天线组件的制作方法

天线组件


背景技术：

1.封装天线(aip)技术允许将天线集成到无线设备的封装中。


技术实现要素：

2.本公开总体上涉及天线组件、包括多个天线组件的电子组件以及制备这些组件的方法。
3.在本公开的一些方面中，提供了一种用于无线传输信息的电子组件。该组件包括电路板，该电路板包括多个导电迹线；覆盖层，该覆盖层设置在该电路板上并且基本上与该电路板共同延伸，其中该覆盖层具有主顶面；和多个天线组件，该多个天线组件设置在该覆盖层的该主顶面上，并且暴露出其间的主顶面。这些天线组件中的每个天线组件包括：天线，该天线用于在预定频率范围内以至少一个工作频率无线传输信息；和粘合剂层，该粘合剂层将该天线接合到该覆盖层的该主顶面，其中该天线电耦合到该多个导电迹线中的对应不同导电迹线。这些天线组件中的粘合剂层具有基本上相同的第一成分并且可在正交于该电路板的方向上具有相同的平均第一厚度。这些天线组件中的天线具有基本上相同的第二成分并且可在正交于该电路板的方向上具有大于约5微米的相同的平均第二厚度。
4.在本公开的一些方面中，提供了一种天线组件。该组件包括：电路板，该电路板包括导电迹线；电子设备，该电子设备安装于该电路板上并且电连接到该导电迹线；覆盖层，该覆盖层设置在该电子设备上并且基本上包封该电子设备；铜天线，该铜天线设置在该覆盖层上并且电连接到该导电迹线；和粘合剂层，该粘合剂层设置在该覆盖层的主顶面上并且将该天线接合到该覆盖层。该覆盖层和该电路板可在长度和宽度上基本上彼此共同延伸。该铜天线可在正交于该电路板的方向上具有至少约0.15微米的平均晶粒尺寸和大于约5微米的平均厚度。该粘合剂层和该电路板在长度和宽度中的至少一者上彼此不共同延伸。
5.在本公开的一些方面中，提供了一种制备天线组件的方法。该方法包括以下步骤：提供电路板，该电路板包括多个导电迹线和安装在该电路板上并且电连接到该多个导电迹线的多个电子设备；提供包括永久接合到粘合剂层的铜箔层的铜叠层；在该电路板上基本上共同延伸地设置覆盖层，其中该覆盖层包括环氧树脂并且具有主顶面；将该铜叠层设置在该覆盖层上，使得该铜叠层的该粘合剂层与该覆盖层的该主顶面形成接合，其中该接合具有足够低的剥离强度以允许从该覆盖层机械地拉出和剥离该铜叠层，而基本上不会损坏该主顶面或在该主顶面上留下残留物；在该铜叠层中形成多个交叉隔离通道，其中这些交叉隔离通道限定多个铜组件，并且这些隔离通道基本上延伸穿过该铜叠层的整个厚度，以便将该多个铜组件与该铜叠层的剩余部分基本上隔离；将该铜叠层的该剩余部分从该覆盖层的该主顶面机械地拉出并剥离，留下该多个铜组件，其中该铜叠层的该剩余部分的拉出和剥离暴露出该覆盖层的该主顶面的对应部分；以及处理该多个铜组件中的粘合剂层以在这些铜组件与该覆盖层之间形成基本上永久的接合。
6.这些和其它方面将从以下详细描述中变得显而易见。但是，在任何情况下，本简要概述都不应解释为限制可要求保护的主题。
附图说明
7.图1是例示性电子组件的示意性剖视图。
8.图2是图1的组件的例示性部分的示意性剖视图。
9.图3是例示性组件的示意性俯视图。
10.图4是包括多个电子设备的例示性组件的示意性剖视图。
11.图5是具有多个晶粒的例示性金属的示意性剖视图。
12.图6是例示性晶胞的示意性透视图。
13.图7至图9是例示性天线组件的示意性剖视图。
14.图10是设置在覆盖层上的例示性粘合剂层的示意性俯视图。
15.图11a至图11h示意性地例示了制备组件的示例性方法。
16.图12是例示性电子组件的示意性剖视图。
具体实施方式
17.在以下说明中参考附图，该附图形成本发明的一部分并且其中以举例说明的方式示出各种实施方案。附图未必按比例绘制。应当理解，在不脱离本说明书的范围或实质的情况下，可设想并进行其它实施方案。因此，以下具体实施方式不应被视为具有限制意义。
