CN112599958A - 一种天线和通信装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种天线和通信装置，用以减小表层辐射片和内层辐射片之间的距离，以满足毫米波天线在狭小空间中的安装要求，满足毫米波频段天线的高性能要求，该天线包括：表层辐射片，内层辐射片，设置在所述表层辐射片和所述内层辐射片之间的第一介质基板，以及设置在所述表层辐射片和所述内层辐射片之外且与所述第一介质基板叠置的第二介质基板，所述第二介质基板用于承载与所述内层辐射片连接的天线馈线；其中，所述第一介质基板介电常数或介电损耗低于有机树脂基板，所述第二介质基板的热膨胀系数低于所述有机树脂基板。

Description

一种天线和通信装置
技术领域
本申请涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种天线和通信装置。
背景技术
随着5G和VR等高速率通信时代的来临，毫米波通信逐步成为主流，毫米波天线的设计和应用需求也越来越旺盛。由于毫米波频段传输路径长短对信号幅度损耗影响非常大，传统的射频处理芯片IC+主板PCB+天线的架构模式已经慢慢无法满足高性能需求。毫米波频段的波长极短，其电性能对加工误差的敏感度非常高，采用毫米波频段的天线对工艺精度要求高，倘若制造精度不佳，就会出现阻抗失配导致信号反射。传统的PCB加工工艺已经无法满足毫米波加工精度要求，很容易产生阻抗失配，使得毫米波频段传输路径上的信号损耗较大。
封装天线集成(antenna in package，AiP)技术将逐步成为5G和毫米波高速通信系统的主流天线技术，具备广阔的应用空间和市场空间前景，AiP技术采用IC+封装天线的架构，在AiP架构当中，天线馈线路径极短，使得无线系统的等效全向辐射功率(equivalentisotropic radiated power，EIRP)可以最大化，有利于更宽范围的覆盖。
但是，在当前的AiP技术中，受现有封装加工工艺的限制，目前AiP技术中的封装天线存在厚度厚和膜层数量多的特点，导致封装天线难以满足毫米波频段天线的高性能要求。
发明内容
本申请实施例提供一种天线和通信装置，通过重新设计天线的基板叠层结构，使得低介电常数和低介电损耗的有机材质能够应用在芯片封装中，用以克服目前低介电材质因热膨胀系数与射频处理芯片的有机树脂封装基板的热膨胀系数严重不匹配而不适合用于芯片封装的技术缺陷，有利于降低表层辐射片和内层辐射片之间的有机基板的层数和总厚度，以满足毫米波天线在狭小空间中的安装要求，以及满足毫米波频段天线的高性能要求。
本申请实施例提供一种天线，包括：表层辐射片，内层辐射片，设置在所述表层辐射片和所述内层辐射片之间的第一介质基板，以及设置在所述表层辐射片和所述内层辐射片之外且与所述第一介质基板叠置的第二介质基板，所述第二介质基板用于承载与所述内层辐射片连接的天线馈线；其中，所述第一介质基板的介电常数或介电损耗低于有机树脂基板，所述第二介质基板的热膨胀系数低于所述有机树脂基板。通过在表层辐射片和内层辐射片之间设置低介电的第一介质基板，其介电常数或介电损耗低于芯片封装基板(常规的芯片封装基板，如终端中的主板，为有机树脂基板)，有利于降低表层辐射片和内层辐射片之间的基板总厚度，以满足毫米波天线在狭小空间中的安装要求，有利于保持毫米波天线的高性能。由于低介电材质的热膨胀系数高于有机树脂基板，当天线集成在芯片封装基板上时容易破坏芯片封装基板的稳定性，本申请通过设置热膨胀系数低于有机树脂基板的第二介质基板，将天线的整体热膨胀系数下拉到与有机树脂基板匹配，可以实现低介电材质能够应用在芯片封装中，进而当天线使用低介电材质时，可将毫米波天线集成在芯片封装基板上。
由于表层辐射片和内层辐射片之间的基板材质的介电常数对射频信号的影响比较显著，表层辐射片和内层辐射片之间的基板材质的选择可以更侧重于低介电常数的考量，而内层辐射片以下的基板材质的介电常数对射频信号的影响远远小于表层辐射片和内层辐射片之间的基板材质，所以可以不侧重低介电常数的考量，如果表层辐射片和内层辐射片之间的基板材质为低介电常数材质，为了避免低介电常数材质的热膨胀系数过大引起的不匹配问题，表层辐射片和内层辐射片以外的基板材质的选择可以更侧重于热膨胀系数的考量。
在一种可能的设计中，所述第一介质基板的介电常数低于3.6。
在一种可能的设计中，所述第二介质基板的热膨胀系数为0.7～10PPM/℃。
在一种可能的设计中，所述第一介质基板的材质为聚四氟乙烯或者含有玻纤布的聚四氟乙烯复合材料，所述第一介质基板的材质的介电常数为2～2.5。
在一种可能的设计中，所述第二介质基板的材质为BT树脂基板材料，或者为高玻璃态转化温度的玻璃环氧多层材料。
