CN110277356B - 天线馈电线的封装结构及封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天线的封装结构及封装方法，该封装结构包括：采用焊线工艺制作的金属连接柱；封装层，覆盖金属连接柱；天线电路芯片及天线金属层电连接于天线馈电线的封装结构的两端。本发明采用重新布线层及金属连接柱实现两层或多层天线金属层的整合，大大提高天线的效率及性能；另外可有效缩小封装体积，使封装结构具有较高的集成度以及更好的性能；最后，形成的金属连接柱侧壁光滑，可有效降低电性讯号的损失，提高天线的效率，降低制造成本。

Description

天线馈电线的封装结构及封装方法

本申请是申请日为2018年3月16日，申请号为“201810217588.4”，发明名称为“天线的封装结构及封装方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明属于半导体封装领域，特别是涉及一种天线馈电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(Dipole Antenna)、单极天线(Monopole Antenna)、平板天线(Patch Antenna)、倒F形天线(Planar Inverted-FAntenna)、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。已知的作法是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。对于各种电子装置而言，使用较大的电路板即表示较大体积的电子装置。但是，这些电子装置设计与发展的主要目的是为了让使用者能够便于携带，因此，如何减少天线所占电路板的面积，提高天线封装结构的整合性能，将是这些电子装置所需克服的问题。

另外，现有的天线封装多为单层结构，其天线效率较低，已不足以满足对天线性能日益提高的需求；再者，现有的天线馈电线的封装是利用基板PCB的封装方式，通过在PCB基板中采用机械钻孔或者激光钻孔的方式形成孔洞，然后通过化学镀或电镀方式填充金属于所述孔洞内，实现天线馈电线的封装，该封装方式由于钻孔造成孔洞的侧壁粗糙，因此形成的天线馈电线侧壁粗糙，这将严重导致天线收发信号的损失，进而降低天线封装的电性能；另外，由于天线馈电线是制作于PCB基板中，无法制作高长度的天线馈电线，且制作成本高。

基于以上所述，提供一种具有高整合性以及高效率的天线的封装结构及封装方法实属必要。

发明内容

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整合性较低以及天线的效率较低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种天线馈电线的封装结构，所述天线馈电线的封装结构至少包括：

采用焊线工艺制作的金属连接柱；

封装层，覆盖所述金属连接柱。

可选地，所述金属连接柱的材料包括金、银、铜、铝中的一种。

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，所述封装层的顶面包括平整表面。

可选地，所述天线馈电线的封装结构包括至少两层所述金属连接柱及所述封装层。

本发明还提供一种天线馈电线的封装方法，所述天线馈电线的封装方法至少包括步骤：

提供导电层；

采用焊线工艺于所述导电层上制作金属连接柱；

采用封装层封装所述金属连接柱。

可选地，所述导电层包括重新布线层或天线金属层。

可选地，所述焊线工艺包括热压焊工艺、超声波焊线工艺及热压超声波焊线工艺中的一种。

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。

可选地，采用抛光方法或研磨方法使所述封装层的顶面平整。

可选地，所述天线馈电线的封装结构包括至少两层所述金属连接柱及所述封装层。

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：

本发明的天线馈电线的封装结构及封装方法采用焊线工艺结合塑封工艺，可有效提高天线馈电线的品质，形成的金属连接柱侧壁光滑，可有效降低电性讯号的损失，提高天线的效率；另外天线馈电线的封装方法简单，且可通过制作多层的金属连接柱和封装层将天线馈电线做厚做高，降低制造成本。

附图说明

图1～图14显示为本发明实施例1的天线的封装方法各步骤所呈现的结构示意图。

图15～图28显示为本发明实施例2的天线的封装方法各步骤所呈现的结构示意图，其中，图28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

103 天线金属层

104 金属连接柱

105 封装层

106 天线金属层

107 金属连接柱

108 封装层

109 重新布线层

110 金属凸块

111 天线电路芯片

112 底部填充层

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。

请参阅图1～图28。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。

实施例1

如图28所示，本实施例提供一种天线的封装结构，所述封装结构包括：重新布线层109、金属连接柱107、封装层108、天线金属层106、金属连接柱104、封装层105、天线金属层103、金属凸块110以及天线电路芯片111。

如图28所示，所述重新布线层109包括第一面以及相对的第二面。

所述重新布线层109包括依次层叠的图形化的第一介质层、图形化的第一金属布线层、图形化的第二介质层以及图形化的第二金属布线层，所述第一金属布线层与所述第二金属布线层电性连接。进一步地，所述第一介质层及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，所述第一金属布线层及所述第二金属布线层的材料包括铜、铝、镍、金、银、钛中的一种或两种以上组合。

