封装天线模组的制作方法

本实用新型属于半导体封装技术领域，涉及一种封装天线模组。

背景技术：

随着高科技电子产品的普及，特别是为了配合移动的需求，大多数高科技电子产品都增加了无线通讯的功能。

封装天线(antennainpackage，简称aip)是基于封装材料与工艺，将天线与芯片集成在封装内，实现系统级无线功能的一门技术，其优点在于：简化系统设计、产品小型化、低成本。aip技术由于顺应了硅基半导体工艺集成度提高的潮流，为系统级无线芯片提供了良好的天线与封装解决方案，且随着通信信息的快速发展，aip技术已成为5g(5thgeneration)通信与汽车雷达芯片必选的一项技术，所以aip技术受到了广泛重视。

在传统的aip模组中，通常是将天线直接制作于电路板，通过连接器作为天线与外界的互连，电路板的一面作为天线辐射面，而另一面则连接包封的芯片和主板。这种方法部分包封芯片的可实现度低，不适合模组化以及连接器的连接，会让天线占据额外的电路板面积，整合性较差。对于各种高科技电子产品而言，若将天线直接制作于电路板的表面，将需要具有较大体积的电路板，从而使得高科技电子产品也占据较大的体积，这与人们对高科技电子产品的小型化、便捷式的需求相违背。

晶圆级的封装天线(wlpaip)以整片晶圆作业，在塑封层上做天线，相较于传统的aip模组有着更高的精度，且尺寸上更轻薄短小，因此得到了广泛应用。但目前的wlpaip，由于wlpaip不具有核心层(core)的支撑，且重新布线层(rdl)较薄，难以同时利用rdl的正反两面与其他器件进行直接互连，因此wlpaip仍需要透过主板与外界实施互连，使得封装天线的讯号损耗较高，且在与主板实施互连时，需要通过倒装工艺(flipchip)将wlpaip的金属凸块与主板焊接，限制了封装天线位置布局的灵活性。

鉴于此，设计一种新型的封装天线模组，使得wlpaip能不通过主板与外界直接实现互连，以减少封装天线的讯号损耗，提高封装天线位置布局的灵活性，进一步提高wlpaip的整体竞争优势，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封装天线模组，用于解决现有技术中封装天线通过主板与外界实现互连，所造成的封装天线讯号损耗及位置布局局限性的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种封装天线模组，所述封装天线模组包括：

重新布线层，所述重新布线层包括相对设置的第一面及第二面；

天线结构，所述天线结构包括连接器窗口及至少堆叠设置于所述重新布线层的第二面上的第一天线结构及第二天线结构，其中，所述第一天线结构包括第一天线馈电线、第一天线金属层及第一封装层，所述第一天线馈电线的第一端与所述重新布线层电连接，所述第一封装层覆盖所述第一天线馈电线且显露所述第一天线馈电线的第二端，所述第一天线金属层位于所述第一封装层上且与所述第一天线馈电线的第二端电连接；所述第二天线结构包括第二封装层及第二天线金属层，所述第二封装层覆盖所述第一天线金属层，所述第二天线金属层位于所述第二封装层上；

半导体芯片，所述半导体芯片位于所述重新布线层的第一面上且与所述重新布线层电连接；

第三封装层，所述第三封装层覆盖所述半导体芯片及重新布线层的第一面；

封装天线连接器，所述封装天线连接器位于所述连接器窗口中并与所述重新布线层电连接。

可选地，所述封装天线连接器与位于电路板上的电路板连接器相匹配，通过所述封装天线连接器电连接所述电路板连接器；所述电路板包括柔性电路板及硬性电路板中的一种或组合。

可选地，所述第一天线结构还包括金属柱及金属连接件，所述金属柱的第一端与所述重新布线层电连接，所述第一封装层覆盖所述重新布线层的第二面及金属柱且显露所述金属柱的第二端，所述金属连接件位于所述第一封装层上且与所述金属柱的第二端电连接；所述连接器窗口的底部显露所述金属连接件，所述封装天线连接器与所述金属连接件电连接，以通过所述金属连接件及金属柱与所述重新布线层电连接。

