CN107785330A - 封装结构及其制法 - Google Patents

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Abstract

一种封装结构及其制法，包括：承载件、设于该承载件上且具有感测区的电子元件、形成于该承载件上且包覆该电子元件与感测区的封装层、以及形成于该封装层上而未遮盖该感测区的导电层，以通过该封装层的设计避免手指直接碰触该感测区，避免该感测区损毁而导致电子元件失效。

Description

封装结构及其制法
技术领域
本发明有关一种半导体封装结构，尤指一种感测式封装结构。
背景技术
随着消费者对于隐私的注重程度提升，诸多高阶电子产品皆已装载使用者辨识系统，以增加电子产品中数据的安全性，因此辨识系统的研发与设计也随着消费者需求成为电子产业开发的方向。
于生物辨识系统(biometric)中，依据辨识标的的不同可概括分为生理特征(如，指纹、瞳孔、人脸、声纹)与行为特征(如，签名、语音)两种类型的生物辨识系统，其中，辨识生理特征的生物辨识系统具有单一性、防伪程度高与便利等优点，因此广为消费者所接受。
此外，由于高阶电子产品皆朝往轻、薄、短、小等高集积度方向发展，因此所装载的生物辨识装置多为指纹辨识装置或人脸辨识装置，其中又以指纹辨识装置最广泛被使用，藉以达到使该电子产品达到轻薄短小的目的。现有指纹辨识装置中，依据指纹的扫描方式分为扫描指纹图案的光学指纹辨识装置以及侦测指纹纹路中的微量电荷的硅晶指纹辨识装置。
如图1所示，现有指纹感测器(fingerprint sensor)的封装结构1包括具有电性连接垫101的基板10、具有感测区A与电极垫110的感测晶片11、以及包覆该感测晶片11并外露出该感测区A的封装胶体13，以供使用者触滑(swipe)该感测区A而感测指纹。
具体地，该感测晶片11设置于该基板10上，并以多个条焊线111电性连接该基板10的电性连接垫101与该感测晶片11的电极垫110，且该封装胶体13形成于该基板10上以密封该些焊线111。
然而，硅晶制成的指纹感测器因手指需直接触碰该感测晶片11的感测区A，使该感测区A表面易于损坏，遂缩短现有指纹感测器的使用寿命。
因此，如何克服上述现有技术的问题，实为业界迫切待开发的方向。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺失，本发明提供一种封装结构及其制法，避免该感测区损毁而导致电子元件失效。
本发明的封装结构，包括：承载件；至少一具有感测区的电子元件，其设于该承载件上并电性连接该承载件；封装层，其形成于该承载件上以包覆该电子元件与该感测区；以及导电层，其设于该封装层上并电性连接该承载件且未遮盖该感测区。
本发明还提供一种封装结构的制法，包括：提供一设有电子元件与封装层的承载件，其中，该电子元件具有感测区，且该电子元件电性连接该承载件，而该封装层包覆该电子元件与该感测区；以及形成导电层于该封装层上，以令该导电层电性连接该承载件且未遮盖该感测区。
前述的封装结构及其制法中，该电子元件以覆晶方式或打线方式电性连接至该承载件。
前述的封装结构及其制法中，该电子元件为指纹辨识晶片。
前述的封装结构及其制法中，该封装层的表面具有颜色层。
前述的封装结构及其制法中，该封装层具有凹槽，使该导电层形成于该凹槽中。
前述的封装结构及其制法中，该导电层为以填入导电胶、电镀金属材或沉积导电材方式形成者。
前述的封装结构及其制法中，该导电层的布设位置位于该承载件朝该电子元件方向的投影面积的范围内，而未超出该投影面积的范围。
前述的封装结构及其制法中，该导电层设于该封装层的边缘。
前述的封装结构及其制法中，该导电层为环状。
前述的封装结构及其制法中，该导电层凸出该封装层。
前述的封装结构及其制法中，该导电层的表面齐平该封装层的表面。
前述的封装结构及其制法中，还包括形成导电元件于该承载件上，使该封装层还包覆该导电元件，且该导电层通过该导电元件电性连接该承载件。例如，该导电元件为焊线或凸块。
前述的封装结构及其制法中，该导电层接触该承载件。
