TWI797695B - 一種封裝模組及其封裝方法、電子設備 - Google Patents

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Abstract

本申請提供了一種封裝模組及其封裝方法、電子設備， 封裝模組包括至少兩個器件組及用於屏蔽至少兩個器件組的屏蔽結構。屏蔽結構包括用於電磁隔離每相鄰的兩個器件組的隔離牆。隔離牆包括多個導電柱及導電膠，導電柱的導電率大於導電膠的導電率。多個導電柱間隔排列且與基板的地層電連接，導電膠填充在任意相鄰的導電柱之間的間隙內，並通過導電膠將任意相鄰的導電柱電連接。由上述描述可看出，隔離牆採用導電柱與導電膠組成，導電柱的導電率大於導電膠，從而提升了隔離牆的導電率；採用導電柱作為隔離牆的一部分，減少了導電膠的使用量，降低了整個屏蔽結構的成本，進而降低整個封裝模組的成本。

Description

一種封裝模組及其封裝方法、電子設備
本申請涉及到電子技術領域，尤其涉及到一種封裝模組及其封裝方法、電子設備。
隨著電子設備如手機，智慧手錶等內部模組越來越緊湊，電子設備中元件之間的距離越來越小，致使電子設備中的元件容易受到其它相鄰元件的電磁干擾。例如，電子設備中的行動熱點(Wi-Fi)收發器和藍牙收發器往往相鄰設置。Wi-Fi收發器在工作時產生的干擾信號會干擾藍牙收發器的工作。同理，藍牙收發器在工作時產生的干擾信號也會干擾Wi-Fi收發器的工作。
為了降低相鄰元件之間的電磁干擾，同時降低用於電磁屏蔽的模組在電子設備中佔用的空間，系統級封裝(system in a package，SIP)有望成為主流的電磁屏蔽方案。以Wi-Fi收發器和藍牙收發器為例，如圖1所示，在目前的系統級封裝中，Wi-Fi收發器3和藍牙收發器2設置於基板1的同一個表面，在系統級封裝的外表面設置有金屬層4，該金屬層4與基板1構成了容納Wi-Fi 收發器3和藍牙收發器2的空間。同時，在Wi-Fi收發器3和藍牙收發器2之間還設置有金屬隔離壁5，金屬隔離壁5可以將上述空間分為兩個獨立的子空間。其中一個子空間可以容納Wi-Fi收發器3，另一個子空間可以容納藍牙收發器2。Wi-Fi收發器3與金屬隔離壁5之間，以及藍牙收發器2與金屬隔離壁5之間還填充有塑封料6。金屬隔離壁5多由導電膠凝固而成，但是目前的導電膠多包含有金、銀等貴金屬材料，使導電膠的成本較高，不利於降低系統級封裝的工藝成本。此外，相較於金屬導體，導電膠的電導率較低，電磁屏蔽效果也不夠理想。無法達到屏蔽要求。
本申請提供了一種封裝模組及其封裝方法、電子設備，旨在改善封裝模組的屏蔽效果。
第一方面，提供了一種封裝模組，封裝模組應用於電子設備中，用於改善封裝模組的屏蔽效果。封裝模組包括用於承載器件的基板，以及設置在所述基板上的至少兩個器件組，至少兩個器件組為需要電磁隔離的不同器件組。封裝模組還包括用於屏蔽至少兩個器件組的屏蔽結構。屏蔽結構包括用於電磁隔離每相鄰的兩個器件組的隔離牆。為改善屏蔽效果，本申請提供的隔離牆至少包括導電柱及導電膠，其中，導電柱的導電率大於所述導電膠的導電率。導電柱的個數為多個，多個導電柱與基板的地層電連接。多個導電柱在排列時間隔排列，任意相鄰的導電柱之間 存在間隙。導電膠填充在任意相鄰的導電柱之間的間隙內，並通過導電膠將任意相鄰的導電柱電連接，從而使得導電柱與導電膠組成一個類似牆體的結構，將兩個器件組電磁隔離。由上述描述可看出，通過導電柱與導電膠組成隔離牆，一方面採用導電柱作為隔離牆的一部分時，由於導電柱的導電率大於導電膠的導電率，因此提升了隔離牆的導電率；另一方面採用導電柱作為隔離牆的一部分，可減少導電膠的使用量，降低了整個屏蔽結構的成本，進而降低整個封裝模組的成本。
在一個具體的可實施方案中，所述屏蔽結構還包括屏蔽罩，所述屏蔽罩朝向所述基板的至少部分表面並與所述基板的地層電連接，所述至少兩個器件組位於所述屏蔽罩與所述基板圍成的空間內；所述導電膠與所述屏蔽罩電連接。通過屏蔽罩與基板組成容納至少兩個電器組的空間。
在一個具體的可實施方案中，所述導電柱與所述屏蔽罩的內壁相接觸。實現隔離牆與屏蔽罩之間的連接。
在一個具體的可實施方案中，所述導電柱與所述屏蔽罩之間間隔有間隙，所述導電膠填充在所述屏蔽罩與所述導電柱之間的間隙。可採用不同的方式實現隔離牆與屏蔽罩的電連接。
在一個具體的可實施方案中，在所述導電柱與所述屏蔽罩之間間隔有間隙時，所述間隙小於或等於300μm。導電柱具有一定的高度，可改善隔離牆的隔離效果。
在一個具體的可實施方案中，導電柱之間間距大於或等 於50μm，且小於或等於100μm。提高了導電柱的密度，提升了隔離牆的屏蔽效果。
在一個具體的可實施方案中，導電柱可為矩形柱、橢圓柱、圓柱等不同形狀的柱體。可通過不同形狀的導電柱達到改善隔離牆的屏蔽效果。
在一個具體的可實施方案中，在導電柱為圓柱時，導電柱的直徑大於或等於20μm，且小於或等於50μm。保證了導電柱具有一定的體積，改善隔離牆的屏蔽效果。
在一個具體的可實施方案中，所述多個導電柱排布成多排，所述排的方向為所述隔離牆的長度方向；所述封裝模組還包括塑封體，所述至少兩個器件組均被塑封在所述塑封體內，且每個導電柱的部分側壁被所述塑封體所包裹；相鄰兩排導電柱之間具有一個開槽，每個導電柱的部分側壁外露在所述槽內；所述導電膠填充在所述槽內，且包裹所述每個導電柱外露在所述槽內的部分側壁。通過將導電膠填充到槽體內，實現導電柱與導電膠的電連接。
