CN102464294B - 具有微机电元件的封装结构的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有微机电元件的封装结构及其制造方法，其中该具有微机电元件的封装结构包括：微机电元件，且该微机电元件具有多个电性接点；包覆该微机电元件与电性接点的封装层，且该微机电元件的底面外露于该封装层的下表面；嵌设于该封装层中的多条焊线，且各该焊线的一端连接该微机电元件的电性接点，而另一端外露于该封装层的下表面；以及设置于该封装层的下表面上的增层结构，该增层结构包括至少一个介电层以及多个形成于该介电层中并电性连接该焊线一端的导电盲孔。本发明的封装结构较容易精确控制对外的电性连接点的位置，且制造程序的相容性高，而有利于整体成本的降低。

Description

具有微机电元件的封装结构的制造方法

技术领域

本发明涉及一种封装结构及其制造方法，尤其涉及一种具有微机电元件的封装结构及其制造方法。

背景技术

微机电系统(Micro Electro Mechanical System，简称MEMS)是一种兼具电子与机械功能的微小装置，在制造上则通过各种微细加工技术来达成，其是将微机电元件设置于基板的表面上，并以保护罩或底胶进行封装保护，从而使内部的微机电元件不受外界环境的破坏，而得到具有微机电元件的封装结构。

请参阅图1，示出了现有的具有微机电元件的封装结构的剖视图。如图1所示，现有的具有微机电元件的封装结构是将例如为压力感测元件的微机电元件11接置于平面栅格阵列(land grid array，简称LGA)型态的基板10上，并利用打线方式从微机电元件11的电性连接端111电性连接至该LGA基板10的电性连接端101，而使该微机电元件11与基板10电性连接，最终再在封装基板10表面形成金属盖12，以将该微机电元件11包覆于其中，而该金属盖12用以保护该微机电元件11不受外界环境的污染破坏。而该微机电元件封装结构的缺点为体积过大，无法符合终端产品轻薄短小的需求。

请参阅图2，故为了缩小具有微机电压力感测元件的整体封装结构体积，FINEMEMS公司于2005年申请了晶圆级压力感测封装结构的专利申请(公开号为US2006/0185429)。该封装结构是将例如为压力感测元件的微机电元件11直接制造于硅基板13上，最后并在该微机电元件11上接合玻璃盖体14。

但是，在该硅基板13中形成感测腔体131及贯通硅基板13两表面的通孔132，因此需要使用硅贯孔(Through Silicon Via，简称TSV)技术，而该技术应用氢氧化钾(KOH)作为蚀刻剂以形成通孔或凹槽。

相比于前述第一种现有的技术结构，第2006/0185429号专利申请所揭示的结构虽可大幅缩小具有微机电元件的封装结构的整体体积，但是以TSV技术形成通孔及凹槽所花费的成本相当昂贵。

遂而如图3C所示，现今MEMS产业更演进至通过焊线221提供硅基板20上的微机电感测元件202的电性连接路径至封装结构表面。如此不仅能制造出体积大幅缩小的具有微机电元件的封装结构，且不需使用TSV技术，使制造成本大幅降低。

但是，请参阅图3A至图3C的现有的具有微机电元件的封装结构及其制造方法的剖视图。此第三种现有的技术结构的制造方法需要先以多条焊线22电性连接硅封盖21与该硅基板20上的电性连接垫201，之后再以封装层23包覆该硅封盖21及焊线22，以保护该焊线22不受外界环境破坏。之后再以研磨制造方法移除部分该封装层23与焊线22，以露出焊线221的一端。此时容易产生所露出焊线221的一端位置不一致的问题，这是因为该焊线221的外露一端位置取决于该焊线22的打线弧度及打线高度，其两者的掌控须非常精确，方能使该焊线221的外露一端位置保持一致。

因此，如何避免上述现有技术中的种种问题，使具有微机电元件的封装结构所外露焊线的一端位置较一致，并降低制造成本，实已成为目前亟欲解决的课题。

发明内容

有鉴于上述现有技术的缺失，本发明提供一种具有微机电元件的封装结构，包括：微机电元件，且该微机电元件具有多个电性接点；封装层，包覆该微机电元件与电性接点，且该微机电元件的底面外露于该封装层的下表面；多条焊线，嵌设于该封装层中，且各该焊线的一端连接该微机电元件的电性接点，而另一端外露于该封装层的下表面；以及增层结构，设置于该封装层的下表面上，该增层结构包括至少一个介电层以及多个形成于该介电层中并电性连接该焊线一端的导电盲孔。

本发明还揭露一种具有微机电元件的封装结构的制造方法，包括：制备具有相对的第一表面与第二表面的承载板；在该承载板的第一表面上设置多个微机电元件，各微机电元件具有多个电性接点；以多条焊线连接该电性接点与承载板的第一表面；在该承载板的第一表面上形成封装层，以包覆该微机电元件、电性接点与焊线；移除该承载板，以外露该焊线的一端；以及在外露该焊线的封装层表面上形成增层结构，该增层结构包括至少一个介电层以及多个形成于该介电层中并电性连接该焊线一端的导电盲孔。

