本发明涉及一种半导体封装装置及其制造方法，且更确切地说，涉及一种包含天线的半导体封装装置及其制造方法。
背景技术
例如手机等无线通信装置通常包含用于发射和接收射频(rf)信号的天线。类似地，无线通信装置包含各自安置在电路板的不同部分上的天线和通信模块。根据类似的方法，单独地制造天线和通信模块，并在将天线和通信模块放置在电路板上之后将其电连接到一起。因此，所述两组件可能带来单独的制造成本。此外，可能难以减小无线通信装置的大小以获得适合的紧凑型产品设计。另外，天线与通信模块之间的rf信号传输路径可能较长，由此降低在天线与通信模块之间传输的信号的质量。
技术实现要素：
根据本发明的一些实施例，半导体封装装置包含衬底，所述衬底具有第一表面和与第一表面相对的第二表面并且包含第一导电接触件。半导体封装装置进一步包含安置在衬底的第一表面上的电子组件。半导体封装装置进一步包含安置在衬底的第一表面上的金属框。半导体封装装置进一步包含安置在金属框上的天线，其中天线与金属框电隔离并且电连接到衬底的第一导电接触件。
根据本发明的一些实施例，制造半导体封装装置的方法包含提供包含第一表面和与第一表面相对的第二表面的衬底。所述方法进一步包含在衬底的第一表面上安置电子组件。所述方法进一步包含通过第一导电接触件在衬底的第一表面上附接金属框，使得天线通过第一导电接触件电连接到衬底，天线安置在金属框上并且天线与金属框电隔离。
根据本发明的一些实施例，制造半导体封装装置的方法包含提供载体。所述方法进一步包含在载体上安置金属框，其中金属框具有安置于其上的天线并且天线与金属框电隔离。所述方法进一步包含在衬底上并且邻近于金属框安置电子组件。所述方法进一步包含在载体上方安置封装主体。所述方法进一步包含移除载体。所述方法进一步包含在封装主体上方安置互连结构，所述互连结构电连接到金属框、天线和电子组件。
附图说明
图1说明根据本发明的一些实施例的半导体封装装置的截面图。
图2说明根据本发明的一些实施例的半导体封装装置的截面图。
图3说明根据本发明的一些实施例的半导体封装装置的截面图。
图4说明根据本发明的一些实施例的半导体封装装置的截面图。
图5说明根据本发明的一些实施例的半导体封装装置的截面图。
图6a、图6b和图6c说明根据本发明的一些实施例的半导体制造方法。
图7a、图7b、图7c和图7d说明根据本发明的一些实施例的半导体制造方法。
贯穿图式和具体实施方式使用共用参考编号来指示相同或类似组件。根据以下结合附图作出的详细描述，本发明将会更显而易见。
具体实施方式
图1说明根据本发明的一些实施例的半导体封装装置1的截面图。半导体封装装置1包含衬底10、电子组件11、金属框12、天线13和绝缘层14。
衬底10可为(例如)印刷电路板，例如，纸基铜箔层合物、复合铜箔层合物或聚合物浸渍的玻璃纤维基铜箔层合物。衬底10可以包含相对表面101、102以及在表面101、102之间延伸的侧表面103。在一些实施例中，衬底10的表面101被称作顶部表面或第一表面，且衬底10的表面102被称作底部表面或第二表面。衬底10可以包含互连结构(例如，电连接)10r，例如再分布层(rdl)或接地元件(或接地区段)10g。在一些实施例中，接地元件10g可以是从衬底10的表面101或侧表面103中暴露的通孔、金属层或金属迹线。
电子组件11安置在衬底10的表面101上。在一些实施例中，电子组件11可为有源电子组件，例如，集成电路(ic)芯片或裸片。替代地，电子组件11可以是无源电子组件，例如，电容器、电阻器或电感器。在一些实施例中，电子组件11垂直地安置在衬底10的表面101上并且邻近于金属框12。举例来说，电子组件11的背侧(或背表面)或有源侧(有源表面)大体上垂直于衬底10的表面101。在一些实施例中，电子组件具有在背表面与有源表面之间延伸的侧表面。电子组件11可以通过导线接合、导电粘合剂或焊料球电连接到衬底10(例如，电连接到rdl)。通过在衬底10的表面101上垂直地安置电子组件11，可以减小半导体封装装置的面积(例如，x-y尺寸)。在其它实施例中，电子组件11可以经布置使得电子组件11的背侧基本上平行于衬底10的表面101。
