电子元件封装体的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种电子元件封装体，包含：基板，具有用来安装电子元件的安装表面，所述安装表面上布置有地平面；对电磁辐射敏感的第一有源器件，安装在基板的安装表面上，屏蔽转接板，安装在第一有源器件的表面上，其不与第一有源器件相邻的表面上具有金属屏蔽层，所述金属屏蔽层通过多条屏蔽线焊连接到所述地平面。调整该金属屏蔽层的屏蔽线焊的线型、密度，可以起到电磁场的屏蔽作用。本发明的可以有效、低复杂度、低成本地解决位于相同平面或不同平面电路与电路、电路与环境之间的电磁干扰问题，并且兼容整体工艺。
【专利说明】电子元件封装体
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子元件封装体和电磁干扰(EMI)屏蔽。特别地，本发明涉及具有EMI屏蔽的电子元件封装体，如系统级封装模块，隔离封装内的元件以免受到电磁干扰、或对封装的其它部件产生电磁干扰。
【背景技术】
[0002]随着人们对电子产品小型化，多功能，环保型等多方面的需求，使得高密度集成技术例如系统级芯片(System-On-Chip, S0C)以及系统级封装(System-1n-Package SiP)技术得到了迅速地发展。目前应用于系统级封装的三维芯片堆叠封装已进入了简单的产业化。然而，混合信号多芯片系统的集成封装却成为了一个技术难点。在高密度的需求下，对多芯片进行三维堆叠是缩小体积，增加集成度的解决方法之一。但是，伴随高集成度而来的电磁干扰，使得EMI成为一个主要考虑因素。
[0003]SiP模块中最常用的屏蔽方式是使用一个屏蔽罩来密封住敏感的可能产生EMI的元件或敏感的易被EMI影响的元件。元件通常安装在一个支撑基板的安装区域上。在支撑基板下面有一个接地走线层，一个金属盒或其它形状的罩壳被安装在元件上面，用来密封住导电罩内的元件。这种类型的金属罩壳占用了基板表面上相当大的空间，并往往不是很坚固，由于基板上固定罩壳的焊接点上的交变应力，经常导致金属罩从基板表面移位。通过二次成型封装或将组件封入树脂中，可以保护封装和元件避免受到机械损坏、撞击和潮湿，这个问题在一定程度上得以改善。但是，在罩壳的顶部和侧面必须有开口以方便封装树脂的流动。这些开口的数目和大小被限制以免EMI泄漏，特别是对高频操作。从而，封装树脂流的限制，经常导致在屏蔽罩壳内产生空气隙。随后，这些开口会被树脂堵塞并有空气在罩壳内，这在随后的热转移期间对封装可靠性是有危害的，并会导致屏蔽罩壳的破裂和移位。
[0004]因此，需要具有EMI屏蔽的电子元件封装体，用于敏感的或产生EMI的元件，来克服上述的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种电子元件封装体，其具有易于实现的电磁屏蔽结构，以在三维尺度上屏蔽两相邻芯片之间的电磁干扰。本发明针对现有屏蔽结构中工艺复杂度高、工艺成本高、三维屏蔽效果差等不利因素，提出一种具有电磁干扰三维屏蔽技术的电子元件封装体，该电子元件封装体包括:
[0006]基板，具有用来安装电子元件的安装表面，所述安装表面上布置有地平面；
[0007]对电磁辐射敏感的第一有源器件，安装在基板的安装表面上，
[0008]屏蔽转接板，安装在第一有源器件的表面上，其不与第一有源器件相邻的表面上具有金属屏蔽层，所述金属屏蔽层通过多条屏蔽线焊连接到所述地平面。
[0009]该电子元件封装体一般还包括一个或多个第二有源器件，安装在屏蔽转接板的金属屏蔽层上。
