TWI624113B - 電子模組 - Google Patents

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Abstract

一種電子模組，係包括：第一基板、設於該第一基板上並電性連接該第一基板之電子元件、形成於該第一基板上並包覆該電子元件之封裝層、設於該封裝層上之第二基板、設於該第二基板下表面之屏蔽結構、以及設於該第二基板上表面之天線結構，藉由將該屏蔽結構與該天線結構設置在不同平面上，以供該天線結構能從各方向發出訊號，而提升天線的輻射效率。

Description

電子模組
本發明係有關一種電子模組，尤指一種具有天線之電子模組。
隨著電子產業的蓬勃發展，電子產品也逐漸邁向多功能、高性能的趨勢。
目前無線通訊技術已廣泛應用於各式各樣的消費性電子產品以利接收或發送各種無線訊號，同時，為了滿足消費性電子產品的外觀設計需求，無線通訊模組之製造與設計係朝輕、薄、短、小之需求作開發，其中，平面天線(Patch Antenna)因具有體積小、重量輕與製造容易等特性而廣泛利用在手機(cell phone)、個人數位助理(Personal Digital Assistant，簡稱PDA)等電子產品之無線通訊模組中。
請參閱第1圖，係為習知無線通訊模組之剖面示意圖，該無線通訊模組1係包括：一具有天線15與線路層111之基板11、一設於該基板11上並藉由該線路層111電性連接該天線15之半導體晶片10、一形成於該基板11上以包覆該半導體晶片10之封裝層13、以及一設於該封裝 層13上及該封裝層13中以遮蓋該半導體晶片10之屏蔽結構14。
惟，習知無線通訊模組1中，該天線15與該屏蔽結構14係設於同一水平面(該基板11之上表面11a)上，使該天線15無法從該屏蔽結構14之斜上方(如第1圖所示之箭頭方向A)發出訊號，造成該天線15的輻射效率不佳。
再者，該天線15係為平面式，故需於該基板11之表面上增加佈設區域，致使該基板11之尺寸難以縮減，進而無法有效縮小該無線通訊模組1的尺寸，導致該無線通訊模組1無法達到微小化之需求。
又，為了將該天線15與該半導體晶片10之間作隔離，需於該封裝層13內部依據佈線設計與封裝大小訂製該屏蔽結構14之屏蔽牆14a，且於該封裝層13外表面上濺鍍(sputter)一層3至5微米(um)之該屏蔽結構14之金屬層14b，致使該屏蔽結構14之製程成本大幅提高，且屏蔽牆14a與金屬層14b的接合處因需進行封裝修補(molding compound trimming)而使製程工序非常繁複。
因此，如何克服上述習知技術之種種問題，實已成目前亟欲解決的課題。
鑑於上述習知技術之種種缺失，本發明係揭露一種電子模組，係包括：第一基板；電子元件，係設於該第一基板上並電性連接該第一基板；封裝層，係形成於該第一基板上並包覆該電子元件；第二基板，係具有相對之第一表 面與第二表面，並以該第一表面結合於該封裝層上；屏蔽結構，係設於該第二基板之第一表面；以及天線結構，係設於該第二基板之第二表面。
前述之電子模組中，該屏蔽結構係遮蓋該電子元件。
前述之電子模組中，復包括導電體，係設於該第一基板與第二基板之間，以電性連接該第一基板與第二基板。該導電體可選擇圍繞該電子元件，該導電體可選擇電性連接該屏蔽結構，該導電體可選擇為柱體、球體或線體。
前述之電子模組中，該天線結構係電磁耦合該第一基板。
前述之電子模組中，該屏蔽結構具有鏤空區，以對應該天線結構與該第一基板之訊號饋入部。
前述之電子模組中，該天線結構電性連接該第一基板。
前述之電子模組中，復包括金屬結構，其佈設於該第二基板並電性連接該天線結構，該金屬結構可選擇延伸至該封裝層中，以電性連接該第一基板。
由上可知，本發明之電子模組中，主要藉由該屏蔽結構設於該第二基板之第一表面，且該天線結構設於該第二基板之第二表面，使該屏蔽結構與該天線結構設置在不同平面上，故該天線結構能從各方向發出訊號，因而能提升天線的輻射效率。
再者，藉由該第二基板具有天線結構及該屏蔽結構，且將該第二基板堆疊於該第一基板上，以增加該天線結構 之佈設範圍，而無需佔用該第一基板之面積，故相較於習知平面式天線，本發明之電子模組能達到微小化之需求。
又，本發明之電子模組藉由用於堆疊該第一與第二基板之導電體同時作為電磁隔離的屏蔽構造，因而無需如同習知般特別訂製屏蔽牆，且無需進行封裝修補，故能降低製作成本，且能簡化製程工序。
1‧‧‧無線通訊模組
10‧‧‧半導體晶片
11‧‧‧基板
111,211‧‧‧線路層
11a‧‧‧上表面
13,23‧‧‧封裝層
14,24‧‧‧屏蔽結構
14a‧‧‧屏蔽牆
14b‧‧‧金屬層
15‧‧‧天線
2,3‧‧‧電子模組
20‧‧‧電子元件
21‧‧‧第一基板
21a‧‧‧上側
21b‧‧‧下側
21c,23c‧‧‧側面
212‧‧‧訊號饋入部
22‧‧‧第二基板
22a‧‧‧第一表面
22b‧‧‧第二表面
240‧‧‧鏤空區
25‧‧‧天線結構
26‧‧‧導電元件
27,47‧‧‧導電體
37‧‧‧金屬結構
A‧‧‧箭頭方向
d‧‧‧寬度
