專利名稱：半導體封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導體封裝，更具體地說，涉及一種包括嵌入在其內(nèi)部中的天線的半導體封裝。
背景技術(shù)：
作為用于下一代信息通信服務(information communication service)的頻率源，毫米波段中的頻率、30GHz或者更高的超高頻率源已經(jīng)被積極地研究。
該毫米波段中的頻率可用于利用寬帶特性以高速傳輸大量的信息，由于空氣中的 顯著的電波衰減，由相鄰的地理區(qū)域上的相互干擾而引起的影響可更少，并且與目前正在使用的諸如2. 5GHz/5GHz等頻帶不同，毫米波段是目前未被使用的頻帶，從而其不具有已使用的頻道的擁塞。因此，考慮到研究和開發(fā)以及商業(yè)機會，對毫米波段中的頻率的關(guān)注已經(jīng)增加。結(jié)果，已經(jīng)對使用毫米波中的頻率的信息通信服務和系統(tǒng)的進行了開發(fā)，并且已經(jīng)對該信息通信服務和系統(tǒng)所需的各種組件進行了研究和開發(fā)。在該毫米波段中，天線和半導體芯片之間的電連接距離非常重要。即，當天線和半導體芯片之間的距離增加時，損耗相應地增加。因此，毫米波段(特別是60GHz)中的天線可被電連接到半導體芯片并靠近該半導體芯片。為此，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，天線設(shè)置在與其中嵌入有半導體芯片的半導體封裝非?？拷奈恢?，并且天線和半導體封裝以可能的最短距離彼此電連接。在現(xiàn)有技術(shù)的情況下，需要執(zhí)行分開地制造半導體封裝和天線中的每一個然后將它們均安裝在基底上以被電連接的工藝。因此，制造工藝可能會復雜。另外，天線的功率饋送結(jié)構(gòu)復雜，從而其制造工藝可能會復雜，并且可能會難以分析對工藝誤差的影響。因此，對于天線和半導體封裝被設(shè)置在彼此更近的距離處的半導體封裝結(jié)構(gòu)的需求已經(jīng)增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一方面在于提供一種在天線與半導體芯片之間的電距離顯著減小的同時又容易制造的半導體封裝。本發(fā)明的另一方面提供一種包括嵌入在其內(nèi)部中的天線的半導體封裝。本發(fā)明的另一方面提供一種半導體封裝，即使天線嵌入在半導體封裝的內(nèi)部中，所述半導體封裝也能夠顯著增加天線的輻射效率。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種半導體封裝，包括半導體芯片；主天線，被設(shè)置成與半導體芯片鄰近且電連接到半導體芯片；密封部分，密封半導體芯片和主天線兩者；輔助天線，形成在密封部分的外表面上并耦合到主天線。所述半導體封裝還可包括基底，所述半導體芯片和所述主天線被設(shè)置在基底的一個表面上，所述基底具有形成在其另一個表面上的外部端子。主天線和輔助天線可通過耦合收發(fā)毫米波段中的高頻率。半導體芯片和主天線可通過鍵合引線而彼此電連接。密封部分可包括在密封部分的外表面中的與主天線的位置對應的位置形成的槽，輔助天線可被形成在所述槽的內(nèi)部中。密封部分可包括在密封部分的外表面上的與主天線的位置對應的位置形成的突 起部分，輔助天線可形成在所述突出部分上。設(shè)置在主天線和輔助天線之間的密封部分的厚度可被調(diào)節(jié)，以此調(diào)節(jié)天線輻射方向圖和天線增益。半導體封裝還可包括屏蔽膜，所述屏蔽膜在密封部分的外表面上沿著輔助天線的外周由金屬鍍層形成。主天線可被形成為在基底的一個表面上的電路圖案。


通過下面結(jié)合附圖進行的詳細描述，本發(fā)明的上述和其他方面、特點和其他優(yōu)點將會更加清楚地理解，其中圖I是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導體封裝的示意性透視圖；圖2是沿著線A-A'截取的圖I中示出的半導體封裝的剖視圖；圖3是圖I中示出的半導體封裝的分解透視圖；圖4A和圖4B是示出在半導體封裝不包括輔助天線的狀態(tài)下的半導體封裝的輻射特性的曲線。圖5A和圖5B是示出在半導體封裝包括輔助天線的狀態(tài)下半導體封裝的輻射特性的曲線；圖6到圖11是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明其他實施例的半導體封裝的透視圖。
