CN104409446A - 采用引线键合的仿形屏蔽结构及其制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用引线键合的仿形屏蔽结构的制作工艺，其包括以下步骤：准备其上具有多个射频模块单元的基板，并且所述相邻射频模块单元之间通过多根引线键合；而所述多根引线的底端连接到接地层；对所述基板上的多个射频模块单元利用填充树脂进行封胶，并且所述填充树脂的高度高于任意引线的高度；在相邻射频模块单元之间进行半切或全切，使得引线从填充树脂的侧壁暴露出来；在填充树脂表面溅镀沉积金属层，并且所述金属层与所述引线接触，进而使得所述金属层连接到接地层。本发明的仿形屏蔽结构制作工艺巧妙地使用引线键合可以轻松使射频模块中屏蔽层与内部电路导通，不再需要额外的元器件来与侧壁连接就能够保证射频模块屏蔽层有效接地。
Description
技术领域
本发明涉及电子封装屏蔽的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种采用引线键合的仿形屏蔽结构(conformal shielding)及其制作工艺。
背景技术
电磁波干扰(EMI)及无线电波干扰(RFI)在现代信息社会中普遍存在。而随着电子产品内部集成电路射频模块的集成度越来越高，电子产品也越来越小型化，但其功能却越发强大，由此而产生的电磁波强度也相应提高，其会直接或间接引发电子元器件，电气设备产生误动操作或系统失灵。在微电子工业高速发展时代，使用电磁屏蔽层是防止电磁波污染所必需的防护手段。在现有技术中，大多数ASE/USI屏蔽层专利都是基于全切割处理，当遇到双表面贴装(SMT)工艺时就会出现半切过程允许双面表面贴装(SMT)或双侧成型问题。如图1所示，现有技术中ASE电子屏蔽层技术使用基板上的导电线路来连接屏蔽层。如图2所示，Skyworks公司的屏蔽层结构的专利采用引线键合与屏蔽层打线为基础。然而，上述两种工艺方法都面临仿形屏蔽不完全连接到地线层，从而导致屏蔽效果不理想。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种采用引线键合的仿形屏蔽结构及其制作工艺。
为了解决上述技术问题并实现上述发明目的，本发明的第一方面提供以下技术方案：一种采用引线键合的仿形屏蔽结构的制作工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)准备其上具有多个射频模块单元的基板，并且所述相邻射频模块单元之间通过多根引线键合；而所述多根引线的底端连接到接地层；
(2)对所述基板上的多个射频模块单元利用填充树脂进行封胶，并且所述填充树脂的高度高于任意引线的高度；
(3)在相邻射频模块单元之间进行半切或全切，使得引线从填充树脂的侧壁暴露出来；
(4)在填充树脂表面溅镀沉积金属层，并且所述金属层与所述引线接触，进而使得所述金属层连接到接地层。
其中，所述相邻射频模块单元之间的多根引线的高度相同或不相同。
其中，所述相邻射频模块单元之间对应的设置有引线脚，所述多根引线均设置在所述引线脚上，并且所述引线通过设置在所述引线脚上的通孔连接到接地层。
其中，所述金属层的材料为Cu、Al、Ni、Co、Ag、Ti或它们的合金。
优选地，所述金属层为Cu-Co-Si电磁屏蔽层，并且所述Cu-Co-Si电磁屏蔽层的厚度为2～10μm；优选地，所述电磁屏蔽层的厚度为2～5μm。
其中，所述Cu-Co-Si电磁屏蔽层通过磁控溅射镀膜得到，其中，溅射靶材为Cu-Co-Si复合靶材，并且所述复合靶材中钴的质量百分含量为32～35wt％，硅的质量百分含量为3～6wt％，余量为铜；溅射工艺为：以氩气为工作气体，并且其流量为100～200sccm；溅射功率为18～20kW，镀膜温度为30～50℃。
其中，所述填充树脂为环氧树脂组合物。
本发明的第二方面还涉及一种采用引线键合的仿形屏蔽结构。
本发明所述的采用引线键合的仿形屏蔽结构，包括其上具有射频模块的基板，其特征在于：所述射频模块周边具有多个引线管脚，所述引线管脚的底端电连接接地面；所述射频模块采用填充树脂进行封装并形成具有顶壁和多个侧壁的封装结构，而所述封装结构的顶壁和多个侧壁的表面上沉积有金属屏蔽层；而从所述引线管脚引出有多根连接至所述侧壁并与所述金属屏蔽层电连接的引线。
其中，自同一个引线管脚引出的多个引线的高度不同。
其中，所述金属层为Cu-Co-Si电磁屏蔽层，并且所述Cu-Co-Si电磁屏蔽层的厚度为2～10μm。
