TWI852245B - 具有天線陣列的半導體封裝結構 - Google Patents

Abstract

提供了一種半導體封裝結構。該結構包括封裝基板，該封裝基板具有第一表面和與第一表面相對的第二表面並且包括嵌入其中的接地層。半導體晶片形成於封裝基板的第一表面上並且天線圖層形成於封裝基板的第二表面上並且電耦接至半導體晶片。該結構還包括第一連接器和第二連接器，該第一連接器和第二連接器形成於封裝基板的第二表面上並鄰近天線圖層佈置。第一連接器電耦接至半導體晶片並電隔離到接地層，第二連接器電耦接至接地層。還提供一種包括該半導體封裝結構的無線通訊設備。

Description

具有天線陣列的半導體封裝結構

本發明涉及一種半導體封裝，尤其涉及一種具有天線陣列的半導體封裝結構。

諸如蜂窩電話、筆記型電腦、平板電腦或智慧手錶之類的無線電子設備通常包括電耦接至發射器和接收器以支援通訊的天線設備（例如，天線陣列）。這樣的天線設備可以設置在包括一個或複數個半導體晶片/晶片的半導體封裝中。為了使無線電子設備獲得更高的頻寬和更高的資料傳輸速率，已經開發和引入了毫米波 (millimeter wave，mmW) 應用。

然而，由於毫米波傳輸的引入，存在許多技術挑戰。例如，訊號傳播過程中的路徑損耗就是挑戰之一。

本發明的實施例提供了一種改進的半導體封裝結構，其具有改進的天線配置，以解決如上所述的缺陷和缺陷。

本發明實施例提供一種半導體封裝結構。半導體封裝結構包括一封裝基板，其具有第一表面及相對於第一表面的第二表面，且封裝基板內嵌有接地層。半導體封裝結構還包括形成於封裝基板的第一表面上的半導體晶片。半導體封裝結構還包括形成於封裝基板的第二表面上且佈置成陣列的天線圖層。此外，半導體封裝結構包括形成於封裝基板的第二表面上的第一連接器與第二連接器，以及對應接合至第一連接器的第一焊盤（pad）。第一連接器和第二連接器佈置在陣列的第一行和第一側。第一連接器與第二連接器電性隔離，而第二連接器電耦接至接地層。

本發明的另一個實施例提供了一種無線通訊設備。無線通訊設備包括具有內表面和外表面的柔性材料基板。無線通訊設備還包括上述的半導體封裝結構。這種半導體封裝結構鄰近柔性材料基板的內表面設置。無線通訊設備還包括形成於柔性材料基板的內表面或外表面上的第二天線圖層。第二天線圖層中的至少一個電耦接至第一連接器中的一個。

本發明又一實施例提供一種半導體封裝結構。半導體封裝結構包括一封裝基板，其具有第一表面及相對於第一表面的第二表面，且封裝基板內嵌有接地層。半導體封裝結構還包括形成於封裝基板的第一表面上的半導體晶片。半導體封裝結構還包括形成於封裝基板的第二表面上並電耦接至半導體晶片的天線圖層。此外，半導體封裝結構包括第一連接器與第二連接器，第一連接器與第二連接器形成於封裝基板的第二表面且佈置鄰近天線圖層。第一連接器電耦接至半導體晶片並電隔離到接地層，第二連接器電耦接至接地層。

下面的描述是為了說明本發明的一般原理，不應理解為限制性的。本發明的範圍參照所附申請專利範圍來確定。

下面詳細討論本發明的實施例的製作和使用。但是，需要說明的是，實施例提供了很多可應用的發明構思，可以用多種具體方法來體現。所討論的具體實施例僅說明製作和使用實施例的具體方法，並不限制本發明的範圍。此外，本發明可以在各種實施例中重複參考數位和/或字母。這種重複是為了簡單和清楚的目的，並不暗示所討論的不同實施例和/或配置之間的任何關係。

本發明提供一種具有半導體封裝結構的無線通訊設備。半導體封裝包括以例如「倒裝晶片」配置附著到封裝基板的至少一個積體電路（integrated circuit，IC）晶片。在這種配置中，連接器（例如，凸塊）形成於IC晶片的焊盤或端子上，並且IC晶片可以倒轉（「倒裝」）並附接到封裝基板，使得連接器附接到封裝基板表面上的相應焊盤。IC晶片可以是多種類型的IC晶片中的一種。例如，根據各種實施例，IC晶片可以是射頻IC（radio-frequency IC，RFIC）晶片、微處理器晶片、專用積體電路（application-specific integrated circuit，ASIC）或記憶體晶片。

