[发明专利]一种集成蛇形天线的3D-MCM射频系统

权利要求书

1.一种集成蛇形天线的3D-MCM射频系统，其特征在于，包括四层，自上到下依次为，第一层为LTCC蛇形天线，第二层为内部接地金属层，第三层为封装体，第四层为外部金属接地板；

所述LTCC蛇形天线：它由LTCC基片(7)、50欧姆匹配线(5)和蛇形辐射单元(6)构成；50欧姆匹配线(5)和蛇形辐射单元(6)位于LTCC基片(7)中且处于同一平面内；50欧姆匹配线(5)位于蛇形辐射单元(6)的左侧且与之相连；蛇形辐射单元(6)为一段蛇形线结构；50欧姆匹配线(5)左侧正下方的LTCC基片(7)中开设有垂直通孔(9)用于天线馈电；

所述内部接地金属层(2)位于LTCC基片(7)的下表面，且位于50欧姆匹配线(5)的正下方，而在蛇形辐射单元(6)的下方没有金属；所述内部接地金属层(2)是通过在LTCC基片(7)的下表面涂覆银或铜导电材料来实现；所述内部接地金属层(2)内开设有一个与垂直通孔(9)相通的通道通孔(10)，用于为天线提供馈电通道，该通道通孔(10)的直径大于垂直通孔(9)的直径；

第三层封装体：它由空腔(13)和四个封装侧壁：第一封装侧壁151、第二封装侧壁152、第三封装侧壁153、第四封装侧壁154构成；空腔(13)位于内部接地金属层(2)的正下方；在空腔(13)内，采用3D-MCM技术集成有多层IC裸芯片(14)；在四个封装侧壁内开设有若干接地通孔(12)，孔内灌装银材料，用于将内部接地金属层(2)与外部金属接地板相连接；在垂直通孔(9)正下方的封装侧壁(151)内还开设有一个馈电通孔(11)，该孔的直径等于垂直通孔(9)的直径，用于实现天线馈电；

第四层金属接地板：该金属接地板位于封装体的下方，位于内部接地金属层(2)的正下方，而在蛇形辐射单元(6)的正下方没有金属接地板；；金属微带馈线8位于PCB板18的上表面，用于实现天线馈电。

2.根据权利要求1所述的集成蛇形天线的3D-MCM射频系统，其特征在于，LTCC基片(7)和封装体采用采用LTCC陶瓷的相对介电常数范围为2～14。

3.根据权利要求1所述的集成蛇形天线的3D-MCM射频系统，其特征在于，50欧姆匹配线(5)和蛇形辐射单元(6)距离LTCC基片(7)上表面的距离为0～0.2mm，50欧姆匹配线(5)的长度SL为10mm，宽度SW为2～3mm，蛇形辐射单元(6)的长度L为10.2mm，宽度W为5～7mm，该蛇形线的宽度W2为0.5mm，线间距W1为0.5mm，LTCC基片(7)的长度为20.2mm，宽度比蛇形辐射单元(6)的宽度大0～0.5mm，厚度为1～1.5mm。

4.根据权利要求1所述的集成蛇形天线的3D-MCM射频系统，其特征在于，封装体的长度FL等于LTCC基片(7)的长度，宽度FW等于LTCC基片(7)的宽度，厚度FH为1～1.6mm；3个封装侧壁：第一封装侧壁(151)、第二封装侧壁(152)、第三封装侧壁(153)的宽度FW1为0.6～1.4mm，第四封装侧壁(154)的宽度FW2为FW1+10.2mm；空腔(13)的高度为0.9～1.5mm；IC裸芯片(14)的尺寸小于空腔的尺寸；若干接地通孔(12)的孔间距为0.01λ～0.1λ，λ为自由空间波长。

5.根据权利要求1所述的集成蛇形天线的3D-MCM射频系统，其特征在于，所述外部金属接地板是通过在PCB板(18)的上、下表面电镀一层金属铜形成第一金属层(4)和第二金属层(17)，PCB板(18)采用玻璃纤维环氧树脂FR-4；第一金属层(4)和第二金属层(17)位于封装体的下方，且位于内部接地金属层(2)的正下方，而在蛇形辐射单元(6)的正下方没有金属；第一金属层(4)和第二金属层(17)的长度GL为40mm，宽度GW为30mm，PCB板(18)的长度为50.2mm，宽度为30mm；微带馈线(8)为一段50欧姆微带线，长度为30.75mm，宽度为1.5mm，微带馈线(8)与第一金属层(4)的间距为S1＝S2＝0.75mm，S3＝0.5mm。