TWI700801B - 電子封裝件及其製法 - Google Patents

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Abstract

一種電子封裝件及其製法，係於一具有第一天線部之承載結構上設置至少一具有第二天線部之基板結構，再將一具有第一天線體與第二天線體之天線結構藉由複數支撐件堆疊於該承載結構上以遮蓋該第一天線部與該第二天線部，使該第一天線體對應該第一天線部，該第二天線體對應該第二天線部，俾藉由該基板結構設於該承載結構上，以產生其它頻率之5G毫米波，使該天線結構可依需求產生不同之天線訊號。

Description

電子封裝件及其製法
本發明係關於一種電子封裝件，特別是關於一種具有天線結構之電子封裝件及其製法。
現今無線通訊技術已廣泛應用於各式消費性電子產品(如手機、平板電腦等)，以利接收或發送各種無線訊號。為滿足消費性電子產品的便於攜帶性及上網便利性(如觀看多媒體內容)，無線通訊模組之製造與設計係朝輕、薄、短、小之需求作開發，其中，平面天線(Patch Antenna)因具有體積小、重量輕與製造容易等特性而廣泛利用在電子產品之無線通訊模組中。
目前的多媒體內容因畫質的提升而造成其檔案資料量變得更大，故無線傳輸的頻寬也需變大，因而產生第五代的無線傳輸(5G)，另5G因傳輸頻率較高，其相關無線通訊模組的要求也較高。
有關5G之應用係未來全面商品化之趨勢，其應用頻率範圍約在1GHz~1000GHz之間的高頻頻段，其商業應用模式為5G搭配4G LTE， 並於戶外架設一蜂巢式基站以配合設於室內的小基站，故5G行動通訊會於基站內使用大量天線以符合5G系統的大容量快速傳輸且低延遲。
第1圖係習知無線通訊模組1之立體示意圖。如第1圖所示，該無線通訊模組1係包括：一基板10、設於該基板10上之複數電子元件11、一天線結構12以及封裝材13。該基板10係為電路板並呈矩形體。該電子元件11係設於該基板10上且電性連接該基板10。該天線結構12係為平面型且具有一天線本體120與一導線121，該天線本體120藉由該導線121電性連接該電子元件11。該封裝材13覆蓋該電子元件11與該部分導線121。
以應用於智慧型手機為例，5G頻段可分為3.5Ghz~6Ghz、28Ghz、39Ghz、60Ghz、71Ghz~73Ghz等，且5G系統因訊號品質與傳輸速度要求，而需更多天線配置，以提升訊號的品質與傳輸速度。
惟，習知無線通訊模組1中，該天線結構12係為平面型，且該基板10之長寬尺寸均為固定，致使線路佈線空間(層數)有限，因而限制該天線結構12之功能，造成該無線通訊模組1無法提供運作5G系統所需之電性功能，難以達到5G系統之天線運作之需求。
再者，若於該基板10之表面上增加佈設區域以形成多種頻率之天線本體120，將使該基板10之寬度增加，導致難以縮小該無線通訊模組1的寬度，造成該無線通訊模組1無法達到微小化之需求。
因此，如何克服上述習知技術之種種問題，實已成目前亟欲解決的課題。
鑑於上述習知技術之缺失，本發明係提供一種電子封裝件，係包括：承載結構，係具有第一天線部；至少一基板結構，係設於該承載結構上，其中，該基板結構係具有第二天線部；以及天線結構，係藉由複數支撐件堆疊於該承載結構上以遮蓋該第一天線部與該二天線部，其中，該天線結構係具有對應該第一天線部之第一天線體及對應該第二天線部之第二天線體。
本發明復提供一種電子封裝件之製法，係包括：將至少一具有第二天線部之基板結構設於一具有第一天線部之承載結構上；以及將天線結構藉由複數支撐件堆疊於該承載結構上，以令該天線結構遮蓋該第一天線部與該二天線部，其中，該天線結構係具有對應該第一天線部之第一天線體及對應該第二天線部之第二天線體。
前述之電子封裝件及其製法中，該天線結構與該承載結構之間係形成有第一空氣間隙。例如，該第一天線體與該第一天線部之間的訊號頻率係對應該第一空氣間隙之高度；或者，該第一空氣間隙係位於該第一天線部與該第一天線體之間。亦或，該天線結構與該基板結構之間係形成有第二空氣間隙，且該第二空氣間隙之高度係小於該第一空氣間隙之高度，使該第二天線體與該第二天線部之間的訊號頻率係大於該第一天線體與該第一天線部之間的訊號頻率。
前述之電子封裝件及其製法中，該天線結構與該基板結構之間係形成有空氣間隙。例如，該第二天線體與該第二天線部之間的訊號頻率係對應該空氣間隙之高度；或者，該空氣間隙係位於該第二天線部與該第二天線體之間。
前述之電子封裝件及其製法中，該承載結構上係設有複數個該基板結構。例如，該天線結構與各該基板結構之間係形成有複數空氣間 隙。進一步，該複數空氣間隙之高度係不相同，且該複數空氣間隙中之高度較小者，其所對應之該第二天線體與該第二天線部之間的訊號頻率係較高。