18.封装天线(aip)是一种技术，在该技术中无线设备的天线不是无线设备内的单独组件，而是集成在设备封装中。aip技术可用于通信模块发送和/或接收无线数据的各种应用。然而，传统的aip制造工艺昂贵和/或速度慢。根据一些实施例，与传统的aip工艺相比，本文描述的工艺可提供显著更低的原材料和/或加工成本和/或提高的生产率。本公开的工艺可包括将铜叠层设置在电路板的覆盖层上、在铜叠层中形成(例如，经由激光切割)多个交叉隔离通道以限定多个铜组件、从覆盖层去除铜叠层的剩余部分、以及图案化(例如，经由蚀刻)铜以形成天线。结果可以是包括设置在覆盖层上的多个天线组件的电子组件，或者可将电路板单片化以提供多个天线组件。所得天线组件可包括将天线接合到覆盖层的粘合剂层，其中粘合剂层和电路板在长度和宽度中的至少一者上彼此不共同延伸(例如，粘合剂层可具有小于电路板的相应的长度和宽度的长度和宽度)。
19.图1是根据一些实施例的例示性组件200的示意性剖视图。图2是根据一些实施例的组件200的例示性部分的示意性剖视图。组件200可以是用于无线传输信息的电子组件和/或可被描述为天线组件或包括多个天线组件的组件。组件200包括电路板10和覆盖层30，该电路板包括多个导电迹线20，该覆盖层设置在电路板10上并且基本上与该电路板共同延伸。覆盖层30具有主顶面31。组件200还包括多个天线组件40，该多个天线组件设置在覆盖层30的主顶面31上，并且暴露出其间的主顶面(例如，顶面31的一部分32被暴露)。天线组件40中的每个天线组件包括用于以预定频率范围f1至f2中的至少一个工作频率f无线传输信息99的天线50，以及将天线50接合到覆盖层30的主顶面31的粘合剂层60。对于天线组件40中的每个天线组件，天线50电耦合(例如，经由线路或导线51或无线地耦合)到该多个导电迹线20中的对应的不同导电迹线。天线组件40中的粘合剂层60具有基本上相同的第一成分并且在正交于该电路板10的方向(z方向)上具有基本上相同的平均第一厚度t1。在所例示的实施例中，电路板10在x方向和y方向上延伸并且在z方向上具有厚度。天线组件40中的天线50具有基本上相同的第二成分并且在正交于电路板10的方向(z方向)上具有大于约
5微米的基本上相同的平均第二厚度t2。在一些实施例中，平均第一厚度t1在约2微米至约50微米、或约5微米至约40微米的范围内。在一些实施例中，平均第二厚度t2例如在约5微米至约50微米、或约6微米至约40微米、或约7微米至约35微米、或约8微米至约35微米、或约10微米至约35微米的范围内。除非另有说明，否则层的平均厚度是层的未加权平均厚度。
20.由于由相同层形成，不同天线组件40的第一成分和/或第二成分可基本上相同。例如，可使用相同的粘合剂层来制备不同天线组件40的粘合剂层60，并且可以使用相同的金属(例如，铜)层来制备天线50。粘合剂或铜层可具有恒定的成分，或者可在层的区域上具有例如由于普通的制造变化、或基本上不影响层的性能(例如，铜层的导电性或粘合剂层的接合强度)的其他微小变化而稍微变化的成分。
21.在一些实施例中，预定频率范围为从约20ghz至约120ghz、或从约20ghz至约40ghz(例如，f1可为约20ghz并且f2可为约40ghz或约120ghz)。
22.图3是根据一些实施例的组件200的示意性俯视图。在一些实施例中，天线组件40被布置成规则的二维阵列。在一些实施例中，天线组件40被布置成天线组件40的正交行41和列42的规则阵列。
