CN116435198A - 单极化空气耦合天线封装结构及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种单极化空气耦合天线封装结构及制备方法，通过在基板上设置金属件以及在金属件中形成自上而下贯穿金属件且具有台阶的空气隙，构成位于基板之上、内埋于封装层内的单极化空气耦合天线，可缩小天线封装结构的体积，实现毫米波；由于采用空气作为天线的耦合介质，从而使得天线具有较佳的Dk/Df值，无需低介电材质，可降低天线封装结构的材料成本；天线制备方法简单便捷，可藉由如机械切割、激光开槽或刻蚀等工艺制备具有不同带宽的单极化空气耦合天线，可降低天线封装结构的工艺制造成本；天线位置可在封装结构上灵活分布；金属材质的天线还可增强封装结构的刚性以减少翘曲。
Description
技术领域
本发明属于半导体封装技术领域，涉及一种单极化空气耦合天线封装结构及制备方法。
背景技术
随着人们对移动通讯网络的依赖与无线通讯技术的发展，现代通讯中频段逐渐拥挤，可利用的频带越来越有限，于是在第五代移动通讯网络中(5th generation mobilenetworks，5G)，业界已纷纷注意到频段较高的毫米波(Millimeter Wave，mmWave)，且毫米波集成技术已成为第五代移动通讯网络的关键技术。
相较于现行常用的2.4GHz与5GHz等有限频带，毫米波所定义出的30～300GHz频带则是相对充裕且干净的，其天线设计亦可更加微小化，以提升便携型产品的便利性。然而，已知的集成有天线功能的封装结构及方法仍存在一些问题，如：
第一，非对称结构产生翘曲问题：例如封装上天线(Antenna on Package，AoP)封装结构，在封装上设置天线功能基板，封装上天线(Antenna on Package，AoP)考虑到天线辐射效果，已将天线侧的基板采用低介电(Dk/Df，Dk即Dielectric constant的简称，中文名为介电常数，Df即Dissipation factor的简称，中文名为介质损耗因子)材质，但因其上下基板(封装上基板和封装内基板)为非对称结构，所以存在整体结构翘曲的问题(大于5毫米)，导致后续制程无法继续。
第二，内设天线的传统预浸材料或称为半固化树脂、半固化片(Prepreg，PP)基板厚度较厚：由于传统PP基板厚度较厚，不适合应用到高频线路以及不适合应用在需要厚度较小的便携型产品，例如智能手机等中。
第三，低介电材质价格昂贵：为了使天线具有更好的信号穿透能力，需将天线布置在低介电材质中，如果封装上天线封装结构中天线侧的基板或是内设天线的传统PP基板全部采用低介电材质，由于低介电材质价格昂贵，因此存在经济较高无法大量使用的问题。
因此，提供一种单极化空气耦合天线封装结构及制备方法，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单极化空气耦合天线封装结构及制备方法，用于解决现有技术中集成有天线功能的封装结构所面临的应用局限性的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种单极化空气耦合天线封装结构的制备方法，包括以下步骤：
提供基板，所述基板包括第一面及相对的第二面；
提供具有预设单极天线形状的金属件，将所述金属件键合于所述基板的第一面上；
于所述基板的第一面上形成封装层，所述封装层覆盖所述金属件；
对所述金属件进行分步图形化，形成自上而下贯穿所述金属件且具有台阶的空气隙以及对应设置的第一天线电极与第二天线电极，且所述第一天线电极与所述第二天线电极中的一个与所述基板电连接。
可选地，对所述金属件进行分步图形化的方法包括机械切割法、激光切割法及刻蚀法中的一种或组合。
可选地，所述金属件包括金属框、金属柱、金属条中的一种或组合。
可选地，于所述基板的第一面上形成所述封装层的步骤前，还包括提供芯片并将所述芯片键合于所述基板的第一面上的步骤，且与所述基板电连接的天线电极通过所述基板与所述芯片电连接。
可选地，所述芯片为单个芯片、芯片组合体、芯片封装体中的一种，所述芯片至少包含一射频芯片。
可选地，同一封装结构中，还包括形成自上而下贯穿所述金属件且具有相同宽度的空气隙的单极化空气耦合天线的步骤。
本发明还提供一种单极化空气耦合天线封装结构，包括：
基板，所述基板包括第一面及相对的第二面；
