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CN105848458A - 电磁波屏蔽结构 - Google Patents

电磁波屏蔽结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种能够有效地屏蔽电子元件的电磁波的结构。电磁波屏蔽结构通过形成用于屏蔽其中的电磁波的功能层可以从根本上阻止电磁干扰(EMI)泄漏并且有效地屏蔽各种电子器件的电磁波。

Description

电磁波屏蔽结构
技术领域
本发明涉及一种能够有效地屏蔽电子元件的电磁波的结构。
背景技术
最近，随着电子产品的元件集成化和处理速度的加速，每个元件的性能被最大化，但是存在的问题是出现了相邻元件之间的电磁干涉引起的故障、性能降低和退化。
通过使用金属构件在功能上分类的单元器件上实施电磁干扰(EMI)屏蔽以防止相邻电子元件之间的电磁干扰并且提高性能。
然而，在金属构件的情况下，存在的问题是，应当广泛覆盖目标器件并且还应当覆盖相邻器件以及与相应的性能无关的器件，并且应当根据电子元件考虑金属构件的高度、金属构件的材料厚度等。另外，由于难以完全执行屏蔽电磁干扰，所以在安装电子元件的印刷电路板表面上以及在与上述金属构件耦接的部分上频繁发生EMI泄漏。
发明内容
本发明涉及一种电磁波屏蔽结构，所述结构通过形成用于屏蔽其中的电磁波的功能层能够从根本上阻止EMI泄漏，并且通过有效地屏蔽电磁波对各种电子器件的干扰使电子元件的性能降低和故障最小化。
根据本发明的一个方面，提供了一种电磁波屏蔽结构，包括：产生电磁波的电磁波产生源；屏蔽结构，设置成包围所述电磁波产生源；以及用于屏蔽电磁波的金属层，在所述屏蔽结构的上部和侧部的内表面上具有表面粗糙度。
根据本发明的实施例，电磁波屏蔽结构通过形成用于屏蔽其中的电磁波的功能层可以从根本上阻止EMI泄漏，并且通过有效地屏蔽电磁波对各种电子器件的干扰使电子元件的性能降低和故障最小化。
特别地，该电磁波屏蔽结构通过使用表面处理结构以及镀层在其中形成功能层可以防止在检查电子元件的可靠性时发生侧滑现象或起泡(blister)现象(在元件的表面上形成例如起泡的缺陷)，并且通过使电磁波屏蔽结构的侧部的屏蔽率最大化可以增强可靠性。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，本领域普通技术人员将更加理解本发明的上述和其他目的、特征和优点，其中：
图1是应用了根据本发明的一个实施例的电磁波屏蔽结构的封装的方案视图；
图2是图1中的电磁波屏蔽结构的放大的方案视图；
图3是图示了根据本发明的一个实施例的实施屏蔽结构的表面粗糙度的处理的流程图；
图4A是根据本发明的一个实施例的屏蔽结构的右侧内表面的放大照片，并且图4B是其左侧内表面的放大照片；
图5A至图5C是示出了根据本发明的一个实施例的屏蔽结构的上部和侧部的内表面的表面粗糙度的范围是否发生起泡现象的结果的表格；
图6是根据本发明的一个实施例的用于屏蔽电磁波的金属层的厚度的屏蔽效果的实验曲线图；并且
图7是示出了在具有与图6相同的结构的屏蔽结构中在1至10GHz的高次谐波带的电磁波屏蔽效率的实验曲线图。
具体实施方式
以下将参照附图详细描述根据本发明的配置和操作。在本发明的以下描述中，相同的元件代表相同的附图标记，而不论符号，并且因此不重复其描述。虽然这些术语，如第一、第二等，可以用于描述多个元件，但是这些元件不得限于上述术语。上述术语仅仅用于使一个部件与另一个部件区分开。
