CN116364690A - 具有天线阵列的半导体封装结构 - Google Patents

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叶世晃
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Abstract

提供了一种半导体封装结构。该结构包括封装基板，该封装基板具有第一表面和与第一表面相对的第二表面并且包括嵌入其中的接地层。半导体晶片形成于封装基板的第一表面上并且天线图层形成于封装基板的第二表面上并且电耦接至半导体晶片。该结构还包括第一连接器和第二连接器，该第一连接器和第二连接器形成于封装基板的第二表面上并邻近天线图层布置。第一连接器电耦接至半导体晶片并电隔离到接地层，第二连接器电耦接至接地层。还提供一种包括该半导体封装结构的无线通信设备。

Description

具有天线阵列的半导体封装结构
相关申请的交叉引用
本申请要求2021年12月28日提交的申请号为63/294,120的美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用并入本发明。
技术领域
本发明涉及一种半导体封装，尤其涉及一种具有天线阵列的半导体封装结构。
背景技术
诸如蜂窝电话、笔记本电脑、平板电脑或智能手表之类的无线电子设备通常包括电耦接至发射器和接收器以支持通信的天线设备(例如，天线阵列)。这样的天线设备可以设置在包括一个或多个半导体芯片/晶片的半导体封装中。为了使无线电子设备获得更高的带宽和更高的数据传输速率，已经开发和引入了毫米波(millimeterwave，mmW)应用。
然而，由于毫米波传输的引入，存在许多技术挑战。例如，信号传播过程中的路径损耗就是挑战之一。
发明内容
本发明的实施例提供了一种改进的半导体封装结构，其具有改进的天线配置，以解决如上所述的缺陷和缺陷。
本发明实施例提供一种半导体封装结构。半导体封装结构包括一封装基板，其具有第一表面及相对于第一表面的第二表面，且封装基板内嵌有接地层。半导体封装结构还包括形成于封装基板的第一表面上的半导体晶片。半导体封装结构还包括形成于封装基板的第二表面上且布置成阵列的天线图层。此外，半导体封装结构包括形成于封装基板的第二表面上的第一连接器与第二连接器，以及对应接合至第一连接器的第一焊盘(pad)。第一连接器和第二连接器布置在阵列的第一行和第一侧。第一连接器与第二连接器电性隔离，而第二连接器电耦接至接地层。
本发明的另一个实施例提供了一种无线通信设备。无线通信设备包括具有内表面和外表面的柔性材料基板。无线通信设备还包括上述的半导体封装结构。这种半导体封装结构邻近柔性材料基板的内表面设置。无线通信设备还包括形成于柔性材料基板的内表面或外表面上的第二天线图层。第二天线图层中的至少一个电耦接至第一连接器中的一个。
本发明又一实施例提供一种半导体封装结构。半导体封装结构包括一封装基板，其具有第一表面及相对于第一表面的第二表面，且封装基板内嵌有接地层。半导体封装结构还包括形成于封装基板的第一表面上的半导体晶片。半导体封装结构还包括形成于封装基板的第二表面上并电耦接至半导体晶片的天线图层。此外，半导体封装结构包括第一连接器与第二连接器，第一连接器与第二连接器形成于封装基板的第二表面且布置邻近天线图层。第一连接器电耦接至半导体晶片并电隔离到接地层，第二连接器电耦接至接地层。
附图说明
通过参考附图阅读随后的详细描述和示例可以更充分地理解本发明，其中：
图1示出了根据一些实施例的具有半导体封装结构的无线通信设备的侧视图。
图2示出了根据一些实施例的用于无线通信设备的半导体封装结构的俯视图。
图3示出了根据一些实施例的用于无线通信设备的半导体封装结构的俯视图。
图4示出了根据一些实施例的用于无线通信设备的半导体封装结构的俯视图。
图5示出了根据一些实施例的用于无线通信设备的半导体封装结构的俯视图。
图6示出了根据一些实施例的具有半导体封装结构的无线通信设备的侧视图。
图7示出了根据一些实施例的具有半导体封装结构的无线通信设备的侧视图。
图8示出了根据一些实施例的具有半导体封装结构的无线通信设备的侧视图。
图9示出了根据一些实施例的具有半导体封装结构的无线通信设备的侧视图。
