JP7539729B2 - アンテナ・イン・パッケージ及びレーダアセンブリパッケージ - Google Patents

Description

本出願は無線技術分野に関するものであって、さらに詳しくは、アンテナ・イン・パッケージ及びレーダアセンブリパッケージに関するものである。

ミリ波等のような高周波帯域のＲＦ（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）フロントエンドの小型サイズ及び高集積化等の特性により、アンテナ・イン・パッケージを具現することができる。したがって、無線通信、レーダ探知、距離測定及びイメージング等の多くの分野において広範囲に応用される。

従来のアンテナ設計は、水平面（つまり、反射面）である金属層を設けてアンテナ・イン・パッケージから放射する電磁波の指向性を確保する必要がある。前記金属層は、アンテナの大きさを小さくすることが制限的であるばかりか、製造の複雑度及び難易度が高くなり得、同時に信頼性の問題ももたらす。

発明の詳細な説明

本出願の第１の様相は、アンテナ・イン・パッケージを提供する。

ここには第１サブアンテナ；及び
前記第１サブアンテナに近接した位置に設けられた第２サブアンテナが含まれる。

ここで前記第１サブアンテナと前記第２サブアンテナは、所定領域における放射を互いに打ち消して前記アンテナ・イン・パッケージが指向性放射を具現するようにする。

本出願の第２の様相は、アンテナ・イン・パッケージを提供する。

ここにはスロットアンテナ；
前記スロットアンテナのアンテナ送信面の上方に設けられるダイポールアンテナ；及び
前記スロットアンテナと前記ダイポールアンテナ間に設けられる誘電体層が含まれる。

ここで前記スロットアンテナは、前記ダイポールアンテナの反射面として、前記アンテナ・イン・パッケージの指向性放射に使用される。

本出願の第３の様相は、レーダアセンブリパッケージを提供する。

ここには配線層；
前記配線層上に設けられるレーダチップダイ；及び
本出願のいずれかの実施例によるアンテナ・イン・パッケージが含まれ、
前記アンテナ・イン・パッケージは、前記配線層を介して前記レーダチップダイと電気的に連結される。

本出願の選択的な一実施例による詳細は、以下の添付図面と説明において提示される。本出願のその他の特徴、目的及び利点は、明細書、添付図面及び請求の範囲から明らかになるであろう。

本出願の前記内容及びその他の目的、特徴、利点は、以下の添付図面と本出願の実施例を参照してより明確に説明する。

選択的一実施例によるアンテナ・イン・パッケージの構造図である。 選択的一実施例によるアンテナ・イン・パッケージの分解図である。 選択的な異なる一実施例によるアンテナ・イン・パッケージの分解図である。 選択的一実施例によるアンテナ・イン・パッケージにおける金属層の立体斜視図である。 図４に図示された構造の平面図である。 異なる選択的なパターンのダイポールアンテナを有するアンテナ・イン・パッケージ中の金属層の平面図である。 異なる選択的なパターンのダイポールアンテナを有するアンテナ・イン・パッケージ中の金属層の平面図である。 選択的一実施例によるダミー構造の概略図である。 選択的な異なる一実施例によるダミー構造の概略図である。 選択的一実施例によるスロットアンテナの平面図である。 選択的な異なる一実施例によるスロットアンテナの平面図である。 選択的一実施例による帯状スロットアンテナを有するアンテナ・イン・パッケージの分解図である。 選択的一実施例による帯状スロットアンテナを有するアンテナ・イン・パッケージの平面図である。 選択的一実施例によるレーダアセンブリパッケージの断面図である。 選択的な異なる一実施例によるレーダアセンブリパッケージの断面図である。 選択的一実施例によるＡＯＰアンテナ・イン・パッケージを有するレーダアセンブリパッケージの断面図である。 選択的一実施例によるＡＩＰアンテナ・イン・パッケージを有するレーダアセンブリパッケージの断面図である。 選択的な異なる一実施例によるＡＩＰアンテナ・イン・パッケージを有するレーダアセンブリパッケージの断面図である。 選択的な異なる一実施例によるＡＯＰアンテナ・イン・パッケージを有するレーダアセンブリパッケージの断面図である。 選択的一実施例によるアンテナ・イン・パッケージの周波数応答グラフである。 選択的一実施例によるアンテナ・イン・パッケージの利得パターンである。

本願に開示された発明の実施例及び／または例示をよりよく描写して説明するために、一つ以上の添付図面を参照することができる。添付図面を説明するための追加的な詳細または例示は、開示された発明、現在説明された実施例及び／または例示と、現在理解される発明の一番望ましい方式のいずれかの範囲を制限するものとみなしてはならない。

発明の実施のための形態

以下では、添付図面を参照して本出願をより詳しく説明する。各添付図面において、同一の要素は類似した添付図面符号で表示する。明確性のために、添付図面の各部分は比率に合わせて製図しなかった。また、図面において一部公知された部分は図示しなかった。

以下では、本出願をより明確に理解するために、素子の構造、材料、大きさ、処理工程及び技術などの本出願の多くの特定の詳細を説明した。しかし、本発明が属する技術分野の当業者が理解できる通り、これらの特定の詳細に沿わずに本出願を具現することができる。

無線通信、レーダ探知、距離測定、補正及びイメージング等のような多くの分野において、アンテナ設計時、指向性放射を具現するために、反射面として使用される特定の金属構造を設けなければならず、これによるサイズ縮小制限、製造難易度及び信頼性の増加等、様々な技術的問題に対して、本出願の実施例は創造的にアンテナ・イン・パッケージを提供する。これは、少なくとも２つのサブアンテナを近接して設けて、前記少なくとも２つのサブアンテナを所定領域において放射を具現できるように互いに打ち消し合う。また、前記少なくとも２つのサブアンテナで構成されるアンテナ構造が電磁波を指向性放射する機能を具現するようにする。これは、反射面として金属層を設けて指向性放射を具現する従来の構造と比較するとき、形成されたアンテナ・イン・パッケージの大きさをより縮小させることができるだけでなく、アンテナの製造難易度及び信頼性の問題も軽減することができる。具体的に以下の通りである。

図１は、選択的一実施例によるアンテナ・イン・パッケージの構造図である。図１に図示されたように、本実施例において、アンテナ・イン・パッケージ１１０は、第１サブアンテナ１１１と第２サブアンテナ１１２等の部材を含むことができる。前記アンテナ・イン・パッケージ１１０は、第１サブアンテナ１１１を基盤として形成された複合アンテナの構造であり得る。つまり、前述した第２サブアンテナ１１２は、第１サブアンテナ１１１に近接した位置に固定設置され得る。これを介して前記第２サブアンテナ１１２は、第１サブアンテナ１１１から放射される一部の電磁波を打ち消すことができる。また、前記第１サブアンテナ１１１は、所定方向への指向性放射を具現することができる。従来のアンテナ・イン・パッケージ構造において、反射層である金属層と比較するとき、前記第２サブアンテナ１１２の大きさが比較的小さいため、図１で形成されたアンテナ・イン・パッケージ１１０の大きさをより縮小させることができる。また、アンテナの製造難易度を効果的に下げ、アンテナの信頼性及び集積度を向上させることができる。

選択的な異なる一実施例において、図１に図示されたように、前述した第２サブアンテナ１１２と第１サブアンテナ１１１間は、所定領域において放射を互いに打ち消すことができる。同時に前記第２サブアンテナ１１２から放出する一部の電磁波は、ターゲット領域まで放射することもできる。つまり、第１サブアンテナ１１１と第２サブアンテナ１１２から放出する電磁波は、同時に前記ターゲット領域まで放射され、前記ターゲット領域に放射されるエネルギーを強化させることができる。また、構成されたアンテナ・イン・パッケージ１１０が指向性放射方向（すなわち、所定の方向）で放出する電磁波のエネルギーを強化させることができる。同時に、所定領域において第２サブアンテナ１１２と第１サブアンテナ１１１が放出する電磁波を互いに打ち消し、アンテナ・イン・パッケージ１１０がターゲット領域に向けた指向性放射を具現できるようにする。

本出願の実施例において、所定の領域は、図１に図示されたＡ領域、すなわち、第２サブアンテナ１１２と第１サブアンテナ１１１間の領域を含むことができる。同時に前記所定の領域は、第１サブアンテナ１１１から遠い第２サブアンテナ１１２の一側の領域（すなわち、図１に図示された第２サブアンテナ１１２下方の領域）を含むこともできる。選択的一実施例において、前記所定の領域は、第２サブアンテナ１１２が第１サブアンテナ１１１の一側に位置する領域（すなわち、図１に図示された第１サブアンテナ１１１下方の領域）でもあり得る。同時にターゲット領域は、第２サブアンテナ１１２の一側から遠い第１サブアンテナ１１１の領域、つまり、図１に図示されたＢ領域でもあり得る。これは、アンテナ・イン・パッケージ１１０が矢印Ｃが指す方向に沿って指向性放射を行うようにする。ここで矢印Ｃが指す方向は、第２サブアンテナ１１２の一側から遠い第１サブアンテナ１１１のアンテナ送信面に垂直であり得る。本出願の実施例において、矢印Ｃが指す方向を上方と定義することができる。

