CN117543226A - 相控阵封装天线及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提供一种相控阵封装天线及其制作方法。该相控阵封装天线包括：天线阵列、射频芯片、第一玻璃介质层、第二玻璃介质层、基底。第一玻璃介质层被布置在天线阵列与射频芯片之间以隔离天线阵列与射频芯片。天线阵列经由贯穿第一玻璃介质层的一个或多个第一玻璃通孔与射频芯片的相应焊盘电连接。第二玻璃介质层中设置有从第二玻璃介质层的第一表面向内的空腔。空腔的开口朝向第一玻璃介质层。射频芯片被布置在空腔中。射频芯片的焊盘位于射频芯片的第二表面上。射频芯片的第二表面与第二玻璃介质层的第一表面齐平。第二玻璃介质层的第三表面与基底的第四表面相向布置。第二玻璃介质层的第三表面是与第二玻璃介质层的第一表面相对的表面。

Description

相控阵封装天线及其制作方法

技术领域

本公开的实施例涉及天线技术领域，具体地，涉及相控阵封装天线及其制作方法。

背景技术

传统的相控阵封装天线需要使用多个连接元件来连接天线阵列和射频芯片，这些连接元件可能引入信号损耗和泄漏。因此不仅降低了系统性能，还增加了制造成本。此外，传统的相控阵封装天线的封装结构复杂，通常无法满足小型、轻巧设备（例如，智能手机、无人机和物联网设备）的需求。因此，期望实现一种信号损耗低且集成度高的小型相控阵封装天线。

发明内容

本文中描述的实施例提供了一种相控阵封装天线及其制作方法。

根据本公开的第一方面，提供了一种相控阵封装天线。该相控阵封装天线包括：天线阵列、射频芯片、第一玻璃介质层、第二玻璃介质层、基底。其中，第一玻璃介质层被布置在天线阵列与射频芯片之间以隔离天线阵列与射频芯片。天线阵列经由贯穿第一玻璃介质层的一个或多个第一玻璃通孔与射频芯片的相应焊盘电连接。第二玻璃介质层中设置有从第二玻璃介质层的第一表面向内的空腔。空腔的开口朝向第一玻璃介质层。射频芯片被布置在空腔中。射频芯片的焊盘位于射频芯片的第二表面上。射频芯片的第二表面与第二玻璃介质层的第一表面齐平。第二玻璃介质层的第三表面与基底的第四表面相向布置。第二玻璃介质层的第三表面是与第二玻璃介质层的第一表面相对的表面。

在本公开的一些实施例中，第一玻璃介质层的横截面呈梯形。梯形的长边比梯形的短边更靠近射频芯片。天线阵列中的天线被布置在梯形的短边上以及梯形的至少一个腰上。

在本公开的一些实施例中，第一玻璃介质层的横截面呈矩形。矩形包括相互平行的第一边和第二边以及与第一边垂直的两个第三边。第一边比第二边更靠近射频芯片。天线阵列中的天线被布置在第二边上以及两个第三边中的至少一个第三边上。

在本公开的一些实施例中，相控阵封装天线还包括柔性基板。天线阵列中的天线经由柔性基板电连接。

在本公开的一些实施例中，天线阵列与第一玻璃介质层之间布置有第一介质层。第一介质层中布置有第一布线层。天线阵列经由第一布线层连接一个或多个第一玻璃通孔。

在本公开的一些实施例中，第一玻璃介质层与第二玻璃介质层之间布置有第二介质层。第二介质层中布置有第二布线层。一个或多个第一玻璃通孔经由第二布线层连接射频芯片的相应焊盘。

在本公开的一些实施例中，基底是玻璃基底。射频芯片的一个或多个焊盘经由贯穿第二玻璃介质层的一个或多个第二玻璃通孔以及贯穿玻璃基底的一个或多个第三玻璃通孔电连接到位于玻璃基底的第五表面上的相应焊点。玻璃基底的第五表面是与玻璃基底的第四表面相对的表面。

在本公开的一些实施例中，玻璃基底的第四表面与第二玻璃介质层的第三表面之间布置有第三介质层。第三介质层中布置有第三布线层。该一个或多个第二玻璃通孔经由第三布线层连接相应的第三玻璃通孔。

