JP2014522175A - クロスループアンテナ - Google Patents

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Abstract

アンテナが、集積回路（ＩＣ１０６）に固定されたパッケージ（１０４）内に含まれる（これによって放射を印刷回路基板（ＰＣＢ）から離れて伝搬させて干渉を低減する）。このアンテナは２つのループアンテナ及び「ビアウォール」を含む。２つのループアンテナは、接地に短絡され、且つ、「重なる」。ＩＣ１０６は、メタライゼーション層４０４及びＩＣ基板４０２を含んで、ＩＣを覆う保護オーバーコート（４０６）を有する。スタッドバンプ（３０２−１）がＩＣとアンテナパッケージ（１０４）との間に固定される。アンテナパッケージ（１０４）は、後に、ＰＣＢに固定され得る。開示された構成を用いて、入力信号の相対的位相を変更することにより円偏波が達成され得、表面波を低減することによって「ビアウォール」が効率を改善する。

Description

本願は、全般的にループアンテナに関し、より特定的にはテラヘルツ周波数範囲で用いるためのループアンテナに関する。
ループアンテナは長年多種多様な用途に用いられてきた。しかしながら、高周波数用途（即ち、テラヘルツ放射）に関して、及びモノリシック集積アンテナに関して、ループアンテナの使用に対して種々の障壁が存在し得る。例えば、アンテナと伝送媒体との間のパッケージング材料に関連する損失があり得る。別の例は、印刷回路基板又はＰＣＢのトランスからの寄生放射及び干渉に起因する損失である。従って、改善されたシステムが必要とされている。従来のシステムの幾つかの例が下記文献に記載されている。
米国特許第７，５４５，３２９号 J. Grzyb, D. Liu, U. Pfeiffer, and B. Gaucher, "Wideband cavity-backed folded dipole superstate antenna for 60 GHz applications," Proceedings of the 2006 IEEE AP-S International Symposium and UNSC/URSI and AMEREM Meetings, pp.3939-3942, Albuquerque, New Mexico, July 9-14, 2006
例示の実施形態において、或る装置が提供される。この装置は、第１の端子と第２の端子と第３の端子と第４の端子とを有する基板、基板の上に配置される第１のメタライゼーション層、第１のメタライゼーション層の上に配置される第２のメタライゼーション層、及び第２のメタライゼーション層の上に配置される第３のメタライゼーション層を含む。第１のメタライゼーション層は、第１のウィンドウ領域と、第１の端子の上に配置され、第１の端子に電気的に接触する第１の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第１のウィンドウ領域内に位置する第１の導電領域と、第２の端子の上に配置され、第２の端子に電気的に接触する第２の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第１のウィンドウ領域内に位置する第２の導電領域と、第３の端子の上に配置され、第３の端子に電気的に接触する第３の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第１のウィンドウ領域内に位置する第３の導電領域と、第４の端子の上に配置され、第４の端子に電気的に接触する第４の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第１のウィンドウ領域内に位置する第４の導電領域とを含む。第２のメタライゼーション層は、第１のウィンドウ領域に実質的に整合される第２のウィンドウ領域と、第１の導電領域の上に配置され、第１の導電領域に電気的に接触する第５の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第２のウィンドウ領域内に位置する第５の導電領域と、第２の導電領域の上に配置され、第２の導電領域に電気的に接触する第６の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第２のウィンドウ領域内に位置する第６の導電領域と、第３の導電領域の上に配置され、第３の導電領域に電気的に接触する第７の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第２のウィンドウ領域内に位置する第７の導電領域と、第４の導電領域の上に配置され、第４の導電領域に電気的に接触する第８の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第２のウィンドウ領域内に位置する第８の導電領域と、第５と第８の導電領域の間に延び、第５及び第８の導電領域に電気的に接触する第９の導電領域とを含む。第３のメタライゼーション層は、第２のウィンドウ領域に実質的に整合される第３のウィンドウ領域と、第５の導電領域の上に配置され、第５の導電領域に電気的に接触する第１０の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第３のウィンドウ領域内に位置する第１０の導電領域と、第６の導電領域の上に配置され、第６の導電領域に電気的に接触する第１１の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第３のウィンドウ領域内に位置する第１１の導電領域と、第７の導電領域の上に配置され、第７の導電領域に電気的に接触する第１２の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第３のウィンドウ領域内に位置する第１２の導電領域と、第８の導電領域の上に配置され、第８の導電領域に電気的に接触する第１３の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第３のウィンドウ領域に位置する第１３の導電領域と、第１１と第１２の導電領域の間に延び、第１１及び第１２の導電領域に電気的に接触する第１４の導電領域であって、第９の領域に重なる第１４の導電領域とを含む。
