扇出型封装结构制造技术

本申请提供了一种扇出型封装结构。该扇出型封装结构包括：线路板；至少两个电接触结构，设置在线路板的表面上；再布线层，设置在电接触结构的表面上，再布线层通过电接触结构与线路板电连接；微带天线，设置在再布线层内或者设置在再布线层的表面上；天线馈线，设置在再布线层内或者设置在再布线层的表面上，天线馈线与微带天线电连接；天线反射平面，设置在线路板的表面上或者设置在再布线层的表面上，微带天线和天线反射平面隔离设置，天线反射平面为人工磁导体结构；介质层，设置在再布线层的表面上；射频芯片，设置在介质层中，通过再布线层与微带天线电连接。该扇出型封装结构采用人工磁导体结构作为天线反射平面，能够获得更宽的频带宽度。

Fanout packaging structure

The present invention provides a fanout type packaging structure. The fan-out package structure comprises a circuit board; at least two electric contact structures are arranged on the surface of the circuit board; a wiring layer is arranged on the surface of the electric contact structure, and the wiring layer is electrically connected with the circuit board through the electric contact structure; and a microstrip antenna is arranged in the re-wiring layer or on the surface of the re-wiring layer. The antenna feeder is arranged in the redistribution layer or on the surface of the redistribution layer, and the antenna feeder is electrically connected with the microstrip antenna; the antenna reflector plane is arranged on the surface of the circuit board or on the surface of the redistribution layer, and the microstrip antenna and the antenna reflector plane are isolated, and the antenna reflector plane is an artificial permeance. Volume structure; dielectric layer, set on the surface of the redistribution layer; RF chip, set in the dielectric layer, through the redistribution layer and microstrip antenna electrically connected. The fan-out packaging structure uses an artificial magnetic conductor structure as the antenna reflector plane to achieve wider bandwidth.

