TWI894881B - 系統級封裝模組及其製造方法 - Google Patents

Abstract

提供一種系統級封裝模組及其製造方法，此方法包含提供線路基板，並在線路基板上，設置多個電子元件以及高度大於電子元件的金屬隔柵。每一個金屬隔柵包含多個開口，而每一個開口的側壁分別包圍至少一個電子元件。在設置電子元件以及金屬隔柵之後，在線路基板上形成密封層。此密封層覆蓋電子元件以及金屬隔柵的一部分，並且暴露金屬隔柵的表面。在密封層上形成覆蓋電子元件的電磁屏蔽層，此電磁屏蔽層通過金屬隔柵的表面而電性連接金屬隔柵。在形成電磁屏蔽層之後，沿著金屬隔柵之間的間隙切割電磁屏蔽層、密封層以及線路基板。

Description

系統級封裝模組及其製造方法

本發明有關於一種電子封裝模組，特別是指一種系統級封裝模組及其製造方法。

在電子產品輕薄化的發展趨勢下，電子元件之間的裝設距離逐漸縮減。為避免電子元件之間彼此干擾，必須在會相互影響的電子元件間設置電磁屏蔽材料（例如金屬），以達成電磁屏蔽的效果。就系統級封裝模組（System in package；SiP）的電磁屏蔽而言，可分為阻絕單一模組內部的電子元件互相干擾的「模組內電磁屏蔽」以及阻絕多個模組之間的電子元件互相干擾的「模組間電磁屏蔽」。

一般來說，可以在電子元件被模封材料（molding compound）包覆之後，針對欲設置電磁屏蔽材料的區域進行雷射開槽，並且在槽中填入電磁屏蔽材料，以達成模組內電磁屏蔽。在形成模組內電磁屏蔽結構之後，進行切割製程而形成多個封裝模組，接著利用濺鍍等方式在每個封裝模組上形成電磁屏蔽層，以達成模組間電磁屏蔽。

然而，線路基板中的銅層在切割之後必須暴露於封裝模組側壁，以使電磁屏蔽層能電性連接至線路基板而接地。這些暴露的銅層易在製程中氧化或受到汙染，進而影響到電磁屏蔽的效果。另一方面，由於雷射開槽設備昂貴且製程耗時，故採用上述方式來形成電磁屏蔽的經濟效益有限。

因此，本發明提供了一種系統級封裝模組以及其製造方法，有利於提升電磁屏蔽的良率。

本發明至少一實施例提供一種系統級封裝模組的製造方法，包含提供一線路基板；在線路基板上，設置多個電子元件；在線路基板上，設置多個金屬隔柵，而金屬隔柵的每一者包含多個開口，其中每一個開口的側壁分別包圍至少一個電子元件，且金屬隔柵的高度大於電子元件的高度；在設置電子元件以及金屬隔柵之後，在線路基板上形成一密封層，其中密封層覆蓋電子元件以及金屬隔柵的一部分，並且暴露金屬隔柵的一表面；在密封層上，形成一電磁屏蔽層，其中電磁屏蔽層覆蓋電子元件，並且通過金屬隔柵的表面而電性連接金屬隔柵；以及在形成電磁屏蔽層之後，沿著金屬隔柵之間的間隙切割電磁屏蔽層、密封層以及線路基板。

本發明至少一實施例提供一種系統級封裝模組，此系統級封裝模組包含一線路基板、至少兩個電子元件、一金屬隔柵、一密封層以及一電磁屏蔽層。電子元件以及金屬隔柵設置於線路基板上，且金屬隔柵包含多個開口。每一個開口的一側壁分別包圍至少一個電子元件，且金屬隔柵的高度大於電子元件的高度。密封層包覆電子元件以及金屬隔柵的一部分，並且暴露金屬隔柵的表面。電磁屏蔽層覆蓋電子元件、金屬隔柵以及密封層，且此電磁屏蔽層通過金屬隔柵的表面電性連接金屬隔柵。

