TWI738896B

TWI738896B - 具有用於天線陣列之封裝架構的設備、系統及其製造方法

Info

Publication number: TWI738896B
Application number: TW106136311A
Authority: TW
Inventors: 威廉藍伯特; 艾戴爾艾爾雪; 蕭納力芙
Original assignee: 美商英特爾股份有限公司
Priority date: 2017-01-04
Filing date: 2017-10-23
Publication date: 2021-09-11
Also published as: CN110036533A; KR102610547B1; DE112017006728T5; KR20190095272A; US10868366B2; WO2018128606A1; US20200036095A1; TW201830774A

Abstract

實施例大致針對用於天線陣列之封裝架構。設備之實施例包括電子封裝，該電子封裝包括一或多個佈線層；用以驅動用於無線傳輸之訊號的傳輸器；以及用以傳輸該訊號之組合相位陣列天線，該組合相位陣列天線包括在一陣列中的複數個單獨天線元件，該陣列之每一天線元件被單獨地附接至該電子封裝之第一側。該些天線元件包括第一天線元件和第二天線元件，其中該第一天線元件由間隙與該第二天線元件分離。

Description

具有用於天線陣列之封裝架構的設備、系統及其製造方法

文中所述之實施例一般係有關於電子裝置領域，以及更具體地係有關於用於天線陣列的封裝架構。

操作於25-100GHz(千兆赫茲)頻帶之毫米波天線正被研究用於下一代無線裝置中以提供對更高頻率的支持。

在這些頻率上的單一元件天線可以是允許以可接受的訊號雜訊比從許多方向接收但代價是非常短的傳輸或接收距離之具有非常寬的波束的電氣小天線(electrically small antenna)、或者是允許較長傳輸和接收距離但代價是窄接收角度之具有窄的波束的電氣大天線(electrically large antenna)。

由於這個原因，某些天線設計採用相位陣列天線，其中幾個天線元件被分組在一起，並且在饋送天線元件的訊號之間的相移被電調節以使得到的窄波束在期望方向上轉向，從而在改善的傳輸/接收距離上允許更寬的接收角度。

