KR101759794B1 - 집적형 팬 아웃 안테나 및 그 형성 방법 - Google Patents

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청하오 차이
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Abstract

집적형 팬 아웃(InFO) 안테나는 기판의 표면 상의 리플렉터, 및 패키지를 포함한다. 패키지는 안테나 그라운드를 형성하도록 배열된 재배선 층(RDL), 및 RDL 상부의 패치 안테나를 포함하고, RDL는 패치 안테나와 리플렉터 사이에 있다. InFO 안테나는 리플렉터에 패키지를 본딩하는 복수의 접속 요소를 더 포함한다. 복수의 접속 요소의 각 접속 요소는 리플렉터의 외주 내측에 위치된다. InFO 안테나는 파장을 갖는 신호를 출력하도록 구성된다.

Description

집적형 팬 아웃 안테나 및 그 형성 방법{INTEGRATED FAN OUT ANTENNA AND METHOD OF FORMING THE SAME}
본 발명은 집적형 팬 아웃 안테나 및 그 형성 방법에 관한 것이다.
집적형 안테나는 신호를 발생하는 능동 회로를 포함한다. 그 후, 신호는 능동 회로에 전기적으로 접속된 수동 안테나 소자들로 전송된다. 수동 안테나는 인쇄 회로 기판(printed circuit board; PCB) 상의 리플렉터 및 패키지 상의 패치 안테나를 포함한다. 패키지는 패치 안테나로부터 리플렉터를 이격하도록 PCB에 본딩된다. 리플렉터와 패치 안테나는 외부 디바이스로 신호를 송신하기 위해 상호작용한다.
일부 수동 안테나는 PCB 내에 에어 캐비티(air cavity)를 포함한다. 에어 캐비티는 리플렉터를 형성하기 위해 반사성 재료로 줄 지워진 측벽 및 바닥면을 포함한다. 다른 수동 안테나는 PCB의 표면 상의 리플렉터 및 리플렉터로부터 이격된 패키지 내의 패치 안테나를 포함한다. 패키지는 리플렉터를 둘러싸고, 리플렉터의 둘레로부터 이격된 솔더 볼을 이용하여 PCB에 본딩된다.
본 명세서의 일양상은 집적형 팬 아웃(integrated fan out; InFO) 안테나에 관한 것이다. InFO 안테나는 기판의 표면 상의 리플렉터, 및 패키지를 포함한다. 패키지는 안테나 그라운드를 형성하도록 배열된 재배선층(redistribution layer (RDL), 및 RDL 상부의 패치 안테나를 포함하고, RDL은 패치 안테나와 리플렉터 사이에 있다. InFO 안테나는 리플렉터에 패키지를 본딩하는 복수의 접속 요소를 더 포함한다. 복수의 접속 요소의 각 접속 요소는 리플렉터의 외주 내측에 위치된다. InFO 안테나는 파장을 갖는 신호를 출력하도록 구성된다.
본 명세서의 다른 양상은 집적형 팬 아웃(integrated fan out; InFO) 안테나 어레이에 관한 것이다. InFO 안테나 어레이는 기판, 및 파장을 갖는 신호를 발생하도록 구성된 능동 회로를 포함한다. 능동 회로는 패키지의 일부이다. InFO 안테나 어레이는 능동 회로에 접속된 복수의 InFO 안테나를 더 포함한다. 복수의 InFO 안테나의 각 InFO 안테나는, 기판의 표면 상의 리플렉터, 및 패키지 내에 안테나 그라운드를 형성하도록 배열된 재배선 층(redistribution layer; RDL)를 포함하고, RDL은 능동 회로에 접속된다. 복수의 InFO 안테나의 각 InFO 안테나는 RDL 상부의 패키지 내의 패치 안테나, 및 리플렉터에 RDL를 본딩하는 복수의 접속 요소를 더 포함한다. 복수의 접속 요소의 각 접속 요소는 리플렉터의 외주 내측에 위치된다.
본 명세서의 또 다른 양상은 집적형 팬 아웃(integrated fan out; InFO) 안테나를 제조하는 방법에 관한 것이다. 방법은 기판의 표면 상에 리플렉터를 형성하는 단계를 포함한다. 방법은 패키지 내에 재배선 층(redistribution layer; RDL)을 형성하는 단계를 더 포함하고, 이 RDL를 형성하는 단계는 안테나 그라운드를 형성하는 단계를 포함한다. 방법은 RDL 상부에 패치 안테나를 형성하는 단계를 더 포함하고, RDL은 상기 패치 안테나와 상기 리플렉터 사이에 있다. 방법은 복수의 접속 요소를 이용하여 리플렉터에 패키지를 본딩하는 단계를 더 포함한다. 복수의 접속 요소의 각 접속 요소는 리플렉터 바로 위에 위치된다. InFO 안테나는 파장을 갖는 신호를 출력하도록 구성된다.
본 발명개시의 양상은 첨부 도면과 함께 판독될 때 다음의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 산업상 표준 시행에 따라 다양한 피처들이 일정한 비율로 그려지지 않았음이 주목된다. 실제로, 다양한 피처들의 치수는 설명의 명료화를 위해 임의적으로 증가되거나 또는 감소될 수 있다.
