CN103151340B - 天线封装模块及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种天线封装模块及其制造方法。天线封装模块包括一封装基板、一天线基板与一波导结构。波导结构配置在封装基板与天线基板之间。波导结构具有一空腔。

Description

天线封装模块及其制造方法
技术领域
本发明是有关于一种天线封装模块及其制造方法。
背景技术
在一些电子装置中，例如高电子迁移率晶体管(HEMTS)与异双极性晶体管(HBTS)等高速半导体元件的MMIC，须处理高频信号，必须使用高频波导管作为一接线线。
在一般技术中，乃对配置于封装基板上的塑模材料中进行鑚孔，然后以导电材料填充塑模材料的孔洞来形成波导管。然而，以这种方式形成的波导管品质不稳定，传送/接收高频信号会造成阻抗匹配不佳，降低传送至天线的功率，导致系统效率变差，发射功率降低，无法达到需求的通信效果。再者，钻孔与填充导电材料的工艺复杂且昂贵，导致产品生产良率与产能的降低。
发明内容
本发明有关于一种天线封装模块及其制造方法。制造方法简单、成本低。
根据本发明的一方案，提出一种天线封装模块，包括一封装基板、一天线基板与一波导结构。波导结构配置在封装基板与天线基板之间。波导结构具有一空腔。
根据本发明的一另方案，提出一种天线封装模块的制造方法，包括以下步骤。于一封装基板上配置一波导结构。然后，利用一塑模材料将波导结构封装在封装基板与一天线基板之间。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：
附图说明
图1A绘示根据一实施例中天线封装模块的示意图。
图1B绘示图1A的部分上视图。
图2绘示根据一实施例中波导结构的横截面图。
图3绘示根据一实施例中波导结构的横截面图。
图4绘示根据一实施例中波导结构的横截面图。
图5A至图5E绘示根据一实施例中天线封装模块的制造方法。
符号说明：
102：封装基板；
104：介电膜；
106、108：接合垫；
110：导电膜；
112：晶粒；
114：黏着层；
116：焊线；
118：被动元件；
119：狭缝；
120、220、320、420：波导结构；
122、222、322、422：介电层；
124、224、324、424：导电层；
126、226、326：空腔；
128：塑模材料；
130：天线基板；
132：介电膜；
134：天线元件；
136：反射层；
140：黏着层；
142：模板；
144：黏着层；
146：模板；
338、438：穿孔。
具体实施方式
请参照图1A所示，图1A绘示根据一实施例中天线封装模块的示意图。本发明所揭示的天线封装模块包括一封装基板102、一波导结构120与一天线基板130。
封装基板102可包括配置在介电膜104上的接合垫106、108与导电膜110例如电路层。封装基板102可通过接合垫106、108耦接至接地信号，接合垫108之间形成一狭缝119，且狭缝119与波导结构120相对应设置。晶粒112可利用黏着层114贴附在封装基板102的上表面上，并利用焊线116电性连接至封装基板102的上表面上的接合垫108。被动元件118配置在封装基板102上并电性连接至接合垫108。
请参照图1A，波导结构120配置在封装基板102上。波导结构120可具有由介电层122或导电层124定义出的空腔126，较佳地，狭缝119对应于空腔126的中央位置，而设置于封装基板102的上表面。空腔126可以气体或真空填充。气体可包括空气等。如此，无线高频信号便可以经由狭缝119进行信号模态的转换，亦即信号电场方向的转换。
请参照图1A，可利用塑模材料128将波导结构120、晶粒112与被动元件118封装在封装基板102与天线基板130之间。天线基板130可包括配置在介电膜132上的天线元件134与反射层136，或其他适合的导线。天线元件134可包括例如天线阵列。反射层136的材质可包括金属。天线基板130可耦接至接地信号，而天线基板130的反射层136电性连接于导波结构120的导电层124。
