CN109309276A - 部件承载件的腔体中位于高频电介质上的天线结构 - Google Patents

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Abstract

一种部件承载件(100)，其包括：堆叠体(102)，该堆叠体包括多个导电层结构(104)和/或电绝缘层结构(106)；在堆叠体(102)中的腔体(108)；高频电介质(110)，该高频电介质形成堆叠体(102)的一部分并且形成腔体(108)的底部(112)的至少一部分；以及天线结构(114)，该天线结构布置在高频电介质(110)上并且在腔体(108)内。

Description

部件承载件的腔体中位于高频电介质上的天线结构
技术领域
本发明涉及制造部件承载件的方法以及部件承载件。
背景技术
在配备有一个或多个电子部件的部件承载件的产品功能不断增多和这样的电子部件日益微型化以及待安装在部件承载件诸如印刷电路板上的电子部件的数量不断增加的背景下，日益采用具有若干电子部件的更强大的阵列状部件或封装件，这些部件或封装件具有多个触点或连接件，在这些触点之间的间隔不断减小。移除由这样的电子部件和部件承载件本身在运行期间产生的热成为日益凸显的问题。同时，部件承载件应该是机械牢固的且电气可靠的，以使得甚至在恶劣的条件下也能够运行。
特别地，与部件承载件相关的有效天线结构操作是一个挑战。
发明内容
本发明的目的是以允许有效和可靠的操作的方式将天线结构集成到部件承载件中。
为了实现上述目的，提供了根据独立权利要求的制造部件承载件的方法和部件承载件。
根据本发明的一示例性实施方案，提供了一种部件承载件，该部件承载件包括：堆叠体，该堆叠体包括多个导电层结构和/或电绝缘层结构；在堆叠体中的腔体(cavity，空腔)；高频电介质，该高频电介质形成堆叠体的一部分并且形成腔体的底部的至少一部分；以及天线结构，该天线结构布置在高频电介质上并且在腔体内。
根据本发明的另一示例性实施方案，提供了一种制造部件承载件的方法，其中该方法包括：形成连接的堆叠体，该连接的堆叠体包括多个电绝缘层结构和/或导电层结构；为堆叠体设置腔体(例如在堆叠体中形成腔体或者为堆叠体设置已经形成的腔体)；设置作为堆叠体的一部分并且形成腔体的底部的至少一部分的高频电介质；以及在高频电介质上且在腔体内形成天线结构。
在本申请的上下文中，术语“部件承载件”可以特别地表示能够在其上和/或其中容纳一个或多个部件的任何支撑结构，以用于提供机械支撑和/或电气连接。换言之，部件承载件可以被配置为用于部件的机械和/或电子承载件。特别地，部件承载件可以是印刷电路板、有机内插物以及IC(集成电路)基板中的一种。部件承载件也可以是将上述类型的部件承载件中的不同部件承载件组合的混合板。
在本申请的上下文中，术语“天线结构”可以特别地表示例如通过传输线电连接至接收器或发射器的金属导体元件的布置。因此，天线结构可以被表示为将电功率转换为无线电波和/或将无线电波转换为电功率的电气构件。天线结构可以与控制器(例如控制芯片)诸如无线电发射器和/或无线电接收器一起使用。在传输中，无线电发射器可以向天线结构的端子供应以射频进行振荡的电流(即高频交流电流)，并且天线结构可以将来自电流的能量辐射为电磁波(特别是无线电波)。在接收模式下，天线结构可以拦截电磁波的一些功率，以便在其端子处产生微小的电压，该微小的电压可以例如被应用于接收器以进行放大。在实施方案中，天线结构可以被配置为接收器天线结构、发射器天线结构或者作为收发器(即发射器和接收器)天线结构。
在本申请的上下文中，术语“高频电介质”可以特别地表示一电绝缘材料，当高频或射频信号在高频电介质的绝对(direct，直接)环境中从天线结构进行传播或向天线结构传播时，该电绝缘材料具有低损耗特性。特别地，高频电介质可以具有比部件承载件材料的堆叠体的标准预浸材料低的损耗。例如，可以使用由Rogers(罗杰斯)公司商业化的RO3003TM材料作高频电介质。例如，在10GHz，高频电介质材料可以具有不大于0.005、特别是不大于0.003、更特别地是不大于0.0015的消耗因数。上述高频电路材料可以例如是填充有陶瓷的PTFE(聚四氟乙烯)复合材料。
在本申请的上下文中，术语“腔体”可以特别地表示部件承载件的堆叠体的表面区域中的凹部。例如，这样的凹部可以是盲孔、由堆叠体的一部分(特别是堆叠体的高频电介质)分离开的一对盲孔、或通孔。在横向方向上限定腔体的侧壁可以是竖向定向的，即相对于部件承载件的主表面成90°的角度。然而，可替代地，侧壁也可以是倾斜的，即与部件承载件的主表面形成偏离90°的角度(特别是锐角)。可以对这样的倾斜角度进行适应性调节，以便调整进行电磁辐射发射所依据的发射角，和/或调整捕获进入腔体的电磁辐射所依据的接收角。
根据本发明的一示例性实施方案，提供了一种集成有天线功能的部件承载件，其中天线结构以在机械上受保护并且电磁有效的方式布置在腔体中。通过将天线结构这样放置在腔体中，防止天线结构由于来自环境的负荷而机械受损，该负荷可能会在涉及恶劣条件的应用中作用于部件承载件。同时，天线结构可以直接位于高频电介质上，使得可以保证部件承载件甚至在高频下也以低损耗运行。此外，天线结构可以定位于其底部的腔体可以用作一种喇叭体，使得电磁辐射可以从天线结构被集中或引导到环境，反之亦然。当将高频电介质配置成构成堆叠体的层的仅一部分时，与堆叠体的剩余电介质材料偏离的对应高频材料的设置可以受限于在功能上绝对必要的区域。这允许以少付出且在堆叠体的大部分具有高度的材料均匀性的方式制造部件承载件。
