DE102021118191A1

DE102021118191A1 - high frequency radar module

Info

Publication number: DE102021118191A1
Application number: DE102021118191.7A
Authority: DE
Inventors: Christian WEINZIERLE; Christoph Müller; Steffen Wälde
Original assignee: Vega Grieshaber KG
Current assignee: Vega Grieshaber KG
Priority date: 2021-07-14
Filing date: 2021-07-14
Publication date: 2023-01-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenzradarmodul (100) zur Verarbeitung, insbesondere zur Erzeugung und/oder zum Empfang, von Radarsignalen. Das Hochfrequenzradarmodul (100) weist einen Hochfrequenzbaustein (200) auf, eingerichtet zur Verarbeitung von Hochfrequenzsignalen; und eine Glaslage (300), eingerichtet zur vertikalen Einkopplung und zur horizontalen Weiterleitung von Hochfrequenzwellen von dem Hochfrequenzradarmodul (100). Die Glaslage (300) weist eine leitfähige Schicht (310) auf, die mindestens entlang der Bahn (280) der horizontalen Weiterleitung der Hochfrequenzwellen angeordnet ist, mindestens eine Leiterbahn (320), und mindestens eine Durchkontaktierung (340). Dabei sind die Leiterbahn (320) und die Durchkontaktierung (340) elektrisch mit dem Hochfrequenzbaustein (200) verbunden und zur Leitung der Hochfrequenzsignale eingerichtet.The invention relates to a high-frequency radar module (100) for processing, in particular for generating and/or receiving, radar signals. The high-frequency radar module (100) has a high-frequency module (200), set up for processing high-frequency signals; and a glass layer (300) set up for the vertical coupling and for the horizontal transmission of high-frequency waves from the high-frequency radar module (100). The glass layer (300) has a conductive layer (310) arranged at least along the path (280) of horizontal transmission of the high-frequency waves, at least one conductor path (320), and at least one via (340). The strip conductor (320) and the via (340) are electrically connected to the high-frequency component (200) and set up to conduct the high-frequency signals.

Description

Gebiet der Erfindungfield of invention

Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenzradarmodul zur Verarbeitung, insbesondere zur Erzeugung und/oder zum Empfang, von Radarsignalen. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Multilayerleiterplatte und eine Verwendung.The invention relates to a high-frequency radar module for processing, in particular for generating and/or receiving, radar signals. Furthermore, the invention relates to a multilayer printed circuit board and a use.

Hintergrundbackground

Hochfrequenzbausteine, zum Beispiel MMICs (Millimeter Wave Integrated Circuit) können Radarfrequenzen, z.B. Frequenzen von über 60 GHz, erzeugen. Allerdings weist die Weiterleitung von Hochfrequenzwellen, die von den MMICs erzeugt und mittels Materialien wie z.B. Teflon, Keramik oder metallischen Hohlleitern weitergeleitet werden, mit höheren Frequenzen zunehmende Verluste auf. Daher wäre eine Vorrichtung wünschenswert, welche die Weiterleitung von Hochfrequenzwellen und von Hochfrequenzsignalen in einem Hochfrequenzradarmodul unterstützt.High-frequency components such as MMICs (Millimeter Wave Integrated Circuit) can generate radar frequencies, e.g. frequencies of over 60 GHz. However, the transmission of high-frequency waves, which are generated by the MMICs and are transmitted using materials such as Teflon, ceramics or metal waveguides, show increasing losses with higher frequencies. It would therefore be desirable to have an apparatus which supports the propagation of radio frequency waves and radio frequency signals in a radio frequency radar module.

Zusammenfassungsummary

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche die Weiterleitung von Hochfrequenzwellen und von Hochfrequenzsignalen in einem Hochfrequenzradarmodul unterstützt. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung.It is the object of the invention to provide a device which supports the forwarding of high-frequency waves and high-frequency signals in a high-frequency radar module. This object is solved by the subject matter of the independent patent claims. Further developments of the invention result from the dependent claims and the following description.

Ein Aspekt betrifft ein Hochfrequenzradarmodul zur Verarbeitung, insbesondere zur Erzeugung und/oder zum Empfang, von Radarsignalen, das Hochfrequenzradarmodul aufweisend einen Hochfrequenzbaustein, eingerichtet zur Verarbeitung von Hochfrequenzsignalen und zum Erzeugen und/oder Empfangen von Hochfrequenzwellen; und eine Glaslage, eingerichtet zur (z.B. vertikalen) Einkopplung und zur (z.B. horizontalen) Weiterleitung der Hochfrequenzwellen von dem Hochfrequenzradarmodul, die Glaslage aufweisend eine leitfähige Schicht, die mindestens entlang der Bahn der horizontalen Weiterleitung der Hochfrequenzwellen angeordnet ist, mindestens eine Leiterbahn, und mindestens eine Durchkontaktierung,
wobei die Leiterbahn und die Durchkontaktierung elektrisch mit dem Hochfrequenzbaustein verbunden und zur Leitung der Hochfrequenzsignale eingerichtet sind.One aspect relates to a high-frequency radar module for processing, in particular for generating and/or receiving, radar signals, the high-frequency radar module having a high-frequency module, set up for processing high-frequency signals and for generating and/or receiving high-frequency waves; and a glass layer set up for (e.g. vertical) coupling and (e.g. horizontal) forwarding of the high-frequency waves from the high-frequency radar module, the glass layer having a conductive layer which is arranged at least along the path of the horizontal forwarding of the high-frequency waves, at least one conductor track, and at least a via,
wherein the conductor track and the via are electrically connected to the high-frequency component and set up to conduct the high-frequency signals.

Ein Hochfrequenzradarmodul oder Hochfrequenzmodul ist dazu eingerichtet, Frequenzen in einem Bereich von über 60 GHz, z.B. über 100 GHz oder 120 GHz, zu erzeugen, zu empfangen und/oder anderweitig zu verarbeiten. Derartige Hochfrequenzmodule können einen Hochfrequenzbaustein aufweisen, der z.B. als MMIC (Millimeter Wave Integrated Circuit, integrierte hochfrequenzsignalerzeugende Halbleiterschaltkreise) ausgeführt sein kann. Derartige MMICs können beispielsweise Oszillatoren, Mischer, Verstärker, Frequenzvervielfacher, Koppler, Frequenzteiler, Filter, Schalter, etc. beinhalten. Ein Leiterplattensubstrat, auf dem der oder die MMICs angeordnet sind, kann z.B. auf Papier, Keramik, Glasfaser, Glasvlies, Teflon, Glas und weiteren Materialien basieren. Insbesondere kann der MMIC so nahe an der Glaslage angeordnet und/oder mit der Glaslage mechanisch verbunden sein, dass eine Einkopplung, insbesondere eine vertikale Einkopplung, der Hochfrequenzwellen möglich ist. Weiterhin ist die Glaslage vorteilhafterweise dazu eingerichtet, die Hochfrequenzwellen, insbesondere in horizontaler Richtung, weiterzuleiten und, insbesondere in vertikaler Richtung, auszukoppeln, z.B. zum Senden und/oder Empfangen der Hochfrequenzwellen.A high-frequency radar module or high-frequency module is set up to generate, receive and/or otherwise process frequencies in a range above 60 GHz, e.g. above 100 GHz or 120 GHz. Such high-frequency modules can have a high-frequency component, which can be embodied, for example, as an MMIC (millimeter wave integrated circuit, integrated high-frequency signal-generating semiconductor circuits). Such MMICs can include oscillators, mixers, amplifiers, frequency multipliers, couplers, frequency dividers, filters, switches, etc., for example. A printed circuit board substrate on which the MMIC or MMICs are arranged can be based, for example, on paper, ceramics, glass fiber, glass fleece, Teflon, glass and other materials. In particular, the MMIC can be arranged so close to the glass layer and/or mechanically connected to the glass layer that coupling, in particular vertical coupling, of the high-frequency waves is possible. Furthermore, the glass layer is advantageously set up to forward the high-frequency waves, in particular in the horizontal direction, and to couple them out, in particular in the vertical direction, e.g. for sending and/or receiving the high-frequency waves.

