电子模块及其制造方法

电子模块及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种电子模块及其制造方法，电子模块包括基板、电子元件、模封层及复合电磁波遮罩层。电子元件配置于基板上。模封层覆盖电子元件与基板的部分承载面，其中模封层具有一上表面，上表面上具有一立体几何图案。复合电磁波遮罩层顺形地覆盖于模封层的上表面上，以屏蔽电磁波，其中复合电磁波遮罩层包含磁性材料层及导电材料层。
【专利说明】电子模块及其制造方法

【技术领域】
[0001] 本发明乃关于一种电子模块，特别是指一种具有电磁波遮蔽结构的电子模块。

【背景技术】
[0002] 现今大部分的电子产品，例如：智能手机、膝上型电脑或平板电脑等，朝向微型化、 薄型化、多功能及高速化的目标发展。为了因应市场的需求，电子产品内的电子元件需随之 缩小，同时还需具备更高的运算频率。由于电子元件分布密度过高，且电子元件之间的信号 传输线路的距离越来越近，加上电子元件需在很高的工作频率下操作，使得来自电子产品 外部电磁辐射或内部的电子元件相互之间的电磁干扰情形也日益严重。
[0003] 为了防止电磁波对电子元件造成电磁干扰（Electromagnetic Interference, EMI)，各种防电磁波干扰的对策也因应而生。现有技术包括通过适当的线 路与设计，来降低来自于电子产品内部的干扰，例如通过EMI滤波器、电容器与电感器等元 件。而来自外界的电磁波辐射，则以可屏蔽电磁波的材料所制作的外壳予以阻隔。
[0004] 而在公开的美国专利号5371404中，则揭示为了屏蔽电磁波对于多个电子元件的 干扰，封装时采用混掺70?75%金属材料的环氧树脂（印oxy)作为封装层。但采用此种方 式却对封装后电子元件的电性，产生不良的影响，甚至是使电子元件在封装后效能降低或 是失效。
[0005] 因为70%?75%的金属很难均匀分布于环氧树脂内，而是沉积在封装层底部，形成 金属聚集区与环氧树脂区的分层结构。因金属热膨胀系数远大于环氧树脂的热膨胀系数， 当电路板在组装过程中受热时，容易造成分层（De-lamination)的问题。
[0006] 再者，由于金属与金属间夹有环氧树脂薄膜，形成类似电容的结构，也可能影响原 本电子元件的特性。并且，靠近主动元件的金属层所造成耦合的电容效应，将使电子元件失 效或降低性能。


【发明内容】

[0007] 本发明的目的在于提供一种具有电磁遮蔽结构的电子模块，此电磁遮蔽结构包含 立体几合图案的上表面，并在上表面顺形地覆盖上至少一复合电磁波遮罩层。
[0008] 本发明实施例提供一种电子模块，包括基板、至少一电子元件、模封层及复合电磁 波遮罩层。电子元件形成于基板上。模封层包覆电子元件与部分基板，其中模封层具有至 少一侧壁及一上表面，该上表面具有一立体几何图案。复合电磁波遮罩层顺形地覆盖于模 封层上表面及侧壁上，其中复合电磁波遮罩层包含一磁性材料层及一导电材料层。
[0009] 本发明的实施例更提供一种具有电磁遮蔽结构电子模块的制造方法，包括改变电 子模块表面，使之成为具有立体几合图案的上表面，并通过顺形遮蔽涂布的方法在上表面 顺形地覆盖上至少一复合电磁波遮罩层。
[0010] 包括下列步骤：提供一基板，基板上已预先形成至少一电子元件；接着，在基板上 形成模封层包覆电子元件与部分基板，其中该模封层并具有至少一侧壁及一上表面，并在 该上表面上形成一立体几何图案；接着，形成一复合电磁波遮罩层顺形地覆盖模封层上表 面及侧壁。
[0011] 本发明实施例中所提供的电子模块表面具有特殊立体几何结构，可增加电子模块 的表面积，除了可辅助屏蔽电磁波之外，也可兼具散热效果。此外，电子模块使用复合电磁 波遮罩层来解决电磁干扰问题，不会影响电路的正常工作，因此不需要改变电路设计，易整 合于目前业界的工艺当中。
[0012] 为了能更进一步了解本发明为达成既定目的所采取的技术、方法及功效，请参阅 以下有关本发明的详细说明、图式，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得以深入且 具体的了解，然而所附图式与附件仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。

