TWM540382U - 多功能系統級封裝的堆疊結構（二） - Google Patents

Description

多功能系統級封裝的堆疊結構(二)

本創作係一種電子組件結構，尤指一種系統級封裝(System in Package，SiP)結構。

常見的電子組件，例如處理器、記憶體、被動元件、連接器、天線、無線模組等，尤其是以系統級封裝組裝而成。其系統級封裝中，大多包含多晶片模組(Multi-chip Module，MCM)、多晶片封裝(Multi-chip Package，MCP)、晶片堆疊(Stack Die)、堆疊式封裝(Package on Package)、封裝內封裝(Package in Package)、內埋元件基板(Embedded Substrate)等組、封裝方式。

因此，中華民國專利第I453873號揭露了一種「堆疊式半導體封裝結構」，其I453873號該案中第8圖、第9圖所示並先參閱第8圖，其中係以第四電路板其上下組裝結合(經由多個第二連接導體)第二電路板和第一電路板，第二電路板具有第二晶片及第二封膠，第一電路板具有第一晶片及第一封膠。

此一技術方案中，堆疊式半導體封裝結構採用多個電路板，不僅製造成本較高且製程較複雜。又如第9圖所示，雖可在第四電路板上新增組裝結合第三電路板，第三電路板具有第三晶片及電磁屏蔽罩，該第三 晶片雖可為無線通訊晶片，且無線通訊晶片例如藍芽(Bluetooth)晶片、無線區域網路(WiFi)晶片或其組合。但如同前言所述，採用多個電路板不僅製造成本較高且製程較複雜，尤其藍芽晶片、無線區域網路晶片(不以此為限)之諸如此類的功能性晶片、元件之間或/與主、被動元件之間並無法有效的整合，當此封裝結構利用表面黏著技術(Surface-mount technology，SMT)安裝於電子產品上運作時例如智慧型手機、平板電腦，特別的是僅能讓智慧型手機或平板電腦單獨的使用及操作藍芽網路傳輸或WiFi網路傳輸(現有常見)，其兩者之間的通訊控制毫無關聯，對於智慧型電子裝置(無論是否為可攜式)的功能具有設計侷限性，又採用多個電路板其製造完成後之體積相對過大，而不利於產業發展趨勢。

是故，如何針對以上所論述之缺失加以改進，而有效的設計系統級封裝(SiP)結構，即為本案申請人所欲解決之技術困難點所在。

有鑑於習用之缺失，因此本創作之目的在於發展一種將不同功能的SiP封裝相互堆疊，不僅能縮小體積，更能有效整合所堆疊之不同功能的SiP封裝，以擴大模組的適用性之多功能系統級封裝的堆疊結構。

為了達成以上之目的，本創作提供一種多功能系統級封裝的堆疊結構，其包含：一電路基板，係設有一第一結合面和一第二結合面；一第一系統級封裝，係電性連接設於該第一結合面上；一導線架，係設有複數第一連接端和複數第二連接端，該等第一連接端電性連接設於該第一結合面上；一第一囊封體，係成形於該第一系統級封裝、導線架和第一結合面之上，該等第二連接端露出設於該第一囊封體之第一表面；一第二系 統級封裝，係電性連接設於該第二結合面上；一金屬屏蔽罩，係罩設於該第二系統級封裝之上並固設於該第二結合面上。

其中該金屬屏蔽罩可替換成為一第二囊封體，係成形於該第二系統級封裝和第二結合面之上，且該第一系統級封裝與第二系統級封裝為不同的無線通訊模組，該第一系統級封裝為藍芽通訊模組，該第二系統級封裝為WiFi通訊模組。

因此本創作藉由單獨的電路基板，並於第一結合面和第二結合面上分別設置第一系統級封裝和第二系統級封裝形成雙面堆疊形式，俾可使本創作達到將不同功能的SiP封裝相互堆疊，不僅能縮小體積，更能有效整合所堆疊之不同功能的SiP封裝，以擴大模組的適用性，達成其功效。

