DE102014105845A1 - Integriertes Schaltungsmodul mit Wellenleiter-Übergangselement - Google Patents

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Abstract

Ein integriertes Schaltungsmodul umfasst eine Gehäuse-Vergussmasseschicht, eine Hochfrequenz(HF)-integrierte Schaltung, die innerhalb der Gehäuse-Vergussmasseschicht eingebettet ist und einen HF-Anschluss aufweist, eine Wellenleiter-Übergangsstruktur, die innerhalb der Gehäuse-Vergussmasseschicht eingebettet ist, und eine Umverteilungsschicht. Die Wellenleiter-Übergangsstruktur umfasst einen Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt, einen Wellenleiter-Grenzschichtabschnitt, der ausgelegt ist, mit einem rechteckigen Wellenleitergehäuse gekoppelt zu werden, und einen Transformatorabschnitt, der ausgelegt ist, einen Modenübergang zwischen dem Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt und dem Wellenleiter-Grenzschichtabschnitt vorzusehen. Die Umverteilungsschicht umfasst wenigstens eine Isolierschicht und wenigstens eine Metallisierungsschicht, die sich zwischen der HF-integrierten-Schaltung und der Wellenleiter-Übergangsstruktur quer über eine Fläche der Gehäuse-Vergussmasseschicht erstrecken. Die erste Umverteilungsschicht umfasst eine HF-Übertragungsleitung, die zwischen den HF-Anschluss der HF-integrierten Schaltung und den Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt der Wellenleiter-Übergangsstruktur leitfähig geschaltet ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf integrierte Schaltungsmodule und insbesondere auf integrierte Hochfrequenz-Schaltungsmodule.
  • HINTERGRUND
  • Da die Komplexität von integrierten Schaltungen weiterhin zunimmt, wurden verbesserte Einkapselungstechnologien entwikkelt, um mit den sich erhöhenden Schaltungsdichten und der steigenden Anzahl von Zwischenverbindungen Schritt zu halten. Beispielsweise wurde eine dieser Techniken, die als eingebettete Wafer-Ebenen-Kugelgitteranordnung (eWLB) bekannt ist, entwickelt, um die Ausgangsauffächerung (Fan-Out) von in dichtem Abstand voneinander angeordneten integrierten Schaltungsanschlüssen mit den Lötkugel-Zwischenverbindungen einer Kugelgitter-Anordnung(BGA)-Gehäuse zu unterstützen.
  • Bei einer eWLB-Einkapselung wird ein verarbeiteter Wafer zerteilt, und die vereinzelten Chips werden auf einem Träger in einem Abstand voneinander vorgesehen. Die Zwischenräume zwischen den Chips werden mit einer Vergussmasse gefüllt, die dann ausgehärtet wird, um einen künstlichen Wafer zu bilden. Eine Dünnschichttechnologie wird verwendet, um eine oder mehrere Umverteilungsschichten zu bilden, welche die Kontaktstellen der integrierten Schaltung mit den Gehäusezwischenverbindungen, z.B. den Lötkugeln, verbinden. Die Umverteilungsschichten, die eine oder mehrere leitfähige Schichten und dazwischenliegende dielektrische Schichten, Kontaktlöcher zwischen leitfähigen Schichten und dgl. umfassen können, ermöglichen einen flexiblen und effizienten Fan-Out der integrierten Schaltungs-Eingänge und -ausgänge zu den Gehäusezwischenverbindungen. Das US-Patent Nr. 8,237,259 B2 mit dem Titel „Eingebettete Chip-Gehäuse“, erteilt am 7. August 2012, sieht Details der eWLB-Einkapselungstechnik vor; der gesamte Inhalt des vorhergehenden Patents wird hier durch Bezugnahme eingeschlossen.
  • Hochfrequenz(HF)-integrierte Schaltungen (HFICs) umfassen Schaltungselemente, die Signale im Hochfrequenzbereich erzeugen oder damit betrieben werden, der, gemäß einigen Definitionen, von etwa 1 oder einigen Kilohertz bis 300 Gigahertz (GHz) oder mehr reicht. Es ist klar, dass Frequenzen zwischen etwa 1 GHz und 300 GHz häufig als Mikrowellenfrequenzen bezeichnet werden. Für die Zwecke der Offenbarung wird der Ausdruck „Hochfrequenz“ (oder HF) verwendet, um sich grob auf Signale zu beziehen, die in der Frequenz von 1 oder einigen Megahertz (MHz) bis 100 GHz oder mehr reichen, und insbesondere um sich auf Signale zu beziehen, welche typischerweise von einem Ort zum anderen durch Übertragungsleitungs- und/oder Wellenleiterstrukturen getragen werden, die für die Ausbreitung elektromagnetischer Hochfrequenz-Wellen spezifisch ausgebildet sind.
  • HF-integrierte Schaltungen schaffen zusätzliche Herausforderungen für die Gehäuse, insbesondere wenn Signalfrequenzen steigen. HF-Zwischenverbindungen, die sich weiter als über sehr kurze Distanzen erstrecken, werden am effizientesten unter Verwendung von Übertragungsleitungsstrukturen realisiert, wie Streifenleitung, koplanarer Wellenleiter oder Mikrostreifenstrukturen, oder Wellenleiterstrukturen, wie rechteckige Wellenleiter. Wenn HF-Schaltungen beispielsweise auf planaren Substraten, wie Leiterplatten, montiert werden, werden sie üblicherweise direkt mit planaren Übertragungsleitungen gekoppelt, die an demselben Substrat oder der Leiterplatte leicht hergestellt werden können.
  • Besonders bei höheren Frequenzen kann es bevorzugt sein, eine HF-Schaltung mit einem rechteckigen Wellenleiter zu koppeln. Verschiedenste Übergangselementstrukturen wurden entwickelt, um an Leiterplatten gebildete Übertragungsleitungen, z.B. Mikrostreifen, koplanarer Wellenleiter oder Streifenleitungs-Übertragungsleitungen, mit rechteckigen Wellenleitern zu koppeln. Viele dieser Übergangselemente verwenden eine vertikale Sonde, einen Stift oder eine vertikale kleine Antenne, um das elektrische (E) Feld eines elektromagnetischen Felds anzuregen, das vom koplanaren Wellenleiter zum rechteckigen Wellenleiter übergeführt wird. Diese Sonde ändert den Ausbreitungsmodus der elektromagnetischen Welle von der TEM-Mode, die von koplanaren Wellenleitern verwendet wird, in eine transversale elektromagnetische (TE) Mode, wie TE10, die von einem rechteckigen Wellenleiter ausgebildet werden kann.
