CN109887903A - 天线模块及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种天线模块及其制造方法，所述天线模块包括连接构件、集成电路(IC)、介电层、天线构件、馈电过孔和镀覆构件。连接构件包括一个或更多个布线层和一个或更多个绝缘层。IC设置在连接构件的一个表面上，并电连接到布线层。介电层设置在连接构件的另一表面上。天线构件设置在介电层中，馈电过孔设置在介电层中，使得每个馈电过孔的一端电连接到对应的天线构件，每个馈电过孔的另一端电连接到布线层中的对应的一个布线层。镀覆构件设置在介电层中，以围绕馈电过孔的侧表面。介电层的介电常数Dk大于至少一个绝缘层的介电常数。

Description

天线模块及其制造方法
本申请要求于2017年12月06日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0166855号韩国专利申请的优先权的权益，该韩国专利申请的公开内容通过引用全部包含于此。
技术领域
本公开涉及一种天线模块及其制造方法。
背景技术
近来，已经积极地研究包括第五代(5G)通信的毫米波(mmWave)通信，并且积极地进行对能够顺利实现毫米波通信的天线模块的商品化的研究。
按照惯例，提供毫米波通信环境的天线模块使用集成电路(IC)和天线设置在板上并通过同轴线缆彼此连接的结构，以满足在高频操作时的高水平天线性能(例如，发送和接收率、增益、方向性等)。
然而，这样的结构可能导致天线布局空间不足、天线形状的自由程度受限、天线与IC之间的干扰的增加以及天线模块的尺寸和成本的增加。
发明内容
本公开的一方面可提供一种使用提供能够容易确保天线性能的环境的介电层而容易小型化同时改善射频(RF)信号的发送和接收性能的天线模块及其制造方法。
根据本公开的一方面，一种天线模块可包括连接构件、集成电路(IC)、介电层、多个天线构件、多个馈电过孔和镀覆构件。所述连接构件包括至少一个布线层和至少一个绝缘层。所述集成电路(IC)设置在所述连接构件的第一表面上，并电连接到所述至少一个布线层。所述介电层设置在所述连接构件的第二表面上。所述多个天线构件分别设置在所述介电层中，并被构造为发送或接收射频(RF)信号。所述多个馈电过孔设置在所述介电层中，使得每个馈电过孔的一端电连接到所述多个天线构件中的对应的天线构件，每个馈电过孔的另一端电连接到所述至少一个布线层中的对应的布线。所述镀覆构件设置在所述介电层中，以围绕所述多个馈电过孔的侧表面。所述介电层的介电常数Dk大于所述至少一个绝缘层的介电常数。
根据本公开的另一方面，一种天线模块的制造方法可包括：形成多个馈电过孔，所述多个馈电过孔分别包括延伸通过介电层的镀覆构件，并且在所述介电层的上表面上在围绕所述多个馈电过孔中的每个馈电过孔的位置设置多个天线构件。在所述介电层的下表面上设置连接构件，所述连接构件包括电连接到所述多个馈电过孔的至少一个布线层以及介电常数小于所述介电层的介电常数的至少一个绝缘层。将集成电路(IC)电连接到所述连接构件的在所述连接构件的下表面上的所述至少一个布线层。
根据本公开的另一方面，一种天线模块包括介电层和连接构件。所述介电层中设置有多个天线构件，每个天线构件电连接到从所述天线构件向所述介电层的第一表面延伸的相应馈电过孔。所述连接构件设置在所述介电层的所述第一表面上，并包括绝缘材料，多个布线层延伸通过所述绝缘材料并连接到所述多个天线构件的所述相应馈电过孔中的每个。所述介电层的介电常数大于所述连接构件的所述绝缘材料的介电常数。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本公开的以上和其他方面、特征和其他优点将被更清楚地理解，在附图中：
图1是示出根据示例性实施例的天线模块的示例的示图；
图2是示出根据示例性实施例的天线模块的集成电路(IC)布局的示例的示图；
图3是示出根据示例性实施例的天线模块的IC封装件的示例的示图；
图4是示出根据示例性实施例的天线模块的IC封装件的另一示例的示图；
图5是示出根据示例性实施例的天线模块的IC封装件的另一示例的示图；
图6是示出根据示例性实施例的IC封装件和连接构件彼此结合的天线模块的示例的示图；
图7A至图7F是示出根据示例性实施例的天线模块的制造方法的示例的示图；
图8是示出根据示例性实施例的天线模块的连接构件的另一示例的示图；
图9A至图9G是示出根据示例性实施例的天线模块的IC封装件的制造方法的示例的示图；
图10是示出根据示例性实施例的天线模块的示例的上表面的示意图；
图11是示出根据示例性实施例的天线模块的另一示例的上表面的示意图；
图12A至图12C是分别示出根据示例性实施例的天线封装件的腔的示例的透视图；
图13是示出根据示例性实施例的天线封装件的示例的透视图；
图14是示出电子装置系统的示例的示意性框图；
图15是示出电子装置的示例的示意性透视图；
图16A和图16B是示出扇入型半导体封装件在封装之前和封装之后的示意性截面图；
图17是示出扇入型半导体封装件的封装工艺的示意性截面图；
图18是示出安装在中介基板上并最终安装在电子装置的主板上的扇入型半导体封装件的示意性截面图；
图19是示出嵌在中介基板中并最终安装在电子装置的主板上的扇入型半导体封装件的示意性截面图；
图20是示出扇出型半导体封装件的示意性截面图；
图21是示出安装在电子装置的主板上的扇出型半导体封装件的示意性截面图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细地描述示例性实施例。
图1是示出根据示例性实施例的天线模块的示例的示图。