도 1a는 일부 실시예에 따른 집적형 팬 아웃 안테나의 단면도이다.
도 1b는 일부 실시예에 따른 집적형 팬 아웃 안테나의 저면도이다.
도 2a는 일부 실시예에 따른 집적형 팬 아웃 안테나 어레이의 단면도이다.
도 2b는 일부 실시예에 따른 집적형 팬 아웃 안테나 어레이의 사시도이다.
도 3은 일부 실시예에 따른 집적형 팬 아웃 안테나를 제조하는 하는 방법의 흐름도이다.
다음의 발명개시는 제공되는 본 발명내용의 상이한 피처들을 구현하기 위한 많은 상이한 실시예들 또는 예시들을 제공한다. 본 발명개시를 간략화하기 위해서 컴포넌트 및 배치의 구체적인 예들이 이하에 설명된다. 물론, 이들은 단지 예시를 위한 것이며 한정을 의도하는 것은 아니다. 예를 들면, 다음의 설명에서 제 2 피처 상부 또는 위에 제 1 피처를 형성하는 것은 제 1 피처와 제 2 피처가 직접 접촉하여 형성된 실시예를 포함할 수 있고, 또한 제 1 피처와 제 2 피처가 직접 접촉하지 않도록 제 1 피처와 제 2 피처 사이에 추가의 피처가 형성될 수 있는 실시예도 포함할 수 있다. 또한, 본 발명개시는 다양한 예시들에서 참조 부호들 및/또는 문자들을 반복할 수 있다. 이러한 반복은 간략화 및 명료화를 위한 것이고, 그 자체가 개시된 다양한 실시예들 및/또는 구성들 사이의 관계를 설명하는 것은 아니다.
또한, 도면들에서 도시된 바와 같이 하나의 엘리먼트 또는 피처에 대한 다른 엘리먼트(들) 또는 피처(들)의 관계를 설명하기 위해 "밑", "아래", "하위", "위", "상위" 등과 같은 공간 상대적 용어들이 설명의 용이성을 위해 여기서 이용될 수 있다. 공간 상대적인 용어는 도면에서 예시된 배향에 더하여 이용 또는 동작 중의 디바이스의 상이한 배향을 포함하도록 의도된다. 장치는 이와 다르게 배향될 수 있고(90도 회전되거나 또는 다른 배향에 있음), 여기서 이용되는 공간 상대적 기술어들이 그에 따라 해석될 수 있다.
도 1a는 일부 실시예에 따른 집적형 팬 아웃(integrated fan out; InFO) 안테나(100)의 단면도이다. InFO 안테나(100)는 기판(102)을 포함한다. 리플렉터(104)는 기판(102)의 표면 상에 있다. 접속 요소(106)는 리플렉터(104)의 표면 상에 있다. 접속 요소(106)는 리플렉터(104)의 둘레 내에 위치된다. 접속 요소(106)는 기판(102)을 패키지(110)에 전기적으로 접속시킨다. 패키지(110)는 접속 요소(106)에 전기적으로 접속된 재배선 층(redistribution layer; RDL)(112)을 포함한다. RDL(112)는 능동 회로(도시되지 않음)에 전기적으로 접속된다. RDL(112)는 InFO 안테나(100)의 안테나 그라운드를 형성한다. RDL(112)는 또한, 송신 라인 및 슬롯 라인을 포함하는, InFO 안테나(100)의 피드 구조물(feed structure)을 포함한다. 피드 구조물은 라디오파(radio wave)를 InFO 안테나 내의 다른 컴포넌트로 전파하는 InFO 안테나(100)의 부분이다. 몰딩 화합물(114)이 RDL(112) 상부에 있다. 패치 안테나(116)가 몰딩 화합물(114) 상부에 있다. 패치 안테나(116)는 리플렉터(104) 위에 있고, 그 상부에서 실질적으로 중심에 있다. 접속 요소(106) 사이의 피치는 패치 안테나(116)와 리플렉터(104) 사이에서 반사된 신호가 인접한 접속 요소들 사이를 통과하는 위험을 감소시키도록 돕는다.
기판(102)은 리플렉터(104)를 지지한다. 일부 실시예에 있어서, 기판(102)은 능동 회로를 포함한다. 일부 실시예에 있어서, 기판(102)은 수동 회로를 포함한다. 일부 실시예에 있어서, 기판(102)은 인쇄 회로 기판(PCB)이다. 일부 실시예에 있어서, 기판(102)은 인터포저(interposer)이다.
리플렉터(104)는 능동 회로로부터의 신호를 패키지(110)를 향하여 다시 반사하도록 구성된다. 리플렉터(104)는 패키지(110)에 가장 가까운 기판(102)의 표면 상에 있다. 일부 실시예에 있어서, 리플렉터(104)는 패키지(110)에 대향하는 기판(102)의 표면 상에 있다. 리플렉터(104)는 금속, 금속 합금, 또는 다른 적합한 반사성 요소를 포함한다. 일부 실시예에 있어서, 리플렉터(104)는 알루미늄, 구리, 텅스텐 니켈, 그들의 조합, 또는 다른 적합한 반사성 재료를 포함한다.