封裝基板可以是所屬技術領域具有通常知識者已知的不同類型的基板之一（例如，有機或無機基板）。基板可以由具有一種或多種介電材料的一層或多層金屬層製成。可以通過例如蝕刻金屬層在金屬層中製作跡線或佈線圖案。基材可以是單層、雙層或多層基材。

示例性半導體封裝可以是具有特別適用於mmW應用或雷達系統的天線陣列結構的RFIC晶片封裝。然而，應當理解，本發明的原理不應限於任何特定的封裝類型或IC晶片。

第1圖示出了根據一些實施例的無線通訊設備10a的側視圖。在一些實施例中，無線通訊設備10a包括一半導體封裝結構，鄰近一柔性材料基板170設置。更具體地，半導體封裝結構包括一封裝基板100，其具有第一表面100a及相對於第一表面100a的第二表面100b。封裝基板100可以是矽仲介層或印刷電路板(printed circuit board，PCB)並且由具有一種或多種介電材料的一層或多層金屬層製成。例如，封裝基板100為多層基板，包括夾在兩個介電層101和103之間的金屬層102。金屬層102嵌入封裝基板100中作為接地層，因此，金屬層102 可稱為接地層。由接地層102分開的介電層101和103可以包括聚醯亞胺、聚合物、環氧樹脂等或任何合適的介電材料。

如第1圖所示，封裝基板100具有形成於介電層103或介電層101和103中的一個或複數個導電通孔106和108。在一些實施例中，每個導電通孔106從封裝基板100的第二表面100b延伸進入介電層101，使得導電通孔106穿過介電層103和接地層102並與接地層102電隔離。每個導電通孔106可以包括被導電層106a包圍的介電材料106b。不同於導電通孔106，每一導電通孔108自封裝基板100的第二表面100b延伸至接地層102上，使得導電通孔106穿過介電層103且電耦接至接地層102。類似於導電通孔106，每個導電通孔108可以包括被導電層108a包圍的介電材料108b。

此外，封裝基板100具有形成於封裝基板100的第二表面100b上的導電跡線，用於訊號、接地和/或電源路由。在一些實施例中，一些這樣的導電跡線可以是用於訊號路由的焊盤(例如，第一焊盤132a)的形式。那些焊盤（例如，第一焊盤 132a，也稱為訊號焊盤）相應地接合並電耦接至導電通孔106。此外，一些這樣的導電跡線可以是用於接地佈線的焊盤（例如，第二焊盤132b)的形式。這些焊盤（例如，第二焊盤132b，也稱為接地焊盤）對應地接合至並電耦接至導電通孔108。此外，一些這樣的導電跡線可以是天線圖案的形式（例如，一個或複數個天線圖層120)。在一些實施例中，天線圖層120形成天線元件，其包括天線陣列或用於輻射和/或接收諸如RF無線訊號或mmW訊號的電磁訊號的裝置。這樣的天線元件可以是貼片天線、縫隙天線、偶極天線、介質諧振器天線(dielectric resonator antenna，DRA)、平面倒F天線(planar inverted-F antenna，PIFA)等。

參照第1圖，半導體封裝結構還包括形成於封裝基板100的第一表面100a上的半導體晶片（或半導體晶片）110。半導體晶片110可以包括RFIC晶片、片上系統（system-on-chip，SoC）晶片、基頻IC晶片等。在一些實施例中，半導體晶片110經由設置在半導體晶片110和封裝基板100的第一表面100a之間的連接器111接合至封裝基板100的第一表面100a上。例如，連接器111可以包括焊球、焊料凸塊、銅柱、銅凸塊、金凸塊或任何合適的導電連接器。在一些實施例中，半導體晶片110通過互連結構105a電耦接至天線圖層120。半導體晶片110還分別通過互連結構105b和105c電耦接至導電通孔106和108。每個互連結構可以包括一個或複數個導線和/或通孔。在此，為了簡化圖示，用實線來表示這些互連結構105a、105b和105c。

在一些實施例中，半導體晶片110被封裝層150包圍。例如，封裝層150可以包括模塑膠材料。模塑膠材料可以是聚合物材料，例如環氧基樹脂、底部填充材料等或任何合適的封裝材料。

再次參照第1圖，根據一些實施例，半導體封裝結構還包括形成於封裝基板100的第一表面100a和第二表面100b上的連接器。在一些實施例中，第一連接器130a與第二連接器130b形成於封裝基板100的第二表面100b上且鄰近天線圖層120設置。第一連接器130a對應地接合至第一焊盤132a並且第二連接器130b對應地接合至第二焊盤132b，以便電耦接至半導體晶片110。在那些情況下，第一連接器130a用作訊號連接器並且第二連接器130b用作接地連接器。每個第一連接器130a與接地層102和每個第二連接器130b電隔離。每個第二連接器130b電連接到接地層102。

