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CN104091796A - 电子芯片屏蔽层结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电子芯片屏蔽层结构，所述电子芯片采用环氧树脂封装，在所述环氧树脂表面溅射沉积有铜镀层，在所述铜镀层表面电镀形成有锡-镍-钴电磁屏蔽层。本发明采用溅镀和电镀技术电子芯片屏蔽层结构实现了射频产品不用外加金属屏蔽罩就拥有极好的抗电磁干扰能力，显著降低了成本，与传统工艺相比不仅显著提高了材料利用率，节省了封装成本，而且节约80％以上的工艺时间。

Description

电子芯片屏蔽层结构
技术领域
本发明涉及电磁屏蔽的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种电子芯片屏蔽层结构及其制造方法。
背景技术
电磁波干扰(EMI)及无线电波干扰(RFI)在现代信息社会中普遍存在。而随着电子产品内部集成电路芯片的集成度越来越高，电子产品也越来越小型化，但其功能却越发强大，由此而产生的电磁波强度也相应提高，其会直接或间接引发电子元器件，电气设备产生误动操作或系统失灵。在微电子工业高速发展时代，电磁屏蔽层是防止电磁波污染所必需的防护手段，一般IC芯片塑胶体是不导电的，对电磁场几乎没有屏蔽作用。如图1所示，目前比较长采用的手段是外置金属屏蔽罩，这种方式屏蔽性能好，但存在比重大，价格贵，易腐蚀，屏蔽性能难于调节等缺点。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种电子芯片屏蔽层结构。本发明所述的屏蔽层结构能够显著提高射频信号芯片(PA module，FEM module)产品抗电磁干扰(EMI)能力，其不仅显著降低了封装成本，而且还可以提供该类型产品更佳的电气性能。
为了解决上述技术问题并实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：
一种电子芯片屏蔽层结构，所述电子芯片采用环氧树脂封装，其特征在于：在所述环氧树脂表面溅射沉积有铜镀层，在所述铜镀层表面电镀形成有锡-镍-钴电磁屏蔽层。
其中，所述铜镀层的厚度为8～20nm，并且所述铜镀层采用直流溅射、磁控溅射或射频溅射沉积得到。
其中，所述锡-镍-钴电磁屏蔽层的厚度为100～1000μm，优选地，所述电磁屏蔽层的厚度为200～500μm，更优选地，所述电磁屏蔽层的厚度为250～300μm。
其中，所述电磁屏蔽层使用的电镀液的组成为焦磷酸亚锡：28～32g/L，二氯化锡：8～10g/L，硫酸钴：10～12g/L，硫酸镍：35～40g/L，氨基磺酸：1.0～1.5g/L，氨基乙酸：1.0～1.5g/L，氟化铵：1.5～2.0g/L，硼酸：3～5g/L，酒石酸钾钠：3～5g/L，苯磺酸钠：1.2～1.5g/L，十六烷基三甲基溴化铵：8～12g/L；电镀时镀液温度为72～80℃，阴极电流密度为3.5～5.0Adm-2。
作为优选地，为了提高附着性，在溅射铜镀层之前，先在所述环氧树脂表面涂覆粘结剂形成，并且形成的粘结剂层的厚度为50～200μm。
与现有技术相比，本发明所述的电子芯片屏蔽层结构具有以下有益的技术效果：
(1)本发明采用溅镀+电镀技术快速电子芯片屏蔽层结构实现了射频产品不用外加金属屏蔽罩就拥有极好的抗电磁干扰能力，显著降低了成本。
(2)本专利发明所述的屏蔽层结构与传统工艺相比不仅显著提高了材料利用率，节省了封装成本，而且节约80％以上的工艺时间。
附图说明
图1：现有技术中的电子芯片金属屏蔽罩的结构示意图。
图2：本发明所述的电子芯片屏蔽层结构的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体的实施例对本发明所述的电子芯片屏蔽层结构的制备工艺及其性能等进行详细描述，但附图以及具体实施例不作为对本发明专利的限定。
