率的波长。在各种实施例中，λ可以是大约几毫米。因此，过孔之间的距离可以是大约几毫米或者更少。在特定的实施例中，可使用大约80GHz的工作频率。约3-5mm的对应波长生产约1mm或者更小的过孔之间的距离。微型导通孔218也在与过孔204和其他微型导通孔218的距离小于λ/4处放置。具体地，在微型导通孔组228中的微型导通孔可被放置为以使其与微型导通孔组228中的其他微型导通孔和邻近的过孔204以小于λ/4的距离被分离开。根据一些实施例，微型导通孔218具有比过孔204更小的直径，并且可遍及电路板200被放置在紧密的位置或者狭窄的位置中。
在一些实施例中，过孔204的间距与包围接收部分221和传输部分222的过孔特别地相关。如图所示，多个过孔204形成将传输线224、焊盘225和空腔208包括在内的在接收部分221和传输部分222周围的导通孔围墙(via enclosure)或者导通孔围栏(via fence)。在一些实施例中，可如图所示使用两行过孔。在其他实施例中，可使用多于两行或者少于两行包围接收部分221和传输部分222。相对于空腔 208，过孔204和盲孔206形成波导的电壁。在一些实施例中，空腔 208的内壁未被电镀。
图2b示出了包括两个波导210和211以及IC焊盘201的实施例电路板200的布局视图。IC焊盘201对应于图1中PCB 108上的IC 102 的位置。在各种实施例中，IC裸片或裸片堆叠可被键合至IC焊盘201。如图所示，在左侧和右侧与IC焊盘201邻近的是每个包括波导210和211的接收部分221和传输部分222。在各种实施例中，波导210 和211包括过孔204、盲孔206、空腔208和波导过渡220。在一些实施例中，波导过渡220可以是锥形缝隙天线(TSA)。在进一步的实施例中，波导过渡220可以是维瓦尔第(Vivaldi)型。在其他实施例中，波导过渡220可被实施为其他类型的天线。根据各种实施例，波导过渡220被埋置在电路板200中。电路板200可对应于图1中的 PCB 108。
图2C示出了图2a的电路板200的更详细的布局视图。在各种实施例中，IC焊盘201包括焊盘202和过孔204。焊盘202可被用作附着BGA的接触点(contact point)，从而将芯片或者IC键合在IC焊盘201上。材料212可以是将特定的焊盘202耦接至电路板200上的电布线(electrical routing)的导电材料(比如，铜)。材料212可遍及电路板200将焊盘202耦接至输入和输出(I/O)引脚或焊垫(pad)、接地连接或电源连接。例如，耦接至焊盘202的引线214可与各种I/O 信号和进位信号(carry signal)结合，而焊盘202可被直接地耦接至接地板。
根据各种实施例，过孔204可作至少三个功能使用：(1)将热能(热)从电路板200的顶侧转移至电路板200底侧上的散热层；(2) 提供电路板200的底侧上的接地板216和接地连接之间的低阻抗路径；以及(3)提供用于EMR发射器和接收器的电磁屏蔽。在一些实施例中，更小的导通孔可被放置为遍及电路板200，以在物理紧密区域中提供接地和屏蔽。被描述为微型导通孔218的这些更小的导通孔，也可作列出的三个目的使用。在替换的实施例中，微型导通孔可被放置在焊盘202下面。
就接地板216进一步举例说明，由于在高频率时短导线和金属连接中的寄生电感和寄生电容可以是显著的，接地板可在多个位置处被耦接至接地。例如，区226a可以是接地板216的耦接至材料212的狭窄部分。当在一些通信回程系统(communication backhaulsystem) 的情况下，电路板200以超过30GHz(例如，以80GHz)运行时，区 226a的电感和/或电容可变得显著衰减、不平衡，或者相反地影响差分线224上的信号。因此，微型导通孔组228a可接近区226a放置，从而将接地板216更稳固地耦接至靠近区226a的接地连接。在该实施例中，在区226a中寄生电感和/或寄生电容的效应可通过由微型导通孔组228a产生的更稳固和更接近的接地连接而减少。类似的效应可在靠近微型导通孔组228b-228d处被观察到。在一些实施例中，比如在靠近微型导通孔组228b处，区226b可窄于其他区(比如，区226a)，并且具有减少的寄生阻抗。具有材料212的窄的相互连接和宽的相互连接的布局由I/O和系统要求所决定，但是与上述的三个目的有关的特别提高可通过本文所描述的实施例获得。
