[发明专利]用于表面安装的微型微波部件

说明书

本发明涉及工作在毫米频率且具有无接触电磁端口的电子部件。

这些类型的电子部件包括至少一个工作在毫米频率的芯片(或集成电路)，尤其应用于汽车雷达领域中。在这些类型的应用中，在毫米频率发射电磁波，障碍反射的波被天线接收以从该波中提取这个障碍和发射波的源之间的距离信息和相对速度信息。为此，为车辆装备包括全部定位在车辆周围的雷达的系统，使其能够探测对象。将工作在例如77GHz的远程雷达定位在车辆前方，将工作在24GHz和79GHz的短程雷达定位在车辆后方和侧面。

将相对速度和距离信息发送到系统的中央单元，其确保例如车辆相对于对象或相对于同一条路上行驶的另一移动对象保持在确定的距离。

用于汽车的使用雷达的这些系统的目的是首先提供驾驶的方便，具有供伺服系统控制车辆相对于其前方另一车辆的速度的功能，但还发出关于潜在危险的信号。

作为一般规则，用于汽车的使用雷达的这些系统包括基频发生和微波发射和接收功能。

工作在毫米频率的部件还可用于在短距离上和非常高比特率下的通信应用。

无论是什么应用，毫米频率信号的电子处理包括低频处理部分，可以由安装在印刷电路上的硅集成电路实现。可以通过使用非常广泛且廉价的技术生产这个部分，在同一个集成电路芯片上的电路元件之间或不同集成电路芯片之间生产简单的连接。该处理还包括甚高频部分(超过45GHz)，可以仅由适于微波频率的半导体材料(尤其是砷化镓GaAs及其衍生物，甚至SiGe)制成的部件和集成电路实现。这些集成电路被称为MMIC，表示“微波单片集成电路”。这种甚高频部分带来了生产问题并通常被证明是成本高昂的。

对于较复杂的功能，部件被制造成密封在包含大量MMIC芯片的金属封装中，对于MMIC电路而言，能够放在同一个芯片中的电路元件的数量比低频硅电路受到大得多的限制。这些芯片安装在包括互连的衬底上，这种衬底难以生产，因此考虑到它们工作的甚高频率，成本很高。

在有很多芯片时，在混合式衬底上安装芯片(安装通常包括布线，以将芯片连接到混合式衬底)自身成本是非常高的。

尤其是在汽车应用中，这些部件包括通过电磁耦合的无接触端口，用于发射和接收波。

利用封装内部，尤其是内部和外部之间电磁信号的引导传播性质操纵在这些甚高频率下通过电磁耦合进行的发射。这种封装尤其包括导电外壳(金属或金属化外壳)，其密封来自芯片或进入芯片的信号传播线。导电外壳位于无接触外部端口上方一定距离，使其构成(在设计部件所针对的主要工作频率下)电磁短路，有利于通过经由这个端口的自由传播进行信号传输。

工作频率F0处的端口是利用空气中(或气体中或真空中甚至在任何低损耗电介质材料中)电磁耦合的过渡(transition)，尤其是能够朝向面对这些元件放置的波导辐射或能够接收从放置于它们之前的波导输出的电磁辐射的导电元件。密封MMIC芯片的封装包括面对这些导电元件的不导电部分，以便允许电磁能量在波导和导电元件之间通过。

图1示出了法国专利No.02 14684中所述的用于汽车应用的现有技术微波部件。

图1的部件包封在封装10中，封装10具有无接触电磁端口12，该部件包括：金属基底14，充当衬底，在其上通过其背面16直接安装MMIC微波芯片18；双面陶瓷衬底20，用于封装内部的互连并朝向封装外部；以及金属或金属化外壳19，覆盖基底，以在基底和外壳之间密封芯片和陶瓷衬底20。MMIC芯片18直接焊接或接合到基底14上。

陶瓷衬底20优选是其两面24、26都金属化的衬底，在其正面24上包括金属化层30以构成传输线，在其背面26上包括金属化层32以构成地平面。

不同电介质和导电部分的尺度使得该部件在相关工作频率F0(77GHz)下正确工作。金属化层30和32一方面用于在芯片间建立互连，另一方面用于为封装建立外部端口。

图1的部件的无接触电磁端口12包括利用电磁耦合的过渡，允许77GHz频率的无接触信号从波导传递到MMIC芯片18，反之亦然。

这种利用电磁耦合的过渡优选经由封装10中(更具体而言，金属基底14中)的开口36进行。

衬底20包括辐射元件38，例如与放在开口36前方的波导通信，辐射元件充当着接收和发射进入或离开封装的电磁波的元件。

衬底20和芯片18之间的电连接是由线路产生的。

该部件包括工作在比微波端口频率更低的频率的其他端口44。MMIC芯片也通过线路46连接到这些其他端口44。

该部件通过其他端口44与安装在常规印刷电路上的另一类似部件或不同部件连接。