Die Glaslage weist eine leitfähige Schicht auf, die mindestens entlang der Bahn der horizontalen Weiterleitung der Hochfrequenzwellen angeordnet ist. Dies kann die Weiterleitung der Hochfrequenzwellen verbessern. Die Glaslage weist mindestens eine Leiterbahn, und mindestens eine Durchkontaktierung auf, wobei die Leiterbahn und die Durchkontaktierung elektrisch mit dem Hochfrequenzbaustein verbunden und zur Leitung der Hochfrequenzsignale eingerichtet sind. Die elektrische Verbindung zwischen dem Hochfrequenzbaustein und der Glaslage - bzw. deren leitfähigen Schicht und/oder deren mindestens einen Leiterbahn - kann z.B. mittels Löten oder Kleben (mittels eines leitfähigen Klebers) gebildet werden. Die elektrische Verbindung kann auch eine mechanische Verbindung zwischen dem Hochfrequenzbaustein und der Glaslage bilden. Elektrische Verbindungen können, alternativ oder zusätzlich, über Bonddrähte hergestellt werden.The sheet of glass has a conductive layer disposed at least along the path of horizontal propagation of radio frequency waves. This can improve the transmission of the high-frequency waves. The glass layer has at least one conductor track and at least one via, the conductor track and the via being electrically connected to the high-frequency component and set up to conduct the high-frequency signals. The electrical connection between the high-frequency component and the glass layer - or its conductive layer and/or its at least one conductor track - can be formed, for example, by means of soldering or gluing (using a conductive adhesive). The electrical connection can also form a mechanical connection between the high-frequency component and the glass layer. Alternatively or additionally, electrical connections can be made using bonding wires.

Die leitfähige Schicht wird gelegentlich als Metallisierungslage bezeichnet. Die leitfähige Schicht kann beispielsweise als Kupferlage ausgeführt sein und, optional, eine Beschichtung wie z.B. einen Lack und/oder eine Nickelschicht und/oder eine Goldschicht aufweisen. Beispielsweise kann die Nickelschicht eine Dicke von etwa 3-6 µm aufweisen, auf die eine etwa 50-100 nm dicke Goldschicht aufgetragen wird. Die Nickelschicht kann dadurch eine Barriere zwischen Kupfer und Gold bilden und somit das Hineindiffundieren des Golds in das Kupfer reduzieren. Allerdings kann Nickel, z.B. aufgrund der relativ schlechten Leitfähigkeit und der ferromagnetischen Eigenschaften, schlechter geeignet sein für die Hochfrequenzsignalübertragung.The conductive layer is sometimes referred to as a metallization layer. The conductive layer can, for example, be in the form of a copper layer and, optionally, have a coating such as a lacquer and/or a nickel layer and/or a gold layer. For example, the nickel layer can have a thickness of approximately 3-6 μm, onto which a gold layer approximately 50-100 nm thick is applied. The nickel layer can thus form a barrier between the copper and gold and thus reduce the diffusion of the gold into the copper. However, nickel may be less suitable for high-frequency signal transmission, e.g. due to its relatively poor conductivity and ferromagnetic properties.

Die Leiterbahnen können, als metallische Strukturen, durch Sputtern oder PVD (Physical Vapour Deposition, physikalische Gasabscheidung) auf der Glaslage aufgebracht werden. Diese können im Vergleich zur herkömmlichen Leiterplattentechnologie wesentlich genauer ausgeführt sein. Insbesondere kann die Leiterbahn eine geringe Breite aufweisen als eine Leiterbahn auf einem Standardleiterplattenmaterial, wie z.B. FR4, RO3003, Astra MT77. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn bei höheren Frequenzen Leiterbahnstrukturen kleiner werden, da die Wellenlänge des Signals immer kleiner wird. Dabei kann bei sehr hohen Frequenz in zumindest einigen Fällen an Grenzen der Fertigungstechnik gestoßen werden. Beispielsweise kann es möglich sein, dass ab einer bestimmten Leiterbahnbreite bei Verwendung herkömmlicher Leiterplattentechnologie die Leiterbahnen nicht mehr sauber und definiert geätzt werden können. Im Gegensatz dazu können mittels additiver Verfahren wie Sputtern und PVD, bei der Metall auf das Substrat aufgetragen wird, feinere Leiterbahnstrukturen erzeugt werden.The conductor tracks can be applied to the glass layer as metallic structures by sputtering or PVD (physical vapor deposition). In comparison to conventional printed circuit board technology, these can be executed much more precisely. In particular, the conductor track can have a smaller width than a conductor track on a standard printed circuit board material, such as FR4, RO3003, Astra MT77. Furthermore, it is advantageous if conductor track structures become smaller at higher frequencies, since the wavelength of the signal becomes smaller and smaller. At very high frequencies, the limits of production technology can be reached in at least some cases. For example, it may be possible that from a certain conductor track width when using conventional circuit board technology, the conductor tracks can no longer be etched cleanly and in a defined manner. In contrast to this, additive processes such as sputtering and PVD, in which metal is applied to the substrate, can be used to create finer conductor track structures.

Weiterhin kann die Oberflächenrauheit der Metallisierungslage, durch die Verwendung von Glas als Substrat, wesentlich kleiner sein als bei Leiterplattensubstraten. Dies kann zu einer Reduzierung der Übertragungsverluste beitragen. Dies kann z.B. dadurch begründet sein, dass sich das Kupfer, damit es am Leiterplattensubstrat haftet, darin „verkrallen“ muss. Je weniger sich das Kupfer im Substrat „verkrallt“, desto besser sind die HF-Eigenschaften. Die Signale können, durch die Glaslage, über Durchkontaktierungen oder Vias weitergeleitet werden. Dazu werden zur Metallisierung der Durchkontaktierungen über Galvanikprozesse auf die bestehenden Kupferlagen aufgebracht („aufgekupfert“), was zu weiteren Rauheiten führen kann. Da bei Glassubstraten andere Metallisierungstechnologien zum Einsatz kommen, kann dort die Oberflächenrauheit grundsätzlich kleiner sein, was bessere HF-Eigenschaften mit sich bringen kann. Ebenfalls ist die Oberflächenrauheit des Glases geringer, was zu glatteren Oberflächen des aufgebrachten Kupfers führt.Furthermore, the surface roughness of the metallization layer can be significantly smaller than that of printed circuit board substrates due to the use of glass as the substrate. This can help reduce transmission losses. This can be due, for example, to the fact that the copper has to "claw" at the circuit board substrate in order for it to adhere. The less the copper "digs" into the substrate, the better the HF properties. The signals can be routed through the glass layer, through platings or vias. For this purpose, the through-connections are metallized using electroplating processes ("coppered") onto the existing copper layers, which can lead to further roughness. Since other metallization technologies are used for glass substrates, the surface roughness can generally be smaller there, which can result in better HF properties. The surface roughness of the glass is also lower, which leads to smoother surfaces of the applied copper.

