CN114342066A - 用于通过芯片级封装将毫米波信号从集成电路传输到印刷电路板的扇出过渡结构 - Google Patents

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Abstract

所公开的系统、结构和方法涉及一种毫米波通信结构，所述毫米波通信结构采用：第一传输结构，采用第一环形过渡结构，后接用于承载接地信号的第一接地结构和第二接地结构；第二传输结构，采用第二环形过渡结构，后接用于承载所述接地信号的第三接地结构和第四接地结构；第三传输结构，用于承载毫米波信号，其中，所述第三传输结构始于所述第一环形过渡结构和所述第二环形过渡结构的中心，所述第三传输结构与所述第二传输结构共面；第四传输结构，用于可操作地耦合IC和所述第一传输层、所述第二传输层以及所述第三传输结构。

Description

用于通过芯片级封装将毫米波信号从集成电路传输到印刷电 路板的扇出过渡结构
相关申请的交叉引用
本发明要求2019年9月12日提交的发明名称为“用于通过芯片级封装将毫米波信号从集成电路传输到集成电路的扇出过渡结构(FAN-OUT TRANSITION STRUCTURE FORTRANSMISSION OF mm-WAVE SIGNALS FROM IC TO PCB VIA CHIP-SCALE PACKAGING)”的第16/568,715号美国专利申请的优先权，该美国专利申请通过全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明大体上涉及毫米波通信领域，具体涉及包括高效过渡结构以提供阻抗匹配和最小化互能耦合以实现毫米波信号的高效扇出传输的集成电路(integrated circuit，IC)和对应的封装技术。
背景技术
射频(radio-frequency，RF)通信系统通常采用封装技术，将各种RF辐射相关组件结合到平面板式结构上。这些封装结构用于实现所需的RF传播特性，同时提供某些安装和制造优势，例如设计更简单、易于进行操作测试/验证、减少掩蔽步骤、最大限度缩短生产上市时间等。
但是，已确定在毫米波频率(主要在E波段)下工作的RF通信系统可能会破坏趋势无线技术(例如，第五代(fifth generation，5G)网络)的实现。具体地，在71GHz至76GHz和81GHz至86GHz下工作的现有E波段10GHz频谱在5G高数据速率应用方面存在某些冲突问题。
因此，为了采用毫米波技术实现高数据速率并避免潜在的5G冲突问题，RF通信系统要求天线阵列具有方向导向能力，这些方向导向能力可以在封装天线(antenna-in-package，AiP)结构或印刷电路板(printed circuit board，PCB)上实现。对于AiP结构，多个毫米波信号必须从IC结构传输到芯片级封装结构，然后馈送到PCB上的天线。换句话说，毫米波信号必须从IC传输到芯片级封装，然后从芯片级封装传输到PCB。
应当理解，毫米波信号从IC传输到芯片级封装以及从芯片级封装传输到PCB需要多次传输，并对传播毫米波信号的完整性和性能提出了某些挑战。具体地，这种多次传输使毫米波信号面临信号功率下降、阻抗匹配不当、不当耦合和缺乏信号隔离等问题，这可能会损害毫米波传输的性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种毫米波通信结构。本文提出的公开内容包括：第一传输结构，其中，所述第一传输结构采用第一环形结构，后接用于承载接地信号的第一接地结构和第二接地结构，其中，所述第一环形过渡结构采用外环和内环，所述第一接地结构在所述第二接地结构之前是不连续的；第二传输结构，其中，所述第二传输结构采用第二环形过渡结构，后接用于承载所述接地信号的第三接地结构和第四接地结构，其中，所述第二环形过渡结构采用外环和内环；第三传输结构，用于承载毫米波信号，其中，所述第三传输结构始于所述第一环形过渡结构和所述第二环形过渡结构的中心，所述第三传输结构与所述第二传输结构共面；第四传输结构，用于可操作地耦合集成电路(integrated circuit，IC)和所述第一传输层、所述第二传输层以及所述第三传输结构。
