DE102022115688A1

DE102022115688A1 - Chip-package mit substratintegriertem wellenleiter und wellenleiterschnittstelle

Info

Publication number: DE102022115688A1
Application number: DE102022115688.5A
Authority: DE
Inventors: Tuncay Erdoel; Walter Hartner; Ulrich Moeller; Bernhard Rieder; Ernst Seler; Maciej Wojnowski
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2021-06-24
Filing date: 2022-06-23
Publication date: 2022-12-29
Also published as: US11824019B2; US20220415830A1

Abstract

Ein Chip-Package umfasst einen Chip, der ausgebildet ist, ein Signal zu erzeugen und/oder zu empfangen; ein Laminatsubstrat, das einen substratintegrierten Wellenleiter (SIW) zum Tragen des Signals umfasst, wobei der substratintegrierte Wellenleiter eine Chip-zu-SIW-Übergangsstruktur umfasst, die ausgebildet ist, das Signal zwischen den SIW und den Chip zu koppeln, und eine SIW-zu-Wellenleiter-Übergangsstruktur, die ausgebildet ist, das Signal aus dem SIW aus- oder in den SIW einzukoppeln, wobei die SIW-zu-Wellenleiter-Übergangsstruktur eine Wellenleiterapertur umfasst; und eine Mehrzahl von elektrischen Schnittstellen, die um eine Peripherie der Wellenleiterapertur angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von elektrischen Schnittstellen ausgebildet ist, das Signal von der SIW-zu-Wellenleiter-Übergangsstruktur zu empfangen und das Signal von dem Chip-Package auszugeben oder das Signal mit der SIW-zu-Wellenleiter-Übergangsstruktur und in das Chip-Package zu koppeln.

Description

HINTERGRUND
Bei Hochfrequenzanwendungen ist die Einfügedämpfung ein wichtiges Problem, und metallische Wellenleiter werden häufig für die Implementierung von Antennen und die Übertragung von Signalen verwendet. Das Mikrowellenfrequenzband (z. B. 300 MHz bis 300 GHz) kann ein Beispiel für eine Hochfrequenzanwendung sein. Hochfrequenzsignale können beispielsweise Radarsignale oder drahtlose Kommunikationssignale umfassen.
Bei aktuellen Anwendungen, werden Hochfrequenzsignale zwischen einem Chip-Package und einem metallischen Wellenleiter durch eine gedruckte Schaltungsplatine (PCB; printed circuit board) getragen. Das bedeutet, dass die Hochfrequenzsignale zwischen dem Chip-Package und dem metallischen Wellenleiter in zwei Schritten getragen werden. Zunächst wird ein Hochfrequenzsignal von dem Chip-Package auf Übertragungsleitungen auf der PCB übertragen. Zweitens werden PCB-zu-Wellenleiter-Übergänge verwendet, um das Hochfrequenzsignal von der PCB zu dem Wellenleiter zu übertragen. Übertragungsleitungen auf der PCB weisen im Vergleich zu dem Wellenleiter eine hohe Einfügedämpfung auf. Aus diesem Grund werden verlustarme Substrate, die Hochperformancematerialien nutzen, die für Hochfrequenzanwendungen geeignet sind, in PCB verwendet. Diese Substrate erhöhen die PCB-Kosten beträchtlich und infolgedessen werden PCB-Kosten zu einem wichtigen Teil der Gesamtkosten des Systems.
Daher ist ein verbesserter Chip-Package-Entwurf, der sowohl Einfügeverluste als auch Kosten reduziert, indem er die Verwendung von Hochperformance-Mikrowellenmaterialien eliminiert, wünschenswert.
ZUSAMMENFASSUNG
Es kann ein Bedarf bestehen zum Bereitstellen eines verbesserten Konzepts für ein Chip-Package und ein Signalübertragungssystem.
Ein solcher Bedarf kann durch den Gegenstand eines der Ansprüche erfüllt werden.
Ein oder mehrere Ausführungsbeispiele stellen ein Chip-Package bereit, das umfasst: einen Chip, der ausgebildet ist, ein Signal zu erzeugen und/oder zu empfangen; ein Laminatsubstrat, das einen substratintegrierten Wellenleiter (SIW) zum Tragen des Signals durch das Chip-Package umfasst, wobei der substratintegrierte Wellenleiter eine Chip-zu-SIW-Übergangsstruktur umfasst, die ausgebildet ist, das Signal von dem Chip in den SIW einzukoppeln, und eine SIW-zu-Wellenleiter-Übergangsstruktur, die ausgebildet ist, das Signal aus dem SIW auszukoppeln, wobei die SIW-zu-Wellenleiter-Übergangsstruktur eine Wellenleiterapertur umfasst; und eine Mehrzahl von elektrischen Schnittstellen, die um eine Peripherie der Wellenleiterapertur angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von elektrischen Schnittstellen ausgebildet ist, das Signal von der SIW-zu-Wellenleiter-Übergangsstruktur zu empfangen und das Signal von dem Chip-Package auszugeben.
Ein oder mehrere Ausführungsbeispiele stellen ein Signalübertragungssystem bereit, das umfasst: ein Chip-Package und einen metallischen Wellenleiter. Das Chip-Package umfasst einen Chip, der ausgebildet ist, ein Signal zu erzeugen und/oder zu empfangen; ein Laminatsubstrat, das einen substratintegrierten Wellenleiter (SIW) zum Tragen des Signals durch das Chip-Package umfasst, wobei der substratintegrierte Wellenleiter eine Chip-zu-SIW-Übergangsstruktur umfasst, die ausgebildet ist, das Signal von dem Chip in den SIW einzukoppeln, und eine SIW-zu-Wellenleiter-Übergangsstruktur, die ausgebildet ist, das Signal aus dem SIW auszukoppeln, wobei die SIW-zu-Wellenleiter-Übergangsstruktur eine Wellenleiterapertur umfasst; und eine Mehrzahl von elektrischen Schnittstellen, die um eine Peripherie der Wellenleiterapertur angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von elektrischen Schnittstellen ausgebildet ist, das Signal von der SIW-zu-Wellenleiter-Übergangsstruktur zu empfangen und das Signal von dem Chip-Package auszugeben. Der metallische Wellenleiter ist elektrisch mit der Mehrzahl elektrischer Schnittstellen gekoppelt, wobei der metallische Wellenleiter ausgebildet ist, das von dem Chip-Package ausgegebene Signal über die Mehrzahl elektrischer Schnittstellen zu empfangen und das Signal entlang eines Ausbreitungspfades zu senden.
