封装结构及其形成方法与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，具体来说，涉及一种封装结构及其形成方法。


背景技术：

2.传统的形成屏蔽壁(shielding wall)的方式是，首先通过镭射形成沟槽(trench)，然后在沟槽内填充導電材料形成。但是在3d(三维)堆叠结构中，主要是在将上基板和下基板相互堆叠后，再对上基板与下基板之间的夹层中的元件进行模制(molding)制程，因此夹层中元件间的电磁波屏蔽无法利用传统的方式形成屏蔽壁。使得夹层中的内部屏蔽部件的形成一般是在堆叠上基板、下基板之前，先通过smt(表面组装技术，surface mounted technology)技术形成金属盖(metal lid)屏蔽部件之后再进行模制制程，然而由于金属盖占有一定的体积，且smt金属盖也需符合smt设计规则的让位规则避免撞件，这使得此方案将降低基板利用率。
3.另外，为了提升基板利用率，另外一种方案是采用防护线帽(fence wire)覆盖，然而fence wire不是完全的屏蔽壁，屏蔽效果较差(特別是对于高频电磁波)。


技术实现要素：

4.针对相关技术中的上述问题，本发明提出一种封装结构及其形成方法。
5.本发明的技术方案是这样实现的：
6.根据本发明的一个方面，提供了一种封装结构，包括：堆叠设置的第一基板和第二基板；电子元件，位于第一基板和第二基板之间；屏蔽沟槽，设置在电子元件周围。
7.在一些实施例中，屏蔽沟槽仅接触第一基板和第二基板之中的任意一个。
8.在一些实施例中，屏蔽沟槽是围绕电子元件的封闭形状。
9.在一些实施例中，屏蔽沟槽内具有屏蔽材料。
10.在一些实施例中，第一基板或第二基板中具有与屏蔽沟槽连通的贯通孔。屏蔽沟槽内具有屏蔽材料，屏蔽材料还填充到贯通孔内。
11.在一些实施例中，贯通孔为预设与第一基板或第二基板中的通孔。
12.在一些实施例中，贯通孔的侧壁与屏蔽沟槽的侧壁不连续。
13.在一些实施例中，贯通孔的宽度小于屏蔽沟槽的宽度。
14.在一些实施例中，电子元件包括第一电子元件和第二电子元件，至少部分屏蔽沟槽位于第一电子元件和第二电子元件之间。
15.在一些实施例中，第一基板或第二基板内具有接地迹线，屏蔽材料与接地迹线连接以进行接地。
16.根据本发明的另一个方面，提供了一种形成封装结构的方法，包括：在第一基板上的电子元件周围提供掩模；形成包封电子元件和掩模的侧壁的模制物；去除掩模以在模制物中形成沟槽。
17.在一些实施例中，方法还包括：在形成模制物之前，固化掩模。
18.在一些实施例中，形成沟槽之后还包括：在沟槽内填充屏蔽材料。
19.在一些实施例中，在提供掩模之后，还包括：在掩模上方形成第二基板，在形成第二基板之后，将模制物形成在第一基板和第二之间，模制物包封第一基板上的电子元件和第二基板上的电子元件。
20.在一些实施例中，在形成模制物之后，还包括：在第二基板中形成与沟槽连通的开口，以从沟槽去除掩模。
21.在一些实施例中，还将屏蔽材料填充到开口内。
22.在一些实施例中，贯通孔的宽度与屏蔽沟槽的宽度不同。
23.在一些实施例中，将沟槽形成为到达第一基板。
24.在一些实施例中，电子元件包括两个电子元件，至少部分屏蔽沟槽位于两个第二电子元件之间。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1a是根据本发明的实施例的封装结构的侧视示意图。
27.图1b是根据本发明的实施例的封装结构的俯视示意图。
28.图2a至图2g示出了形成封装结构的方法的多个阶段的示意图。
29.图3是根据本发明其他实施例的封装结构的侧视示意图。
30.图4是根据本发明其他实施例的封装结构的贯通孔处的放大示图。
31.图5a和图5b是根据本发明其他实施例的封装结构的俯视示意图。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.图1a是根据本发明的实施例的封装结构的侧视示意图。如图1a所示，封装结构包括堆叠设置的第一基板110和第二基板120。在该实施例中，第二基板120在第一基板110上方。在一些实施例中，第一基板110和第二基板120可以互换。第一基板110和第二基板120之间设置有至少一个电子元件130。模制物150形成在第一基板110与第二基板120之间并且包封每个电子元件130。屏蔽沟槽160形成在模制物150中，并且屏蔽沟槽160设置在电子元件130周围。本发明的封装结构通过在模制物150中形成用于电子元件130的屏蔽沟槽160，可以解决现有技术中基板利用率较低和屏蔽性能较低的问题。
34.图1b是根据本发明的实施例的封装结构的俯视示意图。在一些实施例中，屏蔽沟槽160是封闭形状，封闭形状可以围绕电子元件130(图1a)。应理解，在其他实施例中，屏蔽沟槽160可以采用位于电子元件周围的其他布置。
