CN104867912A - 嵌入式毫米波相控阵列模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及嵌入式毫米波相控阵列模块。公开了嵌入至相控阵列模块的衬底中的毫米波无线电集成电路的实施例。在一些实施例中，相控阵列模块包括由第一材料制成的第一组衬底层。毫米波无线电集成电路可嵌入至第一组衬底层中。第二组衬底层可耦合至第一组衬底层。第二组衬底层可由与该第一材料相比具有较低电损耗的第二材料制成。第二组衬底层可包括通过通孔耦合至毫米波无线电集成电路的多个天线元件。

Description

嵌入式毫米波相控阵列模块
技术领域
本文描述的实施例大体上涉及集成电路。一些实施例涉及嵌入式毫米波相控阵列模块。
背景技术
由于日益拥挤的频谱，电子设备制造商最近对频率可为60GHz及以上的无线电设备的集成非常关注。集成至电子器件中的毫米波(mm-波)无线电设备可提供具有几吉比特每秒(Gbps)量级的数据速率的短距离高速数据传输。
将毫米波无线电管芯(radio die)附着至衬底材料的叠层的一个问题是，与其他材料相比，在衬底中使用的毫米波电介质材料会相对昂贵，因此，限制了这种无线电设备在消费电子产品中的大量应用。此外，传统的衬底材料比其它类型的电介质材料在毫米波频率上可能表现出较差的电性能(例如，电损耗)。
存在用于将毫米波无线电管芯添加至衬底叠层的普遍需求。
附图说明
图1示出了使用倒装芯片衬底技术的毫米波相控阵列模块的典型的现有技术实施例的横截面图。
图2示出使用嵌入式管芯技术的毫米波相控阵列模块的一个实施例的横截面图。
图3示出使用嵌入式管芯技术的毫米波相控阵列模块的另一个实施例的横截面图。
图4示出使用嵌入式管芯技术的毫米波相控阵列模块的另一个实施例的横截面图。
图5示出用于制造使用嵌入式管芯技术的毫米波相控阵列模块的方法的一个实施例的流程图。
图6示出使用相控阵列模块的系统的框图。
图7A-7K示出使用无凸块内建层(bump-less build-up layer)-无芯工艺制造嵌入式毫米波相控阵列模块的流程。
具体实施方式
下面的描述和附图充分地说明了具体的实施例，以使本领域的技术人员能够实现之。其它实施例可包括结构、逻辑、电气、工艺和其它变化。一些实施例的部分和特征可包括在其它实施例的部分和特征中，或被其它实施例的部分和特征取代。权利要求中阐述的实施例涵盖这些权利要求所有可用的等效形式。
随后的论述涉及集成电路。术语集成电路不仅可指电子电路，而且指任何管芯、薄膜、衬底(例如，硅)和/或用于安装电路的其它材料。因此，如本文中所使用的，集成电路可包括形成在管芯、衬底、薄膜和/或用于安装电路的任何其它材料上或作为管芯、衬底、薄膜和/或用于安装电路的任何其它材料的部分的电路。衬底也可是集成电路的一部分。
随后的论述也涉及衬底的上组和下组。这些仅仅是用于说明和参考的目的的标记，而并不意味着不同的衬底或衬底组的任何必需取向。例如，本领域的技术人员将认识到，图示出的实施例可示出为与实际的制造取向相反。
图1示出附着至集成电路封装120的典型的现有技术毫米波无线电集成电路100的横截面图。集成电路封装120可包括天线层105和布线层(routing layer)106。
该天线层105可包括沿着封装120的顶表面的多个天线元件110。天线元件110可通过通孔126和/或金属迹线耦合至布线层106。
布线层106可包括实现集成电路封装120的功能的电路。布线层106可包括实现该功能的多层金属迹线和电路。布线层106也可具有可耦合至焊球或凸块101、102的多个焊盘107。
焊球101、102可用于将集成电路封装120连接至其它衬底(未示出)。例如，较大的焊球102可用于将布线层106上的电路连接至其它衬底上的电路。较小的焊球101可用于将布线层106上的电路连接至毫米波无线电集成电路100。因此，毫米波无线电集成电路100可连接至集成电路封装120的表面。这类无线电设备可用于无线扩充基座应用、后硅验证、快速同步和下载以及无压缩高清(HD)视频的无线传输。
