封装体、无线电器件及电子设备的制作方法

1.本技术涉及器件封装技术领域，尤其涉及一种封装体、无线电器件及电子设备。


背景技术：

2.现有的天线封装技术(antenna in package，aip)是基于封装材料与工艺，将天线与裸片(die)集成在封装内，实现系统级无线功能的技术。
3.传统的aip封装结构中，上下基板相对的一面均为相对比较平整的一个完整表面，故而会存在以下缺陷：
4.1、为了满足封装工艺要求，需要对裸片进行研磨打薄到预定厚度，来减小上下基板之间的距离，进而会降低裸片的可靠性；
5.2、为了避免裸片的焊接背面与基板接触，需要增加用于上下基板之间连接的焊球的尺寸，进而会导致封装面积随之增大，同时也会减少信号管脚数量；
6.3、由于裸片和天线分别位于不同的基板上，进而要求上下基板封装基板均为高频基板，以及上述高精度研磨打薄工艺等还会造成高昂的成本造价。
7.基于此，亟需一种封装体、无线电器件及电子设备，用以解决如上提到的问题。


技术实现要素：

8.本技术的目的在于提供一种封装体、无线电器件及电子设备，能够简化射频信号的传输路径，极大地降低了射频信号的传输损耗，降低下基板的加工难度、节省生产制造成本，提高信号传输的可靠性，增强下基板与pcb板的焊接可靠性。
9.为达此目的，本技术采用以下技术方案：
10.一种封装体，可包括：
11.上基板，设置有天线；
12.待封装本体，固定设置于所述上基板远离所述天线的一侧上，并与所述天线电连接形成无线电收发器件；以及
13.下基板，对应所述待封装本体固定位置设置有凹槽；
14.其中，当所述上基板与所述下基板集成为一体器件时，所述待封装本体沿厚度方向的至少部分容置于所述凹槽中。
15.在该封装体中，通过在下基板上开设用于容置至少部分待封装本体的凹槽，以减小整个封装结构的厚度，同时由于待封装体固定设置在设置有天线的上基板上，进而可简化射频信号的传输路径，极大地降低了射频信号的传输损耗，即在降低下基板的加工难度、节省生产制造成本的同时，可有效提高信号传输的可靠性，增强下基板与pcb板的焊接稳定性。
16.可选的，所述凹槽的内壁上设置有功能层，用于对所述待封装本体进行电磁隔离和/或散热。
17.可选的，所述功能层为复合膜层。
18.可选的，所述复合膜层包括：
19.隔离层，覆盖所述凹槽的内壁，用于对固定设置于所述上基板上的所述待封装本体进行电磁隔离；以及
20.散热层，覆盖所述隔离层暴露的至少部分表面，用于对固定设置于所述上基板上的所述待封装本体进行散热。
21.可选的，所述散热层为散热胶层；和/或
22.所述隔离层为金属层。
23.可选的，所述上基板与所述下基板为相异的基板。
24.可选的，所述上基板为高频基板，所述下基板为中频基板或低频基板，即只需要上基板采用高频基板进行射频信号的传输，而下基板则可采用更加廉价、更易加工的中频或低频基本，进而能够有效降低整个封装器件的材料、工艺成本。
25.可选的，还包括焊接组件，用于将所述待封装本体固定设置于所述上基板上，将所述上基板与所述下基板集成为一体器件。
26.可选的，所述焊接组件包括第一焊接部件；
27.其中，所述待封装本体通过所述第一焊接部件倒装固定于所述上基板上，并通过设置在所述上基板中的连接线与所述天线连接，用于传出如射频信号等高频信号。
28.可选的，所述焊接组件还包括第二焊接部件；
29.其中，所述上基板通过所述第二焊接部件与所述下基板集成为一体aip器件；以及
30.所述待封装本体依次通过所述第一焊接部件、所述上基板、所述第二焊接部件和所述下基板与外部器件连接，用于传输直流或低频信号。
31.可选的，所述待封装本体为传感器裸片。
32.可选的，所述传感器裸片为毫米波雷达裸片。
33.需要说明的是，本技术实施例中的第一焊接部件和第二焊接部件均可包括多个焊球，由于待封装本体会部分容置在凹槽中，进而对第二焊接部件的高度(或厚度)要求降低，即相较于传统的封装器件，本技术实施例的封装体中的第二焊接部件高度(或厚度)均较小，进而可有效的降低封装焊接加工的难度、精度及价格。
34.本技术还提供了一种无线电器件，可包括：
35.承载体；以及
36.如本技术中任一实施例所述的封装体，所述封装体设置在所处承载体上；
37.其中，所述无线电器件用于发收无线电信号。
38.本技术还提供了一种电子设备，可包括：
39.设备本体；以及
40.设置于所述设备本体上的如申请任一实施例所述的无线电器件；
41.其中，所述无线电器件用于目标检测和/或通信。
42.本技术至少具备以下优势：
