[發明專利]用于射頻無源件和天線的方法、設備和材料

有效

• 申請號: 201410121564.0
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN104078451B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: V.K.奈爾;胡川;S.M.利夫;L.E.莫斯利
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: H01L25/00
• 分類號: H01L25/00;H01L23/31;H01L23/29
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 柯廣華,湯春龍

技術領域

本說明書涉及射頻無源裝置和封裝領域，并且具體地說，涉及使用納米磁性復合物上的小型天線的無源裝置和封裝。

背景技術

小形狀因子裝置(比如超級本計算機、平板計算機和智能電話)容納多達5到7個天線或更多天線，以除了其它的之外還覆蓋Wi-Fi、藍牙、蜂窩數據網絡，諸如LTE(長期演進)或3G(第三代蜂窩)、FM(頻率調制)無線電、GPS(全球定位系統)、RFID(射頻識別)、NFC(近場通信)和DTV(數字電視廣播)服務。天線的數量、它們的尺寸以及它們的RF隔離要求對裝置的形狀因子和設計施加了嚴格約束。傳統上，分立組件已經被用于天線和電感器，天線和電感器通常被置于母板上。如果天線尺寸可被顯著縮小，則通信裝置的總體尺寸可被縮小，或者該裝置的更大部分可用于其它目的。

作為一個示例，典型的流行平板計算機可除了其它的之外還具有4個天線，平面倒F蜂窩頻帶天線(GSM/WCDMA/LTE)和Wi-Fi/藍牙天線。該蜂窩頻帶天線的尺寸可大致是35mm×10mm，并且Wi-Fi/藍牙天線的尺寸可大致是16mm×10mm。這些天線還可具有用于優化接收的復雜形狀，其影響該裝置其余部分的設計自由度。

高效RF天線只是適合于在移動系統、小型系統和無線系統中所使用的未來微電子封裝的小形狀因子磁性元件的一個示例。用于功率輸出的電感器以及其它組件也是符合需要的。雖然置于母板上的分立組件已經被用于天線和電感器，但這可顯著影響最終產品的尺寸。此類組件的尺寸在物理上受材料和電氣規范的限制。雖然高的相對磁導率可允許裝置更小，但高磁導率材料趨向于也是導電的。這引起渦流損耗以及其它缺陷。

附圖說明

本發明的實施例在附圖的各圖中作為示例而非作為限制例證了，附圖中相似的附圖標記是指類似的單元。

圖1是根據本發明一實施例的RF封裝的簡化橫截面圖解。

圖2是圖1的RF封裝的簡化頂部俯視圖。

圖3-8是根據本發明一實施例在形成具有天線的封裝時階段序列的橫截面圖解，所述天線包含納米磁性復合材料。

圖9是如圖3-8中所示形成的封裝的橫截面圖解。

圖10-15是根據本發明一實施例在形成具有包含納米磁性復合材料的天線的替換封裝時階段序列的橫截面圖解。

圖16A是根據本發明一實施例的納米磁性復合材料的二氧化硅納米粒子的涂層的分子式的圖解。

圖16B是根據本發明一實施例的納米磁性復合材料的二氧化硅納米粒子的涂層的替換分子式的圖解。

圖17A是根據本發明一實施例具有非對準磁疇的納米磁性復合材料的圖解。

圖17B是根據本發明一實施例在磁疇被對準之后圖17A的納米磁性復合材料的圖解。

圖18A是根據本發明一實施例使用納米磁性復合材料形成的電感器的橫截面圖解。

圖18B是圖18A的電感器的頂部俯視圖。

圖19是根據本發明一實施例形成微電子封裝的工藝流程圖。

圖20是根據本發明一實施例合并微電子封裝的計算裝置的框圖。

具體實施方式

可使用沉積在有機封裝襯底上的納米磁性材料層來制作尺寸非常小的天線。該天線可在納米磁性復合材料層上制作，納米磁性復合材料層本身層壓或模塑在有機封裝襯底上。該天線然后可與其它RF組件集成以產生例如可用在超級本、平板計算機和智能電話中的非常小的RF封裝或模塊。

天線的尺寸與至少三個重要因素相關：RF頻率；天線襯底材料的介電常數；以及天線襯底材料的磁導率。

這些關系在數學上可寫為：

(等式1)

其中λ是具有介電常數ε_r和磁導率μ_r的襯底中的波長；λ₀是自由空間波長(c/f)；c是自由空間中的光速，并且f是天線的RF頻率。

(等式2)

其中η是具有介電常數ε_r和磁導率μ_r的襯底中的阻抗，并且η₀是自由空間的阻抗。

如這些關系式(等式1和2)所指示的，天線尺寸取決于λ，λ又取決于ε_r和μ_r的乘積。阻抗η取決于μ_r和ε_r之比。因此，可通過使用具有高介電常數ε_r的非磁性介電材料(即其μ_r為1的材料)來縮小天線尺寸。