实用新型内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本实用新型的目的在于提供一种天线的封装结构及封装方法,用于解决现有技术中天线封装整合性较低以及天线的效率较低的问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本实用新型提供一种天线的封装结构,所述封装结构包括:第一重新布线层,所述第一重新布线层包括与所述第一封装层连接的第一面以及相对的第二面;天线结构,包括第一封装层、第一天线金属层、第二重新布线层及第一金属凸块,所述第一天线金属层位于所述第一封装层的第一面,所述第二重新布线层位于所述第一封装层的第二面,所述第一天线金属层及所述第二重新布线层藉由穿过所述第一封装层的第一金属连接柱电性连接,所述第一金属凸块形成于所述第二重新布线层上,所述第一金属凸块与所述第一重新布线层的第二面接合;第二金属连接柱,形成于所述第一重新布线层的第二面上,所述第二金属连接柱的高度不低于所述天线结构的顶面;第二封装层,包覆所述天线结构及所述第二金属连接柱,且其顶面显露所述第二金属连接柱;第二天线金属层,形成于所述第二封装层顶面,所述第二天线金属层与所述第二金属连接柱;天线电路芯片,结合于所述第一重新布线层的第一面;以及第二金属凸块,形成于所述第一重新布线层的第一面,以实现所述第一重新布线层的电性引出。
优选地,所述第一封装层的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种;所述第二封装层的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。
优选地,所述第一重新布线层包括图形化的介质层以及图形化的金属布线层。
优选地,所述第二重新布线层包括依次层叠的图形化的第一介质层、图形化的金属布线层以及图形化的第二介质层,所述第一金属凸块穿过所述图形化的第二介质层与所述图形化的金属布线层连接。
优选地,所述介质层的材料包括环氧树脂、硅胶、PI、PBO、BCB、氧化硅、磷硅玻璃,含氟玻璃中的一种或两种以上组合,所述金属布线层的材料包括铜、铝、镍、金、银、钛中的一种或两种以上组合。
优选地,所述第一金属连接柱及所述第二金属连接柱的材料包括Au、Ag、Cu、Al中的一种。
优选地,所述第一金属凸块及第二金属凸块包括锡焊料、银焊料及金锡合金焊料中的一种。
优选地,所述第一重新布线层的两端宽度大于所述天线结构的宽度,所述第二金属连接柱分布于所述天线结构外围的第一重新布线层的第二面上。
优选地,所述第二天线金属层在所述第一天线金属层的垂向区域具有一窗口,以避免所述第二天线金属层对所述第一天线金属层的遮挡。
本实用新型还提供一种天线的封装方法,所述封装方法包括步骤:1)提供一支撑基底,于所述支撑基底上形成分离层;2)于所述分离层上形成第一重新布线层,所述第一重新布线层包括与所述分离层连接的第一面以及相对的第二面;3)提供一天线结构,所述天线结构包括第一封装层、第一天线金属层、第二重新布线层及第一金属凸块,所述第一天线金属层位于所述第一封装层的第一面,所述第二重新布线层位于所述第一封装层的第二面,所述第一天线金属层及所述第二重新布线层藉由穿过所述第一封装层的第一金属连接柱电性连接,所述第一金属凸块形成于所述第二重新布线层上;4)接合所述第一重新布线层的第二面与所述第一金属凸块;5)于所述第一重新布线层的第二面上形成第二金属连接柱,所述第二金属连接柱的高度不低于所述天线结构的顶面;6)采用第二封装层封装所述天线结构,并对所述第二封装层表面进行平坦化处理,并使得所述第二金属连接柱的顶面露出于所述第二封装层;7)于所述第二封装层表面形成第二天线金属层,所述第二天线金属层与所述第二金属连接柱连接;8)基于所述分离层剥离所述第二封装层及所述支撑基底,露出所述第一重新布线层的第一面;9)提供一天线电路芯片,将所述天线电路芯片接合于所述第一重新布线层的第一面;以及10)于所述第一重新布线层的第一面形成第二金属凸块,以实现所述第一重新布线层的电性引出。
优选地,所述支撑基底包括玻璃衬底、金属衬底、半导体衬底、聚合物衬底及陶瓷衬底中的一种;所述分离层包括胶带及聚合物层中的一种,所述聚合物层首先采用旋涂工艺涂覆于所述支撑基底表面,然后采用紫外固化或热固化工艺使其固化成型。
优选地,步骤2)制作所述第一重新布线层包括步骤:2-1)采用化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺于所述分离层表面形成介质层,并对所述介质层进行刻蚀形成图形化的介质层;以及2-2)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图形化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金属布线层。