金属框12安置在衬底10的表面101上并且覆盖电子组件11。金属框12包含部分12a、12b和12c。金属框12的部分12a大体上垂直于衬底10的表面101。金属框12的部分12c大体上垂直于衬底10的表面101并且与金属框12的部分12a物理地间隔开。金属框12的部分12b大体上垂直于金属框12的部分12a、12c，并且电连接到金属框12的部分12a和金属框12的部分12c。在一些实施例中，部分12b在基本上平行于衬底10的表面101的方向上突出超过部分12a。
金属框12(例如，部分12c)电连接到衬底10的接地元件10g以提供电磁干扰(emi)屏蔽。举例来说，金属框12可以防止电子组件11被从金属框外部的其它电子组件(例如，天线13或以高频操作的其它电路)中辐射的电磁波干扰。在一些实施例中，金属框12是导电薄膜，并且可包含(例如)铝(al)、铜(cu)、铬(cr)、锡(sn)、金(au)、银(ag)、镍(ni)或不锈钢，或混合物、合金，或它的其它组合。金属框12可以包含单个导电层或多个导电层。在一些实施例中，金属框12包含多个导电层，并且多个导电层可以包含相同材料，或多个导电层中的一个可以包含不同材料，或多个导电层中的每一个可以包含与多个导电层中的其它导电层不同的材料。在一些实施例中，金属框12的每个导电层具有高达约200微米(μm)的厚度，例如，高达约150μm、高达约100μm、高达约50μm、高达约10μm、高达约5μm、高达约1μm，或高达约500纳米(nm)，以及低至约100nm或更少、低至约50nm或更少，或低至约10nm或更少。在一些实施例中，金属框12包含多个导电层，并且不同导电层可以具有不同的厚度。
天线13安置在衬底10的表面101上。天线13邻近于金属框12的部分12a、12b，并且通过绝缘层14与金属框12的部分12a、12b隔离。举例来说，天线13安置在金属框12的部分12a上并且通过绝缘层14与金属框12的部分12a、12b隔离。举例来说，天线13嵌入到金属框12的部分12a中并且通过绝缘层14与金属框12电绝缘。天线13是或包含导电材料，例如，金属或金属合金。导电材料的实例包含au、ag、al、cu或其合金。
天线13包含顶部表面131、与顶部表面131相对的底部表面132以及在顶部表面131与底部表面132之间延伸的侧表面133。天线13的顶部表面131和侧表面133由绝缘层14覆盖以防止天线13接触金属框12。天线13的底部表面132从绝缘层14中暴露。天线13的底部表面132直接地接触衬底10的导电垫(例如，导电接触件或第一导电接触件)10a，并且因此信号可以通过衬底10的互连结构10r在天线13与电子组件11之间传输。在一些实施例中，电子组件11通过第二导电接触件电连接到衬底10(例如，电连接到互连结构10r)。将天线13直接地连接到衬底10的导电垫10a和互连结构10r而不使用任何馈送元件可以缩短天线13与电子组件11之间的信号传输路径，这将继而降低传输期间的信号损耗(例如，尤其对于高频信号而言)并且增大半导体封装装置1的性能。
在一些与天线集成的类似的半导体封装装置中，天线和电子组件并排安置在衬底上，这将增大半导体封装装置的总面积(例如，x-y尺寸)。根据一些实施例，天线13形成或安置于金属框12上(或嵌入到金属框12中)，并且因此可以减小半导体封装装置1的总面积。此外，通过将天线13放置在金属框12上，天线13更接近于电子组件11。减小天线13与电子组件11之间的距离可以降低传输期间的信号损耗，这将继而增大半导体封装装置1的性能。
图2说明根据本发明的一些实施例的半导体封装装置2的截面图。半导体封装装置2类似于图1中所示的半导体封装装置1，不同之处在于半导体封装装置2的天线23安置在金属框12的所有的部分12a、12b和12c上。
