CN112385141A - 改进的谐波终止集成无源装置 - Google Patents

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Abstract

一种射频(RF)装置，包括第一基板、第二基板、第一电路、第二电路、以及互连电路。每个基板具有第一表面和相对的第二表面，第二基板的厚度大于第一基板的厚度，第二基板具有在第一基板的第一表面的上方延伸的伸出部分。第一电路设置在第一基板上，该第一电路具有在第一基板的第一表面上的第一接触端子。第二电路设置在第二基板上，该第二电路具有在第二基板的第一表面上的第二接触端子。互连电路设置在第二基板的伸出部分上。互连电路包括将第一接触端子电气连接到第二接触端子的垂直金属结构。

Description

改进的谐波终止集成无源装置
相关专利申请的交叉参考
本申请要求2018年7月10日提交的发明名称为“改进的谐波终止集成无源装置”、申请号为16/031,680的美国专利申请的优先权，其全部公开内容以引用方式并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及射频电子装置，并且在特定实施例中，涉及射频电子装置封装和射频电子装置中的组件互连。
背景技术
典型的相控阵雷达系统包括与无线电波发射天线单元阵列连接的射频(radiofrequency，RF)模块阵列。每个RF模块接收RF信号、利用移相器调整RF信号的相位、利用功率放大器放大RF信号、以及通过无线电波发射天线单元向外辐射RF信号。在相控阵雷达系统中采用了多种方法和组件，以降低功率运行要求并提高系统效率。一种此类方法是在辐射电路中使用一个或多个谐波终止装置以提高功率放大器的效率。谐波终止装置通过在二次谐波频率处提供RF短路以及在RF模块的功率放大器的基本工作频率处提供匹配阻抗来提供效率。
发明内容
通过本公开的实施例总体上实现了技术优点，本公开描述了射频电子装置封装和射频电子装置中的组件互连。
根据一个实施例，提供了一种射频(radio frequency，RF)装置。该RF装置包括第一基板、第二基板、第一电路、第二电路、以及互连电路。第一基板和第二基板均具有第一表面和相对的第二表面，第二基板的厚度大于第一基板的厚度，第二基板具有在第一基板的第一表面的上方延伸的伸出部分。第一电路设置在第一基板上。第一电路在第一基板的第一表面上具有第一接触端子。第二电路设置在第二基板上。第二电路在第二基板的第一表面上具有第二接触端子。互连电路设置在第二基板的伸出部分上。互连电路包括将第一接触端子电连接到第二接触端子的垂直金属结构。在一个示例中，第一电路是放大器电路，第一接触端子是放大器电路的控制端子，第二电路是谐波终止装置(harmonic terminationdevice)。谐波终止装置设计为在放大器电路的基本工作频率的二次谐波处提供反射系数为-1的短路终止(short circuit termination)。可选地，在该示例中，或者在另一示例中，第二基板是玻璃基板，并且谐波终止装置包括使用第二基板内的孔结构和金属层形成的电容和电感。可选地，在上述任一示例中，或者在另一示例中，垂直金属结构是镀有金属的通孔。可选地，在上述任一示例中，或者在另一示例中，垂直金属结构使用导电环氧树脂将第一接触端子电连接到第二接触端子。可选地，在上述任一示例中，或者在另一示例中，导电环氧树脂的厚度等于第二基板的伸出部分与第一基板的第一表面之间的间隙。可选地，在上述任一示例中，或者在另一示例中，RF装置还包括在第二基板的伸出部分上的多个隔开的孔结构。
根据另一实施例，提供了一种电子装置。该电子装置包括第一基板、第二基板、以及第三基板，每个基板具有第一表面和相对的第二表面，第二基板的厚度大于第一基板的厚度。该电子装置还包括第一电路、第二电路、以及互连电路。第一电路设置在第一基板上。第一电路在第一基板的第一表面上具有第一接触端子。第二电路设置在第二基板上。第二电路在第二基板的第一表面上具有第二接触端子。互连电路设置在第三基板上。互连电路包括将第一接触端子电连接到第二接触端子的垂直金属结构。在一个示例中，第一电路是放大器电路，第一接触端子是放大器电路的控制端子，并且第二电路是谐波终止装置。谐波终止装置设计为在放大器电路的基本工作频率的二次谐波处提供反射系数为-1的短路终止。可选地，在该示例中，或者在另一示例中，谐波终止装置包括使用第二基板内的孔结构和金属层形成的电容和电感。可选地，在上述任一示例中，或者在另一示例中，第二基板和第三基板均为玻璃基板。可选地，在上述任一示例中，或者在另一示例中，每个垂直金属结构是镀有金属的通孔。可选地，在上述任一示例中，或者在另一示例中，每个垂直金属结构使用导电环氧树脂将第一接触端子电连接到第二接触端子。可选地，在上述任一示例中，或者在另一示例中，垂直金属结构是具有第一表面、第二表面、以及第三表面的C形金属结构。第一表面与第二表面相对，并且第三表面垂直于第一表面和第二表面，第一表面、第二表面、以及第三表面中的每个均镀有金属。
