集成天线阵列封装结构和方法技术

一种装置包括天线阵列封装盖，该天线阵列封装盖包括辐射表面、与辐射表面相对设置的配合表面、以及天线阵列子方向图阵列，其中每个天线阵列子方向图包括至少一个天线元件。天线阵列封装还包括与天线阵列封装盖的配合表面配合的子方向图接口封装阵列。子方向图接口封装阵列中的每个子方向图接口封装包括封装载体、电耦合和机械耦合到封装载体的子方向图集成电路、以及与天线阵列子方向图的天线元件的一组接口线，天线阵列子方向图对应于子方向图接口封装。本文还公开了用于将上述装置安装到主机电路中的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】集成天线阵列封装结构和方法
技术介绍
本专利技术总体上涉及无线设备封装结构，并且具体地，涉及用于封装具有例如毫米波RF集成电路等半导体芯片的天线阵列结构以形成紧凑集成无线通信系统的技术。当构造具有集成天线阵列的无线通信封装结构时，重要的是实现提供适当的天线特性(例如，高效率、宽带宽、良好的辐射特性等)和阵列可配置性(例如，行和列中的天线元件)同时提供低成本和可靠的封装解决方案的封装设计。封装无线通信系统的典型方法包括创建单个封装或模块化封装。使用单个封装需要为可能需要的每个可能的天线配置创建完整的定制封装。这种方法增加了前期设计成本、制造返工成本和库存成本。模块化封装降低了上述成本，但是降低了大天线阵列的天线元件相对于彼此的均匀性和/或放置精度，并且由此降低了天线性能。
技术实现思路
在本专利技术的一个实施例中，一种装置包括天线阵列封装盖，其包括辐射表面、与辐射表面相对设置的配合表面、以及天线阵列子方向图阵列，其中每个天线阵列子方向图包括至少一个天线元件。天线阵列封装还包括与天线阵列封装盖的配合表面配合的子方向图接口封装阵列。每个子方向图接口封装可以包括封装载体；子方向图集成电路，其电耦合并且机械耦合到封装载体；以及一组接口线，其对应于天线阵列子方向图的天线元件，天线阵列子方向图对应于子方向图接口封装。每个子方向图接口封装可以被设置在天线阵列子方向图阵列的对应天线阵列子方向图下方。子方向图集成电路可以倒装芯片接合到封装载体，并且包括封装载体的天线阵列封装可以安装在主机电路上。例如，天线阵列封装可以通过球栅格阵列(BGA)或平面栅格阵列(LGA)插座安装在主机电路上。主机电路可以包括一个或多个散热器，一个或多个散热器通过多个热导管热连接到子方向图集成电路。本文还公开了用于将上述装置安装到主机电路中的方法。在本专利技术的一个实施例中，第一方法包括提供天线阵列封装盖，提供子方向图接口封装，将多个子方向图接口封装配合到天线阵列封装盖的配合表面以产生天线阵列封装，以及将天线阵列封装安装到主机电路上。在本专利技术的一个实施例中，第二种方法包括提供天线阵列封装盖，提供子方向图接口封装，以及将多个子方向图接口封装安装到主机电路上。第二种方法还包括在将多个子方向图接口封装安装到主机电路之后，将多个子方向图接口封装配合到天线阵列封装盖的配合表面。上述装置和方法能够提供具有降低的前期设计成本、制造返工成本和库存成本的无线通信系统，而不降低那些系统所使用的天线元件的均匀性和放置精度。附图说明为了容易理解本专利技术的实施例的优点，将通过参考在附图中示出的具体实施例来呈现以上简要描述的实施例的更具体的描述。应理解，这些附图仅描述了本专利技术的一些实施例，因此不应被认为是对范围的限制，将通过使用附图以附加的特征和细节来描述和解释本专利技术的实施例，其中：图1A、1B和1C是根据本专利技术的实施例的天线阵列封装的截面视图图示；图2A、2B和2C是根据本专利技术的实施例的天线阵列封装盖的平面视图图示；图3A、3B和3C是根据本专利技术的实施例的具有间隔器框架的天线阵列封装的截面视图图示；以及图4A和4B是根据本专利技术的实施例的天线系统制造方法的示例的流程图。具体实施方式在整个说明书中，对"一个实施例"、"实施例"或类似语言的引用表示结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，在整个说明书中的短语"在一个实施例中"、"在实施例中"和类似语言的出现可以但不必都指代相同的实施例，而是表示"一个或多个但不是所有实施例"，除非另外明确指出。术语"包括"、"包含"、"具有"及其变体表示"包括但不限于"，除非另外明确指出。列举的项目列表并不意味着任何或所有项目是互斥的和/或相互包含的，除非另外明确指出。术语"一"、"一个"和"该"也指代"一个或多个"，除非另外明确指出。图1A、1B和1C是根据本专利技术的一个或多个实施例的天线阵列系统100的几个示例的截面视图图示。如图所示，天线阵列系统100包括天线阵列封装110，其包括与天线阵列封装盖130配合的多个子方向图接口封装120。天线阵列封装110可以安装在主机电路140上。天线阵列系统100实现大天线阵列结构与对接到天线阵列结构的无线电路的紧凑的成本有效的集成。天线阵列封装110可以包括一组主机电路连接器112，其提供到主机电路140的电连接和/或机械连接。在所描述的实施例中，主机电路连接器112包括具有受控直径和高度的焊球阵列(BGA)。天线阵列封装110包括形成在天线阵列封装盖130上的一个或多个天线阵列114，一个或多个天线阵列114可以用于发射和/或接收电磁信号，例如毫米波信号。在所描述的实施例中，天线阵列封装110包括单个天线阵列114，单个天线阵列114包括由放置在天线阵列封装盖130的一个或多个封装层132上的一个或多个导电结构形成的天线元件134。例如，天线元件134可以对应于不同类型的天线，诸如微带天线；(例如，贴片和倒F天线)堆叠贴片天线；环形天线；偶极天线；蝶形天线；分形天线；缝隙天线；行波天线，例如螺旋、盘旋和八木-宇田天线；反射器天线；等等。子方向图接口封装120可以经由一组天线馈电123向天线阵列114提供信号和/或从其接收信号。在所描述的实施例中，每个子方向图接口封装120包括与天线元件134的子集相对应的天线馈电123，这里将其称为天线阵列子方向图116。在本专利技术的一些实施例中，每个子方向图接口封装120被设置在对应的天线阵列子方向图116下方。将每个接口封装120设置在对应的天线阵列子方向图116下方缩短了封装120和对应的天线元件134之间的信号路径，并且可以提高性能。此外，将天线阵列子方向图116放置在天线阵列封装盖130上和对应的子方向图接口封装120上方，实现多个天线阵列子方向图116的相邻放置，并且由此减小天线阵列系统100的表面面积。在本专利技术的一些实施例中，每个天线阵列子方向图116是天线阵列114的子阵列。每个子方向图接口封装120包括封装载体121，封装载体121包括多个封装层122，多个封装层122可以用于对经由一个或多个芯片连接器126连接到一个或多个子方向图集成电路125的天线馈电123进行布线。芯片连接器126可以包括C4焊球，C4焊球在规模上小于主机电路连接器112的焊球。集成电路125可以经由天线馈电123与天线元件134对接，并且为每个天线元件134提供诸如频率转换功能以及幅度和/或相位控制功能之类的其他功能。在本专利技术的一些实施例中，封装载体121和/或天线阵列封装盖130包括多层有机载体，多层有机载体可以使用已知的载体制造技术来构造，例如SLC(表面层合电路)、HDI(高密度互连)或实现具有高集成密度的基于有机物的多层电路板的形成的其他载体制造技术。利用这些载体制造技术，载体衬底可以由包括金属化和电介质/绝缘体材料的交替层的层合的堆叠形成，其中金属化层通过电介质/绝缘材料的相应层与上覆和/或下覆金属化层分离。金属化层可以由铜形成，而介电/绝缘层可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，包括：/n天线阵列封装盖，其包括辐射表面、与所述辐射表面相对设置的配合表面、以及天线阵列子方向图阵列，其中每个天线阵列子方向图包括至少一个天线元件；/n与所述天线阵列封装盖的所述配合表面配合的子方向图接口封装阵列；以及，/n其中所述子方向图接口封装阵列中的每个子方向图接口封装包括封装载体、电气耦合和机械耦合到所述封装载体的子方向图集成电路、以及与所述天线阵列子方向图的所述天线元件相对应的一组接口线，所述天线阵列子方向图对应于所述子方向图接口封装。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180413 US 15/953,0751.一种装置，包括：
天线阵列封装盖，其包括辐射表面、与所述辐射表面相对设置的配合表面、以及天线阵列子方向图阵列，其中每个天线阵列子方向图包括至少一个天线元件；
与所述天线阵列封装盖的所述配合表面配合的子方向图接口封装阵列；以及，
其中所述子方向图接口封装阵列中的每个子方向图接口封装包括封装载体、电气耦合和机械耦合到所述封装载体的子方向图集成电路、以及与所述天线阵列子方向图的所述天线元件相对应的一组接口线，所述天线阵列子方向图对应于所述子方向图接口封装。


