CN116073133A - 电子装置及其制造方法 - Google Patents

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潘盈洁
吕香桦
黄吉廷
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Abstract

本发明涉及一种电子装置及其制造方法，包括于一具有反射件的电路板上经由多个导电元件堆叠一承载结构，且于该承载结构的相对两侧分别配置微带线及一通讯连接该反射件的天线层，并于该承载结构上设置天线间隔件，再以封装层包覆该天线间隔件，之后于该封装层上形成一通讯连接该天线层的天线部，经由将该微带线设于该承载结构的底层及将该天线层设于该承载结构的顶层，以获取较佳的天线效能。

Description

电子装置及其制造方法
技术领域
本发明有关一种电子装置，尤指一种具有天线模块的电子装置及其制造方法。
背景技术
目前的多媒体内容因画质的提升而造成其档案资料量变得更大，故无线传输的频宽也需变大，因而产生第五代的无线传输(5G)，另5G因传输频率较高，其相关无线通讯模块的尺寸的要求也较高。
于现有天线模块中，当天线结构为平面型时，该天线结构与电子元件之间的电磁辐射特性将受到限制，从而难以提升天线效能。因此，如何克服上述现有技术的问题，实已成为目前业界亟待克服的课题。
发明内容
有鉴于现有技术的问题，本发明提供一种电子装置及其制造方法，可获取较佳的天线效能。
本发明的电子装置，包括：电路板；承载结构，其具有相对的第一侧与第二侧，并以该第二侧经由多个导电元件堆叠于该电路板上；天线层，配置于该承载结构的该第一侧；微带线，配置于该承载结构的该第二侧，其中该天线层的位置对应该微带线的位置；天线部，其设于该封装层上并通讯连接该天线层；天线间隔件，其对应该天线层的位置设于该承载结构的该第一侧上且介于该天线层与该天线部之间；封装层，其设于该承载结构的该第一侧上，用以包覆该天线间隔件；以及反射件，其设于该电路板朝向该承载结构的一侧上，并通讯连接该天线层。
本发明还提供一种电子装置的制造方法，其包括以下步骤：提供一承载结构，其具有相对的第一侧与第二侧，其中，于该第一侧配置天线层，并于该第二侧配置微带线，以令该天线层的位置对应该微带线的位置；于该承载结构的该第一侧上设置天线间隔件；于该承载结构的该第一侧上形成封装层，以令该封装层包覆该天线间隔件；于该承载结构的该第一侧的封装层上结合一通讯连接该天线层的天线部；以及将该承载结构以其第二侧经由多个导电元件接置于一设有反射件的电路板上，其中，该反射件设置于该电路板朝向该承载结构的一侧上，并通讯连接该天线层。
前述的电子装置及其制造方法中，该承载结构的第二侧形成有多个电性接触垫，该多个导电元件仅设于部分该多个电性接触垫上。
前述的电子装置及其制造方法中，该天线层为共面波导，且该反射件的宽度大于该共面波导的宽度，且该天线层通过该多个导电元件及部分该多个电性接触垫通讯连接该反射件。
前述的电子装置及其制造方法中，该天线部包括一通讯连接该天线层的天线本体，且该天线本体的位置对应该天线间隔件的位置，其中该反射件的位置对应该天线层的位置。
前述的电子装置及其制造方法中，该承载结构的该第一侧上还设置有电子元件，及于该承载结构的该第一侧上形成该封装层时，还令该封装层包覆该电子元件。
由上可知，本发明的电子装置及其制造方法，主要经由将微带线设于承载结构的第二侧，且各该导电元件仅设于部分该电性接触垫上，从而得到较佳的天线效能。
附图说明
图1为本发明的电子装置的剖面示意图。
图2为本发明的电子装置的天线模块的底面示意图。
图3A至图3G为本发明的电子装置的制造方法的剖面示意图。
附图标记说明
2:电子装置
2a:天线模块
2b:电路板
20:承载结构
20a:第一侧
20b:第二侧
200:绝缘层
201:线路层
202:天线层
203:微带线
21:电子元件
21a:作用面
21b:非作用面
210:导电凸块
22:天线间隔件
220:结合层
23:封装层
24:天线部
24a:天线本体
24b:包覆体
240:介电层
242:绝缘保护层
25:反射件
26:导电元件
260:电性接触垫
9:支撑件
90:胶层
A:第一区域
B:第二区域
H:距离
P1:反射件的宽度
P2:共面波导的宽度。
具体实施方式
以下经由特定的具体实施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示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供本领域技术人员的了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“第一”、“第二”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
