[发明专利]一种正向辐射的异构集成封装天线

说明书

本发明公开了一种正向辐射的异构集成封装天线，介质基片多层垒叠，第一介质基片四周削薄，第二介质基片底部刻蚀矩形环，均用于抑制表面波并提升辐射效率，第三介质基片中心刻蚀空气腔放置MMIC芯片；MMIC芯片上设计有片上天线，天线能量经空气腔传递到第二介质基片，随后由金属化通孔围栏引导至第一介质基片，最终辐射于空气中；金属屏蔽层附着于介质基片表面，留有矩形耦合窗，该矩形耦合窗和金属贴片协同工作来规范传输模式。该正向辐射的异构集成封装天线结合了MMIC芯片工艺和多层介质基片工艺，同时实现了天线的高性能设计和系统的小型化封装，能够应用于毫米波、太赫兹频段的大规模相控阵和反向阵系统中。

技术领域

本发明属于封装天线领域，特别是涉及毫米波、太赫兹频段的异构集成封装天线。

背景技术

天线是射频系统最基本的元件之一。随着频率的提高，天线的设计面临着一系列的挑战。如何在占用更小面积的情况下实现高性能的天线辐射成为广大射频工作者矢志不渝的追求。片上天线(AntennaonChip,AoC)和封装天线(AntennainPackage,AiP)是两种主流方案，前者将天线直接设计在射频芯片上，提升了射频系统的集成度，但牺牲了天线的性能，后者则在片外设计高性能的天线，通过键合或倒装等二次工序将片外天线与芯片对接，不仅引入了额外的损耗，而且增加了射频系统的加工难度。以上两种主流方案在天线性能、小型化、加工难度等方面无法面面俱到。

发明内容

技术问题：针对现有技术的不足，本发明公开了一种正向辐射的异构集成封装天线，实现了毫米波、太赫兹频段中天线的高性能设计和系统的小型化封装。

技术方案：本发明的一种正向辐射的异构集成封装天线包括介质基片、金属屏蔽层、金属贴片、金属化通孔围栏、MMIC芯片和片上天线；

所述介质基片共三层，依次垒叠，第一介质基片四周削薄，中间向上凸出矩形介质块，第二介质基片底部刻蚀矩形环，中间向下凸出矩形介质块，第三介质基片中心刻蚀空气腔，保留介质基底；

所述金属屏蔽层附着于介质基片表面，第一金属屏蔽层附着于第一介质基片顶面，第二金属屏蔽层介于第一介质基片和第二介质基片之间，第三金属屏蔽层介于第二介质基片和第三介质基片之间，第四金属屏蔽层附着于第三介质基片底面，第五金属屏蔽层附着于第二介质基片的矩形环顶面，第六金属屏蔽层附着于第二介质基片的矩形环外侧面，第七金属屏蔽层附着于第三介质基片的空气腔侧面，第八金属屏蔽层附着于第三介质基片的空气腔底面；

所述金属贴片呈矩形状，介于第一介质基片和第二介质基片之间，居于中心位置；

所述金属化通孔围栏首尾相接，整体呈矩形状，从上至下依次贯穿第一金属屏蔽层、第一介质基片、第二金属屏蔽层、第二介质基片和第五金属屏蔽层；

所述MMIC芯片置于第三介质基片的空气腔内；

所述片上天线，设计在MMIC芯片上，居于中心位置。

所述第一介质基片中间向上凸出矩形介质块无附着金属屏蔽层。

所述的第二介质基片中间向下凸出矩形介质块无附着金属屏蔽层。

所述的第一金属屏蔽层中心留有矩形耦合窗。

所述的第二金属屏蔽层中心留有矩形耦合窗。

所述的第五金属屏蔽层中心留有矩形耦合窗。

所述的片上天线的种类选自贴片天线、单极子天线、偶极子天线或缝隙天线。

所述的片上天线，其馈电方式选自单端馈电或差分馈电。

本发明的一种正向辐射的异构集成封装天线组成的毫米波、太赫兹频段的天线，该毫米波、太赫兹频段的天线包括两个以上所述的正向辐射的异构集成封装天线。