非接触式信号传输整合式装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明有关于一种非接触式信号传输整合式装置，尤指一种适用于无须直接接触 便能传递信号的整合式装置。
【背景技术】
[0002] 近年随着毫米波（millimeterwave)频段的应用与发展，无线个人局域网络 (WirelessPersonalAreaNetwork,WPAN)的高速传输应用、车用雷达系统等都朝着数十 GHz频段的趋势迈进甚至于THz频段。操作于毫米波频段的无线通信系统可夹带大量的数 据作传输，不管是在短距离的WPAN应用或是短、中、长距离的车用雷达系统，都相当具有优 势，在毫米波电路技术的开发上，所有的系统都会朝向芯片化设计来缩小电路面积及大量 制造，以达到降低成本的目的。一般来说，一接收/发射机的电路架构包括一接收机、一发 射机或是一接收/发射机的电路，其目前皆可芯片化，芯片化的电路再通过传输线来做信 号的传递连接至下一级电路，一般来说通过实质导线的连接方式，即通过焊线（wirebond) 或芯片倒装（flipchip)的连接方式。
[0003] 在无线通信接收或发射电路运用上，当接收/发射机（transceiver)芯片在使用 时，都必须借助印刷电路基板（PCB)为载体，将接收/发射机与其他芯片或电路结合，如电 源、数字电路、基频电路、内存电路、天线等，以完成整个系统的动作，而接收/发射若不为 单一芯片时，LNA芯片、PA芯片、VC0芯片在连接时，也需利用焊线或芯片倒装方式与印刷电 路基板传输线连接。然而，当系统操作在高频段如：毫米波频段时，焊线或芯片倒装的连接 方式会开始产生寄生效应而影响系统效能，且焊线或芯片倒装的准确度要求更高，要求的 封装成本也相对提_。
[0004] 因此，本发明欲提出一种非接触式信号传输整合式装置，运用滤波器设计的方法 与概念，使信号从芯片中传递转换至印刷电路基板传输线上，免除焊线或芯片倒装工艺所 造成的寄生效应；并于特定距离范围内能有效地将信号传递转换至印刷电路基板，亦可与 天线做一整合。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种非接触式信号传输整合式装置，运用滤波器设计的方 法与概念，免除焊线或芯片倒装工艺所导致的寄生效应，使信号从芯片中有效地传递转换 至印刷电路基板上。
[0006] 为达到上述目的，本发明的一实施例提供一种非接触式信号传输整合式装置，其 包括：一基板、一芯片、一第一共振单兀、一印刷电路板基板、以及一第二共振单兀。基板具 有一第一表面；芯片设置于第一表面上；第一共振单元设置于芯片上，并接收由芯片所产 生的具有一第一频率的一第一信号；一印刷电路基板具有相对于第一表面的一第二表面， 设置相对于基板的一间隙，间隙为第一表面与第二表面之间的距离；以及一第二共振单元 设置于第二表面上；其中，具有第一频率的第一信号经由第一共振单元使得于第一共振单 元及第二共振单元之间产生一非接触式耦合，通过电磁耦合传输方式，使第一信号能有效 地在上述两共振单元间传递。
[0007] 因此，本发明的非接触式信号传输整合式装置，运用滤波器设计的方法与概念，提 供一种非接触式传输结构设计，免除焊线或芯片倒装工艺所产生的寄生效应，进而降低成 本，并使得信号从芯片中低损耗传递转换至印刷电路基板上。
[0008] 进一步，在本发明的非接触式信号传输整合式装置中，为了增加第一共振单元及 第二共振单元之间的耦合量，可将芯片上第一共振单元的地挖开，以减少第一共振单元对 地的电容效应，进而增加与第二共振单元的磁耦合量。以此方式可以应用在各式各样芯片 的相关工艺上；如：本发明的CMOS工艺。
[0009] 在本发明的非接触式信号传输整合式装置中，间隙的距离范围可介于0至200微 米。因此，在此距离范围内，非接触耦合可有效地将信号传递于第一共振单元及第二共振单 元之间。此外，较佳地，间隙的距离范围可介于〇至30微米。
[0010] 在本发明的非接触式信号传输整合式装置中，第一共振单元及第二共振单元可为 一分布兀件（Distributedelement)、一半分布兀件（semi-distributedelement)或一集 总单元（lumpedelement)。较佳地，第一共振单元及第二共振单元为分布元件。
[0011] 在本发明的非接触式信号传输整合式装置中，芯片可更包括一信号馈入单元，信 号馈入单元可连接于第一共振单元，因此，第一信号可经由信号馈入单元而馈入第一共振 单元。
[0012] 在本发明的非接触式信号传输整合式装置中，芯片可更包括一接地单元，接地单 元夹设于第一共振单元及基板之间。