如附图2所示，本发明涉及一种电子芯片屏蔽层结构，所述电子芯片采用环氧树脂封装，在所述环氧树脂表面溅射沉积有铜镀层，在所述铜镀层表面电镀形成有锡-镍-钴电磁屏蔽层。其中，所述铜镀层的厚度为8～20nm，并且所述铜镀层采用直流溅射、磁控溅射或射频溅射在减压条件下制备得到的，所述的铜镀层为后续的电镀层提供导电的金属底层。而所述锡-镍-钴电磁屏蔽层的厚度为100～1000μm，优选地，所述电磁屏蔽层的厚度为200～500μm，更优选地，所述电磁屏蔽层的厚度为250～300μm。如此可以给射频芯片提供有效的电磁屏蔽功能，在1000～2000MHz的频段，电磁屏蔽的效果可以达到20～30dB，不仅能够替代传统的屏蔽罩结构，而且显著降低了材料成本，并提高了封装效率，节约了封装成本。
在本发明中，所述电磁屏蔽层使用的电镀液的组成为焦磷酸亚锡：28～32g/L，二氯化锡：8～10g/L，硫酸钴：10～12g/L，硫酸镍：35～40g/L，氨基磺酸：1.0～1.5g/L，氨基乙酸：1.0～1.5g/L，氟化铵：1.5～2.0g/L，硼酸：3～5g/L，酒石酸钾钠：3～5g/L，苯磺酸钠：1.2～1.5g/L，十六烷基三甲基溴化铵：8～12g/L，和余量的水；电镀时镀液温度为72～80℃，阴极电流密度为3.5～5.0Adm-2。申请人发现采用上述电镀液不仅能够得到致密平滑的镀层，而且与Sn镀层相比，显著提高了屏蔽效果，尤其是提高了高频电磁波的屏蔽效果。此外，为了提高附着性，在溅射铜镀层之前，先在所述环氧树脂表面涂覆粘结剂形成粘结层，并且形成的粘结层的厚度为50～200μm。在本发明中所述的粘结剂含有18～20质量份的异佛尔酮二异氰酸酯季铵盐改性环氧树脂(固含量为70％)，10～12质量份的双酚A型环氧树脂(环氧当量为450)，0.8～1.2质量份的二乙醇胺，8.0～10.0wt％的甲基丙烯酸-2-羟丙酯，2.5～3.0质量份的4，4，-二氨基二环己基甲烷，3.2～3.5质量份的甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯，20～25质量份的醋酸乙酯，和5～7质量份的碳酸二甲酯。
实施例1
在本实施例中，电子芯片采用环氧树脂封装，在所述环氧树脂表面采用磁控溅射方法沉积约10nm的铜镀层，在所述铜镀层表面电镀形成约280μm的锡-镍-钴电磁屏蔽层。电镀条件如下：组成：焦磷酸亚锡：28g/L，二氯化锡：10g/L，硫酸钴：10g/L，硫酸镍：35g/L，氨基磺酸：1.0g/L，氨基乙酸：1.5g/L，氟化铵：1.5g/L，硼酸：3.0g/L，酒石酸钾钠：5.0g/L，苯磺酸钠：1.2g/L，十六烷基三甲基溴化铵：8.0g/L；镀液温度为75℃，阴极电流密度为5.0Adm-2。
实施例2
在本实施例中，电子芯片采用环氧树脂封装，在所述环氧树脂表面采用磁控溅射方法沉积约10nm的铜镀层，在所述铜镀层表面电镀形成约280μm的锡-镍-钴电磁屏蔽层。电镀条件如下：组成：焦磷酸亚锡：32g/L，二氯化锡：8g/L，硫酸钴：12g/L，硫酸镍：40g/L，氨基磺酸：1.5g/L，氨基乙酸：1.0g/L，氟化铵：2.0g/L，硼酸：3.0g/L，酒石酸钾钠：3.0g/L，苯磺酸钠：1.5g/L，十六烷基三甲基溴化铵：12.0g/L；镀液温度为75℃，阴极电流密度为5.0Adm-2。
实施例3
在本实施例中，电子芯片采用环氧树脂封装，在所述环氧树脂表面采用磁控溅射方法沉积约10nm的铜镀层，在所述铜镀层表面电镀形成约280μm的锡-镍-钴电磁屏蔽层。电镀条件如下：组成：焦磷酸亚锡：30g/L，二氯化锡：8g/L，硫酸钴：10g/L，硫酸镍：36g/L，氨基磺酸：1.2g/L，氨基乙酸：1.2g/L，氟化铵：1.8g/L，硼酸：4.0g/L，酒石酸钾钠：4.0g/L，苯磺酸钠：1.2g/L，十六烷基三甲基溴化铵：10g/L；镀液温度为75℃，阴极电流密度为5.0Adm-2。
实施例4
