交叉環形天線的製作方法

2023-08-10 19:53:16

交叉環形天線的製作方法
【專利摘要】一種天線，其包含在固定於集成電路（IC106）的封裝（104）內（其允許輻射被傳播遠離印刷電路板（PCB）從而降低幹擾），並且該天線包括兩個環形天線，其短接到地並「交疊」，而且包括「通孔壁」。IC106具有覆蓋IC的保護性外殼（406），包括金屬化層404和IC基板402，並且柱狀凸起（302-1）固定在IC和天線封裝件（104）之間。接著，天線封裝件（104）能夠固定到PCB。使用所公開的配置，通過改變輸入信號的相對相位能夠實現圓形極化，並且通過減少表面薄，「通孔壁」提高效率。
【專利說明】交叉環形天線
【技術領域】
[0001 ] 本發明總體涉及環形天線，更具體地，涉及用於太赫茲頻率範圍的環形天線。
【背景技術】
[0002]多年來，環形天線已經在多種應用中使用，但是對於高頻應用(即，太赫茲輻射)和單片集成天線，環形天線的使用能存在很多障礙。例如，存在與天線和傳輸介質之間的封裝材料關聯的損耗。另一種示例損耗是由於印刷電路板或PCB軌線的寄生輻射和接口造成。因此，需要一種改進的系統。常規系統的一些示例是:美國專利N0.7545329 ;和J.Grzyb，D.Liu, U.Pfeiffer 和 B.Gaucher 在 Proceedings of the2006IEEE AP-SInternationalSymposium and UNSC/URSI and AMEREM Meetings (2006 年 IEEE AP-S 國際研討會暨UNSC/URSI 和 AMEREM 會議論文集)上發表的 「Wideband cavity-backed folded dipolesuperstate antenna for60GHz applications (用於60GHz應用的寬帶背腔式摺疊偶極子超覆蓋天線)」((2006年7月9-14日，Albuquerque, New Mexico (阿爾伯克基，新墨西哥州)，第 3939-3942 頁)。
【發明內容】

[0003]一個示例性實施方式提供了一種設備。該設備包括:基板，所述基板具有第一端子、第二端子、第三端子和第四端子；第一金屬化層，其設置在所述基板上，其中所述第一金屬化層包括:第一窗口區域；第一導電區域，其設置在所述第一端子上並且與所述第一端子電接觸，其中，第一導電區域大致為圓形，並且其中，第一導電區域位於所述第一窗口區域內；第二導電區域，其設置在所述第二端子上並且與所述第二端子電接觸，其中，所述第二導電區域大致為圓形，並且其中所述第一導電區域位於所述第一窗口區域內；第三導電區域，其設置在所述第三端子上並且與所述第三端子電接觸，其中所述第三導電區域大致為圓形，並且其中所述第三導電區域位於所述第一窗口區域內；和第四導電區域，其設置在所述第四端子上並且與所述第四端子電接觸，其中所述第四導電區域大致為圓形，並且其中所述第四導電區域位於所述第一窗口區域內；第二金屬化層，其設置在所述第一金屬化層上，其中所述第二金屬化層包括:第二窗口區域，其與所述第一窗口區域大致對準?』第五導電區域，其設置在所述第一導電區域上並且與所述第一導電區域電接觸，其中所述第五導電區域大致為圓形，並且其中所述第五導電區域位於所述第二窗口區域內；第六導電區域，其設置在所述第二導電區域上並且與所述第二導電區域電接觸，其中所述第六導電區域大致為圓形，並且其中所述第六導電區域位於所述第二窗口區域內；第七導電區域，其設置在所述第三導電區域上並且與所述第三導電區域電接觸，其中所述第七導電區域大致為圓形，並且其中所述第七導電區域位於所述第二窗口區域內；第八導電區域，其設置在所述第四導電區域上並且與所述第四導電區域電接觸，其中所述第八導電區域大致為圓形，並且其中所述第四導電區域位於所述第二窗口區域內；和第九導電區域，其在所述第五導電區域和所述第八導電區域之間延伸並且與所述第五導電區域和所述第八導電區域電接觸；和第三金屬化層，其設置在所述第二金屬化層上，其中所述第三金屬化層包括:第三窗口區域，其與所述第二窗口區域大致對準；第十導電區域，其設置在所述第五導電區域上並且與所述第五導電區域電接觸，其中所述第十導電區域大致為圓形，並且其中所述第十導電區域位於所述第三窗口區域內；第十一導電區域，其設置在所述第六導電區域上並且與所述第六導電區域電接觸，其中所述第十一導電區域大致為圓形，並且其中所述第十一導電區域位於所述第三窗口區域內；第十二導電區域，其設置在所述第七導電區域上並且與所述第七導電區域電接觸，其中所述第十二導電區域大致為圓形，並且其中所述第十二導電區域位於所述第三窗口區域內；第十三導電區域，其設置在所述第八導電區域上並且與所述第八導電區域電接觸，其中所述第十三導電區域大致為圓形，並且其中所述第十三導電區域位於所述第三窗口區域內；和第十四導電區域，其在所述第十一導電區域和所述第十二導電區域之間延伸並且與所述第十一導電區域和所述第十二導電區域電接觸，其中所述第十四區域與第九區域交疊。
