天线封装件的制作方法

1.本技术的实施例涉及天线封装件及其形成方法。


背景技术：

2.为了达到好的通讯质量，5g毫米波封装天线(aop)被组装在手机背面和侧边，毫米波封装天线(aop)的整体厚度一直追求更薄，现有技术将毫米波封装天线(aop)和手机外壳进行模块化的整合，即毫米波封装天线(aop)的一部份天线层制作在手机外壳，可减少5g毫米波封装天线的厚度，然而，要同时能达到双宽带/高增益/高隔离度的特性，将使整体结构和制程更加有挑战性。


技术实现要素：

3.针对相关技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种天线封装件及其形成方法，以优化天线封装件的性能。
4.为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种天线封装件，包括：壳体；多个外部天线，位于壳体外；天线模块，位于壳体内，天线模块包括多个第一天线及多个第二天线，第一天线与外部天线之间具有第一距离，第二天线与外部天线之间具有第二距离，第一距离与第二距离不同。
5.在一些实施例中，第一距离大于第二距离，第二天线位于第一天线周围，多个第一天线构成天线阵列。
6.在一些实施例中，第一天线的操作频率低于第二天线的操作频率。
7.在一些实施例中，天线模块还包括：第三天线，第三天线与外部天线之间具有第三距离，第三距离小于第一距离，第三距离大于第二距离，第一天线位于第三天线和第二天线之间。
8.在一些实施例中，第一天线的操作频率低于第三天线的操作频率，第三天线的操作频率低于第二天线的操作频率。
9.在一些实施例中，天线模块还包括：基板，第一天线和第二天线位于基板上；电子元件，位于基板的与第一天线和第二天线相对的一侧。
10.在一些实施例中，还包括：第四天线，位于基板的侧壁上，第四天线与位于壳体的侧壁上的外部天线相对应。
11.在一些实施例中，还包括：第五天线，位于基板的上表面与侧壁相交的拐点及侧壁上，第五天线与位于壳体的上表面与侧壁的拐点及侧壁上的外部天线相对应。
12.在一些实施例中，第一距离大于第二距离，第一天线位于基板上的凹槽内，凹槽的侧壁上具有第一金属层。
13.在一些实施例中，基板包括晶圆以及位于晶圆上的粘合层，介电层位于粘合层上，凹槽位于介电层中。
14.在一些实施例中，天线模块还包括位于粘合层中的第二金属层，第二金属层围绕
第一天线。
15.在一些实施例中，第二金属层构成接地通孔。
16.在一些实施例中，第一天线和第二天线交错设置。
17.在一些实施例中，第二天线接触壳体，第一天线与壳体隔开。
18.在一些实施例中，第一距离大于第二距离，在俯视图中，第一天线的尺寸小于第二天线的尺寸。
19.在一些实施例中，第二天线位于壳体的与外部天线相对的一侧，第二天线位于外部天线和第一天线之间。
20.本技术的实施例还提供一种形成天线封装件的方法，包括：提供天线模块，天线模块具有多个第一天线和多个第二天线，第一天线和第二天线位于不同的高度处；将天线模块置于壳体内，多个外部天线位于壳体的外侧。
21.在一些实施例中，提供天线模块包括：在介电层中形成凹槽；形成位于介电层上和凹槽中的第一金属层；去除位于介电层上的第一金属层，留下位于凹槽中的第一金属层；将介电层倒置于晶圆上，粘合层位于介电层和晶圆之间，第一天线位于凹槽中；执行平坦化工艺去除介电层的上部，以使凹槽以及位于凹槽中的第一天线暴露。
22.在一些实施例中，还包括：在介电层的顶面上形成第二天线。
23.在一些实施例中，接地通孔位于第一天线的周围。
附图说明
24.当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各个方面。应该指出，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。
25.图1a至图7示出了根据本技术不同实施例的天线封装件的结构示意图。
26.图8至图11示出了根据本技术一些实施例的天线模块的形成过程。
具体实施方式
27.为更好的理解本技术实施例的精神，以下结合本技术的部分优选实施例对其作进一步说明。
