電子封裝結構以及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電子封裝結構以及其制造方法，其包括一電子模塊以及一堆疊在電子模塊上的電子單元。電子模塊包括一線路基板、至少一電子元件、至少一焊墊、一第一模封層、至少一金屬柱、一第一金屬圖案層與一第一絕緣圖案層。線路基板具有一上表面、一下表面以及至少一位于上表面的接墊。電子元件位于上表面，且電性連接線路基板。焊墊位于下表面上，并電性連接接墊。第一模封層位于上表面，并具有至少一孔洞以暴露出接墊。金屬柱填入孔洞的中，并電性連接接墊。第一金屬圖案層位于第一模封層以及金屬柱上。第一絕緣圖案層位于第一金屬圖案層上。
【專利說明】電子封裝結構以及其制造方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明有關一種電子封裝結構以及其制造方法，且特別是有關于一種可增加封裝結構面積使用率的電子封裝結構以及其制造方法。

【背景技術】
[0002]封裝結構在電子系統(tǒng)中的應用主要是電子元件或電子模塊擺放在同一平面(Sideby side)，由于目前電子產品追求輕薄短小，尤其以小尺寸電子封裝結構的需求，內含電子元件或電子模塊的封裝體，其堆疊方法與結構越來越重要。
[0003]如何縮短系統(tǒng)中封裝體與封裝體間的連線距離，使電性設計上更具彈性，并增加系統(tǒng)內模塊整合能力，同時達到系統(tǒng)體積微形化目的，都是要去面對與克服的挑戰(zhàn)。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明提供了一種電子封裝結構以及其制造方法，此電子封裝結構包括一電子模塊以及堆疊在電子模塊上的電子單元，并且具有第一金屬圖案層供電子單元以及電子模塊共用。本發(fā)明除了可以利用電子模塊頂部面積制作第一金屬圖案層供電性連接的焊墊或信號走線外，也可以將電源層(Power plan)或接地層(Ground plan)整合在此第一金屬圖案層中。
[0005]本發(fā)明提供了一種電子封裝結構的制造方法，該電子封裝結構的制造方法包括:
[0006]步驟SlO:形成一電子連板結構，形成該電子連板結構的制造方法包括:
[0007]步驟Sll:提供一電路聯(lián)板，具有一上表面、一下表面以及多個接墊，所述多個接墊位于該上表面上，而該電路聯(lián)板包括多個線路基板，各該線路基板具有至少一該接墊；
[0008]步驟S12:堆疊多個第一電子元件于該上表面上，并且該第一電子元件電性連接該電路聯(lián)板，各該線路基板具有至少一該第一電子元件；
[0009]步驟S13:形成一第一模封層于該上表面上,該第一模封層覆蓋所述多個第一電子元件、所述多個接墊以及該上表面；
[0010]步驟S14:形成多個焊墊于該下表面，所述多個焊墊電性連接所述多個接墊，各該線路基板具有至少一該焊墊；
[0011]步驟S15:形成多個孔洞于該第一模封層中，各該孔洞暴露出所述多個接墊；
[0012]步驟:S16利用氧氣等離子活化該第一模封層；
[0013]步驟S17:形成多個金屬柱于所述多個孔洞中，并且形成一第一金屬圖案層于該第一模封層以及所述多個金屬柱上，各該金屬柱電性連接所述多個接墊，而該第一金屬圖案層通過所述多個金屬柱以及所述多個接墊電性連接該電路聯(lián)板；以及
[0014]步驟S18:形成一第一絕緣圖案層于該第一金屬圖案層上，并暴露出該第一金屬圖案層。
[0015]為能更進一步了解本發(fā)明的特征及技術內容，請參閱以下有關本發(fā)明的詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅系用來說明本發(fā)明，而非對本發(fā)明的權利范圍作任何的限制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明第一實施例的電子封裝結構制造流程圖。
[0017]圖2A至圖2J為本發(fā)明第一實施例的電子封裝結構的制造方法剖面示意圖。
[0018]圖2K為圖2E中電子封裝結構的俯視示意圖。
[0019]圖3A為本發(fā)明第二實施例的電子封裝結構的制造方法剖面示意圖。
[0020]圖3B為圖3A中電子封裝結構的俯視示意圖。
[0021]圖4為本發(fā)明第三實施例的電子封裝結構的剖面示意圖。
