CN110323540B - 天线结构以及封装天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种天线结构以及封装天线。天线结构包括设置在第一导电层中的辐射天线元件；反射器接地平面，设置在第一导电层下面的第二导电层中；馈电网络，包括设置在第三导电层中的传输线，第三导电层位于第二导电层下面，其中馈电端子被设置为将传输线的一端电耦接到辐射天线元件；以及设置为邻近馈电端子的至少一个耦合元件，其中耦合元件与馈电端子电容耦合。根据本发明的天线结构和具有这种天线结构的封装天线，通过在馈电端子附近提供集成式耦合元件，可以调节天线辐射方向图和操作带宽，并且显著改善天线性能。

Description

天线结构以及封装天线
技术领域
本发明涉及一种天线结构，更具体地，涉及具有集成式耦合元件 (integratedcoupling element)的天线结构和具有这种天线结构的封装天线(antenna-in-package，AiP)。
背景技术
如本领域中已知的，栅格阵列天线(grid array antenna，GAA) 结构通常由电介质基板上微带线的矩形网格(rectangular mesh)构成，电介质基板由金属接地平面支撑，并且栅格阵列天线结构通过接地平面上的孔(aperture)由金属通孔(via)进行馈电。取决于网格的多个边的电长度，栅格阵列天线可以是谐振的(resonant)或者是非谐振的。
然而，传统的栅格阵列天线在毫米波(mm-wave)频率(例如， 77GHz～89GHz)下性能不佳。因此，希望提供一种改进的栅格阵列天线，其具有高增益辐射方向图和易于控制(easy-controlled)的操作带宽。
发明内容
本公开的一个目的是提供一种改进的天线结构和具有这种天线结构的封装天线，其具有高增益辐射方向图和易于控制的操作带宽。
根据本公开的一个方面，提供了一种天线结构。天线结构包括设置在第一导电层中的辐射天线元件；反射器接地平面，设置在第一导电层下面的第二导电层中；馈电网络，包括设置在第三导电层中的传输线，第三导电层位于第二导电层下面，其中馈电端子被设置为将传输线的一端电耦接到辐射天线元件；以及设置为邻近馈电端子的至少一个耦合元件，其中耦合元件与馈电端子电容耦合。
根据一些实施例，耦合元件包括导电垫和将导电垫电耦接到反射器接地平面的连接器。
根据一些实施例，天线结构被配置为以具有RF频率和相应波长λ的预定RF信号进行操作，其中导电垫与辐射天线元件之间的距离等于或小于0.4λ。
根据一些实施例，RF频率包括范围在76GHz～81GHz之间的阻抗带宽。
根据一些实施例，导电垫设置在第一导电层中并与辐射天线元件共面。
根据一些实施例，天线结构还包括具有顶表面和底表面的基板。
根据一些实施例，基板包括陶瓷基板、半导体基板、电介质基板或玻璃基板。
根据一些实施例，基板包括封装基板或印刷电路板。
根据一些实施例，第一导电层设置在基板的顶表面上，第二导电层设置在基板的底表面上。
根据一些实施例，反射器接地平面设置在基板的底表面上。
根据一些实施例，第一导电层、第二导电层和第三导电层设置在基板的顶表面上。
根据一些实施例，天线结构还包括重布线结构，重布线结构设置在基板的底表面上，其中第三导电层和传输线设置在重新布线结构中。
根据一些实施例，馈电端子包括基板中的连接器和重新布线结构中的通孔。
根据一些实施例，连接器是电镀通孔，并且电镀通孔与通孔对准。
根据一些实施例，反射器接地平面包括用于容纳馈电端子的孔，并且其中馈电端子穿过反射器接地平面的孔并且不与反射器接地平面接触。
根据一些实施例，辐射天线元件包括栅格阵列天线。
根据一些实施例，栅格阵列天线包括单馈电栅格阵列天线或双馈电栅格阵列天线。
根据一些实施例，辐射天线元件包括贴片阵列天线。
根据本公开的另一方面，提供了一种天线结构。天线结构包括设置在第一导电层中的辐射天线元件；反射器接地平面，设置在第一导电层下面的第二导电层中；馈电网络，包括设置在第三导电层中的传输线，第三导电层位于第二导电层下面，其中馈电端子被设置为将传输线的一端电耦接到辐射天线元件；以及将所述馈电端子夹于中间的两个耦合元件，其中两个耦合元件与馈电端子电容耦合。
