[发明专利]用于射频应用的隔离混合基板

说明书

技术领域

本发明一般涉及射频信号系统，并且更具体地，涉及一种用于小型射频信号系统的封装和用于产生该封装的方法。

背景技术

当前，便携式/可佩带电子装置中的射频或混合信号系统急迫地需要异构集成(例如，射频、数字和电源系统的一体化)和降低的形状因数，以便满足使产品尺寸小型化的需要。诸如三维封装的先进封装技术是获得上述目标的可能的解决方案。

考虑到信号完整性，射频和数字/电源信号路径应该被电分离，并且诸如低温烧结陶瓷的低损耗基板被推荐用来路由高频或超高频信号。

在一个方面，另一关键问题在于作为敏感设备的射频集成电路应该被电磁屏蔽，但是其天线应该保持不受影响。

US6,657,523公开了一种通过叠层封装形成的堆叠的射频模块，每个封装安置单片微波集成电路(MMIC)以及颠倒地安装另一个封装，该另一个封装安置用于控制MMIC的控制电路。MMIC和控制电路均由金属密封盖密封在每个封装的空穴中，所述封装彼此在空间上完全分离。将射频信号和电源/控制信号的布线路径上的焊盘和接地焊盘设置在每个封装中，并且在封装的背面通过金凸点与对应焊盘接合。

US7,477,197提供一种天线和RF前端模块的集成，涉及一种包括具有第一表面和与第一表面相对的第二表面的基板的电子组件。该电子组件还包括耦接至基板的第一表面的RF前端模块，以及定位在基板的第二表面的接地平面层，在接地平面层上的绝缘层，其中接地平面层定位在第二表面和绝缘层之间。此外，该电子组件还包括在绝缘层上的天线层，其中绝缘层定位在天线层和接地平面层之间。

US8,335,084公开了一种包括嵌入式有源设备和分立式无源设备的电子系统或者模块，以及用于制备包含嵌入式有源设备和/或分立式无源设备的封装的方法。所述模块包括多个内建层，其定义电路互连并且包括一个或多个薄膜型嵌入式无源设备；至少一个空穴，其形成在内建层内；以及至少一个有源设备和/或至少一个分立式无源设备，其设置在空穴中并且电连接至内建层的电路互连。内建层可以安装至芯板，并且该芯板可以组装至印制电路板。

虽然如此，上述现有技术也不能够提供用于射频信号的封装系统，其同时在电特性、超小形状因数和低成本解决方案上实现了最优化性能。

发明内容

本发明提供一种用于小型射频(RF)信号系统的封装，以及形成封装的方法，以使封装的尺寸小型化，提高信号完整性，并且降低制造成本。

因此，本发明的第一方面在于提供一种用于小型RF信号系统的封装，包括带有夹层结构的混合基板，其中混合基板包括具有不同介电性能的上层和下层，所述上层和下层由插板分离以提高电隔离和机械刚度。位于插板上方的上层具有低损耗的介电材料，该上层包括一个或多个元件，其可操作用于将射频集成电路(RFIC)芯片的RF信号传输至布置在上层外侧上的天线。位于插板下方的下层具有高损耗的介电材料，该下层包括一个或多个元件，其可操作用于将RFIC芯片的低频信号传输至外部电路。低损耗介电材料的损耗角正切值低于高损耗介电材料的损耗角正切值，这帮助降低封装的传输损耗。RFIC芯片或者其他有源元件配置在混合基板中。根据本发明的某个实施方式，插板具有孔，其中RFIC芯片或者其他有源元件位于上层和下层之间。

根据本发明的实施方式，将金属层形成在孔的侧壁以包围RFIC芯片，使得金属侧壁与两个层中的两个接地板一起构成封装内的自屏蔽外壳，以保护RFIC芯片免受电磁干扰。

本发明的第二方面在于提供一种形成用于小型RF信号系统的封装的方法，包括贯穿插板钻孔或蚀刻一孔，在孔的侧壁上电镀或沉积屏蔽金属以包围RFIC芯片，在插板的上侧上层压或沉积上层，在插板的下侧上层压或沉积下层，电镀和图案化以形成金属化部分，从而重新分配输入/输出，在上层的外侧上印制或镀天线，以及制作微凸点和实现板级分离。

附图说明

在下文中，参考附图更加详细地描述本发明的实施方式，其中：

图1是根据本发明的一个实施方式的用于射频信号系统的封装的横截面视图；

图2是根据本发明的另一实施方式的用于射频信号系统的封装的横截面视图；

图3A是图2的封装的局部放大的横截面视图；

图3B是图2的封装的另一局部放大的横截面视图；

图4是根据本发明的一个实施方式的示出屏蔽外壳的封装的横截面视图；

图5是根据本发明的实施方式的指出用于混合基板的三个层的材料及其对应性能的图表；

图6A是根据本发明的第一示例性封装的横截面视图；