  • Die Verwendung vertikaler Elemente wie dieser Sonden kann Herstellungsschwierigkeiten erzeugen. Die Herstellung vertikaler Stifte, Sonden oder Antennen ist komplizierter als die Herstellung planarer Strukturen und kann üblicherweise nur bei einer niedrigeren Metallauflösung (z.B. größerer Metallabstand und Durchmesser) durchgeführt werden, verglichen mit horizontalen oder planaren Strukturen, die an planaren Substraten hergestellt werden. Demgemäß sind verbesserte Übergangsstrukturen erforderlich, die mit hochentwickelten integrierten Schaltungs-Einkapselungstechniken kompatibler sind.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen integrierte Schaltungsmodule und Verfahren zur Herstellung solcher Module. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst ein integriertes Schaltungsmodul eine Gehäuse-Vergussmasseschicht, die ihrerseits eine Gehäuse-Vergussmasse umfasst und gegenüberliegende erste und zweite Flächen aufweist. Das integrierte Schaltungsmodul umfasst ferner eine Hochfrequenz(HF)-integrierte Schaltung, die in der Gehäuse-Vergussmasse eingebettet ist und einen HF-Anschluss umfasst, sowie eine Wellenleiter-Übergangsstruktur, die in der Gehäuse-Vergussmasse eingebettet ist und einen Übertragungsleitung-Grenzschichtabschnitt, einen Wellenleiter-Grenzschichtabschnitt, der ausgelegt ist, mit einem rechtekkigen Wellenleitergehäuse gekoppelt zu werden, und einen Transformatorabschnitt, der ausgelegt ist, einen Ausbreitungsmodenübergang zwischen dem Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt und dem Wellenleiter-Grenzschichtabschnitt vorzusehen, umfasst. Eine erste Umverteilungsschicht, die wenigstens eine Isolierschicht und wenigstens eine Metallisierungsschicht umfasst, erstreckt sich zwischen der HF-integrierten Schaltung und der Wellenleiter-Übergangsstruktur quer über die erste Fläche der Gehäuse-Vergussmasseschicht, und umfasst ferner eine HF-Übertragungsleitung, die zwischen den HF-Anschluss und der HF-integrierten Schaltung und dem Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt der Wellenleiter-Übergangsstruktur leitfähig geschaltet ist.
  • In einem beispielhaften Verfahren zur Herstellung eines integrierten Schaltungsmoduls wird eine Hochfrequenz(HF)-integrierte Schaltung mit einem HF-Anschluss vorgesehen. Ebenso vorgesehen wird eine Wellenleiter-Übergangsstruktur mit einem Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt, einem Wellenleiter-Grenzschichtabschnitt, der ausgelegt ist, mit einem rechteckigen Wellenleitergehäuse gekoppelt zu werden, und einem Transformatorabschnitt, der ausgelegt ist, einen Modenübergang zwischen dem Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt und dem Wellenleiter-Grenzschichtabschnitt vorzusehen. Die HF-integrierte Schaltung und die Wellenleiter-Übergangsstruktur werden in einer Gehäuse-Vergussmasseschicht so eingebettet, dass die Gehäuse-Vergussmasse rund um die HF-integrierte Schaltung und die Wellenleiter-Übergangsstruktur angeordnet wird. Eine erste Umverteilungsschicht wird an der ersten Fläche der Gehäuse-Vergussmasseschicht gebildet, wobei die erste Umverteilungsschicht wenigstens eine Isolierschicht und wenigstens eine Metallisierungsschicht umfasst und sich zwischen der HF-integrierten Schaltung und der Wellenleiter-Übergangsstruktur erstreckt, und ferner eine HF-Übertragungsleitung umfasst, die zwischen den HF-Anschluss der HF-integrierten Schaltung und dem Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt der Wellenleiter-Übergangsstruktur leitfähig geschaltet ist.
  • Für Fachleute sind zusätzliche Merkmale und Vorteile durch das Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung und bei der Betrachtung der beigeschlossenen Zeichnungen ersichtlich.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Die Elemente der Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabgetreu in Bezug aufeinander. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile. Die Merkmale der verschiedenen veranschaulichten Ausführungsformen können kombiniert werden, außer sie schließen einander aus. Ausführungsformen sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der Beschreibung, die folgt, detailliert ausgeführt.
  • 1 veranschaulicht eine seitliche Schnittansicht einer Ausführungsform eines Moduls, der eine intern gebildete Wellenleiter-Übergangsstruktur aufweist.
  • Die 2 bis 3 veranschaulichen eine Draufsicht und eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Wellenleiter-Übergangsstruktur von 1.
  • 4 veranschaulicht die simulierte Einfügedämpfung und Reflexionsdämpfung für die Wellenleiter-Übergangsstruktur von 3.
  • Die 5 bis 7 veranschaulichen eine Draufsicht und perspektivische Ansichten einer Ausführungsform der Wellenleiter-Übergangsstruktur.
  • 8 veranschaulicht eine seitliche Schnittansicht einer Ausführungsform eines Moduls, der eine extern gebildete Drop-In-Wellenleiter-Übergangsstruktur aufweist.
  • 9 veranschaulicht eine Draufsicht einer Ausführungsform einer Drop-In-Kontaktlochstruktur.
  • Die 10 bis 14 veranschaulichen unterschiedliche Ausführungsformen einer Wellenleiter-Übergangsstruktur.
  • 15 veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung eines Moduls.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigeschlossenen Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil davon bilden, und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung praktiziert werden kann. In dieser Hinsicht wird eine direktionale Terminologie, wie „oben“, „unten“, „vorne“, „rückwärts“, „Vorder-“, „Hinter-“, etc., mit Bezugnahme auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Reihe unterschiedlicher Orientierungen positioniert sein können, wird die direktionale Terminologie zu Zwecken der Veranschaulichung verwendet und ist in keiner Weise einschränkend. Es ist klar, dass andere Ausführungsformen verwendet und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende detaillierte Beschreibung ist daher nicht einschränkend anzusehen, und der Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch die beigeschlossenen Ansprüche definiert.
  • Es ist klar, dass die Merkmale der verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen, die hier beschrieben werden, miteinander kombiniert werden können, wenn nicht spezifisch anders angegeben.
  • Gehäuse vom Fan-Out-Typ sind Gehäuse, die einen Chip einbetten, wobei wenigstens einige der Gehäusekontaktstellen und/oder leitenden Leitungen, die den Chip mit den Gehäusekontaktstellen verbinden, lateral außerhalb des Umrisses des Chips angeordnet sind oder den Umriss des Chips wenigstens schneiden. So wird bei Gehäusen vom Fan-Out-Typ ein peripher äußerer Teil des Gehäuses des Chips typischerweise (zusätzlich) zum leitfähigen Bonden des Gehäuses an externe Applikationen (z.B. Applikationsplatinen, etc.) verwendet. Dieser äußere Teil des Gehäuses, das den Chip umschließt, vergrößert effektiv den Kontaktbereich des Gehäuses in Bezug auf die Grundfläche des Chips, was zu gelockerten Anforderungen hinsichtlich der Gehäusekontaktstellengröße und des Abstands in Bezug auf die spätere Verarbeitung, z.B. Assemblierung in der zweiten Stufe, führt.
  • Allgemein ausgedrückt können Gehäuse vom Fan-Out-Typ verschiedene Ausbildungen aufweisen. Der Fan-Out-Bereich rund um den Chip kann durch eine Fläche einer Vergussmasse vorgesehen werden, die zur Einkapselung des Chips verwendet wird. Eine weitere Möglichkeit ist, den Chip auf einem Substrat-(oder Anschlussrahmen-)Chipträger zu montieren, der größere laterale Abmessungen hat als die Chipabmessungen, und eine periphere Zone des Laminatsubstrat-Chipträgers als Fan-Out-Bereich zu nutzen. Ausführungsformen des Gehäuses können verschiedene Typen von Chips verwenden, unter ihnen Logik-integrierte Schaltungen, Analog-integrierte Schaltungen, Mischsignal-integrierte Schaltungen, Sensorschaltungen, MEMS (mikroelektromechanische Systeme), Leistungs-integrierte Schaltungen, Chips mit integrierten passiven Elementen, passive Elemente, etc. Ausführungsformen des Substrats können Substrate mit unterschiedlichen Typen und Auslegungen umfassen, insbesondere PCBs (Leiterplatten), SBU (sequentiell aufgebaute) Laminatsubstrate, Keramiksubstrate, Anschlussrahmen und Vergussmassen, z.B. MIDs (spritzgegossene Schaltungsträger). Ausführungsformen zum Bonden der Gehäusekontaktstellen an die Verdrahtung des Substrats können Dünnschichttechnologie, Löten, Schweißen, Diffusion oder Bond-Drahttechnologien umfassen.