23.在一些实施例中，天线组件40中的至少一个天线组件的天线50形成在衬底层140(参见例如图7)上，其中天线组件40的粘合剂层60设置在衬底层140与覆盖层30的主顶面31之间。
24.天线50可经由导线或经由无线耦合电耦合到迹线。再次参见图1，在一些实施例中，天线组件40a中的至少一个天线组件的天线经由导电线51电耦合到对应的不同导电迹线20a。在一些实施例中，天线组件40b中的至少一个天线组件的天线无线地耦合到对应的不同导电迹线20b，如图1中的箭头151示意性地指示的。在一些实施例中，这些天线组件中的每个天线组件或至少大多数天线组件中的每个天线组件的天线经由导电线51电耦合到对应的不同导电迹线。在一些实施例中，这些天线组件中的每个天线组件或至少大多数天线组件中的每个天线组件的天线无线地耦合到对应的不同导电迹线。
25.图4是根据一些实施例的例示性组件200
′
的示意性剖视图。组件200
′
可对应于组件200。在一些实施例中，多个电子设备70安装在电路板10上并且电连接(例如，经由线路或导线71)到该多个导电迹线20。
26.在一些实施例中，该多个导电迹线20中的导电迹线彼此电绝缘。在一些这样的实施例中，彼此电绝缘的至少两个导电迹线连接到相同的设备70a，如图4中示意性地例示的。
27.在一些实施例中，覆盖层30包括环氧树脂。例如，覆盖层30可由环氧树脂模塑料形成。
28.在一些实施例中，第一成分包括环氧树脂。在一些实施例中，第一成分包括丁腈橡胶。在一些实施例中，第一成分包括环氧树脂和丁腈橡胶。例如，与其他材料相比，已发现与丁腈橡胶混合的环氧树脂可提供较低的起始温度和放热。这可减少处理时间和成本。具有丁腈橡胶的环氧树脂可在288℃下提供小于2.5％(例如，约2％)的重量损失，这在芯片封装工艺中是典型地期望的。其他有用的粘合剂包括与高分子量丙烯酸树脂混合的环氧树脂。
29.在一些实施例中，第二成分包括诸如铜等金属。图5是具有平均晶粒尺寸d的多个晶粒47的金属的示意性剖视图。在一些实施例中，第二成分包括铜。在一些实施例中，铜(例如，第二成分和/或铜天线的)具有至少约0.15微米的平均晶粒尺寸d。平均晶粒尺寸可根据
铜的形成和/或加工方式(例如，加工硬化、轧制、退火等)而变化。例如，平均晶粒尺寸可高达约1毫米。在一些实施例中，平均晶粒尺寸d为至少约0.3微米、或至少约0.5微米、或至少约0.8微米、或至少约1微米。在一些实施例中，平均晶粒尺寸小于约200微米、或小于约100微米、或小于约50微米、或小于约10微米。取决于沉积条件，电沉积铜的平均晶粒尺寸可在约0.05微米至约0.5微米的范围内。例如，在一些情况下，轧制退火铜的平均晶粒尺寸为约2微米至约5微米。相比之下，溅射铜的平均晶粒尺寸典型地为约0.09微米，或者对于更薄的溅射样品而言更小。例如，平均晶粒尺寸可根据astm e112-13测试标准的截距规程确定。
30.在一个示例中，6微米厚的电沉积铜膜的平均晶粒尺寸为约0.26微米。作为比较，6微米厚的溅射铜膜具有约0.09微米的平均晶粒尺寸。在每种情况下，为了测量晶粒尺寸，铜膜被涂覆有聚合物和铂层，然后使用聚焦离子束切割以在垂直于铜膜的平面中暴露铜膜的表面。然后使用截距规程在垂直于铜膜的平面中测量晶粒尺寸。
31.金属典型地包括布置在晶格上的原子，晶格可用术语或重复晶胞来定义。图6是晶胞49的示意性透视图，该晶胞可以是面心立方晶胞，原子在晶胞的每个角和每个面的中心处。晶胞49定义晶格参数a。在一些实施例中，铜(例如，第二成分和/或铜天线的)具有面心立方结构，其晶格参数a小于约3.615埃或小于约3.614埃。在晶格参数的上下文中，术语“约”可被理解为表示在万分之几埃以内。例如，约3.615埃的晶格参数可以是3.6154埃、或3.615埃、或3.6146埃。晶格参数可取决于铜的成形和/或加工方式以及铜的纯度(例如，杂质可以占据铜原子的晶格位置之间的位置，这可以增加晶格参数)。例如，晶格参数可通过x射线衍射来确定。如本领域已知的，在通过x射线衍射确定样品的晶格参数时，可将角度参考材料结合到样品中或应用于样品的表面。例如，标准的参考材料可从美国国家标准与技术研究所(nist，gaithersburg，md)获得。除非另有说明，否则晶格参数是在室温(例如，约25℃)下确定的。
