TWI859849B

TWI859849B - 電子封裝件及其製法

Info

Publication number: TWI859849B
Application number: TW112117377A
Authority: TW
Inventors: 賴佳助; 符毅民; 陳建昇
Original assignee: 矽品精密工業股份有限公司
Priority date: 2023-05-10
Filing date: 2023-05-10
Publication date: 2024-10-21
Also published as: US20240379590A1; CN118943087A; TW202445779A

Abstract

一種電子封裝件及其製法，主要於一具有線路層之承載結構上設置電子元件，且於該承載結構上形成第一包覆層與第二包覆層以包覆該電子元件，並於該第一包覆層上形成第一天線層，且於該第二包覆層上形成通訊連接該第一天線層之第二天線層，故藉由該第一包覆層之厚度控制天線頻率的共振間距，以產生更好的共振效果，且藉由該第二包覆層之厚度控制該第一與第二天線層的間距，以增進天線頻寬。

Description

電子封裝件及其製法

本發明係有關一種半導體封裝技術，尤指一種具天線結構的電子封裝件及其製法。

現今無線通訊技術已廣泛應用於各式消費性電子產品(如手機、平板電腦等)，以利接收或發送各種無線訊號。為滿足消費性電子產品的便於攜帶性及上網便利性(如觀看多媒體內容)，無線通訊模組之製造與設計係朝輕、薄、短、小之需求作開發，其中，平面天線(Patch Antenna)因具有體積小、重量輕與製造容易等特性而廣泛利用在電子產品之無線通訊模組中。

此外，由於目前的多媒體內容因畫質的提升而造成其檔案資料量變得更大，故無線傳輸的頻寬也需變大，因而產生第五代的無線傳輸(5G)，另5G因傳輸頻率較高，其相關無線通訊模組的要求也較高。

有關5G之應用係未來全面商品化之趨勢，其應用頻率範圍約在1GHz~100GHz之間的高頻頻段，其商業應用模式為5G搭配4G LTE，並於戶外架設一蜂巢式基站以配合設於室內的小基站，故5G行動通訊會於基站內使用大量天線以符合5G系統的大容量快速傳輸且低延遲。

圖1係習知無線通訊模組1之立體示意圖。如圖1所示，該無線通訊模組1係包括：一基板10、設於該基板10上之複數電子元件11、一天線結構12以及封裝膠體13。該基板10係為電路板並呈矩形體。該電子元件11係設於該基板10上且電性連接該基板10。該天線結構12係為平面型且具有一天線本體120與一導線121，該天線本體120藉由該導線121電性連接該電子元件11。該封裝膠體13覆蓋該電子元件11與該部分導線121。

惟，習知無線通訊模組1中，該天線結構12係為平面型，且該基板10之長寬尺寸均為固定，致使線路佈線空間(層數)有限，因而限制該天線結構12之功能，造成該無線通訊模組1無法提供運作5G系統所需之電性功能，難以達到5G系統之天線運作之需求。

再者，若於該基板10之表面上增加佈設區域以形成輔助該天線結構12之天線元件，將使該基板10之寬度增加，導致難以縮小該無線通訊模組1的寬度，造成該無線通訊模組1無法達到微小化之需求。

因此，如何克服上述習知技術之問題，實已成為目前業界亟待克服之課題。

有鑑於習知技術之問題，本發明提供一種電子封裝件，係包括：承載結構，係具有線路層；電子元件，係設於該承載結構上並電性連接該線路層；第一包覆層，係設於該承載結構上以包覆該電子元件，且令該電子元件之部分表面外露於該第一包覆層；第一天線層，係設於該第一包覆層上；第二包覆層，係設於該第一包覆層上且包覆該電子元件外露於該第一包覆層之部分；以及第二天線層，係結合於該第二包覆層上並通訊連接該第一天線層。

本發明亦提供一種電子封裝件之製法，係包括：提供一具有線路層之承載結構；將電子元件設於該承載結構上，且該電子元件電性連接該線路層；形成第一包覆層於該承載結構上，以令該第一包覆層包覆該電子元件，且使該電子元件之部分表面外露於該第一包覆層；形成第一天線層於該第一包覆層上；形成第二包覆層於該第一包覆層上，以令該第二包覆層包覆該電子元件外露於該第一包覆層之部分；以及形成第二天線層於該第二包覆層上，以令該第二天線層通訊連接該第一天線層。

