一种雷达板及其制备方法、毫米波雷达与流程

1.本发明涉及毫米波雷达技术领域，特别涉及一种雷达板及其制备方法、毫米波雷达。


背景技术：

2.如今，在快速发展的汽车领域，多种传感器融合是未来汽车电子发展的必然趋势。其中，毫米波雷达因其传输距离远，在传输窗口内大气衰减和损耗低，穿透性强，可以满足车辆对全天气候的适应性的要求。同时，毫米波雷达具备体积小、功耗低、集成度高的特点，弥补了如红外、激光、超声波、摄像头等其他传感器在车载应用中的短板，率先成为adas(advanced driving assistance system，高级驾驶辅助系统)和自动驾驶的主要传感器。毫米波雷达中天线的参数、系统的集成度直接决定了雷达的探测性能、体积、功耗和成本。
3.具体地，随着天线传输信号频率越来越高，对信号传输完整性提出了更高的要求。因此，在用于制备天线的印刷电路板的设计过程中，微小的参数变化(例如图形精度、铜厚、翘曲程度、线路划痕凹陷等)在这种高频环境下都会对传输线上的信号完整性产生巨大的影响。这对高频单板的设计以及量产化都提出了巨大的挑战。


技术实现要素：

4.本发明公开了一种雷达板及其制备方法、毫米波雷达，用于在保证天线图形精度需求条件下满足单板焊接的可靠性。
5.为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
6.一种雷达板，包括：基板；
7.所述基板具有第一表面以及背离所述第一表面的第二表面，且所述第一表面划分为第一区域和第二区域；
8.所述第一区域设置有第一铜层，所述第一铜层形成有焊点，所述焊点临近所述第一区域和所述第二区域的接触边界；
9.所述第二区域设置有第二铜层，所述第二铜层形成有天线组件，所述天线组件延伸至所述第一区域和所述第二区域的接触边界处以连接所述焊点；
10.所述第一铜层的厚度大于所述第二铜层的厚度。
11.上述雷达板，将基板上的铜层设置为厚度较大的第一铜层和厚度较小的第二铜层，第一铜层可以形成焊点以保证良好的焊接可靠性，第二铜层可以形成天线组件以保证天线图形的精度，相当于可以在保证天线图形精度需求条件下满足单板焊接可靠性要求。
12.可选地，所述焊点距离所述第一区域和所述第二区域的边界0.3mm。
13.可选地，所述第一铜层的厚度为1oz。
14.可选地，所述天线组件包括天线单元和馈线；
15.所述馈线自所述天线单元引出并走线至所述第一区域和所述第二区域的接触边界。
16.可选地，还包括主控芯片和功能器件，所述主控芯片焊接于所述焊点，所述功能器件设置于所述基板的第二表面，所述基板设置有连通所述第一表面和所述第二表面的通孔。
17.可选地，所述基板包括：第一板组、第二板组以及位于所述第一板组与所述第二板组之间的介质层；
18.所述第一板组包括层叠设置的多个第一铜箔，且任意两个相邻的所述第一铜箔之间设置有第一绝缘层；所述第二板组包括层叠设置的多个第二铜箔，且任意两个相邻的所述第二铜箔之间设置有第二绝缘层；所述第一板组与所述第二板组关于所述介质层对称。
19.可选地，沿所述第一板组指向所述第二板组的方向，第一个所述第一铜箔和第二个所述第一铜箔均为高频板；
20.所述基板形成有开口位于所述第一表面的第一盲孔，所述第一盲孔延伸至的第二个所述第一铜箔。
21.可选地，所述基板形成有开口位于所述第二表面的第二盲孔，所述第二盲孔延伸至所述介质层。
22.可选地，所述介质层的厚度大于10mil。
23.一种雷达板制备方法，包括：
24.制备基板，所述基板具有第一表面以及背离所述第一表面的第二表面，且所述第一表面划分为第一区域和第二区域；
