用于多屏蔽芯片的三维柔性基板封装结构及制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用于多屏蔽芯片的三维柔性基板封装结构，包括一柔性基板，所述柔性基板中预设有第一金属屏蔽层和第二金属屏蔽层；需屏蔽芯片分别贴装在柔性基板正反面，柔性基板两侧部位分别向柔性基板正面中间弯折，形成两个U型屏蔽部；两个U型屏蔽部各自的上方柔性基板在高度方向上部分重叠，且第二个U型屏蔽部的上方柔性基板在第一个U型屏蔽部的上方柔性基板之上。第一需屏蔽芯片分布在第一个U型屏蔽部内，第二需屏蔽芯片分布在第一个U型屏蔽部上方柔性基板和第二个U型屏蔽部上方柔性基板间。金属屏蔽层将需屏蔽芯片包覆在内。本发明解决了较强电磁辐射芯片对外界的电磁干扰问题，并且封装结构更加紧凑。
【专利说明】用于多屏蔽芯片的三维柔性基板封装结构及制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种封装结构，尤其是一种采用柔性基板的电磁屏蔽封装结构。
【背景技术】
[0002]随着微电子技术的发展，微电子处理功能的复杂、多样化，使得微电子中基板中电子元件的集成密度越来越大，势必增加微组装密度和集成度的骤然提高，对于有限空间内提高封装的整体集成度和对较强电磁辐射的器件进行电磁屏蔽提出了更高的要求，工艺难度增加，又必须保证系统的正常工作。
[0003]图1是现有的一种电磁屏蔽解决方案，主要是在半导体封装结构上设置一个电磁屏蔽罩，用于屏蔽芯片间的电磁干扰。但没有考虑电磁辐射从器件底部泄露的问题和封装结构尺寸较大的问题。屏蔽罩101考虑了屏蔽芯片108和112之间的互相干扰，但没有考虑芯片112从底部泄露辐射的处理。
【发明内容】
[0004]本发明基于柔性基板的制造和折弯技术，提供一种用于多屏蔽芯片的三维柔性基板封装结构及相应的制作方法，通过内置屏蔽层的柔性基板的弯折形成具有多面电磁屏蔽结构的封装结构，可以同时屏蔽多个高电磁辐射芯片，解决了高密度多面微组装中具有较强电磁辐射芯片对外界的电磁干扰问题；并且封装尺寸紧凑。本发明采用的技术方案是:
一种用于多屏蔽芯片的三维柔性基板封装结构，包括一柔性基板，所述柔性基板中预设有第一金属屏蔽层和第二金属屏蔽层；在柔性基板中开有贯通柔性基板正反面的导通孔，所述导通孔内填充有金属导电材料，通过导通孔使得第一金属屏蔽层与柔性基板正反面上的接地焊盘电连接；在柔性基板中还开有盲孔，所述盲孔中填充有金属导电材料，通过盲孔使得第二金属屏蔽层与柔性基板反面的接地焊盘电连接；导通孔与第二金属屏蔽层绝缘。
[0005]第一需屏蔽芯片贴装在在柔性基板正面中间部位，第一需屏蔽芯片的接地凸点与柔性基板正面的接地焊盘连接；第二需屏蔽芯片贴装在在柔性基板反面的一侧部位，第二需屏蔽芯片的接地凸点与柔性基板反面的接地焊盘连接；将带有第二需屏蔽芯片那一侧部位的柔性基板和背离第二需屏蔽芯片那一侧部位的柔性基板分别向柔性基板正面中间弯折，形成两个U型屏蔽部；两个U型屏蔽部各自的上方柔性基板在高度方向上部分重叠，且第二个U型屏蔽部的上方柔性基板在第一个U型屏蔽部的上方柔性基板之上。