〔本創作〕

1‧‧‧電路基板

2‧‧‧電路基板

11‧‧‧第一結合面

12‧‧‧第二結合面

13‧‧‧第一系統級封裝

14‧‧‧導線架

141‧‧‧第一連接端

142‧‧‧第二連接端

15‧‧‧第一囊封體

16‧‧‧第二系統級封裝

17‧‧‧金屬屏蔽罩

21‧‧‧第一結合面

22‧‧‧第二結合面

23‧‧‧第一系統級封裝

24‧‧‧導線架

241‧‧‧第一連接端

242‧‧‧第二連接端

25‧‧‧第一囊封體

26‧‧‧第二系統級封裝

27‧‧‧第二囊封體

100‧‧‧第一表面

200‧‧‧載板

第一圖係本創作較佳實施例之多功能系統級封裝的堆疊結構其設置第一囊封體和金屬屏蔽罩的剖面結構示意圖。

第二圖係本創作較佳實施例之電路基板的第一結合面上裝設第一系統級封裝和導線架的示意圖。

第三圖係本創作較佳實施例之使第一囊封體成形於第一系統級封裝、導線架和第一結合面之上的示意圖。

第四圖係本創作較佳實施例之電路基板的第二結合面上裝設第二系統級封裝的示意圖。

第五圖係本創作較佳實施例之臨時的載板上設置導線架的示意圖。

第六圖係本創作較佳實施例之電路基板的第二結合面上裝設第二系統級 封裝的示意圖。

第七圖係本創作較佳實施例之電路基板的第一結合面上裝設第一系統級封裝的示意圖。

第八圖係本創作較佳實施例之將導線架之該等第一連接端電性連接設於電路基板之第一結合面上的示意圖。

第九圖係本創作較佳實施例之第八圖完成後的示意圖。

第十圖係本創作較佳實施例之多功能系統級封裝的堆疊結構其設置第一囊封體和第二囊封體的剖面結構示意圖。

為了使 貴審查委員能清楚了解本創作之內容，係以下列實施例搭配圖式及符號加以說明，敬請參閱之。

請參閱第一圖所示，本創作提供一種多功能系統級封裝的堆疊結構，其包含：一電路基板1、一第一系統級封裝13、一導線架14、一第一囊封體15、一第二系統級封裝16和一金屬屏蔽罩17。於本實施例中，該第一系統級封裝13和第二系統級封裝16可由任意之主、被動元件(例如控制器晶片、處理器晶片、無線通訊晶片(藍芽或WiFi)、電阻、電感、電容等)或晶粒或天線等所組成，且不以此為限制，以形成上下堆疊且功能相同或不同的模組。

請繼續參閱第二圖所示，其中本創作於製備中，該電路基板1設有一第一結合面11和一第二結合面12。並藉由表面黏著技術(SMT)將第一系統級封裝13電性連接設於該第一結合面11上，以及該導線架14設有複數第一連接端141(可視為內引腳inner lead或外引腳outer lead)和複數第二連 接端142(可視為內引腳inner lead或外引腳outer lead)，同樣藉由SMT將導線架14之該等第一連接端141電性連接設於該第一結合面11上。於本實施例中，該導線架14係包圍該第一系統級封裝13(第一系統級封裝13位於導線架14之中間部位，且導線架14的形式、形狀係依電路基板1的電接點位置設計不同而有不同的設計，且不以此為限制)。

請繼續參閱第三圖所示，其中該第一囊封體15成形於該第一系統級封裝13、導線架14和第一結合面11之上，該等第二連接端142露出設於該第一囊封體15之第一表面100。於本實施例中，係進行封膠(Molding)製程，該第一囊封體15係利用膏印刷、壓縮模製、轉移模製、液體囊封體模製、真空疊層、旋轉塗覆或是其它適當的施用器而沉積形成於該第一系統級封裝13、導線架14和第一結合面11之上。該第一囊封體15為聚合物複合材料，例如具有填充物的環氧樹酯、環氧丙烯酸酯或聚合物。又該第一囊封體15是不導電的，且能保護第一系統級封裝13免於外部汙染。

請繼續參閱第四圖所示，其中可經由自動夾具(不以此為限)翻轉該電路基板1，使得第二結合面12面朝上方，並同樣藉由SMT將該第二系統級封裝16電性連接設於電路基板1之該第二結合面12上。於本實施例中，該第一系統級封裝13和第二系統級封裝16能設置為相同或不同功能之模組，且較佳的該第一系統級封裝13與第二系統級封裝16為不同的無線通訊模組，例如該第一系統級封裝13為藍芽通訊模組，該第二系統級封裝16為WiFi通訊模組，而能縮小體積。特別的是能藉由電路基板1的電路設計(layout)連通上下層，使得該第一系統級封裝13和第二系統級封裝16之間能作相通聯的通訊控制(藍芽通訊轉WiFi，不以此為限制)，且能擴大模組的適 用性，例如IoT閘道器(Gateway)及無線通訊領域(不以此為限制)，實為本創作之特點。

再者，請繼續參閱第一圖所示，其中最後藉由SMT將金屬屏蔽罩17罩設於該第二系統級封裝16之上並固設(可黏、嵌)於該第二結合面12上，該金屬屏蔽罩17除了防止電磁干擾(EMI)，更可防塵。因此本創作藉由單獨的電路基板1，並於第一結合面11和第二結合面12上分別設置第一系統級封裝13和第二系統級封裝16形成雙面堆疊形式，俾可使本創作達到將不同功能的SiP封裝相互堆疊(相同功能SiP堆疊亦可)，不僅能縮小體積，更能有效整合所堆疊之不同功能的SiP封裝，以擴大模組的適用性，達成其功效。

