DE102019110840A1

DE102019110840A1 - Rf-vorrichtungen mit konformen antennen und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE102019110840A1
Application number: DE102019110840.3A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Rieder
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2019-04-26
Filing date: 2019-04-26
Publication date: 2020-10-29
Also published as: US20200343626A1; US11791542B2

Abstract

Eine RF-Vorrichtung beinhaltet eine konforme RF-Antenne, die dazu ausgelegt ist, auf einer nichtmetallischen Komponente eines Fahrzeugs befestigt zu werden, und die dazu ausgelegt ist, bei Frequenzen höher als 10 GHz zu arbeiten. Die RF-Vorrichtung beinhaltet ferner einen RF-Chip, der auf der konformen RF-Antenne befestigt und elektrisch mit der konformen RF-Antenne gekoppelt ist, um ein RF-Signal mit einer Frequenz von höher als 10 GHz an die konforme RF-Antenne zu übertragen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf die RF („Radio Frequency“, Hochfrequenz (HF))-Technologie. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf RF-Vorrichtungen mit konformen Antennen und Verfahren zur Herstellung solcher RF-Vorrichtungen.
HINTERGRUND
RF-Vorrichtungen können z.B. für Sicherheitsanwendungen eingesetzt werden. So können beispielsweise Radarsensoren für die Totwinkelerkennung, die automatisierte Geschwindigkeitsregelung, Kollisionsvermeidungssysteme, usw. verwendet werden. In diesem Zusammenhang können die Radarsensoren typischerweise hinter einer Stoßstange des Fahrzeugs befestigt werden. Hersteller von RF-Vorrichtungen sind ständig bestrebt, ihre Produkte zu verbessern. Insbesondere kann es wünschenswert sein, die Größe von RF-Sensorsystemen zu verkleinern, während gleichzeitig die Leistung und Zuverlässigkeit der Systeme erhalten oder sogar erhöht wird.
KURZDARSTELLUNG
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf eine RF-Vorrichtung. Die RF-Vorrichtung umfasst eine konforme RF-Antenne, die dazu ausgelegt ist, auf einer nichtmetallischen Komponente eines Fahrzeugs befestigt zu werden, und die dazu ausgelegt ist, bei Frequenzen höher als 10 GHz zu arbeiten. Die RF-Vorrichtung umfasst ferner einen RF-Chip, der auf der konformen RF-Antenne befestigt und elektrisch mit der konformen RF-Antenne gekoppelt ist, um ein RF-Signal mit einer Frequenz von höher als 10 GHz an die konforme RF-Antenne zu übertragen.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren. Das Verfahren umfasst ein Befestigen eines RF-Chips auf einer konformen RF-Antenne. Das Verfahren umfasst ferner ein Befestigen der konformen RF-Antenne auf einer nichtmetallischen Komponente eines Fahrzeugs.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf ein System. Das System umfasst eine nichtmetallische Komponente eines Fahrzeugs. Das System umfasst ferner einen RF-Chip, der auf der nichtmetallischen Komponente durch einen Haftvermittler befestigt ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beigefügten Zeichnungen dienen dem besseren Verständnis der Aspekte und sind in diese Beschreibung integriert und bilden einen Teil davon. Die Zeichnungen veranschaulichen Aspekte und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, Prinzipien von Aspekten zu verdeutlichen. Andere Aspekte und viele der beabsichtigten Vorteile von Aspekten werden leicht erkannt, da sie durch die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden werden. Die Elemente der Zeichnungen müssen nicht unbedingt relativ zueinander skaliert sein. Gleiche Bezugszeichen können entsprechende ähnliche Teile bezeichnen.
1 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsseitenansicht einer RF-Vorrichtung 100 gemäß der Offenbarung.
2 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsseitenansicht einer RF-Vorrichtung 200 gemäß der Offenbarung, die an einer nichtmetallischen Komponente eines Fahrzeugs befestigt ist.
3 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsseitenansicht eines Systems mit einer RF-Vorrichtung 300 gemäß der Offenbarung, die an einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs befestigt ist.
4 veranschaulicht schematisch eine Frontansicht der Windschutzscheibe der 3.
5 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsseitenansicht einer RF-Vorrichtung 500 gemäß der Offenbarung, die an einer nichtmetallischen Komponente eines Fahrzeugs befestigt ist.
6 veranschaulicht schematisch eine Draufsicht eines Gehäuses mit einem RF-Chip.
7 veranschaulicht schematisch eine Draufsicht einer Masseschicht einer konformen RF-Antenne.
8 veranschaulicht schematisch eine Draufsicht eins Gehäuses mit einem RF-Chip, der über einer Masseschicht einer konformen RF-Antenne angeordnet ist.
9 veranschaulicht schematisch eine Draufsicht eines Gehäuses mit einem RF-Chip und einem Antennenelement einer Antennenschicht einer konformen RF-Antenne.
10 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsseitenansicht einer RF-Vorrichtung 1000 gemäß der Offenbarung, die auf einer nichtmetallischen Komponente eines Fahrzeugs befestigt ist.
11 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsseitenansicht einer RF-Vorrichtung 1100 gemäß der Offenbarung, die auf einer nichtmetallischen Komponente eines Fahrzeugs befestigt ist.
12 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsseitenansicht einer RF-Vorrichtung 1200 gemäß der Offenbarung, die an einer nichtmetallischen Komponente eines Fahrzeugs befestigt ist.
13 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsseitenansicht einer RF-Vorrichtung 1300 gemäß der Offenbarung, die auf einer nichtmetallischen Komponente eines Fahrzeugs befestigt ist.
14 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsseitenansicht einer RF-Vorrichtung 1400 gemäß der Offenbarung, die auf einer nichtmetallischen Komponente eines Fahrzeugs befestigt ist.
15 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsseitenansicht eines Systems 1500 gemäß der Offenbarung.
16 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsseitenansicht eines Systems 1600 gemäß der Offenbarung.
17 veranschaulicht schematisch eine Draufsicht einer Radar-Patch-Antenne 1700.
18 veranschaulicht schematisch eine eindimensionale Abtast-Phased-Array konforme RF-Antenne und ihr Strahlungsdiagramm.
19 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß der Offenbarung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen zur Veranschaulichung spezifische Aspekte dargestellt sind, in denen die Offenbarung praktiziert werden kann. In diesem Zusammenhang kann Richtungsterminologie wie „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, usw. in Bezug auf die Ausrichtung der beschriebenen Figuren verwendet werden. Da Komponenten der beschriebenen Vorrichtungen in verschiedenen Ausrichtungen angeordnet sein können, kann die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung verwendet werden und ist in keiner Weise einschränkend. Andere Aspekte können genutzt werden und strukturelle oder logische Änderungen können vorgenommen werden, ohne vom Konzept der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die folgende detaillierte Beschreibung ist daher nicht in einem einschränkenden Sinne zu verstehen, und das Konzept der vorliegenden Offenbarung ist durch die beigefügten Ansprüche definiert.
1 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsseitenansicht einer RF-Vorrichtung 100 gemäß der Offenbarung. Die RF-Vorrichtung 100 ist allgemein dargestellt, um Aspekte der Offenbarung qualitativ zu beschreiben. Die RF-Vorrichtung 100 kann weitere Aspekte aufweisen, die aus Gründen der Einfachheit nicht dargestellt sind. Beispielsweise kann die RF-Vorrichtung 100 um einen der Aspekte erweitert werden, die in Verbindung mit anderen RF-Vorrichtungen und Verfahren gemäß der Offenbarung beschrieben sind.
Die RF-Vorrichtung 100 beinhaltet eine konforme RF-Antenne 2. Die konforme RF-Antenne 2 ist dazu ausgelegt, auf einer nichtmetallischen Komponente eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) befestigt (oder daran festgemacht) zu werden. Darüber hinaus ist die konforme RF-Antenne 2 dazu ausgelegt, bei Frequenzen höher als 10GHz zu arbeiten. Die RF-Vorrichtung 100 beinhaltet ferner einen RF-Chip 4, der auf der konformen RF-Antenne 2 befestigt (oder daran festgemacht) ist. Im Beispiel der 1 ist dargestellt, dass der RF-Chip 4 in direktem Kontakt mit einer Oberfläche der konformen RF-Antenne 2 steht. In diesem Zusammenhang ist klar, dass eine oder mehrere zusätzliche Komponenten oder Schichten, wie z.B. eine Klebeschicht, zwischen dem RF-Chip 4 und der konformen RF-Antenne 2 angeordnet sein können, wie aus den nachfolgend beschriebenen Beispielen hervorgeht. Der RF-Chip 4 ist elektrisch mit der konformen RF-Antenne 2 gekoppelt, um ein RF-Signal mit einer Frequenz größer als 10 GHz an die konforme RF-Antenne 2 zu übertragen.
Die konforme RF-Antenne 2 und Hochfrequenzschaltungen des RF-Chips 4 können in einem Frequenzbereich von mehr als etwa 10 GHz arbeiten. Insbesondere können die konforme RF-Antenne 2 und der RF-Chip 4 in einem Hochfrequenzbereich oder Mikrowellenfrequenzbereich arbeiten, der von etwa 10 GHz bis etwa 300 GHz reichen kann. Mikrowellenschaltungen können beispielsweise Mikrowellensender, Mikrowellenempfänger, Mikrowellensendeempfänger, Mikrowellensensoren, Mikrowellendetektoren, usw. beinhalten. RF-Vorrichtungen gemäß der Offenbarung können z.B. für Radaranwendungen verwendet werden, bei denen die Frequenz der RF-Signale moduliert sein kann. Dementsprechend kann die konforme RF-Antenne 2 insbesondere einer konformen Radarantenne und der RF-Chip 4 kann insbesondere einem Radarchip entsprechen. Radar-Mikrowellenvorrichtungen können beispielsweise in Automobil- oder Industrieanwendungen für Entfernungsbestimmungs-/Entfernungsmess-Systeme eingesetzt werden. So können beispielsweise automatische Geschwindigkeitsregelungssysteme für Fahrzeuge oder Antikollisionssysteme für Fahrzeuge im Mikrowellenfrequenzbereich betrieben werden, beispielsweise in den 24GHz-, 77GHz- oder 79GHz-Frequenzbändern. Der RF-Chip 4 kann aus einem Halbleiterelementarmaterial (z.B. Si, usw.) oder einem Verbindungshalbleitermaterial (z.B. GaN, SiC, SiGe, GaAs, usw.) hergestellt sein oder diese umfassen.