图1是应用根据本发明的一个实施例的电磁波屏蔽结构的封装的方案视图，并且图2是图1中的电磁波屏蔽结构的放大的方案视图。
参见图1和图2，根据本发明的实施例的电磁波屏蔽结构可以包括：电磁波产生源20，其产生电磁波；屏蔽结构100，设置成包围电磁波产生源20；以及用于屏蔽电磁波的金属层120和130，在屏蔽结构100的上部的内表面131和屏蔽结构100的侧部的内表面121上具有表面粗糙度。
特别地，通过在屏蔽结构100的内表面上执行物理或化学处理来对用于屏蔽电磁波的金属层120和130进行表面处理。用于屏蔽电磁波的金属层120和130可以通过以施镀方法等在经过表面处理的表面上形成金属层来防止由于屏蔽结构的表面与金属层之间的不同材料的属性引起的材料之间的热膨胀系数不协调，以及由于表面能的差异引起的不良粘合，并且可以通过确保足以提供锚定能(anchoring energy)的表面积来防止起泡现象和侧滑现象。特别地，在此结构中，薄膜也均匀地形成在侧部上以防止屏蔽结构的侧部产生的电磁干扰(EMI)泄漏，并且因此可以增加屏蔽性能。
如图1所示，根据本发明的实施例的屏蔽结构100可以形成为完全覆盖并包围成为多个电磁波产生源20的电子元件或电子设备。
当然，在这种情况下，电磁波产生源20形成为安装在基板(例如，印刷电路板10)上。屏蔽结构100形成为与印刷电路板10紧密接触，并且在这种情况下，特别地，可以在屏蔽结构100和印刷电路板10之间的接触部分实施根据本发明的实施例的用于屏蔽电磁波的金属层，从而在接触面(耦接表面)上阻止EMI泄漏。
具体地讲，可以用物理处理或化学处理来实施屏蔽结构100以使屏蔽结构100具有均匀的表面粗糙度。当通过施镀工艺等在具有表面粗糙度的内表面上形成薄金属层时，金属层也可以形成为具有均匀的表面粗糙度。
形成在屏蔽结构100的内表面上的表面粗糙度可以形成为使得屏蔽结构100的上部的表面粗糙度与其侧部的表面粗糙度相同，但是也可以根据电磁波的影响程度形成为使得屏蔽结构的上部的表面粗糙度与其侧部的表面粗糙度互不相同。
在本发明的实施例中，屏蔽结构的上部的表面粗糙度(Ra)可以在1μm至7.5μm的范围内，并且屏蔽结构的侧部的表面粗糙度可以在0.05μm至3.5μm的范围内。当表面粗糙度在此范围之外时，在界面处发生金属层与屏蔽结构的表面之间的起泡现象或剥落(chipping)现象(其是局部划痕)的缺陷显著增加。
另外，如上所述，本发明的实施例的屏蔽结构的表面粗糙度可以通过物理和化学处理在屏蔽结构的内表面上执行表面处理然后形成金属层而使表面粗糙度自然传递到金属层上的方法实施。或者，当屏蔽结构的内表面上形成金属层时，可以通过图案化金属层执行表面粗糙度处理。
图3是图示了根据本发明的实施例的实施屏蔽结构的表面粗糙度的过程的流程图。
参见图3，为了在根据本发明的实施例的屏蔽结构上形成具有表面粗糙度的用于屏蔽电磁波的金属层，首先在屏蔽结构的内表面上附连泡沫式胶带(foam type tape)，并且形成实施表面粗糙度的区域。
此后，执行表面处理过程以在屏蔽结构的内表面上实施表面粗糙度。表面处理过程可以通过化学表面处理或物理表面处理方法来执行。
化学表面处理方法包括，例如，使用乙二醇醚的溶胀方法，使用蚀刻溶液(例如，KMnO4)的蚀刻方法，或使用例如硫酸的酸性溶液的中和方法。