由上可知，本发明的具有微机电元件的封装结构先以焊线电性连接至微机电元件，接着以封装层包覆该焊线与微机电元件，并移除承载板以使该焊线的一端外露，且利用该焊线的外露端以电性连接至外界。由于本发明焊线外露端的位置较容易控制，且本发明的制造方法也与现行的线路增层的流程相容性高，而有利于整体成本的降低。

附图说明

图1是一种现有的具有微机电元件的封装结构的剖视图；

图2是另一种现有的具有微机电元件的封装结构的剖视图；

图3A至图3C是又一种现有的具有微机电元件的封装结构及其制造方法的剖视图；

图4A至图4G是本发明的具有微机电元件的封装结构及其制造方法的第一实施例的剖视图，其中，图4B’与图4C’分别是图4B与图4C的俯视图，图4G’是图4G的另一实施例；以及

图5A至图5D是本发明的具有微机电元件的封装结构及其制造方法的第二实施例的剖视图。

主要元件符号说明

10          基板        11、31    微机电元件

101、111    电性连接端  12        金属盖

13、20      硅基板      131       感测腔体

132         通孔        14        玻璃盖体

202         微机电感测元件

22、221、33 焊线        21        硅封盖

201         电性连接垫  23、34    封装层

30          承载板      30a         第一表面

30b         第二表面    301         基材

302         粘着层      32          电性接点

35          增层结构    351         介电层

352         线路层      353         导电盲孔

36          防焊层      360         防焊层开孔

37          焊球        310         底面

340         下表面。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，附图所示的结构、比例、大小等均仅用以配合说明书所揭示的内容，以帮助本领域技术人员了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具有技术上的实质意义。任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上、下”及“一”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

第一实施例

请参阅图4A至图4G，其示出了本发明的具有微机电元件的封装结构及其制造方法的第一实施例的剖视图。其中，图4B’与图4C’分别是图4B与图4C的俯视图，图4G’是图4G的另一实施例。

首先，如图4A所示，制备具有相对的第一表面30a与第二表面30b的承载板30，该承载板30可包括基材301及贴附其上的粘着层302，且该粘着层302的外露表面为该第一表面30a，该基材301的外露表面为该第二表面30b，其中，该基材301可为含硅的材质。

如图4B与图4B’所示，在该承载板30的第一表面30a上设置多个微机电元件31，各微机电元件31具有多个设置于顶面的电性接点32，该微机电元件31可为陀螺仪(gyroscope)、加速度计(accelerometer)或射频微机电(RF MEMS)元件等。

另外要注意的是，该微机电元件31还可具有设置于其上的盖体(未图示)，以作为保护之用。

如图4C与图4C’所示，以多条焊线33连接该电性接点32与承载板30的第一表面30a，通过该基材301上的粘着层302固定焊线33的一端，使其不偏移。

如图4D所示，之后在该承载板30的第一表面30a上形成封装层34，以包覆该微机电元件31、电性接点32与焊线33。

如图4E所示，移除该承载板30，以外露该焊线33的一端，其中，移除该承载板30(使粘着层302与其上的结构分离)的方式可为照光、加热、蚀刻或研磨(lapping)。

如图4F所示，在外露该焊线33的封装层34表面上形成增层结构35，该增层结构35包括至少一个介电层351以及多个形成于该介电层351中并电性连接该焊线33一端的导电盲孔353，且在该增层结构35上形成防焊层36，该防焊层36中具有多个防焊层开孔360，以令该导电盲孔353的部分表面外露于该防焊层开孔360，再在各防焊层开孔360中外露的导电盲孔353上形成焊球37。

要注意的是，图4F所示的实施例是将对外电性连接的焊球37直接设置于连接该焊线33外露位置处的导电盲孔353上。然而，在其他实施例中，该增层结构35还可包括形成于该至少一个介电层351上的线路层352(请先参考图4G’)，且该导电盲孔353电性连接该线路层352与焊线33一端，并令该线路层352的部分表面(例如，非导电盲孔353端的表面)外露于该防焊层开孔360，亦即先通过该线路层352将该焊线33一端向外扇出(fan out)，再在各防焊层开孔360中外露的线路层352上形成焊球37(请先参考图4G’)。上述的实施例为本发明所属技术领域的普通技术人员能轻易了解，故在此不加以赘述。

如图4G所示，进行切单制造方法，以得到多个具有微机电元件的封装结构。

如图4G’所示，其为在外露该焊线33的封装层34表面上形成增层结构35的另一实施例。其中该增层结构35还包括形成于该至少一个介电层351上的线路层352，且该导电盲孔353电性连接该线路层352与焊线33一端，如此以完成线路重布(Redistribution Line，简称RDL)制造过程。

