CN113410609A - 天线装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提出一种天线装置。该天线装置包括一基板；一管芯，设置于该基板上；一重分布层；以及一天线单元，透过该重分布层电性连接于该管芯。本申请还提出了另一种天线装置。该天线装置包括一基板；一管芯，设置于该基板上；一导线，设置于该管芯下；以及一天线单元，透过该导线电性连接于该管芯。

Description

天线装置
本申请是2019年07月02日申请的，发明名称为“封装结构与使用其的天线装置”，申请号为201910589756.7的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
本申请实施例是关于封装结构与使用其的天线装置，特别是关于用于通信应用的封装结构与使用其的天线装置。
背景技术
天线装置通常用于实现无线通信。在高频应用中，例如：第五代无线系统(5thgeneration wireless systems,5G)、卫星与汽车雷达，这些天线需要良好、可调整的指向性。因此，相位阵列天线(phase array antenna)常用于高频应用中。
然而，传统用于相位阵列天线的封装结构由于其高制造成本、高介电耗损及较大的面积，可能无法满足现今高频应用中的天线需求。
发明内容
根据本申请的一些实施例，提出一种天线装置。该天线装置包括一基板；一管芯，设置于该基板上；一重分布层；以及一天线单元，透过该重分布层电性连接于该管芯。
根据本申请的一些其他实施例，提出一种天线装置。该天线装置包括一基板；一管芯，设置于该基板上；一导线，设置于该管芯下；以及一天线单元，透过该导线电性连接于该管芯。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：
图1显示根据本申请一实施例的封装结构的部分俯视图。
图2显示沿着图1中的线A-A所切的部分剖面示意图。
图3显示根据本申请另一实施例的封装结构的部分剖面示意图。
图4显示根据本申请又一实施例的封装结构的部分剖面示意图。
图中元件标号说明：
100、101、102～封装结构
11～第一基板
11-1～内表面
11-2～外表面
12～第二基板
12-1～内表面
12-2～外表面
15、15’～剩余空间
20～重分布层
21～导线
22～绝缘层
30～管芯
31～I/O衬垫
41、41’～金属层
43、43’～导线
45～遮蔽层
51、51’～密封层
52～封装化合物层
60、60’～通孔
70、70’～间隔物
80、80’～接合元件
A-A～剖面线
具体实施方式
以下提供了很多不同的实施例或范例，用于实施所提供的标的物的不同元件。各元件和其配置的具体范例描述如下，以简化本申请实施例。当然，这些仅仅是范例，并非用以限定本申请实施例。举例而言，叙述中若提及第一元件形成在第二元件之上，可能包含第一和第二元件直接接触的实施例，也可能包含额外的部件形成在第一和第二元件之间，使得第一和第二元件不直接接触的实施例。此外，本申请实施例可能在不同的范例中重复参考数字及/或字母。如此重复是为了简明和清楚，而非用以表示所讨论的不同实施例及/或形态之间的关系。
再者，空间上相关的用语，例如“在…之上”、“在…之下”、“在…下方”、“下方的”、“在…上方”、“上方的”和其他类似的用语可用于此，使得描述附图中所示的一元件或部件与其他元件或部件之间的关系更容易。此空间上相关的用语意欲包含除附图中描绘的定位外，使用或操作中的装置的不同定位。设备可以其他方式定位(旋转90度或其他定位)，且在此使用的空间相关描述可同样依此解读。
在说明书中，“约”、“大约”、“大抵”的用语通常表示在一给定值或范围的20％之内，或10％之内，或5％之内，或3％之内，或2％之内，或1％之内，或0.5％之内。在此给定的数量为大约的数量，亦即在没有特定说明“约”、“大约”、“大抵”的情况下，仍可隐含“约”、“大约”、“大抵”的含义。
以下描述实施例的一些变化。在不同附图和说明的实施例中，相似的参考数字被用来标示相似的元件。可以理解的是，在下述方法之前、期间和之后可以提供额外的操作，且一些叙述的操作可为了该方法的其他实施例被取代或删除。
