CN118117330A - 天线模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种天线模块，包括：缝隙天线，形成有可供电磁波通过的缝隙；以及，封装基板，结合有无线通信芯片，且形成有与所述无线通信芯片连接并对电磁波进行收发的信号传送线路；缝隙天线以及封装基板在单独制作之后结合。

Description

天线模块

技术领域

本发明涉及一种包含缝隙天线的天线模块，尤其涉及一种可以提升毫米波段的无线通信性能以及散热特性且可以轻易地检测出缺陷的天线模块(Antenna module)。

背景技术

无线通信数据流量(data traffic)正在飞速增加，且与无线通信相关的电子设备也在逐渐高性能化。伴随着需要在无线网络中快速地对大容量数据进行收发的如自动驾驶、虚拟现实/增强现实(VR/AR)、物联网(IoT)相关技术、远程医疗以及超高分辨率影像传送等相关技术的开发得到加速，需要开发出可以为其提供支持的5G以及毫米波段的部件以及相关技术。

如上所述，为了提升无线通信的数据传送量，对于无线通信部件来讲，需要提升其使用频率并增加其带宽。

在无线收发系统中，伴随着频率波段的提升，为了提升收发信号的功率并改善信噪比，需要增加天线的数量。

因此，在5G用尤其是在毫米波段上必须将天线排列成多个阵列形态，并将天线模块配置成可以执行对波束进行操纵的聚束功能。

用于执行形成和调节电磁波束的功能的天线模块或系统，通常来讲是由天线元件、集成电路、相互之间的接触部以及控制线路构成。如上所述的天线模块，还额外包括多层结构的天线元件及其信号传递结构、用于执行如聚束等功能的无线通信集成电路芯片(RFIC)、中频分配电路、本地振荡器、与其相关的电路、控制电路以及偏置电路等。

如上所述的模块以及系统是无线通信系统的必要构成，其开发目标主要集中在如较高的功率以及较低的信号损耗衰减、如聚束等功能的执行、较高的接收灵敏度、较低的价格、优秀的兼容性以及扩展性等。

此外，在如12-18GHz、24GHz、28GHz、39GHz以及60GHz等超高频率波段上，射频(RF)信号在信号传递过程中很容易被吸收并发生损耗，从而导致无线通信品质的急剧下降。

因此，对于天线模块来讲，需要开发出如确保天线的较高的增益以及放射效率、最大限度地减少天线与无线通信集成电路芯片(RFIC)之间的连接部损耗、最大限度地减少因为复杂的信号线路配置而导致的相互信号干扰以及确保天线阵列之间的间隔(大致为信号波长的0.5倍间隔)等技术。

如上所述，伴随着天线模块执行收发时的频率的增加，为了提升功率并执行聚束功能，多个毫米波段的天线以排列阵列的形态构成，并与用于实现其功能的集成电路等集成在一起。

此外，伴随着所使用的频率的增加，相应波段的天线的大小以及传送线路的宽度等将减小，而集成电路的集成度则将增加。

为了将毫米波段的天线与如无线通信集成电路芯片(RFIC)及其相关电路等集成电路结合在一起并构成天线模块，可以将天线阵列以及集成电路配置在基板的最上层。但是，如上所述的方法在天线元件的数量增加时，会因为为了将各个天线与集成电路进行连接而需要配备的路由的数量增加而导致天线之间的间隔变宽的问题。因此，无法通过有效的天线阵列构成，达成可以正确执行如聚束等功能的配置。

为了解决如上所述的问题，在现有的韩国注册专利第1581225号中，使用通过将天线元件配置在基板的最上层并将如集成电路以及球栅阵列封装(BGA)等配置在基板的相反一侧面而构成的双侧面封装。此外，除了直接路由到天线上构成的集成电路即无线通信芯片(RFIC)之外，用于进行附加控制以及电力供应的集成电路(IC)等则使用通过球栅阵列封装(BGA)连接到其他封装基板上的方式。

在如上所述的方式中，在封装基板的最上层利用多个天线构成阵列，并在相同的封装基板的相反一侧面以面朝上的形态构成无线通信集成电路芯片(RFIC)，从而为每个天线元件对应地连接一个无线通信集成电路芯片(RFIC)的输入输出线路。

与天线的馈线则可以利用基板内部的如介电层以及金属层等构成。

如上所述的天线模块构成方法，因为天线是在封装基板内一体构成而被称之为封装天线(antenna in package)，具有可以通过缩短天线与无线通信集成电路芯片(RFIC)之间的信号传递线路而减少损耗要素的优点。

此外，因为如无线通信集成电路芯片(RFIC)等集成电路位于天线阵列的另一侧，因此不需要将集成电路的控制以及电源线路配置在与天线相同的一面，而是可以将金属线路配置在封装内部。

与此相反，为了对路由到控制以及电源线路的额外的如被动元件以及连接头等进行连接，需要利用如球栅阵列封装(BGA)等与其他封装基板进行连接。

此外，在为了提升天线的性能而需要采用多层天线结构的情况以及为了避免天线信号传递结构对控制以及电源线路造成干扰而采用多层结构的情况等中，在增加天线阵列时，会导致如上所述的结构变得非常复杂、配线困难以及封装基板的层数大幅增加的问题。在如上所述的基板的层数增加的情况下，将难以通过封装基板释放出在如无线通信集成电路芯片(RFIC)等中产生的热量。

此外，因为天线以及无线通信集成电路芯片(RFIC)信号线路全部配置在一个封装基板上，因此只能以与无线通信集成电路芯片(RFIC)连接的射频(RF)信号线路的特性以及天线的特性被整合的形态掌握其特性。即，无法仅对天线阵列的特性进行评估，或对无线通信集成电路芯片(RFIC)的射频(RF)信号线路等的特性进行单独评估。因为无法对设计以及制作工程的缺陷分别进行单独评估，因此具有难以掌握和改善缺陷以及提升收率等问题。此外，当在使用过程中在如无线通信集成电路芯片(RFIC)等高功率元件及其附件以及线路等中发生缺陷的情况下，并没有可以对其进行评估并检测出缺陷部分的方法。即，当发生如无线通信集成电路芯片(RFIC)中的某一个的功率下降等特性降低的问题时，难以掌握并更换发生所述问题的元件，从而需要更换整个模块。此外，在如上所述的双侧面封装中，在最上层天线是以贴片形态构成的情况下，并没有可以针对每个天线分别测定其射频(RF)特性的方法。