리플렉터(104)는 직사각형 형상을 가진다. 일부 실시예에 있어서, 리플렉터(104)는 원형, 삼각형 또는 다른 적합한 형상이다. 리플렉터(104)는 패치 안테나(116)보다 큰 면적을 가진다. 리플렉터(104)의 면적은 RDL(112)에 의해 형성된 안테나 그라운드보다 작다. 일부 실시예에 있어서, 리플렉터(104)는 약 1000 미크론(㎛) × 약 1100 ㎛의 치수를 가진다. 일부 실시예에 있어서, 리플렉터(104)는 약 1300 ㎛ × 약 1300 ㎛의 치수를 가진다. 일부 실시예에 있어서, 리플렉터(104)는 약 1500 ㎛ × 약 1500 ㎛의 치수를 가진다. 일부 실시예에 있어서, 리플렉터(104)의 직경은 약 1100 ㎛ 내지 약 1500 ㎛ 사이의 범위 내에 있다. 리플렉터(104)의 치수가 너무 작으면, 일부 실시예에서, 리플렉터는 신호의 상당 부분을 반사할 수 없을 것이다. 리플렉터(104)의 치수가 너무 크면, 현저한 성능 증가는 없이 InFO 안테나(100)의 전체 사이즈가 증가된다.
접속 요소(106)는 패키지(110)를 기판(102)에 전기적으로 그리고 기계적으로 접속시키는데 이용된다. 접속 요소(106) 리플렉터(104)의 외주 내측에서 리플렉터(104) 바로 위에 위치된다. 접속 요소(106)는 리플렉터(104)의 주변부 주위에 배열된다. 일부 실시예에 있어서, 접속 요소(106)는 솔더 볼이다. 일부 실시예에 있어서, 접속 요소(106)는 구리 필라이다. 일부 실시예에 있어서, 접속 요소(106)는 접속 요소와 패키지(110) 사이의 적어도 하나의 언더 범프 메탈(under bump metallurgy; UBM)를 포함한다. 일부 실시예에 있어서, UBM 층은 접속 요소(106)의 재료가 패키지(110)로 확산되는 것을 감소시키기 위해 확산 배리어 층을 포함한다. 일부 실시예에 있어서, 접속 요소(106)는 리플렉터(104)와 직접 접촉된다. 일부 실시예에 있어서, 접속 요소(106)는 기판(102)의 일부에 의해 리플렉터(104)로부터 분리된다. 일부 실시예에 있어서, 접속 요소(106)는 적어도 하나의 UBM 층에 의해 리플렉터(104)로부터 분리된다.
접속 요소(106)의 직경 D는 일부 실시예에 있어서 안테나 그라운드와 리플렉터(104) 사이의 캐비티 생성을 돕도록 선택된다. 일부 실시예에 있어서, 접속 요소(106)의 직경 D는 약 200 ㎛ 내지 약 350 ㎛ 사이의 범위 내에 있다. 일부 실시예에 있어서, 접속 요소(106)의 직경 D는 약 250 ㎛이다. 접속 요소(106)의 직경 D가 너무 작으면, 일부 실시예에 있어서 패키지(110)와 기판(102) 사이의 분리는 신호를 반사하는 캐비티를 확립하기에 충분하지 않다. 접속 요소(106)의 직경 D이 너무 크면, 일부 실시예에 있어서 인접한 접속 요소들 사이의 브리징 위험이 증가하고; InFO 안테나(100)의 사이즈가 증가되고; 접속 요소에 의해 점유되는 리플렉터(104)의 면적이 리플렉터가 적절히 기능하기에 너무 커진다. 인접한 접속 요소(106) 사이의 피치 P(도 1b)는 신호가 인접한 접속 요소 사이를 통과하는 것을 회피하도록 돕는다. 일부 실시예에 있어서, 피치 P는 접속 요소(106)의 직경 D의 약 1.5배 보다 크다. 일부 실시예에 있어서, 피치 P는 약 300 ㎛ 내지 약 550 ㎛ 사이의 범위 내에 있다. 일부 실시예에 있어서, 피치 P는 약 400 ㎛이다. 피치 P가 너무 작으면, 일부 실시예에 있어서 인접한 접속 요소(106) 사이의 브리징의 위험이 증가된다. 피치 P가 너무 크면, 일부 실시예에 있어서 신호가 인접한 접속 요소(106) 사이를 통과할 위험이 증가한다. InFO 안테나(100) 내의 접속 요소(106)의 수는 리플렉터(104)의 사이즈, 접속 요소의 직경 D, 및 입접한 접속 요소 사이의 피치 P에 의해 결정된다. 일부 실시예에 있어서, 접속 요소(106)의 최대 수는 리플렉터(104) 바로 위에 형성된다. 접속 요소(106)의 최대 수는 인접한 접속 요소 사이의 브리징, 즉 단락(short circuiting)을 회피하면서, 인접한 접속 요소(106) 사이의 최소 이격에 의해 결정된다. 일부 실시예에 있어서, 접속 요소(106)의 수는 약 10개이다. 접속 요소(106)의 수가 너무 작으면, 일부 실시예에 있어서 신호가 인접한 접속 요소 사이를 통과할 위험이 증가한다. 접속 요소(106)의 수가 너무 크면, 일부 실시예에 있어서 인접한 접속 요소 사이의 브리징의 위험이 증가한다.