再者，封裝基板100的第一表面100a上形成一或複數個第三連接器140。第三連接器140對應接合至封裝基板100的第一表面100a上形成的焊盤(未示出)，以便經由形成於電介質層101中的互連結構（未示出）電耦接至半導體晶片110。在那些情況下，第三連接器140將半導體晶片110電耦接至外部電路（未示出），例如印刷電路板 (printed circuit board，PCB) 或主機板。

第一連接器130a、第二連接器130b和第三連接器140可以包括焊球、焊料凸塊、銅柱、銅凸塊、金凸塊或任何合適的導電連接器。此外，第三連接器140的尺寸不同於第一連接器130a和第二連接器130b的尺寸。例如，第三連接器140的尺寸大於第一連接器130a和第二連接器130b的尺寸。

在一些實施例中，鄰近半導體封裝結構設置的柔性材料基板170具有內表面170a和與內表面170a相對的外表面170b。在這些情況下，這樣的半導體封裝結構設置為鄰近柔性材料基板170的內表面170a。此外，封裝基板100的第二表面100b面對柔性材料基板170的內表面170a並且通過第一連接器130a和第二連接器130b與柔性材料基板170分離。結果，柔性材料基板170與封裝基板100間隔開的距離基本等於第一連接器130a和第二連接器130b的距離H。在一些實施例中，第一連接器130a和第二連接器130b的距離H在約λ/100至約λ/25的範圍內，其中λ是由天線圖層120發射/接收的無線電波的波長。例如，第一連接器130a和第二連接器130b的距離H在約100μm至約430μm的範圍內。在一些實施例中，柔性材料基板170可以由聚合物製成，例如聚醯亞胺（Polyimide，PI）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate，PET）、聚萘二甲酸乙二醇酯（polyethylene naphthalate，PEN）、環烯共聚物（cyclenes copolymer，COC）、環烯烴聚合物（cyclic olefin polymer，COP），或任何合適的彈性材料。

第2圖示出了根據一些實施例的用於無線通訊設備的半導體封裝結構的俯視圖。下文中與先前參考第1圖描述的相同或相似的實施例的元件描述為簡潔起見，可以省略。如第2圖所示，根據一些實施例，形成於封裝基板100的第二表面100b上的天線圖層120佈置成陣列（例如，線性陣列）。因此，天線圖層120也稱為天線陣列120。需注意的是，第2圖中所示的天線圖層120的數量僅是示例，而不是對實施例所公開的內容的限制。第一連接器130a和第二連接器130b佈置成一行並在天線陣列120的第一側，並且第三連接器130a'和第四連接器130b'佈置成一行並在天線陣列120的第二側(其 與天線陣列120的第一側相對）。在那些情況下，第三連接器130a'用作訊號連接器。每個第三連接器130a'的配置、材料和尺寸可以與每個第一連接器130a的配置、材料和尺寸相同或相似。此外，第三連接器130a'也通過類似於第一連接器130a的方法電耦接至半導體晶片100（第1圖中未示出和指示）。例如，每個第三連接器130a'經由對應的訊號焊盤132a、對應的導電通孔（未示出）和對應的互連結構（未示出）電耦接至半導體晶片100。

在那些情況下，第四連接器130b'用作接地連接器。每個第四連接器130b'的配置、材料和尺寸可以與每個第二連接器130b的配置、材料和尺寸相同或相似。此外，第四連接器130b'也通過與第二連接器130b類似的方法電耦接至半導體晶片100(第1圖中未示出和指示)。例如，佈置在天線陣列120的第一側的第二連接器130b接合至公共接地焊盤132c，佈置在天線陣列120的第二側的第四連接器130b'接合至公共接地焊盤132c'。這些公共接地焊盤132c和132c'經由一個或複數個對應的導電通孔（未示出）、接地層102（第1圖 中未示出和指示）和一個或複數個對應的互連結構（未顯示）電耦接至半導體晶片100。結果，第三連接器130a'與第四連接器130b'(電耦接至接地層120)電隔離。

在一些實施例中，第一連接器130a和第二連接器130b的寬度W基本等於第一連接器130a和第二連接器130b的距離H(如第1圖所示)。換句話說，寬度W在從大約λ/100到大約λ/25的範圍內。例如，寬度W在約100μm至約430μm的範圍內。類似地，第三連接器和第四連接器130a'和130b'的寬度與第一連接器和第二連接器130a和130b的寬度W基本相同。

