CN104137245A - 薄型、空间高效的电路屏蔽 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种薄型的空间高效的电路屏蔽。该屏蔽包括设置在集成电路上方和下方的顶部金属层和底部金属层。在一个实施例中，该屏蔽可包括被布置为环绕集成电路的边缘并且将顶部金属层和底部金属层耦合在一起的边缘电镀层。在另一个实施例中，该屏蔽可包括被布置为环绕集成电路的边缘并且将顶部金属层和底部金属层耦合在一起的通孔。在另一个实施例中，无源器件可邻近集成电路设置在屏蔽内。

Description

薄型、空间高效的电路屏蔽
技术领域
所描述的实施例整体涉及屏蔽电气部件，并且更具体地涉及薄型、空间高效的电气屏蔽。
背景技术
电磁干扰(EMI)信号可不利地影响电气设备的性能和功能。一些电气设备可能对来自其他设备的辐射EMI信号敏感。例如，低噪声放大器可向输入信号提供相当大的增益；然而，该放大器的性能可能因放大器输入上的干扰EMI信号的存在而受到负面影响。EMI信号可能失真或以其他方式导致敏感输入区段中的错误，并且因此放大器的输出可能变得失真。为了防止电气设备接收到非预期的EMI辐射，政府机构通常对所发射的电磁干扰的强度进行管控。
用于控制EMI信号的发射和接收这两者的一种常用设备是用于覆盖电气部件的金属屏蔽。该屏蔽防止敏感电气部件接收到杂散的EMI信号并且还可限制EMI信号的辐射。屏蔽是通过为EMI信号提供低阻抗通路来发挥作用的。屏蔽通常由金属诸如钢构造而成，或者在一些情况下，可由诸如塑料之类的绝缘体上的导电涂料构造而成。
正如所述的，传统屏蔽具体实施覆盖一个或多个电气部件。遗憾的是，传统屏蔽具体实施可能增加在支撑基板诸如印刷电路板(PCB)上所用的面积。增加的面积可至少部分地归因于在屏蔽与受保护的部件之间通常使用的气隙。该气隙可使屏蔽在支撑基板上的组装和安装变得容易。随着产品设计被迫使变得更小，相关模块诸如印刷电路板的面积也被迫使变得更小。因此，希望减小为支撑屏蔽具体实施所需的面积，尤其是在支撑基板诸如PCB上。
因此，所希望的是在支撑基板上使用的用于使干扰电信号衰减的空间高效的屏蔽组件。
附图说明
通过参考以下结合附图所作的描述可以最佳地理解所述实施例及其优点。这些附图绝不会限制本领域的技术人员在不脱离所述实施例的实质和范围的情况下可对所述实施例作出的在形式和细节方面的任何改变。
图1为一种小外形屏蔽系统的一个实施例的简化图。
图2为一种小外形屏蔽系统的另一个实施例的简化图。
图3为一种小外形屏蔽系统的另一个实施例的简化图。
图4为一种小外形屏蔽系统的再一个实施例的简化图。
图5为一种小外形屏蔽系统的另一个实施例的简化图。
图6为一种小外形屏蔽系统的另一个实施例的简化图。
图7为用于形成一种薄型、空间高效的EMI屏蔽的方法步骤的流程图。
图8为支撑柔性电路的一种薄型屏蔽系统的图示。
图9A、9B和9C示出了一种薄型屏蔽组件的两个视图。
图10示出了一种薄型屏蔽组件的另一个实施例。
图11为用于形成屏蔽系统的方法步骤的流程图。
具体实施方式
本部分描述了根据本专利申请的方法和装置的代表性应用。提供这些实例仅仅是为了添加情境并且有助于理解所述实施例。因此，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，可在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践所述实施例。在其他情况下，为了避免不必要地使所述实施例费解，未详细描述熟知的工艺步骤。其他应用也是可能的，因此以下实例不应被认为是限制性的。
在以下具体实施方式中，参考了形成说明书一部分的附图，在附图中以举例说明的方式示出了根据所述实施例的具体实施例。虽然这些实施例被描述得足够详细，以使本领域的技术人员能够实践所述实施例，但是应当理解，这些实例不是限制性的；从而可使用其他实施例，并且可在不脱离所述实施例的实质和范围的情况下做出改变。