在各种实施例中，传输线224可如图所示的由材料212的平行条组成。沿传输线224的侧面布置的微型导通孔组228a-228d和过孔204 可针对归因于EMR干扰和泄露的信号衰减提供屏蔽，并且为传输线 224提供稳定的阻抗环境。在一些实施例中，靠近焊盘225处与传输线224平行的微型导通孔组228a-228d的特别布置可提供提升的性能和屏蔽。
图3示出了一种表明与电路板(比如，如图1和图2中的PCB 108 或者电路板200)的各种类型的连接的实施例球形栅格阵列(BGA) 引脚分布的示意图。例如，BGA引脚分布300可与图2的芯片焊盘 201中的焊盘202一致并且可耦接至该芯片焊盘201中的焊盘202。在一些实施例中，大量的接地焊垫(ground pad)302被分布为遍及 BGA引脚分布300。如本文所表明，接地焊垫302还对于热转移有用。在各种实施例中，在芯片或者IC中生成的热通过接地焊垫302被转移至该IC所耦接至的电路板。如通过所示实施例所表明，间距区304(spacing region)可没有相互连接焊垫，位于遍及BGA引脚布置300 的中心。在各种实施例中，间隔区304被留为没有相互连接焊垫，以提供用于过孔(比如，图2所示的过孔204)的空间。间隔区304可对应于位于芯片焊盘201中心处的过孔204。其他可能的相互连接焊垫在图3中被表明和标出。
BGA引脚分布300连同图1中的系统100演示了对于说明某些特征有用的总体结构。在某些实施例中，锡球和过孔未被放置在相同的位置，从而一定数量的位置被选择为如BGA引脚分布300所示的具有锡球，并且一定数量的位置(该位置可对应于间隔区304)被选择为具有过孔。因此，图1中从IC 102向PCB 108和从PCB 108向散热层110的热转移之间存在折衷。
根据各种实施例，BGA引脚分布300的焊垫分布根据通过BGA 被键合至电路板的特定的IC或者芯片而变化。在特别的BGA实施例中，使用119个焊盘，其中的55个是耦接至接地板的接地焊垫。在一些实施例中，焊盘的子集通过电路板的顶部导电层的连续区被连接在一起。在一些情况下，该焊盘的子集可包括至少27个焊盘。此外， 17个过孔可被放置为遍及整个芯片焊盘并且靠近该芯片焊盘的中心。在其他实施例中，可根据该特定实施例及其要求使用任何数量的焊盘、接地焊垫和导通孔。在一些实施例中，过孔可每个具有在约100μm和约700μm之间的直径，例如约400μm。这些过孔还可以起热过孔 (thermal via)的作用，并且可耦接至被附接至电路板的底部的散热器。
根据进一步的实施例，接地板可由电路板底表面上的导电材料形成，以提升散热。在一个特定实施例中，接地板为约8.5mm2，然而可根据特别的实施例及其规格使用任何大小。在该实施例中，接地焊垫302可通过芯片焊盘区中的焊盘被耦接至在电路板的顶表面上形成接地板的导电材料，并且过孔将顶表面上的接地板耦接至底表面上的接地板。在一些实施例中，多个微型导通孔在间隔区304之内被放置在芯片焊盘的过孔之间。这些微型导通孔可具有在约200μm和约 400μm之间的直径，例如或者大约250μm。
