部件承载件及其制造方法和使用方法及智能装置

技术领域

本发明涉及部件承载件、智能装置、制造部件承载件的方法以及方法用途。

背景技术

在配备有一个或更多个电子部件的部件承载件的产品功能增长和这种电子部件的日益微型化以及待安装在部件承载件诸如印刷电路板上的电子部件的数量增加的情况下，采用具有若干电子部件的日益强大的阵列状部件或封装件，该阵列状部件或封装件具有多个接触件或连接部，并且在这些接触件之间的间隔越来越小。在操作过程中，由这种电子部件和部件承载件自身产生的热的散发成为越来越严重的问题。同时，部件承载件应是机械稳固且电气可靠的，以便在即使恶劣的条件下也能够运行。

此外，用于高频通信的常规部件承载件可能会占用空间，并且可能会导致明显的信号损耗。

发明内容

可能需要提供一种具有低信号损耗的用于高频应用的紧凑型部件承载件。

为了满足上述需求，提供了根据本发明的部件承载件、智能装置、部件承载件的制造方法和使用方法。

根据本发明的示例性实施方式，提供了一种部件承载件，其中该部件承载件包括：层压的叠置件，该叠置件包括至少一个电传导层结构和/或至少一个电绝缘层结构；前端芯片，该前端芯片位于叠置件上和/或位于叠置件中并且至少延伸到叠置件的主表面；位于叠置件的相反的另一主表面上的天线接口；以及位于叠置件中并且被竖向布置在前端芯片与天线接口之间的阻抗匹配电路。

根据本发明的另一示例性实施方式，提供了一种智能装置，该智能装置包括具有上述特征的部件承载件。

根据本发明的又一示例性实施方式，具有上述特征的部件承载件可以用于高频应用和/或用于高功率应用。

根据本发明的又一示例性实施方式，提供一种制造部件承载件的方法，其中，该方法包括：对包括至少一个电传导层结构和/或至少一个电绝缘层结构的叠置件进行层压；将前端芯片安装在叠置件上和/或安装在叠置件中以至少延伸到叠置件的主表面；将天线接口布置在叠置件的相反的另一主表面上；以及将阻抗匹配电路布置在叠置件中并且竖向地位于前部芯片与天线接口之间。

在本申请的上下文中，术语“部件承载件”可以特别地表示能够在其上和/或其中容纳一个或更多个部件以提供机械支撑和/或电连接的任意支撑结构。换而言之，部件承载件可以被构造成用于部件的机械和/或电子承载件。特别地，部件承载件可以是印刷电路板、有机中介层和IC(集成电路)基板中的一者。部件承载件也可以是组合上述类型的部件承载件中的不同部件承载件的混合板。

在本申请的上下文中，术语“层结构”可以特别地表示连续层、图案化层或在共同平面内的多个非连续的岛。

在本申请的上下文中，术语“高频应用”可以特别地表示由部件承载件完成的任务或部件承载件对其有贡献的任务，其中，该任务可以与射频信号的处理有关。这样的射频信号或高频信号可以是沿着用于通信的频率范围内的部件承载件的布线结构传播的电信号或电磁信号或其他信号。特别地，射频(RF)信号可以例如具有在介于10MHz与300GHz之间的范围内的频率。

在本申请的上下文中，术语“前端芯片”可以特别地表示被配置成用于执行高频应用、特别是通信应用的前端处理任务的电子部件(更具体地是半导体芯片)。特别地，这样的前端芯片可以包括至少一个滤波器(例如，高通滤波器、低通滤波器和/或带通滤波器)、用于混合信号的混合器和/或ADC(模拟数字转换器)。因此，前端芯片可以例如在模拟域中处理前端信号。

在本申请的上下文中，术语“天线接口”可以特别地表示天线被连接或可连接的接口。这样的天线可以被提供以用于接收和/或发送电磁辐射，该电磁辐射包括与要在部件承载件与电子外围设备之间通信的信号的内容有关的信息。在一实施方式中，天线可以直接与天线接口组装在一起，即可以与天线接口一体形成，或者甚至可以构成天线接口。然而，在另一实施方式中，天线接口仅提供用于连接外部天线的接口，外部天线例如是以天线部件的形式提供的天线、或者通过插座-插头连接而连接至天线接口的天线。

在本申请的上下文中，术语“阻抗匹配电路”可以特别地表示半导体芯片或多构成(multi-constituent)电路，半导体芯片或多构成电路提供对前端芯片的、和所连接的或将要连接至天线接口的天线的阻抗的匹配。特别地，前端芯片与天线之间的电阻、电容和/或电感可以通过阻抗匹配电路彼此匹配。在不同的实施方式中，可以使用铜电路(例如，参见图7中的参考标记104、116)、无源部件(例如，参见电容器160、电感器162和电阻器)来实现阻抗匹配，而前者在图8中示出，后者在图8中未示出，但是也可以被实现，或者也可以由集成的无源装置(IPD，例如参见图1中的附图标记112)来实现阻抗匹配。

在本申请的上下文中，术语“智能装置”可以特别表示具有智能电子能力的电子装置。智能装置可以是电子装置，所述电子装置可以通过可以交互且自主运行的不同无线协议(例如蓝牙、Zigbee、NFC、Wi-Fi、Li-Fi等)连接到其他装置或网络。例如，智能装置可以是智能手机、平板电脑、平板手机、笔记本电脑、游戏机、智能卡、智能门铃、智能锁、小冰箱、智能手表、智能手环、智能钥匙链、智能扬声器、智能节点、IoT(物联网)装置等。