[0004]在一個示例性實施方式中，第一窗口區域、第二窗口區域和第三窗口區域大致為矩形。
[0005]在一個示例性實施方式中，所述設備還包括:第一通孔集合，其中來自第一通孔集合的每個通孔在第一導電區域和所述第五導電區域、所述第二導電區域和所述第六導電區域、所述第三導電區域和所述第七導電區域、以及所述第四導電區域和所述第八導電區域中的至少一個之間延伸；和第二通孔集合，其中來自第二通孔集合的每個通孔在第十導電區域和所述第五導電區域、所述第十一導電區域和所述第六導電區域、所述第十二導電區域和所述第七導電區域、以及所述第十三導電區域和所述第八導電區域中的至少一個之間延伸。
[0006]在一個示例性實施方式中，所述基板還包括多個邊界端子，並且其中所述第一金屬化層還包括:第十五導電區域，其基本上包圍所述第一窗口區域並且與所述邊界端子電接觸，並且其中所述第二金屬化層還包括:第十六導電區域，其基本上包圍所述第二窗口區域並且與所述第十五導電區域電接觸，並且其中所述第三金屬化層還包括:第十七導電區域，其基本上包圍所述第三窗口區域並且與所述第十六導電區域電接觸。
[0007]在一個示例性實施方式中，所述設備還包括:第三通孔集合，其中來自第三通孔集合的每個通孔在所述第十五導電區域和所述第十六導電區域之間延伸；和第四通孔集合，其中來自第四通孔的集合的每個通孔在所述第十六導電區域和所述第十七導電區域之間延伸。
[0008]在一個示例性實施方式中，所述第一端子和第二端子耦接到地。
[0009]在一個示例性實施方式中，所述第一端子、所述第二端子、所述第三端子和所述第四端子是柱狀凸起(stub bump)。
[0010]在一個示例實施方式中，提供一種設備。該設備包括:集成電路(1C)，所述IC具有:射頻RF電路；耦接到所述RF電路的柱狀凸起；耦接到所述RF電路的第二柱狀凸起；耦接到所述RF電路並且耦接到地的第三柱狀凸起；耦接到所述RF電路並且耦接到地的第四柱狀凸起；和天線封裝件，其具有:電介質層，其中第一柱狀凸起、所述第二柱狀凸起、所述第三柱狀凸起和所述第四柱狀凸起延伸通過所述電介質層；底部填充層，其設置在所述電介質層和所述IC之間；第一金屬化層，其設置在所述基板上，其中所述第一金屬化層包括:第一窗口區域；第一導電區域，其設置在所述第一柱狀凸起上並且與所述第一柱狀凸起電接觸，其中所述第一導電區域大致為圓形，並且其中所述第一導電區域位於所述第一窗口區域內；第二導電區域，其設置在所述第二柱狀凸起上並且與所述第二柱狀凸起電接觸，其中所述第二導電區域大致為圓形，並且其中所述第一導電區域位於所述第一窗口區域內；第三導電區域，其設置在所述第三柱狀凸起上並且與所述第三柱狀凸起電接觸，其中所述第三導電區域大致為圓形，並且其中所述第三導電區域位於所述第一窗口區域內；和第四導電區域，其設置在所述第四柱狀凸起上並且與所述第四柱狀凸起電接觸，其中所述第四導電區域大致為圓形，並且其中所述第四導電區域位於所述第一窗口區域內；封裝基板；第二金屬化層，其設置在所述封裝基板上，其中所述第一金屬化層包括:第二窗口區域，其與所述第一窗口區域大致對準；第五導電區域，其設置在所述第一導電區域上並且與所述第一導電區域電接觸，其中所述第五導電區域大致為圓形，並且其中所述第五導電區域位於所述第二窗口區域內；第六導電區域，其設置在所述第二導電區域上並且與所述第二導電區域電接觸，其中所述第六導電區域大致為圓形，並且其中所述第六導電區域位於所述第二窗口區域內；第七導電區域，其設置在所述第三導電區域上並且與所述第三導電區域電接觸，其中所述第七導電區域大致為圓形，並且其中所述第七導電區域位於所述第二窗口區域內；和第八導電區域，其設置在所述第四導電區域上並且與所述第四導電區域電接觸，其中所述第八導電區域大致為圓形，並且其中所述第八導電區域位於所述第二窗口區域內；第一通孔集合，其中，來自第一通孔集合的各通孔延伸通過第一導電區域和所述第五導電區域、所述第二導電區域和所述第六導電區域、所述第三導電區域和所述第七導電區域、以及所述第四導電區域和所述第八導電區域中的至少一個之間的封裝基板；第二金屬化層，其設置在所述第一金屬化層上，其中所述第二金屬化層包括:第三窗口區域，其與所述第二窗口區域大致對準；第九導電區域，其設置在所述第五導電區域上並且與所述第五導電區域電接觸，其中所述第九導電區域大致為圓形，並且其中所述第九導電區域位於所述第三窗口區域內；第十導電區域，其設置在所述第六導電區域上並且與所述第六導電區域電接觸，其中所述第十導電區域大致為圓形，並且其中所述第十導電區域位於所述第三窗口區域內；第十一導電區域，其設置