图10A示出了根据一些实施例的具有半导体封装结构的无线通信设备的侧视图。
图10B示出了根据一些实施例的在图10A中所示的无线通信设备的另一侧视图。
具体实施方式
下面的描述是为了说明本发明的一般原理，不应理解为限制性的。本发明的范围参照所附权利要求来确定。
下面详细讨论本发明的实施例的制作和使用。但是，需要说明的是，实施例提供了很多可应用的发明构思，可以用多种具体方法来体现。所讨论的具体实施例仅说明制作和使用实施例的具体方法，并不限制本发明的范围。此外，本发明可以在各种实施例中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简单和清楚的目的，并不暗示所讨论的不同实施例和/或配置之间的任何关系。
本发明提供一种具有半导体封装结构的无线通信设备。半导体封装包括以例如“倒装芯片”配置附着到封装基板的至少一个集成电路(integrated circuit，IC)晶片。在这种配置中，连接器(例如，凸块)形成于IC晶片的焊盘或端子上，并且IC晶片可以倒转(“倒装”)并附接到封装基板，使得连接器附接到封装基板表面上的相应焊盘。IC晶片可以是多种类型的IC晶片中的一种。例如，根据各种实施例，IC晶片可以是射频IC(radio-frequencyIC，RFIC)晶片、微处理器晶片、专用集成电路(application-specific integratedcircuit，ASIC)或存储器晶片。
封装基板可以是相关领域技术人员已知的不同类型的基板之一(例如，有机或无机基板)。基板可以由具有一种或多种介电材料的一层或多层金属层制成。可以通过例如蚀刻金属层在金属层中制作迹线或布线图案。基材可以是单层、双层或多层基材。
示例性半导体封装可以是具有特别适用于mmW应用或雷达系统的天线阵列结构的RFIC晶片封装。然而，应当理解，本发明的原理不应限于任何特定的封装类型或IC晶片。
图1示出了根据一些实施例的无线通信设备10a的侧视图。在一些实施例中，无线通信设备10a包括一半导体封装结构，邻近一柔性材料基板170设置。更具体地，半导体封装结构包括一封装基板100，其具有第一表面100a及相对于第一表面100a的第二表面100b。封装基板100可以是硅中介层或印刷电路板(printed circuit board，PCB)并且由具有一种或多种介电材料的一层或多层金属层制成。例如，封装基板100为多层基板，包括夹在两个介电层101和103之间的金属层102。金属层102嵌入封装基板100中作为接地层，因此，金属层102可称为接地层。由接地层102分开的介电层101和103可以包括聚酰亚胺、聚合物、环氧树脂等或任何合适的介电材料。
如图1所示，封装基板100具有形成于介电层103或介电层101和103中的一个或多个导电通孔106和108。在一些实施例中，每个导电通孔106从封装基板100的第二表面100b延伸进入介电层101，使得导电通孔106穿过介电层103和接地层102并与接地层102电隔离。每个导电通孔106可以包括被导电层106a包围的介电材料106b。不同于导电通孔106，每一导电通孔108自封装基板100的第二表面100b延伸至接地层102上，使得导电通孔106穿过介电层103且电耦接至接地层102。类似于导电通孔106，每个导电通孔108可以包括被导电层108a包围的介电材料108b。
此外，封装基板100具有形成于封装基板100的第二表面100b上的导电迹线，用于信号、接地和/或电源路由。在一些实施例中，一些这样的导电迹线可以是用于信号路由的焊盘(例如，第一焊盘132a)的形式。那些焊盘(例如，第一焊盘132a，也称为信号焊盘)相应地接合并电耦接至导电通孔106。此外，一些这样的导电迹线可以是用于接地布线的焊盘(例如，第二焊盘132b)的形式。这些焊盘(例如，第二焊盘132b，也称为接地焊盘)对应地接合至并电耦接至导电通孔108。此外，一些这样的导电迹线可以是天线图案的形式(例如，一个或多个天线图层120)。在一些实施例中，天线图层120形成天线元件，其包括天线阵列或用于辐射和/或接收诸如RF无线信号或mmW信号的电磁信号的装置。这样的天线元件可以是贴片天线、缝隙天线、偶极天线、介质谐振器天线(dielectric resonator antenna，DRA)、平面倒F天线(planarinverted-F antenna，PIFA)等。