25.在所述第一区域设置第一铜层并形成焊点，所述焊点临近所述第一区域和所述第二区域的接触边界；
26.在所述第二区域设置第二铜层并形成天线组件，所述天线组件延伸至所述第一区域和所述第二区域的接触边界处以连接所述焊点；
27.其中，所述第一铜层的厚度大于所述第二铜层的厚度。
28.可选地，所述制备基板包括：
29.提供一介质层；
30.将多个第一铜箔叠置且在任意两个相邻的所述第一铜箔之间设置第一绝缘层以形成第一板组；
31.将多个第二铜箔叠置且在任意两个相邻的所述第二铜箔之间设置第二绝缘层以形成第二板组；
32.将所述第二板组、介质层和所述第一板组依次叠置并一次压合。
33.可选地，沿所述第一表面指向所述第二表面的方向，第一个所述第一铜箔和第二个所述第一铜箔均为高频板；所述将所述第二板组、介质层和所述第一板组依次叠置并一次压合后，还包括：
34.自所述第一板组背离所述介质层的表面激光打孔至第二个所述第一铜箔以形成第一盲孔。
35.可选地，所述将所述第二板组、介质层和所述第一板组依次叠置并一次压合后，还包括：
36.自所述第二板组背离所述介质层的表面控深打孔至所述介质层以形成第二盲孔。
37.可选地，所述将所述第二板组、介质层和所述第一板组依次叠置并一次压合后，还
包括：
38.自所述第一板组背离所述第二板组的表面打孔至所述第二板组背离所述第一板组的表面以形成通孔。
39.一种毫米波雷达，包括上述技术方案提供的任一种雷达板。
附图说明
40.图1为本发明实施例提供的一种雷达板的基板结构示意图；
41.图2为本发明实施例提供的一种雷达板的俯视图；
42.图3为本发明实施例提供的一种雷达板的主视图；
43.图4为本发明实施例提供的一种雷达板中基板的剖面结构示意图；
44.图5至图9为本发明实施例提供的一种雷达板制备方法的流程示意图。
45.图标：1-基板；11-第一板组；111-第一铜箔；112-第一绝缘层；12-第二板组；121-第二铜箔；122-第二绝缘层；13-介质层；14-通孔；15-第一盲孔；16-第二盲孔；2-主控芯片；3-功能器件；4-焊点；5-天线组件；51-天线单元；52-馈线。
具体实施方式
46.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
47.如图1所示，本发明实施例提供了一种雷达板，该雷达板包括基板1，基板1具有第一表面a1以及背离第一表面a1的第二表面a2。请参照图2所示的基板1的俯视图，基板1的第一表面a1被划分为第一区域m1和第二区域m2。在第一区域m1设置有第一铜层，第一铜层形成有焊点4，该焊点4临近第一区域m1和第二区域m2的接触边界；第二区域m2设置有第二铜层，第二铜层形成有天线组件5，天线组件5延伸至第一区域m1和第二区域m2的接触边界处以连接上述焊点4。其中，第一铜层的厚度大于第二铜层的厚度。
48.第一区域m1和第二区域m2的划分，是以基板1的第一表面a1需要设置的器件分布进行划分的。具体地，第一区域m1用于设置要求铜层厚度较大的器件，制作该类器件需要采用较厚的铜层，较厚的铜层能够与基板1产生较大的附着力，保证器件的稳固性，有效降低器件与基板剥离的风险。第二区域m2用于设置要求铜层厚度较小的器件，制作该类器件采用较薄的铜层可以制作精度较高的图案，铜层厚度越小，图案的精细程度越高。因此，本技术实施例中，用于焊接其他器件的焊点4由较厚的第一铜层形成，精细度要求高的天线组件5则由较薄的第二铜层形成，其中，焊点4可以具体为焊球。需要说明的是，第一铜层和第二铜层的薄厚是相对的概念，即第一铜层较之于第二铜层厚，第二铜层较之于第一铜层薄。
