JP2006513616A - マイクロ波用途およびミリ波用途のためのレーダ送受信機 - Google Patents

Abstract

本発明はマイクロ波用途およびミリ波用途のためのトランシーバモジュール（送信／受信モジュール）ないし、殊に大量生産に適している、部分モジュールを１つの集積モジュールへと相互接続するための所属のモジュールプラットフォームコンセプトに関する。トランシーバモジュールは、ａ）（有利には電圧制御）発振器、ミクサおよび周波数分配器の能動的な回路コンポーネントを包含する１つまたは複数の電子的な単一コンポーネントと、ｂ）多層構造および集積された回路素子、例えばミクサのハイブリッドリング、電圧制御発振器の共振回路を有する基板とを包含する。電子的な単一コンポーネントは基板の上側面に配置されている。本発明によって、送信器機能ないし受信器機能を超高周波コンポーネントが三次元的に集積されている小型のモジュールにおいて実現することができる。

Description

本発明は、マイクロ波用途およびミリ波の用途のためのレーダ送受信機（送信／受信モジュール）に関し、また部分モジュールを１つの集積モジュールへと相互接続するための所属のモジュールプラットフォームコンセプトに関する。

レーダ送受信機は、空間内の対象の位置測定または速度検出に適した超高周波（ここではマイクロ波およびミリ波も含めた１ＧＨｚ以上の周波数）装置であり、電磁波を送信し、目標対象によって反射された電磁波を受信して、さらに処理することができる。レーダ送受信機は通常の場合、相互に接続されている複数の超高周波モジュールを包含し、これらの超高周波モジュールは１ＧＨｚ〜１００ＧＨｚの周波数領域において種々の機能を実現する。

１ＧＨｚ〜３０ＧＨｚの周波数領域はマイクロ波領域（ＭＷ領域）と称される。３０ＧＨｚ以上の周波数領域はミリ波領域（ｍｍＷ領域）と称される。超高周波モジュールは殊に、５ＧＨｚ以上の超高周波回路に対して通常の場合「導波体」、例えばマイクロストリップ線路および同一平面上の線路が使用されるという点で、高周波数モジュールとは区別される。

トランシーバまたはトランシーバコンポーネントは殊に以下の分野：自動車のレーダモジュール、例えば２４ＧＨｚおよび７７ＧＨｚの自動車レーダ、キーレスエントリシステム、しかしながら一般的にデータ伝送システム、例えば無線による局所的なデータ通信網ＷＬＡＮ（ワイヤレスローカルエリアネットワーク）、マルチプレクサ、モジュレータおよび送受信ユニットのような光学的なモジュール、広帯域通信のためのフロントエンドモジュール、例えばＬＭＤＳ（ローカルマルチメディア分散型システム）および基地局のための指向性無線装置において使用される。

１ＧＨｚ〜１８ＧＨｚのマイクロ波領域においては、ソフトボード（超高周波領域にある電磁波を僅かに吸収する材料から成る回路基板）上にＳＭＤ（ＳＭＤ＝表面実装デバイス）技術を用いて種々の回路部品（超高周波モジュール）を相互に接続することが従来慣例であった。しかしながらＳＭＤモジュールは１８ＧＨｚ以上のより高い周波数における用途ではその大部分が適していない。

例えばこの技術を用いて実現されるトランシーバモジュールが公知であり、このトランシーバモジュールは３０ｍｍ×３０ｍｍの大きさの基板上に配置されている以下のコンポーネント：離散的なＳＭＤ構成素子（トランジスタおよび２つのダイオード）でもって構成されている電圧制御発振器およびミクサを包含する。付加的にこのモジュールにはアンテナ、周波数分配器および周波数制御ループが外部から接続される。

ミリ波領域において使用されるモジュールは今日ではその大部分が薄膜基板をベースとして製造される。薄膜基板は同時に１つまたは複数のチップ構成素子を担持することができる。チップ構成素子は支持基板上にボンディングワイヤまたはフリップチップ技術を用いて固定され、それにより電気的に接続される。

従来から公知のトランシーバモジュールの欠点は、トランシーバモジュールの所要面積が大きく、またその理由により用途固有の要求（例えば自動車の遠隔キーレスエントリ、ＲＫＥのための無線キー用途の場合）がしばしば満たされないということである。

本発明の課題は、小型のモジュールにおけるレーダ送受信機の集積度が高い新たな実現形態を提供することである。

この課題は本発明によれば請求項１記載の特徴を備えた構成素子によって解決される。本発明の有利な実施形態は従属請求項から明らかになる。

本発明によるレーダ送受信機は、
−少なくとも１つの能動的な回路素子と、周波数を決定する少なくとも１つの共振回路と、周波数離調に適した少なくとも１つのコンポーネントとを包含する少なくとも１つの発振器を有し、
−少なくとも１つのダイオードと少なくとも１つの受動的な回路素子とを包含する少なくとも１つのミクサを有し、
−近接して重ねて配置されている少なくとも２つの誘電性の層を備えた基板を有し、この基板においては誘電性の層の上、下方および間に金属化平面が設けられており、ここで基板の下側面はシステム基板と接触するための外部コンタクトを有し、また基板の上側面は少なくとも１つの電子的な単一コンポーネントの外部電極に接触するためのコンタクトを有し、
−基板の上側面に配置されている電子的な単一コンポーネントを有し、この単一コンポーネントは、
−ミクサの少なくとも１つの能動的または非線形の回路コンポーネントと、
−電圧制御発振器の少なくとも１つの能動的または非線形の回路コンポーネントとを有し、
この際、ミクサの少なくとも１つの受動的な回路素子および／または電圧制御発振器の少なくとも１つの共振回路は基板の金属化平面のうちの１つに集積されている。

