[发明专利]毫米波雷达芯片和天线的集成封装件

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路领域，特别是涉及一种毫米波雷达芯片和天线的集成封装。

背景技术

毫米波雷达是工作在毫米波波段(millimeter wave)探测的雷达。通常毫米波是指30～300GHz频域(波长为1～10mm)的电磁波。毫米波的波长介于厘米波和光波之间，因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点。

汽车和无人机中使用的毫米波雷达是指利用波长为毫米级(主要使用24GHz、77GHz或79GHz)的雷达，其可以快速准确获取汽车和无人机周围信息如相对距离、相对速度、角度、是否有物体、运动方向等，并根据所探知的信息，进行目标追踪、目标识别分类，并作出相应警示或决策。毫米波雷达具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、激光等光学导引头相比，毫米波雷达穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候(大雨天除外)、全天时的特点。

在物位测量领域，困扰用户的是一些大型固体料仓的物位测量，高频的调频雷达技术尤其适合这种大型固体料仓的物位测量，如工作在K波段(24～26GHz)的毫米波雷达物位计。雷达的工作频率越高其电磁波波长越短，越容易在倾斜的固体表面有更好的反射，并具有较窄的波束宽度，可有效避开障碍物，高的频率还可使雷达使用更小的天线。

毫米波雷达制成的传感器还可以用于安防系统中，主要用于高端安防系统，如机场防入侵检测、监狱周界安防、室内入侵报警、毫米波雷达/视觉融合探测、军事区域防护、海岛安防、油库安防系统、电网安防系统、立体车库生命探测等。

毫米波雷达主要包括天线、射频收发前端、基带处理模块和报警模块。其中，射频收发前端采用单片微波集成电路(MMIC)技术，可以大大减小收发组件体积，适合于大批量生产，具有电路损耗小、噪声低、频带宽、动态范围大、功率大、附加效率高、抗电磁辐射能力强等特点。单片微波集成电路包括多种功能电路，如低噪声放大器(LNA)、功率放大器、混频器、上变频器、检波器、调制器、移相器、开关、甚至整个收发系统。

目前市场上的毫米波雷达产品中的射频收发前端和天线的集成方式主要是倒扣封装。倒扣封装技术(flip-chip)是使用位于芯片的多个接合焊盘上的多个凸点(bumps)与封装介质直接互连。芯片通过最短路径面向接合封装介质。该技术不仅可应用于单芯片封装，也可应用于更高整合水平的尺寸较大的封装，以及可容纳几个芯片以形成较大功能单元的更加精密的基板。倒扣封装使用区域阵列，具有实现与装置的互连密度最高与封装的互连电感较低的优点。目前市场上一种典型的毫米波雷达产品中的射频收发前端和天线的集成方式为：首先利用倒扣技术将有关的裸芯片(die)封装在一个基片(substrate)上，同时通过基片上的走线，将芯片的管脚调整为间距较大的焊球阵列(BGA)。最终将这种封装好的BGA阵列芯片倒扣在印刷电路板(PCB)上，然后通过印刷电路板上的金属走线与天线相连接。但是，这种集成方式要经过二次倒扣，一方面会增加系统的插入损耗，降低系统性能；另外一方面还可能会增加集成成本。

为了克服二次倒扣产生的问题，新的封装技术将裸芯片直接安装在印刷电路板或其他基板上，称为直接芯片安装(DCA)技术，又称无封装组装。与封装器件相比，DCA的显著优点是：因为减少了一次倒扣，射频天线的插入损耗会明显降低，提高系统性能。同时它占有的基板面积最小，小到只占芯片面积的大小，从而以最小的空间提供最高的I/O互连，大大提高了组装密度，缩短了IC芯片的I/O引线，有利于达到高频、高速性能，可满足小型化的电子整机越来越高的要求，且总的成本会降低。目前，还没有发现在毫米波雷达产品的集成封装中采用此项技术。

发明内容

本发明提供一种包括毫米波雷达裸芯片、印刷电路板和天线的毫米波雷达集成封装件及其制备方法，其中通过倒扣封装技术，直接将毫米波雷达裸芯片与印刷电路板互连，用以较低成本解决封装技术中的系统损耗问题。

本发明提供了一种毫米波雷达集成封装件，包括：毫米波雷达裸芯片(1)、印刷电路板(4)和天线(7)，其特征在于：毫米波雷达用裸芯片(1)通过焊球阵列(2)倒扣互连在印刷电路板(4)表面，并通过印刷电路板(4)的金属走线与天线(7)连接。

本发明另提供一种毫米波雷达的集成封装方法，将毫米波雷达用裸芯片(1)采用焊球阵列(2)技术，倒扣互连在印刷电路板(4)表面，并通过印刷电路板(4)的金属走线与天线(7)连接。