根据本公开的第二方面，提供了一种相控阵封装天线的制作方法。该制作方法包括：提供玻璃基底；通过玻璃通孔工艺形成贯穿玻璃基底的一个或多个第三玻璃通孔；通过电镀工艺在一个或多个第三玻璃通孔中填充金属材料；通过电镀工艺在玻璃基底上形成分别连接到一个或多个第三玻璃通孔的第三布线层，第三布线层不连续以使得一个或多个第三玻璃通孔相互之间无连接；通过化学气相淀积工艺在玻璃基底和第三布线层上形成第三介质层；在第三介质层上通过粘接剂粘连第二玻璃介质层；通过激光切割工艺在第二玻璃介质层中从第二玻璃介质层的第一表面向内形成空腔，空腔的深度小于第二玻璃介质层的厚度；在空腔内布置射频芯片，射频芯片的焊盘被暴露在空腔的开口中；通过玻璃通孔工艺在空腔的两侧形成贯穿第二玻璃介质层的一个或多个第二玻璃通孔，每个第二玻璃通孔在玻璃基底上的正投影被包括在第三布线层在玻璃基底上的正投影之内；通过电镀工艺在一个或多个第二玻璃通孔中填充金属材料；通过电镀工艺在第二玻璃介质层上形成分别连接到一个或多个第二玻璃通孔的第二布线层，第二布线层还连接射频芯片的相应焊盘，第二布线层不连续以使得一个或多个第二玻璃通孔以及射频芯片的焊盘相互之间无连接；通过化学气相淀积工艺在第二玻璃介质层和第二布线层上形成第二介质层；在第二介质层上通过粘接剂粘连第一玻璃介质层；通过玻璃通孔工艺形成贯穿第一玻璃介质层的一个或多个第一玻璃通孔，每个第一玻璃通孔在玻璃基底上的正投影被包括在第二布线层在玻璃基底上的正投影之内以使得一个或多个第一玻璃通孔能够经由第二布线层连接到射频芯片的相应焊盘；通过电镀工艺在一个或多个第一玻璃通孔中填充金属材料；通过电镀工艺在第一玻璃介质层上形成分别连接到一个或多个第一玻璃通孔的第一布线层，第一布线层不连续以使得一个或多个第一玻璃通孔相互之间无连接；通过化学气相淀积工艺在第一玻璃介质层上形成第一介质层；在第一介质层上通过粘接剂粘连天线阵列和柔性基板。

在本公开的一些实施例中，第一玻璃介质层的横截面呈梯形。梯形的长边比梯形的短边更靠近射频芯片。天线阵列中的天线被布置在梯形的短边上以及梯形的至少一个腰上。天线阵列中的天线经由柔性基板电连接。

在本公开的一些实施例中，第一玻璃介质层的横截面呈矩形。矩形包括相互平行的第一边和第二边以及与第一边垂直的两个第三边。第一边比第二边更靠近射频芯片。天线阵列中的天线被布置在第二边上以及两个第三边中的至少一个第三边上。天线阵列中的天线经由柔性基板电连接。

在本公开的一些实施例中，在第一介质层上通过粘接剂粘连天线阵列和柔性基板包括：将天线阵列中的天线与柔性基板通过金属材料焊接成一个整体；以及通过粘接剂将该整体共同粘连到第一介质层上。

在本公开的一些实施例中，在第一介质层上通过粘接剂粘连天线阵列和柔性基板包括：将天线阵列中的天线与柔性基板分别通过粘接剂粘连到第一介质层上的相应位置；以及将天线与柔性基板通过金属材料焊接在一起。

在本公开的一些实施例中，制作方法还包括：在玻璃基底下方通过植球工艺将焊球和相应的第三玻璃通孔中的金属材料连接到一起。

附图说明

为了更清楚地说明本公开的实施例的技术方案，下面将对实施例的附图进行简要说明，应当知道，以下描述的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制，其中：