进一步地,所述介质层的材料包括环氧树脂、硅胶、PI、PBO、BCB、氧化硅、磷硅玻璃,含氟玻璃中的一种或两种以上组合,所述金属布线层的材料包括铜、铝、镍、金、银、钛中的一种或两种以上组合。
优选地,步骤3)提供所述天线结构包括:3-1)提供一支撑基片,于所述支撑基片上形成剥离层;3-2)于所述剥离层上形成第一天线金属层,并于所述第一天线金属层上形成第一金属连接柱;3-3)采用第二封装层封装所述第一天线金属层及所述第一金属连接柱,并对所述第二封装层进行平坦化处理,以显露所述第一金属连接柱;3-4)于所述第二封装层上形成第二重新布线层,并于所述第二重新布线层上形成第一金属凸块;3-5)基于所述剥离层分离所述支撑基片及所述第二封装层,以显露所述第一天线金属层;以及3-6)切割以形成独立的天线结构。
优选地,步骤5)采用焊线工艺制作所述第二金属连接柱,所述焊线工艺包括热压焊线工艺、超声波焊线工艺及热压超声波焊线工艺中的一种;所述第二金属连接柱的材料包括Au、Ag、Cu、Al中的一种。
优选地,步骤6)采用第二封装层封装所述天线芯片的方法包括压缩成型、传递模塑成型、液封成型、真空层压及旋涂中的一种,所述第二封装层的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。
优选地,步骤8)基于所述分离层剥离所述第一封装层及所述支撑基底的方法包括机械剥离及化学剥离中的一种。
优选地,所述第一金属凸块及第二金属凸块包括锡焊料、银焊料及金锡合金焊料中的一种。
优选地,所述第一重新布线层的两端宽度大于所述天线结构的宽度,所述第二金属连接柱分布于所述天线结构外围的第一重新布线层的上。
优选地,所述第二天线金属层在所述第一天线金属层的垂向区域具有一窗口,以避免所述第二天线金属层对所述第一天线金属层的遮挡。
如上所述,本实用新型的天线的封装结构及封装方法,具有以下有益效果:
本实用新型的天线封装结构采用多层重新布线层互连的方法,可实现两层或多层天线金属层的整合,且可以实现多个天线封装结构之间的直接垂直互连,从而大大提高天线的效率及性能,且本实用新型的天线封装结构及方法整合性较高;
本实用新型采用扇出型封装方法封装天线结构,可有效缩小封装体积,使得天线的封装结构具有较高的集成度以及更好的封装性能,在半导体封装领域具有广泛的应用前景。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式,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实用新型的其他优点与功效。本实用新型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,在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1~图19。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实用新型的基本构想,遂图示中仅显示与本实用新型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,且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1~图19所示,本实施例提供一种天线的封装方法,所述封装方法包括:
如图1所示,首先进行步骤1),提供一支撑基底101,于所述支撑基底101上形成分离层102。
作为示例,所述支撑基底101包括玻璃衬底、金属衬底、半导体衬底、聚合物衬底及陶瓷衬底中的一种。在本实施例中,所述支撑基底101选用为玻璃衬底,所述玻璃衬底成本较低,容易在其表面形成分离层102,且能降低后续的剥离工艺的难度。
作为示例,所述分离层102包括胶带及聚合物层中的一种,所述聚合物层首先采用旋涂工艺涂覆于所述支撑基底101表面,然后采用紫外固化或热固化工艺使其固化成型。
在本实施例中,所述分离层102选用为热固化胶,通过旋涂工艺形成于所述支撑基底101上后,通过热固化工艺使其固化成型。热固化胶性能稳定,表面较光滑,有利于后续的重新布线层的制作,并且,在后续的剥离工艺中,剥离的难度较低。
如图2所示,然后进行步骤2),于所述分离层102上形成第一重新布线层105,所述第一重新布线层105包括与所述分离层连接的第一面以及相对的第二面。
步骤2)制作所述第一重新布线层105包括步骤:
步骤2-1),采用化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺于所述分离层102表面形成介质层,并对所述介质层进行刻蚀形成图形化的介质层。所述介质层的材料包括环氧树脂、硅胶、PI、PBO、BCB、氧化硅、磷硅玻璃,含氟玻璃中的一种或两种以上组合。
优选地,所述介质层的材料选用为PI(聚酰亚胺),以进一步降低工艺难度以及工艺成本。