在一個具體的可實施方案中，所述多個導電柱排列成兩排，且所述兩排導電柱中的導電柱一一對齊；或，所述多個導電柱排列成兩排，且所述兩排導電柱中的導電柱錯位設置。導電柱可採用不同方式排列。
在一個具體的可實施方案中，所述多個導電柱排布成多排，所述排的方向為所述隔離牆的長度方向； 所述封裝模組還包括塑封體，所述至少兩個器件組均被塑封在所述塑封體內，且每個導電柱的部分側壁被所述塑封體所包裹；每相鄰的四個導電柱之間具有一個填充孔，且每個導電柱的部分側壁外露在對應的填充孔；所述導電膠填充在每個填充孔，且所述導電膠包裹所述每個導電柱外露在對應的填充孔中的部分側壁。通過設置填充孔，並將導電膠填充到填充孔內實現導電柱與導電膠的電連接。
在一個具體的可實施方案中，所述多個導電柱排列成一排；所述封裝模組還包括塑封體，所述至少兩個器件組被塑封在所述塑封體內，且每個導電柱的部分側壁被所述塑封體所包裹；每相鄰的兩個導電柱之間具有一個填充孔，且每個導電柱的部分側壁外露在對應的填充孔；所述導電膠填充在每個填充孔，且所述導電膠包裹所述每個導電柱外露在對應的填充孔中的部分側壁。通過設置填充孔，並將導電膠填充到填充孔內實現導電柱與導電膠的電連接。
在一個具體的可實施方案中，所述多個導電柱的體積與所述隔離牆的體積之比大於或等於10%且小於或等於30%。保證了隔離牆中導電柱的占比，提升了隔離牆的導電率，進而改善了隔離牆的屏蔽效果。
第二方面，提供了一種電子設備，該電子設備可為手機、平板電腦、智慧手錶等移動終端，該電子設備包括電路板，以及上述任一項所述的封裝模組，所述封裝模組固定在所述電路板 上。在上述技術方案中，通過導電柱與導電膠組成隔離牆，一方面採用導電柱作為隔離牆的一部分時，由於導電柱的導電率大於導電膠的導電率，因此提升了隔離牆的導電率；另一方面採用導電柱作為隔離牆的一部分，可減少導電膠的使用量，降低了整個屏蔽結構的成本，進而降低整個封裝模組的成本。
在一個具體的可實施方案中，電子設備的電路板為所述封裝模組的基板。簡化了電子設備中的結構。
協力廠商面，提供了一種封裝模組的製備方法，該方法包括以下步驟：在基板上設置至少兩個器件組；在所述基板上設置與所述基板的地層電連接的多個導電柱；其中，所述多個導電柱間隔排列，所述多個導電柱將每相鄰的兩個器件組隔離；在所述多個導電柱之間的間隙內填充導電膠，並將相鄰的導電柱電連接；所述導電柱與所述導電膠電磁隔離每相鄰的兩個器件組。
在上述技術方案中，通過導電柱與導電膠組成隔離牆，一方面採用導電柱作為隔離牆的一部分時，由於導電柱的導電率大於導電膠的導電率，因此提升了隔離牆的導電率；另一方面採用導電柱作為隔離牆的一部分，可減少導電膠的使用量，降低了整個屏蔽結構的成本，進而降低整個封裝模組的成本。
在一個具體的可實施方案中，所述在所述基板上設置與所述基板的地層電連接的多個導電柱；其中，所述多個導電柱間隔排列，所述多個導電柱將每相鄰的兩個器件組隔離；具體為：所述多個導電柱排布成多排；設置塑封體包裹所述至少兩個器件組及所述多個導電柱；在相鄰兩排導電柱之間具有一個開槽，每個導電柱的部分側壁被所述塑封體所包裹，部分側壁外露在所述槽內；在所述槽內填充導電膠，所述導電膠包裹所述每個導電柱外露在所述槽內的部分側壁。通過採用在槽體內填充導電膠，實現導電柱與導電膠的電連接，並組成隔離牆。
在一個具體的可實施方案中，所述在所述基板上設置與所述基板的地層電連接的多個導電柱；其中，所述多個導電柱間隔排列，所述多個導電柱將每相鄰的兩個器件組隔離；具體為：所述多個導電柱排布成多排；設置塑封體包裹所述至少兩個器件組及所述多個導電柱；在每相鄰的四個導電柱之間開設一填充孔，每個導電柱的部分側壁被所述塑封體所包裹，部分側壁外露在對應的填充孔；在所述填充孔內填充導電膠，所述導電膠包裹所述每個導電柱外露在對應的填充孔中的部分側壁。通過採用在填充孔內填充導電膠，實現導電柱與導電膠的電連接，並組成隔離牆。
在一個具體的可實施方案中，所述在所述基板上設置與所述基板的地層電連接的多個導電柱；其中，所述多個導電柱間隔排列，所述多個導電柱將每相鄰的兩個器件組隔離；具體為：所述多個導電柱排布成一排；設置塑封體包裹所述至少兩個器件組及所述多個導電柱；在每相鄰的兩個導電柱之間開設一個填充孔，每個導電柱的部分側壁被所述塑封體所包裹，部分側壁外露在對應的填充孔；在所述填充孔內填充導電膠，所述導電膠包裹所述每個導電柱外露在對應的填充孔中的部分側壁。通過採用在填充孔內填充導電膠，實現導電柱與導電膠的電連接，並組成隔離牆。
1、10:基板
2:藍牙收發器
3:Wi-Fi收發器
4:金屬層
5:金屬隔離壁
6:塑封料
20:第一器件組
30:第二器件組
40:塑封體
41:槽體
50:隔離牆
51:導電柱
52:導電膠
60:屏蔽罩
100:殼體
200:電路板
300:封裝模組
a、b、c:方向
圖1為現有技術中的封裝模組的結構示意圖。
圖2a為本申請實施例提供的一種封裝模組的剖視圖。
圖2b為本申請實施例提供的封裝模組的隔離牆的俯視圖。
圖3為本申請實施例提供的材料的導電率與屏蔽效果的對應關係圖。
圖4a~圖4g為本申請實施例提供的封裝模組的製備流程。
圖5a為本申請實施例提供的一種封裝模組的剖視圖。
圖5b為本申請實施例提供的封裝模組的隔離牆的俯視圖。
圖6a為本申請實施例提供的一種封裝模組的剖視圖。