参照图1，根据示例性实施例的天线模块可具有天线封装件100a与连接构件200a彼此结合的非均匀(heterogeneous)结构。也就是说，天线模块可被最小化，同时通过利用天线封装件100a的易于改善天线性能的特性以及连接构件200a的易于设置电路图案或集成电路(IC)的特性二者来改善天线性能(例如，发送和接收率、增益、方向性等)。
连接构件200a可包括至少一个布线层210a和至少一个绝缘层220a。连接构件200a还可包括连接到至少一个布线层210a的布线过孔230a、连接到布线过孔230a的连接焊盘240a以及钝化层250a和285a，并且可具有与铜重新分布层(RDL)类似的结构。天线封装件100a可设置在连接构件200a的上表面上。
天线封装件100a可包括：介电层140a，设置在连接构件200a的上表面上；多个天线构件115a、115b、115c和115d，分别设置在介电层140a中并被构造为发送或接收RF信号；多个馈电过孔120a、120b、120c和120d，其中，多个馈电过孔120a、120b、120c和120d中每个的一端电连接到多个天线构件115a、115b、115c和115d中的对应天线构件，多个馈电过孔120a、120b、120c和120d中每个的另一端电连接到至少一个布线层210a的对应布线。
天线封装件100a可由于介电层140a的高度和/或宽度较大而在确保天线性能方面是有利的，但是可能由于介电层140a的尺寸(高度和宽度)较大而在小型化方面不利。
介电层140a可具有大于至少一个绝缘层220a的介电常数Dk的介电常数。因此，天线封装件100a可通过减小确保天线性能所需的介电层140a的尺寸而在小型化方面是有利的，连接构件200a可通过具有相对小的介电常数而减小RF信号的传输损耗。
例如，介电层140a和至少一个绝缘层220a可利用诸如环氧树脂的热固性树脂、诸如聚酰亚胺树脂的热塑性树脂、以半固化片、ABF(Ajinomoto Build up Film)、FR-4、双马来酰亚胺三嗪(BT)、可光成像电介质(PID)树脂、通用覆铜层叠板(CCL)或者玻璃或陶瓷基绝缘材料为例的其中诸如玻璃纤维(或玻璃布或玻璃织物)的芯材料与无机填料一起浸渍在热固性树脂或热塑性树脂中的树脂形成。
例如，介电层140a可利用具有大介电常数(例如，5或更大)的玻璃、陶瓷或硅形成，至少一个绝缘层220a可利用具有相对小的介电常数(例如，小于5)的覆铜层叠板(CCL)或半固化片形成。
另外，介电层140a可具有大于至少一个绝缘层220a的高度的高度。因此，天线封装件100a可具有有利于确保辐射图案的边界条件(例如，制造公差小、电长度短、表面光滑、馈电过孔的直线长度长等)。
同时，天线封装件100a还可包括分别设置在多个天线构件115a、115b、115c和115d中的对应天线构件与介电层140a上的包封构件150a之间的多个定向构件110a、110b、110c和110d。多个定向构件110a、110b、110c和110d可为对应的天线构件提供边界条件，以便扩大对应的天线构件的带宽。例如，多个定向构件110a、110b、110c和110d的数量可以根据天线封装件100a的带宽设计标准或尺寸设计标准而为零个或者两个或更多个。
另外，天线封装件100a还可包括设置在介电层140a上的包封构件150a。包封构件150a可改善多个天线构件115a-115d和/或多个定向构件110a-110d的耐冲击性或耐氧化性。例如，包封构件150a可以利用可光成像包封剂(PIE)、ABF(Ajinomoto build-up film)等形成，但不限于此。
另外，天线封装件100a还可以包括设置在介电层140a中以围绕多个馈电过孔120a、120b、120c和120d的每个侧表面的镀覆构件160a。也就是说，镀覆构件160a可以形成或限定与多个天线构件115a、115b、115c和115d中的每个相对应的多个腔130a、130b、130c和130d，并且提供用于对应天线构件的RF信号的发送和接收的边界条件。
另外，天线封装件100a还可包括至少一个第二定向天线构件170a，第二定向天线构件170a布置成比介电层140a中的多个天线构件115a、115b、115c和115d更靠近介电层140a的侧表面，并且被构造为竖立在至少一个布线层210a的对应位置处以沿着朝向介电层140a的方向延伸并且发送或接收第二RF信号。
也就是说，天线封装件100a可通过多个天线构件115a、115b、115c和115d向上表面发送RF信号和从上表面接收RF信号，并且可通过至少一个第二定向天线构件170a向侧表面发送第二RF信号和从侧表面接收第二RF信号。这里，由于至少一个第二定向天线构件170a可以在其竖立的状态下发送和接收第二RF信号，所以与折叠的第二定向天线构件相比，可改善侧向方向的指向性。因此，天线模块可以改善RF信号在第二方向(例如，侧向方向)上的发送和接收性能，并且可全向地扩展RF信号的发送和接收方向。
图2是示出根据示例性实施例的天线模块的集成电路(IC)布局的示例的示图。
参照图2，根据示例性实施例的天线模块可包括天线封装件100b、连接构件200b、IC 301b、PMIC(电源管理IC)302b以及多个无源组件351b、352b和353b。
天线封装件100b可包括一个或更多个定向构件110b、天线构件115b和馈电过孔120b、介电层140b、包封构件150b、一个或更多个镀覆构件160b、第二定向天线构件170b，连接构件200b可包括至少一个布线层210b、至少一个绝缘层220b、布线过孔230b和连接焊盘240b。
IC 301b可设置在连接构件200b的下表面上。IC 301b可产生向多个天线构件115b发送的RF信号，并从多个天线构件115b接收RF信号。
另外，连接构件200b的下表面上还可设置PMIC 302b。PMIC 302b可产生电力并可通过连接构件200b的至少一个布线层210b将产生的电力发送至IC 301b。
