CN111446176B - 天线集成封装方法及结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种天线集成封装方法及结构，包括：制作包括低k介电材料与天线贴片的低k介电与天线贴片集成模块；在第一载体上方放置器件管芯和低k介电与天线贴片集成模块；在成型材料中模制器件管芯和低k介电与天线贴片集成模块，成型材料、器件管芯和低k介电与天线贴片集成模块形成天线功能模块；将天线功能模块从第一载体上取下，以暴露出天线功能模块的第一平面；在天线功能模块的第一平面上形成信号走线层，信号走线层与器件管芯电连接；减薄天线功能模块的第二平面，天线功能模块的第二平面与天线功能模块的第一平面空间相对；低k介电与天线贴片集成模块、信号走线层与器件管芯构成射频信号传播路径。

Description

天线集成封装方法及结构
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种天线集成封装方法及结构。
背景技术
射频毫米波芯片与天线集成扇出型封装中，由于塑封材料的介电常数Dk及材料损耗因子Df较大影响了天线的性能，例如文献DOI10.1109/ECTC.2018.00039“InFO_AiPTechnology for High Performance and Compact 5G Millimeter Wave SystemIntegration”中公开一种基于INFO的晶圆级扇出天线集成技术，馈线需要经过塑封材料耦合至天线贴片，塑封材料的Dk、Df相对较大，天线的增益与带宽受到限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种天线集成封装方法及结构，以解决现有的射频毫米波芯片与天线集成扇出型封装中，由于塑封材料的介电常数Dk及材料损耗因子Df较大影响天线性能的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种天线集成封装方法，所述天线集成封装方法包括：
制作低k介电与天线贴片集成模块，所述低k介电与天线贴片集成模块包括低k介电材料与天线贴片；
在第一载体上方放置器件管芯和所述低k介电与天线贴片集成模块；
在成型材料中模制所述器件管芯和所述低k介电与天线贴片集成模块，所述成型材料、所述器件管芯和所述低k介电与天线贴片集成模块形成天线功能模块；
将所述天线功能模块从所述第一载体上取下，以暴露出天线功能模块的第一平面；
在所述天线功能模块的第一平面上形成信号走线层，所述信号走线层与所述器件管芯电连接；
减薄天线功能模块的第二平面，所述天线功能模块的第二平面与所述天线功能模块的第一平面空间相对；
所述低k介电与天线贴片集成模块、所述信号走线层与所述器件管芯构成射频信号传播路径。
可选的，在所述的天线集成封装方法中，所述制作低k介电与天线贴片集成模块包括：
步骤一，形成低k介电材料层；
步骤二，平整低k介电材料层的第一平面；
步骤三，在所述低k介电材料层的第一平面上形成导电层；
步骤四，将所述导电层图形化，形成多个所述天线贴片；
步骤五，切割所述低k介电材料层以形成多个所述低k介电与天线贴片集成模块；
将所述步骤一至所述步骤四进行一次或多次循环，后一次循环的形成的所述低k介电材料层覆盖前一次循环形成的所述导电层上。
可选的，在所述的天线集成封装方法中，所述器件管芯具有空间相对的顶部和底部，与所述器件管芯内部电连接的电连接件位于所述器件管芯的顶部；
所述低k介电与天线贴片集成模块具有空间相对的顶部和底部，所述天线贴片位于所述低k介电与天线贴片集成模块的顶部；
所述器件管芯的顶部朝向所述第一载体放置，所述器件管芯的底部背靠所述第一载体；
所述低k介电与天线贴片集成模块的底部朝向所述第一载体放置，所述低k介电与天线贴片集成模块的顶部背靠所述第一载体。
可选的，在所述的天线集成封装方法中，在成型材料中模制所述器件管芯和所述低k介电与天线贴片集成模块包括：
采用压缩成型工艺、转移成型工艺、液体密封成型工艺、真空层压工艺、或旋涂工艺形成所述成型材料，由所述成型材料填充所述器件管芯和所述低k介电与天线贴片集成模块之间的间隙，并与所述第一载体接触；
所述成型材料还完全覆盖所述器件管芯及所述低k介电与天线贴片集成模块的上方；
所述成型材料包括模塑料、成型底部填充物、环氧树脂或树脂；
所述成型材料的介电常数值大于所述低k介电材料的介电常数值。