图1的封装设计的一个问题是，整个封装120可使用相同的毫米波电介质材料(例如，低温共烧陶瓷(LTCC)、液晶聚合物(LCP))，以最小化布线损耗并提高天线效率。相比于其他材料，这些材料可能相对昂贵。与这样的堆叠相关的高成本可能是在低成本消费类电子产品上应用毫米波相控阵列器件的一个限制因素。与使用具有焊球的倒装芯片(FC)管芯相关的一个问题是，球在回流期间展开，并可能导致可造成电短路的焊料桥接。在嵌入式管芯技术中，通孔用作第一级互连，因而有可能采用更细间距进行设计，并提供不同代技术的某种程度的扩展性。
如图2所示，信号发生/接收电路(例如，毫米波无线电集成电路)200可嵌入(例如，内部安装)至电子器件的衬底叠层的一组下部衬底层210中的一个中，用于产生或接收信号(例如，相控阵列模块)260。通过将毫米波无线电集成电路200嵌入至下部衬底层210中而不是表面安装，不同的材料可用在相控阵列模块260的衬底叠层中。因此，下部衬底层210可包括标准封装衬底材料，而仅有上部衬底层211可能包括相比于下部衬底层210的材料表现出较低的电损耗的、更昂贵的毫米波衬底材料。
例如，在60GHz附近，上部衬底层211的路由(routing)迹线(例如，毫米波的衬底材料)可表现出约0.5-2dB/cm的损耗，而下部衬底层210的路由迹线(例如，标准封装衬底材料)可表现出约8dB/cm的损耗。与在衬底表面上安装毫米波无线电集成电路200并对于整个模块仅使用毫米波衬底材料相比，这可降低成本并提高电性能(例如，天线效率提高约20％)。
图2示出了相控阵列模块260中的嵌入式毫米波无线电集成电路200的实施例的横截面图。所示的实施例可使用嵌入式管芯技术来将毫米波无线电集成电路200嵌入至相控阵列模块260的衬底叠层的下部衬底层210中。管芯可使用无凸块内建层技术附着至衬底叠层。
作为一个示例，嵌入式管芯技术可包括制造毫米波无线电集成电路200，包括焊盘延展区和接合焊盘的形成。下部衬底层210可形成为包括待接合至毫米波无线电集成电路200的通孔201-204。无线电集成电路200随后可通过模制或包封而嵌入至下部衬底层210中。嵌入式管芯技术的这个示例的仅用于说明的目的。其它嵌入技术可被使用。嵌入式管芯技术可因此使毫米波无线电集成电路200通过电镀的通孔而不是表面安装而内部耦合至该相控阵列模块260。这可使得在通孔和互连之间使用更细的间距。
下部衬底层210可由标准封装衬底材料制成。例如，下部衬底层210可由Λjinomoto内建薄膜(ABF)、环氧电介质材料或某一其它类型的类似材料制成。公开的用于下部衬底层210的材料仅用于说明的目的。
下部衬底层210可包括相控阵列模块260的衬底叠层的所有低频信号迹线和功率输送网络。下部衬底层210的通孔和迹线可连接至第二级互连，例如上部衬底层211的球栅阵列(BGA)和/或连接盘栅格阵列(LGA，land grid array)，随后将参考图3进行论述。
下部衬底层210可包括用于将相控阵列模块260的衬底叠层的一层与相控阵列模块260的衬底叠层的另一层连接的金属路由迹线、通孔和/或微孔。例如，下部衬底层210可包括层280、281。
焊球250可耦合至焊球焊盘，所述焊球焊盘通过通孔262耦合至或是部分迹线和/或电路。例如，下部衬底层210中的低频信号和/或电源层263，可通过通孔262耦合至焊球250。焊球250可用于将相控阵列模块260耦合至其它衬底/电路。