再次參考第2圖，在一些實施例中，第一連接器130a和第二連接器130b中的每一個的中心與沿著天線圖層120中的一個的邊緣延伸的虛擬線L之間的最小距離D（面對第一連接器130a和第二連接器130b的那個）在從大約λ/35到大約λ/20的範圍內。例如，最小距離D可以在從大約306μm到大約535μm的範圍內。

第3圖示出了根據一些實施例的用於無線通訊設備的半導體封裝結構的俯視圖。下文中與先前參考第1圖描述的相同或相似的實施例的元件的描述為簡潔起見可以省略。在一些實施例中，半導體封裝結構類似於第2圖所示的半導體封裝結構。除接地焊盤的配置外。更具體而言，設置於天線陣列120的第一側的第一焊盤132a對應地接合至第一連接器130a。設置在天線陣列120的第一側的第二焊盤132b對應地接合至第二連接器130b。類似地，設置在天線陣列120的第二側的第一焊盤132a(可稱為第三焊盤)對應地接合至第三連接器130a'。佈置在天線陣列120的第二側的第二焊盤132b(可稱為第四焊盤)對應地接合至第四連接器130b'。

需要說明的是，第一連接器130a和第三連接器130a'相對於天線陣列120對稱佈置，第二連接器130b和第四連接器130b'相對於天線陣列120對稱佈置。然而，在一些其他實施例中，第一連接器130a和第二連接器130b相對於天線陣列120與第三連接器130a'和第四連接器130b'不對稱。

第4圖示出了根據一些實施例的用於無線通訊設備的半導體封裝結構的俯視圖。下文中與先前參考第3圖描述的相同或相似的實施例的元件的描述為簡潔起見可以省略。在一些實施例中，半導體封裝結構類似於第3圖所示的半導體封裝結構，除了訊號和地焊盤的佈置。更具體地說，第一連接器130a和第二連接器130b交替佈置成一行並在天線陣列120的第一側。類似地，第三連接器130a'和第四連接器130b'交替佈置成一行在天線陣列120的第二側(與天線陣列120的第一側相對)。

需要說明的是，第一連接器130a和第三連接器130a'相對於天線陣列120對稱佈置，第二連接器130b和第四連接器130b'相對於天線陣列120對稱佈置。然而，在一些其他實施例中，關於天線陣列120，交替佈置的第一連接器130a和第二連接器130b與交替佈置的第三連接器130a'和第四連接器130b'不對稱。

第5圖示出了根據一些實施例的用於無線通訊設備的半導體封裝結構的俯視圖。下文中與先前參考第3圖描述的相同或相似的實施例的元件的描述為簡潔起見可以省略。在一些實施例中，半導體封裝結構類似於第3圖所示的半導體封裝結構，除了訊號和地焊盤的佈置。更具體地，附加的第五連接器130b''形成於封裝基板100的第二表面100b上。第五連接器130b''佈置成一行並且位於天線陣列120與第一連接器130a和第二連接器130b之間。在那些情況下，第五連接器130b''用作接地連接器並且電耦接至接地層102（第1圖中未示出和指示）。第二焊盤132b設置於天線陣列120與第一連接器130a及第二連接器130b(可稱為第五焊盤)之間，並對應地接合至第五連接器130b''。

此外，在封裝基板100的第二表面100b上還形成額外的第六連接器130b'''。第六連接器130b'''佈置成一行並在天線陣列120與第三連接器130a'和第四連接器130b'之間。在那些情況下，第六連接器130b'''也用作接地連接器並且電耦接至接地層102(第1圖中未示出和指示)。第二焊盤132b設置在天線陣列120與第三和第四連接器 (可稱為第六焊盤)之間並對應地接合至第六連接器130b'''。

參考第5圖，在一些實施例中，從第一連接器130a或第二連接器130b的中心到第五連接器130b''的中心的距離D1在約350μm至約800μm的範圍內。類似地，從第三連接器130a'或第四連接器130b'的中心到第六連接器130b'''的中心的距離在約350μm至約800μm的範圍內。

此外，每個第五連接器130b''的中心與沿著天線陣列120的邊緣延伸的虛擬線L(面對第五連接器130b''的虛擬線L)之間的最小距離D2在約λ/35 到大約λ/20的範圍內。例如，最小距離D2可以在從大約306μm到大約535μm的範圍內。類似地，每個第六連接器130b'''的中心與沿著天線陣列120的邊緣延伸的虛擬線(面向第六連接器130b'''的虛擬線)之間的最小距離在大約λ/35到大約λ/20的範圍內。例如，這個最小距離可以在從大約306μm到大約535μm的範圍內。

