采用集成槽形天线的封装基板及相关集成电路（IC）封装和制造方法与流程

背景技术：

1、i.技术领域

2、本公开的领域涉及射频(rf)集成电路(ic)(rfic)封装，其包括由封装基板支撑的rf收发机和天线模块。

3、ii.背景技术

4、现代智能电话和其他便携式设备已经使用不同射频谱带的各种技术扩展了对不同无线链路的使用。例如，通常被称为5g新空口(nr)的第五代(5g)蜂窝网络包括在24.25千兆赫(ghz)至86ghz的范围内的频率，其中较低的19.25ghz(24.25ghz-43.5ghz)更有可能用于移动设备。5g通信的该频谱范围在毫米波(mmwave)或毫米谱带的范围内。mmwave能够实现比在较低频率(诸如用于wi-fi和当前蜂窝网络的那些频率)下高的数据速率。

5、支持毫米波频谱的射频(rf)收发机被集成到设计成支持毫米波通信信号的移动设备和其他便携式设备中。为了支持将rf收发机集成在设备中，该rf收发机可被集成在作为rf集成电路(ic)(rfic)封装的一部分提供的rfic收发机芯片(“rfic芯片”)中。常规的rfic封装包括一个或多个rfic芯片、电源管理ic(pmic)和安装到封装基板的一侧作为支撑结构的无源电组件(例如，电感器、电容器等)。封装基板支持金属化结构以向rfic芯片提供芯片到芯片接口和外部信号接口。rfic封装还可包括作为封装基板的一部分的天线模块。天线模块可包括一个或多个天线，该一个或多个天线可接收和辐射作为电磁(em)信号的电rf信号。天线模块可包括多个天线(也被称为天线阵列)，以在rfic封装周围的期望更大区域中提供信号覆盖。天线模块的天线阵列中的天线元件(element)通过封装基板中的一个或多个金属化结构耦合到rfic芯片。

6、可能期望最小化由rfic封装的天线模块中的天线消耗的面积以减小rfic封装的整体大小。然而，天线模块还需要具有足够的辐射模式来达成取决于期望应用的期望rf性能。例如，贴片天线是可在rfic封装的天线模块中采用的薄型天线。然而，贴片天线的辐射模式可能主要在其“贴片”平面的方向上。又如，偶极天线是也可在rfic封装的天线模块中采用的具有有着最大期望波长的半波长的两条导线的天线。然而，偶极天线的辐射模式可能主要在与天线极性垂直的方向上。因此，可能需要在rfic封装和在不同区域中提供不同类型的天线以实现期望定向rf性能，但这是以增加的rfic封装大小和复杂度为代价的。而且，如果rfic封装被用于多输入多输出(mimo)通信应用，则必须在rfic封装的天线模块中提供进一步的附加天线以支持多个mimo信号流，从而以不期望的方式进一步增大rfic封装大小。

技术实现思路

1、详细描述中所公开的各方面包括采用集成槽形天线的封装基板。还公开了相关集成电路(ic)封装和制造方法。作为示例，封装基板可以作为ic封装的一部分被提供，该ic封装包括射频(rf)ic(rfic)芯片中的rfic管芯以支持rf通信。例如，rfic管芯可以在耦合到封装基板的ic管芯层中被提供。封装基板包括一个或多个金属化层，每个金属化层包括金属互连件以与rfic管芯路由信号。例如，封装基板可以包括无芯金属化基板，该无芯金属化基板包括更多的金属化层。在示例性方面，封装基板包括一个或多个槽形天线，每个槽形天线由布置在该封装基板的一个或多个金属化层中的槽形成并且可耦合到rfic管芯以接收和辐射rf信号。该槽形天线包括布置在该封装基板中的至少一个金属化层中的导电槽。作为示例，导电槽可以完全穿过封装基板并且在与封装基板中的金属化层的平面正交的方向上延伸。为了形成导电槽，可以在金属化层中形成槽，从而在该槽内的金属化层中形成一个或多个内侧壁。然后，可以将金属材料布置在槽的内侧壁上以在该槽中形成一个或多个分开的天线元件，这些天线元件彼此未物理耦合。因此，在槽内形成的分开的天线元件在结构和设计上可类似于贴片天线。该封装基板中的金属化层中的金属互连件耦合到该导电槽以向该槽形天线提供天线馈线。例如，布置在封装基板中的金属化层中的槽可暴露金属互连件的侧壁，由于金属材料布置在槽的内侧壁上，该金属互连件的侧壁将导电地耦合到导电槽以形成天线馈线。耦合到天线馈线的天线元件可被电磁地耦合到形成在导电槽中的其他天线元件以提供槽形天线。