另外，连接构件200b的下表面上还可设置多个无源组件351b、352b和353b。多个无源组件351b、352b和353b可为IC 301b和/或PMIC 302b提供阻抗。例如，多个无源组件351b、352b和353b可包括电容器(例如，多层陶瓷电容器(MLCC))、电感器和片式电阻器中的至少部分。
图3是示出根据示例性实施例的天线模块的IC封装件的示例的示图。
参照图3，IC封装件可包括IC 300a、包封IC 300a的至少部分的包封剂305a、设置为使其第一侧表面面对IC 300a的支撑构件355a、电连接到IC 300a和支撑构件355a的至少一个布线层310a、以及绝缘层280a。
IC封装件可结合到上述连接构件。从包括在IC封装件中的IC 300a产生的第一RF信号可通过至少一个布线层310a发送至天线封装件，并可沿天线模块的上表面方向发送，通过天线封装件接收的第一RF信号可通过至少一个布线层310a发送至IC 300a。
IC封装件还可包括设置在IC 300a的上表面和/或下表面上的连接焊盘330a。设置在IC 300a的上表面上的连接焊盘可电连接到至少一个布线层310a，设置在IC 300a的下表面上的连接焊盘可通过下端布线层320a电连接到支撑构件355a或芯部镀覆构件365a。这里，芯部镀覆构件365a可为IC 300a提供接地区域。
支撑构件355a可包括：芯部介电层356a，与连接构件接触；芯部布线层359a，设置在芯部介电层356a的上表面和/或下表面上；至少一个芯部过孔360a，穿过芯部介电层356a、电连接到芯部布线层359a并电连接到连接焊盘330a。至少一个芯部过孔360a可电连接到诸如焊料球、引脚和焊盘(land)的电连接结构340a。
因此，支撑构件355a可从其下表面接收基础信号或基础电力，并且可通过至少一个布线层310a将基础信号和/或基础电力发送到IC 300a。
IC 300a可使用基础信号和/或基础电力产生毫米波(mmWave)频带的第一RF信号和第二RF信号。例如，IC 300a可以接收低频的基础信号并且可以执行基础信号的频率转换、放大、滤波相位控制和发电，并且考虑到高频特性可利用化合物半导体(例如GaAs)或硅半导体形成。这里，第一RF信号和第二RF信号的频率可与第一频率(例如，28GHz)相同，并且可根据设计而彼此不同，作为第一频率或第二频率(例如，28GHz，36GHz)。
同时，IC封装件还可包括无源组件350a，无源组件350a电连接到至少一个布线层310a的对应布线。无源组件350a可设置在通过支撑构件355a提供的容纳空间306a中，并且可为IC 300a和/或至少一个第二定向天线构件370a提供阻抗。例如，无源组件350a可包括多层陶瓷电容器(MLCC)、电感器和片式电阻器中的至少部分。
同时，IC封装件还可包括至少一个第二定向天线构件370a，第二定向天线构件370a被构造为竖立以在从电连接到至少一个布线层310a的支撑构件355a的与第一侧表面相对的第二侧表面中的位置朝向IC封装件的方向(例如，向下的方向)上延伸并发送或接收第二RF信号。至少一个第二定向天线构件370a可通过至少一个布线层310a从IC 300a接收第二RF信号，并且可通过至少一个布线层310a向IC 300a发送第二RF信号。
同时，IC封装件可通过电连接结构290a和钝化层285a结合到天线封装件，但是电连接结构290a和钝化层285a可根据设计而省略。
图4是示出根据示例性实施例的天线模块的IC封装件的另一示例的示图。
参照图4，IC封装件可包括IC 301b、包封IC 301b的至少部分的包封剂305b、具有设置为面对IC 301b的第一侧表面的支撑构件355b、电连接到IC301b和支撑构件355b的至少一个布线层310b以及绝缘层280b。
IC封装件还可包括设置在支撑构件355b和IC 301b之间并且通过至少一个布线层310b的对应布线向IC 301b供电的PMIC 302b。IC 301b可使用由PMIC 302b提供的电力来产生毫米波(mmWave)频带的第一RF信号和第二RF信号。
IC封装件还可包括无源组件350b，无源组件350b的至少部分被包封剂305b包封。也就是说，IC 301b、PMIC 302b和无源组件350b可通过包封剂305b彼此包封在一起。包封剂305b可保护IC 301b、PMIC 302b和无源组件350b免受外部电/物理/化学冲击，并且可利用可光成像包封剂(PIE)、ABF(Ajinomoto build-up film)、环氧树脂模塑料(EMC)等形成，但不限于此。
支撑构件355b可包括与连接构件接触的芯部介电层356b、与连接构件接触并且嵌入芯部介电层356b中的第一芯部布线层357b、与芯部介电层356b的第一芯部布线层357b相对的第二芯部布线层358b、穿过芯部介电层356b将第一芯部布线层357b和第二芯部布线层358b彼此电连接并电连接到连接焊盘330b的至少一个芯部过孔360b。至少一个芯部过孔360b可以电连接至诸如焊球的电连接结构340b。
这里，设置在支撑构件355b的第二侧表面上的至少一个第二定向天线构件370b可具有其中至少一个芯部过孔360b的一部分和芯部镀覆构件365b的一部分彼此结合的形式。也就是说，至少一个第二定向天线构件370b可在形成至少一个芯部过孔360b和/或芯部镀覆构件365b的过程中形成。
同时，IC封装件可通过电连接结构290b和钝化层285b结合到天线封装件，但是电连接结构290b和钝化层285b可根据设计而省略。
图5是示出根据示例性实施例的天线模块的IC封装件的另一示例的示图。
参照图5，连接构件可包括至少一个布线层210c、至少一个绝缘层220c、布线过孔230c、连接焊盘240c和钝化层250c，IC封装件可包括IC 300c、下端布线层320c、电连接结构340c、无源组件350c和芯部过孔360c。
