DE112017001710T5 - Mikrowellenantenneneinrichtung, Verpackungs- und Herstellungsverfahren - Google Patents

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Abstract

Eine Mikrowellenantenneneinrichtung weist ein Halbleiterelement und ein Antennenelement auf, die in einer Vergussschicht eingebettet ist, die durch eine Umverteilungsschicht bedeckt ist. Das Antennenelement ist bevorzugt als eine SMD-Komponente ausgebildet, so dass es mit einem Standard-Pick-and-Place-Prozess gehandhabt werden kann. Die Kopplung zwischen dem Halbleiterelement und dem Antennenelement ist entweder durch eine Metallschicht oder eine Aperturkopplung innerhalb der Umverteilungsschicht bereitgestellt. Die Mikrowellenantenneneinrichtung kann mit einer PCB-Anordnung gekoppelt sein, wodurch ein Eingebettete-Waferebene-Kugelgitteranordnung(eWLB)- oder Eingebettete-Mikro-Waferebene-Kapselung(emWLP)-Gehäuse gebildet wird.

Description

  • HINTERGRUND
  • GEBIET DER OFFENBARUNG
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Mikrowellenantenneneinrichtung, ein Mikrowellenantennengehäuse und ein Verfahren zum Herstellen einer Mikrowellenantenneneinrichtung.
  • BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
  • Fan-Out-Waferebene-Kapselungstechnologie, wie etwa die eingebettete Waferebene-Kugelgitteranordnung (eWLB: embedded Wafer-Level Ball Grid Array), ist in den letzten Jahren für Mikrowellen- und mm-Wellen-Radar- und Kommunikationssysteme ausgereift. Diese Kapselungstechnologie ist die erste Wahl für eine kostengünstige Systemintegration von MMICs, passiven Elementen und Antennen in einem einzigen Gehäuse vom Kunststofftyp. Es wurden viele verschiedene Typen von ebenflächigen Antennenstrukturen in Fan-Out-Waferebene-Gehäusen veröffentlicht, z. B. in M. Wojnowski et al., „Embedded Wafer Level Ball Grid Array (eWLB) Technology for Millimeter-Wave Applications," Proc. IEEE 13th Electronics Packaging Technology Conference (EPTC2011), Singapore, S. 423 - 429, Dez. 2011. Sie alle haben gemein, dass die Antennenelemente auf eine oder mehrere Umverteilungsschichten (RDLs: Redistribution Layers) aufgedruckt werden. Der Nachteil der zuvor genannten Lösungen sind ihre schmale Betriebsbandbreite (1-5 %), verzerrte Abstrahlungsmuster aufgrund einer dicken Vergussmasse in der Abstrahlungsrichtung und der hohe Anteil an parasitärer Abstrahlung in allen Richtungen. Ferner können diese ebenflächigen Antennenstrukturen keinen ausreichenden Gewinn für die langreichweitigen und mittelreichweitigen Radaranwendungen ohne eine zusätzliche Einrichtung bereitstellen.
  • E. Seler et al., „3D rectangular waveguide integrated in embedded Wafer Level Ball Grid Array (eWLB) package", Electronic Components and Technology Conference (ECTC), 2014 IEEE 64th, S.956-962, 27.-30. Mai 2014, offenbart einen rechteckigen 3D-Wellenleiter in dem Fan-Out-Bereich eines eWLB-Gehäuses, das Laminateinsätze verwendet. Um die Wellenleiterseitenwände in eWLB zu erhalten, wird ein HF-Laminat mit Mikro-Vias in den Fan-Out-Bereich eingesetzt. Die klassische Umverteilungsschicht (RDL) auf der einen Oberfläche und eine zusätzliche Rückseitenmetallisierung auf der anderen Oberfläche des Gehäuses werden verwendet, um die obere und untere Seitenwand des Wellenleiters zu realisieren. In dieser Schrift werden zwei unterschiedliche Übergangsgestaltungen von der Umverteilungsschicht zu den SIW-Typ-Übertragungsleitungen in der Gehäuseebene untersucht. Jedoch wird die Antennengestaltung nicht hervorgehoben. Diese SIW-Typ-Übertragungsleitungen sind unter Verwendung von HF-Laminaten realisiert, die teuer sind.
  • Die hier bereitgestellte Beschreibung des „Hintergrunds“ dient dem Zweck einer allgemeinen Präsentation des Kontextes dieser Offenbarung. Arbeit des vorliegend benannten Erfinders bzw. der vorliegend benannten Erfinder im in diesem Hintergrundabschnitt beschriebenen Ausmaß sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Anmeldung nicht anderweitig als Stand der Technik angesehen werden können, sind gegenüber der vorliegenden Offenbarung weder ausdrücklich oder konkludent als Stand der Technik aufgenommen.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Es ist ein Ziel, eine Mikrowellenantenneneinrichtung und ein Mikrowellenantennengehäuse bereitzustellen, die abstrahlungseffizient sind und einfacher und kostengünstiger hergestellt werden können und daher als ein Serienprodukt anwendbar sind. Ferner soll ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen einer Mikrowellenantenneneinrichtung bereitgestellt werden.
  • Gemäß einem Aspekt ist eine Mikrowellenantenneneinrichtung bereitgestellt, die Folgendes aufweist:
    • - eine Vergussschicht aus einem Vergussmaterial,
    • - ein Halbleiterelement, das eine Halbleitereinheit und Halbleiterspeiseleitungen aufweist, die auf einer ersten Oberfläche der Halbleitereinheit angeordnet sind, wobei das Halbleiterelement innerhalb der Vergussschicht angeordnet ist, so dass eine Außenoberfläche der Halbleiterspeiseleitungen nicht durch das Vergussmaterial bedeckt ist,
    • - ein Antennenelement, das eine Antennensubstratschicht und eine Masseschicht, die auf oder innerhalb der Antennensubstratschicht angeordnet ist, aufweist, wobei das Antennenelement innerhalb der Vergussschicht angeordnet ist, und
    • - eine Umverteilungsschicht, die wenigstens eine Umverteilungssubstratschicht und eine Metallschicht aufweist, wobei die Umverteilungsschicht auf einer Oberfläche der Vergussschicht angeordnet ist, so dass sich die Metallschicht in Kontakt mit der Außenoberfläche einer oder mehrerer Halbleiterspeiseleitungen befindet,
    wobei ein Abstrahlungselement entweder auf einer zweiten Oberfläche der Antennensubstratschicht, die von der Umverteilungsschicht abgewandt ist, oder innerhalb oder auf der Umverteilungsschicht angeordnet ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Mikrowellenantennengehäuse bereitgestellt, das Folgendes aufweist:
    • - eine PCB-Anordnung, die eine PCB-Schicht aufweist, und
    • - eine Mikrowellenantenneneinrichtung, wie hier offenbart, die mit der PCB-Anordnung gekoppelt ist, wobei ein Fan-Out-Waferebene-Gehäuse gebildet wird, wie etwa ein eWLB-Gehäuse (eWLB: embedded Wafer-Level Ball Grid Array - eingebettete Waferebene-Kugelgitteranordnung) oder ein emWLP-Gehäuse (emWLP: embedded micro-Wafer-Level-Packaging - eingebettete Mikro-Waferebene-Kapselung).
  • Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Herstellen eines Mikrowellenantennengehäuses bereitgestellt, das Folgendes aufweist:
    • - Montieren eines Halbleiterelements auf einem Dummy-Träger, wobei das Halbleiterelement eine Halbleitereinheit und Halbleiterspeiseleitungen, die auf einer ersten Oberfläche der Halbleitereinheit angeordnet sind, aufweist,
    • - Montieren eines Antennenelements auf dem Dummy-Träger, wobei das Antennenelement eine Antennensubstratschicht und eine Masseschicht, die auf oder innerhalb der Antennensubstratschicht angeordnet ist, aufweist,
    • - Bedecken des Halbleiterelements und des Antennenelements mit einer Vergussschicht aus einem Vergussmaterial, so dass eine Außenoberfläche der Halbleiterspeiseleitungen nicht durch das Vergussmaterial bedeckt ist und so dass das Antennenelement innerhalb der Vergussschicht angeordnet ist, und
    • - Ersetzen des Dummy-Trägers durch eine Umverteilungsschicht, wobei die Umverteilungsschicht eine Umverteilungssubstratschicht und eine Metallschicht aufweist, wobei die Umverteilungsschicht auf einer Oberfläche der Vergussschicht angeordnet ist, so dass sich die Metallschicht in Kontakt mit der Außenoberfläche einer oder mehrerer Halbleiterspeiseleitungen befindet,
    wobei ein Abstrahlungselement entweder auf einer zweiten Oberfläche der Antennensubstratschicht, die von der Umverteilungsschicht abgewandt ist, oder innerhalb oder auf der Umverteilungsschicht angeordnet ist.
  • Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Es versteht sich, dass die offenbarte Mikrowellenantenneneinrichtung, die offenbarten Mikrowellenantennengehäuse und das offenbarte Herstellungsverfahren alle ähnliche und/oder identische bevorzugte Ausführungsformen wie hier offenbart und wie in den abhängigen Ansprüchen definiert haben können.
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung können verschiedene Mehrschichtantennenstrukturen (wie etwa eine aperturgekoppelte Patchantenne) vollständig auf einem Mehrschichtsubstrat unter Verwendung eines PCB-Herstellungsprozesses realisiert werden. Die offenbarten Mehrschichtantennenstrukturen können in einem eWLB- oder emWLP-Gehäuse eingebettet sein. Die Antennenelemente können in die Mikrowellenantenneneinrichtung durch einen Standard-Pick-and-Place-Prozess integriert werden, was die Herstellung einfach und kosteneffektiv macht. Daher besteht eine Idee dieser Offenbarung darin, den verschlechternden Effekt der Vergussmasse unter Verwendung einer SMT-Typ-Mikrowellenantenneneinrichtung zu umgehen.