此外，因为需要按照如上所述的方式将天线与无线通信集成电路芯片(RFIC)的控制/电源线路的路由部分一体化构成，因此在使用符合天线特性的材料基板方面也会受到限制。即，在适用在超高频率波段上的介电损耗较少的材料封装基板的情况下，具有价格高昂、刚性较差以及采用多层构成时受到限制的问题。

因此，还提出了在单独制作天线基板以及无线通信芯片集成电路的印刷电路板(PCB)封装基板之后粘合连接的方法。

例如在韩国注册专利第2145219号等中，在构成天线模块时，为了提供有利于提升天线性能或将其小型化的天线模块，采用通过粘合的方法对彼此分离的配置有半导体芯片且形成有相关电路的印花电路板(PCB)封装基板以及形成有天线阵列及其馈送结构的一部分的天线基板进行电性连接的方式。

即，大体上利用球状形态的凸块对通过与各个天线连接而用于对射频(RF)信号进行传递的馈送金属导孔以及通过从无线通信集成电路芯片(RFIC)连接而用于对射频(RF)信号进行传递的金属导孔进行电性连接以及固定。

可以利用凸块直接对天线基板以及集成电路封装基板进行连接，也可以在两者之间进一步配备中阶层基板并通过重新配线进行连接，但是为了实现封装基板之间连接，将必不可少地使用利用球状形态的凸块进行电性连接以及固定的结构体。

伴随着天线元件的数量的增加，用于信号传递以及基板粘附的凸块的数量也将随之增加，而伴随着工作频率的增加，所要求的凸块的大小也将随之减小。

如上所述的在封装基板上连接封装基板的方式是叠层封装(package onpackage)方法中的一种，是以天线基板以及半导体集成电路的封装基板彼此分离的方式制作天线模块，因此可以使用不同的天线基板的材料以及半导体封装基板的材料。

借此，可以为了提升如天线增益等特性而将如天线以及天线馈送结构等有效地设计成多层结构，还可以有效地选择基板材料。

但是，因为除了天线信号线路馈送导孔之外，接地导孔同样需要依次利用凸块进行连接，因此具有需要额外的制作工程且形成多个凸块的工程过于复杂的问题。

此外，因为用于对天线信号线路进行连接的凸块，可能会发生如阻抗的失配等，从而导致射频(RF)信号损耗变大的问题。此外，各个封装基板之间的粘合结构，可能会因为高功率的集成电路(IC)等的发热而导致基板的弯曲，并因为基板之间的热膨胀系数差异而在长时间使用时经常导致凸块的粘合轻易地发生脱落的缺陷问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1)国内注册专利公报第10-1581225号(名称：可表面贴装的集成电路封装方案，注册日期：2015.12.23)

专利文献2)国内注册专利公报第10-2145219号(名称：半导体封装以及包含所述半导体封装的天线模块，注册日期：2020.08.11)

发明内容

本发明旨在解决如上所述的问题，本发明的目的在于提供一种可以在10GHz以上的超高频率波段上具有较高的性能的天线模块。

此外，提供一种利用配备有缝隙的缝隙天线以及结合有无线通信芯片(RFIC)的封装基板构成并使得缝隙天线的一侧面与封装基板的一侧面接触，从而可以具有较高的增益以及放射效率且散热特性优秀的天线模块。

此外，提供一种在天线与封装基板之间相向地配置缝隙以及信号连接部并通过耦合对无线通信信号进行传递，因此不需要在现有的天线与封装基板的连接中使用的凸块粘合结构，从而可以对在使用凸块时发生的信号损耗以及凸块连接的缺陷问题进行改善的天线模块。

此外，提供一种以在分别单独制作天线以及封装基板之后进行连接的方式构成天线模块，从而可以在单独对天线以及封装基板的特性进行检查之后再进行组装的天线模块。

此外，提供一种以可将天线以及封装基板连接或分离的方式构成天线模块，从而可以对封装基板的信号连接部的特性单独进行检查并借此对信号连接部以及与其连接的无线通信芯片的缺陷进行检测的天线模块。

此外，提供一种在缝隙天线的缝隙上形成脊形成凸起，从而可以缩小可实现与工作频率对应的电磁波的收发的缝隙的大小并借此方便地配置缝隙，或提升电磁波的收发性能的天线模块。

此外，提供一种在缝隙天线的缝隙上填充电介质，从而可以缩小可实现电磁波的收发的缝隙的大小而方便地配置缝隙，或提升电磁波的收发性能的天线模块，

此外，提供一种将与无线通信芯片的输入输出部连接的信号传送线路配置在封装基板内部并将接地层以与封装基板的一侧面相向的方式配置，从而可以对无线通信信号进行反射并借此提升信号的传送效率的天线模块。

此外，提供一种在与缝隙天线接触的封装基板的一侧面以位于缝隙天线的缝隙中的方式配置信号耦合图案，从而可以强化无线信号的耦合并借此更加顺利地完成无线通信信号的传送的天线模块。

此外，提供一种在缝隙天线以及封装基板中的某一个以上的侧面结合散热组件，从而可以改善散热特性的天线模块。

此外，提供一种在缝隙天线的下部形成沟槽，从而可以有效地完成基板的路由以及配置的天线模块。

此外，提供一种利用金属材质构成缝隙天线的外部并利用密度小于外部的材质构成内部，从而不仅可以顺利地实现散热，还可以降低设备重量的天线模块。

此外，提供一种形成可以对缝隙天线以及封装基板进行对齐固定的固定孔，从而可以轻易地完成缝隙天线与封装基板之间的对齐以及固定并借此简化制造工程以及缩短工程所需要的时间的天线模块。