根据本发明的示例性实施方式，可以提供一种部件承载件(例如印刷电路板(PCB)或IC(集成电路)基板)，该部件承载件以高度紧凑的构型实现具有前端能力和阻抗匹配能力的通信系统，该部件承载件可以是具有热效率的，并且可以与智能操作兼容。特别地，将前端芯片和天线接口布置在部件承载件的两个相反的主表面上并且将阻抗匹配电路夹在部件承载件的层压的叠置件内且在前端芯片与天线接口之间是有利的。结果，通过上述竖向叠置的构件可以获得非常短的连接路径。这可以导致高信号质量、低损耗和对伪像的强烈抑制。此外，这样的部件承载件可以具有非常平坦且侧向紧凑的构型，从而允许将这样的部件承载件集成在例如智能装置的壳体内，即使在有限的空间要求下也是如此。

示例性实施方式的详细描述

在下文中，将解释部件承载件、智能装置和方法的其他示例性实施方式。

在一实施方式中，可以用作天线的一部分的集成接地层基本上可以是铜层，该铜层另外还使得能够通过整个模块或部件承载件实现更好的热能分配。因此，热能可以从(例如，PCB型的)部件承载件的内部被有效地引导到周围环境。特别地，热能一方面可以被耦合到母板(例如，PCB型的)，并且天线配置(尤其是接地层)可以将热均匀地分布在整个模块或部件承载件上，并且可以还有助于将热传递到环境中。

在一实施方式中，前端芯片被表面安装在叠置件上或者被容纳在叠置件腔室中以延伸至主表面。当将前端芯片嵌入在腔室中且一直延伸到部件承载件的主表面时，前端芯片与电子环境的电连接是非常简单的。这样的构型还产生了平面的设计。尽管上述申请提供了最紧凑的构型，但也可以替代性地将前端芯片表面安装在叠置件上，这简化了其在操作期间的散热。在两种构型中，前端芯片都可以轻松地被另一个前端芯片替代(例如，以支持另一种频率范围或涉及部件承载件的重新设计)。

在一实施方式中，部件承载件包括连接到天线接口的天线。因此，在所描述的实施方式中，天线可以形成部件承载件的组成部分，并且可以与天线接口一体形成。

在一实施方式中，天线是图案化的电传导材料或天线部件。在这样的实施方式中，例如有可能将天线形成为在叠置件的上部主表面上的叠置件的电传导层结构之一。这允许以省力和紧凑的构型来制造一体连接的天线。替代性地，天线可以是例如可以被安装在叠置件的顶部的单独的部件，例如天线芯片。

在一实施方式中，可以以获得非常光滑的表面的方式来制造可以构成所述天线或天线的一部分的图案化的电传导层，这使得能够以非常低的损耗进行高信号传输。合适的生产技术是mSAP(改进的半添加加工)，该生产技术能够获得具有低表面粗糙度的高清晰度铜路径。因此，可以以实现低表面粗糙度的方式来完成模块或部件承载件的制造，这导致更好的信号性能，尤其是对于更高的频率而言。

在一实施方式中，天线接口是用于特别是经由电缆、经由柔性的部件承载件(例如PCB)构造(例如就移动电话连接而言)来连接天线的插座。特别地，部件承载件可以包括天线，该天线可以尤其是以可替换的方式配备有可连接的或连接到插座的插头。在这样的构型中，天线可以是单独的部件，天线可以例如以可拆卸的方式附接到天线接口。例如，可以提供与电缆和插头连接的单独的天线，该插头装配至天线接口的插座，或者反之亦然。通过采取这种措施，可以将部件承载件灵活地与不同类型的天线连接。这提供了支持不同应用程序的高度灵活性。

在一实施方式中，阻抗匹配电路被配置为匹配前端芯片与连接到天线接口的天线之间的阻抗。阻抗匹配可以表示一种电子设计，根据该电子设计，可以调节电负载的输入阻抗或其对应信号源的输出阻抗，以获得适当的功率传输或减少不希望的信号反射。通过匹配前端芯片与天线之间的阻抗，可以有效地抑制从前端芯片传播到天线的信号中的伪像、或者从天线传播到前端芯片的信号中的伪像。结果，可以减少信号失真并且可以改进信号质量。

在一实施方式中，阻抗匹配电路是巴伦。巴伦(“平衡-不平衡”)可以表示为在平衡信号与不平衡信号之间转换的电路。巴伦还可包括变换阻抗的电路。巴伦是阻抗匹配电路的一种特别强大的实现方式。

在一实施方式中，天线结构、阻抗匹配电路和前端芯片被竖向地叠置，特别是通过竖向的直通连接部而彼此电连接。通过竖向地对天线、阻抗匹配电路和前端芯片进行叠置，可以获得非常短的电连接路径，该电连接路径尤其可以基本上竖向地延伸。低表面粗糙度还可以实现具有低损耗的改进的信号传输。短的连接路径和具有低表面粗糙度的铜表面两者可以允许在低损耗的情况下增强信号传输。因此，这可以确保低损耗的信号传输，并且可以同时允许获得部件承载件的高度紧凑的构型。有利的是，前端芯片、阻抗匹配电路和天线接口(可选地包括天线)也可以水平对准以获得高度紧凑的构型。

在一实施方式中，部件承载件包括用于屏蔽一方面的阻抗匹配电路和/或正面与另一方面的天线接口之间的电磁辐射的屏蔽结构。屏蔽结构可以布置在叠置件上和/或叠置件中，并且尤其可以与叠置件一体地形成。特别地，这样的屏蔽结构可以被配置成用于吸收和/或反射在阻抗匹配电路与天线之间的传播路径中的电磁辐射(例如高频辐射)。通过采取该措施，可以有效地抑制电磁辐射对前端芯片的不期望的影响。因此，可以防止由天线发射的电磁辐射以及由天线接收的电磁辐射过度传播到前端芯片，过度传播可能会使前端芯片的功能恶化。

