天线阵列模块及其制造方法技术

本发明专利技术公开一种天线阵列模块及其制造方法，该天线阵列模块包含线路层、天线介质层、金属片及芯片。线路层包含信号线、接地层及第一介质材料，且接地层包含耦合槽孔，其中信号线与芯片连接。天线介质层位于线路层上，并包含第二介质材料，第二介质材料的导热系数小于第一介质材料的导热系数。金属片位于天线介质层上，毫米波信号通过耦合槽孔，由信号线耦合至金属片。

Antenna array module and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
天线阵列模块及其制造方法
本专利技术涉及一种天线，特别是涉及一种天线阵列模块。
技术介绍
5G无线网络可达成更高的数据容量及更快的数据传输，故已成为了未来发展的趋势。小型基地台(smallcell)可应用于5G无线网络，并可提升数据容量、数据传输速度及整体网络效率，故可有效地提升服务品质。而为了改善小型基地台的效能，如何发展高增益具波束调整功能的相位阵列天线则成为了一个重要的议题。相位阵列天线包含多个天线阵列模块(天线单元)，而这些天线阵列模块则由其内部的芯片驱动；然而，现有的天线阵列模块由于结构及材料上的限制，使这些芯片产生的热能无法有效地进行散热，故也影响了天线阵列模块的效能；此外，当模块完全使用高散热材料时，虽提升散热特性，但也影响天线的辐射增益。因此，如何提出一种天线阵列模块，能够有效改善现有技术的天线阵列模块的各种限制已成为一个刻不容缓的问题。
技术实现思路
有鉴于上述现有技术的问题，本专利技术的其中一目的就是在于提供一种天线阵列模块及其制造方法，以解决现有技术的天线阵列模块的各种限制。根据本专利技术的其中一目的，提出一种天线阵列模块，其包含线路层、天线介质层、金属片及芯片。线路层包含信号线、接地层及第一介质材料，且接地层包含耦合槽孔，其中信号线与芯片连接。天线介质层位于线路层上，并包含第二介质材料，第二介质材料的导热系数小于第一介质材料的导热系数。金属片位于天线介质层上，毫米波信号通过耦合槽孔，由信号线耦合至金属片。根据本专利技术的其中一目的，再提出一种天线阵列模块的制造方法，其包含下列步骤：形成具有信号线、接地层、耦合槽孔与第一介质材料的多层结构堆叠组合的线路层，同时于侧边形成侧散热电极。形成第二介质材料于线路层上以作为天线介质层，且第二介质材料的导热系数小于第一介质材料的导热系数。形成金属片于天线介质层上。于将芯片与线路层内的信号线连接，完成模制作。附图说明图1为本专利技术的第一实施例的天线阵列模块的剖视图；图2为本专利技术的第一实施例的天线阵列模块的制造方法的流程图；图3为本专利技术的第二实施例的天线阵列模块的剖视图；图4为本专利技术的第三实施例的天线阵列模块的剖视图；图5为本专利技术的第三实施例的天线阵列模块的制造方法的流程图；图6为本专利技术的第四实施例的天线阵列模块的剖视图。图7为本专利技术的第五实施例的天线阵列模块的剖视图；图8为本专利技术的第六实施例的天线阵列模块的示意图；图9为本专利技术的第六实施例的天线阵列模块的模拟结果图；图10为传统天线阵列模块的模拟结果图。符号说明1相位阵列天线1’传统相位阵列天线11、21、31、41、51、61天线阵列模块111、211、311、411、511线路层112、212、312、412、512天线介质层113、213、313、413、513金属片114、214、314、414、514芯片115、215、315、415、515、615a、615b侧散热电极216、316、416、516天线保护层L信号线S耦合槽孔E空腔R凹穴T基板B焊球EC电极片N间隔D1第一介质材料D2第二介质材料D3第三介质材料S21～S25、S51～S56步骤流程具体实施方式以下将参照相关附图，说明依本专利技术的天线阵列模块及其制造方法的实施例，为了清楚与方便附图说明之故，附图中的各部件在尺寸与比例上可能会被夸大或缩小地呈现。请参阅图1，其为本专利技术的第一实施例的天线阵列模块的剖视图。天线阵列模块11包含线路层111、天线介质层112、金属片113、芯片114及侧散热电极115。线路层111包含多个信号线L、接地层G及第一介质材料D1。芯片114及该些信号线L位于第一介质材料D1，且芯片114与该些信号线L连接，其中接地层G包含耦合槽孔S。天线介质层112位于线路层111上，并包含第二介质材料D2；其中，第二介质材料D2的导热系数小于第一介质材料D1的导热系数；在本实施例中，第一介质材料D1的导热系数为3～6W/m.K(W指热功率单位瓦特，m代表长度单位米，而K为凯氏温标)，第二介质材料D2的导热系数为0.2～1W/m.K，且介电损耗(Losstangent)小于0.008@10GHz；例如，介电损耗(Losstangent)为0.001～0.005@10GHz；在另一实施例中，第一介质材料D1的导热系数为2～8W/m.K，而第二介质材料D2的导热系数为0.1～1W/m.K，介电损耗为0.0005～0.008@10GHz；在又一实施例中，第一介质材料D1的导热系数为2.5～5W/m.K，而第二介质材料D2的导热系数为0.2～0.8W/m.K，介电损耗为0.0005～0.004@10GHz。例如，第一介质材料D1可采用达方电子DT-171W或DT-178W材料，其导热系数为3W/m.K；第二介质材料D2可采用半导体模封材料，其导热系数为0.9W/m.K，介电损耗为0.008@10GHz。例如，第一介质材料D1可采用Dupont9K7，其导热系数为4.6W/m.K；第二介质材料D2可采用5880材料，其导热系数为0.2W/m.K，介电损耗为0.0009@10GHz。例如，第一介质材料D1可采用Dupont9K7，其导热系数为4.6W/m.K；第二介质材料D2可采用RO4003C材料，其导热系数为0.71W/m.K，介电损耗为0.0027@10GHz。第二介质材料的介电损耗测量方法，是采用IEC61189-2-721-2015的测量方式进行介电损耗测量。金属片113位于天线介质层112上，毫米波信号通过耦合槽孔S，由信号线L耦合至金属片113。该些侧散热电极115设置于线路层111的侧边，并与接地层G连接；该些侧散热电极115能焊接于一基板上，以将天线阵列模块11固定于此基板上(并未显示于图面)；此外，该些侧散热电极115也能与线路层111的高频信号连接；在另一实施例中，侧散热电极115也可包覆线路层111侧边；在又一实施例中，侧散热电极115也可包含设置于线路层111侧边的多个电极片，且相邻的电极片之间具有一间隔；其中，侧散热电极115可采用铜、银等金属材料。由上述可知，在本实施例中，天线阵列模块11能具有更高的设计灵活度及更低的制作工艺难度，更能符合未来的需求。其中，天线阵列模块11为复合材料堆叠结构，使线路层111及天线介质层112具有不同的导热系数，且天线介质层112的导热系数小于线路层111的导热系数，且天线介质层112的介电损耗小于0.008@10GHz，此材料的堆叠结构设计能改善天线阵列模块11的散热效果，并使天线阵列模块具有良好的天线增益。此外，天线介质层112的导热系数为0.2～1W/m.K(等同第二介质材料D2的导热系数为0.2～1W本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天线阵列模块，其特征在于，包含：/n线路层，包含信号线、接地层及第一介质材料，该信号线及该接地层位于该第一介质材料中，且该接地层包含耦合槽孔；/n天线介质层，位于该线路层上，并包含第二介质材料，该第二介质材料的导热系数小于该第一介质材料的导热系数；/n金属片，位于该天线介质层上，毫米波信号通过该耦合槽孔，由该信号线耦合至该金属片；以及/n芯片，与该信号线连接。/n