在下文中，将说明方法和部件承载件的另外的示例性实施方案。
在一实施方案中，天线结构被形成为多个导电层结构中的一个图案化导电层结构的至少一部分。将天线结构集成在部件承载件材料的导电部分中使部件承载件呈现为高度紧凑的整体。
在一实施方案中，天线结构完全位于腔体内(特别是在竖向和/或横向方向上没有突出到腔体以外)。因此，可以实现使天线结构在使用期间免受机械损坏的特别显著的机械保护。
在一实施方案中，腔体被配置并且天线结构布置在腔体中，使得腔体形成用于天线结构的喇叭体。这可以通过形成锥形腔体而特别有效地得以实现。腔体的这种喇叭体配置的结果是在发射和/或接收电磁辐射能量方面性能较高。
在一实施方案中，腔体的侧壁由对于能够由天线结构发射和/或检测的电磁辐射为至少部分反射性的材料制成。这样的反射涂层可以通过镀覆制造。在腔体的侧壁处反射电磁辐射使由天线结构发射和/或接收的电磁辐射能量方面的收益率得以增加。换言之，可以通过采取这种措施来有效地抑制由部件承载件材料对电磁辐射能量的不期望吸收。例如，反射材料可以被设计成使得由天线结构发射的电磁辐射至少部分地被反射材料反射，以便离开腔体以集中的方式朝向目的地进行传播。反射材料还可以被设计成使得从环境入射到腔体中的电磁辐射至少部分地被反射材料反射，以便集中到天线结构上。
在一实施方案中，天线结构被配置为定向天线结构。定向天线结构可以表示为在特定方向上辐射或接收更大的功率的天线结构，从而允许增强性能和减少来自不需要的源的干扰。当期望在某一方向上具有较大浓度的辐射时，定向天线提供优于偶极天线或全向天线的增强的性能。天线结构位于腔体内的设计强有力地支持将这样的天线结构配置为定向天线。
在一实施方案中，高频电介质形成电绝缘层结构中之一的仅一部分。这允许保持昂贵的高频材料的量非常少。
在一实施方案中，高频电介质具有基本上受限于腔体的横向延伸的横向延伸。这也允许保持昂贵的高频材料的量非常少。然而，可替代地，高频电介质也可以在一侧或两侧延伸到腔体的横向延伸以外，但没有延伸到堆叠体的侧壁。该实施方案将小的高频电介质体的优点与高频电介质在堆叠体内的高度机械完整性相结合。
在一实施方案中，腔体的最大深度和最大宽度之间的纵横比为至少0.2，特别是至少0.3，更特别地是至少0.5。通过相应腔体的相对较高的纵横比，可以通过提供喇叭状构造来有效地促进定向天线结构的功能。
在一实施方案中，部件承载件包括电磁辐射屏蔽结构，该电磁辐射屏蔽结构被配置用于避免电磁辐射在天线结构和部件承载件的另一部分(例如堆叠体的至少一部分)之间传播。这种高度有利的电磁辐射屏蔽结构可以防止以下两方面之间的不期望的电磁辐射串扰，上述两方面中的一方面为天线结构，上述两方面中的另一方面为部件承载件的至少一个部件(其可以例如表面安装在部件承载件上和/或嵌入部件承载件中)和/或电子环境和/或部件承载件的另一个天线结构。
在一实施方案中，电磁辐射屏蔽结构至少部分地集成在高频电介质中。这允许将有效的电磁辐射屏蔽功能与紧凑的设计相结合。此外，这确保在空间上非常接近天线结构处并且因此在非常有效地接近射频波的源或目的地处进行屏蔽。
在一实施方案中，电磁辐射屏蔽结构形成腔体的边界壁的一部分。这样的有效电磁辐射屏蔽功能件可以简单地通过镀覆制造。
在一实施方案中，部件承载件包括能柔性地弯曲的柔性区域。这样的柔性区域可以完全地或部分地由可弯曲的高频电介质形成。因此，高频电介质可以至少部分地位于柔性区域内。
在一实施方案中，部件承载件包括在堆叠体中的另外的腔体以及在该另外的腔体中的另外的天线结构。因此，可以获得特别是在高频电介质的两个相反主表面上的双侧天线结构布置。这允许以紧凑的方式集成复杂的电子功能。多个天线结构也可以并列布置在部件承载件的一个公共主表面中。
在一实施方案中，腔体和上述另外的腔体形成在堆叠体的相反主表面中。这两个(或更多个)腔体可以彼此水平对准(例如对照图3或图4)，或者可以在横向方向上空间移位(参见例如图5)。
在一实施方案中，天线结构和上述另外的天线结构布置在同一高频电介质的相反主表面上。这允许进一步减少建立双侧天线布置所需的昂贵高频材料的量。
在一实施方案中，电磁辐射屏蔽结构被布置用于避免电磁辐射在天线结构和上述另外的天线结构之间传播。对应的电磁辐射屏蔽结构可以集成在高频电介质中(参见例如图4)和/或集成在堆叠体的除两个(或更多个)天线结构之间的高频电介质之外的部分中(参见例如图5)。
在一实施方案中，天线结构和上述另外的天线结构中的一个被配置用于第一功能，特别是近场通信，并且天线结构和上述另外的天线结构中的另一个被配置用于第二功能，特别是宽范围通信。因此，多个不同的RF功能可以紧凑地集成在公共的部件承载件中。
在一实施方案中，上述层结构中的至少两个(例如至少一焊接掩模和一预浸料层，或至少两个预浸料层，或至少一预浸料层和一铜层)布置在高频电介质上面。这允许将高频电介质和对应的天线结构较深地嵌入堆叠体内，并因此被适当地保护其免受环境的不期望影响。在一实施方案中，在高频电介质上面的上述层结构中的一个、两个或更多个也可以被定位成与高频电介质并置。
在一实施方案中，腔体朝向天线结构渐缩，特别是具有基本上锥形或截头锥形的形状。对应的部件承载件具有明显的喇叭结构，并且因此提供高效率的天线功能。