2.根据权利要求1所述的装置，其中所述子方向图接口封装阵列中的每个子方向图接口封装被设置在所述天线阵列子方向图阵列中的对应天线阵列子方向图下方。


3.根据权利要求1所述的装置，其中所述子方向图集成电路被倒装芯片接合到所述封装载体。


4.根据权利要求1所述的装置，其中所述天线阵列封装盖和所述子方向图接口封装阵列形成天线阵列封装。


5.根据权利要求4所述的装置，其中所述天线阵列封装被安装在主机电路上。


6.根据权利要求5所述的装置，其中所述天线阵列封装经由球栅格阵列(BGA)或平面栅格阵列(LGA)插座被安装在所述主机电路上。


7.根据权利要求5所述的装置，其中所述主机电路包括一个或多个散热器，所述一个或多个散热器经由多个热导管热连接到所述多个子方向图集成电路。


8.根据权利要求7所述的装置，其中所述一个或多个热导管中的热导管包括基座。


9.根据权利要求5所述的装置，还包括设置在所述天线阵列封装盖和所述主机电路之间的间隔器框架。


10.根据权利要求1所述的装置，其中所述天线阵列封装盖包括用于所述天线阵列子方向图阵列中的每个天线阵列子方向图的一组天线馈电。


11.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾晓雄，刘兑现，C·W·巴克斯，A·瓦尔德斯·加西亚，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US