图4示出了包括顶视图400a和截出的横截面400b和400c的一种实施例电路板400的顶视图和两个截出的横截面。在各种实施例中，电路板400可对应于电路板200。横截面400b描述了过孔404，并且横截面400c描述了盲孔406。从顶视图400a中能够识别出横截面400b 和400c的位置。通过两个横截面400b和400c所示，电路板400可被实施为具有一连串的层。根据各种实施例，层432、434、436和438 被实施为导电材料，例如铜。在其他实施例中，层432-438可以是不同类型的导电材料、全部相同的材料或者材料的一些结合。层442和446可被实施为层压板(laminate)，比如高频层压板。在特定的实施例中，层442和446可被实施为来自罗杰斯公司(Rogers Corporation) 的层压板、属于层压板RO 3000系列的层压板，并且在一些实施例中，具体地是RO 3003。此外，层444也可以被实施为层压板。在特定的实施例中，例如层444可被实施为玻璃纤维和环氧层压板(比如， FR-4)。在层444由FR-4组成并且层442和446由RO 3003组成的特定的实施例中，所产生的电路板可由于RO 3003而展示出良好的 RF性能并且由于FR-4而有弹性和高性价比(cost effective)。在其他实施例中，在层442、444和446中的层压板可被实施为任何类型的介电材料、绝缘材料、塑料材料、环氧材料、玻璃纤维材料、结构材料或其任何组合。
在各种实施例中，层432-446被选择以平衡各种性能特性。具体地，层432-446的材料和厚度可被选择为以：(1)具有适当硬度， (2)提供良好的RF信号性能，(3)提供良好的电性能，以及(4) 保持高性价比。关于硬度，层432-446可被选择以维持良好的结构支持而不会太硬。如果选择的材料太硬，在电路板400之内可出现破裂和其他故障机理。关于信号性能、电性能和成本，可选择具有良好的电性能和RF性能的材料，但高性价比材料的平衡也可进行考虑。如上所述的包括FR-4和罗杰斯RO 3003的特定的层在各种高频的实施例中可特别地合适。在一些实施例中，所有这些考虑中的一些可不被考虑进去。
根据各种实施例，电路板400中的各种层可具有任何厚度。在一些实施例中，特定层的厚度可在以下范围内取得：层432在约25μm 和约50μm之间，层434在约50μm和约100μm之间，层436在约25μm 和约50μm之间，层438在约50μm和约100μm之间，层442在约100μm 和约150μm之间，层444在约100μm和约300μm之间，以及层446 在约100μm和约150μm之间。在特定的实施例中，每一层的厚度可根据以下项实施：层432为约35μm，层434为约70μm，层436为约 35μm，层438为约70μm，层442为约130μm，层444为约165μm，以及层446为约130μm。
如图4所示，过孔404可在电路板400的顶表面和电路板400的底表面之间连接。盲孔406可从电路板400的顶表面连接至中间层(比如，所示的层446)。在其他实施例中，盲孔406可从电路板400的底表面连接至中间层(比如，层442)。在各种实施例中，过孔404 和盲孔406两者均用电导材料和热导材料(例如，铜)进行填充。
图5a示出了如图2中所示的横截面CS1的位置处的实施例电路板200的层状横截面CS1。根据各种实施例，过孔504的2个组在差分对(differential pair)524的每个侧面上形成壁或屏蔽。在各种实施例中，过孔504和差分对524对应于过孔204和差分传输线224。在各种实施例中，层532、534、536和538由导电材料(例如，铜) 形成，并且层542、544和546由层压材料(比如，分别地由RO 3003、FR-4和RO 3003)形成。层532-546的各种厚度可参考图4中的层 432-446根据所描述的厚度来实施。
图5b示出了如图2中所示的横截面CS2的位置处的实施例电路板200的层状横截面CS2。层532-546和过孔504与图5a中所示的横截面CS1中的那些一致或者类似。在图5b所示的实施例中，横截面 CS2是在差分对524覆盖在空腔508之上的点处取得。空腔508可是 WR-12型或WR-15型的空腔。在各种实施例中，空腔508对应于图 2中的空腔208。如图所示，空腔508从层542向下延伸至由层538 组成的电路板(对应于电路板200)的底表面。在各种实施例中，空腔508可通过该空腔将RF信号引导去往差分传输线524和波导过渡 220(在横截面CS2中未示出)或引导来自差分传输线524和波导过渡220的RF信号。在该实施例中，空腔508的两个侧面上的过孔504 可形成用于波导的电壁，波导包括空腔508和过孔504。在各种实施例中，空腔508未用任何类型的导电材料(例如，金)进行电镀。