ミクサの少なくとも１つの受動的な回路素子および／または電圧制御発振器の少なくとも１つの共振回路は、有利には少なくとも部分的に、基板内部に設けられている金属化平面のうちの１つに集積されている。前述の素子を少なくとも部分的に、内部金属化平面のうちの１つにのみ設ける代わりに、内部に設けられている複数の金属化平面にわたって分散させることも可能である。有利な変形形態においては、ミクサの受動的な回路素子および／または発振器の共振回路が完全に基板の内部に配置されている。

すなわち、内部に設けられている少なくとも１つの金属化平面は、必要に応じてこの平面にも配置されている遮蔽性の金属面（アース面）または接続線路の導体部分を除いて、この平面にはレーダ送受信機回路の少なくとも１つの受動的な回路素子が構成されているよう構造化されている。

金属化平面間の接続は有利には貫通接触部を用いて行われる。異なる金属化平面に設けられている２つの金属構造の容量性または誘導性のフィールド結合によって接続を確立することも可能である。

前述の発振器は有利には電圧制御発振器である。

発振器はレーダ送受信機において所定の超高周波の電磁的な振動、すなわちレーダ送受信機の送信経路を介して外部または基板内に集積されている送信アンテナへと案内され、この送信アンテナから送信信号として目標対象の方向に向かって放射される基準信号を生成する。目標対象によって反射された信号はレーダ送受信機の受信アンテナおよび受信経路を介してミクサに到達し、このミクサは送信信号と受信信号を相互に混合し、復調された信号を供給する。復調された信号はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路、ドイツ語では"kundenspezifische integrierte Schaltung"）に転送され、このＡＳＩＣは周波数制御回路、有利には位相制御回路（ＰＬＬ＝位相同期ループ）を包含し、（電圧制御）発振器の周波数を制御するための制御電圧を出力する。発振器は通常の場合、周波数離調のための少なくとも１つの非線形の（または能動的な）回路素子、例えばバラクタダイオードを包含する。周波数制御回路は例えばディジタルまたはアナログのＰＬＬまたはアナログの周波数制御ループを表す。

ＡＳＩＣは好適には外部から接続される。ＡＳＩＣを単一コンポーネントとして基板上側面に取り付けることも可能である。

これらの電子的な単一コンポーネントまたは他の既存の電子的な単一コンポーネントは、下側面に配置されている少なくとも２つの外部電極を有し、これらの外部電極が基板の上側面におけるコンタクトと電気的に接続されている。

電子的な単一コンポーネントは例えば非線形、または能動的で電子的な構成素子、殊にチップ構成素子である。

非線形または能動的な単一コンポーネントとは、ダイオードまたはトランジスタのような離散的で非線形または能動的な回路素子、または少なくとも１つの非線形または能動的なコンポーネントを包含する、ケーシングを備えたまたはケーシングを有さないチップ構成素子である。非線形または能動的な単一コンポーネントはさらに、１つまたは複数の受動的な回路素子（インダクタ、キャパシタ、抵抗、線路または線路部分から選択される）を包含することができる。

チップ構成素子として構成されている能動的な単一コンポーネントはマイクロ波チップ、ミリ波チップまたはＩＣ構成素子（ＩＣ＝集積回路）を表す。ＩＣ構成素子はやはりＭＭＩＣ構成素子（ＭＭＩＣ＝モノリシックマイクロ波集積回路）を含む。

能動的な単一コンポーネントを例えばＳｉ、ＳｉＧｅまたはＩｎＰ半導体技術でもって構成することができる。１つまたは複数の非線形または能動的な単一コンポーネントの他に、本発明によるレーダ送受信機モジュールは１つまたは複数の受動的な単一コンポーネントを包含することができる。

受動的な単一コンポーネントはコンデンサ、コイル、抵抗またはチップ構成素子から選択された離散的な構成素子である。チップ構成素子は以下の回路：ＲＬＣ回路、フィルタ、スイッチ、方向性結合器、バイアス回路網、アンテナ、インピーダンス変換器または適合回路の少なくとも一部を包含する。

電子的な単一コンポーネントは、基板内に隠れている金属性の構造と電気的に接続するための少なくとも２つの外部コンタクトを有する。

少なくとも１つの電子的な単一コンポーネントは、本発明に関連する超高周波領域において、有利にはフリップチップ技術を用いて基板および集積された回路素子と機械的ないし電気的に接続されるので、その結果単一コンポーネントの構造化された面は基板上側面と対向している。