根据又一实施例，提供了一种射频(RF)装置。该RF装置包括第一基板和第二基板。第一基板包括接触端子。第二基板包括第一表面、第二表面、第一部分、第二部分、以及垂直金属结构。第一表面与第二表面相对。第一部分位于第一表面和第二表面之间。第一部分具有第一宽度。第二部分位于第一表面和第一部分之间。第二部分具有小于第一宽度的第二宽度。垂直金属结构将第二基板的第二表面电连接到第一基板的接触端子。在一个示例中，第一基板是有源装置，第二基板是无源装置。可选地，在该示例中，或者在另一示例中，第一部分与第一基板重叠。可选地，在上述任一示例中，或者在另一示例中，垂直金属结构是镀有金属的通孔。可选地，在上述任一示例中，或者在另一示例中，垂直金属结构使用导电环氧树脂电连接到第一基板的接触端子。可选地，在上述任一示例中，或者在另一示例中，第一基板是功率放大器，接触端子是功率放大器的控制端子，第二基板是谐波终止装置，该谐波终止装置设计为在功率放大器的基本工作频率的二次谐波处提供反射系数为-1的短路终止的谐波终止装置。
附图说明
为了更完整地理解本公开及其优点，现在结合附图参考以下描述，在附图中：
图1是实施例无线通信网络的图；
图2示出了实施例射频(RF)模块的框图；
图3示出了实施例放大器电路的示意图；
图4示出了包括使用键合引线电气连接到谐波终止装置的晶体管的实施例电路的剖视图；
图5A至图5C示出了实施例谐波终止集成无源装置的剖视图；
图6示出了实施例谐波终止集成无源装置和晶体管的剖视图；
图7示出了没有伸出部分的实施例谐波终止集成无源装置的剖视图；
图8A至图8C示出了实施例无源互连装置的剖视图；
图9示出了实施例谐波终止集成无源装置、无源互连装置、以及晶体管的剖视图；
图10示出了另一实施例谐波终止集成无源装置和晶体管的剖视图；
图11示出了又一实施例谐波终止集成无源装置和晶体管的剖视图；
图12是实施例处理系统的图；以及
图13是实施例收发信机的图。
具体实施方式
本公开提供了可以体现在各种具体场景中的许多适用的发明概念。具体实施例仅是对具体配置的说明，并且不限制所要求保护的实施例的范围。除非另外指出，否则来自不同实施例的特征可以组合以形成另外的实施例。关于实施例之一描述的变型或修改也可以适用于其他实施例。
相控阵天线适合在诸如电信、汽车雷达、工业雷达、手势传感器、以及运动检测器的多种应用中使用。在电信应用中，多通道收发信机可以用于需要波束成形的点对点通信。例如，即将到来的第五代(5th generation，5G)移动技术可能会采用各种利用多个天线单元的功能，例如用于专用用户的自适应波束成形、智能天线场景、发射分集、以及多输入多输出(multiple input multiple output，MIMO)配置。
本公开将针对以下特定上下文中的实施例进行描述：可以用于RF系统的相控阵天线中的RF装置模块，该RF系统例如是雷达系统和蜂窝通信系统。尽管本公开的许多实施例是在例如功率放大器和谐波终止装置之类的RF装置模块的组件的上下文中描述的，但是应当理解，这些实施例也可以在其他有源和无源电子组件中实施。
功率放大器是RF装置模块中的有源组件，其使用例如直流(direct current，DC)偏置电路对RF输入信号进行放大。到功率放大器的RF输入信号可以是经过调制的信号，该经过调制的信号进行了上变频以在例如以2.14千兆赫(gigahertz，GHz)为中心的通信频段中传输。偏置电路可以使用外部电源设置晶体管的工作点。多种制造技术和材料可以用于设计和构造功率放大器。用于制造功率放大器的材料的一些示例是砷化镓(galliumarsenide，GaAs)或氮化镓(gallium nitride，GaN)。
在功率放大器的晶体管的输入端(例如，栅极)处或输出端(例如，漏极)处使用谐波终止装置，以提高其工作效率(即，功率附加效率(power added efficiency，PAE))。在晶体管的输入端，谐波终止装置在功率放大器的基本工作频率处提供匹配阻抗，并在功率放大器的二次谐波处提供短路。理想情况下，短路负载的电压驻波比(voltage standingwave ratio，VSWR)的幅值等于1，相位为180度(即，反射系数＝-1)。但是，在功率放大器晶体管采用球形键合或引线键合工艺与谐波终止装置电连接的典型RF模块装置中，短路负载可能不理想-相位偏斜了几度。使功率放大器晶体管和谐波终止装置之间连接的球形键合或引线键合给RF转变(RFtransition)增加了寄生效应和多余的转换分量(transformationcomponent)。因此转而又增加了一个额外的相位，使短路相位偏斜了几度，造成了功率放大器晶体管的不理想的RF短路负载。
在注重可制造性和可生产性的典型制造工厂中，用作组件之间电气互连的引线键合/球形键合的物理形状存在差异。另外，由于键合工艺固有的局限性，引线键合/球形键合具有环路特性，这将给引线键合的长度/电感带来额外的可变性。此外，诸如组件之间的物理距离的工艺差异会增加引线键合/球形键合的长度及其成环特性。这些因素和其他因素中的每个因素导致引线键合/球形键合的长度、形状、电感、电抗、电阻等方面的差异。这些差异又会导致互连处的RF转变在相位上的差异。这些相位差异在RF转变中是非期望的，并且在某些情况下会严重影响RF装置的性能和效率。因此，具有可控电气长度的低成本互连替代物是有利且期望的。本公开的实施例例如在晶体管与谐波终止装置之间提供了一种互连结构，该互连结构在功率放大器的基本工作频率处表现出更理想的匹配阻抗，并且在功率放大器的二次谐波处表现出更理想的短路终止负载。