在一实施方式中，屏蔽结构包括至少一个基本上连续的磁性层和/或至少一个基本上连续的电传导层。层压到部件承载件的叠置件中的磁性层是防止电磁辐射在天线与前端芯片之间传播的可简单制造且高度有效的方式。例如，铁氧体材料或纳米晶体磁性颗粒或基于金属片材的材料可以用于这种屏蔽结构。特别地，用于屏蔽结构的合适材料是纳米晶软磁材料，例如具有基本成分FeCuMSiB的纳米晶合金，其中M可以是元素Nb、Ta、Mo、W或Zr中的一者。非晶态金属(例如铁氧体)也可以用于屏蔽结构。也可以使用基于金属片材的材料。这种材料的一般组成可以以电传导性的固体填充物为基础，电传导性的固体填充物例如为金属粉末，金属片材，金属涂覆的纤维，金属纳米线和不同的碳基材料，例如进入到基体中的碳纳米管、炭黑、或者石墨和石墨烯。沉积的铜(例如以一层或更多层的形式)可以用于超高频应用。替代性地，也可以在天线与前端芯片之间实现足够厚的铜层等，以防止电磁辐射在天线与前端芯片之间传播。高度优选的是基本连续的屏蔽层，但是该屏蔽层可以被一个或更多个小通孔穿过，以用于在天线、阻抗匹配电路和/或前端芯片之间引电传导信号。

在一实施方式中，部件承载件包括过孔中过孔结构(via-in-via)。特别地，这种过孔中过孔结构可以被配置为用于以屏蔽的方式传输电信号。从描述上讲，这种过孔中过孔构造可以以与PCB规模上的同轴线缆类似的方式起作用，这种过孔中过孔构造可以为通过过孔中过孔构造的内部过孔传导的信号提供出色的屏蔽能力。外部(例如中空柱形的)过孔然后可以实现屏蔽功能。通过采取这种措施，可以将部件承载件对电磁辐射的处理与在部件承载件内传导的电信号的高信号质量相结合。

在一实施方式中，阻抗匹配电路被配置为阻抗匹配部件(特别是阻抗匹配半导体芯片)。在这样的实施方式中，可以将提供阻抗匹配功能的半导体管芯以孔嵌入到叠置件中。可替代地，阻抗匹配电路可以是通过电传导层结构在叠置件内互连以由此实现阻抗匹配功能的电路元件的配置(arrangement)。在后面提到的实施方式中，例如可以将多个无源部件(例如电容器部件、电阻器部件、电感器部件等)嵌入到叠置件中，并通过PCB的布线相互连接，从而获得阻抗匹配功能。

在一实施方式中，至少一个电绝缘层结构包括高频电介质。在本申请的上下文中，术语“高频电介质”可以特别地表示当高频或射频信号在高频电介质的直接环境中从天线结构传播或传播到天线结构时具有低损耗特性的电绝缘材料。特别地，高频电介质可以具有比部件承载件材料的叠置件的标准预浸料材料更低的损耗。例如，由RogersCorporation公司商业化的RO3003

在一实施方式中，部件承载件的主表面(与前端芯片有关)被安装在智能装置的安装基座上。例如，这种安装基座可以是另外的部件承载件，例如印刷电路板(PCB)。当将平坦的部件承载件的主表面之一安装在智能装置的平坦的安装基座上时，可以获得非常平坦的总体构型，这对于诸如智能手机之类的应用是非常有利的。

在优选的实施方式中，叠置件的侧壁包括电传导连接结构，以用于将部件承载件安装并连接在尤其是智能装置的安装基座上。在这样的实施方式中，可以产生侧壁镀层，即，在部件承载件的侧壁上的电传导结构。该侧壁可以与前端芯片电接触。通过这种构型，可以将板状部件承载件竖直地安装在安装基座上，这例如在如下应用中是有利的：在所述应用中，(例如，平坦的)安装基座的主表面上的组装空间是有限的。这对于移动电话应用等可以是非常有利的。

在一实施方式中，部件承载件被配置为收发器、发射器和接收器中的一者。换句话说，部件承载件的天线有可能仅从环境接收电磁辐射、仅向环境发射电磁辐射或执行两项任务，即发射和接收。

在一实施方式中，部件承载件被配置成用于经由移动通信网络、短程网络、LoRaWan、Sigfox、Zigbee、蓝牙或WiFi进行通信。然而，也可以通过部件承载件来启用根据其他无线通信标准的通信。

在一实施方式中，叠置件包括至少一个通孔，所述通孔至少部分地填充有电传导填充介质(例如镀铜)，以用于对叠置件的两个相反的主表面进行电连接。例如，通孔可以通过激光加工或通过机械钻孔来形成。填充介质可以是铜，铜可以例如通过化学沉积和/或镀覆插入到通孔中。通过这种镀覆的过孔，可以在部件承载件的两个相反的主表面之间获得短的竖向连接路径，这也抑制了信号损耗。短的竖向连接路径还可以实现良好的温度消散和向周围环境的温度引导。由此，也可以抑制信号损耗。

在一实施方式中，部件承载件用于5G(或更高)。根据5G标准的移动无线通信涉及高频传输，且每次传输的数据量较高，因此就高频行为而言需要出色的性能。根据本发明的示例性实施方式的部件承载件满足这些苛刻的要求。第五代(5G)网络具有更高的移动数据速率，尤其是明显高于100Mb/s。当实施根据本发明的示例性实施方式的部件承载件时，第五代通信网络可以体验到优异的网络传输保真度。