在一实施方案中，制造方法包括：通过将释放层(release layer，剥离层)嵌入堆叠体的内部中并且随后移除释放层上面的堆叠体材料来形成腔体。这样的释放层可以是其上不会适当地粘附堆叠体的其他部件承载件材料的层(例如由蜡质材料制成)。因此，在这样的释放层上面切割在周向上闭合的孔可以允许取出在释放层上面的一块堆叠体，从而完成腔体的形成。这样的程序增加了在堆叠体的可用材料方面的设计自由度。与此相比对，当通过铣削形成腔体时，需要使用完全固化的预浸料，这限制了部件承载件设计者自由地限定积层(build up)的自由度。
在另一实施方案中，制造方法包括通过以下来形成腔体：在堆叠体的内部形成至少部分地被低流动性预浸料或不流动预浸料包围的中空空间，并且随后移除在中空空间上面的堆叠体材料。当通过施加机械压力和/或热来层压对应的堆叠体时，低流动性预浸料或不流动预浸料的材料被有利地防止流入中空空间。通过随后切割掉在中空空间上面的一部分堆叠体，可以以少付出同时确保均匀的切割边缘的方式完成腔体的形成。
在一实施方案中，该方法包括：为堆叠体设置作为一预切孔形式的腔体，该预切孔在作为电绝缘层结构中的至少一个在低流动性预浸料或不流动预浸料中。因此，在高频材料上面的一个层、多个层或甚至所有的层也可以由预切的不流动预浸料或低流动性预浸料制成。有利地，不流动预浸料或低流动性预浸料在层压期间将不会或基本上不会再熔化/不会变成可流动的，使得在通过液化树脂等进行层压期间，在这样的材料旁边的孔不会被封闭。因此当通过施加机械压力和/或热来层压对应的堆叠体时，有利地防止低流动性预浸料或不流动预浸料的材料流入中空空间中。在后面提到的实施方案中，随后切割掉在中空空间上面的一部分堆叠体的程序可以是不必要的。
至少一个部件可以表面安装在部件承载件上和/或嵌入部件承载件中。至少一个部件可以选自由下述组成的组：不导电嵌体、导电嵌体(诸如金属嵌体，优选地包含铜或铝)、热传递单元(例如热管)、光导元件(例如光波导或光导体连接件)、电子部件或其组合。例如，部件可以是有源电子部件、无源电子部件、电子芯片、存储设备(例如DRAM或其他数据存储器)、滤波器、集成电路、信号处理部件、功率管理部件、光电接口元件、电压转换器(例如DC/DC转换器或AC/DC转换器)、加密部件、发射器和/或接收器、机电换能器、传感器、致动器、微机电系统(MEMS)、微处理器、电容器、电阻器、电感、电池、开关、相机、逻辑芯片、光导和能量收集单元。然而，其他部件可以嵌入在部件承载件中或表面安装在部件承载件上。例如，可以使用磁性元件作为部件。这样的磁性元件可以是永磁性元件(例如铁磁元件、反铁磁元件或铁磁性元件，例如铁氧体耦合结构)，或者可以是顺磁性元件。然而，部件也可以是另外的部件承载件，例如处于板中板配置。
如上所述，部件承载件可以包括至少一个电绝缘层结构和/或至少一个导电层结构的堆叠体。例如，部件承载件可以是所提到的电绝缘层结构和导电层结构的层压体，特别是通过施加机械压力形成，如果需要的话这样的形成受热能支持。所提到的堆叠体可以提供能够为另外的部件提供大的安装表面但仍然非常薄且紧凑的板状部件承载件。术语“层结构”可以具体地表示公共平面内的连续层、图案化层或多个非连续的岛状物。
在一实施方案中，部件承载件成形为板的形式。这有助于紧凑设计，不过其中部件承载件提供用于在其上安装部件大基底。此外，特别是作为嵌入式电子部件的示例的裸芯片——由于其厚度小——可以方便地嵌入到薄板诸如印刷电路板中。
在一实施方案中，部件承载件被配置为由印刷电路板和基板(特别是IC基板)组成的组中之一。
在本申请的上下文中，术语“印刷电路板”(PCB)可以特别地表示通过将若干导电层结构与若干电绝缘层结构层压形成的部件承载件(其可以是板状的(即平面的)、三维曲面的(例如当使用3D打印制造时)或者其可以具有任何其他形状)，上述形成过程例如通过施加压力形成，如果需要的话伴随有热能的供应。作为用于PCB技术的优选材料，导电层结构由铜制成，而电绝缘层结构可以包括树脂和/或玻璃纤维、所谓的预浸料或FR4材料。通过形成穿过层压体的通孔(例如通过激光钻孔或机械钻孔)并且通过利用导电材料(特别是铜)填充这些通孔从而形成作为通孔连接件的过孔，各种导电层结构可以以期望的方式彼此连接。除了可以嵌入在印刷电路板中的一个或多个部件之外，印刷电路板通常还被配置用于在板形印刷电路板的一个或两个相反表面上容纳一个或多个部件。这些部件可以通过焊接连接到相应的主表面。PCB的电介质部分可以由具有增强纤维(诸如玻璃纤维)的树脂构成。
在本申请的上下文中，术语“基板”可以特别地表示与要安装在其上的部件(特别是电子部件)具有基本上相同的尺寸的小部件承载件。更具体地，基板可以被理解为用于电气连接或电气网络的承载件以及与印刷电路板(PCB)相当的部件承载件，然而具有显著更高密度的横向和/或竖向布置的连接件。横向连接件例如为传导路径，而竖向连接件可以为例如钻孔。这些横向和/或竖向连接件被布置在基板内，并且可以用于提供特别是IC芯片的所容置的部件或未容置的部件(诸如裸晶片)与印刷电路板或中间印刷电路板的电气连接和/或机械连接。因此，术语“基板”还包括“IC基板”。基板的电介质部分可以由具有增强球(诸如玻璃球)的树脂构成。