然而，與電子封裝的其他元件相比，在裝置中此種相位陣列天線之實施方式可能導致翹曲風險，其是由天線元件之膨脹係數的差異導致。

文中所述之實施例大致針對用於天線陣列之封裝架構。　　對於這敘述的目的：　　「相位陣列天線」指的是天線元件之陣列（其也可以稱為天線單元或其它類似的用語），其中至陣列中的每一天線的饋送電流通過相移器，以調整由每一天線元件發射之訊號的相位並且改變訊號的干擾，從而改變輻射的方向。　　在一些實施例中，提供一種封裝架構以最小化封裝翹曲並改善在毫米波（波長從10毫米至1毫米）和5G（指的是第5代行動網路和無線網路）天線陣列中電性效能。在一些實施例中，包括電子封裝（在此也被稱為封裝）之設備或系統的架構包括多個單獨天線元件，以形成相位陣列天線。相位陣列天線可以被稱為組合天線，因為它由多個單獨天線元件組成，這些天線元件藉由將天線元件單獨附接到封裝而組裝在一起。組合天線結構可能與習知集成天線結構形成對比。　　某些電子封裝結構，特別是操作在25-110GHz（千兆赫茲）頻帶的毫米波裝置，利用具有幾個單獨天線元件組裝在一陣列的相位陣列天線，饋送天線元件之訊號之間的相移被電性調整以將所得的窄輻射束轉向至期望的方向。在封裝中，相位陣列天線可以包括例如8至256個天線。　　相位陣列天線元件需要彼此相對靠近（約為操作波長的一半），以避免輻射圖形效能的退化。但是，為了能夠在相對較寬的頻帶上進行傳輸和接收，天線元件需要相對較大並且銅密度需要相對較低。解決這個問題的常用方案是使用較厚的基板（約10-20％的操作波長）。然而，這由於面板和單元翹曲導致封裝製造限制，其中翹曲是由於封裝的天線和佈線組件之間的材料差異而引起的，這導致所得層的膨脹率的差異。封裝翹曲產生剝離力並增加裝置故障的風險。在封裝架構中解決這些問題的可能方案包括：　　（a）具有厚的核心的厚封裝堆疊：這封裝結構導致封裝中的佈線密度降低以及核心的封裝的不對稱堆疊，導致由於在回焊溫度下的封裝翹曲而組裝困難。　　（b）在天線之厚的介電質層上具有額外「粘」的薄封裝堆疊：這種結構導致用於將介電質層與天線元件粘結之膠水的相對高的應力，特別是在多次熱循環的情況下，因此導致剝離的高風險。另外，由於天線和佈線層保持緊密耦合，所以這種結構不會顯著地幫助封裝翹曲。　　（c）具有BGA（球柵陣列）附接厚的天線層之薄封裝堆疊。這種結構導致兩個封裝之間以及封裝與電路板和散熱之間的組合挑戰。另外，透過BGA附接的使用而不改善天線性能，該結構增加了50-100微米的Z高度到總封裝厚度。　　圖1為用於相位陣列天線組合之示例性封裝組態的圖解。在這圖解中，設備100包括電子封裝110，電子封裝110可以耦合到封裝110下方的晶粒125。晶粒125可以包括具有RF（射頻）電路的晶片。此外，封裝110可以被耦合到印刷電路板（PCB，在本文中通常被稱為板）130，諸如利用圖1中所示的球柵陣列（BGA）附接。　　在圖1中所示之組態中，設備100含有毫米波天線層115、包括陣列中的多個天線元件的天線層以及佈線層120。在這實施方式中，設備100包括天線層115以及在單一封裝110內之佈線層120。　　然而，天線層115和佈線層120之間的材料差異導致翹曲的風險，其對於封裝110和整個設備100之完整性產生重大影響。此外，封裝結構還可以用於衰減由天線層115之天線陣列產生的功率。　　在一些實施例中，為了解決用於相位陣列天線組合之封裝組態的結構和電性限制，相位陣列之天線元件與封裝結構被分離、被分割或單一化以建立多個天線元件，並單獨地附接到含有佈線層的封裝。　　圖2為根據實施例之包括單獨附接天線元件之結構的圖解。在一些實施例中，設備或系統200包括相位陣列天線之多個天線元件215。　　與封裝中的天線層之附接相反，如圖1中所示，或以其它方式耦合此層至佈線層，多個天線元件215個別單獨附接至包括佈線層220之電子封裝210。在一些實施例中，天線元件215經由電磁耦合元件217耦合至電子封裝210。在替代實施例中，天線元件215直接耦合至電子封裝。在一些實施例中，天線之結構在至少一些天線元件215之間包括間距或氣隙219。在一些實施例中，一或多個天線元件含有多個天線。在一些實施例中，一或多個天線元件經由電纜或其它有線連接接收訊號。　　於所示的實施例中，設備或系統200之電子封裝210可進一步耦合到電子封裝210下面的晶粒225。晶粒225可以包括具有RF電路的晶片。