DE102013110537A1 - Elektronisches Verpackungsmodul und sein Herstellungsverfahren - Google Patents

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Abstract

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Verpackungsmoduls (100, 200) bereitgestellt, das die Bereitstellung eines Substrats (110) umfasst, welches eine obere Oberfläche (S1) aufweist und zudem zumindest ein Erdungspad (112) umfasst, das aus der oberen Oberfläche (S1) exponiert ist. Auf die obere Oberfläche (S1) werden mehrere elektronische Elemente (120) angebracht, die mit dem Substrat (110) elektrisch verbunden sind. Es wird auf die obere Oberfläche (S1) eine Formmasse (130) aufgetragen, die die elektronischen Elemente (120) umschließt und zumindest eine Seitenfläche (P1) aufweist. In der Formmasse (130) wird ein Graben (F1, F2) erzeugt, damit zumindest zwei Verpackungskammern (130a) entstehen, wobei das Erdungspad (112) aus dem Graben (F1, F2) exponiert ist, während sich ein Endabschnitt (F12, F22) des Grabens (F1, F2) innerhalb der Formmasse (130) befindet und nicht in Berührung mit der Seitenfläche (P1) steht. In den Graben (F1, F2) wird ein elektrisch leitfähiger Werkstoff eingefüllt, der unter Ausbildung einer Kammerabschirmungsstruktur (140, 240) die Oberfläche des Grabens (F1, F2) überdeckt, wobei die Kammerabschirmungsstruktur (140, 240) zumindest eine Schmalseite (C1) und zumindest eine Breitseite (C2) aufweist und mit dem Erdungspad (112) verbunden ist. An einer dem Endabschnitt (F12, F22) des Grabens (F1, F2) gegenüberliegenden Stelle auf der Seitenfläche (P1) wird ein Teil der Formmasse (130) entfernt, um eine Einkerbung (N1) zu erzeugen, aus der die Schmalseite (C1) der Kammerabschirmungsstruktur (140, 240) exponiert ist. Es wird eine elektromagnetische Abschirmungsschicht (150) erzeugt, die die Oberfläche der Formmasse (130) und die Kammerabschirmungsstruktur (140, 240) überdeckt und über die Einkerbung (N1) mit der Schmalseite (C1) verbunden ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Verpackungsmodul, insbesondere ein verfahren zur Herstellung eines elektronischen Verpackungsmoduls.
  • Bei derzeit handelsüblichen elektronischen Verpackungsmodulen sind meistens verschiedene elektronische Elements mit einem Packmaterial verpackt, wobei aufgrund der Tendenz zur Mikrominiaturisierung eine immer höhere Verpackungsdichte des ganzen elektronischen Verpackungsmoduls notwendig ist. Zudem ist es mit der Erweiterung des Funktionsumfangs elektronischer Produkte notwendig, immer mehr elektronische Elementtypen in ein elektronisches Verpackungsmodul zu integrieren. Dies kann leicht zur Wechselwirkung elektromagnetischer Wellen zwischen verschiedenen elektronischen Elementen führen.
  • Zur Reduzierung der Wechselwirkungen wie z. B elektromagnetischer Beeinflussung (Electromagnetic Interference, EMI) und Funkbeeinflussung zwischen verschiedenen elektronischen Elementen ist das jeweilige elektronische Verpackungsmodul oft mit einer inneren elektromagnetischen Abschirmungsschicht versehen, um die verschiedenen elektronischen Elemente voneinander zu trennen.
  • Bisher wurde als innere elektromagnetische Abschirmungsschicht zur Reduzierung der Wechselwirkungen zwischen elektronischen Elementen in der Regel ein Abdeckblech verwendet, was jedoch zur niedrigen Flexibilität der Produktgestaltung des jeweiligen elektronischen Verpackungsmoduls führt und andererseits eine Volumenreduzierung des elektronischen Verpackungsmoduls verhindert.
  • Erfindungsgemäß wird ein elektronisches Verpackungsmodul bereitgestellt, bei dem in einer Seitenfläche einer Formmasse zumindest eine Einkerbung ausgebildet ist, wobei eine Schmalseite einer Kammerabschirmungsstruktur aus der Einkerbung sichtbar und eine elektromagnetische Abschirmungsschicht über die Einkerbung mit der Schmalseite verbunden ist.
  • Erfindungsgemäß wird ein elektronisches Verpackungsmodul bereitgestellt, das ein Substrat, mehrere elektronische Elemente, eine Formmasse, eine Kammerabschirmungsstruktur und eine elektromagnetische Abschirmungsschicht umfasst. Das Substrat weist eine obere Oberfläche auf und umfasst zudem zumindest ein Erdungspad, das aus der oberen Oberfläche exponiert ist. Die mehreren elektronischen Elemente befinden sich auf der oberen Oberfläche und sind mit dem Substrat elektrisch verbunden. Die Formmasse überdeckt zumindest teilweise die obere Oberfläche, umschließt die elektronischen Elemente und weist zumindest eine Seitenfläche auf, wobei in der Formmasse ein Graben ausgebildet ist, der die Formmasse in zumindest zwei Verpackungskammern einteilt, während in der Seitenfläche zumindest eine Einkerbung ausgebildet ist, die einem Endabschnitt des Grabens gegenüberliegt und den Endabschnitt freilegt.