  • In der Diskussion, die folgt, werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Kontext eines Fan-Out-Gehäuses beschrieben, das eWLB oder eine ähnliche Technologie verwendet, d.h. wo eine oder mehrere Dünnschicht-Umverteilungsschichten an der Fläche oder Flächen einer Gehäuse-Vergussmasseschicht angeordnet sind, welche den integrierten Schaltungs-Chip so einbettet, dass die elektrischen Kontakte („Kontaktstellen“) am integrierten Schaltungs-Chip mit Gehäusezwischenverbindungen leitfähig verbunden werden können, wie Lötkugelkontakte auf einem Kugelgitter-Anordnungs(BGA)-Gehäuse. Es ist jedoch klar, dass die erfinderischen Techniken, Gehäuse und Schaltungsanordnungen, die hier offenbart sind, nicht auf den eWLB-Kontext beschränkt sind und bei anderen Fan-Out-Gehäusen angewendet werden und andere Technologien zur Bildung von Zwischenverbindungen verwenden können.
  • Unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 veranschaulicht 1 zuerst eine seitliche Schnittansicht einer Ausführungsform eines integrierten Schaltungsmoduls 10 mit einer intern gebildeten Wellenleiter-Übergangsstruktur 24, wohingegen die 2 bis 3 jeweils eine Draufsicht und eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der in 1 gezeigten Wellenleiter-Übergangsstruktur 24 veranschaulichen. Die Wellenleiter-Übergangsstruktur 24 ist in 1 mit einem gestrichelten Umriss gezeigt.
  • In den veranschaulichten Ausführungsformen umfasst das integrierte Schaltungsmodul 10 eine Gehäuse-Vergussmasseschicht 12 mit einer darin eingebetteten Hochfrequenz-integrierten Schaltung (HFIC) 20. Die Gehäuse-Vergussmasseschicht 12 umfasst eine Gehäuse-Vergussmasse 14 und hat eine erste Fläche 16 und eine zweite Fläche 18 an gegenüberliegenden Seiten der Gehäuse-Vergussmasseschicht 12. Der HFIC 20 kann ein beliebiger Typ einer integrierten Schaltung sein, die einen Hochfrequenz(HF)-Anschluss 22 aufweist, wobei der HF-Anschluss 22 einen HF-Eingang in den HFIC 20 oder einen HF-Ausgang aus dem HFIC 20 vorsieht. Wie in 1 gezeigt, umfasst der HF-Anschluss 22 eine einzelne „Kontaktstelle“ oder einen Kontakt an dem HFIC 20, wobei der HF-Anschluss 22 so ein referenzbezogenes HF-Signal liefert oder empfängt; es ist klar, dass ein HF-Anschluss 22 in einigen Ausführungsform ein Paar von Kontaktstellen oder Kontakten umfassen kann, wobei das Paar von Kontaktstellen oder Kontakten ein differenzielles HF-Signal liefert oder empfängt. Das integrierte Schaltungsmodul 10 umfasst ferner eine erste Umverteilungsschicht 34 und eine zweite Umverteilungsschicht 42. Das integrierte Schaltungsmodul 10 kann unter Verwendung einer geeigneten Gehäusetechnologie, wie der eingebetteten Wafer-Ebenen-Kugelgitter-Anordnung(eWLB)-Technologie, gebildet werden.
  • Wie oben angegeben, ermöglichen Einkapselungstechnologien wie eWLB, integrierte Schaltungen und andere Komponenten in eine einzelne Gehäusestruktur zu integrieren, die eine oder mehrere Umverteilungsschichten für eine elektrische gegenseitige Verbindung von integrierten Schaltungsvorrichtungen, wie dem in 1 gezeigten HFIC 20, mit Gehäuse-Bondstrukturen, wie den Lötkugeln 60 in 1, umfasst. Kontaktlochstrukturen können auch in eine eWLB-Gehäusestruktur eingebaut werden, wobei bekannte Techniken verwendet werden, egal ob mit einer gegebenen mehrschichtigen Umverteilungsschicht oder zwischen Umverteilungsschichten. Diese Kontaktlochstrukturen ermöglichen eine gegenseitige Verbindung leitfähiger Schichten, die innerhalb einer Umverteilungsschicht angeordnet sind, wie zwischen Metallisierungsschichten 35 und 38 in einer ersten Umverteilungsschicht 34, oder zwischen leitfähigen Schichten in unterschiedlichen Umverteilungsschichten, wie zwischen der Metallisierungsschicht 38 innerhalb der ersten Umverteilungsschicht 34 und der Metallisierungsschicht 46 innerhalb der zweiten Umverteilungsschicht 42.
  • In der in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform umfasst das integrierte Schaltungsmodul 10 ferner eine Wellenleiter-Übergangsstruktur 24, die in der Gehäuse-Vergussmasse 14 eingebettet ist. 2 bietet eine Ansicht von oben nach unten, in Bezug auf die in 1 gezeigte Orientierung, der Wellenleiter-Übergangsstruktur 24, nachdem der Klarheit halber die zweite Umverteilungsschicht 42, eine beliebige oberseitige Metallisierungsschicht und ein beliebiges anderes oberseitiges Material entfernt wurden. 3 sieht eine perspektivische Ansicht vor, wobei eine oberseitige leitfähige breite Wand 52 gezeigt ist. Wie in 2 ersichtlich ist, umfasst die Wellenleiter-Übergangsstruktur 24 einen Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt 26 und einen Wellenleiter-Grenzschichtabschnitt 28. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt 26 ausgelegt, mit einer koplanaren Wellenleiter-Übertragungsleitung gekoppelt zu werden, die zur Wellenleiter-Übergangsstruktur 24 von der HFIC 20 führt, wohingegen der Wellenleiter-Grenzschichtabschnitt 28 ausgelegt ist, mit einem rechteckigen Wellenleitergehäuse bei 30 gekoppelt zu werden. Wie am besten in 2 ersichtlich ist, umfasst die Wellenleiter-Übergangsstruktur 24 einen Transformatorabschnitt 32, der einen Ausbreitungsmodenübergang zwischen dem Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt 26 und dem Wellenleiter-Grenzschichtabschnitt 28 vorsieht. Mehr im Einzelnen wandelt der Ausbreitungsmodenübergang die Ausbreitungsmode für eine elektromagnetische HF-Welle von einer Übertragungsleitungsmode in eine Wellenleiter-Ausbreitungsmode um. In einer Ausführungsform erfolgt der Modenübergang von einer transversalen elektrischen Mode (TEM) am Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt 26 in eine Wellenleitermode, wie einer transversalen elektromagnetischen (TE) oder transversalen magnetischen (TM) Mode, am Wellenleiter-Grenzschichtabschnitt 28.
  • Die erste Umverteilungsschicht 34 umfasst eine Isolierschicht 36 und eine Metallisierungsschicht 38. Die erste Umverteilungsschicht 34 kann mehr als eine Metallisierungsschicht und mehr als eine Isolierschicht umfassen; in der in 1 veranschaulichten Ausführungsform umfasst die erste Umverteilungsschicht 34 zwei zusätzliche Metallisierungsschichten 35 und zwei zusätzliche Isolierschichten 37. Die erste Umverteilungsschicht 34 erstreckt sich zwischen dem HFIC 20 und der Wellenleiter-Übergangsstruktur 24 quer über die erste Fläche 16 der Gehäuse-Vergussmasseschicht 12. Die erste Umverteilungsschicht 24 umfasst eine HF-Übertragungsleitung 40, die zwischen den HF-Anschluss 22 der HFIC-Schaltung 20 und den Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt 26 der Wellenleiter-Übergangsstruktur 24 leitfähig geschaltet ist. Allgemein ausgedrückt kann die HF-Übertragungsleitung, die verwendet wird, um den HFIC mit der Wellenleiter-Übergangsstruktur gegenseitig zu verbinden, ein beliebiger von einigen Typen von Übertragungsleitungen sein. In der veranschaulichten Ausführungsform ist die HF-Übertragungsleitung 40 ein koplanarer Wellenleiter.