具體實施例方式本說明書和權(quán)利要求書中使用的術(shù)語和詞語不應被解釋為局限于通常的含義或者詞典的定義，而應基于發(fā)明人可以適當?shù)叵薅ㄐg(shù)語的概念以最適當?shù)孛枋鏊?她所了解的用于實施本發(fā)明的最佳方法的規(guī)則被解釋為具有與本發(fā)明的技術(shù)范圍相關(guān)的含義和概念。因此，本發(fā)明的實施例和附圖中描述的構(gòu)造僅僅是最優(yōu)選的實施例，而不是代表本發(fā)明的技術(shù)精神的全部。因此，本發(fā)明應被解釋為在提交該申請時本發(fā)明的精神和范圍中包括的所有的改變、等同物和替代物。以下，將參照附圖詳細地描述本發(fā)明的實施例。此時，應當注意，在理解附圖時，相同的標號表示相同的元件。此外，為了避免對本發(fā)明的主題造成不必要的模糊，將省略與公知的功能或者配置相關(guān)的詳細描述?；谙嗤脑?，應當注意在附圖中示出的一些組件被夸大、被省略或者被示意性地示出，各個組件的尺寸不是精確地反映其真實尺寸。
以下，將參照附圖詳細描述本發(fā)明的實施例。圖I是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導體封裝的示意性透視圖。另外，圖2是沿著線A-A'截取的圖I中示出的半導體封裝的剖視圖。圖3是圖I中示出的半導體封裝的分解透視圖。如圖I至圖3中所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導體封裝100可包括基底30、半導體芯片10、密封半導體芯片10的密封部分20和天線部分40。半導體芯片10可包括用于連接到外部的多個連接焊盤12，且可通過所述連接焊盤12電連接到下面將要描述的基底30和天線部分40。根據(jù)本實施例的半導體芯片10通過鍵合引線(bonding wire) 15電連接到基底30和天線部分40。然而,本發(fā)明不限于此。半導體芯片10可以按需要或者根據(jù)其形狀以各種方式連接到基底30和天線部分40。
例如，半導體芯片10還可通過鍵合引線15電連接到天線部分40并通過其下表面連接到基底30。在這種情況下，半導體芯片10可包括形成在其下表面上的電極凸塊、焊球等，其中，電極凸塊或者焊球電連接到或者物理連接到基底30。該半導體芯片10可通過下面將要描述的天線部分40與外部進行無線通信?；?0包括固定安放在基底30的一個表面上的半導體芯片10，并且基底30被電連接到所述半導體芯片10?？梢允褂矛F(xiàn)有技術(shù)中公知的各種基底(例如，硅基底、陶瓷基底、印刷電路板(PCB)、柔性基底等)可以用作為基底30。基底30包括形成在基底30的一個表面上的電極圖案32，其中，所述電極圖案電連接到半導體芯片10。另外，還可以形成與電極圖案32彼此電連接的電路圖案(未示出)。根據(jù)本實施例的基底30可以是由多個層構(gòu)造而成的多層基底。因此，在各層之間可以形成用于形成電連接的電路圖案(未示出)和用于電連接各個層的導電過孔(未示出)。另外，基底30可包括形成在基底30的另一表面(即，基底30的外表面)上的外部電極38，其中，外部電極38將半導體封裝100電連接到外部。外部電極38可通過形成在基底30的內(nèi)部中的導電過孔或者電路圖案電連接到電極圖案32。密封部分20可以按照將半導體芯片10和主天線42 (后面描述)兩者均包圍在其中以密封半導體芯片10和主天線42的形式設(shè)置。即，密封部分20包圍半導體芯片10和主天線42的外部，并將半導體芯片10和主天線42固定到基底30，從而穩(wěn)固地保護半導體芯片10和主天線42免受外部沖擊。作為用于形成密封部分20的方法，可以使用模制方法。在這種情況下，環(huán)氧塑封料(epoxy mold compound,EMC)可以用作密封部分20的材料。然而,本發(fā)明不限于此?？梢愿鶕?jù)需要使用各種方法(諸如印刷方法、旋涂方法、噴射方法等)來形成密封部分20。天線部分40可包括主天線42和輔助天線45。主天線42設(shè)置在基底30的一個表面上，并且與半導體芯片10 —起埋在密封部分20中。主天線42可作為單獨的天線模塊被制造且可被隨后安裝在基底30上。然而，主天線不限于上述構(gòu)造，而是也可被直接形成為基底30的一個表面的電路圖案。主天線42可被設(shè)置為與半導體芯片10非常鄰近且通過鍵合引線15電連接到半導體芯片10。