天线的封装结构及封装方法与流程

本发明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。

现有的天线封装方法中，由于封装材料的热膨胀系数不匹配，容易导致封装材料的变形或弯曲过大，从而影响封装结构的质量。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明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封装过程中容易出现变形或弯曲过大的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明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上；第一封装层，包覆所述第一金属馈线柱，且其顶面显露所述第一金属馈线柱；聚合物隔离层，形成于所述第一封装层上，且所述聚合物隔离层被分割成多个块区；第二金属馈线柱，形成于所述聚合物隔离层上，且所述第二金属馈线柱与所述第一金属馈线柱连接；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；天线金属层，形成于所述第二封装层上，所述天线金属层与所述第二金属馈线柱连接；天线电路芯片，结合于所述重新布线层的第一面，并通过所述重新布线层以及所述第一、第二金属馈线柱与所述天线金属层电性连接；以及金属凸块，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，所述聚合物隔离层包括聚酰亚胺。

可选地，所述聚合物隔离层由分割道分割成多个块区，且所述分割道位于相邻的两天线单元之间。

可选地，所述聚合物隔离层形成有开孔，所述开孔所述开孔中填充有金属栓塞，所述金属栓塞与所述第一金属馈线柱连接，所述第二金属馈线柱形成于所述金属栓塞上。

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。

本发明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)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，使得所述第一金属馈线柱的顶面露出于所述第一封装层；5)于所述第一封装层表面形成聚合物隔离层，将所述聚合物隔离层分割成多个块区，以释放所述聚合物隔离层的应力；6)于所述聚合物隔离层上形成第二金属馈线柱，所述第二金属馈线柱与所述第一金属馈线柱连接；7)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，使得所述第二金属馈线柱的顶面露出于所述第二封装层；8)于所述第二封装层上形成天线金属层，所述天线金属层与所述第二金属馈线柱连接；9)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；10)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一面，使得所述天线电路芯片通过所述重新布线层以及所述金属馈线柱与所述天线金属层电性连接；以及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，所述聚合物隔离层包括聚酰亚胺。

可选地，步骤5)采用曝光工艺及显影工艺将所述聚合物隔离层分割成多个块区。

可选地，将所述聚合物隔离层分割成多个块区的分割道位于相邻的两天线单元之间。

可选地，步骤6)还包括于所述聚合物隔离层形成开孔，所述开孔显露所述第一金属馈线柱，以及于所述开孔中填充金属栓塞的步骤，所述第二金属馈线柱形成于所述金属栓塞上。

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所述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4)及步骤7)所述的封装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，所述第一封装层及所述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，本发明的天线的封装结构及封装方法，具有以下有益效果：

本发明的天线封装结构及封装方法，将大面积的聚合物隔离层(如聚酰亚胺pi)分割成若干块区，可有效释放聚合物隔离层的应力以及阻断应力的传递集中，从而可大大降低聚合物隔离层与其他材料(如封装层)之间由于热膨胀系数不匹配而导致的变形或弯曲。

附图说明

图1～图15显示为本发明的天线的封装方法各步骤所呈现的结构示意图，其中，图15显示为本发明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

203金属互连层

301种子层

302第一金属馈线柱

303第一封装层

304聚合物隔离层

305分割道

306金属栓塞

307第二金属馈线柱

308第二封装层

309天线金属层

401天线电路芯片

501金属凸块

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，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发明的其他优点与功效。本发明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，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。

在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

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发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明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。

请参阅图1～图15。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发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明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15所示，本实施例提供一种扇出型封装结构的制作方法，尤其是一种晶圆级的扇出型封装结构的制作方法，所述制作方法包括步骤：

如图1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2～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203包括金属互连层及介质层201。

步骤1-2)制作所述重新布线层20包括步骤：

如图2所示，进行步骤a)，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。

优选地，所述第一介质层的材料选用为pi(聚酰亚胺)，以进一步降低工艺难度以及工艺成本。

如图3所示，进行步骤b)，采用溅射工艺于所述第一介质层表面形成图形化的种子层301，于所述图形化的种子层301上形成第一金属互连层，所述第一金属互连层的材料包括铜、铝、镍、金、银、钛中的一种或两种以上组合。

如图3所示，进行步骤c)，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互连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。

优选地，所述第二介质层的材料选用为pi(聚酰亚胺)，以进一步降低工艺难度以及工艺成本。

如图3所示，进行步骤d)，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互连层203。所述第二金属互连层的材料包括铜、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c)～步骤d)，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的第二面上形成图形化的种子层301，采用电镀或化学镀的方法于所述种子层301上形成第一金属馈线柱302，所述第一金属馈线柱302与所述重新布线层20电连接。

所述第一金属馈线柱302的径向宽度介于100微米～1000微米之间，例如，所述第一金属馈线柱302的径向宽度可以为200微米、500微米、800微米等，本发明采用电镀或化学镀的方式形成天线金属馈线柱，可以获得大直径的金属馈线柱，提高金属馈线柱的结构强度，降低工艺偏差，同时可以减小馈线损耗，提高天线的效率及性能。

所述种子层301的材质包括ti、tin、ta、tan中的一种，所述第一金属馈线柱302的材料包括au、ag、cu、al中的一种。例如，所述种子层301可以为ti，所述第一金属馈线柱302可以选用为cu，所述种子层301可以有效提高金属馈线柱的电镀或化学镀的效率及性能，同时可有效加强金属馈线柱与所述重新布线层20的结合强度。

