传输器件和电子系统的制作方法

1.本公开大体上涉及在多个元件(诸如电子器件和/或基板)之间的电信号的传输。本公开尤其涉及用于高频信号传输的传输器件和电子系统。


背景技术：

2.高频信号的使用目前是该行业的一个重要问题。实际上，这种信号特别用于电子系统内或多个电子系统之间的通信。
3.高频信号的传输对复杂电子系统的设计施加了一定的限制。实际上，高频信号对可能改变它们的不同现象、诸如电磁耦合现象、功率损耗现象等很敏感。高频信号对特定类型的电磁耦合特别敏感，其中辐射噪声现象很可能当两个高频信号由空间接近的传输器件传输时发生。
4.希望能够至少部分地改进高频信号传输的某些方面。
5.需要较高性能的高频信号传输器件。
6.需要一种较能抵抗寄生电磁耦合现象的高频信号传输器件。
7.需要一种较能抵抗功率损耗现象的高频信号传输器件。
8.需要一种较能抵抗辐射噪声现象的高频信号传输器件。
9.需要一种适用于在电子系统内传输信号的高频信号传输器件。
10.更具体地，需要一种高频信号传输器件，其适合于在电子芯片之间或在它们的组装期间在电子芯片和基板之间传输信号。


技术实现要素：

11.本文的实施例克服了已知高频信号传输器件的全部或部分缺点，有助于实现以下优点：提高高频信号传输器件的性能、较好地抵抗寄生电磁耦合、功率损耗、抗辐射噪声等现象。
12.一个实施例提供了一种传输器件用于传输至少一个高频信号，该传输器件包括具有顶部的柔性基板和至少一个形成在柔性基板内部、和/ 或顶部上的第一导电轨道。
13.根据一个实施例，柔性基板由以下材料制成，该材料对于20至 500μm范围内的厚度、并且对于短于2mm的长度具有在1至10f/m范围内的介电常数。
14.根据一个实施例，柔性基板的材料选自下组：聚四氟乙烯(也以商品名teflon已知，或称为ptfe)及其衍生物和化合物；含氟聚合物，诸如全氟烷氧基(也称为pfa)；氟化乙烯丙烯(也被称为fep)；聚氯三氟乙烯(也称为pctfe)；乙烯四氟乙烯(也称为etfe)；氧化硅，诸如玻璃及其化合物，或基于玻璃纤维的材料；陶瓷，诸如氧化铝及其化合物；树脂，诸如环氧树脂(也以商品名epoxy fr4已知)；聚合物，诸如聚醚醚酮(也称为peek)；聚酰亚胺，诸如柔性覆铜板(也称为 fccl)；以及前述元素的混合物和化合物。
15.根据一个实施例，高频信号的频率范围为30mhz至300ghz。
16.根据一个实施例，至少一个第一轨道至少部分地覆盖所述柔性基板的表面。
17.根据一个实施例，至少一个第一轨道完全覆盖所述柔性基板的表面。
18.根据一个实施例，至少一个第一轨道是金属轨道。
19.根据一个实施例，金属轨道由包括以下项的金属合金制成：铜、铝、锡、镍、钯、钨、金或银，或仅由金制成。
20.根据一个实施例，至少一个第一轨道是波导。
21.根据一个实施例，该传输器件还包括至少一个第二传导性轨道。
22.根据一个实施例，第二传导性轨道适合于传输参考信号，例如接地。至少一个第二导电轨道被配置为支持参考信号。
23.根据一个实施例，传输器件包括在所述柔性基板的所述顶部的第一导电轨道和第二导电轨道，其中所述第一导电轨道承载高频信号，并且所述第二导电轨道承载接地参考。
24.根据一个实施例，传输器件包括在所述柔性基板的内部的所述第一导电轨道和在所述柔性基板的底部的第二导电轨道，其中所述第一导电轨道承载高频信号，并且所述第二导电轨道承载接地参考。
25.根据一个实施例，传输器件包括在所述柔性基板的所述顶部的所述第一导电轨道和在所述柔性基板的底部的第二导电轨道，其中所述第一导电轨道承载高频信号，并且所述第二导电轨道承载接地参考。
26.另一实施例提供了一种电子系统，其包括前述传输器件。
27.根据一个实施例，该系统还包括：至少一个第一元件，具有布置在其上的至少一个第一触点；以及至少一个第二元件，具有布置在其上的至少一个第二触点，所述传输器件被布置为将所述至少一个第一触点耦合到所述至少一个第二触点。
28.根据一个实施例，所述至少一个第一元件是电子器件或基板，并且所述至少一个第二元件是电子器件或基板。