h‧‧‧高度
第1圖係為習知無線通訊模組之剖面示意圖；第2A圖係為本發明之電子模組之第一實施例的剖面示意圖；第2B圖係為第2A圖之局部上視示意圖；第3A圖係為本發明之電子模組之第二實施例的剖面示意圖；第3B圖係為第3A圖之局部上視示意圖；以及第4圖係為第2A或3A圖之另一實施例的剖面示意圖。
以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。
須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功 效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如“上”、“下”、“第一”、“第二”及“一”等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇。
請參閱第2A及2B圖，係為本發明之電子模組2之第一實施例的示意圖。
如第2A圖所示，所述之電子模組2係為系統級封裝(System in package，簡稱SiP)之無線通訊模組，且該電子模組2係包括：一第一基板21、一電子元件20、一封裝層23、一第二基板22、一屏蔽結構24以及一天線結構25。
所述之第一基板21係為具有核心層或無核心層(coreless)之線路結構，例如為封裝基板(substrate)，其具有線路層211，例如如為扇出(fan out)型重佈線路層(redistribution layer，簡稱RDL)。應可理解地，該第一基板21亦可為其它承載晶片之承載件，如導線架(leadframe)、晶圓(wafer)、或其它具有金屬佈線(routing)之載板，並不限於上述。
於本實施例中，該第一基板21具有對應之上側21a及下側21b，其中，該上側21a係定義為封裝區，而該下側21b係定義為植球區，以結合複數如銲球之導電元件26。
所述之電子元件20係設於該第一基板21之上側21a並電性連接該第一基板21之線路層211。
於本實施例中，該電子元件20係為主動元件、被動元件或其二者組合等，其中，該主動元件係例如半導體晶片，且該被動元件係例如電阻、電容或電感。具體地，該電子元件20係為半導體晶片，如射頻晶片(例如，藍芽晶片或Wi-Fi(Wireless Fidelity)晶片)或其它無影響電磁波干擾之晶片，其以覆晶方式或以打線方式電性連接該線路層211。然而，有關該電子元件20電性連接該第一基板21之方式不限於上述。
所述之封裝層23係形成於該第一基板21之上側21a並包覆該電子元件20。
於本實施例中，形成該封裝層23之材質係為聚醯亞胺(polyimide，簡稱PI)、乾膜(dry film)、環氧樹脂(expoxy)或封裝材(molding compound)，但不限於上述。
所述之第二基板22係設於該封裝層23上，且該第二基板22具有相對之第一表面22a與第二表面22b，以令該第一表面22a結合該封裝層23。
於本實施例中，該第二基板22係為具有核心層或無核心層之線路結構，例如為封裝基板。應可理解地，該第二基板22亦可為其它承載件，如導線架、晶圓、或其它具有金屬佈線之載板，並不限於上述。
所述之屏蔽結構24係為金屬層，其設於該第二基板22之第一表面22a並遮蓋該電子元件20。
於本實施例中，該屏蔽結構24係佈設於該第二基板22之大部分第一表面22a上，不僅能提供較佳的電磁兼容 性(Electromagnetic Compatibility，簡稱EMC)以抵抗外部干擾，且可避免該天線結構25自我干擾(self-interference)電子模組的其它應用功能。
所述之天線結構25係設於該第二基板22之第二表面22b，且該天線結構25係為金屬層，有關天線結構25之外觀樣式係依需求而定，並無特別限制。
於本實施例中，該天線結構25係電磁耦合該第一基板而未電性連接該第一基板21。例如，該屏蔽結構24具有鏤空區240，以對應該天線結構25之位置與該線路層211之訊號饋入部212之位置，使電磁波能從該訊號饋入部212傳遞至該天線結構25，亦即天線電磁耦合介於該天線結構25至該訊號饋入部212。
再者，該鏤空區240之寬度d、該鏤空區240與該訊號饋入部212之間的高度h、及該訊號饋入部212之位置與形狀可依需求作適當的設計，以達成所需之阻抗匹配。
因此，本發明之電子模組2藉由該屏蔽結構24與該天線結構25係設於不同平面(分別設於該第一表面22a與第二表面22b)上，使該天線結構25遠離該電子元件20、線路層211與其它電磁元件等，而能從各方向發出訊號，以提升天線的輻射效率。
再者，藉由該第二基板22具有天線結構25及用以電磁遮蔽(Electromagnetic Shielding)之屏蔽結構24，將該第二基板22堆疊於該第一基板21上，以增加該天線結構25之佈設範圍及陣列密度，而無需佔用該第一基板21之面積， 故相較於習知平面式天線，本發明之電子模組2能達到微小化之需求。
所述之電子模組2復包括複數導電體27，係設於該第一基板21與第二基板22之間且位於該封裝層23中，以電性連接該第一基板21與第二基板22。