  • Die Kammerabschirmungsstruktur befindet sich im Graben, und zwar zwischen den Verpackungskammern, ist mit dem Erdungspad elektrisch verbunden und weist zumindest eine Schmalseite und zumindest eine Breitseite auf, wobei die Schmalseite der Kammerabschirmungsstruktur aus der Einkerbung sichtbar ist. Die elektromagnetische Abschirmungsschicht ist auf der Oberfläche der Formmasse angeordnet und über die Einkerbung mit der Schmalseite verbunden.
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Verpackungsmoduls bereitgestellt, um den bisher bekannten Herstellungsprozess für elektronische Verpackungsmodule zu verbessern.
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Verpackungsmoduls bereitgestellt, das die Bereitstellung eines Substrats umfasst, welches eine obere Oberfläche aufweist und zudem zumindest ein Erdungspad umfasst, das aus der oberen Oberfläche exponiert ist. Auf die obere Oberfläche werden mehrere elektronische Elements angebracht, die mit dem Substrat elektrisch verbunden sind. Es wird auf die obere Oberfläche eine Formmasse aufgetragen, die die elektronischen Elemente umschließt und zumindest eine Seitenfläche aufweist. In der Formmasse wird ein Graben erzeugt, damit zumindest zwei Verpackungskammern entstehen, wobei das Erdungspad aus dem Graben exponiert ist, während sich ein Endabschnitt des Grabens innerhalb der Formmasse befindet und nicht in Berührung mit der Seitenfläche steht. In den Graben wird ein elektrisch leitfähiger Werkstoff eingefüllt, der unter Ausbildung einer Kammerabschirmungsstruktur die Oberfläche des Grabens überdeckt, wobei die Kammerabschirmungsstruktur zumindest eine Schmalseite und zumindest eine Breitseite aufweist und mit dem Erdungspad verbunden ist. An einer dem Endabschnitt des Grabens gegenüberliegenden Stelle auf der Seitenfläche wird ein Teil der Formmasse entfernt, um eine Einkerbung zu erzeugen, aus der die Schmalseite der Kammerabschirmungsstruktur exponiert ist. Es wird eine elektromagnetische Abschirmungsschicht erzeugt, die die Oberfläche der Formmasse überdeckt und über die Einkerbung mit der Schmalseite verbunden ist.
  • Zusammenfassend wird erfindungsgemäß ein elektronisches Verpackungsmodul bereitgestellt, das eine Formmasse und eine Kammerabschirmungsstruktur umfasst. Die Kammerabschirmungsstruktur befindet sich zwischen benachbarten Verpackungskammern und dient zur Reduzierung elektromagnetischer Beeinflussung und Funkbeeinflussung zwischen den Verpackungskammern. Hierzu sendet die Kammerabschirmungsstruktur über ein Erdungspad die empfangenen elektromagnetischen Störsignale nach außen aus, um somit den elektromagnetischen Abschirmungseffekt des elektronischen Verpackungsmoduls zu verbessern. Zusätzlich dazu ist eine elektromagnetische Abschirmungsschicht vorgesehen, die über eine Einkerbung mit einer Schmalseite der Kammerabschirmungsstruktur verbunden ist und zudem auch mit einem aus der Oberseite der Formmasse exponierten Teil der Kammerabschirmungsstruktur verbunden sein kann, um elektromagnetische Wellenübertragungen zwischen den elektronischen Elementen und der Außenwelt zu reduzieren.
  • Erfindungsgemäß wird ferner ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Verpackungsmoduls bereitgestellt, bei dem durch die Erzeugung eines Grabens innerhalb der Formmasse zumindest zwei Verpackungskammern erzeugt werden, wobei sich der Graben innerhalb der Formmasse befindet und der Endabschnitt des Grabens nicht in Berührung mit der Seitenfläche der Formmasse steht. Anschließend wird in den Graben ein elektrisch leitfähiger Werkstoff eingefüllt, der unter Ausbildung einer Kammerabschirmungsstruktur die Oberfläche des Grabens überdeckt, wobei zur Erzeugung einer Einkerbung an einer dem Endabschnitt des Grabens gegenüberliegenden Stelle auf der Seitenfläche ein Teil der Formmasse entfernt wird. Daraufhin wird ein elektrisch leitfähiger Werkstoff durch Spritzplattieren auf die Seitenfläche der Formmasse und die Oberseite der Kammerabschirmungsstruktur aufgetragen, um eine elektromagnetische Abschirmungsschicht zu erzeugen. Diese elektromagnetische Abschirmungsschicht kann über die Einkerbung mit der Schmalseite der Kammerabschirmungsstruktur verbunden sein.
  • Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung anhand beigefügter Zeichnungen, die nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen sind, sondern lediglich der Erläuterung der Erfindung dienen.
  • In der Zeichnung zeigt:
  • 1A in schematischer Darstellung den Aufbau eines elektronischen Verpackungsmoduls gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 1B eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie Q-Q in 1A,
  • 2 in schematischer Darstellung den Aufbau eines elektronischen Verpackungsmoduls gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
  • 3A bis 3I jeweils in schematischer Darstellung ein Halbzeug, das bei den einzelnen Schritten eines Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäß ausgeführten Platine entsteht.