为了达成如上所述的目的，本发明的天线模块的特征在于，包括：缝隙天线100，形成有可供电磁波通过的缝隙110；以及，封装基板200，结合有无线通信芯片210，且形成有与所述无线通信芯片连接并对电磁波进行收发的信号传送线路220；由所述缝隙天线100以及所述封装基板200结合而成。

此外，本发明的特征在于：所述缝隙天线100以及所述封装基板200在单独制作之后结合。

此外，本发明的特征在于：所述缝隙110在所述天线100上相距一定间隔配置多个而形成阵列。

此外，本发明的特征在于：所述封装基板200包括以围绕所述信号传送线路220的形态配置的屏蔽部230。

此外，本发明的特征在于：所述屏蔽部230包括在构成所述封装基板200的电介质层200A上形成的多个接地层231以及对所述接地层231进行连接的屏蔽导孔232。

此外，本发明的特征在于：从多个所述接地层231中选择的某一个接地层以中间隔着所述信号传送线路220的方式与所述缝隙110相向配置。

此外，本发明的特征在于：所述屏蔽部230以围绕所述缝隙110的形态配置，从而在中央形成信号传送部201。

此外，本发明的特征在于：所述缝隙天线100包括向所述缝隙110凸出形成的脊形成凸起120。

此外，本发明的特征在于：所述脊形成凸起120形成有多个。

此外，本发明的特征在于：所述缝隙天线100包括配备于所述缝隙110上的缝隙封闭部件130，所述缝隙封闭部件130为电介质。

此外，本发明的特征在于：所述缝隙封闭部件130的介电常数为2以上10以下。

此外，本发明的特征在于：所述封装基板200包括对所述信号传送线路220与所述缝隙110之间的电磁波移动进行引导的耦合部240。

此外，本发明的特征在于：所述缝隙天线100包括在与所述封装基板200相向的下侧面形成的沟槽140。

此外，本发明的特征在于：所述缝隙天线100的外侧面由导体形成，且内部以密度小于所述导体的材质构成。

此外，本发明的特征在于，包括：散热组件300，结合到所述缝隙天线100以及封装基板200中的某一个以上的侧面。

此外，本发明的特征在于：所述缝隙天线100包括在与所述封装基板200相向的下侧面形成的固定槽150；所述封装基板200包括沿着上下厚度方向穿孔的固定孔250；包括紧固到固定槽150以及固定孔250的固定螺栓400。

此外，本发明的特征在于：所述缝隙天线100包括在与所述封装基板200相向的下侧面形成的固定杆160；所述封装基板200包括沿着上下厚度方向穿孔且可供所述固定杆160结合的固定孔250。

本发明的天线模块，可以通过将配备有对无线通信信号进行收发的缝隙的缝隙天线以及集成有无线通信芯片的封装基板以彼此接触的方式进行配置而对无线通信信号进行传递，从而实现高增益以及高放射效率的天线模块。

本发明的天线模块，可以通过将配备有缝隙的缝隙天线以及集成有无线通信芯片的封装基板以彼此接触的方式进行配置而对无线通信信号进行传递，从而省去制作天线与无线通信芯片的信号传送线路之间的多个微细电性连接结构体的封装工程。

本发明的天线模块，可以通过将配备有缝隙的缝隙天线以及集成有无线通信芯片的封装基板以彼此接触的方式进行配置而对无线通信信号进行传递，从而防止因为生成过多的热量而导致的天线基板与封装基板的电性连接结构体发生分离的问题。

本发明的天线模块，可以通过利用配备有缝隙的天线以及集成有无线通信芯片的封装基板构成天线模块而与天线的特性无关地制作出用于构成回路的封装基板，从而使用更加符合回路构成的基板材料。

本发明的天线模块，可以通过适用所有面或外侧面由导体构成的缝隙天线而顺利地释放出在天线模块中生成的热量，从而提升其散热特性并防止功率下降。

本发明的天线模块，可以通过在单独制作缝隙天线以及封装基板之后对其进行连接而构成天线模块，从而对天线的特性以及缺陷进行测定分析，或分别对封装基板以及各个无线通信芯片、与其连接的各个信号传送线路的特性以及缺陷进行测定分析并提升收率。

此外，可以通过在缝隙天线的缝隙上形成脊形成凸起而缩小可实现与工作频率对应的电磁波的收发的缝隙的大小并借此方便地配置缝隙，或提升电磁波的收发性能。

此外，可以通过在缝隙天线的缝隙上填充介电常数大于空气的电介质而最大限度地减小缝隙的大小。

此外，可以通过将无线通信芯片的信号传送线路配置在封装基板内部并将接地层以与封装基板的一侧面相向的方式配置，从而对无线通信信号进行反射并借此进一步提升信号的传送效率。

此外，可以通过在与缝隙天线接触的封装基板的一侧面以位于缝隙中的方式配置信号耦合图案，从而强化无线信号的耦合并改善信号传送效率。

此外，可以通过在缝隙天线下部形成沟槽而将结合到封装基板的无线通信芯片、集成电路芯片、被动元件以及连接头等配置在与缝隙天线接触的一侧面，从而有效地完成封装基板的路由以及配置。