また、本出願の実施例において、アンテナ送信面は、サブアンテナが電磁波を放出する表面を含むことができる。指向性放射の方向は、アンテナ（例えば単一のサブアンテナまたは組合せアンテナ）の主要電磁波の放射方向、例えばメインローブ及び／またはサイドローブの放射方向等であり得る。

選択的な異なる一実施例において、図１に図示されたように、前記アンテナ・イン・パッケージ１１０の指向性放射方向（すなわち、矢印Ｃが指す方向）に沿って、第２サブアンテナ１１２の投影は、少なくとも部分的に第１サブアンテナ１１１上、すなわちアンテナ・イン・パッケージ１１０の指向性放射方向上に投射され得る。前記第２サブアンテナ１１２と第１サブアンテナ１１１は重なるように設けられ、アンテナ・イン・パッケージ１１０の指向性放射性能を向上させる。

選択的一実施例において、図１に図示されたように、アンテナ・イン・パッケージ１１０は、真上（つまり、矢印Ｃが指す方向）に向かって指向性放射される。第２サブアンテナ１１２は、第１サブアンテナ１１１の真下に対応するように設けられ、前記アンテナ・イン・パッケージ１１０の真上を向いた放射エネルギーを効果的に向上させることができる。また、前述した第１サブアンテナ１１１と第２サブアンテナ１１２のアンテナ送信面の延長方向は、互いに平行し得る。同時に、前記第１サブアンテナ１１１と第２サブアンテナ１１２のアンテナ送信面の延長方向は、アンテナ・イン・パッケージ１１０の指向性放射の方向に垂直となり、前記アンテナ・イン・パッケージ１１０の真上を向いた放射エネルギーをさらに向上させることもできる。

選択的一実施例において、図１に図示されたように、アンテナ・イン・パッケージ１１０の指向性放射方向上において、第１サブアンテナ１１１と第２サブアンテナ１１２の間隔は０よりも大きい。アンテナ・イン・パッケージ１１０の指向性放射性能をさらに向上させるために、指向性放射方向上において、第１サブアンテナ１１１と第２サブアンテナ１１２の間隔（ｄ）をおおよそ０．２５λ＊ｎにすることができ、以下のように表すこともできる。

ここで、ｄは指向性放射方向上における第１サブアンテナ１１１と第２サブアンテナ１１２の間隔である。ｎは奇数であり、ｍは自然数である。λはアンテナ・イン・パッケージ１１０が放出する電磁波の波長である。

選択的一実施例において、図１に図示されたように、レーダチップ等のような集積部材に対する小型化要件の場合、第１サブアンテナ１１１と第２サブアンテナ１１２は、指向性放射方向上における間隔（ｄ）を所定間隔範囲内、例えば、ｄ∈（０、０．７５λ］に設定することができる。つまり、前記ｄの値は、０．１λ、０．２λ、０．２５λ、０．３λ、０．４λ、０．４５λ、０．５５λ、０．６５λまたは０．７５λ等であり得る。小型化に対する考慮に基づいて、前記ｄの値を可能な限り（２ｍ＋１）＊０．２５λに近づけてアンテナ・イン・パッケージ１１０の指向性放射性能を最大限向上させる。

選択的一実施例において、図１に図示されたように、第１サブアンテナ１１１は第２サブアンテナ１１２と給電線を共有することもできる。つまり、連結線１１３を介して第１サブアンテナ１１１と第２サブアンテナ１１２を直接電気的に連結し、第１サブアンテナ１１１に対して給電を行うと同時に連結線１１３を介して第２サブアンテナ１１２に対して給電を行うか、または第２サブアンテナ１１２に対して給電を行うと同時に連結線１１３を介して第１サブアンテナ１１１に対して給電を行うこともできる。つまり、第１サブアンテナ１１１を介して第２サブアンテナ１１２に対して給電を行うこともでき、第２サブアンテナ１１２を介して第１サブアンテナ１１１に対して給電を行うこともできる。これを介して第２サブアンテナ１１２の追加による給電線の大きさを可能な限り小さくすることができ、同時に第１サブアンテナ１１１と第２サブアンテナ１１２が放射する電磁波の一致性も向上させることができる。

図２は、選択的一実施例によるアンテナ・イン・パッケージの分解図である。図１ないし図２に図示されたように、選択的一実施例において、図１に図示された構造を基盤として、生産、製造過程においてアンテナ・イン・パッケージ１１０の原価を下げ、実際の応用における性能を向上させるために、第１サブアンテナ１１１と第２サブアンテナ１１２間に距離調整層（図示せず）を設けることができる。前記距離調整層は、第１サブアンテナ１１１を第２サブアンテナ１１２と絶縁させることができる。同時に、実際の需要に応じて前記距離調整層が相応する厚さを有するように設定し、第１サブアンテナ１１１と第２サブアンテナ１１２間の間隔が設計要件を満たすようにすることができる。

選択的一実施例において、距離調整層は、複合層構造または単層構造であり得る。具体的に、実際の需要に応じて設けることができる。例えば、図２に図示されたように、距離調整層は、積層された第１誘電体層１１６と第２誘電体層１１７を含むことができる。ここで第１誘電体層１１６は、離隔のための絶縁層であり得、第２誘電体層１１７は、距離調整のための膜層構造であり得る。一部の選択的実施例において、距離調整層は、第１誘電体層１１６であり得る。すなわち、第１誘電体層１１６は、離隔及び距離調整に同時に使用することができ、第１サブアンテナ１１１と第２サブアンテナ１１２の間には、第２誘電体層１１７を設ける必要がない。

選択的一実施例において、図２に図示されたように、アンテナ・イン・パッケージ１１０が高周波の電磁波信号を伝送するのに使用される際、前述した第１誘電体層１１６は高周波の誘電体基板であり得、第２誘電体層１１７は有機誘電体層であり得る。これを介して、絶縁性能を備えると同時に間隔の設計要件を満たすことができる。

選択的一実施例において、図２に図示されたように、誘電恒数の設計要件を満たすために、第１誘電体層１１６の誘電恒数を第２誘電体層１１７の誘電恒数よりも大きくすることもできる。例えば、第１誘電体層１１６は、誘電恒数が高いガラス繊維エポキシ樹脂板であり得、第２誘電体層１１７は、誘電恒数が低い有機層であり得る。つまり、第１誘電体層１１６と第２誘電体層１１７を複合層として使用し、第２サブアンテナ１１２と第１サブアンテナ１１１間の誘電体の誘電恒数を調整することが容易である。同時に、第２誘電体層１１７を用いてアンテナ・イン・パッケージ１１０中の第２サブアンテナ１１２と第１サブアンテナ１１１の間隔の設計要件を満たすこともできる。

選択的一実施例において、図２に図示されたように、連結線１１３は、厚さ方向に沿って距離調整層を貫通するビア（ｖｉａ）導体であり得る。第２サブアンテナ１１２と第１サブアンテナ１１１間に複数の誘電体層が設けられる場合、誘電体層間に接触パッド１１４をさらに設けることができる。これは、各誘電体層のビア導体を貫通して互いに電気的に連結することが容易であり、第２サブアンテナ１１２と第１サブアンテナ１１１を電気的に連結した連結線を形成して、サブアンテナ間の電気的連結性能を向上させて、連結線を製造する工程の難易度を下げることができる。

実際の応用において、図２に図示された接触パッド１１４は、第２誘電体層１１７と第１誘電体層１１６間に設置され得ることに留意する。本出願の図２において、説明上の便宜のために、接触パッド１１４を第１誘電体層１１６の上方に設けた。ここで、本出願の実施例において、第１サブアンテナ１１１はダイポールアンテナ、マイクロストリップアンテナ等であり得、第２サブアンテナ１１２はスロットアンテナまたはパッチアンテナ等のタイプのアンテナであり得る。

図３は、選択的な異なる一実施例によるアンテナ・イン・パッケージの分解図である。選択的一実施例において、図２に図示された構造を基盤として、第１サブアンテナ１１１はダイポールアンテナであり、第２サブアンテナ１１２はスロットアンテナである場合を例に挙げて、本出願の実施例におけるアンテナ・イン・パッケージ構造を詳しく説明する。具体的に図３を参照すると、アンテナ・イン・パッケージ２１０は、積層されたダイポールアンテナ２１１とスロットアンテナ２１２、及びダイポールアンテナ２１１とスロットアンテナ２１２の間に設けられた距離調整層（図示せず）を含むことができる。前記距離調整層は、積層された有機層２１７と高周波の誘電体基板２１６を含むことができる。つまり、有機層２１７はスロットアンテナ２１２の上表面に積層され、高周波の誘電体基板２１６は有機層２１７の上表面に積層される。同時にダイポールアンテナ２１１は、高周波の誘電体基板２１６の上表面上に設けられる。また、ダイポールアンテナ２１１とスロットアンテナ２１２は、高周波の誘電体基板２１６と有機層２１７を順に貫通する連結線２１３を介して電気的に連結される。これを介して、スロットアンテナ２１２の給電線２１２３を用いてスロットアンテナ２１２に対する給電を具現することができると同時に、ダイポールアンテナ２１１中の各導体２１１１に給電を行うこともできる。