天线23安置在金属框12的外表面(包含部分12a、12b和12c)上并且通过绝缘层24与金属框12隔离。举例来说，天线23和绝缘层24与金属框12共形。天线23的底部表面232直接地接触衬底10的导电垫10a，并且因此信号可以通过衬底10的互连结构10r在天线23与电子组件11之间传输。在金属框12的所有外表面上安置天线23可以增大辐射方向(例如，x、y及z方向)，这将增大半导体封装装置2的性能。
图3说明根据本发明的一些实施例的半导体封装装置3的截面图。半导体封装装置3类似于图1中所示的半导体封装装置1，不同之处在于存在安置在金属框12的部分12a上的两个天线33a、33b。
天线33a安置在衬底10的表面101上。天线33a邻近于金属框12并且通过绝缘层34a与金属框12隔离。举例来说，天线33a安置在金属框12的部分12a上并且通过绝缘层34a与金属框12的部分12a隔离。举例来说，天线33a嵌入到金属框12的部分12a中并且通过绝缘层34a与金属框12电绝缘。天线33a包含顶部表面33a1、与顶部表面33a1相对的底部表面33a2以及在顶部表面33a1与底部表面33a2之间延伸的侧表面33a3。天线33a的顶部表面33a1和侧表面33a3由绝缘层34a覆盖以防止天线33a接触金属框12。天线33a的底部表面33a2从绝缘层34a中暴露。天线33a的底部表面33a2直接地接触衬底10的导电垫10a，并且因此信号可以通过衬底10的互连结构10r在天线33a与电子组件11之间传输。
天线33b安置在天线33a上方并且天线33a分离(例如，物理地分离)。天线33b邻近于金属框12并且通过绝缘层34b与金属框12隔离。举例来说，天线33b安置在金属框12的部分12a上并且通过绝缘层34b与金属框12的部分12a隔离。举例来说，天线33b嵌入到金属框12的部分12a中并且通过绝缘层34b与金属框12电绝缘。天线33b包含顶部表面33b1、与顶部表面33b1相对的底部表面33b2以及在顶部表面33b1与底部表面33b2之间延伸的侧表面33b3。天线33b的顶部表面33b1、底部表面33b2和侧表面33b3由绝缘层34b覆盖。天线33b直接地或间接地连接到衬底10使得信号可以通过衬底10在天线33b与电子组件11之间传输。
在一些实施例中，取决于不同的实施例，可能存在安置在金属框12的部分12a上的任何数量(例如，大于2)的天线。在一些实施例中，存在安置在金属框12的部分12a上的天线阵列。在一些实施例中，取决于设计规范，天线阵列可以安置在金属框12的部分12a、部分12b和/或部分12c上。增加天线的数量可以增大辐射强度，这将继而增强半导体封装装置3的性能。
图4说明根据本发明的一些实施例的半导体封装装置4的截面图。半导体封装装置4类似于图1中所示的半导体封装装置1，不同之处在于半导体封装装置4进一步包含封装主体45。
封装主体45安置在衬底10的表面101上且囊封电子组件11。封装主体45的侧表面452接触金属框12的部分12a、12c，并且封装主体45的顶部表面451接触金属框12的部分12b。在一些实施例中，封装体45包含环氧树脂(包含填充物)、模制化合物(例如，环氧模制化合物或其它模制化合物)、聚酰亚胺、酚类化合物或材料、具有分散在其中的硅酮的材料，或其组合。
图5说明根据本发明的一些实施例的半导体封装装置5的截面图。半导体封装装置5类似于图1中所示的半导体封装装置1，不同之处在于半导体封装装置5的天线53的一部分沿着衬底10的侧表面103延伸。
如图5中所示，天线53与衬底10的侧表面103不共面。举例来说，天线53沿着金属框12的部分12a和衬底10的侧表面103延伸以直接地接触从衬底10的侧表面103中暴露的衬底10的互连结构10r。
图6a、6b和6c说明根据本发明的一些实施例的半导体制造方法。
