一种集成可调谐天线阵与射频模块的封装结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种集成可调谐天线阵与射频模块的封装结构，包括用于设置天线阵贴片的刚柔结合板和用于封装射频芯片的射频模块封装体，刚柔结合板与射频模块封装体之间上下相对设置并通过分布在边角的四个相配的螺栓螺母进行紧固，所述刚柔结合板与射频模块封装体的一侧通过第二柔性基板固定连接。本实用新型专利技术制备的集成天线阵与射频模块的封装结构，不仅实现了两者的集成，而且还能够实现天线阵的调谐，具有集成度高、电磁屏蔽效果好、天线增益以及辐射效率高、辐射功率小、损耗低的特点，能够满足不同应用场合的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种集成可调谐天线阵与射频模块的封装结构
本技术涉及半导体封装
，特别是一种射频模块的封装结构。
技术介绍
5G网络由于其大带宽、低时延、高速率的特点在物联网、车联网、工业自动化和AR/VR等领域存在着广泛的应用前景。为了提高传输速率，5G网络将在微基站和移动终端采用毫米波和MIMO技术，但是现有的用于移动终端和基站的天线阵与射频模块往往是分开集成的，并通过较长的互连线互连，这种方式存在以下缺陷：首先，天线的工作频率逐渐增高，对传输线上的不连续性非常敏感，容易造成阻抗失配；其次，移动终端和微基站对天线多极化，多工作频带，高匹配带宽等性能方面提出更高的要求；再之，移动终端和微基站对射频模块的集成度、生产效率、生产成本方面有更高的需求。由此看来，该集成方式已经不再适用于5G网络的应用，那么在移动终端和微基站将天线阵列与射频模块集成便成为必然。同时，物联网、车联网等的迅猛发展将对可调谐的射频模块的需求逐渐增加，因此，设计一种集成可调谐天线阵与射频模块的封装结构有着重要的价值和意义。现有天线与射频模块集成的方案有以下几种，但都存在一定的缺陷。第一种集成方式是直接将贴片天线集成在PCB上，这种集成方式加工流程简单、成本低；但是由于天线基底的厚度和材料受限于PCB基板的厚度和材料，因此天线难以实现宽频带、高效率的要求；其次，为了避免天线与射频芯片之间有严重的电磁干扰，天线与射频芯片之间需要有较大的距离，由此增加了集成面积，因此如果以这种方式集成天线阵列，天线阵列本身将占用较大PCB的面积，造成集成块体积庞大。第二种集成方式是将贴片天线集成在在集成无源器件的底部，并通过倒装焊的方式装配到PCB上，将PCB中的地平面作为天线的反射平面，这种方式可以大大节省额外集成天线占用的面积和成本，但是天线基底的厚度受限于集成无源器件焊球的高度，而且焊球的塌陷程度难以控制，影响天线的制造精度；并且在毫米波段应用中，高频信号在经过焊球时由于阻抗失配容易引起反射，从而降低了天线的辐射效率。如为了降低天线与射频芯片之间的电磁干扰，在需要集成有天线的集成无源器件与射频芯片之间保持一定的距离，这样又降低了集成度。第三种集成方式如文献KamDG,LiuD,NatarajanA,etal.OrganicPackagesWithEmbeddedPhased-ArrayAntennasfor60-GHzWirelessChipsets[J].IEEETransactionsonComponentsPackaging&ManufacturingTechnology,2011,1(11):1806-1814，是将天线阵列与射频芯片通过三维堆叠的方式集成，利用了具有良好电学和机械性能的液晶聚合物作为天线馈线与反射平面间的介质材料，射频芯片放置在腔体中通过倒装焊的方式与馈线互连，避免了使用高插入损耗的通孔，天线贴片下方是空腔以太，提高了天线的增益和带宽以及集成度；但是天线阵贴片下方的基底和射频芯片的集成需要挖腔，增加了工艺流程的复杂性，并且射频芯片的输入/输出口需要经过多层互连线和通孔与主板互连，会造成较大的插入损耗。第四种集成方式如文献LiuD,GuX,BaksC,etal.60GHzantennasinpackageforportableapplications[C]//IEEEInternationalSymposiumonAntennasandPropagation&Usnc/ursiNationalRadioScienceMeeting.IEEE,2015:1536-1537，是将天线集成在多层基板中，射频芯片通过传输线和过孔为天线贴片馈电，这种集成方式由于基板层数较多、过孔长度增加，会引起较大的插入损耗，同时过孔的不连续性会在高频应用中引起较大的反射，从而降低了整个射频模块的增益和带宽；另外，相对于天线的空气基底，该集成方式的基底材料会引起较大的损耗，由此降低天线的辐射效率。
技术实现思路
