CN108966480B - 高频系统、通信链路 - Google Patents

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Abstract

公开了一种装置。所述装置包括：接线板，其包括金属布线；以及第一微芯片，其连接到所述金属布线。所述第一微芯片包括被配置成以第一频率操作的第一辐射元件。所述装置进一步包括第二微芯片，其连接到所述金属布线。所述第二微芯片包括被配置成以所述第一频率操作的第二辐射元件。还包括主要辐射元件。所述主要辐射元件被配置成以第二射频操作。所述第一微芯片和所述第二微芯片被物理上放置成使得所述第一辐射元件面对所述第二辐射元件。

Description

高频系统、通信链路
技术领域
本发明涉及用于高频系统及通信链路的装置。
背景技术
高频(high frequency；HF)电磁波发射或接收装置可被提供为一个或多个集成电路的形式。集成电路可布置在例如印刷电路板(printed circuit board；PCB)的布线板上。合适地耦合到集成电路的发射或接收天线可布置在布线板上或集成在布线板中。布线板可包括一个或多个导电层和一个或多个隔离层，它们以交替方式布置在彼此的顶上，使得每对邻近导电层之间存在隔离层。例如导体、电容器、电感器或微带线的各种电子组件可集成在导电层中。
图1示出包括两个微芯片104、106的典型PCB 100的至少一部分。第一微芯片104通过金属接线108连接到第二微芯片106。PCB 100上的空白空间可被覆盖有金属层112，其可帮助减小射频(radio frequency；RF)干扰。在一些应用中，需要将高频信号从第一微芯片104传输到第二微芯片106，且使用连接线108来实现此传输。此通信的例子可以是本机振荡器(local oscillator；LO)信号的分布。PCB 100还可包括辐射元件110以使组装在PCB 100上的系统能够以无线方式与外部系统通信。
发明内容
提供此发明内容来以简化形式介绍下文在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。此发明内容既不意图识别所要求的主题的关键特征或必需特征，也不意图用于限制所要求的主题的范围。
在一个实施例中，公开了一种装置。所述装置包括：接线板，其包括金属布线；以及第一微芯片，其连接到所述金属布线。所述第一微芯片包括被配置成以第一频率操作的第一辐射元件。所述装置进一步包括第二微芯片，其连接到所述金属布线。所述第二微芯片包括被配置成以所述第一频率操作的第二辐射元件。还包括主要辐射元件。所述主要辐射元件被配置成以第二射频操作。所述第一微芯片和所述第二微芯片被物理上放置成使得所述第一辐射元件面对所述第二辐射元件。
在另一实施例中，公开了一种装置，其包括：第一接线板，其包括第一金属布线；以及第二接线板，其包括第二金属布线。所述第二接线板不使用金属接线连接到所述第一接线板。所述第一接线板包括连接到所述第一金属布线的第一微芯片，且所述第一微芯片包括被配置成以第一频率操作的第一辐射元件。所述第二接线板包括连接到所述第二金属布线的第二微芯片，且所述第二微芯片包括被配置成以所述第一频率操作的第二辐射元件。所述第二接线板进一步包括被配置成以第二射频操作的主要辐射元件。所述第一接线板和所述第二接线板被物理上放置成使得所述第一辐射元件面对所述第二辐射元件。
在一些实施例中，所述第一辐射元件与所述第二辐射元件之间不存在物理障碍，且所述第一频率高于所述第二频率。所述第一频率比所述第二频率大N倍，其中N是整数。N的值可选自2到10。在一些实施例中，N的值可基于测试被预定以最小化具有所述第一频率的信号与具有所述第二频率的信号之间的干扰。
在一些实施例中，所述第一微芯片不使用金属接线连接到所述第二微芯片。然而，在一些其它实施例中，所述第一微芯片使用金属接线连接到所述第二微芯片以用于低频通信。所述接线板具有顶面和底面，且所述底面面对相反方向，且所述主要辐射元件位于所述底面上，而所述第一微芯片位于所述顶面上。