根据本公开的另一方面，提供了一种封装天线，所述封装天线包括如上所述的天线结构，以及内置于基板中或安装在基板上的半导体芯片，该半导体芯片电耦接到所述天线结构。
根据本发明的天线结构和具有这种天线结构的封装天线，通过在馈电端子附近提供集成式耦合元件，可以调节天线辐射方向图和操作带宽，并且显著改善天线性能。
在阅读了在附图和附图中示出的优选实施例的以下详细描述之后，本领域技术人员无疑能够清楚了解本发明的目的。
附图说明
图1是示出根据本发明的一个实施例的示例性封装天线的示意性截面图。
图2是根据本发明的一个实施例的具有单馈电GAA的天线结构的示意性顶视图。
图3是示出图2中单馈电GAA的放大部分的透视图。
图4示出了根据本发明另一实施例的示例性双馈电组合GAA。
图5示出了根据本发明的又一个实施例的示例性双馈电分离GAA。
图6示出了示例性天线结构20d，其具有由接地平面211支撑的单馈电贴片阵列天线220d。
图7至图9是示出根据本发明的各种实施例的一些示例性封装天线的示意性截面图。
具体实施方式
在下面对本发明实施例的详细描述中，参考了附图，附图构成本发明的一部分，并且其中通过图示的方式示出了可以实现本发明的特定优选实施例。
充分详细地描述了本发明的实施例以使得本领域技术人员能够实施，应该理解，也可以利用其他实施例并且可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行机械上、结构上和程序上的改变。因此，以下详细描述不应被视为具有限制意义，本发明的实施例的范围仅由所附权利要求限定。
应当理解，尽管这里可以使用术语第一、第二、第三、主要、次要等来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、组件、区域、层或部分与另一个元件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离本发明的思想的教导下，下面讨论的第一或主要元件、组件、区域、层或部分也可以称为第二或次要元件、组件、区域、层或部分。
为了便于描述附图中所示的一个元件或特征与另一个元件或特征的关系，本文中使用了空间相对术语，诸如“之下”、“下方”、“下部”、“低于”、“之上”、“上部”、“上方”等。应当理解，除了图中所示的方位(orientation)之外，空间相对术语旨在包括使用或操作中的器件的不同方位。例如，如果图中的器件被翻转，那么被描述为位于其他元件或特征“之下”或“下方”或“下面”的元件将被定向位于其他元件或特征“之上”或“上方”。因此，示例性术语“下面”和“下方”可以包括上方和下方两个方位。器件可以以其他方式定向(旋转90度或以其他方位)，并相应地解释本文使用的空间相对描述语。另外，还应理解，当某个层被称为在两个层“之间”时，它可以是两个层之间的唯一层，或者也可以存在一个或多个中间层。
本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并不旨在限制本发明的思想。本文使用的单数形式“一”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中另有明确说明。将进一步理解，当在本说明书中使用术语“包括”时，是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或者添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或组。本文所使用的术语“和/或”包括所列相关项目中一个或多个项目的任何和所有组合，并且可以缩写为“/”。
应当理解，当某元件或层被称为“位于……上”、“连接到”、“耦接到”或“邻近”另一个元件或层时，它可以直接位于该另一个元件或层其上、与该另一个元件或层直接连接、耦接或相邻，或者可以存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接位于另一元件或层上”、或“直接连接到”、“直接耦接到”或“紧邻”另一元件或层时，则不存在中间元件或层。