图1为本发明的电子装置的剖面示意图。如图1所示，电子装置2至少包括：一天线模块2a以及一配置有反射件25的电路板2b，其中，该天线模块2a包括一承载结构20、一电子元件21、一天线间隔件22、一封装层23以及一天线部24。
承载结构20具有相对的第一侧20a与第二侧20b，且于第一侧20a配置至少一天线层202，供作为共面波导(Coplanar waveguide，简称CPW)，并于第二侧20b配置微带线(micro strip)203，以令该天线层202的位置对应该微带线203的位置，使该天线层202遮盖该微带线203，此外，于该第二侧20b上植设多个导电元件26，以令该天线模块2a经由该些导电元件26堆叠于该电路板2b上。其中，该导电元件26可为球栅阵列连接件、焊锡球、金属柱体、微凸块或其他类似元件，及形成该导电元件26的材料可由焊料、铜、铝、金、镍、银、钯、锡及前述材料的组合所构成。
电子元件21设置于该承载结构20的第一侧20a上并电性连接该承载结构20。
天线间隔件22亦设置于该承载结构20的第一侧20a上，且该天线间隔件22与该电子元件21分开配置。
封装层23设置于该承载结构20的第一侧20a上，并包覆该电子元件21与该天线间隔件22。
天线部24具有被绝缘材所包覆的天线本体24a，设置于该封装层23上，并通讯连接该承载结构20。
反射件25设置于该电路板2b朝向该承载结构20的第二侧20b的一表面上(即反射件25设置介于该承载结构20的第二侧20b与该电路板2b之间)，并通讯连接该承载结构20。
于一实施例中，本发明的电子装置2可于该承载结构20的第二侧20b上形成多个电性接触垫260，以结合该些导电元件26，且该些导电元件26仅布设于部分电性接触垫260上，如布设于图2所示的一排(但不以此为限)，借此以提升本发明的电子装置2的增益。
因此，本发明的电子装置2将微带线203的位置设定于该承载结构的第二侧20b内，以增加该微带线203的长度，相比于传统技术将微带线设于电路板顶面上，本发明的电子装置2能大幅提升性能，例如，提升带宽(Bandwidth)约7.4GHz、中心频率(Center Frequency)约60GHz及/或增益(Gain)约6.7dB。
再者，本发明的电子装置2的天线层202(CPW)通过导电元件26及部分电性接触垫260与该反射件25接通，使CPW接地，相比于传统技术将线路板接通全部焊锡球，本发明的电子装置2能大幅提升性能，例如，提升本发明的天线增益(约5dB)。
图3A至图3G为本发明的电子装置2的制造方法的剖面示意图。
如图3A所示，提供一设置于支撑件9上的承载结构20，该承载结构20具有相对的第一侧20a与第二侧20b，其中，该第一侧20a定义有相邻接的第一区域A与第二区域B，且该承载结构20以其第二侧20b结合至该支撑件9上。
于本实施例中，该承载结构20由绝缘层(介电层)200及如扇出型(fan out)重布线路层(redistribution layer，简称RDL)的线路层201所构成。其中，形成该线路层201的材料可为铜或金等材料，而形成该绝缘层200的材料可为如聚对二唑苯(Polybenzoxazole，简称PBO)、聚酰亚胺(Polyimide，简称PI)、预浸材(Prepreg，简称PP)等的介电材。
再者，该承载结构20于最上层(即顶层)的绝缘层200中配置至少一天线层202，供作为共面波导(Coplanar waveguide，简称CPW)，且该承载结构20于最下层(即底层)的绝缘层200(如PI层)中的线路层201具有微带线(micro strip)203，以令该天线层202的位置对应该微带线203的位置，使该天线层202遮盖该微带线203。
又，该支撑件9可例如为半导体材料(如硅或玻璃)的板体，并可通过例如胶层90等材料使该承载结构20固定于该支撑件9上。
如图3B所示，于该承载结构20的第一侧20a的第一区域A上设置至少一电子元件21，且于该承载结构20的第一侧20a的第二区域B上设置至少一天线间隔件22。其中，该天线间隔件22与该电子元件21分开配置。
于本实施例中，该电子元件21为主动元件、被动元件或其二者组合，且该主动元件例如为半导体芯片，而该被动元件例如为电阻、电容及电感。于本实施例中，该电子元件21为半导体芯片，如射频芯片(Radio Frequency Integrated Circuits，简称RFID)，其具有相对的作用面21a与非作用面21b，该电子元件21经由多个如焊锡材料的导电凸块210以覆晶方式设置于该线路层201上并电性连接该线路层201；或者，该电子元件21可经由多个焊线(图未示)以打线方式电性连接该线路层201；亦或，该电子元件21可直接接触该线路层201。然而，有关该电子元件21电性连接该承载结构20的方式不限于上述。