Die konforme RF-Antenne 2 kann dazu ausgelegt sein, einer vorgegebenen Form zu entsprechen oder zu folgen, wie z.B. einer flach gekrümmten Antenne, die auf einer gekrümmten Oberfläche befestigt oder in diese eingebettet ist. Dementsprechend können das Material oder die Komponenten der konformen RF-Antenne 2 bis zu einem gewissen Grad flexibel sein, so dass die konforme RF-Antenne 2 einer gekrümmten Befestigungsfläche folgen kann. So können beispielsweise konforme RF-Antennen eine Form von Patch-Array-Antennen sein, insbesondere Phased-Array-Antennen. Sie können durch ein Array von mehreren, insbesondere identischen, kleinen flachen Antennenelementen ausgebildet sein, die die Oberfläche bedecken. So können beispielsweise die Antennenelemente Patch-Antennen (oder Patches) sein. An jeder Antenne kann ein Strom von einem Sender durch einen oder mehrere Phasenschieber fließen, die von einem Mikroprozessor gesteuert werden können. Durch die Steuerung der Phase des Einspeisestroms können von den einzelnen Antennen gesendete ungerichtete Millimeterwellen (mm-Wellen) vor der Antenne zum Interferieren gebracht werden, wodurch ein oder mehrere Strahlen aus mm-Wellen ausgebildet werden, die in eine gewünschte Richtung zeigen können. Das Steuern der Phase kann daher eine Strahlformung („Beamforming“) der emittierten mm-Wellen ermöglichen, indem die Hauptstrahlungskeule („Main Lobe“) in eine vorgegebene Richtung gerichtet wird. Dies kann beispielsweise dazu verwendet werden, um ein Befestigen der Antenne in nicht optimaler Richtung zu ermöglichen. In einer Empfangsantenne können einzelne mm-Wellensignale, die von jedem Antennenelement empfangen werden, in der richtigen Phase kombiniert werden, um die aus einer bestimmten Richtung empfangenen Signale zu verstärken. Auf diese Weise kann die Antenne für eine bestimmte Richtung empfindlich gemacht werden und interferierende Signale aus anderen Richtungen ausschließen oder dämpfen. In einem Beispiel können die einzelnen Antennenelemente einer Phased-Array konformen Antenne auf einer ebenen Fläche befestigt sein. In einem weiteren Beispiel einer Phased-Array konformen Antenne können die Antennenelemente auf einer gekrümmten Oberfläche befestigt sein, wobei die Phasenschieber dazu ausgelegt sein können, unterschiedliche Phasenverschiebungen zu kompensieren, die durch unterschiedliche Weglängen von RF-Wellen aufgrund der Lage der einzelnen Antennen auf der gekrümmten Oberfläche verursacht werden. Es ist zu beachten, dass detailliertere Beispiele für konforme RF-Antennen in Verbindung mit den 17 und 18 dargestellt und beschrieben sind.
Die elektrische Kopplung zwischen dem RF-Chip 4 und der konformen RF-Antenne 2 kann nichtgalvanisch (drahtlos) sein. Das heißt, eine Übertragung von RF-Signalen zwischen dem RF-Chip 4 und der konformen RF-Antenne 2 kann nicht durch einen elektrischen Leiter, wie z.B. ein Koaxialkabel, realisiert sein. Dadurch kann eine Verbindung des RF-Chips 4 und der konformen RF-Antenne 2 durch einen elektrischen Leiter vermieden werden. In einem Beispiel kann eine Übertragung von RF-Signalen durch kapazitive Kopplung realisiert werden. Der RF-Chip 4 kann somit eine Kopplungsstruktur beinhalten, die dazu ausgelegt ist, ein vom RF-Chip 4 bereitgestelltes RF-Signal in die konforme RF-Antenne 2 einzukoppeln und umgekehrt. Eine solche Kopplungsstruktur kann z.B. eine oder mehrere Patch-Antennen beinhalten. Alternativ oder zusätzlich kann eine Übertragung von RF-Signalen zwischen dem RF-Chip 4 und der konformen RF-Antenne 2 über einen oder mehrere Hohlleiter bereitgestellt werden.
Die konforme RF-Antenne 2 kann auf einer nichtmetallischen Komponente eines Fahrzeugs befestigt werden. Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug sein, wie z.B. ein Auto, ein Lastwagen, ein Bus, ein Motorrad, usw. Die nichtmetallische Komponente kann jeder nichtmetallische Teil des Fahrzeugs sein, der eine Oberfläche bereitstellt, die für das Befestigen der konformen RF-Antenne 2 geeignet ist. Die nichtmetallische Komponente kann mindestens eines aus einem Glasmaterial, einem Kunststoffmaterial, einem keramischen Material, usw. beinhalten oder daraus bestehen. Beispielsweise kann die nichtmetallische Komponente mindestens eines von einem Fenster, einer Beleuchtungsabdeckung, einem Spiegelgehäuse, usw. beinhalten. Die Scheibe kann eine Heckscheibe, eine Seitenscheibe oder eine Windschutzscheibe des Fahrzeugs sein. Die Beleuchtungsabdeckung kann auf der Rückseite, auf der Vorderseite oder auf einer Seitenfläche des Fahrzeugs angeordnet sein. Das Spiegelgehäuse kann innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs angeordnet sein. In einem spezifischen Beispiel kann das Spiegelgehäuse auf einer Innenfläche einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs, d.h. im Fahrgastraum, angeordnet sein.
2 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsseitenansicht einer RF-Vorrichtung 200 gemäß der Offenbarung, die an einer nichtmetallischen Komponente 16 eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) befestigt ist. Beispielsweise kann die RF-Vorrichtung 200 als eine detailliertere Implementierung der RF-Vorrichtung 100 der 1 angesehen werden.
Die RF-Vorrichtung 200 kann eine konforme RF-Antenne 2 beinhalten. Die konforme RF-Antenne 2 kann ein flexibles dielektrisches Substrat 6, eine über der Oberseite des dielektrischen Substrats 6 angeordnete Masseschicht 8 und eine über der Unterseite des dielektrischen Substrats 6 angeordnete Antennenschicht 10 beinhalten. Die RF-Vorrichtung 200 kann ferner ein Ball-Grid-Array (BGA)-Laminat 11, das über der konformen RF-Antenne 2 angeordnet ist, und einen RF-Chip 4, der über dem BGA-Laminat 11 angeordnet ist, beinhalten.
Beispielsweise kann der RF-Chip 4 mittels einer Flip-Chip-Befestigungstechnik auf dem BGA-Laminat 11 befestigt sein. Das heißt, die konforme RF-Antenne 2 kann als Befestigungselement für den RF-Chip 4 verwendet werden. Bei Betrachtung in einer Richtung senkrecht zu z.B. der Befestigungsfläche der konformen RF-Antenne 2 kann sich das BGA-Laminat 11 und/oder der RF-Chip 4 zumindest teilweise mit der konformen RF-Antenne 2 überlappen. Das dielektrische Substrat 6 kann einen Hohlraum 14 beinhalten, wobei das BGA-Laminat 11 und der RF-Chip 4 zumindest teilweise über dem Hohlraum 14 angeordnet sein können. Die RF-Vorrichtung 200 kann an einer nichtmetallischen Komponente 16 eines Fahrzeugs befestigt werden (oder daran festgemacht werden), wie z.B. einer Windschutzscheibe eines Autos. Das heißt, die nichtmetallische Komponente 16 kann als Befestigungselement für die konforme RF-Antenne 2 verwendet werden. Die RF-Vorrichtung 200 kann elektrisch mit einer Stromversorgung (nicht dargestellt) und einer Datenverbindung (nicht dargestellt) verbunden sein. Die Datenverbindung kann dazu ausgelegt sein, einen Datenaustausch zwischen der RF-Vorrichtung 200 und z.B. einem zentralen Prozessor des Fahrzeugs bereitzustellen.
Das dielektrische Substrat 6 kann aus mindestens einem von einem FR-4-Material, einem PTFE-Material, einem verlustarmen („low loss“) dielektrischen Material, einem keramischen Material, usw. hergestellt sein oder diese(s) beinhalten. Die Masseschicht 8 und die Antennenschicht 10 können aus einem geeigneten Metall oder einer geeigneten Metalllegierung, wie z.B. Kupfer, hergestellt sein oder diese beinhalten. In einem spezifischen Beispiel kann die konforme RF-Antenne 2 aus einem kupferverkleideten PTFE-Material ausgebildet sein. Das dielektrische Substrat 6, die Masseschicht 8 und die Antennenschicht 10 können flexibel sein, so dass die konforme RF-Antenne 2 auf einer gekrümmten Oberfläche befestigt werden kann. Es ist zu beachten, dass ein detaillierteres Beispiel für eine Masseschicht z.B. in Verbindung mit der 7 dargestellt und beschrieben ist. Ferner ist zu beachten, dass detailliertere Beispiele von Antennenschichten z.B. in Verbindung mit den 9, 17 und 18 dargestellt und beschrieben sind.