如图28所示，所述金属连接柱107形成于所述重新布线层109的第二面上，并与所述重新布线层109电性连接。

所述金属连接柱107的材料包括Au、Ag、Cu、Al中的一种。

如图28所示，所述封装层108覆盖所述金属连接柱107以及所述重新布线层109，且所述封装层108的顶面显露所述金属连接柱107。

所述封装层108的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种，所述封装层108的顶面为经过研磨或抛光的平整表面，以提高所述天线金属层106的质量。

如图28所示，所述天线金属层106形成所述封装层108上，所述天线金属层106与所述金属连接柱107电性连接。

所述天线金属层106的材料可以为Au、Cu等，且所述天线金属层106依据性能需求，可以具有各种不同的图形。

如图28所示，所述金属连接柱104形成于所述天线金属层106上。

所述金属连接柱104的材料包括Au、Ag、Cu、Al中的一种。

如图28所示，所述封装层105覆盖所述天线金属层106及所述金属连接柱104，且所述封装层105的顶面显露所述金属连接柱104。

所述封装层105的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种，所述封装层105的顶面为经过研磨或抛光的平整表面，以提高所述天线金属层103的质量。

如图28所示，所述天线金属层103形成于所述封装层105上，且所述天线金属层103凸置于所述封装层105表面上，所述天线金属层106的材料可以为Au、Cu等，且所述天线金属层106依据性能需求，可以具有各种不同的图形。

如图28所示，所述金属凸块110形成于所述重新布线层109的第一面。所述金属凸块110包括锡焊料、银焊料及金锡合金焊料中的一种。

如图28所示，所述天线电路芯片111接合于所述重新布线层109的第一面，所述天线电路芯片111通过所述重新布线层109、所述金属连接柱107及所述金属连接柱104与所述天线金属层106以及所述天线金属层103电性连接，以实现天线所述的功能，依据该结构，可以通过更多的金属连接柱、封装层以及天线金属层实现更多层数的天线封装结构。

如图28所示，所述封装结构还包括填充于所述天线电路芯片111与所述重新布线层109之间的底部填充层112，以提高所述天线电路芯片111与所述重新布线层109的结合强度并保护所述重新布线层109。

如图15～图28所示，本实施例还提供一种天线的封装方法，包括步骤：

如图15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包括胶带及聚合物层中的一种，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。

在本实施例中，所述聚合物层包括LTHC光热转换层，使得后续步骤9)可以基于激光对所述LTHC光热转换层进行加热，以使后续形成的封装层105及所述支撑基底101自所述LTHC光热转换层处相互分离。

如图16所示，然后进行步骤2)，于所述分离层102上形成重新布线层109，所述重新布线层109包括与所述分离层102连接的第一面以及相对的第二面。

步骤2)制作所述重新布线层109包括步骤：

步骤2-1)，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，并对所述第一介质层进行刻蚀形成图形化的第一介质层；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。

步骤2-2)，采用化学气相沉积工艺、蒸镀工艺、溅射工艺、电镀工艺或化学镀工艺于所述图形化的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；所述第一金属布线层的材料包括铜、铝、镍、金、银、钛中的一种或两种以上组合。

步骤2-3)，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表面形成第二介质层，并对所述介质层进行刻蚀形成图形化的第二介质层；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。

步骤2-4)，采用化学气相沉积工艺、蒸镀工艺、溅射工艺、电镀工艺或化学镀工艺于所述图形化的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，所述第二金属布线层与所述第一金属布线层电性连接。所述第二金属布线层的材料包括铜、铝、镍、金、银、钛中的一种或两种以上组合。

如图17所示，接着进行步骤3)，于所述重新布线层109的第二面上形成金属连接柱107；

步骤3)采用焊线工艺制作所述金属连接柱107，所述焊线工艺包括热压焊线工艺、超声波焊线工艺及热压超声波焊线工艺中的一种；所述金属连接柱107的材料包括Au、Ag、Cu、Al中的一种。

如图18～图19所示，然后进行步骤4)，采用封装层108封装所述金属连接柱107以及所述重新布线层109，然后对所述封装层108进行研磨，使得所述封装层108的顶面显露所述金属连接柱107。

步骤4)采用封装层108封装所述金属连接柱107以及所述重新布线层109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108的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。