[0022]圖5為本發(fā)明第四實施例的電子封裝結構的剖面示意圖。
[0023]其中，附圖標記說明如下:
[0024]1、I’ ’、I’ ’ ’:電子封裝結構
[0025]10:電子連板結構
[0026]10’、10’’:電子模塊
[0027]100:電路聯(lián)板
[0028]100，、100，，、100，，，:線路基板
[0029]120a:上表面
[0030]120b:下表面
[0031]140:接墊
[0032]160:導電結構
[0033]200:第一電子元件
[0034]300、300，、300，，、300，，，:第一模封層
[0035]320:孔洞
[0036]400:焊墊
[0037]500:第一金屬材料層
[0038]500’、500’’、500’’’:第一金屬圖案層
[0039]520、520，，、520，，，:金屬柱
[0040]540:金屬走線
[0041]560:接地平面
[0042]580:電源平面
[0043]600:第一絕緣材料層
[0044]600’、600’ ’、600’ ’ ’:第一絕緣圖案層
[0045]700:遮罩層
[0046]720:簍空區(qū)
[0047]800、800’:第二模封層
[0048]900、900’:第二電子元件
[0049]A:切割線
[0050]L1、L2、U、L4、L5:激光光束
[0051]S10-S18、S20、S30:步驟

【具體實施方式】
[0052]圖1為本發(fā)明第一實施例的電子封裝結構I的制造流程圖。
[0053]圖2A至2J為制造方法剖面示意圖。請參閱圖1以及圖2A，形成一電子連板結構10的步驟SlO包括步驟Sll至步驟S18。
[0054]步驟SI I，提供一電路聯(lián)板100，電路聯(lián)板100可以為印刷電路板(PrintedCircuit Board)、雙面線路板(Double side wiring board)或者是多層線路板(Multilayer wiring board)。電路聯(lián)板100上表面120a以及下表面120b分別具有至少一接墊140,并通過導電結構160電性連接。導電結構160可以是通孔(Through hole)或者是盲孔(Blind hole)。另外，切割線A定義出多個線路基板100’(圖2A中僅繪示兩個)。
[0055]步驟S12，請參閱圖2B，設置至少一個第一電子元件200于線路基板100’上表面120a并電性連接電路聯(lián)板100。第一電子元件200可以是有源元件，例如是裸晶(Die)或封裝后的芯片(Packaged chip)，或者是無源元件，例如是電阻器、電感器或電容器。另外，電子元件200可用覆晶(Flip chip)或者是打線接合的方式(Wire bonding)固定在上表面120a 上。
[0056]步驟S13，形成第一模封層300覆蓋上表面120a、接墊140以及第一電子元件200。形成第一模封層300的方式包括派鍍(Sputtering)、印刷(Printing)或噴涂(Spraying)。而第一模封層300的材質例如是環(huán)氧樹脂或是塑封材(molding compound)。
[0057]步驟S14，形成焊墊400于下表面120b。形成焊墊400的方法包括例如使用錫膏印刷(Solder Printing)方法將焊料置放于接墊140上。之后加熱焊料(Re-flow),使焊料融化并附著于接墊140。
[0058]步驟S15，請參閱圖2B與2C，形成多個孔洞320于第一模封層300’中，孔洞320暴露出接墊140。形成孔洞320的方式例如是利用激光光束LI對應接墊140的位置，進行鉆孔。
[0059]步驟S16，在形成第一模封層300’后，利用氧氣等離子活化第一模封層300’的表面。
[0060]步驟S17，請參閱圖2D，形成多個金屬柱520于孔洞320中，并形成第一金屬圖案層500’于第一模封層300’上并依設計需求選擇性部份與金屬柱520接觸，其中金屬柱520電性連接接墊140。在本實施例中，形成金屬柱520以及第一金屬圖案層500’的方法包括，先涂布第一金屬材料層500于第一模封層300’上以及孔洞320中。涂布第一金屬材料層500的方式包括濺鍍、印刷或噴涂。