  • In 1A ist der schematische Aufbau eines elektronischen Verpackungsmoduls gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung und in 1B eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie Q-Q in 1A gezeigt. Wie den 1A und 1B entnehmbar ist, umfasst das elektronische Verpackungsmodul 100 ein Substrat 110, mehrere elektronische Elemente 120, eine Formmasse 130, eine Kammerabschirmungsstruktur 140 und eine elektromagnetische Abschirmungsschicht 150. Die elektronische Elemente 120 befinden sich auf dem Substrat 110. Die Formmasse 130 überdeckt zumindest teilweise die elektronischen Elemente 120 und umfasst zumindest zwei Verpackungskammern 130a. Die Kammerabschirmungsstruktur 140 befindet sich zwischen benachbarten Verpackungskammern 130a, während die elektromagnetische Abschirmungsschicht 150 auf der Oberfläche der Formmasse 130 und der Kammerabschirmungsstruktur 140 sowie auf der Seitenfläche des Substrats 110 ausgebildet ist.
  • Das Substrat 110 weist eine obere Oberfläche S1 auf und umfasst zudem zumindest ein Erdungspad 112, das aus der oberen Oberfläche S1 exponiert ist. In der Regel fungiert das Substrat 110 als Trägerplatte (carrier) für Leiterbahnen (trace) und verschiedene elektronische Elemente 120. Am Substrat 110 sind ein Erdungspad 112, nicht dargestellte Bondpads (bending pad) und Leiterbahnen (nicht dargestellt) vorgesehen. In der Praxis können die Bondpads, das Erdungspad 112 und die Leiterbahnen je nach der gewünschten Anordnung der elektronischen Elemente 120 vorgesehen sein.
  • Als Werkstoff des Substrats 110 wird häufig Epoxidharz (Epoxy resin), Cyanatesterharz-Kern (Cyanate ester core, CE core) oder Bismaleimid-Kern (Bismaleimide core, BMI core) eingesetzt.
  • Die elektronischen Elemente 120 befinden sich auf der oberen Oberfläche S1 und sind mit dem Substrat 110 elektrisch verbunden. Es ist anzumerken, dass die elektronischen Elemente 120 verschiedene Elementtypen umfassen können, d. h. die elektronischen Elemente 120 müssen nicht untereinander völlig gleich sein. So kann es sich bei den elektronischen Elementen 120 um mehrere untereinander nicht völlig gleiche elektronische Elemente, wie beispielsweise Chip, Transistor, Diode, Kapazität, Induktivität oder andere HF- oder RF-Elemente, handeln. In 1A sind verschiedenartige elektronische Elemente 120 dargestellt, die alle als „elektronisches Element 120” bezeichnet werden. Bei der vorliegenden Erfindung liegt jedoch keine Einschränkung des Typs der elektronischen Elemente 120 vor.
  • Die Formmasse 130 befindet sich, die obere Oberfläche S1 zumindest teilweise überdeckend, auf dem Substrat 110 und umschließt die elektronischen Elemente 120. Des Weiteren weist die Formmasse 130 zumindest eine Seitenfläche P1 auf, die mit der Oberseite der Formmasse 130 verbunden ist und diese Oberseite umgibt. Es lohnt sich zu bemerken, dass in der Formmasse 130 ein Graben F1 ausgebildet ist, der die Formmasse 130 in zumindest zwei Verpackungskammern 130a einteilt. Insbesondere erstreckt sich der Graben F1 von der Oberseite der Formmasse 130 bis zur Unterseite der Formmasse 130, wobei das Erdungspad 112 aus dem Graben F1 exponiert ist. In der Seitenfläche P1 der Formmasse 130 ist zumindest eine Einkerbung N1 ausgebildet, die als eine nach innen gerichtete Aussparung in der Seitenfläche P1 ausgeführt sein kann und in Hinsicht auf die Anzahl und Position einem Endabschnitt F12 des Grabens F1 entspricht.
  • Die Formmasse 130 umfasst zumindest zwei Verpackungskammern 130a, wobei zumindest eine der Verpackungskammern 130a die elektronischen Elemente 120 überdeckt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Formmasse 130 zwei Verpackungskammern 130a, die jeweils zumindest ein elektronisches Element 120 umschließen. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Formmasse 130 mehr als drei Verpackungskammern 130a umfassen, wobei diese Verpackungskammern 130a jeweils ein elektronisches Element 120 umschließen können oder alternativ nur zumindest eine der Verpackungskammern 130a ein elektronisches Element 120 umschließt. Bei der vorliegenden Erfindung liegt jedoch keine Einschränkung der Anzahl an elektronischen Elementen, die von einer Verpackungskammer 130a umschlossen sind, vor.
  • Hierbei wird darauf hingewiesen, dass es sich bei der Formmasse 130 um einen Formklebstoff handelt, um ungewünschte elektrische Verbindungen oder Kurzschlüsse zwischen den elektronischen Elementen 120 zu vermeiden. Als Formmasse 130 können viskose vorimprägnierte Werkstoffe (Preimpregnated Material) wie z. B. Glasfaserprepreg (Glass fiber prepreg), Carbonfaserprepreg (Carbon fiber prepreg), Epoxidharz (Epoxy resin) usw. eingesetzt werden.