在一实施方式中，部件承载件用于1GHz以上、特别是大约300GHz的高频应用。尤其对于这样的高频，信号传输对短截线(stub)引起的伪像特别敏感。根据本发明的示例性实施方式的部件承载件的高RF性能即使在这种高频值下也允许低损耗的信号传输。

在一实施方式中，部件承载件包括由至少一个电绝缘层结构和至少一个电传导层结构组成的叠置件。例如，部件承载件可以是特别是通过施加机械压力和/或热能形成的所提及的电绝缘层结构(一个或更多个)和电传导层结构(一个或更多个)的叠置件。所提及的叠置件可以提供板状的部件承载件，所述板状的部件承载件能够为另外的部件提供大的安装表面，但是仍然非常薄且紧凑。术语“层结构”可以特别地表示连续层、图案化层或在公共平面内的多个非连续岛。优选地，这种层结构的表面粗糙度可以很低，以便以低损耗、特别是在高频下获得适当的信号传输。

在一实施方式中，部件承载件成形为板。这有助于紧凑的设计，其中部件承载件仍然为在部件承载件上安装部件提供了大的基座。此外，特别是作为嵌入式电子部件的示例的裸管芯，得益于其较小的厚度，可以被方便地嵌入到诸如印刷电路板之类的薄板中。

在一实施方式中，部件承载件被构造为印刷电路板、基板(特别是IC基板)和中介层中的一者。

在本申请的上下文中，术语“印刷电路板”(PCB)可以特别地表示通过将若干电传导层结构与若干电绝缘层结构例如通过施加压力和/或通过供应热能而形成的板状的部件承载件。作为PCB技术的优选材料，电传导层结构由铜制成，而电绝缘层结构可以包含树脂和/或玻璃纤维、所谓的预浸料或FR4材料。各种电传导层结构可以通过如下过程以期望的方式彼此连接：例如通过激光钻孔或机械钻孔而形成穿过层压件的通孔，并通过用电传导材料(特别是铜)填充所述通孔，从而形成作为通孔连接部的过孔。除了可以被嵌入印刷电路板中的一个或更多个部件之外，印刷电路板通常被构造成用于在板状的印刷电路板的一个或两个相反的表面上容纳一个或更多个部件。它们可以通过焊接、烧结或热压结合而被连接到相应的主表面。更一般地，可以使用焊接、烧结或热压结合中的任何一种来建立本文描述的实施方式的任何连接。PCB的电介质部分可以由具有增强纤维(诸如玻璃纤维)的树脂构成。

在本申请的上下文中，术语“基板”可以特别地表示小型的部件承载件。相对于PCB，基板可以是相对较小的部件承载件，一个或更多个部件可以安装在该部件承载件上，并且基板可以充当一个或更多个芯片与另外的PCB之间的连接介质。例如，基板可以具有与待安装在其上的部件(特别是电子部件)基本相同的尺寸(例如，在芯片尺寸封装(CSP)的情况下)。更具体地，基板可以被理解为用于电连接或电网络的承载件以及与印刷电路板(PCB)相当的部件承载件，但是所述基板具有相对较高密度的侧向和/或竖向设置的连接部。侧向连接部是例如传导路径，而竖向连接部可以是例如钻孔。这些侧向和/或竖向连接部设置在基板内，并且可用于提供(特别是IC芯片的)所容置的部件或未容置的部件(例如裸管芯)与印刷电路板或中间印刷电路板的电连接和/或机械连接。因此，术语“基板”还可以包括“IC基板”。基板的电介质部分可以由具有增强颗粒(诸如增强球，特别是玻璃球)的树脂构成。

基板或中介层可以包括(或由以下组成)：至少一层玻璃、硅(Si)或可光成像的有机材料或干蚀刻的有机材料，如环氧基积层材料(诸如环氧基积层膜)或聚合物复合物，如聚酰亚胺、聚苯并恶唑或苯并环丁烯功能化的聚合物。

在一实施方式中，所述至少一个电绝缘层结构包括以下项中的至少一者：树脂(诸如增强树脂或非增强树脂，例如环氧树脂或双马来酰亚胺-三嗪树脂)、氰酸酯树脂、聚亚苯基衍生物、玻璃(特别是玻璃纤维、多层玻璃、类玻璃材料)、预浸料(诸如FR-4或FR-5)、聚酰亚胺、聚酰胺、液晶聚合物(LCP)、环氧基积层膜、聚四氟乙烯(PTFE、特氟隆)、陶瓷和金属氧化物。也可以使用例如由玻璃(多层玻璃)制成的增强材料，诸如网状物、纤维或球。虽然预浸料特别是FR4对于刚性的PCB来说通常是优选的，但是也可以使用其他材料，特别是环氧基积层膜或者感光电介质材料。对于高频应用，可以在部件承载件中施用诸如聚四氟乙烯、液晶聚合物和/或氰酸酯树脂、低温共烧陶瓷(LTCC)或其他的低DK材料、较低DK材料、超低DK材料之类的高频材料作为电绝缘层结构。

在一实施方式中，所述至少一个电传导层结构可以包含铜、铝、镍、银、金、钯和钨中的至少一者。虽然铜通常是优选的，但是其他材料或其涂层形式也是可能的，特别是涂覆有例如石墨烯之类的超导材料。