Ein oder mehrere Ausführungsbeispiele stellen ein Chip-Package bereit, das umfasst einen Chip, der ausgebildet ist, ein Signal zu empfangen und zu verarbeiten; ein Laminatsubstrat, das einen substratintegrierten Wellenleiter (SIW) zum Tragen des Signals durch das Chip-Package umfasst, wobei der substratintegrierte Wellenleiter eine Wellenleiter-zu-SIW-Übergangsstruktur umfasst, die ausgebildet ist, das Signal von einem Wellenleiter in den substratintegrierten Wellenleiter einzukoppeln, und eine SIW-zu-Chip-Übergangsstruktur, die ausgebildet ist, das Signal aus dem substratintegrierten Wellenleiter in den Chip zu koppeln, wobei die Wellenleiter-zu-SIW-Übergangsstruktur eine Wellenleiterapertur umfasst; und eine Mehrzahl von elektrischen Schnittstellen, die um eine Peripherie der Wellenleiterapertur angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von elektrischen Schnittstellen ausgebildet ist, das Signal von dem Wellenleiter zu empfangen und das Signal mit der Wellenleiter-zu-SIW-Übergangsstruktur und in den substratintegrierten Wellenleiter zu koppeln.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele werden hierin unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

1A zeigt gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen ein Querschnittsdiagramm eines Chip-Packages und eines metallischen Wellenleiters, der für die Signalübertragung verwendet wird;
1B zeigt eine Draufsicht des Chip-Packages und des metallischen Wellenleiters gemäß 1A;
2A-2E sind verschiedene Ansichten eines Laminatsubstrats mit einem substratintegrierten Wellenleiter gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen;
2F zeigt eine Querschnittsansicht eines SIW-zu-WG-Übergangs des substratintegrierten Wellenleiters, aufgenommen an der Schnittlinie A-A in 2E;
2G zeigt eine Querschnittsansicht des SIW-zu-WG-Übergangs des substratintegrierten Wellenleiters, aufgenommen an der Schnittlinie B-B in 2E;
3A-3C sind Querschnittsansichten eines mit einem metallischen Wellenleiter gekoppelten Chip-Packages gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen, bei denen der Ort der Kopplung variiert;
4A-4C sind Querschnittsansichten eines mit einem metallischen Wellenleiter gekoppelten Chip-Packages gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen, bei denen der Ort der Kopplung variiert;
5A-5C sind Querschnittsansichten eines mit einem metallischen Wellenleiter gekoppelten Chip-Packages gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen, bei denen der Ort der Kopplung variiert;
6 ist eine Querschnittsansicht eines mit einer PCB gekoppelten Chip-Packages gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen; und
7 ist eine Querschnittsansicht eines mit einer Antenne-PCB gekoppelten Chip-Packages gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nachfolgend werden Details ausgeführt, um eine ausführlichere Erklärung der beispielhaften Ausführungsbeispiele bereitzustellen. Für Fachleute auf dem Gebiet ist es jedoch offensichtlich, dass Ausführungsbeispiele ohne diese spezifischen Details ausgeführt werden können. In anderen Fällen sind bekannte Strukturen und Vorrichtungen in Blockdiagrammform oder in einer schematischen Ansicht und nicht im Detail gezeigt, um das Verunklaren der Ausführungsbeispiele zu vermeiden. Zusätzlich können Merkmale der unterschiedlichen hierin nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden, außer dies ist spezifisch anderweitig angegeben.
Ferner werden äquivalente oder gleiche Elemente oder Elemente mit äquivalenter oder gleicher Funktionalität in der nachfolgenden Beschreibung mit äquivalenten oder gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Da den gleichen oder funktional äquivalenten Elementen in den Figuren dieselben Bezugszeichen gegeben werden, kann eine wiederholte Beschreibung für Elemente, die mit denselben Bezugszeichen bereitgestellt sind, weggelassen werden. Somit sind Beschreibungen, die für Elemente mit denselben oder ähnlichen Bezugszeichen bereitgestellt sind, gegenseitig austauschbar.
In diesem Zusammenhang kann richtungsbezogene Terminologie wie beispielsweise „obere/r/s“, „untere/r/s“, „darunter“, „darüber“, „vordere/r/s“, „dahinter“, „hintere/r/s“, „führend“, „nachfolgend“ usw. in Bezug auf die Ausrichtung der beschriebenen Figuren verwendet werden. Da Teile von Ausführungsbeispiele in einer Anzahl von verschiedenen Ausrichtungen positioniert werden können, wird die richtungsbezogene Terminologie zu Veranschaulichungszwecken verwendet. Es versteht sich, dass andere Ausführungsbeispiele verwendet werden können und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich, der durch die Ansprüche definiert ist, abzuweichen. Die folgende detaillierte Beschreibung soll daher nicht in einem einschränkenden Sinne genommen werden. Die in den Ansprüchen verwendete richtungsbezogene Terminologie kann dabei helfen, die räumliche oder positionelle Beziehung eines Elements zu einem anderen Element oder Merkmal zu definieren, ohne auf eine bestimmte Ausrichtung beschränkt zu sein. So können beispielsweise laterale, vertikale und überlappende räumliche oder positionelle Beziehungen in Bezug auf ein anderes Element oder Merkmal beschrieben werden, ohne auf eine bestimmte Ausrichtung der Vorrichtung als Ganzes beschränkt zu sein.
Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, das Element direkt mit dem anderen Element verbunden oder gekoppelt sein kann oder Zwischenelemente vorhanden sein können. Wenn im Gegensatz ein Element als „direkt“ mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, sind keine Zwischenelemente vorhanden. Sonstige zum Beschreiben der Beziehung zwischen Elementen benutzte Ausdrücke sollen auf gleichartige Weise ausgelegt werden (z. B. „zwischen“ gegenüber „direkt zwischen“, „benachbart“ gegenüber „direkt benachbart“ usw.).
Bei Ausführungsbeispielen, die hierin beschrieben oder in den Zeichnungen gezeigt sind, kann irgendeine direkte elektrische Verbindung oder Kopplung, d. h. irgendeine Verbindung oder Kopplung ohne zusätzliche dazwischen liegende Elemente, auch durch eine indirekte Verbindung oder Kopplung, d. h. eine Verbindung oder Kopplung mit einem oder mehreren zusätzlichen, dazwischen liegenden Elementen, implementiert werden, oder umgekehrt, solange der allgemeine Zweck der Verbindung oder Kopplung, zum Beispiel das Übertragen einer bestimmten Art von Signal oder das Übertragen einer bestimmten Art von Information, im Wesentlichen beibehalten wird. Merkmale von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen können kombiniert werden, um weitere Ausführungsbeispiele zu bilden. Zum Beispiel können Abänderungen oder Modifikationen, die in Bezug auf eines der Ausführungsbeispiele beschrieben sind, auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein, außer dies ist anderweitig angegeben.
Die Begriffe „im Wesentlichen“ und „ungefähr“ können hier verwendet werden, um kleine Fertigungstoleranzen (z. B. innerhalb von 5 %) zu berücksichtigen, die in der Industrie als akzeptabel gelten, ohne von den Aspekten der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele abzuweichen. Zum Beispiel kann ein Widerstand (resistor) mit einem ungefähren Widerstandswert (resistance value) praktisch einen Widerstandswert (resistance) innerhalb von 5% dieses ungefähren Widerstandswertes aufweisen.
In der vorliegenden Offenbarung können Ausdrücke, die Ordinalzahlen umfassen, wie beispielsweise „erste/r/s“, „zweite/r/s“ und/oder Ähnliches, verschiedene Elemente modifizieren. Solche Elemente sind jedoch nicht durch die vorangehenden Ausdrücke begrenzt. Die obigen Ausdrücke schränken z. B. die Abfolge und/oder die Wichtigkeit der Elemente nicht ein. Die obigen Ausdrücke werden lediglich zum Zweck der Unterscheidung eines Elements von den anderen Elementen verwendet. Ein erstes Kästchen und ein zweites Kästchen zeigen z. B. unterschiedliche Kästchen an, obwohl beide Kästchen sind. Zum Beispiel könnte ein erstes Element als ein zweites Element bezeichnet und auf ähnliche Weise ein zweites Element als ein erstes Element bezeichnet werden, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Ein oder mehrere Ausführungsbeispiele betreffen ein Chip-Package, das in Hochfrequenzanwendungen verwendet wird, die Hochfrequenzsignale an einen metallischen Wellenleiter übertragen, der für die Implementierung von Antennen und die Übertragung der Hochfrequenzsignale verwendet wird. Hier erfolgt die Übertragung von Hochfrequenzsignalen von dem Chip-Package zu einem metallischen Wellenleiter ohne die Verwendung von Hochperformance-Mikrowellenmaterialien, insbesondere in einer gedruckten Schaltungsplatine (PCB) oder einer anderen HF- (engl. RF; radio frequency) Schaltungsplatine/Substrat zwischen dem Chip-Package und dem metallischen Wellenleiter.
Das Mikrowellenfrequenzband (z. B. 300 MHz bis 300 GHz), und insbesondere diejenigen, die für Radarsignale oder drahtlose Kommunikationssignale verwendet werden, können ein Beispiel für eine Hochfrequenzanwendung sein. Das Chip-Package kann, ohne darauf beschränkt zu sein, ein Radar-Chip-Package sein, das eine monolithisch integrierte Radar-Mikrowellenschaltung (MMIC) als den Chip häust. Es wird darauf hingewiesen, dass die Hochfrequenzsignale (high-frequency signals) andere Arten von Hochfrequenz (HF-) Signalen sein können, die nicht auf Radar beschränkt sind. Ein Chip kann beispielsweise ein HF-Kommunikationschip sein, der HF-Kommunikationssignale erzeugt, wie beispielsweise diejenigen, die in 5G, 6G oder anderen Kommunikationsprotokollen verwendet werden. In jedem Fällen gibt das Chip-Package Hochfrequenzsignale an einen metallischen Wellenleiter aus. Anders ausgedrückt, der metallische Wellenleiter, der sich außerhalb des Chip-Packages befindet, ist elektrisch mit dem Chip gekoppelt und empfängt Hochfrequenzsignale von diesem. Der metallische Wellenleiter kann auch ein PCB-Wellenleiter und/oder ein Antennen-Wellenleiter sein, der das Hochfrequenzsignal als drahtloses Signal überträgt (emittiert).