圖6b為本申請實施例提供的封裝模組的隔離牆的俯視圖。
圖7a為本申請實施例提供的一種封裝模組的剖視圖。
圖7b為本申請實施例提供的封裝模組的隔離牆的俯視圖。
圖8a為本申請實施例提供的一種封裝模組的剖視圖。
圖8b為本申請實施例提供的封裝模組的隔離牆的俯視圖。
圖9a為本申請實施例提供的一種封裝模組的剖視圖。
圖9b為本申請實施例提供的封裝模組的隔離牆的俯視圖。
圖10為本申請實施例提供的智慧手錶的結構示意圖。
下面將結合附圖對本申請實施例作進一步描述。
首先說明封裝模組，封裝模組應用於具備通信功能的電子設備中，如緊湊可擕式的電子設備(如智慧手機，智慧手錶，無線路由器等)。這些電子設備內部包括易受射頻干擾影響的器件，如Wi-Fi、藍牙、蜂窩信號相關的射頻收發器電路，以及其他需使用時鐘信號的器件，如處理器、儲存器等。上述這些器件會在正常工作可能彼此產生電磁干擾。為了保護設備不受電磁干擾的影響，可將一些電路(如射頻收發器)用金屬屏蔽罩包裹，集成為封裝模組，以達到阻擋信號，屏蔽電磁干擾。在集成封裝模組時，封裝模組中一般會存在至少兩個會產生電磁干擾的器件， 因此在封裝模組中會對器件之間進行隔離。現有技術中採用銀膠形成封裝模組內部的器件之間的隔離，但是銀膠一方面成本比較貴，另一方面隔離效果比較低，已經無法適應當前隔離要求。為此本申請實施例提供了一種改善隔離效果的封裝模組，下面結合附圖以及具體的實施例對本申請實施例提供的封裝模組進行說明。
圖2a示出了本申請實施例提供的封裝模組的剖視圖。封裝模組包括基板10，以及承載基板10上的器件，還包括用於屏蔽器件的屏蔽結構(圖中未標示)。屏蔽結構用以將器件電磁隔離，以將器件之間或者器件與外界環境進行屏蔽。上述器件可為Wi-Fi、藍牙、窩信號相關的射頻收發器電路，或者使用時鐘信號的器件，如處理器、儲存器等。
基板10可採用不同類型的基板，如印刷電路板或者鋪設有電路的板層。基板10具有承載面，該承載面可為基板10上相對的兩個表面，或者其中的一個表面。在設置器件時，器件可設置在承載面上，並與基板10的電路層電連接。電路層包括設置在基板10上或基板10內的金屬層，以及用於與器件及屏蔽結構電連接的焊盤。在設置屏蔽結構時，屏蔽結構可通過與基板10的地層(電路層中的一部分電路)電連接，實現對器件的電磁隔離。
基板10的同一承載面可承載多個器件。為方便描述，按照器件的設置位置以及器件之間的電磁干擾將器件進行劃分為至少兩個器件組，且每個器件組中不包含會相互電磁干擾的器件。
圖2a中示出了封裝模組包含兩個器件組的情況。封裝模組包括第一器件組20和第二器件組30。第一器件組20和第二器件組30均為包含至少一個器件的組合。第一器件組20可僅包含一個器件，也可包含兩個或兩個以上的器件。應理解，在第一器件組20包含兩個或兩個以上的器件時，兩個或兩個器件應不會產生電磁干擾。第二器件組30可參考第一器件組20描述，在此不再贅述。在具體劃分第一器件組20和第二器件組30時，第一器件組20和第二器件組30中的器件個數可以相同，也可以不相同。如第一器件組20包含有N個器件，第二器件組30包含有N個器件，N為自然數；或者，第一器件組20包含有N個器件，第二器件組30包含有M個器件，N、M為不相等的自然數。
作為一個可選的方案，封裝模組還包括塑封體40，塑封體40用以包裹至少兩個器件組，以保證每個器件組中的器件。塑封體40可採用不同的材質製備而成，如塑封體40可採用環氧樹脂、丙烯酸樹脂材料、電介質材料、熱固材料、熱塑材料、橡膠或其他絕緣材料製備而成。在製備時，可採用注入工藝在模制工具內形成塑封體40，塑封體40包裹每個器件組中的器件，以保護每個器件並將器件之間隔離。
屏蔽結構用於屏蔽至少兩個器件組，以避免電磁干擾。屏蔽結構包括屏蔽罩60以及隔離牆50。屏蔽罩60朝向基板10的至少部分表面並與基板10的地層電連接，以實現接地。屏蔽罩60與基板10圍成容納空間，第一器件組20和第二器件組30容納 在屏蔽罩60與基板10圍成的空間內。屏蔽罩60可採用不同的結構，示例性的，屏蔽罩60可為覆蓋在塑封體40的金屬層，或者還可為一個殼體結構。
隔離牆50設置在屏蔽罩60內並與屏蔽罩60電連接。另外，隔離牆50將屏蔽罩60內的空間劃分成多個子空間。每個子空間對應容納一個器件組，每個子空間為屏蔽罩60與隔離牆50形成的一個被屏蔽空間。
以第一器件組20和第二器件組30為例，在電磁隔離第一器件組20和第二器件組30時，隔離牆50用於將第一器件組20和第二器件組30電磁隔離。應理解，在器件組為至少兩個時，如三個、四個等不同個數時，隔離牆50應可電磁隔離至少兩個器件組中每相鄰的兩個器件組進行電磁隔離。在封裝模組具有塑封體40時，隔離牆50可鑲嵌在塑封體40中，以方便隔離牆50的設置。
每相鄰的兩個器件組之間的隔離牆50結構類似，因此以第一器件組20和第二器件組30之間的隔離牆50為例進行說明。
一併參考圖2a及圖2b，圖2b示出了隔離牆的局部俯視圖。為方便描述定義了方向a和方向b，方向a為第一器件組20和第二器件組30的排列方向；方向b為第一器件組20和第二器件組30需要信號隔離的方向。其中，方向b與方向a所在的平面平行於基板10的承載面。方向b可垂直於方向a或者與方向a之間具有夾角，該夾角可為任意大於0°且小於90°的銳角，如夾角可為5°、10°、30°、50°、60°、89°等不同的角度。