根据本发明的所述毫米波通信结构的其它方面，其中，所述第一环形过渡结构、所述第一接地结构和所述第二接地结构是共面的，其中，所述第一环形过渡结构还包括多个通孔，其中，所述第二接地结构是锥形的。
根据本发明的所述毫米波通信结构的其它方面，其中，所述第一环形过渡结构的内半径小于所述第二环形过渡结构的内半径，其中，所述第二环形过渡结构、所述第三接地结构和所述第四接地结构是共面的，其中，所述第二环形过渡结构还包括多个通孔。
根据本发明的所述毫米波通信结构的其它方面，其中，所述第二环形过渡结构还包括用于使所述第三传输结构穿过所述第二传输结构的开口，其中，所述第三接地结构比所述第一接地结构宽，其中，所述第三接地结构是锥形的，其中，所述第四接地结构还包括多个通孔。
根据本发明的所述毫米波通信结构的其它方面，其中，所述第一接地结构和所述第三接地结构与地面形成共面波导，其中，所述第二接地结构和所述第四接地结构形成锥形共面波导，其中，所述第二接地结构和所述第四接地结构与多个焊点连接，以将接地信号从所述IC传送到印刷电路板(printed circuit board，PCB)。
根据本发明的所述毫米波通信结构的其它方面，其中，所述第三传输结构采用第一锥形传输线、第二传输线和第三锥形传输线，其中，所述第二传输线、所述第一接地结构和所述第三接地结构与地面形成准共面波导，其中，所述第三锥形传输线形成锥形共面波导，其中，所述第一锥形传输线在所述第一环形过渡结构和所述第二环形过渡结构的中心处连接到第四传输结构，其中，所述第三锥形传输线连接到至少一个焊点，以将毫米波信号从所述IC传送到印刷电路板(printed circuit board，PCB)。
根据本发明的所述毫米波通信结构的其它方面，其中，所述第一传输结构、所述第二传输结构和所述第三传输结构是共面的，其中，所述第四传输结构与所述第一传输结构、所述第二传输结构和所述第三传输结构正交且垂直，其中，所述第四传输结构包括准同轴部分。
附图说明
结合附图，通过以下详细描述，本发明的特征和优点将变得显而易见，在附图中：
图1描述了本发明的各种实施例提供的毫米波通信系统的示例性高级结构图；
图2描述了本发明的各种实施例提供的IC封装的高级三维材料堆叠图；
图3描述了本发明的各种实施例提供的包括重布线层、钝化通孔层和模制化合物的芯片级封装系统的高级结构图；
图4示出了本发明的各种实施例提供的毫米波信号的以dB为单位的电场图形；
图5示出了本发明的各种实施例提供的从IC到芯片封装中的重布线层的毫米波信号传输的小信号散射(S参数)响应；
图6示出了本发明的各种实施例提供的从芯片封装到球栅阵列(ball gridarray，BGA)和到外部PCB的毫米波信号传输的小信号散射(S参数)；
图7A示出了本发明的各种实施例提供的描绘具有一个嵌入式IC的芯片级封装设计的毫米波的布局；
图7B示出了本发明的各种实施例提供的芯片级封装技术的重布线层布局的一部分以及IC的顶部金属层中的放大的毫米波；
图8描述了本发明的各种实施例提供的毫米波通信系统的示例性结构；
图9A、图9B和图9C描述了本发明的各种实施例提供的包括PCB上的天线的毫米波通信系统的示例性结构；
图10描述了本发明的各种实施例提供的包括封装天线(antennas in package，AiP)的毫米波通信系统的示例性结构；
图11描述了本发明的各种实施例提供的用于通过毫米波通信结构传输毫米波信号的过程的功能流程图。
应当理解，在整个附图和对应的描述中，相似的特征由相同的附图标记标识。此外，还应当理解，附图和随后的描述仅用于说明目的，并且此类公开内容并不意图限制权利要求的范围。
具体实施方式
如本文所采用，术语“大约”或“大致”是指相对于标称值的+/–10％变化。应当理解，无论是否具体提及，本文提供的给定值总是包括这种变化。
除非另有定义，否则本文所用的所有技术和科学术语都具有与所描述的实施例所属领域的普通技术人员公知的含义相同的含义。