前述之電子封裝件及其製法中，復包括配置電子元件於該承載結構上。
由上可知，本發明之電子封裝件及其製法中，主要藉由將至少一具有第二天線部之基板結構設於具有第一天線部之承載結構上，以產生其它頻率之5G毫米波，使接置於該承載結構上之天線結構可依需求產生不同之天線訊號，以令電子元件傳接所需頻率之5G毫米波，故相較於習知技術，本發明之電子封裝件能提升該天線結構之功能，使該電子封裝件能提供運作5G系統所需之電性功能，以達到5G系統之天線運作之需求。
再者，將該基板結構置放於該承載結構上，因而無需於該承載結構上增加佈設區域，使本發明之製法能於預定的承載結構尺寸下製作各種頻率之天線，進而使該電子封裝件能符合微小化之需求。
1‧‧‧無線通訊模組
10‧‧‧基板
11‧‧‧電子元件
12,2b‧‧‧天線結構
120‧‧‧天線本體
121‧‧‧導線
13‧‧‧封裝材
2,3,4‧‧‧電子封裝件
2a‧‧‧封裝模組
20‧‧‧承載結構
20a‧‧‧第一側
20b‧‧‧第二側
200‧‧‧第一天線部
201‧‧‧絕緣體
202‧‧‧線路層
21,41‧‧‧電子元件
21a‧‧‧作用面
21b‧‧‧非作用面
210‧‧‧導電凸塊
22,32‧‧‧基板結構
220,320‧‧‧第二天線部
23‧‧‧支撐件
24‧‧‧基部
24a‧‧‧第一天線體
24b,34b‧‧‧第二天線體
29‧‧‧導電元件
h1,h2,h3‧‧‧高度
t1‧‧‧第一空氣間隙
t2,t3‧‧‧第二空氣間隙
A‧‧‧作用區
B‧‧‧置放區
第1圖係為習知無線通訊模組之剖面示意圖。
第2A至2B圖係為本發明之電子封裝件之製法之剖面示意圖。
第3及4圖係為本發明之電子封裝件之其它實施例之剖面示意圖。
以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。
須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如「上」、「第一」、「第二」及「一」等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇。
第2A至2B圖係為本發明之電子封裝件2之製法之剖面示意圖。
如第2A圖所示，提供一配置有電子元件21之承載結構20，於該承載結構20表面上係定義有相互分離之作用區A與置放區B，其中，該作用區A係具有第一天線部200。接著，將至少一基板結構22設於該承載結構20之置放區B上，以形成一封裝模組2a，其中，該基板結構22係具有第二天線部220。
於本實施例中，該承載結構20係具有相對之第一側20a與第二側20b，且該承載結構20係例如具有核心層與線路部之基板(substrate)或具有線路部之無核心層(coreless)式基板，其具有絕緣體201與結合該絕緣體201上之線路層202，該線路層202例如為扇出(fan out)型重佈線路層(redistribution layer，簡稱RDL)，其包含該第一天線部200。具體地， 形成該線路層202之材質係例如為銅，且形成該絕緣體201之材質係例如為聚對二唑苯(Polybenzoxazole，簡稱PBO)、聚醯亞胺(Polyimide，簡稱PI)、預浸材(Prepreg，簡稱PP)等之介電材。應可理解地，該承載結構亦可為其它可供承載如晶片等電子元件之承載單元，例如導線架(leadframe)或矽中介板(silicon interposer)，並不限於上述。
再者，該電子元件21係設於該承載結構20之第二側20b上，且該電子元件21係為主動元件、被動元件或其二者組合等，其中，該主動元件係例如半導體晶片，且該被動元件係例如電阻、電容及電感。例如，該電子元件21係為主動元件，如具發射5G毫米波(mmWave)功能之半導體晶片，其具有相對之作用面21a與非作用面21b，其作用面21a藉由複數如銲錫材料之導電凸塊210以覆晶方式設於該線路層202上並電性連接該線路層202(及第一天線部200)，以令該第一天線部200接發所需之毫米波；或者，該電子元件21可藉由複數銲線(圖略)以打線方式電性連接該線路層202。然而，有關該電子元件電性連接該承載結構之方式不限於上述。
又，該基板結構22係設於該承載結構20之第一側20a上並電性連接該承載結構20之線路層202，以令該電子元件21可透過該承載結構20電性連接該基板結構22，且該基板結構22係例如具有核心層與線路部之基板(substrate)或具有線路部之無核心層(coreless)式基板，其具有絕緣體與結合該絕緣體上之線路層，該線路層例如為扇出(fan out)型重佈線路層(redistribution layer，簡稱RDL)並包含該第二天線部220。具體地，形成該線路層之材質係例如為銅，且形成該絕緣體之材質係例如為聚對二唑苯(PBO)、聚醯亞胺(PI)、預浸材(PP)等之介電材。
