天线封装结构的制作方法

文档序号:18916353发布日期:2019-10-19 03:12阅读:187来源:国知局
天线封装结构的制作方法

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。



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(Dipole Antenna)、单极天线(Monopole Antenna)、平板天线(Patch Antenna)、倒F形天线(Planar Inverted-F Antenna)、曲折形天线(Meander Line Antenna)、倒置L形天线(Inverted-L Antenna)、循环天线(Loop Antenna)、螺旋天线(Spiral Antenna)以及弹簧天线(Spring Antenna)等。一般,天线传送和接收信号需要经过多个功能晶片模块去组合而成,传统的做法是将各个模块晶片组装在PCB板上,以二维平面方式,这种封装方式的传输线号线路长,效能差功率消耗高,且封装体积较大,例如,传统PCB封装在5G毫米波传输下损耗太大,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。另外,传统的天线封装连接方式,一般由PCB底载板进行传输连接,一些高频讯号线会因为底部的锡膏(solder)和PCB版介面等造成讯号损失,影响信号传输。

因此,如何提供一种天线封装结构,减少天线所占电路板的面积,合理布置封装结构,提高天线封装结构的整合性能以及天线效率,减少天线封装结构的功耗,减少传统连接方式对信号等的影响实属必要。



技术实现要素:

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封装结构、封装方法及外接天线连接方法,用于解决现有技术中天线的效率及性能较低、传输讯号线路长、布置不够合理、功耗大以及传统连线方式造成的讯号损失等的问题。

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与所述第一面相对的第二面;

金属连接柱,形成于所述重新布线层的第二面上并与所述重新布线层电连接;

封装层,包覆所述金属连接柱,所述封装层的顶面显露所述金属连接柱;

第一天线金属层,形成于所述封装层上,所述第一天线金属层与所述金属连接柱电连接;

传输介质层,形成于所述封装层上,所述传输介质层至少覆盖所述第一天线金属层;

接线引出结构,贯穿所述传输介质层,并至少与部分所述第一天线金属层电连接;

第二天线金属层,形成于所述传输介质层上,且至少部分所述第二天线金属层与所述接线引出结构电连接;

天线电路芯片,结合于所述重新布线层的第一面,所述天线电路芯片通过所述重新布线层以及所述金属连接柱与所述第一天线金属层电连接;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,所述传输介质层至少包括第一传输层及第二传输层,其中,所述第一传输层覆盖所述第一天线金属层并延伸覆盖所述第一天线金属层周围的所述封装层,所述第二传输层位于所述第一传输层上。

可选地,所述重新布线层自下而上至少包括第一介质层、第一金属布线层、第二介质层以及与所述第一金属布线层电连接的第二金属布线层,其中,所述第一传输层与所述第一介质层、所述第二介质层的材料均相同,所述第二传输层与所述封装层的材料相同。

可选地,当所述传输介质层包括所述第一传输层时,所述第一传输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;当所述传输介质层包括所述第二传输层时,所述第二传输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,所述接线引出结构的材料包括Au、Ag、Cu、Al中的一种,所述接线引出结构的径向宽度介于100微米-1000微米之间。

可选地,所述金属连接柱的材料包括Au、Ag、Cu、Al中的一种,所述金属连接柱的径向宽度介于100-1000微米之间。

可选地,所述天线电路芯片与所述重新布线层的第一面之间还包括底部填充层,所述底部填充层的材料包括复合树脂材料。

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封装方法,所述封装方法包括步骤:

提供支撑基底,于所述支撑基底上形成分离层;

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接触的第一面以及与所述第一面相对的第二面;

于所述重新布线层第二面形成金属连接柱,所述金属连接柱与所述重新布线层电连接;

采用封装层封装所述金属连接柱,并使得所述封装层的顶面显露所述金属连接柱;

于所述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金属连接柱电连接;

于所述封装层上形成传输介质层,所述传输介质层至少覆盖所述第一天线金属层;

于所述传输介质层中形成接线引出结构,所述接线引出结构贯穿所述传输介质层,并至少与部分所述第一天线金属层电连接;

于所述传输介质层上形成第二天线金属层,且至少部分所述第二天线金属层与所述接线引出结构电连接;