物理表面处理可以包括使用电子束(E-Beam)、紫外线(UV激光器)或CO2激光器实施表面粗糙度的方法。例如，当在电子能为30keV、电子束直径为30μm至50μm并且作用时间为10至20分钟的条件下执行处理时，可以获得如图4所示的表面粗糙度。图4A是本发明的实施例的屏蔽结构的右侧内表面的放大照片，并且图4B是屏蔽结构的左侧内表面的放大照片。即使在这种情况下，如上所述，优选的是，屏蔽结构的上部的内表面的表面粗糙度(Ra)在1μm至7.5μm的范围内，并且其侧部的内表面的表面粗糙度(Ra)在0.05μm至3.5μm的范围内。特别地，为了增加上部与下部在如上所述的范围内的结合的效果，进一步优选的是，上部的内表面的表面粗糙度(Ra)在1μm至7.0μm的范围内，并且侧部的内表面的表面粗糙度(Ra)在0.1μm至3.0μm的范围内。
当表面粗糙度在如上所述的范围之外时，由起泡现象引起的缺陷率显著增多。
图5A至图5C是示出了在根据本发明的实施例的屏蔽结构的上部和侧部的内表面的表面粗糙度的范围内是否发生起泡现象的结果的表格。
参见图5A，图5A所示的表格的结果示出了有关根据本发明的实施例的屏蔽结构的上部的内表面的表面粗糙度的发生起泡现象或粘合性能的可靠性等的实验结果。如图5A所示，屏蔽结构的上部的内表面与电磁波直接影响的区域对应。当表面粗糙度小于1.0μm时，发生起泡现象，并且增加了总面积上的空隙(void)面积，并且因此可以确认显著降低了相对粘合强度。另外，当屏蔽结构的上部的内表面的表面粗糙度大于7.5μm时，可以确认再次发生起泡现象并且表面粘性合降低。也就是说，在屏蔽结构的上部的内表面的情况中，当表面粗糙度(Ra)满足1μm至7.5μm的范围时，不发生起泡现象，并且粘合强度在201.5至212.4gf/cm的范围内，并且因此，可以确认确保了非常高的可靠性。
图5B是示出了根据本发明的实施例的屏蔽结构的侧部的表面粗糙度的变化是否发生起泡现象或剥落现象并且评估粘合可靠性的实验结果表格。参见图5B，当屏蔽结构的侧部的表面粗糙度在0.05μm至3.5μm的范围内时，相比于整个区域，不发生起泡现象或剥落现象，并且粘合强度也优异，在208.4至231.4gf/cm的范围内。然而，当表面粗糙度在此范围之外时，发生起泡现象或剥落现象，并且粘合强度显著降低到例如123.3gf/cm。当表面粗糙度小于0.05μm时，几乎不表现出表面粗糙度处理的效果。
图5C示出了基于在图5A和图5B的表面粗糙度的范围内的上部和侧部的表面的表面粗糙度的结合测量的高频屏蔽率和低频屏蔽率的结果之间的比较。
如图5C所示，表面粗糙度在1.0μm至7.0μm的范围内的根据本发明的实施例的屏蔽结构的上部的内表面与表面粗糙度在0.1μm至3.0μm的范围内的屏蔽结构的侧部的内表面结合的实验性实例中，可以确认低频屏蔽率和高频屏蔽率非常出色。在图5A和图5B中，当上部的内表面的表面粗糙度在7.0μm至7.5μm的范围内时，起泡现象防止效率或粘合可靠性很出色，但是当侧部的内表面的表面粗糙度在0.05μm至0.1μm或在3.0μm至3.5μm的范围内变化时，造成了低频和高频屏蔽率的一些损失。
因此，优选的是，根据本发明的实施例的屏蔽结构的上部的内表面的表面粗糙度(Ra)在1μm至7.5μm的范围内，并且侧部的内表面的表面粗糙度(Ra)在0.05μm至3.5μm的范围内。特别地，为了进一步增加在上部与下部在如上所述的范围内的结合的情形中的效果，进一步优选的是，上部的内表面的表面粗糙度(Ra)在1μm至7.0μm的范围内，并且侧部的内表面的表面粗糙度(Ra)在0.1μm至3.0μm的范围内。
在形成表面粗糙度的处理之后，可以通过第一施镀过程形成金属层。在这种情况下，金属层具有通过无电镀形成的第一金属层(例如，铜金属层)，并且铜金属层通过屏蔽结构的表面的表面粗糙度可以具有提高的对表面的粘附力，并且可以形成为具有均匀的表面粗糙度。
