用于芯片間通信的電介質(zhì)透鏡結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】用于使用EHF電磁輻射通信的通信裝置包括被配置為折射入射的EHF電磁輻射的電介質(zhì)透鏡。通信裝置可以包括集成電路(IC)封裝。集成電路封裝繼而包括被配置為發(fā)射和/或接收EHF電磁信號并且在電信號與電磁信號之間轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換器。集成電路封裝還可以包括集成電路，集成電路包括可操作地耦合至轉(zhuǎn)換器的發(fā)射機(jī)電路和接收機(jī)電路中的至少一個。電介質(zhì)透鏡通常被布置為以增強(qiáng)轉(zhuǎn)換器的電磁信號的發(fā)射或接收。
【專利說明】用于芯片間通信的電介質(zhì)透鏡結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及一種關(guān)于聚焦和發(fā)散電磁信號特別是EHF輻射的系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體工業(yè)和電路設(shè)計技術(shù)的發(fā)展已使具有不斷增長的更高的工作頻率ICs的開發(fā)和產(chǎn)品成為可能。因而，與前幾代產(chǎn)品相比，具有這種集成電路的電子產(chǎn)品和系統(tǒng)能夠提供更強(qiáng)的功能。這種增加的功能通常已包括對以不斷增加的更快的速度不斷增長的更大的數(shù)據(jù)量的處理。
[0003]許多電子系統(tǒng)包括多個安裝有這些高速ICs的印刷電路板(Printed CircuitBoards, PCBs)，各種信號通過PCBs在ICs之間來往。在具有至少兩個PCBs并且需要在這些PCBs之間進(jìn)行通信的電子系統(tǒng)中，已發(fā)展出多種連接器和背板架構(gòu)來方便電路板之間的信息傳遞。遺憾的是，這種連接器和背板架構(gòu)將各種阻抗不連續(xù)帶入了信號路徑，導(dǎo)致信號質(zhì)量或完整性的下降。通過例如載波信號機(jī)械式連接器的傳統(tǒng)方式連接板通常會造成中斷，這需要昂貴的電子設(shè)備來解決。傳統(tǒng)的機(jī)械式連接器還可能會隨著時間發(fā)生破損、需要精確的對齊和制造方法，以及容易受到機(jī)械耦合的影響。
[0004]傳統(tǒng)連接器的這些特點會導(dǎo)致需要高速傳輸數(shù)據(jù)的電子系統(tǒng)的信號完整性和穩(wěn)定性的下降，這會限制這些產(chǎn)品的性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本公開的實施例可以提供用于使用EHF電磁輻射通信的通信裝置。通信裝置可以包括集成電路(IC)封裝，集成電路封裝包括可以被配置為發(fā)射和/或接收EHF電磁信號以及在電信號與電磁信號之間轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換器。集成電路封裝還可以包括集成電路，集成電路包括可操作地耦合至轉(zhuǎn)換器的發(fā)射機(jī)電路和接收機(jī)電路中的至少一個。此外，IC封裝可以包括絕緣材料，集成電路和轉(zhuǎn)換器中的每一個部分地嵌入絕緣材料，以使絕緣材料將轉(zhuǎn)換器和IC中的每一個維持在相對的固定位置。通信裝置可以包括被配置為折射入射的EHF電磁輻射的電介質(zhì)透鏡。電介質(zhì)透鏡被布置為以增強(qiáng)轉(zhuǎn)換器的電磁信號的發(fā)射或接收。
[0006]本公開的另一實施例提供包括第一裝置的EHF通信系統(tǒng)。第一裝置包括具有第一轉(zhuǎn)換器的第一集成電路封裝。第一裝置可以被配置為發(fā)射EHF頻率范圍的電磁信號。第一裝置還可以包括與第一轉(zhuǎn)換器鄰近布置的第一電介質(zhì)透鏡，以使第一電介質(zhì)透鏡折射電磁信號的至少一部分。EHF通信系統(tǒng)還可以包括第二裝置。第二裝置包括第二集成電路封裝，第二集成電路封裝具有第二轉(zhuǎn)換器并被配置為接收由第一電介質(zhì)透鏡折射的電磁信號。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]在概括地描述本發(fā)明之后，現(xiàn)將參考未必按比例繪制的附圖，其中:
[0008]圖1示出了根據(jù)本公開實施例包括晶粒和天線的集成電路(IC)封裝的第一示例的簡化的示意俯視圖。
[0009]圖2示出了沿線2-2的圖1的IC封裝的剖面圖。
[0010]圖3是圖1和2的晶粒和天線的互連的放大視圖。
[0011]圖4示出了包括晶粒和天線的IC封裝的第二示例的示意俯視圖。
[0012]圖5示出了包括晶粒和天線的IC封裝的第三示例的示意俯視圖。
[0013]圖6示出了沿線6-6的圖5的IC封裝的剖面圖。
[0014]圖7示出了 IC封裝的另一個實施例。
[0015]圖8示出了包括IC封裝和印刷電路板(PCB)的示例性通信裝置的示意側(cè)視圖。
[0016]圖9是示出了示例性發(fā)射機(jī)電路和天線部分的簡化的電路圖。
[0017]圖10是示出了示例性接收機(jī)電路和天線部分的電路圖。
[0018]圖11示出了包括具有外部電路導(dǎo)體的IC封裝的另一個示例性通信裝置的等距視圖。
[0019]圖12示出了圖11的示例性通信裝置的底視圖。
[0020]圖13和14示出了被配置為發(fā)射機(jī)的圖11的通信裝置產(chǎn)生的代表性輻射方向圖。
[0021]圖15示出了具有PCB地線層的示例性結(jié)構(gòu)和生成的輻射方向圖的程式化表示的發(fā)射裝置。
[0022]圖16示出了具有示例性電介質(zhì)透鏡的通信裝置。
[0023]圖17是示例性電介質(zhì)透鏡的兩部分的圖。
[0024]圖18是示例性電介質(zhì)透鏡的剖面圖。
[0025]圖19-22是各個示例性電介質(zhì)透鏡的照片。
[0026]圖23是示例性雙凹電介質(zhì)透鏡的剖面圖。
[0027]圖24是圖23的透鏡的等距半透明視圖。
[0028]圖25是示例性菲涅爾電介質(zhì)透鏡的等距視圖。
[0029]圖26是另一個示例性菲涅爾電介質(zhì)透鏡的等距視圖。
[0030]圖27是圖26的透鏡的另一側(cè)的等距視圖。
[0031]圖28示出了另一個示例性電介質(zhì)透鏡結(jié)構(gòu)。
[0032]圖29是用于集成電路封裝的一對外殼的示意剖面圖，其中，外殼包括增強(qiáng)集成電路封裝之間的EHF通信的示例性電介質(zhì)透鏡。

【具體實施方式】
[0033]可以使用無線通信來提供裝置上的元件之間的信號通信或提供裝置之間的通信。無線通信提供了不會受到機(jī)械或電子衰減的連接。5，621，913號美國專利和2010/0159829號美國公開的專利申請中公開了在芯片之間使用無線通信的系統(tǒng)的示例，出于一切目的，通過引用的方式將其中的內(nèi)容全部包含于此。
[0034]在一個示例中，緊密耦合的發(fā)射機(jī)/接收機(jī)配對可以配備有置于第一傳導(dǎo)路徑終端的發(fā)射機(jī)和置于第二傳導(dǎo)路徑終端的接收機(jī)。發(fā)射機(jī)和接收機(jī)可以根據(jù)發(fā)射強(qiáng)度相互緊鄰放置，以及第一傳導(dǎo)路徑和第二傳導(dǎo)路徑可以不相互接觸。在示例性描述中，可以將發(fā)射機(jī)和接收機(jī)置于與發(fā)射機(jī)/接收機(jī)配對的天線一起緊鄰放置的單獨的電路載體上。