49.其中，焊点4与天线组件5需要实现连接，由于第一铜层与第二铜层的接触处会形成一台阶，第一铜层到第二铜层(或第二铜层到第一铜层)的厚度变化会直接导致信号线阻抗的变化，且焊点4处客观存在阻抗变化，将焊点4设置为临近第一区域m1和第二区域m2的接触边界，可以减少信号传递路径上的阻抗突变点。
50.可以看出，本技术实施例提供的雷达板，将基板1上的铜层设置为厚度较大的第一
铜层和厚度较小的第二铜层，第一铜层可以形成焊点4以保证良好的焊接可靠性，第二铜层可以形成天线组件5以保证天线图形的精度，相当于可以在保证天线图形精度需求条件下满足单板焊接可靠性要求。
51.其中，第一铜层的厚度设定为1oz。在印刷电路板技术领域，1oz代表铜层的厚度约为35μm，对第二铜层的厚度不做限定，在制作时依据天线组件5的精细度要求以及制备工艺进行选取。一般地，当天线组件5的图像精细度需要达到
±
25um公差条件时(此时天线组件5的阻抗变化所导致的回波损耗、传输损耗以及辐射效率变化均在可控范围内)，第二铜层的厚度需小于25um。
52.考虑到雷达板制备中阻焊桥的制作要求，阻焊桥制备的最小要求为0.3mm，以避免焊接时锡膏流动，保证焊接的可靠性，因此将焊点4设置为距离第一区域m1和第二区域m2的接触边界处0.3mm，在保证焊接可靠性和天线图形精度的同时保证阻抗失真路径最短。
53.继续参照图2，天线组件5包括天线单元51和馈线52，馈线52自天线单元51引出并走线至第一区域m1和第二区域m2的接触边界。
54.本技术实施例所提供的雷达板中的天线单元51具体可以为77g天线，其一般被设计为表面微带线，微带线的线宽变化会导致阻抗突变。其中，天线单元51呈锯齿状图形，该图形的精细度与铜层的厚度方向相关，较薄的第二铜层能够使得天线单元51具有精细的图案。
55.馈线52指的是天线单元51到主控芯片2之间的信号线，对于馈线52具有统一的线宽。当馈线52的高频材料确定，相当于介电常数和介质厚度已经确定，馈线52的阻抗变量主要为线宽、铜厚以及铜层参考地间隙。因此，馈线52也由较薄的第二铜层形成。一般地，馈线52周边还有包地设计，地铜与馈线52之间的间隙也会影响阻抗；而且，当天线单元51为薄铜而周边地铜为厚铜时，馈线52与地铜间隙的参数难以控制精度，可能导致设计方案与实际生产的天线之间存在不可控的阻抗波动。因此，位于馈线52周边的地铜也由第二铜层形成，相当于天线单元51、馈线52以及馈线52周围的地铜均为薄铜设计，三者的铜厚参数一致，从而使得地铜与馈线52之间的间隙精度能够满足
±
20μm的需求。此处，地铜未予图示。
56.如图3所示的雷达板的主视图，本技术实施例提供的雷达板还包括主控芯片2和功能器件3。主控芯片2焊接于上述焊点4，功能器件3设置于基板1的第二表面a2。基板1上设置有连通第一表面a1和第二表面a2的通孔14，此处未示出。
57.主控芯片2焊接在焊点4上，焊点4可以保证主控芯片2与基板1的焊接可靠性。主控芯片2与天线组件5同层设置，可以保证信号的快速传输。将功能器件3设置到基板1的第二表面a2，在基板1的第一表面a1仅有主控芯片2和天线组件5，能够实现天线图像区域的最大化，同时提高雷达板的空间布局利用率，有利于实现雷达硬件系统的高度集成，进而有利于雷达实现小型化。
58.基于此，本技术实施例所提供的雷达板在小型化的前提下将所有电路系统集成在一个单板上，可以避免使用多板互联，减少板板连接器的使用，进而减少震动对多板结合产生的稳定可靠性风险。