此后，可以执行通过第二施镀过程在如上所述的第一金属层上层叠至少两个层的处理。可以在使用电镀方法在第一金属层上层压铜和镍的金属层的结构中实施该金属层。
随后，去除泡沫式胶带，并且完成此处理。当去除泡沫式胶带时，可以显著减少在接触的金属层的界面上产生的毛刺。
在如上所述的过程中，在本发明的实施例中用于屏蔽电磁波的金属层的厚度可以在0.1μm至15μm的范围内，并且特别地，当厚度在12μm或更小的范围内时，与当不存在金属层时测量的屏蔽率相比，效率可以增加大约250％。
图6是在30MHz至1GHz的低频带电磁波屏蔽效率的实验结果，当在本发明的实施例中用于屏蔽电磁波的金属层由无电镀的铜镀层形成为12μm厚度时，屏蔽结构的上部的表面粗糙度在1.0μm至7.0μm的范围内，平均值为5μm，并且屏蔽结构的侧部的表面粗糙度在0.1μm至3.0μm的范围内，平均值为2μm。作为比较例，通过喷涂工艺形成的厚度为20μm的银金属层、形成的厚度为350μm的铝带以及通过镀银(SPT)形成的厚度为6μm的银互相比较。结果，在整个频率带中，无电镀的铜镀层形成为12μm厚度的实例中的屏蔽效率很高(提高大约4dB，250％)。
图7是示出了在具有与图6相同的结构的屏蔽结构中在1至10GHz的高次谐波带的电磁波屏蔽效率的曲线图，以及形成金属层的实例的屏蔽效率与未形成金属层的比较例的屏蔽效率相比的曲线图。一般来讲，确认在根据本发明的实施例的屏蔽结构中，屏蔽效率提高大约25dB。
尽管以上详细描述了实施例，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以做出多种变化。发明的精神和范围不受本发明的详细描述的限制，而是由所附权利要求书限制，并且包含落入所附权利要求书的范围内的等同形式。
<附图标记说明>
10：印刷电路板
20：电磁波产生源
30：相邻的器件
100：屏蔽结构
120、130：用于屏蔽电磁波的金属层
121、131：表面
122、132：金属镀层

Claims (10)

1.一种电磁波屏蔽结构，包括：
电磁波产生源，配置成产生电磁波；
屏蔽结构，设置成包围所述电磁波产生源的至少一部分；以及
金属层，形成在所述屏蔽结构的上部和侧部的内表面上并且具有预定的表面粗糙度。
2.根据权利要求1所述的电磁波屏蔽结构，其中，所述屏蔽结构的上部和侧部的内表面具有相同的表面粗糙度。
3.根据权利要求1所述的电磁波屏蔽结构，其中，所述屏蔽结构的上部和侧部的内表面具有不同的表面粗糙度。
4.根据权利要求1所述的电磁波屏蔽结构，其中，所述屏蔽结构的上部的内表面的表面粗糙度(Ra)在1μm至7.0μm的范围内。
5.根据权利要求4所述的电磁波屏蔽结构，其中，所述屏蔽结构的侧部的内表面的表面粗糙度(Ra)在0.1μm至3.0μm的范围内。
6.根据权利要求1所述的电磁波屏蔽结构，其中，所述金属层的厚度在1μm至10μm的范围内。
7.根据权利要求6所述的电磁波屏蔽结构，其中，所述表面粗糙度形成在所述屏蔽结构的上部和侧部的内表面上。
8.根据权利要求6所述的电磁波屏蔽结构，其中，所述表面粗糙度通过图案化所述金属层形成。
9.根据权利要求1所述的电磁波屏蔽结构，其中，所述金属层包括第一金属层以及形成在所述第一金属层上的第二金属层。
10.根据权利要求9所述的电磁波屏蔽结构，其中，所述第一金属层包括铜，并且所述第二金属层包括铜和镍中的至少一种。
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