毫米波段的玻璃基射频微系统及其制备方法

本申请涉及射频通信系统，更具体的说，涉及一种毫米波段的玻璃基射频微系统及其制备方法。

背景技术：

1、在无线通信领域，为了实现超带宽、低延时以及超大容量的传输需求，一种实现方式是将频带迁移到毫米波段，利用毫米波段的宽带宽以及高方向性等优点，满足上述传输需求。该方式可以结合mimo（多输入多输出）技术集成多个天线，以增强增益，对抗毫米波段的空间损耗。其中，每个天线需要一个射频模组配合实现功放以及滤波等功能。

2、目前，为了应对系统在体积、损耗以及复杂度上的挑战，可以将天线与射频模块一体化集成，以缩短传输损耗，减小系统体积。现有一体化集成方案中，如常规采用硅基底的aoc（片上天线）方案，系统损耗依然较大，且带宽较窄。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供了一种毫米波段的玻璃基射频微系统及其制备方法，方案如下：

2、本申请第一方面提供一种毫米波段的玻璃基射频微系统，包括：

3、射频模块，射频模块包括：第一玻璃基板，具有相对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内；毫米波通信芯片与第一玻璃基板表面上的互连电路电连接；

4、天线模块，天线模块包括：第二玻璃基板，具有相对的第三表面和第四表面，第三表面与第二表面相对固定；辐射单元，辐射单元设置在第四表面上，且与互连电路电连接；其中，第二玻璃基板的厚度大于800μm。

5、优选地，在上述玻璃基射频微系统中，毫米波通信芯片背离天线模块的底面具有芯片有源区；

6、互连电路包括：位于第一表面上的第一线路和位于第二表面上的第二线路；第一线路与第二线路电连接；第二线路与辐射单元电连接；第一线路与有源区电连接。

7、优选地，在上述玻璃基射频微系统中，毫米波通信芯片背离天线模块的底面具有芯片有源区；

8、射频模块背离天线模块的一侧具有散热开口，散热开口露出毫米波通信芯片的至少部分表面。

9、优选地，在上述玻璃基射频微系统中，第一表面内具有容纳腔，毫米波通信芯片固定在容纳腔内；

10、玻璃基射频微系统还包括接地金属层；接地金属层包括一体成型的第一部分和第二部分；第一部分覆盖毫米波通信芯片朝向天线模块的顶面，且与毫米波通信芯片的顶面电接触；第二部分设置在容纳腔的侧壁上，包围毫米波通信芯片的侧壁。

11、优选地，在上述玻璃基射频微系统中，互连电路包括贯穿第一玻璃基板的第一导电孔；

12、其中，接地金属层与第一导电孔中的填充金属基于同一次电镀工艺制备。

13、优选地，在上述玻璃基射频微系统中，天线模块与射频模块基于金-金低温键合固定连接。

14、优选地，在上述玻璃基射频微系统中，第一玻璃基板的厚度小于第二玻璃基板的厚度。

15、本申请第二方面提供一种制备方法，用于制备上述玻璃基射频微系统，制备方法包括：

16、制备射频模块和天线模块；

17、将射频模块与天线模块层叠固定；

18、其中，射频模块包括：第一玻璃基板，具有相对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内；毫米波通信芯片与第一玻璃基板表面上的互连电路电连接；

19、天线模块包括：第二玻璃基板，具有相对的第三表面和第四表面，第三表面与第二表面相对固定；辐射单元，辐射单元设置在第四表面上，且与互连电路电连接；其中，第二玻璃基板的厚度大于800μm。