  • Das integrierte Schaltungsmodul 10 umfasst eine zweite Umverteilungsschicht 42, die eine Isolierschicht 44 und eine Metallisierungsschicht 46 umfasst. Die zweite Umverteilungsschicht 42 kann mehr als eine Metallisierungsschicht 46 und mehr als eine Isolierschicht 44 umfassen. In der in 1 veranschaulichten Ausführungsform erstreckt sich die zweite Umverteilungsschicht 42 zwischen der HF-integrierten Schaltung 20 und der Wellenleiter-Übergangsstruktur 24 quer über die zweite Fläche 18 der Gehäuse-Vergussmasseschicht 12. In einigen Ausführungsformen wird die zweite Umverteilungsschicht 42 verwendet, um eine Masseebene zu bilden, die sich zwischen der HFIC 20 und der Wellenleiter-Übergangsstruktur 24 erstreckt; in diesen Ausführungsformen kann die Metallisierungsschicht 46 mit einer oder mehreren Gehäuse-Masseverbindungen an oder nahe bei dem HFIC 20 verbunden werden, z.B. unter Verwendung von Kontaktlöchern (nicht gezeigt), die sich durch die Vergussmasseschicht 12 erstrecken und die Metallisierungsschicht 46 mit einer oder mehreren Lötkugeln 60 durch eine oder mehrere der Metallisierungsschichten in der ersten Umverteilungsschicht verbinden.
  • Wie in 3 ersichtlich, umfasst die Wellenleiter-Übergangsstruktur 24 einen Hohlraum 48, der von einer ersten breiten Wand 50, einer zweiten breiten Wand 52 und ersten und zweiten Seitenwänden 54 und 56 definiert wird. In der in den 1 bis 3 veranschaulichten Ausführungsform sind die ersten und zweiten breiten Wände 50 und 52 aus Metallisierungsschichten 38 und 46 jeweils in den ersten und zweiten Umverteilungsschichten 34 und 42 gebildet. In anderen Ausführungsformen, von denen Beispiele nachstehend detaillierter diskutiert werden, kann eine der oder können beide breiten Wände 50 und 52 stattdessen aus einer Metallisierungsschicht gebildet sein, die an einem dielektrischen Einsatz gebildet ist, der in der Gehäuse-Vergussmasseschicht 12 eingebettet ist, wobei wenigstens die Metallisierungsschicht 38 mit der Metallisierungsschicht am dielektrischen Einsatz leitfähig verbunden ist, um den HF-Übertragungsleitungsabschnitt 40 mit der ersten breiten Wand 50 über den Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt 26 und den Transformatorabschnitt 32 zu verbinden.
  • In einigen Ausführungsformen sind die erste Seitenwand 54 und die zweite Seitenwand 56 aus einigen parallelen Leitern 58 gebildet, wie in 1 ersichtlich, die sich zwischen ersten und zweiten breiten Wänden 50 und 52 erstrecken. Diese können in einigen Ausführungsformen aus metallisierten Kontaktlöchern durch die Gehäuse-Vergussmasseschicht 12 oder in anderen Ausführungsformen aus metallisierten Kontaktlöchern gebildet sein, die durch einen dielektrischen Einsatz gebildet sind, der in der Verbindungsschicht 12 eingebettet ist. In der in den 1 bis 3 veranschaulichten Ausführungsform verbindet die erste Seitenwand 54 leitfähig die erste breite Wand 50 und die zweite breite Wand 52 entlang einer Seite der Wellenleiter-Übergangsstruktur 24, zwischen dem Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt 26 und dem Wellenleiter-Grenzschichtabschnitt 28, wohingegen die zweite Seitenwand 56 die erste breite Wand 50 und die zweite breite Wand 52 entlang einer gegenüberliegenden Seite der Wellenleiter-Übergangsstruktur 24, wiederum zwischen dem Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt 26 und dem Wellenleiter-Grenzschichtabschnitt 28, leitfähig verbindet. Falls die ersten und zweiten Seitenwände 54, 56 aus parallelen Leitern gebildet sind, sollten diese parallelen Leiter einander berühren oder sollten in einem nahen Abstand voneinander angeordnet sein, wobei „nahe“ in Bezug auf die längste Wellenlänge der durch die Vorrichtung ausgebreiteten HF-Signale zu verstehen ist, so dass die Serie paralleler Leiter aus einer HF-Perspektive eine kontinuierliche Wand vorsieht.
  • In einer Ausführungsform ist die Metallisierungsschicht 38 innerhalb der ersten Umverteilungsschicht 34 mit der ersten breiten Wand 50 leitfähig verbunden, und die Metallisierungsschicht 46 innerhalb der zweiten Umverteilungsschicht 42 ist mit der zweiten breiten Wand 52 leitfähig verbunden. In der veranschaulichten Ausführungsform umfasst die zweite Umverteilungsschicht 42 eine Leitung 84, die zwischen den Anschluss 86 der HF-integrierten Schaltung 20 und der Wellenleiter-Übergangsstruktur 24 leitfähig geschaltet ist. In der veranschaulichten Ausführungsform sieht die Leitung 84 eine Masseverbindung für Masseebenen, wie die Masseebene 88, vor. Die Masseebene 88 kann mit einer oder mehreren zusätzlichen Erdebenen durch Kontaktlochstrukturen (nicht gezeigt) verbunden sein, einschließlich Masseebenen in der ersten Umverteilungsschicht 34.
  • In der in den 1 bis 3 veranschaulichten Ausführungsform verläuft eine Ausbreitungsrichtung elektromagnetischer Wellen, die von der HF-Übertragungsleitung 40 mit dem Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt 26 gekoppelt sind, in einer Richtung 72, die zur ersten Fläche 16 parallel ist, und die Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle am Wellenleiter-Grenzschichtabschnitt 28 verläuft in einer Richtung 74, die zu den ersten und zweiten Flächen 16 und 18 der Gehäuse-Vergussmasseschicht 12 allgemein parallel ist. Dies ist auch der Fall bei den in den 8 und 10 bis 12 veranschaulichten Ausführungsformen, die nachstehend detailliert diskutiert werden. In anderen Ausführungsformen, wie den in den 5 bis 7, 9 und 13 gezeigten, verläuft eine Ausbreitungsrichtung einer elektromagnetischen Welle, die von der HF-Übertragungsleitung 40 mit dem Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt 26 gekoppelt ist, in einer Richtung 72, die zu den ersten und zweiten Flächen 16 und 18 der Gehäuse-Vergussmasseschicht 12 parallel ist, wohingegen eine Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle am Wellenleiter-Schnittstellenabschnitt 28 in einer Richtung 76 verläuft, die zu den ersten und zweiten Flächen 16 und 18 allgemein rechtwinklig ist.