32.在一个示例中，6微米厚的电沉积铜膜的晶格参数为约3.613埃。作为比较，6微米厚的溅射铜膜具有约3.617埃的晶格参数。晶格参数测量如下：将实验室校准的钨角度参考标准在乙醇中的分散体施加到每个样品的表面，以通过x射线衍射进行检查。样品上钨层的厚度足以从钨获得良好的信号，同时保留来自钨参考下方的铜层的足够信号以允许足够的衍射峰轮廓拟合。使用0.7毫米点准直huber 4圆衍射仪(huber diffraktionstechnik gmbh，rimsting，germany)获得反射几何x射线衍射数据。衍射仪使用钼x射线源，其中发生器设置为40kv和25ma。在应用锆kbeta滤光片后，通过使用闪烁检测器记录散射辐射。使用0.02度的角步长和每步300秒的停留时间从36.0度到42.0度(2theta)散射角范围收集数据。使用xrd软件jade(v9，mdi，livermore，ca usa)处理得到的散射数据。使用线性背景模型确定每个数据的背景水平。实验室钨角参考标准的晶格参数已使用nist硅标准参考材料(srm 640c)进行了校准。观察到的体心立方(bcc)钨(220)和(310)峰和面心立方(fcc)铜(311)峰位置的峰剖面使用pearson-7峰形模型和应用jade软件峰剖面分析模块来评价。观察到的钨角参考峰用于通过线性角度插值将观察到的铜(311)峰放置在绝对比例上。铜(311)的绝对峰值位置用于计算该最大值的对应晶面间距以及铜晶格参数。
33.图7至图9分别是例示性天线组件300、300
′
和300
″
的示意性剖视图。所例示的天线组件中的每个天线组件包括：电路板10，该电路板包括导电迹线20；电子设备70，该电子设备安装于电路板10上并且电连接(例如，经由导线71)到导电迹线；覆盖层30，该覆盖层设置
在电子设备70上并且基本上包封该电子设备；铜天线50，该铜天线设置在覆盖层30上并且电连接(例如，经由线路或导线51，或者另选地经由无线耦合(参见例如图1))到导电迹线20；和粘合剂层60，该粘合剂层设置在覆盖层30的主顶面31上并且将天线50接合到覆盖层30。覆盖层30和电路板10可在长度(例如，x方向维度)和宽度(例如，y方向维度)上基本上彼此共同延伸。铜天线可具有至少约0.15微米的平均晶粒尺寸d，或者平均晶粒尺寸可在别处描述的任何范围内。另选地或另外地，铜天线可包括具有面心立方结构的铜，该面心立方结构具有如别处描述的晶格参数a。铜天线在正交于电路板10的方向(z方向)上可具有大于约5微米的平均厚度t2。在一些实施例中，粘合剂层60和电路板10在长度和宽度中的至少一者上彼此不共同延伸。例如，如图10中示意性例示的(其为根据一些实施例的设置在覆盖层30上的例示性粘合剂层60的示意性俯视图)，覆盖层30具有长度l1和宽度w1，而粘合剂层60具有长度l2和宽度w2，其中l2＜li和/或w2＜w1。在一些实施例中，l2＜l1且w2＜w2，或者l2＜0.9l1且w2＜0.9w2，或者l2＜0.8l1且w2＜0.8w2，或者l2＜0.7l1且w2＜0.7w2。