在所述第七導電區域上並且與所述第七導電區域電接觸，其中所述第十一導電區域大致為圓形，並且其中所述第十一導電區域位於所述第三窗口區域內；第十二導電區域，其設置在所述第八導電區域上並且與所述第八導電區域電接觸，其中所述第十二導電區域大致為圓形，並且其中所述第十二導電區域位於所述第三窗口區域內；以及第十三導電區域，其在所述第九導電區域和所述第十二導電區域之間延伸並且與所述第九導電區域和所述第十二導電區域電接觸；以及第三金屬化層，其設置在所述第二金屬化層上，其中所述第三金屬化層包括:第四窗口區域，其與所述第三窗口區域大致對準；第十四導電區域，其設置在所述第九導電區域上並且與所述第九導電區域電接觸，其中所述第十四導電區域大致為圓形，並且其中所述第十四導電區域位於所述第四窗口區域內；第十五導電區域，其設置在所述第十導電區域上並且與所述第十導電區域電接觸，其中所述第十五導電區域大致為圓形，並且其中所述第十五導電區域位於所述第四窗口區域內；第十六導電區域，其設置在所述第十一導電區域上並且與所述第十一導電區域電接觸，其中所述第十六導電區域大致為圓形，並且其中所述第十六導電區域位於所述第四窗口區域內；第十七導電區域，其設置在所述第十二導電區域上並且與所述第十二導電區域電接觸，其中所述第十六導電區域大致為圓形，並且其中所述第十六導電區域位於所述第四窗口區域內；以及第十八導電區域，其在所述第十五導電區域和所述第十六導電區域之間延伸並且與所述第十五導電區域和所述第十六導電區域電接觸，其中所述第十八區域與第十三區域交疊。
[0011 ] 在一個示例性實施方式中，所述第一窗口區域、所述第二窗口區域、所述第三窗口區域和所述第四窗口區域大致為矩形。
[0012]在一個示例性實施方式中，通孔集合還包括第一通孔集合，並且其中所述天線封裝件還包括:第二通孔集合，其中來自第二通孔集合的各通孔在第九導電區域和所述第五導電區域、所述第十導電區域和所述第六導電區域、所述第十一導電區域和所述第七導電區域、以及所述第十二導電區域和所述第八導電區域中的至少一個之間延伸；以及第三通孔集合，其中，來自第三通孔集合的各通孔在第九導電區域和所述第十四導電區域、所述第十導電區域和所述第十五導電區域、所述第十一導電區域和所述第十六導電區域、以及所述第十二導電區域和所述第十七導電區域中的至少一個之間延伸。
[0013]在一個示例性實施方式中，所述IC還包括多個邊界柱狀凸起，並且其中所述第一金屬化層還包括:第十九導電區域，其基本上包圍所述第一窗口區域並且與所述邊界柱狀凸起電接觸，並且其中所述第二金屬化層還包括:第二十導電區域，其基本上包圍所述第二窗口區域並且與所述第十九導電區域電接觸，並且其中所述第三金屬化層還包括:第二十一導電區域，其基本上包圍所述第三窗口區域並且與所述第二十導電區域電接觸。
[0014]在一個示例性實施方式中，所述天線封裝件還包括:第四通孔集合，其中來自所述第四通孔集合的各通孔在所述第十九導電區域和所述第二十導電區域之間延伸；以及第五通孔集合，其中來自所述第五通孔集合的各通孔在所述第二十導電區域和所述第二十一導電區域之間延伸。
[0015]在一個示例性實施方式中，所述第一金屬化層、所述第二金屬化層、所述第三金屬化層和第四金屬化層由銅或鋁形成，並且其中所述電介質層由聚醯亞胺形成，並且其中所述第一柱狀凸起、所述第二柱狀凸起、所述第三柱狀凸起、所述第四柱狀凸起和所述邊界柱狀凸起的每個都由具有金-鎳鍍層的金形成。
[0016]在一個示例實施方式中，提供一種設備。該設備包括:集成電路(1C)，所述IC具有:多個RF收發器；多個柱狀凸起集合，其中每個柱狀凸起集合與RF收發器的至少一個關聯，並且其中每個柱狀凸起集合包括:耦接到其關聯的RF收發器的第一柱狀凸起；耦接到其關聯的RF收發器的第二柱狀凸起；耦接到其關聯的RF收發器並且耦接到地的第三柱狀凸起；以及耦接到其關聯的RF收發器並且耦接到地的第四柱狀凸起；天線封裝件，其具有:電介質層,其中來自每個柱狀凸起集合的每個柱狀凸起延伸通過所述電介質層；底部填充層，其設置在所述電介質層和所述IC之間；封裝基板；天線陣列，其中每個天線與所述RF收發器中的至少一個關聯，並且其中每個天線包括:第一金屬化層，其設置在所述基板上，其中所述第一金屬化層包括:第一窗口區域；第一導電區域，其設置在與其關聯的所述第一柱狀凸起上並且與該第一柱狀凸起電接觸，其中所述第一導電區域大致為圓形，並且其中所述第一導電區域位於所述第一窗口區域內；第二導電區域，其設置在與其關聯的第二柱狀凸起上並且與該第二柱狀凸起電接觸，其中所述第二導電區域大致為圓形，並且其中所述第一導電區域位於所述第一窗口區域內；第三導電區域，其設置在與其關聯的第三柱狀凸起上並且與該第三柱狀凸起電接觸，其中所述第三導電區域大致為圓形，並且其中所述第三導電區域位於所述第一窗口區域內；和