【专利附图】

【附图说明】
[0013] 图1显示本发明实施例电子模块的剖面侧视图。
[0014] 图2显示图1的电子模块的俯视图。
[0015] 图3A至图3D显示本发明实施例的电子模块在不同阶段工艺的剖面示意图。
[0016] 其中，附图标记说明如下：
[0017] 电子模块1
[0018] 基板 10
[0019] 承载面101
[0020] 底面 102
[0021] 接垫 103
[0022] 电子元件11a?lid
[0023] 模封层12
[0024] 上表面 120、120'
[0025] 第一沟槽 121
[0026] 第二沟槽 122
[0027] 突起物13
[0028] 基底 130
[0029] 凸部 132
[0030] 复合电磁波遮罩层14
[0031] 导电材料层141
[0032] 磁性材料层142
[0033] 雷射钻头200
[0034] 第一雷射光L1
[0035] 第二雷射光L2
[0036] 第一距离D1
[0037] 第二距离D2
[0038] 第一沟槽宽度dl
[0039] 第二沟槽宽度d2

【具体实施方式】
[0040] 请参考图1。图1显示本发明实施例电子模块的剖面侧视图。电子模块1包括基 板10、电子兀件11a?lid、模封层12及复合电磁波遮罩层14。
[0041] 基板10具有承载面101以及底面102。基板10并具有多个预先设置的接垫103 与线路层（未绘示）。接垫103为导电材料，例如：铜所制成，以电性连接至导电线路（未 绘示）或是接地面（未绘示）。其中，接垫103与线路层（未绘示）皆位于基板10上或埋 入基板10。基板10的材质可依工艺与产品需求而不同，例如半导体产业是含硅的半导体晶 片，在其它应用上可以是PCB基板或是玻璃基板，或是其它材质。
[0042] 本实施例中，基板10的承载面101上设有四个电子元件11a?lld，分别具有不 同功能。电子元件11a以覆晶接合的方式设置于基板10的承载面101上。电子元件lib、 11c及lid可以是电阻器、电感器或电容器。基板10上所配置的电子元件的种类与数量是 依据实际需求而设计，并非用以限制本发明。
[0043] 模封层12包覆电子元件11a?lid与基板10的部分承载面101。在一实施例中， 除了基板10底面102未被模封层12所包覆之外，基板10的其他部分及电子元件11a? lid皆会被模封层12所包覆。模封体12的材质例如为环氧树脂或硅胶。所述模封层12具 有多个侧壁（未标号）及一上表面120,本实施例中，所述的上表面120即为模封层12的顶 面，并具有立体几何图案，以减弱电磁波的强度，同时亦可增加模封层12表面的散热面积。 本发明实施例中，立体几何图案例如包括多个分散的突起物13,这些突起物13可以呈阵列 排列或是非规则排列。
[0044] 突起物13的立体几何形状可以是立方体、圆柱体、金字塔形或圆锥体。在本发明 实施例中，可通过设计模封层12表面的几何结构来辅助屏蔽电磁波。因为电磁波辐射到物 体表面时将发生吸收与散射，而物体表面的几何结构将对电磁波的散射产生影响。例如，物 体表面几何结构能使电磁波产生破坏性干涉，以使辐射强度衰减。
[0045] 请同时参照图2。图2显示图1的电子模块未覆盖复合电磁波遮罩层前的俯视图。 值得说明的是，在图1及图2的实施例中，这些突起物13凸出于上述上表面120,并呈阵列 排列，且任两相邻突起物13的间距可依据电磁波的波长而做设计。在一实施例中，相邻两 突起物13之间距范围为电磁波波长的1/4倍至1/20倍。突起物13的设置可以使入射的 电磁波产生破坏性干涉，而降低电磁波的强度。
[0046] 在另一实施例中，每一突起物13具有基底130及凸部132,凸部132凸设于基底 130上。基底130和凸部132可分别用以消减不同波长电磁波的强度，其中任两相邻基底 130之间的第一距离D1与任两相邻凸部132之间的第二距离D2不同。
[0047] 在一实施例中，第一电磁波频率例如是5GHz，则任两相邻基底130之间的第一距 离D1为第一电磁波波长的1/4至1/20倍，以消减第一电磁波强度。第二电磁波频率例如 是1GHz，则任两相邻凸部132的第二距离D2为第二电磁波波长的1/4至1/10倍，以减弱第 二电磁波强度。当第一电磁波及第二电磁波从电子元件发散或从电子模块外入射到模封层 12表面的不同位置时，通过模封层12表面基底130及凸部132的设置，可分别使入射的第 一电磁波及第二电磁波产生破坏性干涉，而减弱第一电磁波及第二电磁波的强度。