基于所述分离层分离所述支撑基底,露出所述重新布线层的第一面;

提供天线电路芯片,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连接柱与所述第一天线金属层电连接;以及

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,形成所述传输介质层及于所述传输介质层中形成所述接线引出结构的步骤包括:

于所述封装层上形成第一传输层,所述第一传输层覆盖所述第一天线金属层并延伸覆盖所述第一天线金属层周围的所述封装层;

于所述第一传输层中形成所述接线引出结构,所述接线引出结构的上表面高于所述第一传输层的上表面且至少与部分所述第一天线金属层电连接;以及

采用第二传输层封装所述接线引出结构,并使得所述第二传输层的顶面显露所述接线引出结构,以形成贯穿所述传输介质层的所述接线引出结构。

可选地,于所述分离层上形成重新布线层的步骤包括:

于所述分离层表面形成第一介质层;

采用溅射工艺于所述第一介质层表面形成第一金属层,并对所述第一金属层进行刻蚀形成图形化的第一金属布线层;

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;

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,并对所述第二金属层进行刻蚀形成图形化的第二金属布线层;

其中,当所述传输介质层包括所述第一传输层时,所述第一传输层与所述第一介质层、所述第二介质层的材料均相同,当所述传输介质层包括所述第二传输层时,所述第二传输层与所述封装层的材料相同。

可选地,所述第一传输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;所述第二传输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;所述分离层包括聚合物层,首先采用旋涂工艺将所述聚合物层的浆料涂覆于所述支撑基底表面,然后采用紫外固化或热固化工艺使其固化成型。

可选地,所述分离层包括光热转换层,基于所述分离层分离所述支撑基底的方式包括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及所述支撑基底分离,进而分离所述支撑基底。

可选地,采用封装层封装所述金属连接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,所述封装层的材料包括聚酰亚胺、硅胶及环氧树脂中的一种;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,采用电镀或化学镀的方法制作所述接线引出结构,所述接线引出结构的材料包括Au、Ag、Cu、Al中的一种,所述接线引出结构的径向宽度介于100微米-1000微米之间。

可选地,采用电镀或化学镀的方法制作所述金属连接柱,所述金属连接柱的材料包括Au、Ag、Cu、Al中的一种,所述金属连接柱的径向宽度介于100-1000微米之间。

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。

本实用新型还提供一种外接天线连接方法,所述连接方法包括如下步骤:提供至少两个如本实用新型任意一项方案所述的天线封装结构,并将各所述天线封装结构制备于电路板上,采用天线连接线将各所述天线封装结构中与所述接线引出结构对应部分的所述第二天线金属层进行电连接,以实现各天线封装结构的外接连接。

如上所述,本实用新型的封装结构,在两层天线金属层之间形成传输介质层,从而可以大大降低多层天线结构之间的损耗,降低封装结构的功耗,并可以通过传输介质层的厚度合理设置天线金属层之间的距离,提高天线性能,本实用新型还在传输介质层中形成接线引出结构,从而可以基于该结构实现天线之间的外接连接,改善了传统通过电路板等连接造成的讯号损耗等缺陷,另外,本实用新型通过三维封装的方式有效缩短了封装天线结构中元件的信号传输线路,使封装天线的电连接性能及天线效能得到很大提高,从而减少封装天线的功耗以及电磁波的衰减,本实用新型的天线封装结构可以采用电镀或化学镀的方式形成天线金属连接柱,可以获得大直径的金属连接柱,提高金属连接柱的结构强度,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,多层天线结构会有一定的损耗,而本实用新型采用直径较大、损耗较低的金属连接柱,可大大降低多层天线结构的损耗,可以降低工艺制程难度,从而降低制作成本,提高天线的制作效率。

附图说明

图1显示为本实用新型的天线封装方法的流程示意图。

图2-17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17还显示为本实用新型的天线的封装结构的结构示意图。

