本申請(qǐng)涉及射頻通信系統(tǒng)，更具體的說(shuō)，涉及一種毫米波段的玻璃基射頻微系統(tǒng)及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、在無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域，為了實(shí)現(xiàn)超帶寬、低延時(shí)以及超大容量的傳輸需求，一種實(shí)現(xiàn)方式是將頻帶遷移到毫米波段，利用毫米波段的寬帶寬以及高方向性等優(yōu)點(diǎn)，滿(mǎn)足上述傳輸需求。該方式可以結(jié)合mimo（多輸入多輸出）技術(shù)集成多個(gè)天線(xiàn)，以增強(qiáng)增益，對(duì)抗毫米波段的空間損耗。其中，每個(gè)天線(xiàn)需要一個(gè)射頻模組配合實(shí)現(xiàn)功放以及濾波等功能。

2、目前，為了應(yīng)對(duì)系統(tǒng)在體積、損耗以及復(fù)雜度上的挑戰(zhàn)，可以將天線(xiàn)與射頻模塊一體化集成，以縮短傳輸損耗，減小系統(tǒng)體積。現(xiàn)有一體化集成方案中，如常規(guī)采用硅基底的aoc（片上天線(xiàn)）方案，系統(tǒng)損耗依然較大，且?guī)捿^窄。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N毫米波段的玻璃基射頻微系統(tǒng)及其制備方法，方案如下：

2、本申請(qǐng)第一方面提供一種毫米波段的玻璃基射頻微系統(tǒng)，包括：

3、射頻模塊，射頻模塊包括：第一玻璃基板，具有相對(duì)第一表面和第二表面；毫米波通信芯片，固定在第一玻璃基板內(nèi)；毫米波通信芯片與第一玻璃基板表面上的互連電路電連接；

4、天線(xiàn)模塊，天線(xiàn)模塊包括：第二玻璃基板，具有相對(duì)的第三表面和第四表面，第三表面與第二表面相對(duì)固定；輻射單元，輻射單元設(shè)置在第四表面上，且與互連電路電連接；其中，第二玻璃基板的厚度大于800μm。

5、優(yōu)選地，在上述玻璃基射頻微系統(tǒng)中，毫米波通信芯片背離天線(xiàn)模塊的底面具有芯片有源區(qū)；

6、互連電路包括：位于第一表面上的第一線(xiàn)路和位于第二表面上的第二線(xiàn)路；第一線(xiàn)路與第二線(xiàn)路電連接；第二線(xiàn)路與輻射單元電連接；第一線(xiàn)路與有源區(qū)電連接。

7、優(yōu)選地，在上述玻璃基射頻微系統(tǒng)中，毫米波通信芯片背離天線(xiàn)模塊的底面具有芯片有源區(qū)；

8、射頻模塊背離天線(xiàn)模塊的一側(cè)具有散熱開(kāi)口，散熱開(kāi)口露出毫米波通信芯片的至少部分表面。

9、優(yōu)選地，在上述玻璃基射頻微系統(tǒng)中，第一表面內(nèi)具有容納腔，毫米波通信芯片固定在容納腔內(nèi)；

10、玻璃基射頻微系統(tǒng)還包括接地金屬層；接地金屬層包括一體成型的第一部分和第二部分；第一部分覆蓋毫米波通信芯片朝向天線(xiàn)模塊的頂面，且與毫米波通信芯片的頂面電接觸；第二部分設(shè)置在容納腔的側(cè)壁上，包圍毫米波通信芯片的側(cè)壁。

11、優(yōu)選地，在上述玻璃基射頻微系統(tǒng)中，互連電路包括貫穿第一玻璃基板的第一導(dǎo)電孔；

12、其中，接地金屬層與第一導(dǎo)電孔中的填充金屬基于同一次電鍍工藝制備。

13、優(yōu)選地，在上述玻璃基射頻微系統(tǒng)中，天線(xiàn)模塊與射頻模塊基于金-金低溫鍵合固定連接。

14、優(yōu)選地，在上述玻璃基射頻微系統(tǒng)中，第一玻璃基板的厚度小于第二玻璃基板的厚度。

15、本申請(qǐng)第二方面提供一種制備方法，用于制備上述玻璃基射頻微系統(tǒng)，制備方法包括：

16、制備射頻模塊和天線(xiàn)模塊；

17、將射頻模塊與天線(xiàn)模塊層疊固定；

18、其中，射頻模塊包括：第一玻璃基板，具有相對(duì)第一表面和第二表面；毫米波通信芯片，固定在第一玻璃基板內(nèi)；毫米波通信芯片與第一玻璃基板表面上的互連電路電連接；

19、天線(xiàn)模塊包括：第二玻璃基板，具有相對(duì)的第三表面和第四表面，第三表面與第二表面相對(duì)固定；輻射單元，輻射單元設(shè)置在第四表面上，且與互連電路電連接；其中，第二玻璃基板的厚度大于800μm。