[0010]基板表面可以安装一个或多个电子元件，例如有源硅器件、有源砷化镓器件，平面激光发射器件等。基板表面的有源元件安装可以采用树脂、银浆等材料，键合方式可以采用引线键合或是倒装焊等形式。屏蔽转接板或带有地环的有源元件可以被放置并键合在与基板直接接触的电子元件的上方，该转接板可在键合前，在上表面进行金属化形成金属屏蔽层，如镍钯金、镍金、镀金等，之后进行线焊焊盘或线焊平面的表面处理。在转接板上可以放置另一个或多个电子元件，这些电子元件也可以且不限于通过线焊的方式与基板形成电连接。转接板上的线焊两端连接转接板的金属屏蔽层与基板的地平面，相当于把转接板的金属屏蔽层置于地平面，起到三维电磁屏蔽的作用。线焊的疏密可以调整，线焊与转接板上的电源平面形成的三维电磁保护结构可以有效地将转接板下方的芯片与该结构中的其它噪声源相隔离，其它噪声源可以是转接板上方的芯片，也可以是系统中或环境中的电磁干扰。这种做法的应用场合包括数模混合系统、RF与基带系统、光学通信系统等对于电磁屏蔽有较高要求的应用。覆盖转接板的电源平面与线焊可以将上下有源元件的热量导入基板，从而降低有源芯片的温度。应用高导热密封胶对该封装体进行密封。该封装体可以采用BGA、LGA或其它方式与背板实现电连接。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为根据本发明实施例的具有电磁干扰屏蔽结构的电子元件封装体的截面图；
[0012]图2为根据本发明实施例的屏蔽转接板的俯视图。
【具体实施方式】
[0013]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0014]下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此夕卜，本发明提供了各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域技术人员可以意识到其他工艺的可应用性和/或其他材料的使用。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
[0015]以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0016]本发明涉及三维屏蔽技术与已有技术不同，它提供了工艺兼容性好，低成本，工艺程序简单的方法，并且可以根据设计需要自由地选择屏蔽效果，使得成本与性能之间达到平衡。
[0017]在现有技术中，可能需要增加额外的结构如屏蔽罩，以此来实现上下层芯片问或下层芯片与周围环境的电磁隔离，而通过本发明中引入的制作方法，这些改变将会变得非常简单；在现有技术中，叠层芯片的散热可能需要改变垂直的叠层结构，并加入新的材料，而通过本发明中引入的制作方法，这些改变将也会变得非常简单；本发明的实施例提供了一个简单易行，成本低廉，工艺兼容性好，热交换优良的电磁屏蔽方法。
[0018]图1为根据本发明的一个实施例的封装体100的结构示意图。
[0019]如图1所示，封装体100包括基板101，第一有源器件102，屏蔽转接板103，以及可选的第二有源器件104。
[0020]基板101可以是有机基板、陶瓷基板、娃基板或其它材料的基板。基板101可以具有用于安装电子元件的安装表面109。安装表面109上或者基板101中可以布置有各种连接布线和焊盘(未示出)等。特别地，基板101的安装表面109上布置有用于连接地电位的地平面(未示出)。
[0021]第一有源器件102通过树脂、导热胶或各向异性导电胶等键合在该基板101上方。该第一有源器件102可以是对EMI敏感的RF元件、通信元件或模拟元件等，例如有源硅器件、有源砷化镓器件或平面激光发射器件。图1示出了引线键合的实施方式，其中第一有源器件102上的焊盘(未示出)可以通过第一线焊105连接到基板101上的相应焊盘和布线。在其他实施方式中，第一有源器件102可以采用倒装焊形式安装在基板101的安装表面上。