图1是根据本公开的实施例的相控阵封装天线的示例性截面图；

图2是根据本公开的实施例的相控阵封装天线的另一示例性截面图；

图3是根据本公开的实施例的相控阵封装天线的制作方法的示意性流程图。

在附图中，最后两位数字相同的标记对应于相同的元素。需要注意的是，附图中的元素是示意性的，没有按比例绘制。

具体实施方式

为了使本公开的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本公开的实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，也都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，否则在此使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有与本公开主题所属领域的技术人员所通常理解的相同含义。进一步将理解的是，诸如在通常使用的词典中定义的那些的术语应解释为具有与说明书上下文和相关技术中它们的含义一致的含义，并且将不以理想化或过于正式的形式来解释，除非在此另外明确定义。如在此所使用的，将两个或更多部分“连接”或“耦接”到一起的陈述应指这些部分直接结合到一起或通过一个或多个中间部件结合。另外，诸如“第一”和“第二”的术语仅用于将一个部件（或部件的一部分）与另一个部件（或部件的另一部分）区分开。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等，用来描述如在图中所示的一个器件或元素与其他器件或元素的空间位置关系。例如，术语“在……上”、“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”、“定位在……上”或者“定位在……顶上”等意味着诸如第一结构的第一元素存在于诸如第二结构的第二元素上，其中，在第一元素和第二元素之间可存在中间元素，也可不存在中间元素。术语“接触”意味着连接诸如第一结构的第一元素和诸如第二结构的第二元素，而在两个元素的界面处可以有或者没有其它元素。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在传统的相控阵封装天线的封装结构中，射频芯片与天线阵列之间的信号传输路径通常包括两层及两层以上的金属通孔和布线层。在这种连接方式中，每个通孔和焊球连接都会引入一定的信号传输损耗，这些损耗在毫米波频段尤为显著，从而会导致信号质量下降。

本公开提出了一种相控阵封装天线，其利用玻璃材料作为封装材料。由于玻璃材料具有较低的介电损耗，对于射频信号的损耗较小，有助于维持天线的高性能和信号质量。该相控阵封装天线可利用玻璃通孔（Through-glass-via，TGV）工艺以及合理的布局结构来缩短射频芯片到天线阵列的信号传输路径，大幅度减小信号在传输路径上的能量损耗。

图1示出根据本公开的实施例的相控阵封装天线的示例性截面图。该相控阵封装天线包括：天线阵列、射频芯片1、第一玻璃介质层6、第二玻璃介质层10、基底14。天线阵列包括多个贴片天线2。射频芯片1例如是倒装芯片。

第一玻璃介质层6被布置在天线阵列与射频芯片1之间以隔离天线阵列与射频芯片1。这样，天线2辐射的无线信号与射频芯片1内部的电路不会相互干扰，不会造成信号泄漏、串扰和引起噪声问题，从而可以提高相控阵封装天线的可靠性和性能。此外，还可以避免天线2与射频芯片1相互传递热量而导致热量积聚，从而造成相控阵封装天线的性能不稳定和寿命缩短。

天线阵列经由贯穿第一玻璃介质层6的一个或多个第一玻璃通孔7与射频芯片1的相应焊盘（未示出）电连接。第一玻璃通孔7中可填充有金属材料，包括铜（Cu）、铝（Al）、金（Au）、银（Ag）等。TGV工艺允许天线2与射频芯片1之间的信号传输直接穿越第一玻璃通孔7，减小了信号的传输距离，降低了损耗。这有助于提高毫米波通信系统的性能。

第二玻璃介质层10中设置有从第二玻璃介质层10的第一表面S1向内的空腔。在图1的示例中，第一表面S1是第二玻璃介质层10的上表面。空腔的开口朝向第一玻璃介质层6。在图1的示例中，空腔的开口朝上。射频芯片1被布置在空腔中。射频芯片1的焊盘位于射频芯片1的第二表面S2上。在图1的示例中，第二表面S2是射频芯片1的上表面。射频芯片1的第二表面S2与第二玻璃介质层10的第一表面S1齐平。第二玻璃介质层10的第三表面S3与基底14的第四表面S4相向布置。第二玻璃介质层10的第三表面S3是与第二玻璃介质层10的第一表面S1相对的表面。在图1的示例中，第三表面S3是第二玻璃介质层10的下表面。第四表面S4是基底14的上表面。

在本公开的一些实施例中，如图1所示，天线阵列与第一玻璃介质层6之间可布置有第一介质层4。第一介质层4的材料可包括聚乙烯（PE）、聚酰亚胺（PI）、环氧树脂、硅橡胶。第一介质层4中布置有第一布线层5。第一布线层5的材料可以是金属材料，包括铜（Cu）、铝（Al）、金（Au）、银（Ag）等。天线阵列经由第一布线层5连接该一个或多个第一玻璃通孔7。天线阵列可通过粘接剂被粘连到第一介质层4上。粘接剂的材料可包括环氧树脂胶、硅橡胶、聚氨酯胶、丙烯酸胶等。

