TW201605001A - 電子封裝模組之製造方法及其結構 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種電子封裝模組的製造方法及其結構，利用欄壩結構做為塑封材料填充時的擋牆，同時也可選擇此欄壩結構做為電子元件之間的金屬隔間，並配合金屬塗佈可保護電子元件避免電磁干擾。
Description
本發明係關於一種電子封裝模組之製造方法及其結構，特別係指一種利用固化光固性膠形成欄壩以進行局部性選擇模封的電子封裝模組製造方法及其結構。
目前電子封裝模組通常會使用塑封材(molding compound)包覆(encapsulating)模組內的電子元件，以保護電子元件不受水氣等影響。然而，有的電子元件，特別是光電元件、電荷耦合元件、發光元件或是連接器元件，皆不宜被模封材所包覆，以避免電子元件受到模封材的包覆而影響運作或甚至無法運作。
另一方面，隨著電子封裝模組內整合元件的密度提高，元件間的電磁交互干擾可能導致模組的效能失常或甚至錯誤作動，例如射頻元件對高頻的電磁波很敏感，容易被高頻元件或高速數位元件干擾。此部份現階段解決對策是使用金屬濺鍍或噴塗製程以產生電磁屏蔽金屬層，然而此法適合全面性的形成金屬遮蔽，無法針對不同電子元件之間產生金屬隔間，若是利用模封材料挖空再填入金屬做為隔間則耗時費工。
本發明提供一種電子封裝模組之製造方法，利用固化光固性膠形成欄壩以進行局部模封。製造方法包含以下步驟：提供線路基板，該線路基板具有組裝平面、至少一接地墊；設置至少一電
子元件於該組裝平面上；形成至少一欄壩結構於該組裝平面上，其中該欄壩結構形成一模封區域，且至少一該些電子元件其中之一位於該模封區域；利用該欄壩結構形成至少一模封塊於該模封區域上方；以及形成金屬屏蔽層於該模封塊上。其中形成欄壩結構的方法包含利用列印噴頭噴出光固性膠，同時利用紫外光照射噴出之光固性膠。
藉由上述方法，本發明進一步提供一種電子封裝模組，其具有上述製造方法所製成之局部模封的結構。或者，進一步更具有金屬隔間的結構，其係利用固化金屬膠或者具導電性的欄壩結構所構成。
本發明之製造方法及其結構以光固性膠建立欄壩以對電子元件進行模封並產生隔間，之後進行金屬塗佈(metal coating)，對電子元件產生金屬隔間屏蔽，防護電子元件免於受到電磁干擾(electromagnetic interference,EMI)。
為了能更進一步瞭解本發明所採取之技術、方法及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明、圖式，相信本發明的特徵與特點，當可由此得以深入且具體之瞭解，然而所附圖式與附件僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
11、21、31‧‧‧線路基板
12、22、32‧‧‧欄壩
13、23、33‧‧‧模封塊
14、34‧‧‧油墨層
15、25、35‧‧‧金屬屏蔽層
36‧‧‧金屬膠
17、27、37‧‧‧接地墊
18、28、38、19、29、39‧‧‧電子元件
F‧‧‧治具
C1、C2‧‧‧切割線
圖1A-1F為本發明電子封裝模組結構之第一實施例在製造過程中之側視圖；圖2為本發明電子封裝模組結構之第二實施例之側視圖；圖3A-3F為本發明電子封裝模組結構之第三實施例在製造過程中之側視圖；圖4為本發明電子封裝模組結構之第四實施例在製造過程中之上視圖。
以下將透過實施例來解釋本發明之一種電子封裝模組之製