由上可知，本发明的封装结构及其制法，通过该封装层覆盖该电子元件的感测区上，以避免手指直接碰触该感测区，故相比于现有技术，本发明能避免该感测区损毁而导致电子元件失效的缺点，同时通过该导电层的设置，能在不增加封装结构的宽度及厚度情况下有效传导手指上的静电。
附图说明
图1为现有封装结构的剖面示意图；
图2A至图2C为本发明的封装结构的制法第一实施例的剖面示意图；其中，图2C’及图2C”为图2C的另一方向的剖面示意图；
图2D为图2C的上视示意图；
图3A及图3B为本发明的封装结构第二实施例的剖面示意图；其中，图3B’为图3B的上视示意图；以及
图4A至图4B为本发明的封装结构的制法第三实施例的剖面示意图；其中，图4B’为图4B的上视示意图。
符号说明
1,2,3,3’,4 封装结构
10,20 基板
101 电性连接垫
11 感测晶片
110,210 电极垫
111,211 焊线
13 封装胶体
20 承载件
200 黏着层
201 第一电性连接垫
202 第二电性连接垫
21 电子元件
21a 感测面
21b 非感测面
22,32,32’ 导电元件
220 焊线段
23 封装层
23a 第一表面
23b 第二表面
230,430 凹槽
25 颜色层
24,34,34’,44 导电层
34a,44a 上表面
A 感测区
L 投影面积。
具体实施方式
以下通过特定的具体实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与功效。本发明亦可通过其他不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供本领域技术人员的了解与阅读，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。本说明书中所引用的如“上”及、“一”等的用语，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。
图2A至图2C为显示本发明的封装结构2的制法第一实施例的示意图。
如图2A所示，将一电子元件21接置于一承载件20上，并形成至少一导电元件22于该承载件20上。接着，形成一封装层23于该承载件20上，使该封装层23包覆该电子元件21与该导电元件22。
于本实施例中，该承载件20为导线架、线路板、半导体板等，且该电子元件21为感测晶片，例如，用以侦测生物体电荷变化、温度差、压力等的感测晶片，更佳为指纹辨识晶片，该指纹辨识晶片为能通过感测区所接收的电容差进行生物辨识。例如，该电子元件21具有相对的感测面21a与非感测面21b，其中，该感测面21a具有感测区A，而该电子元件21以该非感测面21b通过黏着层200(如环氧树脂膜)黏结至该承载件20。
此外，该承载件20的上侧具有至少一第一电性连接垫201与至少一第二电性连接垫202，且该电子元件21的感测面21a具有至少一电极垫210，以通过打线方式(即焊线211)电性连接该电极垫210与该第一电性连接垫201。或者，也可利用覆晶方式电性连接该电子元件21与该承载件20，亦即，该电子元件21的非感测面21b具有电极垫(图未示)，以通过多个焊料凸块(图未示)结合及电性连接至该第一电性连接垫201。因此，对于该电子元件21电性连接至该承载件20的方式并无特殊限制。
又，该导电元件22接触地结合至该承载件20的第二电性连接垫202上，使该导电元件22电性连接该承载件20，且该导电元件22为打线方式所用的焊线，如上述电性连接该电子元件21与该承载件20的焊线，且该导电元件22(焊线)的两端分别结合至该承载件20的两个第二电性连接垫202上，此可由图2C’得知该导电元件22的整体轮廓。例如，该第二电性连接垫202的电性为接地，以于后续使用时，将静电传导至后续制造方法设于该承载件20下侧的电路板(图未示)。
另外，通过模压(molding)成型制造方法，以形成该封装层23于该承载件20上，使该封装层23包覆该些电子元件21、感测区A、导电元件22与焊线211，且该封装层23定义有相对的第一表面23a与第二表面23b，其中，该第一表面23a结合至该承载件20上。