可选地，所述连接器窗口的底部显露所述重新布线层的金属布线，所述封装天线连接器与所述金属布线电连接。

可选地，所述第一天线结构与所述第二天线结构之间还包括介质层。

可选地，所述第二天线结构还包括位于所述第二天线金属层与所述第一天线金属层之间的第二天线馈电线，通过所述第二天线馈电线连接所述第二天线金属层与所述第一天线金属层。

可选地，所述第一天线馈电线包括铜馈电线、金馈电线、银馈电线及铝馈电线中的一种或组合。

可选地，所述半导体芯片包括主动组件及被动组件中的一种或组合；所述主动组件可包括收发一体芯片及电源管理芯片中的一种或组合；所述被动组件可包括电阻、电容及电感中的一种或组合。

可选地，上述封装天线模组包括gps天线、fm耳机孔天线、wifi天线、bt天线、分集天线及主天线中的一种或组合。

如上所述，本实用新型的封装天线模组，通过连接器窗口，将位于连接器窗口中的封装天线连接器与重新布线层电连接，通过封装天线连接器进行电性引出，使得封装天线模组可直接与外界实现互连，从而可减少讯号损耗，且本实用新型无需制备与重新布线层电连接的金属凸块，无需采用倒装工艺进行电连接，因而可提高封装天线模组位置布局的灵活性，进一步的提高wlpaip的整体竞争优势。

附图说明

图1显示为本实用新型中的封装天线模组的制备工艺流程图。

图2～图8显示为实施例一中的制备封装天线模组各步骤所呈现的结构示意图，其中，图8显示为实施例一中的封装天线模组的结构示意图。

图9显示为实施例一中的封装天线模组与电路板实现互联的结构示意图。

图10及图11显示为实施例二中的制备封装天线模组所呈现的结构示意图，其中，图11显示为实施例二中的封装天线模组的结构示意图。

图12显示为实施例二中的封装天线模组与电路板实现互联的结构示意图。

元件标号说明

101支撑基底

102分离层

103、203重新布线层

113、213布线介质

123、223金属布线

104、204第一天线结构

1141、214第一天线馈电线

1142金属柱

124、224第一封装层

1341、234第一天线金属层

1342金属连接件

105、205介质层

106、206第二天线结构

116、216第二封装层

126、226第二天线金属层

107、207半导体芯片

108、208第三封装层

109、209连接器窗口

110、210连接器

111、211封装天线连接器

112、212电路板连接器

120、220电路板

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。

需要说明的是，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，遂图式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。

实施例一

如图8，本实施例提供一种封装天线模组，所述封装天线模组包括重新布线层103、天线结构、半导体芯片107、第三封装层108及封装天线连接器111。其中，所述重新布线层103包括相对设置的第一面及第二面；所述天线结构包括连接器窗口109及至少堆叠设置于所述重新布线层103的第二面上的第一天线结构104及第二天线结构106，所述第一天线结构104包括第一天线馈电线1141、第一天线金属层1341及第一封装层124，所述第一天线馈电线1141的第一端与所述重新布线层103电连接，所述第一封装层124覆盖所述第一天线馈电线1141且显露所述第一天线馈电线1141的第二端，所述第一天线金属层1341位于所述第一封装层124上且与所述第一天线馈电线1141的第二端电连接；所述第二天线结构106包括第二封装层116及第二天线金属层126，所述第二封装层116覆盖所述第一天线金属层1341，所述第二天线金属层126位于所述第二封装层116上；所述半导体芯片107位于所述重新布线层103的第一面上且与所述重新布线层103电连接；所述第三封装层108覆盖所述半导体芯片107及重新布线层103的第一面；所述封装天线连接器111位于所述连接器窗口109中并与所述重新布线层103电连接。

本实施例的封装天线模组，通过连接器窗口，将位于连接器窗口中的封装天线连接器与重新布线层电连接，通过封装天线连接器进行电性引出，使得封装天线模组可直接与外界实现互连，从而可减少讯号损耗，且本实施例无需制备与重新布线层电连接的金属凸块，无需采用倒装工艺进行电连接，因而可提高封装天线模组位置布局的灵活性，进一步的提高wlpaip的整体竞争优势。