再者，该天线间隔件22由玻璃或硅材料所构成的块体。于本实施例中，该天线间隔件22为如芯片载体(carrier chip)的芯片规格。例如，该天线间隔件22可经由如粘胶的结合层220贴合于该承载结构20上，以覆盖该天线层202。
如图3C所示，于该承载结构20的第一侧20a上形成一封装层23，以令该封装层23包覆该电子元件21与该天线间隔件22。于本实施例中，该封装层23为绝缘介电材，如ABF(Ajinomoto Build-up Film)、感光型树脂、聚酰亚胺(polyimide，简称PI)、双马来酰亚胺三嗪(Bismaleimide Triazine，简称BT)、FR5的预浸材(Prepreg，简称PP)、干膜(dryfilm)、环氧树脂(epoxy)、模压树脂(molding compound)、模压环氧树脂(Epoxy MoldingCompound，简称EMC)或其它适当材料，其可用压合(lamination)或模压(molding)的方式形成于该承载结构20的第一侧20a上。
如图3D所示，形成一天线部24于该封装层23上，且该天线部24包括一形成于该封装层23上的介电层240及一形成于该介电层240上的天线本体24a。于本实施例中，该天线本体24a为贴片型天线(Patch antenna)，其粘贴于该介电层240上。于其它实施例中，亦可采用如电镀、化学镀膜、物理气相沈积、溅镀(sputtering)或其它适当方式形成金属层，以作为该天线本体24a。
再者，该天线本体24a与该天线层202相互通讯连接(如信号感应耦合方式)。例如，该天线本体24a的位置对应该天线间隔件22的位置，即两者上下相对。
又，该封装层23与该介电层240可为相同或相异材料，并无特别限制。
另外，该天线部24可依需求设置一覆盖该天线本体24a的绝缘保护层242，且该绝缘保护层242为介电材，其形成于该介电层240上，故该绝缘保护层242与该介电层240可视为一体，供作为一包覆体24b，以包覆该天线本体24a。应可理解地，亦可省略该介电层240，而直接于该封装层23上设置天线本体24a。
如图3E所示，移除该支撑件9及其上的胶层90，以外露出该承载结构20的第二侧20b。于本实施例中，该胶层90可为离形膜，以利于移除该支撑件9。
如图3F所示，于该承载结构20的第二侧20b上设置多个如焊锡球的导电元件26，其电性连接该承载结构20的线路层201。
于本实施例中，可于该承载结构20的第二侧20b上形成多个电性连接该线路层201的电性接触垫260，以结合该些导电元件26，经由该电性接触垫260的配置，有利于植设该些导电元件26。
再者，该些导电元件26仅布设于部分电性接触垫260上，如图2所示的一排。
如图3G所示，将该承载结构20经由该些导电元件26安装于一具有至少一反射件25的电路板2b上，使得该承载结构20的线路层201通过该多个导电元件26与该电路板2b电性连接，且该反射件25通讯连接该天线层202，以令该微带线203、天线层202、天线间隔件22、天线部24与反射件25作为天线结构，其中，该天线层202作为该天线结构的共面波导(CPW)，其经由线路层201与该导电元件26电性导通至该电路板2b的反射件25，使该共面波导(CPW)接地。
于本实施例中，该反射件25可采用RDL布线制程形成于该电路板2b上，使该反射件25未接触该承载结构20的第二侧20b。因此，经由将该天线层202(共面波导)布设于该承载结构20的第一侧20a上，如此将增加CPW与该反射件25之间的距离H，使该电子装置2能得到更好的共振效果及较佳的天线效能。
再者，经由将该反射件25设置于该电路板2b上，使该反射件25能有效反射来自该天线部24的天线本体24a经由该承载结构20的天线层202的信号，以提升该天线本体24a的信号定向性，进而使该天线本体24a的辐射方向能朝理想方向。
又，该反射件25与该天线层202相互信号感应耦合。例如，该反射件25的位置对应该天线层202的位置，即两者相对于该第二侧20b呈上下对齐。
另外，该反射件25的宽度P1大于该共面波导的宽度P2，借此以避免散射及增益(Gain)降低的问题。
因此，本发明的电子装置2的制造方法中，利用该承载结构20、天线间隔件22、天线部24与反射件25上下叠合成立体化天线结构，以于制程中，该承载结构20、天线间隔件22及天线部24能与该电子元件21整合制作，亦即一同进行封装，使该封装层23能覆盖该电子元件21与该天线间隔件22，故封装制程用的模具能对应该承载结构20的尺寸，因而有利于封装制程。