少なくとも１つの（非線形、受動的または能動的な）電子的な単一コンポーネントの他に、１つまたは複数の離散的で電子的な構成素子（例えばコイル、コンデンサまたは抵抗）ならびに、フィルタまたはミクサのような受動的なＨＦ構造を備えた１つまたは複数の支持基板、殊に薄層技術で構造化された支持基板を基板の上側面に配置することができる。

ここで基板とは全ての種類の平面回路基板と解される。この種の基板にはセラミック基板（薄膜セラミック、厚膜セラミック、ＬＴＣＣ＝低温同時焼結セラミック、ＨＴＣＣ＝高温同時焼結セラミック、ＬＴＣＣとＨＴＣＣはセラミック多層回路である）、ポリマ基板（従来の回路基板、例えばＦＲ４、いわゆるソフト基板、そのポリマベースは、例えばＰＴＦＥ＝テフロンまたはポリオレフィンからなり、典型的にはガラスファイバによって強固にされているかセラミック粉末が充填されている）、ケイ素ならびに金属性の導体路および金属性のベース基板がポリマまたはセラミック材料によって相互に絶縁されている金属性の基板が属する。ここではまた基板はいわゆる射出成形回路部品（ＭＩＤ）とも解され、この基板は熱可塑性のポリマからなり、基板上には導体路が構造化されている。本発明の範囲における基板は有利にはモノリシックに実施されており、セラミック基板においては全ての誘電性の層および金属層が１つの方法で製造されているか、一緒に焼結されている。

基板は集積された回路素子、例えばミクサの受動的な回路素子（殊にハイブリッドリング）、発振器の受動的な回路素子（殊に共振回路）および１つまたは複数のローパスフィルタの構造を包含する。集積された回路素子とは、殊にインダクタ、キャパシタまたは線路、例えば伝送線路放射部、接続線路ないし線路部分と解される。これらをそれ自体公知のやり方で、多層構造を有する基板の誘電性の層の間、内部および上に配置することができ、したがって集積された回路素子を形成する。異なる層における導体路間の垂直方向の接続部（貫通接触部）も集積された回路素子と見なされる。何故ならば、この接続部は一方では垂直方向に信号を案内するために使用され、他方では殊に超高周波領域において（寄生的な）インダクタンスならびに（寄生的な）キャパシタンスを表すからである。個々の複数の集積された回路素子は共同して集積回路、殊にフィルタまたは（少なくとも部分的に）ミクサの回路のような受動的な回路を形成する。集積された回路素子はさらに、少なくとも１つの能動的な回路の少なくとも一部を実現することができ、この部分は基板の上面にある能動的な単一コンポーネントと電気的に接続されている。

殊にｍｍＷ領域にある超高周波においては、キャパシタおよびインダクタが頻繁に、線路部分によって実現される分散的な素子として設けられている。キャパシタは例えば放射状スタブ（Radial Stub）として実施することができる。

基板の下側面は例えば端末装置の回路基板と電気的に接続するための外部コンタクトを有する。

金属化平面は殊に誘電性の基板層の間に配置されている。基板の上側面と基板の下側面はここでもまた金属化平面とみなされる。

基板の上側面は導電性の構造（金属化部）を備えており、この構造は基板内の金属化平面と基板の上側面における少なくとも１つの電子的な単一コンポーネントとの間の電気的な接続を確立するために適している。

誘電性の基板層の全体の厚さは典型的には０．３〜１．５ｍｍである。

本発明によるレーダ送受信機モジュールは公知のレーダ送受信機モジュールに比べて、基板内の回路素子（殊にミクサの回路素子および発振器の回路素子）の三次元的な集積という点で傑出しており、これによって殊に面積が節約される（僅かな底面積）。

以下では本発明を、実施例およびこの実施例に属する概略的な図面、したがって縮尺通りではない図面に基づき詳細に説明する。

図１ａおよび１ｂはそれぞれ例示的なレーダ送受信機回路のブロック回路図を示し、
図２は本発明によるレーダ送受信機モジュールの断面図を示し、
図３は基板の金属化平面への超高周波回路素子の三次元的な集積の斜視図を示し、
図４は本発明によるレーダ送受信機の有利な実施形態の断面図を示す。

図１ａにはレーダ送受信機のブロック回路図が示されている。

図１ａにおける本発明によるレーダ送受信機は、制御電圧Ｖｔｕｎｅでもって周波数を離調可能である電圧制御発振器ＶＣＯと、ミクサＭＩＸと、周波数制御回路、例えば位相制御回路ＰＬＬを備えた顧客固有の集積回路ＡＳＩＣとを包含する（別の実施形態では周波数制御回路ないし位相制御回路を例えば周波数分配器に集積することができる）。

図１ａにおける本発明によるレーダ送受信機モジュールはさらに、電圧制御発振器ＶＣＯの出力信号の周波数を分配する周波数分配器ＦＤを包含し、位相制御回路を制御するための信号ＺＦｏｕｔをＡＳＩＣに出力する。