在图1的示例的替代示例中，天线阵列与第一玻璃介质层6可直接通过粘接剂进行连接而无需布置第一介质层4。天线阵列可直接连接该一个或多个第一玻璃通孔7。

在本公开的一些实施例中，如图1所示，第一玻璃介质层6与第二玻璃介质层10之间可布置有第二介质层8。第二介质层8的材料可包括聚乙烯（PE）、聚酰亚胺（PI）、环氧树脂、硅橡胶。第二介质层8中布置有第二布线层9。第二布线层9的材料可以是金属材料，包括铜（Cu）、铝（Al）、金（Au）、银（Ag）等。该一个或多个第一玻璃通孔7经由第二布线层9连接射频芯片1的相应焊盘。第一玻璃介质层6可通过粘接剂被粘连到第二介质层8上。

在图1的示例的替代示例中，第一玻璃介质层6与第二玻璃介质层10可直接通过粘接剂进行连接而无需布置第二介质层8。该一个或多个第一玻璃通孔7可直接连接射频芯片1的相应焊盘。

在本公开的一些实施例中，基底14是玻璃基底。这样有助于进一步减小射频信号的损耗，从而有助于更好地维持天线的高性能和信号质量。射频芯片1的一个或多个焊盘经由贯穿第二玻璃介质层10的一个或多个第二玻璃通孔11以及贯穿玻璃基底14的一个或多个第三玻璃通孔15电连接到位于玻璃基底14的第五表面S5上的相应焊点16。焊点16的材料可包括锡（Sn）、铜（Cu）、银（Ag）。玻璃基底14的第五表面S5是与玻璃基底14的第四表面S4相对的表面。在图1的示例中，第五表面S5是玻璃基底14的下表面。第二玻璃通孔11和第三玻璃通孔15中可填充有金属材料，包括铜（Cu）、铝（Al）、金（Au）、银（Ag）等。

在本公开的一些实施例中，如图1所示，玻璃基底14的第四表面S4与第二玻璃介质层10的第三表面S3之间布置有第三介质层12。第三介质层12的材料可包括聚乙烯（PE）、聚酰亚胺（PI）、环氧树脂、硅橡胶。第三介质层12中布置有第三布线层13。第三布线层13的材料可以是金属材料，包括铜（Cu）、铝（Al）、金（Au）、银（Ag）等。该一个或多个第二玻璃通孔11经由第三布线层13连接相应的第三玻璃通孔15。

在图1的示例的替代示例中，玻璃基底14与第二玻璃介质层10可直接通过粘接剂进行连接。该一个或多个第二玻璃通孔11可直接连接相应的第三玻璃通孔15。

上述结构的相控阵封装天线具有以下优势：

1. 降低信号传输损耗：TGV工艺允许天线2与射频芯片1之间的信号传输直接穿越玻璃通孔，减小了信号的传输距离，降低了损耗。这有助于提高毫米波通信系统的性能。

2. 降低封装复杂性：TGV工艺可以减少封装所需的连接元件数量，从而简化封装设计和制造流程。这有望降低成本，提高制造效率。

3. 小型化和高集成度：TGV工艺可实现微小尺寸的通孔，使得射频芯片1和天线2可以更紧凑地集成在封装中。这对于小型设备和高密度封装有巨大的潜力。

4. 提供多层集成：TGV工艺可以在不同层次上实现通孔连接，允许多个射频通道的集成，从而增加了封装的多功能性。

这些优势共同为基于TGV工艺的相控阵天线封装技术提供了巨大的潜力，以满足现代通信和雷达系统的需求。

进一步地，本公开的发明人注意到在传统的天线封装结构中，贴片天线通常被放置在封装体的顶层。这种布局通常会使得天线的辐射范围被受限在水平方向，而垂直方向的覆盖范围有限，不适合应用在一些需要广泛的探测范围的应用场景中，比如汽车雷达等需要借助大扫描角度来识别障碍物并规避它们的应用场景。本公开的一些实施例提出将贴片天线放置在封装结构的顶层和侧面，形成梯形或者矩形结构，增大天线的扫描角度，使其能够应用在一些需要大角度探测范围的场景中。

参考图1，在本公开的一些实施例中，第一玻璃介质层6的横截面呈梯形。梯形的长边比梯形的短边更靠近射频芯片1。天线阵列中的天线2被布置在梯形的短边上以及梯形的至少一个腰上。相比于贴片天线仅被放置在封装体的顶层的方案，将天线阵列中的天线2布置在梯形的短边（封装体的顶层）上以及梯形的一个腰上，能够实现更大的探测范围。如果将天线阵列中的天线2布置在梯形的短边以及梯形的两个腰上，则能够进一步实现更大的探测范围。