Ein derartiges Hochfrequenzradarmodul verbindet mehrere Vorteile. Über die Leiterbahnen und die Durchkontaktierungen kann der Hochfrequenzbaustein elektrisch mit anderen Teilen des Hochfrequenzradarmoduls verbunden werden und insbesondere auch geeignet sein für Hochfrequenz- und Radarbausteine, die hohe Frequenzen unterstützen - z.B. mit einem Arbeitsfrequenzbereich über 100 GHz - und deren (Hochfrequenz-)Signale über oder durch das Trägermaterial geleitet werden müssen. Weiterhin können die erzeugten Hochfrequenzwellen effizient zu der Auskopplung geleitet werden. Darüber hinaus kann die leitfähige Schicht die Auskopplung mechanisch schützen, weil die Multilayerleiterplatte, also ein mehrlagiger Verbund aus Substratmaterial, Kupfer und Klebeschichten (Prepreg) als Basis verwendet wird. Da das Glas eine dieser Schichten ist, wird dieses durch die dahinterliegenden Substratschichten stabilisiert.Such a high-frequency radar module combines several advantages. The high-frequency module can be electrically connected to other parts of the high-frequency radar module via the conductor tracks and the vias and can also be particularly suitable for high-frequency and radar modules that support high frequencies - e.g. with an operating frequency range of more than 100 GHz - and their (high-frequency) signals via or have to be passed through the carrier material. Furthermore, the high-frequency waves generated can be efficiently guided to the output coupling. In addition, the conductive layer can protect the decoupling mechanically because the multi-layer circuit board, i.e. a multi-layer composite of substrate material, copper and adhesive layers (prepreg) is used as the basis. Since the glass is one of these layers, it is stabilized by the underlying substrate layers.

In einigen Ausführungsformen weist das Hochfrequenzradarmodul weiterhin eine Wellenleiteranbindung auf, die zur vertikalen Auskopplung der Hochfrequenzwellen eingerichtet ist, wobei die Wellenleiteranbindung als ein Hohlleiter, ein dielektrischer Wellenleiter und/oder als eine Freifeldabstrahlung ausgeführt ist. Die Wellenleiteranbindungen an das Glassubstrat können also unterschiedlich ausgeführt sein, beispielsweise als Hohlleiter oder dielektrische Wellenleiter. Die Wellenleiteranbindungen können als Übergang z.B. auf eine Hornantenne verwendet werden, die beispielsweise in der Füllstandmesstechnik Anwendung finden kann. Dielektrische Wellenleiter können in diesem Frequenzbereich geringere Dämpfungseigenschaften als Hohlleiter haben, weswegen sie zur Überbrückung größerer Strecken verwendet werden können. Es sei erwähnt, dass Hohlleiter in diesem Frequenzbereich aufgrund des Skin-Effekts in Kombination mit der Oberflächenrauheit des Materials eine höhere Streckendämpfung aufweisen können. Aufgrund des Skin-Effekts ist die Stromdichte am äußeren Rand des Leiters höher als in dessen Inneren. Der Strom wird sozusagen nach außen gedrängt. Die Dicke der gedachten äußeren Leiterschicht, in der sich die meisten Elektronen bewegen, wird als Skin-Tiefe bezeichnet. Die Skin-Tiefe ist abhängig von der Frequenz und den Materialeigenschaften des Metalls. Mit größer werdender Frequenz sinkt die Skin-Tiefe. Im Material Gold und bei einer Frequenz von 240 GHz beträgt die Skin-Tiefe ca. 150 nm. Bei 80 GHz beträgt die Skin-Tiefe ca. 270 nm. Eine weitere Möglichkeit, das Signal aus der Glaslage auszukoppeln, ist eine Freifeldabstrahlung. Dabei kann beispielsweise eine Patchantenne, über die die elektromagnetische Welle in den Freiraum abgestrahlt wird, auf die Glaslage aufgebracht werden.In some specific embodiments, the high-frequency radar module also has a waveguide connection, which is set up for vertical decoupling of the high-frequency waves, the waveguide connection being designed as a waveguide, a dielectric waveguide and/or as free-field radiation. The waveguide connections to the glass substrate can therefore be designed differently, for example as waveguides or dielectric waveguides. The waveguide connections can be used as a transition, e.g. to a horn antenna, which can be used in level measurement technology, for example. In this frequency range, dielectric waveguides can have lower damping properties than waveguides, which is why they can be used to bridge longer distances. It should be mentioned that waveguides in this frequency range can have a higher path loss due to the skin effect in combination with the surface roughness of the material. Due to the skin effect, the current density at the outer edge of the conductor is higher than inside. The stream is pushed outwards, so to speak. The thickness of the imaginary outer conductor layer in which most of the electrons move is called the skin depth. The skin depth depends on the frequency and the material properties of the metal. As the frequency increases, the skin depth decreases. In the material gold and at a frequency of 240 GHz, the skin depth is approx. 150 nm. At 80 GHz, the skin depth is approx. 270 nm. Another option for decoupling the signal from the glass layer is free-field radiation. In this case, for example, a patch antenna, via which the electromagnetic wave is radiated into the free space, can be applied to the glass layer.

In einigen Ausführungsformen weist das Hochfrequenzradarmodul weiterhin eine Multilayerleiterplatte auf, die elektrisch mit der Leiterbahn der Glaslage verbunden ist. In einigen Ausführungsformen weist die Multilayerleiterplatte mindestens eine Lage aus vorimprägnierten Fasern mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten ähnlich der Glaslage auf. In einigen Ausführungsformen ist die Lage aus vorimprägnierten Fasern mit der Glaslage stoffschlüssig verbunden, z.B. durch Kleben.In some embodiments, the high-frequency radar module also has a multilayer printed circuit board that is electrically connected to the conductor track of the glass layer. In some embodiments, the multilayer circuit board has at least one layer of prepreg fibers with a coefficient of thermal expansion similar to the glass layer. In some embodiments, the sheet of prepregs is bonded to the glass sheet, such as by gluing.