图1是用于传输数据的网络100的图。网络100包括具有覆盖区域101的基站110、多个UE 120、以及回程网络130。如图所示，基站110与UE 120建立上行(虚线)连接和/或下行(点划线)连接，上行连接的作用是将数据从UE 120承载到基站110，反之亦然。通过上行连接/下行连接传输的数据可以包括在UE 120之间传输的数据，以及通过回程网络130传输到/传输自远端(未示出)的数据。如本文所使用的，术语“基站”是指用于提供网络的无线接入的任何网络侧设备，例如增强型节点B(enhanced Node B，eNodeB或eNB)、agNB、发送/接收节点(transmit/receive point，TRP)、宏小区、毫微微蜂窝基站、Wi-Fi接入节点(accesspoint，AP)、以及其他支持无线功能的装置。基站可以根据一种或多种无线通信协议提供无线接入，上述协议例如是5G新空口(5th generation new radio，5G NR)、LTE、先进LTE(LTEadvanced，LTE-A)、高速消息接入(high speed message access，HSPA)、Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac等。如本文所使用的，术语“UE”是指用于通过建立与基站的无线连接以接入网络的任何用户侧设备，例如移动装置、移动站点(station，STA)、车辆、以及其他支持无线功能的装置。在一些实施例中，网络100可以包括各种其他无线设备，例如中继器、低功耗节点等。
图2示出了实施例RF模块140的框图，该RF模块140包括RF装置封装141中的移相器143、开关145、功率放大器(power amplifier，PA)147、低噪声放大器(low noiseamplifier，LNA)153、环行器151、控制器155、以及存储器157。RF装置封装141提供机械支持、环境保护、以及热支持。RF装置封装141的非限制性示例可以是多层陶瓷壳体(例如高温共烧陶瓷(high temperature co-fired ceramic，HTCC)多层封装或低温共烧陶瓷(lowtemperature co-fired ceramic，LTCC)多层封装)。本领域普通技术人员可以认识到其他合适的外壳材料。
RF模块140是如图1所示的基站110的组件，且基站110可以包括多个进行操作的RF模块。在图2中，RF模块140示出为具有单个RF信道；然而，也可以设想RF模块140为具有一个以上RF信道的RF模块。RF模块140中的组件的布置示出了实施例配置，并且例如RF模块140外接环行器151或是用第二开关代替环行器151的其他配置也是可能的。此外，RF模块140中的一个或多个组件可以集成在单个芯片中，也可以在单独的芯片中提供。作为示例，可以将移相器143和开关145集成在单个半导体芯片中。例如，由于每个组件使用的半导体技术不同，或者由于组件设计、组件成本等原因，使得在RF模块140中将各种组件集成在单个芯片上可能是不现实的。比如，功率放大器147可以通过氮化镓(gallium nitride，GaN)工艺形成，而由于成本原因，开关145可能是通过砷化镓(gallium arsenide，GaA)工艺形成。在此类配置中，两个组件没有集成在同一个芯片上，通常使用金(AU)引线键合或金(AU)条带键合技术在上述组件之间形成电气接触。
在RF模块140中，移相器143用于改变接收到的信号的相位角。通常使用控制信号154控制移相器143根据期望的相位角变化设置移相器143的值。可以使用控制器155将控制信号154传输至移相器。控制器155可以是单独的组件，例如专用集成电路(applicationspecific integrated circuit，ASIC)、微控制器、现场可编程门阵列(fieldprogrammable gate array，FPGA)、或能够控制移相器143的任何其他装置。控制器155可以使用存储在存储器157中的信息为移相器143确定适当的相位。在一些实施例中，控制器155可以从RF模块140外部的装置接收数据信号156，并为移相器143设置适当的值。
在发射路径中，针对在功率放大器147处接收的RF信号设置了开关145。功率放大器147可以是可变增益放大器(variable gain amplifier，VGA)，或者在一些实施例中，功率放大器147可以由作为单独组件布置的衰减器和放大器组成。在任一配置中，功率放大器147根据增益值放大接收到的信号，可以使用例如控制器155和存储器157通过控制信号154调整该增益值。功率放大器147的输入端处和输出端处的负载可以影响功率放大器的效率。
