具有電磁屏蔽的封裝結構及其製造方法

2023-06-04 17:32:51

專利名稱：具有電磁屏蔽的封裝結構及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種封裝結構及其製造方法，尤指一種具有電磁屏蔽的封裝結構及其 製造方法。
背景技術：
半導體封裝件(Semiconductor Package)為一種將半導體晶片(chip)電性連接 在導線架或基板的承載件上，再以如環氧樹脂的封裝膠體包覆在該半導體晶片及承載件 上，以通過該封裝膠體保護該半導體晶片及承載件，而能避免外界的水氣或汙染物的侵害。而現有的半導體封裝件於運行時，多少會受外界的電磁(EMI)等噪聲幹擾，導致 該半導體封裝件的電性運行功能不正常，因此影響整體的電性功能。有鑑於現有半導體封裝件易受電磁幹擾的問題，而有如美國專利第5，166，772號 揭露於封裝膠體中嵌埋金屬罩的結構。請參閱圖1，其為美國專利第5，166，772號的封裝結構立體剖視示意圖；如圖所 示，於基板(substrate) 10上接置晶片11，且該晶片11以多個焊線12電性連接至該基板 10，並於該晶片11外罩設網狀的金屬罩(metal shield) 13，且該基板10上具有至少一個 接地端14，令該金屬罩13電性連接至該接地端14，此外，於該金屬罩13、晶片11、焊線12、 及部分基板10上形成封裝膠體15，以將該金屬罩13嵌埋於該封裝膠體15中，並且通過該 網狀的金屬罩13屏蔽外界電磁幹擾該晶片11的運行，從而能避免電性運行功能不正常，而 影響整體的電性功能。其他類似具電磁屏蔽設計的封裝結構包括美國專利第4，218，578、 4，838，475,4, 953，002 及 5，030，935 號所揭露者。但是，上述的現有構造，必須先另行製作網狀的金屬罩13，因而增加處理的複雜 度；之後，再將該金屬罩13罩設於該晶片11上，並且將該金屬罩13固定於該基板10上，如 此則增加組裝的困難度。此外，該網狀的金屬罩13罩設於該基板10上後，於該金屬罩13、 晶片11、焊線12及部分基板10上形成封裝膠體15時，該封裝膠體15必須通過網狀的金 屬罩13方能覆蓋於該晶片11上，由於該金屬罩13為網狀，當該封裝膠體15通過該金屬罩 13的細密的網目時容易產生紊流，導致氣泡產生，因此易於該封裝膠體15中產生氣泡，而 於後續熱處理中產生爆米花效應。另請參閱圖2，其為美國專利第5，557，142號的封裝結構立體剖視示意圖，於基板 20上接置晶片21，且該晶片21以多個焊線22電性連接至該基板20，又於該晶片21、焊線 22及部分基板20上形成封裝膠體23，以通過該封裝膠體23保護該晶片21、焊線22及基 板20，且於該封裝膠體23的外露表面以塗布或濺鍍形成金屬層M，從而通過該金屬層M 屏蔽外界電磁幹擾。其他類似具有電磁屏蔽設計的封裝結構包括美國專利第5，220，489、 5，311，059 及 7，342，303 號所揭露者。但是，上述的現有構造，雖能免除複雜的處理，但必須在該基板20上完成接置芯 片21及封裝膠體23，且進行切單(singular)成為單一封裝結構後，方能於該封裝膠體23 的外露表面塗布或濺鍍形成金屬層24，而該單一封裝結構於處理中不易排放取件，因而不利於大量生產。再者，濺鍍的方式也無法應用於封裝膠體與基板側邊齊平的封裝結構。另外，如美國專利第7，030，469號所揭露的一種封裝結構，其於封裝膠體上形成 外露出焊線的溝槽，且該溝槽及封裝膠體上形成有與該焊線連接的導線層，以達成電磁屏 蔽的效果，但是，該導線層須為非鐵金屬材料，而僅能以沉積或濺鍍方式覆蓋於溝槽及封裝 膠體上，無法應用於封裝膠體與基板側邊齊平的封裝結構。再者，該導線層與該焊線為點接 觸，易有接觸不良的問題。因此，鑑於上述的問題，如何避免現有具有電磁屏蔽的封裝結構及其製造方法的 製作複雜度、組裝困難、易於熱處理中產生爆米花效應及不利於大量生產，實已成為目前亟 欲解決的課題。

發明內容