  • Mit einer geeigneten Simulation und Ausbildung des Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitts 26, des Transformatorabschnitts 32 und des Wellenleiter-Grenzschichtabschnitts 28 kann ein Übergang mit niedrigem Verlust zwischen der Übertragungsleitung 40 und dem Wellenleiter erhalten werden, der mit dem Wellenleiter-Grenzschichtabschnitt 28 der Wellenleiter-Übergangsstruktur 24 gekoppelt ist. 4 veranschaulicht eine grafische Darstellung 90, die ein simuliertes Transmissions- und Reflexionsleistungsverhalten für einen koplanaren Wellenleiterübergang zu einem rechteckigen Wellenleiter für die in den 1 bis 3 dargestellte Wellenleiter-Übergangsstruktur 24 zeigt. Die Linie 92 zeigt eine simulierte Transmission oder Einfügedämpfung, und die Linie 94 zeigt eine simulierte Reflexion oder Reflexionsdämpfung für Signale, die jeweils mit der Wellenleiter-Übergangsstruktur 24 gekoppelt sind, vom koplanaren Wellenleiter zum rechteckigen Wellenleiter, und vom rechteckigen Wellenleiter zum koplanaren Wellenleiter. In diesem Beispiel ist die Wellenleiter-Übergangsstruktur 24 zur Verwendung bei und um etwa 77 GHz optimiert. Die grafische Darstellung 90 veranschaulicht, dass bei 77 GHz die Transmission oder Einfügedämpfung (Linie 92) sehr niedrig ist, weniger als 1 dB, mit einer entsprechenden Reflexionsdämpfung von mehr als 30 dB. Es ist klar, dass 4 ein sehr gutes HF-Leistungsverhalten über eine sehr breite Bandbreite nachweist, d.h. von knapp über 70 GHz bis etwa 100 GHz.
  • Die 5 bis 7 veranschaulichen eine Draufsicht und perspektivische Ansichten einer weiteren Ausführungsform einer Wellenleiter-Übergangsstruktur 24A. In diesen Ausführungsformen sieht das Wellenleiter-Übergangselement 24A einen Ausbreitungsmodenübergang vor, wodurch die Ausbreitungsrichtung einer elektromagnetischen Welle, die von der HF-Übertragungsleitung 40 mit dem Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt 26 gekoppelt wird, in der Richtung 72 verläuft, die zu den Flächen 16 und 18 der Gehäuse-Vergussmasseschicht parallel ist, wohingegen die Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle am Wellenleiter-Grenzschichtabschnitt 28 in der Richtung 76 verläuft, die zu den Flächen 14 und 16 der Gehäuse-Vergussmasseschicht und zur Übertragungsleitung 40 rechtwinklig ist. 6 veranschaulicht eine dreidimensionale Ansicht der Wellenleiter-Übergangsstruktur 24, bei welcher die erste Seitenwand 54 und zweite Seitenwand 56 aus parallelen Leitern 58 gebildet sind, welche durch metallisierte Kontaktlöcher gebildet sein können, die zwischen einer Metallisierungsschicht an der Oberseite der Übergangsstruktur 24A, wobei die Übergangsstruktur 24A ausgelegt ist, mit einem vertikal orientierten rechteckigen Wellenleiter gekoppelt zu werden, und einer Metallisierungsschicht an der Unterseite der Wellenleiter-Übergangsstruktur 24A verläuft. In dieser Ausführungsform sind die erste Seitenwand 54 und zweite Seitenwand 56 miteinander über eine Endwand 59 verbunden, die auch aus einer Vielzahl von parallelen Leitern 58 konstruiert ist. 7 veranschaulicht einen rechteckigen Wellenleiter 82, der bei 30 mit dem Wellenleiter-Grenzschichtabschnitt 28 gekoppelt ist.
  • 8 veranschaulicht eine seitliche Schnittansicht einer Ausführungsform eines integrierten Schaltungsmoduls 10' mit einer extern gebildeten Drop-In-Wellenleiter-Übergangsstruktur 24B. In dieser Ausführungsform umfasst die Wellenleiter-Übergangsstruktur 24B einen Einsatz 91, der seinerseits eine dielektrische Schicht 70 mit einer darauf gebildeten oberen Metallisierung 98 und einer unteren Metallisierung 96 umfasst, mit metallisierten Kontaktlöchern 94, die eine leitfähige Zwischenverbindung zwischen der oberen Metallisierung 98 und der unteren Metallisierung 96 vorsehen. In dieser Ausführungsform bildet die untere Metallisierung 96 eine erste breite Wand, die obere Metallisierung 98 bildet eine zweite breite Wand, und Kontaktlöcher 94 sind parallele Leiter, die erste und zweite Seitenwände bilden. Die obere Metallisierung 98 ist mit der Metallisierungsschicht 46 leitfähig gekoppelt, und die untere Metallisierung 96 ist mit der Metallisierungsschicht 38 leitfähig gekoppelt.
  • In dieser Ausführungsform umfasst die Wellenleiter-Übergangsstruktur 24 einen Hohlraum, der definiert wird von der ersten breiten Wand, die aus der unteren Metallisierung 96 gebildet ist, und der zweiten breiten Wand, die aus der oberen Metallisierungsschicht 98 gebildet ist, und den ersten und zweiten Seitenwänden, die aus Kontaktlöchern 94 gebildet sind. Die obere Metallisierung 98 ist mit der Metallisierungsschicht 46 in der zweiten Umverteilungsschicht 42 leitfähig gekoppelt, und die untere Metallisierung 96 ist mit der Metallisierungsschicht 38 in der ersten Umverteilungsschicht 34 leitfähig gekoppelt. In dieser Ausführungsform erstrecken sich jeweils Kontaktlöcher 94 durch ein dielektrisches Material 70, das von der Gehäuse-Vergussmasse 14 verschieden ist. Das dielektrische Material 70 kann aus beliebigen einer Vielzahl von Materialien ausgewählt werden, die üblicherweise beispielsweise zur Bildung von HF-Leiterplatten verwendet werden, und kann so eine bessere HF-Leistung vorsehen, als sie mit einer Wellenleiter-Übergangsstruktur 24 erreichbar ist, die direkt in der Vergussmasseschicht 12 gebildet ist.
  • 9 veranschaulicht eine Draufsicht einer Kontaktlochstruktur 104, wie sie in einem Einsatz gefunden werden kann, der gebildet wird, um einen horizontal-zu-vertikalen Modenübergang in einer Wellenleiter-Übergangsstruktur vorzusehen. 9 kann beispielsweise mit den in den 5 bis 7 gezeigten Strukturen verglichen werden. Die Kontaktlochstruktur 104 enthält Kontaktlöcher 94, die eine obere Metallisierung 98 mit einer unteren Metallisierung 96 (nicht gezeigt; siehe 8) leitfähig koppeln. Wenn 9 gemeinsam mit 8 betrachtet wird, ist es demgemäß klar, dass die Übergangsstruktur 24B in der veranschaulichten Ausführungsform definiert wird von einer ersten breiten Wand, die aus der Metallisierungsschicht 38 in der ersten Umverteilungsschicht 34 gebildet ist, und einer zweiten breiten Wand, die aus der Metallisierungsschicht 46 in der zweiten Umverteilungsschicht 42 gebildet ist. Die erste Seitenwand 54 und zweite Seitenwand 56 sind aus Kontaktlöchern 94 gebildet. Die obere Metallisierung 98 ist mit der Metallisierungsschicht 46 in der zweiten Umverteilungsschicht 42 leitfähig gekoppelt, und die untere Metallisierung 96 ist mit der Metallisierungsschicht 38 innerhalb der ersten Umverteilungsschicht 34 leitfähig gekoppelt. Es ist jedoch klar, dass die ersten und zweiten breiten Wände stattdessen durch das geeignete Erweitern der Metallisierungsschichten 96 und 98 am Einsatz realisiert werden können. In diesem Fall können die Metallisierungsschichten 38 und 46 die Metallisierungsschichten 96 und 98 jeweils vollständig oder teilweise überlappen und können mit den entsprechenden Metallisierungsschichten 96 und 98 durch metallisierte Kontaktlochstrukturen an verschiedenen Stellen leitfähig verbunden werden.