基於上述，本發明先在設有電子元件的線路基板上設置金屬隔柵，以達成側向的電磁屏蔽，並且在形成密封層以及位於密封層上的電磁屏蔽層之後，才沿著金屬隔柵之間的間隙進行切割，以形成多個系統級封裝模組。如此一來，在經過切割之後，線路基板中連接至金屬隔柵的連接結構（例如接墊）仍會被密封層包覆，故免於因暴露於外界環境而氧化或者受污染，進而有助於提升電磁屏蔽的良率。

本發明至少一實施例揭露一種系統級封裝模組的製造方法，由圖1A至圖1E中的一系列步驟來說明本發明的至少一實施例。請參考圖1A，首先，提供線路基板100，其中線路基板100的其中一側具有表面100s。接著，在線路基板100的表面100s上，設置多個電子元件120。特別一提的是，線路基板100還可包含至少一層防焊層（solder mask，未繪示），此防焊層可以覆蓋線路基板100的表面100s並暴露出多個接墊（pad，未繪示）。

詳細來說，電子元件120通過這些接墊，以多個焊點140焊接於線路基板100上，以使電子元件120與線路基板100電性連接。這些焊點140可以是錫球、銅柱或適用於電性連接的各種連接結構。此外，在其他實施例中，還可以利用打線（wire-bonding）的方式將電子元件120與線路基板100電性連接。其中電子元件120可以是已封裝的晶片（chip）或者未封裝的晶粒（die）。

接著，請一併參考圖1B以及圖2，可以通過例如焊錫或者設置導電膠的方式，在線路基板100上設置多個金屬隔柵160，而每一個金屬隔柵160包含多個開口162，其中每一個開口162的側壁162w分別包圍至少一個電子元件120。以圖1B所繪示的實施例為例，位於圖1B最左側的金屬隔柵160的開口162包圍兩個電子元件120，而位於圖1B最右側的金屬隔柵160的開口162則包圍一個電子元件120。雖然圖1B中各開口162所包圍的電子元件120的數量分別為一個或兩個，但本發明不限於此。在部分其他實施例中，一個開口162也可以包圍兩個以上的電子元件120，例如三個。

除此之外，線路基板100還包含多個接墊102，金屬隔柵160通過這些接墊102而電性連接至線路基板100的接地線路層（未繪示），例如接地平面（ground plane）。進一步而言，在線路基板100上設置金屬隔柵160的步驟包含：在線路基板100的接墊102上，設置金屬隔柵160。由於接墊102與金屬隔柵160皆設置於線路基板100的表面100s，故接墊102與電子元件120位於線路基板100的同一側。

值得一提的是，金屬隔柵160的高度H16大於電子元件120的高度H12，以使金屬隔柵160凸出於電子元件120的頂表面。換言之，電子元件120完全位於金屬隔柵160的開口162內側。在本發明的部分實施例中，可以通過金屬沖壓（stamping）的方式，彎折金屬板而形成具有彎折部的金屬隔柵160。詳細來說，通過金屬加工的方式，金屬隔柵160得以形成如圖1B（剖視圖）所示的具有多個「倒L」形的結構。然而，本發明中金屬隔柵160的形成方式不限於此，也可以通過例如電鑄（electroforming）或其他類似的方式來形成金屬隔柵160，故金屬隔柵160的結構亦不限於上述。舉例來說，在其他實施例中，若從與圖1B相同的剖視視角來看，金屬隔柵160也可以具有多個「T」形結構。

上述通過金屬沖壓而形成的金屬隔柵160具有厚度T16，且金屬隔柵160的高度H16大於金屬隔柵160的厚度T16。在部分實施例中，金屬隔柵160的高度H16可以為厚度T16的數倍以上，例如四倍以上。舉例來說，金屬隔柵160的厚度T16範圍可以落在0.10mm至0.15mm之間，而金屬隔柵160的高度H16可以大於0.40mm。