在本实施例中，电子芯片采用环氧树脂封装，在所述环氧树脂表面采用磁控溅射方法沉积约10nm的铜镀层，在所述铜镀层表面电镀形成约280μm的锡-镍-钴电磁屏蔽层。电镀条件如下：组成：焦磷酸亚锡：30g/L，二氯化锡：10g/L，硫酸钴：12g/L，硫酸镍：38g/L，氨基磺酸：1.3g/L，氨基乙酸：1.2g/L，氟化铵：1.5g/L，硼酸：4.2g/L，酒石酸钾钠：4.6g/L，苯磺酸钠：1.3g/L，十六烷基三甲基溴化铵：10.2g/L；镀液温度为75℃，阴极电流密度为5.0Adm-2。
比较例1
在本比较例中，电子芯片采用环氧树脂封装，在所述环氧树脂表面采用磁控溅射方法沉积约10nm的铜镀层，在所述铜镀层表面电镀形成约280μm的屏蔽层。电镀条件如下：组成：焦磷酸亚锡：42g/L，硫酸钴：10g/L，硫酸镍：35g/L，氨基磺酸：1.0g/L，氨基乙酸：1.5g/L，氟化铵：1.5g/L，硼酸：3.0g/L，酒石酸钾钠：5.0g/L，苯磺酸钠：1.2g/L，十六烷基三甲基溴化铵：8.0g/L；镀液温度为75℃，阴极电流密度为5.0Adm-2。
比较例2
在本比较例中，电子芯片采用环氧树脂封装，在所述环氧树脂表面采用磁控溅射方法沉积约10nm的铜镀层，在所述铜镀层表面电镀形成约280μm的屏蔽层。电镀条件如下：组成：焦磷酸亚锡：32g/L，二氯化锡：8g/L，硫酸镍：40g/L，氨基磺酸：1.5g/L，氨基乙酸：1.0g/L，氟化铵：2.0g/L，硼酸：3.0g/L，酒石酸钾钠：3.0g/L，苯磺酸钠：1.5g/L，十六烷基三甲基溴化铵：12.0g/L；镀液温度为75℃，阴极电流密度为5.0Adm-2。
比较例3
在本比较例中，电子芯片采用环氧树脂封装，在所述环氧树脂表面采用磁控溅射方法沉积约10nm的铜镀层，在所述铜镀层表面电镀形成约280μm的屏蔽层。电镀条件如下：组成：焦磷酸亚锡：30g/L，二氯化锡：8g/L，硫酸钴：10g/L，氨基磺酸：1.2g/L，氨基乙酸：1.2g/L，氟化铵：1.8g/L，硼酸：4.0g/L，酒石酸钾钠：4.0g/L，苯磺酸钠：1.2g/L，十六烷基三甲基溴化铵：10g/L；镀液温度为75℃，阴极电流密度为5.0Adm-2。
比较例4
在本比较例中，电子芯片采用环氧树脂封装，在所述环氧树脂表面采用磁控溅射方法沉积约10nm的铜镀层，在所述铜镀层表面电镀形成约280μm的屏蔽层。电镀条件如下：组成：焦磷酸亚锡：30g/L，二氯化锡：10g/L，硫酸钴：12g/L，硫酸镍：38g/L，氨基磺酸：1.3g/L，氨基乙酸：1.2g/L，氟化铵：1.5g/L，酒石酸钾钠：4.6g/L，苯磺酸钠：1.3g/L；镀液温度为75℃，阴极电流密度为5.0Adm-2。
表1给出了实施例1～4以及比较例1～4得到的电镀屏蔽层的状态，及其在1000～2000MHz条件下的电磁损耗值范围(即电磁屏蔽效果)。
表1
电镀状态 电磁损耗(dB)
实施例1 表面致密、平滑 25～30
实施例2 表面致密、平滑 25～30
实施例3 表面致密、平滑 25～30
实施例4 表面致密、平滑 25～30
比较例1 部分粗糙沉积并伴随一些异常沉积 12～20
比较例2 表面致密、平滑 12～18
比较例3 表面致密、平滑 10～15
比较例4 粗糙沉积并伴随较多异常沉积 12～18
实施例5
与实施例1相比，在溅射铜镀层之前，先在所述环氧树脂表面喷涂粘结剂并在80℃固化20分钟后形成粘结层，形成的粘结层的厚度为100μm。所述的粘结剂含有18质量份的异佛尔酮二异氰酸酯季铵盐改性环氧树脂(固含量为70％)，12质量份的双酚A型环氧树脂(环氧当量为450)，1.2质量份的二乙醇胺，10.0wt％的甲基丙烯酸-2-羟丙酯，3.0质量份的4，4，-二氨基二环己基甲烷，3.2质量份的甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯，25质量份的醋酸乙酯，和5质量份的碳酸二甲酯。
实施例6