Im Beispiel der 2 kann der RF-Chip 4 ein Flip-Chip sein, der auf einem BGA-Laminat 11 befestigt ist. In einem weiteren Beispiel kann der RF-Chip 4 ein Bare-Die (Nacktchip) sein, der auf der konformen RF-Antenne 2 befestigt ist. In noch einem weiteren Beispiel kann die RF-Vorrichtung 200 ein Gehäuse beinhalten, wobei der RF-Chip 4 zumindest teilweise in dem Gehäuse verkapselt sein kann. Das Gehäuse kann mindestens eines von einem Laminat, einer Leiterplatte, einem Halbleitergehäuse, einem Wafer-Level Halbleitergehäuse, einem Panel-Level Halbleitergehäuse, usw. beinhalten. Die konforme RF-Antenne 2 kann insbesondere vollständig, extern oder außerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Aufgrund dieser äußeren Anordnung der konformen RF-Antenne 2 kann die Größe der RF-Vorrichtung 200 nicht von der Größe der konformen RF-Antenne 2 abhängen. Vielmehr kann die Größe der RF-Vorrichtung 200 spezifisch von der Größe des RF-Chips abhängen, dessen Grundfläche z.B. einen Wert in einem Bereich von etwa 0,25 cm² (Quadratzentimeter) bis etwa 2 cm² (Quadratzentimeter) aufweisen kann. Das heißt, die Größe einer RF-Vorrichtung gemäß der Offenbarung kann kleiner sein als bei RF-Vorrichtungen, die ein Gehäuse mit einer zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses angeordneten RF-Antenne beinhalten.
Während eines Betriebs kann die RF-Vorrichtung 200 RF-Signale senden und empfangen. Insbesondere kann die RF-Vorrichtung 200 Radarsignale senden und Echosignale von möglichen Zielen empfangen. Mehrfach-Echos über die Zeit können gesammelt, gespeichert und analysiert werden. In diesem Zusammenhang kann die RF-Vorrichtung 200 eine integrierte Schaltung (nicht dargestellt) beinhalten, die dazu ausgelegt ist, Sendesignale und/oder Empfangssignale zu verarbeiten. Darüber hinaus können Daten zwischen der RF-Vorrichtung 200 und einem zentralen Prozessor des Fahrzeugs (nicht dargestellt) über eine Datenverbindung (nicht dargestellt) ausgetauscht werden.
Eine Hochfrequenzschaltung des RF-Chips 4 kann dazu ausgelegt sein, RF-Signale zu erzeugen, die in das BGA-Laminat 11 eingekoppelt werden können. Die RF-Signale können von der Oberseite des BGA-Laminats 11 zur Unterseite des BGA-Laminats 11 geführt werden, beispielsweise über einen oder mehrere Leiter und/oder über eine oder mehrere im BGA-Laminat 11 ausgebildete Hohlleiterstrukturen. Die durch das BGA-Laminat 11 geführten RF-Signale können über eine Kopplungsstruktur (nicht dargestellt), wie z.B. eine Patch-Antenne, die auf der Unterseite des BGA-Laminats 11 angeordnet sein kann, in die Antennenschicht 10 der konformen RF-Antenne 2 eingekoppelt werden. Insbesondere kann eine solche Kopplungsstruktur im Hohlraum 14 des dielektrischen Substrats 6 so angeordnet sein, dass eine Ausbreitung der Radarstrahlung durch das Material des dielektrischen Substrats 6 nicht abgeschwächt werden kann. Die Antennenschicht 10 kann die RF-Signale durch die nichtmetallische Komponente 16 abstrahlen. RF-Signale, die von der RF-Vorrichtung 200 auf der Antennenschicht 10 empfangen werden, können in ähnlicher Weise an den RF-Chip 4 weitergeleitet werden.
Die nichtmetallische Komponente 16 kann frei von Materialien oder Strukturen sein, die Radarstrahlung blockieren oder absorbieren können. Beispielsweise kann eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs eine oder mehrere Metallschichten beinhalten, um eine Wärmebelastung im Inneren des Fahrzeugs zu reduzieren. Da solche metallischen Schichten die Radarstrahlung zumindest teilweise absorbieren können, kann die Windschutzscheibe von solchen absorbierenden Schichten befreit werden. Strahlungselemente der Antennenschicht 16 können über Abschnitte der Windschutzscheibe angeordnet werden, die frei von solchen metallischen Schichten sind. Generell kann die konforme RF-Antenne 2 hinter optisch unkritischen Teilen der Windschutzscheibe angeordnet werden, wie z.B. einer nicht dämpfenden Schicht, z.B. aus einem keramischen Material gefertigt, die beispielsweise in der Nähe des Innenrückspiegels angeordnet sein kann.
Das Strahlungsdiagramm und/oder die Antennencharakteristik der konformen RF-Antenne 2 kann eine Hauptstrahlungskeule 18 beinhalten. Die Befestigungsfläche der nichtmetallischen Komponente 16 kann nicht senkrecht zu einer Haupterfassungsrichtung der RF-Vorrichtung 200 sein. Dementsprechend kann die Hauptstrahlungskeule 18 so gewählt werden, dass sie nicht senkrecht zu einer durch die Antennenschicht 10 definierten Ebene steht. In einem Beispiel kann die Richtung der Hauptstrahlungskeule 18 festgelegt sein. In einem weiteren Beispiel kann die Richtung der Hauptstrahlungskeule 18 einstellbar sein, was durch einen horizontalen bidirektionalen Pfeil in der 2 angedeutet ist. Eine einstellbare Hauptstrahlungskeulenrichtung kann z.B. bereitgestellt werden, wenn die konforme RF-Antenne 2 eine Phased-Array-Antenne beinhaltet. Insbesondere kann der RF-Chip 4 dazu ausgelegt sein, die Phased-Array-Antenne zu treiben, um die Hauptstrahlungskeule 18 der konformen RF-Antenne 2 einzustellen, beispielsweise die Form und die Richtung der Hauptstrahlungskeule 18. Es ist zu beachten, dass ein Beispiel einer Phased-Array-Antenne in Verbindung mit der 18 beschrieben ist.
Die konforme RF-Antenne 2 kann dazu ausgelegt sein, einen thermischen Pfad 19 zum Ableiten von vom RF-Chip 4 erzeugter Wärmeenergie in eine Richtung auf die nichtmetallische Komponente 16 bereitzustellen, der durch einen senkrechten Pfeil in der 2 angedeutet ist. Das heißt, die konforme RF-Antenne 2 und/oder die nichtmetallische Komponente 16 des Fahrzeugs können als Kühlkörper verwendet werden. In diesem Zusammenhang kann eine Wärmeleitfähigkeit des dielektrischen Substrats 6 einen Wert in einem Bereich von etwa 0,1 W/mK bis etwa 0,3 W/mK aufweisen. In einem konkreten Beispiel kann der Wert der Wärmeleitfähigkeit etwa 0,2 W/mK betragen. Darüber hinaus kann ein Wärmewiderstand des dielektrischen Substrats 6 einen Wert in einem Bereich von etwa 2,5 K/W bis etwa 5 K/W aufweisen.
3 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsseitenansicht eines Systems mit einer RF-Vorrichtung 300 gemäß der Offenbarung, die an einer Windschutzscheibe 20 eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) befestigt ist. Beispielsweise kann die RF-Vorrichtung 300 der RF-Vorrichtung 200 der 2 ähnlich sein. Die RF-Vorrichtung 300 kann auf der Innenfläche der Windschutzscheibe 20, d.h. im Inneren des Fahrzeugs, befestigt sein. Beispielsweise kann die RF-Vorrichtung 300 auf die Windschutzscheibe 20 geklebt oder laminiert sein. Im Beispiel der 3 kann die RF-Vorrichtung 300 innerhalb eines Gehäuses 22 angeordnet oder in dieses integriert sein, das an der Windschutzscheibe 20 befestigt sein kann. Beispielsweise kann das Gehäuse 22 ein Teil des Innenrückspiegels sein oder kann ein separates Gehäuse sein, das neben dem Innenrückspiegel angeordnet ist. Das Gehäuse 22 kann weitere Komponenten aufnehmen, die aus Gründen der Einfachheit nicht dargestellt sind. Beispielsweise kann das Gehäuse 22 ein oder mehrere Kameramodule, einen oder mehrere Regensensoren, usw. enthalten. Die RF-Vorrichtung 300 kann sich mit diesen weiteren elektronischen Komponenten eine Stromversorgung teilen. Während eines Betriebs der RF-Vorrichtung 300 kann ein Hauptstrahlungskegel 18 in eine Bewegungsrichtung des Fahrzeugs zeigen. Im Beispiel der 3 kann der Hauptstrahlungskegel 18 in eine Richtung zeigen, die im Wesentlichen parallel zur Fahrbahnoberfläche verläuft.
4 veranschaulicht schematisch eine Frontansicht der Windschutzscheibe 20 der 3. Wie aus der 4 ersichtlich, kann das Gehäuse 22 in einem mittleren oberen Bereich der Windschutzscheibe 20 angeordnet sein.
5 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsseitenansicht einer RF-Vorrichtung 500 gemäß der Offenbarung, die an einer nichtmetallischen Komponente 16 eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) befestigt ist. Die RF-Vorrichtung 500 kann zumindest teilweise der RF-Vorrichtung 200 der 200 ähnlich sein und ähnliche Komponenten beinhalten. Die oben genannten Erläuterungen im Zusammenhang mit der 2 können daher auch für das in der 5 dargestellte Beispiel gelten.
Im Beispiel der 5 kann ein RF-Chip zumindest teilweise in einem Gehäuse 12 verkapselt sein. Der Einfachheit halber veranschaulicht 5 nur das Gehäuse 12, während der RF-Chip nicht explizit dargestellt ist. In einem weiteren Beispiel kann der RF-Chip ein Bare-Die (Nacktchip) sein, der ohne zusätzliches Gehäuse auf der konformen RF-Antenne 2 befestigt sein kann. Im Beispiel der 5 ist das Gehäuse 12 beispielhaft ähnlich dem Laminat 11 der 2 dargestellt. Beispielsweise kann das Gehäuse 12 mit einem Klebstoff (nicht dargestellt) an der konformen RF-Antenne 2 festgemacht sein.