請參考圖1C，在設置電子元件120以及金屬隔柵160之後，在線路基板100上形成密封層180。密封層180覆蓋電子元件120以及金屬隔柵160的一部分，並且暴露金屬隔柵160的表面160s。詳細來說，請一併參考圖3及圖4，在線路基板100上形成密封層180的步驟包含：在金屬隔柵160上設置遮罩350。此遮罩350可直接接觸金屬隔柵160的表面160s，並且暴露金屬隔柵160的開口162。接著，通過真空印刷，將密封材料（未標示）填入開口162中，以形成密封層180。遮罩350可以是鋼板或者其他合金板材，但本發明中的遮罩350並不限於金屬板。舉例而言，遮罩350也可以是陶瓷板或者是包含高分子的膠膜（例如聚醯亞胺膠帶，Polyimide tape）。

本實施例的真空印刷係指通過例如刮刀等工具，推動呈流體的密封材料，使密封材料通過遮罩350的開口352而填入開口162。將上述密封材料填入開口162之後，可以通過烘烤、乾燥或者UV光照等方式，使密封材料硬化，以形成密封層180。在進行真空印刷時，是將整個待印刷的物體放置於密閉腔體中，並且使腔體維持真空狀態。在真空環境中，可以較均勻地填入密封材料，減少氣泡生成。然而，本發明填入密封材料的方式不限於真空印刷，也可以是其他類似的模封方式。

在本實施例中，密封層180包覆金屬隔柵160的開口162的側壁162w，以強化金屬隔柵160的穩固度，使其不易因受外力而產生偏移，導致與接墊102之間接觸不良，進而影響兩者之間的電性連接。但本發明不限於此，密封層180也可以不包覆金屬隔柵160的開口162的側壁162w。特別一提的是，在本發明的部分實施例中，在形成密封層180之後，金屬隔柵160的表面160s會被密封層180完全覆蓋。因此，在這些實施例中，還包含以下步驟：在線路基板100上形成密封層180之後，移除密封層180的一部分，以暴露金屬隔柵160的表面160s，其中移除密封層180一部分的方法可以是研磨或者雷射切割。

接著，請參考圖1D，可以通過例如噴塗、濺鍍、化學鍍膜或類似的方式，在密封層180上形成電磁屏蔽層190。此電磁屏蔽層190覆蓋電子元件120，並且通過金屬隔柵160的表面160s而電性連接金屬隔柵160。電磁屏蔽層190可包含金屬（例如銅、鎳或合金）、導電膠或其他導電材料。除此之外，在部分實施例中，電磁屏蔽層190也可以為電磁波屏蔽膜。舉例來說，可以通過壓合（film lamitaion）的方式，在密封層180上設置電磁波屏蔽膜，其中電磁波屏蔽膜可以是摻有導電（以及導磁）材料顆粒（例如，銅、銀、鐵、鎳或類似的金屬顆粒）的樹脂膠膜（例如，聚對苯二甲酸乙二酯、聚醯亞胺或類似的樹脂材料），即電磁屏蔽層190可包含絕緣材料以及分布於此絕緣材料中的多個導電（以及導磁）顆粒。

請參考圖1E，在形成電磁屏蔽層190之後，可以通過例如機械切割、雷射切割或離子束切割等方式，沿著金屬隔柵160之間的間隙切割電磁屏蔽層190、密封層180以及線路基板100。詳細來說，切割裝置p從電磁屏蔽層190的表面190s，沿著線路基板100的法線N1依序切割電磁屏蔽層190、密封層180以及線路基板100，以形成多個完全分割的系統級封裝模組。圖1E所示的切割裝置p可表示為切割刀具、雷射光束或離子束。至此，已大致完成多個如圖5中所繪示的系統級封裝模組50。

