一种基于晶圆级扇出封装的射频过渡结构的制作方法

本发明涉及射频电气互联，更具体地讲，涉及一种基于晶圆级扇出封装的射频过渡结构。

背景技术：

1、随着射频集成电路的发展，射频芯片片上集成的功能也越来越多，相应的芯片i/q数量也越来越多。特别是近年来，基于aip(antenna in package)架构的平板相控阵天线中射频芯片集成度大幅提升，对射频芯片的封装集成也提出了更高的要求。

2、基于传统二维平面展开的封装工艺难以实现高密度i/q接口的封装集成，已经无法满足实际应用场景的需求。晶圆级扇出型(fan-out)封装形式是以再布线层取代传统基板，实现了去基板的目的，同时晶圆级再布线线宽、线间距以及传输路径远小于传统基板布线，可满足射频芯片性能上的低延迟以及结构上小型化的需求，并能够支撑芯片更高密度引脚的封装集成。

3、国外最早将晶圆级扇出封装应用于射频频段产品的公司是英飞凌，典型的应用是77ghz汽车雷达中的收发模组，在该产品中实现了芯片射频接口良好的电气互联过渡。但在射频毫米波相控阵天线中，仅仅实现芯片射频接口良好的电气过渡不能满足使用要求。

4、例如，在相控阵天线中，射频芯片的封装以阵列形式排布在天线上。随着频率的升高，天线阵元间距越来越小，不同射频封装之间的射频接口间距也相应减小，射频接口之间的信号耦合也越来越强，严重时会直接导致天线功能异常。而在现有的晶圆级扇出封装方案中，通常采用gsg的bga接口形式实现射频的过渡，芯片射频接口过渡结构并未考虑接口之间的隔离度，信号屏蔽效果较差。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于晶圆级扇出封装的射频过渡结构，基于晶圆级扇出封装再布线结构和球栅阵列实现芯片射频接口的电气互联过渡，能够对信号实现良好的屏蔽，有益于该类封装在系统中的集成应用；

2、本发明解决技术问题所采用的解决方案是：

3、一种基于晶圆级扇出封装的射频过渡结构，包括射频芯片、位于射频芯片上方且与射频芯片连接的再布线走线结构、与再布线走线结构同层设置且位于再布线走线结构外侧的再布线金属地走线、设置再布线走线结构上的信号传输金属焊球、以及设置在再布线金属地走线上的接地金属焊球；所述再布线金属地走线与射频芯片连接。

4、在一些可能的实施方式中，

5、所述再布线走线结构包括依次连接的再布线高阻抗匹配线、再布线低阻抗匹配线、再布线隔离环；所述再布线高阻抗匹配线的另外一端与射频芯片连接；所述信号传输金属焊球设置在再布线隔离环上。

6、在一些可能的实施方式中，

7、在所述射频芯片上设置有信号焊盘和接地焊盘；所述信号焊盘与再布线高阻抗匹配线连接；所述接地焊盘为两组且与再布线金属地走线连接。

8、在一些可能的实施方式中，

9、所述接地焊盘为两组，信号焊盘为一组且设置两组接地焊盘之间；所述接地焊盘通过信号互联孔与再布线高阻抗匹配线互联，所述接地焊盘通过接地互联孔与再布线金属地走线互联。

10、在一些可能的实施方式中，

11、所述接地互联孔的直径小于接地焊盘的边长；所述信号互联孔的直径小于信号焊盘的边长。

12、在一些可能的实施方式中，

13、所述再布线高阻抗匹配线的特性阻抗大于50ω，其线条宽度大于信号互联孔的直径。

14、在一些可能的实施方式中，

15、所述再布线低阻抗匹配线的特性阻抗小于50ω，其线条宽度大于再布线高阻抗匹配线的线条宽度。

16、在一些可能的实施方式中，

17、所述接地金属焊球为多组，所述信号传输金属焊球为一组，多组所述接地金属焊球分别设置在信号传输金属焊球的外侧且配合形成bga类同轴结构。

18、在一些可能的实施方式中，

19、所述再布线金属地走线为具有凹槽的金属面，所述凹槽的开口设置在靠近射频芯片的一侧；所述再布线走线结构位于凹槽内。

20、在一些可能的实施方式中，

21、还包括用于安装射频芯片、再布线走线结构、再布线金属地走线、信号传输金属焊球、接地金属焊球的封装壳体；所述信号传输金属焊球、接地金属焊球位于封装壳体的外侧。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果：