59.其中，功能器件3指的是电源以及控制部分电路，为了使得基板1第二表面a2的电路布局走线空间最大化，功能器件3最好与天线组件5位置对应，图3中的功能器件3仅做位于基板1第二表面a2的示意。
60.如图4所示的基板1的剖面结构示意图，本技术实施例中的基板1包括：第一板组11、第二板组12以及位于第一板组11和第二板组12之间的介质层13；第一板组11包括层叠设置的多个第一铜箔111，且任意两个相邻的第一铜箔111之间设置有第一绝缘层112；第二板组12包括层叠设置的多个第二铜箔121，且任意两个相邻的第二铜箔121之间设置有第二绝缘层122；第一板组11与第二板组12关于介质层13对称。
61.考虑信号的复杂度、电源的隔离需求，本技术实施例中的基板1采用8层板对称设计，即第一板组11包括4层第一铜箔111，第二板组12包括4层第二铜箔121，第一板组11和第二板组12关于介质层13对称。介质层13位于整个基板1厚度方向的中心位置，根据基板1的对称设计原则，该介质层13的厚度无需考虑对称需求，可以使用独立的设计参数。第一绝缘层112和第二绝缘层122可以为相同材质。
62.应当理解，在实际生产中，基板1可以根据实际信号走线密度需求增减层数，此处仅以图4所示的结构进行示例。
63.为了连通基板1的第一表面a1和第二表面a2，在基板1上形成有通孔14，通孔14使得及基板1中所有铜箔的地连通，还可以实现主控芯片2与第二表面a2的地层信号互联。
64.沿第一板组11指向第二板组12的方向，第一个第一铜箔111和第二个第一铜箔111均为高频板；基板1形成有开口位于第一表面的第一盲孔15，第一盲孔15延伸至的第二个第一铜箔111，可以将第一个第一铜箔111和第二个第一铜箔111的地信号连接。
65.高频板具有高频低损耗的特点，可以实现高度信号传递，其成本fr-4的几十倍，本技术实施例除上述两个第一铜箔111外，其他的第一铜箔111和第二铜箔121均可采用fr-4制备，整个基板1相当于采用高频板和fr-4混压的方式制备，在保证高频信号性能的基础上控制总成本。
66.第一盲孔15采用激光形成，可以避免过孔残桩产生不必要的信号干扰，考虑到激光孔厚径比问题，第一盲孔15的钻孔孔径不可大于6mil。
67.基板1形成有开口位于第二表面a2的第二盲孔16，第二盲孔16延伸至介质层13。
68.第二板组12中的第二铜箔121用于低速信号分布，第二盲孔16用于各第二铜箔121之间的信号导通。第二盲孔16具体为控深盲孔，其底部形成有锥度，基于生产可制造性，需保留介质层13足够安全距离(相当于第一板组11和第二板组12之间的距离)，避免打穿相邻信号层。因此，介质层13的厚度被设计为至少大于10mil。
69.本技术实施例中，电源信号在除高频层(即沿第一板组11指向第二板组12的方向，第一个第一铜箔111和第二个第一铜箔111)外的其他层均可走线。并且，要求各个电源岛以及垂直空间上尽量少的重叠，如存在不可避免的重叠，走线需十字交叉，减少信号干扰，此处不再赘述。
70.根据印刷电路板的设计要求，基板1的翘曲度要求小于0.75％，翘曲度会受到板材，压合方式，尺寸等因素的影响。多层结构的印刷电路板，考虑到材料的不对称性，若采用多次压合，会增加生产工序生产时间以及报废率，最终导致产品一致性差，0.75％翘曲度达标率低。而本技术实施例所提供的雷达板中，基板1的第一表面a1和第二表面a2之间通过通孔14实现信号连通，高频板通过第一盲孔15实现信号连通，各第二铜箔121通过第二盲孔16实现信号连通，使得基板1的多层板可以通过一次压合形成，有效避免二次压合，降低了工艺难度，在相同拼板尺寸条件下满足单板翘曲度小于0.75％的高通过率，能够避免多次压