  • Die Kammerabschirmungsstruktur 140 befindet sich im Graben F1, und zwar zwischen den Verpackungskammern 130a, und ist über den Graben F1 mit dem Erdungspad 112 elektrisch verbunden. Insbesondere ist die Kammerabschirmungsstruktur 140 in der Formmasse 130 angeordnet und erstreckt sich von der Oberseite der Formmasse 130 bis zur Unterseite der Formmasse 130, um verschiedene Verpackungskammern 130a zu erzeugen. Darüber hinaus weist die Kammerabschirmungsstruktur 140 zumindest eine Schmalseite C1 und zumindest eine Breitseite C2 auf, wobei sich die Schmalseite C1 in der Nähe der Seitenfläche P1 befindet und die Schmalseite C1 der Kammerabschirmungsstruktur 140 aus der Einkerbung N1 sichtbar ist, während sich die Breitseite C2 innerhalb der Formmasse 130 erstreckt.
  • Es ist anzumerken, dass die Kammerabschirmungsstruktur 140 zur Reduzierung elektromagnetischer Beeinflussung und Funkbeeinflussung zwischen den Verpackungskammern 130a dient. Hierzu sendet die Kammerabschirmungsstruktur 140 über das Erdungspad 112 die empfangenen elektromagnetischen Störsignale nach außen aus, um somit den elektromagnetischen Abschirmungseffekt des elektronischen Verpackungsmoduls zu verbessern. Auf diese Weise lassen sich die von verschiedenen Verpackungskammern 130a umschlossenen elektronischen Elemente 120 elektromagnetisch besser gegeneinander abschirmen.
  • Es lohnt sich zu bemerken, dass die Einkerbung N1 eine Breite L2 besitzt, die größer als die Breite T1 der Kammerabschirmungsstruktur 140 ist. Hierbei liegt die Breite T1 der Kammerabschirmungsstruktur 140 zwischen 60 μm und 180 μm und die Breite L2 der Einkerbung N1 zwischen 80 μm und 200 μm.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Kammerabschirmungsstruktur 140 aus einem metallischen Werkstoff wie z. B. Kupfer, Aluminium oder Nickelsilber besteht. In anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung kann die Kammerabschirmungsstruktur 140 jedoch auch aus elektrisch leitfähigen hochmolekularen Werkstoffen, wie etwa Polyanilin (Polyaniline, PAn), Polypyrrol (Polypyrrole, PYy) oder Polythiophen (Polythiophene, PTh), bestehen. Bei der vorliegenden Erfindung liegt jedoch keine Einschränkung des Werkstoffes der Kammerabschirmungsstruktur 140 vor.
  • Die elektromagnetische Abschirmungsschicht 150 dient zur Reduzierung elektromagnetischer Beeinflussung zwischen den elektronischen Elementen 120 untereinander sowie zwischen den elektronischen Elementen 120 und der Außenwelt. Zur praktischen Anwendung ist die elektromagnetische Abschirmungsschicht 150 über die Einkerbung N1 mit der Schmalseite C1 der Kammerabschirmungsstruktur 140 elektrisch verbunden. Zusätzlich dazu kann die elektromagnetische Abschirmungsschicht 150 auch mit der aus der Oberseite der Formmasse 130 exponierten Kammerabschirmungsstruktur 140 elektrisch verbunden sein.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erstreckt sich die elektromagnetische Abschirmungsschicht 150 von der Seitenfläche P1 zu einer Seitenfläche des Substrats 110 und kann mit dem aus der Seitenfläche des Substrats 110 exponierten Erdungspad (nicht dargestellt) elektrisch verbunden sein. Damit kann die elektromagnetische Abschirmungsschicht 150 die durch die Kammerabschirmungsstruktur 140 empfangenen elektromagnetischen Störsignale besser an das auf der Seitenfläche des Substrats 110 befindliche Erdungspad (nicht dargestellt) übertragen, wodurch der elektromagnetische Abschirmungseffekt des elektronischen Verpackungsmoduls verbessert wird. In anderen Ausführungsbeispielen ist es jedoch auch denkbar, dass sich die elektromagnetische Abschirmungsschicht 150 nicht bis zur Seitenfläche des Substrats 110 erstreckt, sondern lediglich die Oberfläche der Formmasse 130 überdeckt; dies ist aber nicht als einschränkend zu verstehen.
  • 2 zeigt in schematischer Darstellung den Aufbau eines elektronischen Verpackungsmoduls gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das elektronische Verpackungsmodul 200 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel weisen einen ähnlichem Aufbau und gleiche Funktionen wie das elektronische Verpackungsmodul 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel auf. So umfasst auch das elektronische Verpackungsmodul 200 z. B. ein Substrat 110. Im Folgenden werden ausschließlich die Unterschiede zwischen den elektronischen Verpackungsmodulen 200 und 100 erläutert, wobei auf die gleichen Merkmale nicht mehr eingegangen wird.
  • Wie aus 2 hervorgeht, umfasst auch das elektronische Verpackungsmodul 200 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel einen Graben F2, der die Formmasse 130 in zwei Verpackungskammern 130a einteilt. Es ist anzumerken, dass zur Anpassung an die Anordnung und Ausgestaltung verschiedener elektronischer Elemente 120 und zur elektromagnetischen Abschirmung der Graben F2 in seiner Form variabel, wie z. B. als linear, halbkreisförmig, gezackt oder unregelmäßig gebogen, ausgebildet sein kann. Hierbei wird darauf hingewiesen, dass die Einkerbung N1 in Hinsicht auf die Anzahl und Position dem Endabschnitt F22 des Grabens F2 entspricht, wobei sich die Kammerabschirmungsstruktur 240 im Graben F2, und zwar zwischen benachbarten Verpackungskammern 130a, befindet. Bei der vorliegenden Erfindung liegt jedoch keine Einschränkung der Form des Grabens F2 vor.