前述之電子封裝件及其製法中，該第一包覆層之厚度係至多為60微米。

前述之電子封裝件及其製法中，該第一包覆層之厚度係小於該電子元件相對該承載結構之高度。

前述之電子封裝件及其製法中，該第二包覆層之厚度係至少150微米。

前述之電子封裝件及其製法中，該第二包覆層之厚度係大於該第一包覆層之厚度。

前述之電子封裝件及其製法中，該第二包覆層之厚度係為該第一包覆層之厚度之2至3倍。

前述之電子封裝件及其製法中，該第一包覆層與該第二包覆層之材質係相同或相異。

前述之電子封裝件及其製法中，該第一天線層與第二天線層係以耦合方式傳輸訊號。

前述之電子封裝件及其製法中，復包括形成導電柱於該第一包覆層中，且該導電柱電性連接該第一天線層與該線路層。

由上可知，本發明之電子封裝件及其製法，主要藉由形成該第一包覆層與第二包覆層之兩次封裝製程，以令該第一包覆層之厚度控制天線頻率的共振間距，以產生更好的共振效果，且令該第二包覆層之厚度控制該第一天線層與第二天線層的間距，以增進天線頻寬，故相較於習知技術，本發明之電子封裝件能提供運作5G之後的B5G/6G之後系統所需之電性功能，以達到天線運作之需求。

再者，藉由將該第二包覆層之厚度控制為該第一包覆層之厚度之2至3倍，使該電子封裝件不僅天線頻寬符合需求，且能滿足微小化之需求。

1:無線通訊模組

10:基板

11,21:電子元件

12:天線結構

120:天線本體

121:導線

13:封裝膠體

2:電子封裝件

2a:天線結構

20:承載結構

20a:第一側

20b:第二側

200:絕緣層

201:線路層

21a:作用面

21b:非作用面

210:電極墊

211:導電凸塊

22:第一包覆層

22a:表面

23:第一天線層

230:導電柱

24:第二天線層

25:第二包覆層

27:導電元件

D1,D2:厚度

H:高度

R:間距

圖1係為習知無線通訊模組之立體示意圖。

圖2A至圖2D係為本發明之電子封裝件之製法之剖面示意圖。

以下藉由特定的具體實施例說明本創作之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本創作之其他優點及功效。

須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本創作可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本創作所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本創作所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如「上」、「第一」、「第二」及「一」等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本創作可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本創作可實施之範疇。

圖2A至圖2D係為本發明之電子封裝件2之製法的剖面示意圖。

如圖2A所示，提供一承載結構20，其具有相對之第一側20a與第二側20b。接著，於該承載結構20之第一側20a上設置至少一電子元件21。

所述之承載結構20係例如為具有核心層與線路結構之封裝基板(substrate)或無核心層(coreless)之線路結構，其包含絕緣層200及形成於該絕緣層200上之線路層201，如至少一扇出(fan out)型重佈線路層(redistribution layer，簡稱RDL)。

於本實施例中，形成該線路層201之材質係為銅，且形成該絕緣層200之材質係為如聚對二唑苯(Polybenzoxazole，簡稱PBO)、聚醯亞胺(Polyimide，簡稱PI)、預浸材(Prepreg，簡稱PP)或其它介電材。

應可理解地，該承載結構20亦可為其它可供承載如晶片等電子元件之承載單元，如矽中介板(interposer)或導線架(lead frame)，並不限於上述。

所述之電子元件21係為主動元件、被動元件或其二者組合，且該主動元件係例如半導體晶片，而該被動元件係例如電阻、電容及電感。

於本實施例中，該電子元件21係為半導體晶片，如射頻晶片(Radio Frequency Integrated Circuits，簡稱RFID)，其具有相對之作用面21a與非作用面21b，該作用面21a係具有複數電極墊210，其藉由複數如銲錫材料之導電凸塊211以覆晶方式設於該線路層201上並電性連接該線路層201；或者，該電子元件21可藉由複數銲線(圖未示)以打線方式電性連接該線路層201；亦或，該電子元件21可直接接觸該線路層201。應可理解地，有關該電子元件21電性連接該承載結構20之方式不限於上述。

如圖2B所示，形成一第一包覆層22於該承載結構20之第一側20a上，以令該第一包覆層22至少部分包覆該電子元件21與該複數導電凸塊211。接著，於該第一包覆層22上形成第一天線層23，且該第一包覆層22中形成有電性連接該第一天線層23與該線路層201之導電柱230。

於本實施例中，該第一包覆層22係為絕緣材，如聚醯亞胺(polyimide，簡稱PI)、乾膜(dry film)、環氧樹脂(epoxy)或封裝材(molding compound)，其可用壓合(lamination)或模壓(molding)之方式形成於該承載結構20之第一側20a上。

再者，該第一包覆層22之厚度D1係小於該電子元件21相對該第一側20a之高度H，以令該第一包覆層22之表面22a低於該非作用面21b，使該電子元件21凸出該第一包覆層22。例如，該第一包覆層22之厚度D1係至多為60微米(um)，以符合高頻的共振腔需求。

又，可藉由濺鍍(sputtering)、蒸鍍(vaporing)、電鍍、無電電鍍、化鍍或貼膜(foiling)等方式製作第一天線層23。

另外，該第一天線層23與該導電柱230可分開製作或一體成形製作。例如，可先採用TMV(through molding via)製程製作該導電柱230，再製作該第一天線層23。