2、以此方式，将槽形天线集成到布置在ic封装的封装基板中的槽中可以减小ic封装中提供天线所需的面积。例如，将槽形天线集成在封装基板中可以消除对于在ic封装中提供包含用于提供天线的天线元件的分开的天线基板的需要。替换地，除了在ic封装中的天线基板中提供的天线元件之外，可采用布置在封装基板中的槽形天线来提供附加天线元件。例如，将槽形天线集成在布置在封装基板中的槽中可以促成与包括在分开天线基板中的其他贴片天线的取向正交的取向，以支持不同期望方向上的辐射模式，以达成定向rf性能。

3、就此而言，在一个示例性方面，提供了一种封装基板。该封装基板包括一个或多个金属化层，该一个或多个金属化层各自包括一个或多个金属互连件。封装基板还包括槽形天线。槽形天线包括：导电槽，该导电槽布置在一个或多个金属化层之中的至少一个金属化层中；以及耦合到导电槽的至少一个天线馈线，该至少一个天线馈线包括一个或多个金属互连件中的至少一个金属互连件。

4、在另一示例性方面，提供了一种在封装基板中形成集成槽形天线的方法。该方法包括形成一个或多个金属化层，该一个或多个金属化层各自包括一个或多个金属互连件。该方法还包括：形成被布置在该一个或多个金属化层之中的至少一个金属化层中的导电槽以形成槽形天线。该方法包括：耦合至少一个天线馈线，该至少一个天线馈线包括该至少一个金属化层的该一个或多个金属互连件之中的、耦合到该导电槽的至少一个金属互连件。

5、在另一示例性方面，提供了一种集成电路(ic)封装。该ic封装包括封装基板。该封装基板包括一个或多个金属化层，该一个或多个金属化层各自包括一个或多个金属互连件。封装基板还包括槽形天线。槽形天线包括：导电槽，该导电槽布置在一个或多个基板金属化层之中的至少一个基板金属化层中；以及耦合到导电槽的至少一个天线馈线，该至少一个天线馈线包括一个或多个金属互连件之中的至少一个金属互连件。该ic封装还包括耦合到该封装基板的ic管芯层，该ic管芯层包括射频(rf)ic(rfic)管芯，该rfic管芯包括多个管芯互连件。该多个管芯互连件之中的至少一个管芯互连件耦合到该槽形天线的该至少一个天线馈线。

技术特征：

1.一种封装基板，包括：

2.根据权利要求1所述的封装基板，其中所述导电槽被配置成辐射从所述至少一个天线馈线接收到的射频(rf)信号。

3.根据权利要求1所述的封装基板，其中：

4.根据权利要求3所述的封装基板，其中所述槽沿与所述至少一个金属化层的平面平行的轴伸长；

5.根据权利要求1所述的封装基板，其中：

6.根据权利要求5所述的封装基板，其中所述第一金属材料未物理耦合到所述第二金属材料。

7.根据权利要求5所述的封装基板，其中所述第二导电侧壁被配置成响应于射频(rf)信号而电磁耦合到所述第一导电侧壁。

8.根据权利要求1所述的封装基板，其中所述导电槽包括：

9.根据权利要求1所述的封装基板，其中：

10.根据权利要求1所述的封装基板，其中：

11.根据权利要求1所述的封装基板，其中：

12.根据权利要求1所述的封装基板，进一步包括金属化基板，所述金属化基板包括所述一个或多个金属化层，所述一个或多个金属化层各自包括所述一个或多个金属互连件。

13.根据权利要求12所述的封装基板，进一步包括与所述金属化基板相邻布置的芯基板，

14.根据权利要求12所述的封装基板，进一步包括天线基板，所述天线基板包括一个或多个天线元件，所述一个或多个天线元件各自耦合到所述金属化基板中的所述一个或多个金属互连件之中的金属互连件。