IC 300c可包括有效表面310c，并可通过有效表面310c电连接到连接焊盘240c。也就是说，由于IC 300c可设置为面朝上，因此，可减小到天线构件的电距离，并且可减小RF信号的传输损耗。
下端布线层320c可连接到金属构件330c。金属构件330c可辐射从IC300c产生的热或为IC 300c提供接地。
包封剂305c可包封至少一个芯部过孔360c和IC 300c的至少部分。
芯部过孔360c可设置在连接构件的下表面上，以电连接到至少一个布线层210c的对应布线，并且可连接到电连接结构340c。也就是说，即使没有支撑构件的支撑，也可独立地设置芯部过孔360c。
例如，芯部过孔360c可从电连接结构340c接收基础信号(例如，电力、低频信号等)，并将基础信号提供给IC 300c。IC 300c可通过使用基础信号执行频率转换、放大和滤波相位控制来产生毫米波(mmWave)频带的RF信号，并将RF信号发送到天线封装件。例如，RF信号的频率可以为28GHz和/或36GHz，但是不限于此，并且可以根据天线模块的通信方法而改变。
图6是示出根据示例性实施例的IC封装件和连接构件彼此结合的天线模块的示例的示图。
参照图6，连接构件200a和IC封装件可通过电连接结构290a彼此结合。IC封装件和天线封装件可彼此独立地制造并结合，但是也可根据设计而一起制造。也就是说，可省略多个封装件之间的单独结合工艺。
同时，介电层140a的介电常数可大于包封构件150a和/或包封剂305a的介电常数，并且至少一个绝缘层220a的介电常数可小于包封构件150a和/或包封剂305a的介电常数。因此，通过减小确保天线性能所需的介电层140a的尺寸，天线封装件100a在小型化方面可以是有利的，并且连接构件200a通过具有相对小的介电常数可减小RF信号的传输损耗。
图7A至图7F是示出根据示例性实施例的天线模块的制造方法的示例的示图。
参照图7A，介电层140h可设置为其一些区域被去除的状态，馈电过孔120h和镀覆构件160h可填充在一些区域中。
参照图7B，天线构件115h和镀覆构件160i可设置在介电层140h的上表面上，膜180h可设置在介电层140h的下表面上。
参照图7C，介电常数与介电层140h的介电常数相同的第二介电层140i可设置在介电层140h的上表面上，定向构件110h可设置在第二介电层140i的上表面上。第二介电层140i可与介电层140h一体化以形成单个介电层。
参照图7D，固化之前的包封构件150h可设置在第二介电层140i的上表面上，并且可在设置在第二介电层140i的上表面上之后被固化。
参照图7E，膜180h可在包封构件150h固化之后被去除，电连接结构125h和镀覆构件160j可设置在介电层140h的下表面上。
参照图7F，包括至少一个布线层210h、至少一个绝缘层220h、布线过孔230h、连接焊盘240h、钝化层250h和电连接结构290h的连接构件可设置在电连接结构125h和镀覆构件160j的下面。连接构件可通过电连接结构290h结合到IC封装件。
同时，定向构件110h、天线构件115h、馈电过孔120h、电连接结构125h和镀覆构件160h可根据负或正印刷法而形成，并且可包括金属材料(例如，诸如铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、铅(Pb)、钛(Ti)或它们的合金的导电材料)。
同时，定向构件110h、天线构件115h、馈电过孔120h、电连接结构125h和镀覆构件160h可通过诸如化学气相沉积法(CVD)、物理气相沉积法(PVD)、溅射法、消减法、加成法、半加成法(SAP)、改进的半加成法(MSAP)等的镀覆方法形成，但是不限于此。
图8是示出根据示例性实施例的天线模块的连接构件的另一示例的示图。
参照图8，根据示例性实施例的天线模块可包括：天线封装件，包括定向构件110k、天线构件115k、馈电过孔120k、介电层140k和140l、包封构件150k和镀覆构件160k和160l；连接构件，包括至少一个布线层210k、至少一个绝缘层220k、布线过孔230k、连接焊盘240k、钝化层250k和电连接结构290k。
连接构件的上表面可具有比连接构件的下表面的粗糙度粗糙的粗糙度。因此，可以改善具有大介电常数的介电层140k和140l与具有小介电常数的至少一个绝缘层220k之间的结合稳定性。
另外，连接构件可随着离馈电过孔120k越来越近具有越来越厚的布线(例如，布线层、布线过孔)。因此，可改善被具有大介电常数的介电层140k和140l围绕的馈电过孔120k与被具有小介电常数的至少一个绝缘层220k围绕的布线过孔230k之间的电连接稳定性。
图9A至图9G是示出根据示例性实施例的天线模块的IC封装件的制造方法的示例的示图。
参照图9A，具有插入到其中的芯部过孔360h以及无源组件350h的容纳空间的支撑构件355h可被压制到膜380h。芯部过孔360h可利用诸如铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、铅(Pb)、钛(Ti)或它们的合金的导电材料形成。
参照图9B，芯部介电层356h可设置在支撑构件355h的相对的表面中的每个表面上，芯部布线层359h可连接到芯部过孔360h的相对的端部中的每个。
参照图9C，可蚀刻支撑构件355h和芯部介电层356h的部分，并且可通过镀覆法在支撑构件355h和芯部介电层356h的蚀刻表面上形成芯部镀覆构件365h和第二定向天线构件370h。
参照图9D，IC 300h可布置在支撑构件355h和芯部介电层356h的蚀刻部分中，并且包封剂305h可以包封IC 300h的至少部分。第四操作(本步操作)中的IC封装件可以在执行第五操作(下一步操作)的过程中旋转。