因此，根據(jù)本實施例的主天線42與半導體芯片10具有非常短的電連接距離，由此可以顯著減小由于連接距離產(chǎn)生的輻射損耗。另外，通過改變連接到半導體芯片10的饋電位置或者輻射器的數(shù)量、尺寸和形狀，主天線42可改善特性，例如，輻射方向、增益等。在這種情況下，輻射器與饋電位置之間的距離、各個輻射器的形狀和尺寸可以被用作半導體封裝100的設(shè)計變量。輔助天線45可形成在密封部分20的外表面上。具體地，輔助天線45可以設(shè)置在與主天線42相鄰的位置。本實施例通過示例的方式描述了輔助天線45以輔助天線45和主天線42之間的豎直距離相對地最小化的姿態(tài)形成的情況。然而，本發(fā)明不限于上面提到的構(gòu)造。同時，輔助天線45沒有電連接到半導體芯片10或者主天線42，且輔助天線45與主天線42配對，從而作為耦合天線工作。輔助天線45通過耦合到主天線42上可用于放大由主天線42產(chǎn)生的電磁場的強度。
如上所述構(gòu)造的根據(jù)本實施例的主天線42和輔助天線45可根據(jù)需要具有各種形狀。主天線42和輔助天線45的形狀可以改變，諸如線形(liner)、多邊形、圓形或類似的形狀，并且可以以偶極子形式或者單級子形式來形成。另外，主天線42和輔助天線45可具有相同的形狀或者如圖2中示出的不同的形狀。進一步，在輔助天線45中，輻射器的數(shù)量、位置、尺寸以及輻射器之間的間隔等可被用作半導體封裝的設(shè)計變量。同時，雖然本實施例以示例的方式描述了輔助天線45僅僅形成在上表面上(即，在密封部分20上)的情況，但是本發(fā)明不限于此。即，可以根據(jù)需要提供各種應用。例如，可以在基底30的下表面上額外形成輔助天線，以增加天線部分40的輻射特性。在如上所述構(gòu)造的根據(jù)本實施例的半導體封裝100中，主天線42與半導體芯片10 一起被安裝在基底30上，然后被密封，從而主天線42與半導體芯片10之間的電學距離(electrical distance)相對地顯著減小。因此，當根據(jù)本實施例的半導體封裝100用在毫米波段中(特別地，60GHz波段)時，在天線部分40和半導體芯片10之間產(chǎn)生的損耗可以顯著減小。另外，主天線42可以被埋在密封部分20的內(nèi)部中，藉此可以容易地保護主天線42而免受外部環(huán)境的影響。同時，主天線42埋置在密封部分20的內(nèi)部中，從而主天線42的特性可能會由于密封部分20而劣化。因此，根據(jù)本實施例的半導體封裝100可進一步包括輔助天線45。輔助天線45可作為與主天線42耦合的天線來操作，藉此可以補償由密封部分20而造成的天線性能的損失。其測量數(shù)據(jù)在圖5A和圖5B中示出。圖4A和圖4B是示出在半導體封裝不包括輔助天線的情況下的半導體封裝的徑向特性的曲線；圖5A和圖5B是示出在半導體封裝包括輔助天線的情況下半導體封裝的輻射特性的曲線。這里，圖4A和圖5A是示出天線部分的增益的曲線；圖48和圖5B是示出天線部分的輻射方向的曲線。根據(jù)本實施例的半導體封裝100可被設(shè)計為使得從天線表面豎直向上地實現(xiàn)輻射。因此，可以沿Z軸形成輻射方向。
當半導體封裝不包括輔助天線45時，天線增益相對小，如圖4A中所示。另外，如圖4B所示，以朝著X軸方向傾斜預定角度的形式示出了輻射方向。另一方面，當半導體封裝包括輔助天線45時，如圖5A和圖5B中所示，可以了解到與圖4A和圖4B相比，天線增益和輻射方向顯著改善。圖5A和圖5B中示出的曲線與在省去密封部分20的狀態(tài)下測量的輻射方向和天線增益的曲線非常類似。即，在根據(jù)本實施例的半導體封裝100的情況下，即使主天線42埋置在密封部分20中，也可通過輔助天線45補償主天線42的天線特性，藉此可以獲得半導體封裝100不包括密封部分20的級別上的輻射特性。因此，根據(jù)本實施例的半導體封裝100可以在通過密封部分20保護主天線42和半導體芯片10免受外部影響的同時實現(xiàn)非常優(yōu)良的天線特性。在根據(jù)本實施例的半導體封裝100中，在毫米波段(毫米波)中(更具體地說，在性能與半導體芯片和天線之間的距離對應地大幅劣化的60GHz波段中)可以獲得相對突出 的效果。同時，根據(jù)本實施例的半導體封裝100不限于上面提到的實施例，而是可以被不同地應用。