具有集成波导发射器的集成电路封装制造技术

一种集成电路封装，包括：包封物；所述包封物中的半导体管芯，所述半导体管芯包括多个管芯端；集成波导发射器，其中所述集成波导发射器连接到所述管芯端中的一者；以及设置于所述封装的底部表面上的平面网格阵列。所述平面网格阵列包括：多个封装端，每一封装端被配置成焊接到印刷电路板；以及开口，其中所述开口与所述集成波导发射器对齐。所述集成波导发射器对齐。所述集成波导发射器对齐。

【技术实现步骤摘要】
具有集成波导发射器的集成电路封装


[0001]本说明书涉及集成电路(IC)封装并且涉及包括集成电路封装的半导体装置。

技术介绍

[0002]如今的趋势是将毫米波收发器更高地集成到小型集成电路封装中。这些封装的实际应用包括77GHz及以上的汽车雷达和60GHz及以上的5G通信系统。作为例子，具有集成发射器和接收器的雷达集成电路封装可用于77GHz的汽车雷达应用。
[0003]集成电路封装通常使用具有焊球的球栅阵列焊接在印刷电路板(PCB)上。到天线的连接通常是通过微带线实现的。通常，PCB材料由例如罗杰斯(Rogers)3003的毫米波基板组成。这些基板是昂贵的。布设毫米波路径所需的长馈线存在损耗。常见的是，从封装输出到天线中心，每通道存在约4dB的损耗。这些损耗降低了信噪比(SNR)，所述SNR降低了半导体装置的性能。
[0004]为了尝试克服这一问题，已知使用通过3D打印、模制或铣削制成的波导天线。3D波导天线允许以极低的损耗构建具有高性能的天线阵列和功率组合器等复杂结构。这允许在PCB上使用较短的波导过渡作为3D波导结构的馈送。这一解决方案仍需要使用相对昂贵的毫米波基板。通常，波导过渡会引起每通道约2dB的损耗。