第四導電區域，其設置在與其關聯的第四柱狀凸起上並且與該第四柱狀凸起電接觸，其中所述第四導電區域大致為圓形，並且其中所述第四導電區域位於所述第一窗口區域內；第二金屬化層，其設置在所述封裝基板上，其中所述第一金屬化層包括:第二窗口區域，其與所述第一窗口區域大致對準；第五導電區域，其設置在所述第一導電區域上並且與所述第一導電區域電接觸，其中所述第五導電區域大致為圓形，並且其中所述第五導電區域位於所述第二窗口區域內；第六導電區域，其設置在所述第二導電區域上並且與所述第二導電區域電接觸，其中所述第六導電區域大致為圓形，並且其中所述第六導電區域位於所述第二窗口區域內；第七導電區域，其設置在所述第三導電區域上並且與所述第三導電區域電接觸，其中所述第七導電區域大致為圓形，並且其中所述第七導電區域位於所述第二窗口區域內；以及第八導電區域，其設置在所述第四導電區域上並且與所述第四導電區域電接觸，其中所述第八導電區域大致為圓形，並且其中所述第八導電區域位於所述第二窗口區域內；通孔集合，其中，來自通孔集合的各通孔延伸通過第一導電區域和所述第五導電區域、所述第二導電區域和所述第六導電區域、所述第三導電區域和所述第七導電區域、以及所述第四導電區域和所述第八導電區域中的至少一個之間的封裝基板；第二金屬化層，其設置在所述第一金屬化層上，其中所述第二金屬化層包括:第三窗口區域，其與所述第二窗口區域大致對準；第九導電區域，其設置在所述第五導電區域上並且與所述第五導電區域電接觸，其中所述第九導電區域大致為圓形，並且其中所述第九導電區域位於所述第三窗口區域內；第十導電區域，其設置在所述第六導電區域上並且與所述第六導電區域電接觸，其中所述第十導電區域大致為圓形，並且其中所述第十導電區域位於所述第三窗口區域內；第十一導電區域，其設置在所述第七導電區域上並且與所述第七導電區域電接觸，其中所述第十一導電區域大致為圓形，並且其中所述第十一導電區域位於所述第三窗口區域內；第十二導電區域，其設置在所述第八導電區域上並且與所述第八導電區域電接觸，其中所述第十二導電區域大致為圓形，並且其中所述第十二導電區域位於所述第三窗口區域內；以及第十三導電區域，其在所述第九導電區域和所述第十二導電區域之間延伸並且與所述第九導電區域和所述第十二導電區域電接觸；以及第三金屬化層，其設置在所述第二金屬化層上，其中所述第三金屬化層包括:第四窗口區域，其與所述第三窗口區域大致對準；第十四導電區域，其設置在所述第九導電區域上並且與所述第九導電區域電接觸，其中所述第十四導電區域大致為圓形，並且其中所述第十四導電區域位於所述第四窗口區域內；第十五導電區域，其設置在所述第十導電區域上並且與所述第十導電區域電接觸，其中所述第十五導電區域大致為圓形，並且其中所述第十五導電區域位於所述第四窗口區域內；第十六導電區域，其設置在所述第十一導電區域上並且與所述第十一導電區域電接觸，其中，所述第十六導電區域大致為圓形，並且其中所述第十六導電區域位於所述第四窗口區域內；第十七導電區域，其設置在所述第十二導電區域上並且與所述第十二導電區域電接觸，其中所述第十七導電區域大致為圓形，並且其中所述第十六導電區域位於所述第四窗口區域內；以及第十八導電區域，其在所述第十五導電區域和所述第十六導電區域之間延伸並且與所述第十五導電區域和所述第十六導電區域電接觸，其中第十八區域與第十三區域交疊；以及高阻抗表面(HIS)，其設置在所述基板上並且基本上包圍天線陣列。[0017]以上較寬泛地概括本發明的特徵和技術優點，從而使得下文關於本發明的詳細描述可以被更好地理解。下文將描述本發明的附加特徵和優點，其形成本發明所要求保護的主題。本領域技術人員應理解所公開的概念和【具體實施方式】可以容易地作為修改或者設計用於實現本發明的相同目的的其它結構的基礎。本領域技術人員還應理解這種等同構造不背離所附權利要求中闡述的本發明的精神和範圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]參照附圖描述示例性實施方式，其中:
[0019]圖1是根據一個優選示例性實施方式的系統；
[0020]圖2是圖1的天線封裝件的平面圖；
[0021]圖3是圖2的天線的底部電介質層的平面圖；
[0022]圖4是沿著圖2的1-1截面線所取的截面圖；
[0023]圖5、圖7、圖9和圖11是用於圖2的天線的金屬化層的平面圖；
[0024]圖6、圖8、圖10和圖12是分別沿著圖5、圖7、圖9和圖11的截面線11-11、II1-1I1、IV-1V和V-V截取的截面圖；以及
[0025]圖13是描繪圖2的天線的輻射方向圖的示意圖。
【具體實施方式】
