JP2022507915A - 金属充填構造を有するレーダセンサ用プリント配線板、および金属充填構造を有するレーダセンサ用プリント配線板を製造する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、上面（４）および下面（３）を有する基板（１）を含むレーダセンサ用プリント配線板（１０）を提供する。このプリント配線板は、基板（１）の上面（４）に配置された少なくとも１つのアンテナ装置（１１）を有し、このアンテナ装置は金属層（２）から形成されている。さらに、プリント配線板は、基板（１）の上面（４）に配置された充填構造（１４）を有し、この充填構造は金属層（２）から形成されているる。充填構造（１４）は、基板（１）の上面（４）の面領域にアンテナ装置（１１）から離間して配置されており、この面領域はアンテナ装置（１１）によって占有されない。充填構造（１４）はアンテナ装置（１１）との電気的接続を有していない。充填構造（１４）の面積占有率はアンテナ装置（１１）の面積占有率の５０％から３００％までの間である。

Description

本発明は、金属充填構造を有するレーダセンサ用プリント配線板、および金属充填構造を有するレーダセンサ用プリント配線板を製造する方法に関する。

レーダセンサ用の従来のプリント配線板は、センサ、例えば、第１～４世代のレーダセンサに必要な金属構造によってしか製造されていない。プリント配線板の製造プロセスにおける製造許容誤差は、アンテナ、導体路、またははんだ付け面などの関連する構造において光学系を使用して検査される。このためには一般に光学カメラシステムが使用されるが、これらの光学カメラシステムは、製造プロセスにおいて処理時間が短いことに起因して、限定的にしか関連する構造を検査することができない。

プリント配線板の製造プロセスに起因して、特に、関連する構造を形成するためのエッチングプロセスにより、関連する複数の構造の間に製造許容誤差が生じる。製造許容誤差は、製造要件に基づいてプリント配線板における関連する構造の位置決めが異なることから、エッチングプロセスにおいてプリント配線板から除去される材料の量が異なることにより生じるものである。さらに、下面および上面と、そこに導入された構成要素とを互いに電気的に接続するためにスルーホールが設けられている。スルーホールは、電気めっきプロセスによってスルーホールに銅を成長させることによって再び電気伝導性になる。

この場合、特にレーダセンサ用プリント配線板では、関連する構造がプリント配線板の利用可能なスペースをほんのわずかしか占有せず、プリント配線板の残りの面が空いたままになるので、プリント配線板上の銅の量が少ないことに起因して、電気めっきによる成長がプリント配線板全体にわたって均一に分配されずに行われるという問題が生じる。

このことは、プリント配線板において異なる許容誤差が形成されることにつながる場合がある。これにより、関連する構造の機械的寸法が変更され、例えば、プリント配線板の面上に銅がより厚く成長したり、またはより薄く成長したりすることになる。さらに、関連する構造の傾斜した縁部を丸く形成することができるが、必要とされるようには形成されない。プリント配線板の上面に金属の割合が少なすぎる場合、銅は電気めっきプロセスによってプリント配線板の表面に一様に分配されずに、むしろプリント配線板のいくつかの位置に集中して生じることがある。

図５に示すように、プリント配線板の下面に組み込まれた構成要素との電気的接続を提供するために、レーダセンサ用プリント配線板は、アンテナ面、極めて細い導体路、およびはんだ付け面しか有していない。プリント配線板の残りの面は利用されない面であり、レーダセンサの機能のためには使用されないか、もしくは必要とされない。このことは、プリント配線板の製造業者が使用する製造プロセスは、これらのプリント配線板を特にレーダセンサで使用する場合に望ましい品質を満たしていないことにつながることもある。なぜならば、表面における銅の割合が高いプリント配線板のために、もしくは表面に銅を一様に分配させるためにそれらレーダセンサが最適化されているからである。

さらに、金属構造をエッチングした後にアンテナをはんだ付け面に電気的に接続するための導体路の面積は小さくなるか、もしくは必要であるようには得られず、これにより、最悪の場合には、アンテナと対応する電子機器との間に電気信号の流れが生じない。さらに、レーダセンサなどの高周波部品の場合には、受信機において増大した雑音が生じるか、またはアンテナの放射がもはや望ましい方向に行われなくなる。さらに、公称では例えば１００μｍの幅を有する導体路が、もはや８０μｍの幅しか有していない場合、特性インピーダンスが合わず、したがって、必要とされる抵抗値とは異なる抵抗値が生じることも不利となる。

