有效輻射的集成天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請總體上設及包括天線的裝置和制作天線的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 本部分介紹可能對促進本發(fā)明的更好理解有幫助的方面。因此，本部分的陳述應 當在該角度被解讀而不是被理解為關(guān)于是否為現(xiàn)有技術(shù)的承認。
[0003] 將天線與基于娃的電子器件（例如，集成電路，或1C)進行集成對天線設計呈現(xiàn)重 大挑戰(zhàn)。娃襯底的高介電常數(shù)和高損耗對從該樣的天線元件的有效的高頻傳輸和接收是非 有利的。因此期望降低娃襯底對天線性能的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 一個方面提供一種裝置，例如，天線。該裝置包括具有第一主表面和相對的第二主 表面的電介質(zhì)平板。平面天線元件位于第一主表面上。通過電介質(zhì)平板形成的過孔被導電 連接到天線元件。多個焊料凸塊焊盤位于第二主表面上并且被配置成將電介質(zhì)平板附接到 集成電路。
[00化]另一方面提供一種例如用于形成天線的方法。該方法包括在電介質(zhì)平板的第一主 表面上形成平面天線元件。過孔位于電介質(zhì)平板內(nèi)并且被電連接到天線元件。多個焊料凸 塊焊盤被形成在第二主表面上。凸塊焊盤被配置成將電介質(zhì)平板附接到集成電路。
[0006] 在上述實施例中的任何實施例中，集成電路可W使用焊料凸塊焊盤被連接到電介 質(zhì)平板。在任何該樣的實施例中，裝置可W包括位于集成電路上并且由過孔連接到天線元 件的天線饋電線。在任何該樣的實施例中，多個接地凸塊可W位于鄰近天線饋電線。
[0007] 在上述實施例中的任何實施例中，裝置可W包括位于1C的頂部層面金屬上的基 本上不間斷的接地平面。在任何實施例中，裝置可W進一步包括經(jīng)由粘附層連接到第一主 表面的載體襯底。
[000引在任何實施例中，裝置可W進一步包括形成通過電介質(zhì)平板的并且導電連接到天 線元件的第二過孔。第一過孔可W位于與天線元件的幾何中屯、偏移并且約在天線元件的第 一軸上。第二過孔可W位于與天線元件的幾何中屯、偏移并且約在天線元件的第二正交軸 上。在任何該樣的實施例中，天線元件可W被配置W福射兩種正交線性偏振模式。在各個 實施例中，天線元件被配置用于產(chǎn)生圓偏振福射。
[0009] 在上述實施例中的任何實施例中，電介質(zhì)平板可W包括液晶聚合物。在任何實施 例中，過孔可W具有至少約2:1的縱橫比。在任何實施例中，電介質(zhì)平板可W具有約100 y m 的厚度。在上述實施例中的任何實施例中，一個或多個過孔可W通過電介質(zhì)平板的激光燒 蝕而被形成。
【附圖說明】
[0010] 現(xiàn)在參考結(jié)合附圖進行的W下描述，在附圖中：
[0011] 圖lA和圖IB分別圖示了例如包括電介質(zhì)平板、平面天線元件和兩個位于板內(nèi)并 且導電連接到天線元件的過孔的裝置（例如，天線）的一個示例實施例的平面和截面視 圖；
[0012] 圖2A至圖2D圖示了包括配置W向圖1的過孔中的每個過孔承載天線信號的天線 饋電線的集成電路（1C)的示例實施例，其中圖2A和圖2B圖示了不具有接地平面的1C的 平面和截面視圖，而圖2C和圖2D圖不了具有接地平面的1C的平面和截面視圖；
[0013] 圖3A和圖3B圖示了 1C(圖3A)和天線（圖3B)的示例實施例的平面視圖，示出 了定位W將天線附接到1C的焊料凸塊和位于1C上的可選的接地平面；
[0014] 圖4圖示了連接到1C (例如圖3A的1C)的天線（例如圖3B的天線）的示例實施 例；
[0015] 圖5圖示了圖1的部分的詳細截面視圖，示出了焊料凸塊焊盤、焊料凸塊和位于其 間的凸塊下金屬化結(jié)構(gòu)扣BM)的一個實施例；