隔離牆50位於第一器件組20和第二器件組30之間，且隔離牆50的長度方向沿需要信號隔斷第一器件組20和第二器件組30的方向設置，即隔離牆50的長度方向沿方向b。
隔離牆50為導電柱51及導電膠52混合的結構。隔離牆50包括多個導電柱51，且多個導電柱51排列成兩排。每排導電柱中的導電柱51沿方向b排列，兩排導電柱沿方向a排列。兩排導電柱51中，沿方向a相鄰的兩個導電柱51之間間隔有間隙，沿方向b相鄰的兩個導電柱51之間也間隔有間隙。作為一個可選的方案，兩排導電柱中的導電柱51一一對齊，即兩個導電柱51沿方向a呈行排列，多個導電柱51呈矩陣排布。
導電柱51設置在基板10上時，導電柱51與基板10的地層電連接。在封裝模組具有塑封體40時，塑封體40包裹上述的第一器件組20、第二器件組30和多個導電柱51。另外，塑封體40上開槽(圖中未示出，槽體的形狀可參考導電膠52的形狀)，該槽體用於容納導電膠52。在導電膠52填充到槽體內時，與導電柱51電連接，並形成隔離牆50。
在形成槽體時，在相鄰兩排導電柱51之間開槽，槽體的長度方向沿方向b。在圖2b中示例出槽體為長方形槽體，但本申請實施例提供的槽體還可採用其他形狀，如橢圓形、長腰型等不同的形狀。無論採用任何形狀的槽體，應保證每個導電柱51僅部分側壁外露在槽體內，部分被塑封體40包裹。以圖2b中所示的長方形的槽體為例，槽體的底壁為基板10的承載面，每個導電柱 51的部分側壁外露在槽體中，即每個導電柱51的部分結構外凸到槽體內。
槽體可採用不同的工藝製備而成，示例性的，可採用鐳射刻蝕成槽體或者採用其他刻蝕方式形成槽體。上述的鐳射切割是利用經聚焦的高功率密度雷射光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、燒蝕或達到燃點，同時借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質，從而實現將工件割開。在採用鐳射切割的方式時，可保證開槽的精度，從而保證導電柱51的部分側壁外露在槽體內。
導電膠52填充在槽體內時，填充滿整個槽體。填充的導電膠52包裹每個導電柱51外露在槽體內的部分側壁，並與導電柱51導電連接。由圖2a及圖2b可看出，在設置導電膠52時，導電膠52填充在任意相鄰的導電柱51之間的間隙內，並可通過導電膠52將任意相鄰的導電柱51電連接，從而使得導電柱51與導電膠52組成一個類似牆體的結構。結合導電柱51及導電膠52的設置方式，隔離牆50可看做將導電柱51作為主體結構，導電膠52作為連接結構將多個導電柱51串聯起來組成一個牆體結構。在選擇導電柱51和導電膠52時，導電柱51的導電率大於導電膠52的導電率，從而通過導電柱51增大隔離牆50的導電率。另外，在採用導電柱51和導電膠52混合組成隔離牆50時，導電柱51的側面(被塑封體40包裹的部分側壁的表面)可作為電磁信號反射面，提高了隔離牆50對電磁信號的反射，提升隔離牆50 的隔離度。
作為一個可選的方案，導電柱51外露在槽體內的部分側壁的面積占導電柱51側壁面積的1/4~1/2之間，如導電柱51外露在槽體內的部分側壁的面積占導電柱51側壁總面積的1/2、1/3、1/4等不同的比例。在採用上述佈置方式時，既保證了導電柱51與導電膠52的接觸面積，降低了隔離牆50的電阻，同時，還可降低導電膠52的使用量。
作為一個可選的方案，多個導電柱51的總體積V1與隔離牆50的體積V2之比大於或等於10%且小於或等於30%。其中，多個導電柱51的總體積V1為多個導電柱51的體積v之和；隔離牆50的體積V2為多個導電柱51的總體積V1與導電膠52的體積V3之和。示例性的，V1：V2的比值可以為10%、15%、20%、25%、30%等任意介於10%~30%的值。在採用上述比例時，可保證設置的導電柱51可改善整個隔離牆50的導電率。另外，在採用上述比例的導電柱51時，當隔離牆50的總體積V2不變時，相對於現有技術中採用導電膠製備而成的等體積隔離牆時，可減少10%~30%量的導電膠52的使用量。
作為一個可選的方案，導電柱51之間間距介於大於或等於50μm且小於或等於100μm，以滿足現有技術的開槽工藝，降低開槽的尺寸，進而降低導電膠52的使用量。示例性的，導電柱51之間的間距可介於50μm、80μm、120μm、200μm、240μm、280μm、100μm等任意介於50μm~100μm之間的距離。應理解上述導電柱 51之間的間距既包括沿方向a相鄰的兩個導電柱51之間的間距，也包括沿方向b相鄰的兩個導電柱51之間的間距。
導電柱51可採用不同材料製備而成的導電柱，如導電柱51可採用銅、鋁、鐵、銀、金等常見的導電材料。較佳的，導電柱51採用銅柱，銅柱具有良好的導電率以及較低的成本。在導電膠52採用銀膠、導電柱51採用銅柱時，可降低隔離牆50的成本。另外，在採用上述的導電柱51及導電膠52的排布方式，還可減少導電膠52的用量，進一步的降低了隔離牆50的成本。
導電柱51的形狀可採用不同的形狀，如導電柱51可為矩形柱、橢圓柱、圓柱等不同形狀的柱體。在本申請實施例中，導電柱51優選為圓柱，一方面方便製備，另一方面也方便與導電膠52連接。另外，導電柱51可採用直徑不變的直圓柱，也可採用直徑變化的階梯柱或者錐形柱體，在具體應用時可根據實際的需要而定。