1A zeigt gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen ein Querschnittsdiagramm eines Chip-Packages 100 und eines metallischen Wellenleiters 150, der für die Signalübertragung verwendet wird. 1B zeigt eine Draufsicht des Chip-Packages 100 und des metallischen Wellenleiters 150 gemäß 1A. Der metallische Wellenleiter 150 kann eine Antenne oder ein Teil davon sein, der ein Hochfrequenzsignal von dem Chip-Package 100 empfängt und das Signal in den freien Raum sendet.
Bei diesem Beispiel ist das Chip-Package 100 ein Flip-Chip-Ball-Grid-Array- (FCBGA-) Package, das einen Halbleiterchip 110, der ausgebildet ist, Hochfrequenzsignale zu erzeugen und/oder zu empfangen, ein Laminatsubstrat 130, ein Package 103 (z. B. Formkörper), das den Chip 110 und zumindest einen Abschnitt des Laminatsubstrats 130 kapselt, und elektrische Schnittstellen 105, wie z. B. Lötkugeln oder Höcker, die elektrische Verbindungen zu dem Chip 110 bereitstellen, umfasst. Zusätzliche elektrische Schnittstellen 106 sind als eine Teilmenge von Lötkugeln bereitgestellt, die elektrisch mit und zwischen dem Laminatsubstrat 130 und dem Wellenleiter (WG; waveguide) 150 gekoppelt sind. Insbesondere umfasst das Laminatsubstrat 130 einen substratintegrierten Wellenleiter (SIW) 131, der sich zwischen zwei Übergängen 120 und 140 erstreckt. Somit sind die beiden Übergänge 120 und 140 in das Chip-Package 100 integriert. Die elektrischen Schnittstellen 106 stellen einen elektrischen Pfad für das Hochfrequenzsignal, das aus dem Chip-Package 100 auszugeben und an den Wellenleiter 150 zu übertragen ist, bereit.
Zusätzlich oder alternativ stellen die elektrischen Schnittstellen 106 einen elektrischen Pfad für das Hochfrequenzsignal, das von einem metallischen Wellenleiter in das Chip-Package 100 einzugeben (d. h. einzukoppeln) ist. Eine Radar-MMIC oder ein Kommunikationschip kann zum Beispiel sowohl Sende- als auch Empfangskanäle aufweisen. Die Sendekanäle sind mit einer Sendeantenne (z. B. einem metallischen Wellenleiter, der wirksam ist, Signale zu senden) verbunden und die Empfangskanäle sind mit einer Empfangsantenne (z. B. einem metallischen Wellenleiter, der wirksam ist, Signale zu empfangen) verbunden. Eine Antenne kann durch Verwendung einer Multiplextechnik sowohl für das Senden als auch für das Empfangen verwendet werden. Somit kann das Chip-Package 100 sowohl Sendeports, um ein in dem Chip 110 erzeugtes Signal zu senden, als auch Empfangsports, um ein von einer Antenne abgefangenes Signal zu erfassen, das dann zur Verarbeitung an den Chip 110 übertragen wird, aufweisen.
In diesem Fall ist der elektrische Pfad zwischen den elektrischen Schnittstellen 106 und dem Chip 110 insofern umgekehrt, als ein unten beschriebener „Ausgang“ als „Eingang“ bezeichnet werden kann, ein unten beschriebener „Eingang“ als „Ausgang“ bezeichnet werden kann, „eingekoppelt“ umgekehrt „ausgekoppelt“ bedeuten kann und „ausgekoppelt“ umgekehrt „eingekoppelt“ bedeuten kann, je nach der Ausbreitungsrichtung eines Hochfrequenzsignals durch das Chip-Package 100. Die Ausbreitungsrichtung eines Hochfrequenzsignals durch das Chip-Package 100 kann in irgendeinem der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele umgekehrt werden. Obwohl die Signale als „Hochfrequenz“ (high-frequency) bezeichnet werden, wird ferner darauf hingewiesen, dass auch andere Signale, die nicht hochfrequent sind, in ähnlicher Weise wie die hier beschriebenen Hochfrequenzsignale durch den substratintegrierten Wellenleiter 131 übertragen werden können. Der substratintegrierte Wellenleiter 131 weist eine Grenzfrequenz auf. Eine Frequenzbeschränkung besteht somit darin, dass ein Signal eine Frequenz aufzuweisen hat, die gleich oder größer ist als die Grenzfrequenz des substratintegrierten Wellenleiters 131.
Der substratintegrierte Wellenleiter 131 wird in einem dielektrischen Substrat durch dichtes Anordnen von metallisierten Säulen oder Via-Löchern, die die oberen und unteren Metallplatten des Substrats verbinden, gebildet. Der substratintegrierte Wellenleiter 131 umfasst ein dünnes dielektrisches Substrat, das auf beiden Seiten durch eine metallische Schicht bedeckt ist. Das dielektrische Substrat bettet zwei parallele Reihen von metallischen Via-Löchern ein, die den Wellenausbreitungsbereich des Hochfrequenzsignals abgrenzen. Die Breite des substratintegrierten Wellenleiters 131 ist die Distanz zwischen seinen beiden Via-Reihen, der von Mitte-zu-Mitte definiert ist. Eine effektive Breite kann verwendet werden, um die Wellenausbreitung von einem Eingang zu einem Ausgang des substratintegrierten Wellenleiters zu kennzeichnen.
Der Eingang des substratintegrierten Wellenleiters 131 ist durch einen Chip-zu-SIW-Übergang 120 gekennzeichnet. Der Eingang des substratintegrierten Wellenleiters ist über eine Lötkugel oder eine andere elektrische Schnittstelle mit dem Chip 110 gekoppelt und empfängt das von dem Chip 110 ausgegebene Hochfrequenzsignal. Der Chip-zu-SIW-Übergang 120 kann auch eine oder mehrere Masseverbindungen zu dem Chip 110 bereitstellen.
Das Hochfrequenzsignal, das an dem Eingang des substratintegrierten Wellenleiters an dem Chip-zu-SIW-Übergang 120 empfangen wird, breitet sich durch den substratintegrierten Wellenleiter zu einem Ausgang des substratintegrierten Wellenleiters aus, der durch einen SIW-zu-WG-Übergang 140 gekennzeichnet ist. Der SIW-zu-WG-Übergang 140 umfasst elektrische Schnittstellen 106 (d. h. eine Teilmenge der elektrischen Schnittstellen 105), die nicht nur elektrisch mit dem Wellenleiter 150 gekoppelt sind, sondern auch einen Umfang um den Wellenleiter 150 bilden, der eine Wellenleiterapertur 141 definiert. Die Wellenleiterapertur (WGA; waveguide aperture) 141 ist eine Öffnung, die in dem substratintegrierten Wellenleiter 131 und durch die elektrischen Schnittstellen 106 gebildet wird. Das Hochfrequenzsignal breitet sich durch den substratintegrierten Wellenleiter aus und verlässt das Chip-Package 100 mittels der Wellenleiterapertur 141. Die elektrischen Schnittstellen 106 werden als Teil des Ausgangs des Chip-Packages 100 verwendet, wo sich die Hochfrequenzsignale von dem Chip-Package 100 zu dem Wellenleiter 150 ausbreiten. Somit wird das Signal von Chip 110 zu der Wellenleiterapertur 141 des Packages 100 durch den substratintegrierten Wellenleiter 131 übertragen.
