一种毫米波二阶分形天线及硅基三维集成结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种毫米波二阶分形天线及硅基三维集成结构，包括衬底，所述衬底的底部溅射有第一种子层，所述衬底的顶部涂覆并固化设置有BCB介质层，所述BCB介质层溅射有第二种子层，所述BCB介质层的顶部通过第二种子层与导电层相连，所述导电层上设置有Peano曲线。本实用新型专利技术在衬底上实现了含分形曲线的小型化结构，相比于传统基板上天线，结构新颖，面积小，与其他器件、芯片工艺相兼容，从而天线更为轻便紧凑地与模块集成。

【技术实现步骤摘要】
一种毫米波二阶分形天线及硅基三维集成结构
本技术涉及天线
，尤其涉及一种毫米波二阶分形天线及硅基三维集成结构。
技术介绍
天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波，或者进行相反的变换，它也是在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。随着更高密度的晶圆级系统级封装(WLSiP)技术的发展，急需解决天线在硅基上的集成问题，如何实现硅基毫米波小型化平面天线，对于形成更为完整的微波封装系统具有重要意义。传统的硅基天线通常设有矩形芯片，而使用矩形芯片会导致天线所占面积较大，不利于与其他电路和器件集成。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于一种毫米波二阶分形天线及硅基三维集成结构，以解决天线所占面积较大，不利于与其他电路和器件集成的问题。本技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种毫米波二阶分形天线，包括衬底，所述衬底的底部溅射有第一种子层，所述衬底的顶部涂覆并固化设置有BCB介质层，所述BCB介质层上溅射有第二种子层，所述BCB介质层的顶部通过第二种子层与导电层相连，所述导电层上设置有Peano曲线。在衬底上实现了含Peano分形曲线的小型化结构，相比于传统基板上天线，结构新颖，面积小，与其他器件、芯片工艺相兼容，从而天线更为轻便紧凑地与模块集成。作为本技术进一步的方案：所述衬底为双抛高阻硅片，厚度300-450μm。作为本技术进一步的方案：所述第一种子层、第二种子层包括TiW层以及Cu层，在Cu层与衬底之间均通过溅射一层TiW层相连。作为本技术进一步的方案：所述TiW层以及Cu层的厚度分别为TiW层用于增强第一种子层与衬底之间的粘附性。作为本技术进一步的方案：所述导电层为铜。基于所述的毫米波二阶分形天线的制作方法，包括以下步骤：步骤S1、准备衬底；步骤S2、溅射第一种子层；步骤S3、衬底的顶部进行BCB介质层涂覆与固化；步骤S4、在固化的BCB介质层进行第二种子层溅射，再进行光刻、显影；然后将显影处理后的衬底的顶部进行电镀导电层；再去除衬底顶部的第二种子层得到整个天线。作为本技术进一步的方案：所述步骤S2中，在衬底的底部溅射第一种子层；采用磁控溅射仪完成第一种子层的溅射过程。作为本技术进一步的方案：所述步骤S3包括；S31、预热衬底；将衬底1置于烘箱内预热1.5min-2min；S32、预热后，立即使用增粘剂旋涂于衬底的顶部；S33、然后使用涂胶机进行BCB涂覆，得到BCB介质层；S34、对涂覆后的BCB介质层进行固化；在190-210℃的条件下，采用多梯度升温法设置程序，即：约20-30min由室温上升至140-160℃，保温15-25min，升温速率为4.6-8℃/min；再线性升温至200-205℃，升温速率为1.7-3℃/min；保温35-45min，再在25-35min降温至45-55℃，降温速率为4.1-6.4℃/min；自然冷却至室温18-25℃之间，完成整个固化过程，采用多梯度升温能够克服由于骤热而导致的BCB介质层开裂的问题；由此完成大厚度介质层BCB介质3的制作。作为本技术进一步的方案：所述步骤S4包括；S41、在第二种子层上部分涂覆光刻胶完成图形的曝光，形成Peano曲线与传输线图形，然后置于显影液中显影；S42、在显影后的衬底第二种子层上电镀导电层；S43、将未被曝光的光刻胶溶解，露出未曝光光刻胶下方的第二种子层，再去除衬底顶部没有被图形化的第二种子层，完成整个天线制作。