造方法。需說明者，本發明之實施例並非用以限制本發明需在如下所述之任何特定之環境、應用或特殊方式方能實施。因此，關於實施例之說明僅為達到闡釋本發明之目的，而非用以限制本發明。
請參考圖1A-1F，為本發明電子封裝模組結構第一實施例在製造過程中對應之側視圖。於此一實施例中，先參考圖1A，準備一線路基板11，線路基板11具有接地墊17，接地墊17的尺寸、形狀及範圍等沒有特別限制，主要是依設計需求而設置，做為後續形成的金屬屏蔽層15、欄壩結構12等電性連接用。
接著，將電子元件18裝設於線路基板11的組裝平面(例如上表面)上，其組裝方式可利用表面粘著技術(Surface Mount Technology,SMT)進行，但不以此為限。
再來參考圖1B，於線路基板11的該組裝平面上形成欄壩結構12，其中，欄壩結構12沒有接觸接地墊17。欄壩結構12由光固性膠所形成，光固性膠成分例如為含有紫外感應之高分子材料。欄壩結構12形成方法可利用一般PCB板文字列印機(圖未示出)，一邊噴塗該光固性膠，一邊以紫外線光照射該光固性膠使之固化，並藉由往復噴塗，以形成具有一定高度的欄壩結構12，如圖1B。可同時參考圖1B與圖4，圖1B顯示在線路基板11上方部份欄壩結構12及模封區域。欄壩結構12可為導電或不導電，若為導電，可選擇導電性良好的光固性膠，例如其成份包含金屬微粒以及光固性樹脂。
接著，於該模封區域內形成模封塊13並包覆電子元件18，形成模封塊13的方法可採用一般轉注成型或是壓注成型的方式，但不以此為限，較佳地，可利用欄壩結構12的阻隔性能，於欄壩結構12所形成的該模封區域內，噴入或灌入液態模封化合物至高度蓋過電子元件18，待模封塊13固化。於一較佳實施例中，可在填入液態模封化合物之後，將線路基板整體移置一般
真空爐(圖未示出)中進行脫泡，以防模封塊13中混有空氣；之後再加溫使液態模封化合物熟化(cured)與固化。另外，於一較佳實施例中，同時參考圖4，可一併利用邊框治具F與欄壩結構12的阻隔性能，於邊框治具F與欄壩結構12所圍繞起的該模封區域內形成模封塊13，其中邊框治具F是暫時性地裝設於線路基板11之最外圍，並包圍線路基板11。在此須特別說明的是，本實施例以利用邊框治具F配合欄壩結構12所圍繞起的模封區域進行模封，在其它實際運用上，也可以透過欄壩結構12整體的設計而省略邊框治具F，例如於形成模封塊13的預定區段上形成整個圈圍起來的欄壩結構12。
再來參考圖1C，在建立電磁防護用的金屬屏蔽層15之前，可選擇性地將模封塊13與欄壩結構12上表面拋光，例如利用磨床或是雷射等方式拋光，但不以此為限。接著，在線路基板11組裝平面上的預留區形成一層油墨層14。油墨層14可使用由感光固化性樹酯或熱固化性樹酯組成的油墨，例如液態感光型油墨，並且可於後續製程之後簡單移除。如圖1C，預留區例如用於後續電性連接其它電子元件，油墨層14沒有覆蓋模封塊13，也沒有覆蓋接地墊17。
之後請參考圖1D，整面性地鍍上金屬屏蔽層15，金屬屏蔽層15完整覆蓋模封塊13並且與組裝平面上的接地墊17電性連接。再者，金屬屏蔽層15可覆蓋線路基板11的側面，與線路基板11側邊的金屬接墊17形成電性連接。形成金屬遮蔽層15的製程可採用例如金屬噴塗(Spray coating)、無電鍍製程(electroless plating)或濺鍍製程(Sputtering)等常見的金屬塗佈製程，也可採用黏貼導電膠帶等方式，但不以此為限。