可选的，在所述的天线集成封装方法中，在所述天线功能模块的第一平面上形成信号走线层包括：
采用旋涂工艺、化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺在所述天线功能模块的第一平面上沉积形成介质层，并对所述介质层进行刻蚀形成图形化的第一介质层；
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第一介质层表面形成金属层，并对所述金属层进行刻蚀形成图形化的第一重布线层；
所述第一重布线层为信号走线层。
可选的，在所述的天线集成封装方法中，所述天线集成封装方法还包括：
在减薄天线功能模块的第二平面后，在所述第一重布线层的底面形成焊球凸块，将所述天线功能模块进行分割，形成各个器件管芯的封装结构；
所述焊球凸块与所述第一重布线层电连接。
可选的，在所述的天线集成封装方法中，减薄天线功能模块的第二平面包括：
对所述天线功能模块的第二平面进行机械或化学平坦化，直至所述天线功能模块的第二平面与所述天线贴片之间的距离为5微米～10微米。
本发明还提供一种天线集成封装结构，所述天线集成封装结构包括多个低k介电与天线贴片集成模块、器件管芯、成型材料及信号走线层，其中：
多个所述低k介电与天线贴片集成模块围绕所述器件管芯分布；
所述信号走线层位于天线集成封装结构的第一平面，所述器件管芯与所述信号走线层电连接；
所述低k介电与天线贴片集成模块包括朝向所述天线集成封装结构的第一平面的低k介电材料与朝向天线集成封装结构的第二平面的天线贴片，所述信号走线层与天线贴片之间通过所述低k介电材料隔开；
所述天线集成封装结构的第一平面和第二平面空间相对；
所述成型材料覆盖所述器件管芯和所述低k介电与天线贴片集成模块，并构成所述天线集成封装结构的第二平面、第一侧面和第二侧面；
所述低k介电与天线贴片集成模块、所述信号走线层与所述器件管芯构成射频信号传播路径。
可选的，在所述的天线集成封装结构中，所述低k介电材料的介电常数值小于3；
所述低k介电材料包括膨胀的聚苯乙烯泡沫、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、硬橡胶及多孔材料中的一种或几种。
可选的，在所述的天线集成封装结构中，所述信号走线层包括接地板和/或馈线，在天线集成封装结构运行时，所述接地板接地，所述器件管芯为所述馈线提供射频信号，所述馈线将所述射频信号传输至所述天线贴片，所述天线贴片发射所述射频信号；
或所述天线贴片接收所述射频信号，将所述射频信号传送至所述馈线，并且到达所述器件管芯。
在本发明提供的天线集成封装方法及结构中，通过利用低k介电与天线贴片集成模块中的低k介电材料，天线贴片的增益或带宽的应用范围增加，且不需要增加天线贴片和信号走线层之间的距离。此外，可以通过选择具有合适的介电常数值的低k介电材料来调节天线功能模块的特性，解决了现有的射频毫米波芯片与天线集成扇出型封装中，由于塑封材料的介电常数Dk及材料损耗因子Df较大影响天线性能的问题。
在本发明提供的天线集成封装方法及结构中，所述的天线集成封装结构通过在成型材料(塑封体)内嵌入带有天线贴片的低k介电与天线贴片集成模块，只需要在天线功能模块的第一平面上形成信号走线层，天线功能模块的第二平面无需重复RDL与介质层的制作工序，可以有效提升天线集成封装结构的性能并降低成本。
在本发明提供的天线集成封装方法及结构中，由于器件管芯(电性接出的一端)与信号走线层位于天线集成封装结构的第一平面，事先嵌入低k介电与天线贴片集成模块的天线贴片朝向天线集成封装结构的第二平面，两者之间直接通过所述低k介电材料隔开，且成型材料直接构成了天线集成封装结构的第二平面，实现了本天线集成封装结构非常简单的技术效果，且已事先进行了模块化和工艺规划，工艺非常简单容易实现，只需一次键合和拆键合工艺即可实现本结构，无需像现有技术一样，在进行器件管芯与信号走线层电性连接时进行一次键合和拆键合，然后制作天线贴片时又进行一次键合和拆键合工艺。
在本发明提供的天线集成封装方法及结构中，通过对所述天线功能模块的第二平面进行机械或化学平坦化，直至所述天线功能模块的第二平面与所述天线贴片之间的距离为5微米～10微米，实现了在对天线功能模块的第二平面进行减薄的过程中，无需完全暴露出天线贴片，更无需对低k介电材料进行减薄工艺，避免了低K介电材料如聚苯乙烯泡沫、聚四氟乙烯、多孔材料及硬橡胶等与现有塑封层减薄工艺兼容性差，或研磨抛光过程会影响多孔材料的性能的问题。因此，通过允许少量成型材料覆盖天线贴片表面，降低了减薄工艺难度，增加良率。