如图5～图6所示，接着进行步骤4)，采用封装层封装所述第一金属馈线柱302，减薄所述封装层，使得所述第一金属馈线柱302的顶面露出于所述封装层。

作为示例，采用封装层封装所述第一金属馈线柱302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，所述封装层的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。在本实施例中，所述封装层的材料为硅胶。

如图7～图9所示，然后进行步骤5)，于所述第一封装层303表面形成聚合物隔离层304，将所述聚合物隔离层304分割成多个块区，以释放所述聚合物隔离层304的应力。

在本实施例中，所述聚合物隔离层304包括聚酰亚胺，可以采用曝光工艺及显影工艺将所述聚合物隔离层304分割成多个块区。采用曝光工艺及显影工艺将所述聚合物隔离层304分割成多个块区可有效提高划分区块的精确度，避免如机械分割等而造成聚合物隔离层304的损伤。

所述聚合物隔离层304由分割道305分割成多个块区，且所述分割道305位于相邻的两天线单元之间，从而可以保证天线单元内的聚合物隔离层304的连续性，不对其性能造成影响。

本发明的天线封装方法，将大面积的聚合物隔离层304(如聚酰亚胺pi)分割成若干块区，可有效释放聚合物隔离层304的应力以及阻断应力的传递集中，从而可大大降低聚合物隔离层304与其他材料(如封装层)之间由于热膨胀系数不匹配而导致的变形或弯曲。

如图10所示，接着进行步骤6)，于所述聚合物隔离层304上形成第二金属馈线柱307，所述第二金属馈线柱307与所述第一金属馈线柱302连接。

例如，所述第二金属馈线柱307的材料包括au、ag、cu、al中的一种。

在本实施例中，所述聚合物隔离层304形成有开孔，所述开孔所述开孔中填充有金属栓塞306，所述金属栓塞306与所述第一金属馈线柱302连接，所述第二金属馈线柱307采用如电镀或化学镀工艺形成于所述金属栓塞306上。需要说明的是，所述开孔可以与所述分割道305通过曝光工艺及显影工艺在同一工艺步骤中形成，从而节省工艺步骤，降低工艺成本。

如图11所示，接着进行步骤7)，采用第二封装层308封装所述第二金属馈线柱307，减薄所述第二封装层308，使得所述第二金属馈线柱307的顶面露出于所述第二封装层308；

作为示例，采用封装层封装所述第二金属馈线柱307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，所述封装层的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。在本实施例中，所述第二封装层308的材料为硅胶。

如图12所示，接着进行步骤8)，于所述第二封装层308表面形成天线金属层309，所述天线金属层309与所述第二金属馈线柱307连接。

所述天线金属层309可以采用如沉积工艺及刻蚀工艺、或金属剥离工艺(lift-off)等形成。

如图13所示，接着进行步骤9)，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14所示，接着进行步骤10)，提供一天线电路芯片401，将所述天线电路芯片401接合于所述重新布线层20的第一面，使得所述天线电路芯片401通过所述重新布线层20以及所述第一金属馈线柱302、第二金属馈线柱307与所述天线金属层309电性连接。例如，可以通过焊接工艺或植球工艺将所述天线电路芯片401接合于所述重新布线层20的第一面，以使得所述天线电路芯片401与所述重新布线层20电性连接。

例如，所述天线电路芯片401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。

如图15所示，最后进行步骤8)，于所述重新布线层20的第一面形成金属凸块501，以实现所述重新布线层20的电性引出。

如图15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302，形成于所述重新布线层20上；第一封装层303，包覆所述第一金属馈线柱302，且其顶面显露所述第一金属馈线柱302；聚合物隔离层304，形成于所述第一封装层303上，且所述聚合物隔离层304被分割成多个块区；第二金属馈线柱307，形成于所述聚合物隔离层304上，且所述第二金属馈线柱307与所述第一金属馈线柱302连接；第二封装层308，包覆所述第二金属馈线柱307，且其顶面显露所述第二金属馈线柱307；天线金属层309，形成于所述第二封装层308上，所述天线金属层309与所述第二金属馈线柱307连接；天线电路芯片401，结合于所述重新布线层20的第一面，并通过所述重新布线层20以及所述第一、第二金属馈线柱307与所述天线金属层309电性连接；以及金属凸块501，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。本发明的天线封装结构，将大面积的聚合物隔离层304(如聚酰亚胺pi)分割成若干块区，可有效释放聚合物隔离层304的应力以及阻断应力的传递集中，从而可大大降低聚合物隔离层304与其他材料(如封装层)之间由于热膨胀系数不匹配而导致的变形或弯曲。

作为示例，所述聚合物隔离层304包括聚酰亚胺。所述聚合物隔离层304由分割道305分割成多个块区，且所述分割道305位于相邻的两天线单元之间。所述聚合物隔离层304形成有开孔，所述开孔所述开孔中填充有金属栓塞306，所述金属栓塞306与所述第一金属馈线柱302连接，所述第二金属馈线柱307形成于所述金属栓塞306上。

作为示例，所述第一金属馈线柱302及第二金属馈线柱307的材料包括au、ag、cu、al中的一种。所述第一封装层303及第二封装层308的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。所述金属凸块501包括锡焊料、银焊料及金锡合金焊料中的一种。

作为示例，所述天线电路芯片401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，本发明的天线的封装结构及封装方法，具有以下有益效果：

本发明的天线封装结构及封装方法，将大面积的聚合物隔离层304(如聚酰亚胺pi)分割成若干块区，可有效释放聚合物隔离层304的应力以及阻断应力的传递集中，从而可大大降低聚合物隔离层304与其他材料(如封装层)之间由于热膨胀系数不匹配而导致的变形或弯曲。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，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发明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，仍应由本发明的权利要求所涵盖。