[发明专利]集成垂直辐射天线的高频集成电路模块及其封装方法

说明书

本发明涉及高频集成电路芯片封装技术领域，具体涉及一种集成垂直辐射天线的高频集成电路模块及其封装方法，包括封装壳体和固定在封装壳体上的集成型高频集成电路芯片，其中集成型高频集成电路芯片上设置有功能电路和垂直辐射天线组件，功能电路的高频输出电极与垂直辐射天线组件的高频输入电极在集成型高频集成电路芯片内部互联。通过在芯片加工时将功能电路的高频输出电极与垂直辐射天线组件的高频输入电极直接在芯片内部互联，使从集成型高频集成电路芯片打线到封装壳体的焊盘的都是直流或是低频率的电信号，就可以利用商业化的低成本封装工艺进行封装，解决了高频集成电路芯片封装的瓶颈问题。

技术领域

本发明涉及高频集成电路芯片封装技术领域，具体涉及一种集成垂直辐射天线的高频集成电路模块及其封装方法。

背景技术

随着社会发展及技术进步，高频集成电路越来越受到重视，成为当前研究及应用的热点，例如5G通讯、高速数据传输、汽车防撞雷达、甚至是太赫兹成像系统，其工作频率从24GHz、35GHz、77GHz，到140GHz甚至220GHz及以上频率都有相应的应用需求。

目前高频集成电路的大批量应用在设计及加工上，技术上已经获得了解决，不管是采用Ⅲ-Ⅴ族半导体还是硅基半导体设计加工的高频集成电路，其截止频率和最大震荡频率目前已经能够超过300GHz，且加工工艺已经商业化。

但高频集成电路的封装目前还存在着技术的瓶颈，目前应用的封装技术不是功率损耗大，就是工艺复杂，成本高，体积大、难以大规模商业化批量生产及应用。目前能够实现小批量封装的是频率低于Ka波段(26.5GHz-40GHz)高频集成电路，高频集成电路芯片上的输入输出信号通常采用微带线+玻璃绝缘子方式与封装壳体外部互联，这种封装方式只能小批量手工封装，封装精度要求及性能一致性都能得到保证，目前大批量商业化的集成电路封装工艺线都不能满足要求。而对于更高频率的(＞40GHz)的集成电路芯片，要想控制封装中互联引线带来的功率损耗，只能采用复杂且高成本的诸如倒装焊接、嵌入式芯片级阵列球焊等封装工艺，或是采用金属波导+石英探针封装方式，但这些方式都无法避免高成本、体积大、质量一致性不好等问题，从而限制了高频集成电路大规模批量生产及应用。

发明内容

有鉴于此，针对上述高频集成电路芯片封装的瓶颈问题，本申请提供一种集成垂直辐射天线的高频集成电路模块及其封装方法，可利用目前商业化的、成熟的、低成本的封装工艺线，完成高频集成电路芯片封装，并满足功率损耗要求。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是一种集成垂直辐射天线的高频集成电路模块，包括封装壳体和固定在所述封装壳体上的集成型高频集成电路芯片，所述集成型高频集成电路芯片的各电极通过金属丝引线键合到所述封装壳体的各对应焊盘上，所述集成型高频集成电路芯片和所述金属丝引线外部包覆有封装层，其中，所述集成型高频集成电路芯片上设置有功能电路和垂直辐射天线组件，所述功能电路的高频输出电极与所述垂直辐射天线组件的高频输入电极在所述集成型高频集成电路芯片内部互联，所述集成型高频集成电路芯片输出的高频电磁波通过所述垂直辐射天线辐射到空间。

更优的，所述封装壳体上设置有导热层，所述集成型高频集成电路芯片固定在所述导热层上。

更优的，所述导热层为金属导热层。

本发明还提供一种集成垂直辐射天线的高频集成电路模块，包括封装壳体、以及分别固定在所述封装壳体上的高频集成电路芯片和垂直辐射天线，所述高频集成电路芯片的高频输出电极与所述垂直辐射天线的高频输入电极相邻设置，所述高频集成电路芯片的高频输出电极通过金属丝引线键合到所述垂直辐射天线的高频输入电极上，所述高频集成电路芯片输出的高频电磁波通过所述垂直辐射天线辐射到空间，所述高频集成电路芯片的其余各电极通过金属丝引线键合到所述封装壳体的各对应焊盘上，所述高频集成电路芯片、所述垂直辐射天线和所述金属丝引线外部包覆有封装层。

更优的，所述封装壳体上设置有导热层，所述高频集成电路芯片和/或所述垂直辐射天线固定在所述导热层上。