JP2024505805A - 偏波共用磁電アンテナ・アレイ - Google Patents

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Abstract

第１の側部と、第１の側部とは反対の第２の側部とを備える平面コア構造を含むパッケージ構造が提供される。パッケージ構造はまた、平面コア構造の第１の側部に配置されたアンテナ構造を含む。アンテナ構造は、第１の絶縁層上に形成された第１のパターン化された導電層を各々が備える、複数の第１の積層と、第１の積層の１つまたは複数の第１のパターン化された導電層上に形成され、少なくとも１つのＬ字形構造を含む、アンテナとを備える。パッケージ構造はまた、平面コア構造の第２の側部に配置された界面構造と、界面構造および平面コア構造に形成され、それらを通って配線されたアンテナ給電ライン構造であって、平面アンテナに接続されていない、アンテナ給電ライン構造とを含む。

Description

本開示は、一般にワイヤレス通信パッケージ構造に関し、詳しくはミリ波（ｍｍ波）用途のための小型の集積無線／ワイヤレス通信システムを形成するために、半導体ＲＦＩＣ（無線周波数集積回路）チップとともにアンテナ構造をパッケージ化するための技術に関する。具体的には、本開示は、ＲＦＩＣパッケージ用途のための偏波共用磁電アンテナ・アレイ構造に関する。
集積アンテナを用いてワイヤレス通信パッケージ構造を構築する際、しかるべくアンテナ特性（例えば、高効率、広帯域幅、良好な放射特性など）を実現しながら、低費用および高信頼度のパッケージソリューションを提供するパッケージ設計を実施することが望ましい場合がある。この集積プロセスは、パッケージ構造において微細な機構が実装され得るような高精度な製作技術の使用を必要とする。従来のソリューションは、通常、複雑で費用がかかるパッケージ化技術を使用して実装されるが、これは、損失が多い、または高比誘電率材料を利用する、あるいはその両方である。消費者向けの用途の場合、集積アンテナを用いた高性能パッケージ設計は、通常必要ない。一方、工業用途（例えば、５Ｇ携帯電話基地局用途）の場合、高性能アンテナ・パッケージが必要とされ、通常、大規模なフェーズド・アレイのアンテナを必要とする。フェーズド・アレイ・アンテナを用いて高性能パッケージを設計する機能は、ミリ波動作周波数以上に対しては重要である。
ある種のアンテナ設計が、磁電ダイポール（ｍａｇｎｅｔｏ－ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｉｐｏｌｅ：ＭＥＤ）アンテナとして知られている。一般に、ＭＥＤアンテナは、磁気ダイポールおよび電気ダイポールを含む。適した振幅および位相を有する相補的なダイポールを同時に励振することによって、アンテナは、広周波数帯域よりも良好な放射特性を生成できる。ＭＥＤアンテナは、特定の携帯電話ネットワークに適し得る。
特定のアンテナ設計は、金属層が多く、何らかの金属層金属充填要件を有するなど、ＲＦＩＣパッケージ環境を考慮していない。また、特定のフェーズド・アレイ用途は、λ／２波長間隔要件を必要とし得る。特定の例では、アンテナ性能は、アンテナ・イン・パッケージ（ＡｉＰ）環境で劣化する場合がある。
本開示の実施形態は、第１の側部と、第１の側部とは反対の第２の側部とを備える平面コア構造を含むパッケージ構造に関する。パッケージ構造はまた、平面コア構造の第１の側部に配置されたアンテナ構造を含む。アンテナ構造は、第１の絶縁層上に形成された第１のパターン化された導電層を各々が備える、複数の第１の積層と、第１の積層の１つまたは複数の第１のパターン化された導電層上に形成され、少なくとも１つのＬ字形構造を含む、アンテナとを備える。パッケージ構造はまた、平面コア構造の第２の側部に配置された界面構造と、界面構造および平面コア構造に形成され、それらを通って配線されたアンテナ給電ライン構造であって、平面アンテナに接続されていない、アンテナ給電ライン構造とを含む。これは、広帯域幅、水平および垂直ポートの高隔離性、および安定したゲインのための高性能フェーズド・アレイ・アンテナ設計を可能にし得る。
特定の実施形態では、アンテナは、４つのＬ字形構造を含む。これは、Ｌ字形構造の特定の寸法を変更することによって、高性能フェーズド・アレイ・アンテナ設計の調整を可能にし得る。
特定の実施形態では、Ｌ字形構造は、対称的に配置され、Ｌ字形構造の角部が内側を向いている。これは、さらに、Ｌ字形構造の特定の寸法を変更することによって、高性能フェーズド・アレイ・アンテナ設計の調整を可能にし得る。
特定の実施形態では、パッケージ構造は、アンテナ構造内にケージ壁構造をさらに備え、ケージ壁はアンテナを囲む。特定の実施形態では、ケージ壁構造が、コア構造の第１の接地面層を介してＬ字形構造に電気的に接続されている。特定の実施形態では、ケージ壁構造が、アンテナ構造を通って垂直に延在する複数の導電性接地リングを含む。ケージ壁構造（または接地式ケージ壁）は、多くの高精度なパッケージプロセスにおけるアンテナ性能の向上を可能にし得る。
特定の実施形態では、装置は、第１の側部と、第１の側部とは反対の第２の側部を含む平面コア構造を備えるパッケージ構造を含む装置が提供される。パッケージ構造はまた、平面コア構造の第１の側部に配置されたアンテナ構造を含む。アンテナ構造は、第１の絶縁層上に形成された第１のパターン化された導電層を各々が備える、複数の第１の積層と、第１の積層の１つまたは複数の第１のパターン化された導電層上に形成され、少なくとも１つのＬ字形構造を含む、アンテナとを備える。パッケージ構造はまた、平面コア構造の第２の側部に配置された界面構造と、界面構造および平面コア構造に形成され、それらを通って配線されたアンテナ給電ライン構造であって、平面アンテナに接続されていない、アンテナ給電ライン構造とを含む。これは、広帯域幅、水平および垂直ポートの高隔離性、および安定したゲインのための高性能フェーズド・アレイ・アンテナ設計を可能にし得る。装置はまた、アクティブ面および非アクティブ面を有する半導体基板と、半導体基板のアクティブ面上に形成されたＢＥＯＬ（バック・エンド・オブ・ライン）構造とを備えるＲＦＩＣ（無線周波数集積回路）チップであって、ＲＦＩＣチップのＢＥＯＬ構造を界面構造の導体パッドに接続することによってパッケージ構造に取り付けられる、ＲＦＩＣチップとを含む。これは、広帯域幅、水平および垂直ポートの高隔離性、および安定したゲインのための高性能フェーズド・アレイ・アンテナ設計を可能にし得る。
特定の実施形態では、装置のアンテナは、４つのＬ字形構造を含む。これは、Ｌ字形構造の特定の寸法を変更することによって、高性能フェーズド・アレイ・アンテナ設計の調整を可能にし得る。
装置の特定の実施形態では、Ｌ字形構造は、対称的に配置され、Ｌ字形構造の角部が内側を向いている。これは、さらに、Ｌ字形構造の特定の寸法を変更することによって、高性能フェーズド・アレイ・アンテナ設計の調整を可能にし得る。
装置の特定の実施形態では、パッケージ構造は、アンテナ構造内にケージ壁構造をさらに備え、ケージ壁はアンテナを囲む。特定の実施形態では、ケージ壁構造が、コア構造の第１の接地面層を介してＬ字形構造に電気的に接続されている。特定の実施形態では、ケージ壁構造が、アンテナ構造を通って垂直に延在する複数の導電性接地リングを含む。ケージ壁構造（または接地式ケージ壁）は、多くの高精度なパッケージプロセスにおけるアンテナ性能の向上を可能にし得る。
本開示の実施形態は、パッケージ構造を作製する方法に関し、本方法は、第１の側部と、第１の側部とは反対の第２の側部とを備える平面コア構造を形成することを含む。本方法はまた、平面コア構造の第１の側部にアンテナ構造を形成することを含み、アンテナ構造は、第１の絶縁層上に形成された第１のパターン化された導電層を各々が備える、複数の第１の積層と、第１の積層の１つまたは複数の第１のパターン化された導電層上に形成され、少なくとも１つのＬ字形構造を含む、アンテナとを備える。本方法はまた、平面コア構造の第２の側部上に界面構造を形成することを含む。本方法はまた、界面構造および平面コア構造に、それらを通って配線されたアンテナ給電ライン構造を形成することを含み、アンテナ給電ライン構造は平面アンテナに接続されていない。これは、広帯域幅、水平および垂直ポートの高隔離性、および安定したゲインのための高性能フェーズド・アレイ・アンテナ設計を可能にし得る。