在一实施方案中，至少一个电绝缘层结构包括由以下组成的组中的至少一个：树脂(诸如增强或非增强树脂，例如环氧树脂或双马来酰亚胺-三嗪树脂，更具体地为FR-4或FR-5)、氰酸酯、聚亚苯基衍生物(polyphenylene derivate)、玻璃(特别是玻璃纤维、多层玻璃、玻璃状材料)、预浸材料、聚酰亚胺、聚酰胺、液晶聚合物(LCP)、基于环氧树脂的积层膜(epoxy-based Build-Up Film，环氧基积层膜)、聚四氟乙烯(特氟隆)、陶瓷以及金属氧化物。还可以使用例如由玻璃(多层玻璃)制成的增强材料，诸如网、纤维或球体。虽然预浸料或FR4通常是优选的，但也可以使用其他材料。对于高频应用，可以在部件承载件中实施高频材料诸如聚四氟乙烯、液晶聚合物和/或氰酸酯树脂作为电绝缘层结构。
在一实施方案中，至少一个导电层结构包括由铜、铝、镍、银、金、钯以及钨组成的组中的至少一种。尽管铜通常是优选的，但是其他材料或它们的涂覆形式也是可能的，特别是涂覆有超导材料诸如石墨烯的上述材料。
在一实施方案中，部件承载件是层压型体。在这样的实施方案中，部件承载件是通过施加压力——如果需要的话伴随有热——堆叠并连接在一起的多层结构的化合物。
本发明的以上限定的方面和另外的方面从下文将要描述的实施方案的示例将是明了的，并且被参照这些实施方案的示例进行说明。
附图说明
图1至图5示出了根据本发明的示例性实施方案的部件承载件的截面图。
图6示出了在执行根据本发明的一示例性实施方案的制造部件承载件的腔体的方法期间获得的结构的截面图。
图7示出了在执行根据本发明的另一示例性实施方案的制造部件承载件的腔体的方法期间获得的结构的截面图。
具体实施方式
附图中的图示是示意性的。在不同的附图中，相似或等同的元件被设置有相同的附图标记。
在将参照附图进一步详细地描述示例性实施方案之前，将概述研发本发明的示例性实施方案所基于的一些基本考虑。
根据本发明的一示例性实施方案，提供了具有高度可靠的集成射频区域的部件承载件。更具体地，可以在这样的部件承载件中预见受保护的、高度可靠的集成高频区。
将射频功能集成在部件承载件诸如印刷电路板(PCB)中涉及电介质材料方面的某些要求。例如，可以使用由Rogers公司提供的高频材料，这样的高频材料常规地需要被用作全层。这涉及显著的成本付出，并且还产生沿着部件承载件的大部分在空间上延伸的材料桥。常规地，这样的天线结构被布置在部件承载件的外表面，这使得天线结构由于机械受损而容易发生故障。这些和其他的缺点常规地限制集成有天线结构的部件承载件的可靠性。
鉴于上述内容，本发明的一示例性实施方案提供了一种部件承载件，其允许在形成天线结构的部件承载件层级获得高频电介质嵌体和导电结构的高度可靠的集成。部件承载件的由天线结构和高频电介质构成的高频区域也可以由于其位于腔体内和/或堆叠体内而适当地在机械上被保护免受损坏。所描述的设计也与在一个公共物体中实现具有不同特性的多个天线结构(例如，具有宽范围功能的一个天线结构以及在同一部件承载件中的具有近场通信功能的另一天线结构)高度兼容。
在一简单的实施方案中，部件承载件复合物包括至少两个电绝缘层结构，高频电介质可以插入到这些电绝缘层结构中。可选地，可以用至少部分地在高频区域上面的至少一个另外的电绝缘层结构覆盖上述结构。这使得可以以高可靠性在部件承载件的一个主表面或两个相反主表面中的一个或多个腔体中设置一个或多个天线结构。
为了进一步提高可靠性，电绝缘层结构中之一可以完全覆盖高频区域。为了防止或至少显著地抑制翘曲和/或为了适当地屏蔽该区域，提供具有翘曲平衡材料(例如TD002)而不是具有标准FR4材料的重叠层是进一步有利的。
可以通过各种可能的腔体形成过程中之一来实现天线结构的区域的露出。在一个对应的实施方案中，对于腔体形成，使用形成的埋置释放层，继之切割掉在非粘附性释放层上面的部分。然而，也可以通过铣削堆叠体的材料和/或通过设置由低流动性预浸料或不流动预浸料包围的埋置中空部分来形成腔体。然后，可以移除在这样的中空部分上面的一部分堆叠体，以完成腔体形成。然而，如果上述一个或多个层由预切的已经具有不会在层压期间封闭的腔体的低流动性预浸料或不流动预浸料制成，则这样的材料移除程序可以是不必要的。在示例性实施方案中，这些和/或其他腔体形成技术中的多个的结合也是可能的。
在一示例性实施方案中，也可以将高频电介质与铜箔(基于该铜箔，后续可以在一个共同的程序中制造天线结构和导电连接件)一起直接压在或层压在电绝缘材料(其可以例如由多个已经形成有凹部的层构成)内。进一步可替代地，可以使用已经图案化——可选地也是多层——的高频嵌体，该高频嵌体可以以堆叠体的形式实施在部件承载件复合物中。在后一实施方案中，可以在此之后执行导电触点的形成。
在高频电介质的两个相反主表面覆盖有具有不同特性的单独天线结构的实施方案中，在高频材料的两个外表面之间集成电磁辐射屏蔽材料(特别是抑制或甚至消除电磁辐射在高频模式下经过该材料进行传播)可能是有利的。
在又一示例性实施方案中，可以在同一个部件承载件中实施多个高频电介质层。在这样的实施方案中，根据天线结构的应用领域，集成可以在部件承载件上部分地延伸或在整个部件承载件上延伸的一个或多个单独的屏蔽层可能是有利的。
在本发明的所有实施方案中，可以另外设置一个或多个屏蔽过孔，以另外地保护天线信号。还可以集成一个或多个气隙。
在一优选实施方案中，部件承载件的模拟高频区域可以被实施为部件承载件内部的嵌体。因此，可以在高频电介质上(特别是在其一主表面上，或者是在其两个相反主表面上)布置(特别是直接地)天线结构。非常有利地，公共部件承载件的不同天线结构可以实现不同的射频功能(例如，宽范围功能与近场通信功能)。