屏蔽技术被广泛地实践以控制不需要的电磁干扰(EMI)的影响。屏蔽不仅可用于防止敏感部件吸收不需要的EMI，而且还可用于防止EMI信号的不期望的发射。然而，传统屏蔽技术可为体积庞大的，并且可由于需要安装基板诸如印刷电路板上的过多面积而强加设计约束。
公开了一种薄型、空间高效的集成屏蔽解决方案。在一个实施例中，集成电路由在集成电路周围形成屏蔽的顶部金属层和底部金属层以及边缘电镀层围绕。在一个实施例中，屏蔽可耦合至与集成电路共享的信号。在另一个实施例中，屏蔽可与集成电路隔离。例如，屏蔽可耦合至与耦合至集成电路的信号相分离的信号。在某些实施例中，该分离的信号为接地信号。在另一个实施例中，边缘电镀层可用通孔进行替换，该通孔既耦合顶部金属层和底部金属层又充当边缘屏蔽。在另一个实施例中，无源器件可与集成电路一起被包括在屏蔽内。
图1为根据本说明书的一种小外形屏蔽系统100的一个实施例的简化图。屏蔽系统100可包括集成电路102和基板110。基板110可为印刷电路板、柔性电路或其他技术上可行的材料。在一个实施例中，集成电路102可嵌入到合适的基体104诸如树脂、玻璃纤维、环氧树脂或其他绝缘材料内。在一个实施例中，集成电路102可为球栅阵列、CSP、PLCC或其他可行的集成电路封装。
集成电路102，或者集成电路102与基体104的组合，可用屏蔽来有效地盘绕。在一个实施例中，屏蔽101可包括屏蔽顶部120、屏蔽底部122和屏蔽边缘电镀层124。屏蔽101可由薄金属箔诸如铜、铝、钢或其他合适的材料形成。通过将屏蔽101直接附接至集成电路102(或集成电路102与基体104的组合)，可在基板110上节省相当大的面积，因为屏蔽101与集成电路102的组合无需要求比单独的集成电路102大得多的表面积。在一些实施例中，屏蔽101可由金属箔形成，该金属箔仅几微米厚。例如，箔的厚度可在10微米至100微米的范围内。不同的箔厚度可使不同的EMI频率衰减。在一个实施例中，可选择箔厚度以减少特定目标频率。在另一个实施例中，可选择箔厚度以增加或降低EMI衰减的量。
集成电路102信号可通过端子130、激光通孔132和凸块134进行耦合。在一个实施例中，激光通孔132在形成屏蔽101之前形成。即，将屏蔽101形成为在其中具有对应于激光通孔132的位置的开口。在一个实施例中，凸块134可为球块、焊料球或允许将信号耦合至焊盘106的其他合适的特征。在一个实施例中，屏蔽101可耦合至与集成电路102共享的一个或多个凸块134。这样，当凸块134接地时，于是屏蔽101也接地。这种布置可降低或消除对支持屏蔽信号耦合所需的专用焊盘的需要。在一个实施例中，屏蔽101可用作其他部件诸如柔性电路的接触点或支撑点。例如，当屏蔽101接地时，于是单独的柔性电路可将柔性电路接地信号耦合至屏蔽101。
图2为根据本说明书的一种小外形屏蔽系统200的另一个实施例的简化图。类似于图1，该实施例在安装在基板110上的基体104内包括集成电路102。屏蔽顶部120和屏蔽底部122可设置在基体104的上方和下方并与基体104接触。通孔202可将屏蔽顶部120耦合至屏蔽底部122。通孔202可围绕集成电路102的周边被放置并替换对边缘电镀层124的需要。因此，屏蔽201可包括屏蔽顶部120、屏蔽底部122和通孔202。屏蔽201可如图1中所述而耦合至凸块134以将屏蔽201连接至已被集成电路102使用的接地信号。在一个实施例中，类似于印刷电路板设计，基体104可支撑两个或更多个子层。通孔202可垂直堆叠以通过基体104内的子层将屏蔽顶部120耦合至屏蔽底部122。