合带来的翘曲度超限的问题(根据实验分析，该基板1通过一次压合可以保证翘曲度低于0.75％)，较低的翘曲度有利于保证天线性能。可以看出，这样的结构设计在实际正产中，可以实现高频混压雷达板的稳定量产化，高良率产出。
71.基于上述雷达板的结构，本技术实施例还提供一种雷达板制备方法，如图5所示，该制备方法可以用于制备上述雷达板，其具体包括：
72.步骤s1：制备基板1，基板1具有第一表面a1以及背离第一表面a1的第二表面a2，且第一表面a1划分为第一区域m1和第二区域m2；
73.步骤s2：在第一区域a1设置第一铜层并形成焊点4，焊点4临近第一区域m1和第二区域m2的接触边界；第一铜层的厚度1oz，用第一铜层形成焊点4。
74.步骤s3：在第二区域m2设置第二铜层并形成天线组件5，天线组件5延伸至第一区域m1和第二区域m2的接触边界处以连接焊点4；第二铜层的厚度1oz，小于第一铜层，用第二铜层形成天线组件5以及天线周围的地铜。
75.其中，第一铜层的厚度大于第二铜层的厚度，且步骤s2和步骤s3的顺序可调换。
76.其中，如图6所示，步骤s1中制备基板1可以具体包括：
77.步骤s11：提供一介质层13；
78.步骤s12：将多个第一铜箔111叠置且在任意两个相邻的第一铜111箔之间设置第一绝缘层112以形成第一板组11；
79.步骤s13：将多个第二铜箔121叠置且在任意两个相邻的第二铜箔121之间设置第二绝缘层122以形成所述第二板组12；
80.步骤s14：将第二板组12、介质层13和第一板组11依次叠置并一次压合。
81.其中，步骤s11、步骤s12、步骤s13的顺序可以调整，并不限定先后。
82.该基板1中，沿第一表面a1指向第二表面a2的方向，第一个第一铜箔111和第二个第一铜箔111均为高频板；如图7所示，在步骤s14将第二板组12、介质层13和第一板组11依次叠置并一次压合后，还包括：
83.步骤s15：自第一板组11背离介质层13的表面激光打孔至第二个第一铜箔111以形成上述第一盲孔15，第一盲孔15可以连通第一个第一铜箔111和第二个第一铜箔111，实现高频板之间的信号导通。
84.此外，如图8所示，在步骤s14将第二板组12、介质层13和第一板组11依次叠置并一次压合后，还包括：
85.步骤s16：自第二板组12背离介质层13的表面控深打孔至介质层13以形成第二盲孔16。
86.如图9所示，在步骤s14将第二板组12、介质层13和第一板组11依次叠置并一次压合后，还包括：
87.步骤s17：自第一板组11背离第二板组12的表面打孔至第二板组12背离第一板组11的表面形成通孔14。第一板组11背离第二板组12的表面相当于基板1的第一表面a1，第二板组12背离第一板组11的表面相当于基板1的第二表面a2，通孔14可以将基板1的第一表面a1和第二表面a2导通，方便基板1第一表面a1的器件与第二表面a2的器件实现电连接。
88.当步骤s15、步骤s16、步骤s17都需要实施时，步骤s15、步骤s16、步骤s17的顺序也可以调整，并不限定先后。
89.基于上述雷达板，本技术实施例还提供一种毫米波雷达，该毫米波雷达包括上述雷达板，能够取得上述雷达板的所有有益效果。
90.显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。