在一种可能的设计中，为了满足表层辐射片和所述内层辐射片之间的介质厚度需求，在所述表层辐射片和所述内层辐射片之间还填充有粘合层或至少一层所述有机树脂基板，例如，可以在第一介质基板和内层辐射片之间增加粘合层，再例如在表层辐射片和第一介质基板之间增加一层或者多层有机树脂基板，又例如，可以在第一介质基板和内层辐射片之间增加一层或多层有机树脂基板。
在一种可能的设计中，为了满足表层辐射片和所述内层辐射片之外的基板的介质厚度需求，在所述内层辐射层和所述第二介质基板之间还填充有至少一层所述有机树脂基板，用于承载所述天线馈线。
在一种可能的设计中，在所述第二介质基板之外还设置有至少一层有机树脂基板，用于承载所述天线馈线，其中，在所述第二介质基板之外是指在第二介质基板背离所述第一介质基板的一侧。
在一种可能的设计中，所述表层辐射片在所述第一介质基板上呈N×N阵列排布，所述内层辐射片在所述第二介质基板上呈N×N阵列分布，N为大于1的正整数，并且在垂直于所述第一介质基板的方向上，所述表层辐射片和所述内层辐射片重叠设置。
在一种可能的设计中，所述有机树脂基板还用于承载屏蔽层和接地层，所述屏蔽层和所述接地层间隔设置。
第二方面，本申请实施例提供一种通信装置，包括：处理器、收发器和存储器；还包括上述第一方面或者上述第一方面任意一种可能的设计中的天线，其中，所述处理器、所述收发器和所述存储器通过总线相连接，所述收发器为一个或多个，所述收发器包括接收机、发射机，所述接收机和发射机与所述天线电性连接。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种可能的系统架构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种天线的封装结构剖面图；
图3为本申请实施例提供的另一种天线的主要结构的剖面图；
图4(a)为本申请实施例提供的一种天线的封装结构剖面图；
图4(b)为本申请实施例提供的一种天线的封装结构剖面图；
图5为本申请实施例提供的一种天线的封装结构俯视图；
图6为本申请实施例提供的一种基站的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的一种基站中的BBU和RRU的结构示意图；
图8为本申请实施例提供的一种终端的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。方法实施例中的具体操作方法也可以应用于装置实施例或系统实施例中。其中，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本例提供一种系统架构可参见图1，该图1中，包括终端、基站和核心网络设备。终端通过链路和基站进行无线通信。
终端包括一个或多个处理器，一个或多个存储器，一个或多个收发器，通过总线相连接。一个或多个收发器与一个或天线或天线阵列连接，每个收发器包括发射机Tx和接收机Rx，一个或多个存储器中包括计算机程序代码。
基站提供终端到网络的无线接入，包括一个或多个处理器，一个或多个存储器，一个或多个网络接口，以及一个或多个收发器(每个收发器包括接收机Rx和发射机Tx)，通过总线连接。一个或多个收发器与天线或天线阵列连接。一个或多个处理器包括计算机程序代码。网络接口通过链路(例如与核心网之间的链路)与核心网连接，或者通过有线或无线链路与其它基站进行连接。
网络还可以包括核心网络设备，例如网络控制单元(NCE)、MME或SGW，可以提供进一步网络连接，例如电话网络和/或数据通信网络(例如Internet)。基站可以通过链路(例如S1接口)与核心网设备连接。核心网设备包括一个或多个处理器，一个或多个存储器，以及一个或多个网络接口，通过总线进行连接。一个或多个存储器包括计算机程序代码。
终端、基站和核心网络设备中包括的存储器可以是适合任何本地技术环境的类型，并且可以使用任何适合的数据存储技术实现。
本申请实施例以下所述的天线，其含义包括图1所示系统中的天线或天线阵列，本申请实施例以下所述的天线可以应用在图1所示的系统的终端和基站中。
需要说明的是，本发明实施例中的术语“系统”和“网络”可被互换使用。“多个”是指两个或两个以上，鉴于此，本发明实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