例示の実施形態において、第１、第２、及び第３のウィンドウ領域は実質的に矩形である。
例示の実施形態において、この装置は、ビアの第１のセットとビアの第２のセットを更に含む。ビアの第１のセットの各ビアは、第１と第５の導電領域、第２と第６の導電領域、第３と第７の導電領域、及び第４と第８の導電領域の少なくとも１つの間に延びる。ビアの第２のセットの各ビアは、第１０と第５の導電領域、第１１と第６の導電領域、第１２と第７の導電領域、及び第１３と第８の導電領域の少なくとも１つの間に延びる。
例示の実施形態において、基板は複数のボーター端子を更に含む。第１のメタライゼーション層は第１５の導電領域を更に含み、第１５の導電領域は、第１のウィンドウ領域を実質的に囲み、且つ、ボーダー端子と電気的に接触する。第２のメタライゼーション層は第１６の導電領域を更に含み、第１６の導電領域は、第２のウィンドウ領域を実質的に囲み、且つ、第１５の導電領域と電気的に接触する。第３のメタライゼーション層は第１７の導電領域を更に含み、第１７の導電領域は、第３のウィンドウ領域を実質的に囲み、且つ、第１６の導電領域と電気的に接触する。
例示の実施形態において、装置はビアの第３のセットとビアの第４のセットを更に含む。ビアの第３のセットからの各ビアは第１５と第１６の導電領域の間に延び、ビアの第４のセットからの各ビアは第１６と第１７の導電領域の間に延びる。
例示の実施形態において、第１及び第２の端子は接地に結合される。
例示の実施形態において、第１、第２、第３、及び第４の端子はスタッドバンプである。
例示の実施形態において、或る装置が提供される。この装置は、集積回路（ＩＣ）及びアンテナパッケージを含む。ＩＣは、無線周波数（ＲＦ）回路要素と、ＲＦ回路要素に結合されるスタッドバンプと、ＲＦ回路要素に結合される第２のスタッドバンプと、ＲＦ回路要素に結合され、接地に結合される第３のスタッドバンプと、ＲＦ回路要素に結合され、接地に結合される第４のスタッドバンプとを有する。アンテナパッケージは、誘電体層であって、第１、第２、第３、及び第４のスタッドバンプが誘電体層を介して延びる誘電体層と、誘電体層とＩＣとの間に配置されるアンダーフィル層と、基板の上に配置される第１のメタライゼーション層と、パッケージ基板と、パッケージ基板の上に配置される第２のメタライゼーション層と、第１のメタライゼーション層の上に配置される第２のメタライゼーション層と、第２のメタライゼーション層の上に配置される第３のメタライゼーション層とを有する。基板の上に配置される第１のメタライゼーション層は、第１のウィンドウ領域と、第１のスタッドバンプの上に配置され、第１のスタッドバンプに電気的に接触する第１の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第１のウィンドウ領域内に位置する第１の導電領域と、第２のスタッドバンプの上に配置され、第２のスタッドバンプに電気的に接触する第２の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第１のウィンドウ領域内に位置する第２の導電領域と、第３のスタッドバンプの上に配置され、第３のスタッドバンプに電気的に接触する第３の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第１のウィンドウ領域内に位置する第３の導電領域と、第４のスタッドバンプの上に配置され、第４のスタッドバンプに電気的に接触する第４の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第１のウィンドウ領域内に位置する第４の導電領域とを含む。パッケージ基板の上に配置される第２のメタライゼーション層は、第１のウィンドウ領域に実質的に整合される第２のウィンドウ領域と、第１の導電領域上に配置され、第１の導電領域に電気的に接触する第５の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第２のウィンドウ領域内に位置する第５の導電領域と、第２の導電領域上に配置され、第２の導電領域に電気的に接触する第６の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第２のウィンドウ領域内に位置する第６の導電領域と、第３の導電領域の上に配置され、第３の導電領域に電気的に接触する第７の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第２のウィンドウ領域内に位置する第７の導電領域と、第４の導電領域の上に配置され、第４の導電領域に電気的に接触する第８の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第２のウィンドウ領域内に位置する第８の導電領域と、ビアのセットとを含む。ビアのセットからの各ビアは、第１と第５の導電領域、第２と第６の導電領域、第３と第７の導電領域、及び第４と第８の導電領域の少なくとも１つの間のパッケージ基板を介して延びる。第１のメタライゼーション層の上に配置される第２のメタライゼーション層は、第２のウィンドウ領域に実質的に整合される第３のウィンドウ領域と、第５の導電領域の上に配置され、第５の導電領域に電気的に接触する第９の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第３のウィンドウ領域内に位置する第９の導電領域と、第６の導電領域の上に配置され、第６の導電領域に電気的に接触する第１０の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第３のウィンドウ領域内に位置する第１０の導電領域と、第７の導電領域の上に配置され、第７の導電領域に電気的に接触する第１１の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第３のウィンドウ領域内に位置する第１１の導電領域と、第８の導電領域の上に配置され、第８の導電領域に電気的に接触する第１２の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第３のウィンドウ領域内に位置する第１２の導電領域と、第９と第１２の導電領域の間に延び、第９と第１２の導電領域に電気的に接触する第１３の導電領域とを含む。