与实施例1相比，在溅射铜镀层之前，先在所述环氧树脂表面喷涂粘结剂并在80℃固化20分钟后形成粘结层，形成的粘结层的厚度为100μm。所述的粘结剂含有20质量份的异佛尔酮二异氰酸酯季铵盐改性环氧树脂(固含量为70％)，10质量份的双酚A型环氧树脂(环氧当量为450)，0.8质量份的二乙醇胺，8.0wt％的甲基丙烯酸-2-羟丙酯，2.5质量份的4，4，-二氨基二环己基甲烷，3.5质量份的甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯，20质量份的醋酸乙酯，和7质量份的碳酸二甲酯。
比较例5
与实施例1相比，在溅射铜镀层之前，先在所述环氧树脂表面喷涂粘结剂并在80℃固化20分钟后形成粘结层，形成的粘结层的厚度为100μm。所述的粘结剂含有30质量份的异佛尔酮二异氰酸酯季铵盐改性环氧树脂(固含量为70％)，1.2质量份的二乙醇胺，10.0wt％的甲基丙烯酸-2-羟丙酯，3.0质量份的4，4，-二氨基二环己基甲烷，3.2质量份的甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯，25质量份的醋酸乙酯，和5质量份的碳酸二甲酯。
比较例6
与实施例1相比，在溅射铜镀层之前，先在所述环氧树脂表面喷涂粘结剂并在80℃固化20分钟后形成粘结层，形成的粘结层的厚度为100μm。所述的粘结剂含有20质量份的异佛尔酮二异氰酸酯季铵盐改性环氧树脂(固含量为70％)，10质量份的双酚A型环氧树脂(环氧当量为450)，0.8质量份的二乙醇胺，8.0wt％的甲基丙烯酸-2-羟丙酯，2.5质量份的二亚乙基三胺，3.5质量份的甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯，20质量份的醋酸乙酯，和7质量份的碳酸二甲酯。
为了测试屏蔽层的附着力，对实施例1～2、5～6以及比较例5～6得到的样品(为了进行测试样品的表面积为大于1dm2的正方形)进行交替冷热实验，即将样品放置在恒温箱内，在相对湿度RH为90％，温度为80℃的条件下保持1个小时；然后在1个小时内冷却至-10℃，并保持1个小时；如此交替循环30次。然后将屏蔽层划出100个1cm2的方格，采用胶带压实后垂直剥离，测定屏蔽层被剥落的面积。实验结果表明：实施例1～2剥离的面积为28～35％，实施例5～6剥离的面积为5～10％，比较例5剥离的面积为20～25％，比较例6剥离的面积为25～40％。
以上所述仅为本发明的优选实施例，不能解释为以此限定本发明的范围，凡在本发明的权利要求书要求保护的范围内所做出的等同的变形和改变的实施方式均在本发明所要求保护的范围内。

Claims (6)

1.一种电子芯片屏蔽层结构，所述电子芯片采用环氧树脂封装，其特征在于：在所述环氧树脂表面溅射沉积有铜镀层，在所述铜镀层表面电镀形成有锡-镍-钴电磁屏蔽层。
2.根据权利要求1所述的电子芯片屏蔽层结构，其特征在于：所述铜镀层的厚度为8～20nm，并且所述铜镀层采用直流溅射、磁控溅射或射频溅射沉积得到。
3.根据权利要求1所述的电子芯片屏蔽层结构，其特征在于：所述锡-镍-钴电磁屏蔽层的厚度为100～1000μm，优选地，所述电磁屏蔽层的厚度为200～500μm。
4.根据权利要求1所述的电子芯片屏蔽层结构，其特征在于：所述电磁屏蔽层使用的电镀液的组成为焦磷酸亚锡：28～32g/L，二氯化锡：8～10g/L，硫酸钴：10～12g/L，硫酸镍：35～40g/L，氨基磺酸：1.0～1.5g/L，氨基乙酸：1.0～1.5g/L，氟化铵：1.5～2.0g/L，硼酸：3～5g/L，酒石酸钾钠：3～5g/L，苯磺酸钠：1.2～1.5g/L，十六烷基三甲基溴化铵：8～12g/L。
5.根据权利要求4所述的电子芯片屏蔽层结构，其特征在于：电镀时镀液温度为72～80℃，阴极电流密度为3.5～5.0Adm-2。
6.根据权利要求1所述的电子芯片屏蔽层结构，其特征在于：在溅射铜镀层之前，先在所述环氧树脂表面涂覆粘结剂形成粘结层，并且形成的粘结层的厚度为50～200μm。
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