本技术需要解决的技术问题是提供了一种集成可调谐天线与阵射频模块的封装结构，以解决现存移动终端和微基站中天线与射频模块集成在毫米波波段时存在的缺陷，进一步满足5G网络的应用需求。为解决上述技术问题，本技术所采取的技术方案如下。一种集成可调谐天线阵与射频模块的封装结构，包括用于设置天线阵贴片的刚柔结合板和用于封装射频芯片的射频模块封装体，刚柔结合板与射频模块封装体之间上下相对设置并通过分布在边角的四个相配的螺栓螺母进行紧固，所述刚柔结合板与射频模块封装体的一侧通过第二柔性基板固定连接。上述一种集成可调谐天线阵与射频模块的封装结构，所述射频模块封装体包括上下平行设置的第二PCB板和第一PCB板，第二PCB板和第一PCB板之间通过围合在四周的金属框固定连接；所述射频模块中射频芯片分为两组设置在第一PCB板的上端面上，其中第一射频芯片组嵌装在第一PCB板一侧的凹槽中，第一射频芯片组中的各射频芯片之间以及射频芯片与第一PCB板之间分别通过键合线互连，凹槽内的第一射频芯片组和各键合线通过其上的塑封胶层包裹并固定在第一PCB板上；第二射频芯片组中的各射频芯片倒装焊接在第一PCB板的另一侧，第二射频芯片组与第一PCB板之间的凸点通过填充胶层固封；所述第一PCB板的底端面上布设有若干焊球。上述一种集成可调谐天线阵与射频模块的封装结构，所述第二PCB板的底端面上设置有电磁屏蔽层，所述电磁屏蔽层与金属框的顶沿通过导电胶层固定连接；所述第二PCB板的顶端面上周期性排布有若干人工磁导体，第二PCB板的边角处开设有嵌装螺母的螺母通孔。上述一种集成可调谐天线阵与射频模块的封装结构，所述刚柔结合板包括平行于第二PCB板的第一柔性基板和压合在第一柔性基板两端的两块刚性基板；所述第一柔性基板的顶端面上周期性排布有若干天线阵贴片，各刚性基板的两端分别开设有穿过螺栓的螺栓通孔；所述第二柔性基板弧形设置，第二柔性基板弯曲的两端分别连接刚性基板和第一PCB板。上述一种集成可调谐天线阵与射频模块的封装结构，所述螺母为弹簧螺母。由于采用了以上技术方案，本技术所取得技术进步如下。本技术制备的集成天线阵与射频模块的封装结构，不仅实现了两者的集成，而且还能够实现天线阵的调谐，具有集成度高、电磁屏蔽效果好、天线增益以及辐射效率高、辐射功率小、损耗低的特点，能够满足不同应用场合的需求。附图说明图1为本技术所述步骤一加工完成后的结构示意图；图2为本技术所述步骤二加工完成后的结构示意图；图3为本技术所述步骤三种金属框的结构示意图；图4为本技术所述步骤四加工完成后的结构示意图；图5为本技术所述步骤五加工完成后的结构示意图；图6为本技术所述步骤六加工完成后的结构示意图；图7为本技术所述步骤六加工完成后的俯视图；图8为本技术所述步骤七加工完成后的结构示意图；图9为本技术所述步骤八加工完成后的结构示意图；图10为本技术所述步骤八加工完成后的俯视图；图11为本技术所述步骤九中各部分连接后的结构示意图；图12为本技术的成品结构示意图。其中：101.第一PCB板；102.密封环；103.第一射频芯片组；1031.第二射频芯片组；10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成可调谐天线阵与射频模块的封装结构，其特征在于：包括用于设置天线阵贴片（109）的刚柔结合板和用于封装射频芯片的射频模块封装体，刚柔结合板与射频模块封装体之间上下相对设置并通过分布在边角的四个相配的螺栓螺母进行紧固，所述刚柔结合板与射频模块封装体的一侧通过第二柔性基板（113）固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种集成可调谐天线阵与射频模块的封装结构，其特征在于：包括用于设置天线阵贴片（109）的刚柔结合板和用于封装射频芯片的射频模块封装体，刚柔结合板与射频模块封装体之间上下相对设置并通过分布在边角的四个相配的螺栓螺母进行紧固，所述刚柔结合板与射频模块封装体的一侧通过第二柔性基板（113）固定连接。2.根据权利要求1所述的一种集成可调谐天线阵与射频模块的封装结构，其特征在于：所述射频模块封装体包括上下平行设置的第二PCB板（106）和第一PCB板（101），第二PCB板（106）和第一PCB板（101）之间通过围合在四周的金属框固定连接；所述射频模块中射频芯片分为两组设置在第一PCB板（101）的上端面上，其中第一射频芯片组（103）嵌装在第一PCB板（101）一侧的凹槽中，第一射频芯片组中的各射频芯片之间以及射频芯片与第一PCB板（101）之间分别通过键合线（1033）互连，凹槽内的第一射频芯片组和各键合线（1033）通过其上的塑封胶层（1034）包裹并固定在第一PCB板（101）上；第二射频芯片组（1031）中的各射频芯片倒装焊接在第一PCB板（101）的另一侧，第二射频芯片组与第一PCB板（101）之间的凸点（1032）通...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱耀明，江子标，
申请(专利权)人：华进半导体封装先导技术研发中心有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32