CN105742253B - 安装影像传感器的印刷电路板总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种印刷电路板总成与一种用以组装该印刷电路板总成的方法。该印刷电路板总成包括一印刷电路板、一影像感测芯片及一保护层。该印刷电路板包括一第一绝缘层、一第二绝缘层、一第一导电层、一第二导电层，及一第三导电层。该影像感测芯片具有数个接合垫及经该第二开口面朝下的一传感器部。该印刷电路板总成能作为一影像感测模块并使得该模块具有最小的厚度。

Description

安装影像传感器的印刷电路板总成

技术领域

本发明关于一种印刷电路板总成，特别是关于一种安装影像传感器的印刷电路板总成。

背景技术

硅芯片或集成电路乃是电子设备的核心组件，通常以封装的形式存在。随着制造技术的研发及对最终产品轻薄设计的需求，不同的封装方法发明出来以满足该需求。在大部分的时间里，硅芯片是密封于如环氧树脂的保护材料中。有某些例子，特别是当硅芯片是感测设备，如指纹感测芯片时，该硅芯片需要被装设在基板上，并露出其表面。同时，对于指纹辨识装置来说，封装传感器的厚度必须越薄越好。因此，接合硅芯片到基板的技术扮演了非常重要的角色。前述的接合要确保其间良好的电路连接，且要足够坚硬以支撑指纹辨识测芯片，抵抗外来施加的剪力。

传统的打线接合可应用于上面提到的需求。请参阅图1。一印刷电路板1具有一开口2。一芯片3以晶粒的形式存在，要装设于印刷电路板1上，并在开口2之上。在芯片3的表面上有许多的附着垫4。某些接点5排列在印刷电路板1上。藉由打线接合，金线6形成以连接相关的附着垫4与接点5。为了固定印刷电路板1与芯片3，一层胶(未绘示)可施加到印刷电路板1与芯片3间的接口上。对某些电子设备而言，厚度是非常重要的。用于印刷电路板1与芯片3的打线接合并不适用，这是因为金线6的高度H超过印刷电路板1将占据印刷电路板1上更多的空间，并造成电子设备的厚度更厚。

覆晶技术是另一种实现上述的需求常用的方式。以图1相同的组件来说明，请见图2。要注意的是接近制造流程末端，芯片3的附着垫4会被金属化以使它们更容易接受焊料，这通常包括几个处理过程。焊料球7的小点接着沉积于每一个金属化垫4，芯片3继而由晶圆中切出。为了黏附该些翻覆的芯片3到印刷电路板1，芯片3倒置以将焊料球7向下放置于其下印刷电路板1上的接点5上。该些焊料球7接着再被融化来生成电连接，通常使用热超声接合或回流焊接工艺。这也留下了芯片的电路与其下的安装部分间的小空间。

覆晶技术的一个挑战是芯片3内热应力的热消散问题。胶(未绘示)可被用作热桥来确保焊料球7不因芯片3与印刷电路板1的差异受热而受应力。该胶分布在芯片3与印刷电路板1间热，因膨胀造成的不匹配，防止应力集中在焊料球7上，而这会导致过早失效。当芯片逻辑闸的扇出增加且用于焊接相关的垫变得更小，用于焊料球的这种胶的热消散效用变得更糟。同时，如果芯片3是指纹辨识传感器芯片，芯片与印刷电路板间的接合力可能不足以抵抗由手指施加的外力。

因此，一种具有芯片的改良印刷电路板总成结构，尤其是具有一种影像传感器芯片，横跨开口装设在印刷电路板上，实为业界所需。特别是，芯片与印刷电路板间的接合力应能抵抗施加于芯片上的外力。

发明内容

本段文字提取和编译本发明的某些特点。其他特点将被揭露于后续段落中。其目的在涵盖附加的权利要求书的精神和范围中，各式的修改和类似的排列。

由以上的说明可知，目前具有影像传感器芯片的印刷电路板总成，其厚度未能进一步减缩；芯片与印刷电路板间的接合力尚无法有效抵抗施加于芯片上的外力；又芯片与印刷电路板间的接合产生的热消散问题，仍是一个瓶颈。