应注意：(i)在整个附图中相同特征将由相同的参考标记表示，且该相同特征不一定在每个附图中都详细描述，(ii)一系列附图可以示出单个项目的不同方面，每个方面与各种参考标记相关联，各种参考标记可能出现在一系列附图中，或者可能仅出现一系列附图的选定图形中。
本发明涉及具有集成式耦合元件的天线结构和具有这种天线结构的封装天线(antenna-in-package，AiP)。一些合适的封装类型可以包括但不限于扇出型晶圆级封装(fan-out wafer level package，FOWLP)、覆晶晶片尺寸封装(flip-chip chip-scalepackage，FCCSP)或芯片内置基板封装(semiconductor-embedded in substrate，SESUB)。此外，本公开可以适用于板载天线(antenna-on-board，AoB)应用。通过在馈电端子附近提供集成式耦合元件，可以调节天线辐射方向图 (radiation pattern)和操作带宽，并且显著改善天线性能。天线结构可以包括栅格阵列天线(grid array antenna，GAA)，栅格阵列天线包括但不限于单馈电(single-feeding)GAA、双馈电分离的 (dual-feedingseparated)GAA或双馈电组合的(dual-feeding combined)GAA。天线结构可以是单馈电贴片(patch)阵列天线等。本发明公开的具有集成式耦合元件的天线结构适用于汽车应用的雷达传感器或5G移动通信系统，但不限于此。
图1是示出根据本发明的一个实施例的示例性封装天线的示意性截面图。应当理解，除非另外特别说明，否则本文描述的各种示例性实施例的特征可以彼此组合。简单起见，在图中仅示出了示例性天线封装的密切关联的部分(germane parts)。
应理解，尽管图1中仅示出了三个导体迹线/层，本发明并不限于该示例性实施例。在其他实施例中，在不背离本发明的范围的情况下，可以实现基板(substrate)或重新布线结构(re-wiring structure) 中的更多导体迹线/层，诸如四层、五层、六层、七层或八层导体。
如图1所示，封装天线1a包括基板200。天线结构20设置在基板 200中和基板200上。天线结构20被配置为以预定的RF信号操作，例如具有RF频率(例如，阻抗带宽在76GHz～81GHz之间)和相应波长λ的mmW信号。例如，基板200可以是陶瓷基板、半导体基板、电介质基板、玻璃基板，但不限于此。根据一个实施例，基板200可以是封装基板或印刷电路板(printed circuit board，PCB)，包括例如FR4材料或高性能毫米波PCB材料，但不限于此。导电层(conductive layers) 210形成在基板200的相对面(opposite surface)上(例如，图1所示的基板200的顶表面上的导电层210可以称为第一导电层，基板200 的底表面上的导电层210可以称为第二导电层)。基板200包括至少一个连接器212，例如电镀通孔，以将信号从基板200的一侧路由到基板 200的另一侧。根据本发明的实施例，例如，封装天线1a可以是半导体封装，其具有安装在其中或其上的RF硅芯片/晶片或者无线电子组件。
根据一个实施例，重新布线结构300可以设置在基板200的一个表面上，例如，设置在基板200的底表面上(bottom surface)，如图1 所示。在非限制性示例中，重新布线结构300可以包括层叠在基板200 的底表面上的介电层(dielectric layer)320、在介电层320上图案化的互连层(或导电层)340、以及设置互连层340上的保护层360。介电层320可以包括任何合适的绝缘层(insulating layer)，例如氧化硅、氮化硅、聚酰亚胺等。互连层340可以包括铜，但不限于此。保护层360可包括任何合适的钝化层(passivation layer)或焊接掩模。互连层340可以通过介电层320中的通孔322电连接到导电层210。