  • Es versteht sich, dass gemäß der vorliegenden Offenbarung die Antenne allgemein in dem Frequenzbereich von Millimeterwellen und Mikrowellen, d. h. in wenigstens einem Frequenzbereich von 3 GHz bis 3 THz, insbesondere oberhalb von 30 GHz, verwendet werden kann. Die „Betriebsfrequenz“ kann allgemein eine beliebige Frequenz innerhalb dieses Frequenzbereichs sein. Wenn der Ausdruck „Mikrowelle“ und/oder „mm-Welle“ verwendet wird, soll hier eine beliebige elektromagnetische Strahlung innerhalb dieses Frequenzbereichs verstanden werden. Innerhalb dieses Frequenzbereichs passen die Antennen aufgrund ihrer Größe im Bereich von cm zu mm in eWLB-Gehäuse. Die Antennengröße hängt von der Betriebsfrequenz ab.
  • Die vorstehenden Abschnitte sind als eine allgemeine Einführung bereitgestellt worden und es wird nicht beabsichtigt, dass sie den Schutzumfang der folgenden Ansprüche beschränken. Die beschriebenen Ausführungsformen, zusammen mit weiteren Vorteilen, werden am besten durch Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung, in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, verstanden.
  • Figurenliste
  • Ein vollständigeres Verständnis der Offenbarung und viele der zugehörigen Vorteile davon werden leicht erlangt, wenn dieselbe unter Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung verständlicher wird, wenn diese zusammen mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet wird, wobei gilt:
    • 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung und zwei Zwischenstufenprodukte des Herstellungsprozesses,
    • 2 zeigt eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses gemäß der vorliegenden Offenbarung und ein Zwischenstufenprodukt des Herstellungsprozesses,
    • 3 zeigt eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung, einer Ausführungsform des integrierten Antennenelements und einer zweiten Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses gemäß der vorliegenden Offenbarung,
    • 4 zeigt eine Querschnittsansicht und eine Draufsicht einer Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses einschließlich einer dritten Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung,
    • 5 zeigt eine Querschnittsansicht und eine Draufsicht einer vierten Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses einschließlich einer vierten Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung,
    • 6 zeigt eine Querschnittsansicht einer fünften Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses einschließlich einer fünften Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung,
    • 7 zeigt eine Querschnittsansicht einer sechsten Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses einschließlich einer sechsten Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung,
    • 8 zeigt eine Querschnittsansicht einer siebten Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses einschließlich einer siebten Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung,
    • 9 zeigt eine Querschnittsansicht einer achten Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses einschließlich einer achten Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung,
    • 10 zeigt eine Querschnittsansicht einer neunten Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses einschließlich einer neunten Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung,
    • 11 zeigt eine Querschnittsansicht einer zehnten Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses einschließlich einer zehnten Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung,
    • 12 zeigt eine Querschnittsansicht und eine Draufsicht einer elften Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses einschließlich einer elften Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung,
    • 13 zeigt eine Querschnittsansicht und eine Draufsicht einer zwölften Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses einschließlich einer zwölften Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung,
    • 14 zeigt eine Querschnittsansicht und eine Draufsicht einer dreizehnten Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses einschließlich einer dreizehnten Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung,
    • 15 zeigt eine Querschnittsansicht einer vierzehnten Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses einschließlich einer vierzehnten Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung,
    • 16 zeigt eine Querschnittsansicht einer fünfzehnten Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses einschließlich einer fünfzehnten Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung,
    • 17 zeigt ein Flussdiagramm eines Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung,
    • 18 zeigt unterschiedliche Ansichten einer Archimedischen Spiralantenne zur Verwendung in einer Mikrowellenantenneneinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung,
    • 19 zeigt eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht einer Antenneneinrichtung mit einem Antennenelement und EBG-Strukturen zur Verwendung in einer Mikrowellenantenneneinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung, und
    • 20 zeigt unterschiedliche Ansichten einer Helixantenne zur Verwendung in einer Mikrowellenantenneneinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, bei denen gleiche Bezugsziffern identische oder entsprechende Teile durch die verschiedenen Ansichten hindurch bezeichnen, zeigt 1 eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung 100 (1C) gemäß der vorliegenden Offenbarung und zwei Zwischenstufenprodukte (1A und 1B) in dem Herstellungsprozess.
  • Die Mikrowellenantenneneinrichtung 100 weist eine Vergussschicht 110 aus Vergussmaterial, ein Halbleiterelement 120, ein Antennenelement 130 und eine Umverteilungsschicht 140 auf. Das Halbleiterelement 120 weist eine Halbleitereinheit 121 und Halbleiterspeiseleitungen 122 auf, die auf einer ersten Oberfläche 123 der Halbleitereinheit 121 angeordnet sind. Das Halbleiterelement 120 ist innerhalb der Vergussschicht 110 angeordnet, so dass eine Außenoberfläche 124 der Halbleiterspeiseleitungen 122 nicht durch das Vergussmaterial bedeckt ist. Das Antennenelement 130 weist eine Antennensubstratschicht 131 und eine Masseschicht 132 (auch Masseebene genannt) auf, die auf oder innerhalb der Antennensubstratschicht 131 angeordnet ist. Das Antennenelement 130 ist ebenfalls innerhalb der Vergussschicht 110 angeordnet. Die Umverteilungsschicht 140 weist wenigstens eine Umverteilungssubstratschicht 141 (bei dieser Ausführungsform zwei Umverteilungssubstratschichten 141 aufeinander, um eine bessere Stabilität bereitzustellen und eine Wölbung (ein Phänomen, das die Vergussmasse durch Temperaturänderung verbiegt; falls eine Wölbung auftritt, gibt es keine Stabilität mehr) und Oxidation (die auftritt, wenn eine Metallschicht, z. B. aus Kupfer gefertigt, Kontakt mit Luft hat) vermeidet; jedoch ist die Anzahl an Umverteilungssubstratschichten nicht auf eine oder zwei beschränkt) und eine Metallschicht 142 auf. Die Umverteilungsschicht 140 ist auf einer Oberfläche 111 der Vergussschicht 110 angeordnet und so ausgebildet, dass sich die Metallschicht 142 in Kontakt mit der Außenoberfläche 124 der einen oder mehreren Halbleiterspeiseleitungen 122 befindet.
  • Das Antennenelement 130 weist eine oder mehrere Antennenspeiseleitungen 133 (die ein Speisenetz repräsentieren) auf, die auf einer ersten Oberfläche 134 der Antennensubstratschicht 131 gegenüber der zweiten Oberfläche 136 angeordnet sind. Ein Abstrahlungselement 135 ist auf einer zweiten Oberfläche 136 der Antennensubstratschicht 131 angeordnet, die von der Verdrahtungsschicht 140 abgewandt ist. Das Antennenelement 130 ist innerhalb der Vergussschicht 110 angeordnet, so dass eine Außenoberfläche 137 der Antennenspeiseleitungen 133 nicht durch das Vergussmaterial bedeckt ist.
  • Die Umverteilungsschicht 140 ist auf der Oberfläche 111 der Vergussschicht 110 angeordnet, so dass sich die Metallschicht 142 in Kontakt mit der Außenoberfläche 137 der einen oder mehreren Antennenspeiseleitungen 133 zum Bereitstellen der HF-Kopplung zwischen dem Halbleiterelement 120 und dem Antennenelement 130 befindet. Die Umverteilungsschicht 140 weist ferner eine lötfähige Metallisierungsschicht 143 auf einer Oberfläche 144 der Umverteilungsschicht 140 auf, die von der Vergussschicht 110 abgewandt ist, wobei die lötfähige Metallisierungsschicht 143 so bereitgestellt wird, dass sie sich in Kontakt mit Streifenleitungen einer PCB-Anordnung befindet, wenn ein Mikrowellenantennengehäuse gebildet wird, indem die Mikrowellenantenneneinrichtung 100 auf der PCB-Anordnung platziert wird, wie unten beschrieben ist. Vias oder andere Verbindungselemente 145 sind in der Umverteilungsschicht 140 bereitgestellt, um Verbindungen zwischen den Halbleiterspeiseleitungen 122 und der Metallschicht 142 und zwischen der Metallschicht 142 und der lötfähigen Metallisierungsschicht 143 bereitzustellen.
  • Das Antennenelement 130 ist bevorzugt als eine SMD-Komponente (SMD: Surface-Mount Device - Oberflächenmontagevorrichtung) ausgebildet. Eine SMD-Komponente ist eine elektronische Vorrichtung, die eine Oberflächenmontagetechnologie (SMT: Surface-Mount Technology) verwendet, was ein Verfahren zum Produzieren von elektronischen Schaltkreisen ist. Die Verwendung einer SMD-Komponente ermöglicht, dass zum Bilden des in 1A gezeigten ersten Zwischenstufenprodukts das Antennenelement 130 und das Halbleiterelement 120 als separate Elemente durch einen Pick-and-Place(Bestückung)-Prozess durch eine Pick-and-Place(Bestückung)-Maschine, wie für andere passive Oberfläche montierte Vorrichtungen, wie etwa Widerstände oder Kondensatoren, verwendet, gehandhabt werden. Hier werden sie auf einem Dummy-Träger (in 1A nicht veranschaulicht) platziert.