对应设置的第一天线电极与第二天线电极，所述第一天线电极与所述第二天线电极均位于所述基板的第一面上，所述第一天线电极与所述第二天线电极之间具有自上而下贯通设置的具有台阶的空气隙，且所述第一天线电极与所述第二天线电极中的一个与所述基板电连接；
封装层，所述封装层位于所述基板的第一面上，所述封装层覆盖所述第一天线电极及所述第二天线电极且显露所述空气隙。
可选地，所述第一天线电极包括金属框、金属柱、金属条中的一种或组合；所述第二天线电极包括金属框、金属柱、金属条中的一种或组合。
可选地，还包括芯片，所述芯片键合于所述基板的第一面上，且通过电连接结构与所述基板电连接。
可选地，同一封装结构中具有自上而下贯穿所述金属件且具有相同宽度的空气隙的单极化空气耦合天线。
如上所述，本发明的单极化空气耦合天线封装结构及制备方法，通过在基板上设置金属件以及在金属件中形成自上而下贯穿金属件的具有台阶的空气隙，构成位于封装结构侧面的、内埋式的单极化空气耦合天线，可缩小天线封装结构的体积，实现毫米波；由于采用空气作为天线的耦合介质，从而使得天线具有较佳的Dk/Df值(Dk即Dielectricconstant的简称，中文名为介电常数，Df即Dissipation factor的简称，中文名为介质损耗因子)，无需低介电材质，可降低天线封装结构的材料成本；天线制备方法简单便捷，可藉由如机械切割、激光开槽或刻蚀等工艺制备具有不同带宽的单极化空气耦合天线，可降低天线封装结构的工艺制造成本；天线位置可在封装结构上灵活分布；金属材质的天线还可增强封装结构的刚性以减少翘曲。
附图说明
图1显示为本发明单极化空气耦合天线封装结构的制备工艺流程图。
图2显示为本发明实施例中基板结构示意图。
图3显示为本发明实施例中键合芯片后的结构示意图。
图4显示为本发明实施例中键合金属件后的结构示意图。
图5显示为本发明实施例中键合金属件后的俯视结构示意图。
图6显示为本发明实施例中形成封装层后的结构示意图。
图7显示为本发明实施例中形成具有第一宽度的第一空气隙后的结构示意图。
图8显示为本发明实施例中形成具有第二宽度的第二空气隙后的结构示意图。
图9显示为本发明实施例中形成金属凸块后的结构示意图。
图10显示为本发明实施例中具有自上而下贯穿金属件且具有相同宽度的空气隙的单极化空气耦合天线封装结构的结构示意图。
元件标号说明
100-基板；200-芯片；300-底部填充层；400-金属件；401-第一天线电极；402-第二天线电极；403-空气隙；4031-第一空气隙；4032-第二空气隙；4033-第三空气隙；500-封装层；600-金属凸块；D1-第一宽度；D2-第二宽度；D3-第三宽度。
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。
如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向，可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触，另外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。
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，其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1，本实施例提供一种单极化空气耦合天线封装结构的制备方法，包括以下步骤：
S1：提供基板，所述基板包括第一面及相对的第二面；
S2：提供芯片及具有预设单极天线形状的金属件，将所述芯片及所述金属件均键合于所述基板的第一面上；
S3：于所述基板的第一面上形成封装层，所述封装层覆盖所述芯片及所述金属件；
S4：对所述金属件进行分步图形化，形成自上而下贯穿所述金属件且具有台阶的空气隙以及对应设置的第一天线电极与第二天线电极，且所述第一天线电极与所述第二天线电极中的一个与所述基板电连接，且与所述基板电连接的天线电极通过所述基板与所述芯片电连接。
