TWI712139B - 封裝天線、封裝天線陣列及封裝天線的製作方法 - Google Patents

封裝天線、封裝天線陣列及封裝天線的製作方法 Download PDF

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TWI712139B
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倪慶羽
呂香樺
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虹晶科技股份有限公司
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    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
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    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation

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Abstract

一種封裝天線,封裝天線包括:第一基板、第一重佈線層、第二基板、載波晶片、第一封裝體以及貼片天線。第一基板的一個表面包括第一容置槽;第一重佈線層設置於第一容置槽中,第一重佈線層中設置有反射器;第二基板位於第一基板且臨近第一重佈線層的一側,第二基板中設置有第二重佈線層,第二重佈線層電連接第一重佈線層;載波晶片位於第二基板上且電連接第二重佈線層;第一封裝體包覆第一重佈線層、第二重佈線層、第二基板以及載波晶片;貼片天線設置於第一封裝體遠離第一基板的一側。本發明還提供一種封裝天線陣列及封裝天線的製作方法。

Description

封裝天線、封裝天線陣列及封裝天線的製作方法
本發明涉及半導體封裝領域,尤其涉及一種封裝天線、封裝天線陣列及封裝天線的製作方法。
更低成本、更可靠、更快及更高密度的電路是積體電路封裝追求的目標,積體電路封裝藉由不斷減小特徵尺寸來提高各種電子元器件的集成密度。天線作為射頻前端系統中不可缺少的部件,在射頻電路向著集成化、小型化方向發展的同時,將天線與射頻前端電路進行系統集成和封裝成為未來射頻前端發展的必然趨勢。
因此,有必要提供一種具有高整合性的封裝天線以解決上述問題。
另,還有必要提供一種封裝天線陣列。
另,還有必要提供一種封裝天線的製作方法。
一種封裝天線,所述封裝天線包括:
第一基板,所述第一基板的一個表面包括第一容置槽;
第一重佈線層,所述第一重佈線層設置於所述第一容置槽中,所述第一重佈線層中設置有反射器;
第二基板,位於所述第一基板且臨近所述第一重佈線層的一側,所述第二基板中設置有第二重佈線層,所述第二重佈線層電連接所述第一重佈線層,所述第二重佈線層用於接地;
載波晶片,所述載波晶片位於所述第二基板上且電連接所述第二重佈線層;
第一封裝體,所述第一封裝體包覆所述第一重佈線層、所述第二重佈線層、所述第二基板以及所述載波晶片;
貼片天線,所述貼片天線設置於所述第一封裝體遠離所述第一基板的一側。
進一步地,所述第二基板開設有第一通孔,所述第二重佈線層容置於所述第一通孔中,所述第一重佈線層與所述第二重佈線層藉由第一連接體電連接;所述第一連接體為金屬墊、螺柱、導電柱以及焊球中的至少一種。
進一步地,所述封裝天線還包括第三基板,所述第三基板設置於所述第一封裝體遠離所述第一基板的一側,所述第三基板包括第二容置槽,所述貼片天線容置於所述第二容置槽中。
進一步地,所述第二基板包括第二通孔,所述第二通孔中容置有一共面波導。
一種封裝天線陣列,所述封裝天線陣列包括:
至少一個第一封裝天線,所述第一封裝天線包括第一基板,所述第一基板的一個表面包括第一容置槽;
第一重佈線層,所述第一重佈線層設置於所述第一容置槽中,所述第一重佈線層中設置有反射器;
第二基板,所述第二基板上設置有第二重佈線層,所述第二重佈線層電連接所述第一重佈線層,所述第二重佈線層用於接地;
載波晶片,所述載波晶片電連接所述第二重佈線層;