参照图1，半导体封装结构还包括形成于封装基板100的第一表面100a上的半导体晶片(或半导体芯片)110。半导体晶片110可以包括RFIC晶片、片上系统(system-on-chip，SoC)晶片、基带IC晶片等。在一些实施例中，半导体晶片110经由设置在半导体晶片110和封装基板100的第一表面100a之间的连接器111接合至封装基板100的第一表面100a上。例如，连接器111可以包括焊球、焊料凸块、铜柱、铜凸块、金凸块或任何合适的导电连接器。在一些实施例中，半导体晶片110通过互连结构105a电耦接至天线图层120。半导体晶片110还分别通过互连结构105b和105c电耦接至导电通孔106和108。每个互连结构可以包括一个或多个导线和/或通孔。在此，为了简化图示，用实线来表示这些互连结构105a、105b和105c。
在一些实施例中，半导体晶片110被封装层150包围。例如，封装层150可以包括模塑料材料。模塑料材料可以是聚合物材料，例如环氧基树脂、底部填充材料等或任何合适的封装材料。
再次参照图1，根据一些实施例，半导体封装结构还包括形成于封装基板100的第一表面100a和第二表面100b上的连接器。在一些实施例中，第一连接器130a与第二连接器130b形成于封装基板100的第二表面100b上且邻近天线图层120设置。第一连接器130a对应地接合至第一焊盘132a并且第二连接器130b对应地接合至第二焊盘132b，以便电耦接至半导体晶片110。在那些情况下，第一连接器130a用作信号连接器并且第二连接器130b用作接地连接器。每个第一连接器130a与接地层102和每个第二连接器130b电隔离。每个第二连接器130b电连接到接地层102。
再者，封装基板100的第一表面100a上形成一或多个第三连接器140。第三连接器140对应接合至封装基板100的第一表面100a上形成的焊盘(未示出)，以便经由形成于电介质层101中的互连结构(未示出)电耦接至半导体晶片110。在那些情况下，第三连接器140将半导体晶片110电耦接至外部电路(未示出)，例如印刷电路板(printed circuit board，PCB)或主板。
第一连接器130a、第二连接器130b和第三连接器140可以包括焊球、焊料凸块、铜柱、铜凸块、金凸块或任何合适的导电连接器。此外，第三连接器140的尺寸不同于第一连接器130a和第二连接器130b的尺寸。例如，第三连接器140的尺寸大于第一连接器130a和第二连接器130b的尺寸。
在一些实施例中，邻近半导体封装结构设置的柔性材料基板170具有内表面170a和与内表面170a相对的外表面170b。在这些情况下，这样的半导体封装结构设置为邻近柔性材料基板170的内表面170a。此外，封装基板100的第二表面100b面对柔性材料基板170的内表面170a并且通过第一连接器130a和第二连接器130b与柔性材料基板170分离。结果，柔性材料基板170与封装基板100间隔开的距离基本等于第一连接器130a和第二连接器130b的距离H。在一些实施例中，第一连接器130a和第二连接器130b的距离H在约λ/100至约λ/25的范围内，其中λ是由天线图层120发射/接收的无线电波的波长。例如，第一连接器130a和第二连接器130b的距离H在约100μm至约430μm的范围内。在一些实施例中，柔性材料基板170可以由聚合物制成，例如聚酰亚胺(Polyimide，PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate，PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate，PEN)、环烯共聚物(cyclenes copolymer，COC)、环烯烃聚合物(cyclic olefin polymer，COP)，或任何合适的弹性材料。