Unter einer Multilayerleiterplatte wird z.B. ein mehrlagiger Substrataufbau verstanden. Die Multilayerleiterplatte kann beispielsweise als relativ kleines Modul ausgeführt sein, das z.B. neben dem MMIC und der Glaslage nur wenige elektrische Komponenten umfasst, in einer Ausführungsform zum Beispiel nur noch eine Durchkontaktierung. Die Multilayerleiterplatte kann beispielsweise - alternativ oder zusätzlich zu dem relativ kleinen Modul - als ein größeres Modul ausgeführt sein, das z.B. eine Vielzahl von elektrische Komponenten aufweist. Vorimprägnierte Fasern oder Prepreg-Materialien sind mit Reaktionsharzen vorimprägnierte textile Faser-Matrix-Halbzeuge, die unter Druck und Temperatur aushärten. Diese können z.B. in Form von Folien zwischen zwei Leiterplattensubstrate gelegt und diese dann zusammengeklebt und/oder verpresst werden. Die vorimprägnierten Fasern können dann zusammen mit den Substratmaterialien aushärten und eine Multilayerleiterplatte bilden. Der CTE der Glaslage kann beispielsweise bei 3,3 · 10^-6 K^-1 liegen. Die Hochfrequenzbausteine, die größtenteils aus Silizium bestehen, weisen einen CTE von etwa 2,6 · 10^-6 K^-1 auf. Der CTE typischer Hochfrequenzleiterplattensubstrate liegt bei etwa 1,6 · 10^-5 K^-1 und kann daher zu thermischen Problemen führen, was bei vorimprägnierten Fasern mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten ähnlich der Glaslage reduziert oder gar vermieden werden kann. Ein Problem bei einer Multilayerleiterplatte, bei der eine Substratschicht aus Glas besteht, kann darin liegen, dass diese Schichten mit Standard-Prepregmaterialien als Klebeschicht dazwischen nicht aneinander haften würden, da die CTEs der einzelnen Materialien zu stark voneinander abweichen. Bei Temperaturschwankungen würde sich der Multilayer verbiegen und letztlich auseinanderbrechen. Deshalb werden spezielle Prepregs, und eventuell auch spezielle Substratmaterialien, benötigt, die diesen Unterschied ausgleichen können. Ein Siliziumchip auf ein Glassubstrat zu löten wäre beispielsweise aus CTE-Sicht kein großes Problem, weil sich deren CTEs nur in geringem Maße unterscheiden.A multilayer printed circuit board is understood to mean, for example, a multilayer substrate structure. The multilayer circuit board can, for example, be relatively small nes module can be executed, which includes, for example, only a few electrical components in addition to the MMIC and the glass layer, in one embodiment, for example, only one via. The multilayer printed circuit board can, for example—as an alternative or in addition to the relatively small module—be designed as a larger module that has a large number of electrical components, for example. Pre-impregnated fibers or prepreg materials are textile fiber matrix semi-finished products that are pre-impregnated with reaction resins and harden under pressure and temperature. These can be placed between two printed circuit board substrates, for example in the form of foils, and these can then be glued and/or pressed together. The pre-impregnated fibers can then be cured together with the substrate materials and form a multilayer circuit board. The CTE of the glass layer can be, for example, 3.3×10 ^-6 K ^-1 . The high-frequency components, which consist largely of silicon, have a CTE of around 2.6 · 10 ^-6 K ^-1 . The CTE of typical high-frequency circuit board substrates is around 1.6 · 10 ^-5 K ^-1 and can therefore lead to thermal problems, which can be reduced or even avoided with prepreg fibers with a thermal expansion coefficient similar to the glass sheet. A problem with a multilayer board where one substrate layer is glass can be that with standard prepreg materials as an adhesive layer in between, these layers would not adhere to each other because the CTEs of the individual materials differ too much. With temperature fluctuations, the multilayer would bend and ultimately break apart. Therefore, special prepregs, and possibly also special substrate materials, are required that can compensate for this difference. Soldering a silicon chip onto a glass substrate would not be a major problem from a CTE point of view, for example, because their CTEs differ only slightly.

In einer Ausführungsform ist die Multilayerleiterplatte mit der Leiterbahn der Glaslage mittels Löten, Schweißen oder Kleben, insbesondere mittels leitfähigem Kleber, verbunden. Damit kann vorteilhafterweise sowohl eine elektrische als auch eine mechanische Verbindung gebildet werden. Dabei kann zum Beispiel die Glaslage zusammen mit dem Substrat und einem Prepregmaterial verpresst werden. Die Metalllagen können sich vor dem Pressvorgang bereits auf den jeweiligen Substraten befinden. Unter dem Pressdruck und Wärme verbinden sich die einzelnen Komponenten zu dem Multilayer.In one embodiment, the multilayer circuit board is connected to the conductor track of the glass layer by soldering, welding or gluing, in particular by means of conductive adhesive. In this way, both an electrical and a mechanical connection can advantageously be formed. In this case, for example, the glass layer can be pressed together with the substrate and a prepreg material. The metal layers can already be on the respective substrates before the pressing process. Under the pressure and heat, the individual components combine to form the multilayer.

In einer Ausführungsform weist die Glaslage Borosilikatglas auf oder besteht aus diesem. Ein Beispiel für geeignete Gläser kann z.B. Borosilikatglas sein, beispielsweise MEMpax® der Firma Schott. Es handelt sich dabei um ein Borosilikatglas, das eine gute chemische Beständigkeit und eine Unempfindlichkeit gegen plötzliche Temperaturschwankungen aufweist.In one embodiment, the glass layer includes or consists of borosilicate glass. An example of suitable glasses can be borosilicate glass, for example MEMpax® from Schott. It is a borosilicate glass that has good chemical resistance and is not sensitive to sudden temperature changes.

In einigen Ausführungsformen ist das Hochfrequenzradarmodul zur Verarbeitung von Frequenzen über 100 GHz, beispielsweise zwischen 100 GHz und 500 GHz, eingerichtet. In some embodiments, the high-frequency radar module is set up to process frequencies above 100 GHz, for example between 100 GHz and 500 GHz.

Die obere Frequenz kann durch die Maximalfrequenz des verwendeten MMICs bestimmt sein.The upper frequency can be determined by the maximum frequency of the MMIC used.

Ein Aspekt betrifft eine Verwendung eines Hochfrequenzradarmoduls wie oben und/oder nachfolgend beschrieben zur Füllstandmessung, zur Topologiebestimmung, und/oder zu einer radarbasierten Abstands- oder Geschwindigkeitsmessung.One aspect relates to the use of a high-frequency radar module as described above and/or below for level measurement, for topology determination, and/or for a radar-based distance or speed measurement.