参照图9E，绝缘层280h可设置在IC 300h和支撑构件355h上。
参照图9F，至少一个布线层310h可设置在支撑构件355h上，以将第二定向天线构件370h和/或芯部过孔360h电连接到IC 300h，并且至少一个布线层310h可利用诸如铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、铅(Pb)、钛(Ti)或它们的合金的导电材料形成。
参照图9G，钝化层285h可具有连接焊盘或电连接结构的布局空间，并且可设置在至少一个布线层310h上。
图10是示出根据示例性实施例的天线模块的示例的上表面的示意图。
参照图10，多个定向构件110a、110b、110c、110d、110e、110f、110g、110h、110i、110j、110k、110l、110m、110n、110o和110p中的每个可具有贴片天线的形式，并且可以被多个镀覆构件160a、160b、160c、160d、160e、160f、160g、160h、160i、160j、160k、160l、160m、160n、160o和160p中的相应镀覆构件围绕。如果天线模块不包括定向构件，则多个定向构件110a、110b、110c、110d、110e、110f、110g、110h、110i、110j、110k、110l、110m、110n、110o和110p可用多个天线构件替换。
图11是示出根据示例性实施例的天线模块的另一示例的上表面的示意图。
参照图11，多个定向构件110-1、110-2、110-3、110-4、110-5、110-6、110-7、110-8和110-9中的每个可被对应的镀覆构件160-1、160-2、160-3、160-4、160-6、160-7、160-8和160-9和/或多个屏蔽过孔190-1、190-2、190-3、190-4、190-5、190-6、190-7、190-8和190-9中的至少一者围绕。如果天线模块不包括定向构件，则多个定向构件110-1、110-2、110-3、110-4、110-5、110-6、110-7、110-8和110-9可用多个天线构件替换。
也就是说，天线模块的天线封装件的腔的侧表面的至少部分可被多个屏蔽过孔围绕，而非镀覆构件。
同时，图10和图11中示出的多个定向构件或者多个天线构件的数量、布局和形状不被具体地限制。例如，图10中示出的多个定向构件的形状可以为圆形形状，图11中示出的多个定向构件的数量可以是四个。
图12A至图12C是分别示出根据示例性实施例的天线封装件的腔的示例的透视图。
参照图12A，腔可包括定向构件110e、天线构件115e、馈电过孔、电连接结构、介电层130e和镀覆构件160e中的至少部分。这里，镀覆构件160e可设置为围绕腔的侧表面。也就是说，腔的下表面可被设置在连接构件的上表面上的接地图案覆盖。
参照图12B，腔可包括定向构件110f、天线构件115f、馈电过孔120f、电连接结构125f、介电层130f和镀覆构件160f中的至少部分。这里，镀覆构件160f可设置为覆盖腔的下表面的部分。也就是说，腔的侧表面可被设置在位于连接构件上的绝缘构件的侧表面上的镀覆构件围绕。因此，可改善天线封装件与连接构件和IC之间的隔离(isolation)。
参照图12C，腔可以包括天线构件110g、馈电过孔120g、电连接结构125g和介电层130g中的至少部分。也就是说，腔的侧表面可被设置在位于连接构件上的绝缘构件的侧表面上的镀覆构件围绕，并且腔的下表面可被设置在连接构件的上表面上的接地图案覆盖。
同时，当天线封装件和连接构件彼此结合时，电连接结构125f和125g可连接到连接构件的至少一个布线层210的对应布线。例如，电连接结构125f和125g可以被实现为电极、引脚、焊球、焊盘等。
图13是示出根据示例性实施例的天线封装件的示例的透视图。
参照图13，天线封装件可包括多个定向构件110d、腔130d、介电层140d、镀覆构件160d、多个定向天线构件170c和170d以及多个偶极子天线175c和175d。
多个定向构件110d可与对应的天线构件一起沿z轴方向发送和接收RF信号。
多个第二定向天线构件170c和170d可设置为邻近天线封装件的边缘并沿z轴方向竖立，多个第二定向天线构件170c和170d中的一者可沿x轴方向发送和接收第二RF信号，并且多个第二定向天线构件170c和170d中的另一者可沿y轴方向发送和接收第二RF信号。
多个偶极子天线175c和175d可设置在介电层140d和包封构件之间，邻近天线封装件的边缘，多个偶极子天线175c和175d中的一者可沿x轴方向发送和接收第三RF信号，多个偶极子天线175c和175d中的另一者可沿y轴方向发送和接收第三RF信号。根据设计，多个偶极子天线175c和175d中的至少部分可用单极子天线替换。
同时，在此公开的IC封装件可根据下面将描述的扇出型半导体封装件来实现。为了利于理解扇出型半导体封装件，将参照图14至图21进行描述。
图14是示出电子装置系统的示例的示意性框图。
参照图14，电子装置1000可在其中容纳主板1010。主板1010或母板可包括物理连接或电连接到主板1010或母板的芯片相关组件1020、网络相关组件1030、其他组件1040等。这些组件可通过各种信号线1090连接到将在下面描述的其他组件。
芯片相关组件1020(或芯片集)可包括：存储器芯片，诸如易失性存储器(例如，动态随机存取存储器(DRAM))、非易失性存储器(例如，只读存储器(ROM))、闪存等；应用处理器芯片，诸如中央处理器(例如，中央处理单元(CPU))、图形处理器(例如，图形处理单元(GPU))、数字信号处理器、密码处理器、微处理器、微控制器等；及逻辑芯片，诸如模拟数字转换器(ADC)、专用集成电路(ASIC)等。然而，芯片相关组件1020不限于此，而是还可包括其他类型的芯片相关组件。此外，芯片相关组件1020可彼此组合。
