非接觸式信號(hào)傳輸整合式裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明有關(guān)于一種非接觸式信號(hào)傳輸整合式裝置，尤指一種適用于無(wú)須直接接觸 便能傳遞信號(hào)的整合式裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年隨著毫米波（millimeterwave)頻段的應(yīng)用與發(fā)展，無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)絡(luò) (WirelessPersonalAreaNetwork,WPAN)的高速傳輸應(yīng)用、車用雷達(dá)系統(tǒng)等都朝著數(shù)十 GHz頻段的趨勢(shì)邁進(jìn)甚至于THz頻段。操作于毫米波頻段的無(wú)線通信系統(tǒng)可夾帶大量的數(shù) 據(jù)作傳輸，不管是在短距離的WPAN應(yīng)用或是短、中、長(zhǎng)距離的車用雷達(dá)系統(tǒng)，都相當(dāng)具有優(yōu) 勢(shì)，在毫米波電路技術(shù)的開(kāi)發(fā)上，所有的系統(tǒng)都會(huì)朝向芯片化設(shè)計(jì)來(lái)縮小電路面積及大量 制造，以達(dá)到降低成本的目的。一般來(lái)說(shuō)，一接收/發(fā)射機(jī)的電路架構(gòu)包括一接收機(jī)、一發(fā) 射機(jī)或是一接收/發(fā)射機(jī)的電路，其目前皆可芯片化，芯片化的電路再通過(guò)傳輸線來(lái)做信 號(hào)的傳遞連接至下一級(jí)電路，一般來(lái)說(shuō)通過(guò)實(shí)質(zhì)導(dǎo)線的連接方式，即通過(guò)焊線（wirebond) 或芯片倒裝（flipchip)的連接方式。
[0003] 在無(wú)線通信接收或發(fā)射電路運(yùn)用上，當(dāng)接收/發(fā)射機(jī)（transceiver)芯片在使用 時(shí)，都必須借助印刷電路基板（PCB)為載體，將接收/發(fā)射機(jī)與其他芯片或電路結(jié)合，如電 源、數(shù)字電路、基頻電路、內(nèi)存電路、天線等，以完成整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)作，而接收/發(fā)射若不為 單一芯片時(shí)，LNA芯片、PA芯片、VC0芯片在連接時(shí)，也需利用焊線或芯片倒裝方式與印刷電 路基板傳輸線連接。然而，當(dāng)系統(tǒng)操作在高頻段如：毫米波頻段時(shí)，焊線或芯片倒裝的連接 方式會(huì)開(kāi)始產(chǎn)生寄生效應(yīng)而影響系統(tǒng)效能，且焊線或芯片倒裝的準(zhǔn)確度要求更高，要求的 封裝成本也相對(duì)提_。
[0004] 因此，本發(fā)明欲提出一種非接觸式信號(hào)傳輸整合式裝置，運(yùn)用濾波器設(shè)計(jì)的方法 與概念，使信號(hào)從芯片中傳遞轉(zhuǎn)換至印刷電路基板傳輸線上，免除焊線或芯片倒裝工藝所 造成的寄生效應(yīng)；并于特定距離范圍內(nèi)能有效地將信號(hào)傳遞轉(zhuǎn)換至印刷電路基板，亦可與 天線做一整合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種非接觸式信號(hào)傳輸整合式裝置，運(yùn)用濾波器設(shè)計(jì)的方 法與概念，免除焊線或芯片倒裝工藝所導(dǎo)致的寄生效應(yīng)，使信號(hào)從芯片中有效地傳遞轉(zhuǎn)換 至印刷電路基板上。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一實(shí)施例提供一種非接觸式信號(hào)傳輸整合式裝置，其 包括：一基板、一芯片、一第一共振單兀、一印刷電路板基板、以及一第二共振單兀?；寰?有一第一表面；芯片設(shè)置于第一表面上；第一共振單元設(shè)置于芯片上，并接收由芯片所產(chǎn) 生的具有一第一頻率的一第一信號(hào)；一印刷電路基板具有相對(duì)于第一表面的一第二表面， 設(shè)置相對(duì)于基板的一間隙，間隙為第一表面與第二表面之間的距離；以及一第二共振單元 設(shè)置于第二表面上；其中，具有第一頻率的第一信號(hào)經(jīng)由第一共振單元使得于第一共振單 元及第二共振單元之間產(chǎn)生一非接觸式耦合，通過(guò)電磁耦合傳輸方式，使第一信號(hào)能有效 地在上述兩共振單元間傳遞。