Ein Aspekt betrifft eine Multilayerleiterplatte, das zur Weiterleitung von Hochfrequenzsignalen und von Hochfrequenzwellen eingerichtet ist. Die Multilayerleiterplatte kann beispielsweise als ein kompaktes oder relativ kleines Modul ausgeführt sein, das nur wenige elektrische Bauteile umfasst. Die Multilayerleiterplatte weist eine Glaslage auf, die zur vertikalen Einkopplung und zur horizontalen Weiterleitung von Hochfrequenzwellen eingerichtet ist. Die Glaslage weist eine leitfähige Schicht auf, die mindestens entlang der Bahn der horizontalen Weiterleitung der Hochfrequenzwellen angeordnet ist, mindestens eine Leiterbahn, und mindestens eine Durchkontaktierung. Weiterhin weist die Multilayerleiterplatte mindestens eine Lage aus vorimprägnierten Fasern mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten ähnlich der Glaslage auf, und eine Vielzahl von leitfähigen Schichten. Dabei sind die Leiterbahn und die Durchkontaktierung elektrisch mit zumindest einigen der leitfähigen Schichten verbunden und zur Leitung der Hochfrequenzsignale eingerichtet. Die Glaslage und/oder die Lage aus vorimprägnierten Fasern kann Durchkontaktierungen aufweisen. Die leitfähigen Schichten können z.B. als Kupferlagen ausgeführt sein. Die Multilayerleiterplatte kann darüber hinaus noch mehr Schichten umfassen, z.B. „konventionelle“ Substrate. Jedoch kann die Lage aus vorimprägnierten Fasern mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten ähnlich der Glaslage als Puffer für thermische Effekt dienen und zu einem sehr guten thermischen Verhalten führen.One aspect relates to a multilayer printed circuit board that is set up to forward high-frequency signals and high-frequency waves. The multilayer circuit board can be designed, for example, as a compact or relatively small module that includes only a few electrical components. The multilayer printed circuit board has a glass layer that is set up for vertical coupling and for horizontal forwarding of high-frequency waves. The glass layer has a conductive layer, which is arranged at least along the path of horizontal transmission of the high-frequency waves, at least one conductor path, and at least one via. Furthermore, the multilayer circuit board has at least one layer of pre-impregnated fibers with a coefficient of thermal expansion similar to the glass layer, and a multiplicity of conductive layers. In this case, the conductor track and the via are electrically connected to at least some of the conductive layers and are set up to conduct the high-frequency signals. The glass sheet and/or the sheet of prepregs may have vias. The conductive layers can be implemented as copper layers, for example. The multilayer circuit board can also include even more layers, e.g. "conventional" substrates. However, the layer of prepregs with a coefficient of thermal expansion similar to the glass layer can serve as a buffer for thermal effects and lead to very good thermal performance.

Zur weiteren Verdeutlichung wird die Erfindung anhand von in den Figuren abgebildeten Ausführungsformen beschrieben. Diese Ausführungsformen sind nur als Beispiel, nicht aber als Einschränkung zu verstehen.For further clarification, the invention is described using the embodiments shown in the figures. These embodiments are meant to be exemplary only and not limiting.

Figurenlistecharacter list

Dabei zeigt:

1a schematisch ein Hochfrequenzradarmodul gemäß einer Ausführungsform;
1b schematisch ein Hochfrequenzradarmodul gemäß einer weiteren Ausführungsform;
2 ein Beispiel für eine Multilayerleiterplatte gemäß einer Ausführungsform;
3 schematisch ein Hochfrequenzradarmodul gemäß einer weiteren Ausführungsform;
4 schematisch ein Hochfrequenzradarmodul gemäß einer weiteren Ausführungsform.

It shows:

1a schematically a high-frequency radar module according to an embodiment;
1b schematically a high-frequency radar module according to a further embodiment;
2 an example of a multilayer printed circuit board according to an embodiment;
3 schematically a high-frequency radar module according to a further embodiment;
4 schematically shows a high-frequency radar module according to a further embodiment.

Detaillierte Beschreibung von AusführungsformenDetailed Description of Embodiments

1a zeigt schematisch ein Hochfrequenzradarmodul 100 gemäß einer Ausführungsform. Das Hochfrequenzradarmodul 100 weist einen Hochfrequenzbaustein 200 auf. Der Hochfrequenzbaustein 200 kann als MMIC (Millimeter Wave Integrated Circuit) ausgeführt sein und Schaltkreise beinhalten, die zur Erzeugung und zum Empfang von Radarsignalen eingerichtet sind. Der MMIC 200 kann als Radarsignalquelle und/oder als Radarempfangseinheit verwendet werden. Der MMIC 200 kann als gehäuster Chip oder als ungehäuster Chip ausgeführt sein. Der Hochfrequenzbaustein 200 kann beispielsweise Oszillatoren, Mischer, Verstärker, Frequenzvervielfacher, Koppler, Frequenzteiler, Filter, Schalter, etc. umfassen. Der Hochfrequenzbaustein 200 kann Frequenzen von über 60 GHz, bevorzugt über 100 GHz, insbesondere zwischen 120 und 500 GHz, senden, empfangen und/oder anderweitig verarbeiten. 1a 12 schematically shows a high-frequency radar module 100 according to an embodiment. The high-frequency radar module 100 has a high-frequency module 200 . The high-frequency module 200 can be designed as an MMIC (Millimeter Wave Integrated Circuit) and contain circuits that are set up to generate and receive radar signals. The MMIC 200 can be used as a radar signal source and/or as a radar receiving unit. The MMIC 200 can be implemented as a packaged chip or as a bare chip. The high-frequency module 200 can include oscillators, mixers, amplifiers, frequency multipliers, couplers, frequency dividers, filters, switches, etc., for example. The high-frequency module 200 can transmit, receive and/or otherwise process frequencies of over 60 GHz, preferably over 100 GHz, in particular between 120 and 500 GHz.

Der Hochfrequenzbaustein 200 ist mittels einer Lötverbindung 250 an einer Glaslage 300 angeordnet, die als Leiterplattensubstrat fungiert. Dies kann thermisch vorteilhaft sein, weil der Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE, coefficient of thermal expansion) von Glas dem CTE von Silizium des Hochfrequenzbausteins 200 ähnlich ist. Hochfrequenzleiterplattensubstrate können beispielsweise auf Papier, Keramik, Teflon, Glasfaser, Glasvlies, Glas und weiteren Materialien basieren. Die Glaslage 300 kann z.B. eine Dicke von etwa 50-300 µm aufweisen. Die Glaslage 300 weist auf ihrer Oberseite und Unterseite je eine leitfähige Schicht 310 auf. Der Hochfrequenzbaustein 200 kann, wenn er als Sender fungiert, Hochfrequenzwellen - insbesondere Radarwellen - über eine Einkopplung 270 in die Glaslage 300 einkoppeln. Die Hochfrequenzwellen werden über einen Weiterleitungsbereich 280 in der Glaslage 300 weitergeleitet und treten über eine Auskopplung 290 aus, zum Beispiel in einen Hohlleiter 150, mittels dessen die Hochfrequenzwellen weitergeleitet und über eine Hornantenne abgestrahlt (oder/und empfangen) zu werden. Der Hohlleiter 150 kann als metallisches Teil ausgeführt sein; dies kann das Risiko einer Beschädigung der Glaslage 300 erhöhen. Die Effizienz der Weiterleitung der Hochfrequenzwellen kann durch die (beidseitige) leitfähige Schicht 310, die mindestens entlang der Bahn (280) horizontal angeordnet ist, gesteigert werden. Zur Effizienz der Weiterleitung kann weiterhin eine geringe Rauheit der leitfähigen Schicht 310 beitragen; denn die geringe Rauheit kann den Skin-Effekt z.B. in dem Weiterleitungsbereich 280 und damit den Verlustfaktor dieser Strecke reduzieren.The high-frequency component 200 is arranged on a glass layer 300, which acts as a printed circuit board substrate, by means of a soldered connection 250. This can be thermally beneficial because the coefficient of thermal expansion (CTE) of glass is similar to the CTE of silicon of radio frequency package 200 . High-frequency circuit board substrates can be based, for example, on paper, ceramic, Teflon, glass fiber, glass fleece, glass and other materials. For example, the glass sheet 300 may have a thickness of about 50-300 µm. The glass layer 300 has a conductive layer 310 on its upper side and lower side. When it acts as a transmitter, the high-frequency module 200 can couple high-frequency waves—in particular radar waves—into the glass layer 300 via a coupling 270 . The high-frequency waves are forwarded via a transmission area 280 in the glass layer 300 and exit via a decoupling 290, for example into a waveguide 150, by means of which the high-frequency waves are transmitted and radiated (or/and received) via a horn antenna. The waveguide 150 can be designed as a metallic part; this may increase the risk of damaging the glass sheet 300. The efficiency of the transmission of the high-frequency waves can be increased by the (both sides) conductive layer 310, which is arranged horizontally at least along the path (280). A low roughness of the conductive layer 310 can also contribute to the efficiency of the forwarding; because the low roughness can reduce the skin effect, e.g. in the forwarding area 280, and thus the loss factor of this section.