[0026]圖1示出系統100的一種示例性實施方式。系統100總體上包括印刷電路板(PCB)102、天線封裝件104和集成電路(IC) 106。IC106總體上包括射頻(RF)電路。例如，IC106能夠是太赫茲相控陣列系統，其包括多個收發器。這種IC的一個示例能夠在2010年9月9日提交的題為「Terahertz Phased Array System (太赫茲相控陣列系統)」的共同待決的美國專利申請序列號12/878484中看到，在此通過引用併入。IC106接著被固定到天線封裝件104從而允許每個收發器(例如)與包括在天線封裝件104上的天線通信。通常，IC106具有覆蓋IC106的保護性外殼406，包括金屬化層404和IC基板402 (如圖4、圖6、圖8、圖10和圖12所示)，並且柱狀凸起302-1到302-20 (能夠在圖3、圖4、圖6、圖8、圖10和圖12中看到)固定在IC106和天線封裝件104之間。然後天線封裝件104能夠固定到PCB102(其通常由通過焊料球108彼此固定的焊盤實現)。通過使用這種設置，能夠減少串擾和損耗。
[0027]圖2更詳細地示出天線封裝件104的示例。如圖所示，天線封裝件包括相控陣列204，其基本上由高阻抗表面(HIS)包圍。此類HIS的示例能夠在2011年5月26日提交的題為「High Impedance Surface (高阻抗表面)」的美國專利申請序列號13/116885中看到，且在此處為了所有目的而通過引用併入。並且，如圖所示，相控陣列204包括天線206-1到206-4，但是任何其它數量的天線是可能的。這個相控陣列204能夠接著用於引導輻射束。
[0028]圖3-圖12圖示天線206-1到206_4 (在下文標記為206)的每個的結構的示例。天線206能夠(例如)被配置為在160GHz工作。對於這個示例，操作頻率，天線佔據的面積(如圖3-圖12所示)能夠是1020 μ mxl020 μ m,並且天線封裝件106的「核心」能夠是封裝基板420 (例如，其能夠具有約160 μ m的厚度)，並且這個封裝基板420也能夠由具有高彈性模量和低熱膨脹係數的聚合物形成並且能夠具有高彈性模量和低熱膨脹係數。其示例能是MCL-E679GT(其可從Hitachi Chemical C0.America, Ltd.公司購買)。能夠接著在封裝基板402上形成不同材料層。
[0029]在封裝基板402的下面(即，在封裝基板402和IC106之間)，形成電介質層414。如圖3和圖4所示，電介質層414 (能夠被稱為底部電介質層)能夠由，例如由具有約10 μ m厚度的聚醯亞胺形成。柱狀凸起302-1到302-20延伸通過電介質層並且能夠由，例如，由具有金-鎳接觸層410的金形成。如圖所示，柱狀凸起302-5到302-20沿著天線206的周邊排列(彼此隔開，例如，約200 μ m)，而柱狀凸起302-1到302-4關於天線206的中心對稱排列並且彼此隔開(例如)約220 μ m。附加地，柱狀凸起302-1和302-2通常耦合到IC106內的對應的RF收發器的差分饋電端子，而柱狀凸起302-3和302-4通常耦合到地。
[0030]金屬化層416 (如圖5和圖6所示)也形成在電介質層414和封裝基板420之間，其中該金屬化層416能夠(例如)由鋁或者銅形成，具有約17 μ m的厚度。如圖所示，金屬化層416具有導電區域504 (其能夠為，例如約180 μ m寬)包圍窗口區域502並且具有在窗口區域502內的導電區域506-1到506-4，其通常分別與柱狀凸起302-1到302-4對準。這些導電區域506-1到506-4(例如)大致是圓形的，具有約100 μ m的直徑。封裝基板402還包括通孔418-1到418-20 (其大致與導電區域504和柱狀凸起302-1到302-20對準並且與導電區域504和柱狀凸起302-1到302-20電接觸。通常，在天線封裝件104的製造中，金屬化層416初始地形成在封裝基板402下面，並且電介質層414形成在金屬化層416上，並且在IC106和天線封裝件104的組裝期間，還能夠在IC106和電介質層414 (其能夠是，例如，具有約3.2C/V*m的介電常數和0.011S/m的電導率)之間形成底部填充層412。這個底部填充層412能夠是在組裝之前施加的膜或者能夠由底部填充化合物的注射來形成。
[0031]圖7和圖8示出金屬化層422。這個金屬化層422 (類似於金屬化層416)具有大致包圍窗口區域602 (窗口區域602能夠與窗口區域502大致對準)的導電區域604，並且這個金屬化層422能夠(例如)由鋁或者銅形成，具有約17 μ m的厚度。在窗口區域602內，存在導電區域606-1到606-4，其分別與通孔418-1到418-4大致對準，並通過通孔418-1到418-4分別與導電區域506-1到506-4電接觸。這些導電區域606-1到606-4的每個還能夠(例如)通常是圓形，具有約180 μ m的直徑。
