CN107251206A - 带有背侧传导板的无线电管芯封装 - Google Patents

Abstract

一种对于具有背侧传导板的无线电频率管芯的封装被描述。一个示例包含传导板、具有正侧和背侧（该背侧被附连到板）的半导体管芯、附连到板的无线电频率组件、与该无线电频率组件相邻的板中的电介质填充腔、以及附连到该管芯的正侧以用于外部连接的再分布层。

Description

带有背侧传导板的无线电管芯封装

技术领域

本公开涉及封装半导体管芯并且具体涉及带有背侧金属化（metallization）的封装。

背景技术

含有诸如基带和RF（无线电频率）IC（集成电路）的无线电电路的半导体管芯难以封装和集成到非常小的电子装置中，因为所述无线电电路产生热和电磁波。无线电电路管芯被封装在QFN（方形扁平无引线）封装和具有用于覆盖管芯的背侧的固体金属板（背侧金属化）的其它封装中。背侧金属化充当屏蔽（例如，EMI（电磁干扰）屏蔽）以保护其它快速交换装置。背侧金属化还可对于诸如PMIC（电源管理集成电路）和PA（功率放大器）的要求高功率耗散的无线电电路管芯充当散热器。

随着对于比以往更加小型化的推动，管芯和它们的封装被制作的比以往更薄。当前，管芯可被变薄到50μm或更少的高度。在那些厚度，半导体管芯的电路足够接近于背侧金属化而受它所影响。管芯的背侧上的固体金属板变得有害于任何RF电路，诸如PA、LNA（低噪声放大器）、VCO（电压控制振荡器）、混合器，等等。大金属板减少管芯上的任何感应器（inductor）或变压器的感应（inductance）和品质因数（Q）。这些组件通常被使用在无线电电路中。所减小的感应和Q可导致频率偏移，增加的噪声，和减小的输出功率。没有背侧金属化，管芯可能扭曲（warp）、破裂、过热、或遭受其它问题。

附图说明

本发明的实施例在附图的图中通过示例的方式且未通过限制的方式来示出，所述图中相似参考数字指的是类似元件。

图1是根据一实施例的带有电介质腔的封装的侧截面视图。

图2是根据一实施例的带有两个电介质腔的备选封装的侧截面视图。

图3是根据一实施例的带有电介质腔和过孔条（via bar）的堆叠管芯封装的侧截面视图。

图4是根据一实施例的沿图3的封装的线4-4的底截面视图。

图5A到5J是根据一实施例的用于生产带有电介质腔的封装的制造（fabrication）阶段的次序的截面侧视图。

图5A到6J是根据一实施例的用于生产带有电介质腔的备选封装的制造阶段的次序的截面侧视图。

图7 是根据一实施例的合并已测试的半导体管芯的计算装置的框图。

具体实施方式

扇出WLB（晶圆级别球栅阵列）封装具有用模制混合物覆盖的管芯。模制混合物保护管芯而不会恶化薄管芯的RF（无线电频率）性能。然而，模制混合物不提供用于防止管芯翘曲的坚固背衬（backing），并且可能对于要求显著热量消散的管芯无法足够好地转导热量。因而，更厚的管芯（诸如50μm或更多）由于可靠性原因而一般被使用在WLB封装中。

扇出WLB封装对于变薄的管芯（例如，30-50μm）可被修改。使用单层或多层管芯附连膜，管芯可被安放在特殊金属载体上。金属载体可被处理以具有期望的CTE（热膨胀的系数）。相较于模制的管芯封装，金属载体提供改善的可靠性和减小的翘曲。此类修改的封装对于PMIC管芯和不包含芯片上感应无源组件的其它管芯工作良好。

带有背侧金属载体的扇出WLB封装对于PMIC和对于数字电路减小封装成本并改善可靠性。背侧金属载体影响金属载体附近的感应组件的性能。更特定地，金属载体的平面中产生的镜像（image）电流在与感应组件中的主电流相反的方向中流动，并且以这种方式贡献于感应的减少。盲（blind）腔或通（through）腔可被形成于金属层中，并随后用电介质来填充。这扩大了金属地层和RF电路之间的分离（separation），改善所述感应组件的电性能。改善的可靠性和减小的翘曲的好处被保留。因此，管芯和封装可被制作的更薄得多。

背侧金属载体可还被用于改善总体的封装和管芯的热性能。在3D和紧致系统封装的情况中，背侧金属载体可作为屏蔽被使用，并与地过孔结合以提供EMI隔离。

金属性载体允许封装的成本被显著减小并允许封装被制作的更薄得多。管芯厚度可被减小到20μm或更少并且背侧金属厚度可被减小到30μm或更少。此类非常薄的封装可以是可弯曲的。这可对于可穿戴式计算装置或其它小的便携式装置是有用的。