下面將要描述的根據(jù)實施例的半導體封裝100的模塊可具有與根據(jù)上面提到的實施例的半導體封裝100的結(jié)構(gòu)(參見圖2)類似的結(jié)構(gòu)，并且可以僅僅在形成輔助天線45的形式或者位置方面不同。因此，將省略對相同組件的詳細描述，而將更加詳細地主要描述形成輔助天線45的形式或者位置。另外，將使用相同的標號來描述與上面提到的實施例的組件相同的組件。圖6到圖11是示意性示出根據(jù)本發(fā)明其他實施例的半導體封裝的透視圖。首先，圖6中示出的根據(jù)本實施例的半導體封裝200可具有與根據(jù)上面提到的實施例的半導體封裝100的構(gòu)造(參見圖2)類似的構(gòu)造，但可在如下方面不同屏蔽膜50和輔助天線45形成在密封部分20的外表面(即，上表面)上。輔助天線45的構(gòu)造可與根據(jù)上面提到的實施例的輔助天線45的構(gòu)造相同。另外，作為金屬鍍層的屏蔽膜50可以設(shè)置在輔助天線45的附近，以使輔助天線45設(shè)置在其內(nèi)部中。在本實施例的情況下，屏蔽膜50可以按照覆蓋密封部分20的除了形成輔助天線45的部分之外的整個上表面的形式形成?？梢栽O(shè)置屏蔽膜50，以屏蔽半導體芯片10的鍵合引線15 (參見圖2)與輔助天線45之間產(chǎn)生的干擾。因此，屏蔽膜50不限于具有圖6中示出的形狀，而是可根據(jù)鍵合引線設(shè)置的形式等而具有各種形狀或形式。另外，類似于輔助天線45，屏蔽膜50可被構(gòu)造成不與半導體芯片10或者主天線42電連接。然而，屏蔽膜還可根據(jù)需要被構(gòu)造成連接到半導體封裝100的地線(ground)。圖7中示出的半導體封裝300可以與圖2中示出的半導體封裝100有如下不同在密封部分20的外表面(即，上表面)上形成槽25，輔助天線45形成在槽25的內(nèi)部中。槽25可以通過在形成密封部分20之后去除密封部分20的一部分來形成或者在利用模具形成密封部分20時與密封部分20 —同形成。槽25可被設(shè)置為具有這樣的深度，在該深度天線部分40表現(xiàn)出相對來說最佳的天線特性。因此，槽可根據(jù)半導體封裝100的厚度或者尺寸、主天線42的特性或者形狀、密封部分的介電常數(shù)或者材料等中的每一個而具有合適的深度。
當形成槽25且輔助天線45如上所述被設(shè)置在槽25的內(nèi)部中時，輔助天線45的上端與環(huán)境之間的相對介電常數(shù)可被調(diào)節(jié)。因此，可通過設(shè)置槽24的深度來改善天線輻射方向圖或者增益。圖8中通過示例的方式示出的半導體封裝400示出了槽25形成在密封部分20的外表面(即，上表面)中、輔助天線45形成在槽25的內(nèi)部中且屏蔽膜50形成在槽25的外表面上的情況。另外，圖9中通過示例的方式示出的半導體封裝500示出了僅有屏蔽膜50形成在圖8的半導體封裝400中的槽25的外部上的情況。進一步，，圖10中通過示例的方式示出的半導體封裝600示出了向外突出的突起部分27形成在密封部分20的外表面(即上表面)上且輔助天線45形成在突起部分27的上表面上的情況。此外，圖11中通過示例的方式示出的半導體封裝700示出了屏蔽膜50形成在圖10的半導體封裝600中突起部分27的外部的情況。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導體封裝可被構(gòu)造為根據(jù)輔助天線形成的形式或者位置而具有各種形狀。特別地，在根據(jù)本發(fā)明的半導體封裝的情況下，為了改善其天線特性，可如上所述地調(diào)節(jié)輔助天線的形狀，輔助天線的輻射器的數(shù)量等。另外，槽或者突起部分形成在密封部分中或者形成在密封部分上，以調(diào)節(jié)設(shè)置主天線和輔助天線之間的密封部分的厚度，藉此可以調(diào)節(jié)輔助天線和主天線之間的相對介電常數(shù)。因此，可在制造半導體封裝時容易地調(diào)節(jié)天線福射方向圖和天線增益。根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導體封裝模塊不限于上面提到的實施例，而是可被不同地應用。另外，雖然上面提到的實施例通過示例的方式描述了安裝在基底上的半導體封裝，但是本發(fā)明不限于此，而是可以被不同地應用到通過密封部分執(zhí)行封裝的任意半導體封裝(例如，引線框架)等中。