另外，該承載結構20之第二側20b復可設置複數如銲球之導電元件29，以利用該些導電元件29設於一電路板(圖略)上。
如第2B圖所示，將一天線結構2b藉由複數支撐件23堆疊於該承載結構20之第一側20a上，以令該天線結構2b遮蓋該作用區A與該基板結構22，以形成本發明之電子封裝件2。
於本實施例中，該天線結構2b係為天線板形式，其包含一基部24以及結合該基部24之線路部(圖略)、第一天線體24a及第二天線體24b，其中，該第一天線體24a對應該第一天線部200，而該第二天線體24b對應該第二天線部220。具體地，該第一天線體24a與該第一天線部200係以耦合方式傳輸訊號。例如，該第一天線體24a與該第一天線部200係可由交變電壓、交變電流或輻射變化產生輻射能量，且該輻射能量係為電磁場，以令該第一天線體24a與該第一天線部200能相互電磁耦合，使天線訊號能於該第一天線體24a與該第一天線部200之間傳遞。同理地，該第二天線體24b與該第二天線部220亦以耦合方式傳輸訊號。
再者，該天線結構2b與該承載結構20之第一側20a之間係形成有第一空氣間隙t1，且該天線結構2b與該基板結構22之間係形成有第二空氣間隙t2。具體地，該第一空氣間隙t1係位於該第一天線部200與該第一天線體24a之間，且該第二空氣間隙t2係位於該第二天線部220與該第二天線體24b之間，使該第二空氣間隙t2之高度h2係小於該第一空氣間隙t1之高度h1。另外，於其它實施例中，如第3圖所示，該基板結構22,32之數量可依需求配置，且該天線結構2b與各該基板結構22,32之間係形成有複數第二空氣間隙t2,t3，例如，各該第二空氣間隙t2,t3之高度h2,h3可不相同。
又，由於空氣(Air)係為最佳的低損耗(low loss)介質，其介電常數(Dielectric Constant，簡稱Dk)係為1，且介電損失(Dielectric Loss，簡稱Df)係為零，故藉由形成該空氣間隙，以提高該電子封裝件2對應5G通訊功能之天線效能。例如，該第一天線體24a與該第一天線部200之間的 訊號頻率係對應該第一空氣間隙t1之高度h1，該第二天線體24b與該第二天線部220,320之間的訊號頻率係對應該第二空氣間隙t2,t3之高度h1,h2。具體地，基於空氣間隙之高度越小而其對應之天線訊號頻率越大之原則，該第二天線體24b與該第二天線部220,320之間的訊號頻率(如39GHz或60GHz)係大於該第一天線體24a與該第一天線部200之間的訊號頻率(如28GHz)，且該複數第二空氣間隙t2,t3之高度h2,h3越小(h3<h2)，其對應之該第二天線體24a與該第二天線部220,320之間的訊號頻率越高(該二天線部320所對應之60GHz>第一天線部220所對應之39GHz)。
另外，該支撐件23係電性連接該承載結構20之線路層202及該天線結構2b之線路部。具體地，該支撐件23係為銲球(solder ball)、銅核心球、如銅材或金材等之金屬件(如柱狀、塊狀或針狀)或其它適當構件等。
本發明之製法係藉由該基板結構22,32置放於該承載結構20上之設計，以調整該第二空氣間隙t2,t3之高度h2,h3，即可產生其它頻率之5G毫米波，使該天線結構2b可依需求產生不同之天線訊號(亦即該第一天線體24a與該第一天線部200之間的訊號、該第二天線體24b與該第二天線部220之間的訊號、或另一該第二天線體34b與另一該第二天線部320之間的訊號)，以令射頻晶片(即該電子元件21)傳接所需頻率之5G毫米波。具體地，該電子元件21藉由該第一天線部200傳接發出28吉赫(GHz)頻率之5G毫米波訊號；或者，該電子元件21藉由該基板結構22之第二天線部220傳接39吉赫(GHz)頻率之5G毫米波訊號；亦或，該電子元件21藉由另一基板結構32之第二天線部320傳接60吉赫(GHz)頻率之5G毫米波訊號。
因此，相較於習知技術，於量產該電子封裝件2,3時，本發明藉由該封裝模組2a包含多種頻率之天線部(該第一天線部200及第二天線部 220,320)之設計，只需將具有不同天線型態(該第一天線體24a與第二天線體24b,34b之圖案形式依射頻需求變化或該基部24之厚度d依射頻需求變化)之天線結構2b電性連接同一型式之封裝模組2a，即可產製各種頻率之射頻產品，而無需將每一種頻率之射頻晶片製作成獨立封裝模組(即習知技術至少需開設三條不同製程之生產線以製作三種型式之射頻模組)，因而能縮減生產線之數量以降低生產成本，且能增加生產速度以提升產能。
再者，本發明係將該基板結構22疊置於該承載結構20上，因而無需於該承載結構20上增加佈設區域，使本發明之製法能於預定的承載結構20尺寸下製作各種頻率之天線(即毫米波式天線)，進而使該電子封裝件2,3能符合微小化之需求。
