TWI673799B - 封模樹脂型模組的封裝結構及其封裝方法 - Google Patents

封模樹脂型模組的封裝結構及其封裝方法 Download PDF

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吳基福
張仁憲
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Abstract

一種用於封模樹脂型模組的封裝結構及其封裝方法，包括備置一電路基板，至少一表面上形成一電路圖案層及複數電接點；塗佈一絕緣層至該電路圖案層上，避開電接點及電子元件的放置位置，使電子元件的底部與電路基板之間形成一空隙；以焊錫焊接電子元件的電接腳於電接點上，且電接點的焊接面積PAD縮小至元件焊接面積的85%~95%；及加熱封模樹脂材料覆蓋電子元件及電路基板的露出表面成一封裝模組，其中封模樹脂材料可流入電子元件底部的空隙內包覆焊錫，防止封裝過程中焊錫溶融溢出電接點，解決習知封裝過程中因溢錫導致的短路問題。

Description

封模樹脂型模組的封裝結構及其封裝方法
本發明係為一種用於封模樹脂模組(molding resin type module)的電路基板結構及其封裝方法，特別是關於一種在樹脂封裝模組封裝製程中，不易造成電路基板電接點溢錫短路的電路基板結構，以及封裝電路基板的方法。
有鑒於電子裝置的微小化，其內部的半導體、電子零組件或電子電路都封裝成模組，而目前的封裝技術正朝向高密度化、微型化及高性能的而求穩定發展。其中封模樹脂型模組(molding resin type module)的封裝技術是一種利用環氧樹脂(Epoxy)等樹脂材料將半導體、電子零組件或電子電路封裝成模組的技術，該技術使用樹脂灌封製程或者轉移成形(transfer molding)製程將環氧樹脂等樹脂材料加熱熔融後密封在一模組模具中，使其硬化定形成一模組。
然而在封模樹脂材料熱熔封裝的過程中，被封裝模組的電路基板，其電接點上的焊錫常因加熱而再度溶融，導致電路基板上鄰近的電接點之間發生溢錫而造成短路現象，特別容易發生在使用表面貼焊技術(SMT)的表面貼焊零件(SMD)的下方，如第1圖即為傳統封模樹脂型模組的 電路基板及SMD元件的側視示意圖。
傳統SMT電路基板10的表面除了分佈一層電路圖案層及電接點11外，尚會塗佈一層絕緣防焊層12，該絕緣防焊層12除了避開電接點11外，幾乎佈滿整個電路基板，使得焊錫僅會停留電接點11上而防止溢錫造成短路。然而由於SMD元件13(如電阻、電容、電感等)的尺寸都相當小，或者SMD元件為積體電路(IC)元件14時，相鄰的電接腳15的距離都相當近，且SMD元件13或IC元件14又都會貼近電路基板10的表面，當進行封模樹脂的製程時，灌入封模(Molding)材料16會被阻擋停留在SMD元件13或IC元件14的周邊，而電接點12上的焊錫又會因加熱而熔融，使得焊錫17被封模材料16擠壓而沿著SMD元件13的下方或IC元件14的周邊溢出電接點12，反而會使焊錫停17留在絕緣防焊層12上，因此常發生電路基板10的鄰近電接點12之間因焊錫17溢錫造成短路的不良情況。
有鑒於上述習知技術的缺點，本發明之主要目的係在於提供一種封模樹脂型模組的封裝結構及其封裝方法，能讓封模樹脂填充至SMD元件的底部，防止封裝過程中焊錫溶融溢出電接點，因此可解決習知封裝過程中因溢錫導致的短路問題。
為達成上述目的，本發明之主要技術特徵係在於提供一種封模樹脂型模組的封裝結構，包括一電路基板，至少一表面上分佈有一電路圖案層及複數電接點，供複數電子元件的電接腳以焊錫焊接於該電接點上；一絕緣層分布於該 電子線路層上，但避開電接點及電子元件的放置位置，使電子元件的底部與電路基板之間形成一空隙；及一封模樹脂材料覆蓋電子元件及電路基板的露出表面，形成一封裝模組，其中封模樹脂材料可流入電子元件底部的空隙內包覆焊錫。
為達成上述目的，本發明之次一技術特徵係在於提供一種封模樹脂型模組的封裝方法，其步驟包括：備置一電路基板，至少一表面上形成一電路圖案層及複數電接點；塗佈一絕緣層至該電路圖案層上，避開電接點及電子元件的放置位置，使電子元件的底部與電路基板之間形成一空隙；以焊錫焊接電子元件的電接腳於電接點上；及加熱封模樹脂材料覆蓋電子元件及電路基板的露出表面成一封裝模組，其中封模樹脂材料可流入電子元件底部的空隙內包覆焊錫。
為達成上述目的，本發明之又一技術特徵係在於提供上述封模樹脂型模組的封裝結構及其封裝方法，其中電路基板上電接點的焊接面積PAD縮小至電子元件焊接面積的85%~95%。
10‧‧‧SMT電路基板
11‧‧‧電接點
12‧‧‧絕緣防焊層
13‧‧‧SMD元件
14‧‧‧積體電路(IC)元件
15‧‧‧電接腳
16‧‧‧封模材料
17‧‧‧溢錫
20‧‧‧電路基板
21‧‧‧電路圖案層
22‧‧‧電接點
30‧‧‧絕緣層
31‧‧‧電子元件的放置位置
40‧‧‧電子元件