网络相关组件1030可包括用于支持使用各种协议的通信的组件，所述协议为诸如，无线保真(Wi-Fi)(电气和电子工程师协会(IEEE)802.11族等)、全球微波互联接入(WiMAX)(IEEE 802.16族等)、IEEE 802.20、长期演进技术(LTE)、演进数据最优化(Ev-DO)、高速分组接入+(HSPA+)、高速下行分组接入+(HSDPA+)、高速上行分组接入+(HSUPA+)、增强型数据GSM环境(EDGE)、全球移动通讯系统(GSM)、全球定位系统(GPS)、通用分组无线业务(GPRS)、码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、数字增强型无绳通信(DECT)、蓝牙、3G协议、4G协议和5G协议以及在上述协议之后指定的任何其他无线和有线协议。然而，网络相关组件1030不限于此，而是还可包括支持各种其他无线或有线标准或协议的组件。此外，网络相关组件1030可与上面描述的芯片相关组件1020一起彼此组合。
其他组件1040可包括高频电感器、铁氧体电感器、功率电感器、铁氧体磁珠、低温共烧陶瓷(LTCC)、电磁干扰(EMI)滤波器、多层陶瓷电容器(MLCC)等。然而，其他组件1040不限于此，而是还可包括用于各种其他用途的无源组件等。此外，其他组件1040可与上面描述的芯片相关组件1020或网络相关组件1030一起彼此组合。
基于电子装置1000的类型，电子装置1000可包括可以物理连接或电连接到主板1010或可以不物理连接或电连接到主板1010的其他组件。这些其他组件可包括例如相机模块1050、天线1060、显示装置1070、电池1080、音频编码解码器(未示出)、视频编码解码器(未示出)、功率放大器(未示出)、指南针(未示出)、加速计(未示出)、陀螺仪(未示出)、扬声器(未示出)、大容量存储单元(例如，硬盘驱动器)(未示出)、光盘(CD)驱动器(未示出)、数字多功能磁盘(DVD)驱动器(未示出)等。然而，这些其他组件不限于此，而是还可根据电子装置1000的类型等包括用于各种用途的其他组件。
电子装置1000可以为智能电话、个人数字助理(PDA)、数码摄像机、数码相机、网络系统、计算机、监视器、平板PC、膝上型PC、上网本PC、电视机、视频游戏机、智能手表、汽车组件等。然而，电子装置1000不限于此，而可以是处理数据的任何其他电子装置。
图15是示出电子装置的示例的示意性透视图。
参照图15，电子装置可以是例如智能电话1100。在智能电话1100中，射频集成电路(RFIC)可以以半导体封装件形式使用，并且天线可以以基板或模块形式使用。RFIC和天线可在智能电话1100中彼此电连接，并且因此在各个方向上的天线信号的辐射R是可能的。包括RFIC的半导体封装件和者包括天线的基板或模块可以以各种形式用于诸如智能电话等的电子装置中。
通常，多个精细电路集成在半导体芯片中。然而，半导体芯片本身可能不能用作成品半导体产品，并且可能会由于外部物理冲击或化学冲击而损坏。因此，半导体芯片本身不能按原样使用，而是可被封装并且在封装状态下用在电子装置等中。
另外，就电连接性而言，由于电子装置的主板与半导体芯片之间的电路宽度存在差异，因此可使用半导体封装。详细地，半导体芯片的连接焊盘的尺寸以及半导体芯片的连接焊盘之间的间距非常精细，而电子装置中使用的主板的组件安装焊盘的尺寸以及主板的组件安装焊盘之间的间距通常显著大于半导体芯片的连接焊盘的尺寸以及半导体芯片的连接焊盘之间的间距。因此，可能难以将半导体芯片直接安装在主板上，并且有利地使用用于缓解半导体芯片与主板之间的电路宽度的差异的封装技术。
通过封装技术制造的半导体封装件可基于其结构和用途而分为扇入型半导体封装件和扇出型半导体封装件。
在下文中，将参照附图更详细地描述扇入型半导体封装件和扇出型半导体封装件。
图16A和图16B是示出扇入型半导体封装件在封装之前和封装之后的示意性截面图。
图17是示出了扇入型半导体封装件的封装工艺的示意性截面图。
参照图16A、图16B和图17，半导体芯片2220可以为例如处于裸露状态的集成电路(IC)，其包括：主体2221，包括硅(Si)、锗(Ge)、砷化镓(GaAs)等；连接焊盘2222，形成在主体2221的一个表面上，并且包括诸如铝(Al)等的导电材料；诸如氧化物膜、氮化物膜等的钝化层2223，形成在主体2221的一个表面上，并且覆盖连接焊盘2222的至少部分。在这种情况下，由于连接焊盘2222非常小，因此难以将集成电路(IC)安装在中等尺寸等级的印刷电路板(PCB)上以及电子装置的主板等上。
因此，可根据半导体芯片2220的尺寸在半导体芯片2220上形成连接构件2240，以使连接焊盘2222重新分布。连接构件2240可通过如下步骤形成：使用诸如感光介电(PID)树脂的绝缘材料在半导体芯片2220上形成绝缘层2241；形成使连接焊盘2222敞开的通路孔(via hole)2243h；然后形成布线图案2242和过孔2243。然后，可形成保护连接构件2240的钝化层2250，可形成开口2251，并且可形成凸块下金属层2260等。也就是说，可通过一系列工艺制造包括例如半导体芯片2220、连接构件2240、钝化层2250和凸块下金属层2260的扇入型半导体封装件2200。
如上所述，扇入型半导体封装件可具有半导体芯片的全部连接焊盘(例如，输入/输出(I/O)端子)设置在与半导体芯片叠置的区域或占地面积(footprint)内部的封装形式，可具有优异的电特性且可以以低成本生产。因此，安装在智能电话中的许多元件已按照扇入型半导体封装件形式制造。详细地，安装在智能电话中的许多元件已被开发为在具有紧凑尺寸的同时实现快速的信号传输。
