CN211088260U - 天线的封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种天线的封装结构，结构包括重新布线层、金属焊料、金属柱、封装层、天线金属层、天线电路芯片及金属凸块。金属柱通过金属焊料固定并电性连接于重新布线层的第二面，金属焊料完全包覆金属柱的底部，金属柱垂直于重新布线层，天线电路芯片通过重新布线层以及金属柱与天线金属层电性连接。本实用新型的天线封装结构通过金属焊料以及激光加热工艺将金属柱连接于重新布线层表面，可以选用大直径的金属柱，提高金属柱的结构强度，同时可以减小馈线损耗，提高天线的效率及性能。同时可以使得金属焊料完全包覆金属柱的底部，实现金属柱的垂直设置，避免金属柱的顶端中心与末端中心的偏移，降低工艺偏差。

Description

天线的封装结构

技术领域

本实用新型属于半导体封装领域，特别是涉及一种天线的封装结构及封装方法。

背景技术

由于科技的进步，发展出各种高科技的电子产品以便利人们的生活，其中包括各种电子装置，如：笔记型计算机、手机、平板电脑(PAD)等。

随着这些高科技电子产品的普及以及人们需求的增加，除了这些高科技产品内所配置的各项功能与应用大幅度增加外，特别是为了配合人们移动的需求而增加了无线通讯的功能。于是，人们可以通过这些具有无线通讯功能的高科技电子装置于任何地点或是任何时刻使用这些高科技电子产品。从而大幅度的增加了这些高科技电子产品使用的灵活性与便利性，因此，人们再也不必被局限在一个固定的区域内，打破了使用范围的疆界，使得这些电子产品的应用真正地便利人们的生活。

一般来说，现有的天线结构通常包括偶极天线、单极天线、平板天线、倒F形天线、曲折形天线、倒置L形天线、循环天线、螺旋天线以及弹簧天线等。已知的作法是将天线直接制作于电路板的表面，这种作法会让天线占据额外的电路板面积，整合性较差。如何减少天线所占电路板的面积，提高天线封装结构的整合性能以及天线效率，是这些电子装置所需克服的问题。

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的效率及性能较低的问题。

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：重新布线层，所述重新布线层包括第一面以及相对的第二面；金属柱，通过金属焊料固定并电性连接于所述重新布线层的第二面，所述金属焊料完全包覆所述金属柱的底部，所述金属柱垂直于所述重新布线层；封装层，包覆所述金属柱，且其顶面显露所述金属柱；天线金属层，形成于所述封装层上，所述天线金属层与所述金属柱连接；天线电路芯片，结合于所述重新布线层的第一面，并通过所述重新布线层以及所述金属柱与所述天线金属层电性连接；以及金属凸块，形成于所述重新布线层的第一面，以实现所述重新布线层的电性引出。

可选地，所述金属焊料固化后的形状为梯形，且所述梯形的下底角的角度介于45度至90度之间。

可选地，所述金属焊料包括锡或金锡合金，所述金属柱的材料包括金、银、铜、铝中的一种。

可选地，所述金属柱的径向宽度介于100微米～5000微米之间。

可选地，所述金属柱的径向宽度介于1000微米～2000微米之间。

可选地，所述封装层的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。

可选地，所述天线电路芯片包括主动组件及被动组件中的一种或两种，其中所述主动组件包括电源管理电路、发射电路及接收电路中的一种，所述被动组件包括电阻、电容及电感中的一种。

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重新布线层，所述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)提供金属柱及金属焊料，采用激光加热工艺将所述金属焊料熔化，通过所述金属焊料将所述金属柱植于所述重新布线层的第二面上，并固化所金属焊料，所述金属柱与所述重新布线层电性连接；4)采用封装层封装所述金属柱，减薄所述封装层，使得所述金属柱的顶面露出于所述封装层；5)于所述封装层上形成天线金属层，所述天线金属层与所述金属柱连接；6)基于所述分离层剥离所述重新布线层及所述支撑基底，露出所述重新布线层的第一面；7)提供一天线电路芯片，将所述天线电路芯片接合于所述重新布线层的第一面，使得所述天线电路芯片通过所述重新布线层以及所述金属柱与所述天线金属层电性连接；以及8)于所述重新布线层的第一面形成金属凸块，以实现所述重新布线层的电性引出。