Die RF-Vorrichtung 500 kann eine oder mehrere erste Kopplungsstrukturen, wie z.B. erste Patch-Antennen 24A, beinhalten, die auf der Unterseite des Gehäuses 12 angeordnet sein können. Darüber hinaus können eine oder mehrere Massekopplungsstrukturen 26 auf der Unterseite des Gehäuses 12 angeordnet sein. Es ist zu beachten, dass eine beispielhafte Draufsicht der Unterseite des Gehäuses 22 in Verbindung mit der 6 dargestellt und diskutiert ist.
Die Masseschicht 8 kann Öffnungen 28 beinhalten, die gegenüber den ersten Patch-Antennen 24A angeordnet sein können. Das heißt, bei Betrachtung in einer Richtung senkrecht zu z.B. der Oberseite der konformen RF-Antenne 2 können sich die ersten Patch-Antennen 24A und die Öffnungen 28 zumindest teilweise überlappen. Auf diese Weise können RF-Signale, die von den ersten Patch-Antennen 24A gesendet werden, die Masseschicht 8 durch die Öffnungen 28 passieren. Ein Abstand „d“ zwischen den ersten Patch-Antennen 24A und der Masseschicht 8 kann als „Assembly-Abstand“ bezeichnet werden. In senkrechter Richtung gemessen, kann der Assembly-Abstand „d“ einen Wert kleiner als etwa 100 Mikrometer, oder kleiner als etwa 90 Mikrometer, oder kleiner als etwa 80 Mikrometer, oder sogar kleiner als etwa 70 Mikrometer aufweisen. Die RF-Vorrichtung 500 kann optional eine oder mehrere zweite Kopplungsstrukturen (nicht dargestellt) beinhalten, wie z.B. zweite Patch-Antennen, die auf der Oberseite des dielektrischen Substrats 6 angeordnet sein können. Es ist zu beachten, dass solche zweiten Kopplungsstrukturen und ihre Funktion im Zusammenhang mit der 13 dargestellt und beschrieben sind.
Die Massekopplungsstrukturen 26 können gegenüber der Masseschicht 8 angeordnet werden. Das heißt, bei Betrachtung in einer Richtung senkrecht zu z.B. der Oberseite der konformen RF-Antenne 2 können sich die Massekopplungsstrukturen 26 und die Masseschicht 8 zumindest teilweise überlappen. Dadurch kann eine nichtgalvanische Kopplung zwischen den Massekopplungsstrukturen 26 und der Masseschicht 8 zum Erden der RF-Vorrichtung 500 oder ihrer Komponenten verbessert werden. Im Beispiel der 5 kann die Erdung der RF-Vorrichtung 500 oder ihrer Komponenten nichtgalvanisch hergestellt werden. In einem weiteren Beispiel kann die Erdung der RF-Vorrichtung 500 durch einen elektrischen Leiter realisiert werden.
Im Beispiel der 5 ist ein Bereich unterhalb des Gehäuses 12 durch schraffierte Bereiche dargestellt. In einem Beispiel können die schraffierten Bereiche einem Hohlraum 14 entsprechen, der in der konformen RF-Antenne 2 ausgebildet ist, wie bereits in Verbindung mit der 2 beschrieben. Der Hohlraum 14 kann dazu ausgelegt sein, eine Ableitung von von der RF-Vorrichtung 500 erzeugter Abwärme in Richtung der nichtmetallischen Komponente 16 zu verbessern. In weiteren Beispielen kann der Hohlraum 14 mit mindestens einer Wärmeleitpaste oder einem Wärmeleitpad gefüllt sein.
Während eines Betriebs der RF-Vorrichtung 500 kann eine Hochfrequenzschaltung eines RF-Chips im Gehäuse 12 RF-Signale erzeugen, die in die konforme RF-Antenne 2 eingekoppelt werden können. Insbesondere können die RF-Signale drahtlos oder nicht-galvanisch von den ersten Patch-Antennen 24A an die Antennenschicht 10 übertragen werden, beispielsweise basierend auf einer kapazitiven Kopplung. Hierbei können die von den ersten Patch-Antennen 24A gesendeten RF-Signale die Öffnungen 28 in der Masseschicht 8 und das dielektrische Substrat 6 passieren und drahtlos oder nicht-galvanisch in Sendeantennenelemente der Antennenschicht 10 eingekoppelt werden. Die RF-Signale können von den sendenden Antennenelementen der Antennenschicht 10 abgestrahlt werden. In ähnlicher Weise können RF-Signale durch Empfangsantennenelemente empfangen werden und an die Schaltung des RF-Chips weitergeleitet werden.
Ein Abstand „s“ zwischen den ersten Patch-Antennen 24A und der Antennenschicht 10 kann als „Signalabstand“ bezeichnet werden. Gemessen in der senkrechten Richtung kann der Signalabstand „s“ einen Wert kleiner als ein Wert einer Wellenlänge der zwischen den ersten Patch-Antennen 24A und der Antennenschicht 10 übertragenen RF-Signale aufweisen. Beispielsweise kann der Signalabstand „s“ einen Wert kleiner als etwa 250 Mikrometer, oder kleiner als etwa 230 Mikrometer, oder kleiner als etwa 210 Mikrometer, oder sogar kleiner als etwa 190 Mikrometer aufweisen. In diesem Zusammenhang kann die Masseschicht 8 eine Dicke in einem Bereich von etwa 10 Mikrometer bis etwa 30 Mikrometer aufweisen, das dielektrische Substrat 6 kann eine Dicke in einem Bereich von etwa 90 Mikrometer bis etwa 110 Mikrometer aufweisen, und die Antennenschicht 10 kann eine Dicke in einem Bereich von etwa 10 Mikrometer bis etwa 30 Mikrometer aufweisen.
6 veranschaulicht schematisch eine Draufsicht eines Gehäuses 12 mit einem RF-Chip. Beispielsweise kann das Gehäuse 12 dem Gehäuse 12 der 5 ähnlich sein. Eine oder mehrere Kopplungsstrukturen, wie z.B. Patch-Antennen 24A, können über einer Oberfläche des Gehäuses 12 angeordnet sein. Darüber hinaus können eine oder mehrere der Patch-Antennen 24A jeweils von einer Massekopplungsstruktur 26 umgeben sein. Beispielsweise kann eine Patch-Antenne 24A durch eine rechteckige Metalloberfläche ausgebildet sein, und die Massekopplungsstruktur 26 kann die Patch-Antenne 24A in einer rechteckigen Rahmenform umgeben. Jede der Patch-Antennen 24A kann dazu ausgelegt sein, RF-Signale, wie z.B. Radarsignale oder Mikrowellensignale, die ursprünglich von einem RF-Chip erzeugt wurden, abzustrahlen und die RF-Signale nichtgalvanisch in eine andere Patch-Antenne einzukoppeln. Im Beispiel der 6 sind vier Patch-Antennen 24A und vier Massekopplungsstrukturen 26 dargestellt. In weiteren Beispielen kann sich die Anzahl der Patch-Antennen und Massekopplungsstrukturen beliebig unterscheiden und insbesondere vom spezifischen Typ einer betrachteten RF-Vorrichtung abhängen.
7 veranschaulicht schematisch eine Draufsicht einer Masseschicht 8 einer konformen RF-Antenne. Beispielsweise kann die Masseschicht 8 ähnlich sein zur Masseschicht 8 der 5. Die Masseschicht 8 kann ein oder mehrere Löcher oder Öffnungen 28 beinhalten. Im Beispiel der 7 sind vier Öffnungen 28 gemäß der Anzahl der in der 6 dargestellten Patch-Antennen 24A dargestellt. Die Öffnungen 28 können Signalpfade für RF-Signale durch die Masseschicht 8 bereitstellen. Für den Fall, dass die konforme RF-Antenne 2 einen Hohlraum 14 aufweist, wie z.B. in 5 dargestellt, kann die Masseschicht 8 eine oder mehrere zusätzliche Öffnungen (nicht dargestellt) aufweisen, die über dem Hohlraum 14 angeordnet sein können. Das heißt, bei Betrachtung in einer Richtung senkrecht zu z.B. der Oberfläche der Masseschicht 8 können sich die eine oder mehrere zusätzliche Öffnungen und der Hohlraum 14 zumindest teilweise überlappen.
8 veranschaulicht schematisch eine Draufsicht eines Gehäuses 12 mit einem RF-Chip, der über einer Masseschicht 8 einer konformen RF-Antenne angeordnet ist. Beispielsweise kann die Anordnung der 8 erhalten werden, indem das Gehäuse 12 der 6 und die Masseschicht 8 der 7 übereinander angeordnet werden. Insbesondere können die Öffnungen 28 mit den Patch-Antennen 24A ausgerichtet sein. Das heißt, bei Betrachtung in einer Richtung senkrecht zu z.B. der Oberseite der Masseschicht 8 können sich die Öffnungen 28 und die Patch-Antennen 24A zumindest teilweise überlappen. Es ist zu beachten, dass die Masseschicht 8 um jeden der RF-Kanäle, d.h. die Signalpfade der RF-Signale, gekoppelt sein kann, für eine bessere Isolierung zwischen den RF-Kanälen.
9 veranschaulicht schematisch eine Draufsicht eines Gehäuses 12 mit einem RF-Chip, und ein Antennenelement einer Antennenschicht einer konformen RF-Antenne. Beispielsweise kann das Gehäuse 12 der 9 dem Gehäuse 12 der 6 ähnlich sein. Im Beispiel der 9 kann die über der linken unteren Seite des Gehäuses 12 angeordnete Patch-Antenne 24A dazu ausgelegt sein, ein RF-Signal in ein Antennenelement 30 einer Antennenschicht einer konformen RF-Antenne einzukoppeln. Das Antennenelement 30 kann mehrere leitfähige Patches (oder Patch-Antennen) 32 beinhalten, die elektrisch verbunden sein können, insbesondere in Form einer Patch-Spalte oder eines Patch-Zweiges. Es ist zu beachten, dass eine Antennenschicht einer konformen RF-Antenne ein oder mehrere solcher Antennenelemente beinhalten kann, z.B. Sendeantennenelemente und/oder Empfangsantennenelemente. Ein Beispiel für eine detaillierteres Patch-Antennenarray mit mehreren Sende- und Empfangsantennenelementen ist in Verbindung mit der 17 dargestellt und diskutiert.