图2示例出了一种天线，是将金属辐射片、天线馈线和其他信号传输线封装在多层有机基板中得到。其中，金属辐射片包括表层辐射片11和内层辐射片12，为了满足天线频段的性能要求，需要表层辐射片11和内层辐射片12之间保持一定的距离，表层辐射片11和内层辐射片12之间的距离为表层辐射片11和内层辐射片12在垂直于有机介质的方向上的距离。如图2所示，多层有机基板包括承载表层辐射片11的有机基板13，承载内层辐射片12的有机基板14，以及承载天线馈线的有机基板15，其中，表层辐射片11和内层辐射片12之间的有机基板13有5层，承载天线馈线的有机基板15包括5层，有机基板13、有机基板14和有机基板15的材质是常规封装用的有机树脂。表层辐射片11和内层辐射片12之间的有机基板设置5层的作用是增加表层辐射片11和内层辐射片12之间的距离，以满足天线频段的性能要求。
表层辐射片和内层辐射片之间的距离与天线频段，以及表层辐射片和内层辐射片之间的有机基板(图2中的5层介质层)的介电常数DK有关，天线频段若采用毫米波频段，表层辐射片和内层辐射片之间在垂直方向上需要保持一定距离以满足特定频段的性能需要。具体而言，天线频率越低，表层辐射片和内层辐射片之间的距离越越大，反之亦然。介电常数越低，表层辐射片和内层辐射片之间的距离可以越小，反之亦然。
由于表层辐射片和内层辐射片之间的有机基板通常使用常规封装用的有机树脂，其介电常数通常大于3.6。当天线频段采用4G频段，如1.8GHZ～2.7GHZ时，图2所示的天线总板厚需求就会很大，该工艺有可能难以满足天线的总板厚的厚度需求，当表层辐射片和内层辐射片之间的厚度满足不了一定的厚度需求时，天线的信号传输性能就会下降。这也正是低频天线很难集成在芯片封装基板上的原因。
当天线频段采用高频频段，如采用26.5～29.5GHZ的毫米波频段时，图2所示的天线的表层辐射片11和内层辐射片12之间的距离理论上越小越好，但是受常规封装工艺中所采用的封装材质的高介电常数的影响，表层辐射片11和内层辐射片12之间的距离依旧很大。以天线频段为28GHZ为例，由于常规封装用的封装基板的介电常数较高，使得表层辐射片和内层辐射片之间的距离至少为400μm，这就要求表层辐射片11和内层辐射片12之间的每一层有机基板的厚度需要至少为80μm。但是有机基板的厚度过大就会加大有机基板的加工工艺难度，例如造成有机基板之间的盲孔加工困难，甚至还会造成天线总板厚超过一般CSP产品产线的板厚生产能力。并且表层辐射片和内层辐射片之间的有机基板的层数越多，加工工艺流程越长，周期越长，成本越高。因此，考虑到成本和加工工艺的受限条件，加工工艺难以满足高频段天线的总板厚的低厚度需求，当表层辐射片和内层辐射片之间的厚度满足不了低厚度需求时，高频段天线的信号传输性能就会下降。
基于上述问题，本申请还提供一种天线，通过重新设计天线基板叠层结构，在不增加有机基板加工难度和加工成本的基础上，减少表层辐射片和内层辐射片之间的有机基板的层数和总厚度，以满足毫米波天线在狭小空间中的安装要求，实现将天线封装在芯片封装基板上，并能满足毫米波频段天线的高性能要求。
本申请提供的一种天线，如图3所示，包括表层辐射片11，内层辐射片12，设置在所述表层辐射片11和所述内层辐射片12之间的第一介质基板21，以及设置在所述表层辐射片11和所述内层辐射片12之外且与所述第一介质基板21叠置的第二介质基板22，所述第二介质基板22用于承载与所述内层辐射片12连接的天线馈线16；其中，所述第一介质基板21介电常数或介电损耗低于有机树脂基板，所述第二介质基板22的热膨胀系数低于所述有机树脂基板。
本申请中，在表层辐射片11和内层辐射片12之间设置低介电的第一介质基板21，其介电常数或介电损耗低于芯片封装基板(如终端中的主板)，常规的芯片封装基板为有机树脂基板，有利于降低表层辐射片11和内层辐射片12之间的基板总厚度，以满足毫米波天线在狭小空间中的安装要求，有利于保持毫米波天线的高性能。由于低介电材质的热膨胀系数高于有机树脂基板，当天线集成在芯片封装基板上时容易破坏芯片封装基板的稳定性，本申请通过设置热膨胀系数低于有机树脂基板的第二介质基板22，将天线的整体热膨胀系数下拉到与有机树脂基板匹配，可以实现低介电材质能够应用在芯片封装中，进而当天线使用低介电材质时，可将毫米波天线集成在芯片封装基板上。
在一种可能的设计中，在所述第二介质基板22之外还设置有至少一层有机树脂基板，用于承载所述天线馈线16。为了便于说明，将至少一层有机树脂基板称为第三介质基板23。
在一种可能的设计中，在所述表层辐射片11和所述内层辐射片12之间还填充有粘合层。
本申请提供的一种天线为叠层结构，参见图4(a)，可以作为天线的叠层结构的一种示例主要包括：