同样，嵌入式毫米波无线电集成电路200可通过多个通孔201-204耦合至可位于上部衬底层211中的路由迹线层221。路由迹线层221可用于在上部衬底层211中路由高频信号。例如，路由迹线层221可用于从耦合至毫米波无线电集成电路200的通孔202、203，将信号路由至耦合至天线元件234-236的通孔290-292。该多个天线元件230-236可形成相控阵列天线。通孔202、203也可将电源和低频信号从低频信号和/或电源层263路由至毫米波无线电集成电路200。
上部衬底层211可由相对低损耗的毫米波衬底材料制成。例如，上部衬底层211可为液晶聚合物(LCP)或其复合物或低温共烧陶瓷(LTCC)或玻璃。公开的用于下部衬底层211的材料仅用于说明的目的。
相比于下部衬底层210的信号，上部衬底层211可包括高频信号。例如，上部衬底层211可包括形成在层223、224中的毫米波相控阵列天线元件230-237。这些天线元件230-237一起可形成相控阵列天线。
上部衬底层211可进一步包括在路由迹线层221任一侧上的接地平面220、222。接地平面220、222可用作屏蔽，以降低来自该路由迹线层221的高频噪声。衬底层206、207可将接地平面220、222与路由迹线层221分离。其它实施例可仅使用单个接地平面或接地平面可为路由迹线层221的一部分。
天线元件230-237可实施在上部衬底层211的一个、两个或更多的层223、224上。这些层223、224可通过衬底层209进行分离。覆盖膜的顶层212可被形成在顶部天线层224之上。覆盖膜也可为毫米波材料。
在图2的实施例以及随后描述的实施例中，上层天线元件224可不电连接至任何较低电路或通孔。上层天线元件224可容性地耦合至下层天线元件223。因此，从下层天线元件223传输的任何信号也可将上层天线元件224激发成传输。
容性耦合的天线元件可垂直对齐。因此，天线元件230可与天线元件234耦合，以形成单个宽带天线单元。类似地，其它的天线元件可容性耦合，以形成天线单元231-235、232-236和233-237。这些天线单元的组合可形成相控阵列天线，其操作由管芯控制。管芯、相控阵列天线以及封装的其它部分的组合，可在文中称作相控阵列模块。
虽然之前描述的实施例指的是单管芯毫米波无线电集成电路，但其它实施例可使用两个或更多个不同的管芯(例如，射频集成电路(RFIC)和基带)。由于模块260的尺寸可由可大于典型的RFIC管芯的天线阵列定义，因此实施例可实现为堆叠或并排的管芯。
在相控阵列模块260中，毫米波无线电集成电路200的嵌入，使得可在相控天线阵列模块260中使用通孔。作为第一级互连的通孔201-204的使用可以实现以第一级互连中减小的信号阻塞而扩展相位天线阵列模块260。通孔的使用，可使更细的节距被使用，这可得到更小的封装或更小的管芯，因为在大多数相控阵列中，该天线装置可限定封装的尺寸，封装的尺寸可能比管芯大。此外，如果使用相同的间距，则可在通孔和管脚之间使用较小的迹线，以降低封装中的噪声。
毫米波无线电集成电路200的嵌入也可提供非对称衬底叠层，该非对称衬底叠层使得能够产生用于天线元件的较厚的电介质层而不增加封装层数量(即，与传统的封装相比降低成本)。
图3示出相控阵列模块360中的嵌入式毫米波无线电集成电路300的另一个实施例的横截面图。如前所述，毫米波无线电集成电路300可嵌入至该相控阵列模块360中，但示出的实施例可使用单独的堆叠封装。
如前面的实施例中一样，该相控阵列模块可包括下部衬底层310和上部衬底层311。下部衬底层310可包括用于低频信号和功率输送网络的电路，而上部衬底层311可包括用于较高频率信号的层。上部衬底层311还可包括在行323、324中的相控阵列天线元件。两组层310、311的组合，可与之前论述的哪些基本上类似。
在图3的实施例中，多行焊球380可位于下部衬底层310和上部衬底层311之间。该行焊球380可将下部衬底层310同时电和物理地耦合至上部衬底层311。例如，下部衬底层310的顶层319可包括焊料焊盘，焊球380可耦合至该焊料焊盘。类似地，上部衬底层311的底层320也可包含焊料焊盘，焊球380可耦合至该焊料焊盘。该行焊球380可包括BGA或LGA互连。直接的金属至金属的接合也可用于连接2个封装。