与现有技术相比，本发明所述的采用引线键合的仿形屏蔽结构及其制作工艺具有以下有益的技术效果：
(1)本发明的仿形屏蔽结构制作工艺巧妙地使用引线键合可以轻松使射频模块中屏蔽层与内部电路导通，不再需要额外的元器件来与侧壁连接，而且这种电连接方式可以适用于半切或全切工艺。
(2)本发明所述的仿形屏蔽结构能够保证射频模块屏蔽层有效接地，其不仅显著降低了封装成本，而且还可以提供该类型产品更佳的电气性能。
附图说明
图1：现有技术中ASE电子屏蔽层的结构示意图。
图2：现有技术中Skyworks电子屏蔽层的结构示意图。
图3：本发明的仿形屏蔽结构制作工艺所采用的基板的平面结构示意图。
图4：本发明的仿形屏蔽结构制作工艺所采用的基板的横截面结构示意图。
图5：本发明采用全切工艺制备得到的仿形屏蔽结构的结构示意图。
图6：本发明采用半切工艺制备得到的仿形屏蔽结构的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体的实施例对本发明所述的采用引线键合的仿形屏蔽结构及其制作工艺的制备工艺及其性能等进行详细描述，但附图以及具体实施例不作为对本发明专利的限定。
如附图3～6所示，本发明涉及一种采用引线键合的仿形屏蔽结构的制作工艺，所述制作工艺包括以下步骤：(1)准备其上具有多个射频模块单元10的基板，所述相邻射频模块单元10之间对应的设置有引线脚20，所述多根引线30均设置在所述引线脚20上，并且所述引线30通过设置在所述引线脚20上的通孔连接到接地层60，并且所述相邻射频模块单元之间的引线脚通过多根引线30键合；(2)对所述基板上的多个射频模块单元利用填充树脂40进行封胶，并且所述填充树脂40的高度高于任意引线的高度；(3)在相邻射频模块单元之间进行半切或全切，使得引线从填充树脂的侧壁暴露出来；(4)在填充树脂表面溅镀沉积金属层50，并且所述金属层50与所述引线30接触，进而使得所述金属层50连接到接地层60。在本发明中，所述金属层的材料可以为Cu、Al、Ni、Co、Ag、Ti或它们的合金。为了进一步提高金属层在100～500MHz条件下的电磁波屏蔽效果，所述金属层优选为Cu-Co-Si电磁屏蔽层；而所述填充树脂优选为环氧树脂组合物。
电磁屏蔽层
实施例1
在本实施例中，所述金属层为Cu-Co-Si电磁屏蔽层，厚为约2.0μm。所述电磁屏蔽层通过磁控溅射镀膜得到，溅射靶材为Cu-Co-Si复合靶材，并且所述复合靶材中Co的质量百分含量为32wt％，Si的质量百分含量为3wt％，余量为Cu；溅射工艺为：以氩气为工作气体，并且其流量为100～200sccm；溅射功率为20kW，镀膜温度为50℃。
实施例2
在本实施例中，所述金属层为Cu-Co-Si电磁屏蔽层，厚为约2.0μm。所述电磁屏蔽层通过磁控溅射镀膜得到，溅射靶材为Cu-Co-Si复合靶材，并且所述复合靶材中Co的质量百分含量为35wt％，Si的质量百分含量为6wt％，余量为Cu；溅射工艺为：以氩气为工作气体，并且其流量为100～200sccm；溅射功率为20kW，镀膜温度为50℃。
实施例3
在本实施例中，所述金属层为Cu-Co-Si电磁屏蔽层，厚为约5.0μm。所述电磁屏蔽层通过磁控溅射镀膜得到，溅射靶材为Cu-Co-Si复合靶材，并且所述复合靶材中Co的质量百分含量为32wt％，Si的质量百分含量为3wt％，余量为Cu；溅射工艺为：以氩气为工作气体，并且其流量为100～200sccm；溅射功率为20kW，镀膜温度为50℃。
实施例4
在本实施例中，所述金属层为Cu-Co-Si电磁屏蔽层，厚为约5.0μm。所述电磁屏蔽层通过磁控溅射镀膜得到，溅射靶材为Cu-Co-Si复合靶材，并且所述复合靶材中Co的质量百分含量为35wt％，Si的质量百分含量为6wt％，余量为Cu；溅射工艺为：以氩气为工作气体，并且其流量为100～200sccm；溅射功率为20kW，镀膜温度为50℃。
比较例1
在本比较例中，所述金属层为Cu-Cr-Si电磁屏蔽层，厚为约5.0μm。所述电磁屏蔽层通过磁控溅射镀膜得到，溅射靶材为Cu-Cr-Si复合靶材，并且所述复合靶材中Cr的质量百分含量为32wt％，Si的质量百分含量为3wt％，余量为Cu；溅射工艺为：以氩气为工作气体，并且其流量为100～200sccm；溅射功率为20kW，镀膜温度为50℃。
比较例2
在本比较例中，所述金属层为Cu-Al-Si电磁屏蔽层，厚为约5.0μm。所述电磁屏蔽层通过磁控溅射镀膜得到，溅射靶材为Cu-Al-Si复合靶材，并且所述复合靶材中Al的质量百分含量为32wt％，Si的质量百分含量为3wt％，余量为Cu；溅射工艺为：以氩气为工作气体，并且其流量为100～200sccm；溅射功率为20kW，镀膜温度为50℃。