【技术特征摘要】
20190116 TW 108101618;20180809 US 62/716,4111.一种天线阵列模块，其特征在于，包含：
线路层，包含信号线、接地层及第一介质材料，该信号线及该接地层位于该第一介质材料中，且该接地层包含耦合槽孔；
天线介质层，位于该线路层上，并包含第二介质材料，该第二介质材料的导热系数小于该第一介质材料的导热系数；
金属片，位于该天线介质层上，毫米波信号通过该耦合槽孔，由该信号线耦合至该金属片；以及
芯片，与该信号线连接。


2.如权利要求1所述的天线阵列模块，其中该第一介质材料的导热系数为3～6W/m.K。


3.如权利要求1所述的天线阵列模块，其中该第一介质材料的导热系数为2～8W/m.K。


4.如权利要求1所述的天线阵列模块，其中该线路层的导热系数为4～8W/m.K。


5.如权利要求1所述的天线阵列模块，其中该第二介质材料的导热系数为0.1～1W/m.K，介电损耗小于0.008。


6.如权利要求1所述的天线阵列模块，其中该第二介质材料的导热系数为0.1～1W/m.K，介电损耗范围为0.001～0.005。


7.如权利要求1所述的天线阵列模块，其中该第二介质材料的导热系数为0.2～0.8W/m.K，介电损耗范围为0.0005～0.004。


8.如权利要求1所述的天线阵列模块，还包含侧散热电极，设置于该线路层的一侧，并与该接地层连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：余俊璋，卢俊安，林鸿钦，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71