与此同时，可以通过将形成有散热鳍片的散热组件结合到天线模块的边缘而更加顺利地完成散热，从而防止功率的损耗下降以及基板等的变形。

附图说明

图1的(a)、(b)至图2的(a)、(b)是对本发明的天线模块的第一实施例进行图示的示意图。

图3至图4是对本发明的天线模块的第二实施例进行图示的示意图。

图5至图6是对本发明的天线模块的第三实施例进行图示的示意图。

图7是对本发明的天线模块的第四实施例进行图示的示意图。

图8是对本发明的天线模块的第五实施例进行图示的示意图。

图9是对本发明的天线模块的第六实施例进行图示的示意图。

图10是对本发明的天线模块的第七实施例进行图示的示意图。

图11是对本发明的天线模块的第八实施例进行图示的示意图。

图12的(a)、(b)是对本发明的天线模块的第九实施例进行图示的示意图。

图13的(a)、(b)是对本发明的天线模块的第十实施例进行图示的示意图。

附图标记说明

100：缝隙天线

110：缝隙

120：脊形成凸起

130：缝隙封闭部件

140：沟槽

150：固定槽

160：固定杆

200：封装基板

200A：电介质

201：信号传送部

210：无线通信芯片

220：信号传送线路

230：屏蔽部

231：接地层

232：屏蔽导孔

240：耦合部

250：固定孔

260：电源以及控制信号线路

300：散热组件

400：固定螺栓

具体实施方式

本发明之实施例的优点和特征及其达成方法，将可以通过参阅在后续的内容中结合附图进行详细说明的实施例得到进一步明确。但是，本发明并不限定于在下述内容中公开的实施例，而是可以以多种不同的形态实现，这些实施例只是为了更加完整地公开本发明并向具有本发明所属技术领域之一般知识的人员更加完整地介绍本发明的范畴，本发明只应该通过权利要求书的范畴做出定义。在整个说明书中，相同的参考编号代表相同的构成要素。

在对本发明的实施例进行说明的过程中，当判定对公知功能或构成的具体的说明可能会导致本发明的要旨变得不清晰时，将省略与其相关的详细说明。此外，后续使用的术语是在考虑到在本发明的实施例中的功能的情况下做出定义的术语，可以根据使用者以及应用者的意图或惯例等做出变更。因此，应该以本说明书的整体内容为基础对其做出定义。

接下来，将参阅附图对根据本发明的天线模块1000进行说明。

图1的(a)、(b)至图2的(a)、(b)是对本发明的天线模块的第一实施例进行图示的示意图，图3至图4是对本发明的天线模块的第二实施例进行图示的示意图，图5至图6是对本发明的天线模块的第三实施例进行图示的示意图，图7是对本发明的天线模块的第四实施例进行图示的示意图，图8是对本发明的天线模块的第五实施例进行图示的示意图，图9是对本发明的天线模块的第六实施例进行图示的示意图，图10是对本发明的天线模块的第七实施例进行图示的示意图，图11是对本发明的天线模块的第八实施例进行图示的示意图，图12的(a)、(b)是对本发明的天线模块的第九实施例进行图示的示意图，图13的(a)、(b)是对本发明的天线模块的第十实施例进行图示的示意图。

需要提前做出定义的是，在接下来的说明中，“无线通信信号”以及“电磁波”都是指用于进行通信的信号。

参阅图1的(a)、(b)至图2的(a)、(b)，根据第一实施例的天线模块1000，包括：缝隙天线100，形成有对电磁波进行收发的一个以上的缝隙110并以阵列形态排列；封装基板，结合有无线通信芯片210，且形成有对无线通信芯片210的信号进行传送的信号传送线路220以及与缝隙天线110的缝隙110一对一对应的信号连接部C。

其中，无线通信芯片210可以是指无线通信集成电路(RFIC)芯片，而信号连接部C，可以包括放射或接收电磁波的封装基板200的最上侧面。

缝隙天线100为一个以上的缝隙110被排列成阵列形态的结构，可以通过缝隙110放射或接收电磁波。在缝隙天线100中，缝隙110的大小以及结构将决定所传送的电磁波的频率波段，且所述缝隙110将作为对电磁波进行收发的天线工作。

为了使得如上所述的缝隙110可以无损耗地对电磁波进行传递，缝隙的侧面利用如金属等导体构成为宜，而且通过采用上侧以及下侧贯通的中空形态而使得电磁波可以更好地沿着上下方向进行传递为宜。

即，如上所述的缝隙110是与众所周知的波导管类似的形状，从上侧观察时的平面可以是如图2的(a)所示的较细的矩形形态，或在侧面形成有一个脊形成凸起的“匚”字形形态，或在两侧的侧面分别形成有脊形成凸起的“H”字形形态。

如上所述的缝隙天线也被称之为缝隙波导天线，缝隙天线具有可以以较低高度的平板形态构成、制作成本低廉、与广泛使用的微带贴片天线相比其增益以及放射效率较高等优点。

另一方面，与广泛使用的在电介质基板上形成的微带贴片天线的大小相比，在相同的工作频率波段下需要的缝隙空间的大小相对较大，因此在以阵列形态构成时可能会导致设计变得困难的问题。

因此，为了利用缝隙天线构成天线模块而采用配备有多个缝隙110的排列阵列的形态时，需要对缝隙110大小和信号连接部C的排列以及配置进行适当的设计。

此外，为了减小缝隙天线100的缝隙110的大小，可以以形成有脊的形态构成或向内部填充电介质。

参阅图1的(a)、(b)，封装基板200包括以围绕所述信号传送线路220的形态配置的屏蔽部230，而所述屏蔽部230，可以包括在构成所述封装基板200的电介质层200A上形成的多个接地层231以及对所述接地层231进行连接的屏蔽导孔232。

此外，在所述封装基板200的一侧面形成的信号连接部C可以被接地层231围绕并与缝隙110相向配置。

具体来讲，可以通过以缝隙110与信号连接部C彼此相向的方式结合缝隙天线100以及封装基板200而形成封装基板200的无线通信芯片210信号通过在屏蔽部230的中央形成的信号传送部201、信号连接部C以及缝隙110移动的信号传送结构，从而在最大限度地减小无线通信信号的传送损耗的同时，对与在其他天线与信号传送线路220之间传送的无线通信信号以及在装置工作时使用的模拟信号的信号干涉进行屏蔽。

此时，推荐将所述屏蔽部230以围绕所述信号传送部201的形态配置，从而对通过信号传送部201的信号所受到的外部信号的干扰进行屏蔽，而如上所述的屏蔽部230，可以包括在构成封装基板200的电介质层200A上形成的多个接地层231以及对所述接地层231进行连接的屏蔽导孔232。