雖然晶粒225被示出為在封裝的第一（底）側，而天線元件耦合在封裝之相對的第二（頂）側，但是設備或系統200之實施例不限制於該結構。在一些實施例中，晶粒225可以如天線元件安裝在封裝的同一側上。在一些實施例中，一或多個組件（其可以被稱為晶粒側部件）也被附接到與晶粒相同的封裝側上的電子封裝210。　　此外，電子封裝210可以耦合到板230，諸如利用圖2中所示的BGA附接。然而，實施例不限制於這個特定結構，並且可以例如包括其它板和晶粒附接，諸如平面柵格陣列（LGA）、焊料柵格陣列（SGA）、針柵格陣列（PGA）或插座附接。　　雖然為了便於圖解，組合天線結構之陣列中的天線元件被示出為扁平直角棱柱的形狀，但是實施例不限於扁平直角棱柱形狀的天線元件。在一些實施例中，天線元件可以包括改變的3D拓撲，以在與諸如拾取和放置工具的製造製程相容的同時改善電性或機械效能。此外，實施例不限制於具有一致形狀、尺寸、材料或操作頻率的天線元件。例如，在建立相位陣列方向期間，通常可能需要全向天線來與模組進行初始通訊，並且這個通訊可以使用更大的天線或不同的天線結構或材料來進行。此外，在一些實施例中，諸如天線陣列的中心附近的某些天線可以被組合成單一基板，以簡化用於較大封裝的拾取和放置製程。　　包括天線陣列的設備或系統的實施例可以包括以下：　　（1）包括多個單獨附接的天線而不是單一介電質層的設備或系統之實施例可以提供封裝翹曲的顯著減小。此外，由於相對於陣列較小的元件尺寸，與附接全部介電質層相比，單獨天線元件與封裝之間的附接區域中的應力可以減小。減少翹曲和應力可以提供改善可靠性並降低對黏著劑的機械和熱要求。　　（2）對於設備之整體製造成本可以由於每個天線元件的製造相對簡單而減少。多個附接天線可以例如從未圖案化的空白印刷電路板（PCB）切出，如圖3B所示之結構；利用3D列印或網板印刷產生；或其他廉價的製造製程。每個單獨天線元件包括與集成天線元件相比更一致的銅密度分佈，從而使得天線組合更易於處理並且從而簡化了整個製造製程。　　（3）在一些實施例中，3D圖案化天線可被實施在設備中，其可以在天線之頻寬中提供顯著的改善。　　（4）相比於諸如圖1中所示之習知結構，因為較大部分的電場在空氣中，所以天線效率可以顯著地改善，特別是在如果習知結構中的封裝介電質具有相對高的損耗正切的情況下。　　（5）在封裝基板製造中，銅密度可能要求在一定的水平以上，以避免在電鍍期間的電流偷竊以及避免面板翹曲。達到所需的銅密度水平可能需要在天線周圍添加虛設金屬，從而可能導致額外的損耗和不期望的共振。　　（6）在包括多個單獨附接的天線之系統或設備的製造實施例中，通常在封裝製造之後將天線添加到設備或系統，並因此可以彼此靠得更近，從而減少封裝上的機械要求。　　（7）如果在封裝上使用寬頻電磁耦合元件或直接耦合元件，則可藉由簡單地附接不同元件（例如，用於美國、歐洲和日本的稍微不同的頻率的元件）來組裝不同類型的單元。　　（8）天線元件可以使用非常規介電質和復合材料（諸如（例如），具有極低損耗的陶瓷和蜂窩結構）以實現更高端設備（例如，實施於基地站中）之更好的性能。　　（9）在相位陣列天線中，厚、連續的介電質層可能引起基板模式，這在某些轉向角度下導致不希望的旁瓣（side lobes）和陣列增益的降低。當使用具有空氣分離介電質之單獨的天線元件時，基板模式效應可能顯著地衰減。　　（10）與標準基板製造製程相比，實現了與BGA耦合製程相比設備或系統之厚度減小（大約100μm），從而進一步提高了性能。　　圖3A為製造在封裝基板內之單一介電薄層上的習知堆疊平板天線結構300的截面圖解。圖3B為根據實施例製造在單獨區塊中之堆疊天線結構350的截面圖解。圖3A中所示之結構300可以被稱為集成天線，並且圖3B中所示之結構350可以被稱為組合天線。所示之天線結構利用了包括頂部平板310和底部平板320的堆疊平板天線概念，其中頂部平板310電磁耦合到底部平板320，並且其中底部平板320直接連接到使用饋送通孔330之饋送傳輸線。如圖3B所示，各個天線塊可以各自包括與封裝基板370分離的天線基板360。在一些實施例中，單獨的天線塊可以含有多於一個的天線。　　圖4A為在用於集成天線和組合天線結構之天線埠處之反射係數的圖解；圖4B為在用於集成天線和組合天線結構之實際增益的圖解。如圖4A中所示，集成天線結構（諸如圖3A所示）和組合天線結構（諸如圖3B所示）的反射係數結果在回波損耗方面顯示出可比較的效能。