图1是带有背侧金属化层110的封装102的截面侧视图。它包含RF段（section）108中带有一个或更多集成RF电路的超薄SOC（芯片上系统）管芯106。使用多层管芯附连膜（DAF）104，该管芯被安放在金属性载体（背侧金属）的顶部。该DAF可是单层或多层。如所示出的，该管芯的背侧面向背侧金属。

背侧层110被选择以将结构强度提供给总体封装和与该管芯的CTE类似的CTE。另外，对于屏蔽，背侧层应是电传导的；并且对于冷却，背侧层应是热传导的。因此，背侧层可以是传导板的形式。许多金属对于该传导板提供易工作的、低成本的材料。因而，背侧层可被称为背侧金属化或被称为金属板。然而，本发明未被如此限制。带有对于刚度和翘曲防止的高杨氏模量以及适合CTE的任何材料可被使用。硅封装衬底不良好适合于这种使用。然而，聚合物板、和陶瓷（例如，低温共烧陶瓷）具有适合的范围中的CTE，其接近于管芯衬底的CTE。如果该聚合物或陶瓷是不传导的，则传导层（未示出）可被添加到背侧层，使得背侧层是传导板。

该管芯的正侧具有被覆盖在电介质122中的管芯垫（pad）的图案（pattern）。过孔120的图案将管芯垫连接到扇出层或再分布层126。再分布层用焊阻（solder stop）层128来覆盖，并被连接到焊球130或另一连接阵列以将该管芯连接到外部组件。对于隔离、屏蔽目的等等，附加过孔124可通过电介质而被形成以连接到背侧金属化110。管芯垫或垫可以任何各种不同方式被外部连接。在一些实施例中，使用ePLB（嵌入式面板（panel）级别球栅阵列）或eWLB（嵌入式晶圆级别球栅阵列）过程，该封装被形成。

用诸如电介质的非传导材料来填充的盲或通腔112被形成在背侧金属化中该管芯的RF段108的正下方。非传导材料（电介质）层可被选择以具有低损耗正切（tangent）和还有低电介质常数两者。该层可用多种不同材料来制作，其可包含环氧树脂、聚酰亚胺、液晶聚合物（LCP）或其它适合材料，包含已经在封装中常见（common）的电介质材料的许多。

芯片上电路，诸如感应器、变压器、电容器、电阻器、放大器、和RF段108的其它组件典型被形成在该管芯的正侧。因此，它们按照该管芯的背侧（大块硅）厚度与背侧金属分离。腔深度和管芯厚度一起定义芯片上感应器和金属平面之间的分离。为获取与QFN封装的稳定性相似的稳定性，该结合的厚度可大于150μm。其它实现可被设计成满足其它性能准则。

典型无线电频率收发器（其能是如图1中所示出的独立芯片或SoC管芯的部分）可具有带有从大约200μm x 200μm到大约1mm x 1mm变化的尺寸的若干感应器和变压器。电介质腔112可被形成以隔离各个感应组件。在此类情况中，该腔可比特定的、被作为目标的感应组件宽50μm或更多。备选地，电介质填充腔112可被作为目标以覆盖该SoC管芯的整个RF段108。在这种情况中，该腔的尺寸可取决于RF段的尺寸。这典型从大约0.5mm x 0.5mm到大约3mm x 3mm变化。然而，本发明未被如此限制。

图2示出带有半导体管芯206的类似封装202。使用管芯附连膜204，该管芯的背侧被附连到可用金属，陶瓷，聚合物，或另一材料来制作的传导板210，并且该管芯的正侧具有通过过孔220而被耦合到扇出层226的垫的阵列。该扇出层被覆盖在带有对于诸如BGA（球栅阵列）的焊球阵列230的连接垫的焊抗（solder resist）层228中。该管芯由管芯附连膜和扇出层之间的电介质222所覆盖。

该管芯可包含RF段和金属板210中的对应相邻电介质填充腔，如图1中一样。RF段可取决于具体实现而被放置在管芯的正侧上的任何期望位置。尽管没有RF段在该示例中被示出，它们可以与图1的示例中方式相同的方式被形成。

为了附加功能性，该封装202包含离散RFIC（无线电频率集成电路）管芯240和离散IPD（集成无源装置）管芯242。IPD可含有各种不同无源组件，诸如感应器、电容器、电阻器、和变压器。在任何各种不同位置中可存在这些管芯的一个或更多管芯。所述管芯在正面向扇出层和通过电介质来将所述管芯上的垫连接到扇出层的过孔248的它们的正侧上具有电路。从扇出层，这些管芯可被耦合到主管芯206，到彼此，或到其它外部组件。附加的过孔224将金属板210通过电介质耦合到或通过扇出层耦合到地或其它稳定电压。