[0007] 因此，本發(fā)明的非接觸式信號(hào)傳輸整合式裝置，運(yùn)用濾波器設(shè)計(jì)的方法與概念，提 供一種非接觸式傳輸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，免除焊線或芯片倒裝工藝所產(chǎn)生的寄生效應(yīng)，進(jìn)而降低成 本，并使得信號(hào)從芯片中低損耗傳遞轉(zhuǎn)換至印刷電路基板上。
[0008] 進(jìn)一步，在本發(fā)明的非接觸式信號(hào)傳輸整合式裝置中，為了增加第一共振單元及 第二共振單元之間的耦合量，可將芯片上第一共振單元的地挖開(kāi)，以減少第一共振單元對(duì) 地的電容效應(yīng)，進(jìn)而增加與第二共振單元的磁耦合量。以此方式可以應(yīng)用在各式各樣芯片 的相關(guān)工藝上；如：本發(fā)明的CMOS工藝。
[0009] 在本發(fā)明的非接觸式信號(hào)傳輸整合式裝置中，間隙的距離范圍可介于0至200微 米。因此，在此距離范圍內(nèi)，非接觸耦合可有效地將信號(hào)傳遞于第一共振單元及第二共振單 元之間。此外，較佳地，間隙的距離范圍可介于〇至30微米。
[0010] 在本發(fā)明的非接觸式信號(hào)傳輸整合式裝置中，第一共振單元及第二共振單元可為 一分布兀件（Distributedelement)、一半分布兀件（semi-distributedelement)或一集 總單元（lumpedelement)。較佳地，第一共振單元及第二共振單元為分布元件。
[0011] 在本發(fā)明的非接觸式信號(hào)傳輸整合式裝置中，芯片可更包括一信號(hào)饋入單元，信 號(hào)饋入單元可連接于第一共振單元，因此，第一信號(hào)可經(jīng)由信號(hào)饋入單元而饋入第一共振 單元。
[0012] 在本發(fā)明的非接觸式信號(hào)傳輸整合式裝置中，芯片可更包括一接地單元，接地單 元夾設(shè)于第一共振單元及基板之間。
[0013] 在本發(fā)明的非接觸式信號(hào)傳輸整合式裝置中，基板可為一硅基板。此外，基板亦可 為一砷化鎵基板?；鍨橥藁鍟r(shí)，且較佳為低阻抗的娃基板，可于后段工藝作刻蝕處理以 降低能量損耗，相較于一般高價(jià)位砷化鎵基板或高阻抗硅基板，可有效降低成本。
[0014] 在本發(fā)明的非接觸式信號(hào)傳輸整合式裝置中，第一信號(hào)可具有一第一波長(zhǎng)，第一 共振單元可具有一第一共振路徑，且第一共振路徑的長(zhǎng)度約為第一波長(zhǎng)的長(zhǎng)度的1/4倍、 1/2倍、或整數(shù)倍。
[0015] 此外，該第二共振單元產(chǎn)生一第二信號(hào)，該第二信號(hào)可具有一第二波長(zhǎng)，第二共振 單元可具有一第二共振路徑，且第二共振路徑的長(zhǎng)度約為第二波長(zhǎng)的長(zhǎng)度的1/4倍、1/2 倍、或整數(shù)倍。
[0016] 在本發(fā)明的非接觸式信號(hào)傳輸整合式裝置中，第二共振單元可為一U字型形狀。 較佳地，第二共振單元可為U字型形狀的半波長(zhǎng)長(zhǎng)度的共振單元，用以縮小其面積及提供 有效的耦合量。
[0017] 在本發(fā)明的非接觸式信號(hào)傳輸整合式裝置中，非接觸式耦合可為一近場(chǎng)耦合，近 場(chǎng)奉禹合為一電感稱合、一電容稱合或一混合式f禹合。
[0018] 在本發(fā)明的非接觸式信號(hào)傳輸整合式裝置中，第二共振單元可為多個(gè)共振單元， 因此，第一共振單元可分別跟多個(gè)共振單元達(dá)到一對(duì)多的信號(hào)傳遞。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的非接觸式信號(hào)傳輸整合式裝置的示意圖。
[0020] 圖2是一較佳實(shí)施例的非接觸式信號(hào)傳輸整合式裝置的上視圖。
[0021] 圖3是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的第一共振單元設(shè)置于芯片的上視圖。