  • 3A bis 3I zeigen jeweils in schematischer Darstellung ein Halbzeug, das bei den einzelnen Schritten eines Verfahrens zur Herstellung des elektronischen Verpackungsmoduls gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsteht. Hierbei wird der Reihe nach auf die 3A bis 3I verwiesen.
  • Zunächst wird, wie in 3A dargestellt, ein Substrat 110 bereitgestellt, auf dessen obere Oberfläche S1 mehrere elektronische Elemente 120 angebracht werden. Insbesondere umfasst das Substrat 110 zumindest ein Erdungspad 112, das aus der oberen Oberfläche S1 exponiert ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Substrat 110 (in 3A nur teilweise dargestellt) um eine groß dimensionierte Schaltungsträgerplatte (circuit substrate panel oder circuit substrate strip), während die elektronischen Elemente 120 als Chip, Transistor, Diode, Kapazität, Induktivität oder andere HF- oder RF-Elemente ausgebildet und auf verschiedene Weise, wie beispielsweise durch Drahtbonden (wire bonding), Flip-Chip (flip chip) oder andere Verpackungsmethoden, mit dem Substrat 110 bzw. mit den Bondpads und/oder den Leiterbahnen des Substrats elektrisch verbunden sein können. Bei der vorliegenden Erfindung liegt jedoch keine Einschränkung der Art und Weise, wie die elektrische Verbindung zwischen elektronischen Elementen 120 und Substrat 110 hergestellt wird, vor.
  • Wie aus 3B zu ersehen ist, wird auf das Substrat 110 eine Formmasse 130 aufgetragen, die die elektronischen Elemente 120 umschließt. In der Regel kann es sich bei der Formmasse 130 um einen Formklebstoff aus einem viskosen vorimprägnierten Werkstoff handeln. Überdies weist die Formmasse 130, die zumindest teilweise an der oberen Oberfläche S1 anhaftet und die elektronischen Elemente 120 überdeckt, zumindest eine Seitenfläche P1 auf.
  • Wie sich aus 3C ergibt, kann das Verfahren zur Herstellung des elektronischen Verpackungsmoduls ferner die Erzeugung einer Schutzschicht 160 umfassen, die die Formmasse 130 überdeckt. Insbesondere erfolgt die Erzeugung der die Formmasse 130 überdeckenden Schutzschicht 160 vor dem Schritt zur Erzeugung eines Grabens, um insbesondere die bei den späteren Herstellungsschritten auftretenden Verschmutzungen zu reduzieren. Bei der Schutzschicht 160 kann es sich normalerweise um eine isolierende Tintenbeschichtung (ink coating) handeln; dies ist aber nicht als einschränkend zu verstehen.
  • In der Darstellung gemäß 3D wird in der Formmasse 130 ein Graben F1 erzeugt, damit zumindest zwei Verpackungskammern 130a entstehen. Dies erfolgt, indem ein Laserritzvorgang (Laser scribing) von der Oberfläche der Schutzschicht 160 durch die Formmasse 130 hindurch bis zur Unterseite der Formmasse 130 durchgeführt wird, bis ein Graben F1 entsteht, wobei das Erdungspad 112 aus dem Graben F1 exponiert ist. Es ist anzumerken, dass bei der vorliegenden Erfindung keine Einschränkung der Art und Weise, wie der Graben F1 erzeugt wird, vorliegt. Der Graben F1 besitzt eine Breite L1 von 80 m bis 200 μm. Darüber hinaus befindet sich der Graben F1 innerhalb der Formmasse 130, wobei der Endabschnitt F12 des Grabens F1 nicht in Berührung mit der Seitenfläche 21 der Formmasse 130 steht. Das heißt, der Endabschnitt F12 des Grabens F1 stellt hierbei ein innerhalb der Formmasse 130 angeordnetes geschlossenes Ende dar. Es lohnt sich zu bemerken, dass zwischen dem Endabschnitt F12 des Grabens F1 und der Seitenfläche P1 der Formmasse 130 ein vorgegebener Pufferbereich A1 gemäß 3E definiert ist, der zumindest den Zwischenraum zwischen dem Endabschnitt F12 des Grabens F1 und der Seitenfläche P1 umfasst. Hierbei ist der Endabschnitt F12 des Grabens F1 um den genannten vorgegebenen Pufferbereich von der Seitenfläche P1 beabstandet angeordnet und steht daher nicht in direkter Verbindung mit der Seitenfläche 21 der Formmasse 130. In anderen Ausführungsbeispielen kann der Graben F1 zur Anpassung an die Anordnung und Ausgestaltung verschiedener elektronischer Elemente 120 und zur elektromagnetischen Abschirmung in seiner Form variabel ausgebildet sein und zudem die Formmasse in mehr als drei Verpackungskammern 130a einteilen. Bei der vorliegenden Erfindung liegt jedoch keine Einschränkung der Form des Grabens F2 vor.