基底10，叠置在所述基底10上的第一介质基板21、第二介质基板22和第三介质基板23，还包括表层辐射片11，内层辐射片12，天线馈线16，所述内层辐射片12与所述天线馈线16电连接，所述天线馈线16承载在所述第二介质基板22和所述第三介质基板23中。所述第一介质基板21，叠置在所述第二介质基板22之上，第一介质基板21用于承载所述表层辐射片11。所述第二介质基板22，叠置在所述第三介质基板23之上，第二介质基板22朝向第一介质基板21的表面用于承载所述内层辐射片12，第二介质基板22还用于承载一部分所述天线馈线16。所述第三介质基板23，叠置在所述基底10之上，包括多层有机层，用于承载剩余部分所述天线馈线16。其中，第三介质基板23的材质为有机树脂，所述第一介质基板21的材质的介电常数低于所述第三介质基板23，所述第二介质基板22的热膨胀系数低于所述第三介质基板23。其中，在第一介质基板21与第二介质基板22之间还设置有粘合层24，用于将第一介质基板21和第二介质基板22粘合在一起，粘合层24覆盖第二介质基板22上承载的内层辐射片12。
图4(a)所示的天线中，粘合层24的介电常数对表层辐射片11和内层辐射片12之间的有机基板的总板厚的影响远小于第一介质基板21，理论上粘合层24的材质的介电常数或介电损耗越小越好。粘合层24可以是半固化片，例如常规的有机树脂材料，可采用层压工艺将第一介质基板21通过半固化片压贴于第二介质基板22之上。
在一种可能的设计中，基于表层辐射片11和所述内层辐射片12之间的介质厚度的需求，在所述表层辐射片11和所述内层辐射片12之间还可以填充至少一层所述有机树脂基板。
在一种可能的设计中，在所述内层辐射层和所述第二介质基板22之间还填充有至少一层所述有机树脂基板，用于承载所述天线馈线。
本申请提供的另一种天线，参见图4(b)，可以作为天线的叠层结构的另一种示例，主要包括：基底10，叠置在所述基底10上的第一介质基板21、第二介质基板22和第三介质基板23，还包括表层辐射片11，内层辐射片12，天线馈线16，所述内层辐射片12与所述天线馈线16电连接，所述天线馈线16承载在所述第二介质基板22和所述第三介质基板23中。其中，所述第一介质基板21，叠置在所述第三介质基板23之上，第一介质基板21用于承载所述表层辐射片11。其中，所述第三介质基板23，叠置在所述基底10之上，包括多层有机层，其中表层有机层用于承载所述内层辐射片12，剩余有机层用于承载一部分所述天线馈线16。其中，所述第二介质基板22，叠置在所述第三介质基板23的任意两层有机层之间，用于承载另一部分天线馈线16。图4提供了第二介质基板22位于第三介质基板23的其中两层有机层之间的一种示例，第二介质基板22设置在第三介质基板23中的第三层有机层和第四层有机层之间。其中，所述第一介质基板21的介电常数低于所述第二介质基板22和第三介质基板23，所述第二介质基板22的热膨胀系数低于所述第一介质基板21和所述第三介质基板23。
图4(a)和图4(b)所示的上述两种天线，主要由第一介质基板21、第二介质基板22和第三介质基板23构成。上述两种天线的相同之处都是表层辐射片11和内层辐射片12之间的叠层包括低介电常数的第一介质基板21，内层辐射片12以下的叠层包括低热膨胀系数的第二介质基板22。上述两种天线的区别仅在于，低热膨胀系数的第二介质基板22相对于第三介质基板23的位置不同。
需要特别指出的是，本申请示例的上述两种天线中，第一介质基板21选用低介电材质，但相对于有机树脂基板具有较高的热膨胀系数，第二介质基板22选用低热膨胀材质，相对于有机树脂基板具有较低的热膨胀系数，这种叠层结构的设计，可将天线层叠结构所有介质基板的综合热膨胀系数下拉到与芯片封装基板(材质通常是有机树脂)的热膨胀系数匹配，解决了表层辐射片11和内层辐射片12之间的叠层使用低介电材质时其热膨胀系数与芯片封装基板的严重不匹配问题，使得低介电材质能够应用在芯片封装中。在此基础上，表层辐射片11和内层辐射片12之间的第一介质基板21选用低介电材料，有利于降低表层辐射片11和内层辐射片12之间的基板总厚度，以满足毫米波天线在狭小空间中的安装要求，实现将天线封装在芯片封装基板上，并能满足毫米波频段天线的高性能要求。
上述两种天线的叠层设计，在实现减小表层辐射片11和内层辐射片12之间的有机基板的层数和总厚度的同时，还有利于缩短整个封装基板的加工工艺流程，有利于缩短基板加工周期和降低成本。
本申请中，内层辐射片12是主辐射片，用于电磁波信号的辐射与接收，表层辐射片11是寄生辐射片，起到增加天线带宽作用。所述表层辐射片11在所述第一介质基板21上呈N×N阵列排布，所述内层辐射片12在所述第二介质基板22上呈N×N阵列分布，N为大于1的正整数，如图5所示，表层辐射片11呈4×4阵列排布。表层辐射片11和内层辐射片12采用上下堆叠的方式排布，在垂直于所述第一介质基板21的方向上，所述表层辐射片11和所述内层辐射片12重叠设置。在本发明实施例中的附图中，表层辐射片11和内层辐射片12看起来在垂直于所述第一介质基板21的方向上的投影完全重合，但在实际产品中，所述重叠设置包括可能存在部分重叠的情况，即所述表层辐射片11和内层辐射片12在垂直于所述第一介质基板21的方向上的投影部分重合，或者，所述表层辐射片11和内层辐射片12在垂直于所述第一介质基板21的方向上的投影中，存在某一个辐射片的投影被完全包含在另一个辐射片的投影中。