28.本技术的实施例将会被详细的描示在下文中。在本技术说明书全文中，将相同或相似的组件以及具有相同或相似的功能的组件通过类似附图标记来表示。在此所描述的有关附图的实施例为说明性质的、图解性质的且用于提供对本技术的基本理解。本技术的实施例不应该被解释为对本技术的限制。
29.如本文中所使用，术语“大致”、“大体上”、“实质”及“约”用以描述及说明小的变化。当与事件或情形结合使用时，所述术语可指代其中事件或情形精确发生的例子以及其中事件或情形极近似地发生的例子。举例来说，当结合数值使用时，术语可指代小于或等于所述数值的
±
10％的变化范围，例如小于或等于
±
5％、小于或等于
±
4％、小于或等于
±
3％、小于或等于
±
2％、小于或等于
±
1％、小于或等于
±
0.5％、小于或等于
±
0.1％、或小于或等于
±
0.05％。举例来说，如果两个数值之间的差值小于或等于所述值的平均值的
±
10％(例如小于或等于
±
5％、小于或等于
±
4％、小于或等于
±
3％、小于或等于
±
2％、小于
或等于
±
1％、小于或等于
±
0.5％、小于或等于
±
0.1％、或小于或等于
±
0.05％)，那么可认为所述两个数值“大体上”相同。
30.在本说明书中，除非经特别指定或限定之外，相对性的用词例如：“中央的”、“纵向的”、“侧向的”、“前方的”、“后方的”、“右方的”、“左方的”、“内部的”、“外部的”、“较低的”、“较高的”、“水平的”、“垂直的”、“高于”、“低于”、“上方的”、“下方的”、“顶部的”、“底部的”以及其衍生性的用词(例如“水平地”、“向下地”、“向上地”等等)应该解释成引用在讨论中所描述或在附图中所描示的方向。这些相对性的用词仅用于描述上的方便，且并不要求将本技术以特定的方向建构或操作。
31.另外，有时在本文中以范围格式呈现量、比率和其它数值。应理解，此类范围格式是用于便利及简洁起见，且应灵活地理解，不仅包含明确地指定为范围限制的数值，而且包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值及子范围一般。
32.再者，为便于描述，“第一”、“第二”、“第三”等等可在本文中用于区分一个图或一系列图的不同组件。“第一”、“第二”、“第三”等等不意欲描述对应组件。
33.已知现有的封装天线想要实现双宽带/高增益/高隔离度的技术瓶颈包括：增加天线双宽带带宽(天线本体结构将更为复杂，制程变异容忍度更小)；提高天线增益(需增加天线数量，增加面积和成本)；提高隔离度(增加层数以改善隔离度，增加aop厚度和制程困难性)。
34.下面将参照附图，对本技术的天线封装件及其形成方法作具体阐述。
35.参见图1a，本发明的实施例提供了一种天线封装件，包括：壳体10；多个外部天线12，位于壳体10外；天线模块14，位于壳体10内，天线模块14包括多个第一天线16及多个第二天线18，第一天线16与外部天线12之间具有第一距离d1，第二天线18与外部天线12之间具有第二距离d2，第一距离d1与第二距离d2不同。在一些实施例中，第一距离d1大于第二距离d2。在一些实施例中，天线模块14还包括：基板19，第一天线16和第二天线18位于基板19上；电子元件17，位于基板19的与第一天线16和第二天线18相对的一侧。在一些实施例中，第一天线16位于基板19上的凹槽11内。在一些实施例中，第一天线16和第二天线18交错设置。在一些实施例中，第二天线18接触壳体10，第一天线16与壳体10隔开。
36.图1b示出了图1a中第一天线16和第二天线18的俯视图，在俯视图中，第一天线16的尺寸小于第二天线18的尺寸。第一天线16和第二天线18不局限于图示的形状。第一天线16以及第二天线18的尺寸和介电常数值有关，并且和与外部天线12之间的距离有关。操作频率大的天线的波长较短，所以与外部天线12之间的距离需要比较近。在一些实施例中，第一天线16的操作频率低于第二天线18的操作频率。
37.参见图2，在一些实施例中，第二天线18位于第一天线16周围，多个第一天线18构成天线阵列。