パッケージ構造を作製する方法の特定の実施形態では、装置のアンテナが、４つのＬ字形構造を含む。これは、Ｌ字形構造の特定の寸法を変更することによって、高性能フェーズド・アレイ・アンテナ設計の調整を可能にし得る。
パッケージ構造を作製する方法の特定の実施形態では、Ｌ字形構造が、対称的に配置され、Ｌ字形構造の角部が内側を向いている。これは、さらに、Ｌ字形構造の特定の寸法を変更することによって、高性能フェーズド・アレイ・アンテナ設計の調整を可能にし得る。
パッケージ構造を作製する方法の特定の実施形態では、パッケージ構造は、アンテナ構造内にケージ壁構造をさらに備え、ケージ壁はアンテナを囲む。特定の実施形態では、ケージ壁構造が、コア構造の第１の接地面層を介してＬ字形構造に電気的に接続されている。特定の実施形態では、ケージ壁構造が、アンテナ構造を通って垂直に延在する複数の導電性接地リングを含む。ケージ壁構造（または接地式ケージ壁）は、多くの高精度なパッケージプロセスにおけるアンテナ性能の向上を可能にし得る。
なお、例示的な実施形態は、異なる主題を参照して説明される。特に、いくつかの実施形態は、方法タイプの請求項を参照して説明される一方、他の実施形態は、装置タイプの請求項を参照して説明されている。ただし、当業者は、上記および下記の説明から、特段の指定がない限り、一種類の主題に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、異なる主題に関する特徴間、特に、方法タイプの請求項の特徴と装置タイプの請求項の特徴との間の任意の組み合わせも本文書内で説明されるとして考えられる。
上記および他の特徴および利点は、添付図面と関連して読まれるべき、それらの例示的な実施形態の下記詳細説明から明らかになる。
上記の概要は、本開示の各々の例示された実施形態または各実装を説明することは意図されない。
本出願に含まれる図面は、明細書に組み込まれ、その一部をなす。図面は、本開示の実施形態を示し、その記載とともに、本開示の原理を説明する。図面は、特定の実施形態を例示しているに過ぎず、本開示を限定しない。
特定の実施形態による、ワイヤレス通信パッケージの一例の概略垂直断面図である。 特定の実施形態による、図１のワイヤレス通信パッケージの概略平面図である。 特定の実施形態による、図１のワイヤレス通信パッケージの斜視図である。 特定の実施形態による、デバイスの動作の特定の原理を例示して示す、図１のワイヤレス通信パッケージの概略平面図である。 特定の実施形態による、図１のワイヤレス通信パッケージのアレイの概略平面図である。 特定の実施形態による、ワイヤレス通信パッケージのためのアンテナのインピーダンス整合およびポート結合を図示するグラフである。 特定の実施形態による、各々が異なる形状を有するいくつかの異なるワイヤレス通信パッケージのためのアンテナ周波数を図示するグラフである。 特定の実施形態による、ワイヤレス通信パッケージのためのインピーダンス整合および配線の給電ライン設計を示す概略図である。
ワイヤレス通信パッケージ構造に関して、特に高性能集積アンテナ・システム（例えば、フェーズド・アレイ・アンテナ・システム）を用いて小型の集積無線／ワイヤレス通信システムを形成するための、半導体ＲＦＩＣチップを有するアンテナ構造をパッケージ化する技術に関して、実施形態が以下で詳細に説明される。
本実施形態は、磁電ダイポール（ＭＥＤ）アンテナのために、パッケージ実装におけるアンテナ・アレイを提供する。本実施形態はまた、アンテナ性能および同調性のためのＬ字形パッチ構造、アンテナ結合および製造性を低減するためのアンテナ用空洞、およびアレイ適用に役立ち得るアンテナのインピーダンス整合および給電ラインのルーチンのためのアンテナ給電ライン技術という特徴のうちの１つまたは複数を含み得る。
本実施形態のフェーズド・アレイ・アンテナ設計は、磁電ダイポール（ＭＥＤ）アンテナの概念に基づき得る。これらの実施形態は、広帯域幅、高いポート隔離性、および安定したゲインを有するなど、アンテナ性能を改良し得る。本実施形態は、パッケージ環境を全体的に利用するアンテナ・イン・パッケージ（ＡｉＰ）用途に特に適し得る。本実施形態は、パッケージ環境における高性能および低費用のフェーズド・アレイにおいて使用され得る。
添付図面に示される様々な層または部品あるいはその両方は、一定の縮尺で図示されていないこと、さらに、集積アンテナおよびＲＦＩＣチップを用いてワイヤレス通信パッケージを構築する際に一般的に使用される種類の１つまたは複数の層または部品あるいはその両方は、所与の図面において明示的に示されていない場合があることを理解されたい。これは、明示的に示されていない層または部品あるいはその両方が実際のパッケージ構造から削除されていることを示唆するものではない。さらに、図面全体において使用されている同じまたは類似の参照番号は、同じまたは類似の特徴、要素、または構造を示すために使用されており、したがって同じまたは類似の特徴、要素、または構造の詳細な説明は図面の各々に対して繰り返されない。
図１は、特定の実施形態による、ワイヤレス通信パッケージ１００の概略垂直断面図である。ワイヤレス通信パッケージ１００は、ＲＦＩＣチップ１０２と、ＲＦＩＣチップ１０２に結合されたアンテナ・パッケージ１１０とを備える。アンテナ・パッケージ１１０は、中央コア層１２０、界面層１３０、およびアンテナ層１４０を備える多層パッケージ基板を備える。
ＲＦＩＣチップ１０２は、ＲＦＩＣチップ１０２のアクティブ面（前側）上に形成されたメタライゼーション・パターン（具体的には図示せず）を備えており、このメタライゼーション・パターンは、例えば、ＲＦＩＣチップ１０２のＢＥＯＬ（バック・エンド・オブ・ライン）配線構造の一部として形成された接地パッド、ＤＣ電力供給パッド、入力／出力パッド、制御信号パッド、関連配線など、複数のボンディングパッド／導体パッドを含む。ＲＦＩＣチップ１０２は、例えば、はんだくず破壊抑制チップ接続（Ｃ４）のアレイ（図示せず）、または他の知られている技術を使用してＲＦＩＣチップ１０２のアクティブ（前側）面をアンテナ・パッケージ１１０の第２の側部（例えば、下側）に取り付けるフリップ・チップによって、アンテナ・パッケージ１１０に電気的および機械的に接続される。用途に応じて、ＲＦＩＣチップ１０２は、例えば、ワイヤレスＲＦＩＣチップを実装するために一般的に使用される、受信機、送信機、または送受信機回路、およびワイヤレスＲＦＩＣチップを実装するために一般的に使用される他のアクティブまたはパッシブ回路素子を含む、アクティブ側に形成されたＲＦＩＣサーキットリおよび電子部品を備える。特定の実施形態では、ＲＦＩＣチップ１０２は、アクティブ面および非アクティブ面を有する半導体基板と、半導体基板のアクティブ面上に形成されたＢＥＯＬ（バック・エンド・オブ・ライン）構造とを備え、ＲＦＩＣチップは、ＲＦＩＣチップのＢＥＯＬ構造を界面構造の導体パッド（図示せず）に接続することによってパッケージ構造に取り付けられる。
特定の実施形態では、図１に示すように、アンテナ・パッケージ１１０は、高集積密度の有機系多層回路基板の形成を可能にする、ＳＬＣ（ｓｕｒｆａｃｅ ｌａｍｉｎａｒ ｃｉｒｃｕｉｔ、Ｓｕｒｆａｃｅ ｌａｍｉｎａｒ ＣｉｒｃｕｉｔはＩＢＭの商標です。）、ＨＤＩ（ｈｉｇｈ ｄｅｎｓｉｔｙ ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）、または他の製作技術などの知られている製作技術を使用して構築可能な多層構造を備える。これらの回路基板製作技術を使用して、アンテナ・パッケージ１１０は、メタライゼーション材料と誘電／絶縁体材料との交互層を備える積層のスタックから形成可能であり、メタライゼーション層は誘電／絶縁材料のそれぞれの層によって、上または下あるいはその両方に存在するメタライゼーション層から分離される。メタライゼーション層は、銅で形成可能あり、誘電／絶縁層は、ファイバーグラス・エポキシ材料からなる業界標準のＦＲ４絶縁材料で形成可能である。他の種類の材料が、メタライゼーション層および絶縁層のために使用され得る。さらに、これらの技術は、アンテナ・パッケージ１１０内における高密度配線および相互接続構造の形成を可能にするために、例えばレーザ・アブレーション、フォト・イメージング、エッチング、またはめっきを使用して、小さい導電ビア（例えば、隣り合うメタライゼーション層間の部分的ビアまたは埋め込みビア）の形成を可能にする。