在本发明提供的天线集成封装方法及结构中，通过事先制作低k介电与天线贴片集成模块，后一次循环的形成的所述低k介电材料层直接覆盖前一次循环形成的所述导电层上，无需形成介质层等结构，实现了不增加工艺难度情况下，非常容易实现堆叠天线结构，进一步增加天线的带宽应用范围。
附图说明
图1是现有的集成低k材料的天线封装结构示意图；
图2是本发明一实施例的天线集成封装结构示意图；
图3是本发明另一实施例的天线集成封装方法中形成低k介电材料层和导电层工艺示意图；
图4是本发明另一实施例的天线集成封装方法中形成天线贴片工艺示意图；
图5是本发明另一实施例的天线集成封装方法中形成单层低k介电与天线贴片集成模块工艺示意图；
图6～8是本发明另一实施例的天线集成封装方法中形成多层低k介电与天线贴片集成模块工艺示意图；
图9是本发明另一实施例的天线集成封装方法中贴片工艺示意图；
图10是本发明另一实施例的天线集成封装方法中形成成型材料工艺示意图；
图11是本发明另一实施例的天线集成封装方法中拆键合工艺示意图；
图12是本发明另一实施例的天线集成封装方法中形成信号走线层工艺示意图；
图13是本发明另一实施例的天线集成封装方法中减薄工艺示意图；
图14是本发明另一实施例的天线集成封装方法中形成焊球凸块工艺示意图；
图15是本发明另一实施例的天线集成封装结构中多层低k介电材料层形成的低k介电与天线贴片集成模块示意图；
图16是本发明另一实施例的天线集成封装结构示意图；
图中所示：10-低k介电与天线贴片集成模块；11-低k介电材料；111-低k介电材料层；12-天线贴片；121-导电层；20-器件管芯；21-电连接件；30-成型材料；40-信号走线层；41-焊球凸块；61-天线功能模块的第一平面；62-天线功能模块的第二平面；70-第一载体；71-粘合层；81-天线集成封装结构的第一平面；82-天线集成封装结构的第二平面；600-天线功能模块。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的天线集成封装方法及结构作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于提供一种天线集成封装方法及结构，以解决现有的射频毫米波芯片与天线集成扇出型封装中，由于塑封材料的介电常数Dk及材料损耗因子Df较大影响天线性能的问题。
如图1所示，在专利CN103855458B在天线中嵌入低K介电材料公开了如下结构以及制备方法。在天线贴片与馈线中间嵌入低K介电材料，包括芯片24、低k介电材料28，成型材料30、介电材料46/52/62，采用INFO工艺路线：在载体(未示出)上放置芯片24及低k介电材料28(即在芯片底部的一侧第一次键合)，进行塑封工艺形成成型材料30，减薄成型材料30，制作互连结构42(引出芯片电性)、接地线44及馈线50，第一次拆键合，互连结构面临时键合(即在芯片顶部的一侧第二次键合)，制作天线贴片60与介质层62，第二次拆键合，植球(54)划片；综上所述，天线贴片60、低k介电材料28、接地线44及馈线50共同构成天线结构64，馈线50通过孔45绕开接地线44的同时耦合天线贴片60。
现有技术CN103855458B有以下缺点：首先，减薄成型材料30时，需要进行低K介电材料的减薄抛光工艺，低K介电材料如聚苯乙烯泡沫、聚四氟乙烯、多孔材料及硬橡胶等与现有塑封层减薄工艺兼容性差，而且研磨抛光过程会影响多孔材料的性能；其次，进行两次临时键合及拆键合工艺，工艺复杂成本高。此外，成型材料的顶面与低k介电模块的顶面齐平，两者的底面也齐平，无法实现芯片厚度大于天线剖面尺寸的情况。
为实现上述思想，本发明提供了一种天线集成封装方法及结构，所述天线集成封装方法包括：制作低k介电与天线贴片集成模块，所述低k介电与天线贴片集成模块包括低k介电材料与天线贴片；在第一载体上方放置器件管芯和所述低k介电与天线贴片集成模块；在成型材料中模制所述器件管芯和所述低k介电与天线贴片集成模块，所述成型材料、所述器件管芯和所述低k介电与天线贴片集成模块形成天线功能模块；将所述天线功能模块从所述第一载体上取下，以暴露出天线功能模块的第一平面；在所述天线功能模块的第一平面上形成信号走线层，所述信号走线层与所述器件管芯电连接；减薄天线功能模块的第二平面，所述天线功能模块的第二平面与所述天线功能模块的第一平面空间相对；所述低k介电与天线贴片集成模块、所述信号走线层与所述器件管芯构成射频信号传播路径。