本实施例中的所述单极化空气耦合天线封装结构的制备方法，通过在所述基板上设置具有预设单极天线形状的所述金属件以及在所述金属件中形成自上而下贯穿所述金属件且具有台阶的所述空气隙，可构成位于所述基板之上、内埋于所述封装层内的单极化空气耦合天线，可缩小天线封装结构的体积，实现毫米波；由于采用空气作为天线的耦合介质，从而使得天线具有较佳的Dk/Df值，无需低介电材质，可降低天线封装结构的材料成本；天线制备方法简单便捷，可藉由如机械切割、激光开槽或刻蚀等工艺制备具有不同带宽单极化空气耦合天线，可降低天线封装结构的工艺制造成本；天线位置可在封装结构上灵活分布；金属材质的天线还可增强封装结构的刚性以减少翘曲。
以下结合图2～图9，对有关所述单极化空气耦合天线封装结构的制备作进一步的介绍，需要说明的是，本实施例制备的所述单极化空气耦合天线封装结构中设置有芯片200，但可以理解，所述单极化空气耦合天线封装结构中也可不设置所述芯片200，而以其他连接方式将所述单极化空气耦合天线封装结构与所需的芯片进行连接，即可省略下述关于所述芯片200的形成步骤，此处不作过分限制。以下仅对具有所述芯片200的所述单极化空气耦合天线封装结构进行介绍，具体如下：
首先，参阅图2，执行步骤S1，提供基板100，所述基板100包括第一面及相对的第二面。
具体的，所述基板100可包括如内部具有金属布线的印制电路板(PrintedCircuit Board，PCB)或内部具有金属柱的硅穿孔转接板(Through Silicon Via，TSV)，或内部具有金属布线的重新布线层(Re-Distribution Layer，RDL)等。本实施例中，所述基板100采用双面均具有电路引出端的PCB，但所述基板100的种类并非局限于此，可根据需要进行选择。
接着，参阅图3及图4，执行步骤S2，提供芯片200及金属件400，将所述芯片200及所述金属件400均键合于所述基板100的第一面上。
具体的，参阅图3及图4，本实施例中的技术方案为先于所述基板100的第一面上键合所述芯片200，而后在所述基板100的第一面上键合所述金属件400，但制备顺序并非局限于此，如也可先在所述基板100的第一面上键合所述金属件400，而后在所述基板100的第一面上键合所述芯片200，此处不作过分限制。
作为示例，本实施例中，所述芯片200为单个芯片，所述芯片200可采用倒置工艺(Flip chip)通过电连接结构(如焊球)键合于所述基板100上，且所述芯片200的焊盘(未图示)通过电连接结构与所述基板100的焊盘(未图示)直接电连接，如图3。
进一步的，当所述芯片200倒置于所述基板100上后，为对所述芯片200进行保护避免工艺过程中如水气、氧气等对所述芯片200与所述基板100之间互连性能的影响，优选在键合所述芯片200后，在所述芯片200与所述基板100之间填充底部填充材料，以形成底部填充层300，如图3。关于所述底部填充层300的材料的选用可根据需要进行选择，此处不作限定。
当然在另一实施例中，当所述芯片200为单个芯片时，所述芯片200也可正置于所述基板100上，且所述芯片200与所述基板100可通过电连接结构(如导电线)(未图示)电连接，即可通过如打线(wire bond)工艺，将正置于所述基板100上的所述芯片200的焊盘(未图示)通过电连接结构与所述基板100上的焊盘(未图示)进行互连以进行电路连接。
在又一实施例中，所述芯片200还可以是芯片组合体(未图示)，所述芯片组合体可以是水平方向的组合或是垂直方向的组合，类似的，所述芯片组合体可通过电连接结构与所述基板100的焊盘(未图示)直接电连接，其中，电连接结构不局限于焊球、导电线中的一种或是组合。
在又一实施例中，所述芯片200还可以是芯片封装体(未图示)，类似的，所述芯片封装体可通过电连接结构(未图示)与所述基板100的焊盘(未图示)直接电连接。其中，电连接结构不局限于焊球、导电线中的一种或是组合。
作为示例，所述金属件400可包括位于所述芯片200外围的具有预设单极天线形状的金属框、金属柱、金属条中的一种或是组合。
具体的，参阅图5，本实施例中，所述金属件400位于所述芯片200的外围构成环形金属框，从而所述金属件400在为后续制备天线电极提供材质的同时，大面积的金属材质可增强后续制备的封装结构的刚性，以减少翘曲。但所述金属件400的形貌并非局限于此，如也可选用金属柱或金属柱与金属条的组合等以构成位于所述芯片200外围且灵活分布的所述金属件400，以扩大应用范围，提高便捷性。
其中，所述金属件400的材质可采用如铜、铝等金属，关于所述金属件400的具体材质、分布、形貌等均可根据需要进行选择，此处不作限定。
接着，参阅图6，执行步骤S3，于所述基板100的第一面上形成封装层500，所述封装层500覆盖所述芯片200及所述金属件400。