第一封裝體,所述第一封裝體包覆所述第一重佈線層、所述第二重佈線層、所述第二基板以及所述載波晶片;
貼片天線,所述貼片天線設置於所述第一封裝體遠離所述第一基板的一側;以及
第二封裝天線,所述第二封裝天線與每一所述第一封裝天線電連接,所述第二封裝天線包括射頻晶片,所述射頻晶片與所述第一封裝天線電連接。
進一步地,所述第二封裝天線還包括第四基板,所述第四基板與所述第一基板在同一平面上,所述第四基板靠近所述射頻晶片的一個表面開設有第三容置槽,所述第三容置槽中容置有第三重佈線層,所述第三重佈線層與所述射頻晶片電連接。
進一步地,所述第四基板遠離所述第三容置槽的一個表面開設有第三通孔,所述第三通孔與所述第三容置槽連通,所述第三通孔的數量多於第三容置槽的數量;所述第三通孔容置第一接觸件,所述第一接觸件與所述第三重佈線層連接,所述第一接觸件遠離所述第三重佈線層的一側連接第二連接體,所述第二連接體為金屬墊、螺柱、導電柱以及焊球中的至少一種。
進一步地,所述射頻晶片與所述第三重佈線層藉由第三連接體及第二接觸件,所述第三連接體設置於所述射頻晶片與所述第三重佈線層之間,所述第二接觸件設置於所述第三連接體與所述射頻晶片之間;所述第三連接體包括金屬墊、螺柱、導電柱以及焊球中的至少一種,所述第二接觸件的材質為導電材質。
進一步地,所述第二封裝天線還包括第二封裝體,所述第二封裝體設置於所述第四基板上,所述第二封裝體包覆所述第三重佈線層、所述第三連接體、所述第二接觸件及所述射頻天線。
一種封裝天線的製作方法,包括以下步驟:
提供一基板,所述基板的一表面包括第一容置槽;
於所述容置槽中容置第一重佈線層,所述第一重佈線層中包括反射器;
提供載波晶片,所述載波晶片與所述第一重佈線層藉由連接體電連接;
設置一第二重佈線層於所述載波晶片與所述第一重佈線層之間;
封裝所述第一重佈線層、所述連接體、所述第二重佈線層以及所述載波晶片;
設置貼片天線於遠離所述第一重佈線層的一側。
本發明實施例提供的第一封裝天線,藉由層層疊加設置,並將所述第一重佈線層設置於所述第一基板中,將所述第二重佈線層設置於所述第二基板中,以降低所述第一封裝天線的厚度,從而實現所述第一封裝天線的高整合性設計。
為了能夠更清楚地理解本發明的上述目的、特徵和優點,下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細描述。需要說明的是,在不衝突的情況下,本申請的實施方式及實施方式中的特徵可以相互組合。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明,所描述的實施方式僅僅是本發明一部分實施方式,而不是全部的實施方式。基於本發明中的實施方式,本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式,都屬於本發明保護的範圍。
除非另有定義,本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的,不是旨在於限制本發明。本文所使用的術語“和/或”包括一個或多個相關的所列項目的所有的和任意的組合。
在本發明的各實施例中,為了便於描述而非限制本發明,本發明專利申請說明書以及申請專利範圍中使用的術語 "連接" 並非限定於物理的或者機械的連接,不管是直接的還是間接的。“上”、“下”、“上方”、“下方”、 “左”、“右”等僅用於表示相對位置關係,當被描述物件的絕對位置改變後,則該相對位置關係也相應地改變。
請參閱圖1,本發明實施例提供一種第一封裝天線100,所述第一封裝天線100包括第一基板10、第一重佈線層11(RDL)、第二重佈線層16、第二基板12、載波晶片13、第一封裝體14及貼片天線17。
所述第一基板10用於支撐,所述第一基板10包括第一表面101以及與所述第一表面101相背的第二表面102。所述第一基板10的材質可以是陶瓷、玻璃、半導體以及聚合物等,例如聚醯亞胺(PI)。
