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TWI849795B - 電子封裝模組及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一種電子封裝模組及其製造方法，此方法包含提供一線路基板，此線路基板包含一第一表面。在第一表面上，設置一中介基板以及至少一第一電子元件。接著，在第一表面上形成包覆第一電子元件以及中介基板的第一密封層。在第一密封層上設置一遮蔽材料，使遮蔽材料覆蓋中介基板，且遮蔽材料的開口與第一電子元件重疊。以遮蔽材料作為遮罩，在第一密封層上沉積一導熱焊料，並且在移除遮蔽材料之後，連接中介基板與一主板。如此，可通過第一密封層上的導熱焊料，加速電子元件往主板方向的散熱。

Description

電子封裝模組及其製造方法
本發明有關於一種電子封裝模組，特別是指一種具熱焊料的封裝模組以及其製造方法。
雙面表面黏著技術（double sided surface mount technology，double sided SMT）是將電子元件設置於線路基板的相對兩表面上，並且利用介接板（frame board）將設有電子元件的線路基板電性連接至主板（main board），以形成一個雙面模封架構。此雙面模封架構雖然能增加電子元件設置的數量，但其內部電子元件產生的熱須以傳導的方式向外傳遞至模封表面，直接通過空氣對流逸散，或者經由介接板傳導至主板來散熱。
然而，由於雙面模封架構的其中一面與主板相連，所以靠近主板的電子元件無法以通過空氣對流逸散的方式散熱，故會降低散熱效率，進而對電子元件造成不良影響。特別是在靠近主板側的電子元件會衍生嚴重的熱堆積問題。
因此，本發明提供了一種電子封裝模組以及其製造方法，藉以提升散熱的效率。
本發明提供了一種電子封裝模組的製造方法，包含提供一線路基板，此線路基板包含一第一表面；在第一表面上，設置一中介基板以及至少一第一電子元件，其中中介基板包含一遠離線路基板的接面；在第一表面上，形成一第一密封層，其中第一密封層包覆第一電子元件以及中介基板；在第一密封層上，設置一遮蔽材料，使遮蔽材料覆蓋中介基板，其中遮蔽材料具有至少一開口，而此開口與第一電子元件重疊；以遮蔽材料作為遮罩，在第一密封層上，沉積一導熱焊料，其中導熱焊料與第一電子元件之間不直接接觸；在沉積導熱焊料之後，移除遮蔽材料；以及在移除遮蔽材料之後，連接中介基板與一主板，其中中介基板的接面面向於主板。
本發明還提供一種電子封裝模組，包含一線路基板，具有一第一表面以及一第二表面；一個第一電子元件，位於第一表面上；一中介基板，位於第一表面上，並且電性連接線路基板；一第一密封層，包覆第一電子元件以及中介基板；一導熱焊料，覆蓋第一密封層，並且覆蓋第一電子元件，其中第一電子元件與導熱焊料之間存有第一密封層，且第一電子元件不直接接觸導熱焊料。
基於上述，本發明是在電子封裝模組面向於主板的一側上，與電子元件重疊的模封區域，設置導熱焊料。由於此導熱焊料位於封裝模組與主板之間，故能提升電子元件產生的熱直接傳遞至主板的效率，進一步提升電子封裝模組的散熱效果。
本發明至少一實施例揭露一種電子封裝模組的製造方法，由圖1A至圖1F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包含表面100f。接著，如圖1B所示，在線路基板100的表面100f上，設置中介基板120以及至少一個電子元件140。在本實施例的圖式中，僅繪示出三個電子元件140作為說明，然而本發明不限於此，電子元件140的數量可以是一個以上。
在部分的實施例中，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100f並暴露出多個接墊（pad，未繪示）在表面100f上。而電子元件140則是通過這些接墊，以多個焊點102焊接於線路基板100上，以使電子元件140與線路基板100電性連接。這些焊點102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140與線路基板100電性連接。其中電子元件140可以是已封裝的晶片（chip）或者未經封裝的晶粒（die）。
請繼續參考圖1B，中介基板120包含接面120i，且接面120i位於遠離線路基板100的一側，即接面120i是背對於線路基板100的表面100f。在本實施例中，中介基板120的數量為一個，並且包含至少一個開口122，而電子元件140則是設置於開口122中。然而，在本發明的其他實施例中，中介基板120的數量可以是一個以上，且每一個中介基板120可以包含一個以上（例如一個）的開口122。