可以任选地被表面安装在和/或嵌入在叠置件中的至少一个部件可以选自：非导电嵌体、导电嵌体(诸如金属嵌体，优选地包括铜或铝)、传热单元(例如热管)、光导元件(例如光波导或光导体连接件)、光学元件(例如透镜)、电子部件、或者上述的组合。例如，所述部件可以是有源电子部件、无源电子部件、电子芯片、存储装置(例如DRAM或其他数据存储器)、滤波器、集成电路、信号处理部件、功率管理部件、光电接口元件、发光二极管、光电耦合器、电压转换器(例如DC/DC转换器或AC/DC转换器)、密码部件、发射器和/或接收器、机电换能器、传感器、致动器、微机电系统(MEMS)、微处理器、电容器、电阻器、电感、蓄能器、开关、摄像机、天线、逻辑芯片和能量收集单元。但是，可以在部件承载件中嵌入其他部件。例如，磁性元件可以被用作部件。这种磁性元件可以是永磁元件(诸如铁磁元件、反铁磁元件、多铁性元件或亚铁磁元件，例如铁氧体芯)，或者这种磁性元件可以是顺磁元件。然而，该部件也可以是例如呈板中板构型的基板、中介层或另外的部件承载件。部件可以被表面安装在部件承载件上和/或可以被嵌入在部件承载件的内部。此外，也可以使用其他部件，特别是那些产生和发射电磁辐射和/或对从环境传播的电磁辐射敏感的部件作为所述部件。

在一实施方式中，部件承载件是层压型部件承载件。在这样的实施方式中，部件承载件是通过施加压力和/或热而叠置并连接在一起的多层结构的组合件。

在处理部件承载件的内部层结构之后，可以用一个或更多个另外的电绝缘层结构和/或电传导层结构对称地或不对称地覆盖(特别是通过层压)经处理的层结构的一个或两个相反的主表面。换而言之，可以继续积层直到获得所需数量的层。

在完成电绝缘层结构和电传导层结构的叠置件的形成之后，可以对所获得的层结构或部件承载件进行表面处理。

特别地，就表面处理而言，可以将电绝缘阻焊剂施加至层叠置件或部件承载件的一个或两个相反的主表面。例如，可以在整个主表面上形成例如阻焊剂并随后对阻焊剂的层进行图案化，以暴露一个或更多个电传导表面部分，该电传导表面部分将用于将部件承载件与电子外围进行电耦接。保持被阻焊剂覆盖的部件承载件的表面部分、特别是含铜的表面部分可以有效地被保护以免受氧化或腐蚀。

就表面处理而言，还可以选择性地将表面修饰应用于部件承载件的暴露的电传导表面部分。这种表面修饰可以是在部件承载件的表面上的暴露的电传导层结构(诸如，特别是包含铜或由铜组成的垫、电传导迹线等)上的电传导覆盖材料。如果这种暴露的电传导层结构不被保护，则暴露的电传导部件承载件材料(特别是铜)可能氧化，从而使部件承载件不太可靠。然后可以形成表面修饰，例如作为表面安装的部件与部件承载件之间的界面。表面修饰具有保护暴露的电传导层结构(特别是铜电路)并且例如通过焊接来实现与一个或更多个部件的结合过程的功能。用于表面修饰的适当材料的示例是有机可焊性保护材料(OSP)、无电镍金(ENIG)、金(特别是硬金)、化学锡、镍-金、镍-钯、化学镀镍钯金(ENIPIG)等。

根据下文将要描述且参考这些实施方式的示例进行解释的实施方式的示例，本发明的上述限定的方面和其他方面是显而易见的。

附图说明

图1至图7示出了根据本发明示例性实施方式的部件承载件(或部件承载件的一部分，参见图5和图6)的截面图。

图8示出了根据本发明示例性实施方式的可以在部件承载件中实现的巴伦的电路。

图9示出了根据本发明示例性实施方式的智能装置的截面图。

图10至图11示出了根据本发明的其他示例性实施方式的部件承载件的截面图。

图12示出了根据本发明示例性实施方式的智能装置。

具体实施方式

附图中的图示是示意性的。在不同的附图中，相似或相同的部件设置有相同的附图标记。

在参考附图之前，将更详细地描述示例性实施方式，将基于已经开发了本发明的示例性实施方式的一些基本考虑进行总结。

根据本发明的示例性实施方式，部件承载件设置有集成天线或至少天线接口、阻抗匹配电路和由对应的部件或半导体芯片提供的前端能力。高度有利地，上述组成部件可以彼此叠置，并且阻抗匹配电路被竖向地夹在天线接口与前端芯片之间。这确保了非常紧凑的构型和较短的信号路径。结果，可以实现小的损耗。此外，例如板状部件承载件的平坦的下部主表面可以直接连接在诸如另一PCB的安装基座上。为了增加灵活性，可以将前端芯片以可交换的方式容纳在部件承载件的下部主表面上，例如表面安装或者甚至更优选地容纳在下部主表面上的腔室中。可以提供诸如巴伦之类的阻抗匹配电路，以用于针对其阻抗特性来调整到天线的前端特性。前端可以是高频信号与承载件或基带信号之间的接口。天线可以例如是蚀刻的铜层，或者可以被设置为SMD(表面安装装置)，例如陶瓷部件。进一步可选地，天线可以通过线缆连接或通过柔性PCB而从外部连接至天线接口。特别是对于智能电话应用，可以使用柔性PCB，以便将天线接口与天线模块相连接。

根据本发明的示例性实施方式，提供了一种具有用于RF放大器的腔室的高频收发器模块。对应的部件承载件可以被配置为用于短距离的微通信模块，使得仅必须提供数据信号和电力。因此，提供了具有易于制造的构造的高度集成、小型化的通信模块。本发明的示例性实施方式的示例性应用是用于5G、WiGig(802.11ad)、GPS(全球定位系统)、雷达通信等的模块。