選択的一実施例において、使用された高周波の誘電体基板２１６の誘電恒数は有機層２１７の誘電恒数よりも大きいため、アンテナ・イン・パッケージ２１０中の誘電恒数の設計要件とサブアンテナ間の間隔の設計要件をすべて満たすことができる。選択的な代替実施例において、アンテナ・イン・パッケージ２１０の高周波の誘電体基板２１６が誘電恒数の設計要件と間隔の設計要件をいずれも満たす場合、有機層２１７を省略することができる。

選択的一実施例において、図３に図示されたように、電気的連結性能及び製造工程の利便性を向上させるために、スロットアンテナ２１２の上表面に接触パッド２１４をさらに設けることができる。これを通じて、連結線２１３の一端部が接触パッド２１４と前記スロットアンテナ２１２を介して電気的に連結され、連結線２１３の他端部が導体２１１１と連結され得る。ここで、前述した連結線２１３は例えばビア導体であり、連結線２１３はダイポールアンテナ２１１の製造時に同期的に製造することもできる。すなわち、各導体２１１１は、その下方の連結線２１３と一体となって成形され、下方の接触パッド２１４を介して金属層２１２１と電気的に連結され得る。

選択的一実施例において、図３に図示されたように、スロットアンテナ２１２は、金属層２１２１上に開設されたスロット構造を基盤として形成されたアンテナであり得る。例えば、再配線層（Ｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒｓ、ＲＤＬ）上に厚さ方向に沿って再配線層を貫通するスロット構造２１１２を開設することによって、前述したスロットアンテナ２１２を形成することができる。ＲＤＬ層を共有することによって、スロットアンテナ２１２の製造のために金属層が新たに追加されることを防ぎ、アンテナ・イン・パッケージ２１０の積層構造の厚さを効果的に軽減すると同時に、生産、製造原価を下げることができる。

図４は、選択的一実施例によるアンテナ・イン・パッケージにおける金属層の立体斜視図であり、図５は、図４に図示された構造の平面図である。図４及び図５に図示されたように、選択的一実施例において、スロットアンテナ２１２は、一つの「Ｈ」型スロット構造２１２２を有することができる。アンテナ・イン・パッケージ２１０の指向性放射の反対方向上において、ダイポールアンテナ２１１のいずれか一対の導体の投影は、すべて前記スロット構造２１２２の対向する両側にそれぞれ位置することができる。これを通じて、アンテナ・イン・パッケージ２１０の指向性放射性能をさらに向上させると同時に、スロットアンテナ２１２とダイポールアンテナ２１１間の間隔（ｄ）を（０、０．２５λ］の範囲で設けることができる。例えば、前述した間隔（ｄ）は、０．０５λ、０．１５λ、０．２λまたは０．２５λ等の値で設定することができる。これを通じて、ダイポールアンテナ２１１の影像アンテナとそれ自体が真上に同一の位相の放射場を有するようにする。同時に、ダイポールアンテナ２１１の放射場とスロットアンテナ２１２が、真下の放射場において互いに反対の位相を有し、互いに打ち消されるようにすることもできる。つまり、ダイポールアンテナ２１１とスロットアンテナ２１２は、複合アンテナ構造を形成することができる。これを通じて、アンテナ・イン・パッケージ２１０が指向性放射を具現すると同時に、前記アンテナ・イン・パッケージ２１０の作業帯域幅を拡張することもできる。

選択的な異なる一実施例において、図５に図示されたように、「Ｈ」型スロット構造２１２２は、互いに平行する２つの第１スロット、前記２つの第１スロットの中間部分を連結し、第１スロットに垂直の第２スロットを備えることができる。同時に、給電線２１２３は第２スロットの中間部分に開設することができ、前記給電線２１２３の一端部は第２スロットの一側壁に設けることができ、他端部は前記第２スロットを貫通して延長され得る。これを通じて、前述した第２スロットを、２つの長さが同一のスロットユニットに遮断することができる。また、給電線２１２３の両側に位置するスリットは、それぞれ一つのスロットユニットを貫通して連結され得る。ここで、前述した第１スロットとスロットユニットの等価長（ｌｅｑ）は、約０．５λないしλ（例えば０．５λ、０．６λ、０．７λ、０．８５λ、１λ等）に設定することができ、ｌｅｑ＝（１／２＊ｈ＋ｗ）である。λはダイポールアンテナとスロットアンテナ間の誘電体層において伝播される電磁波の波長である。ｈは第１スロットの長さであり、ｗはスロットユニットの長さである。第１スロットと第２スロットの幅はいずれもｂであり得、同時にスリットの幅はｂよりも小さい。

選択的な異なる一実施例において、スロットアンテナ２１２の上方に位置するダイポールアンテナ２１１は、複数の対の導体を含むことができる。各導体は、いずれも図５に図示された長方形のパッチであり得る。つまり、前記ダイポールアンテナ２１１は、複数の導体２１１１を含むことができ、前記複数の導体２１１１はアレイに配列され得る。ここで、一対の導体である、ある２つの導体２１１１がスロットアンテナ２１２に投影されるとき、前記２つの導体２１１１の投影は、それぞれスロット構造の両側に位置する。図５を参照すると、ダイポールアンテナ２１１は、４つの導体２１１１を含むことができる。前記４つの導体２１１１は２対の導体として使用され、各導体２１１１の投影は、いずれも２つの平行する第１スロット間の領域に位置する。また、各対の導体において、２つの導体２１１１の投影は、それぞれ第２スロットの両側に位置し、スロットユニットを中心線として、各対の導体に対応する導体２１１１の投影は、軸に対象になるように分布する。同時に前述した２対の導体は、対応する４つの導体２１１１の投影が給電線２１２３を中心軸線として軸に対象となるように分布する。

選択的な異なる一実施例において、図４に図示されたように、集積素子中のアンテナ構造の場合、スロットアンテナ２１２とダイポールアンテナ２１１間の間隔（ｄ）は、約（０、０．７５λ]で設けることができる。例えば、スロットアンテナ２１２とダイポールアンテナ２１１間の間隔（ｄ）を約０．２５λで設けて、アンテナ・イン・パッケージ２１０の真上においてダイポールアンテナ２１１の影像アンテナと前記ダイポールアンテナ２１１が同一の位相を有するようにすることができる。同時にスロットアンテナ２１２の放射場とアンテナ・イン・パッケージ２１０の真下において、ダイポールアンテナ２１１の放射場が反対の位相を有して互いに打ち消されるようにすることもできる。つまり、図４及び図５のダイポールアンテナ２１１とスロットアンテナ２１２は、複合アンテナ構造を有するアンテナ・イン・パッケージ２１０を形成する。これは、アンテナ・イン・パッケージ２１０が指向性放射を具現すると同時に、アンテナ・イン・パッケージ２１０の作業帯域幅が拡張されるようにすることができる。

選択的一実施例において、図２に図示された構造を基盤として、第１サブアンテナ１１１はダイポールアンテナであり、第２サブアンテナ１１２はスロットアンテナである場合を例に挙げて、本出願の実施例におけるアンテナ・イン・パッケージの変化構造を詳しく説明する。

図６に図示されたように、アンテナ・イン・パッケージ３１０は、スロットアンテナ２１２、スロットアンテナ２１２の上方に位置するダイポールアンテナ３１１、及びスロットアンテナ２１２とダイポールアンテナ３１１を互いに電気的に連結する連結線２１３を含むことができる。選択的一実施例において、アンテナ・イン・パッケージ３１０は接触パッド２１４をさらに含む。ここで、本実施例のアンテナ・イン・パッケージ３１０において、スロットアンテナ２１２は、図３ないし図７に図示されたアンテナ・イン・パッケージのスロットアンテナ構造と同一であり得るため、ここで同一の部分は詳しく説明しない。

選択的一実施例において、図６に図示されたように、スロットアンテナ２１２は「Ｈ」型スロット構造２１２２を含む。「Ｈ」型スロット構造２１２２は、互いに平行する２つの第１スロット、及び前記２つの第１スロットの中間部分を連結して第１スロットに垂直の第２スロットを備えることができる。ダイポールアンテナ３１１は、アレイで配列された２つの長方形パッチ３１１１を含むことができる。長方形パッチ３１１１の長さ方向は、「Ｈ」型スロット構造中の第２スロットの延長方向と垂直である。同時に前記ダイポールアンテナ３１１の２つの導体３１１１の投影は、「Ｈ」型スロット構造に対向する両側にそれぞれ位置することができる。