[0048] 而形成立体几何图案的方式例如采用雷射工艺（laser process)，也就是以雷射 钻头对模封层12进行切割而于平面120上，形成多个突起物13。上述雷射工艺所使用的 雷射可以是二氧化碳雷射或紫外光亚格雷射（UV-YAGlaser)等。另外，移除部分模封体12 以形成这些突起物13的方法，也可以例如采用电浆蚀刻、化学蚀刻或机械切割等方式来制 作。另一实施例中，是在形成模封层12的同时，通过顶模塑封（top-gate molding)工艺， 一并在模封层上表面形成立体几何图案。
[0049] 复合电磁波遮罩层14顺形地覆盖于这些突起物13及模封层12表面上，以屏蔽电 磁波。本发明实施例的复合电磁波遮罩层14包括一导电材料层141及一磁性材料层142。 一般而言，导电材料较磁性材料容易氧化，故本发明实施例先以导电材料层141顺形地覆 盖于模封层12的上表面120及侧壁上，再以磁性材料层142覆盖于导电材料层141上。但 本发明并不以此为限，在不同材料的选用搭配下，也可以是先以磁性材料层142顺形地覆 盖于模封层12的上表面120及侧壁上，再以导电材料层141覆盖于磁性材料层142上。
[0050] 另外，磁性材料层142的厚度依据不同材料而定。磁性材料层142可选自由 钥、镍、钴及铁所形成的群组其中一种，例如是碳钢、钨钢或铝镍钴合金等铁磁性材料 (ferromagnetic material),或例如是钡铁氧磁体（barium ferrate)或银铁氧磁体 (strontium ferrite)等亚铁磁性材料（ferrimagnetic material)。磁性材料层 142 也可 以是由铁层经氮化处理后形成氮化铁层。
[0051] 导电材料层141的电导率（0 )越高，越能有效吸收电磁波。导电材料层141 的厚度依材料不同而不同，且其可由例如金属材料、合金材料、导电高分子材料或上述材 料的组合所形成的多层导电材料层。在一实施例中，导电材料层141的组成可以选择由 金、铜、铝及银所组成的群组其中的一种。导电材料层141及磁性材料层142可通过喷 镀（spray coating)、电镀（electroplating)、无电镀 electrolessplating)、蒸镀或溉镀 (sputtering)等工艺而形成。
[0052] 请参照图3A至3D，显示本发明实施例的电子模块在不同阶段工艺的剖面示意图。 请先参照图3A，首先提供基板10,且基板10的承载面101上已预先形成至少一电子元件 (例如电子元件11a?lib其中之一种）及模封层12。模封层12包覆电子元件11a?lid 与基板10,并具有一上表面120'。本实施例中，是进行封胶工艺以形成模封层12,而封胶工 艺例如为覆盖成形工艺（over-molding process)。
[0053] 接着以一雷射工艺于模封层的上表面120'上切割出立体几何图案。请参照图3B 及图3C。在本实施例中，是利用雷射工艺（laser process)，以雷射钻头200对模封层12 进行纵向及横向切割，而于平面120上形成多个突起物13的阵列。工艺所使用的雷射可以 是二氧化碳雷射或紫外光亚格雷射（UV-YAG laser)等。
[0054] 本实施例中形成多个突起物13分散于模封层12上表面120'的方法，还包括进行 两阶段的雷射切割。请参照图3B，进行第一阶段的雷射切割时，利用雷射钻头200以第一雷 射光L1切割模封层12表面，形成多条第一沟槽121，其中这些第一沟槽121彼此交错，从而 形成突起物13的基底130。此外，第一沟槽121的深度小于模封层12的厚度，所以在进行 第一阶段雷射切割之后，模封层12与基板10不会被切割成多个独立单元。
[0055] 进行第二阶段的雷射切割时，请参照图3C，雷射钻头200以第二雷射光L2,沿着这 些第一沟槽121来切割模封层12,形成第二沟槽122,形成突起物13的凸部132。其中第 一雷射光L1的光束腰（beam waist)小于第二雷射光L2的光束腰，因而第二沟槽122的宽 度d2与第一沟槽121的宽度dl不同。本实施例中，第二沟槽122的宽度d2小于第一沟槽 121的宽度dl，且第二沟槽122的深度小于第一沟槽121的深度。
