[发明专利]具有集成的天线结构的半导体模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体模块，所述半导体模块具有：一集成电路，所述集成电路包括至少一个振荡器用于产生雷达信号；一接线层，用于所述集成电路的外部连接；集成在所述半导体模块中的、用于发送和/或接收雷达信号的至少两个天线结构，其中，所述至少两个天线结构中的至少一个天线结构与所述集成电路连接。尤其地，本发明涉及一种用于机动车雷达应用的这类半导体模块。此外，本发明涉及一种具有这样的半导体模块的雷达传感器以及一种具有这类半导体模块的机动车雷达系统。

背景技术

雷达传感器被使用于物体的间距测量和/或速度测量。尤其公知这样的雷达系统，其中，多个物体的速度和距离被同时检测。例如公知了一种用于机动车的行驶速度调节装置，其具有一雷达系统，用于定位前方行驶的车辆和用于测量与该车辆的间距。这样的间距调节系统也被称作ACC系统(Adaptive Cruise Control，即自适应巡航控制)。

为了简化用于雷达应用的高频电路的结构，为发送和接收电路使用MMIC类型的不断增加的集成微波电路(Microwave Monolithic Integrated Circuit，即微波单片集成电路)。

公知了这样的晶圆结构组件，在这些晶圆结构组件中，在晶圆平面上制造具有用于集成电路结构元件(IC-Bauelement)的接线层的结构组件。这样的晶圆结构组件也被称作晶圆平面上的埋入式栅阵列(eWLB，embedded Wafer Level Ball Grid Array，即埋入式晶圆球栅阵列)。

DE 10 2010 001 407 A1描述了这样的半导体模块，其中，在晶圆平面上集成天线。所述半导体模块包括一第一壳体模制块层和一具有集成电路回路的集成电路结构元件，所述集成电路结构元件埋入所述第一壳体模制块层中。中间层包括一接线层，该接线层连接到所述集成电路结构元件上并且用于将该集成电路结构元件进行外部连接。集成的天线元件布置在该中间层之内并且连接所述集成电路结构元件。这类半导体模块可以以适用于例如77GHz的高频范围的精确度来大量生产。这样的具有集成在壳体中的天线的埋入式晶圆球栅阵列半导体模块也被称作封装天线(AiP)。在一个例子中，所述集成天线结构是一贴片天线，并且在所述半导体模块的表面上布置有一形式为寄生微带贴片天线的一附加的第二天线结构，该第二天线结构在略小的频率上振动并且因此可以提高所述集成天线结构的阻抗宽度。

发明内容

在具有集成电路和集成天线结构的埋入式晶圆球栅阵列半导体模块的情况下，通过布置在一平面中的集成天线结构获得窄的带宽。但是，为了机动车雷达应用，尤其是为了FMCW雷达系统(Frequency Modulated Continuous Wave，即调频连续波)希望宽带的天线结构。

本发明的任务是提供一种用于雷达应用的新型半导体模块，该半导体模块能够实现提供具有改善的带宽的天线。

该任务根据本发明通过开头提到的类型的半导体模块来解决，其中，所述天线结构中的至少一个第一天线结构在所述接线层的高度区域之外埋入到所述半导体模块的壳体材料中。

所述壳体材料优选是壳体模制块，也就是一成形材料或铸造材料，其形成用于集成电路的壳体。

通过将一个或多个第一天线结构埋入到所述半导体模块的壳体材料中可以自由地预先给定天线结构的定位和尤其是高度间距。此外因此能够实现：这些天线结构在多于两个的不同的高度上叠置堆叠地布置，从而使得获得用于确定由这些天线结构所形成的天线的带宽和必要时指向性的改善的可能性。所述壳体材料例如可以在制造所述半导体模块时施加在两个或更多个部分层中，在这些部分层之间可以安置例如在一金属化层中的天线结构。

优选地，所述至少一个第一天线结构布置在与所述天线结构中的至少一个第二天线结构不同的高度上。

所述振荡器尤其是一用于产生雷达信号的振荡器，该雷达信号具有在微波，即分米波、厘米波和/或毫米波范围内的频率。

优选地，所述半导体模块具有一晶圆单元和一接口层，其中，所述晶圆单元具有一形成所述集成电路的半导体芯片和一壳体层，所述壳体层通过所述半导体模块的壳体材料来形成并且所述半导体芯片以及所述至少一个第一天线结构被埋入到所述壳体层中，并且其中，所述接口层具有所述接线层，所述接线层使所述集成电路连接到所述接口层的外部接头上。尤其地，所述半导体模块优选是埋入式晶圆球栅阵列封装件。