可选地，所述金属焊料完全包覆所述金属柱的底部，所述金属柱垂直于所述重新布线层。

可选地，所述金属焊料固化后的形状为梯形，且所述梯形的下底角的角度介于45度至90度之间。

可选地，所述金属焊料包括锡或金锡合金，所述金属柱的材料包括金、银、铜、铝中的一种。

可选地，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。

可选地，所述分离层包括光热转换层，步骤6)采用激光照射所述光热转换层，以使所述光热转换层与所述封装层及所述支撑基底分离，进而剥离所述重新布线层及所述支撑基底。

可选地，步骤4)采用封装层封装所述金属柱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，所述封装层的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。

可选地，所述天线电路芯片包括主动组件及被动组件中的一种或两种，其中所述主动组件包括电源管理电路、发射电路及接收电路中的一种，所述被动组件包括电阻、电容及电感中的一种。

可选地，所述金属柱的径向宽度介于100微米～5000微米之间。

可选地，所述金属柱的径向宽度介于1000微米～2000微米之间。

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通过金属焊料以及激光加热工艺将金属柱连接于重新布线层表面，可以选用大直径的金属柱，提高金属柱的结构强度，同时可以减小馈线损耗，提高天线的效率及性能。

本实用新型的通过上述工艺制备金属柱，可以使得金属焊料完全包覆金属柱的底部，从而大大提高金属柱的稳定性，同时可以实现金属柱的垂直设置，避免金属柱的顶端中心与末端中心的偏移，降低工艺偏差。

本实用新型的通过上述工艺制备金属柱，可以避免传统的高温回流工艺对重新布线层以及整个封装结构造成的破坏，大大提高工艺良率。

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。

附图说明

图1～图13显示为本实用新型的天线的封装方法各步骤所呈现的结构示意图，其中，图13显示为本实用新型的天线的封装结构的结构示意图。

元件标号说明

101 支撑基底

102 分离层

201 第一介质层

202 第一金属布线层

203 第二介质层

204 第二金属布线层

301 金属焊料

302 金属柱

303 封装层

304 天线金属层

401 天线电路芯片

501 金属凸块

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13。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13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包括光热转换层(LTHC)，通过旋涂工艺形成于所述支撑基底101上后，通过固化工艺使其固化成型。光热转换层(LTHC)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～图5所示，然后进行步骤2)，于所述分离层102上形成重新布线层，所述重新布线层包括与所述分离层102连接的第一面以及相对的第二面。

步骤2)制作所述重新布线层包括步骤：

如图2所示，进行步骤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表面形成第一介质层201，所述第一介质层201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，所述第一介质层201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。

如图3所示，进行步骤2-2)，采用溅射工艺于所述第一介质层201表面形成第一金属层，并对所述金属层进行刻蚀形成图形化的第一金属布线层202。所述第一金属布线层202的材料包括铜、铝、镍、金、银、钛中的一种或两种以上组合。

如图4所示，进行步骤2-3)，采用化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺于所述图形化的第一金属布线层202表面形成第二介质层203，并对所述第二介质层203进行刻蚀形成具有图形化通孔的第二介质层203。所述第二介质层203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，所述第二介质层203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。

如图4所示，进行步骤2-4)，于所述图形化通孔内填充导电栓塞，然后采用溅射工艺于所述第二介质层203表面形成第二金属层，并对所述金属层进行刻蚀形成图形化的第二金属布线层204。所述第二金属布线层204的材料包括铜、铝、镍、金、银、钛中的一种或两种以上组合。

接着，如图5所示，可以重复进行上述步骤2-3)～步骤2-4)，以形成具有多层堆叠结构的重新布线层，以实现不同的布线功能。

如图6～图7所示，接着进行步骤3)，提供金属柱302及金属焊料301，采用激光加热工艺将所述金属焊料301熔化，通过所述金属焊料301将所述金属柱302植于所述重新布线层的第二面上，并固化所金属焊料301，所述金属柱302与所述重新布线层电性连接。

例如，将底部具有金属焊料301的金属柱302垂直置于所述重新布线层表面，然后在常温下采用激光照射所述金属焊料301使所述金属焊料熔化，待其固化后使得所述金属柱302与所述重新布线层实现固定连接。

所述金属柱302的径向宽度D介于500微米～5000微米之间，优选地，所述金属柱302的径向宽度介于1000微米～2000微米之间，例如，所述金属柱302的径向宽度可以为1100微米、1200微米、1500微米等，本实用新型采用激光加热工艺将所述金属焊料熔化，通过所述金属焊料将所述金属柱植于所述重新布线层的第二面上，可以通过选用不同直径的金属柱302，以获得大直径的金属柱302，提高金属柱302的结构强度，同时可以减小馈线损耗，提高天线的效率及性能。