參考第5圖，設置於天線陣列120的第一側的包括第一、第二和第五連接器130a、130b和130b''的兩列連接器和設置於天線陣列120的第二側的包括第三、第四和第六連接器130a'、130b'和130b'''的兩列連接器僅是示例，而不是對實施例中公開的內容的限制。例如，三列連接器可以佈置在天線陣列120的第一和/或第二側。

第6圖示出了根據一些實施例的無線通訊設備10b的側視圖。下文中與先前參考第1圖描述的相同或相似的實施例的元件的描述為簡潔起見可以省略。在一些實施例中，無線通訊設備10b類似於第1圖中所示的無線通訊設備10a。不同於第1圖所示的無線通訊設備10a，在柔性材料基板170的外表面170b上形成額外的第二天線圖層190'(其可稱為第二天線陣列)。此外，至少一第二天線圖層190'經由形成於柔性材料基板170中的互連結構171中的一個電耦接至訊號連接器中的一個(例如，第一連接器130a)。例如，每個第二天線圖層190'可以電耦接至對應的第一連接器130a。或者，除了第二天線圖層190'(即第二天線陣列)之外，在柔性材料基板170的外表面170b上形成額外的第三天線圖層190''(可稱為第三天線陣列)。類似地，第三天線圖層190''中的至少一個經由互連結構171之一電耦接至訊號連接器中的一個。例如，第三天線圖層190''中的每一個可以電耦接至對應的第一連接器130a。

根據一些實施例，第2圖至第5圖所示的訊號連接器/焊盤和接地連接器/焊盤的配置和/或佈置可應用於第6圖所示的無線通訊設備10b。

第7圖示出了根據一些實施例的無線通訊設備10c的側視圖。下文中與先前參考第1圖或第6圖描述的相同或相似的實施例的元件的描述為簡潔起見可以省略。在一些實施例中，無線通訊設備10c類似於第6圖中所示的無線通訊設備10b。不同於第6圖所示的無線通訊設備10b，在柔性材料基板170的內表面170a上形成附加的第二天線圖層190'和/或附加的第三天線圖層190''。此外，至少一個第二天線圖層190'和/或附加的第三天線圖層190''中的至少一個經由形成於柔性材料基板170的內表面170a上的導電跡線172電耦接至訊號連接器(例如，第一連接器130a)。

根據一些實施例，第2圖至第5圖所示的訊號連接器/焊盤和接地連接器/焊盤的配置和/或佈置可以應用於第7圖所示的無線通訊設備10c。

第8圖示出了根據一些實施例的具有半導體封裝結構的無線通訊設備的側視圖。下文中與先前參考第6圖或第7圖描述的相同或相似的實施例的元件的描述為了簡潔起見可以省略。在一些實施例中，無線通訊設備10d類似於第6圖中所示的無線通訊設備10b或第7圖所示的無線通訊設備10c。不同於第6圖所示的無線通訊設備10b和第7圖所示的無線通訊設備10c，在柔性材料基板170的外表面170b上形成附加的第二天線圖層190''，在柔性材料基板170的內表面170a上形成附加的第三天線圖層190''。

此外，至少一個第二天線圖層190'經由形成於柔性材料基板170中的互連結構171之一電耦接至其中一個訊號連接器(例如，第一連接器130a)。至少一個第三天線圖層190''中的一個經由形成於柔性材料基板 170 的內表面 170a上的導電跡線 172 之一電耦接至訊號連接器之一（例如，第一連接器 130a）。例如，每個第二天線圖層190'可以電耦接至對應的第一連接器130a。此外，每個第三天線圖層190''可以電耦接至對應的第一連接器130a。

根據一些實施例，第2圖至第5圖所示的訊號連接器/焊盤和接地連接器/焊盤的配置和/或佈置可以應用於第8圖所示的無線通訊設備10d。

第9圖示出了根據一些實施例的無線通訊設備10e的側視圖。下文中與先前參考第1圖或第6圖描述的相同或相似的實施例的元件的描述為簡潔起見可以省略。在一些實施例中，無線通訊設備10e類似於第6圖中所示的無線通訊設備10b，除了柔性材料基板170的形狀不同。與第6圖所示的無線通訊設備10b不同的是，柔性材料基板170包括具有平行於X方向的縱向方向的板部180a。柔性材料基板170還包括沿Z方向(垂直於X方向)延伸的壁部180b。在一些實施例中，板部180a面向封裝基板100的第二表面100b，並且天線陣列120佈置成一行沿X方向延伸。此外，壁部180b自板部180a的一端延伸且具有面向封裝基板100的側壁S1的內表面。在一些實施例中，一個或複數個第二天線圖層190'形成於壁部180b上。例如，第二天線圖層190'可以形成於壁部分180b的外表面上並且可以經由形成於柔性材料基板170中的相應的互連器結構173電耦接至相應的訊號連接器(例如，第一連接器130a)，如第9圖所示。或者，第二天線圖層190'可形成於壁部180b的內表面(即，柔性材料基板170的內表面170a)。第二天線圖層190'可以經由形成於柔性材料基板170的內表面170a上的對應的導電跡線(未示出)電耦接至對應的訊號連接器(例如，第一連接器130a)。

