TWI497828B

Radio frequency (rf) integrated circuit (ic) packages with integrated aperture-coupled patch antenna(s) in ring and/or offset cavities

Abstract

A radio-frequency integrated circuit chip package has N integrated aperture-coupled patch antennas, N being at least two, and includes N generally planar patches, and at least one generally planar ground plane spaced inwardly from the N generally planar patches and substantially parallel thereto. The ground plane is formed with at feast N coupling aperture slots therein, and the slots are substantially opposed to the patches. N feed lines are spaced inwardly from the ground plane and substantially parallel thereto, and at least one radio frequency chip is spaced inwardly from the feed lines and coupled to the feed lines and the ground plane. A first substrate layer is spaced inwardly from the feed lines, and is formed with a chip-receiving cavity, with the chip located in the chip-receiving cavity. A second substrate layer is interposed in a region between the ground plane and a plane defined by the patch, the patch is formed in a first metal layer, the ground plane is formed in a second metal layer, and the second substrate layer defines an antenna cavity in which the N generally planar patches are located. “Island” and “offset” configurations, as well as fabrication methods, are also disclosed.

TWI497828B, drawing sheet 1
Sheet 1 of 19

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15 claims: 14 independent, 1 dependent

  1. 1
    一種射頻積體電路晶片封裝,具有N個積體式孔徑耦合微帶天線,N至少為2,該封裝包括:N個大致平面之微帶;至少一大致平面之接地平面,其向內與該等N個大致平面之微帶間隔開且大體上平行於該等N個大致平面之微帶,該接地平面中形成有至少N個耦合孔徑狹槽,該等狹槽大體上與該等微帶相對;N條饋線,其向內與該接地平面間隔開且大體上平行於該接地平面;至少一射頻晶片,其向內與該等饋線間隔開且耦接至該等饋線及該接地平面;一第一基板層,其向內與該等饋線間隔開,該第一基板層形成有一晶片容置腔,該晶片位於該晶片容置腔中;以及一第二基板層,其置於該接地平面與一由該微帶所界定之平面間之一區域中,其中:該微帶形成於一第一金屬層中;該接地平面形成於一第二金屬層中;以及該第二基板層界定一天線腔,該等N個大致平面之微帶位於該天線腔中。
  2. 2
    如申請專利範圍第1項所述之封裝,更包括一在該天線腔內形成於該第二基板層中之島,藉此界定該腔之一環形形狀,該島大體上與該晶片容置腔相對。
  3. 3
    如申請專利範圍第2項所述之封裝,其中當在平面圖中觀察時,該島及該天線腔大體上為矩形。
  4. 4
    如申請專利範圍第2項所述之封裝,其中當在平面圖中觀察時,該島及該天線腔大體上為圓形。
  5. 5
    如申請專利範圍第2項所述之封裝,更包括一第三基板層,該第三基板層置於該接地平面與該等饋線間之一區域中,其中該等饋線形成於一第三金屬層中。
  6. 6
    如申請專利範圍第5項所述之封裝,更包括N個反射器,該等N個反射器向內與該第三基板層間隔開且大致與該等耦合孔徑狹槽相對。
  7. 7
    如申請專利範圍第6項所述之封裝,其中該等反射器位於該第一基板層之一內表面上。
  8. 8
    如申請專利範圍第7項所述之封裝,更包括一第四基板層,該第四基板層向內與該等反射器間隔開,該等反射器嵌於該第一與該第四基板層之間。
  9. 9
    如申請專利範圍第2項所述之封裝,更包括一罩,其中該島經配置(configured)以支撐該罩。
  10. 10
    如申請專利範圍第1項所述之封裝,其中該等N個微帶經排列形成一平面相控陣列。
  11. 11
    如申請專利範圍第1項所述之封裝,其中當在平面圖中觀察時,該天線腔與該晶片容置腔間隔開,以便在將該晶片插入該晶片容置腔內期間所引起之負載遠離該天線腔而被支撐。
  12. 12
    如申請專利範圍第1項所述之封裝,其中該接地平面中形成有該等至少2N個耦合孔徑狹槽,該等微帶中之每一者皆對應於該等耦合孔徑狹槽其中之二。
  13. 13
    一種製造一射頻積體電路晶片封裝之方法,該射頻積體電路晶片封裝具有N個積體式孔徑耦合微帶天線,N至少為2,該方法包括以下步驟:提供一封裝,該封裝包括:N個大致平面之微帶;至少一大致平面之接地平面,其向內與該等N個大致平面之微帶間隔開且大體上平行於該等N個大致平面之微帶,該接地平面中形成有至少N個耦合孔徑狹槽,該等狹槽大體上與該等微帶相對;N條饋線,其向內與該接地平面間隔開且大體上平行於該接地平面;一第一基板層,其向內與該等饋線間隔開,該第一基板層形成有一晶片容置腔;一第二基板層,其置於該接地平面與一由該微帶所界定之平面間之一區域中,其中:該微帶形成於一第一金屬層中;該接地平面形成於一第二金屬層中;以及該第二基板層界定一天線腔,該等N個大致平面之微帶係位於該天線腔中;以及一島,其在該天線腔內形成於該第二基板層中,藉此界定該腔之一環形形狀,該島大體上與該晶片容置腔相對;以及将至少一射頻晶片插入該晶片容置腔內,其中該島支撐因該晶片向該晶片容置腔內之該插入所引起之負載。
  14. 14
    如申請專利範圍第13項所述之方法,更包括以下額外步驟:將一罩緊固於該天線腔上方,其中該罩至少部分由該島支撐。
  15. 15
    一種製造一射頻積體電路晶片封裝之方法,該射頻積體電路晶片封裝具有N個積體式孔徑耦合微帶天線,N至少為2,該方法包括以下步驟:提供一封裝,該封裝包括:N個大致平面之微帶;至少一個大致平面之接地平面,其向內與該等N個大致平面之微帶間隔開且大體上平行於該等N個大致平面之微帶,該接地平面中形成有至少N個耦合孔徑狹槽,該等狹槽大體上與該等微帶相對;N條饋線,其向內與該接地平面間隔開且大體上平行於該接地平面;一第一基板層,其向內與該等饋線間隔開,該第一基板層形成有一晶片容置腔;一第二基板層,其置於該接地平面與一由該微帶所界定之平面間之一區域中,其中:該微帶形成於一第一金屬層中;該接地平面形成於一第二金屬層中;以及該第二基板層界定一天線腔,該等N個大致平面之微帶係位於該天線腔中;以及當在平面圖中觀察時,該天線腔係與該晶片容置腔間隔開;以及將至少一個射頻晶片插入該晶片容置腔內,以便在將該晶片插入該晶片容置腔內期間所引起之負載遠離該天線腔而被支撐。
Independent claims15