<实施例一>
本实施例提供一种天线集成封装结构，如图2所示，所述天线集成封装结构包括多个低k介电与天线贴片集成模块10、器件管芯20、成型材料30及信号走线层40，其中：多个所述低k介电与天线贴片集成模块10围绕所述器件管芯20分布；所述信号走线层40位于天线集成封装结构的第一平面81，所述器件管芯20与所述信号走线层40电连接；所述低k介电与天线贴片集成模块10包括朝向所述天线集成封装结构的第一平面81的低k介电材料11与朝向天线集成封装结构的第二平面82的天线贴片12，所述信号走线层40与天线贴片12之间通过所述低k介电材料11隔开；所述天线集成封装结构的第一平面81和第二平面82空间相对；所述成型材料30覆盖所述器件管芯20和所述低k介电与天线贴片集成模块10，并构成所述天线集成封装结构的第二平面82、第一侧面和第二侧面；所述低k介电与天线贴片集成模块10、所述信号走线层40与所述器件管芯20构成射频信号传播路径。
具体的，在所述的天线集成封装结构中，所述低k介电材料11的介电常数值小于3；所述低k介电材料11包括膨胀的聚苯乙烯泡沫、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、硬橡胶及多孔材料中的一种或几种。在所述的天线集成封装结构中，所述信号走线层40包括接地板和/或馈线，在天线集成封装结构运行时，所述接地板接地，所述器件管芯20为所述馈线提供射频信号，所述馈线将所述射频信号传输至所述天线贴片12，所述天线贴片12发射所述射频信号；或所述天线贴片12接收所述射频信号，将所述射频信号传送至所述馈线，并且到达所述器件管芯20。
天线贴片12可以延伸到成型材料30上并且与成型材料30接触。天线贴片12的俯视图尺寸可以大于、等于、或小于各自下面的低k介电材料11的俯视图尺寸。
在本实施例提供的天线集成封装结构中，通过利用低k介电与天线贴片集成模块10中的低k介电材料11，天线贴片12的增益或带宽的应用范围增加，且不需要增加天线贴片12和信号走线层40之间的距离。此外，可以通过选择具有合适的介电常数值的低k介电材料11来调节天线功能模块的特性，解决了现有的射频毫米波芯片与天线集成扇出型封装中，由于塑封材料的介电常数Dk及材料损耗因子Df较大影响天线性能的问题。
在本实施例提供的天线集成封装结构中，所述的天线集成封装结构通过在成型材料30(塑封体)内嵌入带有天线贴片12的低k介电与天线贴片集成模块10，只需要在天线功能模块的第一平面61上形成信号走线层40，天线功能模块的第二平面62无需重复RDL与介质层的制作工序，可以有效提升天线集成封装结构的性能并降低成本。
在本实施例提供的天线集成封装结构中，由于器件管芯20(电性接出的一端)与信号走线层40位于天线集成封装结构的第一平面81，事先嵌入低k介电与天线贴片集成模块10的天线贴片12朝向天线集成封装结构的第二平面82，两者之间直接通过所述低k介电材料11隔开，且成型材料30直接构成了天线集成封装结构的第二平面82，实现了本天线集成封装结构非常简单的技术效果，且已事先进行了模块化和工艺规划，工艺非常简单容易实现，只需一次键合和拆键合工艺即可实现本结构，无需像现有技术一样，在进行器件管芯与信号走线层电性连接时进行一次键合和拆键合，然后制作天线贴片时又进行一次键合和拆键合工艺。
在本实施例提供的天线集成封装方法及结构中，可以通过所述天线功能模块的第二平面62与所述天线贴片12之间的成型材料的厚度为5微米～10微米，实现了在对天线功能模块的第二平面62进行减薄的过程中，无需完全暴露出天线贴片12，更无需对低k介电材料11进行减薄工艺，避免了低k介电材料11如聚苯乙烯泡沫、聚四氟乙烯、多孔材料及硬橡胶等与现有塑封层减薄工艺兼容性差，或研磨抛光过程会影响多孔材料的性能的问题。因此，通过允许少量成型材料30覆盖天线贴片12表面，降低了减薄工艺难度，增加良率。
在本实施例提供的天线集成封装结构中，通过事先制作低k介电与天线贴片集成模块10，后一次循环的形成的所述低k介电材料层111直接覆盖前一次循环形成的所述导电层121上，无需形成介质层等结构，实现了不增加工艺难度情况下，非常容易实现堆叠天线结构，进一步增加天线的带宽应用范围。
综上，上述实施例对天线集成封装结构的不同构型进行了详细说明，当然，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。