43.1、待封装本体(如裸片die)的射频信号能够自上基板经第一焊接部件直接传输至天线，而无需经下基板、第二焊接部件以及上基板再传输至天线，进而达到简化传输路径，极大地降低了射频信号的传输损耗的目的，同时也无需对下基板(若是射频信号经下基板传输，则该下基板需要为高频材质的基板)进行工艺约束和材料选择的优化，降低下基板的
加工难度、节省生产制造成本。
44.2、通过将待封装本体的至少部分体积容置于下基板的凹槽内，可有效缩短上基板与下基板间的间距，以有效减小第二焊接部件的尺寸(甚至还可进一步降低第一焊接部件的尺寸)，不仅可降低加工难度，针对同样的封装面积还能提供更多数量的焊接部件，方便信号在上、下基板间的可靠传输。
45.3、将待封装体设置于上基板上，下基板可直接与pcb板焊接，无需考虑裸片位置，增强下基板与pcb板的焊接可靠性。
46.说明书
附图说明
47.图1是本技术实施例提供的一种封装体的整体结构示意图一；
48.图2是本技术实施例提供的一种封装体的整体结构示意图二。
49.图中：
50.1、上基板；11、第一导电层；12、第一介电层；13、导通部；131、导电介质；
51.2、下基板；21、凹槽；211、散热层；212、金属层；22、第二导电层；23、第二介电层；
52.3、裸片；
53.4、焊接组件；41、第二焊接部件；42、第一焊接部件；43、第三焊接部件。
具体实施方式
54.为使本技术解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本技术实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
55.在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
56.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
57.下面结合附图，以裸片作为待封装体本为例，结合具体实施方式来进一步说明本技术的技术方案。
58.实施例一
59.本技术实施例公开了一种封装体，如图1和图2所示，该封装结构包括上基板1、下基板2和裸片3，其中，上基板1上可设置有天线，以及上基板1远离天线的一侧可用于固定设
置裸片3。下基板2对应裸片3固定设置的位置设置有凹槽21，上基板1与下基板3集成为一体器件时，固定设置于上基板1上的裸片3至少部分位于凹槽21中。
60.通过设置上述方案，裸片3的射频信号能够自上基板1直接发送至天线，同时，天线接收的无线电信号也可通过上基板1直接传输至裸片3，即无需像传统结构中那样需要先通过下基板2再经上基板1发送至裸片3，从而可有效简化传输路径，极大地降低了射频信号的传输损耗，同时无需对下基板2进行工艺约束和材料选择的优化，降低下基板2的加工难度、节省生产制造成本。此外，由于裸片3可容置在凹槽21中，相应的也就减小了封装体结构中上下基板之间的间距，也就能有效减小整个封装结构的整体厚度，从而减小封装体积。
61.可选地，上基板1可为高频基板，下基板2可为低频基板。按此，能够通过上基板1传输高频信号至裸片3，下基板2则可用于传输低频信号或直流信号，从而降低下基板2的成本。
62.可选地，凹槽21的内壁上还可设置有功能层，以用于对固定设置于上基板1上的裸片3进行电磁隔离和/或散热。例如，功能层可为单层膜层(如单层金属层)结构也可为复合膜层结构，如可包括层叠的金属屏蔽层和导热层配合的复合层，也可为单独的金属屏蔽层和导热层，本实施例不做限制。
63.可选地，裸片3与天线之间的连接线均位于上基板1中。
64.可选地，裸片3为如毫米波雷达等传感器裸片，以提高无线电信号的传输效率。
65.本实施例还公开了一种无线电器件，其包括承载体以及上述的封装体，封装体设置在承载体上。其中，该无线电器件可用于发收无线电信号。
66.可选地，承载体可为印刷电路板pcb，承载体与封装结构间的传输线为pcb走线。
67.本实施例还公开了一种电子设备，其包括设备本体以及设置于设备本体上的如上本技术任一实施例所述的无线电器件。其中，无线电器件用于目标检测和/或通信。
68.可选地，无线电器件可选择性地设置在设备本体的外部或内部，或者无线电器件还可以一部分设置在设备本体的内部，另一部分设置在设备本体的外部，具体视情况而定，本技术对此不作限定。