Wenn das Signal von dem Wellenleiter 150 empfangen wird (d. h., wenn die Ausbreitungsrichtung des Hochfrequenzsignals derart umgekehrt ist, dass der Chip das Signal empfängt), kann der Chip-zu-SIW-Übergang 120 als SIW-zu-Chip-Übergang dienen und der SIW-zu-WG-Übergang 140 kann als WG-zu-SIW-Übergang dienen. Der Ausbreitungspfad des Hochfrequenzsignals durch das Chip-Package 100 kann basierend auf der Anwendung bidirektional sein.
Wie in 1B zu sehen ist, ist der substratintegrierte Wellenleiter 131 durch eine Mehrzahl von Metall-Vias 132 definiert. Die Vias 132 sind in zwei parallelen Reihen gebildet, die sich von dem Chip 110 (d. h. von dem Chip-zu-SIW-Übergang 120) in Richtung des Wellenleiters 150 (d. h. in Richtung des SIW-zu-WG-Übergangs 140) erstrecken. Die beiden Reihen treffen sich an dem SIW-zu-WG-Übergang 140 und umschließen den Wellenleiter 150.
2A-2E sind verschiedene Ansichten des Laminatsubstrats 130 mit dem substratintegrierten Wellenleiter 131 gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen. 2A ist eine seitliche Querschnittsansicht des Laminatsubstrats 130 mit dem substratintegrierten Wellenleiter 131. 2B ist eine vordere Querschnittsansicht des Laminatsubstrats 130 mit dem substratintegrierten Wellenleiter 131. 2C ist eine Draufsicht des Laminatsubstrats 130 an dem Chip-zu-SIW-Übergang 120 des substratintegrierten Wellenleiters 131. 2D ist eine seitliche Querschnittsansicht des Laminatsubstrats 130 an dem Chip-zu-SIW-Übergang 120 des substratintegrierten Wellenleiters 131. 2E ist eine Draufsicht des Laminatsubstrats 130 an dem SIW-zu-WG-Übergang 140 des substratintegrierten Wellenleiters 131.
Das Laminatsubstrat 130 umfasst einen Stapel von Metallschichten L1, L2, L3 und L4 in Laminat. Eine Prepreg-Schicht P1 (z. B. ein dielektrisches Material) ist zwischen den Metallschichten L1 und L2 angeordnet. Ein dielektrischer Kern 133 ist ein dielektrisches Substrat, das zwischen den Metallschichten L2 und L3 angeordnet ist. Eine weitere Prepreg-Schicht P2 ist zwischen den Metallschichten L3 und L4 angeordnet. Der substratintegrierte Wellenleiter 131 wird zwischen den Metallschichten L2 und L3 aufgebaut. Er umfasst Metallschicht L2 als obere Wand oder obere Metallplatte, Metallschicht L3 als untere Wand oder untere Metallplatte und Vias 132, die sich durch den dielektrischen Kern 133 von Metallschicht L2 zu Metallschicht L3 erstrecken. Da es eine Seitenansicht ist, ist eine Reihe von Vias in 2A gezeigt. In 2B sind zwei Reihen von Vias 132 zu sehen, die die lateralen Wände des substratintegrierten Wellenleiters 131 bilden. Somit wird der substratintegrierte Wellenleiter 131 durch den Bereich, der von L2, L3 und den lateralen Wänden der Vias 132 gebildet wird, definiert.
Der Chip-zu-SIW-Übergang 120 des substratintegrierten Wellenleiters 131 ist in 2C gezeigt. Der Chip-zu-SIW-Übergang 120 wird durch einen verjüngten koplanaren Wellenleiter 134 als Zwischenübertragungsstruktur für die Hochfrequenzsignale implementiert. Anstelle eines verjüngten koplanaren Wellenleiters können auch andere Arten von Zwischenübertragungsstrukturen verwendet werden. Der Chip-zu-SIW-Übergang 120 umfasst auch Chip-HF-Masseleitungsverbindungen 135, die an den Chip 110 Massesignale bereitstellen, und eine Chip-HF-Signalleitungsverbindung 136, die die Hochfrequenzsignale von dem Chip 110 empfängt. Die Leitungsverbindungen 135 und 136 sind Lötkugeln oder -höcker, die in 2D zu sehen sind. Der verjüngte koplanare Wellenleiter 134 empfängt die Hochfrequenzsignale von der Leitungsverbindung 136 und sendet die Hochfrequenzsignale derart an die Via-Reihen, dass sie sich entlang der Via-Reihen zu dem SIW-zu-WG-Übergang 140 ausbreiten.
In 2D sind die Leitungsverbindungen 135 und 136 elektrisch mit der Metallschicht L1 gekoppelt, und die Leitungsverbindung 136 ist über ein Metall-Via 137 elektrisch ferner mit der Metallschicht L2, und damit mit dem substratintegrierten Wellenleiter 131, gekoppelt.
2E ist eine Draufsicht des Laminatsubstrats 130 an dem SIW-zu-WG-Übergang 140 des substratintegrierten Wellenleiters 131. Die beiden Reihen von Vias 132 umschließen die Wellenleiterapertur 141, die in den Metallschichten L3 und L4 des Laminatsubstrats 130 gebildet ist und auch durch die Peripherie der elektrischen Schnittstellen (z. B. Lötkugeln) 106 definiert ist. Anders ausgedrückt, die Wellenleiterapertur 141 ist ein Hohlraum, der an der Metallschicht L3 beginnt, sich durch die Metallschicht L4 erstreckt, sich zwischen den elektrischen Schnittstellen 106 erstreckt und sich weiter zu dem Wellenleiter 150 erstreckt. Die übertragene Welle des Hochfrequenzsignals breitet sich durch die Wellenleiterapertur 141 zu dem Wellenleiter 150 aus. Zusätzlich kann die Metallschicht L3 eine Metallinsel 142 innerhalb der Wellenleiterapertur 141 umfassen. Die Metallinsel 142 kann zur Impedanzanpassung verwendet werden.
2E zeigt zwei Schnittlinien A-A und B-B, die jeweils in 2F und 2G dargestellt sind. Somit ist 2F eine Querschnittsansicht des SIW-zu-WG-Übergangs 140 des substratintegrierten Wellenleiters 131, aufgenommen an der Schnittlinie A-A in 2G zeigt eine Querschnittsansicht des SIW-zu-WG-Übergangs 140 des substratintegrierten Wellenleiters 131, aufgenommen an der Schnittlinie B-B.
Die gestapelten Schichten kann man wiederum in 2F und 2G sehen, mit einer Reihe von Vias 132, die sich zwischen den Metallschichten L2 und L3 erstrecken und den substratintegrierten Wellenleiter 131 bilden. Es ist auch eine PCB 200 (z. B. eine Antenne-PCB) gezeigt, die über elektrische Schnittstellen 106 elektrisch mit dem substratintegrierten Wellenleiter 131 zu verbinden ist. Insbesondere kann sich die Wellenleiterapertur 141 durch einen Abschnitt der PCB 200 erstrecken, deren innere Seitenwände mit einem PCB-Wellenleiter 210 ausgekleidet (d. h. metallplattiert) sind, der verwendet wird, die Signale von dem Package zu dem Wellenleiter 150 zu tragen (nicht dargestellt). Der PCB-Wellenleiter 210 kann aus Kupfer hergestellt sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Der PCB-Wellenleiter 210 der PCB 200 ist mit den elektrischen Schnittstellen 106 gekoppelt.