<实施例二>
本实施例提供一种天线集成封装方法，如图3～14所示，图3至图14是根据一些示例性实施例中间阶段的截面图。所述天线集成封装方法包括：如图3～8所示，制作低k介电与天线贴片集成模块10，所述低k介电与天线贴片集成模块10包括低k介电材料11与天线贴片12；如图9所示，在第一载体70上方放置器件管芯20和所述低k介电与天线贴片集成模块10；如图10所示，在成型材料30中模制所述器件管芯20和所述低k介电与天线贴片集成模块10，所述成型材料30、所述器件管芯20和所述低k介电与天线贴片集成模块10形成天线功能模块600；如图11所示，将所述天线功能模块600从所述第一载体70上取下，以暴露出天线功能模块的第一平面61；如图12所示，在所述天线功能模块的第一平面61上形成信号走线层40，所述信号走线层40与所述器件管芯20电连接；如图13所示，减薄天线功能模块的第二平面62，所述天线功能模块的第二平面62与所述天线功能模块的第一平面61空间相对；如图14所示，所述低k介电与天线贴片集成模块10、所述信号走线层40与所述器件管芯20构成射频信号传播路径。
具体的，在所述的天线集成封装方法中，所述制作低k介电与天线贴片集成模块10包括：如图3所示，步骤一，形成低k介电材料层111；步骤二，平整低k介电材料层111的第一平面；步骤三，在所述低k介电材料层111的第一平面上形成导电层121；如图4所示，步骤四，将所述导电层121图形化，形成多个所述天线贴片12；如图5所示，步骤五，切割所述低k介电材料层111以形成多个所述低k介电与天线贴片集成模块10；如图6～8所示，将所述步骤一至所述步骤四进行一次或多次循环，后一次循环的形成的所述低k介电材料层111覆盖前一次循环形成的所述导电层121上，则最终形成的天线集成封装结构如图15所示；若器件管芯的顶面无法接受抛光工艺的磨损，则所述低k介电与天线贴片集成模块10的高度最好大于所述器件管芯20的高度，或者若器件管芯的顶面可以接受抛光工艺的磨损，则本着降低封装结构的目的，可以相应的降低所述低k介电与天线贴片集成模块10的高度，所述低k介电与天线贴片集成模块10的高度不必大于所述器件管芯20的高度，可选的另一个实施例中，所述低k介电与天线贴片集成模块10的高度小于所述器件管芯20的高度，形成如图16所示的结构，对于低剖面尺寸天线，通过事先形成低k介电与天线贴片集成模块10，可以实现低k介电与天线贴片集成模块10厚度小于芯片尺寸厚度的情况的封装，在专利CN103855458B在披露的方案无法实现该情况的封装。
进一步的，如图9所示，在所述的天线集成封装方法中，所述器件管芯20具有空间相对的顶部和底部，与所述器件管芯20内部电连接的电连接件21位于所述器件管芯20的顶部；所述低k介电与天线贴片集成模块10具有空间相对的顶部和底部，所述天线贴片12位于所述低k介电与天线贴片集成模块10的顶部；所述器件管芯20的顶部朝向所述第一载体70放置，所述器件管芯20的底部背靠所述第一载体70；所述低k介电与天线贴片集成模块10的底部朝向所述第一载体70放置，所述低k介电与天线贴片集成模块10的顶部背靠所述第一载体70，第一载体70可以是玻璃载体、陶瓷载体等。第一载体上的粘合层71可以由诸如紫外线(UV)胶的粘合剂形成。器件管芯20设置在第一载体70上方，例如通过粘合层71固定在载体70上。器件管芯20可以是其中包括逻辑晶体管的逻辑器件管芯。在一些示例性实施例中，为移动应用设计器件管芯20。尽管示出了单个管芯20，但是更多管芯可以置于在第一载体70上方并且相互齐平。
低k介电材料的介电常数(k值)小于约3.8、小于约3.0、小于约2.5、小于约2.0或小于约1.5。低k介电材料11的厚度可以等于或稍微大于器件管芯20的厚度。低k介电材料11的材料可以包括(但不限于)膨胀的聚苯乙烯泡沫(总名称为泡沫聚苯乙烯(Styrofoam)，道化学公司(Dow ChemicalCompany)的注册商标)、聚四氟乙烯(PTFE，被称为特氟纶(Teflon)，杜邦公司的注册商标)、聚甲基丙烯酸甲酯(也被称为卢塞特树脂(lucite)，璐彩特国际公司的注册商标)、硬橡胶(Ebonite)、或其中具有气体空隙(也被称为气孔)的多孔材料。泡沫聚苯乙烯的k值可以等于约1.03。特氟纶可以的k值等于约2.1。卢塞特树脂的k值可以等于约2.5。硬橡胶的k值可以等于约2.7。低k介电与天线贴片集成模块10的底面基本上与器件管芯20的底面齐平。低k介电与天线贴片集成模块10可以是具有均一组分的单层模块，或包括由不同材料所形成的多个层。低k介电与天线贴片集成模块10的俯视图形状包括矩形、六边形、圆形或任何其他形状。在一些实施例中，分配多个低k介电与天线贴片集成模块10作为阵列。低k介电与天线贴片集成模块10的数量可以大于2、4、6或任何其他数量。在一些示例性实施例中，将电连接件21(诸如铜柱或金属焊盘)形成为器件管芯20的顶部并且与器件管芯20中的器件(未示出)电连接。在一些实施例中，在可选实施例中，电连接件21与周围的介电材料的顶面齐平。