発振器、殊に電圧制御発振器と、周波数分配器と、この周波数分配器に集積されているか外部でＡＳＩＣ内に配置されている位相制御回路とは共同して１つの周波数制御回路を形成する。

本発明によるレーダ送受信機モジュールは選択的に、図１ａに示されている有利な実施形態のように、それぞれ送信経路および／または受信経路内に増幅器ＴＸ−ＡＭＰないしＲＸ−ＡＭＰを包含する。これらの増幅器は機能に応じて別個の単一コンポーネントとして用いることができるか、他の回路素子、例えばミクサ、（電圧制御）発振器または周波数分配器の回路素子と共に１つまたは複数の単一コンポーネントで実現することができる。

送信信号ＨＦｏｕｔは送信アンテナＴＸ−ＡＮＴを用いて放射される。反射された信号は受信アンテナＲＸ−ＡＮＴによって受信される。送信アンテナも受信アンテナも（基板下側面を含めた）基板の金属化平面のうちの１つに構成することができる。さらには、送信アンテナおよび／または受信アンテナを外部から超高周波端子を介して接続することができる。

ミクサＭＩＸは受信信号を発振器ＶＣＯの信号と混合し、復調された信号ＭＩＸｏｕｔを出力する。この信号ＭＩＸｏｕｔは所望の情報（例えば目標対象物の距離または速度に関する情報）を有し、さらには、例えば視覚的に表示するために外部で処理することができる。

前述のレーダ送受信機回路（殊に能動的な回路素子）には供給電圧Ｖｃｃおよび／または電流Ｉｃｃが供給される。

トランシーバは同時に、例えば無線キーとして使用するために近距離データ伝送に使用することもできる。

簡単な近距離データ伝送のために、例えば振幅シフトキーイング（英語ではamplitude shift keyingまたはASK）または周波数シフトキーイング（英語ではfrequency shift keyingまたはFSK）が一般に使用されている。振幅シフトキーイングはデータビットのクロックで（存在する場合には、発振器または送信増幅器）の信号源をオン・オフすることによって実現される。周波数シフトキーイングは周波数制御ループのクロッキングによって実現される。

図１ｂに示されているレーダ送受信機の別の実施形態においては、アンテナＴＲＸ−ＡＮＴが送信信号の放射および信号受信に同時に使用される。

本発明によるレーダ送受信機モジュールにおいては、レーダ送受信機の関連する全ての機能（発振器の周波数制御、信号増幅、信号放射、信号受信、復調）が１つの小型のモジュールに統合されており、この際図２に示されているように、基板の金属化平面への受動的な回路素子の三次元的な集積が行われる。

図２には、概略的な断面図に基づいた本発明によるレーダ送受信機の三次元的な構造の一般的な特徴が説明されている。

図２には、電子的な単一コンポーネントＣＢと多層基板ＳＵを備えた本発明によるレーダ送受信機ＢＥの概略的な断面図が示されている。外部電極ＡＥを有する電子的な単一コンポーネントＣＢはここではチップ構成素子であり、ミクサおよび／または（電圧制御）発振器の非線形または能動的な少なくとも１つの回路素子（殊にダイオードまたはトランジスタ）を包含する。電子的な単一コンポーネントＣＢはさらに１つまたは複数の受動的な回路素子（キャパシタ、インダクタまたは抵抗から選択される）を包含することができる。電子的な単一コンポーネントＣＢはバンプＢＵを用いて、殊に基板上側面にある導体構造ＬＳおよび多層の基板ＳＵ内に隠れている別の導体構造ＬＳ１を包含する種々の金属化平面と電気的に接続されている。導体構造ＬＳおよびＬＳ１は集積された回路素子ＩＥを形成する。電気的な接続は例えばフリップチップ技術またはＳＭＤ技術（ＳＭＤ＝表面実装デバイス）でもって実現される。基板ＳＵは、上側面において前述の電気的なコンタクトを確立するための導体構造、ならびに下側面において端末機器の回路基板との電気的な接続を確立するための外部コンタクトＡＫを有する。外部コンタクトＡＫはランドグリッドアレイ（Land-Grid-Array；LGA）として実施することができるか、付加的に外部コンタクトＡＫにははんだボール（μＢＧＡまたはボールグリッドアレイ（Ball-Grid-Array））を設けることができる。μＢＧＡはＬＧＡに比べ熱機械的な安定性が高いという利点を有し、これは自動車用途に関する生産品質にとって重要である。

さらには、針状の外部コンタクト（リード）および、外部で接続すべき回路基板と構成素子との間の非導電性の接合部、例えば導波管接合部またはスリット結合部（例えばトランシーバモジュールから外部に配置されているアンテナないしシステム基板への、モジュール下側面に設けられているスリット構造を介する超高周波信号のフィールド結合）も可能である。基板ＳＵ内での垂直方向の信号通過は貫通接触部ＤＫ１およびＤＫ２を用いて行うことができる。