如图1，本实施例提供一种制备所述封装天线模组的方法，但所述封装天线模组的制备方法并非局限于此。

具体的，如图2～图8，示意了本实施例中制备所述封装天线模组各步骤所呈现的结构示意图。

首先，提供封装天线结构，其中，如图2～图6，示意了本实施例中制备所述封装天线结构各步骤所呈现的结构示意图，但所述封装天线结构的制备方法并非局限于此。

如图2，首先提供支撑基底101，于所述支撑基底101上形成分离层102。

具体的，所述支撑基底101可包括玻璃基底、金属基底、半导体基底、聚合物基底及陶瓷基底中的一种；所述分离层102可包括在加热或光照条件下粘度降低的聚合物层，所述聚合物层可包括lthc光热转换层。由于所述玻璃基底成本较低，容易在其表面形成所述分离层102，且能降低后续的剥离工艺难度，因此在本实施例中，所述支撑基底101优选为玻璃基底；所述分离层102优选采用旋涂工艺涂覆于所述支撑基底101表面，经紫外固化或热固化工艺使其固化成型的lthc光热转换层，以便于在后续的剥离工艺中，可以基于激光对所述lthc光热转换层进行加热，以使所述支撑基底101自所述lthc光热转换层处分离。

如图3，于所述分离层102上形成所述重新布线层103，所述重新布线层103包括与所述分离层102相接触的第一面及相对的第二面。

具体的，所述重新布线层103包括布线介质113及金属布线123，所述布线介质113的材料可包括环氧树脂、硅胶、pi、pbo、bcb、氧化硅、磷硅玻璃及含氟玻璃中的一种或组合；所述金属布线123的材料可包括铜、铝、镍、金、银及钛中的一种或组合。制作所述布线介质113的方法可包括物理气相沉积及化学气相沉积中的一种或组合，制作所述金属布线123的方法可包括物理气相沉积、化学气相沉积、电镀工艺或化学镀工艺中的一种或组合。所述布线介质113及金属布线123的具体材料、层数及分布形貌，可根据具体需要进行选择，此处不作限制。

如图4，于所述重新布线层103的第二面上形成所述第一天线结构104。

作为示例，所述第一天线结构104还可包括金属柱1142及金属连接件1342，所述金属柱1142的第一端与所述重新布线层103电连接，所述第一封装层124覆盖所述重新布线层103的第二面及金属柱1142且显露所述金属柱1142的第二端，所述金属连接件1342位于所述第一封装层124上且与所述金属柱1142的第二端电连接。

具体的，本实施例中，所述连接器窗口109的底部显露所述金属连接件1342，所述封装天线连接器111与所述金属连接件1342电连接，以通过所述金属连接件1342及金属柱1142与所述重新布线层103电连接。

其中，形成所述第一天线结构104的步骤可包括：

于所述重新布线层103的第二面上形成所述第一天线馈电线1141及金属柱1142，所述第一天线馈电线1141的第一端及金属柱1142的第一端均与所述重新布线层103电连接；

于所述重新布线层103的第二面上形成第一封装层124，所述第一封装层124覆盖所述重新布线层103的第二面、第一天线馈电线1141及金属柱1142且显露所述第一天线馈电线1141的第二端及金属柱1142的第二端；

于所述第一封装层124上形成所述第一天线金属层1341及金属连接件1342，所述第一天线金属层1341与所述第一天线馈电线1141的第二端电连接，所述金属连接件1342与所述金属柱1142的第二端电连接。

作为示例，形成所述第一天线馈电线1141的方法可包括焊线法、电镀及化学镀中的一种或组合，所述第一天线馈电线1141的材料可包括铜、金、银及铝中的一种或组合；形成所述金属柱1142的方法可包括焊线法、电镀及化学镀中的一种或组合，所述金属柱1142的材料可包括铜、金、银及铝中的一种或组合。

具体的，优选所述第一天线馈电线1141与所述金属柱1142采用相同的材质；所述第一天线金属层1341及金属连接件1342采用相同的材质，以便于所述第一天线馈电线1141与所述金属柱1142可于同一工序中形成，所述第一天线金属层1341与所述金属连接件1342可于同一工序中形成，以提高生产效率，降低生产成本。

作为示例，所述第一封装层124的材料可包括聚酰亚胺、硅胶及环氧树脂中的一种。形成所述第一封装层124的方法可包括压缩成型、传递模塑成型、液封成型、真空层压及旋涂中的一种。在形成所述第一封装层124后，还可采用化学机械研磨的方法作用于所述第一封装层124的上表面，以提供平整的所述第一封装层124，进一步提高产品质量。