[0061]—般而言，第一金屬材料層的材質不同于第一模封層的材質，因此第一金屬材料層不容易貼附于第一模封層上。然而，在本實施例中，第一模封層300’的表面有先經過氧氣等離子活化，因此可以提高第一金屬材料層500與第一模封層300’之間的附著力。
[0062]之后，依工藝方法選擇性進行固化處理，例如當第一金屬材料層由印刷或噴涂工藝形成，則需進行固化處理固化第一金屬材料層500以形成第一金屬層。固化的方式包括加熱第一金屬材料層500或者是對第一金屬材料層500照射紫外光。接著，請參閱圖2D與2E,利用激光布線(Laser routing)的方式利用激光光束L2圖案化第一金屬層，以形成第一金屬圖案層500’。
[0063]請參閱圖2E以及圖2K，圖2E為本發(fā)明第一實施例的部分結構剖面示意圖，而圖2K為圖2E中部份結構的俯視示意圖。如圖2E以及圖2K所示，第一金屬圖案層500’可以包括例如金屬走線540、接地平面560以及電源平面580，并通過后述步驟S18使其彼此電性絕緣。在圖2E中，金屬走線540電性連接金屬柱520，并通過對應的接墊140電性連接電路聯(lián)板100或者是第一電子元件200，用以傳遞電信號。接地平面560電性連接金屬柱520，并通過對應的接墊140電性連接接墊140，用以作為電子封裝結構I的接地結構。電源平面580可以向外接至電源端，以作為電子封裝結構I的電源線。另外，如圖2K所示，使用者可以根據實際線路需求來設計欲形成的第一金屬圖案層500’樣式。
[0064]步驟S18，請參閱圖2F與2G，形成第一絕緣圖案層600’于第一金屬圖案層500’上，即可形成電子連板結構10 (如圖2G所示)。第一絕緣圖案層600’會填滿第一金屬圖案層500’中，各走線之間的空隙，使得每條走線彼此電性絕緣。形成方法包括，先涂布第一絕緣材料層600于第一金屬圖案層500’，例如是利用印刷或噴涂的方法進行涂布。之后固化以形成第一絕緣層，例如是利用加熱或者是照射紫外光的方法。接著，利用激光布線的方式根據需求者設計的樣式，通過激光光束L3圖案化第一絕緣層以形成第一絕緣圖案層600’，暴露出部份第一金屬圖案層500’以做為后續(xù)堆疊電子單元時電性連接用。。
[0065]請參閱圖2G與圖2H，形成電子連板結構10之后，可以整個連板當做下模塊而在其上再各別依需求選擇性堆疊其它電子單元或電子模塊，也可以依需求通過例如是激光光束L4或切割刀具沿著切割線A切割電子連板結構10，以形成單一個或是多個相聯(lián)在一起的電子模塊10’(如圖2H所不)。
[0066]步驟S20，請參閱圖1與圖21，形成電子連板結構10之后，堆疊多個電子單元于電子連板結構10。在本實施例中，電子單元可以為上述電子模塊10’。步驟S20包括，在焊墊400上涂布助焊劑；再將電子模塊10’放置在第一絕緣圖案層600’上，并依設計需求對準焊墊400與相對應的暴露的第一金屬圖案層500’(如圖21所示)經由回焊(Re-flow)工藝，電子模塊10’即通過焊墊400電性連接第一金屬圖案層500’。
[0067]步驟S30，請參閱圖1，圖21與圖2J，堆疊多個電子單元于電子連板結構10之后，利用例如激光光束L5或切割刀具沿著切割線A切割電子連板結構10，以形成一電子封裝結構I (如圖2J所示)，在本實施例中電子封裝結構I為兩個電子模塊10’堆疊并且彼此電性連接所構成的雙層結構。
[0068]在實際運用上，使用者可以以堆疊后的電子封裝結構I為整體考量而使信號用的金屬走線、接地平面、電源平面有更彈性的布線設計，以取代現(xiàn)有技術中，每個個別電子模塊需要各自設計布線的結構。例如，請參閱圖2J，第一金屬圖案層500’除了可以包含上下層電子模塊10’傳遞信號的金屬走線540設計之外，也可以包含上下層電子模塊10’共用的接地平面560及/或電源平面580。也就是說，第一金屬圖案層500’可以被上下層電子模塊10’所共用。因此，本發(fā)明可以節(jié)省布線所需要的成本以及所占用的空間。
[0069]在其他實施例中，上層電子模塊10 ’的第一金屬圖案層500 ’可以為接地平面560，并可進一步與側邊布有金屬層的電子封裝結構I做電性連接而成為電磁遮蔽層。而下層電子模塊10’的第一金屬圖案層500’可以為電源平面580，作為電子封裝結構I的電源線路。