这样的概念具有的优点在于可以关于外部影响适当地保护部件承载件的天线结构(缩进腔体中)。该设计架构还允许在一个部件承载件中实现多个天线结构，特别是使用同一个高频电介质来容纳至少两个不同的天线结构。此外，通过使用嵌体式高频电介质体而不是全层可以获得显著的成本降低。
图1示出了根据本发明的一示例性实施方案的在此被实施为印刷电路板(PCB)的部件承载件100的截面图。
板状层压型部件承载件100包括部件承载件材料的层压堆叠体102，该堆叠体包括多个导电层结构104(在此被实施为图案化金属箔和金属过孔，两者优选地均由铜制成)和多个电绝缘层结构106(在此被实施为树脂层，特别是具有增强纤维特别是玻璃纤维的环氧基树脂层，例如预浸料)。堆叠体102的形成部件承载件100的外表面的一部分的最上层是焊接掩模131。另外的焊接掩模131设置在部件承载件100的相反的另一主表面处，即根据图1在堆叠体102的下主表面处。
从图1可以看出，腔体108被形成为在堆叠体102的上主表面中的盲孔型凹部。高频电介质110形成堆叠体102的一部分并且形成腔体108的底部112。高频电介质110可以由当高频信号在高频电介质110的环境中——特别是在天线结构114处——传播时示出低损耗的材料(诸如可从Rogers公司获得的RO3300TM)制成。高频电介质110的材料可以是在10GHz的高频下具有小于0.003的消耗因数(tanδ)的填充有陶瓷的塑料。适当的材料可用于60GHz以及更高的频率。例如，可以使用来自Rogers公司的以下材料：RO3003TM、RO3006TM、RO3010TM、RO3035TM，它们都满足上述消耗因数方面的条件。高频电介质110在此被形成为嵌体而不是形成为堆叠体102的完整层。因此，高频电介质110形成电绝缘层结构106中之一的仅一部分。换言之，高频电介质110的超出腔体108的横向限制的横向延伸不能达到堆叠体102的相反的外侧壁133、135。因此，对应的一个电绝缘层结构106的普通预浸料的相应部分关于侧壁133、135桥接高频电介质110的相反横向端部。
已经提到的天线结构114可以被形成为导电层结构104的图案化金属层的一部分，该天线结构布置在高频电介质110上，并且在腔体108内暴露于部件承载件100的环境。因此，天线结构114被形成为多个导电层结构104中的一个图案化导电层结构的子部分。从图1可以看出，天线结构114完全位于腔体108内。天线结构114被配置为定向天线结构114，其能够在高频率模式下将电磁辐射主要发射到预定方向。
此外，部件承载件100包括两个电子部件126，上述电子部件可以例如是半导体芯片。电子部件126中的一个表面安装在堆叠体102的上主表面上。电子部件126中的另一个嵌入在堆叠体102的内部。两个电子部件126可以经由导电层结构104与天线结构114电耦接。可替代地，然而也可以提供仅单个电子部件126(如图2至图5的实施方案中)，或者甚至根本不提供电子部件126。在一个或多个电子部件126存在的情况下，存在多个电子部件时可以例如包括控制器芯片以用于生成待发送到天线结构114的信号。另外地或可替代地，电子部件126可以被配置用于进一步处理由天线结构114提供的电信号。
为了甚至更好的性能(特别是在高频区域)，特别是在信号完整性方面，在与天线结构相同的层(特别是在相同的高度水平)布置(例如在底侧)信号处理部件和/或信号生成部件可能是有利的。这具有可以防止天线结构与相应部件之间的竖向互连件(例如铜过孔)的优点。由于线和过孔之间的几何形状的改变可能负面地影响信号传输，所以避免或至少减少过孔可以进一步提高部件承载件的性能。
通过使天线结构114完全缩进或凹进到堆叠体102的腔体108中，而不是将天线结构表面安装在部件承载件100的外部主表面处，实现了关于部件承载件100的环境保护微小的天线结构114。不过根据图1的表面拓扑可以保持得非常小，这是因为在高频电介质110上面仅布置了单个铜层和焊接掩模131。此外，通过将高频电介质110配置为空间上有限的嵌体而不是配置为在部件承载件100的整个横向宽度上延伸的全层，可以以高功能性和低成本两者制造部件承载件100。同时，在高频电介质110与周围的电绝缘层结构106的预浸材料之间的材料桥的空间延伸可以保持较小，从而进一步提高部件承载件100的机械完整性。
图2示出了根据本发明的另一示例性实施方案的部件承载件100。
根据图2，腔体108的深度d大于图1的实施方案中所示的。因此，腔体108的最大深度d和最大宽度w之间的比大于0.3。因此，对腔体108进行配置并且使天线结构114布置在腔体108中，使得腔体108形成用于天线结构114的明显喇叭体。这样的喇叭形状可以通过腔体108的侧壁的倾斜角度(或者甚至倾斜的梯度)的对应设置进行调整。在一个实施方案中，腔体108的侧壁具有恒定的倾斜角度，该倾斜角度可以是大于0°且小于90°的锐角，例如在10°至80°之间的范围内。在另一实施方案中，腔体100的侧壁可以是竖直的(对应于90°的角度)。在又一实施方案中，倾斜角度可以在腔体108的底部和顶部之间变化，例如以凹或凸的方式变化。这使得可以改善天线结构114的定向特性。这既允许天线结构114有效地发射电磁辐射又允许天线结构114有效地吸收周围的电磁辐射。