图18显示为采用本实用新型提供的外接天线连接方法进行连接的示意图。

元件标号说明

101 支撑基底

102 分离层

200 重新布线层

201 第一介质层

202 第一金属布线层

203 第二介质层

204 第二金属布线层

301 种子层

302 金属连接柱

303 封装层

304 第一天线金属层

305 传输介质层

306 第一传输层

307 第二传输层

308 接线引出结构

309 第二天线金属层

310 重新布线层开口

401 天线电路芯片

402 底部填充层

501 金属凸块

601 电路板

602 天线连接线

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1-18。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17所示,并参见图1-16,本实用新型提供一种天线封装结构,所述天线封装结构包括:

重新布线层200,所述重新布线层200包括第一面以及与所述第一面相对的第二面;

金属连接柱302,形成于所述重新布线层200的第二面上并与所述重新布线层电连接;

封装层303,包覆所述金属连接柱302,所述封装层的顶面显露所述金属连接柱302;

第一天线金属层304,形成于所述封装层303上,所述第一天线金属层304与所述金属连接柱302电连接;

传输介质层305,形成于所述封装层303上,所述传输介质层305至少覆盖所述第一天线金属层304;

接线引出结构308,贯穿所述传输介质层305,并至少与部分所述第一天线金属层304电连接;

第二天线金属层309,形成于所述传输介质层305上,且至少部分所述第二天线金属层309与所述接线引出结构308电连接;

天线电路芯片401,结合于所述重新布线层202的第一面,所述天线电路芯片401通过所述重新布线层200以及所述金属连接柱302与所述第一天线金属层304电连接;以及

金属凸块501,形成于所述重新布线层200第一面,以实现所述重新布线层的电性引出。

具体的,本实用新型提供一种天线封装结构,在所述第一天线金属层304的上方形成传输介质层305,通过所述传输介质层305可以实现与上方天线金属层,如后续形成的第二天线金属层309,进行耦合,其中,天线在空气传输介质损耗最小,所述传输介质层305可以降低天线损耗,另外,可以通过所述传输介质层305的设置方便的控制所述第一天线金属层304与所述第二天线金属层309之间的距离,如可以将二者的距离做小,以满足实际需求。此外,本实用新型还在所述传输介质层305中形成接线引出结构308,将所述第一天线金属层304与上方的所述第二天线金属层309电连接,进而通过所述金属连接柱302以及重新布线层200实现与下方天线电路芯片401的电连接,在一示例中,当将制备的天线封装结构通过所述金属凸块501形成在电路板,如PCB板上的时候,实现与电路板的电连接,从而可以基于所述接线引出结构308实现天线封装结构与其他需要的结构进行外部的连接,如通过导线将该天线封装结构与其他结构进行电连接,从而可以不再在所述电路板内部进行连接,改为外接,从而可以避免在电路板中进行连接所带来的缺陷,如导致的讯号损耗,特别是针对一些高频讯号,这些高频讯号会因为锡膏(solder)和PCB版介面在成讯号损失,采用本实用新型的天线封装结构就可以实现天线外接,从而可以解决上述问题。

作为示例,所述接线引出结构308的材料包括Au、Ag、Cu、Al中的一种。

作为示例,所述接线引出结构308的径向宽度介于100-1000微米之间。

具体的,所述接线引出结构308的径向宽度介于100微米-1000微米之间,例如,对于圆柱形的所述接线引出结构,所述径向宽度是指其圆形截面的直径,例如,所述接线引出结构308的径向宽度可以为200微米、500微米、800微米等,优选地,采用电镀或化学镀的方式形成天线接线引出结构308,可以获得大直径的接线引出结构308,提高接线引出结构308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。另外,所述接线引出结构308与部分所述第一天线金属层304电连接,其中,所述接线引出结构308的数量可以是1个或者2个以及以上,可以依据实际的天线外接需求进行设计,另外,其位置也可以依据实际需求布置,在一示例中,将所述接线引出结构308设置在器件结构的外围区域,如图10所示,从而可以方便进行工艺制备以及有利于后续的外接连接,在一可选示例中,所述接线引出结构308与一所述金属连接柱302设置在同一部分所述第一天线金属层的两侧,二者上下对应设置,从而可以有利于信号的准确传输,另外,所述第二天线金属层309与所述接线引出结构308之间的电连接,其中,具体连接的位置及连接的所述第二金属层309的结构可以依据实际需求进行设计。