另一方面，單一該電子元件21可依需求傳接單一訊號或複數訊號；或者，如第4圖所示之電子封裝件4，可配置多個電子元件21,41，以對應控制該第一天線部200及第二天線部220,320。
本發明復提供一種電子封裝件2,3,4，係包括：一承載結構20、至少一基板結構22,32以及一天線結構2b。
所述之承載結構20係於表面上係定義有相互分離之作用區A與置放區B，其中，該作用區A係具有第一天線部200。
所述之基板結構22,32係設於該承載結構20之置放區B上，其中，該基板結構22係具有第二天線部220,320。
所述之天線結構2b係藉由複數支撐件23堆疊於該承載結構20上以遮蓋該作用區A與該基板結構22,32，其中，該天線結構2b係具有對應該第一天線部200之第一天線體24a及對應該第二天線部220,320之第二天線體24b,34b。
於一實施例中，該天線結構2b與該承載結構20之間係形成有第一空氣間隙t1。例如，該第一天線體24a與該第一天線部200之間的訊號頻率係對應該第一空氣間隙t1之高度h1。或者，該第一空氣間隙t1係位於該第一天線部200與該第一天線體24a之間。亦或，該天線結構2b與該基板結構22,32之間係形成有第二空氣間隙t2,t3，且該第二空氣間隙t2,t3之高度h2,h3係小於該第一空氣間隙t1之高度h1，使該第二天線體24b與該第二天線部220,320之間的訊號頻率係大於該第一天線體24a與該第一天線部200之間的訊號頻率。
於一實施例中，該天線結構2b與該基板結構22,32之間係形成有第二空氣間隙t2,t3。例如，該第二天線體24b與該第二天線部220,320之間的訊號頻率係對應該第二空氣間隙t2,t3之高度h2,h3。或者，該第二空氣間隙t2,t3係位於該第二天線部220,320與該第二天線體24b,34b之間。
於一實施例中，該承載結構20之置放區B上係設有複數個該基板結構22,32。例如，該天線結構2b與各該基板結構22,32之間係形成有複數第二空氣間隙t2,t3。進一步，該複數第二空氣間隙t2,t3之高度h2,h3係不相同，且該複數第二空氣間隙t2,t3中之高度h3較小者，其所對應之該第二天線體24b與該第二天線部320之間的訊號頻率係較高。
於一實施例中，所述之電子封裝件2,3,4復包括配置於該承載結構20上之至少一電子元件21,41。
綜上所述，本發明之電子封裝件及其製法，係藉由將可產生不同射頻之基板結構設於單一承載結構上，以於量產時，只需將天線結構堆疊於該承載結構上，即可產製具有各種頻率之射頻產品，而無需將每一種頻率之射頻晶片分別製作成獨立封裝件，故本發明之電子封裝件能提供 運作5G系統所需之電性功能，以達到5G系統之各種頻率之天線運作之需求。
上述實施例係用以例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。
2‧‧‧電子封裝件
2b‧‧‧天線結構
20‧‧‧承載結構
20a‧‧‧第一側
20b‧‧‧第二側
200‧‧‧第一天線部
21‧‧‧電子元件
22‧‧‧基板結構
220‧‧‧第二天線部
23‧‧‧支撐件
24‧‧‧基部
24a‧‧‧第一天線體
24b‧‧‧第二天線體
29‧‧‧導電元件
h1,h2‧‧‧高度
t1‧‧‧第一空氣間隙
t2‧‧‧第二空氣間隙

Claims (28)

  1. 一種電子封裝件，係包括：承載結構，係具有第一天線部；至少一基板結構，係設於該承載結構上且具有第二天線部；以及天線結構，係藉由複數支撐件堆疊於該承載結構上以遮蓋該第一天線部與該二天線部，其中，該天線結構係具有對應該第一天線部之第一天線體及對應該第二天線部之第二天線體。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電子封裝件，其中，該天線結構與該承載結構之間係形成有第一空氣間隙。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電子封裝件，其中，該第一天線體與該第一天線部之間的訊號頻率係對應該第一空氣間隙之高度。
