具有集成天线的半导体封装及其形成方法技术

本发明专利技术涉及具有集成天线的半导体封装及其形成方法。根据本发明专利技术的实施例，半导体封装包括具有第一主表面和相对的第二主表面的衬底。第一芯片设置在该衬底中。该第一芯片包括在该第一主表面的多个接触焊盘。通孔条设置在衬底中。天线结构设置在通孔条内。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及。根据本专利技术的实施例，半导体封装包括具有第一主表面和相对的第二主表面的衬底。第一芯片设置在该衬底中。该第一芯片包括在该第一主表面的多个接触焊盘。通孔条设置在衬底中。天线结构设置在通孔条内。【专利说明】本申请要求2012年10月19日递交的并且通过引用被合并到本文中的欧洲专利申请12007249.1的优先权。对相关申请的交叉引用本申请涉及下面的共同未决的和共同转让的专利申请:序号13/736097，2013年I月8日递交；和序号_，代理人案号:INF2012P51784US，2013年I月8日递交，这些申请通过引用被合并到本文中。
本专利技术通常涉及半导体封装，并且更具体地涉及。
技术介绍
近来，对在IOGHz到300GHz的毫米波光谱的兴趣大大地增加。低成本高性能CMOS技术的出现为系统设计师和服务提供商开启了新视角，因为其能够以在千兆赫范围或更低范围中运行的无线电器件的相同成本结构来开发毫米波无线电器件。与可用的超宽带宽结合，这使得毫米波光谱对于支撑从所有类型的超高速数据传输、视频分布、便携式雷达、感测、检测和成像范围内的新类别的系统和应用而言比以前的更有吸引力。然而，利用这个光谱要求有设计和制造与毫米波半导体器件一起运行的可靠的、低成本的、高效的天线的能力。在毫米波系统诸如例如用于汽车安全和舒适的雷达中，天线结构被放置在高频衬底或高频印刷电路板(HF PCB)上。诸如微带天线(例如贴片天线)的天线通常建立在这些专门的高频衬底上。HF PCB通常构造性地基于罗杰斯(Rogers)、泰康利(Taconic)或其它PTFE材料。然而，归因于这些高频衬底及其装配的额外的高费用，这样的构造增加了总体成本。可在半导体单片微波集成电路(MMIC)上生成毫米波输出功率，MMIC还可被定位在HF PCB上。MMIC器件上的输入和输出往往匹配于特性阻抗(例如50欧姆)并与天线互连。MMIC器件和天线之间的这些互连通常涉及有损芯片/板接口(例如接合线)。因此，存在对用于毫米波应用的高效、低费用和成本有效的天线封装的需求。
技术实现思路
根据本专利技术的个实施例，半导体封装包括具有第一主表面和相对的第二主表面的衬底。第一芯片设置在该衬底中。该第一芯片包括在第一主表面的多个接触焊盘。在该衬底中设置通孔条。天线结构设置在该通孔条内。根据本专利技术的可选实施例，半导体系统包括半导体封装和印刷电路板。该半导体封装包括衬底，该衬底包括密封剂。该衬底具有第一主表面和相对的第二主表面。芯片和通孔条设置在该衬底中。该芯片包括在第一主表面的多个接触焊盘。天线结构设置在通孔条中。多个外部接触设置在第二主表面。印刷电路板具有前侧和背侧。该印刷电路板包括在前侧的与多个外部接触电耦合的的接触焊盘。根据本专利技术的可选实施例，一种形成半导体封装的方法包括形成具有第一主表面和相对的第二主表面的衬底。该衬底包括芯片，该芯片包括在第一主表面的多个接触焊盘。具有第一天线结构的通孔条被接近该芯片地嵌入。该天线结构通过再分配层被连接到芯片接触焊盘。