35.继续参考图1a，屏蔽沟槽160内可以填充屏蔽材料165。在示出的实施例中，第一基板110中具有与屏蔽沟槽160连通的贯通孔115。在其他实施例中，可以在第一基板110中形成与屏蔽沟槽160连通的贯通孔115。屏蔽材料165还填充到贯通孔115内。
36.此外，第一基板110与第二基板120之间还设置有转接件(interposer)116。还可以在第二基板120的上表面上形成附加的电子元件135。第二基板120的上表面上附加的电子元件135可以包括传感器、微机电器件或光学器件等。封装结构的外侧覆盖有附加的屏蔽结构190。屏蔽结构190不会干扰电子元件135的作用，例如，屏蔽结构190可以不覆盖在感器、微机电器件或光学器件的对外感测区域。第一基板110的下表面下方可以通过与转接件116连接至附加的基板105，并且附加的基板105与第一基板110之间可以设置有附加的电子元件135。第二基板220与基板105之间也可以配置屏蔽沟槽160并在屏蔽沟槽160内填充屏蔽材料。
37.本发明的实施例还提供了形成封装结构的方法。图2a至图2g示出了形成封装结构的方法的多个阶段的示意图。首先如图2a所示，在第一基板210上形成电子元件130，并且在电子元件130周围形成掩模161。可以执行使掩模161固化的工艺。掩模161是可移除材料并且将在后续步骤中被移除，因此掩模161也可被称为暫時性材料。在一些实施例中，掩模161的材料可以例如是水洗胶。在一些实施例中，还可以在第一基板210上形成转接件116。此外，第一基板210的下表面处也可以形成附加的电子元件135。附加的电子元件135可以包括但不限于有源器件、无源器件或管芯等。在电子元件135为有源器件的实施例中，有源器件上可以具有屏蔽层139，且屏蔽层139可以通过打线方式连接到第一基板210，以达到接地效果。
38.然后，如图2b所示，将第二基板220放置在第一基板210和掩模161的上方。其中，第二基板220的与第一基板210相对的表面上也可以设置有电子元件130。
39.如图2c，在第一基板210和第二基板220之间形成模制物150。模制物150包封第一基板210和第二基板220表面上的电子元件130和掩模161的侧壁的模制物150。
40.在图2d中，在第二基板220中形成与掩模161连通的开口115(对应于图1a中的贯通孔115)。开口115用于在后续步骤中去除掩模161。
41.然后，如图2e所示，经由第二基板220中的开口去除掩模161。例如，可以通过水洗方式移除暂时性材料的掩模161而形成沟槽160(对应于图1a中的屏蔽沟槽160)。开口115的侧壁与沟槽160的侧壁不连续。在一些实施例中，开口115的宽度可以小于沟槽160的宽度。
42.在图2f中，经由第二基板220中的开口115，在沟槽160内填充屏蔽材料165。同时，还可以将屏蔽材料165填充到开口115内。然后，如图2g所示，将得到的结构翻转，并且可以在第二基板220的下表面上形成附加的电子元件135。第二基板220的下表面下方可以通过与转接件116连接至附加的基板105，并且附加的基板105与第二基板220之间可以设置有附加的电子元件135。封装结构的外侧覆盖有附加的屏蔽结构190。
43.本发明通过在形成模制物150之前，在第一基板210和第二基板220之间的夹层中设置暂时性材料的掩模161，并且在形成模制物150之后通过在第一基板210和第二基板220中的一个形成开口而露出暂时性材料，进一步移除暂时性材料而形成沟槽160，填充屏蔽材料165使屏蔽材料165填充该沟槽160形成夹层中的屏蔽结构。可以解决现有技术中基板利用率较低和屏蔽性能较低的问题。
44.图3是根据本发明其他实施例的封装结构的侧视示意图。在图3中，屏蔽沟槽160可以仅接触第二基板120且不接触第一基板110。而在图1a中，屏蔽沟槽160接触第一基板110和第二基板120。在其他实施例中，屏蔽沟槽160也可以仅接触第一基板110而不接触第二基板120。图3中的其他方面可以与图1a类似。
45.图4是根据本发明其他实施例的封装结构的贯通孔处的放大示图。如图4所示，第一基板110内可以具有接地迹线118，贯通孔115内的屏蔽材料165与接地迹线连接以进行接地。
46.图5a和图5b是根据本发明其他实施例的封装结构的俯视示意图。其中，电子元件130包括第一电子元件131和第二电子元件132。至少部分屏蔽沟槽160位于第一电子元件131和第二电子元件132之间。例如，在图5a中，屏蔽沟槽160在第一电子元件131和第二电子元件132之间竖直延伸，以间隔第一电子元件131和第二电子元件132。在图5b中，屏蔽沟槽160还在第二电子元件132上方横向延伸。应理解，屏蔽沟槽160的其他布置也在本发明的范围内。
47.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。