RDL(112)는 능동 회로에 접속된다. 추가적으로, RDL(112)는 상술된 바와 같이 InFO 안테나(100)의 피딩 구조물이다. RDL(112)는 능동 회로에서 발생된 신호를 InFO 안테나(100)로 전달하도록 구성된다. RDL(112)는 외부 회로로 전파하기 위한 신호의 생성을 돕도록 리플렉터(104) 및 패치 안테나(116)와 상호작용한다. 일부 실시예에 있어서, RDL(112)은 구리, 알루미늄, 텅스텐, 그들의 조합 또는 다른 적합한 도전성 요소를 포함한다.
RDL(112)은 리플렉터(104)보다 큰 면적을 갖는 안테나 그라운드를 형성한다. 안테나 그라운드의 외주는 모든 방향에서(도 1b) 리플렉터(104)의 외주를 지나 측면으로 연장한다. 안테나 그라운드는 직사각형 형상을 가진다. 일부 실시예에 있어서, 안테나 그라운드는 원형, 삼각형 또는 다른 적합한 형상이다. 일부 실시예에 있어서, 안테나 그라운드는 리플렉터(104)와 동일한 형상을 가진다. 일부 실시예에 있어서, 안테나 그라운드는 리플렉터(104)와 상이한 형상을 가진다. 일부 실시예에 있어서, 안테나 그라운드의 폭 Wg는 패치 안테나(116)의 폭 Wp의 적어도 2배이다. 안테나 그라운드의 길이 Lg는 패치 안테나(116)의 길이 Lp의 적어도 2배이다. 일부 실시예에 있어서, 안테나 그라운드는 약 2000 ㎛ × 약 2000 ㎛의 치수를 가진다. 일부 실시예에 있어서, 안테나 그라운드의 직경은 약 2000 ㎛ 내지 약 3500 ㎛ 사이의 범위 내에 있다. 안테나 그라운드의 치수가 너무 작으면, 일부 실시예에 있어서 능동 회로로부터 전달되는 신호의 강도는 감소될 것이다. 안테나 그라운드의 치수가 너무 크면, 일부 실시예에 있어서 현저한 성능 향상은 없이 InFO 안테나(100)의 전체 사이즈가 증가된다.
몰딩 화합물(114)은 RDL(112) 상부에 있다. 몰딩 화합물(114)은 RDL(112)와의 접속을 유지하기 위해 능동 회로를 단단히 고정하기 위해 사용된다. 일부 실시예에 있어서, 접착 층이 몰딩 화합물(114)과 RDL(112) 사이에 위치된다. 일부 실시예에 있어서, 몰딩 화합물(114)은 약 3.1 내지 약 4.0의 범위 내의 유전 상수를 가진다. 일부 실시예에 있어서, 몰딩 화합물(114)은 몰딩 언더필, 에폭시, 수지 또는 다른 적합한 몰딩 재료를 포함한다. 일부 실시예에 있어서, 몰딩 화합물(114)은 적외선-경화성 재료, 자외선-경화성 재료와 같은 경화성 재료 또는 다른 적합한 경화성 재료를 포함한다.
패치 안테나(116)는 몰딩 화합물(114) 위에 있다. 패치 안테나(116)는 안테나 그라운드 위에서 실질적으로 중심에 있다. 패치 안테나(116)는 도전성 재료를 포함한다. 일부 실시예에 있어서, 패치 안테나(116)는 금속, 금속 합금 또는 다른 적합한 도전성 재료를 포함한다. 일부 실시예에 있어서, 패치 안테나(116)는 알루미늄, 구리, 텅스텐, 니켈, 그들의 조합 또는 다른 적합한 재료을 포함한다.