図１の実施形態では、中央コア層１２０は、コア層１２０の反対側で界面層１３０およびアンテナ層１４０を構築するための構造的に堅牢な層を提供する。特定の例では、コア層１２０は、約５００～１，０００μｍの厚さを有し得る。一実施形態では、コア層１２０は、基板層１２２の下側部上に形成された第１の接地面（すなわちメタライゼーション層ＢＣ１、ただしＢＣは後方導体または下部導体を指す場合がある）と、基板層１２２の上側部に形成された第２の接地面ＦＣ１（ただしＦＣは、前方導体を指す場合がある）とを有する基板層１２２を備える。基板層１２２は、標準ＦＲ４材料、または標準プリント回路基板を構築するために通常使用される他の標準材料で形成可能である。基板層１２２は、ＦＲ４と類似した機械的および電気的特性を有する他の材料で形成可能であり、アンテナ・パッケージ１１０のための構造的支持を提供する相対的に剛性の基板構造を提供する。
界面層１３０は、複数の積層Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６を備えており、各積層Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６は、それぞれの誘電／絶縁層Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６上に形成されたそれぞれのパターン化メタライゼーション層ＢＣ２、ＢＣ３、ＢＣ４、ＢＣ５、ＢＣ６およびＢＣ７を備える。特定の実施形態では、メタライゼーション層ＢＣ１は、アンテナ接地面であり、メタライゼーション層ＢＣ３は接地面であり、メタライゼーション層ＢＣ４は電源層であり、メタライゼーション層ＢＣ５は低周波数（または低Ｆ）層であり、メタライゼーション層ＢＣ６は接地面である。様々なメタライゼーション層は、例えばＣｕから成り得る。同様に、アンテナ層１４０は、複数の積層Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６を備えており、各積層Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６は、アンテナ層１４０内の様々な構成要素を形成する、それぞれの誘電／絶縁層Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６上に形成されたそれぞれのパターン化メタライゼーション層ＦＣ２、ＦＣ３、ＦＣ４、ＦＣ５、ＦＣ６およびＦＣ７（ＦＣは前方導体を指す場合がある）を備える。また図１に示すように、メタライゼーション層ＦＣ７は、Ｖ型偏波用給電に対応し、ＦＣ５層はＨ型偏波用給電に対応する。メタライゼーション層ＦＣ６は、アンテナ構造（すなわち、詳しくは後述されるＬ字形構造１１５）を含む。特定の実施形態では、界面層１３０およびアンテナ層１４０における増強層のために、金属めっきがｓｕｒｆａｃｅ ｌａｍｉｎａｒ ｃｉｒｃｕｉｔ（ＳＬＣ）プロセスにおいて使用され得る。
上述したように、一実施形態では、界面層１３０およびアンテナ層１４０の積層Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６は、ミリ波用途などの高周波数用途のために必要とされる必須の許容範囲および設計規則を満たし得る、ＳＬＣまたは類似の技術などの最新製作技術を使用して形成可能である。ＳＬＣプロセスを用いた場合、積層の各々は、パターン化メタライゼーション層によって分離して形成され、界面層１３０およびアンテナ層１４０の第１の層Ｌ１はコア層１２０に結合され、（それぞれの界面層１３０およびアンテナ層１４０の）残りの積層Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、およびＬ６は、例えば、接着またはエポキシ材料を使用する任意の適した結合技術を使用して順次結合される。特定の実施形態では、結合材料が使用される場合、通常のＰＣＢプロセスが使用され得る。ただし、ＳＬＣ、ＨＤＩ、およびＬＴＣＣの場合、結合材料は使用されない。これらの状況において、積層体／誘電体は、熱／圧力の下で直接ともに積み重ねられる。
図１にさらに示すように、導電ビア（複数）は、コア層１２０を通って、さらに界面層１３０およびアンテナ層１４０の誘電／絶縁層Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６を貫通して形成される。所与の誘電／絶縁層を貫通して形成された導電ビアは、所与の誘電／絶縁層の各側部上に配置されたメタライゼーション層からパターン化されたビアパッドに接続される。特定の例では、メタライゼーション層ＦＣ１およびＢＣ１の厚さは、約３６μｍまたは任意の他の適した厚さでもよい。特定の例では、メタライゼーション層ＦＣ２、ＦＣ３およびＦＣ４の厚さは、例えば、約１５μｍまたは任意の他の適した厚さでもよい。
様々なメタライゼーション層ＢＣ１、ＢＣ２、ＢＣ３、ＢＣ４、ＢＣ５、ＢＣ６、ＢＣ７、ＦＣ１、ＦＣ２、ＦＣ３、ＦＣ４、ＦＣ５、ＦＣ６、およびＦＣ７、ならびに垂直導電ビアは、目的のワイヤレス通信用途に対して必要とされる様々な特徴を実施するために、パターン化され、アンテナ・パッケージ１１０の様々な層（コア層１２０、界面層１３０、およびアンテナ層１４０）内を通って相互接続される。そのような特徴は、例えば、アンテナ給電ライン、接地面、ＲＦ遮蔽および隔離構造、供給電力をＲＦＩＣチップ１０２（およびワイヤレス通信パッケージ１００に含まれ得る他のＲＦＩＣまたはチップ）に送るための電力面、ＩＦ（中間周波数）信号、ＬＯ（局部発振器）信号、他の低周波数Ｉ／Ｏ（入力／出力）ベースバンド信号などを送るための信号線を含む。
特に、図１の例示的な実施形態に示すように、アンテナ・パッケージ１１０は、界面層１３０、コア層１２０、およびアンテナ層１４０を通って配線される第１のアンテナ給電ライン１１２（破線で示す）および第２のアンテナ給電ライン１１４（破線で示す）を備える。第１のアンテナ給電ライン１１２および第２のアンテナ給電ライン１１４は、アンテナ・パッケージ１１０の界面層１３０、コア層１２０、およびアンテナ層１４０のメタライゼーション層および誘電層の一部である一連の相互接続された金属トレースおよび導電ビアを備える。図１に示すように、第１のアンテナ給電ライン１１２および第２のアンテナ給電ライン１１４は、Ｌ字形構造１１５間に配置される（詳細は後述する）。さらに、第１のアンテナ給電ライン１１２および第２のアンテナ給電ライン１１４は、Ｌ字形構造１１５または接地式ケージ壁１１６への接続はない（詳細は後述する）。
一実施形態では、第１のアンテナ給電ライン１１２および第２のアンテナ給電ライン１１４（ならびにアンテナ・パッケージ１１０内に形成された全ての他のアンテナ給電ライン）は、アンテナ動作を最適化するような均等な長さを有するように設計されている。例えばフェーズド・アレイ実装の場合、同じまたはほぼ同じ長さを有するようにアンテナ・パッケージ１１０内で全てのアンテナ給電ラインを形成することは、アンテナ・アレイのパッチ・アンテナ素子に供給されるＲＦ信号の位相調整を容易にし、フェーズド・アレイのビーム・スクイントを防ぎ、角度走査エラーを減少させ、アンテナ素子の動作の帯域幅を効果的に増加させる。