图2示出了根据一些实施例的用于无线通信设备的半导体封装结构的俯视图。下文中与先前参考图1描述的相同或相似的实施例的元件描述为简洁起见，可以省略。如图2所示，根据一些实施例，形成于封装基板100的第二表面100b上的天线图层120布置成阵列(例如，线性阵列)。因此，天线图层120也称为天线阵列120。需注意的是，图2中所示的天线图层120的数量仅是示例，而不是对实施例所公开的内容的限制。第一连接器130a和第二连接器130b布置成一行并在天线阵列120的第一侧，并且第三连接器130a'和第四连接器130b'布置成一行并在天线阵列120的第二侧(其与天线阵列120的第一侧相对)。在那些情况下，第三连接器130a'用作信号连接器。每个第三连接器130a'的配置、材料和尺寸可以与每个第一连接器130a的配置、材料和尺寸相同或相似。此外，第三连接器130a'也通过类似于第一连接器130a的方法电耦接至半导体晶片100(图1中未示出和指示)。例如，每个第三连接器130a'经由对应的信号焊盘132a、对应的导电通孔(未示出)和对应的互连结构(未示出)电耦接至半导体晶片100。
在那些情况下，第四连接器130b'用作接地连接器。每个第四连接器130b'的配置、材料和尺寸可以与每个第二连接器130b的配置、材料和尺寸相同或相似。此外，第四连接器130b'也通过与第二连接器130b类似的方法电耦接至半导体晶片100(图1中未示出和指示)。例如，布置在天线阵列120的第一侧的第二连接器130b接合至公共接地焊盘132c，布置在天线阵列120的第二侧的第四连接器130b'接合至公共接地焊盘132c'。这些公共接地焊盘132c和132c'经由一个或多个对应的导电通孔(未示出)、接地层102(图1中未示出和指示)和一个或多个对应的互连结构(未显示)电耦接至半导体晶片100。结果，第三连接器130a'与第四连接器130b'(电耦接至接地层120)电隔离。
在一些实施例中，第一连接器130a和第二连接器130b的宽度W基本等于第一连接器130a和第二连接器130b的距离H(如图1所示)。换句话说，宽度W在从大约λ/100到大约λ/25的范围内。例如，宽度W在约100μm至约430μm的范围内。类似地，第三连接器和第四连接器130a'和130b'的宽度与第一连接器和第二连接器130a和130b的宽度W基本相同。
再次参考图2，在一些实施例中，第一连接器130a和第二连接器130b中的每一个的中心与沿着天线图层120中的一个的边缘延伸的虚拟线L之间的最小距离D(面对第一连接器130a和第二连接器130b的那个)在从大约λ/35到大约λ/20的范围内。例如，最小距离D可以在从大约306μm到大约535μm的范围内。
图3示出了根据一些实施例的用于无线通信设备的半导体封装结构的俯视图。下文中与先前参考图1描述的相同或相似的实施例的元件的描述为简洁起见可以省略。在一些实施例中，半导体封装结构类似于图2所示的半导体封装结构。除接地焊盘的配置外。更具体而言，设置于天线阵列120的第一侧的第一焊盘132a对应地接合至第一连接器130a。设置在天线阵列120的第一侧的第二焊盘132b对应地接合至第二连接器130b。类似地，设置在天线阵列120的第二侧的第一焊盘132a(可称为第三焊盘)对应地接合至第三连接器130a'。布置在天线阵列120的第二侧的第二焊盘132b(可称为第四焊盘)对应地接合至第四连接器130b'。
需要说明的是，第一连接器130a和第三连接器130a'相对于天线阵列120对称布置，第二连接器130b和第四连接器130b'相对于天线阵列120对称布置。然而，在一些其他实施例中，第一连接器130a和第二连接器130b相对于天线阵列120与第三连接器130a'和第四连接器130b'不对称。
图4示出了根据一些实施例的用于无线通信设备的半导体封装结构的俯视图。下文中与先前参考图3描述的相同或相似的实施例的元件的描述为简洁起见可以省略。在一些实施例中，半导体封装结构类似于图3所示的半导体封装结构，除了信号和地焊盘的布置。更具体地说，第一连接器130a和第二连接器130b交替布置成一行并在天线阵列120的第一侧。类似地，第三连接器130a'和第四连接器130b'交替布置成一行在天线阵列120的第二侧(与天线阵列120的第一侧相对)。
需要说明的是，第一连接器130a和第三连接器130a'相对于天线阵列120对称布置，第二连接器130b和第四连接器130b'相对于天线阵列120对称布置。然而，在一些其他实施例中，关于天线阵列120，交替布置的第一连接器130a和第二连接器130b与交替布置的第三连接器130a'和第四连接器130b'不对称。