一示例性实施方式的要点是提供一种部件承载件，该部件承载件结合有前端芯片与可连接或连接到天线的天线接口之间的过孔中过孔通信构造、具有腔室的封装中的天线、巴伦或另一个阻抗匹配电路，并且该部件承载件还包括一个或更多个可选的无源部件(如电容器)。一示例性实施方式提供了HF(高频)收发器封装。

通过本发明的示例性实施方式，可以实现各种有利的元件：特别地，可以提供过孔中过孔构造，在所述过孔中过孔构造中，外部过孔可以用作屏蔽，而内部过孔可以用作信号传输元件。这种部件承载件的天线例如可以被实现为分立元件或被构造为层压型封装中的铜环。此外，可以将一个或更多个可选的无源部件集成在例如PCB型的部件承载件中，以特别地稳定芯片的电力供应。通过将前端芯片设置成使得所述前端芯片延伸到部件承载件的主表面，可以实现芯片最后架构，其中可以在制造过程的非常后期的阶段组装最有价值的部件。到达部件承载件的主表面的前端芯片的这种架构还允许简单地替换前端芯片，例如用于重新设计或用于支持不同的应用。

在一实施方式中，可以通过热压结合或通过将BGA(球栅阵列)封装焊接到腔室内或焊接到腔室上来安装前端芯片。焊接是完成此任务的一种非常简单的方法，因为对于BGA封装焊接而言是不需要焊膏的。为了适当地组装环形天线，使用高频材料可能是有利的，特别是对于部件承载件的介电层结构更是如此。

有利的是，现代应用的频率(例如就5G而言)是如此之高，以至于天线尺寸变得如此之小，以使得天线可以被适当地集成在部件承载件中。这进一步增加了紧凑性。特别地，可以用于将外部天线连接到天线接口的上述线缆可以是用于实现适当屏蔽的同轴线缆。

本发明的示例性实施方式的示例性应用是根据IOT(物联网)的应用。例如，这样的部件承载件可以有利地在家用电器中实现，例如白色家电应用、智能装置应用或此类智能家用电器的其他总线应用。

根据本发明的示例性实施方式，提供了以部件承载件技术实施的高频收发器模块，该高频收发器模块可以例如在RF放大器中实现。有利地，这种部件承载件的至少一种组成构件，优选为前端芯片，可以在形成在层压的部件承载件的叠置件的表面部分中的腔室中实现。换句话说，可以通过机械压力和/或热通过对层结构进行连接来组装部件承载件。

对于移动应用，带有集成天线的小型功率放大器模块变得越来越重要。本发明的示例性实施方式提供了一种基于PCB的模块，该模块具有在底侧形成的腔室，以焊接例如基于BGA的高频收发器封装，并且将具有RF过孔的焊垫连接至封装顶部的天线结构。

可以基于可变封装的模块的组合来创建现代电子装置。通常，使用PCB或其他安装基座来承载部件并将信号和电源连接在一起。模块不一定是包覆成型的金属承载件，模块也可以是具有嵌入式或腔室安装式部件的印刷电路板。可以提供高频(例如25GHz及以上)的信号传输，以在较短的空间范围内实现高速连接。这样的模块可能需要信号放大器、天线适配网络(例如巴伦)和天线本身。由于高频，因此天线结构可以是非常小的。封装到一个印刷电路板中的所有描述的部件可以允许提供高频收发器模块。为了从天线获得定向信号，可以有利地使用具有磁芯材料(例如纳米晶体)的特殊层来代替天线下方的部件承载件叠置件中的预浸料或ABF材料。

图1示出了根据本发明示例性实施方式的部件承载件100的截面图。

根据图1，提供了层压型部件承载件100，该层压型部件承载件100被配置为板状PCB(印刷电路板)或IC(集成电路)基板。在所示的实施方式中，部件承载件100被配置为具有发射器能力和接收器能力的收发器。例如，部件承载件100被配置成用于经由移动通信网络、蓝牙和/或WiFi进行通信。部件承载件100还可以被配置成用于高频应用，例如5G(或更高的后续版本)。

部件承载件100包括层压的叠置件102，该层压的叠置件102包括电传导层结构104和电绝缘层结构106。层压可以特别地表示通过施加压力和/或热来对所述层结构104、106进行连接。

电绝缘层结构106可以例如包括树脂(诸如环氧树脂)，树脂可选地包括诸如玻璃纤维之类的增强颗粒。例如，电绝缘层结构106可以由预浸料制成。还可能的是，电绝缘层结构106的材料的至少一部分是高频电介质，与部件承载件材料的叠置件的标准预浸料材料相比，所述高频电介质具有较低的高频损耗(例如由Rogers Corporation公司商业化的RO3003

电传导层结构104可以是与电绝缘层结构106层压的图案化铜层和/或电传导层结构104可以是镀铜结构。

实施为半导体芯片的前端芯片108被容纳在叠置件102的腔室114中，并且延伸到叠置件102的下部主表面。如从图1中可以看到的，将前端芯片108容纳在叠置件102的腔室114中并且延伸到下部主表面，使得前端芯片108的被暴露的主表面与叠置件102的下部主表面基本上齐平或对齐。这简化了前端芯片108的替换，例如以用于部件承载件100的重新设计或用于另一高频应用。

天线接口110被布置在叠置件102的相反的另一个(根据图1是上侧)主表面上。更具体地，图1的部件承载件100包括连接至天线接口110的天线116，即，天线116被实施为表面安装装置。更具体地，所示的天线116在这里被配置为芯片天线。