如图2中的附图标记137所指示的，取决于所使用的电介质材料，积层在竖向方向上至少部分地对称是有利的。
有利地，根据图2的部件承载件100包括电磁辐射屏蔽结构118，该电磁辐射屏蔽结构被配置用于避免电磁辐射在天线结构114和堆叠体102的至少一部分之间传播。在图2的实施方案中，这是通过图案化铜层的金属材料和靠近高频电介质110的铜过孔实现的。非常有利地，这样的电磁辐射屏蔽结构118可以由磁性材料制成。
图3示出了根据本发明的又一示例性实施方案的部件承载件100。
在图3的实施方案中，在部件承载件100的两个相反主表面中形成了两个腔体108。换言之，与图1和图2的实施方案相比，图3的实施方案另外地包括在堆叠体102的下主表面中的另外的腔体108。对应地，另外的天线结构114被布置成露出并且缩进在另外的腔体108中，并且该另外的天线结构被形成为对应的一个导电层结构104的一部分。因此，腔体108和另外的腔体108形成在堆叠体102的相反主表面中。因此，天线结构114和另外的天线结构114布置在同一高频电介质110的相反主表面上。例如，可以将上部天线结构114配置用于第一功能，例如近场通信(NFC)。另外的天线结构114可以被配置用于第二功能，诸如宽范围通信能力。通过采取这种措施，可以提供以紧凑设计提供复杂的高频功能的部件承载件100。
从图3可以看出，腔体108在竖向上彼此对准或在竖向上彼此齐平。具有天线结构114的腔体108在横向上由露出的侧壁141、143界定，并且由高频电介质110的露出的相反表面部分水平界定。例如，高频电介质110可以被实施为承载两个天线结构114的单个层。图3的所描述的双侧天线配置允许制造具有强大的高频功能但仍然紧凑且付出少的部件承载件100。
作为独自将腔体108在竖向上彼此分离的高频电介质110的单层组成的结果，形成能柔性地弯曲的柔性区域122。因此，图3的部件承载件100可以被配置为刚挠板。从图3可以看出，高频电介质110的中心部分位于柔性区域122内。本发明的可替代实施方案提供了完全柔性或完全刚性的部件承载件100。
在图3的实施方案中，电磁辐射屏蔽结构118形成腔体108的边界壁的至少一部分。在该实施方案中，侧壁141、143至少部分地涂覆(例如通过镀覆)有导电材料诸如铜。当腔体108的侧壁141、143涂覆有金属或磁性材料时，它们可以同时由对于能够由天线结构114发射和/或检测的电磁辐射为反射性的材料制成。这进一步增加了部件承载件100处理电磁辐射能量的效率。
再次参照图3的高频电介质110，这样的高频层110可以被实施为单个层，或者也可以由若干子层构成，其中子层间包括柔性材料和/或增强材料以保持刚度，如果需要的话。
特别地，可能有利的是，腔体108朝向天线结构114渐缩，特别是具有基本锥形或截头锥形的形状，以进一步提高由天线结构114发射和/或吸收射频辐射的效率。附图标记151示意性地示出了侧壁141、143可以如何倾斜(例如通过执行对应的材料移除工艺)以形成锥形喇叭体。这可以允许进一步改善部件承载件100的天线功能。
图4示出了根据本发明的又一示例性实施方案的部件承载件100。
在图4的实施方案中，上面描述的被配置用于避免电磁辐射在天线结构114和堆叠体102的至少一部分之间传播的电磁辐射屏蔽结构118可以(特别是部分地或完全地)集成在高频电介质110中(特别是在高频电介质的内部)。因此，电磁辐射屏蔽结构118可以集成在高频电介质110中。这对于如例如图3和图4所示的双侧天线配置特别有利。因此，图4的电磁辐射屏蔽结构118以紧凑的方式进行布置，并且对于避免电磁辐射在天线结构114和另外的天线结构114之间传播特别有效。因此，同样在图4的实施方案中，高频电介质110可以由可以包括特定屏蔽材料的多个层制成。电磁辐射屏蔽结构118也可以被实施为导电层结构和/或电绝缘层结构的堆叠体。
图5示出了根据本发明另一示例性实施方案的部件承载件100。
图5的实施方案与图4的实施方案的不同之处特别地在于，在图5中，天线结构114和另外的天线结构114布置在堆叠体102的横向移位的区域中，而不是在竖向方向上彼此对准。此外，在图5的实施方案中，电磁辐射屏蔽结构118被集成到堆叠体102的除了此处两个不同的高频电介质110之外的部分中。再者，在图5的实施方案中，屏蔽过孔118也有助于电磁辐射屏蔽功能。
图6示出了在执行根据本发明的一示例性实施方案的制造部件承载件100(参见图1至图5)的腔体108的方法期间获得的结构的截面图。
根据图6，通过将释放层182布置在连接的特别是层压的堆叠体102的内部中来形成腔体108。随后，可以切穿在释放层182上面的互连的特别是层压的一部分堆叠体102，从而形成允许移除在释放层182上面的连接的特别是层压的堆叠体106的切断部分184的周向切出孔195。有利地，(例如蜡质)释放层182不粘附到堆叠体102的剩余部分。
因此，图6示出了可以如何形成腔体108。连接的特别是层压的堆叠体102具有例如由蜡制成的嵌入式释放层182。当例如通过激光或机械钻孔钻出周向孔(参见附图标记195)时，露出释放层182的环形结构。可以简单地从所示的半成品部件承载件100的剩余部分中取出并移除在周向钻孔内的切断部分184，这是因为释放层182对其上面和下面的层没有任何显著的粘附。在取出该切断部分184之后，露出在释放层182下面的高频电介质110，使得天线结构114(未示出)可以安装在那里，并且可以电连接至已经嵌入的部件126。