電子的な単一コンポーネントの外部電極が針状（リード）であることも考えられる。

単一コンポーネントは特にミクサおよび（電圧制御）発振器の非線形または能動的な回路素子を包含し、これらの素子は例えば基板に集積する必要はないものである。ミクサおよび発振器の回路素子は（少なくとも部分的に）共通の単一コンポーネントまたは種々の単一コンポーネントで実現することが可能である。

本発明の有利な実施形態においては、ただ１つの単一コンポーネントがミクサ、発振器および周波数分配器の回路素子を（少なくとも部分的に）包含することが可能である。ミクサ、発振器および周波数分配器の回路素子が３つの異なる単一コンポーネントに（少なくとも部分的に）包含されていることも可能である。さらには、ミクサおよび電圧制御発振器の回路素子が（少なくとも部分的に）共通の単一コンポーネントで実現されており、周波数分配器の回路素子が（少なくとも部分的に）別個の単一コンポーネントで実現されていることも可能である。さらには以下の組み合わせを提供することも可能である：ａ）ミクサおよび周波数分配器の回路素子が（少なくとも部分的に）共通の単一コンポーネントで実現されており、発振器の回路素子が（少なくとも部分的に）別個の単一コンポーネントで実現されている、ｂ）発振器および周波数分配器の回路素子が（少なくとも部分的に）共通の単一コンポーネントで実現されており、且つミクサの回路素子が（少なくとも部分的に）別個の単一コンポーネントで実現されている。

有利な実施形態においては、本発明によるレーダ送受信機モジュールは基板上側面に以下の単一コンポーネント：（電圧制御）発振器と周波数分配器を（少なくとも部分的に）包含するＩＣ、ならびにミクサ機能を実現する１つまたは複数の（例えば２つまたはそれ以上の）離散的なダイオードチップを包含している。このことは図４にも示されている。

さらには発振器を（少なくとも部分的に）、集積回路に代わって例えば１つまたは複数のトランジスタチップからなる離散的なトランジスタから構成することもできる。ミクサを（少なくとも部分的に）集積回路として設けることができる。ミクサ、発振器および周波数分配器の回路を一般的にシングルチップ、ダブルチップ、トリプルチップとして設けることができる。（少なくとも１つの）発振器の共振回路を部分的にまたは完全にオンチップで（すなわち電子的な単一コンポーネントとして）実施することができる。

図２に示されている本発明の有利な実施形態では、少なくとも１つの電子的な単一コンポーネントＣＢが湿気および外部からの機械的な影響から保護するためにフィルムＳＦでもって覆われている（フィルムカバー）。

フィルムカバーは、その形状が保護すべき（または覆うべき）コンポーネントの形状に適合されている（または適合される）フィルムを表す。フィルムカバーは、能動的な単一コンポーネントが完全に覆われ、またそれにより外部からの機械的な影響、埃および湿気から保護されているように、能動的な単一コンポーネントの裏面にわたって延在し、且つ全ての側が基板の表面で終端している。

単一コンポーネントをフィルムで覆うことをラミネートとも称する。ラミネートの際にフィルムは永久的に変形される。フィルムカバーは有利には、殊に低い水吸収性を有するポリマ、例えばポリイミド、フッ素ベースのポリマ、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、またはポリオレフィン、例えば（架橋された）ポリプロピレン、またはポリエチレンを有する。さらにフィルムカバーを金属から構成することができ、また繊維または粒子で充填することもできる。それに加えフィルムカバーは金属性またはセラミック性にコーティングされているか、コーティングされることも可能である。

フィルムカバーは構成素子の上側面にある全ての単一コンポーネントを完全に且つ共通して覆うことも考えられる。

周囲から遮蔽するために、フィルムカバーを付加的に金属層でもって覆うことができる。この層を例えばスパッタリング、電気メッキ、化学的金属析出、蒸着または前述の方法を組み合わせることによって被着させることができる。機械的な安定化のために基板上側面に設けられている単一コンポーネントはこの実施例では封止材料ＧＴでもって覆われている。選択的に、封止材料を省略することも可能である。ここで封止材料とは液体の状態でフィルムに塗布されて、硬化（化学的な反応）または凝固（冷却）によって固体になる全ての物質と解される。それには充填物が含有されているポリマ、充填物が含有されていないポリマ、例えばカバー材料、グロブトップ（Glob-Top）材料、熱可塑性物質または合成物質接着剤が属し、また金属またはセラミック性の物質、例えばセラミック製の接着剤も属する。グロブトップは、その高い粘性により流れて広がることは殆どなく、したがって保護すべき単一コンポーネントを滴状に包囲する封止材料である。

本発明の有利な実施形態においては、金属コーティングされたフィルムをラミネート後に封止材料でもって覆うことができる。別の実施形態においては金属層をフィルムカバーではなく、封止材料に被着させることが可能である。

セラミック基板を有する本発明による構成素子の有利な実施形態においては、基板に面している端部にあるフィルムが、例えばレーザによって、部分的に除去され、その後始めて金属でもってコーティングされる。これによって覆うべき単一コンポーネントは完全に金属ないしセラミックでもって包囲されており、したがって密封されている。