如圖2C所示，形成一第二包覆層25於該第一包覆層22上，使該第二包覆層25包覆該電子元件21外露出該第一包覆層22之部分。

於本實施例中，該第二包覆層25係為絕緣材，如聚醯亞胺(polyimide，簡稱PI)、乾膜(dry film)、環氧樹脂(epoxy)或封裝材(molding compound)，其可用壓合(lamination)或模壓(molding)之方式形成於該第一包覆層22上。應可理解地，形成該第二包覆層25之材質與形成該第一包覆層22之材質可相同或相異。

再者，該第二包覆層25係覆蓋該電子元件21之非作用面21b。或者，該電子元件21之非作用面21b可依需求外露於該第二包覆層25。

又，該第二包覆層25之厚度D2係大於該第一包覆層22之厚度D1。例如，該第二包覆層25之厚度D2係為該第一包覆層22之厚度D1之2至3倍。

如圖2D所示，於該第二包覆層25上形成一對應該第一天線層23位置之第二天線層24，以令該第一天線層23與第二天線層24位於該第二包覆層25之相對兩側而形成天線結構2a。

於本實施例中，可藉由濺鍍(sputtering)、蒸鍍(vaporing)、電鍍、無電電鍍、化鍍或貼膜(foiling)等方式製作第二天線層24。例如，該第一天線層23以線路形式作為主天線，且該第二天線層24以貼膜形式作為天線貼片。

再者，該第一天線層23與第二天線層24係以耦合方式傳輸訊號，並使該導電柱230作為該天線結構2a之饋入線路，故藉由該導電柱230電性連接該電子元件21，以令該電子元件21提供天線訊號之來源或接收天線訊號。例如，該第一天線層23與第二天線層24係可由交變電壓、交變電流或輻射變化產生輻射能量，且該輻射能量係為電磁場，以令該第一天線層23與第二天線層24能相互電磁耦合，使天線訊號能於該第一天線層23與第二天線層24之間傳遞。應可理解地，該第一天線層23與第二天線層24之間無其它導電材。

又，基於該第二包覆層25越厚而該天線結構2a之頻寬越大之原則，該第二包覆層25之厚度D2可至少150微米(um)以上。

另外，可形成複數如銲球之導電元件27該承載結構20之第二側20b上，以於後續製程中，該電子封裝件2藉由該些導電元件27接置一如電路板之電子裝置(圖略)。

因此，本發明之製法係藉由兩次封裝製程形成該第一包覆層22與第二包覆層25，以令該第一包覆層22之厚度D1控制該天線結構2a所需頻率的共振間距，使該天線結構2a具有更好的共振效果，且令該第二包覆層25之厚度D2控制該第一天線層23(主天線)與第二天線層24(天線貼片)的間距R，以增進該天線結構2a之頻寬，故相較於習知技術，本發明之電子封裝件2能提供運作5G系統所需之電性功能，以達到5G系統之天線運作之需求。

再者，藉由將該第二包覆層25之厚度D2控制為該第一包覆層22之厚度D1之2至3倍，使該電子封裝件2不僅天線頻寬符合需求，且整體結構之尺寸最佳化，即滿足微小化之需求。

本發明復提供一種電子封裝件2，其包括：一具有線路層201之承載結構20、至少一電子元件21、第一包覆層22、設於該第一包覆層22上之第一天線層23、第二包覆層25以及結合於該第二包覆層25上之第二天線層24。

所述之電子元件21係設於該承載結構20上並電性連接該線路層201。

所述之第一包覆層22係設於該承載結構20上以至少部分包覆該電子元件21，且令該電子元件21之部分表面外露於該第一包覆層22。

所述之第二包覆層25係設於該第一包覆層22上且包覆該電子元件21外露於該第一包覆層22之部分。

所述之第二天線層24係通訊連接該第一天線層23。

於一實施例中，該第一包覆層22之厚度D1係至多為60微米。

於一實施例中，該第一包覆層22之厚度D1係小於該電子元件21相對該承載結構20之高度H。

於一實施例中，該第二包覆層25之厚度D2係至少150微米。

於一實施例中，該第二包覆層25之厚度D2係大於該第一包覆層22之厚度D1。

於一實施例中，該第二包覆層25之厚度D2係為該第一包覆層22之厚度D1之2至3倍。

於一實施例中，該第一包覆層22與該第二包覆層25之材質係相同或相異。

於一實施例中，該第一天線層23與第二天線層24係以耦合方式傳輸訊號。

於一實施例中，所述之電子封裝件2復包括至少一設於該第一包覆層22中之導電柱230，其電性連接該第一天線層23與該線路層201。

綜上所述，本發明之電子封裝件及其製法，係藉由形成該第一包覆層與第二包覆層，以令該第一包覆層之厚度控制天線結構所需頻率的共振間距，使天線結構具有更好的共振效果，且令該第二包覆層之厚度控制該第一天線層與第二天線層的間距，以增進天線結構之頻寬，故本發明之電子封裝件能提供運作5G系統所需之電性功能，以達到5G系統之天線運作之需求。

上述實施例係用以例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。