図７に図示されたように、選択的な異なる一実施例において、図２及び図６に図示された構造を基盤として、アンテナ・イン・パッケージ４１０のスロットアンテナは、図６に図示されたスロットアンテナと同一の構造を有し得るため、同一の部分は詳しく説明しない。同時に、アンテナ・イン・パッケージ４１０のダイポールアンテナ４１１は、アレイで配列された４つの長い帯状のパッチ４１１１を含むことができる。長い帯状のパッチ４１１１の延長方向は、「Ｈ」型スロット構造中の平行する２つのスロットの延長方向と平行する。同時に、前記ダイポールアンテナ４１１の４つの長い帯状のパッチ４１１１は、２対の導体を構成する。各対の導体に対応する２つの長い帯状のパッチ４１１１の投影は、「Ｈ」型スロット構造の対向する両側にそれぞれ位置する。

選択的一実施例において、図７に図示されたように、一対の導体である、ある２つの長い帯状のパッチ４１１１は、隣接する端部が連結線２１３と電気的に連結するのに使用され得る。つまり、前記隣接する端部の形状は、連結線２１３の断面の形状と等角であり、互いに遠い両端の端部は、いずれも円弧状であり得る。

前述した実施例において、ダイポールアンテナに含まれた導体の形状、数量及び分布状況等は、ダイポールアンテナのいずれか一対の導体の投影がスロットアンテナ中のスロット構造の両側にそれぞれ位置するように補償さえできれば、いずれも実際の需要に対応するように調整することができることに留意する。

図８は、選択的一実施例によるダミー構造の概略図である。図８に図示されたように、選択的一実施例において、アンテナ・イン・パッケージ５１０は、スロットアンテナ５１２、スロットアンテナ５１２の上方に位置するダイポールアンテナ２１１、及びスロットアンテナ５１２とダイポールアンテナ２１１を互いに電気的に連結する連結線２１３を含むことができる。ここで、スロットアンテナ５１２において金属層５１２１の非素子領域には、円形孔、四角孔等のような開口孔５１２４が均一に分布することができる。つまり、均一に分布する開口孔５１２４はダミー構造（ｄｕｍｍｙ）であって、材料の均一性を向上させる。これを通じて、生産、製造及び使用過程において、応力分布の不均一、膨張係数差等による構造の変形を効果的に軽減し、アンテナ・イン・パッケージ５１０の収率及び信頼性を向上させる。

図９は、選択的な異なる一実施例によるダミー構造の概略図である。選択的一実施例において、アンテナ・イン・パッケージ６１０は、スロットアンテナ６１２、スロットアンテナ６１２の上方に位置するダイポールアンテナ３１１、及びスロットアンテナ６１２とダイポールアンテナ３１１を互いに電気的に連結する連結線２１３を含むことができる。ここでスロットアンテナ６１２において、金属層６１２１、金属層６１２１を貫通するスロット構造６１２２、金属層６１２１に形成された給電線６１２３、及び金属層６１２１上に均一に分布された複数の金属シート６１２４を含むことができる。つまり、前記金属シート６１２４と図８に図示された開口孔５１２４は同一の作用をし、ダミー構造（ｄｕｍｍｙ）として材料の均一性を向上させることもできる。これを通じて、生産、製造及び使用過程において、応力分布の不均一、膨張係数差等による構造の変形を効果的に軽減し、アンテナ・イン・パッケージ５１０の収率及び信頼性を向上させる。

本出願の実施例において、ダミー構造（ｄｕｍｍｙ）は、具体的な設計需要に応じてダミー構造の形状、大きさ及び分布等を選択してアンテナ・イン・パッケージの収率及び信頼性を向上させることができることに留意する。

図１０及び図１１は、異なるスロット形状を有するスロットアンテナの平面図である。選択的一実施例において、図２に図示された構造を基盤として、スロット形状が異なるスロットアンテナを例に挙げて説明する。具体的に以下の通りである。

図１０に図示されたように、選択的一実施例においてスロットアンテナ３１２は、金属層３１２１、金属層３１２１を貫通するスロット構造３１２２、及び金属層３１２１に形成された給電線３１２３を含むことができる。ここで、スロット構造３１２２は、図５に図示された「Ｈ」型スロット構造に基盤を置くことができる。つまり、２つの平行する第１スロットを第２スロットに対して同一の傾斜角度で対向延長されるように調節して、図１０において対象となるように分布されたスロットアンテナ３１２を形成する。選択的な異なる一実施例において、図１１に図示されたように、スロットアンテナ４１２は、金属層４１２１及び金属層４１２１を貫通する帯状スロット構造４１２２を含むことができる。

図１１に図示されたように、スロットアンテナ４１２の帯状スロット構造４１２２は、電磁波放射に使用され得る。前記スロットアンテナ４１２は、前述した各実施例のアンテナ・イン・パッケージ中の、スロットアンテナを代替するのに使用され得る。例えば、図３ないし図９に図示されたアンテナ・イン・パッケージを例に挙げると、アンテナ・イン・パッケージは、スロットアンテナ４１２とダイポールアンテナ２１１で構成される複合アンテナを含むことができる。

図１２は、選択的一実施例による帯状スロットアンテナを有するアンテナ・イン・パッケージの分解図である。図１３は、選択的な一実施例による帯状スロットアンテナを有するアンテナ・イン・パッケージの平面図である。ここで、明確性のために、図１２において、アンテナ・イン・パッケージの各部分を分離して図示し、図１３では、誘電体層７１６と離隔層７１７を省略した。

図１２に図示されたように、選択的一実施例において、アンテナ・イン・パッケージ７１０は、帯状スロットアンテナ７１２、帯状スロットアンテナ７１２の上方に位置するダイポールアンテナ７１１、帯状スロットアンテナ７１２とダイポールアンテナ７１１間に位置する誘電体層７１６、及び帯状スロットアンテナ７１２とダイポールアンテナ７１１を互いに電気的に連結した連結線７１３を含むことができる。選択的一実施例において、アンテナ・イン・パッケージ７１０は、接触パッド７１４と離隔層７１７をさらに含むことができる。ここで、帯状スロットアンテナ７１２とダイポールアンテナ７１１の誘電体層が単層構造である場合、すなわち、図１２に図示された構造において、帯状スロットアンテナ７１２とダイポールアンテナ７１１に誘電体層７１６または離隔層７１７のみ設けられる場合、接触パッド７１４を設ける必要がない場合もある。

選択的な異なる一実施例において、図１２に図示されたように、帯状スロットアンテナ７１２は、第１金属層７１２１、第２金属層７１２２、及び第１金属層７１２１を貫通するスロット構造７１２４を含むことができる。ここでスロット構造７１２４は、帯状スロットを含む。図面に図示されたように、第１金属層７１２１と第２金属層７１２２の間に、連結線７１２３がさらに含まれる。連結線７１２３は、帯状スロットの両側に分布し、第１金属層７１２１、第２金属層、及び連結線７１２３間は、導波路を形成する。選択的一実施例において、帯状スロットアンテナ７１２は、金属導波路を含むことができる。金属導波路の表面には、帯状スロット構造７１２４が備えられる。同時に、前記帯状スロット構造７１２４とアンテナ・イン・パッケージ７１０を構成するダイポールアンテナ７１１において、ある一対の導体（すなわち、金属パッチ７１１１）の投影は、いずれも帯状スロット構造７１２４中の帯状スロットの両側、すなわち図１１に図示された帯状スロット構造４１２２の上下両側に分布する。

本出願の実施例において、スロットアンテナは、「Ｓ」型スロットアンテナ、「Ｌ」型スロットアンテナ等のように、非対象分布の構造でもあり得る。また、図５に図示された「Ｈ」型スロットアンテナ等のように、対象分布の構造でもあり得る。同時に、図１３に図示された帯状スロットアンテナ等でもあり得る。つまり、これは、それに対応するダイポールアンテナとアンテナ・イン・パッケージを形成さえできれば良い。

また、本出願の実施例において、アンテナ・イン・パッケージは、独立したモジュールアセンブリであり得、異なる部材と集積されてＲＦアセンブリを構成するアンテナユニットでもあり得る。同時に前記アンテナ・イン・パッケージは、無線通信、レーダ探知、距離測定及びイメージング等の多様な分野に応用され得る。また、ミリ波等の高周波センサのように、工業、自動車、電子製品及びスマートホーム等のセンサを構成するのに使用されることもある。

