[实用新型]一种集成可调谐天线阵与射频模块的封装结构

说明书

本实用新型公开了一种集成可调谐天线阵与射频模块的封装结构，包括用于设置天线阵贴片的刚柔结合板和用于封装射频芯片的射频模块封装体，刚柔结合板与射频模块封装体之间上下相对设置并通过分布在边角的四个相配的螺栓螺母进行紧固，所述刚柔结合板与射频模块封装体的一侧通过第二柔性基板固定连接。本实用新型制备的集成天线阵与射频模块的封装结构，不仅实现了两者的集成，而且还能够实现天线阵的调谐，具有集成度高、电磁屏蔽效果好、天线增益以及辐射效率高、辐射功率小、损耗低的特点，能够满足不同应用场合的需求。

技术领域

本实用新型涉及半导体封装技术领域，特别是一种射频模块的封装结构。

背景技术

5G网络由于其大带宽、低时延、高速率的特点在物联网、车联网、工业自动化和AR/VR 等领域存在着广泛的应用前景。为了提高传输速率，5G网络将在微基站和移动终端采用毫米波和MIMO技术，但是现有的用于移动终端和基站的天线阵与射频模块往往是分开集成的，并通过较长的互连线互连，这种方式存在以下缺陷：首先，天线的工作频率逐渐增高，对传输线上的不连续性非常敏感，容易造成阻抗失配；其次，移动终端和微基站对天线多极化，多工作频带，高匹配带宽等性能方面提出更高的要求；再之，移动终端和微基站对射频模块的集成度、生产效率、生产成本方面有更高的需求。由此看来，该集成方式已经不再适用于5G 网络的应用，那么在移动终端和微基站将天线阵列与射频模块集成便成为必然。同时，物联网、车联网等的迅猛发展将对可调谐的射频模块的需求逐渐增加，因此，设计一种集成可调谐天线阵与射频模块的封装结构有着重要的价值和意义。

现有天线与射频模块集成的方案有以下几种，但都存在一定的缺陷。

第一种集成方式是直接将贴片天线集成在PCB上，这种集成方式加工流程简单、成本低；但是由于天线基底的厚度和材料受限于PCB基板的厚度和材料，因此天线难以实现宽频带、高效率的要求；其次，为了避免天线与射频芯片之间有严重的电磁干扰，天线与射频芯片之间需要有较大的距离，由此增加了集成面积，因此如果以这种方式集成天线阵列，天线阵列本身将占用较大PCB的面积，造成集成块体积庞大。

第二种集成方式是将贴片天线集成在在集成无源器件的底部，并通过倒装焊的方式装配到PCB上，将PCB中的地平面作为天线的反射平面，这种方式可以大大节省额外集成天线占用的面积和成本，但是天线基底的厚度受限于集成无源器件焊球的高度，而且焊球的塌陷程度难以控制，影响天线的制造精度；并且在毫米波段应用中，高频信号在经过焊球时由于阻抗失配容易引起反射，从而降低了天线的辐射效率。如为了降低天线与射频芯片之间的电磁干扰，在需要集成有天线的集成无源器件与射频芯片之间保持一定的距离，这样又降低了集成度。

第三种集成方式如文献Kam D G,Liu D,Natarajan A,et al.Organic PackagesWith Embedded Phased-Array Antennas for 60-GHz Wireless Chipsets[J].IEEETransactions on Components Packaging&Manufacturing Technology,2011,1(11):1806-1814，是将天线阵列与射频芯片通过三维堆叠的方式集成，利用了具有良好电学和机械性能的液晶聚合物作为天线馈线与反射平面间的介质材料，射频芯片放置在腔体中通过倒装焊的方式与馈线互连，避免了使用高插入损耗的通孔，天线贴片下方是空腔以太，提高了天线的增益和带宽以及集成度；但是天线阵贴片下方的基底和射频芯片的集成需要挖腔，增加了工艺流程的复杂性，并且射频芯片的输入/输出口需要经过多层互连线和通孔与主板互连，会造成较大的插入损耗。