然而，由于在扇入型半导体封装件中全部的I/O端子被设置在与半导体芯片叠置的区域或占地面积内部，因此扇入型半导体封装件具有很大的空间局限性。因此，难以将这种结构应用于具有大量的I/O端子的半导体芯片或具有紧凑尺寸的半导体芯片。此外，由于上述缺点，导致扇入型半导体封装件可能不能直接安装和用在电子装置的主板上。原因在于即使在半导体芯片的I/O端子的尺寸和半导体芯片的I/O端子之间的间距通过重新分布工艺而增大的情况下，半导体芯片的I/O端子的尺寸和半导体芯片的I/O端子之间的间距可能也不足以直接将扇入型半导体封装件安装在电子装置的主板上。
图18是示出扇入型半导体封装件安装在中介基板上并最终被安装在电子装置的主板上的示意性截面图。
图19是示出扇入型半导体封装件嵌在中介基板中并最终被安装在电子装置的主板上的示意性截面图。
参照图18和图19，在扇入型半导体封装件2200中，半导体芯片2220的连接焊盘2222(即，I/O端子)可通过中介基板2301被重新分布，扇入型半导体封装件2200可在安装在中介基板2301上的状态下最终安装在电子装置的主板2500上。在这种情况下，焊球2270等可通过底部填充树脂2280等固定，半导体芯片2220的外侧可用成型材料2290等覆盖。可选地，扇入型半导体封装件2200可嵌在单独的中介基板2302中，半导体芯片2220的连接焊盘2222(即，I/O端子)可在扇入型半导体封装件2200嵌在中介基板2302中的状态下通过中介基板2302被重新分布，扇入型半导体封装件2200可最终安装在电子装置的主板2500上。
如上所述，可能难以在电子装置的主板上直接安装和使用扇入型半导体封装件。因此，扇入型半导体封装件可通过封装工艺安装在单独的中介基板上然后安装在电子装置的主板上，或者可在其嵌在中介基板中的状态下安装在电子装置的主板上并使用。
图20是示出扇出型半导体封装件的示意性截面图。
参照图20，在扇出型半导体封装件2100中，例如，半导体芯片2120的外侧可由包封剂2130保护，且半导体芯片2120的连接焊盘2122可通过连接构件2140被重新分布到与半导体芯片2120叠置的区域或占地面积的外部。在这种情况下，连接构件2140上还可形成钝化层2150，并且钝化层2150的开口中还可形成凸块下金属层2160。凸块下金属层2160上还可形成焊球2170。半导体芯片2120可以为包括主体2121、连接焊盘2122、钝化层(未示出)等的集成电路(IC)。连接构件2140可包括绝缘层2141、形成在绝缘层2141上的重新分布层2142以及将连接焊盘2122和重新分布层2142彼此电连接的过孔2143。
如上所述，扇出型半导体封装件可具有半导体芯片的I/O端子通过形成在半导体芯片上的连接构件被重新分布并设置到与半导体芯片叠置的区域或占地面积外部的形式。如上所述，在扇入型半导体封装件中，半导体芯片的全部I/O端子需要设置在半导体芯片的占地面积内部。因此，当半导体芯片的尺寸减小时，需要减小球的尺寸和间距，从而标准化的球布局可能不能容易地用于扇入型半导体封装件。另一方面，如上所述，扇出型半导体封装件具有半导体芯片的I/O端子通过形成在半导体芯片上的连接构件被重新分布并设置到半导体芯片的占地面积的外部的形式。因此，即使在半导体芯片的尺寸减小的情况下，也可在扇出型半导体封装件中按照原样使用标准化的球布局，从而扇出型半导体封装件可在不使用单独的中介基板的情况下安装在电子装置的主板上(如下所述)。
图21是示出扇出型半导体封装件安装在电子装置的主板上的示意性截面图。
参照图21，扇出型半导体封装件2100可通过焊球2170等安装在电子装置的主板2500上。也就是说，如上所述，扇出型半导体封装件2100包括连接构件2140，连接构件2140形成在半导体芯片2120上并能够使连接焊盘2122重新分布到半导体芯片2120的尺寸之外的扇出区域，使得可在扇出型半导体封装件2100中按照原样使用标准化的球布局。结果，扇出型半导体封装件2100可在不使用单独的中介基板等的情况下安装在电子装置的主板2500上。
如上所述，由于扇出型半导体封装件可在不使用单独的中介基板的情况下安装在电子装置的主板上，因此扇出型半导体封装件的厚度可实现为小于使用中介基板的扇入型半导体封装件的厚度。因此，扇出型半导体封装件可被小型化和纤薄化。此外，扇出型半导体封装件具有优异的热特性和电特性，使得扇出型半导体封装件可特别适用于移动产品。因此，扇出型半导体封装件可实现为比使用印刷电路板(PCB)的通常的叠层封装(POP)类型的形式更紧凑的形式，并且可解决由于发生翘曲现象而导致的问题。
同时，扇出型半导体封装指的是如上所述的用于将半导体芯片安装在电子装置的主板等上并且保护半导体芯片免受外部冲击影响的封装技术，是与诸如中介基板等的印刷电路板(PCB)(具有与扇出型半导体封装件的尺寸、用途等不同的尺寸、用途等，并且具有嵌入其中的扇入型半导体封装件)的概念不同的概念。
如上所述，根据示例性实施例，天线模块可使用提供能够容易确保天线性能的环境的介电层而容易地小型化同时改善RF信号的发送和接收性能。
虽然以上示出并且描述了示例性实施例，但对本领域技术人员将明显的是，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可做出变型和改变。

Claims (21)

1.一种天线模块包括：
连接构件，包括至少一个布线层和至少一个绝缘层；
集成电路，设置在所述连接构件的第一表面上，并电连接到所述至少一个布线层；
介电层，设置在所述连接构件的第二表面上；
多个天线构件，分别设置在所述介电层中，并被构造为发送或接收射频信号；
多个馈电过孔，设置在所述介电层中，使得每个馈电过孔的一端电连接到所述多个天线构件中的对应的天线构件，每个馈电过孔的另一端电连接到所述至少一个布线层中的对应的布线；以及
镀覆构件，设置在所述介电层中，以围绕所述多个馈电过孔的侧表面，
其中，所述介电层的介电常数Dk大于所述至少一个绝缘层的介电常数。