10 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsseitenansicht einer RF-Vorrichtung 1000 gemäß der Offenbarung, die auf einer nichtmetallischen Komponente 16 eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) befestigt ist. Die RF-Vorrichtung 1000 kann ähnlich zur RF-Vorrichtung der 2 sein. Im Gegensatz zu 2 kann die RF-Vorrichtung 1000 nicht unbedingt einen Hohlraum 14 aufweisen, der unter dem BGA-Laminat 11 und/oder dem RF-Chip 4 angeordnet ist. Das heißt, das dielektrische Substrat 6 kann kontinuierlich ausgebildet sein. Es ist zu beachten, dass Patch-Antennen, die auf der Unterseite des BGA-Laminats 11 und der Oberseite der Masseschicht 8 angeordnet sind, aus Gründen der Einfachheit nicht explizit dargestellt sind.
11 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsseitenansicht einer RF-Vorrichtung 1100 gemäß der Offenbarung, die an einer nichtmetallischen Komponente 16 eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) befestigt ist. Im Gegensatz zu 2 kann das BGA-Laminat 11 einen Teil aufweisen, der zumindest teilweise in dem Hohlraum 14 angeordnet sein kann. In weiteren Beispielen kann sich jede Art von Gehäuse, das den RF-Chip 4 zumindest teilweise verkapselt, zumindest teilweise in den Hohlraum 14 der konformen RF-Antenne 2 erstrecken. Im Beispiel der 11 kann das BGA-Laminat 11 einen ersten Abschnitt außerhalb des Hohlraums 14 und einen zweiten Abschnitt, der sich in den Hohlraum 14 erstreckt, beinhalten. So können beispielsweise der erste Teil und der zweite Teil des BGA-Laminats 11 eine Stufe ausbilden. Die Anordnung des BGA-Laminats 11 im Hohlraum 14 kann eine Ableitung von Abwärme in Richtung der nichtmetallischen Komponente 16 im Vergleich zu einer RF-Vorrichtung mit einem Hohlraum 14 verbessern. Darüber hinaus kann eine auf der Unterseite des BGA-Laminats 11 angeordnete Antennenstruktur näher an einer Antennenschicht der konformen RF-Antenne 2 angeordnet sein.
12 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsseitenansicht einer RF-Vorrichtung 1200 gemäß der Offenbarung, die an einer nichtmetallischen Komponente 16 eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) befestigt ist. Beispielsweise kann die RF-Vorrichtung 1200 zumindest teilweise der RF-Vorrichtung 500 der 5 ähnlich sein. Die RF-Vorrichtung 1200 kann einen RF-Chip beinhalten, der innerhalb eines Gehäuses 12 angeordnet sein kann und daher nicht explizit dargestellt ist. Die RF-Vorrichtung 1200 kann auf einer Oberfläche einer Leiterplatte 34 befestigt sein. Das heißt, die RF-Vorrichtung 1200 kann elektrisch und mechanisch mit der Leiterplatte 34 gekoppelt sein. Darüber hinaus können eine oder mehrere elektronische Komponenten 36 auf der Leiterplatte 34 angeordnet sein. Im Beispiel der 12 können die RF-Vorrichtung 1200 und die elektronischen Komponenten 36 auf gegenüberliegenden Oberflächen der Leiterplatte 34 befestigt sein. In einem weiteren Beispiel können die RF-Vorrichtung 1200 und die elektronischen Komponenten 36 auf einer gleichen Oberfläche der Leiterplatte 34 befestigt sein. So können beispielsweise die elektronischen Komponenten 36 mindestens einen Mikrocontroller, ein Bussystem für z.B. Echtzeit-Steuerungsanwendungen, einen Kristalloszillator, usw. beinhalten. Die Leiterplatte 34 kann mit einer Stromversorgung (nicht dargestellt) und einer Datenverbindung (nicht dargestellt) zu einem zentralen Prozessor des Fahrzeugs verbunden sein.
13 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsseitenansicht einer RF-Vorrichtung 1300 gemäß der Offenbarung, die an einer nichtmetallischen Komponente 16 eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) befestigt ist. Beispielsweise kann die RF-Vorrichtung 1300 zumindest teilweise der RF-Vorrichtung 500 der 5 ähnlich sein. Im Gegensatz zu 5 kann die RF-Vorrichtung 1300 ferner eine oder mehrere zweite Kopplungsstrukturen, wie z.B. zweite Patch-Antennen 24B, beinhalten, die auf der Oberseite des dielektrischen Substrats 6 angeordnet sein können. Die zweiten Patch-Antennen 24B können gegenüber den ersten Patch-Antennen 24A angeordnet sein. Das heißt, bei Betrachtung in einer Richtung senkrecht zu z.B. der Oberseite der konformen RF-Antenne 2 können sich die ersten und zweiten Patch-Antennen 24A, 24B zumindest teilweise überlappen. Auf diese Weise kann eine nichtgalvanische Kopplung zwischen gegenüberliegenden Patch-Antennen 24A, 24B für die nichtgalvanische Übertragung von RF-Signalen von den ersten Patch-Antennen 24A zu den zweiten Patch-Antennen 24B und umgekehrt verbessert werden. Ein Patch-Abstand zwischen gegenüberliegenden ersten und zweiten Patch-Antennen 24A, 24B, wenn er in der senkrechten Richtung gemessen wird, kann einen Wert kleiner als ein Wert einer Wellenlänge der zwischen den Patch-Antennen übertragenen RF-Signale aufweisen. Beispielsweise kann der Patch-Abstand einen Wert kleiner als etwa 100 Mikrometer, oder kleiner als etwa 90 Mikrometer, oder kleiner als etwa 80 Mikrometer, oder sogar kleiner als etwa 70 Mikrometer aufweisen. Es ist zu beachten, dass der Patch-Abstand dem Assembly-Abstand „d“ in der 5 entsprechen kann.
Während eines Betriebs der RF-Vorrichtung 1300 kann eine Hochfrequenzschaltung eines RF-Chips im Gehäuse 12 RF-Signale erzeugen, die in die konforme RF-Antenne 2 eingekoppelt werden können. Insbesondere können die RF-Signale drahtlos oder nicht-galvanisch von den ersten Patch-Antennen 24A zu den zweiten Patch-Antennen 24B übertragen werden, beispielsweise basierend auf einer kapazitiven Kopplung. Die RF-Signale können das dielektrische Substrat 6 passieren und können drahtlos oder nicht-galvanisch in Sendeantennenelemente der Antennenschicht 10 eingekoppelt werden. Die RF-Signale können von den Sendeantennenelementen der Antennenschicht 10 abgestrahlt werden. In ähnlicher Weise können RF-Signale durch Empfangsantennenelemente der Antennenschicht 10 empfangen werden und an die Schaltung des RF-Chips weitergeleitet werden.
Das Gehäuse 12 kann mit einem Klebstoff 38 an der konformen RF-Antenne 2 befestigt sein. Im Beispiel der 13 kann das Befestigen des Gehäuses 12 an der konformen RF-Antenne 2 zu einer horizontalen und/oder vertikalen Fehlausrichtung der gegenüberliegenden Patch-Antennen 24A und 24B führen, was zu einer Verringerung der RF-Leistung führen kann. Darüber hinaus kann es zu einem Überlaufen des Klebstoffs 38 an den Seitenflächen des Gehäuses 12 kommen.
14 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsseitenansicht einer RF-Vorrichtung 1400 gemäß der Offenbarung, die an einer nichtmetallischen Komponente 16 eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) befestigt ist. Die RF-Vorrichtung 1400 kann zumindest teilweise der RF-Vorrichtung 1300 der 13 ähnlich sein. Im Gegensatz zu 13 kann die RF-Vorrichtung 1400 eine oder mehrere Rahmenstrukturen 40 beinhalten, die auf der konformen RF-Antenne 2 befestigt sind. Beispielsweise kann die Rahmenstruktur 40 an die konforme RF-Antenne 2 mittels eines Klebstoffs geklebt sein. In der Seitenansicht der 14 ist die Rahmenstruktur 40 links und rechts neben dem Gehäuse 12 dargestellt. In einer entsprechenden Draufsicht der RF-Vorrichtung 1400 kann die Rahmenstruktur 40 das Gehäuse 12 zumindest teilweise umgeben. In diesem Zusammenhang kann die Rahmenstruktur 40 eine kreisförmige Form, eine elliptische Form, eine rechteckige Form, eine polygonale Form usw. aufweisen. In einem konkreten Beispiel kann die Rahmenstruktur 40 das Gehäuse 12 vollständig umschließen. Die Rahmenstruktur 40 kann dazu ausgelegt sein, eine Platzierungstoleranz des Gehäuses 12 in horizontaler Richtung zu verringern. Auf diese Weise kann eine horizontale Fehlausrichtung der gegenüberliegenden Patch-Antennen 24A und 24B verringert oder vermieden werden.
Im Gegensatz zu 13 kann die RF-Vorrichtung 1400 eine oder mehrere Abstandshalterstrukturen 42 beinhalten, die zwischen der Oberseite der konformen RF-Antenne 2 und der Unterseite des Gehäuses 12 angeordnet sein können. Die Abstandshalterstruktur(en) 42 können dazu ausgelegt sein, einen vordefinierten Abstand zwischen der konformen RF-Antenne 2 und dem Gehäuse 12 bereitzustellen. Auf diese Weise kann ein Patch-Abstand „d“ in der vertikalen Richtung zwischen gegenüberliegenden Patch-Antennen 24A und 24B einstellbar und steuerbar sein.