在图1的示例中，单个管芯106可以是被密封在电介质和金属板之间的完整或部分的系统。取决于系统的预期功能性，可存在附加的管芯。图2示出一些附加管芯。这些可被用于补足主管芯的功能以提供在封装中的完整或部分的系统。备选地，RFIC或IPD可被用于支持主管芯的RF功能或I/O（输入/输出）功能。

图2是对于SIP（封装中系统）的示例实施例的截面侧视图。诸如基带管芯、应用处理器、PMIC（电源管理集成电路）或SoC（芯片上系统）的超薄数字管芯206被安放在金属性载体210上。包含RFIC、功率放大器、或IPD的无线电频率组件被完全或部分安放在对应电介质填充腔之上。腔填充物被设计（engineer）成具有特定电或热机的性质以适合具体管芯和它们的预期用途。2D SiP/无线模块一起被形成，其中无线电频率管芯被放置在电介质填充的盲或通腔之上。

为增强图2中附加管芯的性能，电介质区域贴近于各个管芯而被形成在金属板中。存在电介质区域的两种不同类型。每一种可被用在所述管芯类型的一个或二者上。所述不同类型被示出为示例。在一个示例中，与图1中类型相同的腔112的类型被使用。如所示出的，相邻于IPD管芯242，腔被形成在金属板210中。该腔随后用电介质材料来填充以形成电介质腔246。此类腔可被用于一个或两个管芯。

在其它示例中，孔在将与RFIC相邻的位点中被钻、蚀刻、或机器加工通过金属板。该孔随后用电介质来填充以形成电介质的通腔244。虽然腔244在该截面视图中被示出为全程延伸通过金属板，但管芯和腔典型地不与金属板一样宽，使得腔当从顶部或底部看是矩形的。管芯经常是矩形的，然而，腔可以适合于相邻管芯的RF或无源段的任何形状而被制作。

腔可基于管芯的整体尺寸或仅基于要从金属板被隔离的组件的位点来定尺寸。作为示例，如果IPD在一个区域中包含变压器、并在另一区域中包含电阻器而没有变压器，则腔可被形成在仅对应于所述变压器的尺寸和位置中。备选地，如所示出的，腔可对应于整个管芯来定尺寸。

腔的尺寸可基于要被附连到板的管芯而被适配（adapt）。作为示例，腔尺寸可对于大SoC管芯从大约200μm平方到大约3mm平方变化。对于厚背侧金属化板（例如300μm），腔可具有大约150μm或更少的深度。对于薄背侧金属化（例如10-100μm），可能不存在足够空间以提供充分隔离。通腔244可被用于提供管芯和金属之间的充分距离。

图3是堆叠封装管芯302的侧截面视图表，其中通腔304被用于能够实现3-D堆叠中薄管芯封装的使用。在这种情况中，过孔条342被安放在该腔之内以能够实现诸如存储器或微处理器的其它管芯或封装350的堆叠。背侧金属化层固有地为该封装提供金属性屏蔽310并为所堆叠管芯提供EMI隔离。以这种方法，它可还移除对于外部屏蔽的任何需要。3D SiP可用在底部管芯306和所堆叠封装或管芯350之间的完全电隔离以这种方法来构建。

更详细考虑该封装，使用管芯附连膜304，诸如处理器、SoC或任何其它类型的半导体管芯的半导体管芯306在它的背侧上被附连到金属板310或其它适合背侧层材料。管芯可具有RF或无源装置段，并且使用电介质填充腔，这些段可从金属板被隔离,如图1中一样。该管芯的正侧被覆盖在电介质322中。过孔通过电介质被形成以将管芯的正侧耦合到扇出或再分布层326。再分布层具有焊阻层328和球栅阵列330或其它外部连接结构。

与图1和图2相对比，图3的封装302被配置成支持在管芯的背侧上和在封装的金属板上的第二管芯或封装。大的孔在任何期望位点被钻、机器加工、或蚀刻通过金属板。如所示出的，在管芯的两个相反侧的每侧上存在矩形开口。通孔与管芯横向分隔开，使得它们能连接到再分布层而不会影响管芯。所述孔每个用预形成的通过电介质粘合剂材料340来固定就位的过孔条342来填充。过孔条342具有形成在电介质中并且被定尺寸以被附连到大通孔的过孔352的图案。虽然条在本文中被讨论，但过孔的任何其它配置可代替被使用。与过孔条的那些过孔类似的过孔可备选地各自被形成在金属板中而不是被预形成和附连。