图5示出了根据一些实施例的用于无线通信设备的半导体封装结构的俯视图。下文中与先前参考图3描述的相同或相似的实施例的元件的描述为简洁起见可以省略。在一些实施例中，半导体封装结构类似于图3所示的半导体封装结构，除了信号和地焊盘的布置。更具体地，附加的第五连接器130b”形成于封装基板100的第二表面100b上。第五连接器130b”布置成一行并且位于天线阵列120与第一连接器130a和第二连接器130b之间。在那些情况下，第五连接器130b”用作接地连接器并且电耦接至接地层102(图1中未示出和指示)。第二焊盘132b设置于天线阵列120与第一连接器130a及第二连接器130b(可称为第五焊盘)之间，并对应地接合至第五连接器130b”。
此外，在封装基板100的第二表面100b上还形成额外的第六连接器130b”'。第六连接器130b”'布置成一行并在天线阵列120与第三连接器130a'和第四连接器130b'之间。在那些情况下，第六连接器130b”'也用作接地连接器并且电耦接至接地层102(图1中未示出和指示)。第二焊盘132b设置在天线阵列120与第三和第四连接器(可称为第六焊盘)之间并对应地接合至第六连接器130b”'。
参考图5，在一些实施例中，从第一连接器130a或第二连接器130b的中心到第五连接器130b”的中心的距离D1在约350μm至约800μm的范围内。类似地，从第三连接器130a'或第四连接器130b'的中心到第六连接器130b”'的中心的距离在约350μm至约800μm的范围内。
此外，每个第五连接器130b”的中心与沿着天线阵列120的边缘延伸的虚拟线L(面对第五连接器130b”的虚拟线L)之间的最小距离D2在约λ/35到大约λ/20的范围内。例如，最小距离D2可以在从大约306μm到大约535μm的范围内。类似地，每个第六连接器130b”'的中心与沿着天线阵列120的边缘延伸的虚拟线(面向第六连接器130b”'的虚拟线)之间的最小距离在大约λ/35到大约λ/20的范围内。例如，这个最小距离可以在从大约306μm到大约535μm的范围内。
参考图5，设置于天线阵列120的第一侧的包括第一、第二和第五连接器130a、130b和130b”的两列连接器和设置于天线阵列120的第二侧的包括第三、第四和第六连接器130a'、130b'和130b”'的两列连接器仅是示例，而不是对实施例中公开的内容的限制。例如，三列连接器可以布置在天线阵列120的第一和/或第二侧。
图6示出了根据一些实施例的无线通信设备10b的侧视图。下文中与先前参考图1描述的相同或相似的实施例的元件的描述为简洁起见可以省略。在一些实施例中，无线通信设备10b类似于图1中所示的无线通信设备10a。不同于图1所示的无线通信设备10a，在柔性材料基板170的外表面170b上形成额外的第二天线图层190'(其可称为第二天线阵列)。此外，至少一第二天线图层190'经由形成于柔性材料基板170中的互连结构171中的一个电耦接至信号连接器中的一个(例如，第一连接器130a)。例如，每个第二天线图层190'可以电耦接至对应的第一连接器130a。或者，除了第二天线图层190'(即第二天线阵列)之外，在柔性材料基板170的外表面170b上形成额外的第三天线图层190”(可称为第三天线阵列)。类似地，第三天线图层190”中的至少一个经由互连结构171之一电耦接至信号连接器中的一个。例如，第三天线图层190”中的每一个可以电耦接至对应的第一连接器130a。
根据一些实施例，图2至图5所示的信号连接器/焊盘和接地连接器/焊盘的配置和/或布置可应用于图6所示的无线通信设备10b。
图7示出了根据一些实施例的无线通信设备10c的侧视图。下文中与先前参考图1或图6描述的相同或相似的实施例的元件的描述为简洁起见可以省略。在一些实施例中，无线通信设备10c类似于图6中所示的无线通信设备10b。不同于图6所示的无线通信设备10b，在柔性材料基板170的内表面170a上形成附加的第二天线图层190'和/或附加的第三天线图层190”。此外，至少一个第二天线图层190'和/或附加的第三天线图层190”中的至少一个经由形成于柔性材料基板170的内表面170a上的导电迹线172电耦接至信号连接器(例如，第一连接器130a)。