所述第一基板10的第二表面102設置有第一容置槽103,所述第一重佈線層11容置於所述第一容置槽103中,所述第一重佈線層11包括第一外表面111,所述第一外表面111暴露於所述第一容置槽103,所述第一外表面111與所述第二表面102平齊,以降低所述第一封裝天線100的厚度。所述第一重佈線層11可以是單層或者多層結構。所述第一重佈線層11可以由介電材料和/或導電材料製成,所述第一重佈線層11可以藉由沉積、鑲嵌、電鍍或者化學鍍等工藝設置於所述第一容置槽103中。
所述第一重佈線層11中設置有反射器112,所述反射器112用於反射來自有源電路的信號。所述反射器112的材質包括金屬或者金屬合金以及其他適合反射信號的材料,例如鋁、銅、鎢、鎳等金屬或其組合。
所述第一外表面111上設置有第一連接體113,所述第一連接體113凸設於所述第一外表面111,所述第一連接體113的材質為導電材質,例如銅、鋁、鎢、金、銀、鎳及其合金等。所述第一連接體113可以是金屬墊、螺柱、導電柱、焊球、或其他起電連接作用的元件。所述第一連接體113用於電連接所述第一重佈線層11與所述第二重佈線層16。在本實施例中,所述第一連接體113為焊球。
所述第一連接體113與所述第一重佈線層11相反的一側設置第二基板12,所述第二基板12用於支撐,所述第二基板12包括第三表面121及與所述第三表面121相背的第四表面122,所述第四表面122遠離所述第一重佈線層11設置。所述第二基板12的材質可以是陶瓷、玻璃、半導體以及聚合物等。
所述第二重佈線層16容置於所述第二基板12中。所述第二重佈線層16可以是單層或者多層結構。所述第二重佈線層16可以由介電材料和/或導電材料製成,第二重佈線層16可以藉由沉積、鑲嵌、電鍍或者化學鍍等工藝形成於所述第二基板12。所述第二重佈線層16用於天線接地。
在本實施方式中,所述第二基板12上開設有第一通孔123,所述第一通孔123貫穿所述第三表面121及所述第四表面122,所述第二重佈線層16容置於所述第一通孔123中並與所述第一連接體113連接,以實現所述第一重佈線層11與所述第二重佈線層16的電連接。同時,所述第二重佈線層16容置於所述第二基板12中,可降低所述第一封裝天線100的厚度。
所述第二基板12設置有第二通孔124,所述第二通孔124貫穿所述第二基板12的第三表面121以及第四表面122,所述第二通孔124設置於所述第二重佈線層16之間,所述第二通孔124中形成一共面波導125(coplanar waveguide,CPW)。
進一步地,所述第四表面122上設置有載波晶片13,所述載波晶片13與所述第四表面122鄰接,所述載波晶片13與所述第二重佈線層16電性連接。
所述第一封裝體14設置於所述第一基板10的第二表面102上,所述第一封裝體14包覆所述第一重佈線層11、所述第一連接體113、所述第二重佈線層16、所述第二基板12以及所述載波晶片13。所述第一封裝體14的材料為非導電材料,所述非導電材料包括EMC(Epoxy Molding Compound,環氧樹脂模塑膠)、ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、PC(Polycarbonate,聚碳酸酯)、PET(Polyethylene Terephthalate,聚對苯二甲酸乙二醇酯)等注塑材料中的一種或多種。
所述第一封裝體14遠離所述第一基板10的一側設置第三基板15,所述第三基板15用於支撐,所述第三基板15的材質可以是陶瓷、玻璃、半導體以及聚合物等。
所述第三基板15中設置一封閉的第二容置槽151,所述第二容置槽151中容置一貼片天線17。
請參閱圖2,本發明實施例提供一種封裝天線陣列300,所述封裝天線陣列300包括至少一個所述第一封裝天線100以及第二封裝天線200,所述第二封裝天線200與每一所述第一封裝天線100電連接。
請一併參閱圖1,所述第二封裝天線200包括第四基板20,所述第四基板20用於支撐,所述第四基板20與所述第一基板10為一體結構,所述第四基板20材質可以是陶瓷、玻璃、半導體以及聚合物等。所述第四基板20包括分別與所述第一基板10的第一表面101以及第二表面102平齊的第五表面201以及第六表面202。
