CN102881704A - 光感测式半导体封装件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种光感测式半导体封装件及其制造方法。光感测式半导体封装件包括基板、封装体、感光芯片、屏蔽膜及聚光镜片。基板包括接地部。封装体形成于基板上且具有容置空间，容置空间贯穿封装体，以露出部分的基板。感光芯片设于从该容置空间露出的基板上。屏蔽膜形成于封装体的上表面上，并电性连接接地部。聚光镜片包括聚光部及容置部，容置部连接于聚光部且设于容置空间内，聚光部位于容置空间外，其中聚光部的外径大于容置部的外径。

Description

光感测式半导体封装件及其制造方法

技术领域

本发明是有关于一种半导体封装件及其制造方法，且特别是有关于一种光感测式半导体封装件及其制造方法。

背景技术

传统光感测器包括基板、感光芯片、铁框及镜片，基板设于铁框的下缘，感光芯片设于基板上，铁框围绕感光芯片，且其顶壁具有贯孔，镜片崁入贯孔内。

然而，铁框的价格昂贵，且镜片崁入贯孔内的方式导致镜片与铁框容易脱离，如此降低光感测器的耐用性及可靠度。

发明内容

本发明有关于一种光感测式半导体封装件及其制造方法，一实施例中，光感测式半导体封装件的聚光镜片不容易脱离。

根据本发明一实施例，提出一种光感测式半导体封装件。光感测式半导体封装件包括一基板、一封装体、一感光芯片、一屏蔽膜及一聚光镜片。基板包括一接地部。封装体形成于基板上且具有一容置空间，容置空间贯穿封装体，以露出部分的基板。感光芯片设于从该容置空间露出的基板上。屏蔽膜形成于封装体的上表面上，并电性连接接地部。聚光镜片包括聚光部及容置部，容置部连接于聚光部且设于容置空间内，聚光部位于容置空间外，其中聚光部的外径大于容置部的外径。

根据本发明另一实施例，提出一种光感测式半导体封装件的制造方法。制造方法包括以下步骤。提供一基板；设置一感光芯片于基板上，其中基板包括一接地部；形成一耐热膜于感光芯片的一上表面上；形成一封装体围绕感光芯片及耐热膜的外侧面，而形成一容置空间；形成一屏蔽膜电性连接接地部，其中屏蔽膜的一第一部分形成于封装体的上表面上，而屏蔽膜的一第二部分形成于耐热膜的上表面上；移除耐热膜及屏蔽膜的第二部分，以露出感光芯片；以及，设置一聚光镜片，其中聚光镜片包括一聚光部及一容置部，容置部连接于聚光部且设于容置空间内，聚光部位于容置空间外，其中聚光部的外径大于容置部的外径。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1A绘示依照本发明一实施例的光感测式半导体封装件的剖视图。

图1B绘示图1A的局部1B’的放大图。

图1C绘示图1A的感光芯片的俯视图。

图2A绘示依照本发明另一实施例的光感测式半导体封装件的剖视图。

图2B绘示图2A的俯视图。

图3A至3G绘示依照本发明一实施例的光感测式半导体封装件的制造过程图。

图4A至4G绘示依照本发明另一实施例的光感测式半导体封装件的制造过程图。

主要元件符号说明：

100、200：光感测式半导体封装件

110：基板

111、151：线路层

112、152：导电孔

113：接地部

114：对位标记

110s、120s：外侧面

110u、120u、155u：上表面

120：封装体

120b、150b：下表面

121：导通元件

130：屏蔽膜

131：第一部分

132：第二部分

140：聚光镜片

142：聚光部

142s：外曲面

141：容置部

143：滤光层

145：被动元件

150：感光芯片

150u：主动面

153：电性接点

155’：耐热膜

160、190：黏合胶

170：底胶

180：载板

230：导电材料

231：导通环

S：容置空间

P：切割道

具体实施方式

请参照图1A，其绘示依照本发明一实施例的光感测式半导体封装件的剖视图。光感测式半导体封装件100包括基板110、封装体120、屏蔽膜130、聚光镜片140、至少一被动元件145及感光芯片150。

