有效辐射的集成天线制造技术

本公开的实施例涉及有效辐射的集成天线。一种装置包括具有第一主表面和相对的第二主表面的电介质平板(110)。平面天线元件(140)被定位在第一主表面上。形成通过电介质平板的过孔(150、160)被导电连接到天线元件。多个焊料凸块焊盘被定位在第二主表面上并且被配置为将电介质平板附接到集成电路(200)。

【技术实现步骤摘要】
有效辐射的集成天线本申请是国际申请号为PCT/US2013/058420、国际申请日为2013年09月06日、进入中国国家阶段日期为2015年03月10日、国家申请号为201380047110.7的专利技术专利申请的分案申请。
本申请总体上涉及包括天线的装置和制作天线的方法。
技术介绍
本部分介绍可能对促进本专利技术的更好理解有帮助的方面。因此，本部分的陈述应当在该角度被解读而不是被理解为关于是否为现有技术的承认。将天线与基于硅的电子器件(例如，集成电路，或IC)进行集成对天线设计呈现重大挑战。硅衬底的高介电常数和高损耗对从这样的天线元件的有效的高频传输和接收是非有利的。因此期望降低硅衬底对天线性能的影响。
技术实现思路
一个方面提供一种装置，例如，天线。该装置包括具有第一主表面和相对的第二主表面的电介质平板。平面天线元件位于第一主表面上。通过电介质平板形成的过孔被导电连接到天线元件。多个焊料凸块焊盘位于第二主表面上并且被配置成将电介质平板附接到集成电路。另一方面提供一种例如用于形成天线的方法。该方法包括在电介质平板的第一主表面上形成平面天线元件。过孔位于电介质平板内并且被电连接到天线元件。多个焊料凸块焊盘被形成在第二主表面上。凸块焊盘被配置成将电介质平板附接到集成电路。在上述实施例中的任何实施例中，集成电路可以使用焊料凸块焊盘被连接到电介质平板。在任何这样的实施例中，装置可以包括位于集成电路上并且由过孔连接到天线元件的天线馈电线。在任何这样的实施例中，多个接地凸块可以位于邻近天线馈电线。在上述实施例中的任何实施例中，装置可以包括位于IC的顶部层面金属上的基本上不间断的接地平面。在任何实施例中，装置可以进一步包括经由粘附层连接到第一主表面的载体衬底。在任何实施例中，装置可以进一步包括形成通过电介质平板的并且导电连接到天线元件的第二过孔。第一过孔可以位于与天线元件的几何中心偏移并且约在天线元件的第一轴上。第二过孔可以位于与天线元件的几何中心偏移并且约在天线元件的第二正交轴上。在任何这样的实施例中，天线元件可以被配置以辐射两种正交线性偏振模式。在各个实施例中，天线元件被配置用于产生圆偏振辐射。在上述实施例中的任何实施例中，电介质平板可以包括液晶聚合物。在任何实施例中，过孔可以具有至少约2:1的纵横比。在任何实施例中，电介质平板可以具有约100μm的厚度。在上述实施例中的任何实施例中，一个或多个过孔可以通过电介质平板的激光烧蚀而被形成。附图说明现在参考结合附图进行的以下描述，在附图中：图1A和图1B分别图示了例如包括电介质平板、平面天线元件和两个位于板内并且导电连接到天线元件的过孔的装置(例如，天线)的一个示例实施例的平面和截面视图；图2A至图2D图示了包括配置以向图1的过孔中的每个过孔承载天线信号的天线馈电线的集成电路(IC)的示例实施例，其中图2A和图2B图示了不具有接地平面的IC的平面和截面视图，而图2C和图2D图示了具有接地平面的IC的平面和截面视图；图3A和图3B图示了IC(图3A)和天线(图3B)的示例实施例的平面视图，示出了定位以将天线附接到IC的焊料凸块和位于IC上的可选的接地平面；图4图示了连接到IC(例如图3A的IC)的天线(例如图3B的天线)的示例实施例；图5图示了图1的部分的详细截面视图，示出了焊料凸块焊盘、焊料凸块和位于其间的凸块下金属化结构(UBM)的一个实施例；图6A-图6C图示了例如诸如在图2A中示出的天线馈电线和定位以抑制天线和IC之间的平行模式激发的焊料凸块的截面(图6A和图6B)和平面(图6C)视图；图7图示了图示根据本文所描述的原理形成的天线(例如，图3B的天线)的实施例的仿真性能的方面的s-参数图。图8A至图8G图示根据各个实施例形成的天线的制备的方面；图9图示了一种例如用于制造根据如由例如图1、图2A至图2D、图3A和图3B、图4、图5、图6和图8A至图8G所描述的各个实施例的装置的方法；以及图10图示了根据一个实施例的在图1的天线中的过孔的放置的方面。具体实施方式很多集成电路(“IC”)包括相对厚的金属和在金属化结构顶部的电介质层。然而，这些层仍然太薄(例如，约10μm)以至于不能形成有效辐射的高频天线。据认为该结果是由于相对薄的衬底支持高度集中的电场的趋势。