電子模塊以及其製造方法與流程
2023-05-10 19:23:07 2
本申請是中國申請號為201210566365.1，申請日為2012年12月24日，發明名稱為「電子模塊以及其製造方法」的發明專利申請的分案申請。
本發明涉及一種電子模塊以及其工藝方法，且特別涉及一種包含晶片型導通基板的電子模塊以及其製造方法。
背景技術：
在線路板的製造過程或是封裝工藝中，通常於模封后，以雷射或其他工藝，將模封材料去除至線路板焊墊或欲連接的線路，以形成導通孔，再填入金屬材料作為線路板焊墊與模封上的線路的連通，或者使兩層以上的線路之間可以電性導通。目前導通孔的製造方法大多採用機械鑽孔(mechanicaldrilling)或者是雷射鑽孔(laserdrilling)。之後，對導通孔的內側進行通孔電鍍(platingthroughhole,pth)，例如是化學鍍覆(chemicalplating)以及電鍍(electroplating)，以使得兩層以上的線路之間可以電性導通。
隨著產品追求輕薄短小，電路板的密度也跟著增加，導通孔尺寸也越來越小。然而，在進行通孔電鍍的過程中，越小尺寸的導通孔，越容易發生導通孔堵塞的情形，可能使得導通孔部分未電鍍或者是鍍覆厚度不均勻等情況發生，進而造成導通孔內部存在缺陷。
技術實現要素：
本發明的一個目的在於，提供一種電子模塊，其具有晶片型導通基板結構。
本發明的另一個目的在於，提供一種電子模塊的製造方法，其用來製造上述電子模塊。
為實現上述目的，本發明提出一種電子模塊以及其製造方法，主要特徵在於以晶片型導通基板作為模封表面的線路與電路板線路的連接。
電路板表面進行零件組裝時，同時將晶片型導通基板組裝於欲連接的接墊上，接著於模封后，於晶片型導通基板上方，以雷射或其他工藝，去除部分模封以裸露出晶片型導通基板的金屬墊，使其可與後續於模封上製作的線路直接連通。
本發明提供一種電子模塊，此電子模塊包括電路板、電子元件、晶片型導通基板、模封層以及導電層。電路板具有上表面以及位於上表面的接墊。電子元件裝設在上表面上且電性連接電路板，而晶片型導通基板裝設在接墊上並且電性連接電路板。模封層包覆電子元件、晶片型導通基板、接墊以及上表面。導電層覆蓋模封層且導電層具有至少一孔洞以暴露出晶片型導通基板的頂端。
在本發明一實施例中，該電子模塊還包括：
至少一焊料，位於該第一孔洞之中，並且電性連接該第一晶片型導通基板；
至少一第二晶片型導通基板，電性連接該焊料；
一第二模封層，位於該第一導電層上，並覆蓋該第二晶片型導通基板以及部分該第一導電層，且該第二模封層具有至少一第二孔洞以暴露出該第二晶片型導通基板；
一第二導電層，覆蓋在該第二模封層以及該第二晶片型導通基板上，且電性連接該第二晶片型導通基板，該第二導電層通過該第一晶片型導通基板、該焊料以及該第二晶片型導通基板電性連接該電路板，該焊料、該第一晶片型導通基板以及該第二晶片型導通基板電性絕緣該第一導電層。
在本發明一實施例中，該第一晶片型導通基板或該第二晶片型導通基板包括一絕緣材料層以及一金屬柱，該絕緣材料包圍該金屬柱。
在本發明一實施例中，該第一晶片型導通基板包括一中空絕緣柱以及一導電材料層，該導電材料層覆蓋該中空絕緣柱的內側側壁。
在本發明一實施例中，該第二晶片型導通基板包括一中空絕緣柱以及一導電材料層，該導電材料層覆蓋該中空絕緣柱的內側側壁。
在本發明一實施例中，該第二導電層為一天線圖案層，而該第一導電層為一屏蔽金屬層。
在本發明一實施例中，該電子模塊還包括至少一側邊金屬層，該側邊金屬層位於該第一模封層的側邊外表面，並且電性連接該第一導電層或該電路板接地墊或該電路板的接地面。