过孔条的过孔在管芯相反的一侧上具有垫的对应阵列以连接到焊球348，焊球348连接到第二封装或管芯350。所述过孔还通过管芯附连膜304来连接到通过覆盖第一管芯的电介质322的过孔。这些过孔允许通过球栅阵列330到外部组件的连接并且还允许通过扇出层326和过孔320的第一集合到第一芯片的连接。

作为示例，顶部封装可以是在第一管芯上的存储器封装。第一管芯可以是处理器。该存储器封装可使用过孔条来连接到外部电源，并且还使用过孔条和扇出层来连接到处理器。封装可通过不同存储器封装而被构建成适合不同需要或预算。存储器封装由金属板从处理器管芯来屏蔽。

如图1中一样，第一管芯306可包含一个或更多RF段370，并且如在图1的示例中，背侧金属化310可包含盲或通的电介质填充腔372。另外，可存在附连到背侧金属化的附加RFIC或IPD管芯（未示出）和对应附加腔（如图2中所示出的）。

图4是金属板上的电介质被移除并且管芯附连膜是透明的从底部通过线4-4的图3的封装的底截侧视图。中央主管芯306被示出通过管芯附连膜（未示出）来附连到金属板310。过孔条342被形成在管芯306的两个相反侧。对于外部连接或用于连接到该管芯的连接或两者，所述过孔条具有大量的通过孔（through via）352。

为了解释的目的，少数连接垫360通过扇出层326中的迹线362而被连接到对应过孔352。该过孔将提供通过电介质322（未展示）、通过在金属板310中的过孔条342的到顶部封装或管芯350的连接。虽然连接到仅少数连接垫的仅少数迹线被示出。但可存在许多更多（many more）。管芯上的连接垫可被群集（cluster）在一起或如所示出的跨管芯分布。迹线被示出成示出过孔条如何连接到管芯且不是通过线4-4的底截面的恰当部分。

图5A-5J示出对于生产带有对于如图1的上下文中所描述的RF或无源段的腔的封装之制造阶段的次序。所示出的过程使用盲腔。图5A通过金属板504来开始。提供适合EMI屏蔽的任何金属可被使用，诸如铜、铝、钛、和其合金。备选地，板可由提供充分EMI屏蔽的聚合物或陶瓷来形成。在图5B中，一个或更多盲腔506通过钻蚀刻、压印（stamping）或研磨而被形成在板中。备选地，对于陶瓷或聚合物材料，腔可作为模制或铸造板的一部分被形成。

在图5C中，腔用电介质材料508来填充。电介质可以包含通过印刷、旋压（spin）、层压（lamination）、或分配（dispensing）的各种不同方式而被应用。在图5D中，管芯附连膜510被应用在盲腔的开侧上。管芯附连膜可由任何各种不同材料来制作。管芯附连膜可还被选择于（select of）对用于管芯的钝化层适合的材料。备选地，钝化层可首先被应用到板，继之以作为管芯附连层的粘合剂。该钝化层是在另一些其它附图的一些附图中未被示出但是可被用于任何所描述的实现中的可选层。

在图5E中，使用管芯附连膜，包含一个或更多RF或无源装置段514的半导体管芯512被附连到板504。管芯的背侧被附连到板，使得正侧连接被暴露在与板相反的侧上。管芯附连膜可被应用在钝化层上、在管芯上、或在二者上。管芯被附连到板，使得RF段514直接在电介质填充腔上。虽然仅一个管芯被示出，不同类型的多个管芯可被附连（如例如在图2中所示出的）以支持主管芯、或以将附加功能性提供给SiP和提供给其它应用。

如所示出的，管芯比板更薄。管芯的厚度由总体封装的期望厚度来确定。板的厚度由板的期望强度和它的EMI屏蔽性质来确定。板可被用于物理支持和加强管芯的硬度和强度，使得管芯可对于没有板的封装相比被变薄更多。对于典型薄封装，管芯可被变薄，使得板是管芯的两倍或更多倍厚。

在图5F中，电介质层516被应用在管芯的正侧上。电介质可以是包含模制混合物或树脂、环氧树脂、或聚合物的任何各种不同材料。电介质层可在管芯上被层压一层或多层，或者以另一方式来应用。管芯现在被嵌入或密封在电介质中。

在图5G中，过孔通过激光、蚀刻、或以其它方式被钻通于电介质。存在示出的两种类型的过孔。第一类型的过孔520是从电介质层的顶部下至板。这允许板为EMI和其它目的而被充电或接地。在图2的示例中，此类过孔允许到要被堆叠在第一管芯上的另一管芯或封装的连接（如图5G中所示出的，在金属板下面）。第二类型的过孔518从电介质层的顶部被钻到管芯的连接垫，以允许管芯被连接到外部组件和到在相同封装内的其它管芯。虽然仅少数过孔被示出，但是取决于管芯的类型和其预期的应用，可存在数百或数千的过孔。