在非限制性示例中，诸如RF硅芯片/晶片或无线电子组件的半导体芯片40可以安装在重新布线结构300上。在其他示例中，半导体芯片 40可以是片上系统(System-on-Chip，SoC)晶片，该SoC晶片配备有可以执行如RF无线信号或mmW信号的无线通信的无线电子组件。半导体芯片40可以通过接触元件342和导电元件412(例如导电凸块、柱状物或球)电连接到互连层340。诸如球栅阵列(ball grid array，BGA) 的焊球(Solder ball)510可以设置在半导体芯片40周围，并且可以电连接到重新布线结构300的互连层340。
根据一个实施例，天线结构20包括辐射天线元件220，其可以设置在基板200的表面(例如，如图1所示，基板200的上表面)上的导电层210中。辐射天线元件220可以包括用于辐射和/或接收诸如RF无线信号或mmW信号的电磁信号的天线阵列或结构。尽管未在该图中示出，但应理解，辐射天线元件220可根据设计要求而设置在基板200的底表面处。例如，辐射天线元件220可以是任何合适的类型，例如栅格阵列天线、贴片天线、堆叠贴片、偶极天线、单极天线等，并且可以具有不同的方位和/或极化方式。
根据一个实施例，互连层340(可以称为第三导电层)包括馈电网络的传输线(或传输迹线)341，用于传输RF信号或mmW信号。传输线 341的一端电连接到馈电端子31，馈电端子31包括连接器212，连接器 212可以例如基板200中的电镀通孔和重新布线结构300中的通孔322a。传输线341的另一端电耦接到半导体芯片40的焊盘。根据一个实施例，连接器212与通孔322a对准。馈电端子31的上端电耦接到辐射天线元件220。来自辐射天线元件220的或者发送至辐射天线元件220的RF信号(诸如mmW信号)，可以通过馈电端子31以导体层340中的传输线341 传输。
根据一个实施例，基板200进一步在基板200的导电层210中包括实心接地平面(solid ground plane)211。接地平面211(也称为反射器接地平面)用作天线结构20的地面反射器。例如，接地平面211设置在基板200的底表面上，接地平面211包括用于容纳馈电端子31的孔(aperture)211a。馈电端子31的连接器212穿过接地平面211的孔211a并且不与接地平面211接触。
根据一个实施例，基板200还包括与馈电端子31电容耦合的至少一个耦合元件。例如，如图1所示，两个耦合元件230a和230b设置在馈电端子31附近或邻近馈电端子31，例如可以将馈电端子31夹在中间。根据一个实施例，耦合元件230a可以包括导电垫(conductivepad) 222a和连接器212a(例如将导电垫222a电耦接到接地平面211的电镀通孔或通孔)。根据一个实施例，耦合元件230b可包括导电垫222b和将导电垫222b电耦接到接地平面211的连接器212b。导电垫222a与辐射天线元件220之间的距离d1可以等于或小于0.4λ。导电垫222b和辐射天线元件220之间的距离d2可以等于或小于0.4λ。距离d1可以等于或不等于距离d2。
根据示例性实施例，辐射天线元件220可以是单馈电栅格阵列天线。请参考图2和图3，并简要参考图1，图2是根据本发明的一个实施例的具有单馈电GAA的天线结构的示意性顶视图。图3是示出图2中单馈电GAA的放大部分的透视图。如图2和图3所示，单馈电GAA220a由微带线的矩形网格221组成，其包括长边221a和短边221b。长边221a 和短边221b可以具有不同的线宽和长度。根据示例性实施例，短边221b 的线宽大于长边221a的线宽。根据示例性实施例，长边的长度可以等于λ，短边的长度可以等于λ/2。单馈电GAA 220a可以设置在基板200 的上表面上并且由金属接地平面211支撑。单馈电GAA 220a的特性可以通过改变网格221的长边和短边的电长度来调节。