[0006]第一需屏蔽芯片分布在第一个U型屏蔽部内，第二需屏蔽芯片分布在第一个U型屏蔽部上方柔性基板和第二个U型屏蔽部上方柔性基板间；弯折后的柔性基板中的第一金属屏蔽层至少将第一需屏蔽芯片完全包覆在内，柔性基板中的第二金属屏蔽层将第二需屏蔽芯片包覆在内。
[0007]进一步地，所述第一需屏蔽芯片的背面与第一个U型屏蔽部的上方柔性基板I的内面焊接在一起。[0008]进一步地，所述第二需屏蔽芯片的背面与第二个U型屏蔽部的上方柔性基板的内面焊接在一起。
[0009]进一步地，所述第二需屏蔽芯片处于第一需屏蔽芯片正上方，形成堆叠结构。
[0010]进一步地，第二个U型屏蔽部上方柔性基板的外侧的那一面上贴装有普通芯片，且普通芯片位于第一需屏蔽芯片和第二需屏蔽芯片上方，形成多芯片堆叠结构。
[0011 ] 进一步地，在第一需屏蔽芯片和第二需屏蔽芯片底部填充有底填料。
[0012]进一步地，在第一个U型屏蔽部和第二个U型屏蔽部内填充有灌封料。
[0013]进一步地，在上述两个U型屏蔽部的下方柔性基板的外侧那一面上植有多个焊球，其中至少有一个焊球与电连接第一金属屏蔽层的接地焊盘连接；至少有一个焊球与电连接第二金属屏蔽层的接地焊盘连接。
[0014]一种用于多屏蔽芯片的三维柔性基板封装结构的制作方法，包括下述步骤: 步骤一.提供柔性基板，所述柔性基板中预设有第一金属屏蔽层和第二金属屏蔽层；
在柔性基板中开贯通柔性基板正反面的导通孔，在导通孔内填充金属导电材料，通过导通孔使得第一金属屏蔽层与柔性基板正反面上的接地焊盘电连接；在柔性基板中开盲孔，在盲孔中填充金属导电材料，通过盲孔使得第二金属屏蔽层与柔性基板反面的接地焊盘电连接；导通孔与第二金属屏蔽层绝缘；
步骤二.在柔性基板正面中间部位贴装第一需屏蔽芯片，使得第一需屏蔽芯片的接地凸点与柔性基板正面的接地焊盘连接；在柔性基板反面的一侧部位贴装第二需屏蔽芯片，使得第二需屏蔽芯片的接地凸点与柔性基板反面的接地焊盘连接；在第一需屏蔽芯片和第二需屏蔽芯片底部填充底填料；
步骤三.将带有第二需屏蔽芯片那一侧部位的柔性基板向柔性基板正面中间弯折，形成第一个U型屏蔽部，并且使得第二需屏蔽芯片处于第一需屏蔽芯片正上方，形成堆叠结构；将第一需屏蔽芯片的背面与第一个U型屏蔽部的上方柔性基板的内面焊接在一起；步骤四.将背离第二需屏蔽芯片那一侧部位的柔性基板向柔性基板正面中间弯折，形成第二个U型屏蔽部，使得第二个U型屏蔽部的上方柔性基板位于第二需屏蔽芯片上方，并且使得柔性基板弯折后柔性基板中的第一金属屏蔽层至少将第一需屏蔽芯片完全包覆在内，柔性基板中的第二金属屏蔽层将第二需屏蔽芯片包覆在内；将第二需屏蔽芯片的背面与第二个U型屏蔽部上方柔性基板的内面焊接在一起；
步骤五.在上述两个U型屏蔽部内的空间填充灌封料进行塑封；
步骤六.在上述两个U型屏蔽部的下方柔性基板的外侧那一面上植焊球，形成信号回路和电磁屏蔽回路；其中至少有一个焊球与电连接第一金属屏蔽层的接地焊盘连接；至少有一个焊球与电连接第二金属屏蔽层的接地焊盘连接。
[0015]上述制作方法中，进一步地，
步骤二中，第一需屏蔽芯片和第二需屏蔽芯片贴装完后，还包括:将普通芯片贴装在柔性基板反面背离第二需屏蔽芯片的那一侧部位；
步骤四中，在进行形成第二个U型屏蔽部的弯折时，使普通芯片位于第一需屏蔽芯片和第二需屏蔽芯片上方，形成多芯片堆叠结构。