在一些其它实施例中，所述接线板具有顶面和底面，且所述底面面对相反方向，且其中所述主要辐射元件位于所述顶面上，连接器阵列位于所述底面上。所述第二微芯片包括第三辐射元件，所述第三辐射元件被放置和配置成通过所述接线板中的孔而与所述主要辐射元件通信。
附图说明
为了可详细地理解本发明的上述特征，可参考实施例来更特定地描述上文简要地概述的本发明，所述实施例中的一些实施例在附图中示出。然而，应注意，附图仅示出本发明的典型实施例且因此不应被视为限制本发明的范围，这是因为本发明可准许其它同等有效的实施例。对于本领域的技术人员来说，在结合附图阅读此描述后，所要求的主题的优点就将变得显而易见，附图中，类似的参考数字用于标示类似的元件，且附图中：
图1示出典型印刷电路板(PCB)或布线板的布局；且
图2到图5在各个实施例中描绘根据本公开的一个或多个实施例的PCB的横截面，PCB包括微芯片，微芯片具有辐射元件且布置在PCB上而以无线方式彼此通信。
应注意，各图未按比例绘制。已省略了图转变之间的中间步骤，以免混淆本公开。那些中间步骤为本领域的技术人员所知。
具体实施方式
具体实施方式中已省略了或未详细地描述许多熟知的制造步骤、组件和连接件，以免混淆本公开。
图2示出装置200的印刷电路板或布线板202的部分的横截面。PCB 202可以是具有由非导电材料隔离的导电材料层的多层结构。朝着顶部，PCB 202可至少部分地被帮助减小射频(RF)通信中的干扰的材料覆盖。在PCB 202的顶表面上，可存在导电布线以互连微芯片和其它电子组件。第一微芯片204和第二微芯片206被示出为通过键合接线、互连件或焊球214连接到导电布线。第一微芯片204和第二微芯片206被示出为晶片级芯片尺度封装(Wafer Level Chip Scale Packaging；WLCSP)或嵌入式晶片级球(Embedded Wafer LevelBall；eWLB)封装。然而，在其它实施例中，还可使用具有多个引脚的常规微芯片。第一微芯片204包括第一辐射元件208，且第二微芯片206包括第二辐射元件210。辐射元件是可传输和接收无线电信号的小天线。第一微芯片204和第二微芯片206包括分别耦合到辐射元件208和210的信号传输器和接收器。
另外，在一些实施例中，第一微芯片204可使用金属布线连接到第二微芯片206。如果这样连接，那么有线连接不会用于大于例如500兆赫的范围内的高频传输。在实施例中，有线连接不会用于具有如下所述的频率的信号：在所述频率下，通过有线连接的传输会产生许多寄生辐射，所述寄生辐射会干扰系统200的操作，因此减小了系统200的性能。代替地，通过辐射元件208、210以无线方式将那些高频信号从第一微芯片204传输到第二微芯片206(或反之亦然)。第一微芯片204和第二微芯片206在PCB 202上被朝向和放置成使得辐射元件208、210对准且它们之间不存在物理阻碍。在一些实施例中，通过辐射元件208、210的通信可用于本机振荡器(LO)分布以用于使第一微芯片204与第二微芯片206时钟同步。在一些实施例中，在例如雷达传感器的应用中，LO信号的频率可在千兆赫范围内。主要辐射元件212可使用标准PCB制造方法进行制作，且主要辐射元件212用于从外部装置传输或接收信号。举例来说，如果装置200是雷达传感器，那么辐射元件212可用于感测雷达信号。然而，本领域的技术人员应了解，本文中所描述的实施例可用于其它高频应用。
在一些实施例中，辐射元件208、210可属于vivaldi天线类别或类型。Vivaldi天线是共面宽带天线，其可由在两个侧面上金属化的介电板制成。辐射元件208、210可有助于线性极化波或使用在正交方向上布置的两个装置以用于传输或接收两个极化朝向。辐射元件可被馈送有90度相移信号以传输/接收圆形朝向电磁波。