具体的,在一示例中,还可以是在所述第一天线金属层304上形成金属连接柱,采用封装层封装金属连接柱,减薄封装层,使得金属连接柱的顶面露出于封装层;于这一层封装层上形成其他的天线金属层,这一层天线金属层与金属连接柱电连接,进一步,还可以重复上述步骤,形成多层金属连接柱、封装层以及天线金属层,以形成多层堆叠的天线结构,例如,所述重复的次数为不小于两次,可以获得多层结构的天线结构层,多层天线结构会有一定的损耗,优选可以采用直径较大、损耗较低的多层金属连接柱,大大降低多层天线结构的损耗。此时,所述传输介质层形成在最上层的天线金属层与后续形成的所述第二天线金属层之间。

作为示例,所述传输介质层305至少包括第一传输层306及第二传输层307,其中,所述第一传输层306覆盖所述第一天线金属层304并延伸覆盖所述第一天线金属层304周围的所述封装层303,所述第二传输层307位于所述第一传输层306上。

作为示例,所述第一传输层306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;

作为示例,所述第二传输层307的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。

在一优选示例中,所述第一传输层306显泽为PI,可以进一步有利于增加所述封装层与所述第二传输层之间的粘附性。

具体的,在一示例中,所述传输介质层305包括所述第一传输层306及所述第二传输层307,当然,在其他示例中,还可以在所述第二传输介质层307上交替设置多层所述第一传输层和所述第二传输层,以形成叠层结构的所述传输介质层。

作为示例,所述重新布线层200包括叠置的第一介质层201、第一金属布线层202、具有图形化通孔的第二介质层203以及第二金属布线层204,其中,所述第一介质层201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201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。所述第一金属布线层202的材料包括铜、铝、镍、金、银、钛中的一种或两种以上组合。所述第二介质层203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203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。所述第二金属布线层204的材料包括铜、铝、镍、金、银、钛中的一种或两种以上组合。

另外,在其他示例中,还可以是在所述第二金属布线层204上再形成多层第二介质层203和多层第二金属布线层204,以形成具有多层堆叠结构的重新布线层200,以实现不同的布线功能,层数可以依据实际进行选择,如5层。

作为示例,所述重新布线层200自下而上至少包括所述第一介质层201、所述第一金属布线层202、所述第二介质层203以及与所述第一金属布线层201电连接的所述第二金属布线层204时,所述第一传输层306与所述第一介质层201、所述第二介质层203的材料均相同,所述第二传输层307与所述封装层303的材料相同,以提高器件的性能稳定性。

作为示例,所述金属连接柱302的材料包括Au、Ag、Cu、Al中的一种。

作为示例,所述金属连接柱302的径向宽度介于100-1000微米之间

作为示例,参见图5所示,所述金属接线柱301与所述重新布线层200之间还形成有一层种子层301,具体的,所述种子层301的材质包括Ti、TiN、Ta、TaN中的一种,所述金属连接柱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,所述金属连接柱302可以选用为Cu,所述种子层301可以有效提高金属连接柱302的电镀或化学镀的效率及性能,同时可有效加强金属连接柱302与所述重新布线层的结合强度。

在一示例中,所述金属连接柱302的径向宽度介于100微米-1000微米之间,例如,对于圆柱形的所述金属连接柱,所述径向宽度是指其圆形截面的直径,例如,所述金属连接柱302的径向宽度可以为200微米、500微米、800微米等,优选地,采用电镀或化学镀的方式形成天线金属连接柱302,可以获得大直径的金属连接柱302,提高金属连接柱302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。

作为示例,所述封装层303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,所述金属凸块501包括锡焊料、银焊料及金锡合金焊料中的一种。其中,所述金属凸块与所述天线电路芯片在所述重新布线层第一面的布置可以依据实际设定。

在一示例中,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。在一示例中,所述天线电路芯片401可以是一个或者是两个或两个以上,当所述天线电路芯片401为两个或者两个以上时,可以是只有主动组件,也可以是只有被动组件,还可以是两种组件均有,从而可以实现主动组件和被动组件的同时封装。