作为示例，形成所述第一天线金属层1341及金属连接件1342的方法可包括物理气相沉积、化学气相沉积、电镀工艺或化学镀工艺中的一种或组合。

具体的，可采用物理气相沉积或化学气相沉积于所述第一封装层124的表面形成金属层，而后采用刻蚀工艺形成所需图形的所述第一天线金属层1341及金属连接件1342。当然，也可以采用电镀工艺或化学镀工艺形成所述第一天线金属层1341及金属连接件1342，如可先于所述第一封装层124的表面形成金属种子层，而后形成图形化的光刻胶，采用电镀工艺形成所述第一天线金属层1341及金属连接件1342，最后去除所述光刻胶及多余的所述金属种子层。

作为示例，所述第一天线结构104与后续形成的所述第二天线结构106之间还可包括介质层105。

如图4，所述介质层105覆盖所述第一封装层124、第一天线金属层1341及金属连接件1342，通过所述介质层105可进一步的提高所述第一封装层124与所述第二封装层116之间的结合力，提高所述封装天线结构的稳定性。其中，所述介质层105可采用与所述第一封装层124及第二封装层116相同的材质及制备方法形成，以降低工艺复杂度，提高所述第一封装层124与所述第二封装层116的结合性能。

如图5，形成所述第二天线结构106。

具体的，所述第二天线结构106包括所述第二封装层116及第二天线金属层126，所述第二封装层116覆盖所述介质层105，所述第二天线金属层126位于所述第二封装层116上。所述第二天线结构106的制备方法及材料的选择可同所述第一天线结构104，此处不再赘述，优选所述第二封装层116、介质层105及第一封装层124采用相同材质，以提高结构的稳定性。

作为示例，所述第二天线金属层126在所述金属连接件1342的垂向区域具有一窗口，以避免所述第二天线金属层126对所述金属连接件1342的遮挡，以进一步降低后续去除所述第二封装层116显露所述金属连接件1342时的工艺难度及成本。

作为示例，所述第二天线结构106还可包括位于所述第二天线金属层126与所述第一天线金属层1341之间的第二天线馈电线(未图示)，用以连接所述第二天线金属层126与所述第一天线金属层1341，以进一步的减少所述封装天线结构的讯号损耗。

作为示例，所述重新布线层103的第二面上可包括堆叠设置的n层天线结构，其中n≥2，以进一步提高所述封装天线结构的集成度及整合性能。

具体的，本实施例中，所述n为2，即包括堆叠设置的所述第一天线结构104及第二天线结构106，在另一实施例中，所述n也可为3、4、5等，以进一步提高所述封装天线结构的集成度及整合性能，所述n的具体取值，此处不作限制。

如图6，去除所述分离层102及支撑基底101，以显露所述重新布线层103的第一面；于所述重新布线层103的第一面上形成所述半导体芯片107及第三封装层108。

具体的，所述第三封装层108可对所述重新布线层103及半导体芯片107进行保护，且所述第三封装层108还可作为支撑层使用，提高结构的稳定性，所述第三封装层108的材质及制备方法可同所述第一封装层124，此处不再赘述。

作为示例，所述半导体芯片107可包括主动组件及被动组件中的一种或组合；所述主动组件可包括收发一体芯片及电源管理芯片中的一种或组合；所述被动组件可包括电阻、电容及电感中的一种或组合。

接着，如图7，于所述天线结构中形成所述连接器窗口109。

具体的，本实施例通过去除部分所述第二封装层116及所述介质层105，以显露所述金属连接件1342。去除所述第二封装层116及所述介质层105的方法可包括干法蚀刻及湿法蚀刻中的一种或组合。

而后，如图8，于所述连接器窗口109中形成所述封装天线连接器111，所述封装天线连接器111与所述重新布线层103电连接，以制备所述封装天线模组。

作为示例，于所述连接器窗口109中形成所述封装天线连接器111的方法可包括回流焊接及激光焊接中的一种或组合。

具体的，所述封装天线连接器111的种类及类型此处不作限制，本实施例中，采用回流焊接的方式将所述封装天线连接器111与所述金属连接件1342电连接，所述封装天线连接器111通过所述金属连接件1342及金属柱1142与所述重新布线层103电连接。其中，在形成所述封装天线连接器111后，为提高清洁度，可进行清洗的步骤。

作为示例，所述封装天线连接器111与位于电路板120上的电路板连接器112相匹配，通过所述封装天线连接器111与所述电路板连接器112的电连接，实现所述封装天线结构与所述电路板120的电连接；所述电路板120包括柔性电路板及硬性电路板中的一种或组合。