  • In der Darstellung gemäß 3F wird ein elektrisch leitfähiger Werkstoff in den Graben F1 eingefüllt, um eine Kammerabschirmungsstruktur 140 zu erzeugen. Insbesondere erfolgt die Füllung des Grabens F mit dem elektrisch leitfähigen Werkstoff durch Spritzplattieren (spray plating) oder Einspritzen (injection). Im vorliegenden Ausführungsbeispiel überdeckt der elektrisch leitfähige Werkstoff nicht nur den Graben F1, sondern auch füllt den ganzen Graben F1 aus, wobei der elektrisch leitfähige Werkstoff auch mit dem aus dem Graben F1 exponierten Erdungspad 112 elektrisch verbunden ist. In anderen Ausführungsbeispielen ist es auch denkbar, dass der elektrisch leitfähige Werkstoff nicht den ganzen Graben F1 ausfüllt. Anschließend wird ein Back- und Härtungsvorgang durchgeführt, um dann die Kammerabschirmungsstruktur 140 zu erzeugen. Wie aus 3G erkennbar ist, weist die Kammerabschirmungsstruktur 140 zumindest eine Schmalseite C1 und zumindest eine Breitseite C2 auf und ist mit dem Erdungspad 112 elektrisch verbunden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Kammerabschirmungsstruktur 140 mit zwei Erdungspads 112 elektrisch verbunden. In anderen Ausführungsbeispielen handelt es sich bei dem Erdungspad 112 um ein in Abhängigkeit von der Form des jeweiligen Grabens jeweils streifenförmig, blockartig oder in anderen Formen ausgebildetes Metallpad, dessen Anzahl und Form erfindungsgemäß keiner Einschränkung unterliegt. Hierbei wird darauf hingewiesen, dass die Breite T1 der Kammerabschirmungsstruktur 140 im Wesentlichen der Breite L1 des Grabens F1 entspricht und daher zwischen 60 μm und 180 μm liegt.
  • Wie in 3H gezeigt ist, wird nach dem Schritt zur Erzeugung der Kammerabschirmungsstruktur 140 die Schutzschicht 160 entfernt. Es ist anzumerken, dass bei der Erzeugung des Grabens F1 durch Laserritzen (laser scribing) eines Teils der Formmasse 130 eine große Staubmenge entsteht, die zum großen Teil an der Oberfläche der Schutzschicht 160 anhaftet und sich daher durch den Abbau der Schutzschicht 160 mit Hilfe eines Lösemittels entfernen lässt.
  • In der Darstellung gemäß 3I und 3E wird die Formmasse im vorgegebenen Pufferbereich A1 gemäß 3E entfernt, um eine Einkerbung N1 zu erzeugen. Es wird darauf hingewiesen, dass der Schritt zur Erzeugung der Einkerbung N1 nach dem Entstehen der Kammerabschirmungsstruktur 140 durchgeführt wird, wobei die Schmalseite C1 der Kammerabschirmungsstruktur 140 aus der Einkerbung N1 exponiert ist. Insbesondere wird die Formmasse 130 im vorgegebenen Pufferbereich durch Laserritzen (laser scribing) entfernt, damit die Einkerbung N1 entsteht und die Schmalseite C1 der Kammerabschirmungsstruktur 140 freigelegt wird. Bei der vorliegenden Erfindung liegt jedoch keine Einschränkung der Art und Weise, wie die Einkerbung N1 erzeugt wird, vor.
  • Da der Graben F1 eine relativ kleine Breite L1 besitzt, soll die Breite L2 der Einkerbung N1 gleich oder größer als die Breite L1 des Grabens F1 sein, um den späteren Herstellungsschritt zur Erzeugung einer elektromagnetischen Abschirmungsschicht 150 vereinfachen zu können. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt die Breite der Einkerbung N1 zwischen 80 μm und 200 μm. Da zudem die Einkerbung N1 in Hinsicht auf die Anzahl und Position dem Endabschnitt F12 des Grabens F1 entspricht, ist die Einkerbung N1 in Hinsicht auf die Anzahl und Position gleich wie der Endabschnitt F12 des Grabens F1 ausgebildet.
  • Anschließend kann mit Hilfe eines Werkzeuges oder mittels Lasers ein Vereinzelungsvorgang durchgeführt werden, um die Formmasse 130 und das Substrat 110 in mehrere Einheiten zu schneiden.
  • Daraufhin wird eine die Oberfläche der Formmasse 130 überdeckende elektromagnetische Abschirmungsschicht 150 erzeugt, siehe hierzu 1B. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein elektrisch leitfähiger Werkstoff durch Spritzen (Spray) oder Sputtern (Sputtering) auf die Oberfläche der Formmasse 130 und der Kammerabschirmungsstruktur 140 sowie auf die Seitenfläche des Substrats 110 aufgetragen. Bei der vorliegenden Erfindung liegt jedoch keine Einschränkung der Art und Weise, wie die elektromagnetische Abschirmungsschicht 150 erzeugt wird, vor. Anzumerken ist es, dass die elektromagnetische Abschirmungsschicht 150 über die Einkerbung N1 mit der Schmalseite C1 der Kammerabschirmungsstruktur 140 elektrisch verbunden ist.