本発明によるレーダ送受信機モジュールは（付加的に）、基板上側面に配置されている電子的な単一コンポーネントを機械的に保護するための覆いを包含する。

バンプＢＵは基板ＳＵ内に隠れている集積された回路素子ＩＥと少なくとも１つの電子的な単一コンポーネントＣＢとの電気的な接続、また必要に応じて、基板上側面に配置されている別の単一コンポーネントとの間の電気的な接続を確立するために使用される。バンプは通常の場合、例えば種々の濃度のＳｎＰｂ、ＳｎＡｕ、ＳｎＡｇ、ＳｎＣｕ、ＳｎＰｂＡｇ、ＳｎＡｇＣｕのようなはんだまたは金からなる。バンプがはんだからなる場合には、構成素子ははんだ付けによって基板と結合され、バンプが金からなる場合には、単一コンポーネントＣＢと基板ＳＵを熱圧着ボンディングまたはサーモソニックボンディング（焼結方法ないし超音波溶接方法）によって結合することができる。フリップチップバンプの高さは超高周波用途においては、極僅かな量の電磁ビームが超高周波コンポーネントから放射されて、この電磁ビームをラミネートされたフィルムによって吸収できるように低く保持する必要がある。フリップチップバンプの最低限の高さを達成するための手段は殊に熱圧縮ボンディングによってもたらされる。

電子的な単一コンポーネントは本発明の別の実施形態においてはＳＭＤコンポーネントでもよい。

能動的な単一コンポーネント以外にも受動的な単一コンポーネント、殊に離散的なコイル、コンデンサ、抵抗または受動的な回路（例えばフィルタ、ミクサ、適合回路）を有する単一チップを基板上側面に取り付けることも可能である。離散的で受動的である付加的な補償構造でもって、ケーシングによる構成素子の離調を補償調整することができる。

電子的な単一コンポーネント並びに集積された回路コンポーネントは以下の回路：高周波スイッチ、適合回路、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、電力増幅器、結合器、方向性結合器、バイアス回路またはミクサの少なくとも一部を形成することができる。

少なくとも１つの電子的な単一コンポーネントが、保護すべき信号案内構造を表面に有さない場合には（例えば全ての回路素子および回路が多層基板内に隠れている）、これらの単一コンポーネントを先ず封止材料でもって覆い、この封止材料の硬化後に初めてフィルムカバーを被着することが可能である。

本発明による構成素子における信号線路を基板内に完全に隠すことができるか、信号線路の少なくとも一部を基板の上側面に配置することができる。

信号線路の少なくとも一部ならびにＤＣ接続線路が基板の上側面または下側面に配置されているか、全ての信号線路が基板内に隠れていることが考えられる。

本発明によるレーダ送受信機モジュールにおける超高周波接続線路をマイクロストリップ線路ないし「懸垂マイクロストリップ（suspended microstrip）」（誘電体で覆われたマイクロストリップ線路）、２線式線路、同一平面上の線路（３線式線路）ないしトライプレート線路（誘電体で覆われた同一平面上の線路）として実施することができる。

垂直方向の超高周波信号案内部を、（２線式線路または３線式線路の場合）並列に配置されている２つまたは３つの貫通接触部または一種の同軸線路として実施することができる。後者の場合には信号を案内する貫通接触部が同軸的な接続方式で、その貫通接触部を包囲するように配置されておりアースに接続されている複数の貫通接触部によって囲まれている。

図３は、基板の金属化平面への超高周波回路素子（ここではミクサ）の集積を例示的に斜視図で表したものである。ここでは２つの超高周波接続線路ＶＬおよび２つのローパスフィルタＴＰＦＩないしハイブリッドリングＨＲが上側の金属化平面ないし下側の金属化平面に配置されている。各ローパスフィルタは放射状スタブ（Radial Stub）ＲＳおよび薄い線路ＤＬから構成されている。薄い線路は誘導性に作用し、放射状スタブは容量性に作用する。放射状スタブの半径ならびに２つの放射状スタブ間の薄い線路の長さは（およそ）１／４波長の長さであり、その結果放射状スタブの付け根部分には放射状スタブの幅広の端部において受信される超高周波信号に対する短絡が生じる。ハイブリッドリングは貫通接触部ＤＫ２を介して、例えば基板上側面に配置されているミクサダイオードまたはミクサＩＣに接続されている。

図４は、１つの（電圧制御）発振器ＯＳＺ−ＩＣおよび２つのミクサダイオードＭＩＸ１およびＭＩＸ２を有する、本発明によるレーダ送受信機の有利な実施形態を断面図で示したものである。この図面における参照符号は前記において説明した図面の参照符号に対応する。隠れている回路素子（例えばハイブリッドリングＨＲ、発振器共振回路ＲＥＳおよびローパス構造ＴＰＦＩ）はアース面ＧＮＤ１、ＧＮＤ２およびＧＮＤ３によって包囲されている。構造ＡＮＴはアンテナ構造であるか、択一的に外部アンテナへの超高周波端子である。