本創作更加提供了另一實施態樣，其製備過程如第五圖至第十圖所示。其中如第五圖所示，該導線架24之該等第二連接端242係被優先設置層疊於一臨時且可犧牲的載板200上，該載板200的材質可為樹酯、玻璃、矽、鋼、鍺、砷化鎵、磷化銦、矽碳化物、鈹氧化物或是其它利於結構支撐的低成本鋼性材料。該載板200上具有臨時的黏著接合膜(圖未顯示)，以利該導線架24經由一拾放操作而層疊黏合於其上，且不以此為限制。

另外如第六圖所示，藉由SMT將第二系統級封裝26電性連接設於該第二結合面22上。同理，如第七圖所示，可經由自動夾具(不以此為限)翻轉該電路基板2，使得第一結合面21面朝上方，並同樣藉由SMT將該第一系統級封裝23電性連接設於電路基板2之該第一結合面21上，形成雙面堆疊。

如第八圖、第九圖所示，再將電路基板2之第一結合面21之面朝下方，並經由一拾放操作將電路基板2、第一系統級封裝23和第二系統 級封裝26所構成的堆疊式SiP結構設置於該導線架24之上，而使該等第一連接端241電性連接設於該第一結合面21上。

最後如第九圖和第十圖所示，係進行封膠(Molding)製程形成一第二囊封體27，第二囊封體27成形於該第二系統級封裝26和第二結合面22之上。於本實施例中，該電路基板2的長度或寬度(圖所示之左右方向)可略小於第一囊封體25和第二囊封體27的長度或寬度(圖所示之左右方向)，使產生間隙、空隙。因此進行封膠時，以便於一次性的形成第一囊封體25和第二囊封體27(可視為單獨一個囊封體，但不以此為限制)。

封膠完成後，接著該載板200可藉由去膠(De-tape)製程，以化學蝕刻、機械式剝離、CMP、機械式研磨、熱烘烤、UV光、雷射掃描或濕式剝除來加以除去，以使得導線架24之該等第二連接端242露出設於第一表面100，形成外觀如同四方平面無引腳構裝(quad flat no-lead，QFN)，以便於再適用於SMT表面黏著(不以此為限制)，以利後續形成電性互連結構。本實施結構態樣如前所述，且技術手段所產生之功效均如同前言所述，因此不再贅述。

以上所論述者，僅為本創作較佳實施例而已，並非用以限定本創作實施之範圍；故在不脫離本創作之精神與範疇內所作之等效形狀、構造或組合之變換，皆應涵蓋於本創作之申請專利範圍內。

1‧‧‧電路基板

11‧‧‧第一結合面

12‧‧‧第二結合面

13‧‧‧第一系統級封裝

14‧‧‧導線架

15‧‧‧第一囊封體

16‧‧‧第二系統級封裝

17‧‧‧金屬屏蔽罩

Claims (6)

1. 一種多功能系統級封裝的堆疊結構，其包含：一電路基板，係設有一第一結合面和一第二結合面；一第一系統級封裝，係電性連接設於該第一結合面上；一導線架，係設有複數第一連接端和複數第二連接端，該等第一連接端電性連接設於該第一結合面上；一第一囊封體，係成形於該第一系統級封裝、導線架和第一結合面之上，該等第二連接端露出設於該第一囊封體之第一表面；一第二系統級封裝，係電性連接設於該第二結合面上；一金屬屏蔽罩，係罩設於該第二系統級封裝之上並固設於該第二結合面上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之多功能系統級封裝的堆疊結構，其中該第一系統級封裝與第二系統級封裝為不同的無線通訊模組。
3. 如申請專利範圍第2項所述之多功能系統級封裝的堆疊結構，其中該第一系統級封裝為藍芽通訊模組，該第二系統級封裝為WiFi通訊模組。
4. 一種多功能系統級封裝的堆疊結構，其包含：一電路基板，係設有一第一結合面和一第二結合面；一第一系統級封裝，係電性連接設於該第一結合面上；一導線架，係設有複數第一連接端和複數第二連接端，該等第一連接端電性連接設於該第一結合面上；一第一囊封體，係成形於該第一系統級封裝、導線架和第一結合面之上，該等第二連接端露出設於該第一囊封體之第一表面；一第二系統級封裝，係電性連接設於該第二結合面上；一第二囊封體，係成形於該第二系統級封裝和第二結合面之上。
5. 如申請專利範圍第4項所述之多功能系統級封裝的堆疊結構，其中該第一系統級封裝與第二系統級封裝為不同的無線通訊模組。
6. 如申請專利範圍第5項所述之多功能系統級封裝的堆疊結構，其中該第一系統級封裝為藍芽通訊模組，該第二系統級封裝為WiFi通訊模組。