鑑於上述現有技術的種種缺陷，本發明的目的是提供一種具有電磁屏蔽的封裝結 構及其製造方法，以避免現有技術中存在電磁屏蔽的封裝結構及其製造方法的製作複雜 度、組裝困難、易於熱處理中產生爆米花效應及不利於大量生產等諸多問題。為達到上述及其他目的，本發明提供一種具電磁屏蔽的封裝結構，包括基板單 元，金屬柱，晶片，封裝膠體，以及屏蔽膜，其中，所述基板單元具有相對的第一表面及第二 表面，且該第一表面具有置晶區；所述金屬柱設於該第一表面上；所述晶片接置並電性連 接於該置晶區上；所述封裝膠體包覆該晶片及第一表面，並外露出該部分金屬柱；所述屏 蔽膜包覆該封裝膠體並電性連接該金屬柱。為得到前述的封裝結構，本發明還揭露一種具電磁屏蔽的封裝結構的製造方法， 包括準備基板，該基板上定義有多個縱橫分布的切割線以圍設出多個基板單元，且各基板 單元具相對的第一表面及第二表面，於各第一表面具有置晶區；於各基板單元邊緣的至少 一個切割線上形成金屬柱；於各基板單元的置晶區上接置並電性連接晶片；於該基板、芯 片及金屬柱上形成封裝膠體，以包覆所述晶片及金屬柱；沿著各切割線第一次裁切該封裝 膠體及金屬柱，以於該封裝膠體中形成多個露出各金屬柱的溝槽；於該封裝膠體表面及溝 槽中形成屏蔽膜，以令該屏蔽膜電性連接所述金屬柱；以及沿著各切割線進行第二次裁切， 以切割該溝槽中的屏蔽膜及基板，從而令該屏蔽膜包覆該封裝膠體側面，並與該基板側邊 齊平。依上述的具電磁屏蔽的封裝結構的製造方法，該金屬柱可設於該橫向分布的切割 線或縱向分布的切割線上，或者，該金屬柱可設於該橫向分布切割線及縱向分布切割線的 交點上，甚至部分金屬柱設於單一切割線上，部分金屬柱設於切割線的交點上。在本發明的一實施例中，形成該金屬柱的材料為銅、錫或金。該晶片具有相對應的 作用面與非作用面，且於該作用面上具有多個信號焊墊、電源焊墊及接地焊墊，而所述信號 焊墊、電源焊墊及接地焊墊以打線電性連接或覆晶電性連接該基板單元。又於本發明的製造方法中，該第一次裁切的深度大於、等於、或小於該封裝膠體的 厚度，且該第二次裁切的寬度小於該溝槽的寬度，以令該屏蔽膜形成於該封裝膠體的側表 面。在實施上，形成該屏蔽膜可為碳質(carbon-based)材料或含金屬粉體材料，而該 屏蔽膜也可通過網版印刷形成於該封裝膠體的外露表面及所述溝槽中，然後固化該屏蔽膜。或者，先於所述溝槽中滴入液態的碳質材料或含金屬粉體材料，以形成第一屏蔽膜，再 於該封裝膠體的外露表面及所述溝槽中的第一屏蔽膜上形成第二屏蔽膜，之後固化該第一 屏蔽膜及第二屏蔽膜。另外，所述的該基板單元的第二表面還可包括形成多個焊球。由上可知，本發明具有電磁屏蔽的封裝結構及其製造方法，於該基板的各個基板 單元上形成金屬柱及於該置晶區中接置晶片，接著於該基板、晶片及金屬柱上形成封裝膠 體，然後第一次裁切該封裝膠體，以於該封裝膠體中形成多個縱橫分割的溝槽，並分割各金 屬柱以露出其側表面，但未切割分離所述基板單元，再於該封裝膠體的外露表面及所述溝 槽中形成屏蔽膜，之後再沿著各溝槽進行第二次裁切，以切割該溝槽中的屏蔽膜及基板，以 令該屏蔽膜形成於該封裝膠體的側面，本發明的方法可於切單前巧妙地通過溝槽的形成， 而於其中填入電磁屏蔽材料，從而與金屬柱作面接觸，免除如美國專利第7，030，469號所 揭露的點接觸可能產生的接地不良問題，更能免除現有結構及其製造方法的製作複雜度、 組裝困難、易於熱處理中產生爆米花效應及不利於大量生產等缺陷。


圖1為美國專利第5，166，772號的封裝結構立體剖視示意圖。圖2為美國專利第5，557，142號的封裝結構立體剖視示意圖。圖3A至3F-3為本發明具有電磁屏蔽的封裝結構的製造方法的剖視示意圖；其中， 圖3A，是圖3A的剖視圖，圖3A」為圖3A的另一實施例，該圖3D-1及3D-2為圖3D的另一 實施例，圖3F-1至3F-3是本發明具電磁屏蔽的封裝結構的其他實施例。主要元件符號說明
10基板
11-H-* LL 心片
12,37焊線
13金屬罩
14接地端
15封裝膠體
20基板
21-H-* LL 心片
22,37焊線
23封裝膠體
24金屬層
3、3，、3』'』、3」』封裝結構
30基板
301切割線
301a橫向分布切割線
301b縱向分布切割線
31基板單元
31a第一表面
31b第二表面
311置晶區
32金屬柱
320側表面
33-H-* LL 心片
34封裝膠體
340溝槽
341側面
35屏蔽膜
351第一屏蔽.