[0035]如下所述，可以將發(fā)射機(jī)和/或接收機(jī)配置為IC封裝，在其中，一個或多個天線可以鄰近于晶粒放置并由電介質(zhì)或絕緣封裝或粘合材料保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。可以將發(fā)射機(jī)和/或接收機(jī)配置為IC封裝，在其中，一個或多個天線可以鄰近于晶粒放置并由封裝的絕緣封裝材料和/或引線框保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。嵌入IC封裝的EHF天線的示例在圖中示出并在以下進(jìn)行描述。
[0036]本公開的主題是提供使用EHF電磁輻射的用于通信的通信裝置。通信裝置可以包括包含用于接收EHF電磁信號的轉(zhuǎn)換器和包含耦合至轉(zhuǎn)換器的發(fā)射機(jī)電路和/或接收機(jī)電路的集成電路的集成電路封裝。轉(zhuǎn)換器和/或IC可以保持部分地嵌入絕緣材料以使轉(zhuǎn)換器和IC在相對于彼此的固定位置。通信裝置還可以包括能夠折射EHF電磁輻射的電介質(zhì)透鏡。配置電介質(zhì)透鏡以增強(qiáng)轉(zhuǎn)換器的EHF電磁信號的發(fā)射和/或接收。參考圖1-3詳細(xì)描述IC和它的元件。
[0037]依照本公開的實施例，圖1到圖3示出了第一 IC封裝10的示例。根據(jù)本公開的實施例，圖1示出了包括晶粒12和天線30的第一集成電路(Integrated Circuit, IC)封裝的簡化的俯視圖。如圖所示，IC封裝10可以包括晶粒12、提供電和電磁(Electromagnetic,EM)信號之間的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換器14、以及例如焊線18-20的一個或多個導(dǎo)電性連接器16。IC封裝10可以包括可以可操作地耦合至轉(zhuǎn)換器的發(fā)射機(jī)電路和/或接收機(jī)電路。此外，導(dǎo)電性連接器16或焊線18-20可以將轉(zhuǎn)換器14電連接至分別連接晶粒12中包括的發(fā)射機(jī)和/或接收機(jī)電路的焊墊22-24。IC封裝10還可以包括圍繞晶粒12和/或轉(zhuǎn)換器14的至少一部分形成的封裝材料26。在該示例中，封裝材料26覆蓋晶粒12、導(dǎo)電性連接器16和轉(zhuǎn)換器14，并且以虛線示出以使晶粒12和轉(zhuǎn)換器14的細(xì)節(jié)可以以實線示出?？商鎿Q地，封裝材料可以是絕緣材料，IC封裝10和轉(zhuǎn)換器14中的每一個可以保持部分地嵌入絕緣材料，以使絕緣材料將轉(zhuǎn)換器14和集成電路封裝10都保持在相對的固定位置。
[0038]晶粒12包括被配置為合適的晶?；系奈⑿碗娐返娜我夂线m的結(jié)構(gòu)，并且功能與被稱為“芯片”或“集成電路(Integrated Circuit, 1C)”的元件相同。晶?；梢允侨我夂线m的半導(dǎo)體材料；例如但不限于是硅。還可以將晶粒12與例如引線框的(未示出)、用于提供與外部電路的連接的電導(dǎo)體16—起安裝。以虛線示出的阻抗變壓器28可以提供晶粒12上的電路與轉(zhuǎn)換器14之間的阻抗匹配。
[0039]轉(zhuǎn)換器14可以是折疊偶極子或環(huán)形天線30的形式，并且可以被配置為在例如EHF頻譜中的射頻工作，并且可以被配置為發(fā)射和/或接收電磁信號。天線30可以與晶粒12分開但可以通過任意合適的導(dǎo)體16保持與晶粒12可操作地連接，并且可以位于晶粒12附近。
[0040]天線30的尺寸可以適合于在電磁頻譜的EHF頻帶工作。在一個示例中，天線30的環(huán)形結(jié)構(gòu)包括擺成1.4mm長和0.53mm寬的環(huán)的0.1mm寬的材料，具有在環(huán)的開口處的0.1mm的間隔，以及具有距晶粒12的邊緣大約0.2mm的環(huán)的邊緣。
[0041]可以使用封裝材料26以幫助將IC封裝10的各種元件保持在固定的相對位置。封裝材料26可以是被配置為為IC封裝10的電器和電子元件提供電絕緣和物理保護(hù)的任意合適的材料。例如，也被稱為絕緣材料的封裝材料26可以是注塑復(fù)合料、玻璃、塑料或陶瓷。封裝材料26可以是任意合適的形狀。例如，封裝材料26可以是長方體，將IC封裝10的除了將晶粒12連接至外部電路的導(dǎo)體16的未連接端的所有元件都進(jìn)行封裝。外部連接可以由其他電路或元件構(gòu)成。
[0042]圖2示出了沿著線2-2的IC封裝的剖面圖。如圖所示，IC封裝10還可以包括安裝在晶粒12的下表面的地線層32以及可以與PCBs使用的電介質(zhì)相同的封裝電介質(zhì)基片34。地線層32可以是被配置為為晶粒12提供電接地的任意合適的結(jié)構(gòu)。例如，封裝地線層32可以是直接安裝在晶粒12下面基片34上的導(dǎo)電的、長方形的、平面的結(jié)構(gòu)。基片34可以具有雙面金屬化圖形，例如，上表面上的包括天線30、地線層32和通過一系列合適的導(dǎo)體16連接至晶粒12的導(dǎo)體的金屬化圖形36，如以下進(jìn)一步討論，可以由引線框或倒裝凸起提供合適的導(dǎo)體。IC封裝10還可以包括例如由倒裝芯片焊錫球或凸起40表示的、可以將IC封裝10連接至外部電路的外部導(dǎo)體38。通過球墊42以及例如將凸起46連接至地線層32的過孔44的過孔，凸起40可以與金屬化圖形36中的導(dǎo)體連接。現(xiàn)在將參考圖4到圖6描述IC封裝10的各種結(jié)構(gòu)。
[0043]圖3是圖1和圖2的晶粒12和天線30互連的放大視圖。如圖所示，在示例性的結(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn)換器14可以通過焊線18和20以及焊墊22和24連接至晶粒12。焊線18-20和焊墊22-24可以被配置為限制轉(zhuǎn)換器14和晶粒12的電路之間的阻抗失配。在示例性實施例中，焊線18-20可以是0.6mm長，具有約0.3mm的(表示為尺寸“L”)頂部尺寸。焊墊22-24可以大約是0.066mm方形。還可以布置焊線18-20以使它們在與各自焊墊22-24的連接點處大約分開0.074mm(表示為尺寸“B”)以及在與天線30的連接點處分開0.2mm(表示為尺寸“S”)。通過使用圖1所示的變壓器28可以進(jìn)一步有助于阻抗匹配。
[0044]圖4描繪了包括晶粒52和天線的IC封裝50的第二示例的概略性俯視圖。如圖所示，與IC封裝10類似，IC封裝50可以具有晶粒52、天線54、一個或多個焊線56-58、一個或多個焊墊60-62、阻抗變壓器64、以及封裝材料66。不過，在該示例中，天線54是偶極子天線。
[0045]圖5和6示出了示例性IC封裝70。同樣與圖1的IC封裝10類似，IC封裝70具有晶粒72、折疊偶極子天線74、阻抗變壓器76、以及封裝材料78、封裝電介質(zhì)基片80、包括天線74的金屬化圖形82、以及地線層84、一個或多個封裝凸起86、過孔88、以及一個或多個球墊90。封裝材料78可以覆蓋晶粒72和天線74。然而，在該示例中，可以通過倒裝芯片凸起92將晶粒12以倒裝芯片結(jié)構(gòu)安裝在金屬化圖形82上。特別的，例如凸起94的倒裝芯片凸起可以將從天線74延伸的導(dǎo)體連接至晶粒72的下表面上的相應(yīng)的導(dǎo)體端子，而不使用焊線。圖6示出了沿著線6-6的IC封裝70的剖面圖。