本發明提供一種電子模塊的製造方法。首先，提供電路板，其具有上表面以及位於上表面的接墊。之後，設置電子元件在上表面上，且電子元件電性連接電路板。再來，設置第一晶片型導通基板在接墊上，且此第一晶片型導通基板電性連接電路板。之後，形成模封層在上表面上，且此模封層包覆電子元件、晶片型導通基板、接墊以及平面。再來，形成導電層於模封層上，並且在導電層上鑽出第一孔洞，以暴露出第一晶片型導通基板的頂端。
在本發明一實施例中，該電子模塊的製造方法還包括：
形成至少一焊料於該第一孔洞之中；
設置至少一第二晶片型導通基板連接於該焊料；
加熱該焊料，使得該第二晶片型導通基板固定在該焊料上，並藉由該焊料電性連接該第一晶片型導通基板；
形成一第二模封層於該第一導電層上，且該第二模封層包覆該第二晶片型導通基板；
於該第二模封層上鑽出至少一第二孔洞，且該第二孔洞暴露出該第二晶片型導通基板的頂端；以及
形成一第二導電層於該第二模封層以及該第二晶片型導通基板上，且電性連接該第二晶片型導通基板，該焊料電性連接該第一晶片型導通基板以及該第二晶片型導通基板，且該第二導電層通過該第二晶片型導通基板、該焊料以及該第一晶片型導通基板電性連接該電路板，該第一導電層電性絕緣該第一晶片型導通基板、該第二晶片型導通基板與該焊料。
在本發明一實施例中，該電子模塊的製造方法還包括：
形成至少一焊料於該第一孔洞之中；
設置至少一第二晶片型導通基板連接於該焊料；
加熱該焊料，使得該第二晶片型導通基板固定在該焊料上，並藉由該焊料電性連接該第一晶片型導通基板；
形成一第二模封層於該第一導電層上，且該第二模封層包覆該第二晶片型導通基板；
於該第二模封層上鑽出至少一第二孔洞，且該第二孔洞暴露出該第二晶片型導通基板的頂端；以及
形成一第二導電層於該第二模封層以及該第二晶片型導通基板上，且電性連接該第二晶片型導通基板，該焊料電性連接該第一晶片型導通基板以及該第二晶片型導通基板，且該第二導電層通過該第二晶片型導通基板、該焊料以及該第一晶片型導通基板電性連接該電路板，該第一導電層電性絕緣該第一晶片型導通基板、該第二晶片型導通基板與該焊料。
綜上所述，本發明提供了一種電子模塊以及其製造方法，此電子模塊於元件組裝工藝時，將晶片型導通基板作為元件裝設在電路板上，取代一般電路中所使用的導通孔結構，可省略模封后較耗時的連通孔鑽孔與金屬材料的填充工藝。由於晶片型導通基板為一完整的導電結構，因此可以減少導通孔內部缺陷形成的機會，使得電路板的導通效果提升。
為使能更進一步了解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，但是此等說明與附圖僅用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。
附圖說明
圖1為本發明一實施例的電子模塊的剖面示意圖。
圖1a至圖1f為圖1中的電子模塊的製造方法示意圖。
圖1g為本發明一實施例的電子模塊單元的剖面示意圖。
圖2a為本發明另一實施例的電子模塊的剖面示意圖。
圖2b為本發明另一實施例的電子模塊單元的剖面示意圖。
其中，附圖標記說明如下：
1、2電子模塊
1』、2』電子模塊單元
110電路板
112上表面
114接墊
120電子元件
130第一晶片型導通基板
132第一金屬柱
134第一絕緣材料層
140第一模封層
150第一導電層
152第一孔洞
154、154』側邊金屬層
210焊料
220第二晶片型導通基板
222第二金屬柱
224第二絕緣材料層
230第二模封層
232第二孔洞
240第二導電層
300雷射光束
具體實施方式