根據一些實施例，第2圖至第5圖所示的訊號連接器/焊盤和接地連接器/焊盤的配置和/或佈置可以應用於第9圖所示的無線通訊設備10e。

第10A圖和第10B圖示出了根據一些實施例的無線通訊設備10f的不同側視圖，其中第10A圖示出了無線通訊設備10f對應於X-Z平面的側視圖，而第10B圖示出無線通訊設備10f對應於Y-Z平面的側視圖。下文中與先前參考第9圖描述的相同或相似的實施例的元件的描述為了簡潔起見可以省略。在一些實施例中，無線通訊設備10f類似於第9圖中所示的無線通訊設備10e，除了柔性材料基板170的形狀之外。更具體地，如第10A圖所示，無線通訊設備10f的柔性材質基板170包括具有縱向方向平行於X方向一板部180a，以及沿Z方向延伸的一壁部180b。此外，一或複數個第二天線圖層190'形成於壁部180b上。在一些實施例中，側視圖中對應於X-Z平面的無線通訊設備10f的柔性材料基板170與側視圖中對應於X-Z平面的無線通訊設備10e的柔性材料基板170相同(如第9圖所示）。

如第10B圖所示，無線通訊設備10f的柔性材質基板170還包括沿Z方向延伸的壁部180c。在一些實施例中，壁部180c從板部180a的一端延伸並具有面向封裝基板100的側壁S2的內表面。在這些情況下，封裝基板100的側壁S2與封裝基板100的側壁S1相鄰 (如第10A圖所示)。在一些實施例中，一個或複數個第三天線圖層190''形成於壁部分180c上。例如，第三天線圖層190''可以形成於壁部分180c的外表面上並且可以經由形成於柔性材料基板170中的相應的互連器結構175電耦接至相應的訊號連接器(例如，第一連接器130a)，如第10B圖所示。備選地，第三天線圖層190''可以形成於壁部分180c的內表面上(即，柔性材料基板170的內表面170a)。第三天線圖層190''可經由形成於柔性材料基板170的內表面170a上的對應導電跡線(未圖示)電耦接至對應訊號連接器(例如，第一連接器130a)。

根據一些實施例，第2圖至第5圖所示的訊號連接器/焊盤和接地連接器/焊盤的配置和/或佈置可以應用於第10A圖和第10B圖中所示的無線通訊設備10f。

根據前述實施例，半導體封裝結構被設計為製造集成到半導體封裝結構中的天線。在半導體封裝結構中，使得無線通訊設備能夠有效地降低訊號傳播過程中天線系統的路徑損耗。更具體地，天線系統形成於其中通過使用連接器(例如，焊球或凸塊結構)接合半導體晶片的封裝基板上。相較於將天線系統與半導體晶粒/晶片的封裝基板分離，與天線系統集成的半導體封裝結構可有效減少訊號傳播路徑，以提升無線通訊設備的效能。

雖然本發明已通過示例的方式並根據優選實施例進行了描述，但應理解本發明不限於所公開的實施例。相反，它旨在涵蓋各種修改和類似的佈置（如所屬技術領域具有通常知識者顯而易見的那樣）。因此，所附申請專利範圍的範圍應給予最寬泛的解釋，以涵蓋所有此類修改和類似佈置。

10a,10b,10c,10d,10e,10f:無線通訊設備 100:封裝基板 100a:第一表面 100b:第二表面 101:介電層 102:金屬層 103:介電層 105a,105b,105c:互連結構 106:導電通孔 106a:導電層 106b:介電材料 108:導電通孔 108a:導電層 108b:介電材料 110:半導體晶片 111:連接器 120:天線圖層 130a:第一連接器 130a':第三連接器 130b:第二連接器 130b':第四連接器 130b'':第五連接器 130b''':第六連接器 132a:第一焊盤 132b:第二焊盤 132c:公共接地焊盤 132c':公共接地焊盤 140:第三連接器 150:封裝層 170:柔性材料基板 170a:內表面 170b:外表面 171,173,175:互連結構 180a:板部 180b:壁部 180c:壁部分 190':第二天線圖層 190'':第三天線圖層