图1示出了本发明毫米波的各种实施例提供的毫米波通信系统100的示例性高级结构图。毫米波通信系统100的结构包括集成电路(integrated circuit，IC)封装110。如图所示，相对于传统的安装或耦合技术，IC封装110可以包括倒装IC 120。IC封装110中可以包括一个或多个连接，以便于将IC 120连接到印刷电路板(printed circuit board，PCB)140。这些连接可以采用焊料基连接(例如，球栅阵列(ball grid array，BGA)焊料球130)来实现。可以存在其它元件，但为了易处理性和简化的目的，未示出这些元件。
IC封装110可以在PCB 140的空腔中实现，并且还可以基于嵌入式晶圆级球栅阵列(embedded wafer level ball grid array，eWLB)封装技术。eWLB技术有助于扇出结构的实现，并为布线互连留出更多的空间。此外，eWLB技术允许以较低的成本制造具有优异热性能和电性能的小型扁平封装，并实现具有大量互连的IC。
毫米波通信系统100还可以包括嵌入在IC封装110中的天线阵列(例如，AiP)，或者可以在PCB 140上实现。此外，IC 120还可以包括多个高频信号收发器端口，用于同时从天线阵列发送高频信号和接收来自天线阵列的高频信号。
为了处理从IC 120到IC封装110以及从IC封装110到PCB 140的毫米波信号传输，毫米波通信系统100可以采用一系列传输线，用于以使得由传输线传送的毫米波信号对IC120上的电路的功能具有最小干扰影响的方式在IC封装110的扇入区域中操作。
如图1所示，PCB 140可以实现为多层PCB，其中，PCB的各个层由具有不同厚度水平的不同材料构成。例如，在所示的实施例中，聚酰亚胺膜的厚度为13μm，粘合剂层的厚度为13μm，铜层的厚度为9μm，Pyralux AP层的厚度为2mil，Pyralux HT层的厚度为2mil。但是，应当理解，IC封装110可以堆叠在任何适当配置的PCB上。
根据所公开的实施例，毫米波通信系统100的示例性结构可以实现PCB 140，其中，总堆叠高度为356μm，空腔高度为262μm，下Pyralux AP层和覆盖层厚度为94μm，中板厚度大于400μm，使毫米波通信系统100的结构总高度约为662μm。
图2描述了本发明的各种实施例提供的包括eWLB技术的芯片级封装的堆叠视图。IC封装110可以采用微模制层204、206和208、金属层212-A、212-B和212-C、钝化通孔PSV1216、钝化通孔PSV2 218，和钝化通孔PSV3 220。在某些实施例中，与IC 120相关联的氮化硅介电层202可以堆叠在IC封装110的顶部上。
此外，金属层212-A、212-B和212-C还可以分别采用金属焊盘214、重布线层RDL1226和重布线层RDL2 228。如图所示，IC封装110可以堆叠在采用过渡球栅阵列(ball gridarray，BGA)222的空气层210上。此外，空气层210可以堆叠在PCB 224上。PCB 224还可以采用PCB通孔230、PCB接地层232和PCB信号层234。应当理解，IC封装110和PCB 224中可以存在其它层和通孔，但为了易处理性和简化的目的，未示出。
在图2描述的IC封装110的示例性结构中，微模制层204和PSV1 216可以被配置为具有大约12.3μm的高度，微模制层206和PSV2 218可配置为具有大约10.3μm的高度，微模制层208和PSV2 220可配置为具有大约11μm的高度，空气层210和过渡BGA 222可被配置为具有大约250μm的高度，分别采用金属焊盘214、重布线层RDL1 226和重布线层RDL2228的金属层212-A、212-B和212-C可以被配置为具有大约5μm的高度。
此外，IC 120将毫米波信号和接地(GND)信号提供到与IC 120相关联的金属焊盘214。PSV1 216将金属焊盘214连接到RDL1 226，以便GND信号通过PSV1 216从金属焊盘214传输到RDL1 226。PSV2 218将RDL1 226连接到RDL2 228，毫米波信号和接地(GND)信号通过PSV1 216和PSV2 218从金属焊盘214传输到RDL2 228。此外，PSV3 220将RDL2 228连接到过渡BGA 222，使得毫米波信号和接地(GND)信号从RDL2 228传输到过渡BGA 222，并最终通过PCB通孔230传输到PCB 224。应当理解，在某些实施例中，PSV3 220的开口可以基本上大于PSV1 216和PSV2 218的开口，以适应过渡BGA 222到RDL2 228的连接。