Um den Hochfrequenzbaustein 200 an eine restliche Schaltung des Hochfrequenzradarmoduls 100 anzubinden - d.h. um z.B. Hochfrequenzsignale zu übertragen und/oder eine Stromversorgung zu gewährleisten -, weist die Glaslage 300 weiterhin mindestens eine Leiterbahn 320 und mindestens eine Durchkontaktierung 340 auf. Die Leiterbahn 320 kann auf derselben Ebene wie die leitfähige Schicht 310 angeordnet sein, beispielsweise nebeneinander. Alternativ oder zusätzlich zu der Löt- oder Klebeverbindung 250 kann die elektrische Anbindung mittels mindestens eines Bonddrahts 240 (siehe z.B. 1b) realisiert sein. Eine weitere Anbindung, an eine Multilayerleiterplatte 500, kann über eine Löt- oder Klebeverbindung 350 realisiert sein. Die Multilayerleiterplatte 500 kann zur Weiterleitung der (Hochfrequenz-)Signale, Stromversorgung, etc. Durchkontaktierungen 540, Kupferlagen 510 - z.B. als Signallagen oder Masselagen -, Substrate 530 und/oder Lagen aus Prepreg-Materialien 520 aufweisen (siehe z.B. 2). Darüber hinaus kann auf der Multilayerleiterplatte 500 - z.B. zum Schutz des MMIC 200 und der Glaslage 300 - ein Gehäuse 120 und/oder eine Kapselung angeordnet sein.In order to connect high-frequency module 200 to the remaining circuitry of high-frequency radar module 100—ie, to transmit high-frequency signals and/or to ensure a power supply, for example—glass layer 300 also has at least one conductor track 320 and at least one via 340 . The conductive line 320 can be arranged on the same level as the conductive layer 310, for example next to each other. As an alternative or in addition to the soldered or glued connection 250, the electrical connection can be made by means of at least one bonding wire 240 (see e.g 1b) be realised. A further connection to a multilayer printed circuit board 500 can be implemented via a soldered or glued connection 350 . The multilayer printed circuit board 500 can have vias 540, copper layers 510 - e.g. as signal layers or ground layers -, substrates 530 and/or layers of prepreg materials 520 (see e.g 2 ). In addition, a housing 120 and/or an encapsulation can be arranged on the multilayer printed circuit board 500—for example to protect the MMIC 200 and the glass layer 300.

1b zeigt schematisch ein Hochfrequenzradarmodul 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das Hochfrequenzradarmodul 100 ist dem Ausführungsbeispiel von 1a ähnlich, so dass gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Komponenten bezeichnen. Das Hochfrequenzradarmodul 100 von 1b unterscheidet sich von dem von 1a z.B. dadurch, dass die elektrische Anbindung ausschließlich über Bonddrähte 240 gezeigt ist. 1b FIG. 1 schematically shows a high-frequency radar module 100 according to a further embodiment. The high-frequency radar module 100 is the embodiment of FIG 1a similar, so that the same reference numbers denote the same or similar components. The high-frequency radar module 100 of FIG 1b differs from that of 1a eg in that the electrical connection is shown exclusively via bonding wires 240 .

Eine Realisierung über Löt- oder Klebeverbindungen 250, wie beispielsweise in 1a oder 4 dargestellt, ist alternativ oder zusätzlich möglich.A realization via soldered or glued connections 250, such as in 1a or 4 shown is alternatively or additionally possible.

1b zeigt weiterhin eine Multilayerleiterplatte 400, das zur Weiterleitung von Hochfrequenzsignalen und von Hochfrequenzwellen eingerichtet ist. Die Multilayerleiterplatte 400 weist eine Glaslage 300 auf, die zur vertikalen Einkopplung und zur horizontalen Weiterleitung von Hochfrequenzwellen eingerichtet ist. Die Glaslage 300 weist eine leitfähige Schicht 310 auf, die mindestens entlang der Bahn der horizontalen Weiterleitung der Hochfrequenzwellen angeordnet ist. Weiterhin weist die Glaslage 300 - zur elektrischen Anbindung - mindestens eine Leiterbahn 320, und mindestens eine Durchkontaktierung 340 auf. Ferner weist die Multilayerleiterplatte 400 mindestens eine Lage aus vorimprägnierten Fasern 420 mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten ähnlich der Glaslage 300 auf. Dies kann für besonders günstige thermische Verhältnisse - z.B. geringe thermische Spannungen über einen breiten Temperaturbereich - sorgen, weil die Wärmeausdehnungskoeffizienten des MMIC, der Glaslage 300 und Prepreg-Lage 420 aufeinander abgestimmt bzw. einander ähnlich sind. Die Multilayerleiterplatte 400 kann ferner eine Vielzahl von Schichten aufweisen, z.B. leitfähige Schichten 410 (z.B. Kupferlagen), Schichten aus Prepregmaterialien 420 und/oder weitere Substrate 430, und/oder Durchkontaktierungen oder Vias 440 auf. 1b FIG. 12 also shows a multilayer printed circuit board 400 that is set up to forward high-frequency signals and high-frequency waves. The multilayer printed circuit board 400 has a glass layer 300 which is set up for the vertical coupling and for the horizontal forwarding of high-frequency waves. The glass sheet 300 has a conductive layer 310 disposed at least along the path of horizontal propagation of the radio frequency waves. Furthermore, the glass layer 300--for electrical connection--at least one conductor track 320 and at least one via 340. Furthermore, the multilayer printed circuit board 400 at least one layer of prepreg fibers 420 having a coefficient of thermal expansion similar to the glass layer 300. This can ensure particularly favorable thermal conditions—eg low thermal stresses over a wide temperature range—because the coefficients of thermal expansion of the MMIC, the glass layer 300 and the prepreg layer 420 are matched to one another or are similar to one another. The multilayer printed circuit board 400 can also have a multiplicity of layers, for example conductive layers 410 (for example copper layers), layers of prepreg materials 420 and/or further substrates 430 and/or plated-through holes or vias 440 .