具体的，所述封装层500的材质可包括如聚酰亚胺、硅胶或环氧树脂，形成所述封装层500的方法可包括如压缩成型、传递模塑成型、液封成型、真空层压及旋涂中的一种或组合。在形成所述封装层500后，还可采用如化学机械研磨(Chemical MechanicalPolishing，CMP)的方法作用于所述封装层500的上表面，以提供平整的所述封装层500，以便于后续工艺的制备。关于所述封装层500的材质、厚度及制备工艺等此处不作限定。
接着，参阅图8，执行步骤S4，对所述金属件400进行分步图形化，形成自上而下贯穿所述金属件400且具有台阶的空气隙403以及对应设置的第一天线电极401与第二天线电极402，且所述第一天线电极401与所述第二天线电极402中的一个与所述基板100电连接。进一步的，与所述基板100电连接的天线电极通过所述基板100与所述芯片200电连接。所述基板100上与所述第一天线电极401、所述第二天线电极402中的一个电连接的焊盘(未图示)仅正对其电连接的一个天线电极，以确保图形化所述金属件400后形成的所述第一天线电极401与所述第二天线电极402中仅有一个与所述基板100电连接。
具体的，通过对所述金属件400的分步图形化，可将所述金属件400转化为包括所述第一天线电极401、所述第二天线电极402及具有台阶的所述空气隙403的单极化空气耦合天线，所述金属件400经图形化后，所述第一天线电极401或所述第二天线电极402与所述基板100电连接。在步骤S2中，由于键合的所述芯片200与所述基板100电连接，且所述芯片200为射频(Radio Frequency，RF)芯片或是包括所述射频芯片的芯片组合体或是包含所述射频芯片的芯片封装体，后续形成的每个封装结构中，所述芯片200与所述单极化空气耦合天线通过所述基板100可实现互连，从而在运行期间，所述射频芯片通过所述基板100及互连的所述单极化空气耦合天线可进行无线信号的传送及接收。
作为示例，对所述金属件400进行分步图形化形成所述空气隙403的方法可包括机械切割法、激光切割法或刻蚀法中的一种或是组合。
具体的，参阅图7及图8，本实施例中，在形成具有台阶的所述空气隙403时，为先采用如芯片切割(Die Sawing，DS)工艺，对封装后的封装结构进行机械切割或激光切割，以先形成自上而下贯穿所述金属件400的具有第一宽度D1的所述第一空气隙4031，或者采用如刻蚀法先图形化所述金属件400形成具有所述第一宽度D1的所述第一空气隙4031，即可在所述封装层500上先形成光刻胶，而后进行光刻及刻蚀以图形化所述金属件400形成所述第一空气隙4031，如图7所示；而后再采用如芯片切割(Die Sawing，DS)工艺，进行第二次的机械切割、激光切割或刻蚀，以形成自上而下与所述第一空气隙4031相贯通的具有第二宽度D2的所述第二空气隙4032，其中，D2＞D1，如图8。当然根据需要，也可先形成位于上方的具有所述第二宽度D2的所述第二空气隙4032，而后基于所述第二空气隙4032形成具有与所述第二空气隙4032相贯通的具有所述第一宽度D1的所述第一空气隙4031，具体制备顺序可根据需要进行选择，此处不作过分限制。
本实施例通过具有台阶的所述空气隙403可以便捷的构成以空气作为耦合介质、具有较佳的Dk/Df值的空气耦合天线；由于所述第一天线电极401及所述第二天线电极402均位于所述芯片200的侧面，从而由所述第一天线电极401、所述第二天线电极402及所述空气隙403所构成的所述单极化空气耦合天线还可减小最终制备的封装结构的厚度，以便应用于便携型产品中，如手机等。
关于形成的具有台阶的所述空气隙403的宽度可对各步骤中的图形化工艺进行选择与控制获得，以制备满足需求的天线耦合距离，关于所述空气隙403的形成工艺、台阶数目的设置及宽度的选择，此处不作过分限制。至此可完成有关所述单极化空气耦合天线封装结构的制备。
进一步的，参阅图9，还可包括于所述基板100的第二面上形成与所述基板100电连接的金属凸块600的步骤。
具体的，当所述基板100采用双面具有电性引出端的电路连接件时，为便于后续所述单极化空气耦合天线封装结构的应用，可在所述基板100的第二面上形成与所述基板100电连接的所述金属凸块600，以便于后续的电连接。