技术实现思路

[0005]在随附的独立权利要求和从属权利要求中阐述本公开的各方面。来自从属权利要求的特征的组合可以按需要与独立权利要求的特征进行组合，且不仅仅是按照权利要求书中所明确阐述的那样组合。
[0006]根据本公开的方面，提供一种集成电路封装，包括：包封物；所述包封物中的半导体管芯，所述半导体管芯包括多个管芯端；集成波导发射器，其中所述集成波导发射器连接到所述管芯端中的一者；以及设置于所述封装的底部表面上的平面网格阵列，所述平面网格阵列包括：多个封装端，每一封装端被配置成焊接到连接件；以及开口，其中所述开口与所述集成波导发射器对齐。
[0007]提供所述平面网格阵列代替球栅阵列，所述球栅阵列通常用于将集成电路封装安装到例如印刷电路板(PCB)等基板。
[0008]本公开可以提供在封装的底侧上具有集成发射器的集成电路封装(或封装)与PCB之间的改进过渡。去除焊球消除了导致波导的表面电流的不连续的气隙。波导的不连续引起了信号不匹配，这减少了隔离且产生较高信号损耗。
[0009]本公开提出了毫米波过渡，其集成于在底部表面上具有辐射元件的封装中。集成波导发射器和平面网格阵列能够实现低成本但高性能的封装，所述封装可以集成到任何标准封装技术中并且可以与任何PCB材料匹配。
[0010]封装端中的每一者可以被配置成焊接到PCB。任选地，每一封装端包括涂层以实现与PCB上的相应连接件的电连接。例如，涂层可以包括：有机表面保护(OSP)、金属涂层(例
如，银或锡(Sn))、预焊料或焊料。
[0011]集成电路封装可以是平坦的集成电路封装。所述封装可以包括基板或封装基板。
[0012]平面网格阵列中的开口可以被称为波导开口，因为所述开口可以馈送集成于PCB上的波导。在其它实施例中，开口可以馈送天线或其它结构。
[0013]任选地，开口是矩形、圆形、椭圆形或槽形。
[0014]任选地，开口设置于封装端中的一者中。封装端可以等效地被称为AC/DC接触衬垫。
[0015]任选地，平面网格阵列包括金属衬垫，并且开口设置于金属衬垫中。金属衬垫可以是铜衬垫。
[0016]任选地，开口可以由阻焊剂包围。在一些实施例中，开口可以由通孔或微型通孔的环包围。通孔可以填充有导电材料。
[0017]平面网格阵列可以包括多个开口。例如，多个开口可以设置于金属衬垫中。另外或可替换的是，多个封装端可以各自包括多个开口中的一者。
[0018]所述封装可以包括位于半导体管芯与平面网格阵列之间的再分布层。波导发射器可以设置于再分布层中。
[0019]任选地，再分布层包括单个金属层。这可以减小封装的制造成本。
[0020]所述封装可以包括多层层压物。波导发射器可以表面安装到多层层压物，或至少部分地嵌入到多层层压物中。
[0021]波导发射器几何形状可以与半导体管芯匹配。波导发射器可以将管芯端模式转换成波导模式。管芯端可以是单端式端或差分端。
[0022]所述封装可以包括被布置成将来自波导发射器的辐射反射到开口的屏蔽件。屏蔽件可以是设置于包封物中的集成屏蔽件。屏蔽件减少电磁辐射损耗并改进隔离。
[0023]任选地，屏蔽件或屏蔽件的一部分通过非导电粘合剂附接到再分布层，或附接到多层层压物。屏蔽件可以包括胶合到多层层压物的顶部表面的基板。
[0024]任选地，屏蔽件是周期性结构化屏蔽件。周期性结构化屏蔽件可以用作表面波滤波器以阻止电磁辐射的传播。
[0025]所述周期性结构化屏蔽件可以包括多个周期性地间隔开的结构。周期性地间隔开的结构可以附接或安装到屏蔽件的顶部表面。周期性地间隔开的结构可以由例如铜等导电材料制成。
[0026]任选地，屏蔽件包括背面短路板或反射器。
[0027]如果屏蔽件包括背面短路板或反射器，则屏蔽件的顶部表面可以金属化。因此，屏蔽件可以包括导电覆盖物。导电覆盖物可以通过一个或多个通孔连接到平面网格阵列。通孔可以将导电覆盖物连接到平面网格阵列的基部板。
[0028]任选地，屏蔽件包括硅和/或环氧树脂和/或PCB层压物制成的层。
[0029]任选地，屏蔽件位于邻近于半导体管芯的包封物中。
[0030]任选地，屏蔽件覆盖封装的顶部表面。这可以改进管芯的电磁灵敏度且改进封装的机械特性。
[0031]根据本公开的另一方面，提供一种半导体装置，包括本公开的第一方面的任何实施例或例子所述的集成电路封装；以及包括波导的印刷电路板PCB，其中：每一封装端焊接
到所述PCB；并且所述波导与设置于所述平面网格阵列中的所述开口对齐。
[0032]平面网格阵列中的开口可以被称为波导开口。
[0033]在本公开中，将封装焊接到PCB确保芯片上的毫米波过渡与PCB之间的过渡在三维上是无间隙的，且因此可能不会出现表面电流的不连续。
[0034]此外，封装端直接焊接到PCB。不需要界面层。这引起了自调式的毫米波过渡，从而避免了波导发射器与PCB集成波导的不对齐。
[0035]任选地，PCB包括FR4基板。所述基板可能是优选的，因为其是相对低成本的基板。
[0036]任选地，波导是填充有电介质的波导。例如，波导可以填充有环氧树脂。使用填充有电介质的波导而非填充有空气的波导可以使得波导的长度且因此封装的大小减小，这可能更有成本效益。
[0037]任选地，波导是中空波导或填充有空气的波导。
[0038]开口(或波导开口)的形状和/或几何形状优选地被配置成匹配PCB中的波导。例如，波导开口可以是矩形、正方形、圆形或椭圆形。
[0039]任选地，PCB包括被配置成使平面网格阵列与波导匹配的谐振贴片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成电路封装，其特征在于，包括：包封物；所述包封物中的半导体管芯，所述半导体管芯包括多个管芯端；集成波导发射器，其中所述集成波导发射器连接到所述管芯端中的一者；以及设置于所述封装的底部表面上的平面网格阵列，所述平面网格阵列包括：多个封装端，每一封装端被配置成焊接到连接件；以及开口，其中所述开口与所述集成波导发射器对齐。2.根据权利要求1所述的集成电路封装，其特征在于，所述开口设置于所述封装端中的一者中。3.根据权利要求1所述的集成电路封装，其特征在于，所述平面网格阵列包括金属衬垫并且所述开口设置于所述金属衬垫中。4.根据在前的任一项权利要求所述的集成电路封装，其特征在于，包括被布置成将来自所述波导发射器的辐射反射到所述波导开口的屏蔽件。5.根据权利要求4所述的集成电路封装，其特征在于，所述屏蔽件包括硅或环氧树脂或PCB层压物制成的层。...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿卜杜勒拉蒂夫，
申请(专利权)人：恩智浦有限公司，
类型：发明
国别省市：