実際の応用において、アンテナの大きさは、一般的にアンテナ制作に使用される基材中のガイド波の波長に正比例する。したがって、ミリ波等の高周波帯域に作動するアンテナの大きさが相対的に比較的小さいため、アンテナ・イン・パッケージ構造を具現することができる。高周波センサ等のように、集積アンテナ・イン・パッケージが必要となり得る分野に対して、本出願の実施例はアンテナ・イン・パッケージをさらに提供する。本出願の実施例のアンテナ・イン・パッケージを基盤として、ダイポールアンテナとスロットアンテナを近接して設けることにより、複合アンテナ構造を構成することができる。さらに、前記アンテナ・イン・パッケージが電磁波の指向性放射を具現するようにすることができる。前記アンテナ・イン・パッケージは、指向性放射領域に分布するエネルギー強度を向上させると同時に、スロットアンテナをダイポールアンテナの「反射面」として用いることができる。金属層を反射面として別途設けて指向性放射を具現しなければならない従来のアンテナ構造に比べて、これは、形成されたアンテナ・イン・パッケージの厚さをさらに縮小させることができる。また、アンテナ配置の柔軟性も具現することができ、アンテナの製造難易度及び信頼性の問題を効果的に下げることができる。

具体的に、選択的一実施例において、アンテナ・イン・パッケージは、スロットアンテナ、ダイポールアンテナ、及び誘電体層等の部材を含むことができる。ダイポールアンテナは、前述したスロットアンテナのアンテナ送信面の上方に設けられ、スロットアンテナとダイポールアンテナが複合アンテナ構造を構成して指向性放射を具現するようにする。誘電体層はダイポールアンテナとスロットアンテナ間に設けられ、ダイポールアンテナとスロットアンテナを離隔させると同時に、前記誘電体層の厚さを調整してダイポールアンテナとスロットアンテナ間の間隔をさらに調整することができる。これを通じて、複合アンテナ構造の指向性放射性能をさらに向上させることができる。ここで、本出願の実施例によるアンテナ・イン・パッケージは、各分野において、高周波帯域の送受信アンテナに使用され得る。例えば、５Ｇ通信システムにおけるミリ波周波数帯域の送受信アンテナ、レーダ分野における７７ＧＨｚ周波数帯域の送受信アンテナ、レーダ分野における２４ＧＨｚ周波数帯域の送受信アンテナ等がある。

選択的一実施例において、指向性放射方向の反対方向において、ダイポールアンテナの投影は、スロットアンテナのアンテナ送信面上に部分的または全体的に投射され、アンテナ・イン・パッケージの指向性放射性能を向上させる。また、指向性放射方向上において、スロットアンテナとダイポールアンテナ間の間隔を調整することによって、アンテナ・イン・パッケージの指向性放射性能をさらに向上させることもできる。例えば、指向性放射方向上において、スロットアンテナとダイポールアンテナ間の間隔（ｄ）を、（０、０．７５λ］の値の集合範囲内に設定することができる。すなわち、前記ｄの値は、０．１２λ、０．２２λ、０．２５２λ、０．３２λ、０.４２λ、０.４５２λ、０.５５２λ、０.６５２λまたは０.７５λ等であり得る。同時に、設計間隔の範囲内において、ｄの値を０.２５λに可能な限り近く、または一致するようにして、アンテナ・イン・パッケージの大きさとアンテナ・イン・パッケージの指向性放射性能をすべて考慮することができる。ここでλは、アンテナ・イン・パッケージが電磁波を放射する波長である。

選択的な異なる一実施例において、スロットアンテナのアンテナ送信面は、ダイポールアンテナのアンテナ送信面と互いに平行し得る。ダイポールアンテナのいずれか一対の導体は、指向性放射方向の反対方向における投影がスロットアンテナ中のスロット構造の対向する両側にそれぞれ位置する。同時に各導体は、いずれも誘電体層を貫通する連結線を介してそれぞれスロットアンテナ上に電気的に連結され得る。つまり、スロットアンテナを介してダイポールアンテナに対する給電を行って、アンテナ・イン・パッケージの指向性放射特性をさらに向上させることができる。

選択的一実施例において、本出願は、レーダアセンブリパッケージをさらに提供する。ここには、配線層、配線層上に設けられたレーダチップダイ、及び本出願のいずれかの実施例によるアンテナ・イン・パッケージを含むことができる。すなわち、レーダチップダイは、配線層を介してアンテナ・イン・パッケージと電気的に連結され、指向性送受信アンテナが集積されたレーダチップを形成することができる。

選択的一実施例において、レーダアセンブリパッケージのアンテナ・イン・パッケージは、スロットアンテナ、及び前記スロットアンテナの送受信面の上方に設けられたダイポールアンテナを含むことができる。レーダアセンブリパッケージは、パッケージ層をさらに含むことができる。前記パッケージ層は、前述した配線層上のレーダチップダイを密封することができる。前述したダイポールアンテナとレーダチップダイは、配線層の同一側に集積され、配線層上においてレーダチップダイの設置位置に対向する他側表面上にソルダボール（ｓｏｌｄｅｒ ｂａｌｌ）が設けられ得る。ここで前述したダイポールアンテナは、パッケージ層内に集積されてＡＩＰ（Ａｎｔｅｎｎａ ｉｎ Ｐａｃｋａｇｅ）アンテナ・イン・パッケージを形成することができる。同時に前記ダイポールアンテナは、パッケージ層の外表面上に集積されてＡＯＰ（Ａｎｔｅｎｎａ ｏｎ Ｐａｃｋａｇｅ）アンテナ・イン・パッケージを形成することもできる。

選択的一実施例において、レーダアセンブリパッケージにおけるアンテナ・イン・パッケージのスロットアンテナは、パッケージ層に製造された金属層上にスロット構造を開設して形成したアンテナであり得る。ビア（ｖｉａ）導体を介して配線層及びダイポールアンテナとそれぞれ電気的に連結して、スロットアンテナを用いてダイポールアンテナに対する給電を行うことができる。これを通じて、給電線を節約してアンテナ・イン・パッケージの大きさを小さくし、スロットアンテナとダイポールアンテナの放射信号の共通性を向上させる。

選択的な異なる一実施例において、レーダアセンブリパッケージにおけるアンテナ・イン・パッケージのスロットアンテナは、配線層上にスロット構造を開設して形成したアンテナであり得る。また、ビア（ｖｉａ）導体を介してダイポールアンテナと電気的に連結して、スロットアンテナを用いてダイポールアンテナに対する給電を行うことができる。これを通じて、金属層を節約してアンテナ・イン・パッケージの大きさをさらに小さくし、スロットアンテナとダイポールアンテナの放射信号の共通性をさらに確保することができる。

選択的な異なる一実施例において、金属構造材料の均一性を向上させるために、スロットアンテナを形成する金属層またはは配線層の空き領域（例えば非素子領域）にダミー構造（ｄｕｍｍｙ）を設けることができる。すなわち、前述したスロット構造等の部材が設けられる領域を素子領域と定義する。

以下では、添付図面を参照して、本出願の実施例のレーダアセンブリパッケージ及びレーダアセンブリパッケージに設けられるアンテナ・イン・パッケージについて詳しく説明する。

本出願の実施例において、アンテナ・イン・パッケージは、積層されたダイポールアンテナとスロットアンテナを含むことができる。「前方向」の放射方向は、ダイポールアンテナの金属層に垂直であり、スロットアンテナから遠い方向である（図１４ないし図１８において矢印が指す方向）。「後方向」の放射方向は、ダイポールアンテナの金属層に垂直であり、スロットアンテナを向く方向である（図１６ないし図１９において矢印が指す方向と反対方向）。

図１４は、選択的一実施例によるレーダアセンブリパッケージの断面図である。レーダアセンブリパッケージ８００は、配線層１０１、配線層１０１の第１表面に装着されるレーダチップダイ（ｄｉｅ）１０２、レーダチップダイ１０２をカバーするパッケージ層１０３、及びパッケージ層１０３に位置するＡＩＰアンテナ・イン・パッケージ８１０等を含む。ここで配線層１０１は、チップパッケージングのファンアウト（ｆａｎ－ｏｕｔ）に使用される金属層であり得、ＡＩＰアンテナ・イン・パッケージ８１０は、配線層１０１を介してレーダチップダイ１０２と電気的に連結され得る。

選択的一実施例において、図１４に図示されたように、ＡＩＰアンテナ・イン・パッケージ８１０は、別途製造した後にレーダチップダイ１０２と共にパッケージングすることができる。また、レーダチップダイ１０２のパッケージング工程段階において、ＡＩＰアンテナ・イン・パッケージ８１０の各部分を製造してウエハレベルのアンテナ・イン・パッケージを形成して工程の柔軟性を向上させることもできる。