  • Angesichts der vorhergehenden Diskussion ist es klar, dass einige Details der Wellenleiter-Übergangsstruktur variieren können. Beispielsweise kann die Gestalt der Wellenleiter-Übergangsstruktur in Abhängigkeit vom erforderlichen elektrischen Leistungsverhalten variieren. 10 veranschaulicht eine beispielhafte Wellenleiter-Übergangsstruktur 24C, bei welcher der Transformatorabschnitt 32' beispielsweise einen gekrümmten Umriss hat, verglichen mit der geradkantigen Struktur in der in 2 veranschaulichten Ausführungsform. Die 11A und 11B veranschaulichen Ausführungsformen einer Wellenleiter-Übergangsstruktur 24D, bei welcher eine Endwand 110 an Seitenwände 54 und 56 anschließt, wobei nur eine kleine Öffnung über dem Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt 26 freigelassen wird. Dies kann mit anderen Ausführungsformen verglichen werden, bei welchen ein Spalt über und dem Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt 26 (siehe 2) benachbart vorliegt. Die 12A und 12B veranschaulichen eine Ausführungsform einer Wellenleiter-Übergangsstruktur 24E, bei welcher der Übergang von einer Mikrostreifenleitung 80 zum rechteckigen Wellenleiter-Modensignal am Wellenleiter-Grenzschichtabschnitt 28 erfolgt.
  • Die 13A und 13B veranschaulichen eine Ausführungsform einer Wellenleiter-Übergangsstruktur 24F, bei welcher Seitenwände 54 und 56 jeweils mit entsprechenden unter einem Winkel verlaufenden Seitenwänden 54' und 56' zusammengefügt werden. Die Wellenleiter-Übergangsstruktur umfasst einen Wellenleiter-Grenzschichtabschnitt, der ausgelegt ist, mit einem rechteckigen Wellenleiter 82 gekoppelt zu werden, der sich in der vertikalen Richtung erstreckt, wie in 13B gezeigt. Die 14A bis 14D veranschaulichen eine Wellenleiter-Übergangsstruktur 24F, die auch für eine Kopplung mit einem rechteckigen Wellenleiter 82 ausgelegt ist. Der Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt der Wellenleiter-Übergangsstruktur 24G ist für eine Kopplung mit einem koplanaren Wellenleiter ausgelegt, wobei der Transformatorabschnitt zwei Schlitze umfasst, die sich seitwärts von einem Endpunkt des koplanaren Wellenleiters in die untere breite Wand der Struktur erstrecken. Es kann angenommen werden, dass der Transformatorabschnitt in dieser Ausführungsform eine Funktion vornimmt, die mit jener einer Schlitzantenne vergleichbar ist, welche die differenzielle Übertragungsleitung mit dem Inneren der Übergangsstruktur koppelt. Es ist klar, dass ein ähnlicher Ansatz für eine Wellenleiter-Übergangsstruktur herangezogen werden kann, die ausgelegt ist, mit einer differenziellen Übertragungsleitung, wie einer Schlitzleitung, gekoppelt zu werden. In diesem Fall (der nicht veranschaulicht ist), umfasst der Transformatorabschnitt nur einen einzigen Schlitz, der sich seitwärts von einem Endpunkt der Schlitzleitung erstreckt.
  • Allgemeiner ist es klar, dass die Seitenwände, Übergangsstrukturen, Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitte und Wellenleiter-Grenzschichtabschnitte gemäß den gewünschten Betriebsfrequenzen, dielektrischen Materialien, der gewünschten HF-Leistung und anderen Faktoren modifiziert werden können. Beispielsweise können die Abmessungen und/oder Formen beliebiger oder aller dieser Merkmale modifiziert werden, um ein Anpassen der Struktur an rechteckige Wellenleiter zu gestatten, die mit unterschiedlichen dielektrischen Materialien gefüllt sind. Fachleute auf dem Gebiet der HF- und Mikrowellenschaltungsausbildung werden verstehen, dass bestehende Ausbildungswerkzeuge, wie jene, die wenigstens teilweise auf der Finite-Elemente-Analyse basieren, verwendet werden können, um die Wellenleiter-Übergangsstrukturen auszubilden und zu simulieren, um so das gewünschte HF-Leistungsverhalten zu erhalten.
  • 15 veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung eines Moduls 10. Wie bei „A“ in 14 gezeigt, werden ein Einsatz 91 und eine HF-integrierte Schaltung 20 in einer Gehäuse-Vergussmasse 14 eingebettet, wobei die Gehäuse-Vergussmasse eine Gehäuse-Vergussmasseschicht 12 bildet. In einigen Ausführungsformen, wie in 14 gezeigt, werden der Einsatz 91 und die HF-integrierte Schaltung 20 auf einem Träger 140 platziert, und die Gehäuse-Vergussmasse 14 wird rund um den Einsatz 91 und die HF-integrierte Schaltung 20 angeordnet. Nachdem die Gehäuse-Vergussmasse 14 ausgehärtet ist, kann der Träger 140 entfernt werden.
  • Als nächstes, wie bei „B“ gezeigt, wird eine erste Umverteilungsschicht 34 an einer ersten Fläche 16 der Gehäuse-Vergussmasseschicht 12 gebildet. Die erste Umverteilungsschicht 34 umfasst wenigstens eine Isolierschicht 36 und wenigstens eine Metallisierungsschicht 38 und erstreckt sich zwischen der HF-integrierten Schaltung 20 und der Wellenleiter-Übergangsstruktur 24. Die erste Umverteilungsschicht 34 umfasst eine HF-Übertragungsleitung 40, die zwischen den HF-Anschluss 22 der HF-integrierten Schaltung 20 und einen Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt 26 (nicht gezeigt) der Wellenleiter-Übergangsstruktur 24 leitfähig geschaltet ist. In einigen Ausführungsformen, wie bei „C“ gezeigt, wird eine zweite Umverteilungsschicht 42 an einer zweiten Fläche 18 der Gehäuse-Vergussmasseschicht 12 gebildet. Die zweite Umverteilungsschicht 42 umfasst wenigstens eine Isolierschicht 44 und wenigstens eine Metallisierungsschicht 46 und erstreckt sich zwischen der HF-integrierten Schaltung 20 und Wellenleiter-Übergangsstruktur 24 durch die Leitung 84. In der veranschaulichten Ausführungsform werden Lötkugeln 60 an der zweiten Umverteilungsschicht 34 gebildet; es ist klar, dass einige Ausführungsformen nur eine einzige Umverteilungsschicht umfassen können, in welchem Fall die Lötkugeln 60 an dieser einzigen Umverteilungsschicht gebildet werden können.
  • In einer Ausführungsform wird die Wellenleiter-Übergangsstruktur 24 von einer ersten breiten Wand, die aus einer unteren Metallisierung 96 gebildet wird, und einer zweiten breiten Wand, die aus einer oberen Metallisierungsschicht 98 gebildet wird, definiert. Erste und zweite Seitenwände werden aus Kontaktlöchern 94 gebildet. Die obere Metallisierung 98 wird mit der Metallisierungsschicht 46 innerhalb der zweiten Umverteilungsschicht 42 leitfähig gekoppelt, und die untere Metallisierung 96 wird mit der Metallisierungsschicht 38 innerhalb der ersten Umverteilungsschicht 34 leitfähig gekoppelt. In dieser Ausführungsform erstrecken sich Kontaktlöcher 94 jeweils durch ein dielektrisches Material 70, das von der Gehäuse-Vergussmasse 14 verschieden ist.