接地平面211用作天线结构20a的地面反射器。接地平面211包括用于容纳馈电端子31的孔211a。馈电端子31的连接器212穿过接地平面211的孔211a并且不与接地平面211接触。两个耦合元件230a和230b 设置为邻近馈电端子31。如图1和图3所示，耦合元件230a包括导电垫(conductive pad)222a和将导电垫222a电耦接到接地平面211的连接器212a。耦合元件230b包括导电垫222b和将导电垫222b电耦接到接地平面211的连接器212b。导电垫222a与天线元件220a的短边221b之间的距离d1可以等于或小于0.4λ。导电垫222b和天线元件220a 的短边221b之间的距离d2可以等于或小于0.4λ。距离d1可以等于或不等于距离d2。通过在天线馈电点附近提供接地耦合元件230a和230b，可以实现高增益(13.2dB～14.1dB)辐射方向图，并且可以很好地控制操作带宽。
如图2和图3所示，传输线341的一端电耦接到馈电端子31的下端(lower end)。传输线341是馈电网络的一部分并且设置在接地平面 211的下面。馈电端子31的上端(upperend)电耦接到辐射天线元件 220。来自辐射天线元件220的或者发送到辐射天线元件220的RF信号 (诸如mmW信号)可以通过馈电端子31以及导体层340中的传输线341 传输。根据一个实施例，多个接地通孔324可以设置在传输线341的两侧，以形成GSG(ground-signal-ground，接地-信号-接地)配置。多个接地通孔324可以用作波导通孔栅栏(waveguide viafence)，这减小了天线的反向辐射(backward radiation)并改善了天线和RF芯片之间的隔离。多个接地通孔324可以形成在图1中的重新布线结构300 中，并且可以与通孔322共平面。
根据另一示例性实施例，辐射天线元件可以是双馈电GAA。图4示出了根据本发明另一实施例的示例性双馈电组合GAA。如图4所示，天线结构20b包括两个馈电点FP1和FP2。双馈电组合GAA 220b通过两个馈电点FP1和FP2连接到T形接头网络(T-junction network)343。T形接头网络343可以设置在接地平面211的下方。同样，在两个馈电点FP1和FP2中的每一个处，两个示例性耦合元件230a和230b设置在馈电端子31附近。如图1所示，耦合元件230a包括导电垫222a和将导电垫 222a电耦接到接地平面211的连接器212a。根据一个实施例，耦合元件230b包括导电垫222b和将导电垫222b电耦接到接地平面211的连接器212b。
图5示出了根据本发明的又一个实施例的示例性双馈电分离GAA。如图5所示，图5中的天线结构20c与图4中的天线结构20b之间的差异在于，双馈电分离GAA 220c被分成矩形网格221的两个组G1和G2。同样，双馈电分离GAA 220c的矩形网格221的两个组G1和G2分别通过两个馈电点FP1和FP2连接到T形接头网络343。类似地，在两个馈电点FP1和FP2中的每一个处，在馈电端子31附近设置两个示例性耦合元件230a和230b。如图1所示，耦合元件230a包括导电垫222a和将导电垫222a电耦接到接地平面211的连接器212a。耦合元件230b包括导电垫222b和将导电垫222b电耦接到接地平面211的连接器212b。
根据又一示例性实施例，辐射天线元件可以是单馈电贴片阵列天线。图6示出了示例性天线结构20d，其具有由接地平面211支撑的单馈电贴片阵列天线220d。类似地，两个示例性耦合元件230a和230b在馈电点FP处设置在馈电端子31附近。如图1所示，耦合元件230a包括导电垫222a和将导电垫222a电耦接到接地平面211的连接器212a。耦合元件230b包括导电垫222b和将导电垫222b电耦接到接地平面211 的连接器212b。
图7至图9是示出根据本发明的各种实施例的一些示例性封装天线的示意性截面图。应当理解，除非另外特别说明，否则本文描述的各种示例性实施例的特征可以彼此组合。简单起见，在图中仅示出了示例性天线封装的密切关联的部分。