[0016]本发明具备下列优势:
1.本发明通过不同的电磁屏蔽回路，可以同时屏蔽多个芯片，尽量减少多个高电磁辐射芯片相互间的干扰和对外界的电磁干扰。
[0017]2.采用3D封装结构，封装后结构尺寸小，封装密度高。
[0018]3.在柔性基板中铺设有金属屏蔽层，并通过导通孔或盲孔与接地焊盘互连，形成多面屏蔽的结构，屏蔽效果更佳。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为现有技术中的一种电磁屏蔽结构。
[0020]图2为本发明的柔性基板示意图。
[0021]图3为本发明的芯片贴装示意图。
[0022]图4为本发明的柔性基板第一次弯折示意图。
[0023]图5为本发明的柔性基板第二次弯折示意图。
[0024]图6为本发明的芯片塑封示意图。
[0025]图7为本发明的器件植球示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0027]如图2?图7所示:一种用于多屏蔽芯片的三维柔性基板封装结构，包括一柔性基板1，所述柔性基板I中预设有第一金属屏蔽层2和第二金属屏蔽层3 ;在柔性基板I中开有贯通柔性基板I正反面的导通孔4，所述导通孔4内填充有金属导电材料，通过导通孔4使得第一金属屏蔽层2与柔性基板I正反面上的接地焊盘电连接；在柔性基板I中还开有盲孔5，所述盲孔5中填充有金属导电材料，通过盲孔5使得第二金属屏蔽层3与柔性基板I反面的接地焊盘电连接；导通孔4与第二金属屏蔽层3绝缘。
[0028]第一需屏蔽芯片6贴装在在柔性基板I正面中间部位，第一需屏蔽芯片6的接地凸点与柔性基板I正面的接地焊盘连接；第二需屏蔽芯片7贴装在在柔性基板I反面的一侧部位，第二需屏蔽芯片7的接地凸点与柔性基板I反面的接地焊盘连接；将带有第二需屏蔽芯片7那一侧部位的柔性基板I和背离第二需屏蔽芯片7那一侧部位的柔性基板I分别向柔性基板I正面中间弯折，形成两个U型屏蔽部；两个U型屏蔽部各自的上方柔性基板I在高度方向上部分重叠，且第二个U型屏蔽部(图中是右U型屏蔽部)的上方柔性基板I在第一个U型屏蔽部(图中是左U型屏蔽部)的上方柔性基板I之上；第一需屏蔽芯片6分布在第一个U型屏蔽部内，第二需屏蔽芯片7分布在第一个U型屏蔽部上方柔性基板I和第二个U型屏蔽部上方柔性基板I间；弯折后的柔性基板I中的第一金属屏蔽层2至少将第一需屏蔽芯片6完全包覆在内，柔性基板I中的第二金属屏蔽层3将第二需屏蔽芯片7包覆在内。
[0029]优选地，所述第一需屏蔽芯片6的背面与第一个U型屏蔽部的上方柔性基板I的内面焊接在一起。
[0030]优选地，所述第二需屏蔽芯片7的背面与第二个U型屏蔽部的上方柔性基板I的内面焊接在一起。
[0031]优选地，第二需屏蔽芯片7处于第一需屏蔽芯片6正上方，形成堆叠结构。
[0032]优选地，第二个U型屏蔽部上方柔性基板I的外侧的那一面上贴装有普通芯片8，且普通芯片8位于第一需屏蔽芯片6和第二需屏蔽芯片7上方，形成多芯片堆叠结构。
[0033]优选地，第一需屏蔽芯片6和第二需屏蔽芯片7底部填充有底填料9。
[0034]优选地，第一个U型屏蔽部和第二个U型屏蔽部内填充有灌封料10。