然而，與集成天線結構相比，組合天線結構提供了高達0.7dB（分貝）的實際增益，這相當於輻射功率提高了大約18％。輻射功率的改善可能至少部分是由於相較於介電質限制在基板中的電磁場的減少而導致的，從而導致改善的輻射效率。此外，與集成天線結構相比，組合天線結構的基板模式顯著衰減，導致組合天線結構的側向輻射降低。　　在一些實施例中，可以在不需要任何圖案化的情況下製造用於組合天線結構的天線層，只要鋸切準確度是足夠的，鋸切準確度小於使用當前工具可實現的大約+/-50μm（微米）。沒有圖案化的製程可被實施以進一步減少設備或系統之製造成本。此外，組合3D天線結構可以被單獨附接而不是附接平面結構，這允許在製造期間天線元件之對準以產生頻寬和輻射效率的額外改善。　　圖5A為對於具有厚的天線介電質層之集成天線結構500之封裝翹曲的圖解。圖5B為根據實施例之對於組合天線結構550之封裝翹曲的圖解。在一些實施例中，組合天線結構550可已被實施以減少在包括天線陣列之設備或系統中的翹曲。從機械角度，相較於集成在封裝層中的天線，組合天線結構550可被實施以在封裝翹曲中提供顯著的改善。雖然為了便於圖解，陣列內的天線元件被顯示為形狀和大小一致，但是天線的形狀、尺寸和材料可以變化。在一些實施例中，一或多個天線元件含有二或多個天線。　　對於圖5A，集成天線結構500包括厚的介電質天線層（諸如，約0.5 mm），其附接至相對薄的封裝（約0.1 mm）。相反，對於圖5B，組合天線結構550係由在封裝上之單獨天線元件組成，在圖5A和圖5B之兩者中，假設結構在25℃（攝氏溫度）下是平坦的，在回焊溫度為250℃時分析翹曲。如圖5A和5B所示，與集成封裝中的天線相比，當天線在組合封裝中分離時，封裝翹曲可顯著減小（在此範例中約2.3倍）。　　圖6A為對於具有厚的天線介電質層之集成天線結構600之結構性壓力的圖解。圖6B為根據實施例之對於組合天線結構650之結構性壓力的圖解。除了與集成天線結構600相比包括天線元件655之陣列的組合天線結構650的實施例中的封裝翹曲減小之外，如圖6A和6B所示在組合天線結構的實施例中，與集成天線結構相比，接觸點處的應力減小。　　負接觸壓力主要負責天線結構的剝離，並增加了黏著劑的額外要求。藉由分離天線層為較小的組合層，如實施例中所提供，與圖6A相比，圖6B中的黏著劑上的剝離強度要求降低大約50％。　　圖7為根據實施例示出用於製造包括組合天線陣列的設備或系統之製程的流程圖。在一些實施例中，製程包括以下：　　（a）天線單元製造製程包括：　　705：接收具有銅層之空白或圖案化RF基板。該基板含有多個天線部分。　　710：天線部分被單一化以產生用於組合的多個天線單元。在一些實施例中，單一天線單元可包括二或多個天線。　　715：磁帶和捲軸被添加用於天線單元之放置。　　（b）電子封裝製造製程包括：　　720：接收主要佈線封裝的引入面板或條。　　725：將晶粒與任何晶粒側組件附接，其中晶粒可包括圖2中所示的晶粒225。在一些實施例中，晶粒或任何晶粒側組件之附件可替代地在組合製程（具有要素740至760的製程（c））之後或期間發生。　　730：翻轉基板。　　735：對於電磁耦合天線，在天線位置分配黏著劑或晶粒附接膜。對於直接耦合天線，繼續進行焊料膏印刷或其他相關製程。　　（c）組合製程包括：　　740：將每個單一化天線單元分別附接到封裝以組合相位陣列天線，其中附接天線單元包括拾取並放置單一化天線單元在封裝上。　　745：對於電磁耦合天線，允許黏著劑固化時間。對於直接耦合天線，進行焊料回焊製程。　　750：單一化該組合設備。　　755：將單一化的設備放置在托架中。　　760：設備的組合完成。　　圖8為根據實施例之包括組合天線結構之系統之或設備的圖解。在這圖解中，沒有示出與本說明書密切相關的某些標準及已知組件。顯示為分離元件的元件可被結合，包括例如多個元件在單一晶片上。　　在一些實施例中，包括例如封裝上系統的系統或設備（本文中通常稱為系統）包括相位陣列天線880，該相位陣列天線包括與封裝耦合之多個分離天線元件。多個天線元件在本文中示出為天線元件（AE）881至886。　　在一些實施例中，天線元件以適當的間距安裝在封裝上，以操作為相位陣列天線。在一些實施例中，系統包括傳輸器840，其中傳輸器經由相移元件（指定為Φ）891至896提供用於傳輸至天線元件881-886的訊號，相移元件用以提供用於相位陣列天線880之操作的相位時序。　　