【专利附图】【附图说明】为了更完整地理解本专利技术及其优点，现在参考与附图一起作出的下面的描述，其中:包括图1A-1C的图1图示了根据本专利技术的实施例的半导体封装，其中图1A图示了横截面图而图1B和IC图示了俯视截面图；图2图示了根据本专利技术的可选实施例的图示了偶极天线的半导体封装的俯视截面图；图3图示了根据本专利技术的可选实施例的图示了折叠的偶极天线的半导体封装的俯视截面图；图4图示了根据本专利技术的可选实施例的图示了环形天线的半导体封装的俯视截面图；图5图示了根据本专利技术的可选实施例的图示了回路天线的半导体封装的俯视截面图；图6图示了根据本专利技术的可选实施例的图示了共面的贴片天线的半导体封装的俯视截面图；图7图示了根据本专利技术的可选实施例的图示了天线阵列的半导体封装的俯视截面图；图8图示了根据本专利技术的可选实施例的包括无源器件的半导体封装的俯视截面图；图9图示了根据本专利技术的可选实施例的包括多个半导体芯片的半导体封装的横截面图；图10图示了根据本专利技术的可选实施例的包括多个堆叠半导体芯片的半导体封装的横截面图；包括图11A-11B的图11图示了根据本专利技术的可选实施例的包括散热器的半导体封装，其中图1lA为横截面图而图1lB为俯视图；包括图12A-12B的图12图示了根据本专利技术的可选实施例的包括嵌入的散热器的半导体封装，其中图12A为半导体封装的横截面图而图12B为半导体封装的俯视图；图13图示了根据本专利技术的可选实施例的包括设置在天线结构上的电介质透镜的半导体封装；包括图14A-14F的图14图示了根据本专利技术的实施例的在制作的各个阶段期间的半导体封装；图15描述了具有设置在通孔条中的集成天线的半导体封装；图16描述了根据本专利技术的实施例的具有包含附加的微带线的集成天线的半导体封装；图17图示了根据本专利技术的可选实施例的具有集成到通孔条中的反射器的半导体封装；包括图18A-18B的图18图示了根据本专利技术的可选实施例的具有集成到一个或多个通孔条中的多维天线的半导体封装；图19图示了根据本专利技术的可选实施例的具有集成到通孔条中的导向器的半导体封装；包括图20A-20C的图20图示了根据本专利技术的实施例的集成到半导体封装中的天线结构的放大图；以及包括图21A-21G的图21图示了根据本专利技术的实施例的在制作的各个阶段期间的半导体封装。在不同图中的对应数字和符号一般指代对应的部分，除非另外指示。绘制这些图以清楚地图示实施例的相关方面并且这些图不一定按比例绘制。【具体实施方式】在下面详细地讨论各种实施例的制造和使用。然而，应当意识到本专利技术提供许多可应用的专利技术构思，其可体现在广泛的各种具体上下文中。讨论的具体实施例仅仅说明了用于制造和使用本专利技术的具体方式，并且不限制专利技术的范围。集成在半导体封装中的传统天线有很多问题。在传统天线设计中，该天线集成在半导体封装的扇出区域中。在这样的传统天线设计中，反射器放置在天线之下的印刷电路板的上表面处。因此，天线的临界参数(诸如阻抗匹配、带宽、方向特性等)强烈地依赖于天线和印刷电路板(PCB)之间的距离。然而，这个距离在半导体封装的安装期间确定并且不是一个严格受控过程，导致天线的电参数中的大变化。特别地，这个距离依赖于将半导体封装与PCB贴附的回流处理、焊膏、焊球的尺寸。此外，天线和反射器之间的距离或间隔应当不超过λ /4 (这里λ表示自由空间波长)以确保在垂直于PCB的方向上的最大辐射并避免辐射的任何多重最大值(所谓的光栅波瓣)。例如，当焊球的高度大约是200 μ m时，这对应于80GHz时的λ /20和IOOGHz时的入/15的可接受间隔。然而，天线的带宽相反地依赖于这个距离。PCB上的反射器和天线之间200 μ m的距离不是最佳的，因为其限制了天线可用的带宽。更大的距离对于宽带应用和减小对装配容差的敏感性是有利的。因此，使用焊球来限定间隔限制了天线的带宽。另外，由于在印刷电路板内的反射器的放置，PCB上的宝贵基板面(real estate)被失去，否则其可被用于布线功能。另外，这样的设计约束或限制了在半导体封装和印刷电路板之间使用底层填充材料。另外，焊球被放置在半导体芯片上以改进芯片的热管理。然而，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·比尔，M·波尔穆萨维，M·沃伊诺夫斯基，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：