第２のメタライゼーション層の上に配置される第３のメタライゼーション層は、第３のウィンドウ領域に実質的に整合される第４のウィンドウ領域と、第９の導電領域の上に配置され、第９の導電領域に電気的に接触する第１４の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第４のウィンドウ領域内に位置する第１４の導電領域と、第１０の導電領域の上に配置され、第１０の導電領域に電気的に接触する第１５の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第４のウィンドウ領域内に位置する第１５の導電領域と、第１１の導電領域の上に配置され、第１１の導電領域に電気的に接触する第１６の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第４のウィンドウ領域内に位置する第１６の導電領域と、第１２の導電領域の上に配置され、第１２の導電領域に電気的に接触する第１７の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第４のウィンドウ領域内に位置する第１７の導電領域と、第１５と第１６の導電領域の間に延び、第１５と第１６の導電領域に電気的に接触する第１８の導電領域であって、第１３の領域に重なる第１８の導電領域とを含む。
例示の実施形態において、第１、第２、第３、及び第４のウィンドウ領域は実質的に矩形である。
例示の実施形態において、ビアのセットが、ビアの第１のセットを更に含む。アンテナパッケージは、ビアの第２のセットとビアの第３のセットを更に含む。ビアの第２のセットからの各ビアは、第９と第５の導電領域、第１０と第６の導電領域、第１１と第７の導電領域、及び第１２と第８の導電領域の少なくとも１つの間に延びる。ビアの第３のセットからの各ビアは、第９と第１４の導電領域、第１０と第１５の導電領域、第１１と第１６の導電領域、及び第１２と第１７の導電領域の少なくとも１つの間に延びる。
例示の実施形態において、ＩＣは複数のボーダースタッドバンプを更に含む。第１のメタライゼーション層は第１９の導電領域を更に含む。第１９の導電領域は、第１のウィンドウ領域を実質的に囲み、且つ、ボーダースタッドバンプと電気的に接触する。第２のメタライゼーション層は第２０の導電領域を更に含み、第２０の導電領域は、第２のウィンドウ領域を実質的に囲み、且つ、第１９の導電領域と電気的に接触する。第３のメタライゼーション層は第２１の導電領域を更に含む。第２１の導電領域は、第３のウィンドウ領域を実質的に囲み、且つ、第２０の導電領域と電気的に接触する。
例示の実施形態において、アンテナパッケージは、ビアの第４のセットとビアの第５のセットを更に含む。ビアの第４のセットからの各ビアは、第１９と第２０の導電領域の間に延び、ビアの第５のセットからの各ビアは、第２０と第２１の導電領域の間に延びる。
例示の実施形態において、第１、第２、第３、及び第４のメタライゼーション層は、銅又はアルミニウムで形成される。誘電体層はポリイミドで形成される。第１、第２、第３、第４、及びボーダースタッドバンプの各々は、金ニッケルめっきを用いて金で形成される。
実施形態において、或る装置が提供される。この装置は、複数のＲＦトランシーバと複数のスタッドバンプとを有する集積回路（ＩＣ）、アンテナパッケージ、及び高インピーダンス表面（ＨＩＳ））を含む。スタッドバンプの各セットはＲＦトランシーバの少なくとも１つに関連する。スタッドバンプの各セットは、関連するＲＦトランシーバに結合される第１のスタッドバンプと、関連するＲＦトランシーバに結合される第２のスタッドバンプと、関連するＲＦトランシーバに結合され、且つ、接地に結合される第３のスタッドバンプと、関連するＲＦトランシーバに結合され、且つ、接地に結合される第４のスタッドバンプとを含む。アンテナパッケージは、誘電体層であって、スタッドバンプの複数のセットの各セットからの各スタッドバンプがこの誘電体層を介して延びる誘電体層と、誘電体層とＩＣとの間に配置されるアンダーフィル層と、パッケージ基板と、アンテナのアレイとを含む。各アンテナは、ＲＦトランシーバの少なくとも１つに関連する。各アンテナは、基板の上に配置される第１のメタライゼーション層と、パッケージ基板の上に配置される第２のメタライゼーション層と、第１のメタライゼーション層の上に配置される第２のメタライゼーション層と、ビアのセットと、第１のメタライゼーション層の上に配置される第２のメタライゼーション層と、第２のメタライゼーション層の上に配置される第３のメタライゼーション層とを有する。第１のメタライゼーション層は、第１のウィンドウ領域と、第１のスタッドバンプの上に配置され、第１のスタッドバンプに電気的に接触する第１の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第１のウィンドウ領域内に位置する第１の導電領域と、第２のスタッドバンプの上に配置され、第２のスタッドバンプに電気的に接触する第２の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第１のウィンドウ領域内に位置する第２の導電領域と、第３のスタッドバンプの上に配置され、第３のスタッドバンプに電気的に接触する第３の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第１のウィンドウ領域内に位置する第３の導電領域と、第４のスタッドバンプの上に配置され、第４のスタッドバンプに電気的に接触する第４の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第１のウィンドウ領域内に位置する第４の導電領域とを含む。