如之前公开的，在理想配置下，呈现给功率放大器147中的晶体管的负载设计为与晶体管的输出信号在基本工作频率处的晶体管阻抗匹配。在一些实施例中，功率放大器147可以包括匹配电路和/或谐波终止电路，以提高功率放大器147的晶体管的效率。环行器151接收来自功率放大器147的放大RF信号，并将该信号引导至天线单元，以便基站110进行辐射。
在接收模式下，环行器151接收RF信号，并将接收到的RF信号引导至LNA 153。LNA153在不降低信噪比的情况下接收并放大该RF信号。LNA 153还可以使用例如RF限幅器型电路使接收到的信号衰减，该RF限幅器型电路是LNA 153的一部分或作为单独的组件。针对由LNA 153放大且将由移相器143接收的信号设置了开关145。移相器143通常是互易网络电路，这意味着在双端口RF电路中，产生的相位角变化会施加到在移相器143的任一端口处接收到的信号上。然而，在一些实施例中，发射路径和接收路径可以具有单独的移相器。与发射路径类似，接收路径中的移相器143可以使用例如控制器155、存储器157、和/或外部数据输入156进行控制。
图3示出了实施例放大器电路的示意图，该放大器电路包括输入匹配网络163、输入谐波终止装置149、场效应晶体管(field-effect transistor，FET)167、输出谐波终止装置161、以及输出匹配网络165。输入谐波终止装置149和输出谐波终止装置161中的每个可以包括使用例如高介电基板材料的集成无源装置和/或平行板电容器的金属层。
输入谐波终止装置149和输出谐波终止装置165是无源装置，并且每个装置包括与电容器和电感器连接的RF传输线。在一些实施例中，功率放大器147中的晶体管167的栅极(gate，G)节点可以与输入谐波终止装置149的RF传输线连接。在各种实施例中，功率放大器147中的晶体管167的漏极(drain，D)节点可以与输出谐波终止装置161的RF传输线连接。
在晶体管167和输入谐波终止装置149之间的RF连接处，RF输入信号的二次谐波处的短路终止被反射回晶体管167-该二次谐波产生于功率放大器147中的晶体管167的栅极(G)处。反射信号与原始RF输入信号混合，以在晶体管167的输出端产生电流和电压波形。反射信号和原始信号具有最小的重叠，从而使得功率放大器147的功耗最小。因此，输入谐波终止装置149可以提高功率放大器147的功率附加效率(PAE)。类似地，输出谐波终止装置161可以设计为在晶体管167的漏极(D)处呈现特定的阻抗，从而改进功率放大器147的操作。
匹配网络163和匹配网络165在晶体管167的输入端和输出端提供匹配阻抗。匹配网络163和匹配网络165可以包括LC网络、传输线匹配等，并且该匹配网络163和匹配网络165用于调整与功率放大器147的晶体管167的功率传输和信号反射。作为示例，输出匹配网络165可以设计为最大化晶体管167输出端处的功率传输并最小化反射回晶体管167的信号。
输入谐波终止装置149和输出谐波终止装置161中的每个包括相互并联或串联的一个或多个电容和电感，从而形成例如LCL网络。
输入谐波终止装置149的LCL网络设计为在晶体管167的基本工作频率处产生匹配阻抗，以及在晶体管167的二次谐波处产生短路终止。
输出谐波终止装置161的LCL网络设计为在输入RF信号的基本工作频率处产生匹配阻抗，以及在输入RF信号的二次谐波的任意相位处产生反射。输出的二次谐波的最佳反射角度可以根据功率放大器147中的晶体管167的工艺和尺寸而变化。
在一些实施例中，功率放大器147可以连接到输入谐波终止装置149，而不连接到输出谐波终止装置161。在一些实施例中，功率放大器147可以连接到输出谐波终止装置161，而不连接到输入谐波终止装置149。在其他一些实施例中，功率放大器147可以如图所示地连接到输入谐波终止装置149和输出谐波终止装置161。尽管以下实施例是针对输入谐波终止装置149描述的，但这些实施例可以应用于任何前述配置，在应用上并非是限制性的。
图4示出了包括使用键合引线148电气连接到谐波终止装置149的晶体管167的实施例电路的剖视图。如图所示，晶体管167以及谐波终止装置149安装在RF模块140的RF装置封装141的导电表面171上。在一些实施例中，可以使用导电环氧树脂将晶体管167安装在导电表面161上。在一个实施例中，使用焊料将晶体管167安装在导电表面161上。类似地，可以使用导电环氧树脂或焊料将谐波终止装置149安装在导电表面上。
键合引线148接触晶体管167和谐波终止装置149的接触垫。在一些实施例中，可以适当地对接触垫进行表面处理以提供与键合引线148的合适的接触。举例来说，该表面处理可以包括镍(Ni)和金(Au)，以使转变损失最小化。键合引线148转变限制了可以在功率放大器的晶体管平面实现的谐波终止类型。键合引线148提供了晶体管167和谐波终止装置149之间的电气连接。键合引线148使谐波终止装置149和晶体管167之间的RF转变出现了多余的转换分量。该多余的变换使阻抗偏移，并在相位上与二次谐波处期望的理想短路终止偏离了例如几度-取决于RF输入信号的频率。