在本公开的一些替代实施例中，第一玻璃介质层6的横截面呈矩形。矩形包括相互平行的第一边（下边）和第二边（上边）以及与第一边垂直的两个第三边（左边和右边）。第一边比第二边更靠近射频芯片1。天线阵列中的天线2被布置在第二边上以及两个第三边中的至少一个第三边上。这种布置方式，相比于贴片天线仅被放置在封装体的顶层的方案，也能够实现更大的探测范围。

基于上述布置天线2的实施方式，第一玻璃介质层6的横截面还可以具有其它形状以使得探测范围更大，本公开在此不一一列举。

在本公开的一些实施例中，相控阵封装天线还可包括柔性基板3。天线阵列中的天线2经由柔性基板3电连接。天线阵列中的天线2与柔性基板3可通过金属材料被焊接在一起。柔性基板3的外部介质层的材料可包括聚酰亚胺（PI）、聚四氟乙烯（PTFE）、玻璃纤维增强环氧树脂（FR-4）。柔性基板在内部布置有金属层，能够在天线2之间传递射频信号。柔性基板3的形状可配合第一玻璃介质层6的横截面的形状来设计，以使得天线2的布置方式与第一玻璃介质层6的横截面的形状相匹配。

图2示出根据本公开的实施例的相控阵封装天线的另一示例性截面图。对比图1的示例，在图2中，第一布线层5的厚度可以低于第一介质层4的厚度。这样，第一介质层4中可布置一个或多个第一通孔17，以将天线2连接到第一布线层5。第一通孔17中可填充有金属材料，包括铜（Cu）、铝（Al）、金（Au）、银（Ag）等。

类似地，第二布线层9的厚度可以低于第二介质层8的厚度。这样，第二介质层8中可布置一个或多个第二通孔18，以将第一玻璃通孔7连接到第二布线层9。第二通孔18中可填充有金属材料，包括铜（Cu）、铝（Al）、金（Au）、银（Ag）等。

类似地，第三布线层13的厚度可以低于第三介质层12的厚度。这样，第三介质层12中可布置一个或多个第三通孔19，以将第二玻璃通孔11连接到第三布线层13。第三通孔19中可填充有金属材料，包括铜（Cu）、铝（Al）、金（Au）、银（Ag）等。

图3示出根据本公开的实施例的相控阵封装天线的制作方法300的示意性流程图。

在图3中的框S302处，提供玻璃基底14。玻璃材料的基底具有较低的介电损耗，对于射频信号的损耗较小，有助于维持天线的高性能和信号质量。

在框S304处，通过玻璃通孔（TGV）工艺形成贯穿玻璃基底14的一个或多个第三玻璃通孔15。第三玻璃通孔15的数量和位置根据实际应用来确定。

在框S306处，通过电镀工艺在一个或多个第三玻璃通孔15中填充金属材料。金属材料包括铜（Cu）、铝（Al）、金（Au）、银（Ag）等。在本公开的一些实施例中，在该一个或多个第三玻璃通孔15中填充金属材料之后，在玻璃基底14下方通过植球工艺将焊点16和相应的第三玻璃通孔15中的金属材料连接到一起。焊点16可以呈半球状。

在框S308处，通过电镀工艺在玻璃基底14上形成分别连接到一个或多个第三玻璃通孔15的第三布线层13。第三布线层13不连续以使得一个或多个第三玻璃通孔15相互之间无连接。换句话说，第三布线层13可包括多个部分，每个部分对应一个第三玻璃通孔15，且各个部分之间无连接。第三布线层13的材料可以是金属材料，包括铜（Cu）、铝（Al）、金（Au）、银（Ag）等。

在框S310处，通过化学气相淀积（Chemical Vapor Deposition，CVD）工艺在玻璃基底14和第三布线层13上形成第三介质层12。第三介质层12的材料可包括聚乙烯（PE）、聚酰亚胺（PI）、环氧树脂、硅橡胶。在本公开的一些实施例中，第三介质层12在玻璃基底14上的正投影与玻璃基底14完全重叠，或者位于玻璃基底14之内。

在框S312处，在第三介质层12上通过粘接剂粘连第二玻璃介质层10。粘接剂的材料可包括环氧树脂胶、硅橡胶、聚氨酯胶、丙烯酸胶等。在本公开的一些实施例中，第二玻璃介质层10在玻璃基底14上的正投影与玻璃基底14完全重叠，或者位于玻璃基底14之内。