图7示出了在执行根据本发明的另一示例性实施方案的制造部件承载件100(参见图1至图5)的腔体108的方法期间获得的结构的截面图。
根据图7，通过在连接的特别是层压的堆叠体102的内部形成中空空间188，并且将在中空空间188上面的互连的特别是层压的堆叠体102的切断部分184移除，来形成腔体108。
在所示的实施方案中，埋置的通孔或中空空间188可以通过在堆叠体102内层压内部具有预成型切口的不流动预浸料或低流动性预浸料的电绝缘层结构106'来形成。因此，在层压期间，没有树脂会从电绝缘层结构106'流动到埋置的中空空间188中，因此树脂将保留在此。此后，在埋置的中空空间188上面的材料的周向切口将允许取出部段或部分184，从而在高频电介质110的顶部上获得腔体108以用于将天线结构114(未示出)安装在该腔体中。
作为后面提到的实施方案的另一替代方案，可能的是，在高频电介质110上面的所有电绝缘层结构106均由在层压期间不会(或至少基本上不会)再熔化的低流动性预浸料或不流动预浸料制成。因此，使用预切的低流动性或不流动预浸料避免了稍后露出腔体108的需要。
应当注意，术语“包括”不排除其他元件或步骤，并且“一(a)”或“一(an)”不排除多个。还可以结合与不同实施方案相关联地描述的元件。
还应当注意，权利要求中的附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。
本发明的实现不限于图中所示和上述的优选实施方案。确切地，使用所示出的方案和根据本发明的原理的多种变型是可能的，即使在根本不同的实施方案的情况下也如此。

Claims (32)

1.一种部件承载件(100)，其中，所述部件承载件(100)包括：
堆叠体(102)，所述堆叠体包括多个导电层结构(104)和/或电绝缘层结构(106)；
腔体(108)，所述腔体位于所述堆叠体(102)中；
高频电介质(110)，所述高频电介质形成所述堆叠体(102)的一部分并且形成所述腔体(108)的底部(112)的至少一部分；
天线结构(114)，所述天线结构布置在所述高频电介质(110)上并且在所述腔体(108)内。
2.根据权利要求1所述的部件承载件(100)，其中，所述天线结构(114)被形成为所述多个导电层结构(104)中的一个图案化导电层结构的至少一部分。
3.根据权利要求1或2所述的部件承载件(100)，其中，所述天线结构(114)完全位于所述腔体(108)内。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的部件承载件(100)，其中，所述腔体(108)被配置，并且所述天线结构(114)布置在所述腔体(108)中，使得所述腔体(108)形成用于所述天线结构(114)的喇叭体。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的部件承载件(100)，其中，所述腔体(108)的侧壁(141、143)由对于能够由所述天线结构(114)发射和/或检测的电磁辐射为反射性的材料制成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的部件承载件(100)，其中，所述天线结构(114)被配置为定向天线结构(114)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的部件承载件(100)，其中，所述高频电介质(110)形成所述电绝缘层结构(106)中之一的仅一部分。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的部件承载件(100)，其中，所述高频电介质(110)被配置为在横向方向和竖向方向两者上至少部分地被所述堆叠体(102)的材料包围的嵌体。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的部件承载件(100)，其中，所述腔体(108)的最大深度(d)与最大宽度(w)之间的比为至少0.2，特别是至少0.3，更特别地是至少0.5。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的部件承载件(100)，包括电磁辐射屏蔽结构(118)，所述电磁辐射屏蔽结构被配置用于避免电磁辐射在所述天线结构(114)和所述部件承载件(100)的至少另一部分之间传播。
11.根据权利要求10所述的部件承载件(100)，其中，所述电磁辐射屏蔽结构(118)至少部分地集成在所述高频电介质(110)中。
12.根据权利要求10或11所述的部件承载件(100)，其中，所述电磁辐射屏蔽结构(118)的至少一部分形成所述腔体(108)的边界壁(141、143)的一部分。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的部件承载件(100)，包括能柔性地弯曲的柔性区域(122)。