此外，在上述内容中提及的信号传送部201是指被屏蔽部230围绕的封装基板200的特定区域，可以形成与无线通信芯片210的输入输出端口数量对应的多个。

在如上所述的天线模块1000中，天线的发信是从结合到所述封装基板200的无线通信芯片210通过所述信号传送线路220对工作频率波段的超高频率信号进行传递，通过被多个屏蔽导孔232围绕的信号传送部201传递到在所述封装基板的一侧面形成的信号连接部C，接下来将其从信号连接部C传递到所述缝隙天线100的缝隙110，从而通过所述缝隙对具有预先设计的频率波段以及波束宽度等特性的电磁波进行放射。而天线的收信是与其相反的过程，在通过缝隙接收特定频率的电磁波之后再将所接收到的信号传送至无线通信芯片。

安装有无线通信芯片210的封装基板200可以制作成对一个以上的电介质层200A进行多层层叠的形态，而且可以根据需要以并非单一材料的对多个材料进行结合的异质接合形态形成。

与此同时，在封装基板200中除了无线通信芯片以及信号传送线路之外，还可以包括如功率放大器(Power Amplifier)以及混频器(mixer)等多种集成电路芯片(IC)、电感器、电容器以及电阻器等多种被动元件和用于进行连接的连接头等。

在封装基板200中形成有如金属层以及连接导孔等，从而可以利用其对如用于传递无线通信信号的信号传送配线、用于对电源以及控制信号等进行路由的金属配线、接地层以及屏蔽结构等进行配置。

封装基板200不仅对高频的无线通信频率波段的信号进行传递，还对如电源以及控制信号等多种模拟信号等进行传递，可以由无线通信芯片210、多种集成电路芯片、被动元件以及连接头等构成。因此，为了降低无线通信频率波段的信号衰减而需要确保较小的介电损耗率，而且为了防止因为多种工程以及所产生的热量所导致的基板弯曲而需要确保优秀的机械刚度，进而因为在构成基板时需要制作成多层结构而需要确保较低的材料价格。

此外，因为在无线通信频率波段增加时元件的集成度也将进一步增加且配线等的构成也将变得更加复杂，因此更加需要满足如上所述的要求事项的特性。

但是，在超高频率中因为其介电损耗较少而普遍使用的如特氟龙等材料，具有机械刚性较差且在采用多层构成时的成本非常昂贵的问题，而可以在低频率中低成本使用的如FR4等材料虽然具有机械刚性相对优秀且可以轻易地实现多层构成的优点，但是因为其介电损耗非常大而具有难以在超高频率中使用的问题。

因此，在适用一种电介质材料时将难以满足如上所述的多种要求事项，从而可以通过适用不同类型的电介质而以异质接合结构构成基板，但这具有难以实现多层构成且制造成本大幅增加的问题。

此外，对于利用机械刚性交叉的如特氟龙等超高频率低损耗材质制作的多层封装基板来讲，还具有在长时间使用时因为热量而造成基板的弯曲等缺陷发生的问题。

图2的(a)是缝隙天线100的平面图，而图2的(b)是以缝隙天线100的一侧面与形成有信号连接部C的封装基板200的一侧面接触的方式配置的天线模块的平面图。

参阅图2的(a)以及图2的(b)，缝隙天线100的缝隙110与封装基板200的信号连接部C一对一对应，而且以缝隙天线100的一侧面与封装基板200的形成有信号连接部C的一侧面接触的方式对齐配置。

此外，在封装基板200的一侧面形成的接地层231被配置在缝隙110的边缘位置，在所述接地层231的中央，信号连接部C被对齐到缝隙，从而对无线通信信号进行传送。图2的(b)为了对所述部件之间的位置关系进行说明而对缝隙的大小大于信号连接部的情况进行了图示，但是信号连接部的大小也可以等于或大于缝隙。

此外，推荐将如上所述的封装基板的接地层231与缝隙天线100的表面(导电层)无间隙地连接，从而完美地对缝隙天线100与封装基板200接触的连接部进行屏蔽并借此防止在连接部中发生电磁波损耗。

此时，因为缝隙天线100的缝隙110是与波导管相同的外壁或整体由如金属等导体构成且内部中空的形态，因此可以起到通过将上侧以及下侧贯通而使得电磁波形成共振模式并借此有效地向上下侧进行传递的作用。

即，缝隙110所形成的空间成为可供电磁波移动的通道，或者在与封装基板200接触的一侧面通过与封装基板200的信号连接部C一对一对应而起到对信号进行耦合传递的作用，而在另一侧面起到在空间内放射或接收电磁波的天线的作用。

此外，在多个缝隙110形成缝隙阵列的情况下，可以提升天线的增益并起到对天线波束的放射角度进行调节的聚束功能。在如上所述的缝隙阵列天线中，关于缝隙之间的配置周期L1，在考虑到天线阵列的增益以及波束的角度调节等的情况下以主要使用的频率波段的半波长(0.5倍)形成为宜，但是也可以根据需要以如0.55倍以及0.6倍等其他间隔形成，而如上所述的间隔可以根据无线通信芯片以及相关回路的配置空间对其间隔进行调节。

综上所述，在根据本发明之第一实施例的天线模块1000中，可以通过使得缝隙110起到天线的作用而降低信号的传送损耗并提升天线的放射效率。即，在以天线阵列在电介质基板的上部以多层结构的金属层形态形成或以包含多层传送层的形态构成的根据现有发明的天线模块中，会因为形成天线结构的电介质的介电损耗而导致无线信号的损耗。因此，在如上所述的天线模块中的天线的增益以及放射效率，必然与适用了本发明的缝隙天线的天线模块相比相对较低。

此外，因为将可供无线通信信号通过的所述缝隙110与封装基板200的信号连接部C接触，因此可以通过耦合对电磁波进行传递，从而可以省去如现有的天线模块中的为了实现与天线以及无线通信芯片连接的信号传送线路之间的电性连接而必须形成的如凸块等电性连接结构体。

在附图中对因为接地层231而形成间隙的情况进行了图示，但是因为接地层231是大约几微米～几百微米以下厚度的极薄的层，因此实际上并不会妨碍缝隙110与信号连接部C贴紧。