図１の例示的な実施形態では、界面層１３０、コア層１２０、およびアンテナ層１４０を通って垂直に延在するアンテナ給電ライン１１２および１１４の垂直部分の長さは、アンテナ・パッケージ１１０の様々な層の厚さに基づく長さに固定される。ただし、ＲＦＩＣチップ１０２の対応するアンテナ給電ラインのポート（すなわちＶポート１０５およびＨポート１０７）に対するアンテナ・アレイのＬ字形構造１１５の水平／側方位置に応じて、パッチ・アンテナ素子とＲＦＩＣチップ１０２との間の側方距離が変化する。これに関して、各アンテナ給電ラインが全体として同じ長さ（またはほぼ同じ長さ）を有することを確実にするために、一実施形態では、アンテナ・パッケージ１１０内におけるアンテナ給電ライン１１２および１１４の側方配線は、多層パッケージ基板の同じメタライゼーション層に形成されている伝送線で実装される。例えば、図１に示す実施形態では、アンテナ給電ライン１１２および１１４の長さは、界面層１３０のメタライゼーション層ＢＣ２からパターン化されたアンテナ給電ライン１１２および１１４の側方部分の配線を延長または短縮することによって、界面層１３０の第１の層Ｌ１において調整される。
具体的には、図１の実施形態では、第１のアンテナ給電ライン１１２および第２のアンテナ給電ライン１１４の水平部分１１２－２および１１４－２は、界面層１３０の第１のメタライゼーション層ＢＣ２からパターン化されている。第１のアンテナ給電ライン１１２および第２のアンテナ給電ライン１１４の水平部分１１２－２および１１４－２の長さは、界面層１３０、コア層１２０、およびアンテナ層１４０を通って配線されるアンテナ給電ライン１１２および１１４の他の部分の側方または垂直位置あるいはその両方における差を補償するために延長または短縮のいずれかが行われる。
界面層１３０は、ＲＦＩＣチップ１０２へ電力を分配し、アンテナ・パッケージ１１０に取り付けられたフリップ・チップである２つ以上のＲＦＩＣチップ間で信号を送るための配線を備える。例えば、一実施形態では、界面層１３０のメタライゼーション層ＢＣ４およびＢＣ５は、メタライゼーション層ＢＣ４およびＢＣ５上にパターン化された水平トレースと、および電力面メタライゼーションをＲＦＩＣチップ１０２上の導体パッドへ接続するために層Ｌ４、Ｌ５、およびＬ６を貫通して形成される垂直ビア構造とを使用して、アプリケーション・ボード（図示せず）からＲＦＩＣチップ１０２へ電源電圧を分配する電力面の役割を果たす。
特定の実施形態では、界面層１３０のメタライゼーション層ＢＣ６は、アプリケーション・ボードとＲＦＩＣチップ１０２との間（またはアンテナ・パッケージ１１０に取り付けられた複数のＲＦＩＣチップ間）で制御信号、ベースバンド信号、および他の低周波数信号を伝送するための信号線（例えば、マイクロストリップ伝送線路）を形成するためにパターン化される。この実施形態では、界面層１３０のメタライゼーション層ＢＣ７は、メタライゼーション層ＢＣ６のマイクロストリップ伝送線路のための接地面の役割を果たし得る。
図１の例示的な実施形態では、界面層１３０は、遮蔽を提供する目的で、さらに、例えば水平トレースによって形成されるマイクロストリップまたはストリップ伝送線路のための接地素子を提供するために使用される接地面を備えることをさらに留意されたい。例えば、界面層１２０のメタライゼーション層ＢＣ１は、パッチ・アンテナによって捕捉された入射電磁放射（ＥＭ）に対する露出からＲＦＩＣチップ１０２を遮蔽するためのＲＦ遮蔽の役割を果たす接地面を備える。
さらに、界面層１３０のメタライゼーション層ＢＣ１の接地面は、例えば、（ｉ）隣り合うメタライゼーション層に形成される水平の信号線トレース間に遮蔽を提供する、（ｉｉ）例えば、水平の信号線トレースによって形成されるマイクロストリップまたはストリップ伝送線路のための接地面の役割を果たす、および（ｉｉｉ）メタライゼーション層ＢＣ３とＢＣ７との間で層Ｌ３からＬ６を貫通して形成され、例えば界面層１３０を通って延在するアンテナ給電ライン１１２および１１４の部分（例えば、垂直遮蔽構造１３３に隣り合うアンテナ給電ライン１１２および１１４の垂直部分）を囲む一連の垂直に接続された接地ビアによって形成された垂直遮蔽構造１３３のための接地を提供する、ように構成されている。非常に高い周波数の適用の場合、ストリップ伝送線路および接地遮蔽の実装は、電力面、低周波数制御信号線、および他の伝送線などの他のパッケージ部品の干渉効果を低減するのを助け得る。
図１の例示的な実施形態では垂直遮蔽構造１３３と、垂直遮蔽構造１３３（すなわち界面層１３０内）と隣り合ったアンテナ給電ライン１１２および１１４の垂直部分との組み合わせは、同軸伝送線と類似した伝送線構造を実質的に形成し、囲んでいる垂直遮蔽構造１３３は外側（遮蔽）導体の役割を果たし、垂直部分（すなわちアンテナ給電ライン１１２または１１４）は中央（信号）導体の役割を果たす。同軸伝送線構成は、図１で概略的に示すように、コア層１２０およびアンテナ層１４０を通って延在するアンテナ給電ライン１１２および１１４の他の垂直部部分のために実装され得る。
さらに、界面層１３０のメタライゼーション層ＢＣ７は、ＥＭ遮蔽の強化のために、アンテナ・パッケージ１１０をＲＦＩＣチップ１０２から隔離するための接地面の役割を果たす。界面層１３０のメタライゼーション層ＢＣ７は、ＲＦＩＣチップ１０２とアンテナ・パッケージ１１０のパッケージ給電ライン、信号線および電力線との間の接続のための接点ポートを提供するためのビア開口部を備える。
また図１に示すように、アンテナ層１４０は、アンテナ層１４０の層Ｌ１からＬ６を通って垂直に延在する接地式ケージ壁１１６を含む。接地式ケージ壁１１６は、Ｌ字形構造１１５を囲み、コア層１２０のメタライゼーション層ＢＣ１を介してＬ字形構造１１５に接続される。それによって、Ｌ字形構造１１５は、アンテナ給電ライン１１２および１１４に電気的に接続されていない接地平面構造である。ピラー１１３も、Ｌ字形構造１１５を接地させる。ピラー１１３は、Ｌ字形構造１１５の底面から層Ｌ５～Ｌ１を通って、および基板層１２２を通ってコア層１２０のメタライゼーション層ＢＣ１まで下方に延在する。一例では、ピラー１１３は、約λ／４の垂直長さを有する。
ここで図２を参照すると、本図は、特定の実施形態による、図１のワイヤレス通信パッケージの概略平面図を示す。図２に示すように、接地式ケージ壁１１６は、ワイヤレス通信パッケージ１００の全周囲を囲む。特定の実施形態では、接地式ケージ壁１１６の構造要素は、半円形（すなわち平面図で見たときの半円）を有する。したがって、詳細には後述するように、これは、複数のワイヤレス通信パッケージ１００がアレイに組み込まれ、その後、全円形の構造を形成するために、隣り合ったパッケージ接地式ケージ壁１１６の半円形の構造要素がワイヤレス通信パッケージ１００の縁部で接触することを可能にする。
図２に示すように、ワイヤレス通信パッケージ１００は、複数のＬ字形構造１１５を含むアンテナ構造を含む。この例では、４つのＬ字形構造１１５が存在し、Ｌ字形構造１１５の各々の角部は、ワイヤレス通信パッケージ１００の中間の方向を指す。図１に関して上述したように、ピラー１１３（この例では、各Ｌ字形構造１１５と関連する５つのピラー１１３が存在するが、任意の適した数が存在してもよい）が、Ｌ字形構造１１５の底面から第１の接地面（すなわちメタライゼーション層ＢＣ１）へ延在する。それによって、ピラー１１３およびメタライゼーション層ＢＣ１は、Ｌ字形構造１１５を接地式ケージ壁１１６に接続する。
図２に示すように、ワイヤレス通信パッケージ１００は、メタライゼーション層ＢＣ７におけるＨ給電ライン（すなわち、図１に示すように、第２のアンテナ給電ライン１１４）に接続するＨポート１０７を含む。第２のアンテナ給電ライン１１４の水平部分１１４－２は、Ｈポート１０７からメタライゼーション層ＢＣ２の同じ高さにおいてワイヤレス通信パッケージ１００の中心（すなわち４つのＬ字形構造１１５間の中央部分）まで横切っているように示されている。ワイヤレス通信パッケージ１００の中心に最も近い第２のアンテナ給電ライン１１４の水平部分１１４－２の端部には、メタライゼーション層ＢＣ２からメタライゼーション層ＦＣ６へ垂直に延在する（図１の断面に示す通り）Ｈ構造１３６が存在する。これは、アンテナに対する信号が印加される領域である。第２のアンテナ給電ライン１１４に対して、Ｈブリッジ１３７によって接続されたメタライゼーション層ＦＣ６－３およびＦＣ６－４の第３および第４の部分が存在する。Ｈブリッジ１３７はメタライゼーション層ＦＣ５において形成される。