为了解决以上问题，本发明的一个态样为一种印刷电路板总成，其包含：一印刷电路板，包含：一第一绝缘层，具有一第一开口形成于其中；一第二绝缘层，具有一第二开口形成于其中；一第一导电层，于该第一绝缘层的部分上表面上形成一特定电路；一第二导电层，于该第一绝缘层与该第二绝缘层间形成另一特定电路与多个接点；及一第三导电层，于该第二绝缘层的部分下表面上形成又一特定电路，该第二开口小于第一开口且形成于第一开口之下；一平台形成于该第二绝缘层的上表面上，被该第一开口周边所包围；该多个接点形成于平台上；及一影像感测芯片，具有多个接合垫及面朝下经该第二开口的一传感器部，每一接合垫连接到一对应的接点而固定于该平台上。

该接合垫与对应的接点由导电胶连接，最好该导电胶为银胶。该第一绝缘层的侧壁与影像感测芯片的周边间之间隙由非导电胶所填满，而该非导电胶可为环氧树脂。前述印刷电路板总成，进一步包含一保护层，形成于该第一绝缘层上表面的某些部分、该第一导电层，及该影像感测芯片相对于传感器部的表面，当一外力施加于传感器部上时，用以提供抵抗力。该保护层由非导电胶所形成，而该非导电胶可为环氧树脂。该非导电胶进一步施加于该传感器部的周边及该第二导电层及/或该第二绝缘层的邻近部位。

依照本案构想，该保护层由有机涂覆材料所制成。该导电胶在连接到对应的接点前，印刷于每一接合垫上部。该影像感测芯片为指纹辨识传感器芯片。该传感器部的大小实质相同或略小于该第二开口的大小，该第一开口的形状近似于影像感测芯片的形状但大小足够大，以便该影像感测芯片能位于该第一开口内。在该影像感测芯片固定于该平台后，相对于该传感器部的表面与该第一绝缘层及/或第一导电层高程间的一阶差小于0.1mm。

依照本案的另一个态样，一种用于组装前述的印刷电路板总成的方法，包含步骤：施加导电胶于该多个接合垫上；经该第一开口放置该影像感测芯片，将该传感器部面朝下，由导电胶电连接该些接点，传感器部由第二开口露出；及以非导电胶填补该些间隙。

最好该方法进一步包含一步骤：形成一保护层于该第一绝缘层上表面及相对于传感器部的表面上，当一外力施加于传感器部上时，用以提供抵抗力。

因为创新的接合方式，具有影像传感器芯片的印刷电路板总成能进一步缩减其厚度。芯片与印刷电路板间的接合力因第一开口的存在，可有效底抗施加于芯片上的外力。而本发明提出的印刷电路板总成，因为使用导电胶作为芯片与印刷电路板间的电连接，故不存在热消散问题。

附图说明

图1用来说明现有的打线接合流程；

图2用来说明现有的覆晶技术；

图3为依照本发明，包含一影像感测芯片的印刷电路板总成的上视图；

图4为该印刷电路板总成的一剖面图；

图5为一第一绝缘层与一具有接点的第二导电层的上视图；

图6显示印刷电路板总成如何运作；

图7为依照本发明，用于组装该印刷电路板总成步骤的流程图；

图8到图11为本发明流程中的各步骤。

附图标记说明：1-印刷电路板；2-开口；3-芯片；4-附着垫；5-接点；6-金线；7-焊料球；100-印刷电路板；110-第一导电层；120-第一绝缘层；122-第一开口；130-第二导电层；132-接点；140-第二绝缘层；142-第二开口；150-第三导电层；200-影像感测芯片；210-传感器部；220-接合垫；300-保护层；402-导电胶；404-非导电胶；406-固着物；H-高度。

具体实施方式

本发明将藉由参照下列的实施方式而更具体地描述。

请参阅图3至图11，该些图式用以说明一实施例。图3为一印刷电路板总成的上视图。该印刷电路板总成包括一印刷电路板100与一影像感测芯片200。许多的影像感测芯片都能被使用。在本实施例中，影像感测芯片200是一个指纹辨识器。请注意图式中的描绘可能不依照实际比例，它们仅为说明之用。影像感测芯片200可能占据少于印刷电路板总成中印刷电路板100所占的空间。请注意在图3中，记注了一条剖面线AA′。为了能有更好的理解，沿剖面线AA′的剖面用于的后各附图中作为解说。