如图7所示，类似地，封装天线1b包括核心或基板200。天线结构 20设置在基板200中和基板200上。天线结构20被配置为以预定的RF 信号操作，例如具有RF频率(例如，阻抗带宽在76GHz～81GHz之间) 和相应波长λ的mmW信号。例如，基板200可以是陶瓷基板、半导体基板、电介质基板、玻璃基板，但不限于此。根据一个实施例，基板200 可以是封装基板或印刷电路板(PCB)，包括例如FR4材料或高性能毫米波PCB材料，但不限于此。导电层210形成在基板200的相对面(opposite surface)上。
介电层520和导电迹线214、224形成在基板200的相对面上。可以设置保护层560以覆盖导电迹线224和介电层520。介电层520可以包括任何合适的绝缘层诸如氧化硅、氮化硅、聚酰亚胺等。保护层560 可包括任何合适的钝化层或焊接掩模。基板200可以包括例如电镀通孔的一个或多个连接器212，以将信号从基板200的一侧路由到基板200 的另一侧。
根据本发明的实施例，例如，封装天线1b可以是芯片内置封装，即，内置有半导体芯片40的封装。在非限制性示例中，半导体芯片40 可以内置在基板200中。半导体芯片40可以通过接触元件422电连接到导电迹线214。诸如球栅阵列(ball grid array，BGA)的焊球510 可以设置在封装天线1b的下表面上。
天线结构20可以制造在基板200的上表面上。根据一个实施例，天线结构20包括辐射天线元件220(在图7所示的实施例中，该辐射天线元件220位于第一导电层中)，其可以设置在介电层540的表面上。辐射天线元件220可以包括用于辐射和/或接收诸如RF无线信号或mmW 信号的电磁信号的天线阵列或结构。辐射天线元件220可以是任何合适的类型，例如栅格阵列天线、贴片天线、堆叠贴片、偶极天线、单极天线等，并且可以具有不同的方位和/或极化方式。
同样地，用于传输RF信号或mmW信号的传输线341设置在导电层 210(在图7所示的实施例中，设置有传输线341的导电层210可称为第三导电层)中。传输线341的一端电耦接到馈电端子31，馈电端子 31包括介电层520中的通孔432和介电层540中的通孔442。根据一个实施例，通孔442可以与通孔432对准。馈电端子31的上端电耦接到辐射天线元件220。来自辐射天线元件220的或者发送至辐射天线元件 220的RF信号(诸如mmW信号)，可以通过馈电端子31和传输线341传输。
接地平面211(在图7所示的实施例中，接地平面211所在的导电层可称为第二导电层)设置在导电层210和辐射天线元件220之间。接地平面211用作天线结构20的地面反射器。例如，接地平面211设置在介电层520上，接地平面211包括用于容纳馈电端子31的孔(aperture)211a。馈电端子31的通孔442和通孔432穿过接地平面 211的孔211a并且不与接地平面211接触。
根据一个实施例，例如，两个耦合元件230a和230b设置在馈电端子31附近。根据一个实施例，耦合元件230a可以包括导电垫 (conductive pad)222a和将导电垫222a电耦接到接地平面211的通孔442a。根据一个实施例，耦合元件230b可包括导电垫222b和将导电垫222b电耦接到接地平面211的通孔442b。导电垫222a与辐射天线元件220之间的距离d1可以等于或小于0.4λ。导电垫222b和辐射天线元件220之间的距离d2可以等于或小于0.4λ。距离d1可以等于或不等于距离d2。
如图8所示，封装天线1c可以是扇出型芯片封装，其中至少一些封装焊盘和/或将芯片连接到封装焊盘的至少一些导线，位于芯片轮廓的外侧或至少与芯片的轮廓相交。此外，封装天线1c可以是晶圆级晶片尺寸封装(wafer level chip scale package，WLCSP)。在非限制性示例中，封装天线1c可以包括由塑封料(molding compound)60封装的半导体芯片40。塑封料60可以覆盖半导体芯片40的非活性底表面 (inactive bottom surface)和四个侧壁表面，并且可以暴露半导体芯片40的活性表面(active surface)。在半导体芯片40的活性表面上，布置有多个接合垫(ponding pad)或输入/输出(I/O)焊盘402。