[0022]屏蔽转接板103通过树脂、导热胶或各向异性导电胶等键合在该第一有源器件102的选定位置上，例如正中间。屏蔽转接板103的材料可以是有机物，陶瓷，硅，或者其他绝缘材料。特别地，屏蔽转接板103的上表面(不与第一有源器件相邻的表面)具有金属屏蔽层108。金属屏蔽层108的材料可以是镍钯金、镍金、镀金等等金属材料。金属屏蔽层108通过屏蔽线焊106连接到基板101上的地平面。因此金属屏蔽层108和屏蔽线焊106在工作过程中始终保持在零电位。
[0023]图2示出了屏蔽转接板103以及屏蔽线焊106的俯视图。屏蔽线焊106的线密度对于屏蔽的效果有一定的影响。一般来说，屏蔽线焊106的线密度越大，屏蔽效果越好。然而密度过大也会增加制造的复杂度和成本。因此，一般可以考虑使屏蔽线焊106之间的间距小于要屏蔽的电磁干扰辐射波长的一半。尽管图2中示出了位于屏蔽转接板103整个上表面上的金属屏蔽层108。在其他实施例中，屏蔽转接板103可以是带有地环焊盘区域的有源芯片，而金属屏蔽层108可以是该芯片的地环焊盘区域。
[0024]在工作中，与地平面连接的屏蔽线焊106与屏蔽转接板上的金属屏蔽层108形成的三维电磁保护结构可以有效地将屏蔽转接板下方的电子器件与该结构中的其它噪声源相隔离。其它噪声源可以是屏蔽转接板上方的芯片，也可以是系统中或环境中的电磁干扰。这种做法的应用场合包括数模混合系统、RF与基带系统、光学通信系统等对于电磁屏蔽有较高要求的应用。
[0025]第二有源器件104键合在转接板103上。第二有源器件104 —般选择为干扰大的有源元件或对环境干扰不敏感的元件，例如是数字电路、基带芯片等。第二有源器件104上的焊盘(未示出)可以通过第二线焊107连接到基板101上的相应焊盘和布线，本发明在这方面不做限制。尽管图1示出了一个第二有源器件104，在其他实施例中，可以有多个第二有源器件104。
[0026]本发明用于解决不同平面电路、元件或环境之间的电磁耦合问题。这种结构可以用在多芯片封装(MCM)、系统封装(SiP)甚至单芯片封装上。在屏蔽转接板上可以制作金属屏蔽层与线焊和基板上的地平面组成一个完整的电磁屏蔽结构。这对于通信与高频领域有着重要的意义。
[0027]另外，覆盖屏蔽转接板的金属屏蔽层与屏蔽线焊可以将上下有源元件的热量导入基板，从而降低有源芯片的温度。
[0028]本发明的可以有效、低复杂度、低成本地解决位于相同平面或不同平面电路与电路、电路与环境之间的电磁干扰问题，并且兼容整体工艺。
[0029]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种电子元件封装体，包含: 基板，具有用来安装电子元件的安装表面，所述安装表面上布置有地平面； 对电磁辐射敏感的第一有源器件，安装在基板的安装表面上， 屏蔽转接板，安装在第一有源器件的表面上，其不与第一有源器件相邻的表面上具有金属屏蔽层，所述金属屏蔽层通过多条屏蔽线焊连接到所述地平面。
2.根据权利要求1所述的电子元件封装体，还包括一个或多个第二有源器件，安装在屏蔽转接板的金属屏蔽层上。
3.根据权利要求1所述的电子元件封装体，其中，屏蔽转接板是带有地环焊盘区域的有源芯片，而金属屏蔽层是该芯片的地环焊盘区域。
4.根据权利要求1所述的电子元件封装体，其中第一有源器件为有源硅器件、有源砷化镓器件或平面激光发射器件。
5.根据权利要求1所述的电子元件封装体，其中，第一有源器件采用引线键合或是倒装焊形式安装在基板的安装表面上。
6.根据权利要求1所述的电子元件封装体，其中，屏蔽线焊之间的间距小于要屏蔽的电磁干扰的波长的一半。
【文档编号】H01L23/552GK104051432SQ201410265859
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】曹立强, 王启东 申请人:中国科学院微电子研究所