図２に示すように、ワイヤレス通信パッケージ１００は、メタライゼーション層ＢＣ７におけるＶ給電ライン（すなわち、図１に示すように、第１のアンテナ給電ライン１１２）に接続するＶポート１０５を含む。第１のアンテナ給電ライン１１２の水平部分１１２－２は、Ｖポート１０５からメタライゼーション層ＢＣ２の同じ高さにおいてワイヤレス通信パッケージ１００の中心まで横切っているように示されている。ワイヤレス通信パッケージ１００の中心に最も近い第１のアンテナ給電ライン１１２の水平部分１１２－２の端部には、メタライゼーション層ＢＣ２からメタライゼーション層ＦＣ６へ垂直に延在する（図１の断面に示す通り）Ｖ構造１３４が存在する。これも、アンテナ信号が印加される領域である。第１のアンテナ給電ライン１１２に対して、Ｖブリッジ１３５によって接続されたメタライゼーション層ＦＣ６－１およびＦＣ６－２の第１および第２の部分が存在する。Ｖブリッジ１３５（または第２のブリッジ）はメタライゼーション層ＦＣ７において形成される。Ｖブリッジ１３５がメタライゼーション層ＦＣ７に形成され、Ｈブリッジ１３７（または第１のブリッジ）は、異なる高さであるメタライゼーション層ＦＣ５に形成されることが理解されるであろう。したがって、それらがワイヤレス通信パッケージ（すなわち図２の平面図）の中間で交差するとき、互いに接触しない。すなわち、Ｖブリッジ１３５はＨブリッジ１３７上で交差する。特に、Ｖブリッジ１３５がブリッジを横切るのを避けるために（すなわちＨおよびＶ給電がＦＣ６層上で互いに交差するのを避けるために）、Ｈブリッジ１３７は、メタライゼーション層ＦＣ６上に区分を有し、区分のためにメタライゼーション層ＦＣ５の方へ下がり、したがって、別の区分のためにメタライゼーション層ＦＣ６の方へ上がる。Ｖブリッジ１３５は、メタライゼーション層ＦＣ６上に区分を有し、区分のためにメタライゼーション層ＦＣ７の方へ上がり、したがって、別の区分のためにメタライゼーション層ＦＣ６の方へ下がる。さらに、Ｌ字形構造１１５は、メタライゼーション層ＦＣ６－１、ＦＣ６－２、ＦＣ６－３、およびＦＣ６－４の第１、第２、第３および第４の部分と同じメタライゼーション層高さ（すなわちメタライゼーション層ＦＣ６）であることも理解されるであろう。
ここで図３を参照すると、本図は、特定の実施形態による、図１のワイヤレス通信パッケージの概略平面図を示す。図３の要素は、図２の同様の要素に対応し、したがってその説明は本明細書では繰り返されない。ただし、図３に示すように、特定の例では、中央コア層１２０の接地式ケージ壁１１６の導電部分は、アンテナ層１４０の部分よりも大きい直径を有し得る。また、アンテナ層１４０の接地式ケージ壁１１６の導電部分の数は、図３に示すように、コア層１２０における導電部分の数より多くてもよい。この特徴はまた、図２の平面図で見られる。ただし、導電部分の任意の他の適した直径または数が接地式ケージ壁１１６のために使用され得ることを理解されたい。
ここで図４を参照すると、本図は、特定の実施形態による、デバイスの動作の特定の原理を例示して示す、図１のワイヤレス通信パッケージ１００の概略平面図を示す。図４に示すように、寸法に応じて、アンテナ構造は、１つまたは２つの共振周波数を有し得る。２つの共振周波数の場合、高共振周波数は、主に、メタライゼーション層ＦＣ６とメタライゼーション層ＢＣ１の高さまたはその間の垂直距離、基板層１２２、ならびに増強層比誘電率によって決定される。低共振周波数は、パラメータＰＷｘｃ（すなわちＬ字形構造１１５の第３の側部１１５－３と第４の側部１１５－４との間の距離）およびパラメータＰＷｙｃ（すなわちＬ字形構造１１５の第１の側部１１５－１と第２の側部１１５－２との間の距離）（ＰＷｘおよびＰｗｙは固定であると仮定する）によって決定される。これらのパラメータの値を減少させることによって、低共振周波数も減少する。また、高共振周波数もわずかに高くなるように押し上げられる。その結果、アンテナ帯域幅が広がる。
低共振周波数もまた、パラメータＰＷｘ（すなわちＬ字形構造１１５の第６の側部１１５－６と第４の側部１１５－４との間の距離）およびパラメータＰＷｙ（すなわちＬ字形構造１１５の第５の側部１１５－５と第２の側部１１５－２との間の距離）によって決定される。これらのパラメータの値を増加させることによって、低共振周波数は減少する。また、高共振周波数もわずかに低くなるように押し下げられる。存在し得る別の形状パラメータは、図４に示すｐｏｒｔＨＦである。存在し得る別の形状パラメータは、接地式ケージ壁１１６ゾーンの幅を表す、図４に示したリング幅である。
帯域幅およびインピーダンス整合もまた、図４に示すパラメータ（すなわちＰＷｘ、ＰＷｙ、ＰＷｙｃ、ＰＷｘｃ、ｐｏｒｔＨＦ、およびリング幅）の１つまたは複数を変更することによって最適化される必要があり得る。反射係数曲線（図６、Ｓ１１およびＳ２２参照）は、「Ｗ」形状を有する。帯域幅を広くすることは、「Ｗ」の中央の先端が上に動くことを示唆する。ピラー１１３の接地リング幅ＲＷもまた、広すぎるとアンテナ性能に影響を及ぼす。ピラー１１３の接地リングは、アンテナ性能を向上させるだけでなく、特定の高精度なパッケージプロセスにおいても必要とされ得る。したがって、ピラー１１３の接地リングもまた、特定の実施形態によれば、ワイヤレス通信パッケージ１００のアンテナ構造の一部であると考えられ得る。
ここで図５を参照すると、本図は、特定の実施形態による、図１のワイヤレス通信パッケージ１００のアレイの概略平面図である。この例では、ワイヤレス通信パッケージ１００－１、１００－２、１００－３および１００－４からなる２行２列のアレイが存在する。図２に関して上記で簡単に説明したように、特定の実施形態では、接地式ケージ壁１１６の構造要素は、半円形（すなわち平面図で見たときの半円）を有する。したがって、これは、複数のワイヤレス通信パッケージ１００－１、１００－２、１００－３、および１００－４がアレイに組み込まれ、その後、全円形の構造を形成するために、隣り合ったパッケージ接地式ケージ壁１１６の半円形の構造要素がワイヤレス通信パッケージ１００の縁部で接触することを可能にする。そのため、接地式ケージ壁１１６（または接地ケージ構造）は、互いに当接され得る。これの効果は以下を含み得る：（１）接地式ケージ壁１１６は、金属密度要件を満たすのを助け得る、（２）異なるワイヤレス通信パッケージ１００－１、１００－２、１００－３および１００－４のアンテナ構造間の隔離を提供し得る、および（３）拡張性に役立ち得る。２行２列のアレイを図５に関して示したが、任意の適切にサイズ調整されたアレイ（例えば、６４個のアンテナからなる８行８列のアレイ）が使用され得ることを理解されたい。特定の例では、隣り合うワイヤレス通信パッケージ１００のアレイにおける異なるアンテナのそれぞれの中心間の間隔は、λ／２波長でもよい。また、下にあるＲＦＩＣチップ１０２が、ワイヤレス通信パッケージのうちの１つと対応するように示されている（例えば、図１に示す通り）ことを理解されたい。また、接地式ケージ壁１１６は、アレイにおける異なるワイヤレス通信パッケージ１００のアンテナを隔離することを助け得ることを理解されたい。接地式ケージ壁１１６は製造プロセスも支援でき、アンテナ帯域幅を減少させ、インピーダンス整合を低くできる。また、Ｌ字形構造１１５の寸法を調整することによって、アンテナ帯域幅およびインピーダンス整合も改善される。
図６は、特定の実施形態による、ワイヤレス通信パッケージのためのアンテナのインピーダンス整合およびポート結合を図示するグラフである。上述したように、アンテナ帯域幅およびインピーダンス整合もまた、図４に示すパラメータ（すなわちＰＷｘ、ＰＷｙ、ＰＷｙｃ、ＰＷｘｃ、ｐｏｒｔＨＦ、およびリング幅）の１つまたは複数を変更することによって最適化される必要があり得る。反射係数曲線（図６、Ｓ１１およびＳ２２参照）は、「Ｗ」形状を有する。帯域幅を広くすることは、「Ｗ」の中央の先端が上に動くことを示唆する。特定の例では、Ｌ字形構造１１５のレイアウトは、対称的な構成を有し、ＰＳｙおよびＰＳｘの寸法は同じであり、ＰＷｙｃおよびＰＷｘｃの寸法は同じであり、ＰＷｙおよびＰＷｘの寸法は同じである。