[0035]最后，上述两个U型屏蔽部的下方柔性基板I的外侧那一面上植有多个焊球11，其中至少有一个焊球11与电连接第一金属屏蔽层2的接地焊盘连接；至少有一个焊球11与电连接第二金属屏蔽层3的接地焊盘连接。
[0036]下面详细介绍用于多屏蔽芯片的三维柔性基板封装结构的制作方法，包括下述步骤:
步骤一.如图2所示，提供柔性基板1，所述柔性基板I中预设有第一金属屏蔽层2和第二金属屏蔽层3 ;第一金属屏蔽层2和第二金属屏蔽层3均可采用铜层。在柔性基板I中开贯通柔性基板I正反面的导通孔4，在导通孔4内填充金属导电材料，通过导通孔4使得第一金属屏蔽层2与柔性基板I正反面上的接地焊盘电连接；在柔性基板I中开盲孔5，在盲孔5中填充金属导电材料，通过盲孔5使得第二金属屏蔽层3与柔性基板I反面的接地焊盘电连接；导通孔4与第二金属屏蔽层3绝缘；
步骤二.如图3所示，在柔性基板I正面中间部位贴装第一需屏蔽芯片6，使得第一需屏蔽芯片6的接地凸点与柔性基板I正面的接地焊盘连接；在柔性基板I反面的一侧部位贴装第二需屏蔽芯片7，使得第二需屏蔽芯片7的接地凸点与柔性基板I反面的接地焊盘连接;
在此步骤中，将第一需屏蔽芯片6和第二需屏蔽芯片7分别通过倒装焊方式贴装在柔性基板I的正反面，为后续弯折成型做好了准备。此步骤中，还可以将普通芯片8 (本文指不需要屏蔽的芯片)贴装在柔性基板I反面背离第二需屏蔽芯片7的那一侧部位。第一需屏蔽芯片6的接地凸点与柔性基板I正面的接地焊盘连接，第二需屏蔽芯片7的接地凸点与柔性基板I反面的接地焊盘连接，初步形成了两个电磁屏蔽回路。在各芯片贴装完后，在第一需屏蔽芯片6和第二需屏蔽芯片7底部填充底填料9，以排除下面的气体。
[0037]步骤三.如图4所示，将带有第二需屏蔽芯片7那一侧部位的柔性基板I向柔性基板I正面中间弯折，形成第一个U型屏蔽部，本例中从图4看是先形成左U型屏蔽部，并且形成左U型屏蔽部后，第一需屏蔽芯片6位于左U型屏蔽部内；并且使得第二需屏蔽芯片7处于第一需屏蔽芯片6正上方，形成堆叠结构；
将第一需屏蔽芯片6的背面与第一个U型屏蔽部的上方柔性基板I的内面(也就是未弯折前的正面)焊接在一起；
步骤四.如图5所示，将背离第二需屏蔽芯片7那一侧部位的柔性基板I向柔性基板I正面中间弯折，形成第二个U型屏蔽部，本例中也就是右U型屏蔽部，使得第二个U型屏蔽部的上方柔性基板I位于第二需屏蔽芯片7上方，并且使得柔性基板I弯折后柔性基板I中的第一金属屏蔽层2至少将第一需屏蔽芯片6完全包覆在内，柔性基板I中的第二金属屏蔽层3将第二需屏蔽芯片7包覆在内；将第二需屏蔽芯片7的背面与第二个U型屏蔽部上方柔性基板I的内面(也就是未弯折前的正面)焊接在一起；
从图5中可以看出，右U型屏蔽部的上方柔性基板I中的第一金属屏蔽层2末端需要达到左U型屏蔽部的上方柔性基板I中的第一金属屏蔽层2末端的上方，或者略超过一点距离。右U型屏蔽部的上方柔性基板I中的第二金属屏蔽层3的末端需要达到或超过第二需屏蔽芯片7的末端。
[0038]在进行形成第二个U型屏蔽部的弯折时，普通芯片8位于第二个U型屏蔽部上方柔性基板I的外侧的那一面上，这样就可以使普通芯片8位于第一需屏蔽芯片6和第二需屏蔽芯片7上方，形成多芯片堆叠结构。