在一些实施例中，PCB 202可以是双面的，也就是说，PCB 202在两个侧面上包括有源组件。双面PCB的使用可帮助减小整体装置尺寸。可替换的是，可在PCB 202的底面上提供连接器阵列。连接器可通过贯穿PCB 202的厚度而制作的金属互连件电连接到PCB 202的顶面。在一些实施例中，可将高频电路系统放置在一个侧面上且将低频电路系统放置在另一侧面上，以减小干扰。在一个实施例中，PCB 202的底面上可包括球栅阵列218。球栅阵列218被设计成通过允许芯片封装的底面用于与其它装置或系统的连接性而使能够更容易地对集成电路进行高密度连接。
可注意到，辐射元件208、210进行操作的载波频率可在主要辐射元件212的操作频率的全部正倍数内。因此，如果主要辐射元件212以频率fx操作，那么辐射元件208、210可被配置成以频率N×fx操作，其中N是整数。使用较大频率不会对主要辐射元件212的传输模式造成影响。另外，使用较高频率进行微芯片间通信不会产生虚假信号。
图3示出装置300，其采用与图2所描述的微芯片间换向相同或相似的微芯片间通信。如所描绘，装置300包括PCB 302(或其区段)，其包括顶面和底面。PCB 302可以是多层电路板，其具有由非导电层隔离的多个金属层且具有互连件以选择性地电连接金属层。在此实施例中，主要辐射元件316结合在底面上。此布置有效地分离以不同频率操作的辐射元件以减小干扰。顶面包括微芯片308，其包括第一辐射元件312。第一微芯片308通过焊球或互连件和PCB 302的顶面的金属层连接到其它组件(未示出)。
PCB 302的顶面还包括第二微芯片306，其包括第二辐射元件314，第二辐射元件314被朝向成提供与第一微芯片308的通信。第二微芯片306进一步包括第三辐射元件310，其被朝向成朝着PCB 302的底面传输信号。在PCB 302中贯穿其整个宽度形成孔。第二微芯片306在顶面上被放置成使得第三辐射元件310位于孔正上方。在一个实施例中，在底面上，孔被主要辐射元件316完全地或部分地覆盖。在另一实施例中，具有辐射元件的另一微芯片可放置在底面上的孔上。此微芯片可从第三辐射元件310接收信号，且使用主要辐射元件316在外部传输所接收的信号。与第二微芯片206通过接线连接到主要辐射元件212的图2的实施例相反，在此实施例中，微芯片到主要辐射元件通信也是无线的。主要辐射元件316的尺寸可取决于其操作频率。较低的操作频率可能需要较大的辐射元件。因此，因为底面可提供较大的表面积以用于制作较大的主要辐射元件316，所以在底面上具有主要辐射元件可提供较大的设计选择和以不同频率操作的紧凑装置。
图4描绘不同实施例中的图3的装置300，其中第一微芯片308和第二微芯片306被配置成既如上文所描述的以无线方式又使用金属接线318进行通信。如上文所描述，可以无线方式实现高频通信，且可通过金属接线318执行其它通信。
图5公开装置400，其包括两个单独PCB：第一PCB 402和第二PCB 410。PCB 402和PCB 410可能不使用任何金属布线彼此连接。第一PCB 402包括微芯片408，且第二PCB 410包括第二微芯片406。第一微芯片408包括第一辐射元件，且相似地，第二微芯片406包括第二辐射元件。在装置400中，PCB 402和PCB 410可被朝向成使得第一辐射元件和第二辐射元件彼此面对且被配置成传输和接收信号。此实施例提供较大的装置设计灵活性且是有利的，这是因为在两个PCB上制作的子系统可被单独地设计和制造，且接着可被容易地组装以形成装置400。此实施例可用于雷达应用。第一辐射元件与第二辐射元件之间的距离在两个辐射元件的操作频率的波长的数十倍内。
因为本文中所描述的实施例并不使用例如图1所示出的互连件108，所以可由于微芯片204、206在PCB 202上的放置的相对简易性而设计更紧凑的装置。
可组合这些实施例中的一些或全部实施例，可完全地省略一些实施例，且可添加额外的过程步骤，同时仍实现本文中所描述的产品。因此，本文中所描述的主题可以许多不同变化予以体现，且所有此类变化被预期为在权利要求书的范围内。