Die Wellenleiterapertur 141 ist in der Metallschicht L3 gebildet, die auch die Metallinsel 142 umfasst. Die Wellenleiterapertur 141 erstreckt sich durch die Metallschicht L4, durch einen Bereich, der durch die Peripherie der elektrischen Schnittstellen 106 definiert ist, und durch die PCB 200. Die PCB 200 ist somit ein äußerer Übergang von dem Chip-Package 100 zu den Metallwellenleitern 150 (d. h. Antennen). Das Hochfrequenzsignal wird aus dem substratintegrierten Wellenleiter 131 an der Wellenleiterapertur 141 ausgegeben und durch die Metallinsel 142, die elektrischen Schnittstellen 106 und den PCB-Wellenleiter 210 in den Wellenleiter 150 eingekoppelt. Die Metallinsel 142 in der L3-Schicht strahlt das Signal in die elektrischen Schnittstellen 106 und den PCB-Wellenleiter 210 ab, und die dielektrische Schicht P2 zwischen den Metallschichten L3 und L4 ist sehr dünn. Wenn die dielektrische Schicht P2 dicker ist, können Metall-Vias, die die Metallschichten L3 und L4 in der Nähe der Wellenleiterapertur 141 verbinden, verwendet werden, um das Signal zu den elektrischen Schnittstellen 106 und aus dem Package heraus zu übertragen (oder um das Signal während des Empfangs in den substratintegrierten Wellenleiter 131 einzukoppeln). Die Wellenleiterapertur 141 im Inneren der PCB 200 ist ein Loch, und im Inneren der PCB 200 ist kein Hochperformancematerial erforderlich. Die Wellenleiterapertur 141 ist somit eine durchgehende Öffnung, die an der Metallschicht L3 des substratintegrierten Wellenleiters 131 beginnt und sich durch die PCB 200 und durch die Metallwellenleiter 150 erstreckt.
3A-3C sind Querschnittsansichten eines mit einem metallischen Wellenleiter 150 gekoppelten Chip-Packages gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen, bei denen der Ort der Kopplung variiert. Das Laminatsubstrat 130 umfasst eine Rückseite 161, eine Vorderseite 162 und laterale Seiten 163, die sich zwischen der Rückseite und der Vorderseite erstrecken, und die Platzierung des Chips 110, der elektrischen Schnittstellen 106 und der Wellenleiter 210 und 150 wird relativ zu der Rückseite, der Vorderseite und den lateralen Seiten des Laminatsubstrats 130 variiert.
In 3A, ähnlich der in 1A gezeigten Anordnung, umfasst das Chip-Package 100 einen Chip 110, der elektrisch mit der Rückseite des Laminatsubstrats 130 gekoppelt ist. Eine Vorderseite des Laminatsubstrats 130 ist über elektrische Schnittstellen 106 mit einer PCB 200 elektrisch gekoppelt. Die PCB 200 umfasst Metallschichten 205, die mit einem PCB-Wellenleiter 210 verbunden sind. Der PCB-Wellenleiter 210 ist eine Metallstruktur, die die Seiten der Wellenleiterapertur 141 auskleidet und einen elektrischen Pfad von den elektrischen Schnittstellen 106 zu den Metallwellenleitern 150 (d. h. Antennen) für die Ausbreitung der Hochfrequenzsignale bereitstellt.
In 3B ist der Metallwellenleiter 150 elektrisch mit der gleichen Seite des Laminatsubstrats 130 wie der Chip 110 (d. h. der Rückseite des Laminatsubstrats 130) gekoppelt. In diesem Fall sind die elektrischen Schnittstellen 106 auch an der Rückseite des Laminatsubstrats 130 angeordnet. Da starre Kontaktierungsstrukturen, wie z. B. Lötkugeln, an dieser Stelle möglicherweise nicht möglich sind, können die elektrischen Schnittstellen 106 flexible Kontaktierungsstrukturen oder starre, nicht kontaktierende Strukturen sein.
In 3C ist der Metallwellenleiter 150 elektrisch mit einer lateralen Seite des Laminatsubstrats 130 anstelle der Rückseite oder der Vorderseite gekoppelt. In diesem Fall sind die elektrischen Schnittstellen 106 auch an der lateralen Seite des Laminatsubstrats 130 angeordnet. Da starre Kontaktierungsstrukturen, wie z. B. Lötkugeln, an dieser Stelle möglicherweise nicht möglich sind, können die elektrischen Schnittstellen 106 flexible Kontaktierungsstrukturen oder starre, nicht kontaktierende Strukturen sein.
4A-4C sind Querschnittsansichten eines mit einem metallischen Wellenleiter gekoppelten Chip-Packages gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen, bei denen der Ort der Kopplung variiert. In diesen Figuren ist der Chip 110 elektrisch mit der Vorderseite des Laminatsubstrats 130 anstelle der Rückseite gekoppelt, wie es in 3A-3C der Fall war. Die Anordnung des Metallwellenleiters 150 in Bezug auf das Chip-Package 100 ist ähnlich wie die Anordnungen, die in 3A-3C dargestellt sind.
5A-5C sind Querschnittsansichten eines mit einem metallischen Wellenleiter gekoppelten Chip-Packages gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen, bei denen der Ort der Kopplung variiert. In diesen Figuren ist der Chip 110 in das Laminatsubstrat 130 integriert anstatt mit der Rückseite oder mit der Vorderseite desselben gekoppelt zu sein, wie es jeweils in 3A-3C und 4A-4C der Fall war. Die Anordnung des Metallwellenleiters 150 in Bezug auf das Chip-Package 100 ist ähnlich wie die Anordnungen, die in 3A-3C dargestellt sind.
6 ist eine Querschnittsansicht eines mit einer PCB gekoppelten Chip-Packages gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen. Das Chip-Package 100 und seine Anordnung in Bezug auf die PCB 200 ist ähnlich zu dem, was in 3A gezeigt ist. In diesem Fall umfasst die PCB 200 jedoch einen zusätzlichen substratintegrierten Wellenleiter 300, der darin integriert ist. Insbesondere werden die Metallschichten 205 der PCB 200 in ähnlicher Weise verwendet, wie in 2A gezeigt ist, um den zusätzlichen substratintegrierten Wellenleiter 300 zu bilden, wobei sich Vias 302 zwischen den beiden mittleren Metallschichten 205 (z. B. L2 und L3) erstrecken, um den zusätzlichen substratintegrierten Wellenleiter 300 zu bilden. Der zusätzliche substratintegrierte Wellenleiter 300 empfängt das Hochfrequenzsignal von dem PCB-Wellenleiter 210 und sendet das Hochfrequenzsignal entlang seines Ausbreitungspfads zu z. B. einer anderen Vorrichtung oder Metallwellenleiter. Der PCB-Wellenleiter 210 wird somit verwendet, um das Hochfrequenzsignal aus dem substratintegrierten Wellenleiter 131 des Chip-Packages 100 auszukoppeln und das Hochfrequenzsignal in den zusätzlichen substratintegrierten Wellenleiter 300 einzukoppeln.
7 ist eine Querschnittsansicht eines mit einer Antenne-PCB 200 gekoppelten Chip-Packages 100 gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen. Die Metallwellenleiter 150 sind Wellenleiterantennen zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen in eine Umgebung (z. B. als Radarwellen, Kommunikationswellen oder andere HF-Wellen). Die Hochfrequenzsignale werden von dem Chip-Package 100 durch seine elektrischen Schnittstellen 106 ausgegeben, und die PCB-Wellenleiter 210 werden verwendet, um die Hochfrequenzsignale an die Metallwellenleiter 150 zu verteilen.
Die vorstehenden Ausführungsbeispiele, die die Integration des SIW 131 und seiner Übergangsstrukturen 120 und 140 in das Chip-Package 100 umfassen, reduzieren die Systemkosten, indem Hochperformancematerialien von der PCB 200 entfernt werden. Zusätzlich wird mit SIW das Chip-Package 100 weniger von Produktionstoleranzen beeinflusst. Zusätzlich wird erwartet, dass die Systemperformance bei Systemen, die Wellenleiter für die Signalübertragung umfassen, höher ist, da die Einfügeverluste insgesamt abnehmen sollten.
Obwohl einige Aspekte in dem Kontext einer Vorrichtung beschrieben wurden, ist es offensichtlich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens repräsentieren, wobei ein Block oder eine Vorrichtung einem Verfahrensschritt oder einem Merkmal eines Verfahrensschrittes entspricht. Analog dazu repräsentieren Aspekte, die in dem Kontext eines Verfahrensschrittes beschrieben sind, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Elements oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch eine (oder unter Verwendung einer) Hardwarevorrichtung ausgeführt werden, wie zum Beispiel eines Mikroprozessors, eines programmierbaren Computers oder einer elektronischen Schaltung. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige einzelne oder mehrere der Verfahrensschritte durch eine solche Vorrichtung ausgeführt werden.