패치 안테나(116)는 직사각형 형상을 가진다. 일부 실시예에 있어서, 패치 안테나(116)는 원형, 삼각형, 또는 다른 적합한 형상이다. 일부 실시예에 있어서, 패치 안테나(116)는 리플렉터(104) 또는 안테나 그라운드 중 적어도 하나와 동일한 형상을 가진다. 일부 실시예에 있어서, 패치 안테나(116)는 리플렉터(104) 또는 안테나 그라운드 중 적어도 하나와 상이한 형상을 가진다. 패치 안테나(116)의 치수는 능동 회로에 의해 발생되는 신호의 파장 λ에 기초하여 선택된다. 일부 실시예에 있어서, 신호의 파장 λ는 약 4500 ㎛ 내지 약 5500 ㎛의 범위 내에 있다. 일부 실시예에 있어서, 신호의 주파수는 약 55 기가헤르츠(GHz) 내지 약 65 GHz의 범위 내에, 즉 약 10 GHz의 대역폭 내에 있다. 일부 실시예에 있어서, 신호의 중심 주파수는 60 GHz이다. 패치 안테나(116)의 폭 Wp은 약 1/10λ 내지 약 1/2λ의 범위 내에 있다. 패치 안테나(116)의 길이 Lp는 약 1/10λ 내지 약 1/2λ의 범위 내에 있다. 일부 실시예에 있어서, 패치 안테나(116)는 약 1000 ㎛ × 약 1000 ㎛의 치수를 가진다. 일부 실시예에 있어서, 패치 안테나(116)의 직경은 약 500 ㎛ 내지 약 2500 ㎛의 범위 내에 있다. 패치 안테나(116)의 치수가 너무 작으면, 일부 실시예에 있어서 패치 안테나(116)는 신호를 효율적으로 방출하지 않을 것이다. 패치 안테나(116)의 치수가 너무 크면, 일부 실시예에 있어서 현저한 성능 향상은 없이 InFO 안테나(100)의 전체 사이즈가 증가된다.
일부 다른 접근법과 비교하면, InFO 안테나(100)는 기판(102) 내에 캐비티를 형성하기 위한 복잡한 패터닝을 회피한다. InFO 안테나(100)는 안테나 그라운드보다 작은 리플렉터(104)를 포함한다. 리플렉터(104)의 사이즈는 리플렉터의 둘래 외측에 솔더 볼을 포함하는 접근법과 비교하여 더 작은 면적을 갖는 기능 디바이스를 제공한다. InFO 안테나(100)의 구조물은 또한 어레이 게인을 향상시키기 위해 안테나 요소 사이에 격리를 제공하도록 돕는다. 예를 들어, InFO 안테나는 대략 4 dBi의 게인을 보인다. 대조적으로, 리플렉터의 둘레 외측에 솔더 볼을 포함하는 디바이스는 대략 1.5 dBi의 게인을 보인다.
도 1b는 일부 실시예에 따른 InFO 안테나(100)의 저면도이다. 도 1b는 도 1a와 동일한 요소를 포함한다. RDL(112)에 의해 형성된 안테나 그라운드는 폭 Wg 및 길이 Lg를 가진다. 일부 실시예에 있어서, 안테나 그라운드는 폭 Wg 또는 길이 Lg와 대략 동등한 직경을 포함한다. 안테나 그라운드의 치수는 리플렉터(104)의 치수보다 크다. 접속 요소(106)는 리플렉터(104)의 둘레 내에서 리플렉터(104) 상부에 배열된다. 접속 요소(106)의 피치 P는 리플렉터(104)와 안테나 그라운드 사이에 반사된 신호가 인접한 접속 요소들 사이를 통과하는 것을 방지하도록 돕는다. 패치 안테나(116)는 리플렉터(104)보다 작은 치수를 가진다. 패치 안테나(116)는 폭 Wp 및 길이 Lp를 가진다. 일부 실시예에 있어서, 패치 안테나(116)는 폭 Wp 또는 길이 Lp와 대략 동등한 직경을 포함한다.
도 2a는 일부 실시예에 따른 InFO 안테나 어레이(200)의 단면도이다. InFO 안테나 어레이(200)는 InFO 안테나(100)(도 1a)와 유사한 요소들을 포함한다. 유사한 요소들은 100 만큼 증가된 동일한 참조 번호를 가진다. InFO 안테나 어레이(200)는 복수의 InFO 안테나(200a), 예를 들어 InFO 안테나(100)를 포함한다. 일부 실시예에 있어서, 복수의 InFO 안테나(200a)는 직사각형 패턴, 예를 들어 4 × 1; 2 × 2; 8 × 1; 4 × 2; 16 × 1; 8 × 2; 4 × 4; 또는 다른 적합한 직사각형 패턴으로 배열된다. 일부 실시예에 있어서, 복수의 InFO 안테나(200a)는 원형, 삼각형, 또는 다른 적합한 패턴으로 배열된다. 일부 실시예에 있어서, 복수의 InFO 안테나(200a)는 불규칙한 배열로 배열된다. 일부 실시예에 있어서, 인접한 InFO 안테나(200a) 사이의 어레이 피치 Pa는 약 1/4λ보다 크다. 일부 실시예에 있어서, 어레이 피치 Pa는 약 1100 ㎛ 내지 약 2200 ㎛ 사이의 범위 내에 있다. 어레이 피치 Pa가 너무 작으면, 일부 실시예에 있어서 하나의 InFO 안테나(200a)가 인접한 InFO 안테나의 동작에 악영향을 줄 수 있다. 어레이 피치 Pa가 너무 크면 일부 실시예에 있어서, 현저한 성능 향상은 없이 InFO 안테나 어레이(200)의 사이즈가 증가된다.