69.可选地，上述设备本体可为应用于诸如智能住宅、交通、智能家居、消费电子、监控、工业自动化、舱内检测及卫生保健等领域的部件及产品。例如，该设备本体可为智能交通运输设备(如汽车、自行车、摩托车、船舶、地铁、火车等)、安防设备(如摄像头)、液位/流速检测设备、智能穿戴设备(如手环、眼镜等)、智能家居设备(如电视、空调、智能灯等)、各种通信设备(如手机、平板电脑等)等，以及诸如道闸、智能交通指示灯、智能指示牌、交通摄像头及各种工业化机械手(或机器人)等，也可为用于检测生命特征参数的各种仪器以及搭载该仪器的各种设备。
70.需要说明的是，无线电器件可通过发射及接收信号实现诸如目标检测及通信等功能。无线电器件可为本技术任一实施例中所述的无线电器件，无线电器件的结构和工作原理在上述实施例中已经进行了详细说明，此处不再一一赘述。
71.实施例二
72.本技术实施例公开了一种封装体，如图1和图2所示，该封装体包括上基板1、下基板2、裸片3和焊接组件4，上基板1与下基板2通过焊接组件4封装集成为一体器件，裸片3则通过焊接组件4倒装固定在上基板1上。
73.可选地，上基板1上设置有天线以收发信号。下基板2上设有凹槽21，凹槽21与上基板1的底面对应设置，下基板2背离凹槽21的一侧能够通过焊接组件4与pcb板焊接固定。裸片3至少部分固定容置于凹槽21内以缩短上基板1与下基板2间的距离，减小封装体的厚度。焊接组件4可包括第一焊接部件42和第二焊接部件41，第一焊接部件42和第二焊接部件41均可包括多个，多个第二焊接部件41设置于上基板1和下基板2之间以将上基板1和下基板2焊接固定，多个第一焊接部件42均设置于裸片3与上基板1之间以将所述裸片3倒装固定于上基板上。
74.在裸片3发射射频信号时，该射频信号能够自第一焊接部件42经上基板1经直接发送至天线上进行辐射，从而可有效简化射频信号的传输路径，极大地降低了射频信号的传输损耗，同时射频信号不经过下基板2进行传输，故而无需对下基板2进行工艺约束和材料选择的优化，从而可有效降低下基板2的加工难度、节省生产制造成本。
75.在封装体中，由于裸片3的至少部分体积容置于下基板2的凹槽21内，进而可有效的缩短上基板1与下基板2间的间距，能够减小第二焊接部件41和第一焊接部件42的设置尺寸，尤其是第二焊接部件41的尺寸可大大减低，进而在相对固定的封装焊接面积上，能够提供更加多的焊接部件(如第二焊接部件41)，确保信号在上基板1、下基板2间的可靠传输，同时由于裸片3倒装固定在上基板1上，故而下基板2与pcb板直接焊接时，无需考虑裸片3位置，进一步增强焊接的可靠性。
76.本实施例中，天线用于传输毫米波传感器信息，其工作频率高，波长短，容易受到周围环境的影响，对环境要求苛刻。在其他实施例中，也可用天线传输其他波段信号，不以本实施例为限。
77.下面对封装体中的各部分进行具体介绍：
78.上基板1可包括多层第一导电层11、多层第一介电层12和多个导通部(即via)13，第一导电层11和第一介电层12依次交替设置，导通部13设置于每相邻两个第一导电层11之间以将该两个第一导电层11连通便于信号传输，位于最底部的导通部13与第一焊接部件42连接，以便于射频信号传输至最底部的导通部13后经第一焊接部件42传输至裸片3。按此设计，既实现了对上基板1的多层导电层的封装固定又便于射频信号的传输。上基板1的最外层的顶面和底面均为第一导电层11，导通部13通过第一导电层11与第一焊接部件42连接以便于传输信号；其中，天线设置于位于顶面(或顶部)的第一导电层11中。
79.于本实施例中，第一导电层11为金属层，具体可选为铜层。第一介电层12为非金属层，具体可选为玻璃、有机树脂或者低温共烧陶瓷等绝缘介质。在其他实施例中，第一导电层11也可选为铝层等，第一介电层12还可选为树脂或高分子聚合物等等，具体以实际需求选取，不以本实施例为限。
80.于本实施例中，导通部13为金属化过孔，一般使用激光或者机械加工钻孔，金属化过孔内填充有导电介质131以便于相邻两层第一导电层11的电连通，实现信号传输。可选地，导电介质131为金属，例如铝。在其他实施例中，也可将导电介质131电镀至通槽结构的内壁作为衬垫而非填充，也能起到连接两个第一导电层11的作用，同时导电介质131的材料也可根据需求选取铜、镍等导电材料，不以本实施例为限。
81.本实施例中，如图1中的箭头所示方向即为天线接收信号的传输路径，由图中可知，信号会穿过上基板1进行传输，为了保证毫米波天线的辐射性能及减小毫米波传输路径
损耗，上基板1中的结构均采用低损耗的材料并且进行精加工工艺。
82.裸片3作为信息处理中心，能够对外界传输的信息进行处理并利用天线向外发出射频信号。