Ferner versteht sich, dass die Offenbarung mehrerer, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte oder Funktionen nicht als in der bestimmten Reihenfolge befindlich ausgelegt werden soll. Daher werden diese durch die Offenbarung von mehreren Schritten oder Funktionen nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt, es sei denn, dass diese Schritte oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind. Ferner kann bei einigen Ausführungsbeispielen ein einzelner Schritt mehrere Teilschritte umfassen oder kann in mehrere Teilschritte aufgeteilt sein. Solche Teilschritte können umfasst sein und Teil der Offenbarung dieses Einzelschritts sein, sofern sie nicht explizit ausgeschlossen sind.
Durch die Beschreibung und Zeichnungen werden nur die Grundsätze der Offenbarung dargestellt. Es versteht sich daher, dass der Fachmann verschiedene Anordnungen ableiten kann, die, obwohl sie nicht ausdrücklich hier beschrieben oder gezeigt sind, die Grundsätze der Offenbarung verkörpern und in ihrem Wesen und Schutzbereich umfasst sind. Weiterhin sollen alle hier aufgeführten Beispiele grundsätzlich ausdrücklich nur Lehrzwecken dienen, um beim Verständnis der Grundsätze der Offenbarung und der beigetragenen Konzepte zur Weiterentwicklung der Technik zu unterstützen, und sollen als ohne Begrenzung solcher eigens aufgeführten Beispiele und Bedingungen dienend aufgefasst werden. Weiterhin sollen alle hiesigen Aussagen über Grundsätze, Aspekte und Ausführungsbeispiele der Offenbarung sowie konkrete Beispiele derselben deren Entsprechungen umfassen. Somit versteht es sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Details für andere Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich sind.
Weiterhin sind die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wo jeder Anspruch als separates Ausführungsbeispiel für sich stehen kann. Während jeder Anspruch als separates Ausführungsbeispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Ausführungsbeispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hierin vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner sollen auch Merkmale eines Anspruchs für irgendeinen anderen unabhängigen Anspruch umfasst sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.
Ausführungsbeispiel 1 ist ein Chip-Package, umfassend: einen Chip, der ausgebildet ist, ein Signal zu erzeugen; ein Laminatsubstrat, das einen substratintegrierten Wellenleiter (SIW) zum Tragen des Signals durch das Chip-Package umfasst, wobei der substratintegrierte Wellenleiter eine Chip-zu-SIW-Übergangsstruktur umfasst, die ausgebildet ist, das Signal von dem Chip in den SIW einzukoppeln, und eine SIW-zu-Wellenleiter-Übergangsstruktur, die ausgebildet ist, das Signal aus dem SIW auszukoppeln, wobei die SIW-zu-Wellenleiter-Übergangsstruktur eine Wellenleiterapertur umfasst; und eine Mehrzahl von elektrischen Schnittstellen, die um eine Peripherie der Wellenleiterapertur angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von elektrischen Schnittstellen ausgebildet ist, das Signal von der SIW-zu-Wellenleiter-Übergangsstruktur zu empfangen und das Signal von dem Chip-Package auszugeben.
Ausführungsbeispiel 2, in dem Chip-Package von Ausführungsbeispiel 1, wobei der substratintegrierte Wellenleiter eine erste Metallschicht, die sich in einer Signalausbreitungsrichtung von der Chip-zu-SIW-Übergangsstruktur zu der SIW-zu-Wellenleiter-Übergangsstruktur erstreckt, eine zweite Metallschicht, die sich parallel zu der ersten Metallschicht erstreckt, und zwei Reihen von Vias, die sich in der Signalausbreitungsrichtung erstrecken und die Wellenleiterapertur umschließen, umfasst, wobei jedes Via der zwei Reihen von Vias mit der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht verbunden ist.
Ausführungsbeispiel 3, in dem Chip-Package von Ausführungsbeispiel 2, wobei sich die Wellenleiterapertur von der SIW-zu-Wellenleiter-Übergangsstruktur durch einen Bereich, der durch die Mehrzahl von elektrischen Schnittstellen definiert ist, erstreckt.
Ausführungsbeispiel 4, in dem Chip-Package von einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 3, wobei der Chip eine monolithisch integrierte Radar-Mikrowellenschaltung (MNIC) ist und das Signal ein Radarsignal ist.
Ausführungsbeispiel 5, in dem Chip-Package von einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 4, wobei der Chip ein HF-Kommunikationschip ist und das Signal ein HF-Kommunikationssignal ist.
Ausführungsbeispiel 6, in dem Chip-Package von einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 5, wobei die Mehrzahl von elektrischen Schnittstelle Lötkugeln sind.
Ausführungsbeispiel 7, in dem Chip-Package von einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 6, wobei: das Laminatsubstrat eine Rückseite, eine Vorderseite und laterale Seiten, die sich zwischen der Rückseite und der Vorderseite erstrecken, umfasst, der Chip auf der Rückseite des Laminatsubstrats angeordnet ist, und die Mehrzahl der elektrischen Schnittstellen auf der Vorderseite des Laminatsubstrats angeordnet ist.
Ausführungsbeispiel 8, in dem Chip-Package von einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 7, wobei: das Laminatsubstrat eine Rückseite, eine Vorderseite und laterale Seiten, die sich zwischen der Rückseite und der Vorderseite erstrecken, umfasst, und der Chip und die Mehrzahl der elektrischen Schnittstellen auf der Vorderseite des Laminatsubstrats angeordnet ist.
Ausführungsbeispiel 9, in dem Chip-Package eines der Ausführungsbeispiele 1 bis 8, wobei: das Laminatsubstrat eine Rückseite, eine Vorderseite und laterale Seiten, die sich zwischen der Rückseite und der Vorderseite erstrecken, umfasst, der Chip auf der Rückseite oder auf der Vorderseite des Laminatsubstrats angeordnet ist, und die Mehrzahl der elektrischen Schnittstellen auf einer lateralen Seite des Laminatsubstrats angeordnet ist.
Ausführungsbeispiel 10, in dem Chip-Package von einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 9, wobei: das Laminatsubstrat eine Rückseite, eine Vorderseite und laterale Seiten, die sich zwischen der Rückseite und der Vorderseite erstrecken, umfasst, der Chip in dem Laminatsubstrat integriert ist, und die Mehrzahl der elektrischen Schnittstellen auf der Vorderseite des Laminatsubstrats, auf der Rückseite des Laminatsubstrats oder auf einer lateralen Seite des Laminatsubstrats angeordnet ist.
Ausführungsbeispiel 11, in dem Chip-Package von einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 10, ferner umfassend: ein Gehäuse, das den Chip und zumindest einen Abschnitt des Laminatsubstrats kapselt.
Ausführungsbeispiel 12 ist ein Signalübertragungssystem, umfassend: ein Chip-Package umfassend: einen Chip, der ausgebildet ist, ein Signal zu erzeugen oder zu empfangen; ein Laminatsubstrat, das einen substratintegrierten Wellenleiter (SIW) zum Tragen des Signals durch das Chip-Package umfasst, wobei der substratintegrierte Wellenleiter eine Chip-zu-SIW-Übergangsstruktur umfasst, die ausgebildet ist, das Signal zwischen den SIW und den Chip zu koppeln, und eine SIW-zu-Wellenleiter-Übergangsstruktur, die ausgebildet ist, das Signal aus dem SIW aus- oder in den SIW ein-zukoppeln, wobei die SIW-zu-Wellenleiter-Übergangsstruktur eine Wellenleiterapertur umfasst; und eine Mehrzahl von elektrischen Schnittstellen, die um eine Peripherie der Wellenleiterapertur angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von elektrischen Schnittstellen ausgebildet ist, das Signal von der SIW-zu-Wellenleiter-Übergangsstruktur zu empfangen und das Signal von dem Chip-Package auszugeben oder das Signal mit der SIW-zu-Wellenleiter-Übergangsstruktur und in den substratintegrierten Wellenleiter zu koppeln; und einen ersten metallischen Wellenleiter, der elektrisch mit der Mehrzahl elektrischer Schnittstellen gekoppelt ist, wobei der erste metallische Wellenleiter ausgebildet ist, das von dem Chip-Package ausgegebene Signal über die Mehrzahl elektrischer Schnittstellen zu empfangen und das Signal entlang eines Ausbreitungspfades zu senden oder das Signal über die Mehrzahl elektrischer Schnittstellen an das Chip-Package zu senden.