在一些實施例中，系統800可包括處理工具，諸如耦合至一或多個匯流排或互連（一般示出為匯流排865）之一或多個處理器810。處理器810可包含一或多個實體處理器及一或多個邏輯處理器。在一些實施例中，處理器可包括一或多個通用處理器或專用處理器。除了其他功能之外，處理器810可以提供對相位元件891-896的控制。　　匯流排865是用於傳輸資料的通訊工具。為簡單起見，匯流排865被示出為單一匯流排，但是可以表示多個不同的互連或匯流排，並且連接到這種互連或匯流排的組件可以改變。圖8中所示之匯流排865是代表任何一或多個分離的實體匯流排、點對點連接或藉由適當的橋接器、適配器或控制器連接的抽象。　　在一些實施例中，系統800更包括用於無線資料之接收的接收器845。系統可進一步包括用於無線資料之接收的一或多個額外的天線850。　　在一些實施例中，系統800進一步包含隨機存取記憶體（RAM）或其它動態儲存裝置或元件，如用於儲存由處理器810執行之資訊和指令的主記憶體815。主記憶體815可包括但不限制於動態隨機存取記憶體（DRAM）。　　系統800可包含非揮發性記憶體820；以及唯讀記憶體（ROM）835或用於儲存處理器810之靜態資訊和指令的其它靜態儲存裝置。系統800可進一步包括用於資料之傳輸和接收的一或多個埠855。　　系統800也可包含電池或其它電源860，其可包括太陽能電池、燃料電池、充電電容、近場電感耦合或用於在系統800中提供或產生電力的其它系統或裝置。由電源860提供的電力可根據需求分配至系統800之元件。　　於以上說明中，用於說明之目的，已提出數個特定細節以提供所敘述實施例之透徹瞭解。然而，本領域技術人員應當理解到可以在沒有這些具體細節的情況下實施實施例。在其它實例中，眾所周知結構和裝置以方塊圖形式顯示。所示之組件之間可能存在中間結構。本文敘述或示出的組件可以具有未示出或敘述之額外的輸入或輸出。　　各種實施例可以包括各種製程。這些製程可由硬體組件執行，或者可以體現在電腦程序或機器可執行指令中，這些指令可以用於使用該指令編程之通用或專用處理器或邏輯電路執行這些製程。或者，製程亦可由硬體和軟體之組合來執行。　　各個實施例之一部分可被設置為電腦程式產品，其可包括具有儲存於其上之電腦程式指令的機器或電腦可讀取媒體，該指令可被用於對電腦（或其他電子裝置）進行編程以供一或多個處理器執行，處理器根據某些實施例執行製程。電腦可讀取媒體可包括但不限制於磁碟、光碟、唯讀記憶體（ROM）、隨機存取記憶體（RAM）、可除程式化唯讀記憶體（EPROM）、電可除程式化唯讀記憶體（EEPROM）、磁或光學卡、快閃記憶體或適合用於儲存電子指令之其它類型的電腦可讀取媒體。此外，實施例也可以作為電腦程式產品下載，其中程式可以從遠端電腦傳輸到請求電腦。　　許多方法以其最基本的形式敘述，但是可以向任何方法添加或刪除製程，並且可以在不脫離本發明的基本範圍從任何所敘述的訊息添加或減去資訊。對於本領域技術人員顯而易見的是，可以做出許多進一步的修改和改變。沒有提供特定的實施例來限制這個概念，而是為了說明這個概念。實施例之範圍並非由以上所提供的特定範例來判定，而僅由底下的申請專利範圍來判定。　　如果說元素「A」耦合至元素「B」或者與元素「B」耦合，則元素A可以直接耦合到元素B或者透過例如元素C間接耦合。當說明書或申請專利範圍陳述組件、特徵、結構、製程或特性A「導致」組件、特徵、結構、製程或特性B時，這意味著「A」至少是「B」但是也可能有至少一個輔助導致「B」的其他組件、特徵、結構、製程或特性。如果說明書指示組件、特徵、結構、製程或特性「可能（may）」、「可能（might）」或「可能（could）」可能被包括，指示特定組件、特徵、結構、製程或特性可能不需要被包括。如果說明書中指出「一」或「一個」元件，其不代表僅有一個元件。　　實施例為實施方式或範例。參照說明書中的「實施例，」、「一實施例，」、「一些實施例，」、或「其它實施例」指的是與實施例有關所描述之特別特徵、結構、或特性可被包括在至少一些實施例中，但不一定為所有實施例。不同表現形式之「實施例，」、「一實施例，」、或「一些實施例，」不一定全指相同的實施例。應該理解到，在示例性實施例之前述描述中，各個特徵有時被組合在一起於單一實施例、圖形、或其描述中，以供解釋本發明及協助瞭解實施例之一或多個各個新穎性形態的目的。