作为示例,所述天线电路芯片401与所述重新布线层200的第一面之间还包括底部填充层402,以提高所述天线电路芯片401与所述重新布线层200之间的结合性能,并保护所述重新布线层,提高器件稳定性,在一示例中,所述底部填充层402的材料包括复合树脂材料。

如图1-17所示,本实施例提供一种天线的封装方法,优选地,本实用新型的所述天线封装结构采用本实施例提供的所述天线封装方法制备得到,其中,所述封装方法包括:

首先,如图1中的S1及图2所示,提供支撑基底101,并于所述支撑基底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包括聚合物层,所述聚合物层首先采用旋涂工艺涂覆于所述支撑基底101表面,然后采用紫外固化或热固化工艺使其固化成型。

在一示例中,所述分离层102包括光热转换层(LTHC),所述聚合物层包括LTHC光热转换层,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的制作,并且,在后续的剥离工艺中,剥离的难度较低。其中,后续在剥离所述支撑基底101时,可以基于激光对LTHC光热转换层进行照射,以使后续形成的重新布线层200及所述支撑基底101自所述LTHC光热转换层处相互分离,露出所述重新布线层的第一面。

接着,如图1中的S2及图3所示,于所述分离层102上形成重新布线层200,所述重新布线层200包括与所述分离层102连接的第一面以及与所述第一面相对的第二面。

在一示例中,参见图3所示,制作所述重新布线层包括步骤:

首先,可以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201,所述第一介质层201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。具体的,可以是先在所述分离层102表面采用物理气相沉积工艺或化学气相沉积工艺形成第一介质材料层,并对所述第一介质材料层进行图形化,以形成所述第一介质层201。

优选地,所述第一介质层201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。

接着,可以采用溅射工艺于所述第一介质层201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202。所述第一金属布线层202的材料包括铜、铝、镍、金、银、钛中的一种或两种以上组合。当然,在其他示例中,还可以是采用物理气相沉积工艺、化学气相沉积工艺、蒸镀工艺、电镀工艺或化学镀工艺形成第一金属层。

接着,可以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202表面形成第二介质层203,并对所述第二介质层203进行刻蚀形成具有图形化通孔的第二介质层203。所述第二介质层203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。具体的,可以是先在第一金属布线层202表面采用物理气相沉积工艺或化学气相沉积工艺形成第二介质材料层,并对所述第二介质材料层进行图形化,以形成所述第二介质层203。

优选地,所述第二介质层203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。

继续,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203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204。所述第二金属布线层204的材料包括铜、铝、镍、金、银、钛中的一种或两种以上组合。当然,在其他示例中,还可以是采用物理气相沉积工艺、化学气相沉积工艺、蒸镀工艺、电镀工艺或化学镀工艺形成第二金属层。

另外,在其他示例中,可以重复进行上述步骤第三步和第四步,以形成具有多层堆叠结构的重新布线层,以实现不同的布线功能。层数可以依据实际进行选择,如5层。

如图1中的S3及图4-5所示,于所述重新布线层200的第二面形成金属连接柱302,所述金属连接柱302与所述重新布线层200电连接;

在一示例中,采用电镀或化学镀的方法制作所述金属连接柱302。

作为示例,所述金属连接柱302的材料包括Au、Ag、Cu、Al中的一种。

作为示例,所述金属连接柱302的径向宽度介于100-1000微米之间。

具体的,可以采用打线(Wire Bonding)工艺形成所述金属连接柱302,在另一示例中,于所述重新布线层200的第二面上形成图形化的种子层301,如图5所示,采用电镀或化学镀的方法于所述种子层301上形成金属连接柱302,所述金属连接柱302与所述重新布线层200电连接。

其中,所述金属连接柱302的径向宽度介于100微米-1000微米之间,例如,所述金属连接柱302的径向宽度可以为200微米、500微米、800微米等,优选地,采用电镀或化学镀的方式形成天线金属连接柱302,可以获得大直径的金属连接柱302,提高金属连接柱302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。

具体的,所述种子层301的材质包括Ti、TiN、Ta、TaN中的一种,所述金属连接柱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,所述金属连接柱302可以选用为Cu,所述种子层301可以有效提高金属连接柱302的电镀或化学镀的效率及性能,同时可有效加强金属连接柱302与所述重新布线层的结合强度。