本發明更揭露一種系統級封裝模組50，其至少一實施例的結構請參考圖5所示，系統級封裝模組50包含線路基板100、電子元件120、金屬隔柵160、密封層180以及電磁屏蔽層190。線路基板100具有表面100s，且至少兩個電子元件120設置於線路基板100上，並且位於線路基板100的表面100s。雖然本實施例中僅繪示出四個電子元件120，但本發明中電子元件120的數量不限於此，也可以是四個以上，例如五個。

電子元件120可以是例如電容（capacitor）或者電感（inductor）等無源元件，或者是例如電晶體（transistor）等有源元件。然而，在本發明的其他實施例中，電子元件120的種類並不受限於此。

金屬隔柵160設置於線路基板100上，詳細來說，電子元件120以及金屬隔柵160皆位於線路基板100的表面100s上，其中電子元件120可以通過多個焊點140連接線路基板100的接墊（未繪示），以電性連接至線路基板100。另一方面，雖然未繪示於圖中，但金屬隔柵160也可以通過多個焊點或者導電膠連接線路基板100的接墊102，以電性連接至線路基板100。

金屬隔柵160包含多個開口162，而每一個開口162的側壁162w（標示於圖1B）分別包圍至少一個電子元件120。換言之，金屬隔柵160的每一個開口162內側可以設置一個以上的電子元件120，例如兩個。值得一提的是，請參考圖1B所示，金屬隔柵160的高度H16大於電子元件120的高度H12，且在部分實施例中，金屬隔柵160的高度H16可以為金屬隔柵160的厚度T16的數倍以上，例如四倍以上。

密封層180包覆電子元件120以及金屬隔柵160的一部分，並且暴露金屬隔柵160的表面160s。具體而言，密封層180覆蓋電子元件120的側表面以及頂表面，並且還覆蓋金屬隔柵160的開口162的側壁162w。密封層180的材料可以包含樹脂（例如，環氧樹脂）等絕緣材料或其相似物。值得一提的是，密封層180會覆蓋線路基板100的接墊102，使得接墊102不會暴露於外界環境。

電磁屏蔽層190覆蓋電子元件120、金屬隔柵160以及密封層180。由於密封層180暴露金屬隔柵160的表面160s暴露，故電磁屏蔽層190可以通過表面160s直接接觸金屬隔柵160，進而達到電磁屏蔽層190以及金屬隔柵160之間的電性連接。此外，由於電子元件120的高度H12小於金屬隔柵160的高度H16，故電磁屏蔽層190雖然覆蓋電子元件120，但並未直接接觸電子元件120（的頂表面）。

綜上所述，本發明的實施例先在設有電子元件的線路基板上設置金屬隔柵，以達成側向的電磁屏蔽，並且在形成密封層以及位於密封層上的電磁屏蔽層之後，才沿著金屬隔柵之間的間隙進行切割，以形成多個系統級封裝模組。如此一來，在經過切割之後，線路基板中連接至金屬隔柵的連接結構（例如接墊）仍會被密封層包覆，故免於因暴露於外界環境而氧化或者受污染，有助於提升電磁屏蔽的良率。

除此之外，由於金屬隔柵已先形成封裝模組側面的電磁屏蔽，當後續沉積頂部的電磁屏蔽層時，可在連板的狀態下進入沉積腔體，不需要先切割成模組單元，再預留間隔放置的空間予側面沉積，故可提升沉積腔體的空間利用率，並省下先切割再分開多個封裝模組的時間，進而提高產能。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明精神和範圍內，當可作些許更動與潤飾，因此本發明保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:線路基板 100s,160s,190s:表面 102:接墊 120:電子元件 140:焊點 160:金屬隔柵 162,352:開口 162w:側壁 180:密封層 190:電磁屏蔽層 350:遮罩 50:系統級封裝模組 H12,H16:高度 N1:法線 p:切割裝置 T16:厚度