图5c示出了如图2中所示的横截面CS3的位置处的实施例电路板200的层状横截面CS3。层532-546和过孔504与图5a中所示的横截面CS1中的那些一致或者类似。如图5c所示，横截面CS3是与差分传输线524平行地纵向地截出的。在此空腔508被示为从邻近盲孔 506的区延伸至邻近过孔504的区的方形空腔。如参考图5b所描述的，空腔508可与由过孔504以及盲孔506提供的电壁形成波导。如在其他附图中所表明的，可包括多个盲孔。在各种实施例中，差分对524 可在覆盖空腔508的区中终止。层532可在覆盖空腔508的区中如图 2所表明的形成波导过渡220。因此，差分对可如图2所示的，在空腔508之上的某处转为波导。
根据各种实施例，RF信号穿过空腔508传播，并且在作为差分对524上的电信号的接口的波导过渡220处被接收或被传送。
根据一个实施例，一种电路板包括在第一导电层上的信号线，该第一导电层包括在电路板中的空腔之上从该空腔的第一侧面延伸的第一部分。该电路板还包括包围该空腔的第一多个导电导通孔，并且该第一多个导通孔包括邻近空腔的第一侧面布置的至少一个盲孔。
在各种实施例中，信号线的第一部分是锥形的。空腔和多个导电导通孔可被配置为波导，并且信号线的第一部分可被配置为波导馈线 (waveguide feed)。此外，波导可被配置为以第一波长运行，并且多个导电导通孔的间距可以小于或者等于第一波长的四分之一。在一些实施例中，该至少一个盲孔被布置在信号线下面。该信号线可布置在电路板的顶部导电层上，该至少一个盲孔可包括从电路板的底部导电层延伸至电路板的中间导电层的导通孔，并且该第一多个导电导通孔可进一步包括从电路板的底部导电层延伸至电路板的顶部导电层的导通孔。
在各种实施例中，电路板可包括布置在信号线和空腔之间的绝缘层。该绝缘层可包括第一高频层压层。在一些实施例中，该电路板可进一步包括第二高频层压层和第一FR-4层。信号线可包括被配置为传输线的第二部分和被配置为用于接触集成电路的焊盘的第三部分。此外，该电路板可包括与传输线的第二部分邻近地布置的第二多个导电导通孔。该第二多个导电导通孔可包括将电路板的顶部导电层连接至电路板的底部导电层的第一导电导通孔和将电路板的顶部导电层连接至电路板的底部导电层的第二导电导通孔。在该实施例中，第一导电导通孔具有第一直径，并且第二导电导通孔具有小于第一直径的第二直径。
根据一个实施例，一种毫米波系统包括包括具有多个焊盘的接触区的电路板、耦接至第一信号焊盘的传输线、与传输线邻近的布置在接触区中的第一多个导通孔，以及与传输线邻近地布置的第二多个导通孔。在该实施例中，多个焊盘被配置为耦接至射频(RF)集成电路，该焊盘包括被配置为耦接至RF集成电路的RF信号接口的第一信号焊盘，并且第一多个导通孔中的至少一个导通孔与该第一信号焊盘邻近地布置。
在一些实施例中，该电路板包括与焊盘邻近的布置在接触区中的并且进一步布置为与传输线邻近的第一多个导通孔，其中该第一多个导通孔中的至少一个导通孔与第一信号焊盘邻近地布置，该第一多个导通孔的第一子集具有第一直径，并且该第一多个导通孔的第二子集具有短于第一直径的第二直径。
在各种实施例中，毫米波系统包括RF集成电路。第一多个导通孔和第二多个导通孔可包括在电路板的顶部导电层和电路板的底部导电层之间连接的导通孔。此外，第一多个导通孔和第二多个导通孔的第一子集可具有第一直径，并且第二多个导通孔的第二子集具有小于第一直径 的第二直径。在一些实施例中，RF集成电路的RF信号接口被配置为以第一波长运行，并且第一多个导通孔的间距和第二多个导通孔的间距小于第一波长的四分之一。