2 zeigt ein Beispiel für eine Multilayerleiterplatte 500 gemäß einer Ausführungsform. Die Multilayerleiterplatte 500 weist leitfähige Schichten 510 (z.B. Kupferlagen), Schichten aus Prepreg-Materialien 520 und/oder weitere Substrate 530, und/oder Durchkontaktierungen oder Vias 540 auf. „Prepreg“ bezeichnet „preimpregnated fibers“ (vorimprägnierte Fasern). Das sind mit Reaktionsharzen vorimpregnierte textile Faser-Matrix-Halbzeuge, die unter Druck und Temperatur aushärten. Diese werden in Form von Folien zwischen zwei Leiterplattensubstrate gelegt und diese dann verpresst. Die Prepreg-Schichten härten aus, und es entsteht eine Multilayerleiterplatte 500, wie es 2 zeigt. Dieser Vorgang kann öfters wiederholt werden. Typischerweise werden vier bis sechs Substrate stoffschlüssig verbunden, z.B. aufeinander geklebt, wodurch für das Weiterleiten der Signale (Signalrouting) 8 - 12 Kupferlagen zur Verfügung stehen. Dadurch können Leiterplattendicken von mehreren Millimetern erreicht werden, was vorteilhafterweise zu einer höheren mechanischen Stabilität führen kann. Insbesondere können die Prepreg- und Substratmaterialien hinsichtlich ihrer Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) aufeinander abgestimmt sein. Dies kann vorteilhafterweise ein Risiko einer Verbiegung oder anderweitiger Beschädigung der Leiterplatte bei Erwärmung reduzieren. 2 FIG. 5 shows an example of a multilayer printed circuit board 500 according to an embodiment. The multilayer printed circuit board 500 has conductive layers 510 (eg copper layers), layers made of prepreg materials 520 and/or further substrates 530 and/or platings or vias 540 . "Prepreg" means "preimpregnated fibers". These are textile fiber matrix semi-finished products that are pre-impregnated with reaction resins and harden under pressure and temperature. These are placed in the form of foils between two circuit board substrates and then pressed. The prepreg layers harden, and a multilayer printed circuit board 500 is created, like this 2 indicates. This process can be repeated several times. Typically, four to six substrates are bonded together, eg glued to one another, which means that 8 - 12 copper layers are available for the forwarding of the signals (signal routing). As a result, printed circuit board thicknesses of several millimeters can be achieved, which can advantageously lead to greater mechanical stability. In particular, the prepreg and substrate materials can be matched to one another in terms of their coefficients of thermal expansion (CTE). This can advantageously reduce a risk of bending or otherwise damaging the circuit board when heated.

3 zeigt schematisch ein Hochfrequenzradarmodul 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das Hochfrequenzradarmodul 100 ist dem Ausführungsbeispiel von 1a ähnlich, so dass gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Komponenten bezeichnen. Der Hochfrequenzbaustein 200 ist mittels einer Lötverbindung 250 an einer Glaslage 300 angeordnet, die Teil einer Multilayerleiterplatte 400 ist. Die Glaslage 300 weist auf ihrer Oberseite und Unterseite je eine leitfähige Schicht 310 auf. Ferner weist die Multilayerleiterplatte 400 mindestens eine Lage aus vorimprägnierten Fasern 420 mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten ähnlich der Glaslage 300 auf. Dies kann für besonders günstige thermische Verhältnisse sorgen. 3 FIG. 1 schematically shows a high-frequency radar module 100 according to a further embodiment. The high-frequency radar module 100 is the embodiment of FIG 1a similar, so that the same reference numbers denote the same or similar components. The high-frequency component 200 is arranged on a glass layer 300, which is part of a multilayer printed circuit board 400, by means of a soldered connection 250. The glass layer 300 has a conductive layer 310 on its upper side and lower side. Furthermore, the multilayer circuit board 400 has at least one layer of pre-impregnated fibers 420 with a coefficient of thermal expansion similar to the glass layer 300 . This can ensure particularly favorable thermal conditions.

4 zeigt schematisch ein Hochfrequenzradarmodul 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das Hochfrequenzradarmodul 100 ist dem Ausführungsbeispiel von 1a ähnlich, so dass gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Komponenten bezeichnen. Der Hochfrequenzbaustein 200 ist mittels einer Lötverbindung 250 an einer Glaslage 300 angeordnet, die Teil einer Multilayersubstras 400 ist. Die Glaslage 300 weist auf ihrer Oberseite und Unterseite je eine leitfähige Schicht 310 (Bezugszeichen nicht dargestellt) auf. Ferner weist das Multilayerleiterplatte 400 mindestens eine Lage aus vorimprägnierten Fasern 420 mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten ähnlich der Glaslage 300 auf. Die Multilayerleiterplatte 400 ist mittels einer Löt- oder Klebeverbindung 450 an einer Multilayerleiterplatte 500 angeordnet. 4 FIG. 1 schematically shows a high-frequency radar module 100 according to a further embodiment. The high-frequency radar module 100 is the embodiment of FIG 1a similar, so that the same reference numbers denote the same or similar components. The high-frequency component 200 is arranged on a glass layer 300, which is part of a multilayer substrate 400, by means of a soldered connection 250. FIG. The glass layer 300 has a conductive layer 310 (reference symbols not shown) on its upper side and lower side. Furthermore, the multilayer circuit board 400 has at least one layer of pre-impregnated fibers 420 with a coefficient of thermal expansion similar to the glass layer 300 . The multilayer printed circuit board 400 is arranged on a multilayer printed circuit board 500 by means of a soldered or glued connection 450 .