圖1為本發明一實施例的電子模塊1的剖面示意圖。請參閱圖1，電子模塊1包括電路板110、至少一個電子元件120、至少一個第一晶片型導通基板130、第一模封層140、第一導電層150、至少一焊料210、至少一個第二晶片型導通基板220、第二模封層230以及第二導電層240。電路板110具有上表面112以及至少一接墊114。第一晶片型導通基板130裝設在接墊114上，電子元件120以及第一晶片型導通基板130分別電性連接電路板110。電路板110例如是印刷電路板(printedcircuitboard,pcb)、雙面線路板(doublesidewiringboard)、多層線路板(multilayerwiringboard)。當電路板110為多層線路板時，電子元件120設置於電路板110的外層線路層上，並且電性連接此外層線路層，而電路板110中的至少兩層線路層之間可用通孔(throughhole)或者是盲孔(blindhole)來電性連接。本發明不限制電路板110所具有的線路層的層數以及線路層之間用來電性連通的方法。另外，電子元件120可以是主動元件，例如是裸晶(die)或封裝後的晶片(packagedchip)，而電子元件120也可以是被動元件，例如是電阻器、電感器或電容器。
第一晶片型導通基板130可更包括第一金屬柱132以及第一絕緣材料層134，第一絕緣材料層134會包覆第一金屬柱132。第一晶片型導通基板130也可以是中空絕緣柱並且具有導電材料覆蓋在中空絕緣柱的內側側壁。另外，第一晶片型導通基板130也可以為金屬柱但不被絕緣材料包圍。
第一模封層140包覆電子元件120、第一晶片型導通基板130、接墊114以及上表面112。第一晶片型導通基板130的高度會比多個電子元件120中，最高的電子元件120的高度來得高。而第一模封層140的高度略高於第一晶片型導通基板130的高度。
第一導電層150覆蓋在第一模封層140的上方，且第一導電層150具有至少一個第一孔洞152。詳細而言，第一孔洞152的數量會對應第一晶片型導通基板130的數量。也就是說，多個第一孔洞152會暴露出每個第一晶片型導通基板130的頂端。此外，第一孔洞152的尺寸會大於第一晶片型導通基板130中第一金屬柱132的尺寸，以使第一晶片型導通基板130和第一導電層150電性絕緣。另外，第一導電層150可以作為電磁幹擾的屏蔽結構，以避免外界電磁幹擾影響電子模塊1內部電子元件120的運作，降低電磁幹擾對運作中的電子元件120的影響程度。
焊料210位於第一孔洞152之中，並且電性連接第一晶片型導通基板130。焊料210的數量會對應第一孔洞152的數量以及第一晶片型導通基板130的數量，即每個第一晶片型導通基板130的上方會具有一個焊料210。此外，焊料210的體積會小於第一孔洞152的容積，以使焊料210和第一導電層150電性絕緣。第二晶片型導通基板220位於焊料210的上方，並且電性連接焊料210。整體而言，第一晶片型導通基板130會通過焊料210與第二晶片型導通基板220電性連接，使得第一晶片型導通基板130、焊料210以及第二晶片型導通基板220形成一整個導體，並且和第一導電層150電性絕緣。
第二晶片型導通基板220的結構與第一晶片型導通基板130大致相同，第二晶片型導通基板220包括第二金屬柱222以及第二絕緣材料層224，第二絕緣材料層224會包覆第二金屬柱222的表面。此外，在圖1中電子元件120的數量為兩個，第一、第二晶片型導通基板130、220、接墊114以及焊料210的數量皆為三個，然而，本實施例不限定電子元件120、第一、第二晶片型導通基板130、220、接墊114以及焊料210的數量。
第一晶片型導通基板130、第二晶片型導通基板220本身即為完整的導電結構，可以取代在傳統電路板上的導通孔。所以，無須鑽出導通孔，也無須對導通孔進行電鍍，因此可以減少導通孔內導電物質填充不均勻，而影響導電效果的情形。
第二模封層230位於第一導電層150的上方，覆蓋第一導電層150以及第二晶片型導通基板220，而第二模封層230的高度會略高於第二晶片型導通基板220的高度。此外，由於焊料210的體積小於第一孔洞152的容積，所以第二模封層230可通過第一孔洞152剩餘的容積與第一模封層140相連接，而第一模封層140以及第二模封層230連接形成一整體模封體時包圍住第一晶片型導通基板130、焊料210以及第二晶片型導通基板220。