レーダセンサに使用されるプリント配線板は、例えば、ドイツ特許出願公開第１０２０１６１１９８２５号明細書により知られている。

本発明は、独立請求項１および７に記載の、金属充填構造を有するレーダセンサ用プリント配線板、および金属充填構造を有するレーダセンサ用プリント配線板を製造する方法を提供する。さらに、本発明は、独立請求項１０に記載のレーダセンサを提供する。

本発明は、上面および下面を有する基板を含むレーダセンサ用プリント配線板を提供する。このプリント配線板は、基板の上面に配置された少なくとも１つのアンテナ装置を備え、このアンテナ装置は金属層から形成されている。さらに、プリント配線板は、基板の上面に配置された充填構造を備え、この充填構造は金属層から形成されている。さらに、この充填構造は、基板の上面のうちアンテナ装置によって占有されていない面領域にアンテナ装置から離間して配置されている。さらに、充填構造は、アンテナ装置との電気的接続を有していない。さらに、充填構造の面積占有率は、アンテナ装置の面積占有率の５０％から３００％までの間の比率である。

さらに、本発明は、上面と下面とを有する基板を含むレーダセンサ用プリント配線板を製造する方法を提供する。この方法は、完全に閉じた金属層を基板の上面に成膜するステップを含む。さらに、この方法は、金属層から形成され、基板の上面に配置された少なくとも１つのアンテナ装置と充填構造とを形成するさらなるステップを含む。さらに、充填構造は、基板の上面のうちアンテナ装置によって占有されていない面領域にアンテナ装置から離間して配置されている。さらに、充填構造はアンテナ装置との電気的接続を有していない。さらに、充填構造の面積占有率は、アンテナ装置の面積占有率の５０％から３００％のまで間の比率である。

アンテナ装置は、レーダセンサのプリント配線板のための関連する構造であると理解されるべきである。アンテナ装置は、導体路を介してはんだ付け面に接続された少なくとも１つのアンテナを含む。はんだ付け面を介して、スルーホールを用いて、プリント配線板の上面にはんだ付けされたモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）との電気的接続が供給線およびデータ線によって提供される。代替的な実施形態では、モノリシックマイクロ波集積回路は、プリント配線板の下面にはんだ付けされている。さらなるアンテナのためには付加的な構造が設けられる。

発明の利点
有利には、規則的に配置された金属構造を形成することによって、プリント配線板における金属面の割合を増加させることができ、このことは、製造プロセスを最適化するために有利であり、製造プロセスに不可欠な精度を検査することもできる。

したがって、本発明の基礎をなす着想は、電気めっきプロセスにおいて銅の分配をより均一に行うために、プリント配線板の表面に付加的な充填構造を形成することである。このことは、細い導体路が設けられているだけでなく、比較的一様な金属表面、好ましくは銅表面が形成されているという利点を有する。

さらに、充填構造は、アンテナ装置もしくはアンテナ、導体路、およびはんだ付け面の寸法および向きで形成され、これにより、好ましくは銅からなる金属充填構造において、エッチング許容誤差の検査、もしくはエッチング許容誤差が保持されているかどうかの検査を有利に行うことができる。

さらに、成膜された完全な銅面から銅がエッチングされた後、例えばアンテナなどの個別化された面だけでなく、より大きい面が形成され、これにより、最適に定められたエッチングプロセスを行うことができることは有利である。このことは、要求される製造許容誤差に関して改善された品質をもたらすことができる。さらに、銅は、電気めっきプロセスにおいて、スルーホール内により良好に分配され、プリント配線板全体に一様な分配が調節される。

好ましいさらなる構成が、それぞれの従属請求項の対象である。

好ましい実施形態によれば、充填構造の面積占有率は、アンテナ装置の面積占有率の７５％から２００％までの間の比率、特に９０％から１５０％までの間の比率である。好ましくは、充填構造の面積占有率は、アンテナ装置の面積占有率の１００％である。

