半导体封装结构的制作方法

1.本技术涉及半导体技术领域，具体涉及半导体封装结构。


背景技术：

2.随著穿戴式装置的需求上升和功能逐渐复杂化，使穿戴式装置常用的软性印刷电路板的需求和制程难度也跟着提升，其中穿戴式装置多具备有智慧通讯连结能力(如蓝牙、wi-fi等)以便进行资料即时传输，但结合多种通讯能力也产生必须面对多个来源的电磁波的挑战，这些电磁波以相同的频谱辐射导致电磁干扰(electro magnetic interference，emi)，例如射频(radio frequency，rf)发射元件必须限制电磁波对周围元件的干扰避免让元件的性能下降，因此一般会设计电磁屏蔽层来解决emi问题。
3.传统的模封(molding)制程需要将产品放在包封模具(mold chase)并加热至175℃以上的温度，但软性印刷电路板因本身材料特性在受热时会产生皱褶(wrinkle)和翘曲(warpage)现象，造成后续灌模产生困难。
4.因此，通常可以利用dam(坝体)&fill(填充)的方法在软性印刷电路板上达成保护内部元件的目的，然而此做法进一步延伸下列问题：(1)在dam和fill制程中产生的溢胶可能会盖住软性印刷电路板中的接地线路(ground trace)，让电磁屏蔽层无法和地导通，使屏蔽效果减弱或消失。(2)fill制程的溢胶可以通过减少fill胶的量或加高dam的高度来解决，但遇到较高的元件需要较高的dam，此时dam高度和形状的控制会是另外产生的问题。例如需要多次点胶才能到达所需高度的dam，底层的胶可能会变太宽导致盖住接地线路。(3)增加接地线路和dam之间的距离可以避免溢胶盖住接地线路的情况，但也浪费了软性印刷电路板上的空间。(4)选择可导电的胶可能可以解决上述的至少一个问题，但目前可导电胶的导电性是否能达成屏蔽的效果，或是粘滞系数是否能做成dam还是个问题。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种半导体封装结构，包括：
6.基板；
7.围坝结构，设于所述基板上且与所述基板定义一空间；
8.电子元件，设于所述空间中；
9.保护体，设于所述空间且包覆所述电子元件；
10.导电件，设于所述基板上，所述围坝结构设于所述导电件与所述电子元件之间；
11.电磁屏蔽层，覆盖所述保护体且电连接所述导电件，所述电磁屏蔽层用于减少所述电子元件受到电磁干扰。
12.在一些可选的实施方式中，所述保护体包括第一部分，所述第一部分设于所述围坝结构的上表面。
13.在一些可选的实施方式中，所述保护体包括第二部分，所述第二部分设于所述导电件与所述围坝结构之间。
14.在一些可选的实施方式中，所述电磁屏蔽层至少部分设于所述第二部分的表面且电连接所述导电件。
15.在一些可选的实施方式中，所述导电件的高度小于所述围坝结构的高度。
16.在一些可选的实施方式中，各所述导电件间隔设置于所述围坝结构的至少两侧。
17.在一些可选的实施方式中，所述保护体的一部分设于任两个所述导电件之间。
18.在一些可选的实施方式中，所述导电件与所述保护体间隔配置。
19.在一些可选的实施方式中，所述保护体覆盖多个所述导电件中的至少一部分。
20.在一些可选的实施方式中，基板为柔性印刷电路板fpc。
21.在一些可选的实施方式中，基板包括接地线路和虚设线路。多个导电件中的一部分导电件可以连接接地线路。多个导电件中的另一部分导电件可以连接虚设线路。
22.本技术提供的半导体封装结构，在基板(例如软性印刷电路板(flexible printed circuit，fpc)上灌入封装材料形成保护内部电子元件的保护体，并增加电磁屏蔽层以屏蔽外部的电磁信号，由此形成具有电磁干扰屏蔽功能的系统级封装(system in package，sip)软性印刷电路板。由此使具有软性印刷电路板的产品在制造上有更大的弹性或增加了产品的功能性。
23.另外，在围坝结构周围设置有一定高度的可导电且不影响fpc可挠性的导电件(例如锡球)，这样当产生溢胶时导电件可以作为第二层的阻挡结构，防止溢胶盖住软性印刷电路板中的接地路线，并且导电件可作为有高度的接地线路，增加板材利用率，缩减结构的xy平面尺寸。
附图说明
24.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
25.图1是根据本技术第一实施例提供的半导体封装结构的纵向截面图；
26.图1a是根据本技术第一实施例提供的半导体封装结构(不包括电磁屏蔽层和保护体)的俯视结构示意图；
27.图1b是根据本技术第一实施例提供的半导体封装结构(不包括电磁屏蔽层)的俯视结构示意图；
28.图2是根据本技术第二实施例提供的半导体封装结构的纵向截面图；
29.图3a是根据本技术第三实施例提供的半导体封装结构的第一纵向截面图；
30.图3b是根据本技术第三实施例提供的半导体封装结构的第二纵向截面图；
31.图3c是根据本技术第三实施例提供的半导体封装结构的第三纵向截面图；