일부 실시예에 있어서, InFO 안테나(200a)의 치수는 약 10,000 ㎛ 내지 약 15,000 ㎛ 사이의 범위 내에 있다. 일부 실시예에 있어서, InFO 안테나(200a)의 치수는 약 20,000 ㎛보다 작다. InFO 안테나(200a)의 치수가 너무 작으면, 일부 실시예에 있어서 InFO 안테나는 능동 회로로부터 신호를 효율적으로 송신할 수 없을 것이다. InFO 안테나(200a)의 치수가 너무 크면, 일부 실시예에 있어서, 현저한 성능 증가는 없이 InFO 안테나 어레이(200)의 사이즈가 증가된다.
InFO 안테나(100)와 비교하여, InFO 안테나 어레이(200)는 능동 회로(250)를 포함한다. 능동 회로(250)는 RDL(212)로 전달되는 신호를 발생하도록 구성된다. 몰딩 화합물(214)은 각 InFO 안테나(200a)에 대한 RDL(212)과의 전기적 접속을 유지하기 위해 능동 회로(250)를 고정하도록 돕고, 일부 실시예에 있어서, 능동 회로(250)는 기판(202) 내의 능동 소자에 전기적으로 접속된다. 일부 실시예에 있어서, 능동 회로(250)는 기판(202) 내의 수동 소자에 전기적으로 접속된다. 일부 실시예에 있어서, 능동 회로(250)는 외부 회로로부터의 프롬프트(prompt)에 응답하여 신호를 발생시키도록 구성된다. 일부 실시예에 있어서, 능동 회로(250)는 약 55 GHz 내지 약 65 GHz의 범위 내의 주파수를 갖는 신호를 발생시키도록 구성된다. 일부 실시예에 있어서, 능동 회로(250)의 치수는 약 2000 ㎛ 내지 약 4000 ㎛의 범위 내에 있다. 일부 실시예에 있어서, InFO 안테나 어레이(200)는 대략 14 dBi의 게인을 보인다.
도 2b는 일부 실시예에 따른 InFO 안테나 어레이(200)의 사시도이다. 도 2b는 4 × 4의 InFO 안테나(200a) 어레이를 포함한다. 일부 실시예에 있어서, InFO 안테나(200a)의 수 또는 배열은 도 2b의 배열과 상이하다. 능동 회로(250)는 InFO 안테나(200a) 어레이의 중심점에 위치된다. 일부 실시예에 있어서, 능동 회로(250)는 InFO 안테나(200a) 어레이의 중심점 외의 위치에 위치된다.
도 3은 일부 실시예에 따른 집적형 팬 아웃 안테나를 제조하는 방법(300)의 흐름도이다. 동작(302)에서, 리플렉터는 기판의 표면 상에 형성된다. 리플렉터, 예를 들어 리플렉터(104)(도 1a)는 반사성 재료를 포함한다. 일부 실시예에 있어서, 리플렉터는 금속 또는 금속 합금을 포함한다. 일부 실시예에 있어서, 리플렉터는 물리적 기상 증착(physical vapor deposition; PVD), 화학적 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD), 스퍼터링, 도금, 또는 다른 적합한 형성 공정에 의해 형성된다. 일부 실시예에 있어서, 기판, 예를 들어 기판(102)은 PCB, 인터포저, 또는 다른 적합한 기판이다.
동작(304)에서, 재배선 층(redistribution layer; RDL)이 패키지 내에 형성된다. RDL, 예를 들어 RDL(112)(도 1a)은 패키지, 예를 들어 패키지(110) 내에 안테나 그라운드를 형성하기 위해 시용된다. 안테나 그라운드의 면적은 리플렉터의 면적보다 크다. RDL은, 신호를 발생시키도록 구성된, 능동 회로, 예를 들어 능동 회로(250)(도 2a)에 접속된다. RDL은 능동 회로로부터 안테나 그라운드로 신호를 전달하도록 구성된다. 일부 실시예에 있어서, RDL은 금속 또는 금속 합금을 포함한다. 일부 실시예에 있어서, RDL의 재료는 리플렉터와 동일한 재료이다. 일부 실시예에 있어서, RDL의 재료는 리플렉터의 재료와 상이하다. 일부 실시예에 있어서, RDL은 유전체 재료 내에 개구부를 형성하도록 유전체 재료 상에 에칭 공정을 수행함으로써 형성된다. 이어서, RDL이 유전체 재료 내의 개구부 내에 형성된다. 일부 실시예에 있어서, RDL은 PVD, CVD, 스퍼터링, 도금 또는 다른 적합한 형성 공정에 의해 유전체 재료 내의 개구부 내에 형성된다. 일부 실시예에 있어서, RDL은 리플렉터와 동일한 공정을 이용하여 형성된다. 일부 실시예에 있어서, RDL은 리플렉터와 상이한 공정을 이용하여 형성된다.
몰딩 화합물은 동작 306에서 RDL 상부에 형성된다. 몰딩 화합물, 예를 들어 몰딩 화합물(114)(도 1a)은 능동 회로의 위치를 고정하기 위해 이용된다. 일부 실시예에 있어서, 몰딩 화합물은 언더필, 에폭시, 수지 또는 다른 적합한 재료를 포함한다. 일부 실시예에 있어서, 몰딩 화합물의 유전 상수는 약 3.1 내지 약 4.0 사이의 범위 내에 있다. 일부 실시예에 있어서, 몰딩 화합물은 주입 또는 다른 충진 공정에 의해 형성된다. 일부 실시예에 있어서, 몰딩 화합물은 몰딩 화합물의 도입 다음에 경화된다. 일부 실시예에 있어서, 몰딩 화합물은 적외선, 자외선, 또는 다른 적합한 자외선에 의해 경화된다.