  • Der Dummy-Träger kontaktiert dementsprechend die Außenoberfläche 124 der Halbleiterspeiseleitungen 122 und die Außenoberfläche 137 der Antennenspeiseleitungen 133. Anschließend wird das Vergussmaterial über dem ersten Zwischenstufenprodukt platziert, wonach der Dummy-Träger entfernt wird, um das in 1B gezeigte zweite Zwischenstufenprodukt zu bilden. Durch das Verwenden des Dummy-Trägers kann dementsprechend sichergestellt werden, dass die Außenoberfläche 124 der Halbleiterspeiseleitungen 122 und die Außenoberfläche 137 der Antennenspeiseleitungen 133 nicht durch Vergussmaterial bedeckt werden. Schließlich wird die Umverteilungsschicht 140 auf dem zweiten Zwischenstufenprodukt gebildet, um die in 1C gezeigte Mikrowellenantenneneinrichtung 100 zu bilden.
  • 2 zeigt eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung und ein Zwischenstufenprodukt des Herstellungsprozesses. 2 zeigt insbesondere, wie die Mikrowellenantenneneinrichtung auf einer PCB (Leiterplatten)-Anordnung 190 platziert wird, die eine PCB-Schicht 191 aufweist, um ein Fan-Out-Waferebene-Gehäuse, insbesondere ein Eingebettete-Waferebene-Kugelgitteranordnung- bzw. eWLB- oder ein Eingebettete-Mikro-Waferebene-Kapselung- bzw. emWLP-Gehäuse zu bilden. Dieser Prozess kann durch den Hersteller oder den Endbenutzer durchgeführt werden. In diesem Prozess werden Lötkugeln 180 auf der Außenoberfläche der lötfähigen Metallisierungsschicht 143 platziert, um ein drittes Zwischenstufenprodukt zu bilden. Danach wird das dritte Zwischenstufenprodukt auf die PCB-Anordnung 190 gelötet, welche Streifenleitungen 192 auf der PCB-Schicht 191 aufweist, die der lötfähigen Metallisierungsschicht 143 und den Lötkugeln 180 entsprechen, wodurch das abschließende Mikrowellenantennengehäuse 1 erhalten wird.
  • Dementsprechend können, wie oben erklärt, um eine Antennenfunktionalität in ein solches Mikrowellenantennengehäuse (z. B. ein eWLB-Gehäuse oder ein emWLB-Gehäuse) zu integrieren, verschiedene Mehrschichtantennenstrukturen (wie etwa eine aperturgekoppelte Patchantenne oder eine Dipolantenne) vollständig auf einem Mehrschichtsubstrat unter Verwendung eines Standard-PCB-Herstellungsprozesses realisiert werden. Die Fertigungs- und Integrationskonzepte sind in 1 und 2 gezeigt. Diese Konfiguration wird es ermöglichen, dass abstrahlungseffiziente Antennen mit adäquatem Abstand zwischen dem Abstrahlungselement 136 und der Massenebene 132 entwickelt werden. Zudem kann das Speisenetz 137 unter Verwendung dieses Ansatzes auch auf einer der Mehrschichtantennenstruktur strukturiert werden, wie in 1 und 2 gezeigt ist. Durch Verwenden von RDLs (Umverteilungsschichten) kann der Kontakt zwischen dem Antennenelement 130 und dem Halbleiterelement (Chip) 120 eingerichtet werden, wie in 1 und 2 gezeigt ist.
  • Eine Abstrahlung findet von der oberen Seite des umgedrehten Mikrowellenantennengehäuses statt. Die Antennensubstratschicht 131, die zum Entwickeln der Mehrschichtantennenstruktur verwendet wird, kann aus einem Mikrowellenmaterial oder aus einem Substratmaterial vom Typ BT, FR4 oder FR408 oder aus Keramik oder aus einem Rogers-Substratmaterial, aus PTFE (Teflon) oder aus einem Material vom Vergusstyp oder aus LTCC oder aus LCP gefertigt sein. Weil ein Mikrowellensubstrat im Vergleich zu FR 4 teuer ist, könnte eine kostengünstige Lösung darin bestehen, das Antennenmodul unter Verwendung von FR 4 oder FR 408 zu entwickeln. Das Verwenden eines FR-4-Substrats ermöglicht eine einfache Realisierung von kostengünstigen Mehrschichtstrukturen, weil eine Fertigung von Mehrschicht-FR4 ein Standardprozess ist. FR 4 und FR 408 können auch für mm-Wellen-Anwendungen verwendet werden, sofern die Länge von Übertragungsleitungen klein gehalten wird.
  • Ein anderes Konzept schließt das Verwenden einer Vergussmasse als Antennensubstrat der Mikrowellenantenneneinrichtung 200 ein, das dann in das Mikrowellenantennengehäuse 2 eingebettet wird, wie in 3 veranschaulicht ist. 3 zeigt insbesondere eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung 200 (3A), einer Ausführungsform des integrierten Antennenelements 230 (3B) und einer zweiten Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses 2 (3C) gemäß der vorliegenden Offenbarung. Dies wird eine kostengünstige Option sein, da Mikrowellensubstrate im Vergleich zu einer Epoxidvergussmasse relativ teuer sind. Die Leistungsfähigkeit ist möglicherweise im Vergleich zu der Leistungsfähigkeit der Antennen auf organischen Materialien nicht so gut, allerdings wird dies die Kosten zu einem gewissen Ausmaß reduzieren.
  • Bei dieser Ausführungsform weist das Antennenelement 230 eine oder mehrere Verbindungsleitungen 231 auf, die den Kopplungsteil 142a (Kopplung des Halbleiterelements 120 mit dem Antennenelement 230) der Metallschicht 142 mit dem Abstrahlungselement 135, das auf der zweiten Oberfläche 136 der Antennensubstratschicht 131 angeordnet ist, durch die Substratschicht 131 zur direkten Signalübertragung verbinden.
  • 4 zeigt eine Querschnittsansicht (4A) und eine Draufsicht (4B) einer Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses 1a einschließlich einer dritten Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung 100a gemäß der vorliegenden Offenbarung. Wie in 4 gezeigt, kann eine Mehrschicht-PCB (als Antennenmodul ausgebildet) in einer Vergussmasse in dem eWLB-Gehäuse 1a wie eine SMT-Komponente platziert werden. Weil die Antennen in der Umverteilungsschicht 140 aufgrund einer existierenden Vergussmasse ineffizient sein können, kann das Verwenden der Mehrschicht-PCB oder eines Epoxidvergusses diese problematischen Zonen mit minimalem Abstrahlungsverlust und minimalen parasitären Ausstrahlungen umgehen. Als eine Mehrschicht-PCB kann selbst kostengünstiges FR4 zur Kostenoptimierung verwendet werden, weil die Speiseleitungen kurz genug sind. Die Antennen können auch voneinander durch Verwenden mehrerer Masse-Vias um die Antennenstrukturen herum isoliert sein.
  • Wie in der Draufsicht aus 4B gezeigt, sind mehrere Antennenelemente 130a, 130b, 130c, 130d innerhalb der Vergussschicht 110 um das Halbleiterelement 120 herum angeordnet. Eine solche Ausführungsform ist insbesondere zum Bilden einer MIMO-Antenne oder einer Radarantenne nützlich.
  • 5 zeigt eine Querschnittsansicht (5A) und eine Draufsicht (5B) einer vierten Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses 2a einschließlich einer vierten Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung 200a gemäß der vorliegenden Offenbarung. Diese Ausführungsform ist der in 4 gezeigten Ausführungsform sehr ähnlich, aber die Antennenelemente 230a, 230b, 230c, 230d, die um das Halbleiterelement 120 herum angeordnet sind, sind wie in 3 veranschaulicht ausgebildet.
  • 6 zeigt eine Querschnittsansicht einer fünften Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses 3 einschließlich einer fünften Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung 300 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Diese Ausführungsform realisiert wellenleiterbasierte Antennen. Das Abstrahlungselement 135 des Antennenelements 330 ist in der RDL 140 realisiert und die Masseebene 132 ist auf einem Mikrowellen- oder FR-4-Substrat 131 platziert, das in dem Verkapselungsmittel (d. h. in einer Vergussmasse) durch einen Pick-and-Place- Prozess platziert werden kann. Die Energie wird dann in den Wellenleiter 193 gekoppelt, der in der PCB-Schicht 191 gefertigt ist. Die in 6 gezeigte Konfiguration wird eine abstrahlungseffiziente Anregung des Wellenleiters 193 aufweisen, was die Probleme hinsichtlich Abstrahlungseffizienz und Leistungsfähigkeit von Antennen verbessern wird, die in RDLs realisiert sind (mit Masseebene auf PCB oder RDL).
  • 7 zeigt eine Querschnittsansicht einer sechsten Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses 4 einschließlich einer sechsten Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung 400 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Diese Ausführungsform nutzt eine planare invertierte F-Typ-Antenne (PIFA) in dem Antennenelement 430, das entweder auf Mikrowellensubstraten oder auf FR4- oder FR408 -Substraten realisiert ist. PIFA-Antennen werden normalerweise in Mobilkommunikationsvorrichtungen verwendet und ihre Verwendung war auf niedrigere Frequenzen (< 6 GHz) begrenzt. Geringe Bandbreite und geringer Gewinn sind einige der Hauptbedenken hinsichtlich dieser Antennen, was die Verwendung auf begrenzte Anwendungen einschränkt. Die Bandbreite kann durch Abstimmen der Breite der gekürzten Platte und der Speiseplatte verbessert werden. Zudem können durch Hinzufügen von rechteckigen und L-förmigen parasitären Elementen 431 zusätzliche Resonanzen erschaffen werden, die die Gesamtantennenbandbreite erhöhen können.