图3为根据本说明书的一种小外形屏蔽系统300的另一个实施例的简化图。屏蔽系统300包括如上文在图2中所述的集成电路102和基板110。屏蔽301可包括屏蔽顶部120、屏蔽底部122和边缘电镀层124。在该实施例中，屏蔽301可相对于可耦合至集成电路102的其他信号而被隔离。如图所示，屏蔽301可耦合至专用凸块302。继而，凸块302可通过基板110上的焊盘304而耦合至信号。这种信号传输布置使得屏蔽301能够耦合至相对于集成电路102隔离的信号。例如，集成电路可使用局部参考电压(诸如模拟接地)，而屏蔽301可耦合至另一信号(诸如数字接地)。
图4为根据本说明书的一种小外形屏蔽系统400的再一个实施例的简化图。屏蔽系统400可包括如上所述的集成电路102和基板110。屏蔽顶部120和屏蔽底部122再次设置在集成电路102的上方和下方。在该实施例中，不是使用边缘电镀层124，而是使用通孔202来将屏蔽顶部120耦合至屏蔽底部122。因此，屏蔽401可包括屏蔽顶部120、屏蔽底部122和通孔202。如在图3中所述，屏蔽401可相对于可耦合至集成电路102的其他信号而被隔离。因此，屏蔽401可耦合至相对于集成电路102隔离的信号。
图5为根据本说明书的一种小外形屏蔽系统500的另一个实施例的简化图。屏蔽系统500包括集成电路102和基板110。屏蔽501可包括屏蔽顶部120、屏蔽底部122和边缘电镀层124。在该实施例中，可相对于集成电路102的尺寸增大由屏蔽501所包围的体积。体积的增大可对也可嵌入到基体104中的一个或多个无源器件502进行支撑。无源器件可以是电阻器、电容器、电感器等。在一个实施例中，信号可耦合在集成电路102与无源器件502之间。例如，无源器件502可以是可耦合至集成电路102的总线终端电阻器。在一个实施例中，屏蔽501可与去往或来自如图3中所述的集成电路102的其他信号相隔离。在另一个实施例中，屏蔽501可耦合至可与集成电路102共享的凸块134。
图6为根据本说明书的一种小外形屏蔽系统600的另一个实施例的简化图。屏蔽601可包括屏蔽顶部120、屏蔽底部122和通孔202。可增大由屏蔽601所包围的体积和基体104的体积以允许一个或多个无源器件502与集成电路102一起被嵌入。在一个实施例中，屏蔽601可与去往或来自集成电路202的其他信号相隔离。在另一个实施例中，屏蔽601可耦合至去往或来自集成电路102的至少一个信号。在一个实施例中，信号可耦合在无源器件502与集成电路102之间。
图7为用于形成一种薄型、空间高效的EMI屏蔽的方法步骤700的流程图。本领域的技术人员将会知道，以任何顺序执行以下步骤的任何系统都在所公开的方法步骤的范围内。该方法始于步骤702，在该步骤中获得集成电路102。在一个实施例中，集成电路102可包括焊料凸块。在其他实施例中，集成电路102可包括焊料球或其他类似的特征。在步骤704中，获得EMI屏蔽的金属部件。在一个实施例中，金属部件可包括屏蔽顶部120和屏蔽底部122，并且可获得边缘电镀层124。在步骤706中，将金属部件附接至集成电路102。在一个实施例中，集成电路102可嵌入到基体104内；因此，金属部件可被附接至基体104。在步骤708中，可将金属部件耦合在一起以形成EMI屏蔽，并且该方法结束。
图8为支撑柔性电路的一种薄型屏蔽系统800的图示。屏蔽801可包括屏蔽顶部120、屏蔽底部122和边缘电镀层124。屏蔽801可耦合至凸块134。凸块134可通过焊盘106耦合至信号，从而将屏蔽801耦合至焊盘106上的信号。在一个实施例中，焊盘106上的信号可为接地信号，因此屏蔽801可耦合至该接地信号。柔性电路803可被配置为将至少一个信号耦合至屏蔽801。在一个实施例中，柔性电路803可设置在屏蔽801上并且与屏蔽801直接接触。在一个实施例中，柔性电路803可用导电粘合剂附接至屏蔽801，从而将柔性电路803内的暴露的迹线或导线耦合至屏蔽801。在一个实施例中，当屏蔽801耦合至地时，柔性电路803中的一个或多个信号也可被耦合至地。例如，柔性电路可包括可通过屏蔽801耦合至地的接地平面。