另外，第一模封層140、第二模封層230的材料皆為絕緣材料，且第一模封層140以及第二模封層230的材料可為相同或相近的材料，例如兩者為環氧樹脂(epoxyresin)。因此，第一模封層140以及第二模封層230可使得第一晶片型導通基板130、焊料210以及第二晶片型導通基板220電性絕緣第一導電層150。
另外，第二模封層230更包括至少一第二孔洞232。第二孔洞232的數量會對應第二晶片型導通基板220的數量，即多個第二孔洞232會暴露出每個第二晶片型導通基板220的頂端。第二導電層240覆蓋第二模封層230以及第二晶片型導通基板220，並且電性連接第二晶片型導通基板220的第二金屬柱222。第二導電層240會通過第一晶片型導通基板130、焊料210以及第二晶片型導通基板220電性連接電路板110。
第二導電層240可為天線圖案層，以作為電子模塊1的天線，並用以收發無線信號。由於第二導電層240會通過第二晶片型導通基板220、焊料210以及第一晶片型導通基板130電性連接電路板110，因此第二導電層240所接收的無線信號可以傳至電路板110，並且通過電路板110上的線路傳遞至電子元件120。此時，第二模封層230可以作為第一導電層150以及第二導電層240之間的絕緣層，以避免電磁屏蔽結構與天線圖案的間產生電磁幹擾。
然而，在第一導電層150以及第二導電層240之間的模封層會產生電容的效應，可能會導致寄生電容，進而影響電子模塊1的效能。因此，第二模封層230以及第二晶片型導通基板220的高度以及第二模封層230所選用的材料會視天線層的設計以及電子模塊1的應用領域來進行設計，以降低寄生電容的影響。
以上所述為電子模塊1的結構，接下來將介紹電子模塊1的製造方法。圖1a至圖1g為圖1中的電子模塊1的製造方法示意圖。請參閱圖1a，首先，提供電路板110。電路板110具有上表面112以及接墊114，而接墊114裸露於上表面112。再來，可以通過表面粘著技術(surfacemounttechnology)將電子元件120與第一晶片型導通基板130設置於接墊114上，以電性連接電路板。。而第一晶片型導通基板130的高度會高過電路板110上最高電子元件120的高度。
在其它實施例中，電子元件120可用覆晶(flipchip)或是打線接合(wirebonding)的方式固定在上表面112。另外，第一晶片型導通基板130可以是以第一絕緣層134，環繞包覆第一金屬柱132。不過，第一晶片型導通基板130也可以是中空絕緣柱的內側側壁具有金屬材料覆蓋層。此外，第一晶片型導通基板130也可以是切割現有印刷電路板(pcb)來製成。
接下來，請參閱圖1b，形成第一模封層140於電路板110上，第一模封層140會覆蓋電子元件120、第一晶片型導通基板130、接墊114以及上表面112。之後，形成第一導電層150於第一模封層140上。第一導電層150可以作為電子模塊1防電磁幹擾的屏蔽結構。請參閱圖1c，再來，在對應第一晶片型導通基板130的位置上，對第一導電層150以及第一模封層140使用雷射或其它鑽孔技術進行鑽孔，以形成第一孔洞152，並暴露出第一晶片型導通基板130的頂端。
接著，請參閱圖1d，在每個第一孔洞152中，形成焊料210，並使用例如是smt技術在每個焊料210上設置第二晶片型導通基板220。之後，加熱焊料210，使得第二晶片型導通基板220固定在焊料210上，並且藉由焊料210電性連接第一晶片型導通基板130。