パッケージ基板の上に配置される第２のメタライゼーション層は、第１のウィンドウ領域に実質的に整合される第２のウィンドウ領域と、第１の導電領域上に配置され、第１の導電領域に電気的に接触する第５の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第２のウィンドウ領域内に位置する第５の導電領域と、第２の導電領域上に配置され、第２の導電領域に電気的に接触する第６の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第２のウィンドウ領域内に位置する第６の導電領域と、第３の導電領域の上に配置され、第３の導電領域に電気的に接触する７の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第２のウィンドウ領域内に位置する第７の導電領域と、第４の導電領域の上に配置され、第４の導電領域に電気的に接触する第８の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第２のウィンドウ領域内に位置する第８の導電領域とを含む。ビアのセットからの各ビアは、第１と第５の導電領域、第２と第６の導電領域、第３と第７の導電領域、及び第４と第８の導電領域の少なくとも１つの間のパッケージ基板を介して延びる。第１のメタライゼーション層の上に配置される第２のメタライゼーション層は、第２のウィンドウ領域に実質的に整合される第３のウィンドウ領域と、第５の導電領域の上に配置され、第５の導電領域に電気的に接触する第９の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第３のウィンドウ領域内に位置する第９の導電領域と、第６の導電領域の上に配置され、第６の導電領域に電気的に接触する第１０の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第３のウィンドウ領域内に位置する第１０の導電領域と、第７の導電領域の上に配置され、第７の導電領域に電気的に接触する第１１の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第３のウィンドウ領域内に位置する第１１の導電領域と、第８の導電領域の上に配置され、第８の導電領域に電気的に接触する第１２の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第３のウィンドウ領域内に位置する第１２の導電領域と、第９と第１２の導電領域の間に延び、第９と第１２の導電領域に電気的に接触する第１３の導電領域とを含む。第２のメタライゼーション層の上に配置される第３のメタライゼーション層は、第３のウィンドウ領域に実質的に整合される第４のウィンドウ領域と、第９の導電領域の上に配置され、第９の導電領域に電気的に接触する第１４の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第４のウィンドウ領域内に位置する第１４の導電領域と、第１０の導電領域の上に配置され、第１０の導電領域に電気的に接触する第１５の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第４のウィンドウ領域内に位置する第１５の導電領域と、第１１の導電領域の上に配置され、第１１の導電領域に電気的に接触する第１６の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第４のウィンドウ領域内に位置する第１６の導電領域と、第１２の導電領域の上に配置され、第１２の導電領域に電気的に接触する第１７の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、第４のウィンドウ領域内に位置する第１７の導電領域と、第１５と第１６の導電領域の間に延び、第１５と第１６の導電領域に電気的に接触する第１８の導電領域であって、第１３の領域に重なる、第１８の導電領域とを含む。ＨＩＳは、基板上に配置され、アンテナのアレイを実質的に囲む。
後述の本発明の詳細な説明をより良好に理解するために、ここまでは本発明の特徴及び技術的利点をむしろ概略的に説明してきた。ここからは本発明の特許請求の範囲の主題を構成する本発明の追加的特徴及び利点を説明する。なお、当業者であれば、開示された概念及び特定の実施形態が、本発明と同じ目的を実行するため他の構造を改変又は設計するための基礎として容易に利用され得ることを理解すべきであろう。そのような同等の構造が、添付の請求の範囲に記載される本発明の趣旨及び範囲から逸脱しないことを当業者は理解するべきであろう。
以下の添付図面を参照して例示の実施形態を説明する。
好ましい例示の実施形態に従ったシステムである。
図１のアンテナパッケージの平面図である。
図２のアンテナのための底部誘電体層の平面図である。
図３の切断線Ｉ−Ｉに沿った断面図である。
図２のアンテナのためのメタライゼーション層の平面図である。 図５の切断線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。 図２のアンテナのためのメタライゼーション層の平面図である。 図７の切断線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図である。 図２のアンテナのためのメタライゼーション層の平面図である。 図９の切断線ＩＶ−ＩＶに沿った断面図である。 図２のアンテナのためのメタライゼーション層の平面図である。
図１１の切断線Ｖ−Ｖに沿った断面図である。
図２のアンテナの放射パターンの例を示す図である。
図１はシステム１００の例示の実施形態を示す。このシステム１００は概して、印刷回路基板（ＰＣＢ）１０２、アンテナパッケージ１０４、及び集積回路（ＩＣ）１０６を含む。ＩＣ１０６は概して、無線周波数（ＲＦ）回路要素を含む。例えば、ＩＣ１０６は、多数のトランシーバを含むテラヘルツ位相アレイシステムであり得る。そのようなＩＣの例は、同時継続中の２０１０年９月９日出願の米国特許出願番号第１２／８７８，４８４号、発明の名称「テラヘルツ位相アレイシステム」（公開番号ＵＳ２０１２／００６２２８６Ａ１）において見出され、これは、参照として本明細書に採り込まれている。ＩＣ１０６は、各トランシーバが（例えば）アンテナパッケージ１０４上に含まれるアンテナと通信できるように、その後、アンテナパッケージ１０４に固定される。典型的に、ＩＣ１０６は、（図４、図６、図８、図１０、及び図１２に示すように）メタライゼーション層４０４及びＩＣ基板４０２を含んで、ＩＣ１０６を覆う保護オーバーコート４０６を有し、スタッドバンプ３０２−１〜３０２−２０（これらは、図３、図４、図６、図８、図１０、及び図１２で見ることができる）がＩＣ１０６とアンテナパッケージ１０４との間に固定される。アンテナパッケージ１０４は、その後、ＰＣＢ１０２に固定され得る（これは典型的に、半田ボール１０８を介してボンドパッドを互いに固定することを経て達成される）。この配置を用いることによって、クロストークやロスが低減され得る。