底层320也可包括接地平面320并且焊料焊盘可以散布在接地平面320上。因此，接地平面320和上部接地平面322可为路由迹线层321提供屏蔽，路由迹线层321可从毫米波无线电集成电路300将高频信号路由至用于耦合至天线元件330-336的通孔390。
如前面的实施例中一样，下部衬底层310可包括ABF或某一其它类型的类似材料。上部衬底层311可包括高频材料如LCP、LTCC或某一其它类似的材料。
图4示出相控阵列模块460中的嵌入式毫米波无线电集成电路400的另一个实施例的横截面图。在这个实施例中，毫米波无线电集成电路400可嵌入至该相控阵列模块460的中间。
毫米波无线电集成电路400可嵌入在如前所述的下部衬底层410中。上部衬底层411随后可通过一行焊球480耦合至下部衬底层410。
通孔420、421可用于将毫米波无线电集成电路400耦合至下部衬底层410的下部连接层430。下部连接层430可包括焊球焊盘，焊球焊盘可接受用于将相控阵列模块460耦合至其它电路和/或衬底的一行焊球450。
通孔401、402可用于将毫米波无线电集成电路400耦合至相控阵列天线元件行423、424中的天线元件。例如，通孔401可将毫米波无线电集成电路400耦合至中间行焊球480。通孔402可随后将中间行的焊球480耦合至各行天线元件423、424。
如前面的实施例中一样，下部衬底层410可包括ABF或某一其它类型的类似材料。上部衬底层411可包括高频材料如LCP，LTCC或某一其它类似的材料。
图5示出用于制造嵌入式毫米波相控阵列模块的方法的一个实施例的流程图。该方法可将毫米波无线电集成电路嵌入至下部衬底层组中501。这可如前所述的方式来实现。毫米波无线电集成电路可与用于将相控阵列模块耦合至其它电路的焊球嵌入在同一衬底中。毫米波无线电集成电路可嵌入在下部衬底层组和上部衬底层组之间的衬底中。
下部衬底层组可耦合至上部衬底层组以形成模块502。这可通过两组层的直接连接、在两组层之间具有接地平面，或使用一行焊球以连接两组层来实现。
图6示出可使用相控阵列模块的一个系统的框图。该系统可包括计算机(例如，台式机、便携式电脑、上网本、笔记本电脑、平板电脑)，或可使用无线通信(例如，手机、可穿戴设备)的一些其它电子设备。
该系统可包括用于控制系统的操作的控制器601。存储器602可耦合至控制器601，并暂时和/或永久地存储在系统中使用的数据。存储器602可包括诸如随机存取存储器(RAM)的易失性存储器或诸如只读存储器(ROM)、闪存和/或相变存储器的非易失性存储器。输入/输出(I/O)603可包括一些装置，用于输入数据以及显示数据。例如，I/O 603可包括键盘、小键盘、触摸屏、监视器和/或某一类型的LCD/LED显示器。
相控阵列模块604可通过总线耦合到控制器601、存储器602和/或I/O 603，以用于产生和/或接收供系统使用的信号。控制器601可将数据写入至该相控阵列模块604以作为无线信号传输至另一电子设备。相控阵列模块604还可接收米自其它电子设备的信号并将这些信号作为数据中继至控制器601。
图7A-7K示出了无凸块内建层-无芯(BBUL-C)工艺中制造嵌入式毫米波相控阵列模块的一个流程的一个实施例。这些图仅用于说明的目的，因为可存在制造毫米波相控阵列模块的多种制造方法。
图7A示出其上执行工艺的载体700。图7B示出了被附着的可溶解粘合膜701。图7C示出了形成在粘合膜701上的球栅阵列焊盘703、704。图7D示出了附着至粘合膜701的第一内建层705。
图7E示出在第一内建层705中创建空腔706以便接受毫米波无线电集成电路707。图7F示出了安装在空腔706中的毫米波无线电集成电路管芯707。图7G示出了空腔可被填充并且内建层电介质708被层压在第一内建层705之上。