41‧‧‧電接腳
42‧‧‧空隙
45‧‧‧焊錫
50‧‧‧封模樹脂材料
第1圖係傳統封模樹脂型模組的電路基板及SMD元件的側視示意圖。
第2圖係本發明電路基板局部的側視示意圖。
第3圖係本發明塗佈有絕緣層的電路基板局部的側視示意 圖。
第4圖係本發明配置有電子元件的電路基板局部的側視示意圖。
第5圖係本發明以封模樹脂材料封裝電路基板成一封裝模組的側視示意圖。
為了使 貴審查委員能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
請參閱第2圖~第5圖本發明封模樹脂型模組的封裝過程實施例所示，首先請參閱第2圖所示，第2圖係本發明電路基板局部的側視示意圖。本發明封模樹脂型模組的封裝結構包括有一電路基板20，該電路基板20的材質可以包括FR-4基板材質、FR-5基板材質或BT覆晶(Flip Chip)基板材質。在該電路基板20的至少一表面上分佈有一電路圖案層21，該電路圖案層21包括有複數電接點22，該電路圖案層21係由該電路基板20上的金屬層蝕刻而成，該金屬層的材質可以為銅(Cu)，但本發明不限此材質。而本發明的電路基板可以為單面有電路圖案層的單面印刷電路板，或者雙面皆有電路圖案層的雙面印刷電路板，或者可以為有多層電路圖案層的多層印刷電路。
接著請參閱第3所示，第3圖係本發明塗佈有絕緣層的電路基板局部的側視示意圖。本發明在電路基板20的電路圖案層21上塗佈一絕 緣層30，且該絕緣層30避開上述電接點22及電子元件的放置位置31，使得電子元件放置於電路基板20上時，電子元件與電路基板20之間形成有一空隙。該絕緣層30的材質可以由聚亞醯胺(polyimide)、聚萘二甲酸己二醇酯(polyethylene naphtalate)或聚乙烯對苯二甲酯(polyethy leneterephthalate)所形成。該絕緣層30可限制焊錫僅停留於電接點22上，防止焊錫超出電接點22的焊接範圍。
再接著請參閱第4所示，第4圖係本發明配置有電子元件的電路基板局部的側視示意圖。本發明接著將電子元件40放置於電路基板20上，並將電子元件40的電接腳41放置於電接點22上，以焊錫45焊接電接腳22於電接點41上，在本發明的實施例中可使用表面黏著技術(Surface-mount Technology,SMT)將配置有電子元件40的電路基板20過錫爐，即可以焊錫45將所有電接腳22焊接至電接點41上，而該電子元件可以是表面黏著元件(Surface-mount Devices,SMD)的電阻器、電容器、電感器或積體電路(IC)。如第4圖所示，由於該電子元件40的放置位置並無絕緣層30，因此當電子元件40放置於電路基板20上時，電子元件40的底部與電路基板20之間會有一空隙42，這個空隙42可供封模材料灌入其中。
最後請參閱第5所示，第5圖係本發明以封模樹脂材料封裝電路基板成一封裝模組的側視示意圖。本發明最後以加熱後成液態的封模樹脂材料50，如環氧樹脂(Epoxy)類樹脂(Resin)材質覆蓋在該些電子元件40及該電路基板20的至少部分露出表面上，形成一封裝模組。而在本發明實施例中，可先備置一模具(圖中未示)，將配置有電子元件40的電路基板20置入該模具中，再將封模樹脂材料50加熱溶融成液態，灌入模具中，等待 封模樹脂材料50冷卻後硬化定形成封裝模組。
在本發明的實施例中，本發明電路基板20上的絕緣層30與傳統絕緣層的差異在於傳統絕緣層僅避開電接點未塗佈。而本發明的絕緣層除了避開電接點22外，更避開電子元件40的放置位置，因此該些電子元件40的底部沒有絕緣層30，所以電子元件40底部與電路基板20之間會形成有空隙42，當液態封模樹脂材料50覆蓋該電子元件40及電路基板20露出表面時，液態的封模樹脂材料50會流入上述的空隙42中，因此使得電接腳或電接點22上的焊錫45周圍都會被封模樹脂材料50包覆住。
且本發明與傳統的另一差異在於：該電路基板20上的該些電接點22的焊接面積(PAD)相較於電子元件40電接腳41的焊接面積為小，如第4a及4b圖所示，本發明電路基板20上電接點22的焊接面積(PAD)可以縮小至該些電子元件40的焊接面積約85%~95%之間。如此當灌入封模樹脂材料50進行封裝時，即使因加熱使得焊錫45再度熔融，焊錫45也僅會留在電接點22的焊接面積(PAD)上而不會溢出，再加上電子元件40的底部有空隙41讓封模樹脂材料50流入電子元件40的底部，完全將電接點22及電接腳41上的焊錫45包覆住，因此不會發生焊錫45熔融到處竄流造成短路的情形。
綜上所述，本發明提供一種封模樹脂型封裝結構及其封裝方法，藉由電子元件底部未塗佈絕緣層而形成空隙，以及電接點的焊接面積小於電子元件的焊接面積，可使封模樹脂材料包覆住焊接，而解決傳統封裝過程中溢錫造成短路的缺失，因此本發明迥然不同於習知者的設計，堪能提高整體之使用價值，又其申請前未見於刊物或公開使用，誠已符合發明專利之要件，爰依法提出發明專利申請。

