[发明专利]设计有柔性封装基板的具有用于高频通信系统的分布式堆叠天线的微电子器件

说明书

本发明的实施例包括微电子器件，该微电子器件包括第一基板，该第一基板具有有机介电材料、传导层和分布式天线单元的第一部分。第一基板支撑至少一个射频（RF）组件。第二基板耦合到第一基板。第二基板与微电子器件的壳体集成在一起，并且包括分布式天线单元的第二部分，以用于以近似4 GHz或更高的频率发射和接收通信。

技术领域

本发明的实施例总体上涉及半导体器件的制造。具体来说，本发明的实施例涉及微电子器件，其被设计有柔性毫米波封装基板，具有用于高频通信系统的分布式堆叠天线。

背景技术

未来的无线产品正着眼于比目前利用的较低GHz的范围高得多的操作频率。例如，5G（第5代移动网络或第5代无线系统）通信预期将以大于或等于15 GHz的频率操作。此外，当前的WiGig（无线吉比特联盟）产品在60 GHz左右操作（例如，在世界各地，57-66 GHz）。包括汽车雷达和医学成像的其他应用利用毫米波频率（例如，24 GHz-300 GHz）中的无线通信技术。

WiGig系统和下一代移动和无线通信标准（5G）要求相控阵天线补偿自由空间路径损耗和低晶体管输出功率。天线的一种可能的实施方式是堆叠贴片天线，其中与主贴片结合地使用寄生贴片以增加带宽，同时与其他天线相比维持高增益。射频芯片和天线在同一基板上的共同集成将导致器件壳体内部的损耗。

附图说明

图1例示了具有堆叠贴片天线的微电子器件。

图2例示了根据一个实施例的具有柔性基板和分布式天线单元的微电子器件。

图3例示了根据一个实施例的具有柔性基板和分布式堆叠贴片天线的微电子器件300的顶视图。

图4例示了根据一个实施例的具有柔性基板和分布式天线单元的微电子器件。

图5例示了根据一个实施例的计算设备900。

具体实施方式

本文描述的是微电子器件，其被设计有柔性封装基板（例如，柔性毫米波封装基板），具有用于高频通信系统的分布式天线单元。在以下描述中，将使用由本领域技术人员普遍采用的术语来描述例证性实施方式的各种方面，以将他们工作的实质内容传达给本领域其他技术人员。然而，对于本领域技术人员来说将会显而易见的是，可以利用所描述的方面中的仅某些来实践本发明的实施例。出于解释的目的，阐述了具体的数目、材料和配置以便提供对所述例证性实施方式的透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有所述具体细节的情况下实践本发明的实施例。在其他情况下，省略或简化了公知特征以免模糊例证性实施方式。

各种操作将被描述为多个分立的操作，进而以最有助于理解本发明的实施例的方式来描述，然而，描述的次序不应解释为暗示这些操作必然是次序相关的。特别地，不需要按呈现的次序来执行这些操作。

对于毫米（例如，1-10mm、任何mm的波或更高）波通信系统的高频（例如，5G、WiGig）无线应用，本设计利用具有柔性基板和天线集成方案的新封装架构，其降低了壳内损耗，同时维持了堆叠贴片天线所提供的高增益。

本设计将毫米波天线实施方式分摊在柔性封装基板和诸如微电子器件的壳体之类的次基板之间。使用不同的耦合机制来耦合这两个天线部分之间的信号。另外，本设计可以集成单极、偶极、维瓦尔第辐射天线（radiator）和侧向辐射天线元件以及其他类型的天线。

在微电子器件壳体上实现天线的至少一部分降低了与通过传统壳体材料的信号衰减相关的损耗。柔性基板使得RF模块的工作段（active section）能够集成在超薄基板上，因此便于其在不同应用中的使用，包括当设备的形状因子是一种束缚的情况（例如，手机、PDA、平板电脑、可穿戴设备、超极本等）。在一些实施例中，在天线元件之间存在气隙，这导致更高的效率，因为在低电场中捕获的功率更少。基板的柔性使得天线能够定向于朝向最大信号强度的任何期望的方向上。