Ausführungsbeispiel 13, in dem Signalübertragungssystem von Ausführungsbeispiel 12, wobei der erste metallische Wellenleiter eine erste Öffnung als Erstreckung der Wellenleiterapertur umfasst.
Ausführungsbeispiel 14, in dem Signalübertragungssystem von Ausführungsbeispiel 13, wobei der erste metallische Wellenleiter ein Antennenwellenleiter ist.
Ausführungsbeispiel 15, in dem Signalübertragungssystem von einem der Ausführungsbeispiele 13 oder 14, ferner umfassend: ein Schaltungssubstrat, das den ersten metallischen Wellenleiter umfasst, wobei sich die erste Öffnung durch zumindest einen Abschnitt des Schaltungssubstrats erstreckt und der erste metallische Wellenleiter innere Seitenwände des Schaltungssubstrats auskleidet, die die Öffnung definieren.
Ausführungsbeispiel 16, in dem Signalübertragungssystem von Ausführungsbeispiel 15, wobei das Schaltungssubstrat ferner einen zweiten SIW umfasst, der elektrisch mit dem ersten metallischen Wellenleiter gekoppelt ist, um das Signal von diesem zu empfangen.
Ausführungsbeispiel 17, in dem Signalübertragungssystem von einem der Ausführungsbeispiele 13 bis 16, ferner umfassend: einen zweiten metallischen Wellenleiter, der elektrisch mit dem ersten metallischen Wellenleiter gekoppelt ist, um das Signal von diesem zu empfangen, wobei der erste metallische Wellenleiter zwischen der Mehrzahl von elektrischen Schnittstellen und dem zweiten metallischen Wellenleiter angeordnet ist, und wobei der zweite metallische Wellenleiter eine zweite Öffnung als Erstreckung der Wellenleiterapertur umfasst.
Ausführungsbeispiel 18, in dem Signalübertragungssystem von Ausführungsbeispiel 17, ferner umfassend: ein Schaltungssubstrat, das den ersten metallischen Wellenleiter umfasst, wobei sich die erste Öffnung durch zumindest einen Abschnitt des Schaltungssubstrats erstreckt und der erste metallische Wellenleiter innere Seitenwände des Schaltungssubstrats auskleidet, die die Öffnung definieren, und wobei der zweite metallische Wellenleiter ein Antennenwellenleiter ist.
Ausführungsbeispiel 19, in dem Signalübertragungssystem von einem der Ausführungsbeispiele 13 bis 18, wobei: das Laminatsubstrat eine Rückseite, eine Vorderseite und laterale Seiten, die sich zwischen der Rückseite und der Vorderseite erstrecken, umfasst, der Chip auf der Rückseite des Laminatsubstrats angeordnet ist, und die Mehrzahl der elektrischen Schnittstellen auf der Vorderseite des Laminatsubstrats angeordnet ist.
Ausführungsbeispiel 20, in dem Signalübertragungssystem von einem der Ausführungsbeispiele 13 bis 19, wobei: das Laminatsubstrat eine Rückseite, eine Vorderseite und laterale Seiten, die sich zwischen der Rückseite und der Vorderseite erstrecken, umfasst, und der Chip und die Mehrzahl der elektrischen Schnittstellen auf der Vorderseite des Laminatsubstrats angeordnet ist.
Ausführungsbeispiel 21, in dem Signalübertragungssystem von einem der Ausführungsbeispiele 13 bis 20, wobei: das Laminatsubstrat eine Rückseite, eine Vorderseite und laterale Seiten, die sich zwischen der Rückseite und der Vorderseite erstrecken, umfasst, der Chip auf der Rückseite oder auf der Vorderseite des Laminatsubstrats angeordnet ist, und die Mehrzahl der elektrischen Schnittstellen auf einer lateralen Seite des Laminatsubstrats angeordnet ist.
Ausführungsbeispiel 22, in dem Signalübertragungssystem von einem der Ausführungsbeispiele 13 bis 21, wobei das Laminatsubstrat eine Rückseite, eine Vorderseite und laterale Seiten, die sich zwischen der Rückseite und der Vorderseite erstrecken, umfasst, der Chip in dem Laminatsubstrat integriert ist, und die Mehrzahl der elektrischen Schnittstellen auf der Vorderseite des Laminatsubstrats, auf der Rückseite des Laminatsubstrats oder auf einer lateralen Seite des Laminatsubstrats angeordnet ist.
Ausführungsbeispiel 23 ist ein Chip-Package, umfassend: einen Chip, der ausgebildet ist, ein Signal zu empfangen und zu verarbeiten; ein Laminatsubstrat, das einen substratintegrierten Wellenleiter (SIW) zum Tragen des Signals durch das Chip-Package umfasst, wobei der substratintegrierte Wellenleiter eine Wellenleiter-zu-SIW-Übergangsstruktur umfasst, die ausgebildet ist, das Signal von einem Wellenleiter in den substratintegrierten Wellenleiter einzukoppeln, und eine SIW-zu-Chip-Übergangsstruktur, die ausgebildet ist, das Signal aus dem substratintegrierten Wellenleiter in den Chip zu koppeln, wobei die Wellenleiter-zu-SIW-Übergangsstruktur eine Wellenleiterapertur umfasst; und eine Mehrzahl von elektrischen Schnittstellen, die um eine Peripherie der Wellenleiterapertur angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von elektrischen Schnittstellen ausgebildet ist, das Signal von dem Wellenleiter zu empfangen und das Signal mit der Wellenleiter-zu-SIW-Übergangsstruktur und in den substratintegrierten Wellenleiter zu koppeln.
Ausführungsbeispiel 24, in dem Chip-Package von Ausführungsbeispiel 23, wobei der substratintegrierte Wellenleiter eine erste Metallschicht, die sich in einer Signalausbreitungsrichtung von der Wellenleiter-zu-SIW-Übergangsstruktur zu der SIW-zu-Chip-Übergangsstruktur erstreckt, eine zweite Metallschicht, die sich parallel zu der ersten Metallschicht erstreckt, und zwei Reihen von Vias, die sich in der Signalausbreitungsrichtung erstrecken und die Wellenleiterapertur umschließen, umfasst, wobei jedes Via der zwei Reihen von Vias mit der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht verbunden ist.
Ausführungsbeispiel 25, in dem Chip-Package von Ausführungsbeispiel 24, wobei sich die Wellenleiterapertur von der Wellenleiter-zu-SIW-Übergangsstruktur durch einen Bereich, der durch die Mehrzahl von elektrischen Schnittstellen definiert ist, erstreckt.

Claims

Ein Chip-Package, umfassend: einen Chip, der ausgebildet ist, ein Signal zu erzeugen; ein Laminatsubstrat, das einen substratintegrierten Wellenleiter, SIW, zum Tragen des Signals durch das Chip-Package umfasst, wobei der substratintegrierte Wellenleiter eine Chip-zu-SIW-Übergangsstruktur umfasst, die ausgebildet ist, das Signal von dem Chip in den SIW einzukoppeln, und eine SIW-zu-Wellenleiter-Übergangsstruktur, die ausgebildet ist, das Signal aus dem SIW auszukoppeln, wobei die SIW-zu-Wellenleiter-Übergangsstruktur eine Wellenleiterapertur umfasst; und eine Mehrzahl von elektrischen Schnittstellen, die um eine Peripherie der Wellenleiterapertur angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von elektrischen Schnittstellen ausgebildet ist, das Signal von der SIW-zu-Wellenleiter-Übergangsstruktur zu empfangen und das Signal von dem Chip-Package auszugeben.