基板110包括至少一线路层111及至少一导电孔112。当基板110包括多层线路层111，此些线路层111以导电孔112电性连接。基板110更包括至少一接地部113，其电性连接于基板110的线路层111。基板110具有一外侧面110s，接地部113内埋于基板110内部且从外侧面110s露出，使屏蔽膜130可电性接触到露出的接地部113。另一例中，接地部113亦可突设于基板110的上表面110u，且直接或通过转接垫(trace)电性连接于被动元件145及/或感光芯片150。

封装体120具有相对的上表面120u与下表面120b，封装体120以下表面120b形成于基板110上且具有容置空间S，其中容置空间S贯穿封装体120，而露出基板110的一部分。封装体120包覆被动元件145，一方面可有效保护被动元件145，另一方面可做为支撑及固定聚光镜片142，再者，封装体120是环绕着感光芯片150的周围，感光芯片150是设在容置空间S的底部，聚光镜片142的底部中间的部分是埋于容置空间S的顶部，聚光镜片142自然位于感光芯片150的正上方，因此本发明一实施例的光感测式半导体封装件100的设计不需另外对聚光镜片142与感光芯片150进行重新对位，可减少制作时的成本。

封装体120可包括酚醛基树脂(Novolac-based resin)、环氧基树脂(epoxy-basedresin)、硅基树脂(silicone-based resin)或其他适当的包覆剂。封装体120亦可包括适当的填充剂，例如是粉状的二氧化硅。一实施例中，封装体120可以是层压材料(lamination)或封胶(molding compound)。可利用数种封装技术形成封装体120，例如是压缩成型(compression molding)、注射成型(injection molding)或转注成型(transfer molding)。

屏蔽膜130形成于封装体120的上表面120u、封装体120的外侧面120s及基板110的外侧面110s，并接触从封装体120的外侧面120s露出的接地部113，以电性连接接地部113。由于屏蔽膜130围绕感光芯片150，因此可避免感光芯片150受到电磁干扰(EMI)。

屏蔽膜130的材料铝、铜、铬、锡、金、银、镍、不锈钢或上述材料的组合所制成，其可应用例如是化学蒸镀(Chemical Vapor Deposition，CVD)、无电镀(electroless plating)、电镀、印刷(printing)、喷布(spraying)、溅镀或真空沉积(vacuum deposition)等技术制成。屏蔽膜130可以是单层或多层结构，以三层结构来说，内层不锈钢层、中间层铜层，而外层不锈钢层；或者，屏蔽膜130双层结构，其内层铜层，而其外层不锈钢层。

聚光镜片140设于屏蔽膜130上且部分位于容置空间S内。聚光镜片140例如是透光镜片，进入聚光镜片140的光线聚焦后入射至感光芯片150。经由聚光镜片140的设置，可有效收集红外线幅射。

聚光镜片140包括容置部141及聚光部142，其中容置部141连接于聚光部142且设于容置空间S内，聚光部142露出于封装体120外，聚光部的形状例如但不限于曲面或棱镜，根据一实施例，聚光部142的外径大于容置部141的外径，使聚光部142的边缘部可抵靠于封装体120上，而不会轻易陷落到容置空间S内。光感测式半导体封装件100更包括黏合胶160，其形成于聚光镜片140与屏蔽膜130的交界处，以更加固定住聚光镜片140。

聚光部142例如是具有曲面轮廓。例如，聚光部142的外曲面142s球面、椭圆面、圆柱面或非球面。当外曲面142s非球面时，其数点的曲率半径可相异，使聚光镜片140的厚度可以薄化。另一例中，聚光部142可具有平面轮廓、曲面轮廓或其组合轮廓。

容置部141及聚光部142的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)或玻璃。

聚光镜片140更包括滤光层143，其一镀膜，且材料包含硅及/或锗。滤光层143的作用为过滤入射光的波长，减少不必要的波长的光线进入聚光镜片内造成杂讯，可提高感光芯片的感光灵敏度。

本例中，感光芯片150与聚光镜片140隔离，例如，聚光镜片140与感光芯片150之间包含一空间，此空间内可充满气体，如空气。另一例中，光感测式半导体封装件100的空间更包括透光胶(未绘示)，其形成于感光芯片150与聚光镜片140之间的空间，例如，透光胶填满该空间或仅填入部分空间。经由透光胶的设计，使感光芯片150与聚光镜片140更紧密地结合。