尽管已借助于例子且根据特定实施例而描述了一个或多个实施方案，但应理解，一个或多个实施方案并不限于所公开的实施例。相反地，希望涵盖各种修改和相似布置，这对于本领域的技术人员来说将显而易见。因此，所附权利要求书的范围应被赋予最广义的解释，以便涵盖所有此类修改和相似布置。
除非本文中另有指示或与上下文明显相矛盾，否则在描述主题的上下文中(尤其是在所附权利要求书的上下文中)使用术语“一(a/an)”和“所述”以及相似指示物应被认作涵盖单数和复数。除非本文中另有指示，否则本文中对值范围的叙述仅仅意图充当个别地提及属于所述范围的每个单独值的速记方法，且每个单独值结合到本说明书中，就如同其在本文中被个别地叙述一样。此外，上述描述仅出于说明的目的，而不是出于限制的目的，这是因为寻求保护的范围由所阐述的权利要求书以及其任何等效物限定。除非另有要求，否则本文中所提供的任何和所有例子或示例性语言(例如，“例如”)的使用仅仅意图更好地说明主题，而并非对主题的范围造成限制。使用术语“基于”和其它类似短语指示在权利要求书和书面描述中产生结果的条件并不意图排除产生那个结果的其它条件。本说明书中的任何语言都不应被认作指示如实践所要求的本发明所必需的任何非要求要素。
本文中描述了优选实施例，包括为本发明人所知的用于实行所要求的主题的最佳模式。当然，对于本领域的技术人员来说，在阅读上述描述后，那些优选实施例的变化就将变得显而易见。本发明人期望本领域的技术人员适时采用此类变化，且本发明人意图以不同于本文中特定地描述的方式的其它方式来实践所要求的主题。因此，所要求的主题包括可适用法律所准许的在所附权利要求书中叙述的主题的所有修改和等效物。此外，除非本文中另有指示或上下文另有明显矛盾，否则涵盖上述元件以其所有可能的变化的任何组合。

Claims (7)

1.一种用于高频系统及通信链路的装置，其特征在于，包括：
接线板，其包括金属布线，所述接线板具有顶面和底面，其中所述顶面与所述底面面对相反方向；
第一微芯片，其连接到所述金属布线，其中所述第一微芯片包括被配置成以第一频率操作的第一辐射元件以及以第二频率操作的第二辐射元件；
第二微芯片，其连接到所述金属布线，其中所述第二微芯片包括被配置成以所述第一频率操作的第三辐射元件并且与所述第一微芯片的所述第一辐射元件无线通信；
主要辐射元件，其被配置成以第二射频操作并且与所述第一微芯片的所述第二辐射元件无线通信，
其中所述第一微芯片位于所述顶面上并且所述主要辐射元件位于所述底面上，或者
其中所述第一微芯片位于所述底面上并且所述主要辐射元件位于所述顶面上；
其中所述第一微芯片和所述第二微芯片被物理上放置成使得所述第一辐射元件面对所述第三辐射元件。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一辐射元件与所述第三辐射元件之间不存在物理障碍。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一频率高于所述第二频率。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一频率比所述第二频率大N倍，其中N是整数。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，N的值能够基于测试被预定以最小化具有所述第一频率的信号与具有所述第二频率的信号之间的干扰。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一微芯片不使用金属接线连接到所述第二微芯片。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一微芯片使用金属接线连接到所述第二微芯片以用于低频通信。
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