在各种实施例中，电路板包括在第一高频层压层和第二高频层压层之间布置的FR-4层。该电路板还可包括在第一高频层压层之上布置的第一导电层、在第一高频层压层与FR-4层之间布置的第二导电层、在FR-4层与第二高频层压层之间布置的第三导电层，以及在第二高频层压层下面布置的第四导电层。该第一导电层、第二导电层、第三导电层和第四导电层可包括铜。
在各种实施例中，电路板还可以包括被耦接至传输线的波导。该波导可包括被耦接至传输线的波导过渡元件和包围空腔的第一多个导电导通孔。在该实施例中，波导过渡元件包括在第一导电层上的信号线，该信号线具有在电路板的空腔之上从空腔的第一侧面延伸的第一部分，并且第一多个导通孔包括与空腔的第一侧面邻近地布置的至少一个盲孔。
在各种实施例中，第一多个导通孔被配置为将RF集成电路热地耦接至在与接触区相对的电路板上布置的导电层。多个焊盘可包括被配置为接收119个锡球的119个焊盘。
根据一个实施例，一种运行毫米波系统的方法包括通过与第一多个电导和热导导通孔邻近地布置的焊盘将RF信号从集成电路传送至传输线，该第一多个电导和热导导通孔在电路板上与该焊盘邻近地布置，并且通过耦接至传输线的波导过渡元件将RF信号从传输线传送至在电路板的空腔中布置的波导。在该实施例中，波导过渡元件包括在第一导电层上的信号线，该信号线具有在电路板的空腔之上从空腔的第一侧面延伸的第一部分，并且该波导进一步包括包围该空腔的第一多个导电导通孔。第一多个导通孔包括与空腔的第一侧面邻近地布置的至少一个盲孔。
根据本文所描述的各种实施例，优点可包括遍及包括电路板的系统的散热、结构强度和弹性、遍及电路板的稳定而稳固地耦接接地连接，和EMR屏蔽以及沿差分传输线和在具有未被电镀的空腔壁的波导中的传输。
虽然本发明参考示例性实施例进行了描述，本具体实施方式并不旨在被理解为限制意义的。根据参考本具体实施方式，各种修改和示例性实施例的组合以及本发明的其他实施例将对于本领域的技术人员是显而易见的。因此，所附权利要求旨在涵盖任何这种修改或者实施例。

Claims (25)

1.一种电路板，包括：
信号线，包括第一导电层的至少一部分，其中所述信号线具有在所述电路板中的空腔之上自所述空腔的第一侧面延伸的第一部分，以及其中所述信号线进一步包括：
第二部分，其被配置为传输线；和
第三部分，其被配置为用于接触集成电路的焊盘；
第一多个导电导通孔，其包围所述空腔，其中所述第一多个导电导通孔包括与所述空腔的所述第一侧面邻近地布置的至少一个盲孔；以及
第二多个导电导通孔，与所述信号线的所述第二部分邻近地布置。
2.如权利要求1所述的电路板，
其中所述信号线的所述第一部分是锥形。
3.如权利要求1所述的电路板，
其中所述空腔和所述第一多个导电导通孔被配置为波导；以及
所述信号线的所述第一部分被配置为波导馈线。
4.如权利要求3所述的电路板，
其中所述波导被配置为以第一波长运行；以及
所述第一多个导电导通孔的间距小于或者等于所述第一波长的四分之一。
5.如权利要求1所述的电路板，
其中所述至少一个盲孔被布置在所述信号线下面。
6.如权利要求5所述的电路板，
其中所述第一导电层是所述电路板的顶部导电层；
所述至少一个盲孔包括从所述电路板的底部导电层延伸至所述电路板的中间导电层的导通孔；以及
所述第一多个导电导通孔进一步包括从所述电路板的所述底部导电层延伸至所述电路板的所述顶部导电层的导通孔。
7.如权利要求1所述的电路板，进一步包括
绝缘层，其被布置在所述信号线和所述空腔之间。
8.如权利要求7所述的电路板，
其中所述绝缘层包括第一高频层压层。
9.如权利要求8所述的电路板，
其中所述电路板进一步包括第二高频层压层和第一FR-4层。
10.如权利要求1所述的电路板，
其中所述第二多个导电导通孔包括：
第一导电导通孔，其将所述电路板的顶部导电层连接至所述电路板的底部导电层，其中所述第一导电导通孔具有第一直径；和
第二导电导通孔，其将所述电路板的所述顶部导电层连接至所述电路板的所述底部导电层，其中所述第二导电导通孔具有小于所述第一直径的第二直径。