基板は誘電率または層の厚さに関して種々の誘電性の層を包含する。この実施例においては、ハイブリッドリングおよび発振器共振回路を包囲している誘電性の層は、ローパス構造を包囲している層よりも厚い。信号案内構造を有する金属化平面とアース面を有する金属化平面との間の間隔が狭くなればなるほど、また相応の誘電層の誘電率が高くなればなるほど、前述の金属化平面のうちの前者の金属化平面に配置されている導体構造の容量はますます大きくなる（超高周波の意味においてはより低抵抗になる）。

この実施例では基板の内部が機能的な２つのセクション、すなわち図面の左側に配置されている発振器セクションないし図面の右側に配置されているミクサセクションに分割されており、これらのセクションにはそれぞれ低周波信号を受信ないし出力するために、下側面にはＺｆｏｕｔ、Ｖｔｕｎｅ、ＶｃｃないしＭＩＸｏｕｔが付せられている外部コンタクトが対応付けられている。

ミクサセクションはハイブリッドリング（帰線（Retrace）または９０°ハイブリッドリング）ＨＲ、ローパス構造ＴＰＦＩ、２つのショットキーダイオードＭＩＸ１およびＭＩＸ２ならびに貫通接触部によって実現されている相応の垂直接続部を包含する。発振器セクションは、部分的に（有利には電圧制御）発振器および周波数分配器を包含するＩＣ（ＯＳＺ−ＩＣ）、基板内に隠れている共振回路ＲＥＳ、ローパス構造ならびに接続線路および貫通接触部を包含する。

本発明によるレーダ送受信機モジュールは慣例の標準ＳＭＤ装着方法でもって容易に処理できるコンポーネントを表す。本発明によるレーダ送受信機モジュールを殊にシステム基板、例えばＦＲ４基板または大部分がラミネートによって製造されたソフトボード上に装着することができる。

完全に集積されたモジュールでは実現することができない殊に複雑なシステムトポロジの場合、本発明によれば、レーダ送受信機の相応の部分機能がシステム基板上で相互に接続される部分モジュールで実現されている。例えば２つの別個のモジュール、すなわち発振器セクションが包含する送信器部分モジュールとミクサセクションが包含する受信器部分モジュールとを構成することができる。アンテナ、例えば指向性の強いアンテナが多くの基板面積を必要とする幾つかの事例においては、そのようなアンテナを基板ないしここに説明するモジュールの外部において実施することが好適である。部分モジュール間の接続を確立するためのシステム基板として、また例えば平面アンテナを実施するためのシステム基板として、殊にテフロンまたはガラスファイバベースのセラミックおよびラミネートが適している。

本発明を明瞭にするために僅かな実施例に基づいてのみ説明したが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。さらなる変形の可能性は図示した実施形態とは異なる、回路素子、単一コンポーネント、フィルムカバー、封止材料および金属層の相対的な装置から得られる。

さらなる変形の可能性は図示した実施形態とは異なる、発振器、ミクサ、周波数分配器、ローパスフィルタ、送信経路および／または受信経路における増幅器またはアンテナの相対的な装置から得られる。

さらなる変形の可能性は、使用される（上述の）回路の個数に関して、また単一コンポーネントと基板との間の接続技術および基板と外部の回路基板との間の接続技術に関して得られる。

例示的なレーダ送受信機回路のブロック回路図。 例示的なレーダ送受信機回路のブロック回路図。 本発明によるレーダ送受信機モジュールの断面図。 基板の金属化平面への超高周波回路素子の三次元的な集積の斜視図。 本発明によるレーダ送受信機の有利な実施形態の断面図。

Claims (26)