在本實施例中,所述第六表面202上開設有第三容置槽203,所述第三容置槽203中容置第三重佈線層21,所述第三重佈線層21包括第二外表面211,所述第二外表面211暴露於所述第三容置槽203,所述第二外表面211與所述第六表面202平齊。
所述第三重佈線層21可以是單層或者多層結構,所述第三重佈線層21可以由介電材料和/或導電材料製成,並可藉由例如沉積、鑲嵌、電鍍、或化學鍍等工藝形成於所述第三容置槽203中。
進一步地,所述第五表面201上設置有第一接觸件22,所述第一接觸件22與所述第三重佈線層21電連接。在本實施例中,所述第四基板20開設有第三通孔204,且所述第三通孔204與所述第三容置槽203連通,所述第一接觸件22設置於所述第三通孔204中,以使所述第三重佈線層21與所述第一接觸件22電連接。
進一步地,所述第三通孔204的數量多於第三容置槽203的數量。
在本實施例中,所述第一接觸件22上設置有第二連接體23。所述第二連接體23的材質為導電材質,例如銅、鋁、鎢、金、銀、鎳及其合金等。所述第二連接體23可以是金屬墊、螺柱、導電柱、焊球、或其他起電連接作用的元件。在本實施例中,所述第二連接體23為焊球陣列。
所述第二外表面211上設置有第三連接體24,所述第三連接體24凸設於所述第二外表面211,所述第三連接體24的材質為導電材質,例如銅、鋁、鎢、金、銀、鎳及其合金等。所述第三連接體24可以是金屬墊、螺柱、導電柱、焊球、或其他起電連接作用的元件。在本實施例中,所述第三連接體24為焊球。
所述第三連接體24與所述第三重佈線層21相反的一側設置第二接觸件25,所述第二接觸件25的材質為導電材質,例如銅、鋁、鎢、錫、鎳、金及銀等,所述第二接觸件25可以藉由電鍍、濺射等工藝形成。
所述第二封裝天線200還包括射頻晶片26,所述射頻晶片26設置於所述第二接觸件25遠離所述第三重佈線層21的表面,所述射頻晶片26與所述第三重佈線層21藉由所述第三連接體24及所述第二接觸件25實現電連接。
所述第二封裝天線200還包括第二封裝體27,所述第二封裝體27設置於所述第四基板20上,所述第二封裝體27鄰接所述第一封裝體14,所述第二封裝體27與所述第一封裝體14為一體結構,所述第二封裝體27包覆所述第三重佈線層21、所述第三連接體24、所述第二接觸件25及所述射頻晶片26。所述第二封裝體27的材料為非導電材料,所述非導電材料包括EMC(Epoxy Molding Compound,環氧樹脂模塑膠)、ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、PC(Polycarbonate,聚碳酸酯)、PET(Polyethylene Terephthalate,聚對苯二甲酸乙二醇酯)等注塑材料中的一種或多種。
所述第二封裝天線200還包括第五基板28,所述第五基板28設置於所述第二封裝體27且遠離所述第四基板20的表面上,即所述第一封裝天線100的第三基板15沿所述第二封裝體27遠離所述第三重佈線層21的表面延伸形成所述第五基板28,所述第三基板15與所述第五基板28可以為一體結構。
本發明還提供一種所述第一封裝天線100的製作方法,包括以下步驟:
提供第一基板10,所述第一基板10包括第一表面101以及與所述第一表面101相背的第二表面102。所述基板的材質可以是陶瓷、玻璃、半導體以及聚合物等,例如聚醯亞胺。
所述第一基板10的第二表面102包括第一容置槽103。
於所述第一容置槽103中形成第一重佈線層11。所述第一重佈線層11可以是單層或多層結構。所述第一重佈線層11可以由介電材料和/或導電材料製成,所述第一重佈線層11可以藉由沉積、鑲嵌、電鍍或者化學鍍等工藝設置於所述第一容置槽103中,所述第一重佈線層11的第一外表面111與所述第二表面102在同一平面上。
所述第一重佈線層11中包括反射器112,所述反射器112的材質包括金屬或者金屬合金以及其他適合反射信號的材料,例如鋁、銅、鎢、鎳等金屬或其組合。
提供所述載波晶片13,所述載波晶片13與所述第一重佈線層11電連接。
所述載波晶片13朝向所述第一重佈線層11的表面設置第二基板12,所述第二基板12用於支撐,所述第二基板12包括第三表面121及與所述第三表面121相背的第四表面122,所述第四表面122遠離所述第一重佈線層11設置。所述第二基板12的材質可以是陶瓷、玻璃、半導體以及聚合物等。