图1显示根据本申请一实施例的封装结构100的部分俯视图，图2显示沿着图1中的线A-A所切的部分剖面示意图。应注意的是，为了简洁起见，并非所有封装结构100的部件皆显示于图1、图2中。
参照图1、图2，封装结构100包括一第一基板11(未显示于图1)与面对第一基板11的一第二基板12。封装结构100也包括一重分布层(redistribution layer,RDL)20，重分布层20设置于第一基板11与第二基板12之间。封装结构100还包括一管芯30，管芯30设置于重分布层20之上。封装结构100更包括一金属层41，金属层41电性连接于重分布层20。封装结构100包括一密封层51，密封层51设置于第一基板11与第二基板12之间并围绕管芯30。
如图2所示，第一基板11具有一内表面11-1及一外表面11-2，外表面11-2与内表面11-1相对。第二基板12面对第一基板11，且类似地，第二基板12具有一内表面12-1及一外表面12-2，外表面12-2与内表面12-1相对。在此，第一基板11与第二基板12可被排除于元素半导体(例如：硅或锗)基板、化合物半导体(例如：碳化钽、砷化镓、砷化铟或磷化铟)基板、合金半导体(例如：硅锗、碳化硅锗、磷化镓砷或磷化镓铟)基板等之外。
在本实施例中，第一基板11与第二基板12的其中之一的材料包含玻璃、聚酰亚胺(polyimide,PI)、液晶聚合物(liquid-crystal polymer,LCP)、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、聚丙烯(polypropylene,PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)其他塑料或聚合物材料。但本申请并非以此为限。
重分布层20与管芯30皆设置于第一基板11与第二基板12之间。如图1、图2所示，重分布层20设置于管芯30与第二基板12的内表面12-1之间。换言之，管芯30设置于重分布层20与第一基板11之间。管芯30可为一裸晶(bare die)，且重分布层20可包括多条导线21与多个绝缘层22，其使管芯30的集成电路的I/O衬垫31在其他位置为可用的(available)。应注意的是，为了简洁起见，在图1、图2中省略了重分布层20的一些部件。亦即，重分布层20的结构并非被限制于图1、图2所示的结构。
在本实施例中，金属层41可为一天线单元，因此封装结构100可为一天线装置。金属层(或天线单元)41可透过重分布层20电性连接于管芯30。管芯30可通过金属层(或天线单元)41接收及/或传输电磁波。如图2所示，金属层(或天线单元)41设置于第二基板12的外表面12-2，但本申请并非以此为限。在一些实施例中，金属层(或天线单元)41可设置于第一基板11的外表面11-2、第一基板11的内表面11-1或第二基板12的内表面12-1。
在本实施例中，密封层51设置于第一基板11与第二基板12之间，且密封层51围绕管芯30。密封层51被用于使封装结构100保持密封。在一些实施例中，密封层51可为导电密封层。
在本实施例中，在密封层51内部、第一基板11与第二基板12之间的剩余空间15为真空。在一些实施例中，在密封层51内部、第一基板11与第二基板12之间的剩余空间15可被空气、惰性气体或低介电耗损材料(low loss-tangent material)(例如：氟聚合物)所填充。相较于使用模造化合物(molding compound)的传统封装结构，由于在密封层51内部、第一基板11与第二基板12之间的剩余空间15为真空或被空气或惰性气体所填充，可降低因不同部件之间的热膨胀系数(coefficients of thermal expansion,CTE)产生的影响。因此，能有效提升封装结构(或天线装置)100的可靠性。
参照图1、图2，在本实施例中，封装结构100进一步包括一导线43，导线43设置于第一基板11与第二基板12之间。详细地说，导线43可为一传输线，其通过重分布层20电性连接于管芯30，且导线43电性连接于金属层41。在图2所示的实施例中，至少一通孔60穿过第二基板12，且导线(传输线)43穿过通孔60连接于金属层41。然而，本申请并非以此为限。在其他实施例中，若金属层41设置于第一基板11的外表面11-2(如后方图4所示)，则通孔60可穿过第一基板11，且导线(传输线)43穿过通孔60连接于金属层41。