[0046]根據(jù)本公開的另一個的實施例，圖7描繪了 IC封裝100。與參考圖5描述的IC封裝70類似，IC封裝100可以包括晶粒102、折疊偶極子天線104、封裝材料106、封裝電介質(zhì)基片108、包括天線104的金屬化圖形110、以及地線層112、一個或多個封裝凸起114、過孔116、一個或多個球墊118、以及倒裝芯片凸起120。倒裝芯片凸起120可以包括能夠?qū)奶炀€104延伸的導(dǎo)體連接至可以倒裝至基片108的晶粒102的下表面上的相應(yīng)的導(dǎo)體端子的倒裝凸起122。在該示例中，可以主要使用封裝材料作為106晶粒102和基片108之間的填充。
[0047]從上述可以理解的是，用于發(fā)送或接收信號的系統(tǒng)可以包括被配置為在電信號和電磁信號之間轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換器；可操作地稱合至轉(zhuǎn)換器的集成電路(Integrated Circuit,IC)以及IC和轉(zhuǎn)換器至少部分地嵌入的絕緣材料，其中，IC包含發(fā)射機(jī)電路和接收機(jī)電路中的至少一個，發(fā)射機(jī)電路將基帶信號轉(zhuǎn)換為射頻信號并且將射頻電信號傳導(dǎo)至轉(zhuǎn)換器用于作為電磁信號進(jìn)行發(fā)送，接收機(jī)電路從轉(zhuǎn)換器接收轉(zhuǎn)換器作為電磁信號接收的射頻電信號并且將電磁信號變換為基帶信號；絕緣材料將轉(zhuǎn)換器和IC保持在相對于彼此的固定位置。
[0048]這樣的系統(tǒng)還可以包括支持轉(zhuǎn)換器、IC和絕緣材料的電介質(zhì)基片。絕緣材料可以完全地覆蓋轉(zhuǎn)換器。
[0049]圖8示出了包括倒裝至示例性印刷電路板(PCB) 132的IC封裝130的示例性通信裝置128的概略性側(cè)視圖。在該示例中，可見IC封裝130可以包括晶粒134、天線136、包括焊線138的連接晶粒134至天線136的一個或多個焊線。晶粒134、天線136、和焊線138可以安裝至封裝基片140并且被封裝在封裝材料142中。PCB132可以包括具有主面或表面146的頂部電介質(zhì)層144。通過一個或多個連接至金屬化圖形(未示出)的倒裝凸起148，IC封裝130可以倒裝至表面146。
[0050]PCB132還可以包括與表面146間隔開、由導(dǎo)電材料制成以形成地線層的層150。PCB地線層可以是被配置為為PCB132上的電路和元件提供電接地的任意合適的結(jié)構(gòu)。地線層150在天線136下面以距離D間隔開。根據(jù)IC封裝130和PCB132的結(jié)構(gòu)和尺寸，距離D可以小于1mm。例如，PCB地線層150可以位于PCB132的安裝表面146下面大約0.4mm處，并且天線136可以安裝在安裝表面146上面的大約0.25mm處的平面中，這形成了天線136的平面和地線層的平面之間的0.6mm的距離D。
[0051]圖9示出了包括發(fā)射機(jī)接口電路162和耦合至發(fā)射接口電路的天線164的發(fā)射機(jī)160的簡化的示例性電路圖。發(fā)射機(jī)接口電路可以位于例如圖1-3所示的晶粒12的晶粒上，并且可以包括變壓器166、調(diào)制器168、以及放大器170。在該示例中，變壓器166耦合至天線164并且可以從端子172接收初級線圈上的電源。變壓器166在結(jié)合功率放大器時可以提供諧振放大，并且可以提供DC阻隔和阻抗變換。調(diào)制器168可以是任意合適的調(diào)制器，并且被示為由串聯(lián)結(jié)構(gòu)的MOSFET形成的夾裝置，其可以用于接收用于調(diào)制由放大器170生成的載波信號的接收端子174上的輸入信號。在該示例中，放大器170可以包括由端子176和178提供的具有由壓控振蕩器產(chǎn)生的已選載頻的信號驅(qū)動的互補(bǔ)共源M0SFET。
[0052]圖10示出了簡化的電路圖，示出了示例性接收機(jī)電路180的部分。如圖所示，接收機(jī)電路180可以包括接收機(jī)接口電路182和天線184。接口電路182可以包括在例如圖1-3所示的晶粒12的晶粒中的集成電路。通過串聯(lián)的變壓器和與變壓器耦合的低噪放大器來傳導(dǎo)例如EHF頻帶內(nèi)的信號的接收的調(diào)制射頻信號(Rad1 Frequency,RF)，串聯(lián)的變壓器和與變壓器耦合的低噪放大器包括第一變壓器186、放大器級188、第二變壓器190、第二級放大器192、以及第三變壓器194。變壓器186、190和194接收各端子196、198和200上的DC偏壓。將放大器功率應(yīng)用于各端子202和204上的變壓器190和194的相關(guān)的初級繞組。
[0053]解調(diào)器206的輸入是放大的和經(jīng)處理的RF信號，解調(diào)器將接收的調(diào)制RF信號轉(zhuǎn)換成基帶信號。然后，從解調(diào)器206輸出的信號可以進(jìn)入輸出比較器208。比較器208還可以從端子210接收輸入/輸出閾值參考信號。在該示例中，基帶信號是二進(jìn)制信號。如果已解調(diào)的基帶信號高于閾值，那么從比較器208輸出的信號是邏輯1，如果已解調(diào)的基帶信號低于閾值，那么從比較器208輸出的信號是邏輯O。
[0054]一個或多個比較器還可以將監(jiān)測信號的平均值與預(yù)定的最小閾值進(jìn)行比較以確定接收的信號是否足夠強(qiáng)到足以認(rèn)為是有效的。也許有必要將接收機(jī)天線實質(zhì)上與發(fā)射機(jī)天線靠近，以傳輸足夠強(qiáng)的信號。如果發(fā)射機(jī)天線和接收機(jī)天線處于例如5_至10_的期望的物理通信范圍內(nèi)，可以設(shè)置預(yù)定的最小閾值以確保來自發(fā)射機(jī)的電磁信號被認(rèn)為是有效的并且因此使用接收機(jī)處理。
[0055]更特別地，從自混頻器206輸出的已解調(diào)的基帶信號以及端子210上提供的輸入-輸出參考可以是低通濾波器212的輸入。濾波器的輸出是表示接收的已調(diào)制基帶信號的平均強(qiáng)度的監(jiān)測信號，該監(jiān)測信號繼而表示接收的RF信號的平均強(qiáng)度。平均強(qiáng)度監(jiān)測信號以及端子216上接收的信號檢測閾值參考信號是第二比較器214的輸入。因此，第二比較器214可以檢測從濾波器212輸出的監(jiān)測信號并且可以確定接收的信號是否是足夠強(qiáng)的信號。
[0056]第二比較器214的輸出是可以具有兩個狀態(tài)中的一個的信號檢測控制信號。在第一狀態(tài)，控制信號表明接收的信號具有足夠的強(qiáng)度以被認(rèn)為是有效信號。在第二狀態(tài)，控制信號表明接收的信號不具有足夠的強(qiáng)度。來自第二比較器214的控制信號以及來自比較器208的已解調(diào)的基帶信號可以是與門218的輸入。然后，當(dāng)控制信號是表示接收到足夠強(qiáng)的信號的第一狀態(tài)時，與門218可以輸出基帶信號。如果控制信號是處于第二狀態(tài)，那么與門218失能，并且沒有從接收機(jī)接口電路182輸出的基帶信號。在適當(dāng)?shù)臅r候，從第二比較器214輸出的信號檢測信號還可以輸出至晶粒上的其它電路或安裝有用于其它應(yīng)用的IC的PCB。