與電子元件140連接線路基板100的方式相同，中介基板120也是通過暴露於線路基板100上的接墊（未繪示），以多個焊點102與線路基板100電性連接。值得一提的是，雖然在本實施例中，中介基板120的接面120i高於電子元件140的頂端，但本發明不限於此。在其他實施例中，中介基板120的接面120i也可以低於電子元件140的頂端，或者與其齊平。
在線路基板100上設置中介基板120以及電子元件140之後，請參考圖1C，在表面100f上形成密封層160，使密封層160包覆電子元件140以及中介基板120。此密封層160的材料可以包含有機樹脂（如環氧樹脂）等絕緣材料或其相似物。在本實施例中，密封層160是完全包覆電子元件140以及中介基板120。然而，在本發明的其他實施例中，密封層160可以暴露中介基板120的接面120i的一部分。換句話而言，中介基板120可以不被密封層160完全覆蓋。
接下來，如圖1D所示，在密封層160上設置遮蔽材料180，並且使遮蔽材料180覆蓋中介基板120。由於本實施例中的接面120i未暴露出密封層160，故遮蔽材料180與中介基板120不直接接觸。然而在其他實施例中，遮蔽材料180可以直接接觸於中介基板120。
圖2為遮蔽材料180的局部示意圖，請一併參考圖1D以及圖2，其中遮蔽材料180具有至少一開口182，而開口182與電子元件140重疊，以使電子元件140不被遮蔽材料180覆蓋。遮蔽材料180可以是鋼板或者其他合金板材，但本發明中的遮蔽材料180並不限於金屬板。舉例而言，遮蔽材料180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）。
如圖2所示，遮蔽材料180可以包含多個開口182。由於這些開口182須與電子元件140重疊，而電子元件140是設置於中介基板120的開口122中，故開口182的數量及位置是依照中介基板120的開口122來配置。另一方面，雖然在本實施例中，遮蔽材料180完全覆蓋中介基板120（甚至超出於中介基板120），但本發明不限於此。在其他的實施例中，遮蔽材料180可以僅部分覆蓋中介基板120。換言之，遮蔽材料180的開口182以及中介基板120的開口122兩者的尺寸與形狀可以不相同。
請參考圖1E，以遮蔽材料180作為遮罩，在密封層160上沉積導熱焊料190。值得注意的是，導熱焊料190與電子元件140之間不直接接觸，且在兩者之間還存有密封層160。在本實施例中，可以通過濺鍍（sputtering）、鋼板印刷（stencil printing）或其他類似的方法，將導熱焊料190沉積於密封層160上，而其中導熱焊料190的材料可以包含例如銅或錫等可焊接金屬及其合金。
如圖3所示，在本實施例中，導熱焊料190是以單一個區塊的形式沉積在每一個開口182中，其中圖3是省略遮蔽材料180而繪製。值得一提的是，在部分實施例中，每一個開口182（未標示）中的導熱焊料190可以由多個區塊組合而成。舉例而言，請參考圖4所示的另一實施例，其中圖4亦是省略遮蔽材料180而繪製。在單一開口182（未標示）中包含多個導熱焊料190的區塊（未標示），且這些區塊之間彼此分隔。如此一來，在以焊錫的方式對導熱焊料190進行焊接時，可以提高導熱焊料190厚度的均勻性，防止導熱焊料190不均勻溢流。
在沉積導熱焊料190之後，即移除遮蔽材料180。在本實施例中，可以在移除遮蔽材料180之後，通過例如機械切割、雷射切割或離子束切割等方式，切割線路基板100、密封層160以及中介基板120。請參考圖1F，切割裝置p從表面100s切割線路基板100，沿著線路基板100的法線方向切割，以形成多個完全分割的電子封裝單體，其中圖1F所示的切割裝置p可以是切割刀具、雷射光束或離子束。
應注意到，雖然本實施例是在導熱焊料190形成之後進行切割，然而進行此一切割步驟的順序不限於此。實務上，也可以在設置遮蔽材料180之前，切割線路基板100、密封層160以及中介基板120。
請進一步參考圖5，在移除遮蔽材料180並且切割而形成電子封裝單體之後，連接中介基板120與一主板510。連接兩者時，中介基板120的接面120i面向於主板510，亦即線路基板100的表面100f面向於主板510而連接。在此步驟中，首先在中介基板120的接面120i上，設置多個焊接材料502，其中焊接材料502與焊點102兩者的構成材料可以相同。接著，以焊接的方式，連接這些焊接材料502與主板510。
除此之外，在本實施例中，以密封層160上的導熱焊料190焊接主板510，以使密封層160與主板510連接，從而將電子封裝單體固定於主板510上。由於導熱焊料190與主板510直接接觸，故可以通過主板510對導熱焊料190進行接地。