接着,如图1中的S4及图6-7所示,采用封装层303封装所述金属连接柱302,并使得所述封装层303的顶面显露所述金属连接柱302,例如,可以采用封装层303封装所述金属连接柱302,如图6所示,将所述封装层303形成在所述金属连接柱302周围的所述重新布线层200的表面,包围所述金属连接柱302并覆盖线路的所述重新布线层200,再减薄所述封装层303,如图7所示,使得所述金属连接柱302的顶面露出于所述封装层303。

作为示例,采用封装层303封装所述天线结构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。

作为示例,所述封装层303的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。

接着,如图1中的S5及图8所示,于所述封装层303上形成第一天线金属层304,所述第一天线金属层304与所述金属连接柱302电连接。

具体的,可以先采用蒸镀或溅射等方法于所述封装层303表面形成所述第一天线金属材料层,然后采用刻蚀工艺形成所需图形的第一天线金属层304。当然,也可以采用金属剥离工艺形成所述第一天线金属层304,先于所述封装层303表面形成光刻胶图形,然后采用蒸镀或溅射等方法于所述光刻胶图形上形成第一天线金属材料层,最后去除所述光刻胶图形同时剥离所述光刻胶图形上的第一天线金属材料层,在所述封装层303表面保留所需图形的所述第一天线金属层304。另外,在一可选示例中,还包括形成多层天线结构的步骤,包括于所述第一天线金属层304上形成金属连接柱,采用封装层封装金属连接柱,减薄封装层,使得金属连接柱的顶面露出于该层封装层;于这一层封装层上形成其他的天线金属层,这一层天线金属层与对应的金属连接柱电连接,进一步,还可以重复上述步骤,形成多层金属连接柱、封装层以及天线金属层,以形成多层堆叠的天线结构,例如,所述重复的次数为不小于两次,可以获得多层结构的天线结构层,多层天线结构会有一定的损耗,优选地,可以采用直径较大、损耗较低的多层金属连接柱,大大降低多层天线结构的损耗。

接着,如图1中的S6及图9-12所示,于所述封装层303上形成传输介质层305,所述传输介质层305至少覆盖所述第一天线金属层304。

作为示例,形成所述传输介质层305的步骤包括:

于所述封装层303形成第一传输层306,所述第一传输层306覆盖所述第一天线金属层304并延伸覆盖所述第一天线金属层304周围的所述封装层303;以及

于所述第一传输层306上形成第二传输层307。

作为示例,所述第一传输层306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。

作为示例,所述第二传输层307的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。

具体的,本实用新型在所述第一天线金属层304的上方形成一传输介质层305,通过所述传输介质层305可以实现与上方天线金属层,如后续形成的第二天线金属层309,进行耦合,其中,天线在空气传输介质损耗最小,传输介质层305可以降低天线损耗,另外,可以通过所述传输介质层305的设置方便的控制所述第一天线金属层304与所述第二天线金属层309之间的距离,如可以将二者的距离做小,以满足实际需求。

另外,在一示例中,所述第一传输层306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,可以采用化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺于所述第一天线金属层上及其周围的封装层上形成所述第一传输层306,另外,所述第二传输层307的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种,可以采用压缩成型、传递模塑成型、液封成型、真空层压及旋涂中的一种形成所述第二传输层307。在一优选示例中,所述第一传输层306显泽为PI,可以进一步有利于增加所述封装层与所述第二传输层之间的粘附性。

作为示例,当所述重新布线层200包括第一介质层201、第一金属布线层202、第二介质层203以及第二金属布线层204时,且所述传输介质层305包括所述第一传输层306时,所述第一传输层306与所述第一介质层201、所述第二介质层203的材料均相同;所述传输介质层305包括所述第二传输层307时,所述第二传输层307与所述封装层303的材料相同,从而可以进一步提高器件结构的稳定性。

接着,如图1中的S7及图9-12所示,于所述传输介质层305中形成接线引出结构308,所述接线引出结构贯穿所述传输介质层,并至少与部分所述第一天线金属层304电连接;