例えば、図１４に図示されたように、ＡＩＰアンテナ・イン・パッケージ８１０は、第２サブアンテナ８１２、第２サブアンテナ８１２の送信面の上方に位置する第１サブアンテナ８１１、第２サブアンテナ８１２と第１サブアンテナ８１１間に位置する誘電体層８１６、及び第２サブアンテナ８１２と第１サブアンテナ８１１を互いに電気的に連結した連結線（例えばビア導体）８１３を含むことができる。つまり、本実施例において、レーダチップダイ１０２のパッケージング工程段階において、ＡＩＰアンテナ・イン・パッケージ８１０の各部分を製造してウエハレベルのアンテナ・イン・パッケージを形成することができる。同時に、第１サブアンテナ８１１と第２サブアンテナ８１２の具体的な構造は、それぞれ図１ないし図１３に図示されたアンテナ・イン・パッケージのうち、第１サブアンテナ（例えばスロットアンテナ）及び第２サブアンテナ（例えばダイポールアンテナ）の構造と一対一で対応することができる。説明上の便宜のために、ここで同一の部分は詳しく説明しない。

選択的一実施例において、図１４に図示された誘電体層８１６は、ガラス繊維エポキシ樹脂板（ＦＲ４）、セラミック板または高周波ＲＦ基板等であり得る。前記誘電体層８１６は、絶縁性を有し、第２サブアンテナ８１２と第１サブアンテナ８１１を絶縁分離させることができる。同時に第２サブアンテナ８１２と第１サブアンテナ８１１は、いずれも金属層のパターン化によって形成されたアンテナ構造であり得る。連結線８１３はビア導体であり得る。前記ビア導体は、銅材料を用いて誘電体層８１６の貫通孔に埋め込んで形成することができる。また、製造工程において、材料の均一性を向上させるために、配線層１０１の空き領域（すなわち、非素子領域）に穴または金属パッチ等の形態のダミー構造１０４を設けることもできる。

選択的な異なる一実施例において、図１４に図示されたレーダチップダイ１０２は、順次配線層１０１及び給電線８１８を経て第２サブアンテナ８１２に電気信号を伝送することができる。また、第２サブアンテナ８１２を用いて連結線８１３を経て第１サブアンテナ８１１に電気信号を伝送することができる。異なる代替的な実施例において、アンテナ・イン・パッケージ８１０は、接地層と結合された伝送路をさらに含むことができる。給電線の代わりに伝送路を採択して電気信号を伝送することができる。同時に、配線層１０１を経て別途の伝送路を採択してそれぞれ第１サブアンテナ８１１と第２サブアンテナ８１２に給電を行うこともできる。

レーダアセンブリパッケージ８００は、前述したパッケージ構造全体を形成する。ここで、配線層１０１の第２表面は、ソルダボール１０５をさらに設けて外部回路と電気的に連結するのに使用することができる。

図１５は、選択的な異なる一実施例によるレーダアセンブリパッケージの断面図である。レーダアセンブリパッケージ８０１は、配線層１０１、配線層１０１の第１表面に装着されるレーダチップダイ（ｄｉｅ）１０２、レーダチップダイ１０２をカバーするパッケージ層１０３、及びパッケージ層１０３に位置するＡＩＰアンテナ・イン・パッケージ８２０等を含む。ここで、配線層１０１はチップパッケージングのファンアウト（ｆａｎ－ｏｕｔ）に使用される金属層であり得、ＡＩＰアンテナ・イン・パッケージ８２０は、配線層１０１を介してレーダチップダイ１０２と電気的に連結され得る。

本実施例において、ＡＩＰアンテナ・イン・パッケージ８２０は、第２サブアンテナ８２２、第２サブアンテナ８２２の送信面の上方に位置する第１サブアンテナ８２１、第２サブアンテナ８２２と第１サブアンテナ８２１間に位置する誘電体層８２６、及び第２サブアンテナ８２２と第１サブアンテナ８２１を互いに電気的に連結した連結線（例えばビア導体）８２３を含むことができる。

前記レーダアセンブリパッケージ８０１のＡＩＰアンテナ・イン・パッケージ８２０において、連結線８２３は距離調整層８２６を貫通し、第１サブアンテナ８２１は、ビア導体を経て第２サブアンテナ８２２と電気的に連結される。また、第２サブアンテナ８２２は、配線層１０１中の金属層におけるアンテナであり得る。また、配線層１０１を経てレーダチップダイ１０２と電気的に連結される。例えば、配線層１０１上に金属層エッチング工程を行い、スロットパターンを形成して第２サブアンテナ８２２を構成する。図１４に図示されたレーダアセンブリパッケージと比較するとき、図１５に図示されたレーダアセンブリパッケージは、給電線８２８が省略された。すなわち、パッケージ層に第２サブアンテナ８２２を形成するための金属層を製造する必要なく、第１サブアンテナを製造するための一層の金属層のみ製造すれば、アンテナ・イン・パッケージ及びレーダアセンブリパッケージの大きさをさらに小さくすることができる。

また、製造工程において材料の均一性を向上させるために、配線層１０１の空き領域（すなわち、非素子領域）に、穴または金属パッチ等の形態のダミー構造１０４を設けることもできる。選択的な異なる一実施例において、第２サブアンテナ８２２の金属層に穴または金属パッチ等の形態のダミー構造を設けて、材料の均一性を向上させることができる。

図１６は、選択的一実施例によるＡＯＰアンテナ・イン・パッケージを有するレーダアセンブリパッケージの断面図である。レーダアセンブリパッケージ８０２は、配線層１０１、配線層１０１の前方向表面に設けられるレーダチップダイ（ｄｉｅ）１０２、レーダチップダイ１０２をカバーするパッケージ層１０３、及びＡＯＰアンテナ・イン・パッケージ８３０等を含むことができる。ここで、配線層１０１はチップパッケージングのファンアウト（ｆａｎ－ｏｕｔ）に使用される金属層であり得、ＡＯＰアンテナ・イン・パッケージ８３０は、配線層１０１を介してレーダチップダイ１０２と電気的に連結され得る。

本実施例において、ＡＯＰアンテナ・イン・パッケージ８３０は、第２サブアンテナ８３２、第２サブアンテナ８３２の送信面の上方に位置する第１サブアンテナ８３１、第２サブアンテナ８３２と第１サブアンテナ８３１間に位置する誘電体層８３６、及び第２サブアンテナ８３２と第１サブアンテナ８３１を互いに電気的に連結した連結線（例えばビア導体）８３３を含むことができる。

本実施例において、レーダチップダイ１０２のパッケージング工程段階において、ＡＯＰアンテナ・イン・パッケージ８３０の各部分を製造してウエハレベルのアンテナ・イン・パッケージを形成することができる。ＡＯＰアンテナ・イン・パッケージ８３０の第２サブアンテナ８３２、誘電体層８３６及び連結線８３３は、パッケージ層１０３内部に形成される。第１サブアンテナ８３１は、パッケージ層１０３の表面に形成されて連結線８３３に電気的に連結される。ＡＯＰアンテナ・イン・パッケージ８３０は、パッケージ層の表面を十分に用いてレーダアセンブリパッケージの大きさをさらに減少させると同時に、チップからアンテナへの相互接続損失を減少させる。

本実施例において、第１サブアンテナ８３１と第２サブアンテナ８３２の具体的な構造は、それぞれ図１ないし図１３に図示されたアンテナ・イン・パッケージ中の第１サブアンテナ及び第２サブアンテナの構造に一つ一つ対応することができる。同時に、配線層１０１、レーダチップダイ（ｄｉｅ）１０２及びパッケージ層１０３の具体的な構造は、それぞれ図１４に図示されたレーダアセンブリパッケージ中の配線層、レーダチップダイ及びパッケージ層の構造に一つ一つ対応することができる。説明上の便宜のために、ここで同一の部分は詳しく説明しない。

選択的な異なる一実施例において、図１６における第２サブアンテナ８３２は、配線層１０１の金属層に形成されたアンテナでもあり得る。例えば、配線層１０１上に金属層エッチング工程を行い、スロットパターンを形成することによって、第２サブアンテナ８３２を構成する。すなわち、パッケージ層に第２サブアンテナ８３２を形成するための金属層を製造する必要なく、第１サブアンテナを製造するための一層の金属層のみ製造すれば、アンテナ・イン・パッケージ及びレーダアセンブリパッケージの大きさをさらに小さくすることができる。

図１７は、選択的一実施例によるＡＩＰアンテナ・イン・パッケージを有するレーダアセンブリパッケージの断面図である。図１７に図示されたように、レーダアセンブリパッケージ９００は、配線層１０１、配線層１０１の前方向表面に設けられたレーダチップダイ（ｄｉｅ）１０２、レーダチップダイ１０２をカバーするパッケージ層１０３、及びパッケージ層１０３に位置するＡＩＰアンテナ・イン・パッケージ９１０等を含むことができる。ここで、配線層１０１は、チップパッケージングのファンアウト（ｆａｎ－ｏｕｔ）に使用される金属層であり得、ＡＩＰアンテナ・イン・パッケージ９１０は、配線層１０１を介してレーダチップダイ１０２と電気的に連結され得る。