  4. 申請專利範圍第2項所述之電子封裝件，其中，該第一空氣間隙係位於該第一天線部與該第一天線體之間。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之電子封裝件，其中，該天線結構與該基板結構之間係形成有第二空氣間隙，且該第二空氣間隙之高度係小於該第一空氣間隙之高度。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之電子封裝件，其中，該第二天線體與該第二天線部之間的訊號頻率係大於該第一天線體與該第一天線部之間的訊號頻率。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之電子封裝件，其中，該天線結構與該基板結構之間係形成有空氣間隙。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之電子封裝件，其中，該第二天線體與該第二天線部之間的訊號頻率係對應該空氣間隙之高度。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之電子封裝件，其中，該空氣間隙係位於該第二天線部與該第二天線體之間。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之電子封裝件，其中，該承載結構上係設有複數該基板結構。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之電子封裝件，其中，該天線結構與各該基板結構之間係形成有複數空氣間隙。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之電子封裝件，其中，該複數空氣間隙之高度係不相同。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之電子封裝件，其中，該複數空氣間隙中之高度較小者，其所對應之該第二天線體與該第二天線部之間的訊號頻率係較高。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之電子封裝件，復包括配置於該承載結構上之電子元件。
  15. 一種電子封裝件之製法，係包括：將至少一具有第二天線部之基板結構設於一具有第一天線部之承載結構上；以及將天線結構藉由複數支撐件堆疊於該承載結構上，以令該天線結構遮蓋該第一天線部與該二天線部，其中，該天線結構係具有對應該第一天線部之第一天線體及對應該第二天線部之第二天線體。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之電子封裝件之製法，其中，該天線結構與該承載結構之間係形成有第一空氣間隙。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之電子封裝件之製法，其中，該第一天線體與該第一天線部之間的訊號頻率係對應該第一空氣間隙之高度。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之電子封裝件之製法，其中，該第一空氣間隙係位於該第一天線部與該第一天線體之間。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之電子封裝件之製法，其中，該天線結構與該基板結構之間係形成有第二空氣間隙，且該第二空氣間隙之高度係小於該第一空氣間隙之高度。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之電子封裝件之製法，其中，該第二天線體與該第二天線部之間的訊號頻率係大於該第一天線體與該第一天線部之間的訊號頻率。
  21. 如申請專利範圍第15項所述之電子封裝件之製法，其中，該天線結構與該基板結構之間係形成有空氣間隙。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之電子封裝件之製法，其中，該第二天線體與該第二天線部之間的訊號頻率係對應該空氣間隙之高度。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之電子封裝件之製法，其中，該空氣間隙係位於該第二天線部與該第二天線體之間。
  24. 如申請專利範圍第15項所述之電子封裝件之製法，其中，該承載結構上係設有複數該基板結構。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之電子封裝件之製法，其中，該天線結構與各該基板結構之間係形成有複數空氣間隙。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之電子封裝件之製法，其中，該複數空氣間隙之高度係不相同。
  27. 如申請專利範圍第26項所述之電子封裝件之製法，其中，該複數空氣間隙中之高度較小者，其所對應之該第二天線體與該第二天線部之間的訊號頻率係較高。
  28. 如申請專利範圍第15項所述之電子封裝件之製法，復包括配置電子元件於該承載結構上。
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