동작(308)에서, 패치 안테나는 몰딩 화합물 상부에 형성된다. 패치 안테나, 예를 들어 패치 안테나(116)(도 1a)는 능동 회로에 의해 발생된 회로를 외부 회로로 송신하도록 구성된다. 패치 안테나의 면적은 안테나 그라운드 및 리플렉터의 면적보다 작다. 일부 실시예에 있어서, 패치 안테나는 금속 또는 금속 합금을 포함한다. 일부 실시예에 있어서, 패치 안테나의 재료는 리플렉터 또는 RDL 중 적어도 하나와 동일한 재료이다. 일부 실시예에 있어서, 패치 안테나의 재료는 리플렉터 또는 RDL 중 적어도 하나의 재료와 상이하다. 일부 실시예에 있어서, 패치 안테나는 유전체 재료 내의 개구부를 형성하도록 유전체 재료 상에 에칭 공정을 수행함으로써 형성된다. 이어서, 패치 안테나가 유전체 재료 내의 개부구 내에 형성된다. 일부 실시예에 있어서, 패치 안테나는 PVD, CVD, 스퍼터링, 도금 또는 다른 적합한 형성 공정에 의해 유전체 재료 내의 개구부 내에 형성된다. 일부 실시예에 있어서, 패치 안테나는 리플렉터 또는 RDL 중 적어도 하나와 동일한 공정을 이용하여 형성된다. 일부 실시예에 있어서, 패치 안테나는 리플렉터 또는 RDL 중 적어도 하나와 상이한 공정을 이용하여 형성된다.
동작(310)에서, 패키지는 RDL 및 리플렉터의 표면에 접속된 접속 요소를 이용하여 기판에 본딩된다. 접속 요소, 예를 들어 접속 요소(106)(도 1a)는 리플렉터의 둘레 내에 위치된다. 접속 요소는 기판에 패키지를 전기적으로 그리고 기계적으로 접속시키기 위해 이용된다. 일부 실시예에 있어서, 접속 요소는 솔더 볼이다. 일부 실시예에 있어서, 접속 요소는 구리 필라이다. 일부 실시예에 있어서, 접속 요소는 접속 요소와 패키지 사이의 적어도 하나의 UBM을 포함한다. 일부 실시예에 있어서, 접속 요소는 리플렉터와 직접 접촉하여 있다. 일부 실시예에 있어서, 접촉 요소는 적어도 하나의 UBM 층 또는 기판의 일부에 의해 리플렉터로부터 분리된다.
접속 요소의 직경 D는 안테나 그라운드 및 리플렉터 사이의 캐비티 생성을 돕도록 선택된다. 인접한 접속 요소들 사이의 피치는 신호가 인접한 접속 요소들 사이를 통과하는 것을 방지하도록 돕는다. 접속 요소의 수는 리플렉터의 사이즈, 접속 요소의 직경, 및 인접한 접속 요소들 사이의 피치에 의해 결정된다.
일부 실시예에 있어서, 접속 요소는 스크리닝 공정, 프린팅 공정, 도금 공정, CVD, PVD, 스퍼터링, 또는 다른 적합한 형성 공정에 의해 형성된다. 일부 실시예에 있어서, 접속 요소는 리플렉터, RDL 또는 패치 안테나 중 적어도 하나와 동일한 공정에 의해 형성된다. 일부 실시예에 있어서, 접속 요소는 리플렉터, RDL 또는 패치 안테나 중 적어도 하나와 상이한 공정에 의해 형성된다. 일부 실시예에 있어서, 패키지는 리플로우 공정에 의해 기판에 본딩된다. 일부 실시예에 있어서, 패키지는 공융(eutectic) 본딩 공정에 의해 기판에 본딩된다.
일부 실시예에 있어서, 방법(300)의 동작 순서는 변경된다. 예를 들어, 몰딩 화합물은 일부 실시예에 있어서 RDL를 형성하기 전에 형성된다. 일부 실시예에 있어서, 추가의 동작들이 방법(300)에 추가된다. 예를 들어, 능동 회로를 RDL에 본딩하는 것이 일부 실시예에 있어서 방법(300)에 포함된다. 일부 실시예에 있어서, 방법(300)의 최소 동작은 생략된다. 예를 들어, 몰딩 화합물은 일부 실시예에 있어서 생략된다.