  • Daher weist das Antennenelement 430 bei dieser Ausführungsform im Gegensatz zu anderen Ausführungsformen eine oder mehrere Verbindungsleitungen 431 auf, die eine oder mehrere Antennenspeiseleitungen 133 mit dem Abstrahlungselement 13 durch die Substratschicht 131 verbinden. Ferner sind ein oder mehrere parasitäre Elemente 432 innerhalb der Antennensubstratschicht 131 zwischen der Masseschicht 132, die innerhalb der Antennensubstratschicht 131 angeordnet ist, und einer oder mehreren Antennenspeiseleitungen 133 angeordnet.
  • PIFA-Antennen sind λ/4-lange Antennen, was sie erheblich kompakter macht und, falls sie angemessen gestaltet und realisiert sind, können sie in einem Radarmodul mit erheblich kleinerem Formfaktor verwendet werden. PIFA-Antennen können auf FR-4- oder FR-408 - oder Rogers-Substraten (PFTE-basiert) unter Verwendung des in 7 dargestellten Antennenkonfigurationskonzeptes bereitgestellt werden.
  • 8 zeigt eine Querschnittsansicht einer siebten Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses 5 einschließlich einer siebten Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung 500 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Diese Ausführungsform verwendet ein SIW-basiertes Antennenelement (SIW: Substrate-Intgrated Waveguide - im Substrat integrierter Wellenleiter) 530, das ein beliebiges der in 1 bis 4 gezeigten Antennenkonfigurationskonzepte verwendet. Eine Integration von SIW-Strukturen in eWLB-Technologie ist allgemein bekannt, aber eine Integration von SIWbasierten Antennen in eWLB-Technologie wurde bisher nicht verwendet. Der Vorteil von SIWs im Vergleich zu Patchantennen besteht in ihren größeren Betriebsbandbreiten.
  • Bei dieser Ausführungsform weist das Antennenelement 530 eine oder mehrere Verbindungsleitungen 531 (auch als Vias bezeichnet), die eine oder mehrere Antennenspeiseleitungen 133 mit dem Abstrahlungselement 135 durch die Substratschicht 131 verbinden, und einen oder mehrere Vias 532 auf, die die Metallschicht 142 mit dem Antennenelement 135 verbinden, wobei sie als Speiseleitung zum Übertragen des Speisesignals und Einkoppeln von diesem in das SIW wirken.
  • 9 zeigt eine Querschnittsansicht einer achten Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses 6 einschließlich einer achten Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung 600 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Bei dieser Ausführungsform weist das Antennenelement 630 eine oder mehrere Verbindungsleitungen 633 auf, die die Masseschicht 132, die auf der ersten Oberfläche 134 der Antennensubstratschicht 131 gegenüber der zweiten Oberfläche 136 angeordnet ist, mit dem Abstrahlungselement 135, das auf der zweiten Oberfläche 136 der Antennensubstratschicht 131 angeordnet ist, durch die Substratschicht 131 verbinden. Ferner weist das Antennenelement 630 eine mikrokoaxiale Übertragungsleitung 631 auf, die innerhalb der Antennensubstratschicht 131 angeordnet ist und mit der Metallschicht 142 verbunden ist.
  • Diese Ausführungsform stellt dementsprechend eine vielversprechende Übertragungsleitung in der Form einer mikrokoaxialen Übertragungsleitung 631 bereit, die eine simulierte Leistungsfähigkeit mit extrem niedrigem Verlust (weniger als 0,25 dB/mm Einfügedämpfung bis zu 200 GHz) aufzeigt. Die Übertragungsleitung 631 kann verwendet werden, um die Antenne zu speisen, die ein Loch 632 in dem Abstrahlungselement 135 aufweist, durch welches die Strahlung emittiert wird. Da der Signalleiter durch eine Via-Wand 633 auf den Seiten und Metallebenen 132, 135 auf der Ober- und Unterseite bedeckt ist, ist dieser Typ einer Übertragungsleitung 631 auch dort wünschenswert, wo eine Kopplung zwischen Übertragungsleitungen vermieden werden soll.
  • 10 zeigt eine Querschnittsansicht einer neunten Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses 7 einschließlich einer neunten Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung 700 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Das Antennenelement 730 weist eine Wellenleiterstruktur 731 mit offenem Ende auf und das Abstrahlungselement weist eine Wellenleitereinspeisung 701 auf, die in oder auf der Umverteilungsschicht 140 gegenüber der Wellenleiterstruktur 731 mit offenem Ende angeordnet ist.
  • Daher verwendet diese Ausführungsform Vias innerhalb eines kostengünstigen Laminats, um zirkulare Wellenleiterantennen mit offenem Ende innerhalb eines eWLB-Gehäuses zu realisieren. Eine PCB einschließlich Vias ist innerhalb des eWLB-Gehäuses platziert. Zusätzliche Metallisierungsschichten 132 oben und unten können zu Abschirmungszwecken oder für verbesserte Abstrahlungseigenschaften eingesetzt werden. Millimeterwellenübertragungsleitungen sind auf der Umverteilungsschicht 140 gestaltet, um den zirkularen Wellenleiter 731 zu speisen. Die Wellenleitereinspeisung 701 ist dazu gestaltet, geeignete TE- oder TM-Moden anzuregen. Der Durchmesser der Vias ist so gewählt, dass die angeregten Wellen unterstützt werden. Die Wellenleiterstruktur 731 kann entweder rechteckig oder zylindrisch sein. Aus Kostengründen sind zylindrische Vias die bevorzugte Lösung. Die Wellenleiterstruktur 731 kann auch als eine Hornantenne bezeichnet werden.
  • 11 zeigt eine Querschnittsansicht einer zehnten Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses 7a einschließlich einer zehnten Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung 700a gemäß der vorliegenden Offenbarung. Bei dieser Ausführungsform werden Mehrschichtlaminate eingesetzt, um zirkulare Wellenleiterhornantennen 730a zu gestalten. Als ein Beispiel wird eine PCB mit zwei Substraten 131a, 131b mit jeweiligen Masseschichten 132a, 132b verwendet, wie in 11 dargestellt ist. Die Vias 733, 734 in beiden Substraten befinden sich bei der gleichen Position. Jedoch weist der Via 734 in dem zweiten Substrat 131b einen größeren Durchmesser auf. Dieses Konzept kann einfach auf mehrere Schichten erweitert werden. Daher entspricht die substratbasierte Antenneneinrichtung 700a der herkömmlichen Gestaltung einer dreidimensionalen zirkularen Hornantenne.
  • 12 zeigt eine Querschnittsansicht (12A) und eine Draufsicht (12B) einer elften Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses 7b einschließlich einer elften Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung 700b gemäß der vorliegenden Offenbarung. Bei dieser Ausführungsform werden eine geriffelte zirkulare Hornantenne 730b und eine Antennenaperturoptimierung erzielt, indem Vias 733, 734, 736 mit zunehmendem Durchmesser für die unterschiedlichen Substrate 131a, 131b, 131c genutzt werden, auf denen Masseebenen 132a, 132b, 132c bereitgestellt sind und welche zusammen einen Wellenleiter 735 mit Riefen bilden. Die Vias 733, 734, 736 sind durch die Masseebenen 132b und 132c umgeben. Zirkulare Löcher 737, 738 sind innerhalb der Masseebenen 132b, 132c eingefasst, um die geriffelte Hornantennenform zu erzielen. Die Riefen (Kerben) werden dementsprechend gebildet, indem erweiterte Masseebenen 132b, 132c und die Vias 733, 734, 736 kombiniert werden. Die Riefen weisen eine Abmessung von λ/2 > b > λ/4 auf, wobei λ = c0/fA gilt (c0 ist die Lichtgeschwindigkeit und fA ist die Betriebsfrequenz der Antenne). Viertelwellen- oder Halbwellenkerben werden durch Löcher mit dedizierten Durchmessern innerhalb der Masseebenen und Vias gebildet. Die Kombination aus großen und kleinen Vias kann auch eingesetzt werden, um den Abstrahlungsteil des Substrats basierend auf einer zirkularen Hornantenne zu optimieren. Um die Abmessungen und die Lage der Vias zu veranschaulichen, ist in 12B eine Draufsicht der Schnittebene C aus 12A gezeigt. Die Vias 733 mit kleinem Durchmesser sind um den zirkularen Wellenleiter 735 herum innerhalb des Substrats 131a platziert.
  • Ein zusätzlicher Trichter kann gebildet werden, indem in 11 und 12 gezeigte Via- und Masseanordnungen kombiniert werden. Die Apertur der Antenne wird erhöht, was zu stärker gerichteten Abstrahlungsmustern führt, die von modernen Radaranwendungen benötigt werden.
  • 13 zeigt eine Querschnittsansicht (13A) und eine Draufsicht (13B) einer zwölften Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses 7c einschließlich einer zwölften Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung 700c gemäß der vorliegenden Offenbarung. Bei dieser Ausführungsform wird das Wellenleiterkonzept einschließlich eines Wellenleiters 731 als Antennenelement 730c auf Gruppenantennentopologien erweitert. Eine Gruppenantenne kann durch Nutzen mehrerer Vias innerhalb eines Laminats sehr kostengünstig gestaltet werden. Nebensprechen zwischen den Antennenelementen wird durch geeignetes Abschirmen der Streifenleitungen und Antennenspeisungen auf der Umverteilungsschicht reduziert. 13B zeigt eine Draufsicht entlang der Schnittebene CP aus 13A. Wie dort gezeigt kann eine Gruppenantenne aus drei Antennenelementen 730c, 730d, 730e verwendet werden.