図７は、特定の実施形態による、各々が異なる形状を有するいくつかの異なるワイヤレス通信パッケージ１００のためのアンテナ周波数を図示するグラフである。特に、図７は、本明細書で説明するＬ字形構造１１５の形状が図２に示す実際のＬ形状からより標準的な四角形のパッチに変更されたときの性能比較のシミュレーション結果を示す。ＰＷｘｃ＝ＰＷｙｃ＝０の場合、Ｌ字形構造は四角形パッチになる（図４も参照）。ＰＷｘｃおよびＰＷｙｃを減少させることによって、アンテナ帯域幅は広くなる（２つの共振周波数が離れる方向に移動）。ＰＷｘおよびＰＷｙを変更することもまた、２つの共振周波数を移動させ得る。特定の実施形態では、ＰＷｘ、ＰＷｙ、ＰＷｘｃ、およびＰＷｙｃを調整することによって、アンテナ性能が最適化され得る。さらに、ＰＷｘｃおよびＰＷｙｃパラメータを変更することによって、さらなる設計自由度がもたらされ得る。図７に示すように、曲線ＰＷｘｃ＝ＰＷｙｃ＝０．５５ｍｍおよびＰＷｘｃ＝ＰＷｙｃ＝０．９０ｍｍは、２つの共振周波数を可能にする「Ｗ」形状を有する。また、「Ｗ」形状を有するこれらの２つの曲線によって、曲線ＰＷｘｃ＝ＰＷｙｃ＝０．９０ｍｍが曲線ＰＷｘｃ＝ＰＷｙｃ＝０．５５ｍｍよりも狭い帯域幅（すなわち、「Ｗ」の２つの下点間の水平距離）を有することがわかる。したがって、アンテナ動作特性がＬ字形構造１１５の物理的寸法を変更することによって調整または最適化され得ることがわかる。
図８は、特定の実施形態による、ワイヤレス通信パッケージのためのインピーダンス整合および配線の給電ライン設計を示す概略図である。概して、メタライゼーション層ＢＣ１のアンテナ接地面の下部におけるアンテナ・インピーダンスは、メタライゼーション層ＢＣ７におけるＲＦＩＣ送受信機インピーダンスＺＬ（通常５０オーム）と整合していない。メタライゼーション層ＢＣ７からメタライゼーション層ＢＣ３への垂直遷移は、インピーダンスをＺＬからＺ１へ変換する。このアレイ設計において、アンテナは、送受信機ポートへ異なる距離を有する。このアンテナ・パッケージ設計においてアンテナ給電ラインが配線される必要があるため、Ｚ１＝Ｚｓを設定する必要があり得、したがって配線長さを変更することは、送受信機ポートにおけるインピーダンスに影響しない。インピーダンスＺ３を有する線区分の長さおよび幅を調整することがＺｓ＝Ｚ２を確実にすることができない場合、線インピーダンスＺｔを有する４分の１波長変成器が必要となり得る。
当業者は、本実施形態による集積チップ／アンテナ・パッケージ構造と関連した様々な効果を容易に理解するであろう。例えば、パッケージ構造は、ミリ波周波数以上で動作するように構成された小型の集積無線／ワイヤレス通信システムを形成するために、半導体ＲＦＩＣチップを用いてアンテナ構造を製造およびパッケージ化する、知られている製造技術およびパッケージ化技術を使用して容易に製造可能である。さらに、実施形態による集積チップ・パッケージは、アンテナが、送受信機チップなどのＩＣチップとともに一体化してパッケージ化されることを可能にし、送受信機とアンテナとの間の損失が非常に低い小型設計を実現する。さらに、本明細書に記載の実施形態による集積アンテナ／ＩＣチップ・パッケージの使用は、空間、サイズ、費用、および重量を大幅に節約し、これは、実質的にあらゆる商業的または軍事的用途にとって非常に有益である。
本実施形態は所与の例示的なアーキテクチャに関して説明されているが、他のアーキテクチャ、構造、基板材料、およびプロセスのステップ／ブロックが本開示の範囲内で可変であり得ることを理解されたい。なお、特定の特徴は、明瞭性のために全て図面に示されていない場合がある。それは、任意の特定の実施形態または例示、もしくは特許請求の範囲の限定として解釈されることを意図していない。
また、層、領域、または基板などの要素が、別の要素「に」または別の要素「上に」存在すると言及されているとき、別の要素上に直接存在し得る、または介在要素も存在し得ることを理解されたい。一方、要素が別の要素「に直接」または別の要素「上に直接」存在すると言及されるとき、介在要素は存在しない。また、要素が別の要素に「接続」または別の要素に「結合」していると言及されているとき、別の要素に直接接続または結合され得る、または介在要素が存在し得ることを理解されたい。一方、要素が別の要素「に直接接続」または別の要素「に直接結合」されていると言及されるとき、介在要素は存在しない。
明細書における「一実施形態」または「実施形態」、ならびにその他の変形に対する言及は、その実施形態と関連して説明される特定の特徴、構造、特性などが少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体の様々な箇所における「一実施形態において」または「実施形態では」という句、ならびにあらゆる他の変形の記載の全てが必ずしもその実施形態に言及していない。
例えば「／」、「Ａ／Ｂ」、「ＡまたはＢあるいはその両方」、および「ＡおよびＢの少なくとも１つの」の場合の「または～あるいはその両方」、および「～の少なくとも１つの」のうちのいずれかの使用は、第１の列挙された任意選択肢（Ａ）のみの選択、または第２の列挙された任意選択肢（Ｂ）のみの選択、または両方の任意選択肢（ＡおよびＢ）の選択を包含することが意図されることを理解されたい。さらなる例として、「Ａ、Ｂ、またはＣあるいはその両方」および「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つ」の場合、そのような句は、第１の列挙された任意選択肢（Ａ）のみの選択、または第２の列挙された任意選択肢（Ｂ）のみの選択、または第３の列挙された任意選択肢（Ｃ）のみの選択、または第１および第２の列挙された任意選択肢（ＡおよびＢ）のみの選択、または第１および第３の列挙された任意選択肢（ＡおよびＣ）のみの選択、または第２および第３の列挙された任意選択肢（ＢおよびＣ）のみの選択、または３つ全ての任意選択肢（ＡおよびＢおよびＣ）の選択を包含することが意図される。これは、本開示が属する分野および関連技術で通常の技能を有する者には容易に明らかなように、列挙される多くの項目のために拡大され得る。
本明細書で使用される用語は特定の実施形態を説明する目的のみであり、例示的な実施形態を限定することは、意図されない。本明細書で使用される場合、文脈が明確に示さない限り、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は複数形も同様に含むことが意図される。さらに、本明細書で使用される場合の「備える」、「備えている」、「含む」および／または「含んでいる」という語は、述べられた特徴、完全体、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を明示するが、１つまたは複数の他の特徴、完全体、ステップ、動作、要素、構成要素および／またはその群の存在または追加を排除しないことがさらに理解されるであろう。
「下方」、「下」、「低」、「上」、「上方」などの空間相対的な用語は、図面に示されるような、他の要素もしくは特徴に対するある要素もしくは特徴の関係を説明する説明を容易にするために本明細書で使用され得る。空間相対的な用語は、図面に示された向きに加えて、使用または動作時のデバイスの異なる向きを包含することが意図されることが理解されるであろう。したがって、例えば、図面のデバイスが裏返された場合、別の要素または特徴の「下」または「下方」として説明された要素は、その別の要素または特徴の「上」に向けられている。したがって、「下」という語は、上および下の向きの両方を包含し得る。デバイスは、他の向きを有する場合があり（例えば、９０度回転、他の向きに回転）、本明細書で使用される空間相対的な記述子は、それに応じて解釈され得る。加えて、層が２つの層の「間」にあるとして言及されるとき、２つの層の間の層のみが存在し得、または１つまたは複数の介在層が存在し得ることも理解されたい。