被动元件145设于基板110的上表面110u上，且电性连接于基板110。被动元件145例如是电阻、电容及/或电感。

请参照图1B，其绘示图1A的局部1B’的放大图。感光芯片150例如是红外线感光芯片，其设于从容置空间S露出的基板110上。感光芯片150包括至少一线路层151及至少一导电孔152。当感光芯片150包括多层线路层151时，此些线路层151以导电孔152电性连接。

感光芯片150具有相对的主动面150u及另一表面，如下表面150b。感光芯片150包括电性接点153，电性接点例如是焊球、导电柱或凸块。主动面150u朝向聚光镜片140，用以接收来自于聚光镜片140的光线并据以输出信号从电性接点153进入基板110。电性接点153形成于下表面150b上。感光芯片150从主动面150u露出，以接收来自于聚光镜片140的聚焦光线。根据一实施例，聚光镜片140的聚光部142的外曲面142s相距感光芯片150的距离介于0.5至1.2毫米之间，使光线经过聚光部142聚焦的焦点可刚好落于感光芯片150中例如是落于二极管结构154上，如此可使二极管结构154接受较高或最高强度的光线，而提升感光可靠度。

此外，光感测式半导体封装件100更包括底胶(underfill)170，其形成于感光芯片150与基板110之间的空间，并包覆感光芯片150的电性接点153。另一例中，可省略底胶170，在此设计下，部分封装体120可形成于感光芯片150与基板110之间的空间。此外，上述封装体120覆盖位于感光芯片150边缘的底胶170。

请参照图1C，其绘示图1A的感光芯片的俯视图。黏合胶160沿一封闭环形延伸，然亦可沿一开放环形延伸；或者，黏合胶160包括数个子黏合胶，其彼此分离地形成于聚光镜片140与屏蔽膜130的交界处。

请参照图2A，其绘示依照本发明另一实施例的光感测式半导体封装件的剖视图。光感测式半导体封装件200包括基板110、封装体120、屏蔽膜130、聚光镜片140、感光芯片150及至少一导通元件121。

根据本发明一实施例，导通元件121包含导通环231及导电材料230，其中导电材料230形成于导通环231内，并电性连接屏蔽膜130与基板110的接地部113。导电材料230从基板110的上表面110u露出，使导电材料230可电性接触到接地部113。本例中，接地部113可不从基板110的外侧面110s露出，然另一例中亦可露出。

请参照图2B，其绘示图2A的俯视图。导导通元件121沿一封闭环形延伸，且环绕感光芯片150。另一例中，导通元件121可沿一开放环形延伸。由图2B可知，黏合胶160沿一封闭环形延伸，然亦可沿一开放环形延伸；或者，黏合胶160包括数个子黏合胶，其彼此分离地形成于聚光镜片140与屏蔽膜130的交界处。

请参照图3A至3G，其绘示依照本发明一实施例的光感测式半导体封装件的制造过程图。

如图3A所示，提供基板110。

如图3A所示，可采用表面贴合技术(Surface Mount Technology，SMT)，设置置少一感光芯片150及至少一被动元件145于基板110上。基板110包括至少一接地部113(图1B)。感光芯片150例如是红外线感光芯片，其通过设于其下表面150b的电性接点153设于且电性连接于基板110的上表面110u上。

如图3A所示，可采用例如是点胶工艺，形成底胶170包覆感光芯片150的电性接点153，以保护电性接点153。

如图3B所示，可采用例如是贴附方式，形成耐热膜155’于感光芯片150的主动面150u上。

如图3C所示，可采用例如是压缩成型(compression molding)、注射成型(injection molding)或转注成型(transfer molding)，形成封装体120包覆被动元件145，且围绕感光芯片150及耐热膜155’的侧面，而形成容置空间S，其中感光芯片150及耐热膜155’位于容置空间S内。本例中，封装体120接触感光芯片150的外侧面，产生稳固感光芯片150的作用。

如图3D所示，单一化封装体120及基板110。例如，可采用刀具或激光，形成至少一切割道P经过封装体120及基板110，以单一化封装体120及基板110。单一化后的封装体120及基板110分别形成外侧面120s及外侧面110s，其中接地部113从基板的外侧面110s露出。本例中，切割道P经过整个封装体120及基板110，以完全切断封装体120及基板110，如此的切割方式称为”全穿切(full-cut)”；然另一例中，基板110或封装体120亦可分二次切断，如此的切割方式称为”半穿切(half-cut)”。在以半穿切方式所形成的结构中，基板110的外侧面与封装体120的外侧面形成一左右段差结构。