[0057]接口電路182還可以具有自動增益控制(Automatic Gain Control, AGC)電路219。AGC電路219可以包括也接收濾波器的輸出作為表示接收的信號的平均強(qiáng)度的信號的第三比較器220。第三比較器220可以接收端子222上的AGC目標(biāo)水平信號作為參考信號。然后，第三比較器220可以產(chǎn)生反饋至放大器級188和192的輸出AGC信號以控制這些放大器的增益。AGC電路219可以將接收的足夠強(qiáng)的信號維持在期望的水平，以用于接收機(jī)接口電路的輸出。這時將可見的是，輸出信號檢測比較器214的基帶信號是處理過的接收的信號，其電平由放大器級188和192響應(yīng)于AGC控制信號改變。即使具有自動增益控制，如果監(jiān)測信號不足夠強(qiáng)，那么與門218也失能并且沒有基帶信號輸出。
[0058]綜上所述，明顯的，在一些示例中，系統(tǒng)可以包括配置為將電磁信號轉(zhuǎn)換為電信號的第一轉(zhuǎn)換器，以及可操作地耦合至轉(zhuǎn)換器的第一 IC，IC包括接收機(jī)電路以及響應(yīng)于代表接收的第一射頻電信號的監(jiān)測信號的信號檢測電路，接收機(jī)電路用于從轉(zhuǎn)換器接收第一射頻電信號并且將第一射頻電信號變換為第一基帶信號，并且當(dāng)控制信號具有第一狀態(tài)時輸出第一基帶信號以及當(dāng)控制信號具有與第一狀態(tài)不同的第二狀態(tài)時不輸出第一基帶信號，信號檢測電路用于當(dāng)監(jiān)測信號表示接收的第一射頻電信號是可接受的信號時，生成具有第一狀態(tài)的控制信號，以及當(dāng)監(jiān)測信號表示接收的第一射頻電信號不是可接受的信號時，生成具有第二狀態(tài)的控制信號。
[0059]信號檢測電路可以包括用于將監(jiān)測信號的特征與參考值進(jìn)行比較的比較器，比較器生成表示監(jiān)控信號的特征與參考值的比較結(jié)果的輸出信號，信號檢測電路響應(yīng)于輸出信號生成控制信號。監(jiān)測信號的特征可以表示接收的第一射頻信號的強(qiáng)度，以及參考值表示閾值信號強(qiáng)度，低于該閾值強(qiáng)信號強(qiáng)度，接收被失能，高于該閾值信號強(qiáng)度，接收使能。監(jiān)測信號的特征可以表示平均信號強(qiáng)度。
[0060]在一些示例中，這個系統(tǒng)還可以包括被配置為將電信號轉(zhuǎn)換為電磁信號的第二轉(zhuǎn)換器以及可操作地耦合至第二轉(zhuǎn)換器的第二 1C，第二轉(zhuǎn)換器被布置與第一轉(zhuǎn)換器足夠接近以便第一轉(zhuǎn)換器接收由第二轉(zhuǎn)換器生成的電磁信號，第二 IC包括用于接收第二基帶信號并將第二基帶信號變換為第二射頻電信號以及將第二射頻電信號傳導(dǎo)至第二轉(zhuǎn)換器的發(fā)射機(jī)電路。
[0061]在一些示例中，方法可以包括由第一轉(zhuǎn)換器接收第一射頻電磁信號；由第一轉(zhuǎn)換器將第一射頻電磁信號轉(zhuǎn)換為第一射頻電信號；由集成電路(IC)的接收機(jī)電路從轉(zhuǎn)換器接收第一射頻電信號；生成代表接收的第一射頻電信號的監(jiān)測信號；由信號檢測電路監(jiān)測監(jiān)測信號；確定監(jiān)測信號是否表明接收的第一射頻電信號是可接受的信號；當(dāng)監(jiān)測信號表明接收的第一射頻電信號是可接受的信號時，生成具有第一狀態(tài)的控制信號，以及當(dāng)監(jiān)測信號表明接收的第一射頻電信號不是可接受的信號時，生成具有不同于第一狀態(tài)的第二狀態(tài)的控制信號；當(dāng)控制信號具有第一狀態(tài)時，由接收機(jī)電路將第一射頻電信號變換成第一基帶信號；以及當(dāng)控制信號具有第二狀態(tài)時，接收機(jī)電路不將第一射頻電信號變換成第一基帶信號。
[0062]確定監(jiān)測信號是否表明接收的第一射頻電信號是可接受的信號可以包括，將監(jiān)測信號的特征與參考值進(jìn)行比較；生成表明監(jiān)測信號的特征與參考值的比較結(jié)果的輸出信號；以及生成控制信號，包括根據(jù)輸出信號生成控制信號。監(jiān)測信號的特征可以代表接收的第一射頻信號的強(qiáng)度，以及參考值可以代表閾值信號強(qiáng)度，低于該閾值強(qiáng)信號強(qiáng)度，接收被失能，高于該閾值信號強(qiáng)度，接收使能。監(jiān)測信號的特征可以代表平均信號強(qiáng)度。
[0063]在一些示例中，該方法還可以包括由包括發(fā)射機(jī)電路的第二 IC接收第二基帶信號；將第二基帶信號變換成第二射頻電信號；將第二射頻電信號傳導(dǎo)至第二轉(zhuǎn)換器；放置第二轉(zhuǎn)換器與第一轉(zhuǎn)換器足夠近以便第一轉(zhuǎn)換器接收由第二轉(zhuǎn)換器生成的電磁信號；以及由第二轉(zhuǎn)換器將第二射頻電信號轉(zhuǎn)換成第一射頻電磁信號。
[0064]圖11示出了包括帶有外部電路導(dǎo)體234-236的IC封裝232的通信裝置230的等距視圖。在該示例中，IC封裝232可以包括晶粒238、引線框240、焊線形式的導(dǎo)電性連接器242、天線244、封裝材料246、以及其它為簡化視圖未示出的元件。238可以與引線框240電連接地安裝，引線框240可以是被配置為允許一個或多個其他電路可操作地連接至晶粒238的電導(dǎo)體248(或下文中的引線248)的任意合適的結(jié)構(gòu)。天線244可以被構(gòu)建為生產(chǎn)引線框240的制作過程的一部分。
[0065]引線248可以嵌入或固定在以虛線示出的、相當(dāng)于圖2中示出的封裝基片34的引線框基片250。引線框基片250可以是被配置為實質(zhì)上將引線248保持在預(yù)設(shè)的結(jié)構(gòu)中的任意合適的絕緣材料?？梢杂墒褂脤?dǎo)電性連接器242的任意合適的方法來完成晶粒238和引線框240的引線248之間的電氣通信。如上所示，導(dǎo)電性連接器242可以包括能夠?qū)⒕Я?38的電路上的端子與相應(yīng)的導(dǎo)體248電連接的焊線。例如，導(dǎo)體248可以包括形成在弓I線框基片250的上表面的電鍍弓I線、穿過基片延伸的過孔254、將IC封裝232安裝至未示出的例如PCB的基底基片上的電路的倒裝凸起256。基底基片上的電路可以包括例如外部導(dǎo)體234的外部導(dǎo)體，例如，外部導(dǎo)體可以包括將凸起連接至另一個穿過基底基片延伸的過孔260的條狀導(dǎo)體258。其他過孔262可以穿過引線框基片250延伸并且可以存在穿過基底基片延伸的額外的過孔264。
[0066]在另一個示例中，可以將晶粒238翻轉(zhuǎn)并且導(dǎo)電性連接器242可以包括凸起、或晶粒焊錫球，如前所述，可以被配置為將晶粒238的電路上的點直接連接至通常被稱為“倒裝芯片”結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)的引線248。