图9A和9B示出了一种薄型屏蔽组件900的两个视图。图9A通过顶视图示出了组件900。在该实施例中，集成电路102嵌入到基体104中以形成薄型屏蔽系统914。然而，基体104的初始尺寸可大于屏蔽系统914的成品尺寸。屏蔽系统914可包括由屏蔽901围绕的嵌入式集成电路102，屏蔽901可包括边缘电镀层912、屏蔽顶部120和屏蔽底部(未示出)。在一个实施例中，基体104可充当集成电路102和屏蔽901的载体。如此被配置的基体104可实现屏蔽系统914更容易的组装、加工以及制造。
在一个实施例中，屏蔽顶部120可接收阻焊层。尤其是在屏蔽系统914可通过流动焊接技术或回流焊接技术附接至电路板时，阻焊层可抵抗焊料。在另一个实施例中，屏蔽顶部120的至少一部分可没有阻焊层以允许附接散热片、散热管或其他导热解决方案。在一个实施例中，基体104可在区域950中在集成电路102上被最小化，以帮助增加来自集成电路102的热转移。
图9A还示出了用于将信号耦合至集成电路102和屏蔽901的焊盘934。焊盘934可通过激光通孔936将信号耦合至集成电路102。在一个实施例中，屏蔽系统914可包括30个焊盘。其他实施例可根据支撑集成电路102的需要而包括更多或更少的凸块。需注意，屏蔽底部122可存在于焊盘934之间以增强屏蔽901性能。基体104可包括布线区域910。布线区域910可使边缘电镀层912能够在屏蔽系统914仍安装于基体104(充当载体)中的同时得到施加。布线区域910可由布线器、激光钻机或用任何其他技术上可行的方法来形成。边缘电镀层912可通过布线区域910而施加，并且可以将屏蔽顶部120和屏蔽底部122耦合以形成屏蔽901。在一个实施例中，为了将屏蔽系统914与基体104的多余部分分离，可围绕屏蔽系统914的周边划线。在另一个实施例中，可用激光或任何其他类似的方法来将屏蔽系统914与基体914的多余部分分离。
图9B示出了组件900的侧视图。集成电路102被嵌入到基体104中并由屏蔽901有效地围绕。如图所示，屏蔽901可包括屏蔽顶部120、屏蔽底部122和通过布线区域910施加的边缘电镀层912。焊盘934可将信号耦合至集成电路102。图9B还示出了超出屏蔽901的基体104的多余部分。例如，在将屏蔽系统914安装到电路板上之前，可将基体104的这些部分移除。其他实施例可包括不同的集成电路102高度和不同的屏蔽系统914高度。在一个实施例中，屏蔽914可与集成电路102共享信号，诸如接地信号。早前结合图1描述了这种布置。在另一个实施例中，屏蔽914可与由集成电路102所使用的信号隔离，并且可耦合至独立信号诸如机壳接地。早前结合图3描述了这种布置。
图9C示出了在移除基体104的多余部分之后图9A和图9b的组件900的侧视图。可使用任何合适的方法来移除基体104的多余部分。在一个实施例中，使用布线器来将基体104的多余部分布线远离屏蔽系统914。在另一个实施例中，靠近屏蔽系统914对基体104的多余部分划痕，随后将其折断。在其他实施例中，使用激光切割设备来切除基体104的多余部分。例如，在移除基体104的多余部分之后，可将屏蔽系统914安装到电路板940上。电路板940可为印刷电路板、柔性电路或其他合适的结构。焊料球942可与焊盘934对齐，使得信号可从电路板940耦合至集成电路102。
图10示出了一种薄型屏蔽组件1000的另一个实施例。在该实施例中，屏蔽系统1014可包括嵌入到基体104中的集成电路102。与图9中的屏蔽系统914相比，屏蔽系统1014的拐角可以45度切倒角1006。倒角1006可有助于增加可在屏蔽系统1014旁边安装在电路板上的其他部件的数量。倒角1006可作为稍后的步骤在将集成电路102嵌入到基体104中之后并且在形成屏蔽901并附接屏蔽901之后被形成。在一个实施例中，倒角1006可由布线器形成。在另一个实施例中，倒角1006可通过对基体104刻痕以实现轻松的分离来形成。在另一个实施例中，倒角1006可由激光切割设备形成。