83.于本实施例中，凹槽21可为u形槽，其内部用于容纳固定裸片3，以减小裸片3凸出凹槽21的高度，从而减小整个封装体的厚度、结构紧凑，同时也缩短了上基板1和下基板2间的封装间距。相比于现有因裸片3厚度过大的原因，导致需要使用尺寸较大的焊球(如第二焊接部件41)的情况，致使封装时管脚数量受限，本技术由于凹槽21的设置缩短了上基板1与下基板2间的距离，能够减小第二焊接部件41和第一焊接部件42的设置尺寸，以提供足够数量的焊接部件，形成足够数量的管脚，方便信号在上基板1、下基板2间的可靠传输。在其他实施例中，凹槽21也可以是贯穿下基板2的通槽，具体可根据裸片3的厚度调整，不以本实施例为限。
84.为实现对裸片3的散热，降低裸片3温度，上述封装体还包括散热层211，散热层211设置于裸片3与凹槽21之间。本实施例中，散热层211可为散热胶，既能对裸片3进行保护(如受到外部压力时缓冲保护)又能起到散热作用，一体两用。
85.作为封装体优选的技术方案，上述凹槽21的内壁还可设置有金属层212，散热层211设置于金属层212和裸片3之间。按此设置，金属层212既能将自散热层211传递的热量散发出去，起到良好的散热功能，又能使凹槽21形成隔离腔，对裸片3起到屏蔽作用。于本实施例中，凹槽21的内壁电镀一层金属铝以形成上述的金属层212，以避免增加整个封装体的重量。当然，在其他实施例中，金属层212的材料以及设置方式可根据需要选取，不以本实施例为限。
86.相应地，下基板2可包括多层第二导电层22和多层第二介电层23，第二导电层22和第二介电层23依次交替设置，凹槽21的底部可为位于顶部的第二导电层22之中或贯穿该顶部的第二导电层22，具体可依据实际需求而设置。与上基板1的设置类似，于本实施例中，第二导电层22也为金属层212，具体可选为铜层。第二介电层23为非金属层，具体可选为玻璃、有机树脂或者低温共烧陶瓷。在其他实施例中，第二导电层22也可选为铝层等，第二介电层23还可选为树脂或高分子聚合物等等，具体以实际需求选取，不以本实施例为限。
87.本实施例中，由于射频信号不会经过下基板2进行传输，故而对下基板2的材料选择及加工工艺不做特殊限制，即该下基板2可采用低频或中频材质的基板，以进一步降低了下基板2的材料成本和加工难度，节省了制造成本。
88.于本实施例中，第二焊接部件41和第一焊接部件42均可为焊球，形成球栅阵列(ball grid array，bga)，以将上基板1和下基板2之间、上基板1和裸片3之间焊接固定，用于上基板1和裸片3之间的射频信号传输、上基板1和下基板2之间的低频和直流信号的传输。由于凹槽21的设置可有效缩短上基板1与下基板2之间的间距，相较于现有的焊接方式，本技术能够通过减小焊接部件的尺寸增加焊接部件的设置数量，从而增加上基板1与下基板2间、上基板1与裸片3间的传输管脚(即焊接点)，提高传输可靠性。当然，在其他实施例中，第二焊接部件41和第一焊接部件42也可为焊接柱等，不以本实施例为限。
89.如图2所示，上述焊接组件4还可包括第三焊接部件43，第三焊接部件43设有多个，间隔设置于下基板2的底部，以便于该封装体与pcb板(即承载体)的焊接固定。由于本实施例中将裸片3设置于上基板1上，下基板2可直接通过第三焊接部件43与pcb板焊接，降低裸
片3对下基板2与pcb板间焊接的影响。第三焊接部件43的设置与第二焊接部件41、第一焊接部件42的设置相同，此处不再赘述。
90.综上，本技术实施例提供的封装体、无线电器件及设备，至少具备以下优势：
91.1、发收射频信号时，裸片3自第一焊接部件42经上基板1直接连接至天线，而无需经下基板2和第二焊接部件41进行传输，从而可有效简化传输路径，极大地降低了射频信号的传输损耗，同时无需对下基板2进行工艺约束和材料选择的优化，降低下基板2的加工难度、节省生产制造成本。
92.2、通过将裸片3的至少部分体积容置于下基板2的凹槽21内，可有效缩短封装体内上基板1与下基板2之间的间距，从而可减小第二焊接部件41和第一焊接部件42的设置尺寸，以在相同焊接面积的前提下设置更多的焊接部件，提升上基板1、下基板2间的可靠传输，同时下基板2可与pcb板直接焊接，无需考虑裸片3位置，增强焊接可靠性。
93.3、通过将散热层211设置于裸片3与凹槽21之间，实现对裸片3的散热，降低裸片3温度。散热层211为散热胶，既能对裸片3进行保护又能起到散热作用，一体两用。
94.显然，本技术的上述实施例仅仅是为了清楚说明本技术所作的举例，而并非是对本技术的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术权利要求的保护范围之内。