然而，本發明之方法不應被解讀為反映所要求保護的實施例要求比每個申請專利範圍中明確敘述的更多特徵的意圖。反之，如以下申請專利範圍所反應，新穎性形態在於比單一前面所揭露實施例之所有特徵更少的特徵。因此，申請專利範圍於此被清楚地併入此實施方式中，以各項申請專利範圍本身可獨立成為一分離的實施例。　　在一些實施例中，設備包括電子封裝，該電子封裝包括一或多個佈線層；用以驅動用於無線傳輸之訊號的傳輸器；以及用以傳輸該訊號之組合相位陣列天線，該組合相位陣列天線包括在一陣列中的複數個單獨天線元件，該陣列之每一天線元件被單獨地附接至該電子封裝之第一側。在一些實施例中，該複數個天線元件包括第一天線元件和第二天線元件，該第一天線元件由間隙與該第二天線元件分離。　　在一些實施例中，該相位陣列天線為毫米波天線。在一些實施例中，該傳輸器操作在25-110 GHz（千兆赫茲）頻帶。　　在一些實施例中，該複數個天線元件中的一或多個包括第一尺寸之一或多個天線元件以及第二不同尺寸之一或多個天線元件。　　在一些實施例中，該複數個天線元件中的一或多個包括第一形狀之一或多個天線元件以及第二不同形狀之一或多個天線元件。　　在一些實施例中，該複數個天線元件中的一或多個包括由第一材料建構之一或多個天線元件以及由第二不同材料建構之一或多個天線元件。　　在一些實施例中，該複數個天線元件中的一或多個電磁耦合至該電子封裝。　　在一些實施例中，該複數個天線元件中的一或多個直接耦合至該電子封裝。　　在一些實施例中，該複數個天線元件中的一或多個經由電纜或其它有線連接接收訊號。　　在一些實施例中，該設備更包括用以偏移由該複數個天線元件中的一或多個傳輸的訊號之相位的一或多個相位元件。　　在一些實施例中，該設備更包括晶粒，其耦合至該電子封裝。　　在一些實施例中，該晶粒包括RF（射頻）元件。　　在一些實施例中，該晶粒耦合至該電子封裝之第二側，該電子封裝之該第二側為該電子封裝之該第一側的相對側。　　在一些實施例中，該晶粒係耦合至該電子封裝之該第一側。在一些實施例中，該設備更包括第二晶粒，其耦合至該電子封裝之第二側，該電子封裝之該第二側為該電子封裝之該第一側的相對側。　　在一些實施例中，方法包括製造複數個天線單元，其中製造該複數個天線單元包括單一化該些天線單元；製造包括用以驅動無線訊號之傳輸器的電子封裝；以及藉由單獨附接該些天線單元至該電子封裝之第一側，組合相位陣列天線。在一些實施例中，該複數個天線單元包括第一天線單元及第二天線單元，以及其中單獨附接該些天線單元包括藉由間隙分離該第一天線單元及該第二天線單元。　　在一些實施例中，該相位陣列天線為毫米波天線。在一些實施例中，該傳輸器為操作在25-110 GHz（千兆赫茲）頻帶之傳輸器。　　在一些實施例中，製造該些天線單元包括從一或多個未圖案化印刷電路板（PCB）製造該複數個天線單元。　　在一些實施例中，製造該電子封裝更包括將晶粒附接至該電子封裝。　　在一些實施例中，該晶粒為RF（射頻）元件。　　在一些實施例中，將該晶粒附接至該電子封裝包括將該晶粒附接至該電子封裝之第二側，該第二側為該第一側之相對側。　　在一些實施例中，該方法更包括將該電子封裝附接至印刷電路板。　　在一些實施例中，第一天線單元為電磁（EM）耦合天線單元，以及其中將該第一天線單元單獨附接至該電子封裝之該第一側包括使用黏著劑或附接膜附接該第一天線單元。　　在一些實施例中，第一天線單元為直接耦合天線單元，以及其中將該第一天線單元單獨附接至該電子封裝之該第一側包括使用焊料回焊或導電黏著劑附接該第一天線單元。　　在一些實施例中，系統更包括電子封裝，該電子封裝包括一或多個佈線層；用以驅動用於無線傳輸之訊號的傳輸器；用以傳輸該訊號之相位陣列天線，該相位陣列天線包括陣列中的複數個單獨天線元件，該天線元件陣列被耦合至該電子封裝之第一側；晶粒，其耦合至該電子封裝之第二側，該電子封裝之該第二側為該電子封裝之該第一側的相對側；以及電路板，該電路板被耦合至該電子封裝之該第二側。在一些實施例中，該複數個天線元件包括第一天線元件和第二天線元件，該第一天線元件由間隙與該第二天線元件分離。　　在一些實施例中，該相位陣列天線為毫米波天線。　　在一些實施例中，該傳輸器操作在25-110 GHz（千兆赫茲）頻帶。　　在一些實施例中，該電子封裝藉由球柵陣列、平面柵格陣列（LGA）、焊料柵格陣列（SGA）、針柵格陣列（PGA）或插座附接中的一者與該電路板耦合。