此外，将阻抗匹配电路112设置为部件承载件100的一部分，并且阻抗匹配电路112被嵌入在叠置件102的中央部分中。根据图1，阻抗匹配电路112由IPD(集成无源器件)实现。如图所示，阻抗匹配电路112被竖向地夹在前端芯片108与天线接口110之间。阻抗匹配电路112被配置为用于对前端芯片108与连接到天线接口110的天线116之间的阻抗进行匹配。阻抗匹配电路112可以被配置为巴伦(Balun，平衡-不平衡变换器)。在所示的实施方式中，阻抗匹配电路112被配置为阻抗匹配半导体芯片，当将该阻抗匹配半导体芯片作为整体嵌入在叠置件102中时，该阻抗匹配半导体芯片提供阻抗匹配功能。因此，巴伦在此被配置为嵌入在模块型部件承载件100中的部件。

如图所示，天线接口110、阻抗匹配电路112和前端芯片108彼此竖向地叠置，并且有利地，天线接口110、阻抗匹配电路112和前端芯片108基本上仅通过竖向的直通连接部118而相互电连接(比较图1)。这使部件承载件100保持紧凑并且信号路径短。这进而导致较低的损耗。

因此，图1示出了成形为板的PCB(印刷电路板)型层压部件承载件100的截面图。阻抗匹配电路112被嵌入在叠置件102的中央部分中。在层压的叠置件102的下部主表面上，形成有腔室114，在该腔室114中容纳有前端芯片108，该前端芯片108通过从部件承载件100的底部侧而从外部进入。例如，可以通过在叠置件102中嵌入例如由蜡质材料或特氟隆制成的粘合性差的层来形成腔室114。随后，可以例如利用激光从叠置件102的下部主表面进行周向切割，从而切割出叠置件102的一块，叠置件102的该块在周向上由激光切割线限界并且在水平上由不良粘合层限界。结果，形成腔室114。之后，可以将前端芯片108插入到如此形成的腔室114中。

如图所示，图1的天线116是在叠置件102上的表面安装装置，例如陶瓷天线。

沿竖向在天线116与前端芯片108之间是阻抗匹配电路112，该阻抗匹配电路112可以被配置为巴伦部件。

如图1中同样示出的，基本竖向的直通连接部118形成为电传导层结构104的一部分，以便在竖向方向上对组成构件108、112和116进行连接，使得基本竖向的信号流成为可能。这使部件承载件100保持紧凑并且信号质量高。

此外，在部件承载件100的下部主表面上形成有电传导垫152。通过垫152，部件承载件100可以被安装并且同时与安装基座例如印刷电路板(参见图9中的附图标记124)电连接。

在收发器型部件承载件100的接收模式中或在接收器型部件承载件100中，呈电磁辐射形式的无线信号被天线116捕获，并被阻抗匹配电路112传导到前端芯片108以用于进一步处理。在收发器型部件承载件100的发送模式中或在发射器型部件承载件100中，电信号由前端芯片108产生，并由阻抗匹配电路112发送至天线116，用于以电磁辐射的形式进行传输。

积层的另一个有利特征可以是使用导热粘合剂作为用于半导体芯片的底部填充材料。这些粘合剂可以增加芯片与PCB之间的粘合性，并且可以另外地增强热能分布。特别地，可以在芯片背面与主PCB(主板)之间提供导热油脂，以改进从模块到主板的散热路径。导热油脂可能是导热性能增强的底部填充剂。半导体芯片与腔室之间的空隙可以填充有底部填充材料(导热粘合剂)，该底部填充材料可以另外展示出高达10W/mK、特别是高达20W/mK或更高的热导率。由此，可以增强热能分布。

图2示出了根据本发明的另一示例性实施方式的部件承载件100的截面图。

根据图2，天线116是环形天线，天线116可以例如由电传导层结构104的图案化的电传导材料形成。这种构型特别紧凑并且制造简单。

此外，提供了屏蔽结构120，屏蔽结构120用于屏蔽一方面的阻抗匹配电路112和前端芯片108与另一方面的天线116之间的电磁辐射。更具体地，屏蔽结构120可以实施为基本连续的磁性层或基本连续的电传导层。为了相对于前端芯片108来电屏蔽根据图2的在叠置件102的顶部的实施为图案化铜层(一个或更多个)的天线116，将磁性材料层嵌入在叠置件102中从而形成电磁屏蔽件120。因此，防止了电磁辐射在天线116与前端芯片108之间传播，从而提高了信号质量。

此外，图2的部件承载件100包括形成竖向的直通连接部118的一部分的过孔中过孔结构122。利用这种过孔中过孔结构122，可以相对于电子环境适当地屏蔽发射的信号。过孔中过孔结构122的竖向布置使信号路径短且高频损耗小。因此，图2示出了电传导层结构104的竖向的直通连接部118中的一些竖向的直通连接部被配置为过孔中过孔结构122。这种过孔中过孔结构可以用作同轴线缆并且因此可以进一步改善沿过孔中过孔结构122的中心电传导芯传播的信号的屏蔽。

在图2的实施方式中，阻抗匹配电路112未实现为如图1中的单个嵌入式半导体部件，而是实现为与由电传导层结构104构成的电路协作以由此形成阻抗匹配电路112的一个或更多个电阻器部件、一个或更多个电感部件和/或一个或更多个电容器部件的组合。换句话说，图2的阻抗匹配电路112被配置为叠置件102的电路元件的配置，并且可以由电传导层结构104形成。所述多个电容器部件、电阻器部件、电感器部件等可以形成叠置件102的一部分，并且可以通过PCB的布线以实现阻抗匹配功能的方式进行互连。