在单一化步骤前，可设置图3C的结构于一具有黏贴层的载板180上，然后在单一化步骤中，切割道P经过部分的载板180，以完全切断封装体120及基板110。

如图3E所示，可采用材料形成技术，形成屏蔽膜130电性连接接地部113，其中屏蔽膜130的第一部分131形成于封装体120的上表面120u及外侧面120s上，并电性接触于从基板110的外侧面110s露出的接地部113，而屏蔽膜130的第二部分132形成于耐热膜155’的上表面155u上。上述材料形成技术例如是化学蒸镀(Chemical Vapor Deposition，CVD)、无电镀(electroless plating)、电镀、印刷(printing)、喷布(spraying)、溅镀或真空沉积(vacuum deposition)。

如图3F所示，可采用例如是剥膜(peel)方式，移除耐热膜155’及屏蔽膜130的第二部分132，以露出感光芯片150。由于屏蔽膜130紧密地连结于封装体120上，故在剥膜的过程中，屏蔽膜130的第一部分131不会轻易地从封装体120脱离。

如图3G所示，可采用表面贴合技术或插置方式，设置聚光镜片140的一部份于屏蔽膜130上，其中聚光镜片140的另一部分位于容置空间S内，且与感光芯片150之间隔着一空间，此空间充满气体，如空气。此外，此空间可不存有任何实体元件。另一例中，在设置聚光镜片140于屏蔽膜130上之前，可填入透光胶(未绘示)于容置空间S内，使聚光镜片140与感光芯片150之间隔着透光胶。

然后，可选择性地形成黏合胶160于聚光镜片140的边缘，以更稳定的固定聚光镜片140于屏蔽膜130上。黏合胶160例如是紫外光胶，其在经过紫外光照射后固化，以把聚光镜片140黏合于屏蔽膜130上。

请参照图4A至4G，其绘示依照本发明另一实施例的光感测式半导体封装件的制造过程图。

如图4A所示，可采用图案化技术，形成至少一导通环231贯穿封装体120，以露出基板110的接地部113。虽然未绘示，然从图4A的俯视方向看去，导通环231沿一封闭环形(如图2B)或一开放环形环绕感光芯片150。上述图案化技术例如是微影工艺(photolithography)、化学蚀刻(chemical etching)、激光钻孔(laserdrilling)或机械钻孔(mechanical drilling)。

基板110更包括至少一对位标记114，其位于基板110的边缘，且未受到封装体120的覆盖。对位标记114可作为后续单一化步骤中基板对位之用。

如图4B所示，可采用上述材料形成技术，形成至少一导电材料230于对应的导通环231内，并延伸至电性接触于从导通环231露出的接地部113。导电材料230与导通环231构成导通元件121。本例中，导电材料230填满导通环231；另一例中，导电材料230一薄层，其形成于导通环231的内侧壁上。

如图4C所示，可采用例如是贴合方式，形成至少一耐热胶190覆盖基板110的对位标记114，避免对位标记114受到后续形成的屏蔽膜130的覆盖。

如图4D所示，可采用上述材料形成技术，全面性地形成屏蔽膜130于封装体120的上表面120u及基板110上表面110u上，其中屏蔽膜130包括第一部分131及第二部分132，第一部分131形成于封装体120的上表面120u上，并电性接触于从封装体120的上表面120u露出的导电材料230，以电性连接于接地部113，而第二部分132形成于耐热膜155’的上表面155u上。

形成屏蔽膜130之前，可设置图4C的结构于一具有黏贴层的载板180’上，以固定图4C的结构。

如图4E所示，可采用例如是剥膜方式，移除耐热胶190，而露出对位标记114。耐热胶190移除后，形成于其上的屏蔽膜130也一并被移除，而露出对位标记114，以利后续单一化工艺的基板对位。

如图4F所示，分离载板180’与基板110。

如图4G所示，可采用刀具或激光，单一化基板110及封装体120。单一化工艺中，可将基板110置于上述载板180上，并经由露出的对位标记114进行基板110的定位，以准确地单一化基板110及封装体120。