様々な要素を説明するために、本明細書では第１、第２などの用語が用いられることがあるが、これらの要素は、これらの用語によって限定されるべきでないことを理解されたい。これらの用語は、単に１つの要素を別の要素と区別するのに用いられているに過ぎない。したがって、以下に記載の第１の要素は、本概念の範囲から逸脱しない範囲で、第２の要素と呼ばれ得る。
様々な実施形態の説明が例示目的で提供され、網羅的である、または開示された実施形態に限定されることは意図されない。多くの修正および変形は、説明された実施形態の範囲から逸脱しない範囲で、当業者にとって明らかであろう。実施形態の原理、市場に存在する技術の実用化または技術的改良を最も良く説明するため、または本開示が属する分野の通常技量を有する他者が本明細書で開示される実施形態を理解できるようにするために、本明細書で使用される用語は選ばれた。

Claims (25)

  1. パッケージ構造であって、
    第１の側部と、前記第１の側部とは反対の第２の側部とを備える平面コア構造と、
    前記平面コア構造の前記第１の側部に配置されたアンテナ構造であって、
    第１の絶縁層上に形成された第１のパターン化された導電層を各々が備える、複数の第１の積層と、
    前記第１の積層の１つまたは複数の第１のパターン化された導電層上に形成され、少なくとも１つのＬ字形構造を含むアンテナとを含む、前記アンテナ構造と、
    前記平面コア構造の前記第２の側部上に配置された界面構造と、
    前記界面構造および前記平面コア構造に形成され、それらを通って配線されたアンテナ給電ライン構造であって、前記平面アンテナに接続されていない、前記アンテナ給電ライン構造と
    を備える、パッケージ構造。
  2. 前記平面コア構造が、絶縁材料から形成されたコア基板を備える、請求項１に記載のパッケージ構造。
  3. 前記界面構造が、複数の第２の積層を備え、各々の第２の積層が、第２の絶縁層上に形成された第２のパターン化された導電層を備える、請求項１に記載のパッケージ構造。
  4. 前記界面構造が、複数の第２の積層を備え、各々の第２の積層が、第２の絶縁層上に形成された第２のパターン化された導電層を含み、
    電力面、接地面、信号線、および導体パッドが、前記界面構造の前記複数の第２の積層の１つまたは複数パターン化された第２の導電層上に形成される、
    請求項１に記載のパッケージ構造。
  5. 前記アンテナが、４つの前記Ｌ字形構造を含む、請求項１に記載のパッケージ構造。
  6. 前記Ｌ字形構造が、対称的に配置され、前記Ｌ字形構造の角部が内側を向いている、請求項５に記載のパッケージ構造。
  7. 前記アンテナ構造内にケージ壁構造をさらに備え、前記ケージ壁が前記アンテナを囲む、請求項１に記載のパッケージ構造。
  8. 前記ケージ壁構造が、前記コア構造の第１の接地面層を介して前記Ｌ字形構造に電気的に接続されている、請求項７に記載のパッケージ構造。
  9. 前記ケージ壁構造が、前記アンテナ構造を通って垂直に延在する複数の導電性接地リングを含む、請求項７に記載のパッケージ構造。
  10. 第１のアンテナ給電ライン構造および第２のアンテナ給電ライン構造と、
    前記１つまたは複数の第１のパターン化された導電層のうちの１つ上に形成され、前記第１のアンテナ給電ライン構造に接続された第１のブリッジと、
    前記１つまたは複数の第１のパターン化された導電層のうちの異なる１つ上に形成され、前記第２のアンテナ給電ライン構造に接続された第２のブリッジと
    をさらに備え、
    前記第１のブリッジおよび第２のブリッジが、前記パッケージ構造の中央部分において互いに交差する、請求項１に記載のパッケージ構造。
  11. 装置であり、
    パッケージ構造であって、
    第１の側部と、前記第１の側部とは反対の第２の側部とを備える平面コア構造と、
    前記平面コア構造の前記第１の側部に配置されたアンテナ構造であって、
    第１の絶縁層上に形成された第１のパターン化された導電層を各々が備える、複数の第１の積層と、
    前記第１の積層の１つまたは複数の第１のパターン化された導電層上に形成され、少なくとも１つのＬ字形構造を含むアンテナとを含む、前記アンテナ構造と、
    前記平面コア構造の前記第２の側部上に配置された界面構造と、
    前記界面構造および前記平面コア構造に形成され、それらを通って配線されたアンテナ給電ライン構造であって、前記平面アンテナに接続されていない、前記アンテナ給電ライン構造と
    を備える、前記パッケージ構造と、
    アクティブ面および非アクティブ面を有する半導体基板と、前記半導体基板の前記アクティブ面上に形成されたＢＥＯＬ（バック・エンド・オブ・ライン）構造とを備えるＲＦＩＣ（無線周波数集積回路）チップであって、前記ＲＦＩＣチップの前記ＢＥＯＬ構造を前記界面構造の導体パッドに接続することによって前記パッケージ構造に取り付けられる、前記ＲＦＩＣチップと
    を備える、装置。
  12. 前記平面コア構造が、絶縁材料から形成されたコア基板を備える、請求項１１に記載の装置。
  13. 前記界面構造が、複数の第２の積層を備え、各々の第２の積層が、第２の絶縁層上に形成された第２のパターン化された導電層を備える、請求項１１に記載の装置。
  14. 前記界面構造が、複数の第２の積層を備え、各々の第２の積層が、第２の絶縁層上に形成された第２のパターン化された導電層を含み、
    電力面、接地面、信号線、および導体パッドが、前記界面構造の前記複数の第２の積層の１つまたは複数パターン化された第２の導電層上に形成される、
    請求項１１に記載の装置。
  15. 前記アンテナが、４つの前記Ｌ字形構造を含む、請求項１１に記載の装置。
  16. 前記Ｌ字形構造が、対称的に配置され、前記Ｌ字形構造の角部が内側を向いている、請求項１５に記載の装置。
  17. 前記アンテナ構造内にケージ壁構造をさらに備え、前記ケージ壁が前記アンテナを囲む、請求項１１に記載の装置。
  18. 前記ケージ壁構造が、前記コア構造の第１の接地面層を介して前記Ｌ字形構造に電気的に接続されている、請求項１７に記載の装置。
  19. 前記ケージ壁構造が、前記アンテナ構造を通って垂直に延在する複数の導電性接地リングを含む、請求項１７に記載の装置。
  20. 第１のアンテナ給電ライン構造および第２のアンテナ給電ライン構造と、
    前記１つまたは複数の第１のパターン化された導電層のうちの１つ上に形成され、前記第１のアンテナ給電ライン構造に接続された第１のブリッジと、
    前記１つまたは複数の第１のパターン化された導電層のうちの異なる１つ上に形成され、前記第２のアンテナ給電ライン構造に接続された第２のブリッジと、
    をさらに備え、
    前記第１のブリッジおよび第２のブリッジが、前記パッケージ構造の中央部分において互いに交差する、
    請求項１１に記載の装置。
  21. パッケージ構造を作製する方法であって、
    第１の側部と、前記第１の側部とは反対の第２の側部とを備える平面コア構造を形成することと、
    前記平面コア構造の前記第１の側部にアンテナ構造を形成することであって、前記アンテナ構造が、
    第１の絶縁層上に形成された第１のパターン化された導電層を各々が備える、複数の第１の積層と、
    前記第１の積層の１つまたは複数の第１のパターン化された導電層上に形成され、少なくとも１つのＬ字形構造を含むアンテナとを含む、前記アンテナ構造を形成することと、
    前記平面コア構造の前記第２の側部上に界面構造を形成することと、
    前記界面構造および前記平面コア構造に、それらを通って配線されたアンテナ給電ライン構造を形成することであって、前記アンテナ給電ライン構造が前記平面アンテナに接続されていない、前記アンテナ給電ライン構造を形成することと
    を含む、方法。
  22. 前記アンテナが、４つの前記Ｌ字形構造を含む、請求項２１に記載の方法。