两层辐射片之间的基板材质采用低介电材料，其介电常数和介电损耗在整个叠层结构的基板材质中最小，有利于减小表层辐射片11和内层辐射片12之间的距离，因此，天线辐射片的堆叠式结构及天线辐射片叠层之间的低介电材料带来了天线叠层结构高带宽和高增益的性能。可选的，如图5所示，表层辐射片11周围带悬空铜皮或者接地铜皮61，这样可以改善整体基板的共面性以及铺铜率。
由于表层辐射片11和内层辐射片12之间的基板材质的介电常数对射频信号的影响比较显著，本申请中，表层辐射片11和内层辐射片12之间的第一介质基板21的材质选择可以更侧重于低介电常数的考量。由于表层辐射片11和内层辐射片12以外的基板材质的介电常数对射频信号的影响远远小于表层辐射片11和内层辐射片12之间的基板材质，表层辐射片11和内层辐射片12以外的基板材质的介电常数可以不要求必须是低介电常数材质，为了匹配芯片封装基板的热膨胀系数，当表层辐射片11和内层辐射片12之间的第一介质基板21的材质为低介电材质且为热膨胀系数远高于芯片封装基板时，表层辐射片11和内层辐射片12以外的第二介质基板22的材质选择可以更侧重于热膨胀系数的考量。
在一种可能的设计中，所述第一介质基板21的介电常数低于3.6，第二介质基板22的介电常数一般在3.6～4.8之间。
例如，所述第一介质基板21的材质为聚四氟乙烯(poly tetra fluoroethylene，简称为PTFE)，或者是含有玻纤布的聚四氟乙烯复合材料。
其介电常数为2～2.5。聚四氟乙烯在较宽频率范围内的介电常数和介电损耗都很低，而且击穿电压、体积电阻率和耐电弧性都较高。为满足天线性能需要，当表层辐射片11与内层辐射片12之间使用一定厚度的PTFE材料作为介电材料时，可将表层辐射片11和内层辐射片12之间的距离减小到100～300um。
通常来说，在制作天线时，不会为了减小表层辐射片11和内层辐射片12之间的有机基板的总板厚的目的，就选取PTFE作为表层辐射片11和内层辐射片12之间的有机基板的材质，其原因是：虽然PTFE的介电常数为2.17左右，理论上作为有机基板的材质可以减小表层辐射片11和内层辐射片12之间的距离，但是其热膨胀系数(coefficient of thermalexpansion，CTE)通常大于20PPM/℃，而射频处理芯片32(简称IC)的CTE值在3-4PPM/℃，如果表层辐射片11和内层辐射片12之间的有机基板的材质是PTFE，就会使天线封装整体的CTE大幅度增加(影响非厚度方向的膨胀)，这样IC就会不稳定，IC在封装整体的热膨胀作用下，其连接引脚可能会开焊，导致器件断路，因此，低介电常数的PTFE，通常不用于芯片封装。
为了解决目前低介电材质因热膨胀系数与射频处理芯片32严重不匹配问题，本申请中第二介质基板22的材质选取低热膨胀系数的材料，所起作用是支撑阵列天线叠层结构所有封装基板的整体刚性，以及维持所有封装基板的综合CTE处于较低水平，能够与射频处理芯片32及SMT母板(PCB)有较好的匹配特性。进而使得低介电材质能够应用在芯片封装中，有利于降低表层辐射片11和内层辐射片12之间的基板总厚度，以满足毫米波频段天线的高性能要求。
在一种可能的设计中，所述第二介质基板22的材质的热膨胀系数为0.7～10PPM/℃。
例如，第一介质基板21的材质为聚四氟乙烯，其热膨胀系数至少为20PPM/℃左右，当第二介质基板22的材质的热膨胀系数为0.7～10PPM/℃时，可将天线层叠结构整体的综合热膨胀系数下拉到4～8PPM/℃，而射频处理芯片32的热膨胀系数为3～4PPM/℃，有利于增加来天线的层叠结构整体的综合热膨胀系数与射频处理芯片32的热膨胀系数的匹配度。
在一种可能的设计中，所述第二介质基板22的材质为BT树脂基板材料，或者为高玻璃态转化温度的玻璃环氧多层材料。
其中，BT树脂基板材料(Bismaleimide Triazine，BT)，以双马来酰亚胺(BMI)和三嗪为主树脂成份，并加入环氧树脂、聚苯醚树脂(PPE)或烯丙基化合物等作为改性组分，所形成的热固性树脂，被称为BT树脂。
其中，高玻璃态转化温度的玻璃环氧多层材料，是一款具备高弹性率与低热膨胀特性的无卤素环保型高Tg多层材料。其弹性率高可大幅降低基板的翘曲，其卓越的钻孔加工性能，可以降低工艺成本，其未使用卤素阻燃剂、锑及红磷，阻燃性能达到UL94V-0级别，属于环保型材料。