比较例3
在本比较例中，所述金属层为Cu-Co电磁屏蔽层，厚为约5.0μm。所述电磁屏蔽层通过磁控溅射镀膜得到，溅射靶材为Cu-Co复合靶材，并且所述复合靶材中Co的质量百分含量为32wt％，余量为Cu；溅射工艺为：以氩气为工作气体，并且其流量为100～200sccm；溅射功率为20kW，镀膜温度为50℃。
比较例4
在本比较例中，所述金属层为Ni-Co-Si电磁屏蔽层，厚为约5.0μm。所述电磁屏蔽层通过磁控溅射镀膜得到，溅射靶材为Ni-Co-Si复合靶材，并且所述复合靶材中Co的质量百分含量为32wt％，Si的质量百分含量为3wt％，余量为Ni；溅射工艺为：以氩气为工作气体，并且其流量为100～200sccm；溅射功率为20kW，镀膜温度为50℃。
表1给出了实施例1～4以及比较例1～4得到的电镀屏蔽层(通过引线有效接地)分别在100和500MHz条件下的电磁损耗值范围(即电磁屏蔽效果)。
表1
| 100MHz电磁损耗(dB) | 500MHz电磁损耗(dB) | |
| 实施例1 | 50～55 | 55～60 |
| 实施例2 | 50～55 | 55～60 |
| 实施例3 | 55～60 | 55～60 |
| 实施例4 | 55～60 | 55～60 |
| 比较例1 | 20～25 | 25～30 |
| 比较例2 | 15～20 | 15～20 |
| 比较例3 | 25～30 | 25～30 |
| 比较例4 | 20～25 | 25～30 |
环氧树脂组合物
在本发明中，为了进一步提高封装树脂与仿形屏蔽层的粘结性，所使用的填充树脂为环氧树脂组合物。所述环氧树脂组合物包含以下组分：双酚S型环氧树脂(DGEBS)，其环氧当量为185～195g/mol；苯乙烯-马来酸酐共聚树脂；1-氢乙基-2-苯基偏苯三酸咪唑盐；硬脂酸钙；硅烷偶联剂和填料。在本发明中所述的填料优选为二氧化硅粉。在本发明中，作为优选地，所述双酚S型环氧树脂的含量为13.5～15.0wt％，苯乙烯-马来酸酐共聚树脂的含量为5.0～6.5wt％，1-氢乙基-2-苯基偏苯三酸咪唑盐的含量为6.5～7.5wt％，硬脂酸钙的含量为0.2～0.3wt％，硅烷偶联剂的含量为1.2～1.5wt％，余量为二氧化硅粉。
在本发明中所述的双酚S型环氧树脂的结构式如下：
牌号为美国康普顿的185S。在本发明中所述的苯乙烯-马来酸酐共聚树脂为SMA2000。作为比较的，在比较例中使用的固化剂1为酸酐固化剂GERH116H，固化剂2为酚类固化剂GERH321K65。在本发明中使用的1-氢乙基-2-苯基偏苯三酸咪唑盐简写为2PZ-CNS，作为比较的，在比较例中使用的咪唑1具有以下结构式：
使用的咪唑2具有以下结构式：
在本发明的实施例以及比较例中使用的硅烷偶联剂为KH550。在本发明的实施例以及比较例中使用的二氧化硅粉为球形二氧化硅粉，平均粒径为16.2μm。
分别按照表2和表3的配比将原料共混在一起，然后利用混炼机进行熔融混炼，冷却后凝固并进行粉碎即可得到环氧树脂组合物。
表2
| 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | 实施例10 | |
| 双酚S型环氧树脂 | 13.5 | 15.0 | 14.0 | 13.8 | 14.3 | 14.7 |
| SMA2000 | 5.0 | 6.5 | 6.0 | 6.2 | 5.8 | 6.3 |
| 2PZ-CNS | 7.0 | 7.0 | 7.0 | 6.8 | 7.5 | 7.1 |
| 硬脂酸钙 | 0.20 | 0.30 | 0.25 | 0.25 | 0.28 | 0.27 |
| KH550 | 1.50 | 1.20 | 1.30 | 1.30 | 1.32 | 1.28 |
| 二氧化硅粉 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 |
表3
| 比较例5 | 比较例6 | 比较例7 | 比较例8 | 比较例9 | 比较例10 | |
| 双酚S型环氧树脂 | 13.8 | 13.8 | 13.8 | 13.8 | 13.8 | 13.8 |
| SMA2000 | — | — | 13.0 | — | 6.2 | 6.2 |
| 固化剂1 | 6.2 | — | — | — | — | — |
| 固化剂2 | — | 6.2 | — | — | — | — |
