一种具有Ｎ个集成的孔耦合贴片天线的射频集成电路芯片封装，Ｎ至少为１，所述封装包括：盖部分，其具有Ｎ个总体上为平面的贴片；以及主部分，其耦合到所述盖部分。所述主部分又包括：至少一个总体上为平面的接地平面，所述接地平面在所述Ｎ个总体上为平面的贴片内侧、与其具有间隔并且与其基本上平行。所述接地平面中形成有至少Ｎ个耦合孔槽。所述槽与所述贴片基本上相对。所述主部分还包括：Ｎ条馈线，所述Ｎ条馈线在所述Ｎ个总体上为平面的贴片内侧、与其具有间隔并且与其基本上平行；以及至少一个射频芯片，其耦合到所述馈线和所述接地平面。所述盖部分和所述主部分共同限定了天线腔，所述Ｎ个总体上为平面的贴片位于所述天线腔内。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般地涉及通信电路，更具体地说，涉及射频(RF)集成电路 (IC )封装。
技术介绍
在无线网络中，通过附加到接收器或发送器的天线实现设备之间的连 通性和通信，以便向/从网络的其他元件辐射所需的信号。在诸如毫米波无 线电设备的无线电通信系统中，通常以较低的集成级别组装分离组件。通 常使用昂贵而体积巨大的波导管以及封装级别或板级别微带结构来组装这 些系统以互连半导体及其所需的发送器或接收器天线。随着近来半导体技 术和封装工程的进步，这些无线电通信系统的尺寸已变得较小。对于诸如 无线通用串行总线(USB)之类的应用，工作距离限于大约1米；并且在 60GHz处具有约7dBi的单个天线将提供必要的天线增益。对于10米(如 无线视频)或更长(如雷达)的距离，在点对点应用中，需要(取决于应 用)30dBi那么高的增益。但是，用于无线视频应用的高增益天线具有非 常窄的波束宽度，所以对于客户来说非常难以定向天线。因此，需要诸如 相控阵列之类的辐射模式可控阵列。相控阵列还广泛用于军事雷达。但是， 由于涉及昂贵的組件和密集的劳力，将RF芯片和集成天线或相控阵列封 装在一起是极端困难和非常昂贵的。
技术实现思路
本专利技术的原理提供了实现适于大量生产的RF IC (射频集成电路)封 装的技术。在示意性实施例中，根据本专利技术的一个方面，提供了一种具有N个集成的孔耦合贴片天线的射频集成电路芯片封装，N至少为1，所述封装包 括盖部分，其具有N个总体上为平面的贴片；以及主部分，其耦合到所 述盖部分。所迷主部分又包括至少一个总体上为平面的接地平面，所述 接地平面在所述N个总体上为平面的贴片内侧、与其具有间隔并且与其基 本上平行。所述接地平面中形成有至少N个耦合孑L槽。所述槽与所述贴片 基本上相对。所述主部分还包括N条馈线，所述N条馈线在所述N个总 体上为平面的贴片内側、与其具有间隔并且与其基本上平行；以及至少一 个射频芯片，其耦合到所述馈线和所述接地平面。所述盖部分和所述主部 分共同限定了天线腔，所述N个总体上为平面的贴片位于所述天线腔内。在另 一方面中，提供了 一种制造具有N个集成的孔耦合贴片天线的射 频集成电路芯片封装的方法，N至少为1，所述方法包括提供如刚才描 述的盖部分和主部分；以及将所述盖部分固定到所述主部分。在所述封装和所述方法的某些实施例中，N为2或更多并且因此形成 相控阵列。从以下要结合附图阅读的本专利技术的示例性实施例的详细说明，本专利技术 的这些和其他目标、特性和优点将变得显而易见。附图说明图1以截面图示出了根据本专利技术的一个方面的封装的示意性实施例； 图2以截面图示出了才艮据本专利技术的另一个方面的另一个封装的示意性 实施例；图3以截面图示出了才艮据本专利技术的另一个方面的另一个封装的示意性实施例；图4是没有反射器或嵌入式反射器的示意性封装的仰视图； 图5是具有可见的反射器的示意性封装的仰视图； 图6是示意性平面相控阵列实施例的仰视图；图7是根据本专利技术的其他方面的矩形环式空腔封装的俯视图(请注意 术语俯^L图和平面图在此可互换地使用)；6图8是沿图7中的线VIII-VIII的截面图；图9是图7的封装的较大版本；图IO是沿图9中的线X-X的截面图；图ll是才艮据本专利技术的其他方面的圆形环式空腔封装的俯视图；图12是沿图11中的线XII-XII的截面图；图13是图11的封装的较小版本；图14是沿图13中的线XIV-XIV的截面图；图15是根据本专利技术的其他方面的偏置(并列式)空腔封装的俯视图； 图16是沿图15中的线XVI-XVI的截面图；图17是才艮据本专利技术的其他方面的示意性十六天线相控阵列配置的俯 视图；图18是根据本专利技术的其他方面的另一示意性十六天线相控阵列配置 的俯视图；图19是根据本专利技术的其他方面的具有盖的两部分封装的俯视图； 