選択的一実施例において、図１７に図示されたように、ＡＩＰアンテナ・イン・パッケージ９１０は、別途製造した後にレーダチップダイ１０２と共にパッケージングすることができる。また、レーダチップダイ１０２のパッケージング工程段階において、ＡＩＰアンテナ・イン・パッケージ９１０の各部分を製造し、ウエハレベルのアンテナ・イン・パッケージを形成して工程の柔軟性を向上させることもできる。

例えば、図１７に図示されたように、ＡＩＰアンテナ・イン・パッケージ９１０は、スロットアンテナ９１２、スロットアンテナ９１２の送信面の上方に位置するダイポールアンテナ９１１、スロットアンテナ９１２とダイポールアンテナ９１１間に位置する誘電体層９１６、及びスロットアンテナ９１２とダイポールアンテナ９１１を互いに電気的に連結した連結線（例えばビア導体）９１３を含むことができる。つまり、本実施例において、レーダチップダイ１０２のパッケージング工程段階において、ＡＩＰアンテナ・イン・パッケージ９１０の各部分を製造してウエハレベルのアンテナ・イン・パッケージを形成することができる。同時に、ダイポールアンテナ９１１とスロットアンテナ９１２の具体的な構造は、それぞれ図３ないし図１３に図示されたアンテナ・イン・パッケージ中のダイポールアンテナ及びスロットアンテナの構造に一つ一つ対応することができる。説明上の便宜のために、ここで同一の部分は詳しく説明しない。

選択的な異なる一実施例において、図１７におけるスロットアンテナ９１２は、配線層１０１にスロット構造を開設して形成するアンテナでもあり得る。例えば、配線層１０１上に金属層エッチング工程を行い、スロットパターンを形成することによって、スロットアンテナ９１２を構成する。すなわち、パッケージ層にスロットアンテナ９１２を形成するための金属層を製造する必要なく、ダイポールアンテナを製造するための一層の金属層のみを製造すれば、アンテナ・イン・パッケージ及びレーダアセンブリパッケージの大きさをさらに小さくすることができる。

選択的一実施例において、図１７に図示された誘電体層９１６は、ガラス繊維エポキシ樹脂板（ＦＲ４）、セラミック板または高周波ＲＦ基板等であり得る。前記誘電体層９１６は、絶縁性を有し、スロットアンテナ９１２とダイポールアンテナ９１１を絶縁分離させることができる。同時にスロットアンテナ９１２とダイポールアンテナ９１１は、いずれも金属層のパターン化によって形成されたアンテナ構造であり得る。連結線９１３はビア導体であり得る。前記ビア導体は、銅材料を用いて誘電体層９１６の貫通孔に埋め込んで形成することができる。また、製造工程において、材料の均一性を向上させるために、配線層１０１の空き領域（すなわち、非素子領域）に、穴または金属パッチ等の形態のダミー構造１０４を設けることもできる。

選択的な異なる一実施例において、図１７に図示されたレーダチップダイ１０２は、順次配線層１０１及び給電線９１８を経てスロットアンテナ９１２に電気信号を伝送することができる。また、スロットアンテナ９１２を用いて連結線９１３を経てダイポールアンテナ９１１に電気信号を伝送することができる。異なる代替的な実施例において、アンテナ・イン・パッケージ９１０は、接地層と結合された伝送路をさらに含むことができる。給電線の代わりに伝送路を採択して電気信号を伝送することができる。同時に、配線層１０１を経て別途の伝送路を採択してそれぞれダイポールアンテナ９１１とスロットアンテナ９１２に給電を行うこともできる。

図１８は、選択的な異なる一実施例によるＡＩＰアンテナ・イン・パッケージを有するレーダアセンブリパッケージの断面図である。レーダアセンブリパッケージ９０１は、配線層１０１、配線層１０１の第１表面に装着されるレーダチップダイ（ｄｉｅ）１０２、レーダチップダイ１０２をカバーするパッケージ層１０３、及びパッケージ層１０３に位置するＡＩＰアンテナ・イン・パッケージ９２０等を含む。ここで、配線層１０１は、チップパッケージングのファンアウト（ｆａｎ－ｏｕｔ）に使用される金属層であり得、ＡＩＰアンテナ・イン・パッケージ９２０は、配線層１０１を介してレーダチップダイ１０２と電気的に連結され得る。

本実施例において、ＡＩＰアンテナ・イン・パッケージ９２０は、スロットアンテナ９２２、スロットアンテナ９２２の送信面の上方に位置するダイポールアンテナ９２１、スロットアンテナ９２２とダイポールアンテナ９２１間に位置する誘電体層９２６、及びスロットアンテナ９２２とダイポールアンテナ９２１を互いに電気的に連結した連結線（例えばビア導体）９２３を含むことができる。

前記レーダアセンブリパッケージ９０１のＡＩＰアンテナ・イン・パッケージ９２０において、連結線９２３は誘電体層９２６を貫通し、ダイポールアンテナ９２１は、ビア導体を経てスロットアンテナ９２２と電気的に連結される。また、スロットアンテナ９２２は、配線層１０１にスロット構造を開設して形成されたアンテナであり得る。また、配線層１０１を経てレーダチップダイ１０２と電気的に連結される。例えば、配線層１０１上に金属層エッチング工程を行い、スロットパターンを形成してスロットアンテナ９２２を構成する。図１７に図示されたレーダアセンブリパッケージと比較するとき、図１８に図示されたレーダアセンブリパッケージは、給電線９１８が省略された。すなわち、パッケージ層にスロットアンテナ９２２を形成するための金属層を製造する必要なく、ダイポールアンテナを製造するための一層の金属層のみ製造すれば、アンテナ・イン・パッケージ及びレーダアセンブリパッケージの大きさをさらに小さくすることができる。

また、製造工程において材料の均一性を向上させるために、配線層１０１の空き領域（すなわち、非素子領域）に、穴または金属パッチ等の形態のダミー構造１０４を設けることもできる。選択的な異なる一実施例において、スロットアンテナ９２２の金属層に、穴または金属パッチ等の形態のダミー構造を設けて材料の均一性を向上させることができる。

図１９は、選択的な異なる一実施例によるＡＯＰアンテナ・イン・パッケージを有するレーダアセンブリパッケージの断面図である。レーダアセンブリパッケージ９０２は、配線層１０１、配線層１０１の前方向表面に設けられるレーダチップダイ（ｄｉｅ）１０２、レーダチップダイ１０２をカバーするパッケージ層１０３、及びＡＯＰアンテナ・イン・パッケージ９３０等を含むことができる。ここで、配線層１０１は、チップパッケージングのファンアウト（ｆａｎ－ｏｕｔ）に使用される金属層であり得、ＡＯＰアンテナ・イン・パッケージ９３０は、配線層１０１を介してレーダチップダイ１０２と電気的に連結され得る。

本実施例において、ＡＯＰアンテナ・イン・パッケージ９３０は、スロットアンテナ９３２、スロットアンテナ９３２の送信面の上方に位置するダイポールアンテナ９３１、スロットアンテナ９３２とダイポールアンテナ９３１間に位置する誘電体層９３６、及びスロットアンテナ９３２とダイポールアンテナ９３１を互いに電気的に連結した連結線（例えばビア導体）９３３を含むことができる。

本実施例において、レーダチップダイ１０２のパッケージング工程段階において、ＡＯＰアンテナ・イン・パッケージ９３０の各部分を製造してウエハレベルのアンテナ・イン・パッケージを形成することができる。ＡＯＰアンテナ・イン・パッケージ９３０のスロットアンテナ９３２、誘電体層９３６及び連結線９３３は、パッケージ層１０３内部に形成される。ダイポールアンテナ９３１は、パッケージ層１０３の表面に形成されて連結線９３３に電気的に連結される。ＡＯＰアンテナ・イン・パッケージ９３０は、パッケージ層の表面を十分に用いてレーダアセンブリパッケージの大きさをさらに減少させると同時に、チップからアンテナへの相互接続損失を減少させる。

本実施例において、ダイポールアンテナ９３１とスロットアンテナ９３２の具体的な構造は、それぞれ図１ないし図１３に図示されたアンテナ・イン・パッケージ中のダイポールアンテナ及びスロットアンテナの構造に一つ一つ対応することができる。同時に、配線層１０１、レーダチップダイ（ｄｉｅ）１０２及びパッケージ層１０３の具体的な構造は、それぞれ図１４に図示されたレーダチップダイ中の配線層、レーダチップダイ及びパッケージ層の構造に一つ一つ対応することができる。説明上の便宜のために、ここで同一の部分は詳しく説明しない。

選択的な異なる一実施例において、図１９におけるスロットアンテナ９３２は、配線層１０１にスロット構造を開設して形成するアンテナでもあり得る。例えば、配線層１０１上に金属層エッチング工程を行い、スロットパターンを形成することによって、スロットアンテナ９３２を構成する。すなわち、パッケージ層にスロットアンテナ９３２を形成するための金属層を製造する必要なく、ダイポールアンテナを製造するための一層の金属層のみ製造すれば、アンテナ・イン・パッケージ及びレーダアセンブリパッケージの大きさをさらに小さくすることができる。