  • 14 zeigt eine Querschnittsansicht (14A) und eine Draufsicht (14B) einer dreizehnten Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses 8 einschließlich einer dreizehnten Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung 800 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Bei dieser Ausführungsform sind eine einzige oder mehrere Dielektrischer-Resonator-Antennen (DRA) in einem eingebetteten Waferebene-Gehäuse unter Verwendung einer Pick-and-Place-Maschine wie kleine SMT-Komponenten platziert.
  • Insbesondere ist bei dieser Ausführungsform das Antennenelement 830 als Dielektrischer-Resonator-Antenne ausgebildet, die eine Antennensubstratschicht 831, die aus einem dielektrischen Resonatormaterial gefertigt ist, und eine Masseschicht 132 aufweist, die auf der ersten Oberfläche 134 der Antennensubstratschicht 831 angeordnet ist und einen Schlitz 832 zum Koppeln der Einspeisung mit der Dielektrischer-Resonator-Antenne aufweist. Ferner weist die Umverteilungsschicht 840 eine Umverteilungssubstratschicht 841 auf, die aus einem dielektrischen Umverteilungsmaterial gefertigt ist, und ist die Metallschicht 842 innerhalb der Umverteilungsschicht 840 mit ihrem einen Ende 843 gegenüber dem Schlitz 832 angeordnet. Ein zusätzlicher Massereflektor 194 kann auf der PCB-Schicht 191 bereitgestellt sein.
  • DRAs können aufgrund ihrer kleinen Größe bei Mikrowellen- und mm-Wellen-Frequenzen einfach in die Gehäuseebene integriert werden. DRAs können in verschiedenen Formen, wie etwa eine zylindrische, rechteckige, halbkugelförmige Struktur, gefertigt werden, was eine Gestaltungsflexibilität ermöglicht. Unterschiedliche Anregungstechniken können verwendet werden, wie etwa Sonden, ein Schlitz, Mikrostreifenleitungen, komplanare Leitungen, Antennenelemente und ein Wellenleiterschlitz.
  • Dieser Antennentyp kann bei Mikrowellen/Millimeterwellen-Frequenzen verwendet werden, da es keinen inhärenten Leiterverlust gibt. Er bietet einen hohen Gewinn aufgrund der Abwesenheit von Leiter- und Oberflächenwellenverlusten. Dies führt zu einer hohen Abstrahlungseffizienz dieses Antennentyps. Ein weiter Bereich dielektrischer Konstanten (von 2 bis 100) ermöglicht dem Gestalter, die Kontrolle über die physische Größe der DRA und ihre Bandbreite zu haben. Diese Resonatorantenne kann aus einem einzigen Silicium- oder GaAs-Substrat mit hohem spezifischem Widerstand gefertigt werden. Polymerbasierte (SU8, BCB usw.) oder keramische Resonatoren können ebenfalls verwendet werden. Eine Zwischenverbindung zwischen dem IC und dem dielektrischen Resonator findet in einer Umverteilungsschicht statt.
  • 15 zeigt eine Querschnittsansicht einer vierzehnten Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses 8a einschließlich einer vierzehnten Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung 800a gemäß der vorliegenden Offenbarung. Bei dieser Ausführungsform weist das Antennenelement 830a ferner eine zusätzliche dielektrische Schicht 833 zwischen der Masseschicht 132 und der Umverteilungsschicht 840 auf und wird die Metallschicht 842 als Primärantenne verwendet.
  • Bei dieser Topologie wird der dielektrische Resonator des Antennenelements 830a durch eine Primärantenne, die durch das Ende 843 der Metallschicht 842 gebildet ist, durch Aperturkopplung gespeist. Die Primärantenne befindet sich in der Umverteilungsschichtebene. Der Massereflektor 194, der sich direkt auf der PCB-Schicht 191 befindet, kann als eine Masseebene der Primärantenne (auch als Superstrate-Antenne bezeichnet) verwendet werden. Schlitzgekoppelte Anregung wird verwendet, um die Resonatoren mit niedriger Permittivität zu speisen und um polymerbasierte Resonatorantennen zu realisieren.
  • 16 zeigt eine Querschnittsansicht einer fünfzehnten Ausführungsform eines Mikrowellenantennengehäuses 8b einschließlich einer fünfzehnten Ausführungsform einer Mikrowellenantenneneinrichtung 800b gemäß der vorliegenden Offenbarung. Bei dieser Ausführungsform weist die Umverteilungsschicht 840 eine Sekundärantenne 844 auf der Oberfläche der Umverteilungsschicht 840 dem Antennenelement 830b gegenüberliegend und eine Verbindung 845, die die Metallschicht 842 und die Sekundärantenne 844 verbindet, auf.
  • Diese Ausführungsform verwendet eine ähnliche Topologie wie die in 15 gezeigte Ausführungsform, die eine Dielektrischer-Resonator-Antenne einsetzt. Da die Dielektrischer-Resonator-Antenne als ein Sekundärantennenelement verwendet wird, wird die Primärantenne zu dieser Zeit in das integrierte Antennenelement 830b platziert. Eine Zwischenverbindung zwischen dem Halbleiterelement 120 und diesen integrierten Antennen erfolgt unter Verwendung von Signal-Vias 845 und Übertragungsleitungen 842b in der Umverteilungsschicht 840.
  • 17 zeigt ein Flussdiagramm einer allgemeinen Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung. In einem ersten Schritt S10 wird ein Halbleiterelement 120 auf einem Dummy-Träger montiert, wobei das Halbleiterelement eine Halbleitereinheit 121 und Halbleiterspeiseleitungen 122, die auf einer ersten Oberfläche 123 der Halbleitereinheit 121 angeordnet sind, aufweist. In einem zweiten Schritt S12 wird ein Antennenelement 130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 830 auf dem Dummy-Träger montiert, wobei das Antennenelement eine Antennensubstratschicht 131 und eine Masseschicht 132, die auf oder innerhalb der Antennensubstratschicht angeordnet ist, aufweist. In einem dritten Schritt S14 werden das Halbleiterelement und das Antennenelement mit einer Vergussschicht 110 aus einem Vergussmaterial bedeckt, so dass eine Außenoberfläche 124 der Halbleiterspeiseleitungen 122 nicht durch das Vergussmaterial bedeckt ist und so dass das Antennenelement 30 innerhalb der Vergussschicht 110 angeordnet ist. In einem vierten Schritt wird der Dummy-Träger durch eine Umverteilungsschicht 140 ersetzt, wobei die Umverteilungsschicht eine Umverteilungssubstratschicht 141 und eine Metallschicht 142 aufweist, wobei die Umverteilungsschicht 140 auf einer Oberfläche 111 der Vergussschicht 110 angeordnet ist, so dass sich die Metallschicht 142 in Kontakt mit der Außenoberfläche 124 einer oder mehrerer Halbleiterspeiseleitungen 122 befindet.
  • 18 zeigt eine andere Ausführungsform eines Antennenelements 930, insbesondere einer Archimedischen Spiralantenne in einer Draufsicht (18A), einer perspektivischen Ansicht (18B) und einer Querschnittsansicht (18C). Ein solches Antennenelement 930 kann auch in der oben beschriebenen Mikrowellenantenneneinrichtung verwendet werden, d. h., eine solche hohlraumgestützte Spiralantenne kann auch als ein SMT-Antennenelement in dem Gehäuse platziert werden. Das Antennenelement 930 weist einen Spiralabstrahler 931, ein Absorptionsmaterial 932, das unterhalb des Spiralabstrahlers 931 angeordnet ist, einen Hohlraum 933, der unterhalb des Absorptionsmaterials 932 angeordnet ist, und ein Balun 934 mit einem Eingangsport 935 auf, das unterhalb des Hohlraums 933 angeordnet ist.
  • Dieser Antennentyp stellt eine breite Bandbreite und zirkulare Polarisation bereit. Hohlraumstützung erfolgt, um ein bidirektionales Muster in ein unidirektionales Muster umzuwandeln. Hohlraumstützung reduziert auch die Rückstrahlung, die die Antennenleistungsfähigkeit reduziert. Sie reduziert auch die gemeinsame Kopplung zwischen Gruppenantennen. Eine Miniaturisierung kann unter Verwendung eines Materials mit hoher Permittivität erzielt werden, was auch durch Einführen von Stichleitungen in die Gestaltung erreicht werden kann.
  • 19 zeigt eine Draufsicht (19A) und eine Querschnittsansicht (19B) einer Antenneneinrichtung 1000 mit einem Antennenelement 1030 und EBG-Strukturen 1031 zur Verwendung in einer Mikrowellenantenneneinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung. Elektromagnetische Bandlückenstrukturen (EBGs: Electromagnetic Band Gap structures) können auch zusammen mit Gehäusen vom eWLB-Typ verwendet werden. EBGs sind periodische Strukturen, die Oberflächenwellen unterdrücken und Randstreuung reduzieren können. Bei Verwendung als Reflektor unterdrückt eine EBG-Struktur die Parallelplattenmoden höherer Ordnung durch Platzieren des EBG-Arrays 1032 (einschließlich einer metallischen Stelle 1033, einer Masseebene 1034, eines Substrats 1035 und Vias 1036) und des Antennenelements 1030 in einem geeigneten Abstand d. Die Spiegelströme befinden sich in Phase mit dem ursprünglichen, können daher einen PEC-Reflektor ersetzen.