352第二屏蔽.
36焊球
d深度
t厚度
312晶片座
313接腳
具體實施例方式以下通過特定的具體實施例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明 書所揭示的內容輕易地了解本發明的其他優點及功效。請參閱圖3A至3F-3，為本發明所揭露的具電磁屏蔽的封裝結構的製造方法。如圖3A及3A』所示，該圖3A為圖3A』的上視圖；如圖所示，首先，準備一基板30， 該基板30上定義有多個縱橫分布的切割線301以圍設出多個基板單元31，如圖所示，該切 割線301包括多個橫向分布切割線301a及縱向分布切割線301b，且各基板單元31具有相 對的第一表面31a及第二表面31b，於各第一表面31a具有置晶區311。依上所述，還於各基板單元31邊緣的至少一個切割線301上形成以銅、錫或金為 材質的金屬柱32，以連接該基板單元31上的接地端或接地層(未圖示)，而該金屬柱32可 設於該橫向分布切割線301a、縱向分布切割線301b上，或者，該金屬柱32可設於該橫向分 布切割線301a及縱向分布切割線301b的交點上，甚至如圖3A」所示，部分金屬柱32設於 單一切割線上，部分金屬柱32設於切割線的交點上。如圖;3B所示，於各基板單元31的置晶區311上接置並電性連接晶片33，該晶片33 具有相對應的作用面與非作用面，於該作用面上具有多個信號焊墊、電源焊墊及接地焊墊， 所述信號焊墊、電源焊墊及接地焊墊以打線(wire bonding)或覆晶(flip chip)方式電性 連接該基板單元31 ；於本實施例中，以打線電性連接作說明，但不以此為限。接著，還於該基板30、晶片33及金屬柱32上形成封裝膠體34，以包覆所述晶片33 及金屬柱32。如圖3C所示，沿著各切割線301第一次裁切該封裝膠體34及金屬柱32，以於該 封裝膠體34中形成多個露出各金屬柱32的溝槽340，且該第一次裁切的深度d可大於、等 於、或小於該封裝膠體34的厚度t。
如圖3D所示，於該封裝膠體34表面及溝槽340中以網版印刷形成材料為碳質材 料或含金屬粉體材料的屏蔽膜35，且令該屏蔽膜35電性連接所述金屬柱32的側表面320， 並於網版印刷後進行固化，如此即能通過該屏蔽膜35的屏蔽，防止該晶片33受電磁幹擾， 從而以提供正常的運行。另請參閱圖3D-1及3D-2，其為形成該屏蔽膜35的另一實施例，與前述實施例的不 同處在於先在所述溝槽340中先滴入液態的碳質材料或含金屬粉體材料，以形成第一屏蔽 膜351，如圖3D-1所示；接著，於該封裝膠體34的外露表面及所述溝槽340中的第一屏蔽 膜351上形成第二屏蔽膜352，如圖3D-2所示；最後固化該第一屏蔽膜351及第二屏蔽膜 352。如圖3E所示，沿著各溝槽340的切割線301進行第二次裁切，以切割該溝槽340 中的屏蔽膜35及基板30，且該第二次裁切的寬度w2小於該第一次裁切或溝槽340的寬度 wl，從而令該屏蔽膜35包覆該封裝膠體34側面341，並與該基板30側邊齊平。如圖3F所示，還包括該基板單元31的第二表面31b形成多個焊球36，以供電性連 接至其它電子裝置。依上述的製造方法，本發明還提供一種具電磁屏蔽的封裝結構3，包括基板單元 31、金屬柱32、晶片33、封裝膠體；34及屏蔽膜35。所述的基板單元31，具有相對的第一表面31a及第二表面31b，於該第一表面31a 具有置晶區311。所述的金屬柱32，設於該第一表面31a上，且形成該金屬柱32的材料可為銅、錫或