1. レーダ送受信機において、
   −少なくとも１つの能動的な回路素子と、少なくとも１つの共振回路と、周波数離調に適した少なくとも１つのコンポーネントとを包含する少なくとも１つの発振器を有し、
   −少なくとも１つのダイオードと、少なくとも１つの受動的な回路素子とを包含する少なくとも１つのミクサを有し、
   −近接して重ねて配置されている少なくとも２つの誘電性の層を備えた基板を有し、該基板においては前記誘電性の層の上、下方および間に金属化平面が設けられており、
   −前記基板（ＳＵ）の上側に配置されている１つまたは複数の電子的な単一コンポーネント（ＣＢ）を有し、該単一コンポーネントは、
   −前記ミクサの少なくとも１つの能動的または非線形の回路コンポーネントと、
   −前記発振器の少なくとも１つの能動的または非線形の回路コンポーネントとを包含し、
   前記ミクサの少なくとも１つの受動的な回路素子および／または前記発振器の少なくとも１つの共振回路は前記基板（ＳＵ）の前記金属化平面のうちの１つに集積されていることを特徴とする、レーダ送受信機。
2. 前記発振器は電圧制御発振器（ＶＣＯ）である、請求項１記載のレーダ送受信機。
3. 前記発振器は、前記基板上側面に配置されている、周波数離調のための非線形の回路素子を包含する、請求項１または２記載のレーダ送受信機。
4. 周波数離調のための前記非線形の回路素子はバラクタダイオードである、請求項３記載のレーダ送受信機。
5. 前記ミクサは前記基板（ＳＵ）に集積されたハイブリッドリングを包含する、請求項１から４までの少なくとも１項記載のレーダ送受信機。
6. 前記発振器の出力信号の周波数を分配するための周波数分配器（ＦＤ）を包含する、請求項１から５までの少なくとも１項記載のレーダ送受信機。
7. 前記周波数分配器の回路に集積されている位相制御回路を包含する、請求項１から６までの少なくとも１項記載のレーダ送受信機。
8. 前記基板の下側面において外部アンテナと接続するための端子を有する、請求項１から７までの少なくとも１項記載のレーダ送受信機。
9. 少なくとも１つのアンテナ（ＴＸ−ＡＮＴ、ＲＸ−ＡＮＴ）の少なくとも一部が前記基板の上側面または前記基板の下側面に配置されている、請求項１から８までの少なくとも１項記載のレーダ送受信機。
10. 少なくとも１つのフィルムカバー（ＳＦ）を包含し、該フィルムカバーは１つまたは複数の電子的な単一コンポーネントを完全に多い、且つ該１つまたは複数の電子的な単一コンポーネントを埃、湿気および機械的な影響から保護するために使用される、請求項１から９までの少なくとも１項記載のレーダ送受信機。
11. 前記フィルムカバーは金属層によって覆われている、請求項１０記載のレーダ送受信機。
12. 封止材料でもって封入されている、請求項１から１１までの少なくとも１項記載のレーダ送受信機。
13. インダクタ、キャパシタ、線路または線路部分から選択されている、前記基板（ＳＵ）内に集積されている少なくとも１つの回路素子（ＩＥ）を包含する、請求項１から１２までの少なくとも１項記載のレーダ送受信機。
14. 前記基板（ＳＵ）の上側面における１つまたは複数の電子的な単一コンポーネント（ＣＢ）は、マイクロ波チップ、ミリ波チップまたはＩＣ構成素子から選択されている、請求項１から１３までの少なくとも１項記載のレーダ送受信機。
15. 少なくとも１つのＩＣ構成素子はＭＭＩＣ（モノリシックマイクロ波集積回路）構成素子を表す、請求項１４記載のレーダ送受信機。
16. １つまたは複数の電子的な単一コンポーネントはフリップチップ技術またはＳＭＤ技術でもって機械的または電気的に基板（ＳＵ）と接続されている、請求項１から１５までの少なくとも１項記載のレーダ送受信機。
17. 以下のコンポーネント：コイル、コンデンサおよび抵抗を含む離散的で受動的な回路素子から選択されている１つまたは複数の電子的な単一コンポーネント（ＣＢ）を包含する、または、
    コイル、コンデンサまたは抵抗または該単一コンポーネントの任意の組み合わせを含めたものから選択されている少なくとも１つの電子的な単一コンポーネントを包含する小型の回路ブロックを有する、請求項１から１６までの少なくとも１項記載のレーダ送受信機。
18. 前記基板（ＳＵ）は、ＬＴＣＣ（低温同時焼結）セラミックまたはＨＴＣＣ（高温同時焼結）セラミックからなる少なくとも２つの層を包含する、請求項１から１７までの少なくとも１項記載のレーダ送受信機。
19. 少なくとも１つのミクサダイオードまたはミクサ機能を実現する少なくとも１つのチップ構成素子ならびに、前記発振器の少なくとも一部および前記周波数分配器（ＦＤ）の少なくとも一部を包含するＩＣ構成素子を有する、請求項１４から１８までの少なくとも１項記載のレーダ送受信機。
20. 前記発振器の少なくとも一部、前記周波数分配器（ＦＤ）の少なくとも一部および前記ミクサの少なくとも一部が１つ、２つまたは３つのＩＣ構成素子で実現されている、請求項１４から１９までの少なくとも１項記載のレーダ送受信機。
21. 周波数変調を前記発振器または増幅器または超高周波スイッチの周波数クロックによって行う、請求項１から２０までの少なくとも１項記載のレーダ送受信機。
22. 振幅変調を前記発振器または増幅器または超高周波スイッチの振幅クロックによって行う、請求項１から２１までの少なくとも１項記載のレーダ送受信機。
23. 少なくとも１つの前記ＩＣ構成素子は送信経路または受信経路において少なくとも１つの増幅器を包含する、請求項１３から２２までの少なくとも１項記載のレーダ送受信機。
24. ＬＴＣＣモジュールまたは相互に電気的に接続されている部分モジュールとして実施されており、該部分モジュールはＳＭＤ技術で機械的に装着される、請求項１から２３までの少なくとも１項記載のレーダ送受信機。
25. 前記基板（ＳＵ）はモノリシックなセラミックボディとして構成されている、請求項１記載のレーダ送受信機。
26. 前記ミクサの少なくとも１つの受動的な回路素子および／または前記発振器の少なくとも１つの共振回路は少なくとも部分的に、前記基板（ＳＵ）の内部に設けられている金属化平面のうちの１つに集積されている、請求項１記載のレーダ送受信機。

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