【技术实现步骤摘要】
扇出型封装结构
本申请涉及封装领域，具体而言，涉及一种扇出型封装结构。
技术介绍
一个多世纪以来，无线通信技术成为现代最成功的技术之一，其通信数据量一直呈现指数增长。如今，在一系列新兴领域，如增强现实(AugmentedReality，简称AR)、虚拟现实(VirtualReality，简称VR)、物联网(InternetofThings，简称IoT)、车联网(InternetofVehicles，简称IoV)以及工业自动化等的驱动下，这一数据量增长趋势仍将持续。然而，随着无线通信技术的高速发展，在低频段可用的频谱资源即将耗尽。因此，要实现高速、宽带无线通信，在微波波段以上开发新的频谱资源成为必然趋势。毫米波(通常指30GHz～300GHz频段的电磁波)由于其短波长、宽频谱、窄波束、高分辨率和强抗干扰能力等优点，在短距离通信中有着广泛的应用前景。在5G通信试验阶段，全球移动通信系统协会(GlobalSystemforMobileCommunicationsassembly,GSMA)发布中国、美国、日本等国均划分了毫米波波段。但是，毫米波应用的一个潜在难点是射频前端和天线间的传输损耗问题变得不可忽略。在未来的毫米波通信应用，为了有效对抗射频收发机与天线之间的路径损耗，天线级封装成为很好的解决方案。天线级封装(AntennainPackage，简称AiP)技术是通过封装材料与工艺将天线集成在芯片的封装内，该技术很好地兼顾了天线性能、成本及体积，已经被广泛应用于无线通信、手势雷达、车载雷达以及相控阵等领域中。现存的天线阵列与射频模块的集成基底包括印刷电路板基底、低温共烧陶瓷基底、薄膜基底，其中，薄膜基底中又包括有转接板和去转接板这两种形式，PCB基底和LTCC基底的制造精度低，集成度低、且高频介质损耗大，ThinFilm基底中带有转接板的封装形式虽然加工精度较高，但需要在转接板(厚度约300um-400um)上加工硅通孔/玻璃通孔实现互连，通孔互连结构的不连续性易造成阻抗失配，而且硅材料高频介电损耗很大，同时也增加了加工成本；相反，避免使用转接板的扇出型封装方式可实现晶圆级封装，成为当今研究热点之一，其基底材料为聚酰亚胺(Polyimide，简称PI)，虽然聚酰亚胺材料也有一定的损耗，但两金属层之间的介质层在8.8um-15.5um左右，金属线宽约15um，大大缩短了传输路径，减小了损耗，提高了集成度。现存的扇出型集成天线与射频模块的封装结构有多种，其中的一种是：如图1所示，将包括多个贴片天线500的贴片天线阵列设在塑封胶层400上，天线的反射平面200集成在再布线层100中，这种天线集成结构存在几个不足：1)塑封胶材料介电损耗较大，会降低天线的增益；2)射频芯片300位于贴片天线阵列的基底中，使得贴片天线阵列与射频芯片300之间的电磁干扰严重。另外的一种是：天线贴片集成在再布线层中，在封装体下方的PCB板上制作金属反射平面，且天线与射频模块间无电磁屏蔽结构，这种方法存在几个不足：1)天线基底的厚度(贴片天线和金属反射平面之间的宽度)受限于封装体焊球的高度，致使天线的频带宽度受限；2)天线基底的厚度受多个不可控因素的影响，如焊球的塌陷程度、回流条件及封装体的重量等，由此造成天线性能难以控制；3)天线辐射的电磁波经过塑封料会造成较大的损耗，降低整个射频模块的辐射效率，为了降低塑封胶损耗，需要在天线顶端的塑封胶中挖空腔，这样会大大增加工艺复杂性和难度；4)为了实现天线与射频芯片之间良好的电磁屏蔽，天线阵列与射频芯片之间的距离较大，从而增大了封装体的面积。在
技术介绍
部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的
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的理解，因此，
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中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。
技术实现思路
本申请的主要目的在于提供一种扇出型封装结构，以解决现有技术中的天线基底的厚度受限于封装体焊球的高度，导致天线的频带宽度受限的问题。为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种扇出型封装结构，该扇出型封装结构包括：线路板；至少两个电接触结构，设置在上述线路板的表面上；再布线层，设置在上述电接触结构的远离上述线路板的表面上，上述再布线层通过上述电接触结构与上述线路板电连接；微带天线，设置在上述再布线层内或者设置在上述再布线层的表面上；天线馈线，设置在上述再布线层内或者设置在上述再布线层的表面上，且上述天线馈线与上述微带天线电连接；天线反射平面，设置在上述线路板的靠近上述再布线层的表面上或者设置在上述再布线层的靠近上述线路板的表面上，且上述微带天线和上述天线反射平面隔离设置，上述天线反射平面为人工磁导体结构；介质层，设置在上述再布线层的远离上述线路板的表面上；射频芯片，设置在上述介质层中，且上述射频芯片的有源面与上述再布线层电连接，上述射频芯片通过上述再布线层与上述微带天线电连接。进一步地，上述微带天线设置在上述再布线层的靠近上述线路板的表面上，上述天线反射平面设置在上述线路板的靠近上述再布线层的表面上。进一步地，上述扇出型封装结构还包括：部分反射表面结构，设置在上述介质层的远离上述再布线层的表面上。进一步地，上述扇出型封装结构还包括：第一接地孔，位于上述介质层和上述再布线层中，且上述射频芯片和上述微带天线位于上述第一接地孔的两侧，优选上述第一接地孔有多个，且任意相邻的两个上述第一接地孔之间的距离为工作频率下电磁波在上述介质层中传输时的波长的0.09～0.11倍；进一步优选上述第一接地孔包括第一孔本体和第一填充金属层，上述第一填充金属层位于上述第一孔本体的底壁以及侧壁上。进一步地，其中的部分上述电接触结构为接地电接触结构，优选任意两个上述接地电接触结构之间的距离为工作频率下电磁波在自由空间中传输时的波长的0.09～0.11倍。进一步地，上述扇出型封装结构还包括：接地镀通孔，位于上述线路板中，优选上述接地镀通孔有多个，且任意相邻两个上述接地镀通孔之间距离为工作频率下电磁波在上述线路板中传输时的波长的0.09～0.11倍，更进一步优选上述接地镀通孔包括第二孔本体和第二填充金属层，上述第二填充金属层位于上述第二孔本体的底壁以及侧壁上。进一步地，上述电接触结构包括刚性核以及导电壳，上述导电壳包裹在上述刚性核的外表面。进一步地，部分的上述电接触结构为支撑电接触结构。进一步地，上述扇出型封装结构还包括：背金层，设置在上述介质层内且位于上述射频芯片的远离上述再布线层的表面上。进一步地，上述扇出型封装结构还包括：第二接地孔，位于上述介质层中且设置在上述射频芯片的远离上述再布线层的表面上，优选上述第二接地孔有多个，进一步优选上述第二接地孔包括第三孔本体和第三填充金属层，上述第三填充金属层位于上述第三孔本体的底壁以及侧壁上。进一步地，上述扇出型封装结构还包括：金属接地层，设置在上述介质层的远离上述再布线层的表面上且与上述部分反射表面结构间隔设置，且上述金属接地层与上述第二接地孔电连接。进一步地，上述扇出型封装结构还包括：保护层，设置在上述介质层的裸露表面上、上述部分反射表面结构的裸露表面上以及上述金属接地层的裸露表面上。进一步地，上述再布线层包括本体层和设置在上述本体层中的金属互连结构，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扇出型封装结构，其特征在于，所述扇出型封装结构包括：线路板(10)；至少两个电接触结构(20)，设置在所述线路板(10)的表面上；再布线层(30)，设置在所述电接触结构(20)的远离所述线路板(10)的表面上，所述再布线层(30)通过所述电接触结构(20)与所述线路板(10)电连接；微带天线(40)，设置在所述再布线层(30)内或者设置在所述再布线层(30)的表面上；天线馈线(50)，设置在所述再布线层(30)内或者设置在所述再布线层(30)的表面上，且所述天线馈线(50)与所述微带天线(40)电连接；天线反射平面(60)，设置在所述线路板(10)的靠近所述再布线层(30)的表面上或者设置在所述再布线层(30)的靠近所述线路板(10)的表面上，且所述微带天线(40)和所述天线反射平面(60)隔离设置，所述天线反射平面(60)为人工磁导体结构；介质层(70)，设置在所述再布线层(30)的远离所述线路板(10)的表面上；以及射频芯片(80)，设置在所述介质层(70)中，且所述射频芯片(80)的有源面与所述再布线层(30)电连接，所述射频芯片(80)通过所述再布线层(30)与所述微带天线(40)电连接。...