本發明更揭露一種電子封裝模組，其至少一實施例的結構請參考圖5所示，此實施例的電子封裝模組50包含線路基板100、中介基板120、電子元件140、密封層160以及導熱焊料190。線路基板100具有表面100f以及相對於表面100f的表面100s，而電子元件140位於表面100f上，並且通過多個焊點102電性連接線路基板100。這些焊點102可以是錫球、銅柱或適用於電性連接的各種連接結構。在本實施例的圖式中，僅繪示出三個電子元件140作為說明，然而本發明不限於此，電子元件140的數量可以是一個以上。另一方面，中介基板120也位於表面100f上，並且以多個焊點102電性連接線路基板100。
請繼續參考圖5，密封層160包覆電子元件140以及中介基板120。密封層160的材料可以包含有機樹脂（如環氧樹脂）等絕緣材料或其相似物。在本實施例中，密封層160是完全包覆電子元件140，另一方面，密封層160可以暴露中介基板120的一部分。換句話而言，中介基板120可以不被密封層160完全覆蓋。
導熱焊料190位於密封層160上，並且與密封層160以及電子元件140重疊。如圖5所示，在本實施例中，電子元件140與導熱焊料190之間存有密封層160，且電子元件140不直接接觸導熱焊料190。換言之，電子元件140與導熱焊料190之間以密封層160完全分隔，彼此之間不直接接觸。除此之外，密封層160還具有遠離線路基板100的表面160f，而導熱焊料190凸出表面160f。然而，本發明不限於此，在其他的實施例中，導熱焊料190也可以與表面160f切齊，亦或是凹陷於表面160f。
本實施例的電子封裝模組50還包含主板510，且主板510連接導熱焊料190。中介基板120與電子元件140位於線路基板100與主板510之間，並且是通過位於中介基板120上的多個焊接材料502電性連接中介基板120與主板510。焊接材料502與焊點102兩者的構成材料可以相同。主板510上還包含焊墊515，本實施例通過這些焊墊515來連接主板510與導熱焊料190。值得一提的是，為了使導熱焊料190接地，至少一個焊墊515可以電性連接接地線路。
圖6A至圖6B繪示本發明另一實施例的電子封裝模組製造方法的剖視圖，其中圖6A的步驟可以接續於圖1C的實施例之後。由於此一實施例在圖6A以前的步驟相同於前述實施例的圖1A至圖1C，故不在此重複贅述。
請參考圖6A，在形成密封層160之後，在線路基板100的另一表面100s上設置電子元件640，其中電子元件640的種類可相同於電子元件140的種類。表面100f與表面100s分別位於線路基板100的相對兩側，而電子元件640可以通過多個焊點602電性連接線路基板100，其中焊點602可相同於焊點102。在本實施例的圖式中，繪示出數個（4個）電子元件640作為說明。然而本發明不限於此，電子元件640的數量可以是一個以上，例如一個。
請進一步參考圖6B，設置電子元件640之後，在表面100s上形成密封層660，使密封層660包覆電子元件640。此密封層660的材料可以包含有機樹脂（如環氧樹脂）等絕緣材料或其相似物。
本實施例圖6B之後的步驟相似於前述實施例，如圖1D至圖1F所示的步驟。然而，本實施例與前述實施例的差異在於，可以在設置遮蔽材料180之後，在密封層660上沉積導電層670，如圖6C所示。由於導電層670完全覆蓋電子元件640，故導電層670可以用於電磁屏蔽電子元件640。導電層670的材料可以包含金屬（例如銅、鎳或合金）、導電膠或其他材料，並且可以通過噴塗、濺鍍、化學鍍膜或類似的方式沉積而成。應特別注意到，本實施例須在沉積導電層670之前先進行切割，導電層670才得以覆蓋電子元件640的側面。
圖7為本發明另一實施例的電子封裝模組70的剖視圖。與圖5所示的電子封裝模組50差異在於，電子封裝模組70還包含電子元件640以及密封層660。在本實施例中，四個電子元件640位於線路基板100的表面100s上，線路基板100與電子元件640之間是以多個焊點602電性連接。然而本發明不限於此，電子元件640的數量可以是一個以上。
此外，在部分實施例中，表面100s上甚至可以不具有電子元件640，而是包含其他裝置，例如天線，其中電子封裝模組70可不包括圖6C所示的導電層670。在本實施例中，密封層660覆蓋電子元件640，且密封層660是完全覆蓋電子元件640。但在其他實施例中，密封層660可以部分覆蓋電子元件640，或者可以不覆蓋電子元件640。