在毫米波信号和接地(GND)信号从IC 120传输到PCB 224期间，RDL1 226和RDL2228用于充当传送信号的传输线。此外，RDL1 226和RDL2 228通过实现最佳阻抗匹配、最小相互能量耦合和最大隔离来最大限度地减少干扰影响，从而高效地将毫米波信号从IC 120传输到PCB 224。
图3描述了本发明的各种实施例提供的重布线层RDL1 226和RDL2 228的代表性结构。RDL1 226和RDL2 228可以用于以共面的方式操作，因为传输线包括具有平滑变化阻抗的不同形状的部分，以最大限度地减少IC 120与IC封装110之间的不匹配。具体地，RDL1226的结构可以用作毫米波通信系统100的GND结构。RDL1 226被实现为环形过渡结构226-A，后接第一共面GND结构226-B和第二共面GND结构226-C。
环形过渡结构226-A还包括多个通孔、内环和外环，用于阻抗匹配，以便在毫米波信号从垂直(即，z)方向转换到水平(即，y)方向期间，限制来自IC 120的毫米波信号在反向方向上行进。此外，环形过渡结构226-A用作IC 120与RDL1 226至PSV1 216中的其余部分之间的交叉部分。
在某些实施例中，如图3所示，RDL1 226的环形过渡结构226-A包括四个通孔和一个导电通孔，这四个通孔可以沿着由相应的内环和外环限定的圆周环以基本上相等的距离设置，该导电通孔设置在环形过渡结构226-A的中心处。四个圆周通孔用作屏蔽接地元件，而中心通孔用作毫米波信号馈送线，使得环形过渡结构226-A用作准同轴波导结构。这种准同轴波导结构通过有效匹配由于沿着垂直(即，z)方向的后续堆叠层所产生的任何阻抗差异来保持传输的毫米波信号的完整性。
第一共面GND结构226-B被布置成在第二共面GND结构226-C之前的一点上不连续。第二共面GND结构226-C是锥形的，使得它在第一共面GND结构226-B与第二共面GND结构226-C之间的不连续处提供可接受的阻抗匹配。此外，第二共面GND结构226-C通过PSV3 220连接到过渡BGA的222-A和222-C。
RDL2 228的结构用作IC封装110的信号线。RDL1 228是环形过渡结构228-A，后接第一共面GND结构228-B和第二GND共面结构228-C。环形过渡结构228-A还包括多个通孔、具有开口的内环和具有开口的外环，用于阻抗匹配，以在毫米波信号从垂直(即，z)方向转换到水平(即，y)方向期间，限制来自IC 120的毫米波信号在垂直方向上行进。环形过渡结构226-A相对于环形过渡结构228-A呈锥形，使得环形过渡结构226-A的内半径小于环形过渡结构228-A的内半径。此外，环形过渡结构228-A提供RDL1 226与RDL2 228至PSV2 218中的其余部分之间的交叉部分。
类似于上面提到的RDL1 226环形过渡结构，所描述的实施例指示，RDL2 228的环形过渡结构228-A包括四个通孔和一个导电通孔，这四个通孔可以沿着由相应的内环和外环限定的圆周环以基本上相等的距离设置，该导电通孔设置在环形过渡结构228-A的中心处。四个圆周通孔用作屏蔽接地元件，而中心通孔用作毫米波信号馈送线，使得环形过渡结构228-A用作准同轴波导结构。这种准同轴波导结构通过有效匹配由于沿着垂直(即，z)方向的后续堆叠层所产生的任何阻抗差异来保持传输的毫米波信号的完整性。
此外，被配置为比第一共面GND结构226-B更宽的第一共面GND结构228-B和第二共面结构228-C本质上是锥形的，以提供可接受的阻抗匹配。
如图3所示，RDL2 228还采用锥形接地准共面波导(quasi-coplanar waveguidewith ground，quasi-CPWG)过渡结构228-F，该锥形接地准共面波导过渡结构228-F源自环形过渡结构226-A和228-A的中心。准CPWG过渡结构228-F用于匹配准CPWG线228-D的阻抗，该准CPWG线228-D穿过第一共面GND结构228-B。继而，准CPWG线228-D用于匹配锥形共面过渡结构228-E的阻抗，该锥形共面过渡结构228-E随后通过PSV3 220耦合到过渡BGA 222-B。
