CN107959109A - 硅基一体化集成高增益天线及天线阵列 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硅基一体化集成高增益天线及天线阵列，天线包括硅基基板和玻璃基板，硅基基板和玻璃基板通过微组装技术键合，构成天线的谐振腔体；所述硅基基板的正面和反面包括多层布线，硅基基板内部设置多个硅基金属过孔，用于接地、散热和微波信号垂直传输；玻璃基板上设置天线贴片。本发明采用高阻硅基基板结构，能够实现正反两面多层布线，易于集成各类无源有源元器件；不仅在毫米波频段性能优异，同时具有超薄、高增益和易于集成等特点。

Description

硅基一体化集成高增益天线及天线阵列
技术领域
本发明涉及硅基射频微***技术，特别是一种硅基一体化集成高增益天线及天线阵列。
背景技术
近年来，随着有源相控阵组件向着薄型化、高频化、多功能化的方向发展，对提高***集成度的需求越来越迫切，其中一个重要的研究方向便是在***封装内一体化集成天线。
传统的封装一般基于多层基板技术进行研制，多层基板技术主要为厚膜工艺，线宽为mm量级，集成度受到较大的限制。以硅基板为代表的薄膜工艺多层基板能够提高集成度，但是硅衬底的介电常数和介电损耗会限制一体化集成天线的增益。
由上可知，现有技术存在的问题包括两个方面：一是如何在封装内集成天线，二是如何提高封装内集成天线的增益。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硅基一体化集成高增益天线及天线阵列，不仅在毫米波频段性能优异，同时具有超薄、高增益和易于集成等特点。
实现本发明目的的技术方案为：一种硅基一体化集成的高增益天线，包括硅基基板和玻璃基板，硅基基板和玻璃基板通过微组装技术集成，形成天线的谐振腔体；所述硅基基板的正面和反面包括多层布线，硅基基板内部设置多个硅基金属过孔，用于接地、散热和微波信号垂直传输，玻璃基板上设置天线贴片。
一种硅基一体化集成的高增益天线阵列，多个硅基高增益天线扩展成天线阵列。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
(1)本发明采用高阻硅基基板结构，能够实现正反两面多层布线，易于集成各类无源有源元器件；(2)本发明利用微电子薄膜工艺进行加工，加工精度可达微米量级，精度高，具有优异的高频性能；(3)本发明利用微组装工艺实现硅基板和玻璃基板的组装，降低天线介质介电常数，改善辐射性能；(4)本发明可以形成瓦片式封装，具有超薄、小型化以及易于拱形的特点。
附图说明
图1为本发明硅基一体化集成高增益天线分层立体示意图。
图2为硅基一体化集成高增益天线结构图。
图3为玻璃基板示意图。
图4为硅基基板示意图。
图5为本发明的天线阵列示意图。
具体实施方式
结合图1、图2和图3，一种硅基一体化集成的高增益天线，包括硅基基板1、玻璃基板3，硅基基板1和玻璃基板3通过微组装技术键合，构成天线的谐振腔体4；所述硅基基板1的正面和反面包括多层布线，玻璃基板3上设置天线贴片，硅基基板1内部设置多个硅基金属过孔，用于接地、散热和微波信号垂直传输。
进一步的，硅基基板1正面集成有源无源器件，反面形成天线馈电网络，硅基金属过孔形成信号垂直传输通道，如图4所示。
进一步的，硅基基板1采用高阻硅基板，电阻率大于等于1000Ω·cm。
进一步的，玻璃基板3的介电常数为3-6；玻璃基板3的厚度为50-500um。
进一步的，微组装技术中使用有机粘合剂2，包括MD130、GD414；有机粘合剂2厚度为10-100um。
进一步的，硅基基板1表面使用多层介质材料进行金属层之间的隔离和表面钝化保护介质，介质的介电常数为2-4。
本发明还提供一种基于所述硅基一体化集成的高增益天线的天线阵列，多个硅基高增益天线扩展成天线阵列，如图5所示。本发明的天线可以单个使用，也可以按照不限制于图示方式扩展成一个天线阵列。
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种硅基封装内一体化集成的高增益天线，包括实现无源集成及作为载体的硅基基板1，和实现天线贴片的低介电常数玻璃基板3，硅基基板1和玻璃基板3通过微组装工艺集成，构成天线的谐振腔体4；所述硅基基板1正面有多层布线，反面有多层布线，玻璃基板3上包含一层金属图形，形成天线贴片。
硅基基板1表面使用多层低介电常数的介质材料进行金属层之间的隔离和表面钝化保护，硅基基板1表面利用多层技术设计所需的各类无源结构，如传输线、馈电网络，硅基基板内部制作多个硅基金属过孔TSV作为接地、散热通道以及微波信号垂直传输的关键部分，通过TSV垂直传输结构将射频信号引到硅基板的背面，天线的馈电结构设置在硅基板背面。

Claims (10)

