CN209328893U - 天线的封装结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种天线的封装结构，封装结构包括：重新布线层、第一金属馈线柱、天线电路芯片、第一封装层、第一天线金属层、第二金属馈线柱、第二封装层、第二天线金属层、及金属凸块，第一封装层包覆所述第一金属馈线柱及所述天线电路芯片。本实用新型可制备出自下向上堆叠的多层的天线结构，可有效提高天线的效率以及降低所占用的面积。本实用新型将天线电路芯片制作于天线金属层的一侧，并采用封装层进行对其进行封装，可在不额外增加工艺步骤的同时对天线电路芯片进行封装保护，提高天线封装结构的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型属于半导体封装领域，特别是涉及一种天线的封装结构及封装方法。
背景技术
由于科技的进步，发展出各种高科技的电子产品以便利人们的生活，其中包括各种电子装置，如：笔记型计算机、手机、平板电脑(PAD)等。
随着这些高科技电子产品的普及以及人们需求的增加，除了这些高科技产品内所配置的各项功能与应用大幅度增加外，特别是为了配合人们移动的需求而增加了无线通讯的功能。于是，人们可以通过这些具有无线通讯功能的高科技电子装置于任何地点或是任何时刻使用这些高科技电子产品。从而大幅度的增加了这些高科技电子产品使用的灵活性与便利性，因此，人们再也不必被局限在一个固定的区域内，打破了使用范围的疆界，使得这些电子产品的应用真正地便利人们的生活。
一般来说，现有的天线结构通常包括偶极天线、单极天线、平板天线、倒F形天线、曲折形天线、倒置L形天线、循环天线、螺旋天线以及弹簧天线等。已知的作法是将天线直接制作于电路板的表面，这种作法会让天线占据额外的电路板面积，整合性较差。
实用新型内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种天线的封装结构及封装方法，用于解决现有技术中天线的效率及性能较低的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种天线的封装结构，所述封装结构包括：重新布线层，所述重新布线层包括第一面以及相对的第二面；第一金属馈线柱，形成于所述重新布线层的第二面上；天线电路芯片，结合于所述重新布线层的第二面，并通过所述重新布线层与所述第一金属馈线柱连接；第一封装层，包覆所述第一金属馈线柱及所述天线电路芯片，且其顶面显露所述第一金属馈线柱；第一天线金属层，形成于所述第一封装层上，所述第一天线金属层与所述第一金属馈线柱连接；第二金属馈线柱，形成于所述第一天线金属层上；第二封装层，包覆所述第二金属馈线柱，且其顶面显露所述第二金属馈线柱；第二天线金属层，形成于所述第二封装层上，所述第二天线金属层与所述第二金属馈线柱连接；金属凸块，形成于所述重新布线层的第一面，以实现所述重新布线层的电性引出。
可选地，所述第二天线金属层上还包括若干堆叠的天线结构，所述天线结构包括：第三金属馈线柱，形成于所述第二天线金属层上；第三封装层，包覆所述第三金属馈线柱，且其顶面显露所述第三金属馈线柱；第三天线金属层，形成于所述第三封装层上，所述第三天线金属层与所述第三金属馈线柱连接。
可选地，堆叠在所述第二天线金属层上所述天线结构的个数介于1～5个。
可选地，所述第一金属馈线柱及第二金属馈线柱的材料包括Au、Ag、Cu、Al中的一种。
可选地，所述第一封装层及第二封装层的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。
可选地，所述天线电路芯片包括主动组件及被动组件中的一种或两种，其中所述主动组件包括电源管理电路、发射电路及接收电路中的一种，所述被动组件包括电阻、电容及电感中的一种。
可选地，所述金属凸块包括锡焊料、银焊料及金锡合金焊料中的一种。