Im Beispiel der 14 ist der Klebstoff 38 mit einer im Wesentlichen homogenen Konsistenz dargestellt. In einem weiteren Beispiel kann ein zusätzliches Wärmeleitpad im Klebstoff 38 angeordnet sein. In noch einem weiteren Beispiel kann der Klebstoff 38 zusätzliche Füllstoffpartikel enthalten, die dazu ausgelegt sind, die Wärmeleitfähigkeit des gefüllten Klebstoffs 38 zu erhöhen. Die Füllstoffpartikel können z.B. mindestens eines von Bornitrid, Aluminiumnitrid, Metallen, usw. beinhalten.
15 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsseitenansicht eines Systems 1500 gemäß der Offenbarung. Das System 1500 kann eine nichtmetallische Komponente 16 eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) beinhalten. Darüber hinaus kann das System 1500 ein BGA-Laminat 11 beinhalten, das mittels eines Haftvermittlers 44 auf der nichtmetallischen Komponente 16 befestigt ist. In einem Beispiel kann der Haftvermittler 44 eines von einem Klebstoff, Kleber, einer Laminierfolie, usw. sein. Darüber hinaus kann ein RF-Chip 4 auf dem BGA-Laminat 11 befestigt werden, beispielsweise basierend auf einer Flip-Chip-Befestigungstechnik.
In einem weiteren Beispiel eines Systems gemäß der Offenbarung kann kein BGA-Substrat 11 zwischen dem RF-Chip 4 und der nichtmetallischen Komponente 16 angeordnet sein. Vielmehr kann mittels des Haftvermittlers 44 ein den RF-Chip 4 zumindest teilweise verkapselndes Gehäuse an der nichtmetallischen Komponente 16 befestigt sein. In noch einem weiteren Beispiel für ein System gemäß der Offenbarung kann der RF-Chip 4 eine Bare-Die (Nacktchip) sein, der durch den Haftvermittler 44 auf der nichtmetallischen Komponente 16 befestigt ist. Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Beispielen, wie z.B. dem Beispiel der 2, kann das System 1500 nicht unbedingt eine konforme RF-Antenne 2 beinhalten, auf welcher der RF-Chip 4 befestigt sein kann. Vielmehr kann der RF-Chip 4 eine geeignete RF-Antenne beinhalten, die zum Abstrahlen von RF-Signalen ausgelegt ist, wobei die RF-Antenne z.B. auf der Unterseite des RF-Chips 4 angeordnet sein kann.
16 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsseitenansicht eines Systems 1600 gemäß der Offenbarung. Das System 1600 kann zumindest teilweise dem System 1500 der 5 ähnlich sein. Im Gegensatz zu 15 kann das System 1600 eine konforme RF-Antenne 2 beinhalten, die in die nichtmetallische Komponente 16 eingebettet sein kann. Beispielsweise kann die konforme RF-Antenne 2 einer der in Verbindung mit vorhergehenden Beispielen beschriebenen konformen RF-Antennen ähnlich sein. Der RF-Chip 4 und die konforme RF-Antenne 2 können nicht-galvanisch oder drahtlos gekoppelt sein.
Im Beispiel der 16 kann die nichtmetallische Komponente 16 ein Fenster oder eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs sein. Die Windschutzscheibe 16 kann eine erste Glasschicht 46A, eine zweite Glasschicht 46B, und eine optionale dazwischen angeordnete getönte Schicht 48 beinhalten. Die konforme RF-Antenne 2 kann zwischen der ersten Glasschicht 46A und der zweiten Glasschicht 46B angeordnet werden. Insbesondere kann die konforme RF-Antenne 2 zumindest teilweise in die getönte Schicht 48 eingebettet sein. In einem weiteren Beispiel kann die konforme RF-Antenne 2 zumindest teilweise in eine der Glasschichten 46A, 46B eingebettet sein.
17 veranschaulicht schematisch eine Draufsicht einer Radar-Patch-Antenne 1700. Beispielsweise kann die Radar-Patch-Antenne 1700 als konforme RF-Antenne in einer RF-Vorrichtung gemäß der Offenbarung verwendet werden. Insbesondere kann eine Antennenschicht einer konformen RF-Antenne gemäß der Offenbarung Antennenelemente beinhalten, die den Antennenelementen der Radar-Patch-Antenne 1700 ähnlich sind.
Die Radar-Patch-Antenne 1700 kann als Antennenarrayanordnung ausgebildet sein. Die Radar-Patch-Antenne 1700 kann ein Patchfeld 50 beinhalten, das auch als Empfangsantennenfeld bezeichnet werden kann. Das Patchfeld 50 kann mehrere leitfähige Patches (oder Patch-Antennen) 52 beinhalten. Die Patches 52 können auf einem gemeinsamen dielektrischen Substrat 54 angeordnet sein. Beispielsweise kann das Substrat 54 dem dielektrischen Substrat 6 ähnlich sein, das in Verbindung mit vorhergehenden Beispielen beschrieben wurde. Ein Abschnitt der leitenden Patches 52 kann elektrisch verbunden sein, um eine Teilmenge 56 auszubilden, die insbesondere die Form einer Patch-Spalte oder eines Patch-Zweigs haben kann. Jede einzelne Teilmenge 56 oder jede Gruppe von Teilmengen 56 kann eine Antennenelementstruktur bilden und somit ein Empfangsantennenelement R1-R5, R1'-R5' definieren. Die Form und Größe der Teilmenge 56 der Patches 52 kann eine Richtungscharakteristik einer Empfindlichkeitskeule des jeweiligen Empfangsantennenelements R1-R5, R1'-R5' definieren. Jedes Empfangsantennenelement kann ein Phasenzentrum 58 aufweisen, das ein effektives Zentrum einer Radarempfindlichkeitskeule dieses Antennenelements anzeigt.
Im Beispiel der 17 kann die Antennenanordnung oder das Patchfeld 50 in eine linke Hälfte HL und eine rechte Hälfte HR unterteilt werden. In der rechten Hälfte HR können vier Kurzstrecken-Empfangsantennenelemente R1-R4 (d.h. Empfangsantennenelemente mit kleiner lateraler Öffnungsweite) und ein Empfangsantennenelement R5 für die Langstreckenerkennung positioniert sein. Zwischen der linken Hälfte HL und der rechten Hälfte HR kann eine Symmetrieachse A angeordnet sein. Gemäß einer symmetrischen Anordnung des Antennenarrays kann die linke Hälfte HL auch vier Kurzstrecken-Empfangsantennenelemente R1'-R4' und ein Langstrecken-Empfangsantennenelement R5' beinhalten.
Die Radar-Patch-Antenne 1700 kann ferner ein oder mehrere separate Sendeantennenelemente T1-T2 beinhalten. Beispielsweise kann das Antennenelement 30 der 9 einem der Sendeantennenelemente T1-T2 ähnlich sein. Im Beispiel der 17 kann die Radar-Patch-Antenne 1700 zwei Sendeantennenelemente T1-T2 beinhalten, die auf dem gleichen Substrat 54 mit dem Empfangsantennenfeld 50 angeordnet sein können. Die Sendeantennenelemente T1-T2 können beliebig angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich zu den Sendeantennenelementen T1-T2 kann jedes der Empfangsantennenelemente R1-R5, R1'-R5' als Sendeantennenelement mitverwendet werden. Eine Antenne, die sowohl als Sender als auch als Empfänger verwendet wird, kann gleichzeitig als Sender-Empfänger und Empfänger fungieren, zum Beispiel durch den Einsatz eines Zirkulators. Das eine oder die mehreren Sendeantennenelemente T1-T2 können gemäß einem gleichen nichtlinearen Anordnungsmuster wie die Empfangsantennenelemente platziert sein.
18 veranschaulicht schematisch eine eindimensionale Abtast-Phased-Array konforme RF-Antenne 1800 und ihr Strahlungsdiagramm 60. Beispielsweise kann die Phased-Array konforme RF-Antenne 1800 als konforme RF-Antenne in einer RF-Vorrichtung gemäß der Offenbarung verwendet werden. Insbesondere kann eine Antennenschicht einer konformen RF-Antenne gemäß der Offenbarung Antennenelemente beinhalten, die den Antennenelementen der Phased-Array konformen RF-Antenne 1800 der 18 ähnlich sind.
Die eindimensionale Abtast-Phased-Array konforme RF-Antenne 1800 kann dazu ausgelegt sein, einen abstrahlenden Strahl oder eine Hauptstrahlungskeule in horizontaler Richtung abzutasten, indem die Phase der elektromagnetischen Energie, die den einzelnen Strahlungsunterarrays zugeführt wird, elektronisch geändert wird. Die eindimensionale Abtast-Phased-Array Antenne 1800 kann einen RF-Signaleingangsport 62, einen Controller 64, ein Phasensteuermittel mit einer Vielzahl von Phasenschiebern 66, und ein Strahlungselementarray 68 beinhalten. Das Strahlungselementarray 68 kann eine Vielzahl von Unterarrays 70A-70D beinhalten. Jedes Unterarray kann eine Vielzahl von Strahlungselementen 72 beinhalten, die über Zuleitungen 74 verbunden und auf einem geerdeten dielektrischen Substrat 76 mit geringem Verlust befestigt sein können. Beispielsweise kann das Substrat 76 dem dielektrischen Substrat 6 ähnlich sein, das in Verbindung mit vorhergehenden Beispielen beschrieben wurde. Es ist zu beachten, dass die RF-Antenne 1800 zum Senden und/oder Empfangen von RF-Signalen ausgelegt sein kann.