换言之，第二基板12(或第一基板11)可包含至少一通孔60，且导线43可穿过通孔60并使金属层(或天线单元)41电性连接于重分布层20与管芯30。
由于导线43通过第二基板12(或第一基板11)、剩余空间15(其为真空或被空气、惰性气体或低介电耗损材料所填充)与重分布层20以电性连接于金属层(或天线单元)41与管芯30，相较于传统结构(例如：通过印刷电路板(printed circuit board,PCB)制成的天线、相位阵列天线)可具有较低的介电耗损(dielectric loss)。
此外，管芯30被密封于密封层51内部、第一基板11与第二基板12之间，因此，封装结构100相较于传统封装可具有更佳的抗腐蚀性(corrosion resistance)。
再者，使用根据本申请实施例的封装结构100的天线装置的制造成本，可相较于传统的封装天线(Antenna in Package,AiP)的制造成本更低。
应注意的是，依照需求，密封层51的数量与位置以及间隔物70的数量与位置可不同于图1、图2所示。
在一些实施例中，封装结构100可进一步包含至少一遮蔽层(shielding layer)45，遮蔽层45设置于第一基板11的内表面11-1与第二基板12的内表面12-1的至少其中之一之上。举例来说，如图2所示，多个遮蔽层45设置于第一基板11的内表面11-1与第二基板12的内表面12-1的两者之上。遮蔽层45可为用于电磁遮蔽(electromagnetic shielding)的另一金属层(例如：一接地层)，其可阻挡射频(radio frequency)电磁辐射。
在一些实施例中，封装结构100可进一步包含至少一接合(bonding)元件80，接合元件80设置于第一基板11与第二基板12之间。举例来说，封装结构100包含设置于重分布层20之上的多个焊球(solder ball)。这些焊球被用作接合元件80以将第一基板11的内表面11-1上的导电部件(例如：遮蔽层45)电性连接于第二基板12的内表面12-1上的导电部件(例如：遮蔽层45)。
应注意的是，接合元件80并非限定于图1、图2所示的焊球的形式，其他合适的形式也可应用于封装结构100中。类似地，依照需求，接合元件80的数量与位置可不同于图1、图2所示。
在一些实施例中，封装结构100可进一步包含一封装化合物(potting compound)层52，封装化合物层52设置于密封层51外部。详细地说，封装化合物层52可为一第二密封层，且密封层51设置于封装化合物层52与管芯30之间。封装化合物层52可提供位于第一基板11与第二基板12之间的管芯30更佳的保护。
图3显示根据本申请另一实施例的封装结构101的部分剖面示意图。在本实施例中，封装结构101可作为一天线装置。封装结构(或天线装置)101包括一第一基板11与面对第一基板11的一第二基板12。封装结构(或天线装置)101也包括一管芯30，管芯30设置于第一基板11与第二基板12之间。封装结构(或天线装置)101还包括一重分布层(RDL)20，重分布层20设置于管芯30与第二基板12之间。封装结构(或天线装置)101更包括一金属层(或天线单元)41，金属层41透过重分布层20电性连接于管芯30。
如图3所示，第一基板11具有一内表面11-1及一外表面11-2，外表面11-2与内表面11-1相对，且第二基板12具有一内表面12-1及一外表面12-2，外表面12-2与内表面12-1相对。在本实施例中，金属层(或天线单元)41设置于第二基板12的外表面12-2。
在本实施例中，第一基板11与第二基板12可为玻璃基板。然而，本申请并非以此为限。在其他实施例中，第一基板11与第二基板12可为聚酰亚胺(PI)基板、液晶聚合物(LCP)基板、聚碳酸酯(PC)基板、聚丙烯(PP)基板、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基板其他塑料或聚合物材料基板。