步骤2-2),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图形化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金属布线层。所述金属布线层的材料包括铜、铝、镍、金、银、钛中的一种或两种以上组合。
如图3~图11所示,接着进行步骤3),提供一天线结构,所述天线结构包括第一封装层205、第一天线金属层203、第二重新布线层206及第一金属凸块207,所述第一天线金属层203位于所述第一封装层205的第一面,所述第二重新布线层206位于所述第一封装层205的第二面,所述第一天线金属层203及所述第二重新布线层206藉由穿过所述第一封装层205的第一金属连接柱204电性连接,所述第一金属凸块207形成于所述第二重新布线层206上。
步骤3)提供所述天线结构包括:
如图3所示,首先进行步骤3-1),提供一支撑基片201,于所述支撑基片201上形成剥离层202。
作为示例,所述支撑基片201包括玻璃衬底、金属衬底、半导体衬底、聚合物衬底及陶瓷衬底中的一种。在本实施例中,所述支撑基片201选用为玻璃衬底,所述玻璃衬底成本较低,容易在其表面形成剥离层202,且能降低后续的剥离工艺的难度。
作为示例,所述剥离层202包括胶带及聚合物层中的一种,所述聚合物层首先采用旋涂工艺涂覆于所述支撑基片201表面,然后采用紫外固化或热固化工艺使其固化成型。
在本实施例中,所述剥离层202选用为热固化胶,通过旋涂工艺形成于所述支撑基片201上后,通过热固化工艺使其固化成型。热固化胶性能稳定,表面较光滑,有利于后续的重新布线层的制作,并且,在后续的剥离工艺中,剥离的难度较低。
如图4~图5所示,然后进行步骤3-2),于所述剥离层202上形成第一天线金属层203,并于所述第一天线金属层203上形成第一金属连接柱204。
如图6~图7所示,接着进行步骤3-3),采用第一封装层205封装所述第一天线金属层203及所述第一金属连接柱204,并对所述第一封装层205进行平坦化处理,以显露所述第一金属连接柱204。
作为示例,采用第一封装层205封装所述第一天线金属层203及所述第一金属连接柱204的方法包括压缩成型、传递模塑成型、液封成型、真空层压及旋涂中的一种,所述第一封装层205的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。
如图8所示,接着进行步骤3-4),于所述第一封装层205上形成第二重新布线层206,并于所述第二重新布线层206上形成第一金属凸块207,所述第一金属凸块207穿过所述图形化的第二介质层与所述图形化的金属布线层连接。所述第一金属凸块207包括锡焊料、银焊料及金锡合金焊料中的一种。
如图9所示,然后进行步骤3-5),基于所述剥离层202分离所述支撑基片201及所述第一封装层205,以显露所述第一天线金属层203。
如图10~图11所示,最后进行步骤3-6),切割以形成独立的天线结构。
如图12所示,然后进行步骤4),接合所述第一重新布线层105的第二面与所述第一金属凸块207。例如,可以采用焊接工艺结合所述第一重新布线层105的第二面与所述第一金属凸块207。
如图13所示,接着进行步骤5),于所述第一重新布线层105的第一面上形成第二金属连接柱106,所述第二金属连接柱106的高度不低于所述天线结构的顶面。
采用焊线工艺制作所述第二金属连接柱106,所述焊线工艺包括热压焊线工艺、超声波焊线工艺及热压超声波焊线工艺中的一种;所述第二金属连接柱106的材料包括Au、Ag、Cu、Al中的一种。例如,所述第二金属连接柱106可以选用为Al,采用超声波焊线工艺在较低的温度下便可完成焊接,可以大大降低了工艺温度。又如,所述第二金属连接柱106可以选用为Au,可以获得优异的导电性能。
优选地,所述第一重新布线层105的两端宽度大于所述天线结构的宽度,所述第二金属连接柱106分布于所述天线结构外围的第一重新布线层105的上。
如图14~图15所示,接着进行步骤6),采用第二封装层107封装所述天线结构及所述第二金属连接柱106,并对所述第二封装层107表面进行平坦化处理,并使得所述第二金属连接柱106的顶面露出于所述第二封装层107。
作为示例,采用第二封装层107封装所述天线结构的方法包括压缩成型、传递模塑成型、液封成型、真空层压及旋涂中的一种,所述第二封装层107的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。
如图16所示,接着进行步骤7),于所述第二封装层107表面形成第二天线金属层108,所述第二天线金属层108与所述第二金属连接柱106。
在本实施例中,所述第二天线金属层108在所述第一天线金属层203的垂向区域具有一窗口110,该窗口110的宽度优选为大于所述第一天线金属层203的宽度,以避免所述第二天线金属层108对所述第一天线金属层203的遮挡,降低多层天线之间的相互干扰,以提高多层天线的性能。
如图17所示,接着进行步骤8),基于所述分离层102剥离所述第二封装层107及所述支撑基底101,露出所述第一重新布线层105的第一面。