14.根据权利要求13所述的部件承载件(100)，其中，所述高频电介质(110)形成所述柔性区域(122)的至少一部分。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的部件承载件(100)，包括在所述堆叠体(102)中的另外的腔体(108)以及在所述另外的腔体(108)中的另外的天线结构(114)。
16.根据权利要求15所述的部件承载件(100)，其中，所述腔体(108)和所述另外的腔体(108)形成在所述堆叠体(102)的相反主表面中。
17.根据权利要求15或16所述的部件承载件(100)，其中，所述天线结构(114)和所述另外的天线结构(114)布置在同一高频电介质(110)的相反主表面上。
18.根据权利要求10和15所述的部件承载件(100)，其中，所述电磁辐射屏蔽结构(118)被布置用于避免电磁辐射在所述天线结构(114)和所述另外的天线结构(114)之间传播。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的部件承载件(100)，其中，所述天线结构(114)和所述另外的天线结构(114)中的一个被配置用于提供第一功能，特别是用于提供近场通信功能，并且所述天线结构(114)和所述另外的天线结构(114)中的另一个被配置用于提供别的第二功能，特别是用于提供宽范围通信功能。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的部件承载件(100)，其中，所述天线结构(114)和所述另外的天线结构(114)被布置成在横向上对准，或者被布置在所述堆叠体(102)的横向移位的区域中。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的部件承载件(100)，其中，所述层结构(104、106、131)中的至少两个布置在所述高频电介质(110)上面。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的部件承载件(100)，其中，所述腔体(108)朝向所述天线结构(114)渐缩(151)，特别是具有锥形或截头锥形的形状。
23.根据权利要求1至22中任一项所述的部件承载件(100)，还包括安装在至少一个所述电绝缘层结构(106)和/或至少一个所述导电层结构(104)上和/或者嵌入至少一个所述电绝缘层结构和/或至少一个所述导电层结构中的至少一个部件(126)，特别是至少一个电子部件。
24.根据权利要求23所述的部件承载件(100)，其中，所述至少一个部件(126)选自由下述组成的组：电子部件、不导电嵌体和/或导电嵌体、热传递单元、光导元件、能量收集单元、有源电子部件、无源电子部件、电子芯片、存储设备、滤波器、集成电路、信号处理部件、功率管理部件、光电接口元件、电压转换器、加密部件、发射器和/或接收器、机电换能器、致动器、微机电系统、微处理器、电容器、电阻器、电感、累加器、开关、相机、磁性元件、另外的部件承载件(100)和逻辑芯片。
25.根据权利要求1至24中任一项所述的部件承载件(100)，其中，所述导电层结构(104)中的至少一个包括由下述材料组成的组中的至少一种：铜、铝、镍、银、金、钯以及钨，上述材料中的任一种可选地涂覆有超导材料诸如石墨烯。
26.根据权利要求1至25中任一项所述的部件承载件(100)，其中，所述电绝缘层结构(106)中的至少一个包括由下述组成的组中至少之一：树脂，特别是增强或非增强树脂，例如环氧树脂或双马来酰亚胺-三嗪树脂；FR-4；FR-5；氰酸酯；聚亚苯基衍生物；玻璃；预浸材料；聚酰亚胺；聚酰胺；液晶聚合物；基于环氧树脂的积层膜；聚四氟乙烯；陶瓷；以及金属氧化物。
27.根据权利要求1至26中任一项所述的部件承载件(100)，其中，所述部件承载件(100)成形为板的形式。
28.根据权利要求1至27中任一项所述的部件承载件(100)，其中，所述部件承载件(100)被配置为由印刷电路板和基板组成的组中之一。
29.根据权利要求1至28中任一项所述的部件承载件(100)，被配置为层压型部件承载件(100)。
30.一种制造部件承载件(100)的方法，其中，所述方法包括：
形成连接的堆叠体(102)，所述连接的堆叠体包括多个电绝缘层结构(106)和/或导电层结构(104)；
为所述堆叠体(102)设置腔体(108)；
设置作为所述堆叠体(102)的一部分并且形成所述腔体(108)的底部(112)的至少一部分的高频电介质(110)；
在所述高频电介质(110)上且在所述腔体(108)内形成天线结构(114)。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述方法包括通过由下述组成的组中之一形成所述腔体(108)：
将释放层(182)嵌入所述堆叠体(102)的内部，并且随后移除在所述释放层(182)上面的堆叠体材料；
在所述堆叠体(102)的内部形成至少部分地被低流动性预浸料或不流动预浸料包围的中空空间(188)，并且随后移除在所述中空空间(188)上面的堆叠体材料。
32.根据权利要求30所述的方法，其中，所述方法包括：为所述堆叠体(102)设置作为一预切孔形式的所述腔体(108)，所述预切孔位于作为所述电绝缘层结构(106)中的至少一个的低流动性预浸料或不流动预浸料中。
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