米国特許出願番号第１２／８７８，４８４号
図２は、アンテナパッケージ１０４の例をより詳細に示す。図示されるように、アンテナパッケージは、高インピーダンス表面（ＨＩＳ）によって実質的に囲まれた位相アレイ２０４を含む。そのようなＨＩＳの例は、２０１１年５月２６日出願の米国特許出願番号第１３／１１６，８８５号、発明の名称「高インピーダンス表面」に見出すことができ、これはあらゆる目的のために参照として本明細書に採り込まれている。また、図示されるように、位相アレイ２０４はアンテナ２０６−１〜２０６−４を含むが、任意の数のアンテナが可能である。この位相アレイ２０４は、その後、放射ビームの方向を制御するために用いられ得る。
米国特許出願番号第１３／１１６，８８５号
図３〜図１２は、アンテナ２０６−１〜２０６−４（以下２０６で示す）の各々の構造の例を示す。アンテナ２０６は、（例えば）１６０ＧＨｚで動作するように構成され得る。この例示の動作周波数の場合、（図３〜図１２に示すような）アンテナによって占有される面積は、１０２０μｍ×１０２０μｍであり得る。また、アンテナパッケージ１０６の「コア」は、パッケージ基板４２０（これは例えば厚みが約１６０μｍであり得る）であり得る。このパッケージ基板４２０は、高弾性係数、低熱膨張係数のポリマーで形成され得る。この例がＭＣＬ−Ｅ６７９ＧＴ（これはＨｉｔａｃｈｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．Ａｍｅｒｉｃａ，Ｌｔｄ社から入手可能）であり得る。その後、異なる材料の層がパッケージ基板４０２上に形成され得る。
パッケージ基板４０２の下側（すなわち、パッケージ基板４０２とＩＣ１０６との間）に誘電体層４１４が形成される。図３及び図４に示すように、誘電体層４１４（底部誘電体層とも称する）は、例えば、厚み約１０μｍのポリイミドで形成され得る。スタッドバンプ３０２−１〜３０２−２０が、誘電体層を介して延び、例えば、金ニッケルコンタクト層４１０を有する金で形成され得る。図示されるように、スタッドバンプ３０２−５〜３０２−２０がアンテナ２０６の周囲に沿って（互いに、例えば約２００μｍ離れて）配置され、一方、スタッドバンプ３０２−１〜３０２−４は、互いに（例えば）約２２０μｍ離れて、アンテナ２０６の中心辺りに対称的に配置される。また、スタッドバンプ３０２−１及び３０２−２は、典型的に、ＩＣ１０６内の対応するＲＦトランシーバの差動フィード端子に結合され、スタッドバンプ３０２−３及び３０２−４は、典型的に、接地に結合される。
また、メタライゼーション層４１６が（図５及び図６に示すように）、誘電体層４１４とパッケージ基板４２０との間に形成される。このメタライゼーション層４１６は、（例えば）厚みが約１７μｍのアルミニウム又は銅で形成され得る。図示されるように、メタライゼーション層４１６は、ウィンドウ領域５０２を囲む導電領域５０４（これは例えば幅が約１８０μｍであり得る）を有し、ウィンドウ領域５０２内に、それぞれスタッドバンプ３０２−１〜３０２−４と概して整合される導電領域５０６−１〜５０６−４を有する。これらの導電領域５０６−１〜５０６−４は、（例えば）直径が約１００μｍの概して円形であり得る。パッケージ基板４０２は、また、ビア４１８−１〜４１８−２０（これらは概して、導電領域５０４及びスタッドバンプ３０２−１〜３０２−２０と整合され、且つ、導電領域５０４及びスタッドバンプ３０２−１〜３０２−２０と電気的に接触する）を含む。典型的に、アンテナパッケージ１０４の製造において、最初にメタライゼーション層４１６がパッケージ基板４２０の下側に形成され、誘電体層４１４はメタライゼーション層４１６の上に形成される。ＩＣ１０６及びアンテナパッケージ１０４のアセンブリの間、ＩＣ１０６と誘電体層４１４（これは例えば、誘電率約３．２Ｃ／Ｖ＊ｍ及び導電率０．０１１Ｓ／ｍを有し得る）との間にアンダーフィル層４１２が形成され得る。このアンダーフィル層４１２は、アセンブリの前に貼られるフィルムでもよく、或いはアンダーフィル化合物の注入によって形成されてもよい。
図７及び図８はメタライゼーション層４２２を示す。このメタライゼーション層４２２（メタライゼーション層４１６に類似）は、ウィンドウ領域６０２（ウィンドウ領域６０２はウィンドウ領域５０２と実質的に整合され得る）を実質的に囲む導電領域６０４を有する。このメタライゼーション層４２２は、（例えば）厚みが約１７μｍのアルミニウム又は銅で形成され得る。ウィンドウ領域６０２内に、導電領域６０６−１〜６０６−４があり、導電領域６０６−１〜６０６−４は、それぞれ、ビア４１８−１〜４１８−４と実質的に整合され、それぞれ、ビア４１８−１〜４１８−４を介して導電領域５０６−１〜５０６−４と電気的に接触する。これらの導電領域６０６−１〜６０６−４の各々は、また、（例えば）直径が約１８０μｍの概して円形であり得る。
メタライゼーション層４２８が図９及び図１０に示される。このメタライゼーション層４２８（これは例えば、厚みが約１７μｍのアルミニウム又は銅で形成され得る）は、ウィンドウ領域７０２を実質的に囲む導電領域７０４（これは幅が約１８０μｍであり得る）を有し、ウィンドウ領域７０２内に導電領域７０６−１〜７０６−５を有する。メタライゼーション層４２２と４２８を分離するのは、誘電体層４２６（これは例えば厚みが約２０μｍのポリイミドフィルムであり得る）であり、それを介して延びるビア４２４−１〜４２４−２０を備える。導電領域７０６−１〜７０６−４は、また、（例えば）直径が約１８０μｍの概して円形であり得、これらは、それぞれ、導電領域６０６−１〜６０６−４及びビア４２４−１〜４２４−４と整合されている。また、ＩＣ１０６内のＲＦトランシーバからの１つのフィード端子（即ち、スタッドバンプ３０２−１を介する）と、接地（即ち、スタッドバンプ３０２−４を介する）との間の接続を形成するように、導電領域７０６−５（これは例えば幅が約６０μｍであり得る）が、導電領域７０６−１及び７０６−４の間に延び、導電領域７０６−１及び７０６−４と電気的に接触する。