接著，請參考圖1E，將油墨層14移除。上述使用油墨層14形成於預留區，接著全面形成金屬屏蔽層15、再移除油墨層14的方法，也可以選擇其它方式形成金屬屏蔽層15於模封塊13上
方並電性連接接地墊17，例如採用具有圖案的遮罩(mask)再搭配金屬噴塗(Spray coating)或濺鍍製程(Sputtering)等金屬塗佈製程。
上述流程適用於欄壩結構12具導電性或不具導電性，假如欄壩結構12不具導電性，金屬屏蔽層15除了覆蓋模封塊13與欄壩結構12上表面之外，金屬屏蔽層15需進一步延伸覆蓋欄壩結構12之側壁以及接地墊17，並且，此接地墊17不與欄壩結構12重疊或連接，借此讓金屬屏蔽層15與接地墊17接觸面積最大，以增大接地效果。假如欄壩結構12具導電性，金屬屏蔽層15可以僅覆蓋模封塊13與欄壩結構12上表面而不覆蓋欄壩結構12之側壁，此時接地墊17則需與欄壩結構12至少部份重疊以作電性連接，如後所舉實施例。
請參考圖1F，後續即可將電子元件19設置於線路基板11沒有模封塊的區域上，電子元件19例如為不宜被模封塊包覆的光電元件，例如CMOS影像感測器、CCD、發光二極體或連接器等，其組裝方式可利用表面黏著技術進行，然不以此為限。
接下來請參考圖2，為本發明電子封裝模組結構第二實施例之側視圖。於此一實施例中，大部分製程皆與第一實施例類似，例如電子元件的粘著方式、模封塊形成方式、金屬屏蔽層形成方式、欄壩結構的材料及形成方式等，於第二實施例中將不再贅述其細節。此第二實施例與第一實施例最主要的差異為，於第一實施例中(圖1E、圖1F)，欄壩結構12可於線路基板11的組裝平面上形成多個模封塊，例如，第一實施例中的兩個模封塊分別位於組裝平面的不同邊；於第二實施例中，欄壩結構22可於組裝平面上僅形成一個模封塊。然而，欄壩結構12、22的個別尺寸、形狀及範圍沒有一定限制，可依需求做不同的設計，例如，在模封區域上，欄壩結構22可進一步同時存在於各別電子元件之間，以圖2為例，圖中三個電子元件28之間分別存在欄壩結構22，即可形成三個模封塊。
接下來請參考圖3A-3F，圖3A-3F為本發明電子封裝模組結構之第三實施例在製造過程中之側視圖。於此一實施例中，大部分製程皆與第一、第二實施例類似，例如電子元件的粘著方式、模封塊形成方式及金屬屏蔽層形成方式等，於第三實施例中將不再贅述其細節。此第三實施例與第一、第二實施例最主要的差異為，欄壩結構32具有導電性，例如是以導電膠固化後所形成，且欄壩結構32與接地墊37電性連接，而金屬屏蔽層35電性連接欄壩結構32。
詳細而言，請先參考圖3A，準備一線路基板31，線路基板31具有接地墊37，接地墊37的尺寸、形狀及範圍等沒有特別限制，主要是依設計需求而設置，並使後續形成的欄壩結構32可以與接地墊37電性連接。
接著，將電子元件38裝設於線路基板31上。再來，形成欄壩結構32於線路基板31的接地墊37上，欄壩結構32是由導電的光固性金屬膠所形成，其成分為含有金屬的高分子材料，可利用一般PCB板文字列印機(圖未示出)，一邊噴塗該光固性金屬膠，一邊以紫外線光照射該光固性金屬膠使之固化，並藉由往復噴塗，以形成具有一定高度的欄壩結構32。之後，於欄壩結構32所圍繞起的區域內形成模封塊33並包覆電子元件38。
此實施例與前述實施例的另一差異是，為了針對某些電子元件進一步形成金屬隔間以屏蔽與相鄰電子元件間的電磁干擾，此目的可以透過兩種技術方案達成，一為此金屬隔間為欄壩結構32的一部份，另一為利用雷射開孔或開槽，並填入金屬材料以形成金屬隔間。利用雷射開孔或開槽，並填入金屬材料形成金屬隔間的方法詳如下述。請先參考圖3B，利用欄壩結構32形成模封塊33並修整上表面後，接著於線路基板31的局部區域以及模封塊33上覆蓋一層油墨層34，以保護表面不受後續製程所產生的髒污黏附。接著，為了對某些電子元件38形成各別的金屬隔間屏