11.一种毫米波系统，包括：
电路板，所述电路板包括：
接触区，包括被配置为被耦接至射频(RF)集成电路的多个焊盘，其中所述焊盘包括被配置为被耦接至所述RF集成电路的RF信号接口的第一信号焊盘；和
传输线，被耦接至所述第一信号焊盘；
第一多个导通孔，与所述焊盘邻近地布置在所述接触区中并且还与所述传输线邻近地布置，其中
所述第一多个导通孔中的至少一个导通孔与所述第一信号焊盘邻近地布置，
所述第一多个导通孔的第一子集包括第一直径，以及
所述第一多个导通孔的第二子集包括短于所述第一直径的第二直径。
12.如权利要求11所述的毫米波系统，进一步包括
所述RF集成电路。
13.如权利要求11所述的毫米波系统，
其中所述第一多个导通孔包括在所述电路板的顶部导电层和所述电路板的底部导电层之间连接的导通孔。
14.如权利要求11所述的毫米波系统，
其中所述第一多个导通孔的所述第二子集中的至少一个导通孔被布置在所述接触区之内。
15.如权利要求11所述的毫米波系统，
其中所述RF集成电路的所述RF信号接口被配置为以第一波长运行；以及
所述第一多个导通孔的间距小于所述第一波长的四分之一。
16.如权利要求11所述的毫米波系统，
其中所述电路板包括布置在第一高频层压层和第二高频层压层之间的FR-4层。
17.如权利要求16所述的毫米波系统，
其中所述电路板进一步包括：
第一导电层，其被布置在所述第一高频层压层之上；
第二导电层，其被布置在所述第一高频层压层和所述FR-4层之间；
第三导电层，其被布置在所述FR-4层和所述第二高频层压层之间；以及
第四导电层，其被布置在所述第二高频层压层下面。
18.如权利要求17所述的毫米波系统，
其中所述第一导电层、所述第二导电层、所述第三导电层和所述第四导电层包括铜。
19.如权利要求11所述的毫米波系统，进一步包括
波导，其被耦接至所述传输线。
20.如权利要求19所述的毫米波系统，其中所述波导包括：
波导过渡元件，其被耦接至所述传输线，所述波导过渡元件包括在第一导电层上的信号线，所述信号线具有在所述电路板中的空腔之上自所述空腔的第一侧面延伸的第一部分；和
第二多个导通孔，包围所述空腔，其中所述第二多个导通孔包括与所述空腔的所述第一侧面邻近地布置的至少一个盲孔。
21.如权利要求11所述的毫米波系统，
其中所述第一多个导通孔在所述接触区中布置的部分被配置为将所述RF集成电路热耦接至与所述接触区相对的在所述电路板上布置的导电层。
22.如权利要求11所述的毫米波系统，
其中所述多个焊盘被配置为接收119个焊球。
23.如权利要求11所述的毫米波系统，
其中所述焊盘的第一子集通过所述电路板的顶部导电层的连续区被连接在一起。
24.如权利要求23所述的毫米波系统，
其中所述焊盘的所述第一子集包括至少27个焊盘。
25.一种运行毫米波系统的方法，包括：
通过与第一多个电导和热导导通孔邻近地布置的焊盘将RF信号从集成电路传送给传输线，所述第一多个电导和热导导通孔在电路板上与所述焊盘邻近地布置；以及
通过被耦接至所述传输线的波导过渡元件将所述RF信号从所述传输线过渡给布置在电路板的空腔中的波导，其中
所述波导过渡元件包括包括第一导电层的至少一部分的信号线，其中所述信号线具有在所述电路板中的空腔之上从所述空腔的第一侧面延伸的第一部分，
所述波导进一步包括包围所述空腔的第二多个电导和热导导通孔，其中所述第二多个电导和热导导通孔包括与所述空腔的所述第一侧面邻近地布置的至少一个盲孔，以及
所述第一多个电导和热导导通孔包括：
第一导电导通孔，其将所述电路板的顶部导电层连接至所述电路板的底部导电层，其中所述第一导电导通孔具有第一直径；和
第二导电导通孔，其将所述电路板的所述顶部导电层连接至所述电路板的所述底部导电层，其中所述第二导电导通孔具有小于所述第一直径的第二直径。
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