作为示例,形成所述传输介质层305及于所述传输介质层305中形成接线引出结构308的步骤包括:

于所述封装层303上形成第一传输层306,所述第一传输层306覆盖所述第一天线金属层304并延伸覆盖所述第一天线金属层304周围的所述封装层303,如图9所示;

形成所述第一传输层306后,于所述第一传输层306中形成所述接线引出结构308,所述接线引出结构308的上表面高于所述第一传输层306的上表面且至少与部分所述第一天线金属层304电连接,如图10所示;

采用所述第二传输层307封装所述接线引出结构308,并使得所述第二传输层307的顶面显露所述接线引出结构308,以形成贯穿所述传输介质层305的所述接线引出结构308,如图11所示。

具体的,在一示例中,提供一种形成所述传输介质层305及所述接线引出结构308的具体工艺示例,其中,首先形成所述传输介质层305的第一传输层306,进一步,在所述第一传输层306中形成所述接线引出结构308,如可以是金属接线柱,在一示例中,可以是先在所述第一传输层306中刻蚀形成通孔结构,再在所述通孔中形成所述接线引出结构308,在一示例中,可以采用打线(Wire Bonding)工艺形成所述接线引出结构308,在另一示例中,可以采用电镀或化学镀的方法形成接线引出结构308,所述接线引出结构308与部分所述第一天线金属层304电连接,进一步,还可以在所述通孔中先形成一种子层,在在其上进行电镀或化学镀工艺,例如,所述种子层可以为Ti,所述接线引出结构可以选用为Cu,所述种子层可以有效提高接线引出结构的电镀或化学镀的效率及性能,同时可有效加强接线引出结构与所述第一天线金属层的结合强度。其中,所述接线引出结构308的数量可以是1个或者2个以及以上,可以依据实际的天线外接需求进行设计,另外,其位置也可以依据实际需求布置,在一示例中,将所述接线引出结构308设置在器件结构的外围区域,如图10所示,从而可以方便进行工艺制备以及有利于后续的外接连接,在一可选示例中,所述接线引出结构308与一所述金属连接柱302设置在同一部分所述第一天线金属层的两侧,二者上下对应设置,从而可以有利于信号的准确传输。接着,再在所述接线引出结构308的周围形成所述第二传输层307,在一示例中,所述第二传输层307的材料与所述封装层303的材料相同,采用压缩成型、传递模塑成型、液封成型、真空层压及旋涂中的一种形成所述第二传输层,进一步,还包括对其进行减薄,从而露出所述接线引出结构308的顶部表面的步骤,参见图11和图12所示,从而制备得到所述传输介质层305及所述接线引出结构308。

其中,所述接线引出结构308的径向宽度介于100微米-1000微米之间,例如,所述接线引出结构308的径向宽度可以为200微米、500微米、800微米等,优选地,采用电镀或化学镀的方式形成接线引出结构308,可以获得大直径的接线引出结构,提高接线引出结构的结构强度,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。

接着,如图1中的S8及图13所示,于所述传输介质层305上形成第二天线金属层309,且至少部分所述第二天线金属层309与所述接线引出结构308电连接。

具体的,可以先采用蒸镀或溅射等方法于所述传输介质层305表面形成所述第二天线金属材料层,然后采用刻蚀工艺形成所需图形的第二天线金属层309。当然,也可以采用金属剥离工艺形成所述第二天线金属层309,先于所述传输介质层305表面形成光刻胶图形,然后采用蒸镀或溅射等方法于所述光刻胶图形上形成第二天线金属材料层,最后去除所述光刻胶图形同时剥离所述光刻胶图形上的第二天线金属材料层,在所述传输介质层305表面保留所需图形的所述第二天线金属层309,并实现将所述第二天线金属层309与所述接线引出结构308之间的电连接,其中,具体连接的位置及连接的所述第二金属层309的结构可以依据实际需求进行设计。

继续,如图1中的S9及图14所示,基于所述分离层102分离所述支撑基底101,露出所述重新布线层200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200及所述支撑基底101分离,进而剥离所述支撑基底101。