重布线层(re-distribution layer，RDL)结构600可以设置在半导体芯片40的活性表面上以及塑封料60的表面上，并且可以电连接到半导体芯片的I/O焊盘402。在非限制性示例中，RDL结构600可以包括介电层601、603和605，以及介电层601、603和605中的导体层602、 604。至少一个导电元件710，例如焊料凸块、焊球或金属凸块/柱，可以形成在介电层605上，以进一步与诸如印刷电路板或系统板的外部板连接。介电层601、603和605可包括任何合适的绝缘层，例如氧化硅、氮化硅、聚酰亚胺等。导体层602、604可以包括铜，但不限于此。
在非限制性示例中，封装天线1c可包括塑封料60上的导电层61、塑封料60上以及导电层61上的塑封料62、塑封料62上的导电层63、塑封料62上以及导电层63上的塑封料64、以及塑封料64上的导电层 65。模塑通孔(through mold via)612可以设置在塑封料60中，用于 RDL结构600与导电层61(在图8所示的实施例中，可以称为第三导电层)中的传输线641之间的信号传输。根据一个实施例，塑封料60、62 和64的厚度可以彼此不同，但不限于此。
在导电层61、63和65以及塑封料60、62和64中制造天线结构620。辐射天线元件622可以设置在导电层65(在图8所示的实施例中，可以称为第一导电层)中。辐射天线元件622可以包括天线阵列或者用于辐射和/或接收诸如RF无线信号或mmW信号的电磁信号的结构。在图2至图6中示出了这种辐射天线元件的一些示例。接地平面611设置在辐射天线元件622和导电层61之间的导电层63(在图8所示的实施例中，可以称为第二导电层)中。通孔614延伸穿过塑封料62和64，将辐射天线元件622在馈电点FP处电连接到传输线641。至少一个耦合元件 630设置在馈电点FP附近。耦合元件630可以包括导电垫634和通孔 614a，通孔614a将导电垫634电耦接到接地平面611。根据一个实施例，导电垫634和辐射天线元件622之间的距离d可以等于或小于0.4λ。
如图9所示，封装天线1d可以具有与图8中所示结构类似的堆叠结构。图9中所示封装天线1d和图8所示封装天线1c之间的差异在于封装天线1d的半导体芯片40在外部安装在RDL结构600上。半导体芯片40可以是裸芯片，但不限于此。同样，封装天线1d可包括塑封料60 上的导电层61、塑封料60上和导电层61上的塑封料62、塑封料62上的导电层63、塑封料62上和导电层63上的塑封料64、以及塑封料64 上的导电层65。模塑通孔612可以设置在塑封料60中，用于RDL结构 600与导电层61中的传输线641之间的信号传输。根据一个实施例，塑封料60、62和64的厚度可以彼此不同，但不限于此。
在导电层61、63和65以及塑封料60、62和64中制造天线结构620。辐射天线元件622可以设置在导电层65中。辐射天线元件622可以包括天线阵列或者用于辐射和/或接收诸如RF无线信号或mmW信号的电磁信号的结构。在图2至图6中示出了这种辐射天线元件的一些示例。接地平面611设置在辐射天线元件622和导电层61之间的导电层63中。通孔614延伸穿过塑封料62和64，将辐射天线元件622在馈电点FP处电连接到传输线641。至少一个耦合元件630设置在馈电点FP附近。耦合元件630可以包括导电垫634和通孔614a，通孔614a将导电垫634 电耦接到接地平面611。根据一个实施例，导电垫634和辐射天线元件 622之间的距离d可以等于或小于0.4λ。
本领域技术人员将容易理解，可以在保留本发明的教导的同时对设备和方法进行多种修改和变更。因此，上述公开内容应被解释为仅受所附权利要求的范围和界限的限制。

Claims (16)

1.一种天线结构，包括：
基板，具有顶表面和底表面；