  23. 前記Ｌ字形構造が、対称的に配置され、前記Ｌ字形構造の角部が内側を向いている、請求項２２に記載の方法。
  24. 前記アンテナ構造内にケージ壁構造を形成することをさらに含み、前記ケージ壁が前記アンテナを囲む、請求項２１に記載の方法。
  25. 前記ケージ壁構造が、前記コア構造の第１の接地面層を介して前記Ｌ字形構造に電気的に接続されている、請求項２４に記載の方法。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115296046B (zh) * 2022-09-29 2022-12-20 南京迈创立电子科技有限公司 一种用于ota测试的毫米波双极化磁电偶极子探头天线

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003332830A (ja) 2002-05-09 2003-11-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 平面アンテナ、無線端末装置および無線基地局
US7843389B2 (en) 2006-03-10 2010-11-30 City University Of Hong Kong Complementary wideband antenna
US7852281B2 (en) 2008-06-30 2010-12-14 Intel Corporation Integrated high performance package systems for mm-wave array applications
US9368873B2 (en) 2010-05-12 2016-06-14 Qualcomm Incorporated Triple-band antenna and method of manufacture
WO2012125185A1 (en) 2011-03-15 2012-09-20 Intel Corporation Mm-wave phased array antenna with beam tilting radiation pattern
CN103187620B (zh) 2011-05-31 2015-07-01 深圳光启创新技术有限公司 一种天线及具有该天线的mimo天线
US8816929B2 (en) 2011-07-27 2014-08-26 International Business Machines Corporation Antenna array package and method for building large arrays
US9203159B2 (en) 2011-09-16 2015-12-01 International Business Machines Corporation Phased-array transceiver
US10381880B2 (en) 2014-07-21 2019-08-13 Energous Corporation Integrated antenna structure arrays for wireless power transmission
US9196951B2 (en) * 2012-11-26 2015-11-24 International Business Machines Corporation Millimeter-wave radio frequency integrated circuit packages with integrated antennas
US9413079B2 (en) 2013-03-13 2016-08-09 Intel Corporation Single-package phased array module with interleaved sub-arrays
US9806422B2 (en) * 2013-09-11 2017-10-31 International Business Machines Corporation Antenna-in-package structures with broadside and end-fire radiations
US9531087B2 (en) 2013-10-31 2016-12-27 Sony Corporation MM wave antenna array integrated with cellular antenna
US9472859B2 (en) 2014-05-20 2016-10-18 International Business Machines Corporation Integration of area efficient antennas for phased array or wafer scale array antenna applications
US9620464B2 (en) 2014-08-13 2017-04-11 International Business Machines Corporation Wireless communications package with integrated antennas and air cavity
US10340607B2 (en) 2015-08-26 2019-07-02 Qualcomm Incorporated Antenna arrays for communications devices
EP3381085A4 (en) 2015-09-18 2019-09-04 Anokiwave, Inc. LAMINAR PHASE CONTROL NETWORK ANTENNA
WO2017121477A1 (en) 2016-01-14 2017-07-20 Huawei Technologies Co., Ltd. Phased antenna array device
US10203159B2 (en) 2016-10-24 2019-02-12 Hamilton Sundstrand Corporation Heat exchanger with integral bleed air ejector
US10594019B2 (en) 2016-12-03 2020-03-17 International Business Machines Corporation Wireless communications package with integrated antenna array
TWI632736B (zh) 2016-12-27 2018-08-11 財團法人工業技術研究院 多天線通訊裝置
CN108879114A (zh) 2017-05-16 2018-11-23 华为技术有限公司 集成天线封装结构和终端
US10347598B2 (en) 2017-05-19 2019-07-09 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Composite antenna substrate and semiconductor package module
TWI656696B (zh) 2017-12-08 2019-04-11 財團法人工業技術研究院 多頻多天線陣列
KR102435019B1 (ko) 2017-12-15 2022-08-22 삼성전자주식회사 전자파 차폐구조를 포함하는 전자기기
US11189905B2 (en) 2018-04-13 2021-11-30 International Business Machines Corporation Integrated antenna array packaging structures and methods
CN109244642B (zh) 2018-08-07 2020-11-13 清华大学 封装天线的制造方法
CN110534924B (zh) 2019-08-16 2021-09-10 维沃移动通信有限公司 天线模组和电子设备

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