本实用新型还提供一种天线的封装方法，所述封装方法包括步骤：1)提供一支撑基底，于所述支撑基底上形成分离层；2)于所述分离层上形成重新布线层，所述重新布线层包括与所述分离层连接的第一面以及相对的第二面；3)于所述重新布线层的第二面上形成第一金属馈线柱；4)提供一天线电路芯片，将所述天线电路芯片接合于所述重新布线层的第二面，使得所述天线电路芯片通过所述重新布线层与所述第一金属馈线柱连接；5)采用第一封装层封装所述第一金属馈线柱，减薄所述第一封装层，以显露所述第一金属馈线柱；6)于所述第一封装层上形成第一天线金属层，所述第一天线金属层与所述第一金属馈线柱连接；7)于所述第一天线金属层上形成第二金属馈线柱；8)采用第二封装层封装所述第二金属馈线柱，减薄所述第二封装层，以显露所述第二金属馈线柱；9)于所述第二封装层上形成第二天线金属层，所述第二天线金属层与所述第二金属馈线柱连接；10)基于所述分离层剥离所述重新布线层及所述支撑基底，露出所述重新布线层的第一面；11)于所述重新布线层的第一面形成金属凸块，以实现所述重新布线层的电性引出。
可选地，步骤9)～步骤10)之间还包括：重复进行步骤7)～步骤9)，以形成多层堆叠的天线结构。
可选地，所述重复的次数介于1～5次。
可选地，所述支撑基底包括玻璃衬底、金属衬底、半导体衬底、聚合物衬底及陶瓷衬底中的一种。
可选地，所述分离层包括光热转换层，步骤6)采用激光照射所述光热转换层，以使所述光热转换层与所述封装层及所述支撑基底分离，进而剥离所述重新布线层及所述支撑基底。
可选地，所述第一金属馈线柱及第二金属馈线柱的材料包括Au、Ag、Cu、Al中的一种。
可选地，步骤5)及步骤8)采用封装层封装所述金属馈线柱的方法包括压缩成型、传递模塑成型、液封成型、真空层压及旋涂中的一种，所述第一封装层及第二封装层的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。
可选地，所述金属凸块包括锡焊料、银焊料及金锡合金焊料中的一种。
可选地，所述天线电路芯片包括主动组件及被动组件中的一种或两种，其中所述主动组件包括电源管理电路、发射电路及接收电路中的一种，所述被动组件包括电阻、电容及电感中的一种。
如上所述，本实用新型的天线的封装结构及封装方法，具有以下有益效果：
本实用新型可制备出自下向上堆叠的多层的天线结构，可有效提高天线的效率以及降低所占用的面积。
本实用新型将天线电路芯片制作于天线金属层的一侧，并采用封装层进行对其进行封装，可在不额外增加工艺步骤的同时对天线电路芯片进行封装保护，提高天线封装结构的稳定性。
本实用新型采用扇出型封装方法封装天线结构，可有效缩小封装体积，使得天线的封装结构具有较高的集成度以及更好的封装性能，在半导体封装领域具有广泛的应用前景。
附图说明
图1～图18显示为本实用新型的天线的封装方法各步骤所呈现的结构示意图，其中，图18显示为本实用新型的天线的封装结构的结构示意图。
元件标号说明
101 支撑基底
102 分离层
20 重新布线层
201 介质层
202 金属布线层
203 第一金属馈线柱
204 第一封装层
205 第一天线金属层
206 第二金属馈线柱
207 第二封装层
208 第二天线金属层
209 第三金属馈线柱
210 第三封装层
211 第三天线金属层
301 天线电路芯片
401 金属凸块
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1～图18。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1～图18所示，本实施例提供一种天线的封装方法，所述封装方法包括：
如图1～图2所示，首先进行步骤1)，提供一支撑基底101，于所述支撑基底101上形成分离层102。
作为示例，所述支撑基底101包括玻璃衬底、金属衬底、半导体衬底、聚合物衬底及陶瓷衬底中的一种。在本实施例中，所述支撑基底101选用为玻璃衬底，所述玻璃衬底成本较低，容易在其表面形成分离层102，且能降低后续的剥离工艺的难度。
作为示例，所述分离层102包括光热转换层(LTHC)，通过旋涂工艺形成于所述支撑基底101上后，通过固化工艺使其固化成型。光热转换层(LTHC)性能稳定，表面较光滑，有利于后续的重新布线层20的制作，并且，在后续的剥离工艺中，剥离的难度较低。