在框S314处，通过激光切割工艺在第二玻璃介质层10中从第二玻璃介质层10的第一表面S1向内形成空腔。空腔的深度小于第二玻璃介质层10的厚度。

在框S316处，在空腔内布置射频芯片1。射频芯片1的焊盘被暴露在空腔的开口中。射频芯片1例如是倒装芯片。射频芯片1的第二表面S2与第二玻璃介质层10的第一表面S1齐平。

在框S318处，通过玻璃通孔工艺在空腔的两侧形成贯穿第二玻璃介质层10的一个或多个第二玻璃通孔11。每个第二玻璃通孔11在玻璃基底14上的正投影被包括在第三布线层13在玻璃基底14上的正投影之内。

在框S320处，通过电镀工艺在一个或多个第二玻璃通孔11中填充金属材料。金属材料包括铜（Cu）、铝（Al）、金（Au）、银（Ag）等。

在框S322处，通过电镀工艺在第二玻璃介质层10上形成分别连接到一个或多个第二玻璃通孔11的第二布线层9。第二布线层9还连接射频芯片1的相应焊盘。第二布线层9不连续以使得一个或多个第二玻璃通孔11以及射频芯片1的焊盘相互之间无连接。换句话说，第二布线层9可包括多个部分，每个部分对应一个第二玻璃通孔11或者一个焊盘，且各个部分之间无连接。第二布线层9的材料可以是金属材料，包括铜（Cu）、铝（Al）、金（Au）、银（Ag）等。

在框S324处，通过化学气相淀积工艺在第二玻璃介质层10和第二布线层9上形成第二介质层8。在本公开的一些实施例中，第二介质层8在玻璃基底14上的正投影与第二玻璃介质层10在玻璃基底14上的正投影完全重叠，或者位于第二玻璃介质层10在玻璃基底14上的正投影之内。

在框S326处，在第二介质层8上通过粘接剂粘连第一玻璃介质层6。在本公开的一些实施例中，第一玻璃介质层6的横截面呈梯形。梯形的长边比梯形的短边更靠近射频芯片1。在本公开的另一些实施例中，第一玻璃介质层6的横截面呈矩形。矩形包括相互平行的第一边和第二边以及与第一边垂直的两个第三边。第一边比第二边更靠近射频芯片1。

在框S328处，通过玻璃通孔工艺形成贯穿第一玻璃介质层6的一个或多个第一玻璃通孔7。每个第一玻璃通孔7在玻璃基底14上的正投影被包括在第二布线层9在玻璃基底14上的正投影之内以使得该一个或多个第一玻璃通孔7能够经由第二布线层9连接到射频芯片1的相应焊盘。

在框S330处，通过电镀工艺在一个或多个第一玻璃通孔7中填充金属材料。金属材料包括铜（Cu）、铝（Al）、金（Au）、银（Ag）等。

在框S332处，通过电镀工艺在第一玻璃介质层6上形成分别连接到该一个或多个第一玻璃通孔7的第一布线层5。第一布线层5不连续以使得一个或多个第一玻璃通孔7相互之间无连接。换句话说，第一布线层5可包括多个部分，每个部分对应一个第一玻璃通孔7，且各个部分之间无连接。第一布线层5的材料可以是金属材料，包括铜（Cu）、铝（Al）、金（Au）、银（Ag）等。

在框S334处，通过化学气相淀积工艺在第一玻璃介质层6上形成第一介质层4。在本公开的一些实施例中，第一介质层4完整覆盖第一玻璃介质层6的整个外表面。换句话说，第一介质层4的形状取决于第一玻璃介质层6的整个外表面的形状。

在框S336处，在第一介质层4上通过粘接剂粘连天线阵列和柔性基板3。天线阵列中的天线经由柔性基板3电连接。

在第一玻璃介质层6的横截面呈梯形的实施例中，天线阵列中的天线被布置在梯形的短边上以及梯形的至少一个腰上。在第一玻璃介质层6的横截面呈矩形的实施例中，天线阵列中的天线被布置在第二边上以及两个第三边中的至少一个第三边上。