根据一些实施例，图2至图5所示的信号连接器/焊盘和接地连接器/焊盘的配置和/或布置可以应用于图7所示的无线通信设备10c。
图8示出了根据一些实施例的具有半导体封装结构的无线通信设备的侧视图。下文中与先前参考图6或图7描述的相同或相似的实施例的元件的描述为了简洁起见可以省略。在一些实施例中，无线通信设备10d类似于图6中所示的无线通信设备10b或图7所示的无线通信设备10c。不同于图6所示的无线通信设备10b和图7所示的无线通信设备10c，在柔性材料基板170的外表面170b上形成附加的第二天线图层190”，在柔性材料基板170的内表面170a上形成附加的第三天线图层190”。
此外，至少一个第二天线图层190'经由形成于柔性材料基板170中的互连结构171之一电耦接至其中一个信号连接器(例如，第一连接器130a)。至少一个第三天线图层190”中的一个经由形成于柔性材料基板170的内表面170a上的导电迹线172之一电耦接至信号连接器之一(例如，第一连接器130a)。例如，每个第二天线图层190'可以电耦接至对应的第一连接器130a。此外，每个第三天线图层190”可以电耦接至对应的第一连接器130a。
根据一些实施例，图2至图5所示的信号连接器/焊盘和接地连接器/焊盘的配置和/或布置可以应用于图8所示的无线通信设备10d。
图9示出了根据一些实施例的无线通信设备10e的侧视图。下文中与先前参考图1或图6描述的相同或相似的实施例的元件的描述为简洁起见可以省略。在一些实施例中，无线通信设备10e类似于图6中所示的无线通信设备10b，除了柔性材料基板170的形状不同。与图6所示的无线通信设备10b不同的是，柔性材料基板170包括具有平行于X方向的纵向方向的板部180a。柔性材料基板170还包括沿Z方向(垂直于X方向)延伸的壁部180b。在一些实施例中，板部180a面向封装基板100的第二表面100b，并且天线阵列120布置成一行沿X方向延伸。此外，壁部180b自板部180a的一端延伸且具有面向封装基板100的侧壁S1的内表面。在一些实施例中，一个或多个第二天线图层190'形成于壁部180b上。例如，第二天线图层190'可以形成于壁部分180b的外表面上并且可以经由形成于柔性材料基板170中的相应的互连器结构173电耦接至相应的信号连接器(例如，第一连接器130a)，如图9所示。或者，第二天线图层190'可形成于壁部180b的内表面(即，柔性材料基板170的内表面170a)。第二天线图层190'可以经由形成于柔性材料基板170的内表面170a上的对应的导电迹线(未示出)电耦接至对应的信号连接器(例如，第一连接器130a)。
根据一些实施例，图2至图5所示的信号连接器/焊盘和接地连接器/焊盘的配置和/或布置可以应用于图9所示的无线通信设备10e。
图10A和图10B示出了根据一些实施例的无线通信设备10f的不同侧视图，其中图10A示出了无线通信设备10f对应于X-Z平面的侧视图，而图10B示出无线通信设备10f对应于Y-Z平面的侧视图。下文中与先前参考图9描述的相同或相似的实施例的元件的描述为了简洁起见可以省略。在一些实施例中，无线通信设备10f类似于图9中所示的无线通信设备10e，除了柔性材料基板170的形状之外。更具体地，如图10A所示，无线通信设备10f的柔性材质基板170包括具有纵向方向平行于X方向一板部180a，以及沿Z方向延伸的一壁部180b。此外，一或多个第二天线图层190'形成于壁部180b上。在一些实施例中，侧视图中对应于X-Z平面的无线通信设备10f的柔性材料基板170与侧视图中对应于X-Z平面的无线通信设备10e的柔性材料基板170相同(如图9所示)。
如图10B所示，无线通信设备10f的柔性材质基板170还包括沿Z方向延伸的壁部180c。在一些实施例中，壁部180c从板部180a的一端延伸并具有面向封装基板100的侧壁S2的内表面。在这些情况下，封装基板100的侧壁S2与封装基板100的侧壁S1相邻(如图10A所示)。在一些实施例中，一个或多个第三天线图层190”形成于壁部分180c上。例如，第三天线图层190”可以形成于壁部分180c的外表面上并且可以经由形成于柔性材料基板170中的相应的互连器结构175电耦接至相应的信号连接器(例如，第一连接器130a)，如图10B所示。备选地，第三天线图层190”可以形成于壁部分180c的内表面上(即，柔性材料基板170的内表面170a)。第三天线图层190”可经由形成于柔性材料基板170的内表面170a上的对应导电迹线(未图示)电耦接至对应信号连接器(例如，第一连接器130a)。
