[发明专利]一种基于混合多谐振结构的低温共烧陶瓷工艺封装天线

说明书

本发明公开了一种基于混合多谐振结构的低温共烧陶瓷工艺封装天线，包括在XY平面上周期排列的天线单元，所述天线单元包括顺序层叠排布的寄生基板层、主辐射基板层以及带状线功分基板层，所述寄生基板层的上端面设有第一金属层，所述寄生基板层的下端面与主辐射基板层的上端面之间设置第二金属层；主辐射基板层的下端面与带状线功分基板层的上端面之间设置第三金属层，带状线功分基板层的中部设置第四金属层，带状线功分基板层的下端面设置第五金属层；带状线功分基板层内位于第三金属层和第五金属层间且穿过第四金属层设置若干功分短路谐振柱；本发明的优点在于：天线带宽宽且剖面低。

技术领域

本发明涉及微波技术领域，更具体涉及一种基于混合多谐振结构的低温共烧陶瓷工艺封装天线。

背景技术

近年来，封装天线技术（Antenna-in-Package，AiP）因其很好地兼顾了天线性能、成本及体积，因而深受广大高校学者、制造厂商的青睐。如今AiP技术不仅仅被工业界广泛采用，也已从学术界天线领域扩散到集成电路、封装、材料与工艺、微波、雷达及通信等领域。低温共烧陶瓷工艺是一种有效的封装天线实现工艺。但是低温共烧陶瓷工艺所用基板的介电常数和损耗角正切均较高，在宽角扫描相控阵天线应用中容易引入不必要的表面波和环模谐振，影响天线的工作带宽和扫描范围。另一方面，在星载和机载应用中，要求天线的整体剖面较低，这对封装天线设计提出了新的挑战。

孙梅等人利用低温共烧陶瓷工艺为IBM 60 GHz SiGe接收机裸芯片设计的AiP。它采用了键合线球栅阵列（BGA）封装结构集成了 14 个网格的栅格天线（M. Sun, Y. P.Zhang, Y. X. Guo, K. M. Chua, and L. L. Wai, “Integration of Grid ArrayAntenna in Chip Package for Highly Integrated 60GHz Radios”, IEEE Antennasand wireless propagation letters, 2009(8):1364-1366）。测试结果表明栅格天线具有频带宽、辐射效率高的优点。该工作应用于固定波束的封装天线。而随着技术的发展，相控阵封装天线越来越多的应用到实际系统中，可以大幅度提高空域波束覆盖范围，系统灵敏度等指标。

AtabakRashidian等研制了一款应用低温共烧陶瓷工艺工作在60GHz的紧凑型相控阵（A. Rashidian, S. Jafarlou, A. Tomkins, et al, “Compact 60 GHz Phased-Array Antennas With Enhanced Radiation Properties in Flip-Chip BGA Packages”，IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2019(3):1605-1619）。该天线工作在56-65GHz，有15%，剖面高度约0.2个工作频点波长。该工作天线的工作带宽较窄，剖面厚度较厚，在宽带星载和机载等对天线剖面高度有严格限制的应用方向，并不适用。综上，在低温共烧陶瓷工艺上，实现宽带宽角扫描的低剖面相控阵封装天线面临着巨大的设计挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有技术低温共烧陶瓷工艺实现的相控阵天线带宽窄以及剖面厚度较厚的问题。