^^ ο所述的晶片33具有相對應的作用面與非作用面，且於該作用面上具有多個信號 焊墊、電源焊墊及接地焊墊，所述信號焊墊、電源焊墊及接地焊墊以打線或覆晶方式電性連 接該基板單元31。所述的封裝膠體34，包覆該晶片33及基板單元31的第一表面31a，並外露出該部 分金屬柱32。所述的屏蔽膜35可為碳質材料或含金屬粉體材料，包覆該封裝膠體34並電性連 接該金屬柱32。如圖所示，在本實施例中，第一次裁切該封裝膠體34及金屬柱32時，該第 一次裁切的深度d等於該封裝膠體34的厚度t，因此，該屏蔽膜35包覆該金屬柱32，且該 屏蔽膜35與該基板30側邊齊平。又依上述的具電磁屏蔽的封裝結構，還可包括多個焊球36，設於該基板單元31的 第二表面31b，以供電性連接至其它電子裝置。請參閱圖3F-1，其具電磁屏蔽的封裝結構3』的另一實施例，與前述實施例的不同 處在於圖3C所示中沿著各切割線301第一次裁切該封裝膠體34及金屬柱32時，該第一次 裁切的深度d大於該封裝膠體34的厚度t。因此，該屏蔽膜35包覆該金屬柱32及部分基 板30，且該屏蔽膜35與該基板30側邊齊平。請參閱圖3F-2，其具電磁屏蔽的封裝結構3」的又一實施例，與前述實施例的不同 處在於圖3C所示中沿著各切割線301第一次裁切該封裝膠體34及金屬柱32時，該第一次 裁切的深度d小於該封裝膠體34的厚度t。因此，該屏蔽膜35僅包覆該部分金屬柱32，故 該屏蔽膜35與該金屬柱32及基板30側邊齊平。
請參閱圖3F-3，其為具有電磁屏蔽的封裝結構的再一實施例，與前述實施例的不 同處在於該封裝結構的基板單元31為導線架，而該導線架具有晶片座312和多個接腳313， 本實施例的封裝結構3」』還包括該金屬柱32，設於各接腳313上，晶片33，接置於晶片座 312上，並以焊線37電性連接該接腳313，封裝膠體34，包覆該晶片33及導線架，並外露出 該部分金屬柱32 ；以及屏蔽膜35，包覆該封裝膠體34並電性連接該金屬柱32。本發明具有電磁屏蔽的封裝結構及其製造方法，於該基板的切割線位置上形成金 屬柱，並於該基板單元第一表面的置晶區中接置晶片，接著於該基板、晶片及金屬柱上形成 封裝膠體，以包覆所述晶片及金屬柱，然後沿著各切割線第一次裁切該封裝膠體，但未穿透 該基板，以於該封裝膠體中形成多縱橫分割的溝槽，並分割各金屬柱以露出其側表面，再於 該封裝膠體的外露表面及所述溝槽中形成屏蔽膜，之後再沿著各溝槽的切割線進行第二次 裁切，以切割該屏蔽膜及基板，且令該屏蔽膜形成於該封裝膠體的側面，並分割成多個封裝 單元；由於先分割該封裝膠體以形成溝槽，但未切割分離所述基板單元，再於已分割的封裝 膠體表面及溝槽中形成屏蔽膜，之後再完全分割該封裝膠體及所述基板單元，本發明的方 法可於切單前巧妙地通過溝槽的形成，而於其中填入電磁屏蔽材料，從而與金屬柱作面接 觸提升接地品質，更能免除現有結構及其製造方法的製作複雜度、組裝困難、易於熱處理中 產生爆米花效應、及不利於大量生產等缺陷。上述實施例用以例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何 本領域技術人員均可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發 明的權利保護範圍，應如權利要求書範圍所列。
權利要求
1.一種具有電磁屏蔽的封裝結構，其特徵在於，該封裝結構包括 基板單元，具有相對的第一表面及第二表面，且該第一表面具有置晶區； 金屬柱，設於該第一表面上；晶片，接置並電性連接於該置晶區上；封裝膠體，包覆該晶片及該基板單元第一表面，並外露出該部分金屬柱；以及 屏蔽膜，包覆該封裝膠體並電性連接該金屬柱。
2.根據權利要求1所述的具有電磁屏蔽的封裝結構，其特徵在於，形成該金屬柱的材 料為銅、錫或金。
