[发明专利]包括天线喇叭和半导体装置的微电子装置封装

说明书

本申请题为“包括天线喇叭和半导体装置的微电子装置封装”。示例半导体封装100包括在多层封装基板101的第一导体层中形成的贴片天线110。多层封装基板101包括通过介电材料彼此间隔开，并通过导电竖直连接层彼此耦合的导体层。多层封装基板101具有与装置侧表面105相对的板侧表面103。半导体封装100进一步包括安装到多层封装基板101的装置侧表面105的半导体管芯107，该半导体管芯与贴片天线110间隔开并耦合到该贴片天线。使用安装结构将天线喇叭118安装到装置侧表面105并与贴片天线110对准。半导体封装100进一步包括在多层封装基板101中的第二导体层上形成的反射器114。与贴片天线110相比，第二导体层更靠近多层封装基板101的板侧表面103定位。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年5月24日提交的美国临时专利申请号63/192,548 的申请日的权益，该申请的公开内容通过整体引用并入本文。

技术领域

本申请总体涉及微电子装置封装，并且更具体地涉及包括天线和半导体 装置的微电子装置封装。

背景技术

用于生产微电子装置封装的工艺包括将半导体管芯安装到封装基板，并 用介电材料诸如模塑化合物覆盖电子装置，以形成封装的装置。在微电子装 置封装中将天线与半导体装置结合是期望的。天线越来越多地与微电子装置 和便携式装置一起使用，诸如通信系统、通信装置，包括具有4G、5G或LTE 能力的手机、平板计算机和智能手机。其他应用包括汽车系统中的微电子装 置，诸如雷达、导航和空中通信系统。成型微电子装置中使用的模塑化合物 和封装半导体装置时使用的一些基板材料具有约3或更高的高介电常数，这 可能干扰嵌入式天线的效率。因此，将天线与封装半导体装置一起使用的系 统通常将天线放置在与半导体装置隔开的单独印刷电路板，即有机基板上。

现有方法需要额外元件，包括昂贵的印刷电路板(PCB)基板，其有时用 于带有半导体管芯的模块内，或有时和与天线隔开设置的封装半导体装置一 起使用。这些解决方案的成本相对较高并且需要大量的装置面积。在封装内 形成具有高效和成本效益的天线的微电子装置封装是一个挑战。

发明内容

在布置中，半导体封装包括在多层封装基板的第一导体层中形成的贴片 天线。多层封装基板包括导体层，该导体层通过介电材料彼此隔开并通过导 电竖直连接层彼此耦合。多层封装基板具有与装置侧表面相对的板侧表面。 半导体封装进一步包括安装到多层封装基板的装置侧表面的半导体管芯，该 半导体管芯与贴片天线间隔开并耦合到该贴片天线，以及安装到装置侧表面 并与贴片天线对准的天线喇叭(horn)。半导体封装进一步包括在多层封装基 板中的第二导体层上形成的反射器。与贴片天线相比，第二导体层被定位成 更靠近多层封装基板的板侧表面。反射器与贴片天线对准并与其间隔开。

在一种布置中，第一导体层可以形成多层封装基板的装置侧表面的一部 分。在另一种布置中，第一导体层在多层封装基板的装置侧表面下方并与其 间隔开。

半导体封装进一步包括在多层封装基板中的第二导体层上形成的地面 层。第二导体层形成了多层封装基板的装置侧表面的一部分。在一种布置中， 地面层包围装置侧表面上的贴片天线。

天线喇叭可以使用焊料耦合到装置侧表面。在另一种布置中，在多层封 装基板的装置侧表面上形成安装结构。安装结构被配置为限定天线喇叭的期 望位置，并将天线喇叭附接到多层封装基板。安装结构可以包括在多层封装 基板的装置侧表面上形成的第一升高迹线。安装结构可进一步包括在多层封 装基板的装置侧表面上形成的第二升高迹线，其中第一升高迹线包围第二升 高迹线。第一升高迹线和第二升高迹线可以包括在装置侧表面上积聚的材料 的实线。第一升高迹线和第二升高迹线可以包括在装置侧表面上积聚的材料 的分段线。天线喇叭可以使用焊料耦合到安装结构。