第二晶片型導通基板220的結構以及製造方式和第一晶片型導通基板130大致相同，在此不多做贅述。另外，不同於習知技術中，須在上下兩模封層內以通孔電鍍方式來導通兩層以上線路的作法，本發明中的第一晶片型導通基板130以及第二晶片型導通基板220為完整的導電結構，所以不需採用通孔電鍍，也不會有導通孔內部鍍覆不均勻的情況發生。
請參閱圖1e，之後，形成第二模封層230於第一導電層150上。第二模封層230會包覆第二晶片型導通基板220，並且填充第一孔洞152，使得第一晶片型導通基板130、焊料210以及第二晶片型導通基板220和第一導電層150電性絕緣。之後，在對應第二晶片型導通基板220的位置上，對第二模封層230進行鑽孔，以形成第二孔洞232，並暴露出第二晶片型導通基板220的頂端。
請接著參閱圖1f，形成第二導電層240於第二模封層230上，且第二導電層240電性導通第二晶片型導通基板220，並通過第二晶片型導通基板220、焊料210以及第一晶片型導通基板130電性連接電路板110。之後，可以圖案化第二導電層240以形成天線圖案層。在其它實施例中，可以在形成第二導電層240的同時一併形成天線圖案層，例如是圖案遮蔽(mask)搭配金屬噴塗。
圖1g為本發明一實施例的電子模塊單元1』的剖面示意圖。請同時參閱圖1f以及圖1g，電子模塊1可以依照實際需求再切割成小型的電子模塊單元1』。如圖1f所示，電子模塊1可以是利用雷射光束300的方式進行切割，以形成多個電子模塊單元1』(如圖1g所示)。
請參閱圖1g，之後可再依據實際需求，形成側邊金屬層154於電子模塊單元1』的側邊外表面。此側邊金屬層154會和第一導電層150電性連接，並且會延伸到第二模封層230、第一模封層140以及電路板110的側邊。另外，側邊金屬層154會和電路板110的接地墊(圖中未示)或者是接地面(圖中未示)相連接，以形成金屬遮蔽結構。另外，側邊金屬層154會和第二導電層240電性絕緣。
形成側邊金屬層154的方法包括在第二導電層240的上方形成遮蔽層(圖中未示)，例如是油墨層，覆蓋第二導電層240以及第二模封層230，以保護第二導電層240以及第二模封層230。再來，可以利用濺鍍(sputtering)、印刷(printing)或噴塗(spraying)等方式在電子模塊單元1』的側面形成側邊金屬層154。由於油墨層會保護第二導電層240以及第二模封層230，噴塗的金屬不會碰觸到第二導電層240以及第二模封層230，因此第二導電層240和側邊金屬層154會電性絕緣。側邊金屬層154形成之後，再將油墨層去除。
本發明的技術核心在於利用晶片型導通基板來取代現有技術中使用挖孔再塗填金屬的導通孔方法。
圖2a為本發明另一實施例電子模塊2的剖面示意圖。請參閱圖2a，電子模塊2僅包含電路板110、至少一個電子元件120、至少一個第一晶片型導通基板130、第一模封層140以及第一導電層150。而電子模塊2的結構大致與電子模塊1下層結構相同，在此不多做贅述。
圖2b為本發明另一實施例的電子模塊單元2』的剖面示意圖。電子模塊單元2』即為電子模塊2依照實際需求再切割成小型的電子模塊單元2』。並且可以在電子模塊單元2』的側面形成側邊金屬層154』，且此側邊金屬層154』會和第一導電層150以及電路板110電性連接，以形成一電磁遮蔽結構。此外，電子模塊單元2』的結構大致與電子模塊2下層結構相同，在此不多做贅述。
綜上所述，本發明提供了一種電子模塊以及其製造方法，此電子模塊將晶片型導通基板作為元件裝設在電路板上，並且用以連接天線圖案層以及電路板。此種晶片型導通基板為完整的導電結構，因此可以取代一般電路中所使用的導通孔結構，故本發明無須鑽出導通孔，也無須對導通孔進行電鍍，因此可以減少導通孔內部缺陷形成的機會，使得電路板的導通效果提升。
以上所述僅為本發明的實施例，其並非用以限定本發明的權利要求範圍。任何本領域普通技術人員在不脫離本發明的精神與範圍內，所作的更動及潤飾的等效替換，仍為本發明的權利要求範圍內。