[0070]請參閱圖3A以及圖3B，圖3A為本發(fā)明第二實施例對應步驟S17的制造方法及部分結構剖面示意圖。而圖3B為圖3A中部份結構的俯視示意圖。在此僅就與前實施例不同的部份進行說明。前述實施例是利用激光光束L2圖案化第一金屬層，以形成第一金屬圖案層500’。而如圖3A所示，本實施例是在步驟16之后，利用具有簍空區(qū)720遮罩層700于第一模封層300’上,再搭配金屬噴涂技術將第一金屬材料層500同時填滿下方的孔洞320,以及遮罩層700未遮蔽的第一模封層300’表面。再來，固化此金屬材料層500 (需要固化，固化方法為加熱，條件則依材料而定)以形成金屬柱520于孔洞320中，并形成第一金屬圖案層500’于第一模封層300’以及金屬柱520上。從圖3B可知,第一金屬材料層500會填滿簍空區(qū)720，也就是說簍空區(qū)720的位置即為第一金屬圖案層500’走線的位置。因此，在制造方法上，不需要再另外使用激光進行切割。另外，使用者可以根據所需線路的設計來選擇遮罩層700。接著，移除遮罩層700。而形成第一絕緣圖案層600’的方法則和前一實施例相同，在此不多做贅述。
[0071]請參閱圖4，圖4為本發(fā)明第三實施例的電子封裝結構I’ ’的剖面示意圖。不同于第一實施例的電子封裝結構I，在本實施例中，電子封裝結構I’’的電子單元為第二電子元件900，第二電子元件900設置于第一絕緣圖案層600’ ’上，并且電性連接第一金屬圖案層500’’。第二電子元件900可以是有源元件或者是無源元件。而第二電子元件900可以是覆晶或者是打線接合的元件，將覆晶元件的錫球沾附助焊劑后，置放第一金屬圖案的焊墊上，經由回焊工藝，與第一圖案電性相連；或是打線的元件利用樹脂或膠膜(Die attach film)粘附于絕緣圖層后，再利用打線方式將第二電子元件藉打線機將金屬線接于第一金屬圖案的打線墊上，并電性連接第一金屬圖案層500’’。此外，電子封裝結構I’’還包括第二模封層800形成于第一絕緣圖案層600’’上，第二模封層800會覆蓋第一絕緣圖案層600’’以及第二電子元件900。
[0072]在本實施例中，第一金屬圖案層500’ ’可以電性連接下層電子模塊10’’以及第二電子元件900。詳細而言，第二電子元件900可以通過第一金屬圖案層500’ ’、金屬柱520’ ’電性連接線路基板100’’或者是第一電子元件200。另外，形成電子封裝結構I’’的步驟和第一實施例相同，在此不多做贅述。
[0073]請參閱圖5，圖5為本發(fā)明第四實施例的電子封裝結構I’’’的剖面示意圖。在本實施例中，第一電子元件200可以具有不同的高度以及形狀。而第一模封層300’’’是以順形的方式覆蓋在第一電子元件200上，因此，所形成的第一模封層300’’’具有凹部。而第一金屬圖案層500’ ’ ’、第一絕緣圖案層600’ ’’位于第一模封層300’ ’ ’的上方，并順著第一模封層300’ ’ ’的形狀貼附于第一模封層300’ ’ ’上。
[0074]另外，第二電子元件900’位于上述第一模封層300’’’的凹部之間，并電性連接第一金屬圖案層500’ ’ ’。而第二模封層800’會覆蓋第一絕緣圖案層600’ ’’和第二電子元件900’。和第一實施例不同的是，金屬柱520’’’除了可以電性連接第一金屬圖案層500’’’與線路基板100’ ’ ’之外，金屬柱520’ ’ ’也可以設置在第一電子元件200上，以電性連接第一金屬圖案層500’’’與第一電子元件200。另外，電子封裝結構I’’’的其他制造方法大致和第一實施例相同，在此不多做贅述。
[0075]綜上所述，本發(fā)明提供了一種電子封裝結構以及其制造方法，此電子封裝結構包括電子模塊以及堆疊于電子模塊上的電子單元。另外，電子模塊包括第一金屬圖案層。而上方電子單元與下方電子模塊可以共用此第一金屬圖案層，以節(jié)省布線所需要的成本以及所占用的空間。另外，在形成第一金屬圖案層之前，會對第一模封層進行氧氣等離子活化的步驟，以提高第一金屬圖案層對于第一模封層的附著力。
[0076]以上所述僅為本發(fā)明的實施例，其并非用以限定本發(fā)明的專利保護范圍。任何熟習相像技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神與范圍內，所作的更動及潤飾的等效替換，仍為本發(fā)明的專利保護范圍內。
【權利要求】