1.一种硅基一体化集成的高增益天线，其特征在于，包括硅基基板(1)和玻璃基板(3)，硅基基板(1)和玻璃基板(3)通过微组装技术集成，形成天线的谐振腔体；所述硅基基板(1)的正面和反面包括多层布线，硅基基板(1)内部设置多个硅基金属过孔，用于接地、散热和微波信号垂直传输，玻璃基板(3)上设置天线贴片。
2.根据权利要求1所述的硅基一体化集成的高增益天线，其特征在于，硅基基板(1)正面集成有源无源器件，反面形成天线馈电网络，硅基金属过孔形成信号垂直传输通道。
3.根据权利要求2所述的硅基一体化集成的高增益天线，其特征在于，硅基基板(1)采用高阻硅基板，电阻率大于等于1000Ω·cm。
4.根据权利要求1所述的硅基一体化集成的高增益天线，其特征在于，玻璃基板(3)的介电常数为3-6。
5.根据权利要求4所述的硅基一体化集成的高增益天线，其特征在于，玻璃基板(3)的厚度为50-500um。
6.根据权利要求1所述的硅基一体化集成的高增益天线，其特征在于，采用微组装工艺将玻璃基板(3)键合到硅基基板(1)表面，微组装工艺使用有机粘合剂(2)。
7.根据权利要求6所述的硅基一体化集成的高增益天线，其特征在于，有机粘合剂(2)厚度为10-100um。
8.根据权利要求1所述的硅基一体化集成的高增益天线，其特征在于，硅基基板(1)表面使用多层介质材料进行金属层之间的隔离和表面钝化保护。
9.根据权利要求8所述的硅基一体化集成的高增益天线，其特征在于，硅基基板(1)表面介质的介电常数为2-4。
10.一种基于权利要求1-9任意一项所述硅基一体化集成的高增益天线的天线阵列，其特征在于，多个高增益天线扩展成天线阵列。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10840578B2 (en) 2018-08-09 2020-11-17 Industrial Technology Research Institute Antenna array module and manufacturing method thereof
CN112821091A (zh) * 2020-12-31 2021-05-18 中国电子科技集团公司第十四研究所 W波段高增益零色散玻璃基微带阵列天线
US11037891B2 (en) 2018-09-21 2021-06-15 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Device package
US11410944B2 (en) 2019-08-30 2022-08-09 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Stacked structure, package structure and method for manufacturing the same
CN115020964A (zh) * 2022-06-14 2022-09-06 中国电子科技集团公司第十四研究所 一种基于bcb传输结构的层叠式天线
US11581273B2 (en) 2019-12-26 2023-02-14 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Semiconductor device package and method of manufacturing the same

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005236873A (ja) * 2004-02-23 2005-09-02 Asahi Glass Co Ltd アンテナおよびその製造方法
CN101141023A (zh) * 2007-09-07 2008-03-12 中国电子科技集团公司第五十五研究所 微机电层叠式毫米波天线
CN103119703A (zh) * 2010-09-23 2013-05-22 高通Mems科技公司 集成的无源器件和功率放大器
CN103597593A (zh) * 2011-05-05 2014-02-19 英特尔公司 包括具有垂直集成相控阵天线和低频功率传递衬底的穿硅过孔管芯的芯片封装
WO2015055461A1 (en) * 2013-10-14 2015-04-23 Universite Libre De Bruxelles Deformable mirror and method to produce it
CN105846841A (zh) * 2016-03-21 2016-08-10 中国电子科技集团公司第五十五研究所 硅基三维立体集成接收前端

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005236873A (ja) * 2004-02-23 2005-09-02 Asahi Glass Co Ltd アンテナおよびその製造方法
CN101141023A (zh) * 2007-09-07 2008-03-12 中国电子科技集团公司第五十五研究所 微机电层叠式毫米波天线
CN103119703A (zh) * 2010-09-23 2013-05-22 高通Mems科技公司 集成的无源器件和功率放大器
CN103597593A (zh) * 2011-05-05 2014-02-19 英特尔公司 包括具有垂直集成相控阵天线和低频功率传递衬底的穿硅过孔管芯的芯片封装
WO2015055461A1 (en) * 2013-10-14 2015-04-23 Universite Libre De Bruxelles Deformable mirror and method to produce it
CN105846841A (zh) * 2016-03-21 2016-08-10 中国电子科技集团公司第五十五研究所 硅基三维立体集成接收前端

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10840578B2 (en) 2018-08-09 2020-11-17 Industrial Technology Research Institute Antenna array module and manufacturing method thereof
US11037891B2 (en) 2018-09-21 2021-06-15 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Device package
US11705412B2 (en) 2018-09-21 2023-07-18 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Device package
US11410944B2 (en) 2019-08-30 2022-08-09 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Stacked structure, package structure and method for manufacturing the same
US11581273B2 (en) 2019-12-26 2023-02-14 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Semiconductor device package and method of manufacturing the same
CN112821091A (zh) * 2020-12-31 2021-05-18 中国电子科技集团公司第十四研究所 W波段高增益零色散玻璃基微带阵列天线
CN112821091B (zh) * 2020-12-31 2023-04-28 中国电子科技集团公司第十四研究所 W波段高增益零色散玻璃基微带阵列天线
CN115020964A (zh) * 2022-06-14 2022-09-06 中国电子科技集团公司第十四研究所 一种基于bcb传输结构的层叠式天线
CN115020964B (zh) * 2022-06-14 2024-04-23 中国电子科技集团公司第十四研究所 一种基于bcb传输结构的层叠式天线

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