作为示例,依据所述分离层102的属性,可以采用如机械剥离、激光剥离、化学剥离(如湿法腐蚀等)等方法分离剥离所述第二封装层107及所述支撑基底101。
如图18所示,接着进行步骤9),提供一天线电路芯片103,将所述天线电路芯片103接合于所述第一重新布线层105的第一面。例如,可以通过焊接工艺将所述天线电路芯片103接合于所述第一重新布线层105的第一面,以使得所述天线电路芯片103与所述第一重新布线层105电性连接。
如图19所示,最后进行步骤10),于所述第一重新布线层105的第一面形成第二金属凸块109,以实现所述第一重新布线层105的电性引出。
如图19所示,本实施例还提供一种天线的封装结构,包括:天线电路芯片103、第一重新布线层105、天线结构、第二金属连接柱106、第二封装层107、第二天线金属层108以及第二金属凸块109。
如图19所示,所述第一重新布线层105包括第一面以及相对的第二面。
作为示例,所述第一重新布线层105包括图形化的介质层以及图形化的金属布线层。所述介质层的材料包括环氧树脂、硅胶、PI、PBO、BCB、氧化硅、磷硅玻璃,含氟玻璃中的一种或两种以上组合,所述金属布线层的材料包括铜、铝、镍、金、银、钛中的一种或两种以上组合。
如图19所示,所述天线结构包括第一封装层205、第一天线金属层203、第二重新布线层206及第一金属凸块207,所述第一天线金属层203位于所述第一封装层205的第一面,所述第二重新布线层206位于所述第一封装层205的第二面,所述第一天线金属层203及所述第二重新布线层206藉由穿过所述第一封装层205的第一金属连接柱204电性连接,所述第一金属凸块207形成于所述第二重新布线层206上,所述第一金属凸块207与所述第一重新布线层105接合。
作为示例,所述第二重新布线层206包括依次层叠的图形化的第一介质层、图形化的金属布线层以及图形化的第二介质层,所述第一金属凸块207穿过所述图形化的第二介质层与所述图形化的金属布线层连接。所述介质层的材料包括环氧树脂、硅胶、PI、PBO、BCB、氧化硅、磷硅玻璃,含氟玻璃中的一种或两种以上组合,所述金属布线层的材料包括铜、铝、镍、金、银、钛中的一种或两种以上组合。
作为示例,所述第一金属连接柱204的材料包括Au、Ag、Cu、Al中的一种。
作为示例,所述第一金属凸块207包括锡焊料、银焊料及金锡合金焊料中的一种。
作为示例,所述第一重新布线层105的两端宽度大于所述天线结构的宽度,所述第二金属连接柱106分布于所述天线结构外围的第一重新布线层105的第二面上。
作为示例,所述第一封装层205的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。
如图19所示,所述第二金属连接柱106形成于所述第一重新布线层105的第二面上,所述第二金属连接柱106的高度不低于所述天线结构的顶面。
如图19所示,所述第二封装层107包覆所述天线结构及所述第二金属连接柱106,且所述第二金属连接柱106的顶面露出于所述第二封装层107。
所述第二封装层107的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。
如图19所示,所述第二天线金属层108形成于所述第二封装层107表面,所述第二天线金属层108与所述第二金属连接柱106。
作为示例,所述第二天线金属层108在所述第一天线金属层203的垂向区域具有一窗口110,以避免所述第二天线金属层108对所述第一天线金属层203的遮挡,降低多层天线之间的相互干扰,以提高多层天线的性能。
所述第二金属凸块109形成于所述第一重新布线层105的第一面,以实现所述第一重新布线层105的电性引出。
作为示例,所述第二金属凸块109包括锡焊料、银焊料及金锡合金焊料中的一种。
如上所述,本实用新型的天线的封装结构及封装方法,具有以下有益效果:
本实用新型的天线封装结构采用多层重新布线层互连的方法,可实现多层天线金属层的整合,且可以实现多个天线封装结构之间的直接垂直互连,从而大大提高天线的效率及性能,且本实用新型的天线封装结构及方法整合性较高;
本实用新型采用扇出型封装方法封装天线结构,可有效缩小封装体积,使得天线的封装结构具有较高的集成度以及更好的封装性能,在半导体封装领域具有广泛的应用前景。
所以,本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效,而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下,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实用新型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,仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。