图5A示出了在下基板层181的第一表面上形成下导电层183之后的谐波终止集成无源装置150的剖视图。可以在下基板层181的第二表面上形成中导电层185。下基板层181的第一表面和第二表面彼此相对。在各实施例中，下导电层183可以是谐波终止集成无源装置150的接地平面。
可以使用蚀刻技术对中导电层185进行图案化以形成开口187。中导电层185可以具有多个开口187，以形成用于谐波终止集成无源装置150的LC网络的电容板和/或嵌入型螺旋电感的单独金属表面。
中导电层185和下导电层183可以是金属箔、金属层、或层压到下基板层181的任何类型的金属化层。在一些实施例中，中导电层185是铜(Cu)。在一些实施例中，下导电层由铜(Cu)制成。
下基板层181可以是低损耗高频材料，例如编织玻璃纤维增强的碳氢化合物陶瓷和/或聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)、RO4003材料、RO4350材料、或相似类型的产品。在一些实施例中，下基板层181可以是通过用铜包覆第一表面和/或相对的第二表面制造的商业层压材料。
在一些实施例中，下基板层181的垂直厚度可以在100至200微米之间。作为示例，在基本工作频率为2GHz的谐波终止集成无源装置150中，下基板层181的垂直厚度可以是100微米。具体地，可以选择下基板层181的垂直厚度，以在与晶体管167的互连处实现基本工作频率处的匹配阻抗和二次谐波频率的短路终止负载。
图5B示出了在上基板层189的第一表面上形成上导电层191之后的谐波终止集成无源装置150的剖视图。在一些实施例中，可以通过堆叠各层以在中导电层185上形成上基板层189和上导电层191。与中导电层185类似，可以使用蚀刻技术对上导电层191进行图案化，以形成用于谐波终止集成无源装置150的电容和电感的开口193，并且形成将谐波终止集成无源装置150的输入终端连接到电容和电感的传输线195。在一些实施例中，开口187、193可以垂直对齐以形成例如嵌入式平行电容板。
上基板层189的宽度可以略大于下导电层183、下基板层181、以及中导电层185的宽度。上基板层189的宽度将匹配晶体管167的宽度，该宽度可以根据单个晶体管单元的尺寸在0.5mm至5mm之间变化。
图5C示出了在上基板层189中形成孔197之后的谐波终止集成无源装置150的剖视图。上基板层189的延伸宽度实际上在谐波终止集成无源装置150的至少一部分中形成了伸出区域。在该伸出区域中，在上基板层189中形成孔197，以在上导电层191、传输线195、以及上基板层189在伸出部分的裸露表面之间提供电气耦合。可以使用激光钻孔工艺，接着用导电材料进行电镀，来形成孔197。在一些实施例中，孔197的导电材料是诸如铜(Cu)的金属。
上导电层191的材料可以与中导电层185和下导电层183的材料类似。在一些实施例中，上导电层191可以是铜(Cu)。
上基板层189的材料可以与下基板层181的材料类似，例如是覆铜板。覆铜板材料片可以制造成单面覆铜片或双面覆铜片。在制造过程中，铜片可以放置在层压材料的单侧或双侧。在一些实施例中，可以用双面覆铜压层材料形成层压层以实现单面覆铜，可以在层压到基板上之前将多余的导电表面蚀除。在层压之前将导电层从层压材料蚀除可以提高对基板的附着力。导电表面可以是电沉积(electrodeposited，ED)箔或轧制箔，轧制箔是重复将箔片送料给轧辊使得箔片的厚度均匀减小而制成。电沉积箔可以是坚硬的并具有类似颗粒的纹理。相反，轧制箔可以是光滑且柔韧的，在需要较小的表面粗糙度时，轧制箔是有利的。
上基板层189的垂直厚度可以在1至10微米之间。作为示例，在基本工作频率为2GHz的谐波终止集成无源装置150中，上基板层189的垂直厚度可以是10微米。可以选择上基板层189的垂直厚度，以优化上导电层191中的传输线195的特性。在一些实施例中，传输线195的宽度可以在400至800微米之间。在基本工作频率为2GHz的谐波终止集成无源装置150中，传输线195的宽度可以是750微米。传输线195可以是指到谐波终止集成无源装置150的嵌入式电容和电感的馈电电路。
图6示出了安装在RF模块140中的RF装置封装141的导电表面171上的实施例谐波终止集成无源装置150和晶体管167的剖视图。晶体管167可以包括硅基板201、接地金属导电层203、以及上表面金属导电层205。在一些实施例中，晶体管167可以包括附加层。晶体管167通过孔197和诸如导电环氧树脂的导电材料207电气连接到上导电层191。
在一个实施例中，利用例如导电环氧树脂(例如，银环氧树脂)或焊料将晶体管16放置在晶体管封装的裸露导电表面171上。安装完成后，在晶体管167的上表面金属导电层205上放置少量导电环氧树脂。然后将谐波终止集成无源装置150放置在晶体管封装的裸露导电表面171上并靠近晶体管167，以使上表面金属导电层207上的导电材料207与孔197接触。导电材料207的延展性在孔197的裸露金属和上表面金属导电层205之间产生了1至2微米的补偿，从而在晶体管167和谐波终止集成无源装置150之间提供了连续的电气接触。