如图20所示，接着进行步骤5)，于所述封装层108表面形成天线金属层106，所述天线金属层106与所述金属连接柱107电性连接。

例如，可以先采用蒸镀或溅射等方法于所述封装层108表面形成金属层，然后采用刻蚀工艺形成所需图形的天线金属层106。当然，也可以采用金属剥离工艺形成所述天线金属层106，先于所述封装层108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金属层，最后去除所述光刻胶图形同时剥离所述光刻胶图形上的金属层，在所述封装层108表面保留所需图形的天线金属层106。

如图21所示，然后进行步骤6)，于所述天线金属层106上形成金属连接柱104。

步骤6)采用焊线工艺制作所述金属连接柱104，所述焊线工艺包括热压焊线工艺、超声波焊线工艺及热压超声波焊线工艺中的一种；所述金属连接柱104的材料包括Au、Ag、Cu、Al中的一种。

如图22～图23所示，接着进行步骤7)，采用封装层105封装所述天线金属层106及所述金属连接柱104，然后对所述封装层105进行研磨，使得所述封装层105的顶面显露所述金属连接柱104。

步骤7)采用封装层105封装所述天线金属层106及所述金属连接柱104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105的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。

如图24所示，然后进行步骤8)，于所述封装层105表面形成天线金属层103。

例如，可以先采用蒸镀或溅射等方法于所述封装层105表面形成金属层，然后采用刻蚀工艺形成所需图形的天线金属层103。当然，也可以采用金属剥离工艺形成所述天线金属层103，先于所述封装层105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金属层，最后去除所述光刻胶图形同时剥离所述光刻胶图形上的金属层，在所述封装层105表面保留所需图形的天线金属层103。

如图25所示，接着进行步骤9)，基于所述分离层102剥离所述支撑基底101与所述重新布线层109，以显露所述重新布线层109的第一面。

例如，基于激光对所述LTHC光热转换层进行加热，以使后续形成的封装层105及所述支撑基底101自所述LTHC光热转换层处相互分离。

如图26所示，然后进行步骤10)，于所述重新布线层109的第一面形成金属凸块110。

所述金属凸块110包括锡焊料、银焊料及金锡合金焊料中的一种。

如图27～图28所示，最后进行步骤11)以及步骤12)，提供一天线电路芯片111，将所述天线电路芯片111接合于所述重新布线层109的第一面上，最后于所述天线电路芯片111与所述重新布线层109之间填充底部填充层112，以提高所述天线电路芯片111与所述重新布线层109的结合强度并保护所述重新布线层109。

实施例2

如图1～图14所示，本实施例提供一种天线的封装方法，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包括胶带及聚合物层中的一种，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。

所述聚合物层包括LTHC光热转换层，使得后续步骤11)基于激光对所述LTHC光热转换层进行加热，以使所述封装层105及所述支撑基底101自所述LTHC光热转换层处相互分离。

如图2所示，然后进行步骤2)，于所述分离层102上形成天线金属层103。

例如，可以先采用蒸镀或溅射等方法于所述分离层102表面形成金属层，然后采用刻蚀工艺形成所需图形的天线金属层103。当然，也可以采用金属剥离工艺形成所述天线金属层103，先于所述分离层102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金属层，最后去除所述光刻胶图形同时剥离所述光刻胶图形上的金属层，在所述分离层102表面保留所需图形的天线金属层103。

如图3所示，接着进行步骤3)，于所述天线金属层103上形成金属连接柱104。

采用焊线工艺制作所述金属连接柱104，所述焊线工艺包括热压焊线工艺、超声波焊线工艺及热压超声波焊线工艺中的一种；所述金属连接柱104的材料包括Au、Ag、Cu、Al中的一种。

如图4～图5所示，接着进行步骤4)，采用封装层105封装所述天线金属层103及所述金属连接柱104，并使得所述封装层105的顶面显露所述金属连接柱104。

采用封装层105封装所述天线金属层103及所述金属连接柱104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105的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。

如图6所示，然后进行步骤5)，于所述封装层105表面形成天线金属层106，所述天线金属层106与所述金属连接柱104电性连接。

如图7所示，然后进行步骤6)，于所述天线金属层106上形成金属连接柱107。

采用焊线工艺制作所述金属连接柱107，所述焊线工艺包括热压焊线工艺、超声波焊线工艺及热压超声波焊线工艺中的一种；所述金属连接柱104及所述金属连接柱107的材料包括Au、Ag、Cu、Al中的一种。