29.根据一个实施例，该系统还包括至少一个第三元件，至少一个第三元件具有布置在其上的至少一个第三触点，所述传输器件具有y形，并且被配置为将第一触点、第二触点和第三触点耦合在一起。
附图说明
30.前述特征和优点以及其他特征和优点将在以下通过示例而非限制的方式参考附图给出的具体实施例的描述中详细描述，其中:
31.图1示意性地示出了电子系统的实施例的透视图；
32.图2(a)-图2(f)示出了图1的系统的传输器件的实施例的六个截面图；
33.图3(a)-图3(b)示出了图1的系统的传输器件的实施例的两个部分顶视图；
34.图4(a)-图4(b)示出了图1的系统的实施例的两个侧视图；和
35.图5以模块形式示意性地示出了制造图1的系统的传输器件的方法的步骤的顶视图。
具体实施方式
36.在不同的附图中，相似的特征由相似的附图标记指定。特别地，在各种实施例中共同的结构和/或功能特征可以具有相同的附图标记并且可以具有相同的结构、尺寸和材料
特性。
37.为了清楚起见，仅详细说明和描述了对理解本文描述的实施例有用的步骤和元件。特别是，用于传输高频信号的不同协议在描述中没有详细说明。实际上，所描述的实施例与大多数已知的高频信号传输协议兼容。
38.除非另有说明，当提到两个连接在一起的元件时，这意味着除了导体之外没有任何中间元件的直接连接，当提到两个耦合在一起的元件时，这意味着这两个元件可以连接或者它们可以通过一个或多个其他元件耦合。
39.在以下公开中，除非另有说明，当提及绝对位置限定词时，诸如术语“前”、“后”、“顶”、“底”、“左”、“右”等，或相对位置限定词，诸如术语“上方”、“下方”、“上”、“下”等，或方向限定词，诸如“水平”、“垂直”等，参考图中所示的方向。
40.除非另有说明，表述“大概”、“约”、“基本上”和“大约”表示在 10％以内，优选在5％以内。
41.在以下描述中，形容词“传导性”默认表示元件的导电性而不是其导热性。
42.图1是电子系统100的实施例的简化透视图。电子系统100更具体地是组装在基板上的电子芯片。
43.电子系统100包括基板101。基板101可以是固体基板，例如硅和/ 或锗、绝缘体上硅(soi)类型的基板、包括多个介电材料层的层压基板、树脂基板、陶瓷基板或塑料基板。
44.基板101包括一个或多个位于其上表面或前侧101a上的传导性轨道102。传导性轨道102能够耦合或连接形成在基板101的内部和/或基板的前表面101a的顶部上的触点103、通孔(图1中未示出)等。根据一个实施例，每个传导性轨道102包括至少一个端部102a，其耦合到布置在基板101的正面101a上的触点103或连接垫。传导性轨道102例如是金属轨道。根据示例，传导性轨道102由金属或包括铜、金或银的金属合金制成。根据另一个示例，传导性轨道102是波导。在图1中，根据一个实施例，示出了彼此平行布置的四个传导性轨道102，每个传导性轨道的端部102a连接到触点103。图1中所示的四个触点103对齐。
45.基板101可以包括一个或多个电子元件，图1中未示出，该一个或多个电子元件从其上表面101a或从其下表面或背面101b形成，因此称为嵌入基板101中的电子元件。根据一个示例，这些电子部件的某些触点可以通过传导性轨道102彼此电耦合。
46.电子系统100还包括组装在基板101的正面101a上的电子器件 104。器件104包括上表面或正面104a和下表面或背面104b。背面104b 例如通过键合或焊接方法固定到基板101的正面101a。器件104可以是电子部件、电子部件的组件、印刷电路、电子芯片等。器件104可以例如被保护性封装包围。
47.器件104还包括一个或多个位于其正面104a上的触点105。在图1 中，根据一个实施例，示出了彼此对齐的四个触点105。根据一个实施例，触点105例如是金属连接区域，诸如焊接区域或金属焊盘。根据一个实施例，触点105由金属或包括铜或金的金属合金制成。本领域技术人员将理解，器件104还可包括从其背面104b形成的触点。