因为印刷电路板总成用作为一个指纹辨识器模块，印刷电路板100有多个主要部件。请见图4，它们分别是一第一导电层110、一第一绝缘层120、一第二导电层130、一第二绝缘层140，与一第三导电层150，由图4上方到底部依序列出。第一导电层110于第一绝缘层120的部分上表面上形成一特定电路。如其所视，显示于图4的第一导电层110是以不连续的导体形式存在。该些导体由铜或其金属或合金所制成。虽然该些导体在该剖面彼此不相连，当第一导电层110由印刷电路板100取出时，它们彼此相连形成电路。电路布局是一种常用技术，在此不再赘述。应注意第二导电层130与第三导电层150也以同样的方式说明。

第一绝缘层120被用来分隔第一导电层110与第二导电层130。同时，第一绝缘层120也提供足够的硬度给印刷电路板100，防止断裂。第一绝缘层120具有一第一开口122(请参阅图5)形成于其中。第二导电层130形成另一特定电路与数个接点132于第一绝缘层120及第二绝缘层140间。接点132用来电连接到影像感测芯片200的接合垫。如果将第一导电层110自印刷电路板100中取出，一上视图将如同图5。接点132延伸并形成于一平台143上。平台143形成于第二绝缘层140的上表面上，被该第一开口122周边所包围。

第二绝缘层140基本上具有跟第一绝缘层120相同的功能。它具有一个第二开口142形成于其中。然而，如图5所示，第二开口142小于第一开口122并形成于第一开口122之下。第三导电层150于第二绝缘层140的部分下表面上形成又一特定电路。

影像感测芯片200具有多个接合垫220，影像感测芯片200也具有面朝下经该第二开口142的一传感器部210。由每一接合垫220连接到一对应的接点132，它被固定于该平台143上。

印刷电路板总成进一步包括一保护层300。请再参阅图5。保护层300形成于该第一绝缘层120上表面的某些部分、第一导电层110，及影像感测芯片200相对于传感器部210的表面。要强调的是该指纹辨识器模块(印刷电路板总成运作时)是倒着使用。请见图6，一手指于第二开口中142被扫描而取得其上的指纹。当一外力施加于传感器部210上时，保护层300能提供抵抗力。保护层由非导电胶形成，最好，非导电胶是环氧树脂。它也可以由有机涂覆材料制造。此外，非导电胶能进一步施加于传感器部210的周边及第二导电层130及/或第二绝缘层140邻近部位，作为一固着物406。当手指施力在传感器部210时，固着物406能提供张力。

有许多合适的方法用于提到的某些部件的连接，例如，藉由一导电胶402来连接接合垫220与对应的接点132。最好，因为本身的导电性和粘接，银胶用作该导电胶402。在它们连接到对应的接点132前，导电胶印刷在每一接合垫220的上部。此外，第一绝缘层120的侧壁与影像感测芯片200的周边间的间隙为一非导电胶404所填满，环氧树脂是该非导电胶404一种不错的选择。非导电胶404能抵抗以固定该影像感测芯片200至第一开口122中，而不会产生漏电现象。

依照本发明，传感器部210的大小应实质相同或略小于第二开口142的大小。继而，固着物406的宽度取决于传感器部210与第二开口142间的间隙，如图4所示。或者，固着物406可覆盖部分传感器部210的周边。同时，第一开口122的形状近似于影像感测芯片的形状，但大小足够大，以便影像感测芯片200能位于第一开口122内。这减少当手指施加外力时，影像感测芯片200可能在第二开口142内滑动的风险。在该影像感测芯片200固定于该平台143后，相对于该传感器部210的表面与该第一绝缘层120及/或第一导电层110高程间的一阶差小于0.1mm。因而，保护层300能稳当地附着而不因大的阶差而撕裂脱落。