[0032]在圖9和圖10圖示金屬化層428。這個金屬化層428 (例如，其能夠由鋁或者銅形成，具有約17 μ m的厚度)具有導電區域704 (其能夠具有約180 μ m的寬度)，其大致包圍窗口區域702並具有在窗口區域702內的導電區域706-1到706-5。電介質層426 (例如，其能夠是聚醯亞胺膜，具有約20 μ m的厚度)隔開金屬化層422和428，其中通孔424-1到424-20延伸穿過電介質層426。導電區域706-1到706-4還能夠(例如)大致為圓形，具有約180 μ m的直徑，其分別與導電區域606-1到606-4和通孔424-1到424-4對準。另外，導電區域706-5 (例如，其能夠約60 μ m寬)在導電區域706-1和706-4之間延伸並且與導電區域706-1和706-4電接觸，以在來自IC106中的RF收發器的一個饋電端子(即，通過柱狀凸起302-1)和地(B卩，通過柱狀凸起302-4)之間形成連接。
[0033]圖11和圖12圖示金屬化層434。如與另一個金屬化層(即，422)類似，金屬化層434具有導電區域804 (其能夠，例如180 μ m寬，並且例如，17 μ m厚)，其大致包圍窗口區域802並且通過通孔430-5到430-20與導電區域704電接觸。金屬化層434還包括導電區域806-1到806-4 (其能夠，例如大致是圓形的，並且具有約100 μ m的直徑)，其大致分別與導電區域706-1到706-4對準，並且通過通孔430-1到430-4分別與導電區域706-1到706-4電接觸。還存在導電區域806-5，其在導電區域806-2和806-3之間延伸並且與導電區域806-2和806-3電接觸，以在來自IC106中的RF收發器的一個饋電端子(即，通過柱狀凸起302-1)和地(B卩，通過柱狀凸起302-4)之間形成連接。由於導電區域806-5和706-5的方向，導電區域806-5與導電區域706-5交疊以用於「交叉環形」。
[0034]通過使用這個結構，例如，以產生160GHz的輻射，能夠產生圖13所示的輻射方向圖。如在這個示例中所示的，存在具有5.2dBi的指向性、4.0dBi的增益和76%的效率的寬波束。另外，由於系統100的設置，輻射傳播遠離PCB102，使得來自PCB跡線的寄生輻射和幹擾減少，並且通過改變輸入信號的相位，環形天線(即，天線206)能夠產生圓形極化。「通孔壁」(其通常由通孔418-5到418-20,424-5到424-20以及430-5到430-20形成)通過減少表面波也提高輻射效率。另外，天線封裝件104和IC106中的金屬層能夠用於形成反射器和導引器從而增加天線增益。
[0035]本發明所屬領域的技術人員將認識到在要求保護的本發明的範圍內，可以對所描述的示例性實施方式進行修改，並且可能有很多其它的實施方式。
【權利要求】
1.一種設備，其包括:、 基板，所述基板具有第一端子、第二端子、第三端子和第四端子； 第一金屬化層，其設置在所述基板上，其中所述第一金屬化層包括: 第一窗口區域； 第一導電區域，其設置在所述第一端子上並且與所述第一端子電接觸，其中所述第一導電區域大致為圓形，並且其中所述第一導電區域位於所述第一窗口區域內； 第二導電區域，其設置在所述第二端子上並且與所述第二端子電接觸，其中所述第二導電區域大致為圓形，並且其中所述第一導電區域位於所述第一窗口區域內； 第三導電區域，其設置在所述第三端子上並且與所述第三端子電接觸，其中所述第三導電區域大致為圓形，並且其中所述第三導電區域位於所述第一窗口區域內；和 第四導電區域，其設置在所述第四端子上並且與所述第四端子電接觸，其中所述第四導電區域大致為圓形，並且其中所述第四導電區域位於所述第一窗口區域內； 第二金屬化層，其設置在所述第一金屬化層上，其中所述第二金屬化層包括: 第二窗口區域，與所述第一窗口區域大致對準； 第五導電區域，其設置在所述第一導電區域上並且與所述第一導電區域電接觸，其中所述第五導電區域大致為圓形，並且其中所述第五導電區域位於所述第二窗口區域內； 第六導電區域，其設置在所述第二導電區域上並且與所述第二導電區域電接觸，其中所述第六導電區域大致為圓形，並且其中所述第六導電區域位於所述第二窗口區域內；第七導電區域，其設置在所述第三導電區域上並且與所述第三導電區域電接觸，其中所述第七導電區域大致為圓形，並且其中所述第七導電區域位於所述第二窗口區域內；第八導電區域，其設置在所述第四導電區域上並且與所述第四導電區域電接觸，其中所述第八導電區域大致為圓形，並且其中所述第四導電區域位於所述第二窗口區域內；和第九導電區域，其在所述第五導電區域和所述第八導電區域之間延伸並且與所述第五導電區域和所述第八導電區域電接觸；和 第三金屬化層，其設置在所述第二金屬化層上，其中所述第三金屬化層包括: 