一种芯片和天线集成的三维封装结构及其制备方法技术

一种芯片和天线集成的三维封装结构及其制备方法，包括至少一芯片，芯片设有第一表面和第二表面，该第一表面设有功能区和电极，还包括一玻璃基板，其上设置至少一个通槽和至少一个通孔，该通槽和通孔内壁分别沉积有金属导电材料；该芯片和一散热金属块通过粘结结构嵌于通槽内，且散热金属块位于芯片的第二表面；粘结结构还填充至通孔内，并在芯片第一表面和玻璃基板一表面构成第一布线面，在散热金属块表面和玻璃基板另一表面构成第二布线面；第一布线面设有至少一金属线路以与芯片的电极电性相连；第二布线面上设有至少一接地层和至少一天线层，该天线层与通孔上的金属导电材料电性相连。本发明专利技术结构紧凑，封装厚度薄，且传输信号线路短、损耗低，电学性能高。

A three-dimensional packaging structure of integrated chip and antenna and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种芯片和天线集成的三维封装结构及其制备方法
本专利技术涉及半导体封装领域，特别是指一种一种芯片和天线集成的三维封装结构及其制备方法。
技术介绍
随着高频电子产品朝着高速化和小型化的方向发展，业界为便携式设备、娱乐和汽车等主流应用带来垂直堆叠封装方案。传统的天线通常以二维平面方式和毫米波芯片一起组装在PCB板上，因此封装体积大，面积大，整合性差，在毫米波传输下损耗大。因此，为减少天线所占电路板面积以及合理布置封装结构，提高整个天线封装效率和天线性能，需要一个高性能、紧凑和完全集成的天线封装方案。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种结构紧凑、传输信号线路短、损耗低、面积小的芯片和天线集成的三维封装结构及其制备方法。本专利技术采用如下技术方案：一种芯片和天线集成的三维封装结构，包括至少一芯片，芯片设有第一表面和第二表面，该第一表面设有功能区和电极，其特征在于：还包括一玻璃基板，其上设置至少一个通槽和至少一个通孔，该通槽和通孔内壁分别沉积有金属导电材料；该芯片和一散热金属块通过粘结结构嵌于通槽内，且散热金属块位于芯片的第二表面；粘结结构还填充至通孔内，并在芯片第一表面和玻璃基板一表面构成第一布线面，在散热金属块表面和玻璃基板另一表面构成第二布线面；第一布线面设有至少一金属线路以与芯片的电极电性相连；第二布线面上设有至少一接地层和至少一天线层，该天线层与通孔上的金属导电材料电性相连。优选的，所述接地层和所述天线层之间还设有绝缘层，该绝缘层为聚合物胶、玻璃、陶瓷或硅。优选的，所述接地层位于所述第一布线面表面并设有开孔，所述天线层延伸至开孔内以与所述通孔处的金属导电材料电性连接。优选的，还包括有钝化层，其位于所述天线层表面和所述绝缘层外露的表面。优选的，所述金属线路包括金属布线层和金属凸块；该金属布线层位于第一布线面表面并与所述芯片的电极电性相连；该金属凸块与金属布线层的外连区域电性连接。优选的，所述芯片为毫米波芯片。一种芯片和天线集成的三维封装方法，其特征在于：包括如下步骤1)在玻璃基板上制作通槽和通孔；2)在通孔和通槽内壁分别沉积金属导电材料；3)通过拾取方式，将芯片和散热金属块堆叠于通槽内；4)采用塑封、压膜或刷胶制备粘结结构固定芯片和散热金属块，该粘结结构还延伸至通孔，并在芯片和玻璃基板一表面构成第一布线面，在散热金属块表面和玻璃基板另一表面构成第二布线面；5)在第一布线面上制作至少一金属线路，并使其与芯片的电极电性相连；6)在第二布线面上制作至少一接地层和至少一天线层，并使天线层与通孔上的金属导电材料电性相连。优选的，步骤5)中,先在第一布线面上的电极所在处开孔，而后制作所述金属线路。优选的，步骤6)中，包括在第二布线面表面制作接地层，在接地层表面制作绝缘层，在绝缘层表面制作天线层。优选的，步骤6)中，还包括在天线层表面和绝缘层的外露表面制作钝化层。由上述对本专利技术的描述可知，与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术的封装结构和方法，将天线层与通孔处的金属导电材料电性连接，且通孔与芯片所在的通槽位于同一层，结构紧凑，封装厚度薄，传输信号线路短、损耗低、电学性能高。2、本专利技术的封装结构和方法，所占电路板面积小，天线封装结构整合性能高。3.本专利技术的封装结构和方法，仅仅采用一层玻璃衬底，无需玻璃键合，工艺简单，结构简单，且玻璃基板的介电性能优良、介电常数低，成本低。4、本专利技术的结构和方法，在玻璃基板上通过激光诱导刻蚀的方法做通孔和通槽，通槽用于放置芯片，通孔用于垂直互联，加工技术简单，成本低廉。5、本专利技术的结构和方法，在芯片背面增加散热金属块，提高封装结构的散热性能。6、本专利技术的结构和方法，其天线结构中的介质层即绝缘层采用单一介质，利于天线性能的稳定。