如图3所示，重分布层20与管芯30皆设置于第一基板11与第二基板12之间，且重分布层20的一些部分设置于管芯30与第二基板12的内表面12-1之间。换言之，管芯30设置于重分布层20与第一基板11之间。管芯30可为一裸晶，且重分布层20可包括多条导线21与多个绝缘层22，其使管芯30的集成电路的I/O衬垫31在其他位置为可用的。类似地，为了简洁起见，在图3中省略了重分布层20的一些部件。亦即，重分布层20的结构并非被限制于图3所示的结构。
金属层(或天线单元)41可透过重分布层20电性连接于管芯30。管芯30可通过金属层(或天线单元)41接收及/或传输电磁波。如图3所示，金属层(或天线单元)41设置于第二基板12的外表面12-2，但本申请并非以此为限。
此外，封装结构(或天线装置)101可包含一密封层51’，密封层51’设置于第一基板11与第二基板12之间，且密封层51’围绕管芯30。封装结构101与封装结构100的不同之处在于，在封装结构(或天线装置)101中，密封层51’的一部分(图3中左侧的密封层51’)如图3所示的设置于重分布层20之上，而在封装结构(或天线装置)100中，密封层51如图2所示设置于重分布层20的外部。
在本实施例中，在密封层51’内部、第一基板11与第二基板12之间的剩余空间15为真空。在一些实施例中，在密封层51’内部、第一基板11与第二基板12之间的剩余空间15可被空气、惰性气体或低介电耗损材料(例如：氟聚合物)所填充。相较于使用模造化合物的传统封装结构，由于在密封层51’内部、第一基板11与第二基板12之间的剩余空间15为真空或被空气或惰性气体所填充，可降低因不同部件之间的热膨胀系数(CTE)产生的影响。因此，能有效提升封装结构(或天线装置)101的可靠性。
参照图3，在本实施例中，封装结构101进一步包括一导线43，导线43设置于第一基板11与第二基板12之间。详细地说，导线43可为一传输线，其通过重分布层20电性连接于管芯30，且导线43电性连接于金属层41。在图3所示的实施例中，至少一通孔60穿过第二基板12，且导线(传输线)43穿过通孔60连接于金属层41。然而，本申请并非以此为限。
换言之，第二基板12可包含至少一通孔60，且导线43可穿过通孔60并使金属层(或天线单元)41电性连接于重分布层20与管芯30。
由于导线43通过第二基板12、剩余空间15(其为真空或被空气、惰性气体或低介电耗损材料所填充)以及重分布层20以电性连接于金属层(或天线单元)41与管芯30，相较于传统结构(例如：通过印刷电路板(PCB)制成的天线、相位阵列天线)可具有较低的介电耗损。
此外，管芯30被密封于密封层51’内部、第一基板11与第二基板12之间，因此，封装结构101相较于传统封装可具有更佳的抗腐蚀性。
再者，使用根据本申请实施例的封装结构101的天线装置的制造成本，可相较于传统的封装天线(AiP)的制造成本更低。
在本实施例中，如图3所示，封装结构101可进一步包含多个间隔物70’，间隔物70’设置于第一基板11与第二基板12之间。间隔物70’可用以维持第一基板11与第二基板12之间的间隙(gap)。举例来说，间隔物70’可为胞间隙(cell gap)间隔物，例如：球间隔物、光间隔物、玻璃纤维或其他合适的间隔物。
在本实施例中，封装结构101可进一步包含多个遮蔽层45，如图3所示，遮蔽层45设置于第一基板11的内表面11-1与第二基板12的内表面12-1的两者之上。每个遮蔽层45可为用于电磁遮蔽的另一金属层(例如：一接地层)，其阻挡射频电磁辐射。
在本实施例中，封装结构101可进一步包含至少一接合元件80’，接合元件80’设置于第一基板11与第二基板12之间。举例来说，封装结构101包含设置于重分布层20之上的多个焊球。这些焊球被用作接合元件80’以将第一基板11的内表面11-1上的导电部件(例如：遮蔽层45)电性连接于第二基板12的内表面12-1上的导电部件(例如：遮蔽层45)。
此外，如图3所示在封装结构101中的间隔物70’的数量与位置以及接合元件80’的数量与位置，不同于如图2所示在封装结构100中的间隔物70的数量与位置以及接合元件80的数量与位置。
类似地，封装结构101可进一步包含一封装化合物层52，封装化合物层52设置于密封层51’外部。详细地说，封装化合物层52可为一第二密封层，且密封层51’设置于封装化合物层52与管芯30之间。封装化合物层52可提供位于第一基板11与第二基板12之间的管芯30更佳的保护。