  • In anderen Ausführungsformen wird kein Einsatz 91 verwendet. Stattdessen wird eine Wellenleiter-Übergangsstruktur 24 von einer ersten breiten Wand, die aus der Metallisierungsschicht 38 innerhalb der ersten Umverteilungsschicht 34 gebildet wird, und einer zweiten breiten Wand, die aus der Metallisierungsschicht 46 innerhalb der zweiten Umverteilungsschicht 42 gebildet wird, definiert. In diesen Ausführungsformen werden die ersten und zweiten Seitenwände aus metallisierten Kontaktlöchern gebildet, die durch die Gehäuse-Vergussmasseschicht 14 gebildet werden.
  • Hier verwendete Ausdrücke wie „gleich“, „anpassen“ und „angepasst“ sollen identisch, nahezu identisch oder ungefähr bedeuten, so dass ein annehmbares Maß an Variation vorgesehen wird, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Der Ausdruck „konstant“ bedeutet ohne Änderung oder Variation, oder mit geringer Änderung oder Variation, so dass ein bestimmtes annehmbares Maß an Variation vorgesehen wird, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Ferner werden Ausdrücke wie „erste/r/s“, zweite/r/s“ und dgl. verwendet, um verschiedene Elemente, Zonen, Abschnitte, etc., zu beschreiben und sollen auch nicht einschränkend sein. Gleiche Ausdrücke beziehen sich in der gesamten Beschreibung auf gleiche Elemente.
  • Die hier verwendeten Ausdrücke „aufweisen“, „enthalten“, „einschließen“, „umfassen und dgl. sind Ausdrücke mit offenem Ende, die das Vorliegen angegebener Elemente oder Merkmale anzeigen, jedoch zusätzliche Elemente oder Merkmale nicht ausschließen. Die Artikel „ein/e/r“ und „der/die/das“ sollen sowohl den Plural als auch den Singular einschließen, wenn der Kontext nicht klar etwas anderes anzeigt.
  • Es ist klar, dass die Merkmale der hier beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, wenn nichts anderes spezifisch angegeben ist.
  • Obwohl spezifische Ausführungsformen hier veranschaulicht und beschrieben wurden, ist es für gewöhnliche Fachleute klar, dass verschiedenste alternative und/oder äquivalente Implementationen für die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen eingesetzt werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die Beschreibung verschiedener hier vorgesehener Techniken soll beliebige Anpassungen oder Variationen der hier diskutierten spezifischen Ausführungsformen abdecken. Daher soll die vorliegende Erfindung nur von den hier beigeschlossenen Ansprüchen und den Äquivalenten davon eingeschränkt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 8237259 B2 [0003]

Claims (18)

  1. Integriertes Schaltungsmodul, umfassend: eine Gehäuse-Vergussmasseschicht, die eine Gehäuse-Vergussmasse umfasst und gegenüberliegende erste und zweite Flächen aufweist; eine Hochfrequenz(HF)-integrierte Schaltung, die in der Gehäuse-Vergussmasse eingebettet ist und einen HF-Anschluss umfasst; eine Wellenleiter-Übergangsstruktur, die in der Gehäuse-Vergussmasse eingebettet ist und einen Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt, einen Wellenleiter-Grenzschichtabschnitt, der ausgelegt ist, mit einem rechtekkigen Wellenleitergehäuse gekoppelt zu werden, und einen Transformatorabschnitt, der ausgelegt ist, einen Ausbreitungsmodenübergang zwischen dem Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt und dem Wellenleiter-Grenzschichtabschnitt vorzusehen, umfasst; und eine erste Umverteilungsschicht, die wenigstens eine Isolierschicht und wenigstens eine Metallisierungsschicht umfasst und sich zwischen der HF-integrierten Schaltung und der Wellenleiter-Übergangsstruktur quer über die erste Fläche der Gehäuse-Vergussmasseschicht erstreckt, wobei die erste Umverteilungsschicht ferner eine HF-Übertragungsleitung umfasst, die zwischen den HF-Anschluss der HF-integrierten Schaltung und den Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt der Wellenleiter-Übergangsstruktur leitfähig geschaltet ist.
  2. Integriertes Schaltungsmodul nach Anspruch 1, ferner umfassend eine zweite Umverteilungsschicht, die wenigstens eine Isolierschicht und wenigstens eine Metallisierungsschicht umfasst und sich zwischen der HF-integrierten Schaltung und der Wellenleiter-Übergangsstruktur quer über die zweite Fläche der Gehäuse-Vergussmasseschicht erstreckt, wobei die Wellenleiter-Übergangsstruktur einen Hohlraum aufweist, der definiert wird von einer ersten breiten Wand, die aus der wenigstens einen Metallisierungsschicht innerhalb der ersten Umverteilungsschicht gebildet ist, einer zweiten breiten Wand, die aus der wenigstens einen Metallisierungsschicht innerhalb der zweiten Umverteilungsschicht gebildet ist, und ersten und zweiten Seitenwänden, die jeweils aus einem oder mehreren Leitern gebildet sind, welche die erste breite Wand mit der zweiten breiten Wand zwischen ersten und zweiten Seiten des Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitts und jeweiligen ersten und zweiten Seiten des Wellenleiter-Grenzschichtabschnitts leitfähig koppeln, und wobei eine der breiten Wände mit dem HF-Anschluss der HF-integrierten Schaltung, über die HF-Übertragungsleitung und den Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt, leitfähig gekoppelt ist, und die andere breite Wand mit einem Masseanschluss der HF-integrierten Schaltung leitfähig gekoppelt ist.
  3. Integriertes Schaltungsmodul nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Wellenleiter-Übergangsstruktur ferner einen Hohlraum umfasst, der definiert wird von leitfähigen ersten und zweiten breiten Wänden, die zur ersten Fläche parallel sind, und ersten und zweiten Seitenwänden, die zur ersten Fläche rechtwinklig sind, wobei die ersten und zweiten Seitenwände aus einer Vielzahl von parallelen Leitern gebildet sind, welche die erste breite Wand mit der zweiten breiten Wand zwischen ersten und zweiten Seiten des Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitts und jeweiligen ersten und zweiten Seiten des Wellenleiter-Grenzschichtabschnitts leitfähig koppeln.
  4. Integriertes Schaltungsmodul nach Anspruch 3, bei welchem die Vielzahl von parallelen Leitern, die jede von der ersten Seitenwand und der zweiten Seitenwand bilden, leitfähige Kontaktlochstrukturen umfassen, die sich durch die Gehäuse-Vergussmasse erstrecken, um die erste breite Wand mit der zweiten breiten Wand leitfähig zu koppeln.
  5. Integriertes Schaltungsmodul nach Anspruch 3 oder 4, bei welchem sich der eine oder die mehreren Leiter, die jede von der ersten Seitenwand und der zweiten Seitenwand bilden, durch ein dielektrisches Material erstrecken, das von der Gehäuse-Vergussmasse verschieden ist, um die erste breite Wand mit der zweiten breiten Wand leitfähig zu koppeln.
  6. Integriertes Schaltungsmodul nach Anspruch 5, bei welchem die Metallisierungen an ersten und zweiten Flächen des dielektrischen Materials leitfähige erste und zweite breite Wände der Wellenleiter-Übergangsstruktur definieren, und bei welchem die wenigstens eine Metallisierungsschicht in der ersten Umverteilungsschicht mit der ersten breiten Wand leitfähig gekoppelt ist.
  7. Integriertes Schaltungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Wellenleiter-Übergangsstruktur ferner einen Hohlraum umfasst, der definiert wird von leitfähigen ersten und zweiten breiten Wänden, die zur ersten Fläche parallel sind, und ersten und zweiten Seitenwänden, die zur ersten Fläche rechtwinklig sind, wobei jede der ersten und zweiten Seitenwände aus einer Vielzahl von parallelen Leitern gebildet ist, welche die erste breite Wand mit der zweiten breiten Wand zwischen ersten und zweiten Seiten des Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitts und jeweiligen ersten und zweiten Seiten des Wellenleiter-Grenzschichtabschnitts leitfähig koppeln.