34.如果每个层或元件的至少约80％的长度和宽度与每个其他层或元件至少约80％的长度和宽度共同延伸，则层或元件可被描述为在长度和宽度上基本上彼此共同延伸。在一些实施例中，对于被描述为在长度和宽度上彼此基本上共同延伸的层或元件，每个层或元件的至少约85％、或至少约90％、或至少约95％在长度和宽度上与每个其他层或元件的相应的长度和宽度的至少约85％、或至少约90％、或至少约95％共同延伸。在一些实施例中，覆盖层30和电路板10在长度和宽度上基本上彼此共同延伸，但是粘合剂层60和覆盖层30在长度和宽度上彼此基本上不共同延伸。
35.在一些实施例中，如图7中示意性例示的，天线50形成在衬底层140上，其中粘合剂层60设置在衬底层140与覆盖层30的主顶面31之间。
36.在一些实施例中，天线组件300、300
′
或300
″
包括从迹线20延伸至少穿过覆盖层30的导电线51、51
′
或51
″
。在一些实施例中，铜天线50经由延伸穿过粘合剂层60和覆盖层30的导电线51电连接到导电迹线20，如图7中示意性例示的。在一些实施例中，铜天线50经由围绕粘合剂层延伸且穿过覆盖层的导电线51
′
电连接到导电迹线20，如图8中示意性例示的。在一些实施例中，如图9中示意性例示的，粘合剂层60沿其厚度方向(z方向)具有导电性，铜天线50经由导电粘合剂层和延伸穿过覆盖层30的导电线51
″
与导电迹线20电连接。在一些实施例中，粘合剂层60由于包括多个导电颗粒61而沿其厚度方向导电。
37.在一些实施例中，天线50无线地耦合到导电迹线20(参见例如图1中描绘的天线组件40b和迹线20b，其中天线组件40b的天线无线地耦合到迹线20b)。例如，在一些实施例中，省略了线路51、51
′
或51
″
。
38.在一些实施例中，提供了一种制备天线组件(例如，200、200
′
、300、300
′
、300
″
)的方法。图11a至图11h示意性地例示了根据一些实施例的例示性方法中的步骤。在一些实施例中，提供电路板10并且覆盖层30设置在电路板10上，如图11a中示意性地例示的。可提供铜叠层80并且可在覆盖层30已经设置在电路板10上之后将该该铜叠层设置在覆盖层30上，如图11b中示意性地例示的。接下来，可在铜叠层80中形成多个交叉隔离通道110，以限定多个铜组件120，如图11c的剖视图和图11d的俯视图中示意性地例示的。接下来，可从覆盖层30的主顶面31去除(例如，通过机械地拉出和剥离)铜叠层80的剩余部分，留下该多个铜组件120，如图11e的剖视图和图11f的俯视图中示意性地例示的。该方法还可包括对每个铜组
件中的铜层进行图案化以形成用于无线传输信息的天线50的步骤，如图11g中示意性地例示的。例如，所得组件可对应于组件200或200
′
。在一些实施例中，该方法还包括分割电路板以形成多个天线组件300
″′
，如图11h中示意性例示的。例如，所得天线组件300
″′
可对应于天线组件300、300
′
或300
″
。可使用锯切或分割方法或本领域已知的其他分割方法进行分割。
39.在一些实施例中，制备天线组件的方法包括以下步骤：提供电路板10，该电路板包括多个导电迹线20和安装在电路板10上并且电连接(经由线路或导线71)到该多个导电迹线20的多个电子设备70；提供包括永久接合到粘合剂层100的铜箔层90的铜叠层80；在电路板上基本上共同延伸地设置覆盖层30，该覆盖层包括环氧树脂和主顶面31；将铜叠层80设置在覆盖层30上，使得铜叠层80的粘合剂层100与覆盖层30的主顶面31形成接合，其中该接合具有足够低的剥离强度以允许从覆盖层30机械地拉出和剥离铜叠层80，而基本上不会损坏主顶面31或在该主顶面上留下残留物；在铜叠层80中形成多个交叉隔离通道110，交叉隔离通道110限定多个铜组件120，在一些实施例中，这些铜组件被布置成铜组件的正交行121和列122的规则阵列，隔离通道基本上延伸穿过铜叠层80的整个厚度t3，以便将该多个铜组件与铜叠层80的剩余部分130基本上隔离；将铜叠层的该剩余部分130从覆盖层30的主顶面31机械地拉出并剥离，留下该多个铜组件120，其中铜叠层的该剩余部分的拉出和剥离暴露出覆盖层30的主顶面31的对应部分32；处理该多个铜组件120中的粘合剂层100(例如，通过升高温度以完成粘合剂的固化)以在铜组件120与覆盖层30之间形成基本上永久的接合。