应当理解，第一共面GND结构226-B和第一共面GND结构228-B一起用作接地共面波导(coplanar waveguide with GND，CPWG)结构，并且第二共面GND结构226-C和第二共面GND结构228-C一起用作接地锥形共面波导(tapered coplanar waveguide with GND，TCPWG)结构。此外，锥形共面过渡结构228-E用作锥形共面波导(tapered coplanarwaveguide，TCPW)。
如图所示，IC 120将毫米波信号和GND信号提供到金属焊盘214。来自金属焊盘214的GND信号通过PSV1 216馈送到环形过渡结构226-A，并通过PSV1 216和PSV2 218馈送到环形过渡结构228-A。来自金属焊盘214的毫米波信号通过PSV1 216和PSV2 218馈送到锥形准CPWG过渡结构228-F。PSV1 216和PSV2 218的组合垂直高度可以约为23μm。
如上所述，由于环形过渡结构226-A、228-A包括由PSV1 216、PSV2 218所体现的周向屏蔽接地元件和由锥形准CPWG过渡结构228-F所体现的集中信号馈送线，毫米波信号沿着垂直(即，z)方向从金属焊盘214向RDL2 228的传送以准同轴波导传输模式执行。
由于横截面电场分布在传统微带线模式与CPWG模式之间，因此，毫米波信号以准微带线模式和CPWG模式从垂直(即，z)方向传输，并进一步沿着水平(即，y)方向横向传播通过准CPWG线228-D，如图3所示。该路径的尺寸可以保持较小，例如68μm，以便于多个毫米波信号的传送。GND信号还沿着水平(即，y)方向传播通过第一共面GND结构226-B和第一共面GND结构228-B。
此外，在第一共面GND结构226-B与第二共面GND结构226-C之间的不连续处，发生信号传输，并且毫米波信号在水平(即，y)方向上传播通过锥形共面过渡结构228-E，然后在垂直(即，z)方向上通过过渡BGA 222-B，最后通过PCB通孔230到达PCB 224。此外，GND信号在水平(即，y)方向上传播通过第二共面GND结构226-C和第二共面GND结构228-C，然后在垂直(即，z)方向上通过过渡BGA的222-A和222-B，以提供从IC 120到PCB 224的连续GND信号。
图4示出了本发明的各种实施例提供的以dB为单位的电场图形。横截面402描述了以准同轴模式从金属焊盘214传输到RDL1 226和RDL2 228的毫米波信号的边缘电场图形。环形过渡结构226-A和228-A的四个通孔被设计成有助于毫米波信号向RDL1 226和RDL2228传播。
横截面404描述了以准微带线模式和CPWG模式传播的毫米波信号的边缘电场图形。这种毫米波信号传播非常接近IC 120，并且可以通过向IC 120反向传播毫米波信号边缘电场的一部分来影响IC 120上的电路的功能。因此，RDL1 226不仅用作接地结构，而且还用于限制毫米波信号边缘电场的反向传播，以最小化IC 120与IC封装110之间的互能耦合。
横截面406指示以TCPWG模式和TCPW模式传播的毫米波信号的电场图形。在这种传播模式下，RDL1 226在准CPWG 228-D和TPCW 228-E的连接处下方是不连续的。TPCW 228-E在横截面404和406处提供阻抗匹配，使得由于TPCW 228-E下方的不连续RDL1 226，形成朝向TCPWG的边缘的边缘电场。
应当理解，毫米波信号以波导模式在CPWG与微带线之间行进，并被引导到IC封装110的扇出区域，以进一步传输。例如，毫米波信号可以被转发到嵌入在IC封装110中的天线阵列(例如，封装天线(antenna in package，AiP))，或者可以从IC封装110重定向并提供到PCB 224。
图5示出了本发明的各种实施例提供的从IC 120到RDL2 228的毫米波信号传输的毫米波小信号散射参数(S参数)。图上的黑色实线表示插入损耗，图上的两条黑色虚线表示毫米波信号从IC 120传输到RDL2 228时的输入回波损耗和输出回波损耗。在这种情况下，插入损耗约为–.15dB，在这种情况下，回波损耗约为–30dB。
