一种集成有CMOS芯片的微带天线元件的制作方法

本实用新型涉及一种未带天线元件，尤其涉及一种继承有CMOS芯片的微带天线元件。

背景技术：

目前60GHz光谱区域的较大分配带宽，提供了高速短距离无线个域网(WPANs)、雷达应用诸如汽车雷达连同其他潜在工业、科学和医学应用的请求。为了有助于在消费类电子(CE)应用中使用，促进了对低成本、高效和较小形状因子集成的毫米波设备的研究。在此类的毫米波频率下运行无线系统需要有合适的天线。

目前，要制备一种符合上述应用的运行带宽和效率的天线，通常是使用微机械加工技术来构造接线柱支撑天线和共面波导(CPW)天线馈电部。此类天线包括空气电介质而非硅衬底电介质，这增加了带宽并且改进了辐射效率。然而，微机械加工与CMOS技术不兼容，增加了成本，并且可对机械稳定性产生影响。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提出一种集成有CMOS芯片的微带天线元件，其可使得天线和其它收发器过渡连接之间的连续性不受损失。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种集成有CMOS芯片的微带天线元件，包括衬底、形成于衬底上表面的贴片天线、形成于衬底下表面的接地平面、馈电通孔以及共面波导馈线；所述馈电通孔设置在衬底的下表面并延伸穿过衬底至其上表面，所述共面波导馈线设置在衬底的下表面并沿下表面的边缘连接至馈电通孔；所述共面波导馈线与CMOS模具的馈线连接，使得衬底可完全倒装与CMOS模具上。

作为优选，所述贴片天线的几何形状为正方形，用于提供圆形偏振。

作为优选，所述馈电通孔连接至所述贴片天线用以影响输入阻抗匹配方式的预先确定。

作为优选，所述馈电通孔位于贴片天线的一条对角线上，用于影响阻抗匹配。

作为优选，所述接地平面安装在CMOS模具上，并通过衬底倒装芯片安装于所述CMOS模具上以及邻近于衬底下表面来进行定位。

作为优选，在所述衬底的下表面与CMOS模具接触的部位设置底层填料介电层。

作为优选，所述CMOS模具的模具垫上设置有金属凸点。

本实用新型的有益效果：本实用新型显著地选择了倒装芯片互连的方式将无源设备诸如天线连接至芯片模块，能够通过采用倒装芯片键合将天线连接至模具来显著减少在毫米波系统中的过渡不连续性的寄生效应。微波天线带宽提高了15％，将适用于在57GHz至64GHz频带下运行的毫米波天线集成于CMOS包装中具有十分显著的效果和意义。

附图说明

图1为本实用新型天线元件的结构示意图；

图2为本实用新型的立体结构示意图；

其中：1.衬底，2.贴片天线，3.接地平面，4.馈电通孔，5.共面波导馈线，6.CMOS模具，7.馈线，8.底层填料介电层，9.金属凸点。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1-2所示，为本实用新型天线元件的结构示意图，其具体结构包括衬底1、形成于衬底1上表面的贴片天线2、形成于衬底1下表面的接地平面3、馈电通孔4以及共面波导馈线5；所述馈电通孔4设置在衬底1的下表面并延伸穿过衬底1至其上表面，所述共面波导馈线5设置在衬底1的下表面并沿下表面的边缘连接至馈电通孔4；所述共面波导馈线5与CMOS模具6的馈线7连接，使得衬底1可完全倒装与CMOS模具6上。

贴片天线2的几何形状为正方形，用于提供圆形偏振。所述馈电通孔4连接至所述贴片天线2用以影响输入阻抗匹配方式的预先确定。

所述馈电通孔4位于贴片天线2的一条对角线上，用于影响阻抗匹配。

所述接地平面3安装在CMOS模具6上，并通过衬底1倒装芯片安装于所述CMOS模具6上以及邻近于衬底1下表面来进行定位。

在所述衬底1的下表面与CMOS模具6接触的部位设置底层填料介电层8；所述CMOS模具6的模具垫上设置有金属凸点9。

本实用新型的CMOS模具6与衬底1通过倒装芯片的方式连接在一起，将衬底1放置于CMOS模具的模具垫的金属凸点9上；金属凸点9提供了倒装芯片的连接部。在倒装芯片过程中可采用热压超声倒装芯片附接工艺，热压超声倒装芯片附接工艺使用热量、压力和超声能量以形成每个金属凸点8和敷金属表面之间的键合。因此，采用倒装芯片键合以将天线元件连接至CMOS模具6该技术使用金属凸点9用于设备连接部并且产生较好阻抗匹配；减少了互连损坏，与键合引线的长度相比，所述设备连接部尺寸较小。

贴片天线通过使用标准PCB技术和对于天线元件的单个衬底而进行制造，并且允许多个天线阵列被制造。适当设计的天线馈电部和天线形状给天线提供了较宽的带宽，大大提高了效率。

本实用新型显著地选择了倒装芯片互连的方式将无源设备诸如天线连接至芯片模块，能够通过采用倒装芯片键合将天线连接至模具来显著减少在毫米波系统中的过渡不连续性的寄生效应。微波天线带宽提高了15％，将适用于在57GHz至64GHz频带下运行的毫米波天线集成于CMOS包装中具有十分显著的效果和意义。