请参照图1B，其绘示图1A中波导结构120部分的上视图。封装基板102上的狭缝119设置于导波结构120的空腔126内，且狭缝119与导电膜110从上视方向观之为正交。无线高频信号完成信号模态转换后，便可以经由天线基板130传送，而接收无线高频信号时，信号则是由天线基板130至狭缝119。
图2绘示根据一实施例中波导结构220的横截面图。波导结构220可具有一环形状的介电层222与一环形状的导电层224。导电层224配置在介电层222的一内侧壁上。导电层224的一内侧壁则定义出一空腔226。举例来说，空腔226可以切割、激光或其他合适的方式形成。导电层224可以电镀、溅镀或其他合适的方式形成，例如利用贴合导电薄膜的方式形成。
请参考图3，其绘示根据本发明一实施例中波导结构320的横截面图。图3的波导结构320与图2的波导结构220的差异在于，环形状的介电层322具有数个穿孔338于其中。此外，导电层324是填充在介电层322的穿孔338中。介电层322的内侧壁则定义出空腔326。举例来说，空腔326与穿孔338可以切割、激光或其他合适的方式形成。导电层324可以电镀、溅镀或其他合适的方式形成。
请参考图4，其绘示根据本发明一实施例中波导结构420的横截面图。图4的波导结构420不具有空腔，介电层422具有数个穿孔438于其中。此外，导电层424是填充在介电层422的穿孔438中。举例来说，穿孔438可以切割、激光或其他合适的方式形成。导电层424可以电镀、溅镀或其他合适的方式形成。
各种波导结构可根据实施需求任意地搭配组合。于一实施例中，举例来说，波导结构可组合如图3与图4所示的波导结构320与波导结构420而构成。例如波导结构的下部分可具有如图3所示的横截面结构，亦即，介电层的下部分是介电环部分(例如图3的标号322)，而配置在下部分上的上部分(介电盖部分)可具有如图4所示的横截面结构，穿孔(例如图3的标号324与图4的标号424)是形成在介电环部分(例如图3的标号322)与介电盖部分(例如图4的标号422)中，此外，波导结构的下部分是具有空腔(例如图3的标号326)。空腔可以气体或真空填充。气体可包括空气等。
在实施例中，波导结构可利用半导体工艺来制造。制造方法简单且成本低，能够提高产品生产良率与产能。再者，波导结构的品质稳定，因此产品可具有较佳的效能。波导结构各元件的尺寸能够轻易地控制而具有预期的尺寸，因此波导结构的特性例如传导的频宽、截止频率、传导的损失、相位的差异、阻抗匹配等皆能良好地控制。举例来说，通过模拟软件的测试，得到实施例的波导结构造成的损失(0.125dB)比比较例(利用一般技术制得)的波导结构造成的损失(3～6dB)减少了2～4倍。因此相较于比较例，使用实施例的波导结构可降低高频信号经过转换(transition)的插入损失(insertionloss)，能提升系统的效能。
图5A至图5E绘示根据一实施例中天线封装模块的制造方法。
请参照图5A，在封装基板102上配置波导结构120。波导结构120可利用半导体工艺来制造。制造方法简单且成本低，能够提高产品生产良率与产能。于一实施例中，是以压合的方式将波导结构120配置在封装基板102上，配置的方法简单并且成本低。
请参照图5B，可利用表面黏着的方式，将配置晶粒112与被动元件118在封装基板102上。晶粒112可经由焊线116将信号电性连接至接合垫108。
请参照图5C，利用黏着层140将封装基板102贴附至模板142。在封装基板102上配置塑模材料128。举例来说，塑模材料128可包括环氧树脂粉末，其可利用烘烤的方式固化定形。将黏着层144配置在天线基板130上。在实施例中，天线基板130可利用半导体工艺来制造。制造方法简单且成本低，能够提高产品生产良率与产能。将模板146推向模板142，以压合天线基板130与封装基板102之间的塑模材料128，并将波导结构120、晶粒112与被动元件118封装在封装基板102与天线基板130之间，如图5D所示。