作為一個可選的方案，在導電柱51為圓柱時，導電柱51的直徑介於大於或等於20μm且小於或等於50μm，保證了導電柱51具有一定的體積。示例性的，導電柱51的直徑可為20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、5μm等任意介於20μm~50μm之間的尺寸。
導電柱51在與基板10的地層電連接時，每個導電柱51通過基板10上的焊盤與地層電連接。導電柱51與焊盤連接時，可採用不同的方式。示例性的，導電柱51可通過引線鍵合工藝在 基板10上植入兩排導電柱51。引線鍵合(Wire Bonding)是一種使用細金屬線，利用熱、壓力、超聲波能量將金屬引線與基板10焊盤緊密焊合。或者，導電柱51還可通過氬弧焊、鐳射焊等不同的焊接方式實現導電連接。
作為一個可選的方案，基板10上的焊盤的直徑大於導電柱51的直徑。示例性的，焊盤的直徑可為60μm、70μm、80μm等大於導電柱51直徑的不同尺寸。採用較大尺寸的焊盤時，既方便了導電柱51與焊盤之間的焊接，同時也可通過較大的焊盤提升導電柱51與地層的電連接效果。
作為一個可選的方案，基板10的部分焊盤外露在槽體內，在導電膠52填充到槽體內時，導電膠52可與外露在槽體內的焊盤電連接。提升了隔離牆50與地層電連接的效果，進而提高隔離牆50的電磁隔離效果。
隔離牆50與屏蔽罩60電連接時，包括但不限定隔離牆50的頂端及側壁分別與屏蔽罩的頂壁及側壁電連接、隔離牆50的頂端與屏蔽罩60的頂壁電連接或隔離牆50的側端與屏蔽罩60的側壁電連接。為方便描述，在圖2a中引入了方向c，方向c垂直於基板10的承載面，方向c分別與方向a和方向b垂直。如圖2a所示，隔離牆50的高度沿方向c，隔離牆50的頂端指隔離牆50背離基板10的端面。在設置隔離牆50時，隔離牆50的頂端與屏蔽罩60的頂面(屏蔽罩60朝向基板10設置第一器件組20的設置面的表面)電連接。在屏蔽罩60採用金屬層時，隔離牆50 外露在塑封體40外，金屬層形成在塑封體40時，覆蓋隔離牆50的頂端並與隔離牆50電連接。
隔離牆50的頂端與屏蔽罩60的頂面電連接時，可採用不同的方式。示例性的，屏蔽罩60僅通過導電膠52與隔離牆50電連接，導電柱51未與屏蔽罩60直接電連接。如圖2a中所示，屏蔽罩60覆蓋導電膠52，且與導電膠52電連接。導電柱51與屏蔽罩60之間間隔有間隙，導電柱51通過導電膠52與屏蔽罩60電連接。如導電柱51與屏蔽罩60之間間隔有間隙小於或等於300μm。具體的，導電柱51與屏蔽罩60之間的間隙沿方向c方向的尺寸可為10μm、20μm、50μm、100μm、120μm、150μm、200μm、250μm、290μm、300μm等任意小於或等於300μm的間隙。在採用上述結構時，導電柱51的長度滿足距離屏蔽罩60的內壁最小距離小於或等於300μm，保證導電柱51具有足夠的高度，以提升第一器件組20和第二器件組30之間的隔離效果。隔離牆50與屏蔽罩60連接時，還可採用導電柱51與屏蔽罩60連接，即導電柱51的頂端與屏蔽罩60的內壁相接觸，兩者之間直接連接。在導電柱51與屏蔽罩60直接連接時，多個導電柱51將第一器件組20和第二器件組30隔離，可提升第一器件組20和第二器件組30之間的隔離效果。
為方便理解本申請實施例提供的隔離牆50的效果，下面結合圖3對其進行說明。圖3示例出了如下表不同電導率材料對於不同頻率信號的模擬示意圖。由圖3可看出，電導率低的結構 的電磁屏蔽效能低於電導率高的結構的電磁屏蔽效能。如針對低頻信號屏蔽效能會少15db，高頻信號屏蔽效能會少2~8db。而現有技術中的金屬膠材料是多孔結構，其電導性約為5e5S/m，低於純銅材料的導電率(5.7e7)約2個數量級，因為其電磁效能也不佳。而本實施案例提供的隔離牆50採用銅柱與銀膠混合的結構，可提升整體結構的導電性，因而將帶來更好電磁屏蔽效果。
為方便理解本申請實施例提供的封裝模組的製備過程，下面詳細說明其製備流程。
本申請實施例提供的封裝模組的製備方法包括以下步驟：
步驟001：在基板上設置至少兩個器件組；如圖4a所示，上述步驟包括準備基板10，基板10可為印刷電路板或者其他類型的基板。但無論採用哪種類型的基板，基板10中均包含至少一層的金屬線路層。金屬線路層包括用於與至少兩個器件組電連接的電路層以及地層。另外基板10上還設置有多個焊盤，如用於與至少兩個器件組電連接的焊盤，以及用於與屏蔽結構電連接的焊盤。如圖4b所示，在設置至少兩個器件組時，在基板10的承載面貼裝器件，如圖4b中所示的第一器件組20和第二器件組30。器件組中的器件可包括各種有源無源器件、晶片、孤立的元器件或者元器件封裝(封裝的晶片)。
步驟002：在基板10上設置與基板的地層電連接的多個導電柱；其中，多個導電柱間隔排列，多個導電柱將每相鄰的兩 個器件組隔離；如圖4c所示，在兩個器件組之間設計信號隔斷區域，在信號隔斷區域中採用引線鍵合工藝植入兩排導電柱51。引線鍵合(Wire Bonding)是一種使用細金屬線，利用熱、壓力、超聲波能量為使金屬引線與基板10上的焊盤緊密焊合。其中的導電柱51可採用銅柱，銅柱的直徑可為30μm，銅柱連接的焊盤的直徑可為60μm。相鄰的兩個銅柱中心的距離大於或等於150且小於或等於300μm。另外設置的銅柱的高度不高於整個系統級封裝的塑封體高度，可能的高度範圍為0.1mm~1.5mm。