图4显示根据本申请又一实施例的封装结构102的部分剖面示意图。参照图4，封装结构102包括彼此相对的一第一基板11与一第二基板12。封装结构102也包括一重分布层(RDL)20，重分布层20设置于第一基板11与第二基板12之间。封装结构102还包括一管芯30，管芯30设置于重分布层20之上。封装结构102更包括一金属层41’，金属层41’电性连接于重分布层20。封装结构102包括一密封层51，密封层51设置于第一基板11与第二基板12之间并围绕管芯30。
如图4所示，第一基板11具有一内表面11-1及一外表面11-2，外表面11-2与内表面11-1相对。第二基板12面对第一基板11，且类似地，第二基板12具有一内表面12-1及一外表面12-2，外表面12-2与内表面12-1相对。
在本实施例中，第一基板11与第二基板12可为玻璃基板。然而，本申请并非以此为限。在其他实施例中，第一基板11与第二基板12可为聚酰亚胺(PI)基板、液晶聚合物(LCP)基板、聚碳酸酯(PC)基板、聚丙烯(PP)基板、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基板其他塑料或聚合物材料基板。
重分布层20与管芯30皆设置于第一基板11与第二基板12之间。如图4所示，重分布层20设置于管芯30与第二基板12的内表面12-1之间。换言之，管芯30设置于重分布层20与第一基板11之间。管芯30可为一裸晶，且重分布层20可包括多条导线21与多个绝缘层22，其使管芯30的集成电路的I/O衬垫31在其他位置为可用的。应注意的是，为了简洁起见，在图4中省略了重分布层20的一些部件。亦即，重分布层20的结构并非被限制于图4所示的结构。
在本实施例中，金属层41’可为一天线单元，因此封装结构102可为一天线装置。金属层(或天线单元)41’可透过重分布层20电性连接于管芯30。管芯30可通过金属层(或天线单元)41’接收及/或传输电磁波。封装结构102与封装结构100的不同之处在于，在封装结构102中，金属层41’如图4所示设置于第一基板11的外表面11-2，而在封装结构100中，金属层41如图2所示设置于第二基板12的外表面12-2。
在本实施例中，密封层51设置于第一基板11与第二基板12之间，且密封层51围绕管芯30。密封层51被用于使封装结构102保持密封。在一些实施例中，密封层51可为导电密封层。
在本实施例中，在密封层51内部、第一基板11与第二基板12之间的剩余空间15’被低介电耗损材料(例如：氟聚合物)所填充。
参照图4，在本实施例中，封装结构102进一步包括一导线43’，导线43’设置于第一基板11与第二基板12之间。详细地说，导线43’可为一传输线，其通过重分布层20电性连接于管芯30，且导线43’电性连接于金属层41’。在图4所示的实施例中，至少一通孔60’穿过第一基板11，且导线(传输线)43’穿过通孔60’连接于金属层41’。
换言之，第一基板11可包含至少一通孔60’，且导线43’可穿过通孔60’并使金属层(或天线单元)41’电性连接于重分布层20与管芯30。
由于导线43’通过第一基板11、剩余空间15’(其被低介电耗损材料所填充)以及重分布层20以电性连接于金属层(或天线单元)41’与管芯30，相较于传统结构(例如：通过印刷电路板(PCB)制成的天线、相位阵列天线)可具有较低的介电耗损。
此外，管芯30被密封于密封层51内部、第一基板11与第二基板12之间，因此，封装结构102相较于传统封装可具有更佳的抗腐蚀性。
再者，使用根据本申请实施例的封装结构102的天线装置的制造成本，可相较于传统的封装天线(AiP)的制造成本更低。
在一些实施例中，封装结构102可进一步包含多个间隔物70，间隔物70设置于第一基板11与第二基板12之间。间隔物70可用以维持第一基板11与第二基板12之间的间隙。举例来说，间隔物70可为胞间隙间隔物，例如：球间隔物、光间隔物、玻璃纤维或其他合适的间隔物。
在一些实施例中，封装结构102可进一步包含多个遮蔽层45，如图4所示，遮蔽层45设置于第一基板11的内表面11-1与第二基板12的内表面12-1的两者之上。每个遮蔽层45可为用于电磁遮蔽的另一金属层(例如：一接地层)，其阻挡射频电磁辐射。