在本公开的一些实施例中，可先将天线阵列中的天线与柔性基板3通过金属材料焊接成一个整体。然后通过粘接剂将该整体共同粘连到第一介质层4上。

在本公开的另一些实施例中，可先将天线阵列中的天线与柔性基板3分别通过粘接剂粘连到第一介质层4上的相应位置。然后将天线与柔性基板3通过金属材料焊接在一起。

综上所述，根据本公开的实施例的相控阵封装天线利用具有较低的介电损耗的玻璃材料作为封装材料，有助于减小射频信号传输中的能量损失，有助于维持天线的高性能和信号质量。该相控阵封装天线采用TGV工艺制作玻璃通孔，通过垂直互连的方式，缩短了射频芯片和天线的互连距离，从而降低信号在传输路径上的能量损耗。该相控阵封装天线还优化了天线阵列的布局方式，通过柔性基板连接的方式将天线分布放置在封装体的顶层和两侧，拓宽了相控阵天线的扫描角度。因此根据本公开的实施例的相控阵封装天线可以应用于汽车雷达等需要大扫描角探测的应用场景，具有广泛的应用前景和市场价值。可见，根据本公开的实施例的相控阵封装天线具有高效率、低损耗、大扫描角度的优点。

根据本公开的实施例的相控阵封装天线的制作方法可重复利用相同工艺和相同材料来制作不同层次，简化了生产流程，降低了生产成本。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的装置和方法的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

除非上下文中另外明确地指出，否则在本文和所附权利要求中所使用的词语的单数形式包括复数，反之亦然。因而，当提及单数时，通常包括相应术语的复数。相似地，措辞“包含”和“包括”将解释为包含在内而不是独占性地。同样地，术语“包括”和“或”应当解释为包括在内的，除非本文中明确禁止这样的解释。在本文中使用术语“示例”之处，特别是当其位于一组术语之后时，所述“示例”仅仅是示例性的和阐述性的，且不应当被认为是独占性的或广泛性的。

适应性的进一步的方面和范围从本文中提供的描述变得明显。应当理解，本申请的各个方面可以单独或者与一个或多个其它方面组合实施。还应当理解，本文中的描述和特定实施例旨在仅说明的目的并不旨在限制本申请的范围。

以上对本公开的若干实施例进行了详细描述，但显然，本领域技术人员可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下对本公开的实施例进行各种修改和变型。本公开的保护范围由所附的权利要求限定。

Claims (10)

1.一种相控阵封装天线，其特征在于，所述相控阵封装天线包括：天线阵列、射频芯片、第一玻璃介质层、第二玻璃介质层、基底，

其中，所述第一玻璃介质层被布置在所述天线阵列与所述射频芯片之间以隔离所述天线阵列与所述射频芯片，所述天线阵列经由贯穿所述第一玻璃介质层的一个或多个第一玻璃通孔与所述射频芯片的相应焊盘电连接，所述第二玻璃介质层中设置有从所述第二玻璃介质层的第一表面向内的空腔，所述空腔的开口朝向所述第一玻璃介质层，所述射频芯片被布置在所述空腔中，所述射频芯片的焊盘位于所述射频芯片的第二表面上，所述射频芯片的所述第二表面与所述第二玻璃介质层的所述第一表面齐平，所述第二玻璃介质层的第三表面与所述基底的第四表面相向布置，所述第二玻璃介质层的所述第三表面是与所述第二玻璃介质层的所述第一表面相对的表面。

2.根据权利要求1所述的相控阵封装天线，其特征在于，所述第一玻璃介质层的横截面呈梯形，所述梯形的长边比所述梯形的短边更靠近所述射频芯片，所述天线阵列中的天线被布置在所述梯形的所述短边上以及所述梯形的至少一个腰上；或者

所述第一玻璃介质层的横截面呈矩形，所述矩形包括相互平行的第一边和第二边以及与所述第一边垂直的两个第三边，所述第一边比所述第二边更靠近所述射频芯片，所述天线阵列中的天线被布置在所述第二边上以及所述两个第三边中的至少一个第三边上。

3.根据权利要求1或2所述的相控阵封装天线，其特征在于，所述相控阵封装天线还包括柔性基板，所述天线阵列中的天线经由所述柔性基板电连接。

4.根据权利要求1或2所述的相控阵封装天线，其特征在于，所述天线阵列与所述第一玻璃介质层之间布置有第一介质层，所述第一介质层中布置有第一布线层，所述天线阵列经由所述第一布线层连接所述一个或多个第一玻璃通孔。

5.根据权利要求1或2所述的相控阵封装天线，其特征在于，所述第一玻璃介质层与所述第二玻璃介质层之间布置有第二介质层，所述第二介质层中布置有第二布线层，所述一个或多个第一玻璃通孔经由所述第二布线层连接所述射频芯片的相应焊盘。

6.根据权利要求1或2所述的相控阵封装天线，其特征在于，所述基底是玻璃基底，所述射频芯片的一个或多个焊盘经由贯穿所述第二玻璃介质层的一个或多个第二玻璃通孔以及贯穿所述玻璃基底的一个或多个第三玻璃通孔电连接到位于所述玻璃基底的第五表面上的相应焊点，所述玻璃基底的所述第五表面是与所述玻璃基底的所述第四表面相对的表面。