如图3所示，然后进行步骤2)，于所述分离层102上形成重新布线层20，所述重新布线层20包括与所述分离层102连接的第一面以及相对的第二面，所述重新布线层20包括介质层201及金属布线层202。
例如，步骤2)制作所述重新布线层20可以包括步骤：
步骤2-1)，采用化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺于所述分离层102表面形成第一介质层，所述第一介质层的材料包括环氧树脂、硅胶、PI、PBO、BCB、氧化硅、磷硅玻璃，含氟玻璃中的一种或两种以上组合。所述第一介质层的材料可以选用为PI(聚酰亚胺)，以进一步降低工艺难度以及工艺成本。
步骤2-2)，采用溅射工艺于所述第一介质层表面形成第一金属层，并对所述金属层进行刻蚀形成图形化的第一金属布线层。所述第一金属布线层的材料包括铜、铝、镍、金、银、钛中的一种或两种以上组合。
步骤2-3)，采用化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺于所述图形化的第一金属布线层表面形成第二介质层，并对所述第二介质层进行刻蚀形成具有图形化通孔的第二介质层。所述第二介质层的材料包括环氧树脂、硅胶、PI、PBO、BCB、氧化硅、磷硅玻璃，含氟玻璃中的一种或两种以上组合。所述第二介质层的材料可以选用为PI(聚酰亚胺)，以进一步降低工艺难度以及工艺成本。
骤2-4)，于所述图形化通孔内填充导电栓塞，然后采用溅射工艺于所述第二介质层表面形成第二金属层，并对所述金属层进行刻蚀形成图形化的第二金属布线层。所述第二金属布线层的材料包括铜、铝、镍、金、银、钛中的一种或两种以上组合。
接着，可以重复进行上述步骤2-3)～步骤2-4)，以形成具有多层堆叠结构的重新布线层20，以实现不同的布线功能。
如图4所示，接着进行步骤3)，于所述重新布线层20的第二面上形成第一金属馈线柱203，所述第一金属馈线柱203与所述重新布线层20电连接，例如，可以采用打线工艺(wire bond)于所述重新布线层20的第二面上形成所述第一金属馈线柱203。
所述第一金属馈线柱203的材料可以为Au、Ag、Cu、Al中的一种。例如，所述金属馈线柱可以选用为Cu。
如图5所示，然后进行步骤4)，提供一天线电路芯片301，将所述天线电路芯片301接合于所述重新布线层20的第二面，使得所述天线电路芯片301通过所述重新布线层20与所述第一金属馈线柱203连接。例如，可以通过焊接工艺或植球工艺将所述天线电路芯片301接合于所述重新布线层20的第二面，以使得所述天线电路芯片301与所述重新布线层20电性连接。
例如，所述天线电路芯片301可以为主动组件及被动组件中的一种或两种，其中所述主动组件包括电源管理电路、发射电路及接收电路中的一种，所述被动组件包括电阻、电容及电感中的一种。
如图6～图7所示，接着进行步骤5)，采用第一封装层204封装所述第一金属馈线柱203及所述天线电路芯片301，减薄所述第一封装层204，使得所述第一金属馈线柱203的顶面显露于所述第一封装层204。
作为示例，采用第一封装层204封装所述第一金属馈线柱203及所述天线电路芯片301的方法包括压缩成型、传递模塑成型、液封成型、真空层压及旋涂中的一种，所述第一封装层204的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。
本实用新型将天线电路芯片301制作于天线金属层的一侧，并采用封装层进行对其进行封装，可在不额外增加工艺步骤的同时对天线电路芯片301进行封装保护，提高天线封装结构的稳定性。
如图8所示，接着进行步骤6)，于所述第一封装层204表面形成第一天线金属层205，所述第一天线金属层205与所述金属馈线柱连接。
例如，可以采用沉积工艺及刻蚀工艺制作所述第一天线金属层205，又如，可以采用金属剥离工艺(lift-off)制作所述第一天线金属层205。
如图9所示，然后进行步骤7)，于所述第一天线金属层205上形成第二金属馈线柱206。
例如，可以采用打线工艺(wire bond)于所述第一天线金属层205上形成所述第二金属馈线柱206。所述第二金属馈线柱206的材料可以为Au、Ag、Cu、Al中的一种。例如，所述第二金属馈线柱206可以选用为Cu。