48.根据一个实施例，基板101和器件104适合于使用高频信号。高频信号是频率在30mhz至300ghz范围内的信号。因此，基板101的触点 103和传导性轨道102以及器件104的触点105的尺寸和位置被设计为能够传输高频信号。特别地，触点103、各个电子轨道102、触点105 的尺寸被设计成允许高频信号的良好传输。更具体地，用于形成触点 103、电子轨道
102、触点105的材料及其尺寸适合于高频信号的传输。根据一个示例，触点103、各个电子轨道102、触点105彼此充分间隔开，以避免电磁耦合现象、诸如辐射噪声现象等。
49.电子系统100还包括将基板101的触点103耦合到基板104的触点 105的高频信号传输器件106的实施例。器件106由柔性基板107形成，在该柔性基板内部和/或顶部上定位有传导性轨道108。根据示例，在顶视图中，器件106具有基本上矩形的形状，诸如正方形或带有圆角的矩形。
50.根据一个实施例，柔性基板107由柔性-厚度-介电常数良好折衷的介电材料制成。更具体地，对于20至500μm范围内的厚度，诸如约 200μm，该材料对于较短长度、即对于短于2mm的长度的基板107而言是柔性的。此外，材料的介电常数在1至10f/m的范围内，例如1至5f/m。能够用于形成基板107的材料可以选自下组：聚四氟乙烯(也以商品名 teflon已知，或称为ptfe)及其衍生物和化合物；含氟聚合物、诸如全氟烷氧基(也称为pfa)；氟化乙烯丙烯(也称为fep)；聚氯三氟乙烯 (也称为pctfe)；乙烯四氟乙烯(也称为etfe)；氧化硅、诸如玻璃及其化合物、或基于玻璃纤维的材料；陶瓷(诸如氧化铝及其化合物)；树脂、诸如环氧树脂(也以商品名epoxy fr4已知)；聚合物、诸如聚醚醚酮(也称为peek)；聚酰亚胺、诸如柔性覆铜板(也称为fccl)；以及前述元素的混合物和化合物。
51.器件106可以根据需要包括尽可能多的传导性轨道108。在图1中，器件106包括彼此平行布置的四个传导性轨道108。每个导电轨迹108 将基板101的触点103耦合到电子器件104的触点105。传导性轨道102 诸如是金属轨道。根据示例，传导性轨道102由金属制成或由包括铜、铝、锡、镍、钯、钨、金或银的金属合金制成。根据另一个示例，传导性轨道102是波导。包括两个到四个传导性轨道的器件106的示例结合图2(a)-图2(f)进行了描述。此外，结合图3(a)-图3(b)和4(a)
ꢀ‑
图4(b)描述了将轨道108连接到触点103和105的构件的实际示例。
52.传输器件106的尺寸是通过考虑多个标准来确定的，其中包括：它包含的传导性轨道108的数量，以及它们的布局；器件106的总阻抗；以及基板101的电子器件104的体积和布局。
53.实际上，传输器件106的阻抗最好尽可能接近于器件104的输出阻抗，即触点105的水平的阻抗，并接近于基板101的输出阻抗，即是触点103的水平的阻抗。
54.使用器件106类型的传输器件的优点在于它能够用单个器件传输多个高频信号。事实上，迄今为止已知的适合于高频信号的连接方法，诸如引线键合，一次只允许传输一个信号，因为它们一次只允许连接两个触点。
55.本领域技术人员将理解，器件106类型的高频传输器件也可以用在组装在同一基板上或不同基板上的器件104类型的两个电子器件之间，或者也可用在两个不同基板之间、甚至同一基板的触点之间。
56.图2(a)-2(f)示出了关于图1描述的传输器件106类型的高频信号传输器件的实施例的六个截面图。
57.图2(a)示出了关于图1描述的器件106类型的高频信号传输器件 200a，包括关于图1描述的基板107类型的基板201。基板201包括上表面或正面202和下表面或背面203。器件200a还包括关于图1描述的传导性轨道108类型的三个传导性轨道204a。传导性轨道204a形成在基板202的正面202上。根据图2(a)的示例，传导性轨道204a并排放置并且彼此平行。
例如，这种配置与使用共面波导作为高频信号传输构件兼容。根据示例，中央传导性轨道204a可以传输高频信号，而侧向传导性轨道204a可以传输参考信号，诸如接地。