已经做出一些尝试以在低损耗衬底上形成天线，并然后经由电磁(EM)耦合将天线耦合到IC。然而，所报道的这样的努力的效率通常仅为50～57％，从而导致天线增益的～3dB的损耗。专利技术人已经确定可以通过利用使用相对厚的低损耗衬底的新的集成天线结构并且耦合IC与天线元件之间的电流来克服常规的集成IC天线系统的一些限制。据信该方法可以导致至少约90％的天线效率。在一些情况下，这样的天线元件也可以支持正交偏振模式，从而经由两个名义上正交的信道提供传输和接收。图1A和图1B图示了根据本专利技术的原理的天线100的第一示例实施例的一些方面而不加限制。图1A提供了天线100的平面视图，而图1B提供了通过天线100的如标记的截面的侧视图。在以下讨论中同时参考这些图。天线100包括具有相应的第一主表面120和第二主表面130的衬底110，例如，电介质平板。微带片140被定位在第一主表面120上。过孔150和过孔160提供从衬底110的表面130侧通过衬底110到片140的导电耦合。如下文进一步描述的那样，过孔150和过孔160可以相对于片140被定位，使得每个过孔可以将激发信号耦合到片140的不同的辐射模式。凸块焊盘170提供到过孔150和过孔160的连接。在本文中有时称为焊料凸块180的焊料连接180提供到凸块焊盘170的可焊接的连接。在图示的实施例中的表面130本质上不具有金属特征，除了凸块焊盘170之外。在未图示的其他实施例中，表面130可以包括诸如部分或者基本上完全的接地平面135之类的金属特征，所述金属特征可以包括适于允许信号过孔从中穿过的开口。所图示的接地平面135被包括用于图示，而不是将接地平面135限制到任何特定配置。衬底110可以由任何合适的电介质材料形成。可以优选的是衬底110具有低介电常数(例如，约4或者更小)以及低损耗系数(例如，约0.01或者更小)。在一个非限制性示例中，衬底110由石英或者有机电介质形成。例如，熔凝石英可以具有约3.75的介电常数和约0.0004或者更小的损耗系数。而且，可以优选的是衬底110可以足够地厚，使得它在机械上足够强能够承受制作工艺期间的处理。在一些实施例中，例如，衬底110具有从约100μm到约150μm的范围内的厚度，有时优选地约125μm。片140和凸块焊盘170可以由铜形成，但不被限制到任何特定金属。在一些实施例中，如下文进一步描述的那样，衬底110可以由层压到表面120和表面130的金属层提供。层压层然后可以被图形化以形成期望的金属特征，例如，片140和凸块焊盘170。在一些实施例中，片140和凸块焊盘170具有相同的厚度，虽然实施例不被限制到这种情况。片140和凸块焊盘170的厚度不被限制到任何特定值。在一些实施例中，厚度可以是若干微米，例如，约20μm。图2A至图2D图示了配置为与天线100合作操作的集成电路(IC)200的实施例。IC200可以包括用一个或者多个激本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，包括：电介质平板，具有第一主最外表面和相对的第二主最外表面；平面天线元件，被定位在所述第一主最外表面上；第一过孔和第二过孔，均被定位成穿过所述电介质平板，并且从所述第一主最外表面延伸至所述第二主最外表面、并且导电连接到所述天线元件；集成电路，经由定位在所述第二主最外表面上、并且在所述第二主最外表面和所述集成电路之间的多个焊料凸块焊盘，接合到所述电介质平板，所述集成电路具有定位在其最外表面上的接地平面；以及天线馈线，被定位在所述集成电路的最外表面上、并且经由所述第一过孔和所述第二过孔分别连接到所述平面天线元件；并且其中所述平面天线元件能够单独地以两种正交线性偏振模式辐射。

【技术特征摘要】
2012.09.11 US 13/609,3881.一种装置，包括：电介质平板，具有第一主最外表面和相对的第二主最外表面；平面天线元件，被定位在所述第一主最外表面上；第一过孔和第二过孔，均被定位成穿过所述电介质平板，并且从所述第一主最外表面延伸至所述第二主最外表面、并且导电连接到所述天线元件；集成电路，经由定位在所述第二主最外表面上、并且在所述第二主最外表面和所述集成电路之间的多个焊料凸块焊盘，接合到所述电介质平板，所述集成电路具有定位在其最外表面上的接地平面；以及天线馈线，被定位在所述集成电路的最外表面上、并且经由所述第一过孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·巴萨范哈利，N·金田，Yk·陈，Y·贝延斯，S·沙拉米安，
申请(专利权)人：阿尔卡特朗讯，
类型：发明
国别省市：法国,FR