在本发明的另一个实施例中，如图10所示，在成型材料30中模制所述器件管芯20和所述低k介电与天线贴片集成模块10包括：采用压缩成型工艺、转移成型工艺、液体密封成型工艺、真空层压工艺、或旋涂工艺形成所述成型材料30，由所述成型材料30填充所述器件管芯20和所述低k介电与天线贴片集成模块10之间的间隙，并与所述第一载体70接触；所述成型材料30还完全覆盖所述器件管芯20及所述低k介电与天线贴片集成模块10的上方；所述成型材料30包括模塑料、成型底部填充物、环氧树脂或树脂；所述成型材料30的介电常数值大于所述低k介电材料11的介电常数值。成型材料30的k值可以大于约3.5、大于约5.5、或大于约7.5。此外，成型材料30的k值大于低k介电材料11的k值。例如，成型材料30的k值与低k介电材料11的k值之间的差值可以大于约0.5、大于约1.0、或大于约2.0。成型材料30的顶面高于器件管芯20和天线贴片12的顶端。
在本发明的另一个实施例中，将所述天线功能模块600从所述第一载体70上取下，以暴露出天线功能模块的第一平面61，当粘合层71由UV胶形成时，可以将粘合层71暴露于UV光下，使得粘合层71失去粘附性，因此可以使载体70和粘合层71与天线功能模块600脱离。
如图12所示，在所述的天线集成封装方法中，在所述天线功能模块的第一平面61上形成信号走线层40包括：采用旋涂工艺、化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺在所述天线功能模块的第一平面61上沉积形成介质层，并对所述介质层进行刻蚀形成图形化的第一介质层；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第一介质层表面形成金属层，并对所述金属层进行刻蚀形成图形化的第一重布线层；所述第一重布线层为信号走线层40。
第一重布线层(RDL)在天线功能模块的第一平面上形成，并且与电连接件21连接。在一些实施例中，通过沉积金属层，并且图案化该金属层来形成RDL，另外，也可以通过镶嵌、喷镀工艺。在可选实施例中，利用镶嵌工艺来形成RDL。RDL可以包括金属或金属合金，该金属或金属合金包含铝、铜、钨和/或它们的合金。接地板与低k介电材料11重叠并且接地板的俯视图尺寸可以大于、等于、或小于低k介电材料11的俯视图尺寸。接地板在最终的封装件中电接地。接地板还可以通过RDL与器件管芯20电连接。每个接地板可以包括与下面的低k介电材料11对准的孔。在RDL和接地板的上方可以形成介电层，并且填充RDL之间的间隙。在一些实施例中，介电层由低k介电材料形成，该低k介电材料可以具有小于约3.5、3.0、2.5或2.0的介电常数。介电层还可以由诸如聚苯并恶唑(PBO)、聚酰亚胺、苯并环丁烯(BCB)等的聚合物形成。
另外，在所述的天线集成封装方法中，所述天线集成封装方法还包括：在减薄天线功能模块的第二平面62后，在所述第一重布线层的底面形成焊球凸块41，将所述天线功能模块进行分割，形成各个器件管芯20的封装结构；所述焊球凸块41与所述第一重布线层电连接。如图13所示，在所述的天线集成封装方法中，减薄天线功能模块的第二平面62包括：对所述天线功能模块的第二平面62进行机械或化学平坦化，直至所述天线功能模块的第二平面62与所述天线贴片12之间的距离为5微米～10微米，即所述天线功能模块的第二平面62与所述天线贴片12之间的成型材料30的厚度为5微米～10微米，形成如图2所示的结构，以保留一定厚度塑封料保护天线贴片，可选的一个实施例中，也可以直接暴露出天线贴片12，形成如图14所示的结构。
在本发明提供的天线集成封装方法及结构中，通过利用低k介电与天线贴片集成模块10中的低k介电材料11，天线贴片12的增益或带宽的应用范围增加，且不需要增加天线贴片12和信号走线层40之间的距离。此外，可以通过选择具有合适的介电常数值的低k介电材料11来调节天线功能模块的特性，解决了现有的射频毫米波芯片与天线集成扇出型封装中，由于塑封材料的介电常数Dk及材料损耗因子Df较大影响天线性能的问题。