23、本发明利用晶圆级扇出工艺实现了具有良好射频传输特性以及良好信号屏蔽的射频过渡结构；采用再布线走线结构实现阻抗匹配，能够针对不同应用频率的需求进行灵活设计，实现射频信号良好的传输；

24、采用bga类同轴结构作为信号输出接口，能够对信号实现良好的屏蔽，有益于该类封装在系统中的集成应用；

25、本发明可应用于毫米波、微波等射频领域，有利于推动晶圆级扇出封装工艺在射频领域的应用。

技术特征：

1.一种基于晶圆级扇出封装的射频过渡结构，其特征在于，包括射频芯片、位于射频芯片上方且与射频芯片连接的再布线走线结构、与再布线走线结构同层设置且位于再布线走线结构外侧的再布线金属地走线、设置再布线走线结构上的信号传输金属焊球、以及设置在再布线金属地走线上的接地金属焊球；所述再布线金属地走线与射频芯片连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于晶圆级扇出封装的射频过渡结构，其特征在于，所述再布线走线结构包括依次连接的再布线高阻抗匹配线、再布线低阻抗匹配线、再布线隔离环；所述再布线高阻抗匹配线的另外一端与射频芯片连接；所述信号传输金属焊球设置在再布线隔离环上。

3.根据权利要求2所述的一种基于晶圆级扇出封装的射频过渡结构，其特征在于，在所述射频芯片上设置有信号焊盘和接地焊盘；所述信号焊盘与再布线高阻抗匹配线连接；所述接地焊盘为两组且与再布线金属地走线连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于晶圆级扇出封装的射频过渡结构，其特征在于，所述接地焊盘为两组，信号焊盘为一组且设置两组接地焊盘之间；所述接地焊盘通过信号互联孔与再布线高阻抗匹配线互联，所述接地焊盘通过接地互联孔与再布线金属地走线互联。

5.根据权利要求4所述的一种基于晶圆级扇出封装的射频过渡结构，其特征在于，所述接地互联孔的直径小于接地焊盘的边长；所述信号互联孔的直径小于信号焊盘的边长。

6.根据权利要求4所述的一种基于晶圆级扇出封装的射频过渡结构，其特征在于，所述再布线高阻抗匹配线的特性阻抗大于50ω，其线条宽度大于信号互联孔的直径。

7.根据权利要求4所述的一种基于晶圆级扇出封装的射频过渡结构，其特征在于，所述再布线低阻抗匹配线的特性阻抗小于50ω，其线条宽度大于再布线高阻抗匹配线的线条宽度。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种基于晶圆级扇出封装的射频过渡结构，其特征在于，所述接地金属焊球为多组，所述信号传输金属焊球为一组，多组所述接地金属焊球分别设置在信号传输金属焊球的外侧且配合形成bga类同轴结构。

9.根据权利要求1所述的一种基于晶圆级扇出封装的射频过渡结构，其特征在于，所述再布线金属地走线为具有凹槽的金属面，所述凹槽的开口设置在靠近射频芯片的一侧；所述再布线走线结构位于凹槽内。

10.根据权利要求1所述的一种基于晶圆级扇出封装的射频过渡结构，其特征在于，还包括用于安装射频芯片、再布线走线结构、再布线金属地走线、信号传输金属焊球、接地金属焊球的封装壳体；所述信号传输金属焊球、接地金属焊球位于封装壳体的外侧。

技术总结
本发明涉及射频电气互联技术领域，具体公开了一种基于晶圆级扇出封装的射频过渡结构，包括射频芯片、位于射频芯片上方且与射频芯片连接的再布线走线结构、与再布线走线结构同层设置且位于再布线走线结构外侧的再布线金属地走线、设置再布线走线结构上的信号传输金属焊球、以及设置在再布线金属地走线上的接地金属焊球；所述再布线金属地走线与射频芯片连接。本发明基于晶圆级扇出封装再布线结构和球栅阵列实现芯片射频接口的电气互联过渡，能够对信号实现良好的屏蔽，有益于该类封装在系统中的集成应用。

技术研发人员：刘帅,张凯,李航标,张然,刘智卿,赵晓冬
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第十研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15