如图8～图9所示，接着进行步骤7)，采用封装层108封装所述天线金属层106及所述金属连接柱107，并使得所述封装层108的顶面显露所述金属连接柱107。

采用封装层108封装所述天线金属层106及所述金属连接柱107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108的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。

如图10所示，然后进行步骤8)，于所述封装层108表面形成重新布线层109，所述重新布线层109与所述金属连接柱107电性连接。

步骤8)制作所述重新布线层109包括步骤：

8-1)采用化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺于所述封装层108表面形成第一介质层，并对所述第一介质层进行刻蚀形成图形化的第一介质层；

8-2)采用化学气相沉积工艺、蒸镀工艺、溅射工艺、电镀工艺或化学镀工艺于所述图形化的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，所述第一金属布线层与所述金属连接柱107电性连接；

8-3)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表面形成第二介质层，并对所述介质层进行刻蚀形成图形化的第二介质层；

8-4)采用化学气相沉积工艺、蒸镀工艺、溅射工艺、电镀工艺或化学镀工艺于所述图形化的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，所述第二金属布线层与所述第一金属布线层电性连接。

所述第一介质层及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，所述第一金属布线层及第二金属布线层的材料包括铜、铝、镍、金、银、钛中的一种或两种以上组合。

如图11所示，然后进行步骤9)，于所述重新布线层109上形成金属凸块110。

所述金属凸块110包括锡焊料、银焊料及金锡合金焊料中的一种。

如图12所示，接着进行步骤10)，提供一天线电路芯片111，将所述天线电路芯片111接合于所述重新布线层109上。

步骤10)～步骤11)之间还包括：于所述天线电路芯片111与所述重新布线层109之间填充底部填充层112，以提高所述天线电路芯片111与所述重新布线层109的结合强度并保护所述重新布线层109。

如图13～图14所示，接着进行步骤11)，基于所述分离层102剥离所述支撑基底101与所述封装层105。

如图14所示，本实施例还提供一种天线的封装结构，其基本结构如实施例1，与实施例1的主要不同之处在于，该封装结构的天线金属层103陷入所述封装层105中，所述天线金属层103的侧面被封装层105包覆，可以大大提高天线金属层103的机械稳定性，提高封装结构的整体性能。

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采用重新布线层实现两层或多层天线金属层的整合，大大提高天线的效率及性能，且本发明的天线封装结构及方法整合性较高；

本发明采用扇出型封装方法封装天线结构，可有效缩小封装体积，使得天线的封装结构具有较高的集成度以及更好的封装性能，在半导体封装领域具有广泛的应用前景。

本发明的天线馈电线的封装结构及封装方法可有效提高天线馈电线的品质，形成的金属连接柱侧壁光滑，可有效降低电性讯号的损失，提高天线的效率；另外天线馈电线的封装方法简单，且可通过制作多层的金属连接柱和封装层将天线馈电线做厚做高，降低制造成本。

所以，本发明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。

Claims (7)

1.一种天线馈电线的封装方法，其特征在于，所述天线馈电线的封装方法至少包括步骤：

提供第一天线金属层；

采用焊线工艺于所述第一天线金属层上制作第一金属连接柱；

采用第一封装层封装所述第一天线金属层及所述第一金属连接柱；

于所述第一封装层表面形成连接所述第一金属连接柱的第二天线金属层；

采用焊线工艺于所述第二天线金属层表面制作第二金属连接柱；

采用第二封装层封装所述天线金属层及所述第二金属连接柱；

于所述第二封装层上形成连接所述第二金属连接柱的重新布线层。

2.根据权利要求1所述的天线馈电线的封装方法，其特征在于：所述焊线工艺包括热压焊工艺、超声波焊线工艺及热压超声波焊线工艺中的一种。

3.根据权利要求1所述的天线馈电线的封装方法，其特征在于：采用第一封装层封装所述第一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。

4.根据权利要求1所述的天线馈电线的封装方法，其特征在于：采用抛光方法或研磨方法使所述第一封装层的顶面平整。

5.一种采用如权利要求1-4任一项所述的封装方法制备的天线馈电线的封装结构，其特征在于，所述天线馈电线的封装结构至少包括：

采用焊线工艺制作的金属连接柱；

封装层，覆盖所述金属连接柱，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；

所述天线馈电线的封装结构包括至少两层所述金属连接柱及所述封装层。

6.根据权利要求5所述的天线馈电线的封装结构，其特征在于：所述金属连接柱的材料包括金、银、铜、铝中的一种。

7.根据权利要求5所述的天线馈电线的封装结构，其特征在于：所述封装层的顶面包括平整表面。

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