100‧‧‧設備110‧‧‧封裝115‧‧‧天線層120、220‧‧‧佈線層125、225‧‧‧晶粒130‧‧‧印刷電路板200‧‧‧設備或系統210‧‧‧電子封裝215‧‧‧天線元件217‧‧‧電磁耦合元件219‧‧‧氣隙230‧‧‧板300‧‧‧結構310‧‧‧頂部平板320‧‧‧底部平板330‧‧‧饋送通孔350‧‧‧堆疊天線結構360‧‧‧天線基板370‧‧‧封裝基板800‧‧‧系統810‧‧‧處理器815‧‧‧主記憶體820‧‧‧非揮發性記憶體835‧‧‧唯讀記憶體840‧‧‧傳輸器845‧‧‧接收器850‧‧‧天線855‧‧‧埠860‧‧‧電源865‧‧‧匯流排880‧‧‧相位陣列天線881、882、883、884、885、886‧‧‧天線元件891、892、893、894、895、896‧‧‧相移元件

文中所述之實施例係藉由示例方式而非限制的方式示出，其中在附圖之圖中相同的元件編號指的是類似的元件。

圖1為用於相位陣列天線組合之示例性封裝組態的圖解；圖2為根據實施例之包括單獨附接天線元件之結構的圖解；圖3A為製造在封裝基板內之單一介電薄層上的習知堆疊平板天線結構的截面圖解；圖3B為根據實施例製造在單獨區塊中之堆疊天線結構的截面圖解；圖4A為在用於集成天線和組合天線結構之天線埠處之反射係數的圖解；圖4B為在用於集成天線和組合天線結構之實際增益的圖解；圖5A為對於具有厚的天線介電質層之集成天線結構之封裝翹曲的圖解；圖5B為根據實施例之對於組合天線結構之封裝翹曲的圖解；　　圖6A為對於具有厚的天線介電質層之集成天線結構之結構性壓力的圖解；　　圖6B為根據實施例之對於組合天線結構之結構性壓力的圖解；　　圖7為根據實施例示出用於製造包括組合天線陣列的設備或系統之製程的流程圖；以及　　圖8為根據實施例之包括組合天線結構之系統之或設備的圖解。