通过移除如上所述的电性连接结构体(球状形态的凸块)，可以省去如形成多个球状形态的凸块等的封装工程，因此可以对工程进行简化。

此外，在本发明的天线模块中，因为电磁波可以借助于可供无线通信信号通过的所述缝隙110以及所述信号连接部C在缝隙天线100与封装基板200之间耦合传递，因此可以防止在现有的天线模块中因为长时间驱动模块时所产生的热量而导致的对天线基板与封装基板进行连接的微细球状形态的凸块等的电性连接结构体发生分离的问题。

此外，因为如上所述的缝隙天线100以及配备有无线通信芯片210的封装基板200可以分离构成，因此可以与天线的特性以及制作无关地在封装基板200中使用机械特性等更加优秀的基板材料。

此外，因为本发明的缝隙天线100的所有面或外侧面是由如金属等导体构成，因此可以通过缝隙天线100顺利地释放出从封装基板200的高功率半导体集成电路芯片等生成的热量，从而防止因为发热而导致的功率下降。

此外，因为本发明的缝隙天线100的所有面或外侧面是由如金属等导体构成，因此可以对封装基板200的各种信号进行屏蔽，从而防止对通过各个缝隙传递的信号造成干扰。

此外，因为本发明的天线模块1000是在单独制作缝隙天线以及封装基板之后连接，因此可以对缝隙天线100的特性以及缺陷进行测定分析，或者对封装基板200核各个无线通信芯片210以及与其连接的各个信号传送线路220的特性以及缺陷进行测定分析并借此检测出缺陷产品，从而提升制造收率。

换言之，本发明的天线模块1000的制造，可以通过制造缝隙天线100的缝隙天线制造步骤、制造封装基板200的封装基板制造步骤、以及在将所制造出的缝隙天线100以及封装基板200按照如图1的(a)所示的方式对齐之后按照如图1的(b)所示的方式结合的结合步骤实现。

此时，还可以在检查步骤中对缝隙天线100以及封装基板200的状态进行判断并剔除缺陷产品，然后在接下来的结合步骤中制造出对正常状态的缝隙天线100以及封装基板200进行结合的天线模块。

参阅图3至图4，根据第二实施例的天线模块的所述缝隙天线100，可以包括通过在所述缝隙110的侧面凸出形成而使得缝隙形成“H”字形状的脊形成凸起120。

具体来讲，可以通过脊形成凸起120而使得缝隙形成H字形状，从而缩小缝隙110的大小，或对通过缝隙110的电磁波的频率波段进行调节，或提升电磁波传送特性。

在缝隙天线100中起到对电磁波进行收发的作用的缝隙110，具有为了确保较宽的频率波段而需要的大小与贴片天线的贴片大小相比相对较大的问题。因此，通过在如上所述的缝隙天线100中的缝隙110的侧面形成脊形成凸起120，可以减少缝隙110的大小、提升传送频率波段并提升传送特性。

此时，所述脊形成凸起120如图4所示，通过在缝隙110的左侧以及右侧面两侧同时形成而使得在缝隙天线100放射或接收的波束的特性变得均匀为宜，作为一实施例，可以在缝隙110的左右侧面两侧同时形成脊形成凸起120，从而使得缝隙110以“H”字形状形成。

参阅图5至图6，根据第三实施例的天线模块的所述缝隙天线100，包括配备于所述缝隙110上的缝隙封闭部件130，而所述缝隙封闭部件130可以是电介质。

具体来讲，因为所述缝隙天线100中的缝隙110是中空的空间，因此将内部的空气作为传递无线通信信号的介质使用，但是在将空气作为介质使用的情况下，具有要求缝隙110的大小达到一定程度以上的问题。因此，在本发明中通过将介电常数大于空气的缝隙封闭部件130填充到所述缝隙110中而确保即使是在缩小缝隙110的大小的情况下也可以具有相同的无线通信信号传送能力。

缝隙110需要根据天线模块1000的频率波段对其结构以及大小进行设计，但是对于使用介电常数为1的空气的缝隙110来讲，与在缝隙内部填充介电常数较高的材质的情况相比，要求其大小相对较大。

在缩小缝隙的大小的情况下，可以相对轻易地对多个缝隙110进行排列，而且可以通过适用在缝隙天线100的下侧面形成沟槽时所形成的空间而轻易地完成配置，或通过构成较宽的导电层而提升散热特性。

借此，通过向如上所述的缝隙110填充介电常数大于空气的电介质，可以缩小缝隙的大小。作为如上所述的缝隙封闭部件130，可以适用通常所使用的基板的电介质物质即如FR4以及特氟龙等多种材质。

此外，因为缝隙110的大小(面积)大致上与电解质的介电常数的平方根成反比，因此为了可以轻易地对缝隙110的大小进行调节，作为缝隙封闭部件130使用介电常数为2～10的电介质为宜。

此外，在通过如铣削、压铸以及线切割等方法制作缝隙天线100之后，可以通过向缝隙的空间填充液态的电介质物质之后凝固的方式非常简单地制作出包含缝隙封闭部件130的缝隙天线。

参阅图7，根据第四实施例的天线模块1000可以将从构成所述屏蔽部230的多个接地层231中选择的一个以上以中间隔着信号传送线路220的方式与所述缝隙110相向配置。

具体来讲，通过将与无线通信芯片210连接的信号传送线路220配置在封装基板220的内部并将接地层231配置在所述信号传送线路220的后侧，可以使得配置在后侧的接地层231对所加载的无线通信信号进行反射，从而提升无线通信信号的传送效率。

此时，关于所述接地层231、屏蔽导孔232、电源以及控制信号线路260的配置以及连接，需要以不会彼此发生干扰的最佳的形态进行配置。

参阅图8，根据第五实施例的天线模块的所述缝隙天线100包括所述缝隙110，而所述封装基板200可以包括对所述信号传送线路220与所述缝隙110之间的电磁波的移动进行引导的耦合部240。