[0056] 在其他实施例中，形成突起物13的方法，也可以采用电浆蚀刻、化学蚀刻或机械 切割等方式来制作。在本发明又一实施例中，则是在以一封胶工艺形成模封层12时，通过 一顶模塑封（top-gate molding)工艺，于上表面120' 一并形成立体几何图案。
[0057] 接着请参照图3D，形成复合电磁波遮罩层14顺形地覆盖模封层12的上表面120' 及侧壁。本发明实施例中，形成复合电磁波遮罩层14的步骤包括先形成一导电材料层141 顺形地覆盖模封层12的侧壁及上表面上，再形成磁性材料层142覆盖导电材料层141。
[0058] 如前所述，形成导电材料层141及磁性材料层142时，是通过喷镀（spray coating)、电镀（electroplating)、无电镀（electrolessplating)、蒸镀或溉镀 (sputtering)工艺。
[0059] 在本实施例中，形成磁性材料层142的方法包括将溶剂及磁性材料混合，其中磁 性材料例如钥、镍、钴、铁或其混合材料，再利用喷镀（spray coating)方式形成前述的磁性 材料层142之后，再加热固化（curing)。再另一实施例中，也可以先形成一铁层覆盖模封层 12,再进行氮化处理，以使铁层形成一氮化铁层，以作为磁性材料层14。
[0060] 本发明实施例中，电子模块表面立体几何结构的设计可辅助减弱电磁波的强度， 并可增加电子模块的表面积，以提升散热的效果。此外，结合复合电磁波遮罩层来解决电 磁干扰问题，不会影响电路的正常工作，因此不需要改变电路设计，易合并于现有的工艺之 中。
[0061] 以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以限定本发明的专利保护范围。任何本 领域技术人员，在不脱离本发明的精神与范围内，所作的更动及润饰的等效替换，仍为本 发明的专利权利要求保护范围内。
【权利要求】
1. 一种电子模块，其特征在于包括： 基板，具有承载面； 至少一电子元件，配置于该承载面上； 模封层，包覆该电子元件，并覆盖部分该承载面，其中该模封层具有至少一侧壁及上表 面，该上表面具有立体几合图案；及 复合电磁波遮罩层，顺形地覆盖于该上表面及该侧壁，其中该复合电磁波遮罩层包含 磁性材料层及导电材料层。
2. 根据权利要求1的电子模块，其特征在于该立体几合图案包括多个呈阵列排列或呈 非规则排列的突起物。
3. 根据权利要求2的电子模块，其特征在于该些突起物为立方体、圆柱体、金字塔或圆 锥体。
4. 根据权利要求2的电子模块，其特征在于各该突起物包括： 基底，其中任两相邻基底之间相距第一距离；及 凸部，突出于该基底上，其中任两相邻凸部之间相距第二距离，并且该第二距离与该第 一距离不同。
5. 根据权利要求4的电子模块，其特征在于该第一距离为第一电磁波波长的1/4倍至 1/20倍，该第二距离为第二电磁波波长的1/4倍至1/10倍。
6. 根据权利要求1的电子模块，其特征在于该磁性材料层为铁磁性材料层或亚铁磁性 材料层或一包含钥、镍、钴以及铁所形成的群组其中一种的材料层。
7. 根据权利要求1的电子模块，其特征在于该磁性材料层形成于该导电材料层上。
8. -种电子模块的制造方法，其特征在于包括： 提供基板，其中至少一电子元件配置于该基板； 在该基板上形成模封层包覆该电子元件与部分该基板，其中该模封层具有至少一侧壁 及上表面，并且在该上表面上形成立体几何图案；及 形成复合电磁波遮罩层顺形地覆盖该侧壁及该上表面上。
9. 根据权利要求8的制造方法，其特征在于形成该复合电磁波遮罩层的步骤还包括： 形成导电材料层顺形地覆盖该侧壁及该上表面上；及 形成磁性材料层覆盖该导电材料层。
10. 根据权利要求8的制造方法，其特征在于形成该模封层的步骤包括： 进行封胶工艺，形成该模封层；及 以雷射工艺在该模封层的该上表面切割出该立体几何图案。
【文档编号】H01L21/56GK104103631SQ201310115216
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月3日 优先权日:2013年4月3日
【发明者】陈仁君, 张欣晴 申请人:环旭电子股份有限公司, 环鸿科技股份有限公司