プリント配線板の最適な製造プロセスのために、プリント配線板の表面にできるだけ一様に金属、特に金属構造が形成されていることは利点である。このような理由から、レーダセンサの技術的機能のために必要とされないか、もしくはレーダセンサの技術的機能のための技術的構成要素が設けられていない、プリント配線板の空いている面も同様に、特に金属からなる充填構造によって覆われている。しかしながら、完全な金属面は、当該完全な金属面における製造許容誤差を検査することは不可能であるという欠点を有する。したがって、アンテナ装置のオーダの寸法を有する規則的に離間された充填構造を、空いている平面に設けることが有利である。製造許容誤差の検査、特に光学検査は単純化されるか、もしくはより正確になり、プリント配線板のさらなる製造プロセスにおける銅の成長は、プリント配線板全体でより均一に行われる。

好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの充填構造は、長方形または正方形に形成されている。

長方形または正方形は、これらの形状によって規則的なグリッドを形成することができ、さらに、アンテナ装置のオーダでより簡単に実現可能であるという利点を有する。プリント配線板の製造プロセス、特にエッチングおよび銅めっきが改善される。

好ましい実施形態によれば、充填構造およびアンテナ装置の長方形または正方形は、縁部を有し、充填構造の縁部はアンテナ装置の縁部と同じ向きで延在している。

この実施形態は、長方形または正方形の縁部をアンテナ装置と同じ向きで配置することができ、したがってアンテナ装置と同じフォールトトレランスの影響を受けることが有利である。このようにして、フォールトトレランスの検査が改善される。

好ましい実施形態によれば、多数の充填構造が、異なる向きおよび間隔をおいてグリッド状に配置されている。

この実施形態は、多数の充填構造およびアンテナ装置によって金属面がプリント配線板に一様に分配され、これにより、プリント配線板の製造プロセスにおいて必要とされる許容誤差がより良好に保持されることが有利である。このことは、電気めっきの工程において特に有利である。銅めっきは、プリント配線板上でより均一に行われる。さらに、充填構造が広範囲に分配されていることにより、製造プロセスの製造許容誤差の検査を改善することができる。

好ましい実施形態によれば、充填構造の間の間隔は、アンテナ装置の５０％～２００％の間の比率、特に７５％～１５０％の間の比率である。好ましくは、充填構造の間の間隔は、アンテナ装置の間隔の１００％の間隔である。

長方形または正方形の充填構造間の間隔は、有利には、アンテナ装置の間の間隔に対応し、これにより、充填構造は、アンテナ装置と同じ製造許容誤差を有する。したがって、製造許容誤差の検査を改善してより効果的に実施することができる。

好ましい実施形態によれば、アンテナ装置および金属充填構造は銅から形成されている。

本発明の第１の実施形態によるプリント配線板を示す概略図である。 金属構造および充填構造が形成されていないプリント配線板の断面を示す概略図である。 本発明の第２の実施形態によるグリッド状に配置された充填構造を有するプリント配線板を示す概略図である。 本発明の第１の実施形態による金属充填構造を有するレーダセンサ用プリント配線板を製造する方法を説明するための概略図である。 レーダセンサ用プリント配線板を例示する概略図である。

図面において、同じ、または機能が同じ要素には同じ参照符号が付されている。

図１は、本発明の第１の実施形態によるプリント配線板１０の概略図である。

図１では、符号１０は本発明によるプリント配線板を示す。このプリント配線板１０は、上面４および下面３を有する基板１を含む。基板１の上面４には、少なくとも１つのアンテナ装置１１が形成されている。一実施形態では、アンテナ装置１１は２つのアンテナを有する。アンテナ装置１１は、好ましくは銅からなる金属層２から形成されている。アンテナ装置１１は、アンテナ、導体路１３、およびはんだ付け面１２を備えている。導体路１３は、アンテナをはんだ付け面１２に接続する。はんだ付け面１２のスルーホールを介して、モノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）を導体路１３によりアンテナに接続することができる。好ましい実施形態では、ＭＭＩＣは、基板１（図示しない）の上面４に配置されている。別の実施形態では、ＭＭＩＣは基板１の下面３に配置されている。本発明の実施形態では、基板１の上面４に充填構造１４が配置されている。充填構造１４は、基板１の上面４のうちアンテナ装置１１によって占有されていない面領域に、アンテナ装置１１から離間して配置されている。充填構造１４は、アンテナ装置１１との電気的接続を有していない。有利な実施形態では、充填構造１４の面積占有率は、アンテナ装置１１の面積占有率の５０％から３００％までの間の比率である。