[0039]步骤五.如图6所示，在上述两个U型屏蔽部内的空间填充灌封料10进行塑封； 步骤六.如图7所示，在上述两个U型屏蔽部的下方柔性基板I的外侧那一面上(即反
面)植焊球U，形成信号回路和最终的两个电磁屏蔽回路；
至少有一个焊球11与电连接第一金属屏蔽层2的接地焊盘连接；
至少有一个焊球11与电连接第二金属屏蔽层3的接地焊盘连接。
【权利要求】
1.一种用于多屏蔽芯片的三维柔性基板封装结构，其特征在于，包括一柔性基板(1)，所述柔性基板(I)中预设有第一金属屏蔽层(2)和第二金属屏蔽层(3)； 在柔性基板⑴中开有贯通柔性基板⑴正反面的导通孔(4)，所述导通孔(4)内填充有金属导电材料，通过导通孔(4)使得第一金属屏蔽层(2)与柔性基板(I)正反面上的接地焊盘电连接；在柔性基板(I)中还开有盲孔(5)，所述盲孔(5)中填充有金属导电材料，通过盲孔(5)使得第二金属屏蔽层(3)与柔性基板⑴反面的接地焊盘电连接；导通孔(4)与第二金属屏蔽层(3)绝缘； 第一需屏蔽芯片(6)贴装在在柔性基板(I)正面中间部位，第一需屏蔽芯片(6)的接地凸点与柔性基板(I)正面的接地焊盘连接；第二需屏蔽芯片(7)贴装在在柔性基板(I)反面的一侧部位，第二需屏蔽芯片(7)的接地凸点与柔性基板(I)反面的接地焊盘连接； 将带有第二需屏蔽芯片(7)那一侧部位的柔性基板(I)和背离第二需屏蔽芯片(7)那一侧部位的柔性基板(I)分别向柔性基板(I)正面中间弯折，形成两个U型屏蔽部；两个U型屏蔽部各自的上方柔性基板(I)在高度方向上部分重叠，且第二个U型屏蔽部的上方柔性基板(I)在第一个U型屏蔽部的上方柔性基板(I)之上； 第一需屏蔽芯片(6)分布在第一个U型屏蔽部内，第二需屏蔽芯片(7)分布在第一个U型屏蔽部上方柔性基板(I)和第二个U型屏蔽部上方柔性基板(I)间； 弯折后的柔性基板(I)中的第一金属屏蔽层(2)至少将第一需屏蔽芯片(6)完全包覆在内，柔性基板(I)中的第二金属屏蔽层(3)将第二需屏蔽芯片(7)包覆在内。
2.如权利要求1所述的用于多屏蔽芯片的三维柔性基板封装结构，其特征在于:所述第一需屏蔽芯片(6)的背面与第一个U型屏蔽部的上方柔性基板(I)的内面焊接在一起。
3.如权利要求1或2所述的用于多屏蔽芯片的三维柔性基板封装结构，其特征在于:所述第二需屏蔽芯片(7)的背面与第二个U型屏蔽部的上方柔性基板(I)的内面焊接在一起。
4.如权利要求3所述的用于多屏蔽芯片的三维柔性基板封装结构，其特征在于:所述第二需屏蔽芯片(7)处于第一需屏蔽芯片(6)正上方，形成堆叠结构。
5.如权利要求4所述的用于多屏蔽芯片的三维柔性基板封装结构，其特征在于:第二个U型屏蔽部上方柔性基板(I)的外侧的那一面上贴装有普通芯片(8)，且普通芯片(8)位于第一需屏蔽芯片(6)和第二需屏蔽芯片(7)上方，形成多芯片堆叠结构。
6.如权利要求1所述的用于多屏蔽芯片的三维柔性基板封装结构，其特征在于:在第一需屏蔽芯片(6)和第二需屏蔽芯片(7)底部填充有底填料(9)。
7.如权利要求1所述的用于多屏蔽芯片的三维柔性基板封装结构，其特征在于:在第一个U型屏蔽部和第二个U型屏蔽部内填充有灌封料(10)。