参考图6a，提供衬底10。衬底10可为(例如)印刷电路板，例如，纸基铜箔层合物、复合铜箔层合物或聚合物浸渍的玻璃纤维基铜箔层合物。衬底10可以包含互连结构10r，例如，rdl或接地元件10g。
具有绝缘层14和附接到其的天线13的金属区段52a形成或安置于衬底10的表面101上。天线13安置在金属区段52a的第一侧52a1上且通过绝缘层14与金属区段52a隔离。绝缘层14形成或安置在天线13与金属区段52a之间且在天线13的顶部表面131上。天线13的底部表面132从绝缘层14中暴露。天线13的底部表面132直接地接触衬底10的导电垫10a。天线13是或包含导电材料，例如，金属或金属合金。导电材料的实例包含au、ag、al、cu或其合金。在一些实施例中，具有绝缘层14和附接到其的天线13的金属区段52a可以通过以下操作形成：(i)提供天线13；(ii)形成或安置绝缘层14以用于覆盖天线13；(iii)移除绝缘层14的一部分以暴露天线13的底部表面132；以及(iv)将绝缘层14附接到金属区段52a的第一侧52a1。
电子组件11、11a形成或安置于衬底10的表面101上。电子组件11、11a可为有源电子组件(例如，ic或裸片)或无源电子组件(例如，电容器、电阻器或电感器)。电子组件11a可以借助于倒装芯片或导线接合技术电连接到衬底10(例如，电连接到rdl)。
电子组件11垂直地形成或安置于衬底10的表面101上且邻近于金属区段52a的第二侧52a2。举例来说，电子组件11的背侧基本上平行于金属区段52a。电子组件11可以通过导线接合、导电粘合剂或焊料球电连接到衬底10(例如，电连接到rdl)。
参考图6b，封装主体45可以形成或安置于衬底10的表面101的一部分上以覆盖或囊封电子组件11、11a。衬底10的表面101的另一部分(包含接地元件10g)从封装主体45中暴露。在一些实施例中，封装主体45包含环氧树脂，所述环氧树脂包含分散在其中的填充物。封装主体45可通过模制技术形成或安置，例如，选择性模制、转移模制或压缩模制。
参考图6c，金属区段52b形成或安置于衬底10的表面101的暴露部分上。在一些实施例中，金属区段52b形成或安置于衬底10的接地元件10g上。金属区段52c随后形成或安置于封装主体45以及金属区段52a和52b上。金属区段52c直接地接触金属区段52a和52b以限定屏蔽层。金属区段52a、52b、52c是导电薄膜，并且可包含(例如)al、cu、cr、sn、au、ag、ni或不锈钢或混合物、合金或它的其它组合。在一些实施例中，金属区段52a、52b、52c由相同材料形成。替代地，金属区段52a、52b、52c由不同材料形成。在其它实施例中，取决于设计规范，可以省略图6b中所示的操作(例如，封装主体45的形成)。
在一些实施例中，为了将天线集成到半导体封装装置中，天线方向图可以通过溅射导电材料形成或安置于封装主体上。然而，此过程可以增大制造半导体封装装置的难度。根据一些实施例，在衬底10上形成或安置具有附接到其的天线13的金属区段52a可以简化制造半导体封装装置的过程。
图7a、7b、7c和7d说明根据本发明的一些实施例的半导体制造方法。
参考图7a，提供了具有安置于其上的粘合剂层71的载体70。具有绝缘层14和附接到其的天线13的金属区段52a通过粘合剂层71形成或安置于载体70上。天线13安置在金属区段52a的第一侧52a1上且通过绝缘层14与金属区段52a隔离。绝缘层14形成或安置在天线13与金属区段52a之间且在天线13的顶部表面131上。天线13的底部表面132从绝缘层14中暴露。天线13的底部表面132直接地接触粘合剂层71。天线13是或包含导电材料，例如，金属或金属合金。导电材料的实例包含au、ag、al、cu或其合金。
电子组件11、11a通过粘合剂层71形成或安置于载体70上。电子组件11、11a可为有源电子组件(例如，ic或裸片)或无源电子组件(例如，电容器、电阻器或电感器)。电子组件11垂直地形成或安置于载体70上且邻近于金属区段52a的第二侧52a2。举例来说，电子组件11的背侧基本上平行于金属区段52a。