根据图2的构造可以特别有利地用于高频应用。可以不安装专用管芯或无源部件。铜结构本身可以充当天线116与前端芯片108之间的巴伦。

可以安装另外示出的部件112a、112b来稳定用于前端芯片108的电力供应。例如，部件112a、112b可以表现为低通滤波器、高通滤波器或带通滤波器。

根据图3所示的另一示例性实施方式的部件承载件100与图2所示的部件承载件100的不同之处在于：根据图3，阻抗匹配电路112在此被实现为嵌入式部件。阻抗匹配电路112被竖向地夹在前端芯片108与天线116之间。天线116又被制造为叠置件102的顶部上的图案化的电传导层结构104。同样在图3中，由于基本竖向的电连接电路，信号传播路径很短。

根据图4的本发明的示例性实施方式与图3的实施方式的不同之处特别地在于：天线116不被实施为叠置件102的顶部上的结构化的金属层，而是与此相反，天线116被实施为天线部件。所述天线部件可以例如是表面安装在叠置件102上的陶瓷部件，以提供天线功能。

图5仅示出了根据本发明另一示例性实施方式的部件承载件100的一部分，图5示出了容纳前端芯片108的腔室114也可以填充有底部填充材料158。在图5的实施方式中，容纳在腔室114中的前端芯片108的机械耦接因此可以通过提供粘合剂或底部填充材料158而进一步被改进。这可以改进图5所示的部件承载件100的热性能和机械完整性。

图6仅示出了根据本发明的示例性实施方式的部件承载件100的一部分，示出了叠置件102内的前端芯片108的连接也可以通过铜柱151来实现。

在图7的实施方式中，示意性指示的阻抗匹配电路112可以由叠置件102的电传导层结构104的对应构造形成。根据图7，铜电路(参见附图标记104、116)可以有助于阻抗匹配。

天线116再次形成为叠置件102的顶部上的图案化的平面电传导层结构104，即，形成为天线结构。因此，图7的构型特别紧凑。

前端芯片108被容纳在叠置件102的背面的腔室114内。

图7的部件承载件100的底部设置有连接结构182，该连接结构182可以被配置为建立与安装基座124或承载件(见图9)的机械和电气连接。例如，这种连接可以是QFN(四方扁平无引线封装)连接、BGA(球栅阵列)连接等。

图8示出了根据本发明的示例性实施方式的可以被实现为部件承载件100中的阻抗匹配电路112的巴伦的电路。如图8中示意性所示，阻抗匹配电路112被夹在天线116与前端芯片108之间。巴伦电路由连接在天线116和前端芯片108之间并且部分地接地的电容器160和电感器162组成。

技术人员将理解，阻抗匹配电路112的其他构型也是可能的。例如，图8中所示的无源部件(如电容器160和电感器162)可以有助于阻抗匹配。然而，未在图8中示出的欧姆电阻器也可以形成阻抗匹配电路112的一部分。

图9示出了根据本发明示例性实施方式的智能装置130。例如，所示的智能装置130可以是智能手机、平板电脑、平板手机、笔记本电脑或游戏机。示出的智能装置130包括部件承载件100、例如以上参照图1至图7描述的部件承载件100之一。根据图9，部件承载件100的暴露有前端芯片108的主表面被安装在智能装置130的安装基座124上。图9的截面图示出了可以以非常平坦的构型来实现智能装置130。例如，平坦的部件承载件100可以被表面安装在智能装置130的壳体165内的平坦的安装基座124、例如印刷电路板上。因此，部件承载件100可以为其收发器功能提供集成的前端处理和阻抗匹配能力，即使在非常有限的空间条件下也是如此。

图10示出了根据本发明的另一示例性实施方式的部件承载件100的截面图。根据图10，天线接口110是用于经由电缆170连接天线116的插座166。插座166具有容纳开口，该容纳开口构造成接纳经由同轴线缆170连接至实现为天线部件174的逆成形的插头168。例如，外部天线部件174可以是陶瓷天线。通过采取这种措施，根据特定应用的要求，可以将具有集成的前端处理和阻抗匹配能力的一个且相同的部件承载件100灵活地连接到不同的天线部件174。

根据图10，前端芯片108被表面安装在叠置件102的下部主表面上，从而突出到叠置件102的下部主表面之外。同样在这种构型中，前端芯片108是可适当接近的。

图11示出了根据本发明的另一示例性实施方式的部件承载件100的截面图。在图11的实施方式中，叠置件102的侧壁123包括电传导连接结构126，该电传导连接结构126被配置为将部件承载件100安装并连接在智能装置130的安装基座124上、或安装并连接在另一电子部件或承载件上。因此，图11示出了如下构型：部件承载件100的侧壁镀层被实现为电传导连接结构126。换句话说，叠置件102的侧壁123镀覆有电传导材料，从而形成连接结构126。为了在智能装置130中实现所示的部件承载件100，例如可以竖向地安装部件承载件100，使得将侧壁镀层布置在安装基座124的上部主表面上。

图12示出了根据本发明示例性实施方式的被实现为智能电话的智能装置130。如图所示，可以在智能装置130中实现上述类型的一个或更多个部件承载件100。例如，智能装置130可以具有触摸屏190、控制按钮192、照相机194、扬声器196和麦克风198等。

特别是对于超高频，在前端芯片108中还可以包括巴伦网络。通过这种构型，生产和测试变得更加容易。由于嵌入(巴伦模)或用以平衡的铜结构，因此可以在生产周期中测试每个零件。可以在将前端芯片108安装在部件承载件100中之前测试天线116。在安装前端芯片之后，可以测试整体配置。例如参考图2的实施方式。

应当注意，术语“包括”不排除其他元件或步骤，并且“一”或“一种”不排除多个。此外，可以组合与不同实施方式相关联描述的元件。

还应当注意，权利要求中的附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。

本发明的实现方式不限于附图中所示和上面描述的优选实施方式。相反，即使在根本不同的实施方式的情况下，也可以使用示出的解决方案和根据本发明的原理的多种变型。