[0022] 圖4是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的第一共振單元設(shè)置于芯片的剖面圖。
[0023] 圖5是一較佳實(shí)施例的第一及第二共振器單元諧振等效電路的示意圖。
[0024] 圖6是本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的非接觸式信號(hào)傳輸整合式裝置的示意圖。
[0025] 圖7是顯示本發(fā)明一較佳實(shí)施例通過(guò)一電磁仿真軟件仿真所得的一可發(fā)射或接 收一高頻信號(hào)的非接觸式信號(hào)傳輸整合式裝置的"返回?fù)p耗"隨著頻率變化情況的示意圖。
[0026] 圖8是顯示本發(fā)明一較佳實(shí)施例通過(guò)一電磁仿真軟件仿真所得的一可發(fā)射或接 收一高頻信號(hào)的非接觸式信號(hào)傳輸整合式裝置的"插入損耗"隨著頻率變化情況的示意圖。 [0027]【附圖標(biāo)記說(shuō)明】
[0028] 1 裝置 21 基板 210 第一表面 22 芯片 221 饋入單元 222 接地單元 23 第一共振單兀 24 印刷電路基板 240 第二表面 25 第二共振單元 3 裝置 3丨 第三共振單元 32 第四共振單元 33 第五共振單元 D 間隙
【具體實(shí)施方式】
[0029] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0030] 請(qǐng)參閱圖1及圖2,圖1及圖2分別為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的非接觸式信號(hào)傳輸整 合式裝置的分解圖及示意圖。由圖1 (沿著Z軸來(lái)看）、及圖2所示，非接觸式信號(hào)傳輸整合 式裝置1包括：一基板21、一芯片22、一第一共振單兀23、一印刷電路基板24以及一第二 共振單兀25?；?具有一第一表面210 ;芯片22設(shè)置于第一表面210上；第一共振單兀 23設(shè)置于芯片22上，并接收由芯片22所產(chǎn)生的具有一第一頻率的一第一信號(hào)（圖中未示 出）；印刷電路基板24具有相對(duì)于第一表面210的一第二表面240,其設(shè)置相對(duì)于基板21 的一間隙D，間隙D為第一表面210與第二表面240之間的距離，因此，印刷電路基板24及 基板21保持在沒(méi)有任何實(shí)質(zhì)上接觸的狀態(tài)，并且在本實(shí)施例中間隙D為30微米；以及第二 共振單元25設(shè)置于第二表面240。其中，具有第一頻率的第一信號(hào)經(jīng)由第一共振單元23使 得于第一共振單元23及第二共振單元25之間產(chǎn)生一非接觸式耦合，通過(guò)電磁耦合傳輸方 式，使第一信號(hào)21能有效地在第一共振單元23及第二共振單元25之間傳遞，進(jìn)而使得第 二共振單元25對(duì)應(yīng)產(chǎn)生一第二信號(hào)（圖中未示出）。其中，第二信號(hào)具有一第二頻率，第一 頻率實(shí)質(zhì)上等于第二頻率。
[0031] 因此，本發(fā)明的非接觸式信號(hào)傳輸整合式裝置，運(yùn)用濾波器設(shè)計(jì)的方法與概念，提 供一種非接觸式傳輸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，免除焊線或芯片倒裝工藝所產(chǎn)生的寄生效應(yīng)，進(jìn)而降低成 本，并使得信號(hào)從芯片中有效地傳遞轉(zhuǎn)換至印刷電路基板上。
[0032] 在本實(shí)施例中，第一共振單元23及第二共振單元25可為一分布元件 (Distributedelement) > 一半分布兀件（semi-distributedelement)或一集總單兀 (lumpedelement)。在本實(shí)施例中，第一共振單元23及第二共振單元25為一分布元件。
[0033] 此外，為了增加第一共振單元23及第二共振單元25之間的耦合量，可將芯片22 上的第一共振單元23的地挖開(kāi)，以減少第一共振單元23對(duì)地的電容效應(yīng)，進(jìn)而增加與第二 共振單元25的磁耦合量。以此方式可以應(yīng)用在各式各樣芯片的相關(guān)工藝上，如：本實(shí)施例 中的CMOS工藝。