焊盘934在屏蔽系统1014的远侧上(如在图9A中)并且在此处用虚线示出。例如，针脚A1指示器1008可施加至屏蔽系统1014的近侧(并且在焊盘A1上方)并且可有助于将屏蔽系统1014取向以便正确地组装到电路板上。
图11为用于形成屏蔽系统914的方法步骤1100的流程图。方法始于步骤1102，在该步骤中获得集成电路102。在步骤1104中，将集成电路102嵌入到基体104中。在一个实施例中，基体104可大于屏蔽系统914的成品尺寸。步骤1104可包括将布线区域910形成进基体104中。在步骤1105中，可形成屏蔽901以围绕集成电路102。在一个实施例中，屏蔽901可包括屏蔽顶部120、屏蔽底部122和通过布线区域910施加的边缘电镀层912。在步骤1106中，可将焊盘934附接至基体104以将信号耦合至集成电路102。在一个实施例中，可形成激光通孔以有助于将信号从集成电路102耦合至焊盘934。在步骤1108中，可优选地将阻焊层施加到屏蔽顶部120。在一个实施例中，可使屏蔽顶部120的部分不具有阻焊层，以使得能够附接散热片、散热管或其他类似的导热设备。在步骤1110中，可将多余基体104移除。在一个实施例中，多余基体104可为基体104的延伸超出屏蔽系统914的成品尺寸的部分。
在上述描述中，为了进行解释，使用了特定的命名以提供对所述实施例的彻底理解。然而，对于本领域的技术人员而言显而易见的是，实践所述实施例并不需要这些具体细节。因此，对特定实施例的上述描述是出于举例说明和描述的目的而呈现的。这些描述并非旨在是详尽的，也不旨在将所述实施例限制为所公开的精确形式。对于本领域的普通技术人员而言显而易见的是，根据上述教导内容可作出许多修改和变型。

Claims (24)

1.一种小外形屏蔽设备，包括：
集成电路组件，所述集成电路组件包括：
集成电路，所述集成电路包括多个导电接触焊盘，和
基体，所述基体由绝缘材料形成并且被配置为完全封装所述集成电路；和
适形的电磁干扰(EMI)屏蔽，所述适形的电磁干扰(EMI)屏蔽由直接围绕所述集成电路组件的至少顶部部分和底部部分盘绕的柔性导体形成，并且被配置为适形于所述集成电路组件的所述顶部部分和所述底部部分的形状使得包括所述适形的EMI屏蔽和所述集成电路组件的被盘绕的集成电路组件与单独的所述集成电路组件基本上同样大小，其中所述适形的EMI屏蔽电耦合至所述多个导电接触焊盘中的至少一个接地的导电接触焊盘，从而消除对支持屏蔽信号耦合的专用接触焊盘的需要。
2.根据权利要求1所述的小外形屏蔽设备，还包括：
至少一个形成于所述基体中的通孔，所述至少一个通孔将所述多个导电接触焊盘中的至少一个连接至所述集成电路组件的外部；
在所述集成电路组件的所述外部处的外部接触焊盘，所述外部接触焊盘经由对应的通孔与所述多个导电接触焊盘中的所述至少一个连通。
3.根据权利要求2所述的小外形屏蔽设备，其中所述至少一个通孔通过激光形成。
4.根据权利要求1-3所述的小外形屏蔽设备，还包括将所述适形的EMI屏蔽的所述顶部部分和所述底部部分彼此耦合的导电边缘电镀层。
5.根据权利要求1所述的小外形屏蔽设备，还包括所述基体中的围绕所述集成电路的周边的金属填充的通孔，所述金属填充的通孔将所述适形的EMI屏蔽的所述顶部部分和所述底部部分彼此耦合。
6.根据权利要求1所述的小外形屏蔽设备，其中所述适形的EMI屏蔽与所述集成电路电耦合。
7.根据权利要求1所述的小外形屏蔽设备，其中所述适形的EMI屏蔽与所述集成电路电隔离。