蔽，可在需要處利用雷射直接對模封塊33開槽，於此可利用接地墊37與模封塊33對雷射吸收程度的不同而使接地墊37作為雷射切割終止端，但本發明不限於此一概念，只要能夠達到僅切割模封塊33而保留線路基板31的手段即可，例如也可利用外型切割(routing)來對模封塊33開槽。
開槽後，可於槽中注入金屬膠36並將金屬膠36固化，如圖3C所示。此處金屬膠36可使用一般習知金屬膠，較佳可使用熱固化性的金屬膠，但不以此為限，只要能因應上述雷射所開之槽較細且深的特性，使填入之金屬膠完全固化即可。
接著，移除模封塊33上方的油墨層34，如圖3D所示。詳細而言，全面移除油墨層34之後，再搭配具有圖案化設計的遮罩再將油墨層34部份形成於未模封區上。在實作上，若對上表面平整度有所要求，則可進行一拋光或研磨步驟將模封塊33及欄壩結構32上表面磨平，此時，則可省去上述全面移除油墨層34再將油墨層34部份形成於未模封區上的製程。如此一來，即可達成對選定電子元件38形成各別金屬隔間的目的，例如射頻元件與高頻元件間的互相干擾，以此方法即可以簡單的製程對電子元件之間形成完整的電磁防護。
參圖3E，形成金屬屏蔽層35全面性覆蓋模封塊33頂部、欄壩結構32、接地墊37與油墨層34。如此一來，金屬屏蔽層35即可同時經由金屬屏蔽層35本身及欄壩結構32與接地墊37形成電性連接。
接著，如圖3F，將油墨層34移除，後續可將電子元件39設置於線路基板31無模封塊的區域上。電子元件39例如連接器、光學感測元件。
接下來請參考圖4，圖4為本發明電子封裝模組結構之第四實施例在製造過程中之上視圖。於第四實施例中，多個電子封裝模組結構可同時完成，而圖1C可以僅代表如圖4之多個電子封裝
模組結構之中的單一一個電子封裝模組結構。
進一步而言，多個電子封裝模組結構之圖1A-1C的步驟皆可於同一線路基板11上同時進行。在完成如圖1A-1C的步驟之後，即可沿圖4所示例切割線C1、C2進一步進行切割製程，以將各電子封裝模組以外型切割(routing)或雷射切割等方式切開，以形成多個獨立的電子封裝模組，即可接著進行如圖1D-1F的步驟，以得到多個具有完整金屬屏蔽的電子封裝模組。
另外，上述各實施例也可選擇其它技術方案進行製程上的搭配或替換，如下所述。其一如光電元件預定區(即無模封塊區域)上的電子元件19、29、39可以跟其它電子元件18、28、38於同一製程設置於線路基板上；舉例如圖3F的電子元件39設置於線路基板31無模封塊區域上之步驟，可以合併在圖3A將電子元件38裝設於線路基板31上時，一起將電子元件39設置於線路基板31上，如此第三實施例中無模封塊區域上之油墨層34即可省略，後續例如形成油墨層34於模封塊33上方、形成金屬屏蔽層35等製程可依需要而使用治具遮罩此區域以使電子元件39不受影響。其二，當欄壩結構具導電性時，金屬屏蔽層只覆蓋模封塊上表面及欄壩結構頂部但不覆蓋欄壩結構的側壁，此時金屬屏蔽層透過欄壩結構電性連接接地墊。其三，例如是在形成模封塊之後進行切割製程以形成多個獨立的電子封裝模組，再進行金屬屏蔽層15、25、35覆蓋整個獨立的電子封裝模組的外表面，包括模封塊與欄壩結構的上表面、欄壩結構側壁、接地墊，乃至基板側邊接地墊。
