本申請涉及射頻通信系統(tǒng)，更具體的說，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：

1、在無線通信領域，為了實現(xiàn)超帶寬、低延時以及超大容量的傳輸需求，一種實現(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，滿足上述傳輸需求。該方式可以結合mimo（多輸入多輸出）技術集成多個天線，以增強增益，對抗毫米波段的空間損耗。其中，每個天線需要一個射頻模組配合實現(xiàn)功放以及濾波等功能。

2、目前，為了應對系統(tǒng)在體積、損耗以及復雜度上的挑戰(zhàn)，可以將天線與射頻模塊一體化集成，以縮短傳輸損耗，減小系統(tǒng)體積?，F(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）方案，系統(tǒng)損耗依然較大，且?guī)捿^窄。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本申請?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；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、天線模塊，天線模塊包括：第二玻璃基板，具有相對的第三表面和第四表面，第三表面與第二表面相對固定；輻射單元，輻射單元設置在第四表面上，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路和位于第二表面上的第二線路；第一線路與第二線路電連接；第二線路與輻射單元電連接；第一線路與有源區(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模塊的底面具有芯片有源區(qū)；

8、射頻模塊背離天線模塊的一側具有散熱開口，散熱開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，第一表面內具有容納腔，毫米波通信芯片固定在容納腔內；

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；第二部分設置在容納腔的側壁上，包圍毫米波通信芯片的側壁。

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電孔；

12、其中，接地金屬層與第一導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模塊；

17、將射頻模塊與天線模塊層疊固定；

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；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、天線模塊包括：第二玻璃基板，具有相對的第三表面和第四表面，第三表面與第二表面相對固定；輻射單元，輻射單元設置在第四表面上，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，在盲孔內填充金屬形成第一導電孔，在容納腔的表面形成接地金屬層；

23、在容納腔內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路，第一線路與毫米波通信芯片電連接；

24、對第二表面進行減薄后，在第二表面形成互連電路的第二線路，第二線路通過第一導電孔與第一線路電連接。

25、優(yōu)選地，在上述制備方法中，制備天線模塊的方法包括：

26、形成貫穿第二玻璃基板的第二導電孔；

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、通過上述描述可知，本申請技術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，本申請技術方案至少包括如下優(yōu)點：

30、玻璃基板沒有硅基材料的物理場耦合問題，能夠避免物理場耦合效應導致的損耗，可以有效提升系統(tǒng)帶寬；

31、玻璃基板相對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節(jié)，可以較好的實現(xiàn)毫米波段的天線模塊性能；

32、玻璃基板的剛性較好，可以有效防止翹曲問題；

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

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

技術特征：

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模塊的底面具有芯片有源區(qū)；

3.根據(jù)權利要求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模塊的底面具有芯片有源區(qū)；

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

5.根據(jù)權利要求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電孔；

6.根據(jù)權利要求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)權利要求1-6任一項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，用于制備如權利要求1-7任一項所述玻璃基射頻微系統(tǒng)，所述制備方法包括：

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

技術總結
本申請公開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)技術領域，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；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；天線模塊，天線模塊包括：第二玻璃基板，具有相對的第三表面和第四表面，第三表面與第二表面相對固定；輻射單元，輻射單元設置在第四表面上，且與互連電路電連接。本申請可以降低系統(tǒng)損耗，提高帶寬。

技術研發(fā)人員：李君,張欣宇,武曉萌,戴風偉,張昊華,黃海
受保護的技術使用者：中國科學院微電子研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6