図１は、３つの充填構造１４が形成された、レーダセンサのプリント配線板１０の実施形態を示す。最適な製造プロセスのためには、プリント配線板の表面ができるだけ一様に金属で覆われていることが有利である。したがって、プリント配線板１の空いている面は、アンテナ装置１１のオーダの寸法を有する規則的な充填構造１４によって覆われている。図１は、本発明の例示的な図を示しており、本発明はこれに限定されていない。さらに、多数の充填構造１４が基板１の上面１４に形成されていることも可能である。

充填構造１４は、長方形または正方形として形成してもよい。充填構造１４は、有利には、規則的なグリッド状に配置されることができる。長方形または正方形に形成された充填構造１４の縁部は、アンテナ装置の縁部と同じ向きに配置されている。したがって、有利には、充填構造１４の縁部にはアンテナ装置と同じ製造許容誤差が生じ、これにより、製造許容誤差の検査が改善される。本発明の一実施形態では、長方形および正方形の充填構造１４の間の間隔は、アンテナ装置１１のオーダである。

図２は、金属構造および充填構造が形成されていないプリント配線板の断面の概略図である。

図２では、符号１０は本発明によるプリント配線板を示す。このプリント配線板１０は、下面３および上面４を有する基板１を含む。上面４には金属層２が形成されている。少なくとも１つのアンテナ、導体路、およびはんだ付け面を含むアンテナ装置１１は金属２から形成され、充填構造１４も金属層２から形成される。金属層２は、好ましくは、銅を含む。

図３は、本発明の第２の実施形態によるグリッド状に配置された充填構造１４を有するプリント配線板の概略図である。

図３には、２つのアンテナ装置１１を有するアンテナアレイが示されている。アンテナ装置１１は、アンテナおよび導体路１３を有する。アンテナ装置１１は、好ましくは銅の、金属層２から形成されている。アンテナ装置１１は、間隔Ａ，Ｂを有している。図３には、アンテナ装置１１のオーダの寸法を有する充填構造１４が配置されている。アンテナ装置１１のアンテナは、互いに対して間隔Ｂをおいて配置されている。グリッド状に配置された充填構造である個々の充填構造１４は、互いに対して同じ間隔Ｂをおいて配置されている。同じ間隔を形成することによって、充填構造におけるエッチングプロセスはプリント配線板１においてアンテナ装置１１における場合と同様に進行する。充填構造１４は、長方形または正方形である。充填構造１４は、当該充填構造１４の多数のグループで配置されている。このことは、充填構造１４の面積占有率がアンテナ装置１１の面積占有率に相当するという利点を有する。充填構造１４が、最もよく全体として均一に垂直方向に整列されている場合、充填構造１４の面積占有率はアンテナ装置１１よりも明らかに高くなる。グリッドにおける充填構造１４の交互に水平および垂直方向の配置は、バランスのとれた面積比をもたらす。これにより、有利には、エッチングおよび銅めっきを含む製造プロセス全体が有利に改善される。さらに、グリッド内の充填構造１４の規則的な配置によって、充填構造の規則的な配置を含むグリッドを光学システムによって検査することができる。

図４は、本発明の第１の実施形態による金属充填構造を有するレーダセンサ用プリント基板を製造する方法を説明するための概略図である。

第１のステップＳ１において、完全に閉じた金属層２が基板１の上面４に成膜される。金属層２は、好ましくは、銅から形成されている。さらなるステップＳ２において、基板１の上面に少なくとも１つのアンテナ装置１１および充填構造１４が形成される。アンテナ装置１１および充填構造１４は、金属層２から形成されている。さらに、充填構造１４は、基板１の上面４の面領域にアンテナ装置１１から離間して配置されている。その面領域は、基板１の上面４のうちアンテナ装置１１によって占有されていない面である。アンテナ装置１１は、少なくとも１つのアンテナ、少なくとも１つの導体路１３、および少なくとも１つのはんだ付け面１２を含む。アンテナ装置１１のアンテナとはんだ付け面１２とは、導体路１３によって電気的に接続される。はんだ付け面１２は、モノリシックマイクロ波集積回路をアンテナ装置１１に電気的に接続するためのスルーホールを有することができる。基板１の上面４に配置された充填構造１４は、アンテナ装置１１との電気的接続を有していない。充填構造１４の面積占有率は、アンテナ装置１１の面積占有率の５０％から３００％までである。