8.根据权利要求1所述的小外形屏蔽设备，还包括与所述适形的EMI屏蔽一起嵌入所述基体中的至少一个无源器件。
9.根据权利要求1所述的小外形屏蔽设备，其中所述至少一个无源器件为电阻器、电容器或电感器中的一者。
10.根据权利要求1所述的小外形屏蔽设备，其中所述基体延伸超出包括所述适形的EMI屏蔽和所述集成电路组件的所述被盘绕的集成电路组件。
11.一种形成小外形屏蔽设备的方法，包括：
将集成电路嵌入到基体中，所述集成电路在其上具有多个导电接触焊盘并且所述基体由绝缘材料构成；
对应于所述多个导电接触焊盘，在所述基体中形成多个通孔，使得所述多个通孔允许电气连通至和电气连通自所述集成电路；以及
通过围绕所述嵌入式集成电路的至少顶部部分和底部部分盘绕柔性导体来创建适形的EMI屏蔽，其中所述适形的EMI屏蔽电耦合至所述多个导电接触焊盘中的至少一个接地的导电接触焊盘。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括形成将所述适形的EMI屏蔽的所述顶部部分和所述底部部分彼此耦合的导电边缘电镀层。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括在所述基体中围绕所述集成电路的周边形成金属填充的通孔，所述金属填充的通孔将所述适形的EMI屏蔽的所述顶部部分和所述底部部分彼此耦合。
14.根据权利要求11-13所述的方法，其中所述适形的EMI屏蔽与所述集成电路电耦合。
15.根据权利要求11-13所述的方法，其中所述适形的EMI屏蔽与所述集成电路电隔离。
16.根据权利要求11-15所述的方法，还包括将至少一个无源器件与所述适形的EMI屏蔽一起嵌入到所述基体中。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述至少一个无源器件为电阻器、电容器或电感器中的一者。
18.根据权利要求11所述的方法，其中所述基体延伸超出包括所述适形的EMI屏蔽和所述集成电路组件的被盘绕的集成电路组件。
19.根据权利要求11所述的方法，还包括将所述多个通孔中的至少一个电耦合至电子组件上的多个触点中的至少一个。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述电子组件为印刷电路板或柔性电路中的一者。
21.根据权利要求19所述的方法，其中所述适形的EMI屏蔽被形成为其中具有开口，所述开口对应于多个通孔的位置。
22.一种小外形屏蔽系统，包括：
集成电路组件，所述集成电路组件包括具有多个导电接触焊盘的集成电路和由绝缘材料形成并且被配置为完全封装所述集成电路的基体；
适形的EMI屏蔽，所述适形的EMI屏蔽由直接围绕所述集成电路组件的至少顶部部分和底部部分盘绕的柔性导体形成，并且被配置为适形于所述集成电路组件的所述顶部部分和所述底部部分的形状，其中所述适形的EMI屏蔽电耦合至所述多个导电接触焊盘中的至少一个接地的导电接触焊盘；
在所述基体中的多个导电通孔，所述多个导电通孔与所述多个导电接触焊盘耦合并且对应于所述多个导电接触焊盘，使得所述多个通孔允许连通至和连通自所述集成电路；
电子组件，所述电子组件包括多个触点和基板，其中所述多个导电通孔中的至少一个耦合至所述多个触点中的至少一个；和
导电边缘电镀层，所述导电边缘电镀层将所述适形的EMI屏蔽的所述顶部部分和所述底部部分彼此耦合。
23.根据权利要求22所述的小外形屏蔽系统，还包括所述基体中的围绕所述集成电路的周边的金属填充的通孔，所述金属填充的通孔将所述适形的EMI屏蔽的所述顶部部分和所述底部部分彼此耦合。
24.根据权利要求22所述的小外形屏蔽系统，其中所述电子组件为印刷电路板或柔性电路中的一者。
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