所述金属焊料包括锡或金锡合金，所述金属柱的材料包括金、银、铜、铝中的一种。例如，所述金属焊料301可以为锡膏，所述金属柱302可以选用为铜柱，所述金属焊料301可以有效加强金属柱302与所述重新布线层的结合强度，降低所述金属柱302与所述重新布线层之间的电阻。

所述金属焊料完全包覆所述金属柱的底部，所述金属柱垂直于所述重新布线层。所述金属焊料固化后的形状为梯形，所述焊料金属的高度可以为500微米～5000微米之间，所述梯形的下底角的角度a介于45度至90度之间，该焊料金属角度范围可以提高金属焊料对所述金属柱的侧壁有效的支撑，确保所述金属柱能垂直设置且容易在后续工艺中偏移或与所述重新布线层开裂，例如，所述梯形的下底角的角度为50度～70度时，上述支撑效果更为显著。本实用新型的通过上述工艺制备金属柱，可以使得金属焊料完全包覆金属柱的底部，从而大大提高金属柱的稳定性，同时可以实现金属柱的垂直设置，避免金属柱的顶端中心与末端中心的偏移，降低工艺偏差，例如，若所述金属柱存在倾斜角度，则其顶端中心与末端中心不在统一垂线上，会造成后续工艺(如天线金属的制作等)难以对准，导致制作工艺稳定性的降低，本实用新型可以实现金属柱的垂直设置，可以有效解决上述问题。进一步地，本实用新型的通过上述工艺制备金属柱，可以避免传统的高温回流工艺对重新布线层以及整个封装结构造成的破坏，大大提高工艺良率。

如图8～图9所示，接着进行步骤4)，采用封装层303封装所述金属柱302，减薄所述封装层303，使得所述金属柱302的顶面露出于所述封装层303。

作为示例，采用封装层303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，所述封装层303的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。

如图10所示，接着进行步骤5)，于所述介质层表面形成天线金属层304，所述天线金属层304与所述金属柱302连接。

接着，还可以重复进行上述步骤2)～步骤5)，以形成多层堆叠的天线结构，例如，所述重复的次数为不小于两次。通过上述步骤可以获得多层结构的天线结构层，多层天线结构会有一定的损耗，而本实用新型采用直径较大、损耗较低的金属柱302，可大大降低多层天线结构的损耗。

如图11所示，接着进行步骤6)，基于所述分离层102剥离所述封装层303及所述支撑基底101，露出所述重新布线层的第一面。

具体地，所述分离层102包括光热转换层，此处采用激光照射所述光热转换层，以使所述光热转换层与所述封装层303及所述支撑基底101分离，进而剥离所述重新布线层及所述支撑基底101。

如图12所示，接着进行步骤7)，提供一天线电路芯片401，将所述天线电路芯片401接合于所述重新布线层的第一面，使得所述天线电路芯片401通过所述重新布线层以及所述金属柱302与所述天线金属层304电性连接。例如，可以通过焊接工艺或植球工艺将所述天线电路芯片401接合于所述重新布线层的第一面，以使得所述天线电路芯片401与所述重新布线层电性连接。

例如，所述天线电路芯片401包括主动组件及被动组件中的一种或两种，其中所述主动组件包括电源管理电路、发射电路及接收电路中的一种，所述被动组件包括电阻、电容及电感中的一种。

如图13所示，最后进行步骤8)，于所述重新布线层的第一面形成金属凸块501，以实现所述重新布线层的电性引出。

如图13所示，本实施例还提供一种天线的封装结构，所述封装结构包括：重新布线层，所述重新布线层包括第一面以及相对的第二面；金属柱302，通过金属焊料301固定并电性连接于所述重新布线层的第二面，所述金属焊料301完全包覆所述金属柱的底部，所述金属柱302垂直于所述重新布线层；封装层303，包覆所述金属柱302，且其顶面显露所述金属柱302；天线金属层304，形成于所述封装层303上，所述天线金属层304与所述金属柱302连接；天线电路芯片401，结合于所述重新布线层的第一面，并通过所述重新布线层以及所述金属柱302与所述天线金属层304电性连接；以及金属凸块501，形成于所述重新布线层的第一面，以实现所述重新布线层的电性引出。

