一种低剖面封装天线制造技术

一种低剖面封装天线，涉及半导体领域，尤其涉及封装天线领域。该封装天线包括基板，以及与基板电连接的射频处理芯片。上述基板中设置有馈电路径、辐射贴片，以及与上述辐射贴片对应的覆层阵列，其中射频处理芯片通过馈电路径向辐射贴片进行馈电，并使得覆层阵列产生谐振。上述覆层阵列在工作频带内的反射相位小于90°并且在工作频带内存在零反射相位区域。上述覆层阵列可以为超材料覆层。该封装天线可以用于终端设备，尤其是智能手机中，以降低封装天线剖面高度，使得终端设备更加小型化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种低剖面封装天线
本申请涉及半导体领域，尤其涉及一种封装天线。
技术介绍
随着5G(5th-Generation)通信时代的来临，毫米波传输成为全球各大运营商的重要选择。在毫米波传输中，毫米波天线作为末端收发器件起着至关重要的作用。随着通信信号频率的升高，信号在传输线上的损耗也会急剧增大，从而影响通信质量。AiP(AntennainPackage，封装天线)可以较好地解决信号在传输线上损耗较大的问题。AiP将天线(Antenna)与芯片集成并封装在一个封装结构中，降低了天线与芯片之间的传输损耗，有效地提升了该封装结构的性能。终端设备(尤其是手机设备)内部结构复杂，对毫米波封装天线的厚度的要求较高。如图1所示的是一种毫米波封装天线100的结构示意图，包括相对设置的上基板110和下基板120、设置于上基板下表面的上辐射贴片130(即天线)以及设置于下基板上表面的下辐射贴片140，上述上基板110和下基板120通过锡球150形成电连接，而上辐射贴片130和下辐射贴片140之间耦合并形成双谐振从而扩展天线的带宽。为了满足天线较高带宽的要求，下辐射贴片140和上辐射贴片130之间的间距较高，因此难以满足终端设备(尤其是手机设备)对于毫米波封装天线的低剖面的需求，使得终端设备的体积较大，影响其便携性。
技术实现思路
本申请的实施例提供了一种封装天线，可以用于解决终端设备，尤其是手机设备中天线的剖面较高、占用空间较大的问题。第一方面，在本申请的实施例中提供一种封装天线，包括基板，和设置于基板一侧并与基板电连接的射频处理芯片。该基板包括设置于基板中的N个辐射贴片、N个覆层阵列和馈电路径，其中上述覆层阵列设置于上述辐射贴片背向射频处理芯片的一侧并形成相应的谐振腔。射频处理芯片通过馈电路径向上述N个辐射贴片进行馈电，并使上述N个覆层阵列产生谐振。该覆层阵列在反射相位为0°时的频率处于封装天线的工作频带内，即该覆层阵列在工作频带内存在零反射相位区域。由于覆层阵列的反射相位为0°时的频率处于上述工作频带内，该覆层阵列相较于现有技术具有较低的反射相位，使得封装天线的谐振腔的高度下降后，上述辐射贴片和覆层阵列仍能产生谐振。因此，覆层阵列降低了谐振腔的高度，从而降低了整个封装天线的高度，最终实现封装天线剖面的小型化。在一种可能的设计中，上述覆层阵列为超材料。采用超材料作为覆层阵列，由于超材料具有特殊的周期性结构，使得其可以在工作频带内对入射的电磁波提供接近0°的反射相位。在一种可能的设计中，封装天线还包括用于填充上述谐振腔的介质层。使用介质层填充谐振腔，使得覆层阵列获得物理支撑，令封装天线的结构更加稳定。在一种可能的设计中，封装天线还包括天线参考地层，该天线参考地层设置于上述辐射贴片朝向射频处理芯片的一侧，并用于提供辐射贴片的参考地。天线参考地层为辐射贴片提供参考地，使辐射贴片能够正常工作。在一种可能的设计中，封装天线还包括信号参考地层，该信号参考地层设置于上述天线参考地层朝向射频处理芯片的一侧，并用于提供数字信号、中频信号、电源信号等其他信号的参考地。信号参考地层为数字信号、中频信号、电源信号等其他信号提供参考地，使其能够正常工作。在一种可能的设计中，封装天线还包括信号层，该信号层设置于上述信号参考地层朝向射频处理芯片的一侧，包括数字信号、中频信号、电源信号等其他信号的绕线。在封装天线中设置信号层，使得封装天线能够导通和处理数字信号、中频信号、电源信号等其他信号。在一种可能的设计中，上述覆层阵列包括呈阵列排布的多个覆层贴片，其中每个覆层贴片的尺寸小于上述工作频带内的任一频率对应的波长。由于覆层贴片的尺寸小于波长，使得覆层阵列能够将入射的电磁波的相位发生改变。在一种可能的设计中，上述多个覆层贴片呈Q×Q阵列排布，其中每个覆层贴片的大小形状相同，且覆层贴片之间的间距相同，Q大于1。多个覆层贴片的均匀排布，使得制作覆层贴片的制造工艺更加简单。在一种可能的设计中，第一频率和第二频率随着上述每个覆层贴片的面积的增大而降低，上述第一频率为上述覆层阵列的反射相位等于-90°时对应的频率，上述第二频率为上述覆层阵列的反射相位等于90°时对应的频率。通过调整覆层贴片的面积大小来调整覆层阵列的反射相位特性，使得其提供的零反射特性区域可以更好地覆盖上述工作频带。在一种可能的设计中，上述第一频率和上述第二频率随着上述每个覆层贴片之间的间距的减小而降低。通过调整覆层贴片之间的间距来调整覆层阵列的反射相位特性，使得其提供的零反射特性区域可以更好地覆盖上述工作频带。在一种可能的设计中，上述第二频率和上述第一频率的差随着上述覆层阵列与上述辐射贴片之间的距离(即形成的谐振腔高度)的增大而增加。通过调整上述距离(即形成的谐振腔高度)来调整覆层阵列的反射相位特性，使得其提供的零反射特性区域可以更好地覆盖上述工作频带。在一种可能的设计中，上述覆层阵列产生的谐振频率随着每个覆层贴片的面积的增大而降低。通过调整覆层贴片的面积来调整覆层阵列所产生的谐振频率，有利于调整覆层阵列和辐射贴片产生的两个谐振点的位置，以便在工作频带内获得更好的宽带特性。在一种可能的设计中，上述每个覆层贴片均为正六边形。将覆层贴片设置为正六边形，有利于馈电路径对与其对应的辐射贴片进行极化。在一种可能的设计中，上述每个覆层贴片均为正方形。将覆层贴片设置为正方形，有利于馈电路径对与其对应的辐射贴片进行极化，且在工艺上更加简单，易于实行。在一种可能的设计中，上述一个或多个覆层阵列为呈阵列排布的多个覆层阵列。呈阵列排布的多个覆层阵列可以改善天线的性能，使得天线的增益增大，并改善天线波束扫描的能力。在一种可能的设计中，上述多个覆层阵列呈M×M阵列排布，且覆层阵列之间的间距相同，M大于1。多个覆层阵列的均匀排布，使得制作多个覆层阵列的制造工艺更加简单。在一种可能的设计中，上述谐振组件中的一个辐射贴片的中心与一个覆层阵列的中心在垂直于基板的方向上对齐。辐射贴片和覆层阵列中心对齐，使得覆层阵列更好地产生谐振。在一种可能的设计中，上述覆层阵列为石墨烯阵列。将石墨烯作为形成覆层阵列的材料，可以提供-90°～90°的反射相位。在一种可能的设计中，上述覆层阵列为铜贴片阵列。将铜作为形成覆层阵列的材料，可以进一步降低制作封装天线的成本。第二方面，本申请的实施例提供一种射频信号处理装置，包括印制电路板，以及设置于印制电路板表面并与其电连接的封装天线，该封装天线为如第一方面及其可能的设计中的封装天线。由于覆层阵列的反射相位为0°时的频率处于上述工作频带内，该覆层阵列相较于现有技术具有较低的反射相位，使得封装天线的谐振腔的高度下降后，上述辐射贴片和覆层阵列仍能产生谐振。因此，覆层阵列降低了谐振腔的高度，从而降低了整个封装天线的高度，最终实现封装天线剖面的小型化。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种封装天线，其特征在于，所述封装天线包括基板和射频处理芯片，其中：/n所述射频处理芯片设置于所述基板的一侧，并与所述基板电连接；/n所述基板包括设置于所述基板中的N个辐射贴片、N个覆层阵列和馈电路径，所述N个覆层阵列设置于所述N个辐射贴片背向所述射频处理芯片的一侧，以分别形成N个谐振腔，所述N个覆层阵列在反射相位为0°时的频率处于工作频带内，其中所述工作频带为所述封装天线正常工作时发射或接收电磁波的频率范围，所述射频处理芯片用于通过所述馈电路径向所述N个辐射贴片馈电，N为大于或等于1的整数。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】一种封装天线，其特征在于，所述封装天线包括基板和射频处理芯片，其中：
所述射频处理芯片设置于所述基板的一侧，并与所述基板电连接；
所述基板包括设置于所述基板中的N个辐射贴片、N个覆层阵列和馈电路径，所述N个覆层阵列设置于所述N个辐射贴片背向所述射频处理芯片的一侧，以分别形成N个谐振腔，所述N个覆层阵列在反射相位为0°时的频率处于工作频带内，其中所述工作频带为所述封装天线正常工作时发射或接收电磁波的频率范围，所述射频处理芯片用于通过所述馈电路径向所述N个辐射贴片馈电，N为大于或等于1的整数。


如权利要求1所述的一种封装天线，其特征在于，所述覆层阵列为超材料。


如权利要求1或2所述的封装天线，其特征在于，所述封装天线还包括介质层，所述介质层用于填充所述N个谐振腔。


如权利要求1至3任意一项所述的封装天线，其特征在于，所述N个覆层阵列中的每个覆层阵列包括呈阵列排布的多个覆层贴片，所述多个覆层贴片中的每个覆层贴片的尺寸小于所述工作...

【专利技术属性】
技术研发人员：周伟希，尹红成，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44