步驟003：在多個導電柱之間的間隙內填充導電膠，並與相鄰的導電柱電連接；如圖4d所示，設置塑封體40包裹第一器件組20、第二器件組30及多個導電柱51，以將第一器件組20、第二器件組30及多個導電柱51封裝。示例性的，塑封體40的材料可採用環氧樹脂、丙烯酸樹脂材料、電介質材料、熱固材料、熱塑材料、橡膠或其他絕緣材料製備而成。製備工藝可採用注入工藝在模制工具內形成絕緣層。在器件組為至少兩個時，塑封體40將至少兩個器件組包裹。
如圖4e所示，在相鄰兩排導電柱之間具有一個開槽，每個導電柱的部分側壁被所述塑封體所包裹，部分側壁外露在所述槽內。具體的，在銅柱區域(相鄰的兩排銅柱之間)使用鐳射刻蝕槽體41。示例性的，可採用鐳射切割的工藝。鐳射切割是利用 經聚焦的高功率密度雷射光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、燒蝕或達到燃點，同時借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質，從而實現將工件割開。基於塑封體40採用的材料對於不同波長鐳射能量吸收敏感性，可實現選擇性開槽。在開槽時，可選擇性只把塑封體40的絕緣材料去除，而保留導電柱51不被去除。從而使得每個導電柱51的部分側壁外露在槽體41內。可選的，開槽的寬度大於或等於100μm且小於或等於300μm，如開槽的寬度為100μm、150μm、200μm、250μm、300μm等任意介於100μm~300μm的寬度。上述開槽的寬度為槽體41在沿第一器件組20和第二器件組30排列方向上的寬度。可選的，在開槽時，銅柱的頂端可裸露出來也可不裸露出來。
如圖4f所示，在所述槽內填充導電膠，所述導電膠包裹每個導電柱外露在槽內的部分側壁。通過採用在槽體內填充導電膠52，實現導電柱51與導電膠52的電連接，並組成隔離牆50。具體的，在刻蝕出來的槽體中填充導電膠52材料。實現導電柱51部分外露表面和導電膠52材料電連通。本申請實施案例的導電膠52可採用銀膠材料，銀膠具備一定流動性，在一定壓力和溫度條件下，可填充滿開槽結構，且保證能夠與導電柱51良好的接觸。在填充銀膠材料後，對銀膠材料做熱固化處理。示例性的，固化工藝可採用在100~175攝氏度環境烘烤0.5~2個小時。
步驟004：製備屏蔽罩60。
如圖4g所示，在整個封裝模組的上表面和側壁附著屏蔽 罩60。實現導電膠52和屏蔽罩60電導通。在製備屏蔽罩60時，可採用工藝為物理濺射沉積。屏蔽罩60可採用不銹鋼層、銅層的單層或者多層相結合的方式。屏蔽罩60的材料可採用除不銹鋼外，還可採用其他可沉積的金屬材料，如銅、鎳和鋁。另外，屏蔽罩60還可採用化學氣相沉積金屬、電鍍等方法製備而成。製備的屏蔽罩60與隔離牆50及基板10的地層電連接。屏蔽罩60與隔離牆50的電連接方式可參考上述實施例中的相關結構描述，在此不再贅述。
通過上述描述可看出，在採用上述製備方法製備的封裝模組，通過導電柱51與導電膠52組成隔離牆50，一方面採用的導電柱51的導電率大於導電膠52，從而提升了隔離牆50的導電率；另一方面，採用導電柱51作為隔離牆50的一部分，可減少導電膠52的使用量，可降低整個屏蔽結構的成本，進而降低整個封裝模組的成本。
圖5a及圖5b，圖5a示出了本申請實施例提供的系統級封裝的一種變形結構，圖5b示出了隔離牆50的俯視圖。圖5a及圖5b中的部分標號可參考圖2a及圖2b中的相同標號。在圖5a及圖5b所示的隔離牆50中，多個導電柱51排列成兩排，每排導電柱中的導電柱51沿方向b排列，兩排導電柱沿方向a排列。在兩排導電柱51中，沿方向a相鄰的兩個導電柱51之間間隔有間隙，沿方向b相鄰的兩個導電柱51之間也間隔有間隙。作為一個可選的方案，兩排導電柱51中的導電柱51錯位設置。即沿方向b， 兩排導電柱51的設置位置相錯。在填充導電膠52時，導電膠52包裹每個導電柱51外露在槽體內的部分側壁。在採用如圖5b所示的導電柱51排列方式時，兩排錯位排列的導電柱51會在b方向上外露更多的導電柱51側壁，從而可有更多的電磁信號反射面，帶來了更好的電磁屏蔽效果。
圖6a及圖6b，圖6a示出了本申請實施例提供的系統級封裝的一種變形結構，圖6b示出了隔離牆50的俯視圖。圖6a及圖6b中的部分標號可參考圖2a及圖2b中的相同標號。在圖6a及圖6b所示的隔離牆50中，多個導電柱51陣列排列成兩排。為填充導電膠52，每相鄰的四個導電柱51之間具有一個填充孔，且每個導電柱51的部分側壁外露在對應的填充孔。以圖6b所示的結構為例。任意相鄰的四個導電柱51之間開設有一個填充孔，多個填充孔沿方向b排列。且填充孔與一行導電柱51(沿方向a排列成行的導電柱51)交替排列。每個導電柱51均對應有至少一個填充孔，且每個導電柱51的部分側壁外露在對應的填充孔中。導電膠52填充在每個填充孔，且導電膠52包裹每個導電柱51外露在對應的填充孔中的部分側壁。以圖6b所示的結構為例，每個填充孔填充的導電膠52與該填充孔中外露的每個導電柱51的部分側壁均電連接。通過填充孔與一行導電柱51交替排列的方式，將多個導電柱51導電連接在一起。在採用上述結構時，相比圖2a及圖2b所示的開槽方式，可進一步的降低銀膠的使用量，降低屏蔽結構的成本，同時也降低封裝模組的成本。
作為一個可選的方案，填充孔的直徑可大於或等於100μm且小於或等於300μm。如填充孔的直徑可為100μm、150μm、200μm、250μm、300μm等任意介於100μm~300μm的尺寸。在採用上述孔徑時，即可保證導電柱51之間的電連接效果，降低形成的隔離牆50的電阻，同時也可儘量降低導電膠52的使用量。