1.一種電子封裝結構的制造方法，其特征在于，該電子封裝結構的制造方法包括: 步驟SlO:形成一電子連板結構，形成該電子連板結構的制造方法包括步驟Sll至步驟S18如下: 步驟Sll:提供一電路聯(lián)板，具有一上表面、一下表面以及多個接墊，所述多個接墊位于該上表面上，而該電路聯(lián)板包括多個線路基板，各該線路基板具有至少一該接墊； 步驟S12:堆疊多個第一電子元件于該上表面上，并且該第一電子元件電性連接該電路聯(lián)板，各該線路基板具有至少一該第一電子元件； 步驟S13:形成一第一模封層于該上表面上,該第一模封層覆蓋所述多個第一電子兀件、所述多個接墊以及該上表面； 步驟S14:形成多個焊墊于該下表面，所述多個焊墊電性連接所述多個接墊，各該線路基板具有至少一該焊塾； 步驟S15:形成多個孔洞于該第一模封層中，各該孔洞暴露出所述多個接墊； 步驟S16:利用氧氣等離子活化該第一模封層； 步驟S17:形成多個金 屬柱于所述多個孔洞中，并且形成一第一金屬圖案層于該第一模封層以及所述多個金屬柱上，各該金屬柱電性連接所述多個接墊，而該第一金屬圖案層通過所述多個金屬柱以及所述多個接墊電性連接該電路聯(lián)板；以及 步驟S18:形成一第一絕緣圖案層于該第一金屬圖案層上，并暴露出該第一金屬圖案層。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于該方法還包括: 堆疊多個電子單元于該電子連板結構上，所述多個電子單元電性連接該第一金屬圖案層；以及 切割該電子連板結構。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于所述多個電子單元為電子模塊，而所述多個電子模塊的制造方法包括: 切割另一個電子連板結構。
4.如權利要求2所述的方法，其特征在于所述多個電子單元包括至少一有源元件或一無源元件。
5.如權利要求2所述的方法，其特征在于設置所述多個電子單元之后還包括: 形成一第二模封層于該第一絕緣圖案層上，覆蓋所述多個電子單元以及該第一絕緣圖案層。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于形成該第一絕緣圖案層的方法包括: 涂布一第一絕緣材料層于該第一金屬圖案層上； 固化該第一絕緣材料層以形成一第一絕緣層； 以及圖案化該第一絕緣層以形成該第一絕緣圖案層，該第一絕緣圖案層暴露出該第一金屬圖案層。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于形成所述多個金屬柱以及該第一金屬圖案層的方法包括: 涂布一第一金屬材料層于該第一模封層上，并且填滿所述多個孔洞，以使該第一金屬材料層電性連接所述多個接墊；固化該第一金屬材料層以形成所述多個金屬柱于所述多個孔洞中，并形成一第一金屬層于該第一模封層上；以及圖案化該第一金屬層以形成該第一金屬圖案層。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于形成所述多個金屬柱以及該第一金屬圖案層的方法包括: 設置一遮罩層于該第一模封層上，該遮罩層具有多個簍空區(qū)，且所述多個簍空區(qū)暴露出所述多個孔洞；涂布一第一金屬材料層于該遮罩層上、該第一模封層上并且填滿所述多個第一孔洞； 固化該第一金屬材料層，以形成所述多個金屬柱于所述多個孔洞中，并形成該第一金屬圖案層于該第一模封層上；以及移除該遮罩層。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于形成多個焊墊的方法包括: 形成多個焊料于該下表面上； 加熱所述多個焊料，以使所述多個焊料熔化，并附著于該下表面上。
10.如權利要求2所述的方法，其特征在于堆疊所述多個電子單元于該電子連板結構的方法包括: 涂布多個助焊劑于所述多個電子單元的多個焊墊上； 加熱所述多個助焊劑以及所述多個電子單元的所述多個焊墊，以使得所述多個助焊劑以及所述多個焊墊具有粘 性； 將所述多個電子單元放置在該第一絕緣圖案層上，且所述多個電子單元的所述多個焊墊電性連接該第一金屬圖案層。
【文檔編號】H01L21/60GK104051284SQ201310084126
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年3月15日 優(yōu)先權日:2013年3月15日
【發(fā)明者】陳仁君, 張欣晴 申請人:環(huán)旭電子股份有限公司, 環(huán)鴻科技股份有限公司