在一些实施例中，封装结构102可进一步包含至少一接合元件80，接合元件80设置于第一基板11与第二基板12之间。举例来说，封装结构102包含设置于重分布层20之上的多个焊球。这些焊球被用作接合元件80以将第一基板11的内表面11-1上的导电部件(例如：遮蔽层45)电性连接于第二基板12的内表面12-1上的导电部件(例如：遮蔽层45)。
在一些实施例中，封装结构102可进一步包含一封装化合物层52，封装化合物层52设置于密封层51外部。详细地说，封装化合物层52可为一第二密封层，且密封层51设置于封装化合物层52与管芯30之间。封装化合物层52可提供位于第一基板11与第二基板12之间的管芯30更佳的保护。
应注意的是，虽然在前述实施例中使用天线装置为范例，但本申请并非以此为限。在一些实施例中，封装结构100(或101、102)也可用于其他通信应用的装置中。
综上所述，本申请实施例的封装结构(或天线装置)包含第一基板与第二基板，且在密封层内部、第一基板与第二基板之间的剩余空间为真空或被空气或惰性气体所填充，因而可降低因不同部件之间的热膨胀系数(CTE)产生的影响。再者，在本申请实施例的封装结构(或天线装置)中，导线(传输线)通过第一基板与第二基板的其中之一、剩余空间(其为真空或被空气、惰性气体或低介电耗损材料所填充)与重分布层以电性连接于金属层(或天线单元)与管芯，因而可有效降低介电耗损。再者，在本申请实施例的封装结构(或天线装置)中，管芯被密封于密封层内部、第一基板与第二基板之间(且在一些实施例中密封层可位于封装化合物内部)，因而能有效提升封装结构(或天线装置)的抗腐蚀性。
以上概述数个实施例的部件，以便本领域技术人员可以更理解本申请实施例的观点。本领域技术人员应该理解，他们能以本申请实施例为基础，设计或修改其他制程和结构以达到与在此介绍的实施例相同的目的及/或优势。本领域技术人员也应该理解到，此类等效的结构并无悖离本申请的精神与范围，且他们能在不违背本申请的精神和范围之下，做各式各样的改变、取代和替换。因此，本申请的保护范围当视所附的权利要求书所界定者为准。另外，虽然本申请已以数个较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本申请。
整份本说明书对特征、优点或类似语言的引用并非意味可以利用本申请实现的所有特征和优点应该是或者在本申请的任何单个实施例中。相对地，涉及特征和优点的语言被理解为其意味着结合实施例描述的特定特征、优点或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因而，在整份说明书中对特征和优点以及类似语言的讨论可以但不一定代表相同的实施例。
再者，在一个或多个实施例中，可以任何合适的方式组合本申请的所描述的特征、优点和特性。根据本文的描述，相关领域的技术人员将意识到，可在没有特定实施例的一个或多个特定特征或优点的情况下实现本申请。在其他情况下，在某些实施例中可辨识附加的特征和优点，这些特征和优点可能不存在于本申请的所有实施例中。

Claims (7)

1.一种天线装置，包括：
一基板；
一管芯，设置于该基板上；
一重分布层；以及
一天线单元，透过该重分布层电性连接于该管芯。
2.如权利要求1所述的天线装置，更包括：
一密封层，设置于该基板上且围绕该管芯。
3.如权利要求1所述的天线装置，更包括：
一另一基板，设置于该基板之上；
其中该管芯与该重分布层设置于该基板与该另一基板之间。
4.一种天线装置，包括：
一基板；
一管芯，设置于该基板上；
一导线，设置于该管芯下；以及
一天线单元，透过该导线电性连接于该管芯。
5.如权利要求4所述的天线装置，更包括：
一密封层，设置于该基板上且围绕该管芯。
6.如权利要求4所述的天线装置，更包括：
一另一基板，设置于该基板之上；
其中该管芯与该导线设置于该基板与该另一基板之间。
7.如权利要求4所述的天线装置，更包括：
一绝缘层；
其中至少一部份的该绝缘层设置于该导线之间。
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