상기는 당업자가 본 발명개시의 양상들을 더 잘 이해할 수 있도록 여러 실시예들의 특징들을 서술한다. 당업자는 여기에 개시된 실시예들과 동일한 목적을 수행하고, 그리고/또는 동일한 이점를 성취하는 다른 공정들 및 구조들을 설계하거나 수정하기 위해 본 발명개시를 기초로서 쉽게 사용할 수 있다는 것을 인지해야 한다. 또한, 당업자는 그러한 동등한 구성이 본 개시의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고, 이들은 본 개시의 사상 및 범주를 벗어나지 않으면서 다양한 수정, 대체 및 변경이 가능하다는 것을 인지해야 한다.

Claims (10)

  1. 집적형 팬 아웃(integrated fan out; InFO) 안테나에 있어서,
    기판의 표면 상의 리플렉터(reflector);
    안테나 그라운드를 형성하도록 배열된 재배선층(redistribution layer (RDL), 및 상기 RDL 상부의 패치 안테나를 포함하는 패키지; 및
    상기 리플렉터에 상기 패키지를 본딩하는 복수의 접속 요소
    를 포함하고,
    상기 RDL은 상기 패치 안테나와 상기 리플렉터 사이에 있으며, 상기 안테나 그라운드의 면적이 상기 리플렉터의 면적보다 크고, 상기 RDL은 상기 패치 안테나를 적어도 부분적으로 오버랩하고,
    상기 복수의 접속 요소의 각 접속 요소는 상기 리플렉터의 외주 내측에 위치되고,
    상기 InFO 안테나는 파장을 갖는 신호를 출력하도록 구성되는 것인, 집적형 팬 아웃(InFO) 안테나.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접속 요소는 규칙적으로(regularly) 배열되고, 복수의 접속 요소 중 인접한 접속 요소들 사이의 피치는 상기 신호가 상기 인접한 접속 요소들 사이를 통과하는 것을 차단하는 것인, 집적형 팬 아웃(InFO) 안테나.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 리플렉터의 면적이 상기 패치 안테나의 면적보다 큰 것인, 집적형 팬 아웃(InFO) 안테나.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 접속 요소는 규칙적으로 배열되고, 상기 복수의 접속 요소 중 인접한 접속 요소들 사이의 피치는 상기 복수의 접속 요소 중 적어도 하나의 접속 요소의 직경의 1.5배 보다 큰 것인, 집적형 팬 아웃(InFO) 안테나.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 패치 안테나의 폭 또는 길이 중 적어도 하나는 1/10λ 내지 1/2λ 사이의 범위 내에 있고, 여기서 λ는 상기 신호의 파장인 것인, 집적형 팬 아웃(InFO) 안테나.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나 그라운드의 폭 또는 길이 중 적어도 하나는 상기 패치 안테나의 그것의 적어도 2배인 것인, 집적형 팬 아웃(InFO) 안테나.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 RDL와 상기 패치 안테나 사이의 몰딩 화합물을 더 포함하는, 집적형 팬 아웃(InFO) 안테나.
  9. 집적형 팬 아웃(integrated fan out; InFO) 안테나 어레이에 있어서,
    기판;
    파장을 갖는 신호를 발생하도록 구성되고, 패키지의 일부인 능동 회로; 및
    상기 능동 회로에 접속된 복수의 InFO 안테나
    를 포함하고,
    상기 복수의 InFO 안테나의 각 InFO 안테나는,
    상기 기판의 표면 상의 리플렉터,
    상기 패키지 내에 안테나 그라운드를 형성하도록 배열되고, 상기 능동 회로에 전기적으로 접속된 재배선 층(redistribution layer; RDL),
    상기 RDL 상부의 상기 패키지 내의 패치 안테나 - 상기 RDL은 상기 패치 안테나를 적어도 부분적으로 오버랩함 -; 및
    상기 리플렉터에 상기 RDL를 본딩하는 복수의 접속 요소
    를 포함하고,
    상기 복수의 접속 요소의 각 접속 요소는 상기 리플렉터의 외주 내측에 위치되고,
    상기 안테나 그라운드의 면적은 상기 리플렉터의 면적보다 큰 것인, 집적형 팬 아웃(InFO) 안테나 어레이.
  10. 집적형 팬 아웃(integrated fan out; InFO) 안테나를 제조하는 방법에 있어서,
    기판의 표면 상에 리플렉터를 형성하는 단계;
    패키지 내에 재배선 층(redistribution layer; RDL)을 형성하는 단계로서, 안테나 그라운드를 형성하는 단계를 포함하는 것인, 상기 RDL를 형성하는 단계;
    상기 RDL 상부에 패치 안테나를 형성하는 단계; 및
    복수의 접속 요소를 이용하여 상기 리플렉터에 상기 패키지를 본딩하는 단계
    를 포함하고,
    상기 RDL은 상기 패치 안테나와 상기 리플렉터 사이에 있으며, 상기 RDL은 상기 패치 안테나를 적어도 부분적으로 오버랩하고,
    상기 복수의 접속 요소의 각 접속 요소는 상기 리플렉터 바로 위에 위치되고,
    상기 InFO 안테나는 파장을 갖는 신호를 출력하도록 구성되고,
    상기 안테나 그라운드의 면적은 상기 리플렉터의 면적보다 큰 것인, 집적형 팬 아웃(InFO) 안테나를 제조하는 방법.
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