如前所述，根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導體封裝使用將半導體芯片和主天線彼此密封在一起的方式，以保護半導體芯片和主天線免受外部的影響，藉此可容易地保護半導體芯片和主天線免受外部環(huán)境的影響。另外，可以采用具有各種形式的半導體芯片(例如，芯片、使用引線鍵合方式的芯片等)。此外，主天線和半導體芯片被設(shè)置成彼此鄰近以被密封在一起，藉此，半導體芯片和主天線之間的電連接距離可被顯著減小。因此，當半導體封裝用在毫米波段(特別是60GHz波段)中時，在主天線和半導體芯片之間產(chǎn)生的損耗可被顯著減小。此外，在根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導體封裝中，即使主天線埋置在密封部分中時，主天線的天線特性也可通過輔助天線補償，藉此，可以獲得不包括密封部分的半導體封裝級別的輻射特性。因此，根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導體封裝可在通過密封部分保護主天線和半導體芯片免受外部影響的同時實現(xiàn)非常優(yōu)良的天線特性。另外，介于主天線和輔助天線之間的密封部分的厚度和材料特性(介電常數(shù))被調(diào)節(jié)，藉此可以調(diào)節(jié)天線特性。因此，可以在制造過程期間執(zhí)行天線的信號匹配。雖然已經(jīng)結(jié)合實施例示出并描述了本發(fā)明，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說清楚的是，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以做出修改和變形。
權(quán)利要求
1.一種半導體封裝，包括 半導體芯片； 主天線，被設(shè)置成與半導體芯片鄰近且電連接到半導體芯片； 密封部分，密封半導體芯片和主天線兩者； 輔助天線，形成在密封部分的外表面上并耦合到主天線。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導體封裝，還包括基底，所述半導體芯片和所述主天線被設(shè)置在該基底的一個表面上，并且所述基底具有形成在基底的另一個表面上的外部端子。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導體封裝，其中，主天線和輔助天線通過耦合收發(fā)毫米波波段中的高頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求I的半導體封裝，其中，半導體芯片和主天線通過鍵合引線彼此電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I的半導體封裝，其中，密封部分包括在密封部分的外表面中與主天線的位置對應的位置形成的槽，輔助天線形成在所述槽的內(nèi)部中。
6.根據(jù)權(quán)利要求I的半導體封裝，其中，密封部分包括在密封部分的外表面上與主天線的位置對應的位置形成的突起部分，輔助天線形成在所述突出部分上。
7.根據(jù)權(quán)利要求I的半導體封裝，其中，設(shè)置在主天線和輔助天線之間的密封部分的厚度被調(diào)節(jié)，以此調(diào)節(jié)天線輻射方向圖和天線增益。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導體封裝，還包括屏蔽膜，所述屏蔽膜在密封部分的外表面上沿著輔助天線的外周由金屬鍍層形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導體封裝，其中，主天線被形成為在基底的一個表面上的電路圖案。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導體封裝，更具體地說，一種包括嵌入在其內(nèi)部中的天線的半導體封裝。半導體封裝包括半導體芯片；主天線，被設(shè)置成與半導體芯片鄰近且電連接到半導體芯片；密封部分，密封半導體芯片和主天線兩者；輔助天線，形成在密封部分的外表面上并耦合到主天線。
文檔編號H01L23/31GK102881986SQ20111034964
公開日2013年1月16日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月12日
發(fā)明者李政彥, 韓明愚, 俞度在, 樸哲均 申請人:三星電機株式會社