綜上所述，通過本發明的電子封裝模組中的導熱焊料，可以提升電子元件產生的熱傳導至主板（亦即，由電子元件沿遠離線路基板的方向）的效率，從而提升電子封裝模組的散熱效果。另一方面，由於導熱焊料焊接於主板上，故能提升電子封裝單體與主板之間的接合力，進一步提高訊號焊點與主板間連接的可靠度（reliability）。
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 100f、100s、160f:表面 102、602:焊點 120:中介基板 120i:接面 122、182:開口 140、640:電子元件 160、660:密封層 180:遮蔽材料 190:導熱焊料 50、70:電子封裝模組 502:焊接材料 510:主板 515:焊墊 670:導電層 p:切割裝置
圖1A至圖1F繪示本發明一實施例的電子封裝模組製造方法的剖視圖。 圖2繪示本發明一實施例的遮蔽材料的上視圖。 圖3繪示圖1E的上視圖。 圖4繪示本發明另一實施例的電子封裝模組製造方法的局部上視圖。 圖5繪示本發明一實施例的電子封裝模組的剖視圖。 圖6A至圖6C繪示本發明另一實施例的電子封裝模組製造方法的剖視圖。 圖7繪示本發明另一實施例的電子封裝模組的剖視圖。
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
100f、100s、160f:表面
102:焊點
120:中介基板
120i:接面
140:電子元件
160:密封層
190:導熱焊料
50:電子封裝模組
502:焊接材料
510:主板
515:焊墊

Claims (12)

  1. 一種電子封裝模組的製造方法，包含：提供一線路基板，所述線路基板包含一第一表面；在所述第一表面上，設置一中介基板以及至少一第一電子元件，其中所述中介基板包含一遠離所述線路基板的接面；在所述第一表面上，形成一第一密封層，其中所述第一密封層包覆所述第一電子元件以及所述中介基板；在所述第一密封層上，設置一遮蔽材料，使所述遮蔽材料覆蓋所述中介基板，其中所述遮蔽材料具有至少一開口，而所述開口與所述第一電子元件重疊；以所述遮蔽材料作為遮罩，在所述第一密封層上，沉積一導熱焊料，其中所述導熱焊料與所述第一電子元件之間不直接接觸；在沉積所述導熱焊料之後，移除所述遮蔽材料；以及在移除所述遮蔽材料之後，連接所述中介基板與一主板，其中所述中介基板的所述接面面向於所述主板。
  2. 如請求項1所述的方法，其中連接所述中介基板與所述主板的步驟包含：在所述中介基板的所述接面上，設置多個焊接材料；以及連接所述焊接材料與所述主板。
  3. 如請求項1所述的方法，還包含：以所述導熱焊料，焊接所述主板，以使所述第一密封層與所述主板連接。
  4. 如請求項1所述的方法，還包含：通過所述主板，接地所述導熱焊料。
  5. 如請求項1所述的方法，其中在移除所述遮蔽材料之後，切割所述線路基板、所述第一密封層以及所述中介基板。
  6. 如請求項1所述的方法，其中在設置所述遮蔽材料之前，切割所述線路基板、所述第一密封層以及所述中介基板。
  7. 如請求項1所述的方法，還包含：在所述線路基板的一第二表面上，設置一第二電子元件，其中所述第一表面與所述第二表面位於所述線路基板的相對兩側；以及在所述第二表面上，形成一第二密封層，其中所述第二密封層包覆所述第二電子元件。
  8. 如請求項7所述的方法，還包含：在所述第二密封層上，沉積一導電層，其中所述導電層 完全覆蓋所述第二電子元件。
  9. 一種電子封裝模組，包含：一線路基板，具有一第一表面以及一第二表面；一個第一電子元件，位於所述第一表面上；一中介基板，位於所述第一表面上，並且電性連接所述線路基板；一第一密封層，包覆所述第一電子元件以及所述中介基板；一導熱焊料，覆蓋所述第一密封層，並且覆蓋所述第一電子元件，其中所述第一電子元件與所述導熱焊料之間存有所述第一密封層，且所述第一電子元件不直接接觸所述導熱焊料；以及一主板，連接所述導熱焊料，其中所述中介基板與所述第一電子元件位於所述線路基板以及所述主板之間，其中所述第一密封層具有一遠離所述線路基板的第三表面，而所述導熱焊料凸出於所述第三表面。
  10. 如請求項9所述的電子封裝模組，還包含：一第二電子元件，位於所述第二表面上；以及一第二密封層，覆蓋所述第二電子元件。
  11. 如請求項9所述的電子封裝模組，其中所述主板包含： 一焊墊，連接所述主板及所述導熱焊料。
  12. 如請求項9所述的電子封裝模組，還包含：多個焊接材料，位於所述中介基板的一接面上，並且連接所述主板。
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