| 2PZ-CNS | 6.8 | 6.8 | — | 13.0 | — | — |
| 咪唑1 | — | — | — | — | 6.8 | — |
| 咪唑2 | — | — | — | — | — | 6.8 |
| 硬脂酸钙 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 |
| KH550 | 1.30 | 1.30 | 1.30 | 1.30 | 1.30 | 1.30 |
| 二氧化硅粉 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 |
为了测试屏蔽层的附着力，在利用实施例5～10以及比较例5～10的环氧树脂组合物进行封装(成形温度为180-190℃)并形成具有顶壁和多个侧壁的封装结构表面按照实施例1的工艺沉积仿形屏蔽层进行交替冷热实验，即将样品放置在恒温箱内，在相对湿度RH为80％，温度为100℃的条件下保持1个小时；然后在1个小时内冷却至0℃，并保持1个小时；如此交替循环30次。然后将屏蔽层划出100个1cm2的方格，采用胶带压实后垂直剥离，测定屏蔽层被剥落的面积。实验结果表明：实施例5～10剥离的面积为1～3％；比较例5～10剥离的面积均为20％以上，显示采用本发明所述的环氧树脂组合物显示与仿形屏蔽层具有优异的粘结性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例，不能解释为以此限定本发明的范围，凡在本发明的权利要求书要求保护的范围内所做出的等同的变形和改变的实施方式均在本发明所要求保护的范围内。
Claims (10)
1.一种采用引线键合的仿形屏蔽结构的制作工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)准备其上具有多个射频模块单元的基板，并且所述相邻射频模块单元之间通过多根引线键合；而所述多根引线的底端连接到接地层；
(2)对所述基板上的多个射频模块单元利用填充树脂进行封胶，并且所述填充树脂的高度高于任意引线的高度；
(3)在相邻射频模块单元之间进行半切或全切，使得引线从填充树脂的侧壁暴露出来；
(4)在填充树脂表面溅镀沉积金属层，并且所述金属层与所述引线接触，进而使得所述金属层连接到接地层。
2.根据权利要求1所述的采用引线键合的仿形屏蔽结构的制作工艺，其特征在于：所述相邻射频模块单元之间的多根引线的高度相同或不相同。
3.根据权利要求1所述的采用引线键合的仿形屏蔽结构的制作工艺，其特征在于：所述相邻射频模块单元之间对应的设置有引线脚，所述多根引线均设置在所述引线脚上，并且所述引线通过设置在所述引线脚上的通孔连接到接地层。
4.根据权利要求1所述的采用引线键合的仿形屏蔽结构的制作工艺，其特征在于：所述金属层的材料为Cu、Al、Ni、Co、Ag、Ti或它们的合金。
5.根据权利要求1所述的采用引线键合的仿形屏蔽结构的制作工艺，其特征在于：所述金属层为Cu-Co-Si电磁屏蔽层，并且所述Cu-Co-Si电磁屏蔽层的厚度为2～10μm。
6.根据权利要求5所述的采用引线键合的仿形屏蔽结构的制作工艺，其特征在于：所述Cu-Co-Si电磁屏蔽层通过磁控溅射镀膜得到，其中，溅射靶材为Cu-Co-Si复合靶材，并且所述复合靶材中钴的质量百分含量为32～35wt％，硅的质量百分含量为3～6wt％，余量为铜；溅射工艺为：以氩气为工作气体，并且其流量为100～200sccm；溅射功率为18～20kW，镀膜温度为30～50℃。
7.根据权利要求1所述的采用引线键合的仿形屏蔽结构的制作工艺，其特征在于：所述填充树脂为环氧树脂组合物。
8.一种采用引线键合的仿形屏蔽结构，包括其上具有射频模块的基板，其特征在于：所述射频模块周边具有多个引线管脚，所述引线管脚的底端电连接接地面；所述射频模块采用填充树脂进行封装并形成具有顶壁和多个侧壁的封装结构，而所述封装结构的顶壁和多个侧壁的表面上沉积有金属屏蔽层；而从所述引线管脚引出有多根连接至所述侧壁并与所述金属屏蔽层电连接的引线。
9.根据权利要求8所述的采用引线键合的仿形屏蔽结构，其特征在于：自同一个引线管脚引出的多个引线的高度不同。
10.根据权利要求8所述的采用引线键合的仿形屏蔽结构，其特征在于：所述金属层为Cu-Co-Si电磁屏蔽层，并且所述Cu-Co-Si电磁屏蔽层的厚度为2～10μm。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |