[发明专利]在环形腔和/或偏置腔中具有集成的孔径耦合贴片天线的射频(RF)集成电路(IC)封装体

说明书

技术领域

本发明总体上涉及通信电路，并且更具体地，涉及射频(RF)集成电路(IC)封装体。

背景技术

在无线网络中，设备之间的连通性和通信通过附接至接收机或发射机的天线来实现，以辐射去往和来自其他网元的期望信号。在诸如毫米波无线电的无线电通信系统中，离散组件通常以低集成水平组装。这些系统通常是这样组装的：使用昂贵且体积大的波导和封装体级或板级微带结构，以便对半导体及其需要的发射机天线或接收机天线进行互连。随着半导体技术和封装工程的最近进展，这些无线电通信系统的尺寸已经变得更小。对于诸如无线通用串行总线(USB)的应用来说，操作距离限制在大约一米；并且在60GHz处具有约7dBi的单个天线将提供需要的天线增益。对于10米(例如，无线视频)长或者更长(例如，雷达)的距离，在点对点应用中，取决于应用，需要高至30dBi的天线增益。然而，无线视频应用的高增益天线具有非常窄的束宽，因此调整天线指向对于消费者而言非常困难。因此，需要辐射图案可控阵列，诸如相控阵列。相控阵列通常在军用雷达中广泛使用。然而，由于所涉及的昂贵组件和昂贵的劳动力，将RF芯片与集成天线或者相控阵列进行集成是极端困难并且非常昂贵的。

发明内容

本发明的原理提供了用于实现具有在例如环形和/或偏置腔中具有集成的孔径耦合贴片天线的RF IC封装体的技术。

按照本发明的一个方面，在一个示例性实施方式中，一种射频集成电路芯片封装体，具有N个集成的孔径耦合贴片天线，N至少为2，该封装体包括：N个大体上为平面的贴片；以及至少一个大体上为平面的接地面，其向内与该N个大体上为平面的贴片间隔开，并且与之实质上平行。接地面在其中形成有至少N个耦合孔径狭槽，并且狭槽实质上与贴片相对。还包括：N个馈线，向内与接地面间隔开并且实质上与之平行；至少一个射频芯片，向内与馈线间隔开并且耦合至馈线和接地面；以及第一衬底层，向内与馈线间隔开。第一衬底层形成有芯片接收腔，并且芯片定位在该芯片接收腔中。附加元件包括：第二衬底层，插入在接地面与贴片所限定的平面之间的区域中。贴片形成于第一金属层中，接地面形成于第二金属层中，并且第二衬底层限定天线腔。N个大体上为平面的贴片定位在天线腔中。

可选地，在腔内，在第二衬底层中形成岛，由此限定腔的环形形状，并且N个大体上为平面的贴片定位在该环形形状中。该岛与芯片接收腔本质上相对。

在另一可选方式中，当在平面中观察时，天线腔与芯片接收腔间隔开(偏置)，使得在向芯片接收腔插入芯片期间引起的负载实质上离开天线腔而被支撑。

在另一方面中，一种制造具有N个集成的孔径耦合贴片天线的射频集成电路芯片封装体的方法，N至少为2，包括步骤：提供所描述类型的封装体(没有芯片)，其具有所描述的可选的岛；以及向腔中插入至少一个射频芯片，其中岛支撑由于向腔中插入芯片所引起的负载。

在又一方面中，一种制造具有N个集成的孔径耦合贴片天线的射频集成电路芯片封装体的方法，N至少为2，包括步骤：提供所描述类型的封装体(没有芯片)，所述封装体具有所描述的可选偏置腔配置；以及向腔中插入至少一个射频芯片，使得在向芯片接收腔插入芯片期间引起的负载实质上离开天线腔而被支撑。

本发明的一个或多个实施方式适于自动化工艺以及减少先前封装天线中涉及的组件的数目。

通过结合附图阅读下文对本发明示范性实施方式的详细描述，本发明的这些以及其他目的、特征和优点将变得明显。

附图说明

图1示出了根据本发明一个方面的封装体的示例性实施方式的剖面；

图2示出了根据本发明另一方面的另一封装体的示例性实施方式的剖面；

图3示出了根据本发明又一方面的又一封装体的示例性实施方式的剖面；

图4是没有反射器或者嵌入式反射器的示例性封装体的底视图；

图5是具有可见反射器的示例性封装体的底视图；

图6是示例性平面相控阵列实施方式的底视图；

图7是根据本发明另一方面的矩形环形腔封装体的顶视图(请注意，术语“顶视图”和“平面图”在此可互换使用)；

图8是沿图7中的线VIII-VIII取得的剖面；

图9是图7封装体的较大版本；

图10是沿图9中的线X-X取得的剖面；

图11是根据本发明又一实施方式的圆形环形腔封装体的顶视图；

图12是沿图11中的线XII-XII取得的剖面；

图13是图11的封装体的较小版本；

图14是沿图13中的线XIV-XIV取得的剖面；