印刷电路板总成的组装具有一定的流程，请一并参阅图7到图11。图7为依照本发明，用于组装该印刷电路板总成步骤的流程图。图8到图11用来说明流程中的每一步骤。

首先，施加导电胶402于该些接合垫220上(S01，图8)。接着，经该第一开口122放置该影像感测芯片200，将该传感器部210面朝下，由导电胶402电连接该些接点132，传感器部210由第二开口142露出(S02，图9)。之后，以非导电胶404填补该些间隙(S03，图10)。最后，形成一保护层300于该第一绝缘层120上表面及相对于传感器部210的表面上，当一外力施加于传感器部210上时，用以提供抵抗力。(S04，图11)。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何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，当可作些许的更动与润饰，都将落入本发明的保护范围内。

Claims (15)

1.一种印刷电路板总成，其特征在于，包括：

一印刷电路板，包含：

一第一绝缘层，具有一第一开口形成于其中；

一第二绝缘层，具有一第二开口形成于其中；

一第一导电层，于该第一绝缘层的部分上表面上形成一特定电路；

一第二导电层，于该第一绝缘层与该第二绝缘层间形成另一特定电路与多个接点；及

一第三导电层，于该第二绝缘层的部分下表面上形成又一特定电路，

其中该第二开口小于该第一开口且形成于该第一开口之下；一平台形成于该第二绝缘层的上表面上，被该第一开口周边所包围；该多个接点形成于平台上；及

一影像感测芯片，具有多个接合垫及面朝下经该第二开口的一传感器部，每一接合垫连接到一对应的接点而固定于该平台上；

其中施加一非导电胶于传感器部的周边及第二导电层及/或第二绝缘层邻近部位，作为一固着物，以让手指施力在传感器部时能提供张力；传感器部的大小实质相同或略小于第二开口的大小；固着物的宽度取决于传感器部与第二开口间的间隙或固着物覆盖部分传感器部的周边。

2.如权利要求1所述的印刷电路板总成，其特征在于，该接合垫与对应的接点由导电胶连接。

3.如权利要求2所述的印刷电路板总成，其特征在于，该导电胶为银胶。

4.如权利要求1所述的印刷电路板总成，其特征在于，该第一绝缘层的侧壁与影像感测芯片的周边间的间隙由非导电胶所填满。

5.如权利要求4所述的印刷电路板总成，其特征在于，该非导电胶为环氧树脂。

6.如权利要求1所述的印刷电路板总成，其特征在于，包含一保护层，形成于该第一绝缘层上表面的某些部分、该第一导电层，及该影像感测芯片相对于该传感器部的表面，当一外力施加于该传感器部上时，用以提供抵抗力。

7.如权利要求6所述的印刷电路板总成，其特征在于，该保护层由非导电胶所形成。

8.如权利要求7所述的印刷电路板总成，其特征在于，该非导电胶为环氧树脂。

9.如权利要求6所述的印刷电路板总成，其特征在于，该保护层由有机涂覆材料所制成。

10.如权利要求2所述的印刷电路板总成，其特征在于，该导电胶在连接到对应的接点前，印刷于每一接合垫上部。

11.如权利要求1所述的印刷电路板总成，其特征在于，该影像感测芯片为指纹辨识传感器芯片。

12.如权利要求1所述的印刷电路板总成，其特征在于，该传感器部的大小实质相同或略小于该第二开口的大小，该第一开口的形状近似于影像感测芯片的形状但大小足够大，以便该影像感测芯片能位于该第一开口内。

13.如权利要求1所述的印刷电路板总成，其特征在于，在该影像感测芯片固定于该平台后，相对于该传感器部的表面与该第一绝缘层及/或第一导电层高程间的一阶差小于0.1mm。

14.一种用于组装如权利要求1所述的印刷电路板总成的方法，其特征在于，包含步骤：

施加导电胶于该多个接合垫上；

经该第一开口放置该影像感测芯片，将该传感器部面朝下，由导电胶电连接该些接点，传感器部由第二开口露出；及

以非导电胶填补第一绝缘层的侧壁与影像感测芯片的周边间的间隙。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包含一步骤：

形成一保护层于该第一绝缘层上表面及相对于传感器部的表面上，当一外力施加于传感器部上时，用以提供抵抗力。