与典型的引线键合互连中有限数量的键合引线148连接相比，孔197实际上是许多电感更小的平行键合引线。另外，通过使用具有已知导电长度的孔197，最小化了由键合引线的长度和/或形状不一致导致的失配和相位偏斜。因此，由孔197形成的金属总线结构，在从晶体管167到谐波终止集成无源装置150的互连处提供了更可控和更可预测的转换。与图4的引线键合148互连相比，RF转变的可预测性和持续性在二次谐波处提供了更理想的短路负载，并在在RF转变的基本工作频率处提供了更理想的匹配阻抗。
图7示出了没有伸出部分的实施例谐波终止集成无源装置149的剖视图。谐波终止集成无源装置149包括下导电层183、下基板层181、具有开口187的中导电层185、上基板层189、以及具有开口193的上导电层191。与图5A至图5C和图6的谐波终止集成无源装置150不同，图7的谐波终止集成无源装置149在上基板层189和上导电层191中没有伸出部分。
图8A示出了在下基板层225的第一表面上形成下导电层227之后的实施例无源互连装置220的剖视图。下导电层227可以是金属箔、金属层、或层压到下基板层225的任何类型的金属化层。在一些实施例中，下导电层227由铜(Cu)制成。在一个实施例中，下导电层227可以被印制在下导电层227上。
下基板层225的材料可以与图7的谐波终止集成无源装置149的下基板层181或上基板层189的材料类似，例如是覆铜板。
图8B示出了在下基板层225的与第一表面相对的第二表面上形成上导电层223之后的实施例无源互连装置220的剖视图。上导电层223的宽度略小于下导电层227和下基板层225的宽度。可以将上导电层223印刷或掩模并蚀刻到下基板层225的第二表面上。之后在上导电层223与下基板层225相对的表面上形成上基板层221。上基板层221的宽度与导电层223的宽度接近。上基板层221的材料可以与下基板层225的材料类似。同样地，上导电层223的材料可以与下导电层227的材料类似。
图8C示出了在下基板层225、上导电层223、以及上基板层221中形成孔229之后的实施例无源互连装置220的剖视图。此外，在下基板层225中形成了孔231。孔229和孔231分别提供了下导电层227与上基板层221的裸露表面之间以及下导电层227与下基板层231的裸露表面之间的电气耦合。可以使用激光钻孔工艺，接着用诸如铜(Cu)的导电材料利用电镀工艺形成孔229和孔231。
图9示出了根据本公开实施例的与晶体管167电气接触的替代实施例谐波终止集成无源装置150的剖视图。在图9中，晶体管167使用无源互连装置220电气连接到谐波终止集成无源装置149。
如图所示，晶体管167和谐波终止集成无源装置149使用例如银环氧树脂或焊料安装在晶体管封装的裸露导电表面171上。在一些实施例中，这两个组件几乎同时安装。在一些实施例中，例如在焊接一个组件时而用导电环氧树脂安装另一组件时，晶体管167和谐波终止集成无源装置149可以在两个不同的时间安装。在晶体管167和谐波终止集成无源装置149安装完成之后，在晶体管167的上表面金属导电层205上放置少量导电环氧树脂207。类似地，在传输线195上放置少量导电环氧树脂207，该传输线195是通过使上导电层191暴露出孔193形成的。随后，将无源互连装置220放置在晶体管167和谐波终止集成无源装置上导电环氧树脂所放置的位置处，并使其固化。
类似于图6的实施例，与例如图4所示的引线键合相比，图9的实施例有利地提供了可预测的转变以及晶体管167和谐波终止集成无源装置149之间转变处的较低电感。
再次参考图8A至图8C，在选择基板层225、221和导电层227、223的宽度时，可以将晶体管167和谐波终止集成无源装置149之间间隔的公差纳入考虑。此外，可以对基板层225、221的高度进行选择以最小化转变中的损耗，同时将安装的晶体管167和谐波终止集成无源装置149之间的高度差异纳入考虑。在一些实施例中，可以将无源互连装置220的高度和/或宽度选择为具有最小的厚度和/或宽度，以最小化转变损耗。
图10示出了安装在RF模块140中的RF装置封装141的导电表面171上的实施例谐波终止集成无源装置200和晶体管167的剖视图。在图10中，谐波终止集成无源装置200的伸出部分具有与图6的谐波终止集成无源装置150相似的结构，不同之处在于金属壁型结构204取代了孔197。同样地，金属壁型结构204使得晶体管167与谐波终止集成无源装置200之间的电气接触成为可能。
图11示出了安装在RF模块140中的RF装置封装141的导电表面171上的实施例谐波终止集成无源装置210和晶体管167的剖视图。在图11中，谐波终止集成无源装置200的伸出部分具有与图6的谐波终止集成无源装置150相似的结构，不同之处在于导电边缘电镀部分206取代了孔197。导电边缘电镀部分206使得晶体管167与谐波终止集成无源装置200之间的电气接触成为可能。