此外，所述耦合部240可以包括配置在所述信号连接部C的信号耦合层241以及对所述信号耦合层241以及所述信号传送线路220进行连接的信号传送导孔242。

具体来讲，通过在封装基板的信号连接部中配备信号耦合层，提升缝隙天线100的缝隙110与信号连接部C的阻抗匹配以及信号耦合并借此在彼此之间实现较高的信号传送能力。

此时，信号耦合层241可以通过信号连接导孔242向信号传送线路220传送信号。

与此同时，封装基板200的信号耦合层241配置在与缝隙天线100的缝隙110相向的位置，并以被封装基板200的最上侧接地层231围绕的形态构成为宜。

参阅图9，根据第六实施例的天线模块的缝隙天线100可以在与所述封装基板200相向的下侧面形成沟槽140。

具体来讲，在封装基板200上将形成如无线通信芯片210、其他集成电路芯片、被动元件、连接头以及信号传送线路220等，而在将如上所述的构成要素配置在下侧面时，尤其是下侧面一侧的连接配线将变得复杂，而且具有封装基板200内部的用于电性连接的配线层的数量增加的问题，因此，可以通过在与封装基板200相向的缝隙天线100的下侧面形成沟槽140而将如无线通信芯片210、被动元件、连接头以及信号传送线路220等构成要素配置在与缝隙天线100相邻的封装基板200的上侧面。此外，因为位于所述沟槽中的构成要素而产生的信号可以借助于所有面或外侧面由导体构成的缝隙天线的结构特性进行屏蔽，从而达成防止对通过缝隙传递的无线信号造成影响的效果。

在如上所述的通过沟槽140自由配置构成要素的情况下，因为可以在封装基板200的下侧面形成电源以及控制信号线路260，因此可以使得模拟信号路由配线远离信号传送线路220，从而达成防止电源以及控制信号线路的模拟信号干扰无线通信信号的效果。

即，因为在对无线通信信号进行传送的通道与模拟信号路由配线相邻的情况下，会因为发生干扰而难以构成超高频率即毫米波波段的天线模块，而这种方式可以解决为了确保适当的配置空间而导致的构成天线模块的封装基板200变厚的问题。

换言之，通过在缝隙天线100中形成沟槽140，结合到封装基板200的无线通信芯片210、其他集成电路芯片、被动元件以及连接头等不仅可以配置在封装基板200的下部面，还可以配置在与缝隙天线100结合的上部面，从而有效地完成封装基板200的路由以及配置。

参阅图10，根据第七实施例的天线模块可以包括所述缝隙天线100以及结合到封装基板200中的某一个以上的侧面的散热部件300。尤其是，因为缝隙天线的外侧面是由导体构成，因此可以从如上所述的缝隙天线的导电面通过散热组件有效地对在天线模块中生成的热量进行释放。

具体来讲，因为在本发明的天线模块中安装有如无线通信芯片等多个高功率的半导体功耗元件芯片，因此如上所述的无线通信芯片的功率越高，所发送的信号的功率也将越高，从而对较弱的信号进行收信。

因此，需要安装越来越多的高功率元件，而在如上所述的高功率元件中将生成大量的热量。

在封装基板200内会生成大量的热量，而当如上所述的所生成的热量上升至特定数值以上时，会导致半导体元件的特性下降或基板弯曲等发生变形的问题，并进一步导致安装在基板上的元件的粘合状态发生分离等问题。

因此，在本发明中通过所述散热组件300有效地对从包含封装基板200的天线模块中生成的热量进行试岗。

换言之，对于封装基板200来讲，介电损耗越低其无线通信信号的损耗也将越少，但是介电损耗较少的如特氟龙等材质的价格高昂且热传导度以及机械特性较差，因此具有很容易因为热量而发生变形的问题，而通过借助于所述散热组件300对热量进行放射，可以防止天线模块的功率的损耗下降以及封装基板的变形。

此时，所述散热组件可以包括以围绕由缝隙天线100以及封装基板200结合而成的天线模块的侧面的形态结合的散热板410以及在所述散热板410的外侧面相隔形成的多个散热鳍片420。

参阅图11，根据第八实施例的天线模块的所述缝隙天线100的外侧面F可以由导体构成而内部I则可以由密度小于所述导体的不同类型的材质构成。

具体来讲，因为缝隙天线100的缝隙110起到对无线通信信号进行收发的通道的作用，因此缝隙110的侧面应该由可实现屏蔽的导体(如金属等)材质构成，以便于防止电磁波的损耗。

此外，对于与封装基板的信号连接部接触的部分，使得缝隙天线的下部导体面无缝隙地与封装基板的接地层接触，将有利于减少所传送的无线通信信号的损耗。

此外，为了起到天线的功能，缝隙天线的上部面同样由导体构成为宜。

如上所述，缝隙天线的外部面的一定部分需要由导体构成，但是缝隙天线的内部并不一定要由导体构成。

因此，在整个缝隙天线100都由导电材质构成的情况下，具有天线模块的重量变重的问题，因此可以仅使得通过对电磁波进行屏蔽而引导其无损耗地通过缝隙110的外侧面F由导电材质构成，而缝隙天线的内部I可以由重量小于构成外侧面的材质的不同类型的材质(印刷电路板(PCB)材质、如电介质等绝缘体、发泡金属以及特别轻且柔软的材质)构成，从而最大限度地减少其重量。

此外，缝隙天线100的整个外侧面也不需要由相同的材质构成，而是可以利用多种材质构成，具体来讲，形成缝隙110的内侧外侧面可以由导电特性优秀的金属构成，而下部面则可以由热传导度较高的金属构成，从而有效地实现散热。