在採用上述結構時，對應的製備方法與圖2a及圖2b對應的製備方法相近似。唯一的區別在於在導電柱51之間的間隙內填充導電膠52，並與導電柱51電連接的步驟。在採用填充孔結構時，該步驟可採用：設置塑封體40包裹第一器件組20、第二器件組30及多個導電柱51，具體方案可參考圖4d的相關描述。在每相鄰的四個導電柱51之間開設一填充孔，每個導電柱51的部分側壁被所述塑封體所包裹，部分側壁外露在對應的填充孔，開孔的工藝可參考開槽體的工藝，在此不再贅述。在填充孔內填充導電膠52，導電膠52包裹導電膠52包裹每個導電柱51外露在對應的填充孔中的部分側壁。導電膠52的材質以及填充工藝可參考圖4e中的相關描述，在此不再贅述。
圖7a及圖7b，圖7a示出了本申請實施例提供的系統級封裝的一種變形結構，圖7b示出了隔離牆50的俯視圖。圖7a及圖7b中的部分標號可參考圖2a及圖2b中的相同標號。在圖7a及圖7b所示的隔離牆50中，多個導電柱51排列成三排，每排導電柱51沿方向b排列，三排導電柱51沿方向a排列。在三排導 電柱51中，沿方向a相鄰的兩個導電柱51之間間隔有間隙，沿方向b相鄰的兩個導電柱51之間也間隔有間隙。作為一個可選的方案，三排導電柱51中的導電柱51一一對齊，即三個導電柱51沿方向a呈行排列，多個導電柱51呈矩陣排列。塑封體40設置的槽體為兩個，兩個槽體沿方向b排列，一排導電柱51位於兩個槽體之間。每個導電柱51部分側壁外露在對應的槽體中，在填充導電膠52時，導電膠52與導電柱51外露在槽體內的部分側壁電連接。由圖7a及圖7b可看出，在本申請實施例提供的隔離牆50中，也可採用多排導電柱51，同樣也可達到隔離第一器件組20和第二器件組30的效果。
圖8a及圖8b，圖8a示出了本申請實施例提供的系統級封裝的一種變形結構，圖8b示出了隔離牆50的俯視圖。圖8a及圖8b中的部分標號可參考圖2a及圖2b中的相同標號。在圖9a及圖9b所示的隔離牆50中，多個導電柱51排列成三排，每排導電柱51沿方向b排列，三排導電柱51沿方向a排列。在三排導電柱51中，沿方向a相鄰的兩個導電柱51之間間隔有間隙，沿方向b相鄰的兩個導電柱51之間也間隔有間隙。作為一個可選的方案，三排導電柱51中的導電柱51一一對齊，即三個導電柱51沿方向a呈行排列，多個導電柱51呈矩陣排列。槽體在開設時，位於最外層的多個導電柱51部分側壁外露在槽體內；位於中間的導電柱51的側壁外露在槽體中。填充導電膠52時，導電膠52包裹位於最外層的導電柱51外露在槽體內的部分側壁。由圖8a及 圖8b可看出，在本申請實施例提供的隔離牆50中，也可採用多排導電柱51，同樣也可達到隔離第一器件組20和第二器件組30的效果。
圖9a及圖9b，圖9a示出了本申請實施例提供的系統級封裝的一種變形結構，圖9b示出了隔離牆50的俯視圖。圖9a及圖9b中的部分標號可參考圖2a及圖2b中的相同標號。在圖9a及圖9b所示的隔離牆50中，多個導電柱51呈單排排列。如圖9b中所示，多個導電柱51沿方向b排列，且呈單排排列的方式。沿方向b，相鄰的導電柱51之間具有間隙。導電膠52填充在該間隙內，且導電膠52與多個導電柱51交替設置，將多個導電柱51電連接成一體。在具體設置導電膠52時，塑封體40設置有多個填充孔，每個填充孔設置在任意相鄰的兩個導電柱51之間。如圖9b所示，多個填充孔沿方向b排列，填充孔與導電柱51交替排列。每個導電柱51至少對應一個填充孔，且每個導電柱51的部分側壁外露在對應的填充孔。在填充導電膠52時，導電膠52填充在每個填充孔，且導電膠52包裹每個導電柱51外露在對應的填充孔中的部分側壁。即每個填充孔內的導電膠52包裹導電柱51外露在該填充孔內的部分側壁。由圖9b所示的結構可看出，在採用導電柱51與導電膠52交替排列的方式，也可形成長度方向沿方向b的隔離牆50，將第一器件組20和第二器件組30隔離。
作為一個可選的方案，填充孔的直徑可大於或等於100μm且小於或等於300μm。如填充孔的直徑可為100μm、 150μm、200μm、250μm、300μm等任意介於100μm~300μm的尺寸。在採用上述孔徑時，即可保證導電柱51之間的電連接效果，降低形成的隔離牆50的電阻，同時也可儘量降低導電膠52的使用量。
在採用上述結構時，對應的製備方法與圖2a及圖2b對應的製備方法相近似。唯一的區別在於在導電柱51之間的間隙內填充導電膠52，並與導電柱51電連接的步驟。在採用填充孔結構時，該步驟可採用：設置塑封體40包裹第一器件組20、第二器件組30及多個導電柱51，具體方案可參考圖4d的相關描述。在每相鄰的兩個導電柱51之間開設一個填充孔，每個導電柱51的部分側壁被所述塑封體所包裹，部分側壁外露在對應的填充孔。開孔的工藝可參考開槽體的工藝，在此不再贅述。在填充孔內填充導電膠52，導電膠52包裹導電膠52包裹每個導電柱51外露在對應的填充孔中的部分側壁。導電膠52的材質以及填充工藝可參考圖4e中的相關描述，在此不再贅述。