Claims (23)

  1. 一種封模樹脂型模組的封裝結構，至少包括：一電路基板，至少一表面上分佈有一電路圖案層，該電路圖案層包括複數電接點，供複數電子元件的電接腳以焊錫焊接於該電接點上，且該些電接點分別位於該電路基板與該些電接點分別對應之該些電子元件之間；一絕緣層，分布於該電子線路層上，但避開該些電接點及該些電子元件的放置位置，且對應同一個該電子元件之該些電接點之間無設置該絕緣層，使該些電子元件的底部與該電路基板之間形成有一空隙；及一封模樹脂材料，覆蓋該些電子元件及該電路基板的至少一部分露出表面，形成一封裝模組，其中該封模樹脂材料在封裝的加熱製程中可流入該些電子元件底部的該空隙內，以包覆該些電接點上的焊錫，且該封模樹脂材料完全包覆該些電子元件之外部，使該些電子元件封裝後無外露，其中該絕緣層與該封模樹脂材料具有不同的材質；其中該電路基板與該些電子元件沿著一第一方向排列，而沿著垂直該第一方向之方向觀測時，該絕緣層與該封膜樹脂材料以及該些電接腳部份重疊，且沿著垂直該第一方向之方向觀測時，該絕緣層與該些電子元件不重疊。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之封膜樹脂型模組的封裝結構，其中該封膜樹脂材料部分位於該些電子元件之面朝該電路基板之一側以及相對於該一側之相反側。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述之封模樹脂型模組的封裝結構，其中該電路基板上該些電接點的焊接面積小於該些電子元件電接腳的焊接面積。
  4. 根據申請專利範圍第3項所述之封模樹脂型模組的封裝結構，其中該些電接點焊接面積(PAD)縮小至該些電子元件焊接面積的85%~95%。
  5. 根據申請專利範圍第1項所述之封模樹脂型模組的封裝結構，其中該電路基板係使用表面黏著技術(Surface-mount Technology,SMT)將表面黏著元件(Surface-mount Devices,SMD)的該些電子元件包括電阻器、電容器、電感器或積體電路(IC)的電接腳焊接至該些電接點上。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述之封模樹脂型模組的封裝結構，其中該電路基板的材質包括FR-4基板材質、FR-5基板材質或BT覆晶(Flip Chip)基板材質。
  7. 根據申請專利範圍第1項所述之封模樹脂型模組的封裝結構，其中該電路基板為一單面印刷電路板、雙面印刷電路板或多層印刷電路板。
  8. 根據申請專利範圍第1項所述之封模樹脂型模組的封裝結構，其中該絕緣層可由聚亞醯胺(polyimide)、聚萘二甲酸 己二醇酯(polyethylene naphtalate)或聚乙烯對苯二甲酯(polyethy leneterephthalate)所形成。
  9. 根據申請專利範圍第1項所述之封模樹脂型模組的封裝結構，其中該電路圖案層係由電路基板上的一金屬層蝕刻而成。
  10. 根據申請專利範圍第9項所述之封模樹脂型模組的封裝結構，其中該金屬層的材質為銅(Cu)。
  11. 根據申請專利範圍第1項所述之封模樹脂型模組的封裝結構，其中該封模樹脂材料包括環氧樹脂(Epoxy)類的樹脂(Resin)材質。
