AIP天线封装结构的接收通路射频前端的制作方法

aip天线封装结构的接收通路射频前端
技术领域
1.本实用新型属于倒装球栅阵列封装aip技术领域和射频前端领域，具体来说是一种aip天线封装结构的接收通路射频前端。


背景技术：

2.sip封装(system in a package系统级封装)是将多种功能晶圆，包括处理器、存储器等功能晶圆根据应用场景、封装基板层数等因素，集成在一个封装内，从而实现一个基本完整功能的封装方案。sip封装是一种电子器件封装方案，将多种功能芯片，包括处理器、存储器等功能芯片集成在一个封装内，从而实现一个基本完整的功能。
3.目前毫米波天线阵列的实现的方式可分为aoc、aip两种。aip是基于封装材料与工艺，将天线与芯片集成在封装内，实现系统级无线功能的技术。aip 技术顺应了硅基半导体工艺集成度提高的趋势，兼顾了天线性能、成本及体积，代表着近年来天线技术的重大成就及5g毫米波频段终端天线的技术升级方向。
4.aip早期与蓝牙无线技术一起发芽，由于其继承发扬了微带天线、多芯片电路模块、瓦片式相控阵结构的集成概念，驱动了研究者自90年代末不断深入探索在芯片封装上集成单个或多个天线，这一阶段的研究工作主要集中在大学实验室，如何实现天线小型化是研究者所面临的主要问题。
5.中期与60ghz无线技术及毫米波雷达一起成长，近期将助力太赫兹、物联网、5g移动通信发展。aip技术顺应了硅基半导体工艺集成度提高的潮流，为系统级无线芯片提供了良好的天线与封装解决方案。最新权威市场分析报告断言：aip技术会是毫米波5g通信与汽车雷达芯片必选的一项技术，所以aip 技术最近受到广泛重视，取得了许多重要进展。
6.射频前端是移动通信设备的的关键部件，随着通信制式升级而日益复杂。射频前端作用是接受和发送无线信号，进行数字信号和模拟信号的转换。随着 5g升级，射频前端的价值量将继续提升。同时由于5g需要支持更多的频段、实现更复杂的功能，这些均需要靠射频前端来完成，射频前端在通信系统中的地位进一步提升。
7.随着新5g移动通信发展，5g需要支持更多的频段、实现更复杂的功能，难以兼顾天线性能、成本及体积的问题。具体地，5g需要支持更多的频段(包括n41，n77和n78等)。随着5g对mimo、ca的需求增加，天线数量还需要更多，以覆盖更大频段。例如5g手机使用的天线数量也将从2
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4增加到8根(甚至可能更多)，但留给天线空间却变得更小了。从而带来了在天线调谐方面、放大器线性和功耗，还有其他系统干扰方面上的挑战。