第三窗口區域，其與所述第二窗口區域大致對準； 第十導電區域，其設置在所述第五導電區域上並且與所述第五導電區域電接觸，其中所述第十導電區域大致為圓形，並且其中所述第十導電區域位於所述第三窗口區域內；第十一導電區域，其設置在所述第六導電區域上並且與所述第六導電區域電接觸，其中所述第十一導電區域大致為圓形，並且其中所述第十一導電區域位於所述第三窗口區域內； 第十二導電區域，其設置在所述第七導電區域上並且與所述第七導電區域電接觸，其中所述第十二導電區域大致為圓形，並且其中所述第十二導電區域位於所述第三窗口區域內； 第十三導電區域，其設置在所述第八導電區域上並且與所述第八導電區域電接觸，其中所述第十三導電區域大致為圓形，並且其中所述第十三導電區域位於所述第三窗口區域內；和 第十四導電區域，其在所述第十一導電區域和所述第十二導電區域之間延伸並且與所述第十一導電區域和所述第十二導電區域電接觸，其中所述第十四區域與第九區域交疊。
2.根據權利要求1所述的設備，其中所述第一窗口區域、第二窗口區域和第三窗口區域大致為矩形。
3.根據權利要求2所述的設備，其中所述設備進一步包括: 第一通孔集合，其中來自所述第一通孔集合的每個通孔在所述第一導電區域和所述第五導電區域、所述第二導電區域和所述第六導電區域、所述第三導電區域和所述第七導電區域、以及所述第四導電區域和所述第八導電區域中的至少一個之間延伸；和 第二通孔集合，其中來自所述通孔第二集合的每個通孔在所述第十導電區域和所述第五導電區域、所述第十一導電區域和所述第六導電區域、所述第十二導電區域和所述第七導電區域、以及所述第十三導電區域和所述第八導電區域中的至少一個之間延伸。
4.根據權利要求3所述的設備，其中所述基板進一步包括多個邊界端子，並且其中所述第一金屬化層進一步包括:第十五導電區域，其基本上包圍所述第一窗口區域並且與所述邊界端子電接觸，並且其中所述第二金屬化層進一步包括:第十六導電區域，其基本上包圍所述第二窗口區域並且與所述第十五導電區域電接觸，並且其中所述第三金屬化層進一步包括:第十七導電區域，其基本上包圍所述第三窗口區域並且與所述第十六導電區域電接觸。
5.根據權利要求4所述的設備，其中，所述設備進一步包括: 第三通孔集合，其中來自所述第三通孔集合的每個通孔在所述第十五導電區域和所述第十六導電區域之間延伸；和 第四通孔集合，其中來自所述第四通孔集合的每個通孔在所述第十六導電區域和所述第十七導電區域之間延伸。
6.根據權利要求5所述的設備，其中，所述第一端子和第二端子耦接到地。
7.根據權利要求6所述的設備，其中，所述第一端子、所述第二端子、所述第三端子和所述第四端子是柱狀凸起。
8.—種設備,其包括: 集成電路，即1C，所述IC包括: 射頻電路，即RF電路； 耦接到所述RF電路的柱狀凸起； 耦接到所述RF電路的第二柱狀凸起； 耦接到所述RF電路並且耦接到地的第三柱狀凸起； 耦接到所述RF電路並且耦接到地的第四柱狀凸起；和 天線封裝件，其具有: 電介質層，其中第一柱狀凸起、所述第二柱狀凸起、所述第三柱狀凸起和所述第四柱狀凸起延伸通過所述電介質層； 底部填充層，其設置在所述電介質層和所述IC之間； 第一金屬化層，其設置在基板上，其中所述第一金屬化層包括: 第一窗口區域； 第一導電區域，其設置在所述第一柱狀凸起上並且與所述第一柱狀凸起電接觸，其中所述第一導電區域大致為圓形，並且其中所述第一導電區域位於所述第一窗口區域內；第二導電區域，其設置在所述第二柱狀凸起上並且與所述第二柱狀凸起電接觸，其中所述第二導電區域大致為圓形，並且其中所述第一導電區域位於所述第一窗口區域內； 第三導電區域，其設置在所述第三柱狀凸起上並且與所述第三柱狀凸起電接觸，其中所述第三導電區域大致為圓形，並且其中所述第三導電區域位於所述第一窗口區域內；和第四導電區域，其設置在所述第四柱狀凸起上並且與所述第四柱狀凸起電接觸，其中所述第四導電區域大致為圓形，並且其中所述第四導電區域位於所述第一窗口區域內； 封裝基板； 第二金屬化層，其設置在所述封裝基板上，其中所述第一金屬化層包括: 第二窗口區域，其與所述第一窗口區域大致對準； 第五導電區域，其設置在所述第一導電區域上並且與所述第一導電區域電接觸，其中所述第五導電區域大致為圓形，並且其中所述第五導電區域位於所述第二窗口區域內； 第六導電區域，其設置在所述第二導電區域上並且與所述第二導電區域電接觸，其中所述第六導電區域大致為圓形，並且其中所述第六導電區域位於所述第二窗口區域內；第七導電區域，其設置在所述第三導電區域上並且與所述第三導電區域電接觸，其中所述第七導電區域大致為圓形，並且其中所述第七導電區域位於所述第二窗口區域內；和第八導電區域，其設置在所述第四導電區域上並且與所述第四導電區域電接觸，其中所述第八導電區域大致為圓形，並且其中所述第八導電區域位於所述第二窗口區域內；和通孔集合，其中來自所述通孔集合的每個通孔延伸通過在所述第一導電區域和所述第五導電區域、所述第二導電區域和所述第六導電區域、所述第三導電區域和所述第七導電區域、以及所述第四導電區域和所述第八導電區域中的至少一個之間的所述封裝基板；第二金屬化層，其設置在所述第一金屬化層上，其中所述第二金屬化層包括: 