可选的，第二介质基板22的材质可选取型号为HL832NSF的BT树脂，其热膨胀系数为3PPM/℃，也可以选取其他型号的BT树脂，其热膨胀系数在1～10PPM/℃。
可选的，第二介质基板22的材质可选取MCL-E-700G(R)系列的高Tg玻璃环氧多层材料，其热膨胀系数为0.7～3PPM/℃。
例如，型号为MCL-E-705G(R)的高Tg玻璃环氧多层材料的热膨胀系数为3.0-2.8PPM/摄氏度)，型号为MCL-E-770G(R)的高Tg玻璃环氧多层材料的热膨胀系数为1.8PPM/摄氏度，型号为MCL-E-770G(R)的高Tg玻璃环氧多层材料的热膨胀系数为0.7PPM/摄氏度。
对于第三介质基板23，其本身也是堆叠式结构，其材质选取常规封装用的有机树脂材料，其热膨胀系数为20PPM/℃，介电常数为3.6以上。在一种可能的设计中，所述第三介质基板23包括M层层叠设置的有机层，M为大于1的正整数。第三介质基板23为多层板结构，第三介质基板23中有机树脂基板的实际层数可以根据天线性能需要进行调整，例如，图3中示例的第三介质基板23包括4层有机树脂基板。
在一种可能的设计中，第三介质基板23还用于承载接地层51和屏蔽层52，所述屏蔽层52和所述接地层51间隔设置。
基于相同的发明构思，本申请还提供一种通信装置，包括：处理器、收发器和存储器；还包括上述实施例中的天线；其中，所述处理器、所述收发器和所述存储器通过总线相连接，所述收发器为一个或多个，所述收发器包括接收机、发射机，所述接收机和发射机与所述天线连接。
可选的，接收机和发射机可以集成在射频处理芯片上，射频处理芯片用于提供有源激励，对来自接收机或将要发送到发射机的射频信号提供幅度相位调节功能。此时，如图4(a)或图4(b)所示，射频处理芯片与天线的连接关系是：第三介质基板23中的天线馈线16通过焊锡凸块(solder bump)41与射频处理芯片32电连接。第三介质基板23靠近基底的有机层中还承载了信号传输线31，信号传输线31的一端与射频处理芯片32边缘的焊锡凸块41电连接，信号传输线的另一端通过焊球(solder ball)42与总线电连接。
本申请实施例提供的天线为一个层叠结构，主要由第一介质基板21、第二介质基板22和第三介质基板23构成。表层辐射片和内层辐射片之间的叠层主要是第一介质基板21，内层辐射片以下的叠层主要是第二介质基板22和第三介质基板23，基于前述实施例中的第一介质基板采用低介电材质，第二介质基板采用低热膨胀材质，第三介质基板采用常规芯片封装用的有机树脂基板的相关内容，可以实现表层辐射片和内层辐射片之间的叠层厚度大大降低，有利于满足毫米波频段天线的高性能要求。具体来说，本申请实施例中，第一介质基板21选用低介电材质，但具有较高的热膨胀系数，第二介质基板22采用低热膨胀系数的材质，第三介质基板23选用常规的封装用的有机树脂材料，这种叠层结构的设计，可将天线层叠结构所有介质基板的综合热膨胀系数下拉，解决了表层辐射片和内层辐射片之间的叠层使用低介电材质因热膨胀系数与射频处理芯片严重不匹配问题，使得低介电材质能够应用在芯片封装中。在此基础上，表层辐射片和内层辐射片之间的第一介质基板21选用低介电材料，有利于降低表层辐射片和内层辐射片之间的基板总厚度，以满足毫米波天线在狭小空间中的安装要求，实现将天线封装在芯片封装基板上，并能满足毫米波频段天线的高性能要求。
当本申请实施例图4(a)或图4(b)所示的天线应用在通信装置中时，通信装置的天线可以采用高频频段，如毫米波频段26.5～29.5GHZ进行无线信号的传输，在5G系统中具有较高的应用价值。
本申请实施例中的天线的叠层设计，在实现减小表层辐射片和内层辐射片之间的有机基板的层数和总厚度的同时，还有利于缩短天线整个封装基板的加工工艺流程，有利于缩短基板加工周期和降低成本。
上述通信装置可以是网络设备，包括但不限于：基站(例如，基站NodeB、演进型基站eNodeB、第五代(the fifth generation，5G)通信系统中的基站、未来通信系统中的基站或网络设备、WiFi系统中的接入节点、无线中继节点、无线回传节点)等。还可以是云无线接入网络(cloud radio access network，CRAN)场景下的无线控制器。还可以是5G网络中的网络设备或未来演进网络中的网络设备；还可以是可穿戴设备或车载设备等。还可以是小站，传输节点(transmission reference point，TRP)等。当然不申请不限于此。