図１１及び図１２はメタライゼーション層４３４を示す。他のメタライゼーション層（即ち、４２２）と同様に、メタライゼーション層４３４は、ウィンドウ領域８０２を実質的に囲み、ビア４３０−５〜４３０−２０を介して導電領域７０４と電気的に接触する導電領域８０４（これは幅が例えば１８０μｍであり、厚みが例えば１７μｍであり得る）を有する。メタライゼーション層４３４は、また、導電領域８０６−１〜８０６−４（これらは例えば、概して円形であり、直径が約１００μｍであり得る）を含む。導電領域８０６−１〜８０６−４は、それぞれ、導電領域７０６−１〜７０６−４と概して整合され、それぞれ、ビア４３０−１〜４３０−４を介して電気的に接触する。また、ＩＣ１０６内のＲＦトランシーバからの１つのフィード端子（即ち、スタッドバンプ３０２−２を介する）と、接地（即ち、スタッドバンプ３０２−３を介する）との間の接続を形成するように、導電領域８０６−２と８０６−３との間に延び、導電領域８０６−２と８０６−３と電気的に接触する導電領域８０６−５がある。導電領域８０６−５及び７０６−５の向きのため、導電領域８０６−５が導電領域７０６−５に重なり「クロスループ」になる。
例えば、１６０ＧＨｚの放射を生成するために、この構造を用いることにより、図１３に示す放射パターンが生成され得る。この例に示されるように、これは指向性が５．２ｄＢｉ、利得が４．０ｄＢｉ、及び効率が７６％の広帯域ビームである。また、システム１００の配置の理由で、放射がＰＣＢ１０２から離れて伝搬して、そのため、ＰＣＢトランスからの寄生放射及び干渉が低減され得、また、ループアンテナ（即ち、アンテナ２０６）は、入力信号の位相を変化させることによって円偏波（ｃｉｒｃｕｌａｒ ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ）を可能にし得る。また、「ビアウォール」（これは概して、ビア４１８−５〜４１８−２０、４２４−５〜４２４−２０、及び４３０−５〜４３０−２０によって形成される）は、表面波を低減することによって放射効率を改善する。更に、アンテナ利得を増加させるように、反射器及び導波器を形成するために、アンテナパッケージ１０４及びＩＣ１０６の両方において金属層が用いられ得る。
本発明が関連する分野の当業者であれば、本発明の特許請求の範囲から逸脱することなく、記載された実施形態に変更が行なわれ得ること、及び他の多くの実施形態が可能であることが理解されるであろう。

Claims (13)

  1. 装置であって、
    第１の端子と第２の端子と第３の端子と第４の端子とを有する基板、
    前記基板の上に配置される第１のメタライゼーション層、
    前記第１のメタライゼーション層の上に配置される第２のメタライゼーション層、
    及び
    前記第２のメタライゼーション層の上に配置される第３のメタライゼーション層、
    を含み、
    前記第１のメタライゼーション層が、
    第１のウィンドウ領域と、
    前記第１の端子の上に配置され、前記第１の端子と電気的に接触する第１の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、前記第１のウィンドウ領域内に位置する、前記第１の導電領域と、
    前記第２の端子の上に配置され、前記第２の端子と電気的に接触する第２の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、前記第１のウィンドウ領域内に位置する、前記第２の導電領域と、
    前記第３の端子の上に配置され、前記第３の端子と電気的に接触する第３の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、前記第１のウィンドウ領域内に位置する、前記第３の導電領域と、
    前記第４の端子の上に配置され、前記第４の端子と電気的に接触する第４の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、前記第１のウィンドウ領域内に位置する、前記第４の導電領域と、
    を含み、
    前記第２のメタライゼーション層が、
    前記第１のウィンドウ領域と実質的に整合される第２のウィンドウ領域と、
    前記第１の導電領域の上に配置され、前記第１の導電領域と電気的に接触する第５の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、前記第２のウィンドウ領域内に位置する、前記第５の導電領域と、
    前記第２の導電領域の上に配置され、前記第２の導電領域と電気的に接触する第６の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、前記第２のウィンドウ領域内に位置する、前記第６の導電領域と、
    前記第３の導電領域の上に配置され、前記第３の導電領域と電気的に接触する第７の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、前記第２のウィンドウ領域内に位置する、前記第７の導電領域と、
    前記第４の導電領域の上に配置され、前記第４の導電領域と電気的に接触する第８の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、前記第２のウィンドウ領域内に位置する、前記第８の導電領域と、
    前記第５と第８の導電領域の間に延び、前記第５及び第８の導電領域と電気的に接触する第９の導電領域と、
    を含み、
    前記第３のメタライゼーション層が、
    前記第２のウィンドウ領域と実質的に整合される第３のウィンドウ領域と、
    前記第５の導電領域の上に配置され、前記第５の導電領域と電気的に接触する第１０の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、前記第３のウィンドウ領域内に位置する、前記第１０の導電領域と、