7.根据权利要求6所述的相控阵封装天线，其特征在于，所述玻璃基底的所述第四表面与所述第二玻璃介质层的所述第三表面之间布置有第三介质层，所述第三介质层中布置有第三布线层，所述一个或多个第二玻璃通孔经由所述第三布线层连接相应的第三玻璃通孔。

8.一种相控阵封装天线的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：

提供玻璃基底；

通过玻璃通孔工艺形成贯穿所述玻璃基底的一个或多个第三玻璃通孔；

通过电镀工艺在所述一个或多个第三玻璃通孔中填充金属材料；

通过所述电镀工艺在所述玻璃基底上形成分别连接到所述一个或多个第三玻璃通孔的第三布线层，所述第三布线层不连续以使得所述一个或多个第三玻璃通孔相互之间无连接；

通过化学气相淀积工艺在所述玻璃基底和所述第三布线层上形成第三介质层；

在所述第三介质层上通过粘接剂粘连第二玻璃介质层；

通过激光切割工艺在所述第二玻璃介质层中从所述第二玻璃介质层的第一表面向内形成空腔，所述空腔的深度小于所述第二玻璃介质层的厚度；

在所述空腔内布置射频芯片，所述射频芯片的焊盘被暴露在所述空腔的开口中；

通过所述玻璃通孔工艺在所述空腔的两侧形成贯穿所述第二玻璃介质层的一个或多个第二玻璃通孔，每个第二玻璃通孔在所述玻璃基底上的正投影被包括在所述第三布线层在所述玻璃基底上的正投影之内；

通过所述电镀工艺在所述一个或多个第二玻璃通孔中填充金属材料；

通过所述电镀工艺在所述第二玻璃介质层上形成分别连接到所述一个或多个第二玻璃通孔的第二布线层，所述第二布线层还连接所述射频芯片的相应焊盘，所述第二布线层不连续以使得所述一个或多个第二玻璃通孔以及所述射频芯片的焊盘相互之间无连接；

通过所述化学气相淀积工艺在所述第二玻璃介质层和所述第二布线层上形成第二介质层；

在所述第二介质层上通过粘接剂粘连第一玻璃介质层；

通过所述玻璃通孔工艺形成贯穿所述第一玻璃介质层的一个或多个第一玻璃通孔，每个第一玻璃通孔在所述玻璃基底上的正投影被包括在所述第二布线层在所述玻璃基底上的正投影之内以使得所述一个或多个第一玻璃通孔能够经由所述第二布线层连接到所述射频芯片的相应焊盘；

通过所述电镀工艺在所述一个或多个第一玻璃通孔中填充金属材料；

通过所述电镀工艺在所述第一玻璃介质层上形成分别连接到所述一个或多个第一玻璃通孔的第一布线层，所述第一布线层不连续以使得所述一个或多个第一玻璃通孔相互之间无连接；

通过所述化学气相淀积工艺在所述第一玻璃介质层上形成第一介质层；

在所述第一介质层上通过粘接剂粘连天线阵列和柔性基板。

9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述第一玻璃介质层的横截面呈梯形，所述梯形的长边比所述梯形的短边更靠近所述射频芯片，所述天线阵列中的天线被布置在所述梯形的所述短边上以及所述梯形的至少一个腰上，所述天线阵列中的天线经由所述柔性基板电连接；或者

所述第一玻璃介质层的横截面呈矩形，所述矩形包括相互平行的第一边和第二边以及与所述第一边垂直的两个第三边，所述第一边比所述第二边更靠近所述射频芯片，所述天线阵列中的天线被布置在所述第二边上以及所述两个第三边中的至少一个第三边上，所述天线阵列中的天线经由所述柔性基板电连接。

10.根据权利要求8或9所述的制作方法，其特征在于，在所述第一介质层上通过粘接剂粘连天线阵列和柔性基板包括：将所述天线阵列中的天线与所述柔性基板通过金属材料焊接成一个整体；以及通过粘接剂将所述整体共同粘连到所述第一介质层上；或者

在所述第一介质层上通过粘接剂粘连天线阵列和柔性基板包括：将所述天线阵列中的天线与所述柔性基板分别通过粘接剂粘连到所述第一介质层上的相应位置；以及将所述天线与所述柔性基板通过金属材料焊接在一起。