200:設備或系統

210:電子封裝

215:天線元件

217:電磁耦合元件

219:氣隙

220:佈線層

225:晶粒

230:板

Claims

一種具有用於天線陣列之封裝架構的設備，包含：電子封裝，該電子封裝包括一或多個佈線層；傳輸器，其驅動用於無線傳輸之訊號；以及組合相位陣列天線，其用以傳輸該訊號，該組合相位陣列天線包括陣列中的複數個單獨天線元件，該陣列之每一天線元件被單獨地附接至該電子封裝之第一側；其中該複數個天線元件包括第一天線元件和第二天線元件，該第一天線元件由氣隙與該第二天線元件分離，其中該氣隙橫向地介於該第一天線元件與該第二天線元件之間，其中該第一天線元件與該第二天線元件中的每一者包括具有頂部表面和底部表面的天線封裝、在該天線封裝之該頂部表面上的頂部平板、及在該天線封裝之該底部表面上的底部平板，以及其中該第一天線元件與該第二天線元件中的每一者係藉由該底部平板附接至該電子封裝的該第一側。
如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該相位陣列天線為毫米波天線。
如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該傳輸器操作在25-110GHz(千兆赫茲)頻帶。
如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該複數個天線元件中的一或多個包括第一尺寸之一或多個天線元件以及第二不同尺寸之一或多個天線元件。
如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該複數個天線元件中的一或多個包括第一形狀之一或多個天線元件以及第二不同形狀之一或多個天線元件。
如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該複數個天線元件中的一或多個包括由第一材料建構之一或多個天線元件以及由第二不同材料建構之一或多個天線元件。
如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該複數個天線元件中的一或多個電磁耦合至該電子封裝。
如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該複數個天線元件中的一或多個直接耦合至該電子封裝。
如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該複數個天線元件中的一或多個經由電纜或其它有線連接接收訊號。
如申請專利範圍第1項所述之設備，更包含用以偏移由該複數個天線元件中的一或多個傳輸的訊號之相位的一或多個相位元件。
如申請專利範圍第1項所述之設備，更包含晶粒，其耦合至該電子封裝。
如申請專利範圍第11項所述之設備，其中該晶粒包括RF(射頻)元件。
如申請專利範圍第11項所述之設備，其中該晶粒耦合至該電子封裝之第二側，該電子封裝之該第二側為該電子封裝之該第一側的相對側。
如申請專利範圍第11項所述之設備，其中該晶粒耦合至該電子封裝之該第一側。
如申請專利範圍第14項所述之設備，更包含第二晶粒，其耦合至該電子封裝之第二側，該電子封裝之該第二側為該電子封裝之該第一側的相對側。
一種製造具有用於天線陣列之封裝架構之設備的方法，包含：製造複數個天線單元，其中製造該複數個天線單元包括單一化該些天線單元；製造包括用以驅動無線訊號之傳輸器的電子封裝；以及藉由單獨附接該些天線單元至該電子封裝之第一側，組合相位陣列天線；其中該複數個天線單元包括第一天線單元及第二天線單元，以及其中單獨附接該些天線單元包括藉由氣隙分離該第一天線單元及該第二天線單元，其中該氣隙橫向地介於該第一天線元件與該第二天線元件之間，其中該第一天線元件與該第二天線元件中的每一者包括具有頂部表面和底部表面的天線封裝、在該天線封裝之該頂部表面上的頂部平板、及在該天線封裝之該底部表面上的底部平板，以及其中該第一天線元件與該第二天線元件中的每一者係藉由該底部平板附接至該電子封裝的該第一側。
如申請專利範圍第16項所述之方法，其中製造該些天線單元包括從一或多個未圖案化印刷電路板(PCB)製造該複數個天線單元。
如申請專利範圍第16項所述之方法，其中製造該電子封裝更包括：將晶粒附接至該電子封裝。
如申請專利範圍第18項所述之方法，其中該晶粒為RF(射頻)元件。
如申請專利範圍第18項所述之方法，其中將該晶粒附接至該電子封裝包括將該晶粒附接至該電子封裝之第二側，該第二側為該第一側之相對側。
如申請專利範圍第16項所述之方法，更包含將該電子封裝附接至印刷電路板。
如申請專利範圍第16項所述之方法，其中該第一天線單元為電磁(EM)耦合天線單元，以及其中將該第一天線單元單獨附接至該電子封裝之該第一側包括使用黏著劑或附接膜附接該第一天線單元。
如申請專利範圍第16項所述之方法，其中該第一天線單元為直接耦合天線單元，以及其中將該第一天線單元單獨附接至該電子封裝之該第一側包括使用焊料回焊或導電黏著劑附接該第一天線單元。
一種具有用於天線陣列之封裝架構的系統，包含：電子封裝，該電子封裝包括一或多個佈線層；傳輸器，其驅動用於無線傳輸之訊號；相位陣列天線，其用以傳輸該訊號，該相位陣列天線包括陣列中的複數個單獨天線元件，該天線元件陣列被耦合至該電子封裝之第一側；晶粒，其耦合至該電子封裝之第二側，該電子封裝之該第二側為該電子封裝之該第一側的相對側；以及電路板，該電路板被耦合至該電子封裝之該第二側；其中該複數個天線元件包括第一天線元件和第二天線元件，該第一天線元件由氣隙與該第二天線元件分離，其中該氣隙橫向地介於該第一天線元件與該第二天線元件之間，其中該第一天線元件與該第二天線元件中的每一者包括具有頂部表面和底部表面的天線封裝、在該天線封裝之該頂部表面上的頂部平板、及在該天線封裝之該底部表面上的底部平板，以及其中該第一天線元件與該第二天線元件中的每一者係藉由該底部平板附接至該電子封裝的該第一側。
如申請專利範圍第24項所述之系統，其中該相位陣列天線為毫米波天線。