  • 20 zeigt unterschiedliche Ansichten einer Helixantenne 1130 zur Verwendung in einer Mikrowellenantenneneinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung, insbesondere eine Querschnittansicht (20A), eine perspektivische Ansicht (20B) und eine Draufsicht (20C). Helixantennen, die in 3D-Richtantennen kategorisiert sind, haben aufgrund ihres hohen Gewinns, breiten Bandbreite, ihres hohen axialen Verhältnisses, ihrer zirkularen Polarisation eine enorme Beachtung für Millimeterwellenanwendungen erhalten. Dieser Antennentyp kann auch in ein eWLB-Gehäuse eingebettet werden, falls diese Antenne auf einer Mehrschicht-PCB gestaltet ist. Unter Metallisierungsschichten werden Substrate (nicht veranschaulicht) eingesetzt, d. h., Metallisierungsschichten und Substrate werden übereinander gestapelt. Die Helixantenne 1130 ist oberhalb einer Masseebene 1131 angeordnet. Vias 1132 werden verwendet, um die Windungen 1133 der Helixantenne 1130 miteinander zu verbinden. Ferner ist eine Speiseleitung 1134 unterhalb der Helixantenne 1130 angeordnet. 20C zeigt die Substratbreite w und eine Viertelwellenstichleitung 1135.
  • Eine dielektrisch beladene Helix liefert eine bessere Leistungsfähigkeit als eine herkömmliche Helix. Zudem belegt eine Helixantenne weniger Chipfläche als andere planare oder linsenbasierte Antennen. In einem Array aus Helixantennen tritt ein unbedeutendes Nebensprechen zwischen angrenzenden Antennen auf, weil das Feld die Helixstruktur eng „umarmt“.
  • Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Speiseleitung unter Verwendung von Verbindungsleitungen oder Vias mit dem Antennenelement gekoppelt. Alternativ dazu kann die Speiseleitung elektromagnetisch mit der Antenne gekoppelt sein.
  • Verschiedene Arten von Antennenkonfigurationen können mit der vorliegenden Offenbarung verwendet werden, einschließlich schlitzgekoppelter Antennen, PIFA, SIW, koaxialbasiert, wellenleiterbasiert usw. Allgemein kann eine beliebige Antenne verwendet werden, die auf einem separaten Antennensubstrat gebildet wird, das in ein Fan-Out-Waferebene-Gehäuse integriert wird, das unter Verwendung eines/einer Pick-and-Place-Prozesses und -Maschine hergestellt werden kann.
  • Die offenbarten Antennen und Gehäuse können in unterschiedlichen Anwendungen verwendet werden, einschließlich Kommunikationssystemen oder Radaranwendungen. Ferner können Gruppenantennen wie z. B. in einem MIMO-Betrieb verwendet gebildet werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann eine erhöhte Abstrahlungseffizienz erzielt werden, indem die Antennen auf Mikrowellen- oder FR4-basierten Substraten gestaltet werden und dann unter Verwendung eines Standardprozesses in ein emWLB-Gehäuse eingebettet werden. Ein Verschlechterungseffekt der Vergussmasse auf ein Abstrahlungsmuster kann unter Verwendung zusätzlicher Antennenmodule vom SMT-Typ umgangen werden. Ein erhöhter Antennengewinn kann erzielt werden, was für mittel- und langreichweitige Radaranwendungen verwendet werden kann. Ferner kann eine Anordnung innerhalb des eWLB-Gehäuses bereitgestellt werden. Da RDL-Antennen extrem empfindlich hinsichtlich der exakten Position innerhalb des Gehäuses sind, ermöglichen diese zusätzlichen Antennenmodule eine flexiblere Platzierung von Antennen. Noch weiter kann eine Gestaltung einer PIFA-Antenne für die Kompaktheit bei mm-Wellen-Frequenzen bereitgestellt werden. Eine neue abstrahlungseffiziente Gestaltung von wellenleiterbasierten Antennen durch Gestalten der Speiseantennen auf Mikrowellensubstraten kann auch realisiert werden und laminatbasierte Vias für Wellenübertragung und Antennenarraykonfigurationen innerhalb von eWLB-Gehäusen können genutzt werden.
  • Dementsprechend kann duch die vorliegende Offenbarung die Abstrahlungseffizienz der Antenne durch Verwenden von Mikrowellen/Millimeterwellen-Mehrschichtsubstraten für die Gestaltung und Fertigung von Antennen und Platzieren dieser Antennen vom SMT-Typ in dem Gehäuse verbessert werden. Eine höhere Bandbreite wird erhalten, die für Hochauflösungsradars verwendet werden kann. Durch das Verwenden eines FR4-Substrats für die Antennengestaltung können die Kosten des Antennenmoduls reduziert werden, weil die Kosten der Gestaltung auf einem Rogers-Substrat beinahe 7-mal höher als auf einem Substrat vom FR4-Typ ist. Durch Einsetzen von PIFA-Antennen oder aperturgekoppelten Antennen kann eine sehr kompakte Antenne eingesetzt werden, um ein mm-Wellen-Radar zu entwickeln.
  • Dementsprechend offenbart und beschreibt die vorangestellte Besprechung lediglich Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung. Wie ein Fachmann versteht, kann die vorliegende Offenbarung in anderen speziellen Formen umgesetzt werden, ohne von deren Idee oder wesentlichen Charakteristiken davon abzuweichen. Dementsprechend wird beabsichtigt, dass die Offenbarung der vorliegenden Offenbarung veranschaulichend ist, aber nicht den Schutzumfang der Offenbarung sowie anderer Ansprüche beschränkt. Die Offenbarung, einschließlich beliebiger leicht erkennbarer Varianten der vorliegenden Lehren, definiert teilweise den Schutzumfang der voranstehenden Anspruchsterminologie derart, dass kein erfindungsgemäßer Gegenstand für die Öffentlichkeit bestimmt ist.
  • In den Ansprüchen schließt das Wort „aufweisend“ nicht andere Elemente oder Schritte aus und schließt der unbestimmte Artikel „ein“ oder „eine“ eine Mehrzahl nicht aus. Ein einzelnes Element oder eine andere Einheit kann die Funktionen einiger in den Ansprüchen genannten Gegenstände erfüllen. Die bloße Tatsache, dass gewisse Maßnahmen in zueinander verschiedenen abhängigen Ansprüchen genannt werden, gibt nicht an, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht zum Vorteil verwendet werden kann.
  • Es folgt eine Auflistung weiterer Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands:
    1. 1. Mikrowellenantenneneinrichtung (100, 100a, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 700a, 700b, 700c, 800, 800a, 800b), die Folgendes aufweist:
      • - eine Vergussschicht (110) aus einem Vergussmaterial,
      • - ein Halbleiterelement (120), das eine Halbleitereinheit (121) und Halbleiterspeiseleitungen (122) aufweist, die auf einer ersten Oberfläche (123) der Halbleitereinheit (121) angeordnet sind, wobei das Halbleiterelement innerhalb der Vergussschicht (110) angeordnet ist, so dass eine Außenoberfläche (124) der Halbleiterspeiseleitungen (122) nicht durch das Vergussmaterial bedeckt ist,
      • - ein Antennenelement (130, 130a, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 730a, 730b, 730c, 830, 830a, 830b), das eine Antennensubstratschicht (131) und eine Masseschicht (132), die auf oder innerhalb der Antennensubstratschicht angeordnet ist, aufweist, wobei das Antennenelement innerhalb der Vergussschicht (110) angeordnet ist, und
      • - eine Umverteilungsschicht (140, 840), die wenigstens eine Umverteilungssubstratschicht (141) und eine Metallschicht (142) aufweist, wobei die Umverteilungsschicht (140) auf einer Oberfläche (111) der Vergussschicht (110) angeordnet ist und so ausgebildet ist, dass sich die Metallschicht (142) in Kontakt mit der Außenoberfläche (124) einer oder mehrerer Halbleiterspeiseleitungen (122) befindet,
      wobei ein Abstrahlungselement (135) entweder auf einer zweiten Oberfläche (136) der Antennensubstratschicht (131), die von der Umverteilungsschicht (140) abgewandt ist, oder innerhalb oder auf der Umverteilungsschicht (140) angeordnet ist.
    2. 2. Mikrowellenantenneneinrichtung nach einer vorhergehenden Ausführungsform, wobei das Antennenelement (130, 230, 330) als eine SMD-Komponente ausgebildet ist.
    3. 3. Mikrowellenantenneneinrichtung nach einer vorhergehenden Ausführungsform, wobei die Antennensubstratschicht (131, 232) aus einem Mikrowellenmaterial oder aus einem Substratmaterial vom Typ BT, FR4 oder FR408 oder aus Keramik oder aus einem Rogers-Substratmaterial, aus PTFE oder aus einem Material vom Vergusstyp gefertigt ist.
    4. 4. Mikrowellenantenneneinrichtung nach einer vorhergehenden Ausführungsform, wobei mehrere Antennenelemente (130a, 130b, 130c, 130d) innerhalb der Vergussschicht (110), insbesondere um das Halbleiterelement (120) herum, angeordnet sind.
    5. 5. Mikrowellenantenneneinrichtung nach einer vorhergehenden Ausführungsform, wobei das Antennenelement (130, 430, 530) eine oder mehrere Antennenspeiseleitungen (133), die auf einer ersten Oberfläche (134) der Antennensubstratschicht (131) gegenüber der zweiten Oberfläche (136) angeordnet sind, und das Abstrahlungselement (135), das auf der zweiten Oberfläche (136) der Antennensubstratschicht (131) angeordnet ist, aufweist, wobei das Antennenelement (130) innerhalb der Vergussschicht (110) angeordnet ist, so dass eine Außenoberfläche (137) der Antennenspeiseleitungen (133) nicht durch das Vergussmaterial bedeckt ist, und wobei die Umverteilungsschicht (140) auf der Oberfläche (111) der Vergussschicht (110) angeordnet ist, so dass sich die Metallschicht (142) in Kontakt mit den Außenoberflächen (137) der einen oder mehreren Antennenspeiseleitungen (133) befindet.