32.图4至图7是根据本技术实施例提供的半导体封装结构的制造过程中的立体结构示意图。
33.符号说明：
34.1-围坝结构，2-基板，21-接地线路，22-虚设线路，3-电子元件，4-保护体，41-第一部分，42-第二部分，5-导电件，6-电磁屏蔽层。
具体实施方式
35.下面结合附图和实施例对说明本技术的具体实施方式，通过本说明书记载的内容本领域技术人员可以轻易了解本技术所解决的技术问题以及所产生的技术效果。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外，为了便于描述，附图中仅示出了与有关实用新型相关的部分。
36.需要说明的是，说明书附图中所绘示的结构、比例、大小等，仅用于配合说明书所记载的内容，以供本领域技术人员的了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本技术所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“第一”、“第二”及“一”等用语，也仅为便于叙述的明了，而非用以限定本技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当也视为本技术可实施的范畴。
37.还需要说明的是，本技术的实施例对应的纵向截面可以为对应前视图方向截面，横向截面可以为对应右视图方向截面，而水平截面可以为对应上视图方向截面。
38.应容易理解，本技术中的“在...上”、“在...之上”和“在...上面”的含义应该以最广义的方式解释，使得“在...上”不仅意味着“直接在某物上”，而且还意味着包括存在两者之间的中间部件或层的“在某物上”。
39.此外，为了便于描述，本技术中可能使用诸如“在...下面”、“在...之下”、“下部”、“在...之上”、“上部”等空间相对术语来描述一个元件或部件与附图中所示的另一元件或部件的关系。除了在图中描述的方位之外，空间相对术语还意图涵盖装置在使用或操作中的不同方位。设备可以以其他方式定向(旋转90
°
或以其他定向)，并且在本技术中使用的空间相对描述语可以被同样地相应地解释。
40.另外，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
41.图1是根据本技术第一实施例提供的半导体封装结构的纵向截面图。图1a是根据本技术第一实施例提供的半导体封装结构(不包括电磁屏蔽层6和保护体4)的俯视结构示意图。图1b是根据本技术第一实施例提供的半导体封装结构(不包括电磁屏蔽层6)的俯视结构示意图。如图1所示，该半导体封装结构包括基板2、围坝结构1、电子元件3、保护体4、导电件5以及电磁屏蔽层6。其中，围坝结构1设于基板2上且与基板2定义一空间。电子元件3设于该空间中。保护体4设于空间中且包覆电子元件3。导电件5设于基板2上。围坝结构1设于导电件5与电子元件3之间。电磁屏蔽层6覆盖保护体4且电连接导电件5。
42.在本实施例中，基板2可以是印刷电路板(pcb)或软性印刷电路板(fpc)。基板2可以具有接地线路21。
43.在本实施例中，电子元件3可以是有源元件或无源元件。有源元件例如可以是各种芯片(射频芯片、专用集成电路芯片、高带宽存储器芯片、电源管理芯片、逻辑功能芯片、存储芯片、通信芯片、微处理器芯片、图形芯片，光子芯片(pic，photonic integrated circuit)。无源元件例如可以是电容器、电阻器、电感器等。
44.在本实施例中，保护体4可以是模制化合物(molding compound)或非导电胶)。保护体4包覆电子元件3以起到保护电子元件3的作用。具体地，保护体4可以包括设于围坝结
构1的上表面之上的第一部分41。保护体4还可以包括设于导电件5与围坝结构1之间的第二部分42。
45.在本实施例中，围坝结构1可以作为阻挡结构，阻挡保护体4(胶体)溢出。在一个场景中，当围坝结构1的高度大于保护体4的高度时，围坝结构1可以完全阻挡保护体4(胶体)溢出。
46.在本实施例中，导电件5可以与接地线路21电连接。导电件5可以设置在围坝结构1的周围，作为第二层的阻挡结构，进一步阻挡保护体4(胶体)溢出。具体地，导电件5例如可以是锡球。具体地，导电件5的高度可以小于围坝结构1的高度。各导电件5可以间隔设置于围坝结构1的至少两侧。
47.在围坝结构1周围设置具有一定高度的可导电且不影响fpc可挠性的导电件5，不仅可以作为第二层的阻挡结构，防止设置保护体4时溢胶而盖住基板2中的接地线路21，并且导电件5可作为有高度的接地线路，增加板材利用率，缩减结构的xy平面尺寸。
48.在本实施例中，电磁屏蔽层6可以采用金属材料。电磁屏蔽层6可以用于减少电子元件3受到电磁干扰。具体地，电磁屏蔽层6的至少部分可以设于保护体4的第二部分42的表面以电连接导电件5。电磁屏蔽层6可以通过与接地线路21电连接的导电件5，实现与接地线路21电连接。通过在基板2上设置电磁屏蔽层6，并让电磁屏蔽层6电连接接地线路21，即能在基板2上设置射频芯片而增加产品功能，利用电磁屏蔽层6避免射频芯片干扰其他元件。