[0013] 在本发明的非接触式信号传输整合式装置中，基板可为一硅基板。此外，基板亦可 为一砷化镓基板。基板为娃基板时，且较佳为低阻抗的娃基板，可于后段工艺作刻蚀处理以 降低能量损耗，相较于一般高价位砷化镓基板或高阻抗硅基板，可有效降低成本。
[0014] 在本发明的非接触式信号传输整合式装置中，第一信号可具有一第一波长，第一 共振单元可具有一第一共振路径，且第一共振路径的长度约为第一波长的长度的1/4倍、 1/2倍、或整数倍。
[0015] 此外，该第二共振单元产生一第二信号，该第二信号可具有一第二波长，第二共振 单元可具有一第二共振路径，且第二共振路径的长度约为第二波长的长度的1/4倍、1/2 倍、或整数倍。
[0016] 在本发明的非接触式信号传输整合式装置中，第二共振单元可为一U字型形状。 较佳地，第二共振单元可为U字型形状的半波长长度的共振单元，用以缩小其面积及提供 有效的耦合量。
[0017] 在本发明的非接触式信号传输整合式装置中，非接触式耦合可为一近场耦合，近 场奉禹合为一电感稱合、一电容稱合或一混合式f禹合。
[0018] 在本发明的非接触式信号传输整合式装置中，第二共振单元可为多个共振单元， 因此，第一共振单元可分别跟多个共振单元达到一对多的信号传递。
【附图说明】
[0019] 图1是本发明一较佳实施例的非接触式信号传输整合式装置的示意图。
[0020] 图2是一较佳实施例的非接触式信号传输整合式装置的上视图。
[0021] 图3是本发明一较佳实施例的第一共振单元设置于芯片的上视图。
[0022] 图4是本发明一较佳实施例的第一共振单元设置于芯片的剖面图。
[0023] 图5是一较佳实施例的第一及第二共振器单元谐振等效电路的示意图。
[0024] 图6是本发明另一较佳实施例的非接触式信号传输整合式装置的示意图。
[0025] 图7是显示本发明一较佳实施例通过一电磁仿真软件仿真所得的一可发射或接 收一高频信号的非接触式信号传输整合式装置的"返回损耗"随着频率变化情况的示意图。
[0026] 图8是显示本发明一较佳实施例通过一电磁仿真软件仿真所得的一可发射或接 收一高频信号的非接触式信号传输整合式装置的"插入损耗"随着频率变化情况的示意图。 [0027]【附图标记说明】
[0028] 1 装置 21 基板 210 第一表面 22 芯片 221 馈入单元 222 接地单元 23 第一共振单兀 24 印刷电路基板 240 第二表面 25 第二共振单元 3 装置 3丨 第三共振单元 32 第四共振单元 33 第五共振单元 D 间隙
【具体实施方式】
[0029] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。
[0030] 请参阅图1及图2,图1及图2分别为本发明一较佳实施例的非接触式信号传输整 合式装置的分解图及示意图。由图1 (沿着Z轴来看）、及图2所示，非接触式信号传输整合 式装置1包括：一基板21、一芯片22、一第一共振单兀23、一印刷电路基板24以及一第二 共振单兀25。基板2具有一第一表面210 ;芯片22设置于第一表面210上；第一共振单兀 23设置于芯片22上，并接收由芯片22所产生的具有一第一频率的一第一信号（图中未示 出）；印刷电路基板24具有相对于第一表面210的一第二表面240,其设置相对于基板21 的一间隙D，间隙D为第一表面210与第二表面240之间的距离，因此，印刷电路基板24及 基板21保持在没有任何实质上接触的状态，并且在本实施例中间隙D为30微米；以及第二 共振单元25设置于第二表面240。其中，具有第一频率的第一信号经由第一共振单元23使 得于第一共振单元23及第二共振单元25之间产生一非接触式耦合，通过电磁耦合传输方 式，使第一信号21能有效地在第一共振单元23及第二共振单元25之间传递，进而使得第 二共振单元25对应产生一第二信号（图中未示出）。其中，第二信号具有一第二频率，第一 频率实质上等于第二频率。
[0031] 因此，本发明的非接触式信号传输整合式装置，运用滤波器设计的方法与概念，提 供一种非接触式传输结构设计，免除焊线或芯片倒装工艺所产生的寄生效应，进而降低成 本，并使得信号从芯片中有效地传递转换至印刷电路基板上。
[0032] 在本实施例中，第一共振单元23及第二共振单元25可为一分布元件 (Distributedelement) > 一半分布兀件（semi-distributedelement)或一集总单兀 (lumpedelement)。在本实施例中，第一共振单元23及第二共振单元25为一分布元件。
[0033] 此外，为了增加第一共振单元23及第二共振单元25之间的耦合量，可将芯片22 上的第一共振单元23的地挖开，以减少第一共振单元23对地的电容效应，进而增加与第二 共振单元25的磁耦合量。以此方式可以应用在各式各样芯片的相关工艺上，如：本实施例 中的CMOS工艺。