如图10～图11所示，接着进行步骤8)，采用第二封装层207封装所述第二金属馈线柱206，减薄所述第二封装层207，以显露所述第二金属馈线柱206。
作为示例，采用第二封装层207封装所述第二金属馈线柱206的方法包括压缩成型、传递模塑成型、液封成型、真空层压及旋涂中的一种，所述第二封装层207的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。
如图12所示，然后进行步骤9)，于所述第二封装层207上形成第二天线金属层208，所述第二天线金属层208与所述第二金属馈线柱206连接。
例如，可以采用沉积工艺及刻蚀工艺制作所述第二天线金属层208，又如，可以采用金属剥离工艺(lift-off)制作所述第二天线金属层208。
如图13～图16所示，可以重复进行步骤7)～步骤9)，以形成多层堆叠的天线结构。所述重复的次数介于1～5次。
具体地，可以包括如下步骤：
如图13所示，于所述第二天线金属层208上形成第三金属馈线柱209。
例如，可以采用打线工艺(wire bond)于所述第二天线金属层208上形成所述第三金属馈线柱209。所述第三金属馈线柱209的材料可以为Au、Ag、Cu、Al中的一种。例如，所述第三金属馈线柱209可以选用为Cu。
如图14～图15所示，采用第三封装层210封装所述第三金属馈线柱209，减薄所述第三封装层210，以显露所述第三金属馈线柱209。
作为示例，采用第三封装层210封装所述第三金属馈线柱209的方法包括压缩成型、传递模塑成型、液封成型、真空层压及旋涂中的一种，所述第三封装层210的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。
如图16所示，于所述第三封装层210上形成第三天线金属层211，所述第三天线金属层211与所述第三金属馈线柱209连接。
例如，可以采用沉积工艺及刻蚀工艺制作所述第三天线金属层211，又如，可以采用金属剥离工艺(lift-off)制作所述第三天线金属层211。
可进一步重复上述步骤，以获得所需堆叠层数的天线结构。
如图17所示，接着进行步骤10)，基于所述分离层102剥离所述重新布线层20及所述支撑基底101，露出所述重新布线层20的第一面。
具体地，所述分离层102包括光热转换层，此处采用激光照射所述光热转换层，以使所述光热转换层与所述重新布线层20及所述支撑基底101分离，进而剥离所述重新布线层20及所述支撑基底101。
如图18所示，最后进行步骤11)，于所述重新布线层20的第一面形成金属凸块401，以实现所述重新布线层20的电性引出。
例如，所述金属凸块401可以为锡焊料、银焊料及金锡合金焊料中的一种。
如图18所示，本实施例还提供一种天线的封装结构，所述封装结构包括：重新布线层20，所述重新布线层20包括第一面以及相对的第二面；第一金属馈线柱203，形成于所述重新布线层20的第二面上；天线电路芯片301，结合于所述重新布线层20的第二面，并通过所述重新布线层20与所述第一金属馈线柱203连接；第一封装层204，包覆所述第一金属馈线柱203及所述天线电路芯片301，且其顶面显露所述第一金属馈线柱203；第一天线金属层205，形成于所述第一封装层204上，所述第一天线金属层205与所述第一金属馈线柱203连接；第二金属馈线柱206，形成于所述第一天线金属层205上；第二封装层207，包覆所述第二金属馈线柱206，且其顶面显露所述第二金属馈线柱206；第二天线金属层208，形成于所述第二封装层207上，所述第二天线金属层208与所述第二金属馈线柱206连接；金属凸块401，形成于所述重新布线层20的第一面，以实现所述重新布线层20的电性引出。
作为示例，所述第二天线金属层208上还包括若干堆叠的天线结构，所述天线结构包括：第三金属馈线柱209，形成于所述第二天线金属层208上；第三封装层210，包覆所述第三金属馈线柱209，且其顶面显露所述第三金属馈线柱209；第三天线金属层211，形成于所述第三封装层210上，所述第三天线金属层211与所述第三金属馈线柱209连接。