在缝隙天线100的下部面是由导电特性优秀且热传导度较高的金属构成时，可以通过缝隙天线有效地进行散热。

此时，作为在上述内容中进行说明的导电特性优秀且热传导度较高的金属，可以包括如Al、Cu、Ag或所述金属的合金，但是并不限定于此，也可以包括其他多种金属。

参阅图12的(a)、(b)，根据第九实施例的天线模块可以在与所述封装基板200相向的所述缝隙天线100的下侧面形成固定槽150，而在所述封装基板200上可以穿孔形成与所述固定槽150对应的固定孔250，通过紧固到如上所述的固定槽150以及固定孔250中的紧固螺栓400，可以对缝隙天线100以及封装基板200进行连接。

如上所述，缝隙天线100的缝隙110与封装基板200的信号连接部C需要配置在一对一对应的位置，而缝隙天线100的下部面与围绕封装基板200的信号连接部C的边缘的接地层231彼此贴紧为宜。

因此，可以事先在制作步骤中形成用于对齐缝隙天线100与封装基板200并使其贴紧的固定孔250以及固定槽150，并在结合步骤中利用如上所述固定螺栓400对所述缝隙天线100的固定槽以及封装基板200的固定孔250进行连接，从而可以在将缝隙天线100以及封装基板200对齐到正确的结合位置的同时使得缝隙天线100的下部面以及封装基板200的上部面无间隙地贴紧。

此时，因为在封装基板200的上部面形成的接地层231是极薄的层，因此实际上接地层231以及信号连接部C都可以直接与缝隙天线100的下部面解除。

在如上所述的天线模块的对齐以及固定方法中，即使是仅利用一个固定孔250以及固定槽150也可以执行其功能，但是在利用多个以上执行的情况下，可以更加有效地完成对齐以及固定。

参阅图13的(a)、(b)，根据第十实施例的天线模块可以在所述缝隙天线100的下侧面凸出形成固定杆160，而在所述封装基板200上可以形成可供所述固定杆160结合的固定孔250。

具体来讲，缝隙天线100的缝隙110与封装基板200的信号连接部C需要配置在一对一对应的位置，而缝隙天线100的下部面与围绕封装基板200的信号连接部C的接地层231彼此贴紧为宜。

因此，可以事先在缝隙天线100形成用于可供封装基板200对齐并贴紧的固定杆160并在封装基板上形成可供所述固定条160紧固的固定孔250，从而在将所述缝隙天线的固定杆160紧固到封装基板的固定孔250时，使得缝隙天线100的下部面与封装基板200的信号连接部无间隙地贴紧。

此时，因为在封装基板200的上部面形成的接地层231是极薄的层，因此实际上接地层231以及信号连接部C都可以直接与缝隙天线100的下部面解除。

在如上所述的天线模块的对齐以及固定方法中，即使是仅利用一个固定杆160以及固定孔250也可以执行其功能，但是在利用多个以上的固定杆160以及固定孔250的情况下可以达成更加优秀的效果。

本发明并不限定于如上所述的实施例，而且其适用范围广泛，具有本发明所属技术领域之一般知识的人员可以在不脱离权利要求书中所请求的本发明之要旨的范围内进行各种变形实施。

Claims (17)

1.一种天线模块，其特征在于，

包括：

缝隙天线(100)，形成有供电磁波通过的缝隙(110)；以及

封装基板(200)，结合有无线通信芯片(210)，且形成有与所述无线通信芯片连接并对电磁波进行收发的信号传送线路(220)；

由所述缝隙天线(100)以及所述封装基板(200)结合而成。

2.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于：

所述缝隙天线(100)以及所述封装基板(200)在单独制作之后结合。

3.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于：

所述缝隙(110)在所述天线(100)上相距一定间隔配置多个而形成阵列。

4.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于：

所述封装基板(200)包括以围绕所述信号传送线路(220)的形态配置的屏蔽部(230)。

5.根据权利要求4所述的天线模块，其特征在于：

所述屏蔽部(230)包括在构成所述封装基板(200)的电介质层(200A)上形成的多个接地层(231)以及对所述接地层(231)进行连接的屏蔽导孔(232)。

6.根据权利要求5所述的天线模块，其特征在于：

从多个所述接地层(231)中选择的一个接地层以中间隔着所述信号传送线路(220)的方式与所述缝隙(110)相向配置。

7.根据权利要求3所述的天线模块，其特征在于：

所述屏蔽部(230)以围绕所述缝隙(110)的形态配置，从而在中央形成信号传送部(201)。

8.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于：

所述缝隙天线(100)包括向所述缝隙(110)凸出形成的脊形成凸起(120)。

9.根据权利要求8所述的天线模块，其特征在于：

所述脊形成凸起(120)形成有多个。

10.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于：

所述缝隙天线(100)包括配备于所述缝隙(110)的缝隙封闭部件(130)，所述缝隙封闭部件(130)为电介质。

11.根据权利要求10所述的天线模块，其特征在于：

所述缝隙封闭部件(130)的介电常数为2以上且10以下。

12.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于：

所述封装基板(200)包括对所述信号传送线路(220)与所述缝隙(110)之间的电磁波移动进行引导的耦合部(240)。

13.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于：

所述缝隙天线(100)包括在与所述封装基板(200)相向的下侧面形成的沟槽(140)。

14.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于：

所述缝隙天线(100)的外侧面由导体形成，且所述缝隙天线(100)的内部由密度小于所述导体的材质构成。

15.根据权利要求1至权利要求14中的任一项所述的天线模块，其特征在于，包括：

散热组件(300)，结合到所述缝隙天线(100)以及封装基板(200)中的任一者以上的侧面。

16.根据权利要求1至权利要求14中的任一项所述的天线模块，其特征在于：

所述缝隙天线(100)包括在与所述封装基板(200)相向的下侧面形成的固定槽(150)；

所述封装基板(200)包括以与所述固定槽(150)相向的方式形成的固定孔(250)；

包括紧固到固定槽(150)以及固定孔(250)的固定螺栓(400)。

17.根据权利要求1至权利要求14中的任一项所述的天线模块，其特征在于：

所述缝隙天线(100)包括在与所述封装基板(200)相向的下侧面形成的固定杆(160)；

所述封装基板(200)包括在与所述固定杆(160)相向的位置形成且供所述固定杆(160)结合的固定孔(250)。