    前記第６の導電領域の上に配置され、前記第６の導電領域と電気的に接触する第１１の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、前記第３のウィンドウ領域内に位置する、前記第１１の導電領域と、
    前記第７の導電領域の上に配置され、前記第７の導電領域と電気的に接触する第１２の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、前記第３のウィンドウ領域内に位置する、前記第１２の導電領域と、
    前記第８の導電領域の上に配置され、前記第８の導電領域と電気的に接触する第１３の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、前記第３のウィンドウ領域に位置する、前記第１３の導電領域と、
    前記第１１と第１２の導電領域の間に延び、前記第１１及び第１２の導電領域と電気的に接触する第１４の導電領域であって、前記第９の領域に重なる、前記第１４の導電領域と、
    を含む、装置。
  2. 請求項１に記載の装置であって、前記第１、第２、及び第３のウィンドウ領域が実質的に矩形である装置。
  3. 請求項２に記載の装置であって、前記装置が、
    ビアの第１のセットと、
    ビアの第２のセットと、
    を更に含み、
    前記ビアの第１のセットの各ビアが、前記第１と第５の導電領域、前記第２と第６の導電領域、前記第３と第７の導電領域、及び前記第４と第８の導電領域の少なくとも１つの間に延び、
    前記ビアの第２のセットの各ビアが、前記第１０と第５の導電領域、前記第１１と第６の導電領域、前記第１２と第７の導電領域、及び前記第１３と第８の導電領域の少なくとも１つの間に延びる、
    装置。
  4. 請求項３に記載の装置であって、
    前記基板が複数のボーター端子を更に含み、
    前記第１のメタライゼーション層が、前記第１のウィンドウ領域を実質的に囲み、且つ、前記ボーダー端子と電気的に接触する第１５の導電領域を更に含み、
    前記第２のメタライゼーション層が、前記第２のウィンドウ領域を実質的に囲み、且つ、前記第１５の導電領域と電気的に接触する第１６の導電領域を更に含み、
    前記第３のメタライゼーション層が、前記第３のウィンドウ領域を実質的に囲み、且つ、前記第１６の導電領域と電気的に接触する第１７の導電領域を更に含む、
    装置。
  5. 請求項４に記載の装置であって、前記装置が、
    ビアの第３のセットと、
    ビアの第４のセットと、
    を更に含み、
    前記ビアの第３のセットからの各ビアが、前記第１５と第１６の導電領域の間に延び、
    前記ビアの第４のセットからの各ビアが、前記第１６と第１７の導電領域の間に延びる、
    装置。
  6. 請求項５に記載の装置であって、前記第１及び第２の端子が接地に結合される装置。
  7. 請求項６に記載の装置であって、前記第１、第２、第３、及び第４の端子がスタッドバンプである装置。
  8. 装置であって、
    集積回路（ＩＣ）、及び、
    アンテナパッケージ、
    を含み、
    前記ＩＣが、
    無線周波数（ＲＦ）回路要素と、
    前記ＲＦ回路要素に結合されるスタッドバンプと、
    前記ＲＦ回路要素に結合される第２のスタッドバンプと、
    前記ＲＦ回路要素に結合され、且つ、接地に結合される第３のスタッドバンプと、
    前記ＲＦ回路要素に結合され、且つ、接地に結合される第４のスタッドバンプと、
    を有し、
    前記アンテナパッケージが、
    誘電体層であって、前記第１、第２、第３、及び第４のスタッドバンプが前記誘電体層を介して延びる、前記誘電体層と、
    前記誘電体層と前記ＩＣとの間に配置されるアンダーフィル層と、
    前記基板の上に配置される第１のメタライゼーション層と、
    パッケージ基板と、
    前記パッケージ基板の上に配置される第２のメタライゼーション層と、
    前記第１のメタライゼーション層の上に配置される第２のメタライゼーション層と、
    前記第２のメタライゼーション層の上に配置される第３のメタライゼーション層と、
    を有し、
    前記基板の上に配置される前記第１のメタライゼーション層が、
    第１のウィンドウ領域と、
    前記第１のスタッドバンプの上に配置され、前記第１のスタッドバンプと電気的に接触する第１の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、前記第１のウィンドウ領域内に位置する、前記第１の導電領域と、
    前記第２のスタッドバンプの上に配置され、前記第２のスタッドバンプと電気的に接触する第２の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、前記第１のウィンドウ領域内に位置する、前記第２の導電領域と、
    前記第３のスタッドバンプの上に配置され、前記第３のスタッドバンプと電気的に接触する第３の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、前記第１のウィンドウ領域内に位置する、前記第３の導電領域と、
    前記第４のスタッドバンプの上に配置され、前記第４のスタッドバンプと電気的に接触する第４の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、前記第１のウィンドウ領域内に位置する、前記第４の導電領域と、
    を含み、
    前記パッケージ基板の上に配置される前記第２のメタライゼーション層が、
    前記第１のウィンドウ領域と実質的に整合される第２のウィンドウ領域と、
    前記第１の導電領域の上に配置され、前記第１の導電領域と電気的に接触する第５の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、前記第２のウィンドウ領域内に位置する、前記第５の導電領域と、
    前記第２の導電領域の上に配置され、前記第２の導電領域と電気的に接触する第６の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、前記第２のウィンドウ領域内に位置する、前記第６の導電領域と、