在一些实施例中，该方法还包括对每个铜组件120中的铜箔层90进行图案化以形成用于无线传输信息的天线50的步骤。天线可电连接(例如，经由有线连接或经由无线耦合)到该多个导电迹线20。该方法还可包括分割电路板以形成多个天线组件300
″′
(例如，对应于天线组件300、300
′
或300
″
)的步骤，其中每个天线组件300
″′
包括天线50中的至少一个天线。
40.隔离通道110可经由例如激光切割或通过使用本领域已知的其他合适的工艺来形成。可经由光刻工艺或本领域已知的其他合适工艺来对铜箔层90进行图案化。
41.接合具有足够低的剥离强度以允许从覆盖层30机械地拉出和剥离铜叠层80，而基本上不会损坏主顶面31或在该主顶面上留下残留物，这意味着几乎没有损坏(例如，肉眼看不到损坏)或没有损坏，并且几乎没有残留物(例如，肉眼看不到残留物)或没有残留物。例如，如图11e至图11f中示意性地例示的，粘合剂层60从部分32去除而基本上没有损坏主顶面31或在该主顶面上留下残留物。彼此永久接合的层不能容易地分离，或者无法在不损坏一个层或两个层的情况下分离。彼此永久接合的层可被描述为在它们之间具有基本上永久的接合。
42.在图11a至图11h中例示的实施例中，例如，天线50可经由无线耦合电耦合到迹线20。另选地，如图12中示意性地例示的，导电线或导线51(或对应于导线51
′
或51
″
的线路或导线)可包括在天线50和迹线20之间，其中，除了增加了线路或导线51之外，该图是可对应于图11g的组件的例示性组件的示意性剖视图。例如，线路或导线51可通过常规电路板制造工艺形成(例如，可蚀刻通孔或通过各种层形成通孔，然后可电镀这些层以使通孔导电)。除了增加了线路或导线51之外，该组件可被分割以提供对应于组件300
″′
的多个组件。
43.诸如“约”的术语将在本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中理解。如果本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中对“约”应用于表达特
征大小、数量和物理特性的量的使用不清楚，则“约”将被理解为是指在指定值的10％以内。给定为约指定值的量可精确地为指定值。例如，如果本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中对其不清楚，则具有约1的值的量是指该量具有介于0.9和1.1之间的值，并且该值可为1。
44.上述所有引用的参考文献、专利和专利申请以一致的方式全文据此以引用方式并入本文。在并入的参考文献部分与本技术之间存在不一致或矛盾的情况下，应以前述说明中的信息为准。
45.除非另外指出，否则针对附图中元件的描述应被理解为同样适用于其它附图中的对应元件。虽然本文已经例示并描述了具体实施方案，但本领域的普通技术人员将会知道，在不脱离本公开范围的情况下，可用多种另选的和/或等同形式的具体实施来代替所示出和所描述的具体实施方案。本技术旨在涵盖本文所讨论的具体实施方案的任何改型或变型或组合。因此，本公开旨在仅受权利要求及其等同形式的限制。