上述通信装置可以是终端，终端是一种具有无线收发功能的设备可以部署在陆地上，包括室内或室外、手持、穿戴或车载；也可以部署在水面上(如轮船等)；还可以部署在空中(例如飞机、气球和卫星上等)。终端可以是手机(mobile phone)、平板电脑(Pad)、带无线收发功能的电脑、虚拟现实(virtual reality，VR)终端设备、增强现实(augmentedreality，AR)终端设备、工业控制(industrial control)中的无线终端、无人驾驶(selfdriving)中的无线终端、远程医疗(remote medical)中的无线终端、智能电网(smartgrid)中的无线终端、运输安全(transportation safety)中的无线终端、智慧城市(smartcity)中的无线终端、智慧家庭(smart home)中的无线终端等等。本申请的实施例对应用场景不做限定。终端设备有时也可以称为用户设备(user equipment，UE)、接入终端设备、UE单元、UE站、移动站、移动台、远方站、远程终端设备、移动设备、UE终端设备、终端设备、无线通信设备、UE代理或UE装置等。
示例性的，本申请中的通信装置可以是图1所示的系统中的终端，也可以是图1所示系统中的基站。
示例性的，本申请中的通信装置可以是图6所示的基站(eNodeB)，包括BBU和RRU，其中，接收机和发射机设置在RRU中，RRU和天线连接，天线可以采用本申请实施例图3或图4所示的天线。
其中BBU、RRU的具体结构可进一步如图7所示，其中BBU和RRU可以根据需要拆开使用。RRU可以具体分为超外差中频RRU、零中频RRU和SDR理想中频RRU。超外差中频RRU是信号的调制和解调采用2级频谱搬移结构，也即复中频结构(所谓的超外差中频结构)，分别在数字中频通道及射频通道上各完成一次频谱搬移。零中频RRU中，直接射频通道上做一次频谱搬移；SDR理想中频RRU中，直接在数字中频通道上完成频谱搬移，AD/DA完全处理射频频点的信号数模转换。
示例性的，本申请中的通信装置可以是图8所示的终端设备，包括天线，发射机、接收机，处理器，易失存储器和非易失存储器等，其中，天线分别和发射阶和接收机连接，天线可以采用本申请实施例图3或图4所示的天线。其中，发射机、接收机，易失存储器和非易失存储器与处理器连接。
其中，处理器可以包括用于终端设备的音频/视频和逻辑功能的电路。例如，处理器可以包括数字信号处理器设备、微处理器设备、模数转换器、数模转换器等等。可以根据这些设备各自的能力而在这些设备之间分配移动设备的控制和信号处理功能。处理器还可以包括内部语音编码器VC、内部数据调制解调器DM等等。此外，处理器可以包括操作一个或多个软件程序的功能，所述软件程序可以存储在存储器中。通常，处理器和所存储的软件指令可以被配置为使终端设备执行动作。例如，处理器能够操作连接程序。
图8所示的终端还可以包括用户接口，其例如可以包括耳机或扬声器、麦克风、输出装置(例如显示器)、输入装置等等，其可操作地耦合到处理器。在这一点上，处理器可以包括用户接口电路，其被配置为至少控制所述用户接口的一个或多个元件(诸如扬声器、麦克风、显示器等等)的一些功能。处理器和/或包括处理器的用户接口电路可以被配置为通过存储在处理器可访问的存储器中的计算机程序指令(例如软件和/或固件)来控制用户接口的一个或多个元件的一个或多个功能。尽管并未示出，但是终端设备可以包括用于向与移动设备相关的各种电路供电的电池，所述电路例如为提供机械振动来作为可检测输出的电路。输入装置可以包括允许所述装置接收数据的设备，诸如小键盘、触摸显示器、游戏杆和/或至少一个其他输入设备等。
图8所示的终端还可以包括用于共享和/或获得数据的一个或多个连接电路模块。例如，所述终端设备可以包括短距射频RF收发机和/或检测器，从而可以根据RF技术与电子设备共享和/或从电子设备获得数据。所述终端可以包括其他短距收发机，诸如例如红外IR收发机、使用收发机、无线通用串行总线USB收发机等等。蓝牙收发机能够根据低功耗或超低功耗蓝牙技术操作。在这一点上，终端并且更具体地是短距收发机能够向和/或从在所述装置附近(诸如在10米内)的电子设备发送和/或接收数据。尽管并未示出，所述终端设备能够根据各种无线联网技术来向和/或从电子设备发送和/或接收数据，这些技术包括:Wi-Fi、Wi-Fi低功耗、WLAN技术，诸如IEEE 802.11技术、IEEE 802.15技术、IEEE 802.16技术等等。