当然，为提高生产效率，所述基板100可为晶圆级基板，即上述单极化空气耦合天线封装结构的制备可为晶圆级的制备，如晶圆级的尺寸可包括6英寸、8英寸、12英寸等，且在形成具有台阶的所述空气隙403和/或所述金属凸块600后，还可进行切割分离的步骤，如机械切割法、激光切割法等，以一次性制备多颗独立设置的所述单极化空气耦合天线封装结构，此处不作过分限制。
进一步的，在同一封装结构中还可具有自上而下贯穿金属件且具有相同宽度的空气隙的单极化空气耦合天线。
具体的，如图10中的所述单极化空气耦合天线封装结构，虚线框示意了具有2种不同形貌的所述空气隙403，即一种由具有所述第一宽度D1的所述第一空气隙4031且与具有所述第二宽度D2相贯通的所述第二空气隙4032构成的所述空气隙403，以及具有自上而下贯穿所述金属件400的且具有相同宽度即第三宽度D3的第三空气隙4033，但同一所述单极化空气耦合天线封装结构中所述空气隙403的宽度并非局限于2种，也可为3、4、5等多种组合，由于天线性能与耦合介质关联，因此，通过在同一封装结构中形成具有不同宽度及形貌的所述空气隙403，可制备具有不同带宽的空气耦合天线，以扩大所述单极化空气耦合天线封装结构的应用。
参阅图8，本实施例还提供一种单极化空气耦合天线封装结构，所述单极化空气耦合天线封装结构可采用上述制备工艺制备，但并非局限于此。本实施例中，采用上述制备工艺制备所述单极化空气耦合天线封装结构，从而关于所述单极化空气耦合天线封装结构的材质、制备工艺等均可参阅上述关于所述单极化空气耦合天线封装结构的制备方法。
参阅图8，所述单极化空气耦合天线封装结构包括基板100、芯片200、单极化空气耦合天线及封装层500，可以理解，在另一实施例中，所述单极化空气耦合天线封装结构也可不设置所述芯片200，而以其他连接方式将所述单极化空气耦合天线封装结构与所需的芯片进行连接，此处不作过分限制。以下仅对具有所述芯片200的所述单极化空气耦合天线封装结构进行介绍。
其中，所述基板100包括第一面及相对的第二面；所述芯片200位于所述基板100的第一面上，且所述芯片200与所述基板100电连接；所述单极化空气耦合天线位于所述基板100的第一面上，包括对应设置的第一天线电极401与第二天线电极402，以及位于所述第一天线电极401与所述第二天线电极402之间的具有台阶的空气隙403，且所述第一天线电极401与所述第二天线电极402中的一个与所述基板100电连接；所述封装层500位于所述基板100的第一面上，所述封装层500覆盖所述芯片200、所述第一天线电极401及所述第二天线电极402且显露所述空气隙403。其中，所述基板100上与所述第一天线电极401、所述第二天线电极402中的一个电连接的焊盘(未图示)仅正对其电连接的一个天线电极。与所述基板100电连接的天线电极通过所述基板100与所述芯片200电连接。
具体的，在每个封装结构中，所述芯片200与所述单极化空气耦合天线通过所述基板100可实现互连，从而在运行期间，所述芯片200通过所述基板100及互连的所述单极化空气耦合天线可进行无线信号的传送及接收。
本实施例可构成位于所述基板之上、内埋于所述封装层内的单极化空气耦合天线，可缩小天线封装结构的体积，实现毫米波；由于采用空气作为天线的耦合介质，从而使得天线具有较佳的Dk/Df值，无需低介电材质，可降低天线封装结构的材料成本；天线位置可在封装结构上灵活分布；金属材质的天线还可增强封装结构的刚性以减少翘曲。
作为示例，所述第一天线电极401可包括金属框、金属柱、金属条中的一种或组合；所述第二天线电极402可包括金属框、金属柱、金属条中的一种或组合。
作为示例，所述芯片200可倒置于所述基板100上，且所述芯片200的焊盘(未图示)通过电连接结构(如焊球)与所述基板100直接电连接；或所述芯片200正置于所述基板100上，且所述芯片200通过电连接结构(如导电线)与所述基板100电连接。
进一步的，当所述芯片200倒置于所述基板100上时，所述芯片200与所述基板100之间还可包括底部填充层300，如图8。
作为示例，所述芯片200还可以是芯片组合体或是芯片封装体，类似的，所述芯片组合体或是所述芯片封装体通过电连接结构与所述基板100电连接。其中，所述芯片组合体可以是水平方向的组合或是垂直方向的组合。
具体的，所述芯片200至少包含一射频(Radio Frequency，RF)芯片，所述射频芯片与所述单极化空气耦合天线通过所述基板100可实现互连，从而在运行期间，所述射频芯片通过所述基板100及互连的所述单极化空气耦合天线可进行无线信号的传送及接收。