於本實施例中，如第2B圖所示，該些導電體27圍繞該電子元件20，即類似柵欄的方式，而達成電磁隔離的效果。
再者，至少部分該些導電體27電性連接該屏蔽結構24與該線路層211，以令該屏蔽結構24藉由該導電體27接地至部分該導電元件26。
又，該導電體27係可為柱體、球體或線體。具體地，該柱體係例如以TMV(Through Molding Via)製程製作之銅材導電通孔、或如銅材或金材之金屬針；該球體係為例如銲球(solder ball)、銅核心球或如銅材或金材之金屬球；該線體係例如銅材或金材之金屬線。於本實施例中，該導電體27係為複數球體相堆疊之組合。
因此，本發明之電子模組2藉由該第二基板22具有該天線結構25及該屏蔽結構24，且藉由用於堆疊該第一基板21與第二基板22之導電體27同時作為電磁隔離的屏蔽柵欄，因而無需如同習知般特別訂製屏蔽牆，且無需進行封裝修補，故能降低製作成本，且能簡化製程工序。
請參閱第3A及3B圖，係為本發明之電子模組3之第二實施例的示意圖。本實施例與第一實施例之差異在於該 天線結構25之訊號傳遞方式，而其它佈設係大致相同，故以下僅詳述相異處，而不在贅述相同處。
如第3A及3B圖所示，該天線結構25係電性連接該第一基板21。例如，該電子模組3復包括一金屬結構37，其連通該第二基板22之第一表面22a與第二表面22b並自該鏤空區240延伸至該封裝層23中，以電性連接該天線結構25與該第一基板21之線路層211之訊號饋入部212。然而，有關該天線結構25電性連接該第一基板21之方式繁多，並不限於上述。
於本實施例中，該金屬結構37係配合製程需求，可依據各區域呈現不同構造。例如，於該第二基板22中可為導電盲孔、於該第一表面22a上可為金屬層、於該封裝層23中可為柱體、球體或線體等。
另外，如第4圖所示，上述第一與第二實施例中，用以電性連接該屏蔽結構24的導電體47可為線體(如線路)或片體(如金屬板面)，例如以濺鍍方式沿該封裝層23之側面23c延伸至該第一基板21之側面21c，以令該屏蔽結構24藉由該導電體47接地至部分該導電元件26。
綜上所述，本發明之電子模組2,3中，主要藉由該天線結構25與該屏蔽結構24設於不同平面上，使該天線結構25能從各方向發出訊號，以提升天線的輻射效率。
上述實施例係用以例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修 改。因此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。

Claims (11)

  1. 一種電子模組，係包括：第一基板；電子元件，係設於該第一基板上並電性連接該第一基板；封裝層，係形成於該第一基板上並包覆該電子元件；第二基板，係為線路結構，其具有相對之第一表面與第二表面，並以該第一表面結合於該封裝層上；屏蔽結構，係設於該第二基板之第一表面；以及天線結構，係設於該第二基板之第二表面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電子模組，其中，該屏蔽結構係遮蓋該電子元件。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電子模組，復包括導電體，係設於該第一基板與第二基板之間，以電性連接該第一基板與第二基板。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電子模組，其中，該導電體圍繞該電子元件。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之電子模組，其中，該導電體電性連接該屏蔽結構。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之電子模組，其中，該導電體係為柱體、球體或線體。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之電子模組，其中，該天線結構係電磁耦合該第一基板。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電子模組，其中，該屏蔽結構具有鏤空區，以對應該天線結構與該第一基板之訊號饋入部。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之電子模組，其中，該天線結構電性連接該第一基板。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之電子模組，復包括金屬結構，係佈設於該第二基板並電性連接該天線結構。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之電子模組，其中，該金屬結構係延伸至該封裝層中，以電性連接該第一基板。
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