由上述圖2b、圖5b、圖6b、圖7b、圖8b可看出，在本申請實施例提供的多個導電柱51可排列成多排，每排的方向為隔離牆的長度方向。在相鄰兩排導電柱51之間填充導電膠52，通過導電膠52包裹導電柱51的部分側壁，即可實現將多個導電柱51電連接成一體，組成隔離牆50。當然導電柱51也可採用單排的方式，如圖9b中所示，也可實現將多個導電柱51電連接成一體，組成隔離牆50。應理解，在上述示例的幾種隔離牆50中，隔離牆 50均沿直線排列。但本申請實施例體用的隔離牆50不僅限於上述列舉的直線型，還可採用其他的方式，只需要隔離牆50通過導電柱51與導電膠52混合組成的方式，即可應用在本申請實施例中。如隔離牆50還可採用其他的方式如S形、弧線形、波浪形等不同的形狀。在隔離牆50採用不同的形狀時，對應的導電柱51的排布方式與導電膠52的填充方式與隔離牆50的形狀適配即可。
在器件組的個數為多個時，隔離牆50也可為多個，且隔離牆50的排布方式與器件組的排布方式相對應。如在多個器件組呈陣列排列時，隔離牆50也可形成網格狀，且每個網格對應可容納一個器件組。每個網格可採用三個、四個、五個等不同個數的隔離牆50圍成。在多個器件組呈單排排列時，隔離牆50也可為多個，多個隔離牆50平行設置，相鄰的兩個隔離牆50之間隔離出容納器件組的空間。
本申請實施例還提供了一種電子設備，該電子設備為具備通信功能的電子設備，如緊湊可擕式的電子設備，如智慧手機，智慧手錶，無線路由器等。這些電子設備內部包括易受射頻干擾影響的器件，如Wi-Fi，藍牙，蜂窩信號相關的射頻收發器電路；以及其他需使用時鐘信號的器件，如處理器、儲存器等。
本申請實施例提供的電子設備包括電路板，以及上述任一項的封裝模組，封裝模組固定在所述電路板上，電路板與基板電連接。以圖10所示的智慧手錶為例，智慧手錶包括殼體100，以及設置在殼體100內的電路板200，還包括設置在電路板200 上的封裝模組300。電路板200與封裝模組300的基板電連接，以實現基板內的器件的功能。作為一個可選的，電路板200還可作為封裝模組300的基板，從而可簡化電子設備中的結構。在採用上述結構時，通過導電柱與導電膠組成隔離牆，一方面採用導電柱作為隔離牆的一部分，且採用的導電柱的導電率大於導電膠，從而提升了隔離牆的導電率；另一方面，採用導電柱作為隔離牆的一部分，可減少導電膠的使用量，可降低整個屏蔽結構的成本，進而降低整個電子設備的成本。
顯然，本領域的技術人員可以對本申請進行各種改動和變型而不脫離本申請的精神和範圍。這樣，倘若本申請的這些修改和變型屬於本申請專利範圍及其等同技術的範圍之內，則本申請也意圖包含這些改動和變型在內。
10:基板
20:第一器件組
30:第二器件組
40:塑封體
50:隔離牆
51:導電柱
52:導電膠
60:屏蔽罩
a、c:方向

Claims (8)

  1. 一種封裝模組，其特徵在於，包括基板，設置在所述基板上的至少兩個器件組，以及用於屏蔽所述至少兩個器件組的屏蔽結構；所述屏蔽結構包括隔離牆，所述隔離牆用於電磁隔離所述至少兩個器件組中每相鄰的兩個器件組；所述隔離牆包括多個導電柱及導電膠，其中，所述多個導電柱與所述基板的地層電連接；所述多個導電柱間隔排列，所述導電膠填充在每相鄰的導電柱之間的間隙內，且所述導電膠將相鄰的導電柱電連接；所述導電柱的導電率大於所述導電膠的導電率，其中，所述封裝模組還包括塑封體，所述至少兩個器件組均被塑封在所述塑封體內，所述多個導電柱排布成多排，並且相鄰兩排所述導電柱之間具有一個槽，所述槽形成於所述塑封體上，每個導電柱的一部分側壁被所述塑封體所包裹，每個導電柱的另一部分側壁外露在所述槽內，所述導電膠填充在所述槽內，且包裹所述每個導電柱外露在所述槽內的所述另一部分側壁。
  2. 如請求項1所述的封裝模組，其特徵在於，所述屏蔽結構還包括屏蔽罩，所述屏蔽罩朝向所述基板的至少部分表面並與所述基板的地層電連接，所述至少兩個器件組位於所述屏蔽罩 與所述基板圍成的空間內；所述導電膠與所述屏蔽罩電連接。
  3. 如請求項2所述的封裝模組，其特徵在於，所述導電柱與所述屏蔽罩的內壁相接觸。
  4. 如請求項2所述的封裝模組，其特徵在於，所述導電柱與所述屏蔽罩之間間隔有間隙，所述導電膠填充在所述屏蔽罩與所述導電柱之間的間隙。
  5. 如請求項3所述的封裝模組，其特徵在於，在所述導電柱與所述屏蔽罩之間間隔有間隙時，所述間隙小於或等於300μm。
  6. 如請求項1~5中任一項所述的封裝模組，其特徵在於，所述多個導電柱的總體積與所述隔離牆的體積之比大於或等於10%且小於或等於30%。
  7. 一種電子設備，其特徵在於，包括電路板，以及如請求項1~6中任一項所述的封裝模組，所述封裝模組固定在所述電路板上。
  8. 一種封裝模組的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟：在基板上設置至少兩個器件組；在所述基板上設置與所述基板的地層電連接的多個導電柱；其中，所述多個導電柱間隔排列、且排布成多排，所述多個導電柱將每相鄰的兩個器件組隔離； 設置塑封體包裹所述至少兩個器件組及所述多個導電柱，在相鄰兩排所述導電柱之間具有一個槽，其中，所述槽形成於所述塑封體上，每個導電柱的一部分側壁被所述塑封體所包裹，每個導電柱的另一部分側壁外露在所述槽內；在所述多個導電柱之間的間隙內填充導電膠，並將相鄰的導電柱電連接；在所述槽內填充導電膠，所述導電膠包裹所述每個導電柱外露在所述槽內的所述另一部分側壁；所述導電柱與所述導電膠電磁隔離每相鄰的兩個器件組。
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