Die Phasenschieber 66 können dazu ausgelegt sein, Phasen eines RF-Signals zu verschieben, das in den Eingangsport 62 eingespeist und an die Phasenschieber 66 weitergeleitet wird. Der Controller 64 kann dazu ausgelegt sein, die Phasenschieber 66 und damit die an das RF-Signal angewendeten Phasenverschiebungen zu steuern. Beispielsweise kann mindestens eines von dem Controller 64 und den Phasenschiebern 66 Teil eines RF-Chips einer RF-Vorrichtung gemäß der Offenbarung sein. Für jedes Unterarray in dem Strahlungselementarray 68 kann die Phase gesteuert werden, um eine gewünschte Strahlungsrichtung in einer Ebene senkrecht zum Unterarray zu erhalten, d.h. in der y-z-Ebene. Im Beispiel der 18 kann die Strahlungsrichtung in der y-z-Ebene einstellbar sein. Das Strahlungsdiagramm 60 kann seine Strahlrichtung elektronisch in der y-z-Ebene ändern, mit einem festen gestalteten Muster in der x-z-Ebene, zum Beispiel Cosecant-Square- und Pencil-Beam-Mustern. Im Beispiel der 18 kann die Strahlungsrichtung im Azimuthal y-z einstellbar sein. In weiteren Beispielen kann das Abtasten der Phased-Array-Antenne auch in der Elevationsrichtung durchgeführt werden.
19 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß der Offenbarung. Das Verfahren kann zur Herstellung einer RF-Vorrichtung gemäß der Offenbarung verwendet werden. Dementsprechend kann das Verfahren in Verbindung mit RF-Vorrichtungen gemäß der Offenbarung wie in den vorherigen Beispielen beschrieben gelesen werden. Bei 78 wird ein RF-Chip 4 auf einer konformen RF-Antenne 2 befestigt. Bei 80 wird die konforme RF-Antenne 2 auf einer nichtmetallischen Komponente 16 eines Fahrzeugs befestigt.
In einem Beispiel kann der RF-Chip 4 auf der konformen RF-Antenne 2 befestigt werden, bevor die konforme RF-Antenne 2 auf der nichtmetallischen Komponente 16 befestigt wird. In einem weiteren Beispiel kann die konforme RF-Antenne 2 auf der nichtmetallischen Komponente 16 befestigt werden, bevor der RF-Chip 4 auf der konformen RF-Antenne 2 befestigt wird.
In weiteren optionalen Handlungen des Verfahrens der 19 (siehe auch 14) kann eine Rahmenstruktur 40 auf der konformen RF-Antenne 2 befestigt werden, bevor der RF-Chip 4 auf der konformen RF-Antenne 2 befestigt wird. Ein Klebstoff 38 kann auf der konformen RF-Antenne 2 angeordnet werden, wobei der Klebstoff 38 durch die Rahmenstruktur 40 begrenzt sein kann. Darüber hinaus kann der RF-Chip 4 auf dem Klebstoff 38 angeordnet werden.
In einer weiteren optionalen Handlung des Verfahrens der 19 (siehe auch 14) kann vor dem Befestigen des RF-Chips 4 mindestens eine Abstandshalterstruktur 42 auf der konformen RF-Antenne 2 angeordnet werden. Die mindestens eine Abstandshalterstruktur 42 kann dazu ausgelegt sein, einen vorbestimmten Abstand zwischen dem RF-Chip 4 und der konformen RF-Antenne 2 bereitzustellen.
BEISPIELE
Im Folgenden werden RF-Vorrichtungen mit konformen Antennen und Verfahren zu deren Herstellung anhand von Beispielen erläutert.
Beispiel 1 ist ein Verfahren, umfassend: eine konforme RF-Antenne, die dazu ausgelegt ist, auf einer nichtmetallischen Komponente eines Fahrzeugs befestigt zu werden, und die dazu ausgelegt ist, bei Frequenzen höher als 10 GHz zu arbeiten; und einen RF-Chip, der auf der konformen RF-Antenne befestigt und elektrisch mit der konformen RF-Antenne gekoppelt ist, um ein RF-Signal mit einer Frequenz höher als 10 GHz an die konforme RF-Antenne zu übertragen.
Beispiel 2 ist eine RF-Vorrichtung gemäß Beispiel 1, wobei die elektrische Kopplung zwischen dem RF-Chip und der konformen RF-Antenne nichtgalvanisch oder drahtlos ist.
Beispiel 3 ist eine RF-Vorrichtung gemäß Beispiel 1 oder 2, wobei: die konforme RF-Antenne eine konforme Radarantenne ist, und der RF-Chip ein Radarchip ist.
Beispiel 4 ist eine RF-Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Beispiele, wobei die nichtmetallische Komponente mindestens eines von einem Fenster, einer Beleuchtungsabdeckung, oder einem Spiegelgehäuse umfasst.
Beispiel 5 ist eine RF-Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Beispiele, wobei die konforme RF-Antenne dazu ausgelegt ist, einen thermischen Pfad zum Ableiten von vom RF-Chip erzeugten Wärmeenergie in eine Richtung zur nichtmetallischen Komponente bereitzustellen.
Beispiel 6 ist eine RF-Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Beispiele, ferner umfassend: ein Gehäuse, wobei der RF-Chip zumindest teilweise in dem Gehäuse verkapselt ist und die konforme RF-Antenne außerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
Beispiel 7 ist eine RF-Vorrichtung gemäß Beispiel 6, wobei das Gehäuse mindestens eines von einem Laminat, einer Leiterplatte, einem Halbleitergehäuse, einem Wafer-Level Halbleitergehäuse, oder einem Panel-Level Halbleitergehäuse umfasst.
Beispiel 8 ist eine RF-Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Beispiele, wobei der RF-Chip eine Kopplungsstruktur umfasst, die dazu ausgelegt ist, ein vom RF-Chip bereitgestelltes RF-Signal in die konforme RF-Antenne einzukoppeln.
Beispiel 9 ist eine RF-Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Beispiele, wobei: die konforme RF-Antenne eine Phased-Array-Antenne umfasst, und der RF-Chip dazu ausgelegt ist, die Phased-Array-Antenne zu treiben, um eine Hauptstrahlungskeule der konformen RF-Antenne einzustellen.
Beispiel 10 ist eine RF-Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Beispiele, wobei die konforme RF-Antenne umfasst: ein flexibles dielektrisches Substrat; und mindestens eine strukturierte Metallschicht, die über einer Hauptoberfläche des dielektrischen Substrats angeordnet ist, wobei die strukturierte Metallschicht mindestens ein Strahlungselement ausbildet.
Beispiel 11 ist eine RF-Vorrichtung gemäß Beispiel 10, wobei: das dielektrische Substrat einen Hohlraum umfasst, und der RF-Chip über dem Hohlraum angeordnet ist.
Beispiel 12 ist eine RF-Vorrichtung nach Beispiel 11, wobei der Hohlraum mit mindestens einem von einer Wärmeleitpaste oder einem Wärmeleitpad gefüllt ist.
Beispiel 13 ist eine RF-Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Beispiele, ferner umfassend: ein Ball-Grid-Array-Laminat, das zwischen dem RF-Chip und der konformen RF-Antenne angeordnet ist, wobei der RF-Chip auf dem Ball-Grid-Array-Laminat durch eine Flip-Chip-Befestigungstechnik befestigt ist.
Beispiel 14 ist eine RF-Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Beispiele, ferner umfassend: eine Rahmenstruktur, die auf der konformen RF-Antenne befestigt ist und den RF-Chip zumindest teilweise umgibt.
Beispiel 15 ist ein Verfahren, umfassend: Befestigen eines RF-Chips auf einer konformen RF-Antenne; und Befestigen der konformen RF-Antenne auf einer nichtmetallischen Komponente eines Fahrzeugs.
Beispiel 16 ist ein Verfahren gemäß Beispiel 15, wobei der RF-Chip auf der konformen RF-Antenne befestigt wird, bevor die konforme RF-Antenne auf der nichtmetallischen Komponente befestigt wird.
Beispiel 17 ist ein Verfahren gemäß Beispiel 15, wobei die konforme RF-Antenne auf der nichtmetallischen Komponente befestigt wird, bevor der RF-Chip auf der konformen RF-Antenne befestigt wird.
Beispiel 18 ist ein Verfahren gemäß einem der Beispiele 15 bis 17, ferner umfassend: vor dem Befestigen des RF-Chips, Befestigen einer Rahmenstruktur auf der konformen RF-Antenne; Anordnen eines Klebstoffs auf der konformen RF-Antenne, wobei der Klebstoff durch die Rahmenstruktur begrenzt ist; und Anordnen des RF-Chips auf dem Klebstoff.
Beispiel 19 ist ein Verfahren gemäß einem der Beispiele 15 bis 18, ferner umfassend: vor dem Befestigen des RF-Chips, Anordnen mindestens einer Abstandshalterstruktur auf der konformen RF-Antenne, wobei die mindestens eine Abstandshalterstruktur dazu ausgelegt ist, einen vorbestimmten Abstand zwischen dem RF-Chip und der konformen RF-Antenne bereitzustellen.
Beispiel 20 ist ein System, umfassend: eine nichtmetallische Komponente eines Fahrzeugs; und einen RF-Chip, der auf der nichtmetallischen Komponente durch einen Haftvermittler befestigt ist.
Beispiel 21 ist ein System gemäß Beispiel 20, ferner umfassend: eine konforme RF-Antenne, die in die nichtmetallische Komponente eingebettet ist, wobei der RF-Chip und die konforme RF-Antenne nicht-galvanisch oder drahtlos gekoppelt sind.
Beispiel 22 ist ein System gemäß Beispiel 20 oder 21, wobei die konforme RF-Antenne zwischen einer ersten Glasschicht und einer zweiten Glasschicht eines Fensters angeordnet ist.
Wie in dieser Beschreibung verwendet, bedeuten die Begriffe „verbunden“, „gekoppelt“, „elektrisch verbunden“, und/oder „elektrisch gekoppelt“ nicht unbedingt, dass Elemente direkt miteinander verbunden oder gekoppelt sein müssen. Zwischen den „verbundenen“, „gekoppelten“, „elektrisch verbundenen“, oder „elektrisch gekoppelten“ Elementen können Zwischenelemente vorgesehen sein.