  • Zusammenfassend wird erfindungsgemäß ein elektronisches Verpackungsmodul bereitgestellt, das eine Formmasse und eine Kammerabschirmungsstruktur umfasst. Die Kammerabschirmungsstruktur befindet sich zwischen benachbarten Verpackungskammern und dient zur Reduzierung elektromagnetischer Beeinflussung und Funkbeeinflussung zwischen den Verpackungskammern. Hierzu sendet die Kammerabschirmungsstruktur über ein Erdungspad die empfangenen elektromagnetischen Störsignale nach außen aus, um somit den elektromagnetischen Abschirmungseffekt des elektronischen Verpackungsmoduls zu verbessern. Zusätzlich dazu ist eine elektromagnetische Abschirmungsschicht vorgesehen, die über eine Einkerbung mit einer Schmalseite der Kammerabschirmungsstruktur verbunden ist und zudem auch mit einem aus der Oberseite der Formmasse exponierten Teil der Kammerabschirmungsstruktur verbunden sein kann, um elektromagnetische Wellenübertragungen zwischen den elektronischen Elementen und der Außenwelt zu reduzieren. Damit wird ein elektronisches Verpackungsmodul geschaffen, dessen Produktgestaltung in Hinblick auf die Flexibilität verbessert wird.
  • Erfindungsgemäß wird ferner ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Verpackungsmoduls bereitgestellt, bei dem durch die Erzeugung eines Grabens innerhalb der Formmasse zumindest zwei Verpackungskammern erzeugt werden, wobei sich der Graben innerhalb der Formmasse befindet und der Endabschnitt des Grabens nicht in Berührung mit der Seitenfläche der Formmasse steht. Anschließend wird in den Graben ein elektrisch leitfähiger Werkstoff eingefüllt, der unter Ausbildung einer Kammerabschirmungsstruktur die Oberfläche des Grabens überdeckt, wobei zur Erzeugung einer Einkerbung an einer dem Endabschnitt des Grabens gegenüberliegenden Stelle auf der Seitenfläche ein Teil der Formmasse entfernt wird. Daraufhin wird ein elektrisch leitfähiger Werkstoff durch Spritzplattieren oder Einspritzen auf die Seitenfläche der Formmasse und die Oberseite der Kammerabschirmungsstruktur aufgetragen, um eine elektromagnetische Abschirmungsschicht zu erzeugen. Diese elektromagnetische Abschirmungsschicht kann über die Einkerbung mit der Schmalseite der Kammerabschirmungsstruktur verbunden sein. Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Verpackungsmoduls lassen sich die Kosten, die bei der Herstellung der Kammerabschirmungsstruktur durch Sputtern entstehen, herabsetzen.
  • Das oben Stehende stellt keine Einschränkung des Schutzumfangs der Erfindung dar, sondern dient nur der Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung. Jede Abänderung, Modifikation oder gleichwertige Substitution, die vom Fachmann auf diesem Gebiet ausgehend von den Grundideen der Erfindung und im Rahmen der Erfindung vorgenommen wird, fällt in den Schutzumfangs der Erfindung.
  • Bezugszeichenliste
    • 100, 200
    Elektronisches Verpackungsmodul
    110
    Substrat
    112
    Erdungspad
    120
    Elektronisches Element
    130
    Formmasse
    130a
    Verpackungskammer
    140, 240
    Kammerabschirmungsstruktur
    150
    Elektromagnetische Abschirmungsschicht
    160
    Schutzschicht
    A1
    Vorgegebener Pufferbereich
    C1
    Schmalseite
    C2
    Breitseite
    F1, F2
    Graben
    F12, F22
    Endabschnitt
    N1
    Einkerbung
    L1
    Breite des Grabens
    L2
    Breite der Einkerbung
    P1
    Seitenfläche
    S1
    Obere Oberfläche
    T1
    Breite der Kammerabschirmungsstruktur

Claims (14)

  1. Elektronisches Verpackungsmodul (100, 200) mit einem Substrat (110), das eine obere Oberfläche (S1) aufweist und zudem zumindest ein Erdungspad (112) umfasst, das aus der oberen Oberfläche (S1) exponiert ist; mehreren elektronischen Elementen (120), die sich auf der oberen Oberfläche (S1) befinden und mit dem Substrat (110) elektrisch verbunden sind; einer Formmasse (130), die die obere Oberfläche (S1) zumindest teilweise überdeckt, die elektronischen Elemente (120) umschließt und zumindest eine Seitenfläche (P1) aufweist, wobei in der Formmasse (130) ein Graben (F1, F2) ausgebildet ist, der die Formmasse (130) in zumindest zwei Verpackungskammern (130a) einteilt, während in der Seitenfläche (P1) zumindest eine Einkerbung (N1) ausgebildet ist, die einem Endabschnitt (F12, F22) des Grabens (F1, F2) gegenüberliegt und den Endabschnitt (F12, F22) freilegt; einer Kammerabschirmungsstruktur (140, 240), die sich im Graben (F1, F2), und zwar zwischen den Verpackungskammern (130a), befindet, mit dem Erdungspad (112) elektrisch verbunden ist und zumindest eine Schmalseite (C1) und zumindest eine Breitseite (C2) aufweist, wobei die Schmalseite (C1) der Kammerabschirmungsstruktur (140, 240) aus der Einkerbung (N1) sichtbar ist; und einer elektromagnetischen Abschirmungsschicht (150), die die Oberfläche der Formmasse (130) und die Kammerabschirmungsstruktur (140, 240) überdeckt und über die Einkerbung (N1) mit der Schmalseite (C1) elektrisch verbunden ist.