再者，本发明的制造方法经由将该天线部24对应该电子元件21设置于同一天线模块2a中，使该天线结构的反射片25只需通讯连接该天线模块2a的任一频率的射频芯片(该电子元件21)，即可令该电子装置2的天线部24发出所需频率的5G毫米波，故于量产该电子装置2时，本发明的制造方法可产置各种频率的射频产品，因而能缩减生产线的数量以降低生产成本，且能增加生产速度以提升产能。
又，本发明的制造方法中，利用线路基板制程制作该天线结构，以于制程中，该天线结构能采用封装制程制作，因而有利于封装作业。
另外，5G系统因信号品质与传输速度要求而需更多线路配置，以提升信号的品质与传输速度，本发明的制造方法利用线路基板制程制作该承载结构20的微带线203及天线层202，以于该承载结构20的长宽尺寸均为固定的条件下，能增加线路布线空间(层数)，因而增加该天线结构的功能，故该电子装置2能提供运行5G系统所需的电性功能，即能达到5G系统的天线运行的需求。
此外，本发明的电子装置及其制造方法，经由将微带线设于承载结构的底层及将共面波导设置于承载结构的顶层，且各该导电元件仅设于部分该电性接触垫上，从而得到较佳的天线效能。
上述实施例仅用以例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修改。因此本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种电子装置，其特征在于，包括：
电路板；
承载结构，其具有相对的第一侧与第二侧，并以该第二侧经由多个导电元件堆叠于该电路板上；
天线层，配置于该承载结构的该第一侧；
微带线，配置于该承载结构的该第二侧，其中该天线层的位置对应该微带线的位置；
天线部，其设于该封装层上并通讯连接该天线层；
天线间隔件，其对应该天线层的位置而设于该承载结构的该第一侧上且介于该天线层与该天线部之间；
封装层，其设于该承载结构的该第一侧上，用以包覆该天线间隔件；以及
反射件，其设于该电路板朝向该承载结构的一侧上，并通讯连接该天线层。
2.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，该承载结构的第二侧形成有多个电性接触垫，且该多个导电元件仅设于部分该多个电性接触垫上。
3.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，该天线层为共面波导，该反射件的宽度大于该共面波导的宽度，且该天线层通过该多个导电元件及部分该多个电性接触垫通讯连接该反射件。
4.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，该天线部包括一通讯连接该天线层的天线本体，且该天线本体的位置对应该天线间隔件的位置，其中该反射件的位置对应该天线层的位置。
5.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，该装置还包括设于该承载结构的该第一侧上并电性连接该承载结构的电子元件。
6.一种电子装置的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一具有相对的第一侧与第二侧的承载结构，其中，该第一侧上配置有天线层，且该第二侧上配置有微带线，该天线层的位置并对应该微带线的位置；
于该承载结构的第一侧上设置天线间隔件；
于该承载结构的第一侧上形成封装层，以由该封装层包覆该天线间隔件；
于该承载结构的第一侧的封装层上结合一通讯连接该天线层的天线部；以及
将该承载结构以其第二侧经由多个导电元件接置于一设有反射件的电路板上，其中，该反射件设置于该电路板朝向该承载结构的一侧上，并通讯连接该天线层。
7.如权利要求6所述的电子装置的制造方法，其特征在于，该承载结构的第二侧上形成有多个电性接触垫，且该多个导电元件仅设于部分该多个电性接触垫上。
8.如权利要求6所述的电子装置的制造方法，其特征在于，该天线层为共面波导，该反射件的宽度大于该共面波导的宽度，且该天线层通过该多个导电元件及部分该多个电性接触垫通讯连接该反射件。
9.如权利要求6所述的电子装置的制造方法，其特征在于，该天线部包括一通讯连接该天线层的天线本体，且该天线本体的位置对应该天线间隔件的位置，其中该反射件的位置对应该天线层的位置。
10.如权利要求6所述的电子装置的制造方法，其特征在于，该承载结构的该第一侧上还设置有电子元件，及于该承载结构的该第一侧上形成该封装层时，还令该封装层包覆该电子元件。
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