作为示例，堆叠在所述第二天线金属层208上所述天线结构的个数介于1～5个。
作为示例，所述第一金属馈线柱203及第二金属馈线柱206的材料包括Au、Ag、Cu、Al中的一种。
作为示例，所述第一封装层204及第二封装层207的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。
作为示例，所述天线电路芯片301包括主动组件及被动组件中的一种或两种，其中所述主动组件包括电源管理电路、发射电路及接收电路中的一种，所述被动组件包括电阻、电容及电感中的一种。
作为示例，所述金属凸块401包括锡焊料、银焊料及金锡合金焊料中的一种。
如上所述，本实用新型的天线的封装结构及封装方法，具有以下有益效果：
本实用新型可制备出自下向上堆叠的多层的天线结构，可有效提高天线的效率以及降低所占用的面积。
本实用新型将天线电路芯片制作于天线金属层的一侧，并采用封装层进行对其进行封装，可在不额外增加工艺步骤的同时对天线电路芯片进行封装保护，提高天线封装结构的稳定性。
本实用新型采用扇出型封装方法封装天线结构，可有效缩小封装体积，使得天线的封装结构具有较高的集成度以及更好的封装性能，在半导体封装领域具有广泛的应用前景。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
Claims (7)
1.一种天线的封装结构，其特征在于，所述封装结构包括：
重新布线层，所述重新布线层包括第一面以及相对的第二面；
第一金属馈线柱，形成于所述重新布线层的第二面上；
天线电路芯片，结合于所述重新布线层的第二面，并通过所述重新布线层与所述第一金属馈线柱连接；
第一封装层，包覆所述第一金属馈线柱及所述天线电路芯片，且其顶面显露所述第一金属馈线柱；
第一天线金属层，形成于所述第一封装层上，所述第一天线金属层与所述第一金属馈线柱连接；
第二金属馈线柱，形成于所述第一天线金属层上；
第二封装层，包覆所述第二金属馈线柱，且其顶面显露所述第二金属馈线柱；
第二天线金属层，形成于所述第二封装层上，所述第二天线金属层与所述第二金属馈线柱连接；
金属凸块，形成于所述重新布线层的第一面，以实现所述重新布线层的电性引出。
2.根据权利要求1所述的天线的封装结构，其特征在于：所述第二天线金属层上还包括若干堆叠的天线结构，所述天线结构包括：
第三金属馈线柱，形成于所述第二天线金属层上；
第三封装层，包覆所述第三金属馈线柱，且其顶面显露所述第三金属馈线柱；
第三天线金属层，形成于所述第三封装层上，所述第三天线金属层与所述第三金属馈线柱连接。
3.根据权利要求2所述的天线的封装结构，其特征在于：堆叠在所述第二天线金属层上所述天线结构的个数介于1～5个。
4.根据权利要求1所述的天线的封装结构，其特征在于：所述第一金属馈线柱及第二金属馈线柱的材料包括Au、Ag、Cu、Al中的一种。
5.根据权利要求1所述的天线的封装结构，其特征在于：所述第一封装层及第二封装层的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。
6.根据权利要求1所述的天线的封装结构，其特征在于：所述天线电路芯片包括主动组件及被动组件中的一种或两种，其中所述主动组件包括电源管理电路、发射电路及接收电路中的一种，所述被动组件包括电阻、电容及电感中的一种。
7.根据权利要求1所述的天线的封装结构，其特征在于：所述金属凸块包括锡焊料、银焊料及金锡合金焊料中的一种。
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Cited By (2)
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| WO2021056859A1 (zh) * | 2019-09-29 | 2021-04-01 | 上海先方半导体有限公司 | 一种集成天线结构的2.5d多芯片封装结构及制造方法 |
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