58.图2(b)示出了类似于图2(a)的器件200a的高频信号传输器件 200b，包括基板201和布置在基板201的正面202上的传导性轨道204b。与器件200a相反，器件200b包括在基板201上并排放置且彼此平行的四个传导性轨道204b。此外，对于器件200a，这种配置诸如与使用共面波导(cpw)作为高频信号传输构件兼容，尤其是与使用差分共面波导兼容。根据示例，第一中央传导性轨道204b可以传输高频信号，第二中央传导性轨道204b可以传输高频信号的补充，并且侧向传导性轨道204b可以传输参考信号，诸如接地。
59.图2(c)示出了关于图1描述的器件106类型的高频信号传输器件 200c，包括图2(a)和2(b)的基板201。器件200c还包括关于图1 描述的传导性轨道108类型的两个传导性轨道204c和205c。传导性轨道204c位于基板201的正面202上。传导性轨道204c的宽度小于基板 201。传导性轨道205c位于基板201的背面203上。根据一个实施例，传导性轨道205c覆盖基板201的背面203的大部分或甚至整个宽度。这样的配置例如与用作高频信号传输器件的微带型结构的使用兼容。根据示例，传导性轨道204c传输高频信号，并且传导性轨道205c传输参考信号，诸如接地。
60.图2(d)示出了类似于图2(c)的器件200c的高频信号传输器件 200d，包括基板201和布置在基板201的正面202上的传导性轨道204d，以及布置在基板201的背面203上的传导性轨道205d。与器件200c相反，器件200d包括在基板201的前表面202上并排放置且彼此平行布置的两个导电迹线204d。然而，如在器件200c中，导电迹线205d在基板201的背面203的大部分甚至整个宽度上延伸。此外，对于器件 200c，这种配置例如与用作高频信号传输构件的微带型结构、尤其是差分微带型结构的使用兼容。根据示例，第一传导性轨道204d传输高频信号，第二传导性轨道204d传输高频信号的补充，传导性轨道205d传输参考信号，诸如接地。
61.图2(e)示出了关于图1描述的器件106类型的高频信号传输器件 200e，包括图2(a)至2(d)的基板201。器件200e还包括关于图1 描述的传导性轨道108类型的三个传导性轨道204e、205e和206e。传导性轨道204e位于基板201的正面202上。根据一个实施例，传导性轨道204e覆盖基板201的正面202的大部分或甚至全部宽度。传导性轨道205e位于基板201的背面203上。根据一个实施例，传导性轨道 205e覆盖基板201的背面203的大部分或甚至全部宽度。传导性轨道 206e掩埋在基板201中。根据一个示例，传导性轨道206e的宽度小于基板201的宽度。这样的配置例如与用作高频信号传输构件的带状线型导电结构的使用兼容。根据示例，传导性轨道206e传输高频信号，并且传导性轨道204e和205e传输参考信号，诸如接地。
62.图2(f)示出了类似于图2(e)的器件200e的高频信号传输器件 200f，包括基板201和布置在基板201的正面202上的传导性轨道204f、布置在基板201的背面203上的传导性轨道205f、以及掩埋在基板201 中的两个传导性轨道206f。与器件200e相反，器件200f包括两个并排放置且彼此平行并掩埋在基板201中的传导性轨道206f。与在器件200e 中一样，传导性轨道204f或传导性轨道205f在基板201的正面202或背面203的大部分或甚至整个宽度上延伸。此外，对于器件200e，这样的配置例如与用作高频信号传输构件的带状线型结构的使用兼容，尤其是与差分带状线型结构的使用兼容。根据示例，第一传导性轨道206f 传输
高频信号，第二传导性轨道206f传输高频信号的补充，并且传导性轨道204f和205f传输参考信号，诸如接地。
63.本领域技术人员将理解，通过改变布置在基板的正面和背面上和/ 或埋入基板中的传导性轨道的数量，可以设想高频信号传输器件的其他配置。传导性轨道的宽度也是可调的。
64.传输器件106和传输器件200a至200f的优点在于它们与已经存在的不同高频信号传输器件兼容。因此，器件106和200a至200f与已经存在的电子基板和器件兼容。
65.这些器件的另一个优点是它们能够控制内部耦合现象并限制辐射噪声。