【技术特征摘要】
1.一种扇出型封装结构，其特征在于，所述扇出型封装结构包括：线路板(10)；至少两个电接触结构(20)，设置在所述线路板(10)的表面上；再布线层(30)，设置在所述电接触结构(20)的远离所述线路板(10)的表面上，所述再布线层(30)通过所述电接触结构(20)与所述线路板(10)电连接；微带天线(40)，设置在所述再布线层(30)内或者设置在所述再布线层(30)的表面上；天线馈线(50)，设置在所述再布线层(30)内或者设置在所述再布线层(30)的表面上，且所述天线馈线(50)与所述微带天线(40)电连接；天线反射平面(60)，设置在所述线路板(10)的靠近所述再布线层(30)的表面上或者设置在所述再布线层(30)的靠近所述线路板(10)的表面上，且所述微带天线(40)和所述天线反射平面(60)隔离设置，所述天线反射平面(60)为人工磁导体结构；介质层(70)，设置在所述再布线层(30)的远离所述线路板(10)的表面上；以及射频芯片(80)，设置在所述介质层(70)中，且所述射频芯片(80)的有源面与所述再布线层(30)电连接，所述射频芯片(80)通过所述再布线层(30)与所述微带天线(40)电连接。2.根据权利要求1所述的扇出型封装结构，其特征在于，所述微带天线(40)设置在所述再布线层(30)的靠近所述线路板(10)的表面上，所述天线反射平面(60)设置在所述线路板(10)的靠近所述再布线层(30)的表面上。3.根据权利要求1所述的扇出型封装结构，其特征在于，所述扇出型封装结构还包括：部分反射表面结构(90)，设置在所述介质层(70)的远离所述再布线层(30)的表面上。4.根据权利要求3所述的扇出型封装结构，其特征在于，所述扇出型封装结构还包括：第一接地孔(100)，位于所述介质层(70)和所述再布线层(30)中，且所述射频芯片(80)和所述微带天线(40)位于所述第一接地孔(100)的两侧，优选所述第一接地孔(100)有多个，且任意相邻的两个所述第一接地孔(100)之间的距离为工作频率下的电磁波在所述介质层(70)中传输时的波长的0.09～0.11倍；进一步优选所述第一接地孔(100)包括第一孔本体(101)和第一填充金属层(102)，所述第一填充金属层(102)位于所述第一孔本体(101)的底壁以及侧壁上。5.根据权利要求1所述的扇出型封装结构，其特征在于，其中的部分所述电接触结构(20)为接地电接触结构(22)，优选任意两个所述接地电接触结构(22)之间的距离为工作频率下的电磁波在自由空间中传输时的波长的0.09～0.11倍。6.根据权利要求1所述的扇出型封装结构，其特征在于，所述扇出型封装结构还包括：接地镀通孔(110)，位于所述线路板(10)中，优选所述接地镀通孔(110)有多个，且任意相邻两个所述接地镀通孔(110)之间距离为工作...

【专利技术属性】
技术研发人员：王启东，薛梅，田更新，邱德龙，曹立强，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11