[0016] 圖6A-圖6C圖示了例如諸如在圖2A中示出的天線饋電線和定位W抑制天線和1C 之間的平行模式激發(fā)的焊料凸塊的截面（圖6A和圖6B)和平面（圖6C)視圖；
[0017] 圖7圖示了圖示根據(jù)本文所描述的原理形成的天線（例如，圖3B的天線）的實施 例的仿真性能的方面的S-參數(shù)圖。
[001引圖8A至圖8G圖示根據(jù)各個實施例形成的天線的制備的方面；
[0019] 圖9圖示了一種例如用于制造根據(jù)如由例如圖1、圖2A至圖2D、圖3A至圖3D、圖 4、圖5A至圖5C、圖6和圖8A至圖8G所描述的各個實施例的裝置的方法；W及
[0020] 圖10圖示了根據(jù)一個實施例的在圖1的天線中的過孔的放置的方面。
【具體實施方式】
[0021] 很多集成電路（"1C")包括相對厚的金屬和在金屬化結(jié)構(gòu)頂部的電介質(zhì)層。然 而，該些層仍然太薄（例如，約lOym) W至于不能形成有效福射的高頻天線。據(jù)認為該結(jié) 果是由于相對薄的襯底支持高度集中的電場的趨勢。已經(jīng)做出一些嘗試W在低損耗襯底上 形成天線，并然后經(jīng)由電磁（EM)禪合將天線禪合到1C。然而，所報道的該樣的努力的效率 通常僅為50?57%，從而導致天線增益的?3地的損耗。
[0022] 發(fā)明人已經(jīng)確定可W通過利用使用相對厚的低損耗襯底的新的集成天線結(jié)構(gòu)并 且禪合1C與天線元件之間的電流來克服常規(guī)的集成1C天線系統(tǒng)的一些限制。據(jù)信該方法 可W導致至少約90%的天線效率。在一些情況下，該樣的天線元件也可W支持正交偏振模 式，從而經(jīng)由兩個名義上正交的信道提供傳輸和接收。
[0023] 圖1A和圖1B圖示了根據(jù)本發(fā)明的原理的天線100的第一示例實施例的一些方面 而不加限制。圖1A提供了天線100的平面視圖，而圖1B提供了通過天線100的如標記的 截面的側(cè)視圖。在W下討論中同時參考該些圖。
[0024] 天線100包括具有相應的第一主表面120和第二主表面130的襯底110,例如，電 介質(zhì)平板。微帶片140被定位在第一主表面120上。過孔150和過孔160提供從襯底110 的表面130側(cè)通過襯底110到片140的導電禪合。如下文進一步描述的那樣，過孔150和 過孔160可削目對于片140被定化使得每個過孔可W將激發(fā)信號禪合到片140的不同的 福射模式。凸塊焊盤170提供到過孔150和過孔160的連接。在本文中有時稱為焊料凸塊 180的焊料連接180提供到凸塊焊盤170的可焊接的連接。在圖示的實施例中的表面130 本質(zhì)上不具有金屬特征，除了凸塊焊盤170之外。在未圖示的其他實施例中，表面130可W 包括諸如部分或者基本上完全的接地平面135之類的金屬特征，所述金屬特征可W包括適 于允許信號過孔從中穿過的開口。所圖示的接地平面135被包括用于圖示，而不是將接地 平面135限制到任何特定配置。
[0025] 襯底110可W由任何合適的電介質(zhì)材料形成。可W優(yōu)選的是襯底110具有低介電 常數(shù)（例如，約4或者更?。￤及低損耗系數(shù)（例如，約0. 01或者更?。Ｔ谝粋€非限制性 示例中，襯底110由石英或者有機電介質(zhì)形成。例如，烙凝石英可W具有約3. 75的介電常 數(shù)和約0. 0004或者更小的損耗系數(shù)。而且，可W優(yōu)選的是襯底110可W足夠地厚，使得它 在機械上足夠強能夠承受制作工藝期間的處理。在一些實施例中，例如，襯底110具有從約 100 ym到約150 ym的范圍內(nèi)的厚度，有時優(yōu)選地約125 ym。
[0026] 片140和凸塊焊盤170可W由銅形成，但不被限制到任何特定金屬。在一些實施例 中，如下文進一步描述的那樣，襯底110可W由層壓到表面120和表面130的金屬層提供。 層壓層然后可W被圖形化W形成期望的金屬特征，例如，片140和凸塊焊盤170。在一些實 施例中，片140和凸塊焊盤170具有相同的厚度，雖然實施例不被限制到該種情況。片140 和凸塊焊盤170的厚度不