66.图3(a)-图3(b)示出了关于图1描述的器件106类型的器件的两个顶视图。
67.图3(a)更具体地示出了关于图2(a)描述的器件200a类型的器件300a的端部。与器件200a一样，器件300a包括基板301a，其上形成有三个传导性轨道302a。导电轨迹302a的端部与基板301a的端部齐平。
68.图3(b)更具体地示出了关于图2(e)描述的器件200e类型的器件300e的端部。与器件200e类似，器件300e包括图3(b)中未示出的基板、布置在基板上表面上的传导性轨道302e、和掩埋在基板中的传导性轨道303e。传导性轨道302e和303e各自在其端部包括从基板突出的延伸部304e。延伸部304e允许将传导性轨道302e连接到触点。器件300a和300e的连接方法的示例结合图4(a)和4(b)进行描述。
69.图4(a)-图4(b)示出了关于图1描述的电子系统100类型的电子系统的两个侧视图。
70.图4(a)示出了类似于图1的电子系统100的电子系统400a。因此，系统400a包括：关于图1描述的基板101类型的基板401，其上有布置至少一个电子轨道402，该电子轨道的一端耦合到触点403；关于图 1描述的电子器件104类型的电子器件404，组装在基板401上，并且在其上表面上包括至少一个触点405；和传输器件300a。
71.传输器件300a被布置成将基板401的触点403耦合到器件404的触点405。器件300a的两端接合到触点403和405。根据实施例，器件 300a的端部焊接到触点403和405。更具体地，器件300a的传导性轨道302a之一的一端焊接到触点403，而其另一端焊接到触点405。为了实现这一点，可以使用通过与导线连接技术相关的技术形成的金属球 406。实际上，可以通过使用超声波的方法使金属球406具有延展性，然后被压到触点403或405上，或者压到器件300a的传导性轨道302a上。金属球406诸如由包括铜、铝、锡、镍、钯、钨、金或银的金属合金制成，或者仅由金制成。根据示例，金属球406通过回流焊接技术沉积。
72.图4(b)示出了类似于图4(a)的电子系统400a的电子系统400e。器件400a和400e的共同要素不再赘述，下文仅强调它们的不同之处。与器件400a相反，器件400e使用关于图3(b)描述的器件300e来将器件404连接到基板401。
73.更具体地，如前所述，器件300e的传导性轨道302e在其端部包括延伸部304e以简化它们与触点的连接。根据一个实施例，器件300e的传导性轨道302之一的一端焊接到触点403，而其另一端焊接到触点 405。更具体地，所述传导性轨道的延伸部304e通过使用焊球407而被焊接到触点403和405。焊球诸如由诸如包括锌、铜、银等的金属合金制成。
74.图5是板500的模块形式的简化顶视图，在板500的顶部上和内部形成有多个高频信号传输器件501，其类型属于关于图1描述的器件 106、关于图2(a)-图2(f)描述的器件
200a到200f、或关于图3(a)
ꢀ‑
图3(b)描述的器件300a到300e。
75.板500是由与用于形成器件106、200a至200f、300a和300f的柔性基板相同的材料制成的基板。器件501的一个优点是它们可以在板500 上连续制造，然后通过切割板500来个体化。这允许制造这些器件的方法的效率更高。
76.已经描述了各种实施例和变体。本领域技术人员将理解，这些各种实施例和变体的某些特征可以组合，并且本领域技术人员将想到其他变体。特别地，高频信号传输器件已经被描述为能够耦合两个元件，这里的元件是基板或电子器件，但是本领域技术人员可以调整传输器件的形状，使得它能够结合两个以上的元素。因此，根据示例，传输器件可以具有y形以能够耦合三个元件(即，器件106的y形的第一支腿连接到第一器件104或轨道102，用于器件106的y形的第二支腿连接到第二器件104或轨道102，并且用于器件106的y形的第三支腿连接到第三器件104或轨道102)，或具有星形以能够耦合四个或多于四个元素。
77.最后，基于上文给出的功能指示，所描述的实施例和变型的实际实施在本领域技术人员的能力范围内。