附图说明图1为本专利技术实施例一结构的剖视图；图2为玻璃基板上制备通孔和通槽示意图；图3为在通孔和通槽内壁沉积金属导电材料示意图；图4为通过粘结结构将芯片和散热金属块嵌于通槽内示意图；图5为在第一布线面制作金属线路示意图；图6为在第二布线面制作天线层和接地层示意图；图7为制作金属凸块示意图；图8为本专利技术实施例二的结构图；其中：10、芯片，11、电极，20、玻璃基板，21、通槽，22、通孔，23、金属导电材料，30、粘结结构，31、第一布线面，32、第二布线面，40、散热金属块，50、金属布线层，51、金属凸块，52、接地层，53、天线层，54、绝缘层，55、钝化层。以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详述。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步的描述。实施例一参见图1，一种芯片和天线集成的三维封装结构，包括至少一芯片10和一玻璃基板20。该芯片10设有第一表面和第二表面，该第一表面设有功能区和电极11，第二表面与第一表面相对。本专利技术的芯片10主要为毫米波芯片，其包括有砷化镓(GaAs)、InP(磷化铟)毫米波芯片、氮化镓(GaN)毫米波芯片等。该玻璃基板20上设置至少一个通槽21和至少一个通孔22，通槽21和通孔22之间间隔一段距离，通槽21的数量可以是一个、两个甚至更多，通孔22的数量可以是一个、两个、三个甚至更多。该通槽21和通孔22内壁分别沉积有金属导电材料23，该通孔22内壁的金属导电材料23可沿通孔22顶端和底端延伸至玻璃基板20的第一表面和第二表面。通槽21内壁的金属导电材料23可沿通槽21内壁的顶端和底端延伸至玻璃基板20的第一表面和第二表面，也可不延伸，其也用作金属布线的电连接。该芯片10和一散热金属块40通过粘结结构30嵌于通槽21内，该芯片10第一表面与玻璃基板20第一表面平齐或不平齐，散热金属块40位于芯片10的第二表面。散热金属块40的表面可与玻璃基板20的第二表面平齐或不平齐，其横截面面积可大于、小于或等于芯片10第二表面面积，优选为等于，散热金属块40材质可采用导热性能好的金属，例如银、铜、铝等。一个通槽21内嵌入的芯片10数量可以是一个、两个甚至更多，散热金属块40的数量也可以是两个甚至更多，优选为一个。该粘结结构30还填充至通孔22内，并延伸至芯片10第一表面和玻璃基板20的第一表面构成第一布线面31，延伸至散热金属块40表面和玻璃基板20第二表面构成第二布线面32。本专利技术的粘结结构30可以是聚合物胶或塑封料等具有散热效果的粘结材料。第一布线面31设有至少一金属线路以与芯片10的电极11电性相连，该第一布线面31在芯片10的电极11处设置开孔。金属线路包括金属布线层50和金属凸块51，其可采用铜、铝、镍、金、银、钛等金属中的一种或多种。该金属布线层50位于第一布线面31表面并延伸至开孔内与芯片10的电极11电性相连。该金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种芯片和天线集成的三维封装结构，包括至少一芯片，芯片设有第一表面和第二表面，该第一表面设有功能区和电极，其特征在于：还包括一玻璃基板，其上设置至少一个通槽和至少一个通孔，该通槽和通孔内壁分别沉积有金属导电材料；该芯片和一散热金属块通过粘结结构嵌于通槽内，且散热金属块位于芯片的第二表面；粘结结构还填充至通孔内，并在芯片第一表面和玻璃基板一表面构成第一布线面，在散热金属块表面和玻璃基板另一表面构成第二布线面；第一布线面设有至少一金属线路以与芯片的电极电性相连；第二布线面上设有至少一接地层和至少一天线层，该天线层与通孔上的金属导电材料电性相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种芯片和天线集成的三维封装结构，包括至少一芯片，芯片设有第一表面和第二表面，该第一表面设有功能区和电极，其特征在于：还包括一玻璃基板，其上设置至少一个通槽和至少一个通孔，该通槽和通孔内壁分别沉积有金属导电材料；该芯片和一散热金属块通过粘结结构嵌于通槽内，且散热金属块位于芯片的第二表面；粘结结构还填充至通孔内，并在芯片第一表面和玻璃基板一表面构成第一布线面，在散热金属块表面和玻璃基板另一表面构成第二布线面；第一布线面设有至少一金属线路以与芯片的电极电性相连；第二布线面上设有至少一接地层和至少一天线层，该天线层与通孔上的金属导电材料电性相连。


2.如权利要求1所述的一种芯片和天线集成的三维封装结构，其特征在于：所述接地层和所述天线层之间还设有绝缘层,该绝缘层为聚合物胶、玻璃、陶瓷或硅。


3.如权利要求1所述的一种芯片和天线集成的三维封装结构，其特征在于：所述接地层位于所述第一布线面表面并设有开孔，所述天线层延伸至开孔内以与所述通孔处的金属导电材料电性连接。


4.如权利要求2所述的一种芯片和天线集成的三维封装结构，其特征在于：还包括有钝化层，其位于所述天线层表面和所述绝缘层外露的表面。


5.如权利要求1所述的一种芯片和天线集成的三维封装结构，其特征在于：所述金属线路包括金属布线层和金属凸块；该金属布线层位于第一布线面表面并与所述芯片的电极电性...

【专利技术属性】
技术研发人员：于大全，
申请(专利权)人：厦门云天半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35