所述金属柱302的径向宽度介于500微米～5000微米之间，优选地，所述金属柱302的径向宽度介于1000微米～2000微米之间，例如，所述金属柱302的径向宽度可以为1100微米、1200微米、1500微米等，本实用新型采用激光加热工艺将所述金属焊料熔化，通过所述金属焊料将所述金属柱植于所述重新布线层的第二面上，可以通过选用不同直径的金属柱302，以获得大直径的金属柱302，提高金属柱302的结构强度，同时可以减小馈线损耗，提高天线的效率及性能。

所述金属焊料包括锡或金锡合金，所述金属柱的材料包括金、银、铜、铝中的一种。例如，所述金属焊料301可以为锡膏，所述金属柱302可以选用为铜柱，所述金属焊料301可以有效加强金属柱302与所述重新布线层的结合强度，降低所述金属柱302与所述重新布线层之间的电阻。

所述金属焊料完全包覆所述金属柱的底部，所述金属柱垂直于所述重新布线层。所述金属焊料固化后的形状为梯形，所述焊料金属的高度可以为500微米～5000微米之间，所述梯形的下底角的角度介于45度至90度之间，该焊料金属角度范围可以提高金属焊料对所述金属柱的侧壁有效的支撑，确保所述金属柱能垂直设置且容易在后续工艺中偏移或与所述重新布线层开裂，例如，所述梯形的下底角的角度为50度～70度时，上述支撑效果更为显著。本实用新型的通过上述工艺制备金属柱，可以使得金属焊料完全包覆金属柱的底部，从而大大提高金属柱的稳定性，同时可以实现金属柱的垂直设置，避免金属柱的顶端中心与末端中心的偏移，降低工艺偏差。本实用新型的通过上述工艺制备金属柱，可以避免传统的高温回流工艺对重新布线层以及整个封装结构造成的破坏，大大提高工艺良率。

所述封装层303的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。

所述天线电路芯片401包括主动组件及被动组件中的一种或两种，其中所述主动组件包括电源管理电路、发射电路及接收电路中的一种，所述被动组件包括电阻、电容及电感中的一种。

所述金属凸块501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通过金属焊料以及激光加热工艺将金属柱连接于重新布线层表面，可以选用大直径的金属柱，提高金属柱的结构强度，同时可以减小馈线损耗，提高天线的效率及性能。

本实用新型的通过上述工艺制备金属柱，可以使得金属焊料完全包覆金属柱的底部，从而大大提高金属柱的稳定性，同时可以实现金属柱的垂直设置，避免金属柱的顶端中心与末端中心的偏移，降低工艺偏差。

本实用新型的通过上述工艺制备金属柱，可以避免传统的高温回流工艺对重新布线层以及整个封装结构造成的破坏，大大提高工艺良率。

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。

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。

Claims (7)

1.一种天线的封装结构，其特征在于，所述封装结构包括：

重新布线层，所述重新布线层包括第一面以及相对的第二面；

金属柱，通过金属焊料固定并电性连接于所述重新布线层的第二面，所述金属焊料完全包覆所述金属柱的底部，所述金属柱垂直于所述重新布线层；

封装层，包覆所述金属柱，且其顶面显露所述金属柱；

天线金属层，形成于所述封装层上，所述天线金属层与所述金属柱连接；

天线电路芯片，结合于所述重新布线层的第一面，并通过所述重新布线层以及所述金属柱与所述天线金属层电性连接；以及

金属凸块，形成于所述重新布线层的第一面，以实现所述重新布线层的电性引出。

2.根据权利要求1所述的天线的封装结构，其特征在于：所述金属焊料固化后的形状为梯形，且所述梯形的下底角的角度介于45度至90度之间。

3.根据权利要求1所述的天线的封装结构，其特征在于：所述金属焊料包括锡或金锡合金，所述金属柱的材料包括金、银、铜、铝中的一种。

4.根据权利要求1所述的天线的封装结构，其特征在于：所述金属柱的径向宽度介于100微米～5000微米之间。

5.根据权利要求4所述的天线的封装结构，其特征在于：所述金属柱的径向宽度介于1000微米～2000微米之间。

6.根据权利要求1所述的天线的封装结构，其特征在于：所述封装层的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。

7.根据权利要求1所述的天线的封装结构，其特征在于：所述天线电路芯片包括主动组件及被动组件中的一种或两种，其中所述主动组件包括电源管理电路、发射电路及接收电路中的一种，所述被动组件包括电阻、电容及电感中的一种。

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