图6示出了本发明的各种实施例提供的毫米波信号通过过渡BGA 222从IC 120传输到PCB带状线(224)的毫米波小信号散射(S参数)。图上的黑色实线表示插入损耗，图上的两条黑色虚线表示毫米波信号从IC 120传输到过渡BGA 222时的输入回波损耗和输出回波损耗。在这种情况下，插入损耗约为–.6dB，在这种情况下，回波损耗约为–20dB。
图7A示出了本发明的各种实施例提供的描绘用于毫米波通信系统100的具有一个嵌入式IC的芯片级封装设计的毫米波的布局。如图所示，布局可以为采用8个高频信号输出的IC 120限定扇入区域。然后，布局可以被适当地设计成以高效的方式在IC封装110的扇出区域的边缘将来自高频信号端口的毫米波信号带出。
图7B示出了本发明的各种实施例提供的芯片级封装技术的重布线层布局的一部分以及IC的顶部金属层中的放大的毫米波。如图所示，布线布局可以被设计成使得来自IC120的毫米波信号通过IC封装110传输，而不影响IC 120中存在的电路的功能。此外，RDL1226然后可用作屏蔽层，当毫米波信号在RDL2 228上方传送和传输时保护存在于IC 120中的电路。
图8描述了本发明的各种实施例提供的毫米波通信系统1100的示例性结构。如图所示，被设计成在IC封装1110上方的毫米波通信系统1100采用9个IC封装到PCB过渡结构1102、8个IC到IC封装过渡结构1104、DC线1106的布局、一个RF封装到PCB过渡结构1108。
应当理解，来自IC的9个毫米波信号被封装，并通过波导传输到PCB过渡结构1102中，该PCB过渡结构1102被设计成与IC封装110中采用的过渡结构一致。在9个IC封装到PCB过渡结构1102中，8个IC封装到PCB过渡结构可用于提供8个毫米波信号到天线阵列(未示出)的传输，一个IC封装到PCB过渡结构1102可用于提供组合毫米波发送信号和组合毫米波接收信号从/到上下变频器(up down converter，UDC)的传输。
此外，8个IC到IC封装过渡结构1104被设计成与金属焊盘214一致。8个IC到IC封装过渡结构1104可用于提供8个毫米波信号从IC到IC封装的传输。
图9A、图9B和图9C描述了本发明的各种实施例提供的包括PCB上的天线的毫米波通信系统1200的示例性结构。如图所示，在图9A中，被设计成在IC封装1110上方的毫米波通信系统1200可以在PCB 1202上方实现。毫米波通信系统1200可以设置有同轴馈送端口1204(仅用于模拟目的)。可能存在其它元件，但为了易处理性和简化的目的，未示出这些元件。
图9B示出了在PCB 1202上实现的提供端射式辐射图形(但是，它可以是任何其它辐射类型)的单独的单极天线1206。应当理解，单独的天线1206可以基于任何合适的设计。一个这种示例可以是支持用于波束控制的天线。此外，图9C示出了毫米波通信系统1200的配置，该毫米波通信系统1200被设计成在IC封装1110上方，可以在PCB 1202上方实现，采用在PCB 1202上方实现的天线阵列1208。天线阵列1208可以由天线元件1206的阵列组成。
与本发明的各种实施例一致，毫米波通信系统1200能够采用IC到IC封装过渡结构1104将毫米波信号从IC(未示出)传输到IC封装1110，采用IC封装到PCB过渡结构1102将毫米波信号从IC封装1110传输到PCB 1202，并最终将毫米波信号转发到天线阵列1208。通过这样做，毫米波通信系统1200提供了毫米波信号的高效传输，同时改进了阻抗匹配、最小化互能耦合和最大化隔离。
图10描述了本发明的各种实施例提供的包括指向辐射封装天线(antennas inpackage，AiP)的毫米波通信系统1300的示例性结构。在IC封装1110上实现的毫米波通信系统1300可以采用封装天线(antennas in package，AiP)阵列1302、用于机械支撑的焊球1304A和1304B、RXRF到UDC过渡结构1306、同轴馈送端口1204(仅用于模拟目的)和TXRF到UDC过渡结构1108。可能存在其它元件，但为了易处理性和简化的目的，未示出这些元件。