在图5H中，所钻的过孔用诸如铜的传导材料522来填充或涂覆，并且再分布层或扇出层524被形成在电介质上。再分布层可由通过光刻法、印刷或使用任何其它期望的图案化的技术来图案化的传导迹线（诸如铜迹线）来形成。再分布层允许封装的管芯连接到彼此和到外部组件。

再分布层可还允许连接从管芯上它们的位置被再定位到对于外部连接更适合的位置。可存在多于一层的再分布层，以便为外部连接的更复杂分布做准备。在此类情况中，电介质的第二层被应用在第一再分布层上。过孔被形成在电介质中，并且另一传导再分布图案被形成在电介质和过孔上。此分层（layering）过程可如所期望的被重复以适合任何具体实现。

在图5I中，焊阻层526被形成并构造在顶部再分布层上。在图5J中，焊料、或焊膏、或焊剂在焊阻层上被应用或图案化，并且焊球528在焊阻层上被应用。焊球允许管芯并可选地允许板被连接到外部组件。图5J的封装是完成的，然而，附加过程可被添加。冷却装置可被附连到金属板。通过钻通板以形成附加过孔，附加管芯可如图4中所示出的被添加到与管芯相反的板。其它附加过程可还被执行。所完成的封装可被附连到插座、电路板、或更大封装的封装衬底以与其它封装一起被封装。

图6A-6J示出用于生产带有如图2的上下文中所描述的对于RF部分的通孔或开腔的封装之制造阶段的次序。所示出的过程对于单个管芯使用单个开腔。该过程与图5A到5J的过程类似。然而，如图5A到5J一样，操作可被修改以适合管芯的不同数量、尺寸和配置。另外，虽然仅少数特征被示出，但可存在许多更多腔过孔、层和其它结构以适应不同应用。图6A 以板604的形式通过EMI屏蔽或刚性构件（stiffener）开始。在图6B中，一个或更多开腔606通过钻蚀刻、压印、研磨、模制、铸造、等等在板中被形成。如所示出的，腔通过板从顶部延伸到底部。此类开腔具体适合于其中盲腔将不够深的更薄板。

在图6C中，腔用电介质材料608来填充。在图6D中，钝化层610被应用在盲腔的开侧上。钝化层可首先被应用到板，继之以粘性的（adhesive/粘合剂）管芯附连层。备选地，可仅存在管芯附连层。

在图6E中，使用管芯附连膜，包含一个或更多RF或无源装置段614的一个或更多半导体管芯612被附连到板604。备选地，RF段可以是不同管芯的部分。管芯的背侧被附连到板。正侧连接被暴露在与板相反的侧上。管芯被附连到板，使得RF段614直接在电介质填充腔上。

在图6F中，电介质层616被应用在管芯的正侧上。在图6G中，过孔通过激光、蚀刻、或以其它方式被钻通于电介质。过孔620的一些过孔可附连到板，而其它过孔618附连到管芯。

在图6H中，过孔用传导材料622来填充或涂覆，并且再分布层或扇出层624在电介质上被形成。取决于具体实现，可存在图案化的再分布层和电介质的多个层。

在图6I中，焊阻层626在顶部再分布层上被形成。在图6J中，焊球628被应用在焊阻层上以形成球栅阵列。传导连接结构的任何其它类型可被形成，以便适合对于封装的预期连接。如对于封装的最终终端用途所期望的，使用附加的操作和过程，封装可被完成。

本文中所描述的技术和结构可被应用于广泛各种不同类型和尺寸的管芯。它具体适合于薄和超薄管芯。背侧金属化可被制作如350μm或更多一样厚以提供稳定性和强度并保护管芯。备选地，诸如50um或更少的薄管芯和板将允许管芯和背侧层弯曲。这可对于可穿戴式计算装置或便携式装置中的实现是优选的。

背侧金属化中的通腔和盲腔两者帮助保持芯片的无线电组件的电性能。作为示例，当在正侧带有感应器的管芯从150μm被变薄到30μm并附连到金属板时，感应减少多于35%。然而，当腔被创建在感应器之下时，感应被完全恢复。类似减少还在感应器的品质因数上被见到。然而，使用腔，感应器的品质因数被改善超过对于厚管芯的值。这是因为从150μm到30μm的硅厚度中的减小贡献于该好处。使管芯变薄消除与硅衬底相关的涡电流损耗的一些。