图7H示出了形成有电镀通孔的金属层710。图7I示出图7F和7G的工艺步骤，根据需要被重复进行，以添加毫米波材料的额外内建层和迹线720。这被执行直至包括该第一天线层721。
图7J示出了使用毫米波材料的形成在第一天线层721之上的顶部天线层722和覆盖膜723。需要注意的是，天线层之间不使用通孔。图7K示出了该模块可与载体700和粘合膜701分离，且随后可附着至BGA 730。
在上述实施例中，封装衬底可为无芯或薄芯衬底。管芯可使用BBUL工艺或BBUL-C工艺附着至封装以制造相控阵列模块。在这种情况下，金属通孔可用于将管芯连接至衬底。在该界面处可不使用焊球。
示例：
下面的示例涉及进一步的实施例。
示例1是一种相控阵列模块，包括：包括第一材料的第一组衬底层；嵌入至第一组衬底层中的无线电集成电路；以及耦合至第一组衬底层的第二组衬底层，该第二组衬底层包括与该第一材料相比具有较低电损耗的第二材料，该第二组衬底层进一步包括通过通孔耦合至无线电集成电路的多个天线元件。
在示例2中，示例1的主题能够可选地包括，其中第一材料包括一个Λjinomoto内建膜(ABF)或环氧电介质材料之一。
在示例3中，示例1-2的主题能够可选地包括，其中第二材料包括液晶聚合物(LCP)或低温共烧陶瓷(LTCC)之一。
在示例4中，示例1-3的主题能够可选地包括，其中仅第二组衬底层包括毫米波衬底材料。
在示例5中，示例1-4的主题能够可选地包括，其中无线电集成电路包括毫米波无线电集成电路。
在示例6中，示例1-5的主题能够可选地包括，其中无线电集成电路包括两个或多个单独的管芯。
在示例7中，示例1-6的主题能够可选地包括，其中两个或更多个单独的管芯包括射频集成电路和基带集成电路。
在示例8中，示例1-7的主题能够可选地包括，其中无线电集成电路内部耦合至第一组衬底层的衬底层。
在示例9中，示例1-8的主题能够可选地包括，其中多个天线元件包括：通过该通孔耦合至无线电集成电路的第一层天线元件；以及通过衬底层与第一层分离并容性地耦合至第一层天线元件的第二层天线元件。
在示例10中，示例1-9的主题能够可选地包括，其中该第一组衬底层被耦合至具有接地平面的第二组衬底层。
示例11是一种相控阵列模块，包括：一组下部衬底层，包括多个第一材料的衬底，每个衬底通过低频信号层和/或电源层与邻近的衬底分离；无线电集成电路，嵌入至该组下部衬底层的第一衬底中并通过多个通孔耦合至低频信号层和/或电源层；耦合至该组下部衬底层的一组上部衬底层，该组上部衬底层，包括与该第一材料相比具有较低电损耗的第二材料的多个衬底，每个衬底通过高频信号层与邻近的衬底分离，与较低频信号层相比，高频信号层用于传导具有较高频率的信号；以及耦合至该组上部衬底层的多层天线元件，至少一层天线元件通过多个通孔可操作地耦合至无线电集成电路。
在示例12中，示例11的主题能够可选地包括，其中该组下部衬底层通过接地平面与该组上部衬底层分离。
在示例13中，示例11-12的主题能够可选地包括，其中该第一衬底位于邻近该组上部衬底层。
在示例14中，示例11-13的主题能够可选地包括，其中该组下部衬底层通过一行焊球耦合至该组上部衬底层，并且无线电集成电路嵌入至与该行焊球邻近的第一衬底层中。
示例15是一种用于制造相控阵列模块的方法，该方法包括：将无线电集成电路嵌入至包括第一材料的第一组衬底中；以及将第二组衬底耦合至第一组衬底，其中该第二组衬底包括与该第一材料相比具有较低电损耗的第二材料，第二组衬底包括通过一个或多个通孔耦合至该无线电集成电路的多个天线元件。
在示例16中，示例15的主题能够可选地包括，其中将该第二组衬底耦合至第一组衬底包括无凸块内建层工艺。
在示例17中，示例15-16的主题能够可选地包括，其中无线电集成电路被嵌入至与第二组衬底层邻近的衬底层中的第一组衬底中。