圖1A至圖1E繪示本發明一實施例的系統級封裝模組製造方法的剖視圖。 圖2繪示圖1B的系統級封裝模組製造方法的上視圖。 圖3繪示本發明一實施例的系統級封裝模組製造方法的剖視圖。 圖4繪示本發明一實施例的遮罩的上視圖。 圖5繪示本發明一實施例的系統級封裝模組的剖視圖。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

100:線路基板

100s,160s:表面

102:接墊

120:電子元件

140:焊點

160:金屬隔柵

162:開口

180:密封層

190:電磁屏蔽層

50:系統級封裝模組

Claims (10)

1. 一種系統級封裝模組的製造方法，包含： 提供一線路基板； 在所述線路基板上，設置多個電子元件； 在所述線路基板上，設置多個金屬隔柵，而所述金屬隔柵的每一者包含多個開口，其中所述開口的每一者的一側壁分別包圍所述電子元件的至少一者，且所述金屬隔柵的高度大於所述電子元件的高度； 在設置所述電子元件以及所述金屬隔柵之後，在所述線路基板上形成一密封層，其中所述密封層覆蓋所述電子元件以及所述金屬隔柵的一部分，並且暴露所述金屬隔柵的一表面； 在所述密封層上，形成一電磁屏蔽層，其中所述電磁屏蔽層覆蓋所述電子元件，並且通過所述金屬隔柵的所述表面而電性連接所述金屬隔柵；以及 在形成所述電磁屏蔽層之後，沿著所述金屬隔柵之間的間隙切割所述電磁屏蔽層、所述密封層以及所述線路基板。
2. 如請求項1所述的方法，其中所述金屬隔柵具有一厚度，且所述金屬隔柵的高度為所述厚度的四倍以上。
3. 如請求項1所述的方法，其中所述密封層包覆所述開口的所述側壁。
4. 如請求項1所述的方法，其中所述電磁屏蔽層為一電磁波屏蔽膜。
5. 如請求項1所述的方法，其中在所述線路基板上，設置所述金屬隔柵包含： 在所述線路基板的多個接墊上，設置所述金屬隔柵，其中所述接墊與所述電子元件位於所述線路基板的同一側。
6. 如請求項1所述的方法，其中在所述線路基板上形成所述密封層包含： 在所述金屬隔柵上設置一遮罩，其中所述遮罩直接接觸所述金屬隔柵的所述表面，並且暴露所述金屬隔柵的所述開口；以及 通過真空印刷，將一密封材料填入所述開口中，以形成所述密封層。
7. 如請求項1所述的方法，還包含： 在所述線路基板上形成所述密封層之後，移除所述密封層的一部分，以暴露所述金屬隔柵的所述表面。
8. 一種由請求項1所述的製造方法所製的系統級封裝模組，包含： 一線路基板，包含多個接墊； 至少兩個電子元件，設置於所述線路基板上； 一金屬隔柵，設置於所述線路基板上，且所述金屬隔柵包含多個開口，其中所述開口的每一者的一側壁分別包圍所述電子元件的至少一者，且所述金屬隔柵的高度大於所述電子元件的高度，其中所述金屬隔柵通過所述接墊電性連接至所述線路基板的一接地線路層，且所述接墊與所述電子元件位於所述線路基板的同一側； 一密封層，包覆所述電子元件以及所述金屬隔柵的一部分，並且暴露所述金屬隔柵的一表面，其中所述密封層覆蓋所述線路基板的所述接墊；以及 一電磁屏蔽層，覆蓋所述電子元件、所述金屬隔柵以及所述密封層，其中所述電磁屏蔽層通過所述表面電性連接所述金屬隔柵。
9. 如請求項8所述的系統級封裝模組，其中所述金屬隔柵具有一厚度，且所述金屬隔柵的高度為所述厚度的四倍以上。
10. 如請求項8所述的系統級封裝模組，其中所述電磁屏蔽層為一電磁波屏蔽膜。