[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于玻璃通孔陣列的片上天線

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010876626.4
• 申請(qǐng)日: 2020-08-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112002989B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-02-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢(qián)科芳;錢(qián)利波;陳夢(mèng)飛;夏樺康;朱樟明;夏銀水
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01Q1/22
• 分類(lèi)號(hào): H01Q1/22;H01Q1/38;H01Q1/36;H01Q1/00;H01Q15/14;H01Q1/52
• 代理公司: 寧波奧圣專(zhuān)利代理有限公司 33226
• 代理人: 謝瀟

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于玻璃通孔陣列的片上天線，包括玻璃介質(zhì)基板、引向器、單極子天線輻射體、反射墻、頂層截?cái)嘟饘俚匕濉⒌讓咏財(cái)嘟饘俚匕濉⒌讓咏饘贄l帶、連接玻璃通孔陣列和接地共面波導(dǎo)饋電結(jié)構(gòu)。本發(fā)明公開(kāi)的基于玻璃通孔陣列的片上天線，采用具有較低的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗的玻璃介質(zhì)作為天線載體，通過(guò)玻璃通孔陣列進(jìn)行信號(hào)輻射，整個(gè)天線具有輻射增益大、傳輸效率高與工藝成本低的優(yōu)點(diǎn)；采用冗余玻璃通孔陣列作為天線信號(hào)輻射的引向器與反射墻，提高了片上天線的輻射方向性與輻射增益。本發(fā)明公開(kāi)的片上天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便，能夠很好地實(shí)現(xiàn)片上點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無(wú)線互連，有效解決有線連接帶來(lái)的串?dāng)_、時(shí)延、寄生參數(shù)和高功率損耗等問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及三維集成電路(Three dimensional integrated circuits,3D ICs)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于玻璃通孔陣列的片上天線。

背景技術(shù)

微型化、集成化和低功耗是片上系統(tǒng)發(fā)展的主流趨勢(shì)。片上天線具有體積小、時(shí)延低、傳輸速率高等優(yōu)點(diǎn)，能夠解決有線連接帶來(lái)的串?dāng)_、時(shí)延、寄生參數(shù)等問(wèn)題，已成為片上系統(tǒng)的重要部件。但傳統(tǒng)的硅基片上天線存在一些難以克服的問(wèn)題，如介質(zhì)損耗高、增益低、制作成本高等。為了解決這些問(wèn)題，需要尋找新的介質(zhì)材質(zhì)與設(shè)計(jì)方法。

文獻(xiàn)1(Y.Song et al.,Ahybrid integrated high gain antenna with an onchip radiator backed by off chip ground for system on chip application,IEEETrans.Component Packaging and Manufacture Technology,2017.)采用高阻的硅襯底替代傳統(tǒng)的硅襯底以降低襯底損耗，提高天線增益，但高阻絕緣物上硅工藝不可避免增加了工藝制作成本。文獻(xiàn)2(E.Ojefors,Micromachined loop antennas on low resistivitysilicon substrate.IEEE Trans.Antenna and Propagation,2006.)利用微機(jī)械加工工藝，去除部分損耗襯底，進(jìn)而減小襯底損耗，提高天線增益，但微機(jī)械加工方法的引入增加了芯片制作的工藝復(fù)雜度，且襯底內(nèi)空腔的存在也降低了芯片的可靠性。文獻(xiàn)3(I.Sarkaset al.,A fundamental frequency 120GHz SiGe BiCMOS distance sensor withintegrated antenna,IEEE Trans.Microwave Theory and Technology,2012.)在天線背面的襯底上制作一個(gè)硅透鏡，使天線能量通過(guò)透鏡輻射出去，提高天線增益，但透鏡尺寸普遍比芯片尺寸大，透鏡引入將降低系統(tǒng)的微型化程度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于玻璃通孔陣列的片上天線，用于實(shí)現(xiàn)片上點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無(wú)線互連。該片上天線基于玻璃介質(zhì)，采用片上冗余玻璃通孔陣列構(gòu)建，具有較高的增益和良好的輻射方向性，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：一種基于玻璃通孔陣列的片上天線，包括玻璃介質(zhì)基板、引向器、單極子天線輻射體、反射墻、頂層截?cái)嘟饘俚匕濉⒌讓咏財(cái)嘟饘俚匕濉⒌讓咏饘贄l帶、連接玻璃通孔陣列和接地共面波導(dǎo)饋電結(jié)構(gòu)；

所述的引向器包括頂層金屬圓板、第一玻璃通孔陣列和第二玻璃通孔陣列，所述的單極子天線輻射體包括頂層金屬條帶和第三玻璃通孔陣列，所述的反射墻包括四組第四玻璃通孔陣列，所述的接地共面波導(dǎo)饋電結(jié)構(gòu)包括條狀的金屬饋線和兩組第五玻璃通孔陣列，所述的頂層截?cái)嘟饘俚匕邃佋O(shè)在所述的玻璃介質(zhì)基板的頂面的后側(cè)，所述的底層截?cái)嘟饘俚匕邃佋O(shè)在所述的玻璃介質(zhì)基板的底面的后側(cè)，所述的頂層金屬圓板、頂層金屬條帶、金屬饋線分別前后間隔鋪設(shè)在所述的玻璃介質(zhì)基板的頂面，所述的底層金屬條帶鋪設(shè)在所述的玻璃介質(zhì)基板的底面；