继续,如图1中的S10及图15-16所示,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200的第一面,使得所述天线电路芯片401通过所述重新布线层200以及所述金属连接柱302与所述第一天线金属层304电性连接。

具体的,在一示例中,可以是通过激光照射的方式现在所述重新布线层200的第一面上形成若干个重新布线层开口310,如图15所示,所述重新布线层开口310可以是形成在所述第一介质层中,以露出所述第二金属布线层,从而可以实现后续的电连接,在一可选示例中,在一示例中,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200的第一面,以使得所述天线电路芯片401与所述重新布线层200电性连接。

在一示例中,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。在一示例中,所述天线电路芯片401可以是一个或者是两个或两个以上,当所述天线电路芯片401为两个或者两个以上时,可以是只有主动组件,也可以是只有被动组件,还可以是两种组件均有,从而可以实现主动组件和被动组件的同时封装。

具体的,在一示例中,还包括在所述天线电路芯片401与所述重新布线层200之间形成底部填充层402的步骤,所述底部填充层402可以提高所述天线电路芯片401与所述重新布线层200之间的结合性能,并保护所述重新布线层,提高器件稳定性,在一示例中,可以是在形成所述天线电路芯片401之后,通过点胶等方式形成所述底部填充层402。另外,在一示例中,所述底部填充层402的材料包括复合树脂材料。

最后,如图1中的S11及图17所示,于所述重新布线层200的第一面形成金属凸块501,以实现所述重新布线层200的电性引出。作为示例,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。另外,可以通过焊接工艺或植球工艺形成所述金属凸块,所述金属凸块与所述天线电路芯片在所述重新布线层第一面的布置可以依据实际设定。

另外,参见图18所示,本实用新型还提供一种外接天线连接方法,其中,所述连接方法包括如下步骤:提供至少两个如本实施例中任意一项所述的天线封装结构,并将各所述天线封装结构制备于电路板601上,所述金属凸块501与所述电路板601相接合,采用天线连接线602将各所述天线封装结构中所述接线引出结构308对应的所述第二天线金属层309部分相连接,以实现各天线封装结构的外接连接。

具体的,本实用新型还在所述传输介质层305中形成接线引出结构308,将所述第一天线金属层304与上方的所述第二天线金属层309电连接,进而通过所述金属连接柱302以及重新布线层200实现与下方天线电路芯片401的电连接,在一示例中,当将制备的天线封装结构通过所述金属凸块501形成在电路板601上,如PCB板上的时候,实现与电路板601的电连接,从而可以基于所述接线引出结构308实现天线封装结构与其他需要的结构进行外部的连接,如通过天线连接线602,可以是导线,将该天线封装结构与其他结构进行电连接,如将两个或者以上的本实用新型提供的天线封装结构依据实际连线需求进行连接,参见图18所示,从而可以不再在所述电路板601内部进行连接,改为外接,可以避免在电路板中进行连接所带来的缺陷,如导致的讯号损耗,特别是针对一些高频讯号,这些高频讯号会因为锡膏(solder)和PCB版介面在成讯号损失,采用本实用新型的天线封装结构就可以实现天线外接,从而可以解决上述问题。

综上所述,本实用新型的封装结构,在两层天线金属层之间形成传输介质层,从而可以大大降低多层天线结构之间的损耗,降低封装结构的功耗,并可以通过传输介质层的厚度合理设置天线金属层之间的距离,提高天线性能,本实用新型还在传输介质层中形成接线引出结构,从而可以基于该结构实现天线之间的外接连接,改善了传统通过电路板等连接造成的讯号损耗等缺陷,另外,本实用新型通过三维封装的方式有效缩短了封装天线结构中元件的信号传输线路,使封装天线的电连接性能及天线效能得到很大提高,从而减少封装天线的功耗以及电磁波的衰减,本实用新型的天线封装结构可以采用电镀或化学镀的方式形成天线金属连接柱,可以获得大直径的金属连接柱,提高金属连接柱的结构强度,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,多层天线结构会有一定的损耗,而本实用新型采用直径较大、损耗较低的金属连接柱,可大大降低多层天线结构的损耗,可以降低工艺制程难度,从而降低制作成本,提高天线的制作效率。所以,本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

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。

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