通過參考圖式閱讀隨後的詳細描述和示例可以更充分地理解本發明，其中： 第1圖示出了根據一些實施例的具有半導體封裝結構的無線通訊設備的側視圖。 第2圖示出了根據一些實施例的用於無線通訊設備的半導體封裝結構的俯視圖。 第3圖示出了根據一些實施例的用於無線通訊設備的半導體封裝結構的俯視圖。 第4圖示出了根據一些實施例的用於無線通訊設備的半導體封裝結構的俯視圖。 第5圖示出了根據一些實施例的用於無線通訊設備的半導體封裝結構的俯視圖。 第6圖示出了根據一些實施例的具有半導體封裝結構的無線通訊設備的側視圖。 第7圖示出了根據一些實施例的具有半導體封裝結構的無線通訊設備的側視圖。 第8圖示出了根據一些實施例的具有半導體封裝結構的無線通訊設備的側視圖。 第9圖示出了根據一些實施例的具有半導體封裝結構的無線通訊設備的側視圖。 第10A圖示出了根據一些實施例的具有半導體封裝結構的無線通訊設備的側視圖。 第10B圖示出了根據一些實施例的在第10A圖中所示的無線通訊設備的另一側視圖。

10a:無線通訊設備

100:封裝基板

100a:第一表面

100b:第二表面

101:介電層

102:金屬層

103:介電層

105a,105b,105c:互連結構

106:導電通孔

106a:導電層

106b:介電材料

108:導電通孔

108a:導電層

108b:介電材料

110:半導體晶片

111:連接器

120:天線圖層

130a:第一連接器

130b:第二連接器

132a:第一焊盤

132b:第二焊盤

140:第三連接器

150:封裝層

170:柔性材料基板

170a:內表面

170b:外表面

Claims (19)