作为示例，如图9，当所述基板100为双面具有电性引出端的电路连接件时，为便于后续所述单极化空气耦合天线封装结构的应用，所述基板100的第二面上还可具有与所述基板100电连接的金属凸块600，以便于后续的电连接。
作为示例，同一封装结构中还可具有自上而下贯穿所述金属件且具有相同宽度的空气隙的单极化空气耦合天线。
具体的，如图10中的所述单极化空气耦合天线封装结构，虚线框示意了具有2种不同形貌的所述空气隙403，即一种由具有所述第一宽度D1的所述第一空气隙4031且与具有所述第二宽度D2相贯通的所述第二空气隙4032构成的所述空气隙403，以及具有自上而下贯穿所述金属件400的且具有相同宽度即第三宽度D3的第三空气隙4033，但同一所述单极化空气耦合天线封装结构中所述空气隙403的宽度并非局限于2种，也可为3、4、5等多种组合，由于天线性能与耦合介质关联，因此，通过在同一封装结构中形成具有不同宽度的所述空气隙403，可制备具有不同带宽的空气耦合天线，以扩大所述单极化空气耦合天线封装结构的应用。
综上所述，本发明的单极化空气耦合天线封装结构及制备方法，通过基板上设置具有预设单极天线形状的金属件以及在金属件中形成自上而下贯穿金属件且具有台阶的空气隙，构成位于基板之上、内埋于封装层内的单极化空气耦合天线，可缩小天线封装结构的体积，实现毫米波；由于采用空气作为天线的耦合介质，从而使得天线具有较佳的Dk/Df值，无需低介电材质，可降低天线封装结构的材料成本；天线制备方法简单便捷，可藉由如机械切割、激光开槽或刻蚀等工艺制备具有不同带宽的单极化空气耦合天线，可降低天线封装结构的工艺制造成本；天线位置可在封装结构上灵活分布；金属材质的天线还可增强封装结构的刚性以减少翘曲。
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 (10)
1.一种单极化空气耦合天线封装结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供基板，所述基板包括第一面及相对的第二面；
提供具有预设单极天线形状的金属件，将所述金属件键合于所述基板的第一面上；
于所述基板的第一面上形成封装层，所述封装层覆盖所述金属件；
对所述金属件进行分步图形化，形成自上而下贯穿所述金属件且具有台阶的空气隙以及对应设置的第一天线电极与第二天线电极，且所述第一天线电极与所述第二天线电极中的一个与所述基板电连接。
2.根据权利要求1所述的单极化空气耦合天线封装结构的制备方法，其特征在于：对所述金属件进行分步图形化的方法包括机械切割法、激光切割法及刻蚀法中的一种或组合。
3.根据权利要求1所述的单极化空气耦合天线封装结构的制备方法，其特征在于：所述金属件包括金属框、金属柱、金属条中的一种或组合。
4.根据权利要求1所述的单极化空气耦合天线封装结构的制备方法，其特征在于：于所述基板的第一面上形成所述封装层的步骤前，还包括提供芯片并将所述芯片键合于所述基板的第一面上的步骤，且与所述基板电连接的天线电极通过所述基板与所述芯片电连接。
5.根据权利要求4所述的单极化空气耦合天线封装结构的制备方法，其特征在于：所述芯片为单个芯片、芯片组合体、芯片封装体中的一种，所述芯片至少包含一射频芯片。
6.根据权利要求1所述的单极化空气耦合天线封装结构的制备方法，其特征在于：同一封装结构中，还包括形成自上而下贯穿所述金属件且具有相同宽度的空气隙的单极化空气耦合天线的步骤。
7.一种单极化空气耦合天线封装结构，其特征在于，包括：
基板，所述基板包括第一面及相对的第二面；
对应设置的第一天线电极与第二天线电极，所述第一天线电极与所述第二天线电极均位于所述基板的第一面上，所述第一天线电极与所述第二天线电极之间具有自上而下贯通设置的具有台阶的空气隙，且所述第一天线电极与所述第二天线电极中的一个与所述基板电连接；
封装层，所述封装层位于所述基板的第一面上，所述封装层覆盖所述第一天线电极及所述第二天线电极且显露所述空气隙。
8.根据权利要求7所述的单极化空气耦合天线封装结构，其特征在于：所述第一天线电极包括金属框、金属柱、金属条中的一种或组合；所述第二天线电极包括金属框、金属柱、金属条中的一种或组合。