图12示出了用于执行本文所述方法的实施例处理系统300的框图，该处理系统300可以安装在主机设备中。如图所示，处理系统300包括处理器302、存储器304、以及接口306至308，其可以(或者可以不)按照如图12所示布置。处理器302可以是任何适于执行计算和/或其他运算相关任务的组件或组件集合，并且存储器304可以是任何适于存储由处理器302执行的程序和/或指令的组件或组件集合。在一个实施例中，存储器304包括非暂时性计算机可读介质。接口306、308、310可以是任何允许处理系统300与其他设备/组件和/或用户通信的组件或组件集合。例如，接口306、308、310中的一个或多个可以适于将数据、控制、或管理消息从处理器302传输至安装在主机设备和/或远程设备上的应用。作为另一示例，接口306、308、310中的一个或多个可以适于允许用户或用户设备(例如，个人计算机(personalcomputer，PC)等)与处理系统300交互/通信。处理系统300可以包括未在图12中描绘的附加组件，例如长期存储器(例如，非易失性存储器等)。
在一些实施例中，处理系统300包括在接入电信网络或作为电信网络的一部分的网络设备中。在一个示例中，处理系统300在无线或有线电信网络中的网络侧设备中，例如在基站、中继站、调度器、控制器、网关、路由器、应用服务器、或电信网络中的任何其他设备中。在其他实施例中，处理系统300在接入无线或有线电信网络的用户侧设备中，例如在移动台、用户设备(user equipment，UE)、个人计算机(PC)、平板电脑、可穿戴通信设备(例如，智能手表等)、具有无线功能的车辆、能够无线通信的行人、具有无线功能的基础设施元件、或任何其他适于接入电信网络的装置中。
在一些实施例中，接口306、308、310中的一个或多个将处理系统300连接到适于通过电信网络发送和接收信令的收发信机。图13示出了适于通过电信网络发送和接收信令的收发信机320的框图。可以将收发信机320安装在主机设备中。如图所示，收发信机320包括网络侧接口322、耦合器324、发射器326、接收器328、信号处理器330、以及设备侧接口332。网络侧接口322可以包括任何适于通过无线或有线电信网络发送或接收信令的组件或组件集合。耦合器324可以包括任何适于促进通过网络侧接口322的双向通信的组件或组件集合。发射器326可以包括任何适于将基带信号转换为适合通过网络侧接口322传输的调制载波信号的组件或组件集合(例如，上变频器、功率放大器等)。接收器328可以包括任何适于将通过网络侧接口322接收到的载波信号转换为基带信号的组件或组件集合(例如，下变频器、低噪声放大器等)。信号处理器330可以包括任何适于将基带信号转换为适合通过设备侧接口332传输的数据信号的组件或组件集合，反之亦然。设备侧接口332可以包括任何适于在信号处理器330与主机设备内的组件之间进行数据信号通信的组件或组件集合(例如，处理系统300、局域网(local area network，LAN)端口等)。
收发信机320可以通过任何类型的通信介质发送和接收信令。在一些实施例中，收发信机320通过无线介质发送和接收信令。例如，收发信机320可以是适于根据无线电信协议进行通信的无线收发信机，无线电信协议例如是蜂窝协议(例如，长期演进(long-termevolution，LTE)等)、无线局域网(wireless local area network，WLAN)协议(例如，Wi-Fi等)、或任何其他类型的无线协议(例如，蓝牙、近场通信(near field communication，NFC)等)。在此类实施例中，网络侧接口322包括一个或多个天线/辐射单元。例如，网络侧接口322可以包括单个天线、多个独立天线、或用于多层通信的多天线阵列(例如，单输入多输出(single input multiple output，SIMO)、多输入单输出(multiple input singleoutput，MISO)、多输入多输出(multiple input multiple output，MIMO)等)。在其他实施例中，收发信机320通过诸如双绞线电缆、同轴电缆、光纤等有线介质发送和接收信令。具体的处理系统和/或收发信机可以利用示出的所有组件或仅使用组件的子集，且集成程度可能因装置而异。
尽管已经进行了详细描述，但是应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种改变、替换、以及变更。相同的元件在各个附图中用相同的附图标记表示。此外，由于本领域普通技术人员将容易从本公开中了解到，目前存在的或不久后将开发的工艺、机器、制造、物质组成、手段、方法、或步骤可以执行与本文描述的相应实施例基本相同的功能或实现基本相同的结果，因此本公开的范围无意限于本文描述的特定实施例。因此，所附权利要求旨在将这些工艺、机器、制造、物质组成、手段、方法、或步骤包括在其范围内。说明书和附图因此应仅视为由所附权利要求限定的本公开的说明，并预期涵盖落入本公开范围内的任何和所有修改、变化、组合、或等同物。

Claims (20)

1.一种射频(RF)装置，包括：
第一基板和第二基板，每个基板具有第一表面和相对的第二表面，所述第二基板的厚度大于所述第一基板的厚度，所述第二基板具有在所述第一基板的所述第一表面的上方延伸的伸出部分；
第一电路，设置在所述第一基板上，所述第一电路在所述第一基板的所述第一表面上具有第一接触端子；