与本发明的各种实施例一致，毫米波通信系统1300能够将毫米波信号从IC(未示出)传输到封装天线(antenna in package，AiP)阵列1302。应当理解，封装天线(antennain package，AiP)阵列1302可以在IC封装1110上而非PCB 1202上实现。此外，封装天线(antenna in package，AiP)阵列可以基于任何合适的设计。一个这种示例可以是具有导向能力的天线阵列。
图11描述了本发明的各种实施例提供的用于通过毫米波通信结构传输毫米波信号的过程1400的功能流程图。
过程1400在任务框1402处开始，其中，第一传输结构和第二传输接收接地信号。如上所述，RDL1 226和RDL2 228以准同轴波导模式通过PSV1 216和PSV2 218接收由IC 120提供的接地信号。
过程1400前进到任务框1406，其中，第三传输结构接收毫米波信号。如前所述，与RDL2 228相关联的锥形接地准共面波导(quasi-coplanar waveguide with ground，quasi-CPWG)过渡结构228-F可以用于以准同轴波导模式通过PSV1 216和PSV2 218接收由IC 120提供的毫米波信号。
最后，在任务框1406中，其中，毫米波信号和接地信号从第一传输结构、第二传输结构和第三传输结构中取出。如上所述，在锥形共面过渡结构228-E中传播的毫米波信号通过过渡BGA 222-B取出，在第二共面GND结构226-C和第二共面GND结构228-C中传播的接地信号通过过渡BGA的222-A和222-C取出。此外，毫米波信号和接地信号被提供到PCB 224。
如本领域技术人员将理解，上述装置的各种实施例在操作中执行一种方法。该传输方法可以包括以下步骤：将接地信号提供到第一传输结构，其中，第一传输结构采用第一环形过渡结构，后接第一接地结构和第二接地结构，其中，第一环形过渡结构采用外环和内环，并且其中，第一接地结构在第二接地结构之前是不连续的；将接地信号提供到第二传输结构，其中，第二传输结构采用第二环形过渡结构，后接第三接地结构和第四接地结构，其中，第二环形过渡结构采用外环和内环；将毫米波信号提供到第三传输结构，其中，第三传输结构始于第一环形过渡结构和第二环形过渡结构的中心，并且第三传输结构与第二传输结构共面；采用第四传输结构，将集成电路(integrated circuit，IC)与第一传输层、第二传输层和第三传输结构耦合。
本领域技术人员将理解，上面刚刚概述的方法可以结合装置的任何数量的不同实施例进行。
还应当理解，虽然本文中提出的实施例已经参考特定的特征、结构和实施例描述，但很明显，可以在不脱离这些公开内容的情况下进行各种修改和组合。因此，说明书和附图仅被视为所附权利要求书限定的对发明概念和原理的说明，并且预期覆盖落入本发明的范围内的任何和所有修改、变化、组合或等同物。

Claims (23)

1.一种毫米波通信结构，其特征在于，包括：
第一传输结构，其中，所述第一传输结构采用第一环形过渡结构，后接用于承载接地信号的第一接地结构和第二接地结构，其中：
所述第一环形过渡结构采用外环和内环，
所述第一接地结构在所述第二接地结构之前是不连续的；
第二传输结构，其中，所述第二传输结构采用第二环形过渡结构，后接用于承载所述接地信号的第三接地结构和第四接地结构，其中，所述第二环形过渡结构采用外环和内环；
第三传输结构，用于承载毫米波信号，其中，所述第三传输结构始于所述第一环形过渡结构和所述第二环形过渡结构的中心，所述第三传输结构与所述第二传输结构共面；
第四传输结构，用于可操作地耦合集成电路(integrated circuit，IC)和所述第一传输层、所述第二传输层以及所述第三传输结构。
2.根据权利要求1所述的毫米波通信结构，其特征在于，所述第一环形过渡结构、所述第一接地结构和所述第二接地结构是共面的。