  12. 一種封模樹脂型模組的封裝方法，至少包括下列步驟：備置一電路基板，至少一表面上形成一電路圖案層，該電路圖案層包括數複數電接點；塗佈一絕緣層至該電路圖案層上，其中該絕緣層避開該些電接點及複數電子元件的放置位置，且對應同一個該電子元件之該些電接點之間無設置該絕緣層，使該些電子元件的底部與該電路基板之間形成有一空隙；以焊錫焊接該些電子元件的電接腳於該些電接點上，且該些電接點分別位於該電路基板與該些電接點分別對應之該些電子元件之間；及加熱封模樹脂材料覆蓋該些電子元件及該電路基板的至少一部分露出表面成一封裝模組，其中該封模樹脂材料 可流入該些電子元件底部的該空隙內，以包覆該些電接點上的焊錫，且該封模樹脂材料完全包覆該些電子元件之外部，使該些電子元件封裝後無外露，其中該絕緣層與該封膜樹脂材料具有不同的材質；其中該電路基板與該些電子元件沿著一第一方向排列，而沿著垂直該第一方向之方向觀測時，該絕緣層與該封膜樹脂材料以及該些電接腳部份重疊，且沿著垂直該第一方向之方向觀測時，該絕緣層與該些電子元件不重疊。
  13. 根據申請專利範圍第12項所述之封膜樹脂型模組的封裝方法，其中該封膜樹脂材料部分位於該些電子元件之面朝該電路基板之一側以及相對於該一側之相反側。
  14. 根據申請專利範圍第12項所述之封模樹脂型模組的封裝方法，其中備置該電路基板形成該電路圖案層之步驟中更包括：該電路基板的該至少一表面上形成一金屬層；及蝕刻該金屬層形成該電路圖案層。
  15. 根據申請專利範圍第14項所述之封模樹脂型模組的封裝方法，其中該金屬層的材質為銅(Cu)。
  16. 根據申請專利範圍第12項所述之封模樹脂型模組的封裝方法，其中該電路基板的材質包括FR-4基板材質、FR-5基板材質或BT覆晶(Flip Chip)基板材質。
  17. 根據申請專利範圍第12項所述之封模樹脂型模組的封裝方法，其中為一單面印刷電路板、雙面印刷電路板或多層印刷電路板。
  18. 根據申請專利範圍第12項所述之封模樹脂型模組的封裝方法，其中該絕緣層可由聚亞醯胺(polyimide)、聚萘二甲酸己二醇酯(polyethylene naphtalate)或聚乙烯對苯二甲酯(polyethy leneterephthalate)所形成。
  19. 根據申請專利範圍第12項所述之封模樹脂型模組的封裝方法，其中該電路基板上該些電接點的焊接面積小於該些電子元件電接腳的焊接面積。
  20. 根據申請專利範圍第19項所述之封模樹脂型模組的封裝方法，其中該些電接點焊接面積(PAD)縮小至該些電子元件焊接面積的85%~95%。
  21. 根據申請專利範圍第12項所述之封模樹脂型模組的封裝方法，其中以焊錫焊接該些電子元件的電接腳於該些電接點上的步驟，係使用表面黏著技術(Surface-mount Technology,SMT)將表面黏著元件(Surface-mount Devices,SMD)的該些電子元件包括電阻器、電容器、電感器或積體電路(IC)的電接腳焊接至該些電接點上。
  22. 根據申請專利範圍第12項所述之封模樹脂型模組的封裝方法，其中該封模樹脂材料包括環氧樹脂(Epoxy)類的樹脂(Resin)材質。
  23. 根據申請專利範圍第12項所述之封模樹脂型模組的封裝方法，其中加熱該封模樹脂材料覆蓋該些電子元件及該電路基板的至少一部分露出表面成該封裝模組的步驟中，更包括：備置一模具；將該電路基板置於該模具中；加熱該封模樹脂材料成液態；及灌入液態的該封模樹脂材料至該模具中，待冷卻後硬化定形成該封裝模組。
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