20、优选地，在上述制备方法中，制备射频模块的方法包括：

21、在第一表面形成盲孔和容纳腔；盲孔的深度不小于容纳腔的深度；

22、基于电镀工艺，在盲孔内填充金属形成第一导电孔，在容纳腔的表面形成接地金属层；

23、在容纳腔内固定毫米波通信芯片后，在第一表面形成互连电路的第一线路，第一线路与毫米波通信芯片电连接；

24、对第二表面进行减薄后，在第二表面形成互连电路的第二线路，第二线路通过第一导电孔与第一线路电连接。

25、优选地，在上述制备方法中，制备天线模块的方法包括：

26、形成贯穿第二玻璃基板的第二导电孔；

27、在第四表面形成辐射单元；

28、在第三表面形成用于与射频模块键合固定的键合层。

29、通过上述描述可知，本申请技术方案所提供的毫米波段的玻璃基射频微系统及其制备方法中，玻璃基射频微系统的天线模块和射频模块分别基于玻璃基板制备。与常规采用硅基底的aoc方案相比，本申请技术方案至少包括如下优点：

30、玻璃基板没有硅基材料的物理场耦合问题，能够避免物理场耦合效应导致的损耗，可以有效提升系统带宽；

31、玻璃基板相对于硅基底具有较小的介电常数，具有较低的损耗角正切，玻璃基板厚度方便调节，可以较好的实现毫米波段的天线模块性能；

32、玻璃基板的刚性较好，可以有效防止翘曲问题；

33、玻璃基板可以满足晶圆级工艺，可以形成较小的线宽和线间距，可以使得线宽和线间距达到10μm，甚至是5μm，使得线宽和线间距很好的满足射频系统的信号传输要求；

34、另外，第二玻璃基板需要设置导电孔（如下文所述的第二导电孔），以便于辐射单元通过贯穿第二玻璃基板的导电孔与下方第一玻璃板上的互连电路电连接。本申请实施例中，以玻璃材质的第二玻璃基板制备天线模块，第二玻璃基板的厚度大于800μm，可以采用厚度较大的玻璃板基板，通过较大厚度的第二玻璃基板设置辐射单元，便于与下方互连电路的隔离。另外，基于玻璃材质，第二玻璃基板便于形成深度较大的导电孔，第二玻璃基板的厚度对导电孔的制备影响较小。而采用常规硅基板或是有机基板的方案，在基板厚度大于800μ时，形成贯穿的导电孔难度较大。

技术特征：

1.一种毫米波段的玻璃基射频微系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的玻璃基射频微系统，其特征在于，所述毫米波通信芯片背离所述天线模块的底面具有芯片有源区；

3.根据权利要求1所述的玻璃基射频微系统，其特征在于，所述毫米波通信芯片背离所述天线模块的底面具有芯片有源区；

4.根据权利要求1所述的玻璃基射频微系统，其特征在于，所述第一表面内具有容纳腔，所述毫米波通信芯片固定在所述容纳腔内；

5.根据权利要求4所述的玻璃基射频微系统，其特征在于，所述互连电路包括贯穿所述第一玻璃基板的第一导电孔；

6.根据权利要求1所述的玻璃基射频微系统，其特征在于，所述天线模块与所述射频模块基于金-金低温键合固定连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的玻璃基射频微系统，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。

8.一种制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1-7任一项所述玻璃基射频微系统，所述制备方法包括：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，制备所述射频模块的方法包括：

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，制备所述天线模块的方法包括：

技术总结本申请公开了一种毫米波段的玻璃基射频微系统及其制备方法，涉及射频通信系统技术领域，玻璃基射频微系统包括：射频模块，射频模块包括：第一玻璃基板，具有相对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内；毫米波通信芯片与第一玻璃基板表面上的互连电路电连接；天线模块，天线模块包括：第二玻璃基板，具有相对的第三表面和第四表面，第三表面与第二表面相对固定；辐射单元，辐射单元设置在第四表面上，且与互连电路电连接。本申请可以降低系统损耗，提高带宽。技术研发人员：李君,张欣宇,武晓萌,戴风伟,张昊华,黄海受保护的技术使用者：中国科学院微电子研究所技术研发日：技术公布日：2025/1/6