    前記第３の導電領域の上に配置され、前記第３の導電領域と電気的に接触する第７の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、前記第２のウィンドウ領域内に位置する、前記第７の導電領域と、
    前記第４の導電領域の上に配置され、前記第４の導電領域と電気的に接触する第８の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、前記第２のウィンドウ領域内に位置する、前記第８の導電領域と、
    ビアのセットであって、前記ビアのセットからの各ビアが、前記第１と第５の導電領域、前記第２と第６の導電領域、前記第３と第７の導電領域、及び前記第４と第８の導電領域の少なくとも１つの間の前記パッケージ基板を介して延びる、前記ビアのセットと、
    を含み、
    前記第１のメタライゼーション層の上に配置される前記第２のメタライゼーション層が、
    前記第２のウィンドウ領域と実質的に整合される第３のウィンドウ領域と、
    前記第５の導電領域の上に配置され、前記第５の導電領域と電気的に接触する第９の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、前記第３のウィンドウ領域内に位置する、前記第９の導電領域と、
    前記第６の導電領域の上に配置され、前記第６の導電領域と電気的に接触する第１０の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、前記第３のウィンドウ領域内に位置する、前記第１０の導電領域と、
    前記第７の導電領域の上に配置され、前記第７の導電領域と電気的に接触する第１１の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、前記第３のウィンドウ領域内に位置する、前記第１１の導電領域と、
    前記第８の導電領域の上に配置され、前記第８の導電領域と電気的に接触する第１２の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、前記第３のウィンドウ領域内に位置する、前記第１２の導電領域と、
    前記第９と第１２の導電領域の間に延び、前記第９と第１２の導電領域と電気的に接触する第１３の導電領域と、
    を含み、
    前記第２のメタライゼーション層の上に配置される前記第３のメタライゼーション層が、
    前記第３のウィンドウ領域と実質的に整合される第４のウィンドウ領域と、
    前記第９の導電領域の上に配置され、前記第９の導電領域と電気的に接触する第１４の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、前記第４のウィンドウ領域内に位置する、前記第１４の導電領域と、
    前記第１０の導電領域の上に配置され、前記第１０の導電領域と電気的に接触する第１５の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、前記第４のウィンドウ領域内に位置する、前記第１５の導電領域と、
    前記第１１の導電領域の上に配置され、前記第１１の導電領域と電気的に接触する第１６の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、前記第４のウィンドウ領域内に位置する、前記第１６の導電領域と、
    前記第１２の導電領域の上に配置され、前記第１２の導電領域と電気的に接触する第１７の導電領域であって、実質的に円形であり、且つ、前記第４のウィンドウ領域内に位置する、前記第１７の導電領域と、
    前記第１５と第１６の導電領域の間に延び、前記第１５と第１６の導電領域と電気的に接触する第１８の導電領域であって、前記第１３の領域に重なる、前記第１８の導電領域と、
    を含む、装置。
  9. 請求項８に記載の装置であって、前記第１、第２、第３、及び第４のウィンドウ領域が実質的に矩形である、装置。
  10. 請求項９に記載の装置であって、
    前記ビアのセットが、ビアの第１のセットを更に含み、
    前記アンテナパッケージが、
    ビアの第２のセットと、
    ビアの第３のセットと、
    を更に含み、
    前記ビアの第２のセットからの各ビアが、前記第９と第５の導電領域、前記第１０と第６の導電領域、前記第１１と第７の導電領域、及び前記第１２と第８の導電領域の少なくとも１つの間に延び、
    前記ビアの第３のセットからの各ビアが、前記第９と第１４の導電領域、前記第１０と第１５の導電領域、前記第１１と第１６の導電領域、及び前記第１２と第１７の導電領域の少なくとも１つの間に延びる、
    装置。
  11. 請求項１０に記載の装置であって、
    前記ＩＣが複数のボーダースタッドバンプを更に含み、
    前記第１のメタライゼーション層が、前記第１のウィンドウ領域を実質的に囲み、且つ、前記ボーダースタッドバンプと電気的に接触する第１９の導電領域を更に含み、
    前記第２のメタライゼーション層が、前記第２のウィンドウ領域を実質的に囲み、且つ、前記第１９の導電領域と電気的に接触する第２０の導電領域を更に含み、
    前記第３のメタライゼーション層が、前記第３のウィンドウ領域を実質的に囲み、且つ、前記第２０の導電領域と電気的に接触する第２１の導電領域を更に含む、
    装置。
  12. 請求項１１に記載の装置であって、
    前記アンテナパッケージが、
    ビアの第４のセットと、
    ビアの第５のセットと、
    を更に含み、
    前記ビアの第４のセットからの各ビアが、前記第１９と第２０の導電領域の間に延び、
    前記ビアの第５のセットからの各ビアが、前記第２０と第２１の導電領域の間に延びる、
    装置。
  13. 請求項１２に記載の装置であって、
    前記第１、第２、第３、及び第４のメタライゼーション層が銅又はアルミニウムで形成され、
    前記誘電体層がポリイミドで形成され、前記第１、第２、第３、第４、及びボーダースタッドバンプの各々が、金ニッケルめっきを用いて金で形成される、
    装置。
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