图8所示的终端还可以包括可存储与移动用户相关的信息元素的存储器，诸如用户身份模块SIM。除了SIM，所述装置还可以包括其他可移除和/或固定存储器。终端设备可以包括易失性存储器和/或非易失性存储器。例如，易失性存储器可以包括随机存取存储器RAM，其包括动态RAM和/或静态RAM、芯片上和/或芯片外高速缓冲存储器等等。非易失性存储器可以是嵌入式的和/或可移除的，其可以包括例如只读存储器、闪存存储器、磁性存储设备，例如硬盘、软盘驱动器、磁带等等、光盘驱动器和/或介质、非易失性随机存取存储器NVRAM等等。类似于易失性存储器，非易失性存储器可以包括用于数据的暂时存储的高速缓冲区域。易失性和/或非易失性存储器的至少一部分可以嵌入到处理器中。存储器可以存储一个或多个软件程序、指令、信息块、数据等等，其可以由所述终端设备用来执行移动终端的功能。例如，存储器可以包括能够唯一标识终端设备的标识符，诸如国际移动设备标志IMEI码。
尽管结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (16)

1.一种天线，其特征在于，包括：
表层辐射片，内层辐射片，设置在所述表层辐射片和所述内层辐射片之间的第一介质基板，以及设置在所述表层辐射片和所述内层辐射片之外且与所述第一介质基板叠置的第二介质基板，所述第二介质基板用于承载与所述内层辐射片连接的天线馈线；
其中，所述所述第一介质基板的介电常数低于3.6，所述第二介质基板的热膨胀系数为0.7～10PPM/℃。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一介质基板的材质为聚四氟乙烯或者含有玻纤布的聚四氟乙烯复合材料，所述第一介质基板的材质的介电常数为2～2.5。
3.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述第二介质基板的材质为BT树脂基板材料，或者为高玻璃态转化温度的玻璃环氧多层材料。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的天线，其特征在于，在所述表层辐射片和所述内层辐射片之间还填充有粘合层或至少一层所述有机树脂基板。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的天线，其特征在于，在所述内层辐射层和所述第二介质基板之间还填充有至少一层所述有机树脂基板，用于承载所述天线馈线。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的天线，其特征在于，在所述第二介质基板之外还设置有至少一层有机树脂基板，用于承载所述天线馈线。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的天线，其特征在于，所述表层辐射片在所述第一介质基板上呈N×N阵列排布，所述内层辐射片在所述第二介质基板上呈N×N阵列分布，N为大于1的正整数，并且在垂直于所述第一介质基板的方向上，所述表层辐射片和所述内层辐射片重叠设置。
8.根据权利要求5或6所述的天线，其特征在于，所述有机树脂基板还用于承载屏蔽层和接地层，所述屏蔽层和所述接地层间隔设置。
9.一种天线，其特征在于，包括：
表层辐射片，内层辐射片，设置在所述表层辐射片和所述内层辐射片之间的第一介质基板，以及设置在所述表层辐射片和所述内层辐射片之外且与所述第一介质基板叠置的第二介质基板，所述第二介质基板用于承载与所述内层辐射片连接的天线馈线；
其中，所述第一介质基板的材质为聚四氟乙烯或者含有玻纤布的聚四氟乙烯复合材料；所述第二介质基板的材质为BT树脂基板材料，或者为高玻璃态转化温度的玻璃环氧多层材料。
10.根据权利要求9所述的天线，其特征在于，所述第一介质基板的材质的介电常数为2～2.5。
11.根据权利要求9或10所述的天线，其特征在于，在所述表层辐射片和所述内层辐射片之间还填充有粘合层或至少一层所述有机树脂基板。
12.根据权利要求9所述的天线，其特征在于，在所述内层辐射层和所述第二介质基板之间还填充有至少一层所述有机树脂基板，用于承载所述天线馈线。
13.根据权利要求9所述的天线，其特征在于，在所述第二介质基板之外还设置有至少一层有机树脂基板，用于承载所述天线馈线。
14.根据权利要求9所述的天线，其特征在于，所述表层辐射片在所述第一介质基板上呈N×N阵列排布，所述内层辐射片在所述第二介质基板上呈N×N阵列分布，N为大于1的正整数，并且在垂直于所述第一介质基板的方向上，所述表层辐射片和所述内层辐射片重叠设置。
15.根据权利要求12或13所述的天线，其特征在于，所述有机树脂基板还用于承载屏蔽层和接地层，所述屏蔽层和所述接地层间隔设置。
16.一种通信装置，其特征在于，包括：处理器、收发器和存储器；还包括权利要求1至15中任一项所述的天线；其中，所述处理器、所述收发器和所述存储器通过总线相连接，所述收发器为一个或多个，所述收发器包括接收机、发射机，所述接收机和发射机与所述天线电性连接。
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