图7示出依照本发明的一个实现的计算装置11。计算装置11 容纳板2。板2可包含多个组件，其包含但不限于处理器4和至少一个通信芯片6。处理器4被物理且电耦合到板2。在一些实现中，所述至少一个通信芯片6也被物理且电耦合到板2。在进一步实现中，通信芯片6是处理器4的部分。

取决于它的应用，计算装置11可包含可或可不被物理且电耦合到板2的其它组件。这些其它组件包含但不限于，易失性存储器（例如，DRAM）8、非易失性存储器（例如，ROM）9、闪速存储器（未示出）、图形处理器12、数字信号处理器（未示出）、密码处理器（未示出）、芯片集14、天线16、诸如触摸屏显示器的显示器18、触摸屏控制器20、电池22、音频编解码器（未示出）、视频编解码器（未示出）、功率放大器24、全球定位系统（GPS）装置26、罗盘28、加速计（未示出）、陀螺仪（未示出）、扬声器30、摄像机32、和海量存储装置（诸如硬盘驱动器）10、紧致盘（CD）（未示出）、数字多用途光碟（DVD）（未示出）、等等）。这些组件可被连接到系统板2、安放到系统板、或与任何另一些组件结合。

通信芯片6能够实现对于往和来自计算装置11的数据的转移的无线和/或有线通信。术语“无线”及其派生词可被用于描述可通过使用通过非固态介质的已调制电磁辐射来传递数据的电路、装置、系统、方法、技术、通信信道、等等。该术语不暗示着关联装置不含有任何导线，尽管在一些实施例中它们可能不含有。通信芯片6可实现任何多个无线或有线标准或协议，其包含但不限于Wi-Fi（IEEE 802.11系）、WiMAX（IEEE 802.16系）、IEEE 802.20、长期演进（LTE）、Ev-DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、蓝牙、其以太网衍生物、以及被指定为3G、4G、5G、及超越版本（beyond）的任何其它无线和有线协议。计算装置11可包含多个通信芯片6。例如，第一通信芯片6可被专用于诸如Wi-Fi和蓝牙的较短程无线通信，并且第二通信芯片6可被专用于诸如GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev-DO及其它较长程无线通信的较长程无线通信。

计算装置11的处理器4包含被封装在处理器4之内的集成电路管芯。在本发明的一些实施例中，处理器的集成电路管芯、存储器装置、通信装置、或其它组件包含如本文中所描述的附连到带有电介质腔的板的RF或无源组件，或与它们被封装。术语“处理器”可指的是处理来自寄存器和/或存储器的电子数据以将那些电子数据转换成可被存储在寄存器和/或存储器中的其它电子数据的任何装置或装置的部分。

在各种实施例中，计算装置11可以是膝上型计算机、上网本、笔记本型计算机、超极本、智能电话、平板、个人数字助理（PDA）、超级移动PC、移动电话、桌上型计算机、服务器、打印机、扫描仪、监视器、机顶盒、娱乐控制单元、数字摄像机、便携式音乐播放器、或数字视频录像机。在进一步的实施例中，计算装置11可以是包含可穿戴式装置的处理数据的任何其它电子装置。

实施例可被实现为控制器、CPU（中央处理单元）、使用母板来互连的集成电路或微芯片、特定用途集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）、和/或一个或更多存储器芯片的一部分。

对“一个实施例”、“一实施例”、“示例实施例”、“各种实施例”、等等的引用，指示如此描述的本发明的实施例可包含具体特征、结构、或特性，但不是每一个实施例必要包含所述具体特征、结构、或特性。进一步地，一些实施例可具有对于其它实施例所描述的特征的一些、全部、或没有一个。

在以下描述和权利要求中，术语“耦合”连同其派生词可被使用。“耦合”被用于指示两个或更多元件与彼此相互作用或合作，但是它们可或可不在它们之间具有中介物理或电组件。

如在权利要求中所使用的，除非另外详细说明，使用用于描述普通元件的顺序形容词“第一”、“第二”、“第三”、等等，只指示相似元件的不同示例正被引用，并且未旨在暗示如此描述的元件必须在时间上、在空间上、在等级上或以任何其它方式处于给定次序中。

附图和前述描述给出实施例的示例。本领域那些技术人员将懂得，所描述元件的一个或更多元件可被良好结合到单个功能元件中。备选地，某些元件可被拆分成多个功能元件。来自一个实施例的元件可被添加到另一个实施例。例如，本文中所描述的过程的顺序可被改变，且不限于本文中所描述的方式。此外，任一流程图的动作不需要以所示出的顺序来实现；所有行动也不必要需要被执行。还有，不取决于其它行动的那些行动可与另一些行动并行被执行。实施例的范畴决不受这些特定示例所限制。无论是否在说明书中显式给出，诸如结构、尺寸、和材料的使用中的区别的众多的变种是可能的。实施例的范畴至少与由以下权利要求所给定的范畴一样宽泛。