  8. Integriertes Schaltungsmodul nach Anspruch 7, ferner umfassend eine zweite Umverteilungsschicht, die wenigstens eine Isolierschicht und wenigstens eine Metallisierungsschicht umfasst und sich zwischen der HF-integrierten Schaltung und der Wellenleiter-Übergangsstruktur quer über die zweite Fläche der Gehäuse-Vergussmasseschicht erstreckt, wobei die wenigstens eine Metallisierungsschicht innerhalb der ersten Umverteilungsschicht mit der ersten breiten Wand leitfähig verbunden ist, und wobei die wenigstens eine Metallisierungsschicht innerhalb der zweiten Umverteilungsschicht mit der zweiten breiten Wand leitfähig verbunden ist, und wobei wenigstens eine der wenigstens einen Metallisierungsschicht innerhalb der ersten Umverteilungsschicht und der wenigstens einen Metallisierungsschicht innerhalb der zweiten Umverteilungsschicht mit dem HF-Anschluss der HF-integrierten Schaltung, über den Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt und die HF-Übertragungsleitung, leitfähig verbunden ist.
  9. Integriertes Schaltungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Wellenleiter-Übergangsstruktur so ausgelegt ist, dass eine Ausbreitungsrichtung einer elektromagnetischen Welle, die von der HF-Übertragungsleitung mit dem Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt gekoppelt wird, in einer Richtung verläuft, die zur ersten Fläche allgemein parallel ist, wohingegen die Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle am Wellenleiter-Grenzschichtabschnitt in einer Richtung verläuft, die zur ersten Fläche allgemein rechtwinklig ist.
  10. Integriertes Schaltungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Wellenleiter-Übergangsstruktur so ausgelegt ist, dass eine Ausbreitungsrichtung einer elektromagnetischen Welle, die von der HF-Übertragungsleitung mit dem Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt gekoppelt wird, in einer Richtung verläuft, die zur ersten Fläche allgemein parallel ist, und die Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle am Wellenleiter-Grenzschichtabschnitt in der Richtung verläuft, die zur ersten Fläche allgemein parallel ist.
  11. Integriertes Schaltungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Ausbreitungsmodenübergang zwischen einer transversalen elektromagnetischen (TEM) Mode oder Quasi-TEM-Mode am Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt zu einem Wellenleiter-Ausbreitungsmodus am Wellenleiter-Grenzschichtabschnitt erfolgt.
  12. Integriertes Schaltungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die HF-Übertragungsleitung eine koplanare Wellenleiter-Übertragungsleitung ist.
  13. Integriertes Schaltungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die HF-Übertragungsleitung eine Mikrostreifenleitung oder eine geerdete koplanare Wellenleiter-Übertragungsleitung ist.
  14. Integriertes Schaltungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die HF-Übertragungsleitung eine differenzielle Übertragungsleitung ist, und der Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt die differenzielle Übertragungsleitung mit dem Transformatorabschnitt koppelt.
  15. Verfahren zur Herstellung eines integrierten Schaltungsmoduls, umfassend: Vorsehen einer Hochfrequenz(HF)-integrierten Schaltung mit einem HF-Anschluss und Vorsehen einer Wellenleiter-Übergangsstruktur mit einem Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt, einem Wellenleiter-Grenzschichtabschnitt, der ausgelegt ist, mit einem rechteckigen Wellenleitergehäuse gekoppelt zu werden, und einem Transformatorabschnitt, der ausgelegt ist, einen Modenübergang zwischen dem Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt und dem Wellenleiter-Grenzschichtabschnitt vorzusehen, wobei die HF-integrierte Schaltung und die Wellenleiter-Übergangsstruktur in einer Gehäuse-Vergussmasseschicht so eingebettet werden, dass die Gehäuse-Vergussmasse rund um die HF-integrierte Schaltung und die Wellenleiter-Übergangsstruktur angeordnet wird; und Bilden einer ersten Umverteilungsschicht an der ersten Fläche der Gehäuse-Vergussmasseschicht, wobei die erste Umverteilungsschicht wenigstens eine Isolierschicht und wenigstens eine Metallisierungsschicht umfasst und sich zwischen der HF-integrierten Schaltung und der Wellenleiter-Übergangsstruktur erstreckt, und ferner eine HF-Übertragungsleitung umfasst, die zwischen den HF-Anschluss der HF-integrierten Schaltung und den Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt der Wellenleiter-Übergangsstruktur leitfähig verbunden wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend das Bilden einer zweiten Umverteilungsschicht an der zweiten Fläche der Gehäuse-Vergussmasseschicht, wobei die zweite Umverteilungsschicht wenigstens eine Isolierschicht und wenigstens eine Metallisierungsschicht umfasst und sich zwischen der HF-integrierten Schaltung und der Wellenleiter-Übergangsstruktur erstreckt, so dass die Wellenleiter-Übergangsstruktur einen Hohlraum aufweist, der definiert wird von einer ersten breiten Wand, die aus der wenigstens einen Metallisierungsschicht innerhalb der ersten Umverteilungsschicht gebildet wird, einer zweiten breiten Wand, die aus der wenigstens einen Metallisierungsschicht innerhalb der zweiten Umverteilungsschicht gebildet wird, und ersten und zweiten Seitenwänden, die jeweils aus einem oder mehreren Leitern gebildet werden, welche die erste breite Wand mit der zweiten breiten Wand zwischen ersten und zweiten Seiten des Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitts und jeweiligen ersten und zweiten Seiten des Wellenleiter-Grenzschichtabschnitts leitfähig koppeln, und wobei eine der breiten Wände mit dem HF-Anschluss der HF-integrierten Schaltung, über die HF-Übertragungsleitung und den Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitt, leitfähig gekoppelt wird, und die andere breite Wand mit einem Erdanschluss der HF-integrierten Schaltung leitfähig gekoppelt wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, bei welchem die Wellenleiter-Übergangsstruktur ferner einen Hohlraum umfasst, der definiert wird von leitfähigen ersten und zweiten breiten Wänden, die zur ersten Fläche parallel sind, und ersten und zweiten Seitenwänden, die zur ersten Fläche rechtwinklig sind, wobei die ersten und zweiten Seitenwände aus einer Vielzahl von parallelen Leitern gebildet werden, welche die erste breite Wand mit der zweiten breiten Wand zwischen ersten und zweiten Seiten des Übertragungsleitungs-Grenzschichtabschnitts und jeweiligen ersten und zweiten Seiten des Wellenleiter-Grenzschichtabschnitts leitfähig koppeln.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend: Bilden einer zweiten Umverteilungsschicht an der zweiten Fläche der Gehäuse-Vergussmasseschicht, wobei die zweite Umverteilungsschicht wenigstens eine Isolierschicht und wenigstens eine Metallisierungsschicht umfasst und sich zwischen der HF-integrierten Schaltung und der Wellenleiter-Übergangsstruktur erstreckt, wobei die wenigstens eine Metallisierungsschicht innerhalb der ersten Umverteilungsschicht mit der ersten breiten Wand leitfähig verbunden wird, und wobei die wenigstens eine Metallisierungsschicht innerhalb der zweiten Umverteilungsschicht mit der zweiten breiten Wand leitfähig verbunden wird, und wobei wenigstens eine von der wenigstens einen Metallisierungsschicht innerhalb der ersten Umverteilungsschicht und der wenigstens einen Metallisierungsschicht innerhalb der zweiten Umverteilungsschicht mit einem Erdanschluss der HF-integrierten Schaltung leitfähig verbunden wird.
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