8.如权利要求1所述的用于多屏蔽芯片的三维柔性基板封装结构，其特征在于:在上述两个U型屏蔽部的下方柔性基板(I)的外侧那一面上植有多个焊球(11)，其中至少有一个焊球(11)与电连接第一金属屏蔽层⑵的接地焊盘连接；至少有一个焊球(11)与电连接第二金属屏蔽层(3)的接地焊盘连接。
9.一种用于多屏蔽芯片的三维柔性基板封装结构的制作方法，其特征在于，包括下述步骤: 步骤一.提供柔性基板(I)，所述柔性基板(I)中预设有第一金属屏蔽层(2)和第二金属屏蔽层(3);在柔性基板(I)中开贯通柔性基板(I)正反面的导通孔(4)，在导通孔(4)内填充金属导电材料，通过导通孔(4)使得第一金属屏蔽层(2)与柔性基板(I)正反面上的接地焊盘电连接；在柔性基板⑴中开盲孔(5)，在盲孔(5)中填充金属导电材料，通过盲孔(5)使得第二金属屏蔽层(3)与柔性基板(I)反面的接地焊盘电连接；导通孔(4)与第二金属屏蔽层(3)绝缘； 步骤二.在柔性基板(I)正面中间部位贴装第一需屏蔽芯片(6)，使得第一需屏蔽芯片(6)的接地凸点与柔性基板(I)正面的接地焊盘连接；在柔性基板(I)反面的一侧部位贴装第二需屏蔽芯片(7)，使得第二需屏蔽芯片(7)的接地凸点与柔性基板(I)反面的接地焊盘连接；在第一需屏蔽芯片(6)和第二需屏蔽芯片(7)底部填充底填料(9)； 步骤三.将带有第二需屏蔽芯片(7)那一侧部位的柔性基板(I)向柔性基板(I)正面中间弯折，形成第一个U型屏蔽部，并且使得第二需屏蔽芯片(7)处于第一需屏蔽芯片(6)正上方，形成堆叠结构；将第一需屏蔽芯片(6)的背面与第一个U型屏蔽部的上方柔性基板(I)的内面焊接在一起； 步骤四.将背离第二需屏蔽芯片(7)那一侧部位的柔性基板(I)向柔性基板(I)正面中间弯折，形成第二个U型屏蔽部，使得第二个U型屏蔽部的上方柔性基板(I)位于第二需屏蔽芯片(7)上方，并且使得柔性基板(I)弯折后柔性基板(I)中的第一金属屏蔽层(2)至少将第一需屏蔽芯片(6)完全包覆在内，柔性基板(I)中的第二金属屏蔽层(3)将第二需屏蔽芯片(7)包覆在内；将第二需屏蔽芯片(7)的背面与第二个U型屏蔽部上方柔性基板(I)的内面焊接在一起； 步骤五.在上述两个U型屏蔽部内的空间填充灌封料(10)进行塑封； 步骤六.在上述两个U型屏 蔽部的下方柔性基板(I)的外侧那一面上植焊球(11)，形成信号回路和电磁屏蔽回路；其中至少有一个焊球(11)与电连接第一金属屏蔽层(2)的接地焊盘连接；至少有一个焊球(11)与电连接第二金属屏蔽层(3)的接地焊盘连接。
10.如权利要求9所述的用于多屏蔽芯片的三维柔性基板封装结构的制作方法，其特征在于: 步骤二中，第一需屏蔽芯片(6)和第二需屏蔽芯片(7)贴装完后，还包括:将普通芯片(8)贴装在柔性基板(I)反面背离第二需屏蔽芯片(7)的那一侧部位； 步骤四中，在进行形成第二个U型屏蔽部的弯折时，使普通芯片(8)位于第一需屏蔽芯片(6)和第二需屏蔽芯片(7)上方，形成多芯片堆叠结构。
【文档编号】H01L23/488GK103560119SQ201310542832
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月5日 优先权日:2013年11月5日
【发明者】徐健, 王宏杰, 孙鹏, 陆原 申请人:华进半导体封装先导技术研发中心有限公司