[0067]引線框240可以被配置為生成可以被認(rèn)為是有效地為由天線244發(fā)射的輻射或從外部天線接收的輻射形成線網(wǎng)遮擋的輻射整形器266。包括導(dǎo)電性連接器242、外部導(dǎo)體234和236的各種結(jié)合的其他電路連接器也可以有助于電磁反射。導(dǎo)體234-236可以傳導(dǎo)有源信號或作為電路接地，因為兩種類型的導(dǎo)體234-236的足夠高的頻率的電磁信號有助于輻射的反射和成形。成形效果適用于與發(fā)射的輻射一起被接收。此外，各種成形效果是可能的，并且在一些實施例中，可以期望減少的或不定向的成形效果，本質(zhì)上產(chǎn)生具有全向或半球形特點的電磁信號。
[0068]圖12示出了示例性通信裝置230的底視圖。弓丨線框240可以被配置有由例如圖12中的距離G的腳距分隔開的導(dǎo)體248。如果距離G遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于發(fā)射機(jī)或接收機(jī)的工作頻率的一個波長，那么它可以是有效的。例如，可以將腳距配置為波長的十分之一。該結(jié)構(gòu)可以有效地產(chǎn)生線網(wǎng)，為天線244提供遮擋以及定向地成形相關(guān)的電磁信號并實質(zhì)上離開晶粒238地引導(dǎo)該電磁信號。
[0069]圖13和14示出了圖11的通信裝置230帶來的代表性的或特有的輻射方向圖270?？梢杂蓞⒖紙D11和12描述的具有輻射成形器266的示例性發(fā)射IC封裝232發(fā)射的電磁信號的仿真產(chǎn)生特有的輻射方向圖270。圖中描繪的標(biāo)識的層通常等于隨著與IC封裝232的距離而增加的增益。通過圖13和14中的輻射方向圖可見，輻射以如圖11和12所示的與晶粒235的安裝有天線244的一側(cè)一致的方向被引導(dǎo)離開晶粒238和引線框240。
[0070]可以由參考圖8所述的通信裝置的PCB132中的接地面150的配置完成電磁信號的更多的或可替換的成形，如圖15和16所示，該配置通常使電磁信號在相對于嵌入IC封裝130的右側(cè)的天線136的靠著PCB接地面150的配置的方向中變相。這些圖示出了不同的配置可能產(chǎn)生的理想的輻射方向圖，并不是這些配置的模擬的結(jié)果。實際的輻射方向圖取決于相關(guān)配置、實際結(jié)構(gòu)，以及使用的信號的強(qiáng)度。
[0071]在圖15所示的配置中，接地面150以足以超過晶粒134的位置的對面的天線的距離F延伸出超過IC封裝130中的天線136?？梢姰a(chǎn)生的輻射280能向上延伸離開接地面150以及離開IC封裝130。
[0072]圖16示出了具有通常表示為400的示例性電介質(zhì)透鏡390的通信裝置500。該示例中的透鏡400作為裝配結(jié)構(gòu)402的組成部分并且安裝在通信裝置500的外殼404上。例如透鏡400的電介質(zhì)透鏡390可以用于重定向、校準(zhǔn)、聚焦，和/或發(fā)散輻射信號。一般來說，電介質(zhì)透鏡390可以是可以由折射射頻輻射的一種或多種材料構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，透鏡390被整形和配置為聚合或發(fā)散傳送的信號。在實施例中，電介質(zhì)透鏡390可以被配置為折射入射的EHF電磁輻射?？梢圆贾秒娊橘|(zhì)透鏡390以增強(qiáng)由轉(zhuǎn)換器完成的EHF電磁信號的發(fā)射和/或接收。電介質(zhì)透鏡390可以至少部分地安裝在EHF電磁信號的路徑中，以使EHF電磁信號的至少一部分通過電介質(zhì)透鏡390折射。電介質(zhì)透鏡390可以被配置為產(chǎn)生用于入射EHF電磁輻射的焦點，并且轉(zhuǎn)換器的至少一部分置于由電介質(zhì)透鏡390產(chǎn)生的焦點處。
[0073]通信裝置500可以包括IC封裝502，因為它位于外殼404和/或裝配結(jié)構(gòu)402下，所以其大概位置在圖16中以虛線示出。如前述IC封裝的IC封裝502也可以包括天線(未示出)，并且可以被配置為通過天線接收和/或發(fā)射EHF頻率范圍內(nèi)的電磁信號。通信裝置500可以包括至少部分地包圍集成電路封裝502的外殼，其中，電介質(zhì)透鏡390與外殼一體化，并且可以與IC封裝一體化。由電介質(zhì)透鏡390產(chǎn)生的焦點可以位于電介質(zhì)透鏡390外。
[0074]圖16所示的示例可以具有實質(zhì)上的實心球狀透鏡400。透鏡400可以從形式上被描述為合并兩個凸形球冠406，例如，第一球冠406A和第二球冠406B。透鏡400可以通過使用任意合適的技術(shù)和任意合適的電介質(zhì)材料被裝配，并因此可以相當(dāng)于無縫實心球。然而，為了描述透鏡的集合結(jié)構(gòu)，將透鏡400從形式上定義為合并第一和第二球冠是有幫助的。球冠可以被定義為具有位于穿過球體的平面的一側(cè)的球體的一部分的表面的透鏡結(jié)構(gòu)。與球體的部分一致的透鏡表面可以是凸的或凹的。電介質(zhì)透鏡的每個球冠具有一個或多個將在圖17中詳細(xì)描述的不同的特點。
[0075]圖17是形式上分裂為組成的球冠406A和406B的雙凸電介質(zhì)透鏡400的表示。如圖17所示，每個球冠可以分別具有例如第一平面底部408A和第二平面底部408B的平面底部408。在凹面的情況下，球體表面部分的邊緣可以定義底平面。此外，可以使用非平面底部的形狀。該實例中示出的平面底部408A-408B中的每一個可以具有底部半徑410，例如圖17中標(biāo)為bl和b2的底部半徑。例如，第一平面底部408A具有第一底部半徑以及第二平面底部408B具有第二底部半徑，并且第一底部半徑(bl)實質(zhì)上等于第二底部半徑(b2)。此夕卜，第一球冠406A可以具有第一曲率半徑，第二球冠406B可以具有第二曲率半徑，并且第一曲率半徑和第二曲率半徑不相等。在特定實施例中，第一曲率半徑和第二曲率半徑的比值可以在約9:9.2或近似于0.98:1的范圍內(nèi)。
[0076]球冠406A-406B中的每一個還可以具有被定義為從平面底部408的中心到冠406A或406B的外表面的垂直距離的高度412。球冠406A-406B各自的高度412在圖17的示例中被標(biāo)示為dl和d2。第一球冠406A可以具有實質(zhì)上等于第一曲率半徑的第一高度dl，以使第一球冠406A實質(zhì)上相當(dāng)于半球。第二球冠406B可以具有小于第二曲率半徑的第二高度d2，并且第二球冠406B可以定義第二半球。第二球冠406B可以具有可能實質(zhì)上等于第二曲率半徑的第二高度即d2，以使第二球冠406B相當(dāng)于半球。
[0077]電介質(zhì)400可以構(gòu)造為具有各種特性以改變透鏡的性能，例如改變透鏡的焦點。例如，可以構(gòu)造透鏡400以使第一高度dl實質(zhì)上等于第二高度d2，這樣的話透鏡400將是球體。在例如圖1和圖2所述的其他示例中，第一高度dl可以實質(zhì)上大于第二高度d2。
[0078]圖3中所示的透鏡400的橫截面可以表明其他幾個特點。例如，由于可以形成球冠406A和406B使平面底部408A和408B具有相同的半徑(即，bl = b2)，以及使底部面向彼此并且冠406A-406B形成為一個連續(xù)透鏡結(jié)構(gòu)，那么，可以將透鏡的整體厚度“d”定義為dl+d2。此外，每個球冠即406A-406B可以具有例如半徑rl和r2的曲率半徑414，曲率半徑可以被定義為形成球冠的假設(shè)球的半徑。