在所述第二基板12上設置第二重佈線層16,所述第二重佈線層16用於接地。在本實施方式中,所述第二基板12具有連接所述第三表面121及所述第四表面122的第一通孔123,所述第二重佈線層16容置於所述第二基板12的第一通孔123,所述第二重佈線層16與所述第一連接體113連接,以實現所述第一重佈線層11與所述第二重佈線層16的電連接。
進一步地,在所述第二基板12設置第二通孔124,所述第二通孔124貫穿所述第二基板12的第三表面121以及第四表面122,所述第二通孔124設置於所述第二重佈線層16之間,所述第二通孔124中容置所述共面波導125。
封裝所述第一重佈線層11、所述第一連接體113、所述第二重佈線層16、所述第二基板12以及所述載波晶片13。其中,藉由設置第一封裝體14於所述第一基板10上,藉由所述第一封裝體14包覆所述第一重佈線層11、所述第一連接體113、所述第二重佈線層16、所述第二基板12以及所述載波晶片13。
所述第一封裝體14設置於所述第一基板10上,所述第一封裝體14的材料為非導電材料,所述非導電材料包括EMC、ABS、PC以及PET等注塑材料中的一種或多種。
設置第三基板15於所述第一封裝體14遠離所述第一基板10的一側,所述第三基板15用於支撐,所述第二基板12的材質可以是陶瓷、玻璃、半導體以及聚合物等。
所述第三基板15中設置一封閉的第二容置槽151,所述第二容置槽151中容置一貼片天線17。
本發明實施例提供的第一封裝天線100,藉由層層疊加設置,並將所述第一重佈線層11設置於所述第一基板10中,將所述第二重佈線層16設置於所述第二基板12中,以降低所述第一封裝天線100的厚度,從而實現所述第一封裝天線100的高整合性設計。
以上實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限制,儘管參照以上較佳實施方式對本發明進行了詳細說明,本領域的普通技術人員應當理解,可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換都不應脫離本發明技術方案的精神和範圍。
100:第一封裝天線 10:第一基板 101:第一表面 102:第二表面 103:第一容置槽 11:第一重佈線層 111:第一外表面 112:反射器 113:第一連接體 12:第二基板 121:第三表面 122:第四表面 123:第一通孔 124:第二通孔 125:共面波導 13:載波晶片 14:第一封裝體 15:第三基板 151:第二容置槽 16:第二重佈線層 17:貼片天線 200:第二封裝天線 20:第四基板 201:第五表面 202:第六表面 203:第三容置槽 204:第三通孔 21:第三重佈線層 211:第二外表面 22:第一接觸件 23:第二連接體 24:第三連接體 25:第二接觸件 26:射頻晶片 27:第二封裝體 28:第五基板 300:封裝天線陣列
圖1為本發明實施例提供的一種封裝天線的剖面示意圖。 圖2為本發明實施例提供的一種封裝天線陣列的剖面示意圖。
無。
100:第一封裝天線
10:第一基板
101:第一表面
102:第二表面
103:第一容置槽
11:第一重佈線層
111:第一外表面
112:反射器
113:第一連接體
12:第二基板
121:第三表面
122:第四表面
123:第一通孔
124:第二通孔
125:共面波導
13:載波晶片
14:第一封裝體
15:第三基板
151:第二容置槽
16:第二重佈線層
17:貼片天線

Claims (10)