请参照图5E，将模板146与黏着层144移离天线基板130。此外，将模板142与黏着层140移离封装基板102。
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (15)

1.一种天线封装模块，其特征在于，包括：
一封装基板，所述封装基板具有一上表面；
一天线基板；
一波导结构，配置在所述封装基板的上表面上且在所述封装基板与所述天线基板之间，其中所述波导结构具有一空腔；以及
一狭缝，设置于所述封装基板的上表面所配置的接合垫之间且设置于所述空腔内。
2.如权利要求1所述的天线封装模块，其特征在于，所述波导结构包括：
一介电层，具有环形状；以及
一导电层，具有环形状，并配置在所述介电层的一内侧壁上，其中所述导电层的一内侧壁定义出所述空腔。
3.如权利要求1所述的天线封装模块，其特征在于，所述波导结构包括：
一介电层，具有至少一穿孔于其中，其中所述介电层的一内侧壁是定义出所述空腔；以及
一导电层，填充在所述介电层的所述至少一穿孔中。
4.如权利要求3所述的天线封装模块，其特征在于，所述介电层包括：
一介电环部分，其中是所述介电环部分的一内侧壁定义出所述空腔；以及
一介电盖部分，配置在所述介电环部分上，其中所述至少一穿孔是形成在所述介电环部分与所述介电盖部分中。
5.如权利要求1所述的天线封装模块，其特征在于，所述空腔是以气体或真空填充，所述气体包括空气。
6.如权利要求1所述的天线封装模块，其特征在于，更包括：
一晶粒，配置在所述封装基板的上表面上；
接合垫，配置在封装基板的上表面上，所述狭缝形成在所述接合垫之间；以及
一被动元件，配置在所述封装基板的上表面上。
7.如权利要求1所述的天线封装模块，其特征在于，所述狭缝与所述波导结构相对应设置，且狭缝对应于空腔的中央位置。
8.一种天线封装模块的制造方法，其特征在于，包括：
于一封装基板的上表面上配置接合垫以及一波导结构，所述接合垫之间形成一狭缝，且狭缝与波导结构相对应设置；
然后，利用一塑模材料将所述波导结构封装在所述封装基板与一天线基板之间。
9.如权利要求8所述的天线封装模块的制造方法，其特征在于，更包括在所述封装基板上配置所述波导结构之后，配置一晶粒与一被动元件在所述封装基板上，然后，利用所述塑模材料将所述波导结构、所述晶粒与所述被动元件封装在所述封装基板的上表面与所述天线基板之间。
10.如权利要求9所述的天线封装模块的制造方法，其特征在于，所述塑模材料是以压合的方式将所述波导结构封装在所述封装基板与所述天线基板之间。
11.如权利要求8所述的天线封装模块的制造方法，其特征在于，所述波导结构包括：
一介电层，具有环形状；以及
一导电层，具有环形状，并配置在所述介电层的一内侧壁上，其中所述导电层的一内侧壁是定义出一空腔。
12.如权利要求8所述的天线封装模块的制造方法，其特征在于，所述波导结构包括：
一介电层，具有至少一穿孔于其中，其中所述介电层的一内侧壁是定义出一空腔；以及
一导电层，填充在所述介电层的所述至少一穿孔中。
13.如权利要求12所述的天线封装模块的制造方法，其特征在于，所述介电层包括：
一介电环部分，其中是所述介电环部分的一内侧壁定义出所述空腔；以及
一介电盖部分，配置在所述介电环部分上，其中所述至少一穿孔是形成在所述介电环部分与所述介电盖部分中。
14.如权利要求13项其中之一所述的天线封装模块的制造方法，其特征在于，所述空腔是以气体或真空填充，所述气体包括空气。
15.如权利要求8所述的天线封装模块的制造方法，其特征在于，所述波导结构包括：
一介电层，具有至少一穿孔于其中；以及
一导电层，填充在所述介电层的所述至少一穿孔中。
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