在本发明提供的天线集成封装方法及结构中，所述的天线集成封装结构通过在成型材料30(塑封体)内嵌入带有天线贴片12的低k介电与天线贴片集成模块10，只需要在天线功能模块的第一平面61上形成信号走线层40，天线功能模块的第二平面62无需重复RDL与介质层的制作工序，可以有效提升天线集成封装结构的性能并降低成本。
在本发明提供的天线集成封装方法及结构中，由于器件管芯20(电性接出的一端)与信号走线层40位于天线集成封装结构的第一平面81，事先嵌入低k介电与天线贴片集成模块10的天线贴片12朝向天线集成封装结构的第二平面82，两者之间直接通过所述低k介电材料11隔开，且成型材料30直接构成了天线集成封装结构的第二平面82，实现了本天线集成封装结构非常简单的技术效果，且已事先进行了模块化和工艺规划，工艺非常简单容易实现，只需一次键合和拆键合工艺即可实现本结构，无需像现有技术一样，在进行器件管芯与信号走线层电性连接时进行一次键合和拆键合，然后制作天线贴片时又进行一次键合和拆键合工艺。
在本发明提供的天线集成封装方法及结构中，通过对所述天线功能模块的第二平面62进行机械或化学平坦化，直至所述天线功能模块的第二平面62与所述天线贴片12之间的距离为5微米～10微米，实现了在对天线功能模块的第二平面62进行减薄的过程中，无需完全暴露出天线贴片12，更无需对低k介电材料11进行减薄工艺，避免了低k介电材料11如聚苯乙烯泡沫、聚四氟乙烯、多孔材料及硬橡胶等与现有塑封层减薄工艺兼容性差，或研磨抛光过程会影响多孔材料的性能的问题。因此，通过允许少量成型材料30覆盖天线贴片12表面，降低了减薄工艺难度，增加良率。
在本发明提供的天线集成封装方法及结构中，通过事先制作低k介电与天线贴片集成模块10，后一次循环的形成的所述低k介电材料层111直接覆盖前一次循环形成的所述导电层121上，无需形成介质层等结构，实现了不增加工艺难度情况下，非常容易实现堆叠天线结构，进一步增加天线的带宽应用范围。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
虽然已经详细地描述了实施例及其优点，但是应该理解，在不背离如通过所附的权利要求限定的实施例的精神和范围的情况下，在本文中可以进行多种变化、替换以及更改。而且，本申请的范围并不是意在受限于说明书中所述的工艺、机器、制造、材料组分、装置、方法和步骤的特定实施例。作为本领域普通技术人员根据本发明将很容易地理解，通过本发明，现有的或今后开发的用于执行与根据本发明所采用的所述相应实施例基本相同的功能或获得基本相同结果的工艺、机器、制造、材料组分、装置、方法或步骤根据本发明可以被使用。因此，所附权利要求应该包括在这样工艺、机器、制造、材料组分、装置、方法或步骤的范围内。此外，每条权利要求都构成一个单独的实施例，并且多个权利要求和实施例的组合也在本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种天线集成封装方法，其特征在于，所述天线集成封装方法包括：
制作低k介电与天线贴片集成模块，所述低k介电与天线贴片集成模块包括低k介电材料与天线贴片；
在第一载体上方放置器件管芯和所述低k介电与天线贴片集成模块；
在成型材料中模制所述器件管芯和所述低k介电与天线贴片集成模块，所述成型材料、所述器件管芯和所述低k介电与天线贴片集成模块形成天线功能模块；
将所述天线功能模块从所述第一载体上取下，以暴露出天线功能模块的第一平面；
在所述天线功能模块的第一平面上形成信号走线层，所述信号走线层与所述器件管芯电连接；
减薄天线功能模块的第二平面，所述天线功能模块的第二平面与所述天线功能模块的第一平面空间相对；
所述低k介电与天线贴片集成模块、所述信号走线层与所述器件管芯构成射频信号传播路径；
所述制作低k介电与天线贴片集成模块包括：
步骤一，形成低k介电材料层；
步骤二，平整低k介电材料层的第一平面；
步骤三，在所述低k介电材料层的第一平面上形成导电层；
步骤四，将所述导电层图形化，形成多个所述天线贴片；
步骤五，切割所述低k介电材料层以形成多个所述低k介电与天线贴片集成模块；
将所述步骤一至所述步骤四进行一次或多次循环，后一次循环的形成的所述低k介电材料层覆盖前一次循环形成的所述导电层上。