    6. 6. Mikrowellenantenneneinrichtung nach Ausführungsform 5, wobei das Antennenelement (430) eine oder mehrere Verbindungsleitungen (431) aufweist, die eine oder mehrere Antennenspeiseleitungen (133) mit dem Abstrahlungselement (135) durch die Substratschicht (131) verbinden.
    7. 7. Mikrowellenantenneneinrichtung nach Ausführungsform 6, wobei das Antennenelement (430) ein oder mehrere parasitäre Elemente (432) aufweist, die innerhalb der Antennensubstratschicht (131) zwischen der Masseschicht (132), die innerhalb der Antennensubstratschicht (131) angeordnet ist, und einer oder mehreren Antennenspeiseleitungen (133) angeordnet ist.
    8. 8. Mikrowellenantenneneinrichtung nach Ausführungsform 6 oder 7, wobei das Antennenelement (530) eine oder mehrere Verbindungsleitungen (531), die eine oder mehrere Antennenspeiseleitungen (133) mit dem Abstrahlungselement (135) durch die Substratschicht (131) verbinden, und einen oder mehrere Vias (532), die die Metallschicht (142) mit dem Antennenelement (135) verbinden, aufweist.
    9. 9. Mikrowellenantenneneinrichtung nach einer vorhergehenden Ausführungsform, wobei die Masseschicht (132) auf der zweiten Oberfläche (136) der Antennensubstratschicht (131) angeordnet ist und das Abstrahlungselement (135) in der Umverteilungsschicht (140) angeordnet ist und sich in Kontakt mit der Metallschicht (142) befindet.
    10. 10. Mikrowellenantenneneinrichtung nach einer vorhergehenden Ausführungsform, wobei das Antennenelement (230, 630) eine oder mehrere Verbindungsleitungen (231, 633) aufweist, die die Metallschicht (142) oder die Masseschicht (132), die auf der ersten Oberfläche (134) der Antennensubstratschicht (131) gegenüber der zweiten Oberfläche (136) angeordnet ist, mit dem Abstrahlungselement (135), das auf der zweiten Oberfläche (136) der Antennensubstratschicht (131) angeordnet ist, durch die Substratschicht (131) verbinden.
    11. 11. Mikrowellenantenneneinrichtung nach einer vorhergehenden Ausführungsform0, wobei das Antennenelement (630) eine mikrokoaxiale Übertragungsleitung (631) aufweist, die innerhalb der Antennensubstratschicht (131) angeordnet ist und mit der Metallschicht (142) verbunden ist.
    12. 12. Mikrowellenantenneneinrichtung nach einer vorhergehenden Ausführungsform, wobei das Antennenelement (730) eine Wellenleiterstruktur (731) mit offenem Ende aufweist und wobei das Abstrahlungselement eine Wellenleitereinspeisung (701) aufweist, die in oder auf der Umverteilungsschicht (140) gegenüber der Wellenleiterstruktur (731) mit offenem Ende angeordnet ist.
    13. 13. Mikrowellenantenneneinrichtung nach einer vorhergehenden Ausführungsform, wobei das Antennenelement (830) als Dielektrischer-Resonator-Antenne ausgebildet ist, die eine Antennensubstratschicht (831), die aus einem dielektrischen Resonatormaterial gefertigt ist, und eine Masseschicht (132) aufweist, die auf der ersten Oberfläche (134) der Antennensubstratschicht (831) angeordnet ist und einen Schlitz (832) aufweist, und wobei die Umverteilungsschicht (840) eine Umverteilungssubstratschicht (841) aufweist, die aus einem dielektrischen Umverteilungsmaterial gefertigt ist, wobei die Metallschicht (842) innerhalb der Umverteilungsschicht (840) mit ihrem einen Ende (843) gegenüber dem Schlitz (832) angeordnet ist.
    14. 14. Mikrowellenantenneneinrichtung nach einer vorhergehenden Ausführungsform3, wobei das Antennenelement (830a) ferner eine zusätzliche dielektrische Schicht (833) zwischen der Masseschicht (132) und der Umverteilungsschicht (840) aufweist und wobei die Metallschicht (842) als Primärantenne verwendet wird.
    15. 15. Mikrowellenantenneneinrichtung nach einer vorhergehenden Ausführungsform4, wobei die Umverteilungsschicht (840) ferner eine Sekundärantenne (844) auf der Oberfläche der Umverteilungsschicht (840) dem Antennenelement (830b) gegenüberliegend und eine Verbindung (845), die die Metallschicht (842) und die Sekundärantenne (844) verbindet, aufweist.
    16. 16. Mikrowellenantenneneinrichtung nach einer vorhergehenden Ausführungsform, wobei das Antennenelement eine Spiralantenne (930), eine Helixantenne (1130) oder eine Antenne (1030), die elektromagnetische Bandlückenstrukturen aufweist, aufweist.
    17. 17. Mikrowellenantennengehäuse (1), das Folgendes aufweist:
      • - eine PCB-Anordnung (190), die eine PCB-Schicht (191) aufweist, und
      • - eine Mikrowellenantenneneinrichtung (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) nach einer vorhergehenden Ausführungsform, die mit der PCB-Anordnung gekoppelt ist, die ein Fan-Out-Waferebene-Gehäuse bildet.
    18. 18. Mikrowellenantennengehäuse nach einer vorhergehenden Ausführungsform7, wobei die Umverteilungsschicht (140) der Mikrowellenantenneneinrichtung (100) eine lötfähige Metallisierungsschicht (143) auf einer Oberfläche (144) der Umverteilungsschicht (140) aufweist, die von der Vergussschicht (110) abgewandt ist, wobei sich die lötfähige Metallisierungsschicht (143) in Kontakt mit Streifenleitungen (192) der PCB-Anordnung (190) befindet.
    19. 19. Mikrowellenantennengehäuse nach einer vorhergehenden Ausführungsform7, wobei das Abstrahlungselement (135) der Mikrowellenantenneneinrichtung (100) in der Umverteilungsschicht (140) angeordnet ist und sich in Kontakt mit der Metallschicht (142) befindet und wobei die PCB-Schicht (191) einen Wellenleiter (193) gegenüber dem Abstrahlungselement (135) aufweist.
    20. 20. Verfahren zum Herstellen einer Mikrowellenantenneneinrichtung nach einer der Ausführungsformen 1 bis 16, wobei das Verfahren Folgendes aufweist:
      • - Montieren (S10) eines Halbleiterelements (120) auf einem Dummy-Träger, wobei das Halbleiterelement eine Halbleitereinheit (121) und Halbleiterspeiseleitungen (122), die auf einer ersten Oberfläche (123) der Halbleitereinheit (121) angeordnet sind, aufweist,
      • - Montieren (S12) eines Antennenelements (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 830) auf dem Dummy-Träger, wobei das Antennenelement eine Antennensubstratschicht (131) und eine Masseschicht (132), die auf oder innerhalb der Antennensubstratschicht angeordnet ist, aufweist,
      • - Bedecken (S14) des Halbleiterelements und des Antennenelements mit einer Vergussschicht (110) aus einem Vergussmaterial, so dass eine Außenoberfläche (124) der Halbleiterspeiseleitungen (122) nicht durch das Vergussmaterial bedeckt ist und so dass das Antennenelement (30) innerhalb der Vergussschicht (110) angeordnet ist, und
      • - Ersetzen (S16) des Dummy-Trägers durch eine Umverteilungsschicht (140), wobei die Umverteilungsschicht eine Umverteilungssubstratschicht (141) und eine Metallschicht (142) aufweist, wobei die Umverteilungsschicht (140) auf einer Oberfläche (111) der Vergussschicht (110) angeordnet ist, so dass sich die Metallschicht (142) in Kontakt mit der Außenoberfläche (124) einer oder mehrerer Halbleiterspeiseleitungen (122) befindet, wobei ein Abstrahlungselement (135) entweder auf einer zweiten Oberfläche (136) der Antennensubstratschicht (131), die von der Umverteilungsschicht (140) abgewandt ist, oder innerhalb oder auf der Umverteilungsschicht (140) angeordnet ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • FR 408 [0022, 0029, 0031, 0063]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • M. Wojnowski et al., „Embedded Wafer Level Ball Grid Array (eWLB) Technology for Millimeter-Wave Applications,“ Proc. IEEE 13th Electronics Packaging Technology Conference (EPTC2011), Singapore, S. 423 - 429, Dez. 2011 [0002]
    • E. Seler et al., „3D rectangular waveguide integrated in embedded Wafer Level Ball Grid Array (eWLB) package“, Electronic Components and Technology Conference (ECTC), 2014 IEEE 64th, S.956-962, 27.-30. Mai 2014 [0003]

Claims (20)

  1. Mikrowellenantenneneinrichtung (100, 100a, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 700a, 700b, 700c, 800, 800a, 800b), die Folgendes aufweist: - eine Vergussschicht (110) aus einem Vergussmaterial, - ein Halbleiterelement (120), das eine Halbleitereinheit (121) und Halbleiterspeiseleitungen (122) aufweist, die auf einer ersten Oberfläche (123) der Halbleitereinheit (121) angeordnet sind, wobei das Halbleiterelement innerhalb der Vergussschicht (110) angeordnet ist, so dass eine Außenoberfläche (124) der Halbleiterspeiseleitungen (122) nicht durch das Vergussmaterial bedeckt ist, - ein Antennenelement (130, 130a, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 730a, 730b, 730c, 830, 830a, 830b), das eine Antennensubstratschicht (131) und eine Masseschicht (132), die auf oder innerhalb der Antennensubstratschicht angeordnet ist, aufweist, wobei das Antennenelement innerhalb der Vergussschicht (110) angeordnet ist, und - eine Umverteilungsschicht (140, 840), die wenigstens eine Umverteilungssubstratschicht (141) und eine Metallschicht (142) aufweist, wobei die Umverteilungsschicht (140) auf einer Oberfläche (111) der Vergussschicht (110) angeordnet ist und so ausgebildet ist, dass sich die Metallschicht (142) in Kontakt mit der Außenoberfläche (124) einer oder mehrerer Halbleiterspeiseleitungen (122) befindet, wobei ein Abstrahlungselement (135) entweder auf einer zweiten Oberfläche (136) der Antennensubstratschicht (131), die von der Umverteilungsschicht (140) abgewandt ist, oder innerhalb oder auf der Umverteilungsschicht (140) angeordnet ist.
  2. Mikrowellenantenneneinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Antennenelement (130, 230, 330) als eine SMD-Komponente ausgebildet ist.
  3. Mikrowellenantenneneinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Antennensubstratschicht (131, 232) aus einem Mikrowellenmaterial oder aus einem Substratmaterial vom Typ BT, FR4 oder FR408 oder aus Keramik oder aus einem Rogers-Substratmaterial, aus PTFE oder aus einem Material vom Vergusstyp gefertigt ist.
  4. Mikrowellenantenneneinrichtung nach Anspruch 1, wobei mehrere Antennenelemente (130a, 130b, 130c, 130d) innerhalb der Vergussschicht (110), insbesondere um das Halbleiterelement (120) herum, angeordnet sind.
  5. Mikrowellenantenneneinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Antennenelement (130, 430, 530) eine oder mehrere Antennenspeiseleitungen (133), die auf einer ersten Oberfläche (134) der Antennensubstratschicht (131) gegenüber der zweiten Oberfläche (136) angeordnet sind, und das Abstrahlungselement (135), das auf der zweiten Oberfläche (136) der Antennensubstratschicht (131) angeordnet ist, aufweist, wobei das Antennenelement (130) innerhalb der Vergussschicht (110) angeordnet ist, so dass eine Außenoberfläche (137) der Antennenspeiseleitungen (133) nicht durch das Vergussmaterial bcdcckt ist, und wobei die Umverteilungsschicht (140) auf der Oberfläche (111) der Vergussschicht (110) angeordnet ist, so dass sich die Metallschicht (142) in Kontakt mit den Außenoberflächen (137) der einen oder mehreren Antennenspeiseleitungen (133) befindet.
  6. Mikrowellenantenneneinrichtung nach Anspruch 5, wobei das Antennenelement (430) eine oder mehrere Verbindungsleitungen (431) aufweist, die eine oder mehrere Antennenspeiseleitungen (133) mit dem Abstrahlungselement (135) durch die Substratschicht (131) verbinden.
  7. Mikrowellenantenneneinrichtung nach Anspruch 6, wobei das Antennenelement (430) ein oder mehrere parasitäre Elemente (432) aufweist, die innerhalb der Antennensubstratschicht (131) zwischen der Masseschicht (132), die innerhalb der Antennensubstratschicht (131) angeordnet ist, und einer oder mehreren Antennenspeiseleitungen (133) angeordnet ist.
  8. Mikrowellenantenneneinrichtung nach Anspruch 6, wobei das Antennenelement (530) eine oder mehrere Verbindungsleitungen (531), die eine oder mehrere Antennenspeiseleitungen (133) mit dem Abstrahlungselement (135) durch die Substratschicht (131) verbinden, und einen oder mehrere Vias (532), die die Metallschicht (142) mit dem Antennenelement (135) verbinden, aufweist.
  9. Mikrowellenantenneneinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Masseschicht (132) auf der zweiten Oberfläche (136) der Antennensubstratschicht (131) angeordnet ist und das Abstrahlungselement (135) in der Umverteilungsschicht (140) angeordnet ist und sich in Kontakt mit der Metallschicht (142) befindet.
  10. Mikrowellenantenneneinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Antennenelement (230, 630) eine oder mehrere Verbindungsleitungen (231, 633) aufweist, die die Metallschicht (142) oder die Masseschicht (132), die auf der ersten Oberfläche (134) der Antennensubstratschicht (131) gegenüber der zweiten Oberfläche (136) angeordnet ist, mit dem Abstrahlungselement (135), das auf der zweiten Oberfläche (136) der Antennensubstratschicht (131) angeordnet ist, durch die Substratschicht (131) verbinden.
  11. Mikrowellenantenneneinrichtung nach Anspruch 10, wobei das Antennenelement (630) eine mikrokoaxiale Übertragungsleitung (631) aufweist, die innerhalb der Antennensubstratschicht (131) angeordnet ist und mit der Metallschicht (142) verbunden ist.
  12. Mikrowellenantenneneinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Antennenelement (730) eine Wellenleiterstruktur (731) mit offenem Ende aufweist und wobei das Abstrahlungselement eine Wellenleitereinspeisung (701) aufweist, die in oder auf der Umverteilungsschicht (140) gegenüber der Wellenleiterstruktur (731) mit offenem Ende angeordnet ist.
  13. Mikrowellenantenneneinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Antennenelement (830) als Dielektrischer-Resonator-Antenne ausgebildet ist, die eine Antennensubstratschicht (831), die aus einem dielektrischen Resonatormaterial gefertigt ist, und eine Masseschicht (132) aufweist, die auf der ersten Oberfläche (134) der Antennensubstratschicht (831) angeordnet ist und einen Schlitz (832) aufweist, und wobei die Umverteilungsschicht (840) eine Umverteilungssubstratschicht (841) aufweist, die aus einem dielektrischen Umverteilungsmaterial gefertigt ist, wobei die Metallschicht (842) innerhalb der Umverteilungsschicht (840) mit ihrem einen Ende (843) gegenüber dem Schlitz (832) angeordnet ist.
  14. Mikrowellenantenneneinrichtung nach Anspruch 13, wobei das Antennenelement (830a) ferner eine zusätzliche dielektrische Schicht (833) zwischen der Masseschicht (132) und der Umverteilungsschicht (840) aufweist und wobei die Metallschicht (842) als Primärantenne verwendet wird.
  15. Mikrowellenantenneneinrichtung nach Anspruch 14, wobei die Umverteilungsschicht (840) ferner eine Sekundärantenne (844) auf der Oberfläche der Umverteilungsschicht (840) dem Antennenelement (830b) gegenüberliegend und eine Verbindung (845), die die Metallschicht (842) und die Sekundärantenne (844) verbindet, aufweist.
  16. Mikrowellenantenneneinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Antennenelement eine Spiralantenne (930), eine Helixantenne (1130) oder eine Antenne (1030), die elektromagnetische Bandlückenstrukturen aufweist, aufweist.
  17. Mikrowellenantennengehäuse (1), das Folgendes aufweist: - eine PCB-Anordnung (190), die eine PCB-Schicht (191) aufweist, und - eine Mikrowellenantenneneinrichtung (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) nach Anspruch 1, die mit der PCB-Anordnung gekoppelt ist, die ein Fan-Out-Waferebene-Gehäuse bildet.
  18. Mikrowellenantennengehäuse nach Anspruch 17, wobei die Umverteilungsschicht (140) der Mikrowellenantenneneinrichtung (100) eine lötfähige Metallisierungsschicht (143) auf einer Oberfläche (144) der Umverteilungsschicht (140) aufweist, die von der Vergussschicht (110) abgewandt ist, wobei sich die lötfähige Metallisierungsschicht (143) in Kontakt mit Streifenleitungen (192) der PCB-Anordnung (190) befindet.
  19. Mikrowellenantennengehäuse nach Anspruch 17, wobei das Abstrahlungselement (135) der Mikrowellenantenneneinrichtung (100) in der Umverteilungsschicht (140) angeordnet ist und sich in Kontakt mit der Metallschicht (142) befindet und wobei die PCB-Schicht (191) einen Wellenleiter (193) gegenüber dem Abstrahlungselement (135) aufweist.
  20. Verfahren zum Herstellen einer Mikrowellenantenneneinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: - Montieren (S10) eines Halbleiterelements (120) auf einem Dummy-Träger, wobei das Halbleiterelement eine Halbleitereinheit (121) und Halbleiterspeiseleitungen (122), die auf einer ersten Oberfläche (123) der Halbleitereinheit (121) angeordnet sind, aufweist, - Montieren (S12) eines Antennenelements (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 830) auf dem Dummy-Träger, wobei das Antennenelement eine Antennensubstratschicht (131) und eine Masseschicht (132), die auf oder innerhalb der Antennensubstratschicht angeordnet ist, aufweist, - Bedecken (S14) des Halbleiterelements und des Antennenelements mit einer Vergussschicht (110) aus einem Vergussmaterial, so dass eine Außenoberfläche (124) der Halbleiterspeiseleitungen (122) nicht durch das Vergussmaterial bedeckt ist und so dass das Antennenelement (30) innerhalb der Vergussschicht (110) angeordnet ist, und - Ersetzen (S16) des Dummy-Trägers durch eine Umverteilungsschicht (140), wobei die Umverteilungsschicht eine Umverteilungssubstratschicht (141) und eine Metallschicht (142) aufweist, wobei die Umverteilungsschicht (140) auf einer Oberfläche (111) der Vergussschicht (110) angeordnet ist, so dass sich die Metallschicht (142) in Kontakt mit der Außenoberfläche (124) einer oder mehrerer Halbleiterspeiseleitungen (122) befindet, wobei ein Abstrahlungselement (135) entweder auf einer zweiten Oberfläche (136) der Antennensubstratschicht (131), die von der Umverteilungsschicht (140) abgewandt ist, oder innerhalb oder auf der Umverteilungsschicht (140) angeordnet ist.
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