作为本技术进一步的方案：一种基于所述的毫米波二阶分形天线的三维集成结构，还包括中间层硅基集成机构及底层硅基集成机构，所述毫米波二阶分形天线与若干个第一焊球相连，并通过第一焊球与中间层硅基集成机构焊接相连，所述中间层硅基集成机构通过若干个第二焊球与底层硅基集成机构相连。本技术的优点在于：1、本技术首次在衬底上实现了含Peano曲线的小型化结构，相比于传统基板上天线，结构新颖，面积小，与其他器件、芯片工艺相兼容，从而天线更为轻便紧凑地与模块集成，同时可以实现一个圆片上的批量制作，具有成本优势。2、本技术采用大厚度BCB作为介质层，介电常数低，高频损耗小，可工作在毫米波段及其以上，且在衬底上通过一系列微加工工艺制备实现，有助于整体系统的小型化和一体化集成，避免了天线在基板上单独加工并通过转接口集成带来的寄生参数大、损耗大、工艺一致性等问题。3、本技术可以运用于硅基三维集成结构中，硅基三维集成结构采用TSV结构来实现低损耗的穿硅微波信号传输与Z方向(即垂直方向)上的互连，而BCB介质层、第一BCB介质层、第二BCB介质层上、金属层等组成的微带线实现2D平面的微波传输，从而降低了整个封装结构的微波损耗。4、更高密度的晶圆级系统级封装(WLSiP)技术的发展，急需解决天线在硅基上的集成问题，本技术对于形成更为完整的微波封装系统具有重要意。附图说明图1为本技术实施例1中毫米波二阶分形天线的示意图。图2为本技术实施例2中准备的衬底示意图。图3为本技术实施例2中步骤S2的示意图。图4为本技术实施例2中步骤S3的示意图。图5为本技术实施例2中步骤S4的示意图。图6为本技术中三维集成结构示意图。图7为采用Peano曲线替代矩形贴片的结构示意图。图8为本技术实施例1进行仿真实验的回波损耗曲线图。图9为本技术实施例1进行仿真实验的电压驻波比VSWR曲线图。图中，1-衬底，2-第一种子层，3-BCB介质层，4-导电层；5-第一焊球，6-中间层硅基集成机构，601-第一硅基，602-第二BCB介质层，603-C芯片；7-底层硅基集成机构，701-第二硅基，702-第三BCB介质层，703-埋置槽，704-MMIC芯片，8-第二焊球，901-第一TSV，902-第二TSV，903-第三TSV，10-IPD。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例1图1为本技术实施例1中毫米波二阶分形天线的示意图；如图1，一种毫米波二阶分形天线，包括衬底1，所述衬底1的底部溅射有第一种子层2，所述衬底1的顶部涂覆并固化设置有BCB介质层3，所述BCB介质层3上溅射有第二种子层，所述BCB介质层3的顶部通过第二种子层与导电层4相连，所述导电层4上设置有Peano曲线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种毫米波二阶分形天线，其特征在于，包括衬底(1)，所述衬底(1)的底部溅射有第一种子层(2)，所述衬底(1)的顶部涂覆并固化设置有BCB介质层(3)，且所述BCB介质层(3)溅射有第二种子层，所述BCB介质层(3)的顶部通过第二种子层与导电层(4)相连，所述导电层(4)上设置有Peano曲线。/n

【技术特征摘要】
1.一种毫米波二阶分形天线，其特征在于，包括衬底(1)，所述衬底(1)的底部溅射有第一种子层(2)，所述衬底(1)的顶部涂覆并固化设置有BCB介质层(3)，且所述BCB介质层(3)溅射有第二种子层，所述BCB介质层(3)的顶部通过第二种子层与导电层(4)相连，所述导电层(4)上设置有Peano曲线。


2.根据权利要求1所述的毫米波二阶分形天线，其特征在于，所述衬底(1)为双抛高阻硅片，厚度300-450μm。


3.根据权利要求1所述的毫米波二阶分形天线，其特征在于，所述第一种子层(2)、第二种子层均包括TiW层以及Cu层，且在所述Cu层与衬底(1)之...

【专利技术属性】
技术研发人员：周杨，李旺，张根烜，陈奇海，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：新型
国别省市：安徽;34