第三窗口區域，其與所述第二窗口區域大致對準； 第九導電區域，其設置在所述第五導電區域上並且與所述第五導電區域電接觸，其中所述第九導電區域大致為圓形，並且其中所述第九導電區域位於所述第三窗口區域內；第十導電區域，其設置在所述第六導電區域上並且與所述第六導電區域電接觸，其中所述第十導電區域大致為圓形，並且其中所述第十導電區域位於所述第三窗口區域內；第十一導電區域，其設置在所述第七導電區域上並且與所述第七導電區域電接觸，其中所述第十一導電區域大致為圓形，並且其中所述第十一導電區域位於所述第三窗口區域內； 第十二導電區域，其設置在所述第八導電區域上並且與所述第八導電區域電接觸，其中所述第十二導電區域大致為圓形，並且其中所述第十二導電區域位於所述第三窗口區域內；和 第十三導電區域，其在所述第九導電區域和所述第十二導電區域之間延伸並且與所述第九導電區域和所述第十二導電區域電接觸；和 第三金屬化層，其設置在所述第二金屬化層上，其中所述第三金屬化層包括: 第四窗口區域，其與所述第三窗口區域大致對準； 第十四導電區域，其設置在所述第九導電區域上並且與所述第九導電區域電接觸，其中所述第十四導電區域大致為圓形，並且其中所述第十四導電區域位於所述第四窗口區域內； 第十五導電區域，其設置在所述第十導電區域上並且與所述第十導電區域電接觸，其中所述第十五導電區域大致為圓形，並且其中所述第十五導電區域位於所述第四窗口區域內； 第十六導電區域，其設置在所述第十一導電區域上並且與所述第十一導電區域電接觸，其中所述第十六導電區域大致為圓形，並且其中所述第十六導電區域位於所述第四窗口區域內； 第十七導電區域，其設置在所述第十二導電區域上並且與所述第十二導電區域電接觸，其中所述第十六導電區域大致為圓形，並且其中所述第十六導電區域位於所述第四窗口區域內；和 第十八導電區域，其在所述第十五導電區域和所述第十六導電區域之間延伸並且與所述第十五導電區域和所述第十六導電區域電接觸，其中第十八區域與第十三區域交疊。
9.根據權利要求8所述的設備，其中所述第一窗口區域、所述第二窗口區域、所述第三窗口區域和所述第四窗口區域大致為矩形。
10.根據權利要求9所述的設備，其中所述通孔集合進一步包括第一通孔集合，並且其中所述天線封裝件進一步包括: 第二通孔集合，其中來自所述第二通孔集合的每個通孔在所述第九導電區域和所述第五導電區域、所述第十導電區域和所述第六導電區域、所述第十一導電區域和所述第七導電區域、以及所述第十二導電區域和所述第八導電區域中的至少一個之間延伸；和 第三通孔集合，其中來自所述第三通孔集合的每個通孔在所述第九導電區域和所述第十四導電區域、所述第十導電區域和所述第十五導電區域、所述第十一導電區域和所述第十六導電區域、以及所述第十二導電區域和所述第十七導電區域中的至少一個之間延伸。
11.根據權利要求10所述的設備，其中所述IC進一步包括多個邊界柱狀凸起，並且其中所述第一金屬化層進一步包括:第十九導電區域，其基本上包圍所述第一窗口區域並且與所述邊界柱狀凸起電接觸，並且其中所述第二金屬化層進一步包括:第二十導電區域，其基本上包圍所述第二窗口區域並且與所述第十九導電區域電接觸，並且其中所述第三金屬化層進一步包括:第二十一導電區域，其基本上包圍所述第三窗口區域並且與所述第二十導電區域電接觸。
12.根據權利要求11所述的設備，其中所述天線封裝件進一步包括: 第四通孔集合，其中來自所述第四通孔集合的每個通孔在所述第十九導電區域和所述第二十導電區域之間延伸；和 第五通孔集合，其中來自所述第五通孔集合的每個通孔在所述第二十導電區域和所述第二 H^一導電區域之間延伸。
13.根據權利要求12所述的設備，其中所述第一金屬化層、所述第二金屬化層、所述第三金屬化層和第四金屬化層由銅或鋁形成，並且其中所述電介質層由聚醯亞胺形成，並且其中所述第一柱狀凸起、所述第二柱狀凸起、所述第三柱狀凸起、所述第四柱狀凸起和所述邊界柱狀凸起由具有金-鎳鍍層的金形成。
【文檔編號】H01Q7/00GK103733429SQ201280037483
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年7月26日 優先權日:2011年7月26日
【發明者】E·石, S·拉馬斯瓦米, B·P·金斯伯格, V·B·倫塔拉, B·哈龍 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司