従来のレーダアセンブリパッケージは、大面積の接地層を形成し、接地層にはビア導体が貫通する開口を形成しなければならない。従来のレーダアセンブリパッケージと比較するとき、本出願の実施例のレーダアセンブリパッケージは、アンテナ・イン・パッケージを形成した。アンテナ・イン・パッケージのスロットアンテナまたは第２サブアンテナが接地層を代替し、スロットアンテナまたは第２サブアンテナが所定領域に位置する電磁波を打ち消すため、指向性放射を具現することができる。また、レーダアセンブリパッケージの構造を単純化して製造原価を効果的に下げることによって、応用の展望が大幅に拡張された。

図２０は、選択的一実施例によるアンテナ・イン・パッケージの周波数応答グラフである。前記図２０に図示されたグラフにおいて、横軸は周波数を示し、縦軸は反射係数を示すことができる。図３ないし図５を参照すると、図３ないし図５に図示されたアンテナ・イン・パッケージの構造を基盤として、異なる作業周波数下における、アンテナ・イン・パッケージ２１０の反射係数のアンテナ給電ポートの反射波と入射波の出力比、すなわち反射損失比を取得することができる。ここで、反射係数が小さいほどアンテナが放射するエネルギーが大きいことを意味する。

図２０からわかるように、アンテナ・イン・パッケージ２１０は、７１．６ＧＨｚないし８６.５ＧＨｚの周波数帯域内において、反射係数がいずれも－２０ｄＢ未満である。７７ＧＨｚを中心周波数として、アンテナ・イン・パッケージ２１０の作業帯域幅は、７１.６ＧＨｚないし８６.５ＧＨｚの範囲に到達することができる。前記作業周波数帯域は、図１に図示された従来のレーダアセンブリパッケージにおけるアンテナ・イン・パッケージよりはるかに高い。前述したように、配線層の加工工場の加工工程の限界及び誤差はすべて０．１ｍｍ水準である。アンテナの作業周波数も約１０％偏向され得る。本出願の実施例を適用したアンテナ・イン・パッケージは、比較的広い作業周波数帯域を有する。一定の製造工程の誤差があったとしても、前記アンテナ・イン・パッケージの反射係数は依然として比較的小さいため、ＲＦモジュールの正常な作業要件を満たすことができる。

図２１は、選択的一実施例によるアンテナ・イン・パッケージの利得パターンである。図３ないし図５に図示されたアンテナ・イン・パッケージ構造を基盤として、前記グラフの横軸は、アンテナの磁界ベクトル平面（Ｈ面）、電場の適正平面（Ｅ面）の利得を示す。縦軸は、アンテナ・イン・パッケージ２１０に対するダイポールアンテナの金属層の法線方向の方向角を示す。

図２１からわかるように、前記アンテナ・イン・パッケージの主要放射エネルギーは、いずれも前方向、すなわち０度ないし＋－９０度以内に集中する。後方向の放射は相対的に比較的弱い。前記特性は、本発明のアンテナ・イン・パッケージが多様な複雑なシステム環境において使用され得るように保障する。このアンテナパターンは、配線層の設計等による影響を比較的受けにくい。

本願において、第１、第２等のような関係用語は、一つの実体または操作を異なる実体または操作と区分するためのものであるだけで、これらの実体または操作間に、いかなる実際の関係や順序の存在が必要であったり、または、そのように暗示したりするものではないことに留意する。用語「含む」、「包括」またはこれの他の変形は、非排他的な含有まで内包するものであるため、一連の要素を含む過程、方法、物品または設備は、そのような要素を含むだけでなく、明示的に羅列されていない異なる要素をさらに含み、またはこれらの過程、方法、物品または設備固有の要素も含むという点に留意しなければならない。これ以上の制限がない場合、「一つの…を含む」という文章で限定される要素は、該当要素を含む過程、方法、物品または設備に異なる同一の要素が存在することを排除しない。

前述の通りの本出願の実施例によると、これらの実施例は、いずれも細部事項が詳しく説明されておらず、本出願は、前記具体的な実施例により制限されない。もちろん、前記説明をもとに多くの修正及び変更が可能である。本出願の原理及び実際の適用方法を詳しく説明することによって、本出願が属する技術分野の当業者が、本出願をさらによく利用し、本発明を基盤として修正して使用することができるように、本明細書では、前述の実施例を選択して具体的に説明した。本出願は、請求の範囲とその全体範囲及び等価物によってのみ制限される。

Claims (13)

1. アンテナ・イン・パッケージにおいて、
   スロットアンテナと、
   前記スロットアンテナのアンテナ送信面の上方に設けられるダイポールアンテナと、
   前記スロットアンテナと前記ダイポールアンテナ間に設けられる誘電体層と、を含み、
   ここで前記スロットアンテナは、前記ダイポールアンテナの反射面として前記アンテナ・イン・パッケージの指向性放射に使用され、
   前記ダイポールアンテナは少なくとも一対の導体を含み、前記スロットアンテナは、
   金属層と、
   厚さ方向に沿って前記金属層を貫通する少なくとも一つのスロット構造と、を含み、
   ここで、前記アンテナ・イン・パッケージの指向性放射の反対方向上において、前記ダイポールアンテナ中の各対の導体の投影が、それぞれ同一の前記スロット構造の対向する両側に位置する、アンテナ・イン・パッケージ。
2. 前記アンテナ・イン・パッケージにおける指向性放射方向の反対方向上において、前記ダイポールアンテナの投影が、少なくとも部分的に前記スロットアンテナのアンテナ送信面をカバーする、請求項１に記載のアンテナ・イン・パッケージ。
3. 前記アンテナ・イン・パッケージの指向性放射方向上において、前記スロットアンテナと前記ダイポールアンテナ間の間隔がｄ∈（０、０.７５λ］であり、λは前記アンテナ・イン・パッケージが放射する電磁波の波長である、請求項１に記載のアンテナ・イン・パッケージ。
4. 前記スロットアンテナのアンテナ送信面と前記ダイポールアンテナのアンテナ送信面が互いに平行する、請求項１に記載のアンテナ・イン・パッケージ。
5. 前記誘電体層は絶縁層であり、前記スロットアンテナを前記ダイポールアンテナと離隔させるのに使用され、ここで前記誘電体層は、前記スロットアンテナと前記ダイポールアンテナ間の間隔を調節するのにさらに使用される、請求項１に記載のアンテナ・イン・パッケージ。
6. 前記アンテナ・イン・パッケージの指向性放射の延長方向を前方と定義し、前記ダイポールアンテナは前記スロットアンテナの前方に位置する、請求項１ないし５のいずれか1項に記載のアンテナ・イン・パッケージ。
7. 厚さ方向に沿って前記誘電体層を貫通する連結線をさらに含み、
   ここで各前記導体は、前記連結線を経てそれぞれ前記スロットアンテナの導波路または給電線と電気的に連結される、請求項１に記載のアンテナ・イン・パッケージ。
8. 前記スロットアンテナは導波路スロットアンテナであり、各前記導体は前記連結線を経てそれぞれ前記導波路スロットアンテナの導波路と電気的に連結され、または、
   前記スロットアンテナは給電線を含む非導波路スロットアンテナであり、各前記導体は前記連結線を経てそれぞれ前記給電線と電気的に連結される、請求項７に記載のアンテナ・イン・パッケージ。
9. レーダアセンブリパッケージにおいて、
   配線層と、
   前記配線層上に設けられるレーダチップダイと、
   請求項１ないし請求項８のいずれか１項によるアンテナ・イン・パッケージと、を含み、
   前記アンテナ・イン・パッケージは前記配線層を介して前記レーダチップダイと電気的に連結されるレーダアセンブリパッケージ。
10. 前記配線層上の前記レーダチップダイを密封するパッケージ層をさらに含み、
    ここで、前記レーダチップダイと前記アンテナ・イン・パッケージ中の前記ダイポールアンテナは前記配線層の同一側に位置し、
    前記ダイポールアンテナは、前記パッケージ層の外表面上または前記パッケージ層内に設けられる、請求項９に記載のレーダアセンブリパッケージ。
11. 前記アンテナ・イン・パッケージ中の前記スロットアンテナは、前記配線層にスロット構造を開設して形成するアンテナである、請求項１０に記載のレーダアセンブリパッケージ。
12. 前記アンテナ・イン・パッケージ中の前記スロットアンテナは前記パッケージ層内に設けられる、請求項１０に記載のレーダアセンブリパッケージ。
13. 前記配線層は素子領域と非素子領域を含み、
    前記レーダチップダイと前記ダイポールアンテナは前記素子領域に設けられ、前記配線層の前記非素子領域にはダミー構造が設けられる、請求項９ないし１２のいずれか1項に記載のレーダアセンブリパッケージ。