49.可选地，如图1a所示，基板2可以包括接地线路21，和虚设线路22。虚设线路22可以是不具任何线路连接作用的空置图案，且不可与接地线路21电连接。多个导电件5中的一部分导电件5连接接地线路21，多个导电件5中的另一部分导电件5连接虚设线路22，且连接虚设线路22的另一部分导电件5可以不具任何线路连接作用。通过虚设线路22的设置，在元件配置不允許设置多條接地线路21的情況下，仍能通过电磁屏蔽层6连接接地线路21而达到接地效果。需要说明的是，接地线路21与虚设线路22的配置方式不以图1a为限，例如也可以是多条接地线路21与一条虚设线路22的配置方式。
50.当设置多条接地线路21进行接地时，需保留基板2边缘的空间供接地线路21设置，其他线路则需要绕开接地线路21设置，或是增加基板2的层数，故走线会较为复杂。本技术通过虚设线路22的设置可简化走线并薄化基板2，制作工序简单且成本较低。
51.在保护体4(胶体)溢出严重的情况下，如图1b所示，当围坝结构1的高度小于保护体4的高度时，且保护体4(胶体)溢出程度较为严重的情形下，大量的保护体4(胶体)从围坝结构1溢出，直至保护体4的一部分可以设于任两个导电件5之间。从图1b可以看出，保护体4可以覆盖多个导电件5中的至少一部分。
52.图2是根据本技术第二实施例提供的半导体封装结构的纵向截面图。当围坝结构1的高度小于保护体4的高度时，且保护体4(胶体)溢出程度较轻的情形下，如图2所示，即少量的保护体4(胶体)从围坝结构1溢出，保护体4会设于围坝结构1与导电件5之间，接触或不接触导电件5，但不会溢出至任两个导电件5之间。
53.图3a是根据本技术第三实施例提供的半导体封装结构的第一纵向截面图。图3b是根据本技术第三实施例提供的半导体封装结构的第二纵向截面图。图3c是根据本技术第三实施例提供的半导体封装结构的第三纵向截面图。
54.如图3a所示，第三实施例中可以包括保护体4(胶体)溢出程度较为严重的情形，且
部分导电件5可以与保护体4有较大面积的接触。如图3b所示，第三实施例中可以包括保护体4(胶体)溢出程度较轻的情形，且部分导电件5可以与保护体4有较小面积的接触，或无接触。如图3c所示，第三实施例中可以包括保护体4(胶体)未溢出围坝结构1的情形，且部分导电件5可以与保护体4无接触，即部分导电件5可以与保护体4间隔配置。
55.即在第三实施例中，可以同时包括保护体4(胶体)溢出程度较为严重的情形、保护体4(胶体)溢出程度较轻的情形、保护体4(胶体)未溢出围坝结构1的情形。
56.需要说明的是，本技术还可以有仅包括图3a、图3b及图3c中任两个图所示情形的其他实施例。
57.图4至图7是根据本技术实施例提供的半导体封装结构的制造过程中的立体结构示意图。
58.如图4所示，先提供基板2，基板2具有接地线路21。这里，基板2可以是软性印刷电路板。
59.然后将电子元件3放置于基板2上、将导电件5放置于接地线路21上。
60.如图5所示，利用例如点胶工艺在基板2上、电子元件3的周围形成围坝结构1。围坝结构1的高度可以大于电子元件3的高度。基板2与围坝结构1定义出一空间。电子元件3设于该空间中。
61.如图6所示，利用例如灌注工艺填充保护体4于围坝结构1中以包覆电子元件3(见图5)。
62.如图7所示，利用例如溅镀(sputter)等工艺在保护体4(见图6)上形成电磁屏蔽层6，以达到电磁屏蔽效果。
63.本实施例中的制造半导体封装结构的方法，通过在围坝结构1周围设置有一定高度的可导电且不影响基板2(fpc)可挠性的导电件5(例如锡球)，这样当产生溢胶时，导电件5可以作为第二层的阻挡结构阻挡溢胶，而能在fpc上采用dam&fill制程。另外，由于增加了封装成型和电磁干扰屏蔽制程，让使用软性印刷电路板的产品在制造上有更大的弹性或是增加产品的功能性。
64.尽管已参考本技术的特定实施例描述并说明本技术，但这些描述和说明并不限制本技术。所属领域的技术人员可清楚地理解，可进行各种改变，且可在实施例内替代等效元件而不脱离如由所附权利要求书限定的本技术的真实精神和范围。图示可能未必按比例绘制。归因于制造过程中的变量等等，本技术中的技术再现与实际设备之间可能存在区别。可存在未特定说明的本技术的其它实施例。应将说明书和图式视为说明性的，而非限制性的。可作出修改，以使特定情况、材料、物质组成、方法或过程适应于本技术的目标、精神以及范围。所有此些修改都落入在此所附权利要求书的范围内。虽然已参考按特定次序执行的特定操作描述本技术中所公开的方法，但应理解，可在不脱离本技术的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。因此，除非本技术中特别指示，否则操作的次序和分组并不限制本技术。