具体的，如图9，提供所述电路板120及电路板连接器112，其中，所述电路板120可包括柔性电路板及硬性电路板中的一种或组合，所述电路板连接器112与所述电路板120电连接，且所述电路板连接器112与所述封装天线连接器111相匹配，以形成能够良好电性连接的连接器110，从而通过所述连接器110实现互连。其中，所述第一封装层124可作为核心层，提供支撑作用。

作为示例，所述封装天线模组可包括gps天线、fm耳机孔天线、wifi天线、bt天线、分集天线及主天线中的一种或组合。

具体的，所述封装天线模组由于通过所述封装天线连接器111进行电性引出，使得封装天线模组可直接与外界实现互连，从而可减少讯号损耗，且无需制备与重新布线层103电连接的金属凸块，无需采用倒装工艺进行电连接，而直接通过封装天线连接器111作为电性引出端，因而可提高封装天线模组位置布局的灵活性，从而所述封装天线模组可灵活的应用于如手机、电脑、智能家居等设备中，如以手机为例，所述封装天线模组可包括gps天线、fm耳机孔天线、wifi天线、bt天线、分集天线及主天线中的一种或组合，所述电路板120可采用手机外壳。

实施例二

如图11，本实施例提供了一种封装天线模组的结构示意图，与实施例一的主要不同之处在于所述封装天线模组中所述连接器窗口的位置不同，以扩大所述封装天线连接器的选择范围。

其中，所述封装天线模组包括重新布线层203、天线结构、半导体芯片207、第三封装层208及封装天线连接器211。其中，所述重新布线层203包括相对设置的第一面及第二面；所述天线结构包括连接器窗口209及至少堆叠设置于所述重新布线层203的第二面上的第一天线结构204及第二天线结构206，所述第一天线结构204包括第一天线馈电线214、第一天线金属层234及第一封装层224，所述第一天线馈电线214的第一端与所述重新布线层203电连接，所述第一封装层224覆盖所述第一天线馈电线214且显露所述第一天线馈电线214的第二端，所述第一天线金属层234位于所述第一封装层224上且与所述第一天线馈电线214的第二端电连接；所述第二天线结构206包括第二封装层216及第二天线金属层226，所述第二封装层216覆盖所述第一天线金属层234，所述第二天线金属层226位于所述第二封装层216上；所述半导体芯片207位于所述重新布线层203的第一面上且与所述重新布线层203电连接；所述第三封装层208覆盖所述半导体芯片207及重新布线层203的第一面；所述封装天线连接器211位于所述连接器窗口209中并与所述重新布线层203电连接。

作为示例，所述连接器窗口209的底部显露所述重新布线层203的金属布线223，所述封装天线连接器211与所述金属布线223电连接。

具体的，所述重新布线层203包括布线介质213及所述金属布线223。本实施例中，所述连接器窗口209的底部直接显露所述重新布线层203的金属布线223，所述封装天线连接器211与所述金属布线223电连接，以通过所述封装天线连接器211进行电性引出，从而可扩大所述封装天线连接器211的选择范围。

如图10及图11，显示了本实施例中制备所述封装天线模组的结构示意图，其中，所述第一天线结构204与所述第二天线结构206之间还可包括介质层205。所述封装天线模组的具体结构及制备方法可参阅实施例一，此处不再赘述。

如图12，提供电路板220及电路板连接器212，其中，所述电路板220可包括柔性电路板及硬性电路板中的一种或组合，所述电路板连接器212与所述电路板220电连接，且所述电路板连接器212与所述封装天线连接器211相匹配，以形成能够电性连接的连接器210，从而通过所述连接器210实现互连，所述第三封装层208可作为核心层，提供支撑作用。

综上所述，本实用新型的封装天线模组，通过连接器窗口，将位于连接器窗口中的封装天线连接器与重新布线层电连接，通过封装天线连接器进行电性引出，使得封装天线模组可直接与外界实现互连，从而可减少讯号损耗，且本实用新型无需制备与重新布线层电连接的金属凸块，无需采用倒装工艺进行电连接，而直接通过封装天线连接器作为电性引出端，因而可提高封装天线模组位置布局的灵活性，进一步的提高wlpaip的整体竞争优势。

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。