以下示例属于进一步实施例。不同实施例的各种特征可各种结合于所包含的一些特征和所排除的其它特征以适合各种不同应用。一些实施例属于一种半导体封装，其包含传导板、具有正侧和背侧的半导体管芯（所述背侧被附连到所述板）、附连到所述板的无线电频率组件、与所述无线电频率组件相邻的所述板中的电介质填充腔、以及附连到所述管芯的所述正侧以用于外部连接的再分布层。

在进一步实施例中，所述板包括铜、陶瓷、或聚合物。

在进一步实施例中，所述电介质包括环氧树脂、聚酰亚胺、或液晶聚合物。

在进一步实施例中，所述腔通过所述板从附连到所述管芯的一侧延伸到与所述管芯相反的一侧。

在进一步实施例中，所述无线电频率组件在所述管芯的所述正侧被形成。

在进一步实施例中，所述管芯具有含有无线电频率电路的段，所述无线电频率电路包含所述无线电频率组件。

在进一步实施例中，所述无线电频率电路包括无线电频率放大器。

进一步的实施例包含第二管芯，所述第二管芯也被附连到所述板，并且其中所述无线电频率组件在所述第二管芯上被形成。

进一步实施例包含所述管芯和所述再分布层之间的所述板和所述管芯上的电介质。

进一步实施例包含第二管芯、与所述第一管芯分隔开的所述板中的第二电介质填充腔、和所述第二电介质腔之内的过孔条、以及用于连接到所述板与所述第一管芯相反的一侧上的所述第二管芯的所述过孔条上的连接垫阵列。

进一步实施例包含用于将所述过孔条连接到所述再分布层的多个过孔。

进一步实施例包含所述管芯和所述板之间的钝化层。

一些实施例属于一种方法，所述方法包含：在板中形成腔；将管芯的背侧附连到所述板，所述管芯具有RF段并且所述管芯被附连使得所述RF段与所述腔相邻；用电介质来覆盖所述管芯的正侧；以及在所述电介质上形成再分布层以用于所述管芯的所述正侧的外部连接。

进一步实施例包含在附连所述管芯之前用电介质来填充所述腔。

进一步实施例包含将第二管芯附连到所述板，并且用电介质来覆盖所述管芯包括用所述电介质来覆盖所述第一和所述第二管芯。

进一步实施例包含在形成所述再分布层之前在所述电介质中形成过孔，所述过孔将所述管芯的连接垫连接到所述再分布层。

在进一步实施例中，形成腔包括形成通过所述板从与所述管芯最接近的一侧到相反侧的腔。

进一步实施例包含：在附连所述管芯之前形成通过所述板并与所述管芯分隔开的第二腔、用电介质来填充所述第二腔、形成通过所述第二腔的所述电介质的过孔、将所述第二腔过孔在一侧上连接到所述再分布层、以及将所述第二腔过孔在相反侧上连接到附加管芯。

在进一步实施例中，在一侧上连接所述第二腔过孔包括形成通过覆盖所述管芯的所述电介质的过孔以将所述第二腔过孔连接到所述再分布层。

一些实施例属于一种计算装置，所述计算装置包含电源、天线、和封装，所述封装含有传导板、具有正侧和背侧的半导体管芯（所述背侧被附连到所述板）、附连到所述板并耦合到所述天线的无线电频率组件、与所述无线电频率组件相邻的所述板中的电介质填充腔、以及附连到所述管芯的所述正侧以用于到所述天线和所述电源的外部连接的再分布层。

在进一步实施例中，所述无线电频率电路包括无线电频率放大器。

进一步实施例包含第二管芯，所述第二管芯也被附连到所述板，并且其中所述无线电频率组件在所述第二管芯上被形成。

进一步实施例包含所述管芯和所述再分布层之间的所述板和所述管芯上的电介质。

在进一步实施例中，所述管芯是处理器，所述封装进一步包含存储器管芯、与所述处理器分隔开的所述板中的第二电介质填充腔、和在所述第二电介质腔内的过孔条、和用于连接到所述板与所述处理器相反的一侧上的所述存储器管芯和用于通过所述再分布层将所述存储器管芯连接到所述处理器的所述过孔条上的连接垫阵列。

进一步实施例包含用于将所述过孔条连接到所述再分布层的多个过孔。

Claims (25)