根据一些实施例，图2至图5所示的信号连接器/焊盘和接地连接器/焊盘的配置和/或布置可以应用于图10A和图10B中所示的无线通信设备10f。
根据前述实施例，半导体封装结构被设计为制造集成到半导体封装结构中的天线。在半导体封装结构中，使得无线通信设备能够有效地降低信号传播过程中天线系统的路径损耗。更具体地，天线系统形成于其中通过使用连接器(例如，焊球或凸块结构)接合半导体晶片的封装基板上。相较于将天线系统与半导体晶粒/芯片的封装基板分离，与天线系统集成的半导体封装结构可有效减少信号传播路径，以提升无线通信设备的效能。
虽然本发明已通过示例的方式并根据优选实施例进行了描述，但应理解本发明不限于所公开的实施例。相反，它旨在涵盖各种修改和类似的布置(如本领域技术人员显而易见的那样)。因此，所附权利要求的范围应给予最宽泛的解释，以涵盖所有此类修改和类似布置。

Claims (21)

1.一种基半导体封装结构，包括：
封装基板，具有一第一表面及相对于所述第一表面的一第二表面，并包括嵌于其中的接地层；
半导体晶片，形成于所述封装基板的所述第一表面上；
天线图层，形成于所述封装基板的第二表面上并电耦接至所述半导体晶片；以及
第一连接器及第二连接器，形成于所述封装基板的所述第二表面上且邻近所述天线图层布置，其中所述第一连接器电耦接至所述半导体晶片且电性隔离到所述接地层，且所述第二连接器电耦接至所述接地层。
2.如权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于，所述封装基板还包括：
第一导电通孔，从所述第二表面延伸并穿过所述接地层；以及
第二导电通孔，从所述第二表面延伸到所述接地层，
其中，所述第一导电通孔和所述第二第一导电通孔分别电连接到所述第一连接器和所述第二连接器。
3.如权利要求2所述的半导体封装结构，其特征在于，所述第一导电通孔与所述第二导电通孔各包括周围有一导电层的一介电材料。
4.如权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于，所述第一连接器与所述第二连接器的距离在λ/100至λ/25的范围内，其中λ为由所述天线方向图层发射/接收的无线电波的波长。
5.如权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于，所述第一连接器与所述第二连接器的中心与沿面对所述第一连接器与所述第二连接器的所述天线图层之一的边缘延伸的直线之间的最小距离在λ/35到λ/20的范围内，其中λ是由所述天线图层发送/接收的无线电波的波长。
6.如权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于，还包括：
第三连接器，形成于所述封装基板的所述第一表面上，其中所述第三连接器的尺寸不同于所述第一连接器和所述第二连接器的尺寸；以及
封装层，包围所述半导体晶片。
7.一种半导体封装结构，包括：
封装基板，具有一第一表面及相对于所述第一表面的一第二表面，并包括嵌于其中的接地层；
半导体晶片，形成于所述封装基板的所述第一表面上的；
多个天线图层，形成于所述封装基板的第二表面上并以阵列布置。
多个第一连接器与多个第二连接器，形成于所述封装基板的所述第二表面上；以及
多个第一焊盘，对应地接合至所述多个第一连接器，
其中，所述多个第一连接器和所述多个第二连接器布置成第一行并在所述阵列的第一侧，以及
其中，所述多个第一连接器与所述多个第二连接器电性隔离，并且所述多个第二连接器电耦接至所述接地层。
8.如权利要求7所述的半导体封装结构，其特征在于，还包括一第二焊盘，接合于所述多个第二连接器的每一个。
9.如权利要求8所述的半导体封装结构，其特征在于，还包括：