9.根据权利要求7所述的单极化空气耦合天线封装结构，其特征在于：还包括芯片，所述芯片键合于所述基板的第一面上，且通过电连接结构与所述基板电连接。
10.根据权利要求7所述的单极化空气耦合天线封装结构，其特征在于：同一封装结构中具有自上而下贯穿所述金属件且具有相同宽度的空气隙的单极化空气耦合天线。
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Citations (8)
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|---|---|---|---|---|
| CN106298978A (zh) * | 2016-10-08 | 2017-01-04 | 天津大学 | 失调馈送缝隙天线rto太赫兹波源及制作工艺 |
| JP6139045B1 (ja) * | 2016-01-29 | 2017-05-31 | シャープ株式会社 | 走査アンテナ |
| US20200067198A1 (en) * | 2016-04-28 | 2020-02-27 | At&S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft | Component Carrier with Integrated Antenna Arrangement, Electronic Apparatus, Radio Communication Method |
| CN112117198A (zh) * | 2019-06-20 | 2020-12-22 | 恩智浦美国有限公司 | 封装集成波导 |
| CN214068726U (zh) * | 2020-12-09 | 2021-08-27 | 盛合晶微半导体(江阴)有限公司 | 天线芯片封装结构 |
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| CN216958511U (zh) * | 2022-01-05 | 2022-07-12 | 日月光半导体制造股份有限公司 | 天线封装装置 |
| CN115473034A (zh) * | 2022-09-19 | 2022-12-13 | 中国电子科技集团公司第十四研究所 | 一种基于带状线缝隙耦合的金属槽线天线 |
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6139045B1 (ja) * | 2016-01-29 | 2017-05-31 | シャープ株式会社 | 走査アンテナ |
| US20200067198A1 (en) * | 2016-04-28 | 2020-02-27 | At&S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft | Component Carrier with Integrated Antenna Arrangement, Electronic Apparatus, Radio Communication Method |
| CN106298978A (zh) * | 2016-10-08 | 2017-01-04 | 天津大学 | 失调馈送缝隙天线rto太赫兹波源及制作工艺 |
| CN112117198A (zh) * | 2019-06-20 | 2020-12-22 | 恩智浦美国有限公司 | 封装集成波导 |
| CN113497008A (zh) * | 2020-04-02 | 2021-10-12 | 盛合晶微半导体(江阴)有限公司 | 半导体封装结构及其制备方法 |
| CN214068726U (zh) * | 2020-12-09 | 2021-08-27 | 盛合晶微半导体(江阴)有限公司 | 天线芯片封装结构 |
| CN216958511U (zh) * | 2022-01-05 | 2022-07-12 | 日月光半导体制造股份有限公司 | 天线封装装置 |
| CN115473034A (zh) * | 2022-09-19 | 2022-12-13 | 中国电子科技集团公司第十四研究所 | 一种基于带状线缝隙耦合的金属槽线天线 |
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