  2. Elektronisches Verpackungsmodul (100, 200) nach Anspruch 1, bei dem die Einkerbung (N1) eine Breite (L2) besitzt, die größer als die Breite (T1) der Kammerabschirmungsstruktur (140, 240) ist.
  3. Elektronisches Verpackungsmodul (100, 200) nach Anspruch 1, bei dem die Breite (T1) der Kammerabschirmungsstruktur (140, 240) zwischen 60 μm und 180 μm liegt.
  4. Elektronisches Verpackungsmodul (100, 200) nach Anspruch 1, bei dem die Breite (L2) der Einkerbung (N1) zwischen 80 μm und 200 μm liegt.
  5. Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Verpackungsmoduls (100, 200) mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines Substrats (110), das eine obere Oberfläche (S1) aufweist und zudem zumindest ein Erdungspad (112) umfasst, das aus der oberen Oberfläche (S1) exponiert ist; Anbringen mehrerer elektronischer Elemente (120) auf die obere Oberfläche (S1), die mit dem Substrat (110) elektrisch verbunden sind; Auftragen einer Formmasse (130) auf die obere Oberfläche (S1), die die elektronischen Elemente (120) umschließt und zumindest eine Seitenfläche (P1) aufweist; Erzeugen eines Grabens (F1, F2) in der Formmasse (130), damit zumindest zwei Verpackungskammern (130a) entstehen, wobei das Erdungspad (112) aus dem Graben (F1, F2) exponiert ist, während sich der Endabschnitt (F12, F22) des Grabens (F1, F2) innerhalb der Formmasse (130) befindet und nicht in Berührung mit der Seitenfläche (P1) steht, und wobei zwischen dem Endabschnitt (F12, F22) des Grabens (F1, F2) und der Seitenfläche (P1) der Formmasse (130) ein vorgegebener Pufferbereich (A1) definiert ist; Einfüllen eines elektrisch leitfähigen Werkstoffes in den Graben (F1, F2), der unter Ausbildung einer Kammerabschirmungsstruktur (140, 240) den Graben (F1, F2) überdeckt, wobei die Kammerabschirmungsstruktur (140, 240) zumindest eine Schmalseite (C1) und zumindest eine Breitseite (C2) aufweist und mit dem Erdungspad (112) verbunden ist; Entfernen des vorgegebenen Pufferbereiches (A1), um eine Einkerbung (N1) zu erzeugen, aus der die Schmalseite (C1) der Kammerabschirmungsstruktur (140, 240) exponiert ist; und Erzeugen einer elektromagnetischen Abschirmungsschicht (150), die die Oberfläche der Formmasse (130) und die Kammerabschirmungsstruktur (140, 240) überdeckt und über die Einkerbung (N1) mit der Schmalseite (C1) elektrisch verbunden ist.
  6. Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Verpackungsmoduls (100, 200) nach Anspruch 5, bei dem der Schritt zur Erzeugung des Grabens (F1, F2) das Laserritzen eines Teils der Formmasse (130) zur Erzeugung des Grabens (F1, F2) umfasst.
  7. Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Verpackungsmoduls (100, 200) nach Anspruch 5, bei dem das Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Verpackungsmoduls (100, 200) ferner die Erzeugung einer die Formmasse (130) überdeckenden Schutzschicht (160) vor dem Schritt zur Erzeugung des Grabens (F1, F2) umfasst.
  8. Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Verpackungsmoduls (100, 200) nach Anspruch 7, bei dem nach dem Schritt zur Erzeugung der Kammerabschirmungsstruktur (140, 240) die Schutzschicht (160) entfernt wird.
  9. Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Verpackungsmoduls (100, 200) nach Anspruch 5, bei dem der Schritt zur Erzeugung der Einkerbung (N1) das Entfernen des vorgegebenen Pufferbereiches (A1) durch Laserritzen umfasst, damit die Einkerbung (N1) entsteht.
  10. Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Verpackungsmoduls (100, 200) nach Anspruch 5, bei dem das Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Verpackungsmoduls (100, 200) ferner einen Vereinzelungsvorgang vor dem Schritt zur Erzeugung der elektromagnetischen Abschirmungsschicht (150) umfasst.
  11. Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Verpackungsmoduls (100, 200) nach Anspruch 5, bei dem die Breite (L2) der Einkerbung (N1) größer als die Breite (L1) des Grabens (F1, F2) ist.
  12. Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Verpackungsmoduls (100, 200) nach Anspruch 5, bei dem die Breite (L1) des Grabens (F1, F2) zwischen 60 μm und 180 μm liegt.
  13. Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Verpackungsmoduls (100, 200) nach Anspruch 5, bei dem die Breite (L2) der Einkerbung (N1) zwischen 80 μm und 200 μm liegt.
  14. Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Verpackungsmoduls (100, 200) nach Anspruch 5, bei dem der Schritt zur Erzeugung der Kammerabschirmungsstruktur (140, 240) die Füllung des Grabens (F1, F2) mit dem elektrisch leitfähigen Werkstoff durch Spritzplattieren oder Einspritzen umfasst, damit die Kammerabschirmungsstruktur (140, 240) entsteht.
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