  1. 一種封裝天線,其改良在於:所述封裝天線包括: 第一基板,所述第一基板的一個表面包括第一容置槽; 第一重佈線層,所述第一重佈線層設置於所述第一容置槽中,所述第一重佈線層中設置有反射器; 第二基板,位於所述第一基板且臨近所述第一重佈線層的一側,所述第二基板中設置有第二重佈線層,所述第二重佈線層電連接所述第一重佈線層,所述第二重佈線層用於接地; 載波晶片,所述載波晶片位於所述第二基板上且電連接所述第二重佈線層; 第一封裝體,所述第一封裝體包覆所述第一重佈線層、所述第二重佈線層、所述第二基板以及所述載波晶片;以及 貼片天線,所述貼片天線設置於所述第一封裝體遠離所述第一基板的一側。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之封裝天線,其中所述第二基板開設有第一通孔,所述第二重佈線層容置於所述第一通孔中,所述第一重佈線層與所述第二重佈線層藉由第一連接體電連接;所述第一連接體為金屬墊、螺柱、導電柱以及焊球中的至少一種。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之封裝天線,其中所述封裝天線還包括第三基板,所述第三基板設置於所述第一封裝體遠離所述第一基板的一側,所述第三基板包括第二容置槽,所述貼片天線容置於所述第二容置槽中。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之封裝天線,其中所述第二基板包括第二通孔,所述第二通孔中容置有一共面波導。
  5. 一種封裝天線陣列,其改良在於:所述封裝天線陣列包括: 至少一個第一封裝天線,所述第一封裝天線包括第一基板,所述第一基板的一個表面包括第一容置槽; 第一重佈線層,所述第一重佈線層設置於所述第一容置槽中,所述第一重佈線層中設置有反射器; 第二基板,所述第二基板上設置有第二重佈線層,所述第二重佈線層電連接所述第一重佈線層,所述第二重佈線層用於接地; 載波晶片,所述載波晶片電連接所述第二重佈線層; 第一封裝體,所述第一封裝體包覆所述第一重佈線層、所述第二重佈線層、所述第二基板以及所述載波晶片; 貼片天線,所述貼片天線設置於所述第一封裝體遠離所述第一基板的一側;以及 第二封裝天線,所述第二封裝天線與每一所述第一封裝天線電連接,所述第二封裝天線包括射頻晶片,所述射頻晶片與所述第一封裝天線電連接。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之封裝天線陣列,其中所述第二封裝天線還包括第四基板,所述第四基板與所述第一基板在同一平面上,所述第四基板靠近所述射頻晶片的一個表面開設有第三容置槽,所述第三容置槽中容置有第三重佈線層,所述第三重佈線層與所述射頻晶片電連接。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之封裝天線陣列,其中所述第四基板遠離所述第三容置槽的一個表面開設有第三通孔,所述第三通孔與所述第三容置槽連通,所述第三通孔的數量多於第三容置槽的數量;所述第三通孔容置第一接觸件,所述第一接觸件與所述第三重佈線層連接,所述第一接觸件遠離所述第三重佈線層的一側連接第二連接體,所述第二連接體為金屬墊、螺柱、導電柱以及焊球中的至少一種。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之封裝天線陣列,其中所述射頻晶片與所述第三重佈線層藉由第三連接體及第二接觸件,所述第三連接體設置於所述射頻晶片與所述第三重佈線層之間,所述第二接觸件設置於所述第三連接體與所述射頻晶片之間;所述第三連接體包括金屬墊、螺柱、導電柱以及焊球中的至少一種,所述第二接觸件的材質為導電材質。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之封裝天線陣列,其中所述第二封裝天線還包括第二封裝體,所述第二封裝體設置於所述第四基板上,所述第二封裝體包覆所述第三重佈線層、所述第三連接體、所述第二接觸件及所述射頻天線。
  10. 一種封裝天線的製作方法,其改良在於:包括以下步驟: 提供一基板,所述基板的一表面包括第一容置槽; 於所述容置槽中容置第一重佈線層,所述第一重佈線層中包括反射器; 提供載波晶片,所述載波晶片與所述第一重佈線層藉由連接體電連接; 設置一第二重佈線層於所述載波晶片與所述第一重佈線層之間; 封裝所述第一重佈線層、所述連接體、所述第二重佈線層以及所述載波晶片;以及 設置貼片天線於遠離所述第一重佈線層的一側。
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