2.根据权利要求1所述的天线模块，其中，所述连接构件的具有所述介电层的所述第二表面的粗糙度大于所述连接构件的具有所述集成电路的所述第一表面的粗糙度。
3.根据权利要求1所述的天线模块，其中，所述连接构件的布线层的厚度在靠近所述多个馈电过孔中的对应的馈电过孔的位置比在远离所述对应的馈电过孔的另一位置厚。
4.根据权利要求1所述的天线模块，其中，所述介电层的高度大于所述至少一个绝缘层的高度。
5.根据权利要求1所述的天线模块，所述天线模块还包括：
多个电连接结构，连接在所述多个馈电过孔中的对应的馈电过孔的所述另一端与所述至少一个布线层中的所述对应的布线之间，
其中，所述镀覆构件从所述连接构件的所述第二表面延伸到所述多个电连接结构中的对应的电连接结构。
6.根据权利要求1所述的天线模块，所述天线模块还包括：
至少一个第二定向天线构件，设置在所述介电层中，比所述多个天线构件更靠近所述介电层的侧表面，并设置为沿从至少一个布线层朝向所述介电层的方向延伸，以发送和接收第二射频信号。
7.根据权利要求1所述的天线模块，所述天线模块还包括：
包封构件，设置在所述介电层上；以及
多个定向构件，分别设置在位于所述介电层中的所述多个天线构件中的对应的天线构件与所述包封构件之间。
8.根据权利要求7所述的天线模块，其中，所述介电层的介电常数大于所述包封构件的介电常数，并且
所述至少一个绝缘层的介电常数小于所述包封构件的介电常数。
9.根据权利要求1所述的天线模块，所述天线模块还包括：
包封剂，包封所述集成电路的至少部分；
其中，所述介电层的介电常数大于所述包封剂的介电常数，并且
所述至少一个绝缘层的介电常数小于所述包封剂的所述介电常数。
10.根据权利要求1所述的天线模块，所述天线模块还包括：
至少一个芯部过孔，设置在所述连接构件的所述第一表面上，并电连接到所述至少一个布线层中的对应的布线；以及
包封剂，包封所述至少一个芯部过孔和所述集成电路的至少部分。
11.根据权利要求1所述的天线模块，所述天线模块还包括：
无源组件，设置在所述连接构件的所述第一表面上，并电连接到所述至少一个布线层中的对应的布线；以及
包封剂，包封所述无源组件和所述集成电路的至少部分。
12.根据权利要求1所述的天线模块，所述天线模块还包括：
支撑构件，设置在所述连接构件的所述第一表面上，并提供容纳空间；以及
无源组件，设置在所述容纳空间中，并电连接到所述至少一个布线层中的对应的布线。
13.根据权利要求1所述的天线模块，所述天线模块还包括：
支撑构件，包括至少一个芯部过孔，所述至少一个芯部过孔设置在所述连接构件的所述第一表面上以围绕所述集成电路并电连接到所述至少一个布线层中的对应的布线；以及
芯部镀覆构件，设置在所述支撑构件的侧表面上，以围绕所述集成电路的侧表面。
14.根据权利要求13所述的天线模块，其中，所述集成电路从所述至少一个芯部过孔接收基础信号，并基于所述基础信号产生毫米波频带的射频信号。
15.一种天线模块的制造方法，所述制造方法包括：
形成多个馈电过孔，所述多个馈电过孔分别包括延伸通过介电层的镀覆构件，并且在所述介电层的上表面上在围绕所述多个馈电过孔中的每个馈电过孔的位置设置多个天线构件，
在所述介电层的下表面上设置连接构件，所述连接构件包括电连接到所述多个馈电过孔的至少一个布线层以及介电常数小于所述介电层的介电常数的至少一个绝缘层；以及
将集成电路电连接到所述连接构件的在所述连接构件的下表面上的所述至少一个布线层。
16.根据权利要求15所述的制造方法，所述制造方法还包括：
在所述介电层的上表面上设置第二介电层，所述第二介电层的介电常数与所述介电层的介电常数相同，在所述介电层的上表面上设置有所述多个天线构件；
在所述第二介电层的上表面上设置多个定向构件；以及
在所述第二介电层的设置所述多个定向构件的所述上表面上设置包封构件。
17.一种天线模块，包括：
介电层，在所述介电层中设置有多个天线构件，每个天线构件电连接到从所述天线构件向所述介电层的第一表面延伸的相应馈电过孔；以及
连接构件，设置在所述介电层的所述第一表面上，并包括绝缘材料，多个布线层延伸通过所述绝缘材料并连接到所述多个天线构件的所述相应馈电过孔中的每个，
其中，所述介电层的介电常数大于所述连接构件的所述绝缘材料的介电常数。
18.根据权利要求17所述的天线模块，所述天线模块还包括：
包封构件，设置在所述介电层的与所述第一表面不同的第二表面上，
其中，所述介电层的所述介电常数大于所述包封构件的介电常数。
19.根据权利要求18所述的天线模块，所述天线模块还包括：
多个定向构件，分别设置在所述介电层的所述第二表面上，位于所述多个天线构件中的对应的天线构件与所述包封构件之间；以及
多个镀覆构件，设置在所述介电层中的所述多个天线构件中的天线构件之间，每个镀覆构件利用导电材料形成并从所述介电层的所述第一表面向所述介电层的所述第二表面延伸通过所述介电层的厚度。
20.根据权利要求17所述的天线模块，所述天线模块还包括：
钝化层，设置在所述连接构件的与所述介电层相对的表面上，所述钝化层具有延伸通过所述钝化层的多个开口；以及
多个连接焊盘，分别设置在所述钝化层的所述多个开口中的相应开口中，以接触所述连接构件的所述多个布线层中的布线层，其中，每个连接焊盘通过所述连接构件的所述多个布线层中的至少一个布线层电连接到所述多个天线构件中的天线构件。
21.根据权利要求20所述的天线模块，所述天线模块还包括：
集成电路芯片，安装在所述连接构件的与所述介电层相对的所述表面上，其中，所述集成电路芯片电连接到所述多个连接焊盘，以及
包封剂，包封所述集成电路芯片的至少部分；
其中，所述介电层的所述介电常数大于包封所述集成电路芯片的至少部分的所述包封剂的介电常数。
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