Ferner kann das Wort „über“, das in Bezug auf z.B. eine Materialschicht verwendet wird, die „über“ einer Oberfläche eines Objekts ausgebildet oder angeordnet ist, hierin verwendet werden, um zu bedeuten, dass die Materialschicht „direkt auf“, z.B. in direktem Kontakt mit der implizierten Oberfläche, angeordnet sein kann (z.B. ausgebildet, abgeschieden, usw.). Das Wort „über“, das in Bezug auf z.B. eine Materialschicht verwendet wird, die ausgebildet oder „über“ einer Oberfläche angeordnet ist, kann hierin auch verwendet werden, um zu bedeuten, dass die Materialschicht „indirekt“ auf der implizierten Oberfläche angeordnet sein kann (z.B. ausgebildet, abgeschieden, usw.), wobei z.B. eine oder mehrere zusätzliche Schichten zwischen der implizierten Oberfläche und der Materialschicht angeordnet sind.
Soweit die Begriffe „haben“, „enthalten“, „aufweisen“, „mit“, oder Varianten davon entweder in der detaillierten Beschreibung oder in den Ansprüchen verwendet werden, sollen diese Begriffe in ähnlicher Weise wie der Begriff „umfassen“ einschließend sein. Das heißt, wie hierin verwendet, sind die Begriffe „haben“, „enthalten“, „aufweisen“, „mit“, „umfassen“ und dergleichen offene Begriffe, die das Vorhandensein angegebener Elemente oder Merkmale anzeigen, aber zusätzliche Elemente oder Merkmale nicht ausschließen. Die Artikel „ein“, „eine“ und „der/die/das“ sollen sowohl den Plural als auch den Singular beinhalten, sofern der Zusammenhang nichts anderes bestimmt.
Darüber hinaus wird hierin das Wort „beispielhaft“ verwendet, um als Beispiel, Instanz, oder Illustration zu dienen. Jeder Aspekt oder jedes Design, das hierin als „beispielhaft“ beschrieben wird, ist nicht unbedingt als vorteilhaft gegenüber anderen Aspekten oder Designs auszulegen. Vielmehr soll die Verwendung des Wortes beispielhaft dazu dienen, Konzepte konkret darzustellen. Wie in dieser Anmeldung verwendet, soll der Begriff „oder“ ein inklusives „oder“ und nicht ein exklusives „oder“ bedeuten. Das heißt, wenn nicht anders angegeben oder aus dem Zusammenhang klar, soll „X verwendet A oder B“ eine der natürlichen inklusiven Permutationen bedeuten. Das heißt, wenn X A verwendet; X B verwendet; oder X sowohl A als auch B verwendet, dann ist „X verwendet A oder B“ unter einem der vorgenannten Fälle erfüllt. Darüber hinaus können die Artikel „ein“ und „eine“, wie sie in dieser Anmeldung und den beigefügten Ansprüchen verwendet werden im Allgemeinen so ausgelegt werden, dass sie „einen oder mehrere“ bedeuten, sofern nicht anders angegeben oder aus dem Zusammenhang klar, um auf eine einzelne Form gerichtet zu werden. Außerdem bedeutet mindestens eines von A und B oder dergleichen im Allgemeinen A oder B oder sowohl A als auch B.
Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von Vorrichtungen werden hierin beschrieben. Kommentare, die im Zusammenhang mit einer beschriebenen Vorrichtung gemacht werden, können auch für ein entsprechendes Verfahren gelten und umgekehrt. Wenn beispielsweise eine bestimmte Komponente einer Vorrichtung beschrieben wird, kann ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung eine Handlung des Bereitstellens der Komponente in einer geeigneten Weise beinhalten, auch wenn diese Handlung nicht ausdrücklich beschrieben oder in den Figuren dargestellt ist.
Obwohl die Offenbarung in Bezug auf eine oder mehrere Implementierungen gezeigt und beschrieben wurde, werden anderen Fachleuten gleichwertige Änderungen und Modifikationen einfallen basierend zumindest teilweise auf dem Lesen und Verstehen dieser Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen. Die Offenbarung umfasst alle derartigen Änderungen und Ergänzungen und ist nur durch das Konzept der folgenden Ansprüche beschränkt. Insbesondere in Bezug auf die verschiedenen Funktionen der oben beschriebenen Komponenten (z.B. Elemente, Ressourcen, usw.) sollen die zur Beschreibung dieser Komponenten verwendeten Begriffe, sofern nicht anders angegeben, einer Komponente entsprechen, die die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente erfüllt (z.B. funktional äquivalent), auch wenn sie strukturell nicht der offenbarten Struktur entspricht, die die Funktion in den hierin dargestellten beispielhaften Implementierungen der Offenbarung erfüllt. Darüber hinaus kann ein bestimmtes Merkmal der Offenbarung zwar nur in Bezug auf eine von mehreren Implementierungen offenbart worden sein, aber dieses Merkmal kann mit einem oder mehreren anderen Merkmalen der anderen Implementierungen kombiniert werden, wie es für eine bestimmte oder besondere Anwendung gewünscht und vorteilhaft ist.

Claims

RF-Vorrichtung, umfassend: eine konforme RF-Antenne, die dazu ausgelegt ist, auf einer nichtmetallischen Komponente eines Fahrzeugs befestigt zu werden, und die dazu ausgelegt ist, bei Frequenzen höher als 10 GHz zu arbeiten; und einen RF-Chip, der auf der konformen RF-Antenne befestigt und elektrisch mit der konformen RF-Antenne gekoppelt ist, um ein RF-Signal mit einer Frequenz von höher als 10 GHz an die konforme RF-Antenne zu übertragen.
RF-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die elektrische Kopplung zwischen dem RF-Chip und der konformen RF-Antenne nichtgalvanisch oder drahtlos ist.
RF-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei: die konforme RF-Antenne eine konforme Radarantenne ist, und der RF-Chip ein Radar-Chip ist.
RF-Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die nichtmetallische Komponente mindestens eines von einem Fenster, einer Beleuchtungsabdeckung, oder einem Spiegelgehäuse umfasst.
RF-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die konforme RF-Antenne dazu ausgelegt ist, einen thermischen Pfad zum Ableiten von Wärmeenergie bereitzustellen, die durch den RF-Chip erzeugt wird, in einer Richtung auf die nichtmetallische Komponente.
RF-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: ein Gehäuse, wobei der RF-Chip zumindest teilweise in dem Gehäuse verkapselt ist und die konforme RF-Antenne außerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
RF-Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Gehäuse mindestens eines von einem Laminat, einer Leiterplatte, einem Halbleitergehäuse, einem Wafer-Level Halbleitergehäuse, oder einem Panel-Level Halbleitergehäuse umfasst.
RF-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der RF-Chip eine Kopplungsstruktur umfasst, die dazu ausgelegt ist, ein von dem RF-Chip bereitgestelltes RF-Signal in die konforme RF-Antenne einzukoppeln.
RF-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: die konforme RF-Antenne eine Phased-Array-Antenne umfasst, und der RF-Chip dazu ausgelegt ist, die Phased-Array-Antenne zu treiben, um eine Hauptstrahlungskeule der konformen RF-Antenne einzustellen.
RF-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die konforme RF-Antenne umfasst: ein flexibles dielektrisches Substrat; und mindestens eine strukturierte Metallschicht, die über einer Hauptfläche des dielektrischen Substrats angeordnet ist, wobei die strukturierte Metallschicht mindestens ein Strahlungselement ausbildet.
RF-Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei: das dielektrische Substrat einen Hohlraum umfasst, und der RF-Chip über dem Hohlraum angeordnet ist.
RF-Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Hohlraum mit mindestens einem von einer Wärmeleitpaste oder einem Wärmeleitpad gefüllt ist.
RF-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: ein Ball-Grid-Array-Laminat, das zwischen dem RF-Chip und der konformen RF-Antenne angeordnet ist, wobei der RF-Chip auf dem Ball-Grid-Array-Laminat durch eine Flip-Chip-Befestigungstechnik befestigt ist.
RF-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: eine Rahmenstruktur, die auf der konformen RF-Antenne befestigt ist und den RF-Chip zumindest teilweise umgibt.
Verfahren, umfassend: Befestigen eines RF-Chips auf einer konformen RF-Antenne; und Befestigen der konformen RF-Antenne auf einer nichtmetallischen Komponente eines Fahrzeugs.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der RF-Chip auf der konformen RF-Antenne befestigt wird, bevor die konforme RF-Antenne auf der nichtmetallischen Komponente befestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die konforme RF-Antenne auf der nichtmetallischen Komponente befestigt wird, bevor der RF-Chip auf der konformen RF-Antenne befestigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, ferner umfassend: vor dem Befestigen des RF-Chips, Befestigen einer Rahmenstruktur auf der konformen RF-Antenne; Anordnen eines Klebstoffs auf der konformen RF-Antenne, wobei der Klebstoff durch die Rahmenstruktur begrenzt ist; und Anordnen des RF-Chips auf dem Klebstoff.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, ferner umfassend: vor dem Befestigen des RF-Chips, Anordnen mindestens einer Abstandshalterstruktur auf der konformen RF-Antenne, wobei die mindestens eine Abstandshalterstruktur dazu ausgelegt ist, einen vorbestimmten Abstand zwischen dem RF-Chip und der konformen RF-Antenne bereitzustellen.
System, umfassend: eine nichtmetallische Komponente eines Fahrzeugs; und einen RF-Chip, der auf der nichtmetallischen Komponente durch einen Haftvermittler befestigt ist.
System nach Anspruch 20, ferner umfassend: eine konforme RF-Antenne, die in die nichtmetallische Komponente eingebettet ist, wobei der RF-Chip und die konforme RF-Antenne nicht-galvanisch oder drahtlos gekoppelt sind.
System nach Anspruch 20 oder 21, wobei die konforme RF-Antenne zwischen einer ersten Glasschicht und einer zweiten Glasschicht eines Fensters angeordnet ist.