本例中，切割道P经过整个封装体120及基板110，以完全切断封装体120及基板110，如此的切割方式称为”全穿切”；然另一例中，基板110或封装体120亦可分二次切断，如此的切割方式称为”半穿切”。在以半穿切方式所形成的结构中，基板110的外侧面与封装体120的外侧面形成一左右段差结构。

然后，可采用相似于上述的剥膜方式(图3F)，移除耐热膜155’及屏蔽膜130的第二部分132，以露出感光芯片150。然后，可采用相似于上述表面贴合技术或插置方式(图3G)，设置聚光镜片140于屏蔽膜130上，其中聚光镜片140部分位于容置空间S内，且与感光芯片150之间隔着气体，如空气。然后，可选择性地形成黏合胶160(图2A)于聚光镜片140的边缘，以固定聚光镜片140于屏蔽膜130上。至此，形成至少一如图2A所示的光感测式半导体封装件200。

综上所述，虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (12)

1.一种光感测式半导体封装件，包括：

一基板，包括一接地部；

一封装体，包含一上表面及一下表面，该下表面与该基板连结，且具有一容置空间，该容置空间贯穿该封装体，以露出部分的该基板；

一感光芯片，设于从该容置空间露出的该基板上；

一屏蔽膜，形成于该封装体的该上表面上，并电性连接该接地部；以及

一聚光镜片，包括一聚光部及一容置部，该容置部连接于该聚光部且设于该容置空间内，该聚光部位于该容置空间外，其中该聚光部的外径大于该容置部的外径。

2.如权利要求1所述的光感测式半导体封装件，其中该封装体更具有一导通元件，该导通元件形成于该基板与该屏蔽膜之间，并电性连接该屏蔽膜与该基板的该接地部。

3.如权利要求2所述的光感测式半导体封装件，其中该导通元件环绕该感光芯片。

4.如权利要求2所述的光感测式半导体封装件，其中该导通元件包括一导通环及一导电材料，该导电材料形成于该导通环内。

5.如权利要求1所述的光感测式半导体封装件，其中该封装体及该基板各具有一外侧面，该接地部从该基板的该外侧面露出，该屏蔽膜更形成于该封装体的该外侧面及该基板露出的该接地部上。

6.如权利要求1所述的光感测式半导体封装件，其中该感光芯片一红外线感光芯片。

7.如权利要求1所述的光感测式半导体封装件，其中该感光芯片具有一主动面及相对该主动面的一另一表面且包括一电性接点，该电性接点形成于该另一表面上，该主动面接收光线并据以输出信号从该电性接点进入该基板。

8.如权利要求1所述的光感测式半导体封装件，其中该感光芯片与该聚光镜片之间隔着一空间。

9.如权利要求1所述的光感测式半导体封装件，其中该聚光部的外曲面相距该感光芯片的距离介于0.5至1.2毫米之间。

10.一种光感测式半导体封装件的制造方法，包括：

提供一基板；

设置一感光芯片于该基板上，其中该基板包括一接地部；

形成一耐热膜于该感光芯片的一上表面上；

形成一封装体围绕该感光芯片及该耐热膜的外侧面，而形成一容置空间；

形成一屏蔽膜电性连接该接地部，其中该屏蔽膜的一第一部分形成于该封装体的该上表面上，而该屏蔽膜的一第二部分形成于该耐热膜的上表面上；

移除该耐热膜及该屏蔽膜的该第二部分，以露出该感光芯片；以及

设置一聚光镜片，其中该聚光镜片包括一聚光部及一容置部，该容置部连接于该聚光部且设于该容置空间内，该聚光部位于该容置空间外，其中该聚光部的外径大于该容置部的外径。

11.如权利要求10所述的制造方法，其中该基板具有一对位标记，于形成该屏蔽膜电性连接该接地部的该步骤之前，该制造方法更包括：

形成一耐热胶覆盖该基板的该对位标记；

于形成该屏蔽膜电性连接该接地部的该步骤之后，该制造方法更包括：

移除该耐热胶，以露出该对位标记；以及

经由该对位标记，单一化该基板及该封装体。

12.如权利要求10所述的制造方法，更包括：

形成一黏合胶于该聚光镜片的边缘，以固定该聚光镜片于该屏蔽膜上。

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