Um die einzelnen Kupferschichten 410 eine Multilayerleiterplatte 400 kontaktieren zu können, können wie bei einem Standard-Multilayer Durchkontaktierungen oder Vias 440 verwendet werden. Vias sind Bohrungen in der Leiterplatte, die durch eine Metallisierungsschicht leitfähig gemacht werden, um leitfähige Schichten oder Kupferebenen 410 zwischen ein oder mehreren Schichten 420, 430 in der Multilayerplatine 400 elektrisch miteinander zu verbinden. So können beispielsweise Signalleitungen und Versorgungsspannungen zum MMIC 200 geleitet werden. Mit derartigen Vias 440 lässt sich in Glas- oder Hochfrequenzsubstraten, die beidseitig von Metallschichten umgeben sind, ebenfalls sogenannte SIWs (Substrate Integrated Waveguides, substratintegrierte Wellenleiter) realisieren. Diese können beispielsweise alternativ zu einer gewöhnlichen Mikrostreifenleitung verwendet werden, um Hochfrequenzsignale durch das Glas- oder Hochfrequenzsubstrat vom MMIC zur Wellenleitereinkopplung 270 zu leiten. Auch kann die Verwendung von Glas vorteilhaft sein, bei dem sich solche Vias mit viel kleinerem Durchmesser als durch gewöhnliche Laser- oder Bohrtechnik, wie sie bei Hochfrequenzsubstraten zum Einsatz kommt, realisieren lassen. Hierbei findet die Technik Selective Laserinduced Etching Anwendung, bei der ein transparentes Material durch Laserstrahlen derart belichtet wird, dass eine chemische Ätzbarkeit an den belichteten Stellen vergrößert wird. Anschließend können beispielsweise Vias durch einen Ätzvorgang herausgeätzt werden. Mit dieser Technik lassen sich Viadurchmesser im Glas im Bereich von 20 µm realisieren, die im Vergleich zu 100-150 µm bei gewöhnlichen Laser- oder Bohrverfahren um ein Vielfaches kleiner sind. Die kleinen Viadurchmesser können insbesondere bei Frequenzen über 100 GHz vorteilhaft sein, um geeignete Hochfrequenzstrukturen wie Filter, SIWs (Substrate Integrated Waveguides), Chipanbindungen, Wellenleiteranbindungen, etc. realisieren zu können.In order to be able to contact the individual copper layers 410 of a multilayer printed circuit board 400, plated-through holes or vias 440 can be used, as in a standard multilayer. Vias are holes in the circuit board made conductive by a layer of metallization to electrically connect conductive layers or copper planes 410 between one or more layers 420, 430 in the multilayer board 400. For example, signal lines and supply voltages can be routed to the MMIC 200 . Such vias 440 can also be used to implement so-called SIWs (substrate-integrated waveguides) in glass or high-frequency substrates that are surrounded on both sides by metal layers. These can, for example, be used as an alternative to an ordinary microstrip line to route high-frequency signals through the glass or high-frequency substrate from the MMIC to the waveguide launcher 270 . The use of glass can also be advantageous, with which such vias can be realized with a much smaller diameter than with conventional laser or drilling technology, as is used with high-frequency substrates. The technique of selective laser-induced etching is used here, in which a transparent material is exposed to laser beams in such a way that chemical etchability at the exposed areas is increased. Vias, for example, can then be etched out by an etching process. With this technology, via diameters in the glass range of 20 µm can be realized, which are many times smaller compared to 100-150 µm with conventional laser or drilling processes. The small via diameters can be advantageous, particularly at frequencies above 100 GHz, in order to be able to implement suitable high-frequency structures such as filters, SIWs (substrates integrated waveguides), chip connections, waveguide connections, etc.

BezugszeichenlisteReference List

100100: Hochfrequenzradarmodul, HochfrequenzmodulHigh frequency radar module, high frequency module
120120: GehäuseHousing
150150: Hohlleiterwaveguide
200200: Hochfrequenzbaustein, MMICHigh frequency chip, MMIC
240240: Bonddrahtbonding wire
250250: Lötverbindung oder KlebeverbindungSoldered connection or glued connection
270270: Einkopplung, WellenleitereinkopplungCoupling, waveguide coupling
280280: Weiterleitungsbereichforwarding area
290290: Auskopplung, Wellenleiteranbindungdecoupling, waveguide connection
300300: Glaslageglass layer
310310: leitfähige Schicht, z.B. Kupferschichtconductive layer, e.g. copper layer
320320: Leiterbahntrace
340340: Durchkontaktierung, Viavia, via
350350: Löt- oder KlebeverbindungSoldered or glued connection
400400: Multilayerleiterplattemultilayer circuit board
410410: leitfähige Schicht, z.B. Kupferschichtconductive layer, e.g. copper layer
420420: Schicht aus Prepreg-MaterialienLayer of prepreg materials
430430: Substratesubstrates
440440: Durchkontaktierung, Viavia, via
450450: Löt- oder KlebeverbindungSoldered or glued connection
500500: Multilayerleiterplattemultilayer circuit board
510510: leitfähige Schicht, z.B. Kupferschichtconductive layer, e.g. copper layer
520520: Schicht aus Prepreg-MaterialienLayer of prepreg materials
530530: Substratesubstrates
540540: Durchkontaktierung, Viavia, via

Claims

High-frequency radar module (100) for processing, in particular for generating and/or receiving, radar signals, having: a high-frequency module (200), set up for processing high-frequency signals and for generating and/or receiving high-frequency waves; and a glass layer (300), set up for coupling and for forwarding the high-frequency waves from the high-frequency radar module (100), the glass layer (300) having: a conductive layer (310) arranged at least along the path (280) of horizontal propagation of the radio frequency waves, at least one conductor track (320), and at least one via (340), wherein the conductor track (320) and the via (340) are electrically connected to the high-frequency component (200) and are set up to conduct the high-frequency signals.

High-frequency radar module (100) according to claim 1 , wherein the conductor track (320) has a smaller width than a conductor track on a standard printed circuit board material.

High-frequency radar module (100) according to claim 1 or 2 , further comprising: a waveguide connection (290), set up for the vertical decoupling of the high-frequency waves, wherein the waveguide connection (290) is designed as a waveguide (150), a dielectric waveguide and/or as free-field radiation.

High-frequency radar module (100) according to any one of the preceding claims, further comprising: a multilayer printed circuit board (400, 500) which is electrically connected to the conductor track (320) of the glass layer (300).

High-frequency radar module (100) according to claim 4 , wherein the multilayer circuit board (400, 500) has at least one layer of pre-impregnated fibers (420, 520) with a thermal expansion coefficient similar to the glass layer (300).

High-frequency radar module (100) according to claim 5 wherein the layer of prepreg fibers (420, 520) is bonded to the glass layer (300).

High-frequency radar module (100) according to claim 4 , 5 or 6 , wherein the multilayer circuit board (400, 500) is connected to the conductor track (320) of the glass layer (300) by soldering, welding or gluing.

High-frequency radar module (100) according to any one of the preceding claims, wherein the glass layer (300) comprises or consists of borosilicate glass.

High-frequency radar module (100) according to one of the preceding claims, wherein the high-frequency radar module (100) is set up for processing frequencies above 100 GHz, for example between 100 GHz and 500 GHz.

Use of a high-frequency radar module (100) according to one of the preceding claims for level measurement, for topology determination, and/or for a radar-based distance or speed measurement.

Multilayer circuit board (400), set up for the transmission of high-frequency signals and High-frequency waves, comprising: a glass layer (300) set up for vertical coupling and horizontal transmission of high-frequency waves, the glass layer (300) having: a conductive layer (310) which is arranged at least along the path of horizontal transmission of the high-frequency waves, at least one conductive trace (320), and at least one via (340); at least one layer of prepreg fibers (420) having a coefficient of thermal expansion similar to the glass layer (300); and a plurality of conductive layers (510), wherein the trace (320) and the via (340) are electrically connected to at least some of the conductive layers (510) and configured to conduct the radio frequency signals.