第二实施例

请参阅图5A至图5D，其示出了本发明的具有微机电元件的封装结构及其制造方法的第二实施例的剖视图。

本实施例大致与前一实施例相同，主要不同之处在于：本实施例的承载板30由单一材质所构成，且该承载板30的材质为金属，其中该金属以铝为较佳。如此，该焊线33的一端即可与金属材质的承载板30接着固定而不会偏移，其余可类推适用第一实施例，故在此不加以赘述。

本发明还揭露一种具有微机电元件的封装结构，包括：微机电元件31，且该微机电元件31具有多个电性接点32；封装层34，包覆该微机电元件31与电性接点32，且该微机电元件31的底面310外露于该封装层34的下表面340；多条焊线33，嵌设于该封装层34中，且各该焊线33的一端连接该微机电元件31的电性接点32，而另一端外露于该封装层34的下表面340；以及增层结构35，设置于该封装层34的下表面340上，该增层结构35包括至少一个介电层351以及多个形成于该介电层351中并电性连接该焊线33一端的导电盲孔353。

在上述的具有微机电元件的封装结构中，还可包括防焊层36，其设置于该增层结构35上。该防焊层36中具有多个防焊层开孔360，以令该导电盲孔353的部分表面外露于该防焊层开孔360。

另外，在前述的封装结构中，该增层结构35还可包括形成于该至少一个介电层351上的线路层，且该导电盲孔353电性连接该线路层与焊线33一端；还可包括防焊层36，其设置于该增层结构35上，该防焊层36中具有多个防焊层开孔360，以令该线路层的部分表面外露于该防焊层开孔360。

在所述的具有微机电元件的封装结构中，还可包括焊球37，其设置于各防焊层开孔360中外露的线路层上。

所述的具有微机电元件的封装结构中，该微机电元件31可为陀螺仪、加速度计或射频微机电元件。

综上所述，本发明的具有微机电元件的封装结构先以焊线电性连接至微机电元件，接着以封装层包覆该焊线与微机电元件，并移除承载版以外露出该焊线的一端，且利用该焊线的一端以电性连接至外界。相比于现有技术，由于本发明焊线外露端的位置容易控制，所以容易控制整体的精度与良率。此外，本发明的制造方法也与现行的线路增层的流程相容性高，而有利于整体成本的降低。

上述实施例用以例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修改。因此本发明的权利保护范围，应由权利要求书所限定。

Claims (10)

1.一种具有微机电元件的封装结构的制造方法，包括：

制备具有相对的第一表面与第二表面的承载板；

在该承载板的第一表面上设置多个微机电元件，各微机电元件具有多个电性接点；

以多条焊线连接该电性接点与承载板的第一表面；

在该承载板的第一表面上形成封装层，以包覆该微机电元件、电性接点与焊线，该焊线的一端齐平于该封装层的表面；

移除该承载板，以外露该焊线的一端；

在外露该焊线的封装层的表面上形成增层结构，该增层结构包括至少一个介电层以及多个形成于该介电层中的导电盲孔，该导电盲孔接触该封装层的表面所外露的焊线并电性连接该焊线的一端；以及

在该增层结构上形成防焊层，该增层结构位于该封装层与该防焊层之间。

2.根据权利要求1所述的具有微机电元件的封装结构的制造方法，其特征在于，该承载板包括基材及贴附其上的粘着层，且该粘着层的外露表面为该第一表面，该基材的外露表面为该第二表面。

3.根据权利要求1或2所述的具有微机电元件的封装结构的制造方法，其特征在于，该防焊层中具有多个防焊层开孔，以令该导电盲孔的部分表面外露于该防焊层开孔。

4.根据权利要求3所述的具有微机电元件的封装结构的制造方法，其特征在于还包括进行切单制造过程，以得到多个具有微机电元件的封装结构。

5.根据权利要求1或2所述的具有微机电元件的封装结构的制造方法，其特征在于，该增层结构还包括形成于该至少一个介电层上的线路层，且该导电盲孔电性连接该线路层与焊线一端。

6.根据权利要求5所述的具有微机电元件的封装结构的制造方法，其特征在于，该防焊层中具有多个防焊层开孔，以令该线路层的部分表面外露于该防焊层开孔。

7.根据权利要求6所述的具有微机电元件的封装结构的制造方法，其特征在于还包括进行切单制造过程，以得到多个具有微机电元件的封装结构。

8.根据权利要求2所述的具有微机电元件的封装结构的制造方法，其特征在于，该基材为含硅的材质。

9.根据权利要求1所述的具有微机电元件的封装结构的制造方法，其特征在于，该承载板的材质是铝。

10.根据权利要求1所述的具有微机电元件的封装结构的制造方法，其特征在于，移除该承载板的方式是照光、加热、蚀刻或研磨。