3.根据权利要求1或2所述的毫米波通信结构，其特征在于，所述第一环形过渡结构还包括多个通孔。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的毫米波通信结构，其特征在于，所述第二接地结构还包括多个通孔。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的毫米波通信结构，其特征在于，所述第二接地结构是锥形的。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的毫米波通信结构，其特征在于，所述第一环形过渡结构的内半径小于所述第二环形过渡结构的内半径。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的毫米波通信结构，其特征在于，所述第二环形过渡结构、所述第三接地结构和所述第四接地结构是共面的。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的毫米波通信结构，其特征在于，所述第二环形过渡结构还包括多个通孔。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的毫米波通信结构，其特征在于，所述第二环形过渡结构还包括用于使所述第三传输结构穿过所述第二传输结构的开口。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的毫米波通信结构，其特征在于，所述第三接地结构比所述第一接地结构宽。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的毫米波通信结构，其特征在于，所述第三接地结构是锥形的。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的毫米波通信结构，其特征在于，所述第四接地结构还包括多个通孔。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的毫米波通信结构，其特征在于，所述第一接地结构和所述第三接地结构与地面形成共面波导。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的毫米波通信结构，其特征在于，所述第二接地结构和所述第四接地结构与地面形成锥形共面波导。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的毫米波通信结构，其特征在于，所述第二接地结构和所述第四接地结构与多个焊点连接，以将接地信号从所述IC传送到印刷电路板(printed circuit board，PCB)。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的毫米波通信结构，其特征在于，所述第三传输结构采用第一锥形传输线、第二传输线和第三锥形传输线。
17.根据权利要求16所述的毫米波通信结构，其特征在于，所述第二传输线、所述第一接地结构和所述第三接地结构与地面形成准共面波导。
18.根据权利要求16所述的毫米波通信结构，其特征在于，所述第三锥形传输线形成锥形共面波导。
19.根据权利要求16所述的毫米波通信结构，其特征在于，所述第一锥形传输线在所述第一环形过渡结构和所述第二环形过渡结构的中心处连接到第四传输结构。
20.根据权利要求19所述的毫米波通信结构，其特征在于，所述第三锥形传输线连接到至少一个焊点，以将毫米波信号从所述IC传送到印刷电路板(printed circuit board，PCB)。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的毫米波通信结构，其特征在于，所述第一传输结构、所述第二传输结构和所述第三传输结构是共面的。
22.根据权利要求21所述的毫米波通信结构，其特征在于，所述第四传输结构与所述第一传输结构、所述第二传输结构和所述第三传输结构正交且垂直。
23.根据权利要求1所述的毫米波通信结构，其特征在于，所述第四传输结构包括准同轴部分。
CN202080061049.1A 2019-09-12 2020-09-14 用于通过芯片级封装将毫米波信号从集成电路传输到印刷电路板的扇出过渡结构 Active CN114342066B (zh)

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