[0079]可以理解的是，具有等于球冠高度的曲率半徑的球冠將構(gòu)成半球。在透鏡400的示例中，盡管球冠406B可以具有實質(zhì)上小于其曲率半徑的高度，但球冠406A可以是這樣的半球。其他結(jié)構(gòu)是可能的，例如每個球冠都是半球因此形成球面透鏡的透鏡。在其他示例中，可以使用具有包括大于或小于各自的曲率的高度的各種高度的球冠的結(jié)合。在示出的示例中，冠的底部半徑410實質(zhì)上相等。在其他示例中，冠406A和底部半徑可以不同于406B的底部半徑。
[0080]球冠406A-406B的特別的結(jié)構(gòu)的結(jié)果可以基于根據(jù)第一高度dl和第二高度d2改變透鏡400的焦距。從一個媒介穿到另一個媒介的EHF信號可以被折射。例如，當(dāng)從空氣穿到電介質(zhì)材料以及當(dāng)從電介質(zhì)材料穿回入空氣時，信號可以被折射。因此，如圖18所示，信號可以被聚集到被稱為焦點406的特定的點。如果第二高度d2相對較大，那么焦點可能落入透鏡自身。例如，完全球形的電介質(zhì)透鏡400可以使焦點在透鏡里面。
[0081]通過將天線鄰近透鏡400或與透鏡400接觸放置，在該結(jié)構(gòu)中透鏡400的一些好處仍然是可能的。然而，天線應(yīng)當(dāng)實質(zhì)上與焦點416共置以完全從透鏡400的聚焦特性受益。各種方案是可能的，例如將天線嵌入透鏡400內(nèi)。盡管嵌入是本公開圖中示出的示例中教導(dǎo)的選項，也可以通過減少高度dl，焦點416重新定位到透鏡400外面。這有助于將天線放置在焦點416處，而不需要嵌入或接觸透鏡400。透鏡400和IC封裝之間的間隔通過為元件提供空間以相對彼此移動而沒有蔓延的損壞，可以有助于通信裝置的耐沖擊性。
[0082]例如透鏡400的電介質(zhì)透鏡390可以構(gòu)造為至少部分為任意合適的、具有大于圍繞透鏡的材料的介電常數(shù)的介電常數(shù)的電介質(zhì)材料。例如，電介質(zhì)透鏡被空氣包圍時，電介質(zhì)透鏡可以被構(gòu)造為具有大于圍繞它的空氣的介電常數(shù)的介電常數(shù)的電介質(zhì)材料。例如，可以使用丙烯腈丁二烯苯乙烯(Acrylonitrile Butadiene Styrene, ABS)塑料。此外，可以使用任意合適的方法來構(gòu)造電介質(zhì)透鏡并且電介質(zhì)透鏡可以包括實質(zhì)上均質(zhì)的材料。例如，可以使用也被稱為3-D打印機(jī)的快速成形機(jī)器來生成ABS塑料的透鏡390。該制造方法通常也可以允許制造者從多個密度中進(jìn)行選擇。電介質(zhì)透鏡400還可以包括例如ABS、折射率在1.2和2.0之間的電介質(zhì)材料。在60GHz的情況下測量，折射率約為1.47的透鏡可能特別有用。
[0083]此外，通過使用折射率為1.47的ABS塑料，透鏡400可以具有rl和r2的比值近似為 9.0:9.2 的曲率 414。例如，透鏡 400 可以具有 rl = 9.0mm, r2 = 9.2mm, dl = 9.0mm, d2 =7.3mm, d= 16.3mm，以及焦距為7.5mm。因此，焦點416可以位于焦距(7.5mm)減去d2 (7.3)的點處，或距離透鏡400的表面0.2mm的點處。
[0084]應(yīng)注意，通過使用電介質(zhì)透鏡400的示例，發(fā)明人已經(jīng)實現(xiàn)了發(fā)射的EHF信號的范圍內(nèi)的顯著增加。還應(yīng)注意，當(dāng)透鏡400安裝在發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、或兩者上時，透鏡400可以提供幫助。在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)上都使用透鏡400可以將大約2cm的通信范圍擴(kuò)大至大約Im的通信范圍。
[0085]如圖16和圖19-22所示，電介質(zhì)透鏡400可以制造為外殼404或裝配結(jié)構(gòu)402的部分，裝配結(jié)構(gòu)402可以是外殼404的可去除的部分。這圖中還示出了電介質(zhì)透鏡各種尺寸和結(jié)構(gòu)，包括完全的球面透鏡400。如上所述，其他示例(未示出)可以具有制造為IC封裝502的組成部分的透鏡，和/或可以具有嵌入透鏡的天線。
[0086]圖23和24示出了雙凹介質(zhì)透鏡430的示例。透鏡430可以與由兩個凸的球冠406A和406B形成的透鏡400在材料和制造方法上相似。然而，與透鏡400相反，雙凹電介質(zhì)透鏡430可以被配置為使得入射EHF電磁信號的至少一部分發(fā)散和/或偏離信號，而不是聚集或聚合信號。例如，當(dāng)對齊兩個例如通信裝置500的通信裝置時，為了減少所需的精度，這是可取的以有助于在較大的區(qū)域上傳播發(fā)送的信號。
[0087]雙凹電介質(zhì)透鏡430可以由電介質(zhì)材料構(gòu)造并且可以包括形成在球冠433中的第一凹球形表面432和形成在球冠435中的、表面432對面的第二凹球形表面434。凹面432和434中的每一個可以具有曲率，并且曲率互不相同以確保焦點對于相應(yīng)的IC封裝在合適的位置以實現(xiàn)天線的正確放置。在該示例中，如圖23所示，凹面具有由透鏡430的左和右邊緣表示的位于各自底部平面的邊緣。
[0088]雙凸電介質(zhì)透鏡400或雙凹電介質(zhì)透鏡430可以包括至少一個被配置為關(guān)于入射EHF電磁信號、功能是菲涅耳透鏡440的表面。菲涅耳透鏡表面可以具有多個菲涅耳帶。在適用于使用IC封裝的EHF通信的電介質(zhì)透鏡390的另一個示例中，可以使用例如圖25-27中所示的一個的菲涅耳透鏡440來聚集并延伸EHF傳輸?shù)姆秶?。菲涅耳透鏡440可以是由電介質(zhì)材料構(gòu)造成的任意合適的菲涅耳透鏡，以及被配置為聚集EHF頻率電磁信號。菲涅耳透鏡440可以包括多個菲涅爾帶442。在圖25中示出的示例中，可以使用五個菲涅耳帶442。
[0089]如前所示，透鏡390可以包括兩個部分，具有兩個相連或可操作地連接以形成一個雙-菲涅耳透鏡446的菲涅耳透鏡的底部444A和444B。菲涅耳透鏡部分444A可以具有不同于菲涅耳透鏡部分444B的特性以有助于期望的焦點。
[0090]使用菲涅耳透鏡的好處是減少的整體透鏡的厚度、質(zhì)量和體積。在示例中，發(fā)明人已經(jīng)設(shè)計了曲率為9mm的菲涅耳透鏡440，其可以使整體透鏡的厚度僅為4mm，但仍可以增加27%的傳輸距離。該減少的厚度還有助于將透鏡包含進(jìn)裝置外殼、盒，或裝配結(jié)構(gòu)，而不需要難看的或不可取的形狀上的變化。
[0091]在本發(fā)明的另一個實施例中，電介質(zhì)透鏡結(jié)構(gòu)可以具有與外殼或裝配結(jié)構(gòu)結(jié)合或一體化的球形凸面冠的形式。如上對于包括兩個球冠的電介質(zhì)透鏡結(jié)構(gòu)所述的，單個球冠可以具有等于其高度的曲率，從而構(gòu)成半球?？商鎿Q地，根據(jù)入射EHF電磁輻射的期望折射的性質(zhì)和質(zhì)量，球冠可以具有大于或等于其曲率的高度。