38.参见图3，在一些实施例中，天线模块14还包括：第三天线30，第三天线30与外部天线12之间具有第三距离d3，第三距离d3小于第一距离d1，第三距离d3大于第二距离d2，第一天线16位于第三天线30和第二天线18之间。在一些实施例中，第一天线16的操作频率低于第三天线30的操作频率，第三天线30的操作频率低于第二天线18的操作频率。
39.参见图4，在一些实施例中，还包括：第四天线40，位于基板19的侧壁上，第四天线40与位于壳体10的侧壁上的外部天线12相对应。
40.参见图5，在一些实施例中，还包括：第五天线50，位于基板19的上表面与侧壁相交的拐点及侧壁上，第五天线50与位于壳体10的上表面与侧壁的拐点及侧壁上的外部天线12相对应。
41.参见图6，在一些实施例中，凹槽11的侧壁上具有第一金属层60。第一金属层60可以增加天线讯号的反射，使第一天线16的讯号集中耦合到对应的外部天线12，提高第一天线16的增益和带宽。
42.参见图7，在一些实施例中，第二天线18位于壳体10的与外部天线12相对的一侧，第二天线18位于外部天线12和第一天线10之间。
43.本技术的实施例还提供一种形成天线封装件的方法，包括：提供天线模块14，天线模块14具有多个第一天线16和多个第二天线18，第一天线16和第二天线18位于不同的高度处；将天线模块16置于壳体10内，多个外部天线12位于壳体10的外侧。
44.图1a至图7示出了根据本技术一些实施例的天线模块14的简图。图8至图11示出了根据本技术一些实施例的形成天线模块14的详细方法。参见图8，在介电层80中形成凹槽11。
45.参见图9，形成位于介电层80上和凹槽11中的第一金属层60。
46.参见图10，去除位于介电层80上的第一金属层60，留下位于凹槽11中的第一金属层60；将介电层80倒置于晶圆100上，粘合层102位于介电层80和晶圆100之间，第一天线16位于凹槽11中。在一些实施例中，天线模块14还包括位于粘合层102中的第二金属层104，第二金属层104围绕第一天线14。在一些实施例中，第二金属层104构成接地通孔。
47.参见图11，执行平坦化工艺去除介电层80的上部，以使凹槽11以及位于凹槽11中的第一天线16暴露。
48.在图6所示的第二天线18位于天线模块14顶部的实施例中，在图11所示的步骤后，在介电层80的顶面上还形成第二天线18。
49.在图7所示的第二天线18位于壳体10的底面的实施例中，在图11所示的步骤后，壳体10形成在介电层80上，位于壳体10的底面上的第二天线18容纳在凹槽11中。
50.在本技术的实施例中，对于与第一天线16相对应的外部天线12，其下方的介电材料包括壳体10、凹槽11内的空腔以及天线模块14中的介电层80，这些介电材料具有第一等效介电常数(dk)及第一介质损耗(df)，由于空腔的存在，第一等效介电常数较低(例如，小于等于3.2)，可以增加天线的增益和带宽；对于与第二天线18相对应的外部天线12，其下方的介电材料包括壳体10以及天线模块14中不同厚度的介电层80，这些介电材料具有不同于第一等效介电常数(dk)及第一等效介质损耗(df)的第二等效介电常数(dk)及第二等效介质损耗(df)。本技术的天线封装件具有不同等效介电常数/等效介质损耗和不同厚度的架构的设计，可用于设计多带宽天线，并且可以实现高隔离度。
51.本技术的实施例形成了具有不同厚度和不同dk/df的材料特性，增加天线的增益和带宽，并且不需要额外使用低介电常数的材料，节省制作成本。本技术中具有不同频段的天线设计为位于不同厚度或不相邻，因此互相干扰少、隔离度高，不影响天线特性。本技术的天线图案外露于凹槽中的空腔，天线特性(场形/增益)不受影响。
52.本发明的实施例主要用于物联网(internet ofthings，iot)产品(例如智能手机)，在机壳设计有外部天线的条件下，机壳内的天线模块具有对应于机壳的外部天线的内
部天线，内部天线与外部天线之间具有不同距离，除了可实现多频段(例如，28hz、39hz、60hz、77hz)、高增益的效果，多频天线之间还具有高隔离度。
53.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。