在示例18中，示例15-17的主题能够可选地包括使用第一行焊球将第二组衬底耦合至第一组衬底；将第二行焊球耦合至第一组衬底；以及使用第一组通孔将无线电集成电路耦合至第二行衬底。
在示例19中，示例15-18的主题能够可选地包括通过耦合至第一行焊球的一个或多个通孔，将多个天线元件耦合至无线电集成电路。
在示例20中，示例15-19的主题能够可选地包括，其中将无线电集成电路嵌入至第一组衬底中包括：制造毫米波无线电集成电路，包括形成焊盘延展区和接合焊盘；形成具有通孔的该第一组衬底，所述通孔将接合至毫米波无线电集成电路焊盘延展区和接合焊盘；以及将该毫米波无线电集成电路封装至第一组衬底中。
示例21是一种相控阵列模块，包括：第一电介质材料，其包括封装衬底材料和至少一个低频信号路由层；嵌入第一电介质材料中的无线电集成电路；以及耦合至该第一电介质材料的第二电介质材料，第二电介质材料与第一材料相比具有较低的电损耗特性，第二电介质材料进一步包括通过通孔耦合至无线电集成电路的多层天线元件。
在示例22中，示例21的主题能够可选地包括，其中该第一和第二电介质材料均包括被配置为路由信号的多个路由层，其中第二电介质材料的多个路由层与第一电介质材料的多个路由层所路由的信号相比路由具有较高频率的信号。
在示例23中，示例21-22的主题能够可选地包括，其中该第一电介质材料包括标准封装衬底材料。
在示例24中，示例21-23的主题能够可选地包括，其中仅该第二电介质材料是毫米波衬底材料。
在示例25中，示例21-24的主题能够可选地包括，其中该第一材料表现出1-2dB/cm范围内的电损耗而第二材料表现出约8dB/cm的电损耗。
在示例26中，示例21-25的主题能够可选地包括，其中无线电集成电路未使用焊球连接至该第一电介质材料。
在示例27中，示例21-26的主题能够可选地包括，其中该第一电介质材料包括相控阵列模块的所有低频信号路由迹线和功率输送网络。
示例28是一种与电子设备通信的系统，该系统包括：控制器，用于控制该系统；输入/输出，耦合至控制器，用于实现将数据输入至系统和从系统输出数据；以及耦合至控制器的相控阵列模块，包括：包括第一材料的第一组衬底；嵌入至第一组衬底中的无线电集成电路；以及耦合至第一组衬底的第二组衬底，第二组衬底包括与该第一材料相比具有较低电损耗的第二材料，第二组衬底进一步包括通过通孔耦合至信号产生/接收电路的多个天线元件。
在示例29中，示例28的主题能够可选地包括，其中该第一材料包括Λjinomoto内建膜(ABF)或环氧电介质材料之一，并且该第二材料包括毫米波衬底材料。
在示例30中，示例28-29的主题能够可选地包括，其中第一组衬底为无芯的。
在示例31中，示例28-30的主题能够可选地包括，其中所述多个天线元件构成相控阵列天线。

Claims (25)

1.一种用于产生或接收信号的电子器件，包括：
包括第一材料的第一组衬底层；
嵌入至第一组衬底层中的无线电集成电路；以及
耦合至第一组衬底层的第二组衬底层，该第二组衬底层包括与该第一材料相比具有较低电损耗的第二材料，该第二组衬底层进一步包括通过通孔耦合至无线电集成电路的多个天线元件。
2.根据权利要求1所述的相控阵列模块，其中该第一材料包括Ajinomoto内建膜(ABF)或环氧电介质材料之一。
3.根据权利要求1所述的相控阵列模块，其中该第二材料包括液晶聚合物(LCP)或低温共烧陶瓷(LTCC)之一。
4.根据权利要求1所述的相控阵列模块，其中仅第二组衬底层包括毫米波衬底材料。
5.根据权利要求1所述的相控阵列模块，其中无线电集成电路包括毫米波无线电集成电路。
6.根据权利要求5所述的相控阵列模块，其中无线电集成电路包括两个或更多个单独的管芯。
7.根据权利要求6所述的相控阵列模块，其中所述两个或更多个单独的管芯包括射频集成电路和基带集成电路。