本発明の方法は、プリント配線板１の製造プロセス、特に、閉じた金属層２からアンテナ装置１１および充填構造１４をエッチングするステップを最適化する。さらに、充填構造１４により、プリント配線板１において銅の割合が増加し、銅が、複数の構造、特に充填構造において、より良好に分配されて、もしくは一様に成長するので、銅めっきがより均一に行われる。

Claims (10)

1. 上面（４）および下面（３）を有する基板（１）を備えたレーダセンサ用プリント配線板（１０）であって、
   前記基板（１）の上面（４）に配置され、金属層（２）から形成された少なくとも１つのアンテナ装置（１１）と、
   前記基板（１）の上面（４）に配置され、金属層（２）から形成された充填構造（１４）とを備え、
   前記基板（１）の上面（４）のうち前記アンテナ装置（１１）によって占有されていない面領域に、前記充填構造（１４）が前記アンテナ装置（１１）から離間して配置されており、
   前記充填構造（１４）が、前記アンテナ装置（１１）との電気的接続を有しておらず、
   前記充填構造（１４）の面積占有率が、前記アンテナ装置（１１）の面積占有率の５０％から３００％までの間の比率である、レーダセンサ用プリント配線板（１０）。
2. 請求項１に記載のレーダセンサ用プリント配線板（１０）であって、前記充填構造（１４）の面積占有率が、前記アンテナ装置（１１）の面積占有率の７５％から２００％までの間の比率、特に９０％から１５０％までの間の比率であり、好ましくは前記アンテナ装置（１１）の面積占有率の１００％である、プリント配線板（１０）。
3. 請求項１または２に記載のレーダセンサ用プリント配線板（１０）であって、前記充填構造（１４）が、長方形または正方形に形成されている、レーダセンサ用プリント配線板（１０）。
4. 請求項３に記載のレーダセンサ用プリント配線板（１０）であって、前記充填構造（１４）および前記アンテナ装置（１１）の長方形または正方形が縁部を有し、前記充填構造（１４）の縁部が、前記アンテナ装置（１１）の縁部と同じ向きに延在している、レーダセンサ用プリント配線板（１０）。
5. 請求項３または４に記載のプリント配線板（１０）であって、複数の前記充填構造（１４）が、異なる向きおよび間隔でグリッド状に配置されている、プリント配線板（１０）。
6. 請求項５に記載のプリント配線板（１０）であって、前記充填構造の間の間隔が、前記アンテナ装置（１１）の５０％から２００％までの間の比率、特に７５％から１５０％までの間の比率であり、好ましくは前記アンテナ装置の間隔の１００％の間隔である、プリント配線板（１０）。
7. 上面（４）および下面（３）を有する基板（１）を含むレーダセンサ用プリント配線板（１０）を製造する方法であって、
   前記基板（１）の上面（４）に完全に閉じた金属層（２）を成膜するステップ（Ｓ１）と、
   前記金属層（２）から形成され、前記基板（１）の上面（４）に配置された少なくとも１つのアンテナ装置（１１）と充填構造（１４）とを形成するステップ（Ｓ２）と
   を含み、
   前記基板（１）の上面（４）のうち前記アンテナ装置（１１）によって占有されていない面領域に、前記アンテナ装置（１１）から離間して充填構造（１４）が配置され、
   前記充填構造（１４）が、前記アンテナ装置（１１）との電気的接続を有しておらず、
   前記充填構造（１４）の面積占有率を、前記アンテナ装置（１１）の面積占有率の５０％から３００％までの比率にする、方法。
8. 請求項７に記載の方法であって、前記充填構造（１４）を長方形または正方形に形成する、方法。
9. 請求項８に記載の方法であって、前記充填構造（１４）および前記アンテナ装置（１１）の長方形または正方形が縁部を有し、前記充填構造（１４）の縁部を、前記アンテナ装置（１１）の縁部と同じ向きに延在させる、方法。
10. 請求項１から６までのいずれかに記載のプリント配線板（１０）を含むレーダセンサ。

Images