15.根据权利要求14所述的封装基板，其中所述一个或多个天线元件包括一个或多个贴片天线。

16.根据权利要求14所述的封装基板，其中所述一个或多个天线元件包括一个或多个偶极天线。

17.根据权利要求14所述的封装基板，其中所述一个或多个天线元件包括：

18.根据权利要求1所述的封装基板，进一步包括：

19.根据权利要求18所述的封装基板，其中：

20.根据权利要求1所述的封装基板，其中所述槽形天线包括5g天线。

21.根据权利要求1所述的封装基板，所述封装基板集成到选自由以下项组成的组的设备中：机顶盒；娱乐单元；导航设备；通信设备；固定位置数据单元；移动位置数据单元；全球定位系统(gps)设备；移动电话；蜂窝电话；智能电话；会话发起协议(sip)电话；平板电脑；平板手机；服务器；计算机；便携式计算机；移动计算设备；

22.一种在封装基板中形成集成槽形天线的方法，包括：

23.根据权利要求22所述的方法，其中：

24.根据权利要求23所述的方法，其中在所述至少一个金属化层中形成所述槽包括：穿过所述至少一个金属化层之中的每个金属化层形成所述槽以在所述槽中形成所述至少一个侧壁。

25.根据权利要求23所述的方法，其中形成所述槽包括在所述开口中并且在所述至少一个金属化层中进行钻孔。

26.根据权利要求22所述的方法，其中：

27.根据权利要求22所述的方法，其中：

28.一种集成电路(ic)封装，包括：

29.根据权利要求28所述的ic封装，其中所述导电槽被配置成辐射从来自所述rfic管芯的所述至少一个天线馈线接收到的rf信号。

30.根据权利要求28所述的ic封装，其中：

31.根据权利要求28所述的ic封装，其中所述封装基板进一步包括金属化基板，所述金属化基板包括所述一个或多个金属化层，所述一个或多个金属化层各自包括所述一个或多个金属互连件。

32.根据权利要求31所述的ic封装，其中所述封装基板进一步包括与所述金属化基板相邻布置的芯基板，

33.根据权利要求31所述的ic封装，其中所述封装基板进一步包括天线基板，所述天线基板包括一个或多个天线元件，所述一个或多个天线元件各自耦合到所述金属化基板中的所述一个或多个金属互连件之中的金属互连件。

34.根据权利要求33所述的ic封装，其中所述一个或多个天线元件包括：

35.根据权利要求28所述的ic封装，所述ic封装集成到选自由以下项组成的组的设备中：机顶盒；娱乐单元；导航设备；通信设备；固定位置数据单元；移动位置数据单元；全球定位系统(gps)设备；移动电话；蜂窝电话；智能电话；会话发起协议(sip)电话；平板电脑；平板手机；服务器；计算机；便携式计算机；移动计算设备；

技术总结
公开了采用集成槽形天线的封装基板及相关集成电路(IC)封装和制造方法。可在射频(RF)IC(RFIC)封装中提供该封装基板。该封装基板包括一个或多个槽形天线，该一个或多个槽形天线各自由布置在可耦合到RFIC管芯的金属化基板中的槽形成以用于接收和辐射RF信号。该槽形天线包括布置在该封装基板中的至少一个金属化层中的导电槽。该封装基板中的金属化层中的金属互连件耦合到该导电槽以向该槽形天线提供天线馈线。以此方式，集成到该IC封装的该金属化基板中的该槽形天线可减少该IC封装中提供天线和/或提供其他方向的天线辐射模式以实现增强的定向RF性能所需的面积。

技术研发人员：J·杨,方堃,S·黄,H·赵
受保护的技术使用者：高通股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25