1. 一種半導體封裝結構，包括：封裝基板，具有一第一表面及相對於所述第一表面的一第二表面，並包括嵌於其中的接地層；半導體晶片，形成於所述封裝基板的所述第一表面上；天線圖層，形成於所述封裝基板的第二表面上並電耦接至所述半導體晶片；以及第一連接器及第二連接器，形成於所述封裝基板的所述第二表面上且鄰近所述天線圖層佈置，其中所述第一連接器電耦接至所述半導體晶片且電性隔離到所述接地層，且所述第二連接器電耦接至所述接地層，所述第一連接器與所述第二連接器的高度在λ/100至λ/25的範圍內，其中λ為由所述天線方向圖層發射/接收的無線電波的波長。
2. 如請求項1所述之半導體封裝結構，其中，所述封裝基板還包括：第一導電通孔，從所述第二表面延伸並穿過所述接地層；以及第二導電通孔，從所述第二表面延伸到所述接地層，其中，所述第一導電通孔和所述第二導電通孔分別電連接到所述第一連接器和所述第二連接器。
3. 如請求項2所述之半導體封裝結構，其中，所述第一導電通孔與所述第二導電通孔各包括周圍有一導電層的一介電材料。
4. 如請求項1所述之半導體封裝結構，其中，所述第一連接器與所述第二連接器的中心與沿面對所述第一連接器與所述第二連接器的所述天線圖層之一的邊緣延伸的直線之間的最小距離在λ/35到λ/20的範圍內，其中λ是由所述天線圖層發送/接收的無線電波的波長。
5. 如請求項1所述之半導體封裝結構，其中，還包括：第三連接器，形成於所述封裝基板的所述第一表面上，其中所述第三連接器的尺寸不同於所述第一連接器和所述第二連接器的尺寸；以及封裝層，包圍所述半導體晶片。
6. 一種半導體封裝結構，包括：封裝基板，具有一第一表面及相對於所述第一表面的一第二表面，並包括嵌於其中的接地層；半導體晶片，形成於所述封裝基板的所述第一表面上的；複數個天線圖層，形成於所述封裝基板的所述第二表面上並以陣列佈置；複數個第一連接器與複數個第二連接器，形成於所述封裝基板的所述第二表面上；以及複數個第一焊盤，對應地接合至所述複數個第一連接器，其中，所述複數個第一連接器和所述複數個第二連接器佈置成第一行並在所述陣列的第一側，以及其中，所述複數個第一連接器與所述複數個第二連接器電性隔離，並且所述複數個第二連接器電耦接至所述接地層，所述第一連接器與所述第二連接器的高度在從λ/100到λ/25的範圍內，其中λ是由所述複數個天線圖層發送/接收的無線電波的波長。
7. 如請求項6所述之半導體封裝結構，其中，還包括一第二焊盤，接合於所述複數個第二連接器的每一個。
8. 如請求項7所述之半導體封裝結構，其中，還包括：複數個第三連接器與複數個第四連接器，形成於所述封裝基板的所述第二表面上，其中所述複數個第三連接器與所述複數個第四連接器佈置成一第二行且位於所述陣列的相對於所述第一側的第二側；以及 對應地接合至所述複數個第三連接器的複數個第三焊盤和接合至所述複數個第四連接器中的每一個的第四焊盤，其中，所述複數個第三連接器與所述複數個第四連接器電性隔離，並且所述複數個第四連接器電耦接至所述接地層。
9. 如請求項6所述之半導體封裝結構，其中，還包括複數個第二焊盤，對應接合於所述複數個第二連接器。
10. 如請求項9所述之半導體封裝結構，還包括：複數個第三連接器，形成於所述封裝基板的所述第二表面上，其中所述複數個第三連接器電耦接至所述接地層；以及複數個第三焊盤，對應地接合至所述複數個第三連接器，其中所述複數個第三連接器佈置成第二行，介於所述陣列與所述複數個第一連接器之間以及所述陣列與所述複數個第二連接器之間。
11. 如請求項10所述之半導體封裝結構，其中，所述複數個第三連接器之一的中心與沿著面向所述複數個第三連接器的所述複數個天線圖層之一的邊緣延伸的直線之間的最小距離在從λ/35到λ/20的範圍內，其中λ是由所述複數個天線圖層發送/接收的無線電波的波長。
12. 如請求項9所述之半導體封裝結構，還包括：複數個第三連接器與複數個第四連接器，形成於所述封裝基板的所述第二表面上，其中所述複數個第三連接器與所述複數個第四連接器佈置成一第二行並且位於相對所述陣列的第一側的所述陣列的第二側；以及複數個第三焊盤，對應地接合至所述複數個第三連接器，以及複數個第四焊盤，對應地接合至所述複數個第四連接器，其中，所述複數個第三連接器與所述複數個第四連接器電性隔離，並且所述複數個第四連接器電耦接至所述接地層。
13. 如請求項12所述之半導體封裝結構，其中，所述複數個第一連接器與所述複數個第二連接器沿所述第一行交替佈置，並且所述複數個第三連接器與所述複數個第四連接器沿所述第二行交替佈置。
14. 如請求項12所述之半導體封裝結構，還包括：複數個第五連接器，形成於所述封裝基板的所述第二表面上，其中所述複數個第五連接器電耦接至所述接地層；複數個第五焊盤，對應地接合至所述複數個第五連接器，其中所述複數個第五連接器佈置成一第三行，介於所述陣列與所述複數個第一連接器之間以及所述陣列與所述複數個第二連接器之間；複數個第六連接器，形成於所述封裝基板的所述第二表面上，其中所述複數個第六連接器電耦接至所述接地層；以及複數個第六焊盤，對應地接合至所述複數個第六連接器，其中所述複數個第六連接器佈置成第四行並且介於所述陣列與所述複數個第三及第四連接器之間。
15. 如請求項6所述之半導體封裝結構，還包括：第三連接器，形成於所述封裝基板的所述第一表面上，其中所述第三連接器的尺寸不同於所述第一連接器和所述第二連接器的尺寸；以及封裝層，包圍所述半導體晶片。
16. 一種無線通訊設備，包括：具有內表面和外表面的柔性材料基板；如請求項6所述之半導體封裝結構，鄰近所述柔性材料基板的內表面設置；以及複數個第二天線圖層，形成於所述柔性材料基板的所述內表面或外表面，其中所述複數個第二天線圖層中的至少一個電耦接至所述複數個第一連接器之 一。
17. 如請求項16所述之無線通訊設備，其中，所述柔性材料基板包括：板部，面向所述封裝基板的所述第二表面；以及第一壁部，從所述板部延伸且面向所述封裝基板的第一側壁，其中所述複數個第二天線圖層形成於所述第一壁部上。
18. 如請求項17所述之無線通訊設備，還包括形成於所述柔性材料基板的所述內表面或所述外表面的複數個第三天線圖層，並且所述複數個第三天線圖層的至少一個電耦接至所述複數個第一連接器中的另一個，其中，所述柔性材料基板還包括從所述板部延伸並面向所說封裝基板的第二側壁的第二壁部，以及其中，所述複數個第三天線圖層形成於所述第二壁部上。
19. 如請求項16所述之無線通訊設備，其中，還包括形成於所述柔性材料基板的所述內表面或所述外表面的複數個第三天線圖層，其中所述複數個第三天線圖層中的至少一個電耦接至所述複數個第一連接器中的另一個。