技术实现要素：

8.为了克服现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种aip天线封装结构的接收通路射频前端，实现了系统级无线接收功能，兼顾了天线性能、成本及体积，提供了更小尺寸和更高集成度。
9.本实用新型提供的aip天线封装结构的接收通路射频前端，所述射频前端包括半
导体管芯层和天线导电层；
10.所述天线导电层包括第一导电层和绝缘保护介质层；
11.所述第一导电层沉积在模塑化合物第一表面上且具有天线功能，所述绝缘保护介质层沉积于模塑化合物第二表面上，所述绝缘保护介质层起到绝缘保护和信号屏蔽的作用；
12.所述天线导电层贯穿设置有导电通孔，所述天线导电层还包括导体层，所述导体层形成于所述第一导电层和所述绝缘保护介质层下方，天线通过所述导电通孔与重布线层实现连接，耦合接收信号到半导体管芯层。
13.本实用新型的一个技术方案，进一步设置为，所述半导体管芯层形成有接收通路，包括第一滤波器、第二滤波器、低噪声放大器、输入匹配电路、输出匹配电路，通过铜柱与所述介质层连接，并通过所述重布线层实现互联。
14.本实用新型的一个技术方案，进一步设置为，所述第一滤波器为输入端滤波器，通过所述导电通孔耦合到天线，过滤天线接收到的射频信号。
15.本实用新型的一个技术方案，进一步设置为，射频信号经过所述输入匹配电路进行射频匹配，减小信号损耗与干扰，将过滤后的射频信号传输至低噪声放大器，所述输入匹配电路由电阻、电容、电感组成。
16.本实用新型的一个技术方案，进一步设置为，所述低噪声放大器线性放大接收到的微弱射频信号并保持低噪声系数，所述低噪声放大器内置有源偏压电路，通过所述介质层与重布线层实现连接线；
17.所述天线导电层设置有硅通孔，所述低噪声放大器通过硅通孔与对外引脚连接；
18.放大后的射频信号通过所述输出匹配电路进行射频匹配，减小损耗与干扰；再通过输入所述第二滤波器过滤带外杂波；通过所述对外引脚连接pcb输出到控制基带或存储器。
19.本实用新型的一个技术方案，进一步设置为，所述第一导电层由微带金属构成。
20.本实用新型的有益效果至少为：
21.(1)本实用新型通过sip工艺和aip技术将完全集成的rffe模块如滤波器(filter)、低噪放大器(lna)和天线(antenna)集成在封装内，实现系统级无线接收功能。
22.(2)本实用新型的集成使用sip技术完成，包括双面组装、先进晶圆级再分配层、无源组件集成和复杂的射频屏蔽技术，同时兼顾了天线性能、成本及体积，提供了更小尺寸，更高集成度的系统解决方案。
附图说明
23.图1为本实用新型的一种aip天线封装结构的接收射频前端设计的系统架构电路；
24.图2为本实用新型的一种aip天线封装结构的接收射频前端设计的封装结构电路。
25.附图标记说明：
26.1、第一滤波器；2、第二滤波器；3、输入匹配电路；4、输出匹配电路；5、低噪声放大器；6、天线导电层；7、半导体管芯层；8、第一导电层；10、绝缘保护介质层；11、介质层；12、导电通孔；13、对外引脚；14、铜柱；15、重布线层；16、硅通孔。
具体实施方式
27.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述，附图中给出了本实用新型的若干实施例，但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。
28.需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
29.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型；本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
30.实施例
31.结合图1和图2，本实用新型提供了一种aip天线封装结构的接收通路射频前端，实现了系统级无线接收功能，兼顾了天线性能、成本及体积，提供了更小尺寸和更高集成度。本实用新型提供的aip天线封装结构的接收通路射频前端，射频前端包括半导体管芯层和天线导电层6；天线导电层6包括第一导电层 8和绝缘保护介质层10；第一导电层8沉积在模塑化合物第一表面上且具有天线功能，绝缘保护介质层10沉积于模塑化合物第二表面上，绝缘保护介质层10 起到绝缘保护和信号屏蔽的作用。
32.天线导电层6贯穿设置有导电通孔12，天线导电层6还包括导体层，导体层形成于第一导电层8和绝缘保护介质层10下方，天线通过导电通孔12与重新配置的导体层实现连接，耦合接收信号到半导体管芯层7。
33.进一步地，半导体管芯层形成有接收通路，包括第一滤波器1、第二滤波器 2、低噪声放大器5、输入匹配电路3、输出匹配电路4，通过铜柱14与导体层下方的介质层11连接，并通过导体层实现互联。具体地，第一滤波器1、输入匹配电路3、低噪声放大器5、输出匹配电路4和第二滤波器2顺次电连接，用于过滤并放大天线接收到的信号。
34.具体地，第一滤波器1为输入端滤波器，通过导电通孔12耦合到天线，用于过滤天线接收到的射频信号。
35.进一步地，射频信号经过输入匹配电路3进行射频匹配，减小信号损耗与干扰，将过滤后的射频信号传输至低噪声放大器5，输入匹配电路3由电阻、电容、电感组成。具体地，输入匹配电路3由电容、电感串并联组合进行阻抗匹配。
36.进一步地，低噪声放大器5线性放大接收到的微弱射频信号并保持低噪声系数，低噪声放大器5内置有源偏压电路，通过介质层11与重布线层15实现连接。其中，有源偏压电路提供低噪声放大器5的电源vdd和使能控制电信号 ven。
37.此外，天线导电层6设置有硅通孔16，低噪声放大器5通过硅通孔16与对外引脚13连接。进一步地，放大后的射频信号通过输出匹配电路4进行射频匹配，减小损耗与干扰；再通过输入第二滤波器2过滤带外杂波；通过对外引脚 13连接pcb输出到控制基带或存储器。
38.优选地，第一导电层8由天线构成。
39.本实用新型通过sip工艺和aip技术将完全集成的rffe模块如滤波器 (filter)、低噪放大器(lna)和天线(antenna)集成在封装内，实现系统级无线接收功能；集成使用sip技术完成，包括双面组装、先进晶圆级再分配层(rdl)、无源组件集成和复杂的射频屏蔽技术，同时兼顾了天线性能、成本及体积，提供了更小尺寸，更高集成度的系统解决方案。
40.以上所述实施例仅表达了本实用新型的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。