再者，於本發明另一未繪示的實施例中，線路基板的一表面上可具有多個導電或不導電的欄壩結構所圍成的兩個以上的隔間，這些欄壩結構之中的至少一個導電欄壩結構可為相鄰兩個金屬隔間屏蔽所共用。欄壩結構的個別尺寸、形狀，以及其所圍成的範圍可依需求做不同的設計，提供具有選擇性局部模封的產品
及其製程上的設計彈性。
又，於本發明另一未繪示的實施例中，欄壩結構的個別尺寸、形狀及範圍可針對線路基板上的多個模封區域而設計。具體來說，欄壩結構除了能將電子元件圍繞起來，同時也能將線路基板分隔成多個區域。接著，可依實際需求，選擇於這些由欄壩結構所圍繞、分隔的區域之中的至少一個區域內，形成模封塊並包覆這些區域內的電子元件。接著修整模封塊表面，之後再進行金屬屏蔽層製程，即可形成局部模封、局部屏蔽的金屬隔間屏蔽。
綜上所述，本發明電子封裝模組利用光固性膠，只要用一般的列印噴頭搭配紫外光就可以類似3D列印的概念建立欄壩結構，再利用欄壩結構的阻隔特性形成模封塊，搭配金屬塗佈即可以簡單的製程形成多個金屬隔間屏蔽，達到對電子元件防護電磁干擾的目的，不但可依需求完成任意形態的金屬隔間，更因以此方法所形成的金屬隔間側壁(亦即導墊的欄壩結構)厚度較薄，可增加空間的利用率與設計彈性。
11‧‧‧線路基板
12‧‧‧接地墊
13‧‧‧欄壩
15‧‧‧金屬屏蔽層
17‧‧‧接地墊
18‧‧‧電子元件
19‧‧‧電子元件
Claims (10)
- 一種電子封裝模組之製造方法，包含以下步驟：提供一線路基板，該線路基板具有一組裝平面、至少一接地墊；設置至少一電子元件於該組裝平面上；形成至少一欄壩結構於該組裝平面上，其中該欄壩結構形成一模封區域，且至少一該些電子元件其中之一位於該模封區域；利用該欄壩結構形成至少一模封塊於該模封區域上方；以及形成一金屬屏蔽層於該模封塊上。
- 如請求項1所述之製造方法，其中形成該欄壩結構的方法包含以下步驟：利用一列印噴頭噴出一光固性膠，同時利用一紫外光照射噴出之該光固性膠。
- 如請求項1所述之製造方法，其中形成該模封塊於該模封區域的方法包含以下步驟：將一液態模封化合物灌入該欄壩結構與該模封區域所圍成的空間；以及固化該液態模封化合物以形成該模封塊。
- 如請求項1所述之製造方法，其中於形成該金屬屏蔽層於該模封塊上方之前，更包含：拋光該模封塊與該欄壩結構的上表面。
- 如請求項1所述之製造方法，其中形成該模封塊之後，更包含：利用雷射對該模封塊開槽，並於槽中注入一金屬膠及固化該金屬膠。
- 一種電子封裝模組結構，包含：一線路基板，該線路基板具有一組裝平面、至少一接地墊；多個電子元件，設置於該組裝平面上； 至少一欄壩結構於該組裝平面上，其係由一光固性膠所組成，該欄壩結構與該組裝平面形成一模封區域，部份該等電子元件位於該模封區域；以及至少一模封塊，設置於該模封區域上；以及一金屬屏蔽層，設置於該模封塊上。
- 如請求項6所述之電子封裝模組結構，其中該光固性膠具有導電性，係由金屬微粒以及光固性樹脂所組成，且部份該欄壩結構重疊並電性連接於部份該等接地墊。
- 如請求項6所述之電子封裝模組結構，其中該金屬屏蔽層進一步延伸覆蓋該欄壩結構之側壁並電性連接於部份該等接地墊。
- 如請求項6所述之電子封裝模組結構，其中該模封區域上的該些模封塊之間以該欄壩結構或一導電膠固化形成之結構做為間隔。
- 如請求項6所述之電子封裝模組結構，其中該線路基板更具有一側邊，該側邊具有至少一接地墊，該金屬屏蔽層電性連接該側邊之該些接地墊。
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