2.如权利要求1所述的天线集成封装方法，其特征在于，所述器件管芯具有空间相对的顶部和底部，与所述器件管芯内部电连接的电连接件位于所述器件管芯的顶部；
所述低k介电与天线贴片集成模块具有空间相对的顶部和底部，所述天线贴片位于所述低k介电与天线贴片集成模块的顶部；
所述器件管芯的顶部朝向所述第一载体放置，所述器件管芯的底部背靠所述第一载体；
所述低k介电与天线贴片集成模块的底部朝向所述第一载体放置，所述低k介电与天线贴片集成模块的顶部背靠所述第一载体。
3.如权利要求1所述的天线集成封装方法，其特征在于，在成型材料中模制所述器件管芯和所述低k介电与天线贴片集成模块包括：
采用压缩成型工艺、转移成型工艺、液体密封成型工艺、真空层压工艺、或旋涂工艺形成所述成型材料，由所述成型材料填充所述器件管芯和所述低k介电与天线贴片集成模块之间的间隙，并与所述第一载体接触；
所述成型材料还完全覆盖所述器件管芯及所述低k介电与天线贴片集成模块的上方；
所述成型材料包括模塑料、成型底部填充物、环氧树脂或树脂；
所述成型材料的介电常数值大于所述低k介电材料的介电常数值。
4.如权利要求1所述的天线集成封装方法，其特征在于，在所述天线功能模块的第一平面上形成信号走线层包括：
采用旋涂工艺、化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺在所述天线功能模块的第一平面上沉积形成介质层，并对所述介质层进行刻蚀形成图形化的第一介质层；
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第一介质层表面形成金属层，并对所述金属层进行刻蚀形成图形化的第一重布线层；
所述第一重布线层为信号走线层。
5.如权利要求4所述的天线集成封装方法，其特征在于，所述天线集成封装方法还包括：
在减薄天线功能模块的第二平面后，在所述第一重布线层的底面形成焊球凸块，将所述天线功能模块进行分割，形成各个器件管芯的封装结构；
所述焊球凸块与所述第一重布线层电连接。
6.如权利要求1所述的天线集成封装方法，其特征在于，减薄天线功能模块的第二平面包括：
对所述天线功能模块的第二平面进行机械或化学平坦化，直至所述天线功能模块的第二平面与所述天线贴片之间的距离为5微米～10微米。
7.一种天线集成封装结构，其特征在于，所述天线集成封装结构包括多个低k介电与天线贴片集成模块、器件管芯、成型材料及信号走线层，其中：
多个所述低k介电与天线贴片集成模块围绕所述器件管芯分布；
所述信号走线层位于天线集成封装结构的第一平面，所述器件管芯与所述信号走线层电连接；
所述低k介电与天线贴片集成模块包括朝向所述天线集成封装结构的第一平面的低k介电材料与朝向天线集成封装结构的第二平面的天线贴片，所述信号走线层与天线贴片之间通过所述低k介电材料隔开；
所述天线集成封装结构的第一平面和第二平面空间相对；
所述成型材料覆盖所述器件管芯和所述低k介电与天线贴片集成模块，并构成所述天线集成封装结构的第二平面、第一侧面和第二侧面；
所述低k介电与天线贴片集成模块、所述信号走线层与所述器件管芯构成射频信号传播路径；
制作所述 低k介电与天线贴片集成模块包括：
步骤一，形成低k介电材料层；
步骤二，平整低k介电材料层的第一平面；
步骤三，在所述低k介电材料层的第一平面上形成导电层；
步骤四，将所述导电层图形化，形成多个所述天线贴片；
步骤五，切割所述低k介电材料层以形成多个所述低k介电与天线贴片集成模块；
将所述步骤一至所述步骤四进行一次或多次循环，后一次循环的形成的所述低k介电材料层覆盖前一次循环形成的所述导电层上。
8.如权利要求7所述的天线集成封装结构，其特征在于，所述低k介电材料的介电常数值小于3；
所述低k介电材料包括膨胀的聚苯乙烯泡沫、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、硬橡胶及多孔材料中的一种或几种。
9.如权利要求7所述的天线集成封装结构，其特征在于，所述信号走线层包括接地板和/或馈线，在天线集成封装结构运行时，所述接地板接地，所述器件管芯为所述馈线提供射频信号，所述馈线将所述射频信号传输至所述天线贴片，所述天线贴片发射所述射频信号；
或所述天线贴片接收所述射频信号，将所述射频信号传送至所述馈线，并且到达所述器件管芯。
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