20、優(yōu)選地，在上述制備方法中，制備射頻模塊的方法包括：

21、在第一表面形成盲孔和容納腔；盲孔的深度不小于容納腔的深度；

22、基于電鍍工藝，在盲孔內(nèi)填充金屬形成第一導(dǎo)電孔，在容納腔的表面形成接地金屬層；

23、在容納腔內(nèi)固定毫米波通信芯片后，在第一表面形成互連電路的第一線(xiàn)路，第一線(xiàn)路與毫米波通信芯片電連接；

24、對(duì)第二表面進(jìn)行減薄后，在第二表面形成互連電路的第二線(xiàn)路，第二線(xiàn)路通過(guò)第一導(dǎo)電孔與第一線(xiàn)路電連接。

25、優(yōu)選地，在上述制備方法中，制備天線(xiàn)模塊的方法包括：

26、形成貫穿第二玻璃基板的第二導(dǎo)電孔；

27、在第四表面形成輻射單元；

28、在第三表面形成用于與射頻模塊鍵合固定的鍵合層。

29、通過(guò)上述描述可知，本申請(qǐng)技術(shù)方案所提供的毫米波段的玻璃基射頻微系統(tǒng)及其制備方法中，玻璃基射頻微系統(tǒng)的天線(xiàn)模塊和射頻模塊分別基于玻璃基板制備。與常規(guī)采用硅基底的aoc方案相比，本申請(qǐng)技術(shù)方案至少包括如下優(yōu)點(diǎn)：

30、玻璃基板沒(méi)有硅基材料的物理場(chǎng)耦合問(wèn)題，能夠避免物理場(chǎng)耦合效應(yīng)導(dǎo)致的損耗，可以有效提升系統(tǒng)帶寬；

31、玻璃基板相對(duì)于硅基底具有較小的介電常數(shù)，具有較低的損耗角正切，玻璃基板厚度方便調(diào)節(jié)，可以較好的實(shí)現(xiàn)毫米波段的天線(xiàn)模塊性能；

32、玻璃基板的剛性較好，可以有效防止翹曲問(wèn)題；

33、玻璃基板可以滿(mǎn)足晶圓級(jí)工藝，可以形成較小的線(xiàn)寬和線(xiàn)間距，可以使得線(xiàn)寬和線(xiàn)間距達(dá)到10μm，甚至是5μm，使得線(xiàn)寬和線(xiàn)間距很好的滿(mǎn)足射頻系統(tǒng)的信號(hào)傳輸要求；

34、另外，第二玻璃基板需要設(shè)置導(dǎo)電孔（如下文所述的第二導(dǎo)電孔），以便于輻射單元通過(guò)貫穿第二玻璃基板的導(dǎo)電孔與下方第一玻璃板上的互連電路電連接。本申請(qǐng)實(shí)施例中，以玻璃材質(zhì)的第二玻璃基板制備天線(xiàn)模塊，第二玻璃基板的厚度大于800μm，可以采用厚度較大的玻璃板基板，通過(guò)較大厚度的第二玻璃基板設(shè)置輻射單元，便于與下方互連電路的隔離。另外，基于玻璃材質(zhì)，第二玻璃基板便于形成深度較大的導(dǎo)電孔，第二玻璃基板的厚度對(duì)導(dǎo)電孔的制備影響較小。而采用常規(guī)硅基板或是有機(jī)基板的方案，在基板厚度大于800μ時(shí)，形成貫穿的導(dǎo)電孔難度較大。

技術(shù)特征：

1.一種毫米波段的玻璃基射頻微系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃基射頻微系統(tǒng)，其特征在于，所述毫米波通信芯片背離所述天線(xiàn)模塊的底面具有芯片有源區(qū)；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃基射頻微系統(tǒng)，其特征在于，所述毫米波通信芯片背離所述天線(xiàn)模塊的底面具有芯片有源區(qū)；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃基射頻微系統(tǒng)，其特征在于，所述第一表面內(nèi)具有容納腔，所述毫米波通信芯片固定在所述容納腔內(nèi)；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的玻璃基射頻微系統(tǒng)，其特征在于，所述互連電路包括貫穿所述第一玻璃基板的第一導(dǎo)電孔；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃基射頻微系統(tǒng)，其特征在于，所述天線(xiàn)模塊與所述射頻模塊基于金-金低溫鍵合固定連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的玻璃基射頻微系統(tǒng)，其特征在于，所述第一玻璃基板的厚度小于所述第二玻璃基板的厚度。

8.一種制備方法，其特征在于，用于制備如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述玻璃基射頻微系統(tǒng)，所述制備方法包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，制備所述射頻模塊的方法包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，制備所述天線(xiàn)模塊的方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種毫米波段的玻璃基射頻微系統(tǒng)及其制備方法，涉及射頻通信系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，玻璃基射頻微系統(tǒng)包括：射頻模塊，射頻模塊包括：第一玻璃基板，具有相對(duì)第一表面和第二表面；毫米波通信芯片，固定在第一玻璃基板內(nèi)；毫米波通信芯片與第一玻璃基板表面上的互連電路電連接；天線(xiàn)模塊，天線(xiàn)模塊包括：第二玻璃基板，具有相對(duì)的第三表面和第四表面，第三表面與第二表面相對(duì)固定；輻射單元，輻射單元設(shè)置在第四表面上，且與互連電路電連接。本申請(qǐng)可以降低系統(tǒng)損耗，提高帶寬。

技術(shù)研發(fā)人員：李君,張欣宇,武曉萌,戴風(fēng)偉,張昊華,黃海
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院微電子研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6