辐射天线元件，设置在第一导电层中，所述第一导电层设置在所述基板的所述顶表面上；
反射器接地平面，设置在所述第一导电层下面的第二导电层中，位于基板的所述底表面上；
馈电网络，包括设置在第三导电层中的传输线，所述第三导电层位于所述第二导电层下面，其中馈电端子被设置为将所述传输线的一端电耦接到所述辐射天线元件；
重新布线结构，位于所述反射器接地平面所处的所述第二导电层下面，其中所述第三导电层和所述传输线设置在所述重新布线结构中或者与所述重新布线结构连接；以及
至少一个耦合元件，设置在所述基板中并且不穿过所述重新布线结构，并且设置为邻近所述馈电端子，其中所述耦合元件与所述馈电端子电容耦合。
2.根据权利要求1所述的天线结构，其中所述耦合元件包括导电垫和将所述导电垫电耦接到所述反射器接地平面的连接器。
3.根据权利要求2所述的天线结构，其中，所述天线结构被配置为以具有RF频率和相应波长λ的预定RF信号进行操作，其中所述导电垫与所述辐射天线元件之间的距离等于或小于0.4λ。
4.根据权利要求3所述的天线结构，其中，所述RF频率包括范围在76GHz～81GHz之间的阻抗带宽。
5.根据权利要求2所述的天线结构，其中所述导电垫设置在所述第一导电层中并与所述辐射天线元件共面。
6.根据权利要求1所述的天线结构，其中所述基板包括陶瓷基板、半导体基板、电介质基板或玻璃基板。
7.根据权利要求1所述的天线结构，其中所述基板包括封装基板或印刷电路板。
8.根据权利要求1所述的天线结构，其中所述第二导电层设置在所述基板的所述底表面上。
9.根据权利要求1所述的天线结构，其中所述馈电端子包括所述基板中的连接器以及所述重新布线结构中的通孔。
10.根据权利要求9所述的天线结构，其中所述连接器是电镀通孔，所述电镀通孔与所述通孔对准。
11.根据权利要求1所述的天线结构，其中所述反射器接地平面包括用于容纳所述馈电端子的孔，并且其中所述馈电端子穿过所述反射器接地平面的所述孔并且不与所述反射器接地平面接触。
12.根据权利要求1所述的天线结构，其中所述辐射天线元件包括栅格阵列天线。
13.根据权利要求12所述的天线结构，其中所述栅格阵列天线包括单馈电栅格阵列天线或双馈电栅格阵列天线。
14.根据权利要求1所述的天线结构，其中所述辐射天线元件包括贴片阵列天线。
15.一种天线结构，包括：
基板，具有顶表面和底表面；
辐射天线元件，设置在第一导电层中，所述第一导电层设置在所述基板的所述顶表面上；
反射器接地平面，设置在所述第一导电层下面的第二导电层中，位于基板的所述底表面上；
馈电网络，包括设置在第三导电层中的传输线，所述第三导电层位于所述第二导电层下面，其中馈电端子设置为将所述传输线的一端电耦接到所述辐射天线元件；
重新布线结构，位于所述反射器接地平面所处的所述第二导电层下面，其中所述第三导电层和所述传输线设置在所述重新布线结构中或者与所述重新布线结构连接；以及
两个耦合元件，设置在所述基板中并且不穿过所述重新布线结构，并且将所述馈电端子夹于中间，其中所述两个耦合元件与所述馈电端子电容耦合。
16.一种封装天线，包括：
天线结构，所述天线结构包括：
基板，具有顶表面和底表面；
辐射天线元件，设置在第一导电层中，所述第一导电层设置在所述基板的所述顶表面上；
反射器接地平面，设置在所述第一导电层下面的第二导电层中，位于基板的所述底表面上；
馈电网络，包括设置在第三导电层中的传输线，所述第三导电层位于所述第二导电层下面，其中馈电端子设置为将所述传输线的一端电耦接到所述辐射天线元件；
重新布线结构，位于所述反射器接地平面所处的所述第二导电层下面，其中所述第三导电层和所述传输线设置在所述重新布线结构中或者与所述重新布线结构连接；以及
至少一个耦合元件，设置在所述基板中并且不穿过所述重新布线结构，并且设置为邻近所述馈电端子，其中所述耦合元件与所述馈电端子电容耦合；以及
半导体芯片，内置于基板中或安装在基板上，并且电耦接到所述天线结构。
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