多个第三连接器与多个第四连接器，形成于所述封装基板的所述第二表面上，其中所述多个第三连接器与所述多个第四连接器布置成一第二行且位于所述阵列的相对于所述第一侧的第二侧；以及
多个第三焊盘，对应地接合至所述多个第三连接器和第四焊盘，接合至所述多个第四连接器中的每一个，
其中，所述多个第三连接器与所述多个第四连接器电性隔离，并且所述多个第四连接器电耦接至所述接地层。
10.如权利要求7所述的半导体封装结构，其特征在于，还包括多个第二焊盘，对应接合于所述多个第二连接器。
11.如权利要求10所述的半导体封装结构，还包括：
多个第三连接器，形成于所述封装基板的所述第二表面上，其中所述多个第三连接器电耦接至所述接地层；以及
多个第三焊盘，对应地接合至所述多个第三连接器，其中所述多个第三连接器布置成第二行，介于所述阵列与所述多个第一连接器之间以及所述阵列与所述多个第二连接器之间。
12.如权利要求11所述的半导体封装结构，其特征在于，所述多个第三连接器之一的中心与沿着面向所述多个第三连接器的所述多个天线图层之一的边缘延伸的直线之间的最小距离在从λ/35到λ/20的范围内，其中λ是由所述多个天线图层发送/接收的无线电波的波长。
13.如权利要求10所述的半导体封装结构，还包括：
多个第三连接器与多个第四连接器，形成于所述封装基板的所述第二表面上，其中所述多个第三连接器与所述多个第四连接器布置成一第二行并且位于相对所述阵列的第一侧的所述阵列的第二侧；以及
多个第三焊盘，对应地接合至所述多个第三连接器，以及多个第四焊盘，对应地接合至所述多个第四连接器，
其中，所述多个第三连接器与所述多个第四连接器电性隔离，并且所述多个第四连接器电耦接至所述接地层。
14.如权利要求13所述的半导体封装结构，其特征在于，所述多个第一连接器与所述多个第二连接器沿所述第一行交替布置，并且所述多个第三连接器与所述多个第四连接器沿所述第二行交替布置。
15.如权利要求13所述的半导体封装结构，还包括：
多个第五连接器，形成于所述封装基板的所述第二表面上，其中所述多个第五连接器电耦接至所述接地层；
多个第五焊盘，对应地接合至所述多个第五连接器，其中所述多个第五连接器布置成一第三行，介于所述阵列与所述多个第一连接器之间以及所述阵列与所述多个第二连接器之间；
多个第六连接器，形成于所述封装基板的所述第二表面上，其中所述多个第六连接器电耦接至所述接地层；以及
多个第六焊盘，对应地接合至所述多个第六连接器，其中所述多个第六连接器布置成第四行并且介于所述阵列与所述多个第三及第四连接器之间。
16.如权利要求7所述的半导体封装结构，其特征在于，所述第一连接器与所述第二连接器的距离在从λ/100到λ/25的范围内，其中λ是由所述多个天线图层发送/接收的无线电波的波长。
17.如权利要求7所述的半导体封装结构，还包括：
第三连接器，形成于所述封装基板的所述第一表面上，其中所述第三连接器的尺寸不同于所述第一连接器和所述第二连接器的尺寸；以及
封装层，包围所述半导体晶片。
18.一种无线通信设备，包括：
具有内表面和外表面的柔性材料基板；
如权利要求7所述的半导体封装结构，邻近所述柔性材料基板的内表面设置；以及
多个第二天线图层，形成于所述柔性材料基板的所述内表面或外表面，其中所述多个第二天线图层中的至少一个电耦接至所述多个第一连接器之一。
19.如权利要求18所述的无线通信设备，其特征在于，所述柔性材料基板包括：
板部，面向所述封装基板的所述第二表面；以及
第一壁部，从所述板部延伸且面向所述封装基板的第一侧壁，其中所述多个第二天线图层形成于所述第一壁部上。
20.如权利要求19所述的无线通信设备，还包括形成于所述柔性材料基板的所述内表面或所述外表面的多个第三天线图层，并且所述多个第三天线图层的至少一个电耦接至所述多个第一连接器中的另一个，
其中，所述柔性材料基板还包括从所述板部延伸并面向所说封装基板的第二侧壁的第二壁部，以及
其中，所述多个第三天线图层形成于所述第二壁部上。
21.如权利要求18所述的无线通信设备，其特征在于，还包括形成于所述柔性材料基板的所述内表面或所述外表面的多个第三天线图层，其中所述多个第三天线图层中的至少一个电耦接至所述多个第一连接器中的另一个。
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