[0092]在本發(fā)明可選擇的一方面中，電介質(zhì)透鏡包括與裝配結(jié)構(gòu)結(jié)合或一體化的單個凹面或凸面球冠，并且裝配結(jié)構(gòu)的對面實質(zhì)上缺乏功能。例如，電介質(zhì)透鏡對面的表面可以實質(zhì)上是如圖28中所示的平面。通常，這種單個球冠的底部平面被配置為使其實質(zhì)上與要修改的EHF電磁信號的傳播方向垂直。
[0093]在本發(fā)明的另一方面，電介質(zhì)透鏡包括設(shè)置入裝配結(jié)構(gòu)的單個凹面球冠，凹面球冠對面的裝配結(jié)構(gòu)的表面可以基本上是平面。在需要發(fā)散和/或偏離EHF電磁信號而不是聚集或聚合信號時，可以使用凹面球冠。
[0094]可替換地，或另外地，具有單個球冠的電介質(zhì)透鏡可以與同樣具有單個球冠的一個或多個其他透鏡結(jié)合。多個透鏡可以具有相同或不同的高度，可以是凸面或凹面，并且可以被配置為向著或離開相同或不同的轉(zhuǎn)換器折射入射EHF電磁輻射。
[0095]圖28中描繪了示例性電介質(zhì)透鏡結(jié)構(gòu)500。如圖所示，電介質(zhì)透鏡結(jié)構(gòu)500包括兩個獨立的透鏡502A和502B，每個透鏡具有凸面球冠。如圖所示，透鏡502A和502B安裝在外殼504的內(nèi)表面之上并與外殼504的內(nèi)表面結(jié)合,例如外殼的外表面的外殼的透鏡結(jié)構(gòu)對面的一側(cè)的外殼可以是無特征的?？梢詫⑼哥R的底部平面兩個部分502A和502B與要改變的EHF電磁信號的傳播路徑實質(zhì)上垂直地布置。
[0096]如圖29所示，透鏡結(jié)構(gòu)500可以包含入外殼506A、506B，每個外殼可以包括一堆集成電路封裝508A、508B和51A與51B。如前所述，每個集成電路封裝可以包括晶粒512和轉(zhuǎn)換器514。通過調(diào)整每個殼體的相鄰的平面外表面與相對的轉(zhuǎn)換器之間延伸的信號路徑垂直，可以確定透鏡516A和518A的方位以形成復(fù)合透鏡。結(jié)果，經(jīng)由由透鏡516A和518A形成的復(fù)合透鏡結(jié)構(gòu)，EHF電磁信號517可以在集成電路封裝508A和集成電路封裝510A之間傳輸。相似地，透鏡516B和518B可以被調(diào)整以使EHF電磁信號519可以在集成電路封裝508B和集成電路封裝510B之間轉(zhuǎn)輸。由于電介質(zhì)透鏡分開折射每組信號的能力，EHF電磁信號517可以與EHF電磁信號519同時傳輸而不存在干擾。
[0097]因此，可以理解的是，放置天線或其他芯片外轉(zhuǎn)換器可以有效地產(chǎn)生天線阻抗匹配、獨立天線設(shè)計、增加的傳輸功率、以及生成的輻射方向圖的可選方向的成形。因此，輻射可以在可能放置接收天線的方向被導(dǎo)向。除了保護(hù)包含的天線不受損壞，將天線放置在封裝內(nèi)也可以為客戶提供包括滿足規(guī)格和定制的運行特征的集成的特點的更加完整的集成。
[0098]還可以理解的是，通過增加具有各種構(gòu)造和特性的電介質(zhì)透鏡，輻射方向圖可以被折射為所需的會聚的、更平行的、或發(fā)散的方向圖。這些透鏡可以包含在裝置外殼中或IC封裝自身中。
[0099]本公開還提供了包括用于傳播EHF頻率的電磁信號的IC封裝的通信裝置。通信裝置也可以包括被配置為折射電磁信號的電介質(zhì)透鏡(例如400)。電介質(zhì)透鏡可以安裝在距離IC封裝固定距離處并至少部分地位于電磁信號的路徑中。IC封裝可以包括被配置為在電信號和電磁信號之間轉(zhuǎn)換的天線以及可操作地耦合至天線的集成電路(IntegratedCircuit, IC)0 IC可以包含發(fā)射機(jī)電路和接收機(jī)電路中的至少一個。IC封裝可以包括絕緣材料，IC和天線至少部分嵌入絕緣材料。絕緣材料可以將天線和IC保持在彼此間隔的固定的位置。
[0100]此外，電介質(zhì)透鏡可以具有焦點，IC封裝的天線可以實質(zhì)上位于焦點處。電介質(zhì)透鏡還可以包括具有第一球冠和第二球冠的實心透鏡，第一球冠具有第一平面底部以及第二球冠可以具有可操作地連接至第一平面底部的第二平面底部。第一球冠可以具有第一曲率，以及第二球冠可以具有第二曲率。第一球冠可以具有實質(zhì)上等于第一曲率的第一高度。第一球冠可以實質(zhì)上定義第一半球。第二球冠可以具有實質(zhì)上小于第二曲率的第二高度。
[0101]在實施例中，第一曲率與第二曲率的比值是大約9至大約9.2。第二球冠可以具有可以實質(zhì)上等于第二曲率的第二高度，并且第二球冠可以實質(zhì)上定義第二半球。此外，第一和第二球冠可以直接地并無間地連接。此外，第一平面底部可以具有第一底部半徑以及第二平面底部可以具有第二底部半徑，并且第一底部半徑可以實質(zhì)上等于第二底部半徑。
[0102]本公開還可以提供包括第一裝置的系統(tǒng)，第一裝置包括第一 IC封裝和第一電介質(zhì)透鏡，第一 IC封裝具有第一天線并被配置為發(fā)射EHF頻率范圍的電磁信號，以及第一電介質(zhì)透鏡與第一天線鄰近布置，以使第一電介質(zhì)透鏡折射電磁信號的至少一部分。通信裝置還可以包括與第一裝置間隔開一定距離的第二裝置，第二裝置包括第二 IC封裝，第二 IC封裝具有第二天線并被配置為接收由第一 IC封裝發(fā)射并由第一電介質(zhì)透鏡折射的電磁信號。該系統(tǒng)還可以包括鄰近第二天線放置的第二電介質(zhì)透鏡。電介質(zhì)透鏡可以包括具有第一球冠和第二球冠的實心透鏡，第一球冠具有第一平面底部以及第二球冠具有可操作地連接至第一平面底部的第二平面底部。第一球冠可以具有第一曲率，以及第二球冠可以具有第二曲率。
[0103]此處陳述的本公開包含多種具有獨立功能的不同的發(fā)明。盡管以優(yōu)選構(gòu)成公開了這些發(fā)明中的每一個，但因為眾多變化是可能的，所以此處描述和示出的特定實施例不應(yīng)被限制地考慮。在上述公開中，每個示例定義一個公開的實施例，但任何一個示例并不必須包含可能是最終要求保護(hù)的所有特征或組合。當(dāng)描述中提到“一個”或“第一”元素或其等同物時，這種描述包括一個或多個該元素，既不要求也不排除兩個或更多的元素。此外，對識別的元素使用例如第一、第二或第三的順序指示以區(qū)別元素，并且不表示該元素的必需的或受限的數(shù)量，并且除非特別提及，也不表示該元素的特定位置或順序。
【權(quán)利要求】