图20是沿图19中的线XX-XX的截面图；图21是与图19的两部分封装类似但具有支持脊的两部分封装的俯视图；图22是沿图21中的线XXII-XXII的截面图；图23是根据本专利技术的其他方面的具有嵌入芯片的两部分封装的俯视图；图24是沿图23中的线XXIV-XXIV的截面图；图25是具有嵌入芯片的两部分封装的不同版本的俯视图；图26是沿图25中的线XXVI-XXVI的截面图；图27是根据本专利技术的其他方面的基于LTCC的两部^J"装的俯视图；图28是沿图27中的线XXVIII-XXVIII的截面图；图29是根据本专利技术的其他方面的示意性两部分并列式封装的俯视图；图30是沿图29中的线XXX-XXX的截面图；图31是两部分并列式封装的不同版本的俯视图；图32是沿图31中的线XXXII-XXXII的截面图；图33是与图23类似但具有支持环的封装的俯视图；图34是沿图33中的线XXXIV-XXXIV的截面图；图35是根据本专利技术的其他方面的示意性线接合封装的俯视图；图36是沿图35中的线XXXVI-XXXV1的截面图；图37是根据本专利技术的其他方面的示意性并列式线接合封装的俯视图；图38是沿图37中的线XXXVIII-XXXVIII的截面图；以及图39是示意性方法步骤的流程图。具体实施方式本专利技术的一个或多个实施例提供了具有在毫米波范围内工作的集成天 线和相控阵列的>[氐成本封装的装置和方法。具有集成天线的本专利技术的示意 性封装基于多层印制电路板(PCB)。所述封装例如包含用于实现高性能 天线(多个)或天线阵列的矩形或环式空腔以及容纳毫米波射频(RF)集 成电路芯片的另 一空腔。本专利技术的一个或多个实施例还提供了克服产生内 部空腔的困难以及无需在毫米波频率处采用线接合技术的技术。本专利技术的 封装技术的实施例与PCB制造工艺一致并且可用于具有集成天线或天线 阵列的封装。本专利技术的实例因此提供了具有集成天线或平面相控阵列的低成本封 装；特别是，具有用于毫米波频率及高于毫米波频率的集成天线或平面相 控阵列设计的芯片封装。具有集成天线的典型芯片封装有三个主要部件(i)RF芯片，(ii)一个 或多个天线，以及(iii)封装载体(在某些情况下，封装罩或盖，或保护封装 的密封材料)。本专利技术的一个或多个实施例提供了这样的封装，其具有 高性能天线；将RF芯片倒转安装到印制电路主板的界面；以及将封装倒 转安装到印制电路主板的界面。图1示出了才艮据本专利技术的一个方面的示意性封装100的截面图。注意 为了清楚，在整个附图中省略了剖面线法。所述封装具有七个总层，包括衬底和接合层。对于毫米波应用，尤其是对于高于60GHz的频率，必须在 设计过程中考虑接合膜和/或层厚度。给定在此的教导，天线和封装领域的 普通技术人员将知道如何考虑厚度以及如何采用高精度PCB制造技术来 实现本专利技术的实施例。封装100还具有多个金属层。具体地说，存在最外 面的衬底102。向内紧接衬底102的是用于贴片天线(多个)的贴片(多 个)104的金属层。衬底102和贴片天线104 (图1中仅示出了一个天线， 但是如下所述可以提供多个天线)向内是接合膜层106、另一衬底层108, 以及另一接合膜层109。接合膜109向内的另一金属层用于贴片天线的接 地平面110。接地平面上的槽(多个)113用于孔耦合的贴片天线的孔。接 地平面110还将辐射元件(贴片)104与如下所述的馈线(本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有Ｎ个集成的孔耦合贴片天线的射频集成电路芯片封装，Ｎ至少为１，所述封装包括： 盖部分，其具有Ｎ个总体上为平面的贴片；以及 主部分，其耦合到所述盖部分，所述主部分又包括： 至少一个总体上为平面的接地平面，所述接地平面在 所述Ｎ个总体上为平面的贴片内侧、与其具有间隔并且与其基本上平行，所述接地平面中形成有至少Ｎ个耦合孔槽，所述槽与所述贴片基本上相对； Ｎ条馈线，所述Ｎ条馈线在所述Ｎ个总体上为平面的贴片内侧、与其具有间隔并且与其基本上平行；以及 至 少一个射频芯片，其耦合到所述馈线和所述接地平面； 其中所述盖部分和所述主部分共同限定了天线腔，所述Ｎ个总体上为平面的贴片位于所述天线腔内。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：JAG阿克曼，BA弗洛伊德，刘兑现，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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