Das Chip-Package gemäß Anspruch 1, wobei der substratintegrierte Wellenleiter eine erste Metallschicht, die sich in einer Signalausbreitungsrichtung von der Chip-zu-SIW-Übergangsstruktur zu der SIW-zu-Wellenleiter-Übergangsstruktur erstreckt, eine zweite Metallschicht, die sich parallel zu der ersten Metallschicht erstreckt, und zwei Reihen von Vias, die sich in der Signalausbreitungsrichtung erstrecken und die Wellenleiterapertur umschließen, umfasst, wobei jedes Via der zwei Reihen von Vias mit der ersten Metallschicht und der zweiten Metallschicht verbunden ist.
Das Chip-Package gemäß Anspruch 2, wobei sich die Wellenleiterapertur von der SIW-zu-Wellenleiter-Übergangsstruktur durch einen Bereich, der durch die Mehrzahl von elektrischen Schnittstellen definiert ist, erstreckt.
Das Chip-Package gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Chip eine monolithisch integrierte Radar-Mikrowellenschaltung, MMIC, ist und das Signal ein Radarsignal ist.
Das Chip-Package gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Chip ein HF-Kommunikationschip ist und das Signal ein HF-Kommunikationssignal ist.
Das Chip-Package gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl von elektrischen Schnittstelle Lötkugeln sind.
Das Chip-Package gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei: das Laminatsubstrat eine Rückseite, eine Vorderseite und laterale Seiten, die sich zwischen der Rückseite und der Vorderseite erstrecken, umfasst, der Chip auf der Rückseite des Laminatsubstrats angeordnet ist, und die Mehrzahl der elektrischen Schnittstellen auf der Vorderseite des Laminatsubstrats angeordnet ist.
Das Chip-Package gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei: das Laminatsubstrat eine Rückseite, eine Vorderseite und laterale Seiten, die sich zwischen der Rückseite und der Vorderseite erstrecken, umfasst, und der Chip und die Mehrzahl der elektrischen Schnittstellen auf der Vorderseite des Laminatsubstrats angeordnet ist.
Das Chip-Package gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei: das Laminatsubstrat eine Rückseite, eine Vorderseite und laterale Seiten, die sich zwischen der Rückseite und der Vorderseite erstrecken, umfasst, der Chip auf der Rückseite oder auf der Vorderseite des Laminatsubstrats angeordnet ist, und die Mehrzahl der elektrischen Schnittstellen auf einer lateralen Seite des Laminatsubstrats angeordnet ist.
Das Chip-Package gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei: das Laminatsubstrat eine Rückseite, eine Vorderseite und laterale Seiten, die sich zwischen der Rückseite und der Vorderseite erstrecken, umfasst, der Chip in dem Laminatsubstrat integriert ist, und die Mehrzahl der elektrischen Schnittstellen auf der Vorderseite des Laminatsubstrats, auf der Rückseite des Laminatsubstrats oder auf einer lateralen Seite des Laminatsubstrats angeordnet ist.
Das Chip-Package gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend: ein Gehäuse, das den Chip und zumindest einen Abschnitt des Laminatsubstrats kapselt.
Ein Signalübertragungssystem, umfassend: ein Chip-Package umfassend: einen Chip, der ausgebildet ist, ein Signal zu erzeugen oder zu empfangen; ein Laminatsubstrat, das einen substratintegrierten Wellenleiter, SIW, zum Tragen des Signals durch das Chip-Package umfasst, wobei der substratintegrierte Wellenleiter eine Chip-zu-SIW-Übergangsstruktur umfasst, die ausgebildet ist, das Signal zwischen den SIW und den Chip zu koppeln, und eine SIW-zu-Wellenleiter-Übergangsstruktur, die ausgebildet ist, das Signal aus dem SIW aus- oder in den SIW ein-zukoppeln, wobei die SIW-zu-Wellenleiter-Übergangsstruktur eine Wellenleiterapertur umfasst; und eine Mehrzahl von elektrischen Schnittstellen, die um eine Peripherie der Wellenleiterapertur angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von elektrischen Schnittstellen ausgebildet ist, das Signal von der SIW-zu-Wellenleiter-Übergangsstruktur zu empfangen und das Signal von dem Chip-Package auszugeben oder das Signal mit der SIW-zu-Wellenleiter-Übergangsstruktur und in den substratintegrierten Wellenleiter zu koppeln; und einen ersten metallischen Wellenleiter, der elektrisch mit der Mehrzahl elektrischer Schnittstellen gekoppelt ist, wobei der erste metallische Wellenleiter ausgebildet ist, das von dem Chip-Package ausgegebene Signal über die Mehrzahl elektrischer Schnittstellen zu empfangen und das Signal entlang eines Ausbreitungspfades zu senden oder das Signal über die Mehrzahl elektrischer Schnittstellen an das Chip-Package zu senden.
Das Signalübertragungssystem gemäß Anspruch 12, wobei der erste metallische Wellenleiter eine erste Öffnung als Erstreckung der Wellenleiterapertur umfasst.
Das Signalübertragungssystem gemäß Anspruch 13, wobei der erste metallische Wellenleiter ein Antennenwellenleiter ist.
Das Signalübertragungssystem gemäß Anspruch 13 oder 14, ferner umfassend: ein Schaltungssubstrat, das den ersten metallischen Wellenleiter umfasst, wobei sich die erste Öffnung durch zumindest einen Abschnitt des Schaltungssubstrats erstreckt und der erste metallische Wellenleiter innere Seitenwände des Schaltungssubstrats auskleidet, die die Öffnung definieren.
Das Signalübertragungssystem gemäß Anspruch 15, wobei das Schaltungssubstrat ferner einen zweiten SIW umfasst, der elektrisch mit dem ersten metallischen Wellenleiter gekoppelt ist, um das Signal von diesem zu empfangen.
Das Signalübertragungssystem gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, ferner umfassend: einen zweiten metallischen Wellenleiter, der elektrisch mit dem ersten metallischen Wellenleiter gekoppelt ist, um das Signal von diesem zu empfangen, wobei der erste metallische Wellenleiter zwischen der Mehrzahl von elektrischen Schnittstellen und dem zweiten metallischen Wellenleiter angeordnet ist, und wobei der zweite metallische Wellenleiter eine zweite Öffnung als Erstreckung der Wellenleiterapertur umfasst.
Das Signalübertragungssystem gemäß Anspruch 17, ferner umfassend: ein Schaltungssubstrat, das den ersten metallischen Wellenleiter umfasst, wobei sich die erste Öffnung durch zumindest einen Abschnitt des Schaltungssubstrats erstreckt und der erste metallische Wellenleiter innere Seitenwände des Schaltungssubstrats auskleidet, die die Öffnung definieren, und wobei der zweite metallische Wellenleiter ein Antennenwellenleiter ist.
Das Signalübertragungssystem gemäß einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei: das Laminatsubstrat eine Rückseite, eine Vorderseite und laterale Seiten, die sich zwischen der Rückseite und der Vorderseite erstrecken, umfasst, der Chip auf der Rückseite des Laminatsubstrats angeordnet ist, und die Mehrzahl der elektrischen Schnittstellen auf der Vorderseite des Laminatsubstrats angeordnet ist.
Ein Chip-Package, umfassend: einen Chip, der ausgebildet ist, ein Signal zu empfangen und zu verarbeiten; ein Laminatsubstrat, das einen substratintegrierten Wellenleiter, SIW, zum Tragen des Signals durch das Chip-Package umfasst, wobei der substratintegrierte Wellenleiter eine Wellenleiter-zu-SIW-Übergangsstruktur umfasst, die ausgebildet ist, das Signal von einem Wellenleiter in den substratintegrierten Wellenleiter einzukoppeln, und eine SIW-zu-Chip-Übergangsstruktur, die ausgebildet ist, das Signal aus dem substratintegrierten Wellenleiter in den Chip einzukoppeln, wobei die Wellenleiter-zu-SIW-Übergangsstruktur eine Wellenleiterapertur umfasst; und eine Mehrzahl von elektrischen Schnittstellen, die um eine Peripherie der Wellenleiterapertur angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von elektrischen Schnittstellen ausgebildet ist, das Signal von dem Wellenleiter zu empfangen und das Signal mit der Wellenleiter-zu-SIW-Übergangsstruktur und in den substratintegrierten Wellenleiter zu koppeln.