3.根據權利要求1所述的具有電磁屏蔽的封裝結構，其特徵在於，該晶片以打線或覆 晶方式電性連接該基板單元。
4.根據權利要求1所述的具有電磁屏蔽的封裝結構，其特徵在於，形成該屏蔽膜的為 碳質材料或含金屬粉體材料。
5.根據權利要求1所述的具有電磁屏蔽的封裝結構，其特徵在於，該屏蔽膜包覆該金 屬柱，且該屏蔽膜與該基板側邊齊平。
6.根據權利要求1所述的具有電磁屏蔽的封裝結構，其特徵在於，該屏蔽膜與該金屬 柱及基板側邊齊平。
7.一種具有電磁屏蔽的封裝結構的製造方法，其特徵在於，該製造方法包括準備基板，該基板上定義有多個縱橫分布的切割線以圍設出多個基板單元，且各基板 單元具有相對的第一表面及第二表面，於各第一表面具有置晶區； 於各基板單元邊緣的至少一個切割線上形成金屬柱； 於各基板單元的置晶區上接置並電性連接晶片； 於該基板、晶片及金屬柱上形成封裝膠體，以包覆所述晶片及金屬柱； 沿著各切割線第一次裁切該封裝膠體及金屬柱，以於該封裝膠體中形成多個露出各金 屬柱的溝槽；於該封裝膠體表面及溝槽中形成屏蔽膜，以令該屏蔽膜電性連接所述金屬柱；以及 沿著各切割線進行第二次裁切，以切割該溝槽中的屏蔽膜及該基板，從而令該屏蔽膜 包覆該封裝膠體側面，並與該基板側邊齊平。
8.根據權利要求7所述的具有電磁屏蔽的封裝結構的製造方法，其特徵在於，該金屬 柱設於該橫向分布的切割線或縱向分布的切割線上。
9.根據權利要求7所述的具有電磁屏蔽的封裝結構的製造方法，其特徵在於，該金屬 柱設於該橫向分布切割線及縱向分布切割線的交點上。
10.根據權利要求7所述的具有電磁屏蔽的封裝結構的製造方法，其特徵在於，形成該 金屬柱的材料為銅、錫或金。
11.根據權利要求7所述的具有電磁屏蔽的封裝結構的製造方法，其特徵在於，該晶片 以打線或覆晶方式電性連接該基板單元。
12.根據權利要求7所述的具有電磁屏蔽的封裝結構的製造方法，其特徵在於，該第一 次裁切的深度大於、等於、或小於該封裝膠體的厚度。
13.根據權利要求7所述的具有電磁屏蔽的封裝結構的製造方法，其特徵在於，該第二 次裁切的寬度小於該溝槽的寬度。
14.根據權利要求7所述的具有電磁屏蔽的封裝結構的製造方法，其特徵在於，形成該 屏蔽膜的是碳質材料或含金屬粉體材料。
15.根據權利要求7所述的具有電磁屏蔽的封裝結構的製造方法，其特徵在於，該屏蔽 膜以網版印刷形成於該封裝膠體的外露表面及所述溝槽中，並固化該屏蔽膜。
16.根據權利要求7所述的具有電磁屏蔽的封裝結構的製造方法，其特徵在於，該製造 方法中形成該屏蔽膜的方法包括於所述溝槽中滴入液態的碳質材料或含金屬粉體材料，以形成第一屏蔽膜； 於該封裝膠體的外露表面及所述溝槽中的第一屏蔽膜上以網版印刷形成第二屏蔽膜；以及固化該第一屏蔽膜及第二屏蔽膜。
全文摘要
一種具有電磁屏蔽的封裝結構及其製造方法，該封裝結構包括基板單元、金屬柱、晶片、封裝膠體、及屏蔽膜；該基板單元具有相對的第一表面及第二表面，且該第一表面具有置晶區；而該金屬柱設於該第一表面上；又該晶片接置並電性連接於該置晶區上；而該封裝膠體包覆該晶片及第一表面，並外露出該部分金屬柱；又該屏蔽膜包覆該封裝膠體並電性連接該金屬柱。本發明的方法通過二段裁切方式，第一次先切割封裝膠體以形成溝槽，於溝槽上形成屏蔽膜並電性連接該金屬柱後，再進行第二次裁切以得到本發明的封裝結構，因此，本發明能簡化處理及避免屏蔽膜接地不良的問題。
文檔編號H01L21/56GK102142403SQ201010102269
公開日2011年8月3日 申請日期2010年1月28日 優先權日2010年1月28日
發明者姚進財, 柯俊吉, 黃建屏 申請人:矽品精密工業股份有限公司