1.用于使用EHF電磁輻射通信的通信裝置，包括: 集成電路封裝，包括: 轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)換器被配置為: 發(fā)射和/或接收EHF電磁信號；以及 在電信號與電磁信號之間轉(zhuǎn)換； 集成電路，所述集成電路包括可操作地耦合至轉(zhuǎn)換器的發(fā)射機(jī)電路和接收機(jī)電路中的至少一個；以及 絕緣材料，集成電路和轉(zhuǎn)換器中的每一個至少部分地嵌入絕緣材料，以使絕緣材料將轉(zhuǎn)換器和集成電路中的每一個維持在相對的固定位置；以及 電介質(zhì)透鏡，被配置為折射入射的EHF電磁輻射，其中，電介質(zhì)透鏡被布置為以改變轉(zhuǎn)換器的電磁信號的發(fā)射和接收中的至少一個。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信裝置，其中，電介質(zhì)透鏡至少部分地位于EHF電磁信號的路徑中被安裝，以使電介質(zhì)透鏡折射EHF電磁信號的至少一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信裝置，其中，電介質(zhì)透鏡被配置為產(chǎn)生用于入射EHF電磁輻射的焦點，以及轉(zhuǎn)換器的至少一部分布置在電介質(zhì)透鏡產(chǎn)生的焦點處。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通信裝置，其中，電介質(zhì)透鏡產(chǎn)生的焦點位于電介質(zhì)透鏡之外。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信裝置，其中，電介質(zhì)透鏡是實心的并且具有一個或多個球面部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通信裝置，其中，電介質(zhì)透鏡具有為凸面部分的單個球面部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通信裝置，其中，電介質(zhì)透鏡包括具有位于第一底部平面的第一底部的第一球冠和具有位于第二底部平面的第二底部的第二球冠的結(jié)合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的通信裝置，其中，第一底部具有第一底部半徑以及第二底部具有第二底部半徑，以及第一底部半徑實質(zhì)上等于第二底部半徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的通信裝置，其中，第一球冠具有第一曲率，第二球冠具有第二曲率，以及第一曲率和第二曲率不相等。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的通信裝置，其中，第一球冠和第二球冠中的至少一個具有實質(zhì)上等于球冠曲率的高度，以使球冠實質(zhì)上相當(dāng)于半球。
11.根據(jù)權(quán)利要求20所述的通信裝置，其中，第二球冠具有小于第二曲率的第二高度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的通信裝置，其中，第一曲率與第二曲率的比值在9至9.2的范圍內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信裝置，其中，電介質(zhì)透鏡包括均質(zhì)電介質(zhì)材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信裝置，其中，電介質(zhì)透鏡包括在60GHz測量的折射率在1.2和2.0之間的電介質(zhì)材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信裝置，其中，電介質(zhì)透鏡包括至少一個被配置為關(guān)于入射EHF電磁信號功能是菲涅耳透鏡的表面。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的通信裝置，其中，菲涅耳透鏡表面包括多個菲涅耳帶。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信裝置，還包括至少部分地圍繞集成電路封裝的外殼，其中電介質(zhì)透鏡與外殼一體化。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信裝置，其中，電介質(zhì)透鏡形成為IC封裝的組成部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信裝置，其中，電介質(zhì)透鏡是與至少部分地圍繞集成電路封裝的外殼結(jié)合的實心球冠。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的通信裝置，其中，實心球冠與外殼的內(nèi)表面結(jié)合，并且球冠對面的外殼的內(nèi)表面實質(zhì)上是平面并且被布置為實質(zhì)上與要改變的EHF電磁信號的傳播路徑垂直。
21.EHF通信系統(tǒng)，包括: 第一裝置，第一裝置包括第一集成電路封裝和第一電介質(zhì)透鏡，第一集成電路封裝具有第一轉(zhuǎn)換器并且被配置為發(fā)射EHF頻率范圍的電磁信號，第一電介質(zhì)透鏡與第一天線鄰近布置，以使第一電介質(zhì)透鏡折射電磁信號的至少一部分；以及第二裝置，第二裝置包括第二集成電路封裝，第二集成電路封裝具有第二轉(zhuǎn)換器并被配置為接收由第一電介質(zhì)透鏡折射的電磁信號。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的EHF通信系統(tǒng)，其中，第二裝置還包括鄰近第二轉(zhuǎn)換器布置的第二電介質(zhì)透鏡。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的EHF通信系統(tǒng)，其中，第一電介質(zhì)透鏡包括被描述為第一球冠和第二球冠的實心透鏡，第一球冠具有沿著第一平面底部布置的第一底部以及第二球冠具有沿著第二底部平面布置的第二底部； 其中，第一球冠具有第一球面，第一球面具有第一曲率半徑，以及第二球冠具有第二球面，第二球面具有第二曲率半徑。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的EHF通信系統(tǒng)，其中，第一電介質(zhì)透鏡包括在60GHz測量的折射率在1.2和2.0之間的均質(zhì)電介質(zhì)材料。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的EHF通信系統(tǒng)，其中，第一球冠具有實質(zhì)上等于第一曲率的第一高度，以使第一球面實質(zhì)上相當(dāng)于半球。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的EHF通信系統(tǒng)，其中，第二球面具有小于第二曲率的第二高度。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的EHF通信系統(tǒng)，其中，第一曲率與第二曲率的比值在9至9.2的范圍內(nèi)。
28.根據(jù)權(quán)利要求23所述的EHF通信系統(tǒng)，其中，第二球冠具有實質(zhì)上等于第二曲率的第二高度，以使第二球面實質(zhì)上相當(dāng)于半球。
29.根據(jù)權(quán)利要求23所述的EHF通信系統(tǒng)，其中，第一電介質(zhì)透鏡定義了被配置為使第一 IC封裝發(fā)射的電磁信號的至少一部分發(fā)散的雙凹透鏡。
30.根據(jù)權(quán)利要求30所述的EHF通信系統(tǒng)，其中，第一電介質(zhì)透鏡是與部分地圍繞第一集成電路封裝的外殼的表面結(jié)合的實心球冠。
【文檔編號】H01Q19/06GK104321930SQ201380026884
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月17日
【發(fā)明者】賈斯廷·雷德 申請人:凱薩股份有限公司