参考图7b，封装主体75形成或安置于载体70上且囊封电子组件11、11a和金属区段52a的第二侧52a2。封装主体75暴露金属区段52a的顶部表面和绝缘层14的顶部表面。在一些实施例中，封装主体75包含环氧树脂，所述环氧树脂包含分散在其中的填充物。封装主体75可通过模制技术形成或安置，例如，选择性模制、转移模制或压缩模制。
参考图7c，从封装主体75中移除载体70，并且封装主体75随后附接到衬底10。衬底10可为(例如)印刷电路板，例如，纸基铜箔层合物、复合铜箔层合物或聚合物浸渍的玻璃纤维基铜箔层合物。衬底10可以包含互连结构10r，例如，rdl或接地元件10g。天线13的底部表面132直接地接触衬底10上的导电垫10a。电子组件11、11a的电接触件直接地接触衬底10上的导电衬垫(例如，第二导电接触件)10a1、10a2。
参考图7d，金属区段72安置在封装主体75、金属区段52a的顶部表面和绝缘层14的顶部表面上。金属区段72电连接到金属区段52a的顶部表面以限定屏蔽层。
如本文中所使用，术语“基本上”、“实质”、“近似”和“约”用于指示和解释小的变化。举例来说，当结合数值使用时，术语可指小于或等于所述数值的±10％的变化范围，例如，小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％，或小于或等于±0.05％。作为另一实例，膜或层的厚度“基本上均匀”可以是指膜或层的平均厚度的小于或等于±10％的标准偏差，例如，小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％，或小于或等于±0.05％。术语“基本上共面”可指沿同一平面定位的在数微米(μm)内的两个表面，例如沿着同一平面定位的在40μm内、30μm内、20μm内、10μm内或1μm内。如果两个表面或组件之间的角为例如90°±10°，例如，±5°、±4°、±3°、±2°、±1°、±0.5°、±0.1°或±0.05°，那么两个表面或组件可被认为“基本上垂直”。如果两个表面或组件之间的角为例如0°±10°，例如，±5°、±4°、±3°、±2°、±1°、±0.5°、±0.1°或±0.05°，那么两个表面或组件可被认为“基本上平行”。当结合事件或情况使用时，术语“基本上”、“实质”、“近似”和“约”可以是指其中事件或情况精确出现的例子，以及其中事件或情况非常近似出现的例子。
在一些实施例的描述中，提供于另一组件“上”的组件可涵盖前一组件直接在后一组件上(例如，与后一组件物理接触)的情况，以及一或多个中间组件位于前一组件与后一组件之间的情况。
另外，有时在本文中以范围格式呈现量、比率和其它数值。可以理解，此类范围格式是用于便利和简洁起见，且应灵活地理解，不仅包含明确地规定为范围界限的数值，且还包含涵盖于所述范围内的所有个体数值或子范围，如同明确地规定每一数值和子范围一般。
虽然已参考本发明的具体实施例描述并说明本发明，但这些描述和说明并不限制本发明。所属领域的技术人员可清楚地理解，可进行各种改变，且可在实施例内替代等效元件而不脱离如由所附权利要求书定义的本发明的真实精神和范围。所述图式可能未必按比例绘制。归因于制造过程中的变量等等，本发明中的艺术再现与实际设备之间可能存在区别。可能存在并未特定说明的本发明的其它实施例。应将本说明书和图式视为说明性的而非限制性的。可做出修改，以使特定情况、材料、物质组成、方法或过程适应于本发明的目标、精神以及范围。所有此类修改都意图在所附权利要求书的范围内。虽然已参考按特定次序执行的特定操作描述本文中所公开的方法，但应理解，可在不脱离本发明的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。因此，除非本文中特别指示，否则操作的次序和分组并非本发明的限制。