8.根据权利要求1所述的相控阵列模块，其中无线电集成电路内部耦合至该第一组衬底层的衬底层。
9.根据权利要求1所述的相控阵列模块，其中多个天线元件包括：
通过该通孔耦合至该无线电集成电路的第一层天线元件；以及
通过衬底层与第一层分离并容性地耦合至第一层天线元件的第二层天线元件。
10.根据权利要求1所述的相控阵列模块，其中该第一组衬底层利用接地平面耦合至第二组衬底层。
11.一种相控阵列模块，包括：
包括第一材料的多个衬底的一组下部衬底层，每个衬底通过低频信号层和/或电源层与邻近的衬底分离；
无线电集成电路，嵌入至该组下部衬底层的第一衬底中，并通过多个通孔耦合至低频信号层和/或电源层；
耦合至该组下部衬底层的一组上部衬底层，该组上部衬底层包括与该第一材料相比具有较低电损耗的第二材料的多个衬底；每个衬底通过高频信号层与邻近的衬底分离，与低频信号层相比，高频信号层用于传导具有较高频率的信号；以及
耦合至该组上部衬底层的多层天线元件，至少一层天线元件通过多个通孔可操作地耦合至无线电集成电路。
12.根据权利要求11所述的相控阵列模块，其中该组下部衬底层通过接地平面与该组上部衬底层分离。
13.根据权利要求11所述的相控阵列模块，其中该第一衬底位于邻近该组上部衬底层。
14.根据权利要求13所述的相控阵列模块，其中该组下部衬底层通过一行焊球耦合至该组上部衬底层，并且无线电集成电路嵌入至与该行焊球邻近的第一衬底层中。
15.一种用于制造相控阵列模块的方法，该方法包括：
将无线电集成电路嵌入至包括第一材料的第一组衬底中；和
将第二组衬底耦合至第一组衬底，其中第二组衬底包括与该第一材料相比具有较低电损耗的第二材料，第二组衬底包括通过一个或多个通孔耦合至无线电集成电路的多个天线元件。
16.根据权利要求15所述的方法，其中将该第二组衬底耦合至第一组衬底包括无凸块内建层工艺。
17.根据权利要求16所述的方法，其中无线电集成电路嵌入至与第二组衬底层邻近的衬底层中的第一组衬底中。
18.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：
使用第一行焊球将第二组衬底耦合至第一组衬底；
将第二行焊球耦合至第一组衬底；以及
使用第一组通孔，将无线电集成电路耦合至第二行衬底。
19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括通过耦合至第一行焊球的一个或多个通孔，将多个天线元件耦合至无线电集成电路。
20.根据权利要求15所述的方法，其中将无线电集成电路嵌入至第一组衬底中包括：
制造毫米波无线电集成电路，包括形成焊盘延展区和接合焊盘；
形成具有通孔的该第一组衬底，通孔将被接合至毫米波无线电集成电路焊盘延展区和接合焊盘；以及
将该毫米波无线电集成电路包封至第一组衬底中。
21.一种相控阵列模块包括：
第一电介质材料，包括封装衬底材料和至少一个低频信号路由层；
嵌入第一电介质材料中的无线电集成电路；以及
耦合至该第一电介质材料的第二电介质材料，该第二电介质材料与第一材料相比具有较低的电损耗特性，该第二电介质材料进一步包括通过通孔耦合至无线电集成电路的多层天线元件。
22.根据权利要求21所述的相控阵列模块，其中该第一和第二电介质材料均包括配置为路由信号的多个路由层，其中与第一电介质材料的多个路由层所路由的信号相比，第二电介质材料的多个路由层路由具有较高频率的信号。
23.根据权利要求21所述的相控阵列模块，其中该第一电介质材料包括标准封装衬底材料。
24.根据权利要求21所述的相控阵列模块，其中仅该第二电介质材料是毫米波衬底材料。
25.根据权利要求21所述的相控阵列模块，其中该第一材料表现出1-2dB/cm范围内的电损耗而第二材料表现出约8dB/cm的电损耗。
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