1.一种半导体封装，包括：

传导板；

半导体管芯，具有正侧和背侧，所述背侧被附连到所述板；

无线电频率组件，附连到所述板；

电介质填充腔，在所述板中，与所述无线电频率组件相邻；以及

再分布层，附连到所述管芯的所述正侧以用于外部连接。

2.如权利要求1或2所述的封装，其中所述板包括铜、陶瓷、或聚合物。

3.如权利要求1、2或3所述的封装，其中所述电介质包括环氧树脂、聚酰亚胺、或液晶聚合物。

4.如以上权利要求的任意一项或更多项所述的封装，其中所述腔通过所述板从附连到所述管芯的一侧延伸到与所述管芯相反的一侧。

5.如以上权利要求的任意一项或更多项所述的封装，其中所述无线电频率组件在所述管芯的所述正侧上被形成。

6.如权利要求5所述的封装，其中所述管芯具有含有无线电频率电路的段，所述无线电频率电路包含所述无线电频率组件。

7.如权利要求6所述的封装，其中所述无线电频率电路包括无线电频率放大器。

8.如以上权利要求的任意一项或更多项所述的封装，进一步包括第二管芯，所述第二管芯也被附连到所述板，并且其中所述无线电频率组件在所述第二管芯上被形成。

9.如以上权利要求的任意一项或更多项所述的封装，进一步包括所述管芯和所述再分布层之间的所述板和所述管芯上的电介质。

10.如以上权利要求的任意一项或更多项所述的封装，进一步包括；

第二管芯；

与第一管芯分隔开的所述板中的第二电介质填充腔、和所述第二电介质腔内的过孔条；以及

用于连接到所述板与第一管芯相反的一侧上的所述第二管芯的所述过孔条上的连接垫阵列。

11.如权利要求10所述的封装，进一步包括用于将所述过孔条连接到所述再分布层的多个过孔。

12.如以上权利要求的任意一项或更多项所述的封装，进一步包括所述管芯和所述板之间的钝化层。

13.一种方法，包括：

在板中形成腔；

将管芯的背侧附连到所述板，所述管芯具有RF段并且所述管芯被附连使得所述RF段与所述腔相邻；

用电介质来覆盖所述管芯的正侧；以及

在所述电介质上形成再分布层以用于所述管芯的所述正侧的外部连接。

14.如权利要求13所述的方法，进一步包括在附连所述管芯之前用电介质来填充所述腔。

15.如权利要求13或14所述的方法，进一步包括将第二管芯附连到所述板，并且其中用电介质来覆盖所述管芯包括用所述电介质来覆盖所述第一和所述第二管芯。

16.如权利要求13、14或15所述的方法，进一步包括在形成所述再分布层之前在所述电介质中形成过孔，所述过孔将所述管芯的连接垫连接到所述再分布层。

17.如权利要求13到16的任意一项或更多项所述的方法，其中形成腔包括形成通过所述板从与所述管芯最接近的一侧到相反侧的腔。

18.如权利要求13到17的任意一项或更多项所述的方法，进一步包括：

在附连所述管芯之前形成通过所述板并与所述管芯分隔开的第二腔；

用电介质来填充所述第二腔；

形成通过所述第二腔的所述电介质的过孔；

将所述第二腔过孔在一侧上连接到所述再分布层；以及

将所述第二腔过孔在相反侧上连接到附加管芯。

19.如权利要求18所述的方法，其中在一侧上连接所述第二腔过孔包括形成通过覆盖所述管芯的所述电介质的过孔以将所述第二腔过孔连接到所述再分布层。

20.一种计算装置，包括：

电源；

天线；以及

封装，含有传导板、具有正侧和背侧的半导体管芯、附连到所述板并耦合到所述天线的无线电频率组件、与所述无线电频率组件相邻的所述板中的电介质填充腔、以及附连到所述管芯的所述正侧以用于到所述天线和所述电源的外部连接的再分布层，所述背侧被附连到所述板。

21.如权利要求20所述的计算装置，其中无线电频率电路包括无线电频率放大器。

22.如权利要求20或21所述的计算装置，进一步包括第二管芯，所述第二管芯也被附连到所述板，并且其中所述无线电频率组件在所述第二管芯上被形成。

23.如权利要求20到22的任意一项或更多项所述的计算装置，进一步包括所述管芯和所述再分布层之间的所述板和所述管芯上的电介质。

24.如权利要求20到23的任意一项或更多项所述的计算装置，其中所述管芯是处理器，所述封装进一步包括；

存储器管芯；

与所述处理器分隔开的所述板中的第二电介质填充腔、和所述第二电介质腔内的过孔条；和

用于连接到所述板与所述处理器相反的一侧上的所述存储器管芯和用于通过所述再分布层将所述存储器管芯连接到所述处理器的所述过孔条上的连接垫阵列。

25.如权利要求24所述的封装，进一步包括用于将所述过孔条连接到所述再分布层的多个过孔。