第二电路，设置在所述第二基板上，所述第二电路在所述第二基板的所述第一表面上具有第二接触端子；以及
互连电路，设置在所述第二基板的所述伸出部分上，所述互连电路包括将所述第一接触端子电连接到所述第二接触端子的垂直金属结构。
2.根据权利要求1所述的RF装置，其中，所述第一电路是放大器电路，所述第一接触端子是所述放大器电路的控制端子，所述第二电路是谐波终止装置，所述谐波终止装置设计为在所述放大器电路的基本工作频率的二次谐波处提供反射系数为-1的短路终止。
3.根据权利要求2所述的RF装置，其中，所述第二基板是玻璃基板，所述谐波终止装置包括使用所述第二基板内的孔结构和金属层形成的电容和电感。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的RF装置，其中，所述垂直金属结构是镀有金属的通孔。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的RF装置，其中，所述垂直金属结构使用导电环氧树脂将所述第一接触端子电连接到所述第二接触端子。
6.根据权利要求5所述的RF装置，其中，所述导电环氧树脂的厚度等于所述第二基板的所述伸出部分与所述第一基板的所述第一表面之间的间隙。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的RF装置，还包括所述第二基板的所述伸出部分上的多个隔开的孔结构。
8.一种电子装置，包括第一基板、第二基板、以及第三基板，每个基板具有第一表面和相对的第二表面，所述第二基板的厚度大于所述第一基板的厚度，所述电子装置还包括：
第一电路，设置在所述第一基板上，所述第一电路在所述第一基板的所述第一表面上具有第一接触端子；
第二电路，设置在所述第二基板上，所述第二电路在所述第二基板的所述第一表面上具有第二接触端子；以及
互连电路，设置在所述第三基板上，所述互连电路包括将所述第一接触端子电连接到所述第二接触端子的垂直金属结构。
9.根据权利要求8所述的电子装置，其中，所述第一电路是放大器电路，所述第一接触端子是所述放大器电路的控制端子，所述第二电路是谐波终止装置，所述谐波终止装置设计为在所述放大器电路的基本工作频率的二次谐波处提供反射系数为-1的短路终止。
10.根据权利要求9所述的电子装置，其中，所述谐波终止装置包括使用所述第二基板内的孔结构和金属层形成的电容和电感。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的电子装置，其中，所述第二基板和所述第三基板均为玻璃基板。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的电子装置，其中，每个垂直金属结构是镀有金属的通孔。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的电子装置，其中，每个垂直金属结构使用导电环氧树脂将所述第一接触端子电连接到所述第二接触端子。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的电子装置，其中，所述垂直金属结构是具有第一表面、第二表面、以及第三表面的C形金属结构，其中，所述第一表面与所述第二表面相对，并且所述第三表面垂直于所述第一表面和所述第二表面，所述第一表面、所述第二表面、以及所述第三表面中的每个均镀有金属。
15.一种射频(RF)装置，包括：
第一基板，包括接触端子；以及
第二基板，包括：
第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；
第一部分，位于所述第一表面和所述第二表面之间，所述第一部分具有第一宽度；
第二部分，位于所述第一表面和所述第一部分之间，所述第二部分具有小于所述第一宽度的第二宽度；以及
垂直金属结构，将所述第二基板的所述第二表面电连接到所述第一基板的所述接触端子。
16.根据权利要求15所述的RF装置，其中，所述第一基板是有源装置，并且所述第二基板是无源装置。
17.根据权利要求15或权利要求16所述的RF装置，其中，所述第一部分与所述第一基板重叠。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的RF装置，其中，所述垂直金属结构是镀有金属的通孔。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的RF装置，其中，所述垂直金属结构使用导电环氧树脂电连接到所述第一基板的所述接触端子。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的RF装置，其中，所述第一基板是功率放大器，所述接触端子是所述功率放大器的控制端子，所述第二基板是谐波终止装置，所述谐波终止装置设计为在所述功率放大器的基本工作频率的二次谐波处提供反射系数为-1的短路终止。
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