如图2B所示，形成至少一凹槽230于该封装层23的第二表面23b上，以令该导电元件22外露于该凹槽230。
于本实施例中，该凹槽230设于该封装层23的第二表面23b的边缘，且该凹槽230例如为环状。
此外，于形成该凹槽230之前，可先于该封装层23的外观表面上涂布一颜色层25，其材质例如为油墨，且颜色可为白色、红色、金色或其它任何颜色，以搭配后续采用该封装结构2的电子装置(如手机)的外观。
如图2C所示，形成一导电层24于该凹槽230中，以令该导电层24电性连接该承载件20且未遮盖该感测区A，其中，该导电层24的布设位置仅位于该承载件20朝该电子元件21方向的投影面积L的范围内，而未超出该投影面积L的范围。
于本实施例中，该导电层24通过该导电元件22电性连接该承载件20。具体地，该导电层24接触该导电元件22，例如，该导电层24接触该导电元件22(例如焊线)的弧顶，如图2C’所示；或者，如图2C”所示，可通过移除该封装层23的第二表面23b的部分材质，且一并移除该导电元件22(例如焊线)的弧顶，使单一该导电元件22形成两相互分离的焊线段220，以令该导电层24接触该焊线段220的端部。
此外，可将导电胶(如银胶)填入该凹槽230中并加热固化以作为该导电层24。应可理解地，也可以电镀金属或沉积导电材等方式形成该导电层24，并无特别限制。
又，该导电层24凸出该封装层23的第二表面23b，且如图2D所示，该导电层24设于该封装层23的第二表面23b的边缘，且该导电层24例如为环状，从而通过该环状导电层24电性连接该承载件20，以传导手指按压指纹感测器时的静电。
另外，图2D所示的X-X剖面线呈现图2C所示的剖面结构，且图2D所示的Y-Y剖面线呈现图2C’或图2C”所示的剖面结构。
图3A及图3B显示本发明的封装结构3,3’的第二实施例的不同类型的剖面示意图。本实施例与第一实施例的差异在于导电元件的制造方法，故以下将说明相异处，而不再赘述相同处。
如图3A所示，该导电元件32为凸块(bump)，其为焊锡材料，如焊球；此外，导电元件32亦可为铜球。
于本实施例中，该导电层34的上表面34a齐平该封装层23的第二表面23b。
此外，于另一类型中，如图3B及图3B’所示，该导电元件32’可为金属柱或金属框架，如铜柱或铜框架，且该导电层34’凸出该封装层23的第二表面23b。
图4A至图4B为显示本发明的封装结构4的制法第三实施例的剖面示意图。本实施例与第一实施例的差异在于省略制造方法，故以下将说明相异处，而不再赘述相同处。
如图4A所示，形成至少一凹槽430于该封装层23的第二表面23b上，且该凹槽430延伸连通至该封装层23的第一表面23a，以令该第二电性连接垫202外露于该凹槽430。
如图4B所示，形成一导电层44于该凹槽430中，使该导电层44接触该承载件20及该第二电性连接垫202，以电性连接至该承载件20。
于本实施例中，该导电层44为墙状、柱状或片状。
此外，该导电层44的上表面44a齐平该封装层23的第二表面23b。
当使用具有该封装结构2,3,3’,4的指纹感测器时，以手指的电荷变化、温度差、压力等方式碰触该封装层23的第二表面23b，该感测区A会扫描其所接收到电容差，以供该电子元件21作辨识。
因此，通过该封装层23覆盖设于该电子元件21的感测区A的上方，以避免手指直接碰触该电子元件21的感测区A，故相比于现有技术，本发明的封装结构2,3,3’,4能避免该感测区A损毁而导致电子元件21失效的缺点，因而能延长该封装结构2,3,3’,4的寿命。
此外，该封装结构2,3,3’,4通过该环状导电层24,34,34’,44电性连接该承载件20，以传导手指上的静电，且该环状导电层24,34,34’,44的布设位置仅位于该承载件20朝该电子元件21方向的投影面积L的范围内，而未超出该投影面积L的范围，故能在不增加该封装结构2,3,3’,4的宽度及厚度情况下有效传导手指上的静电。
又，该导电层24,34,34’,44的高度可凸出或齐平该封装层23的第二表面23b，故能依需求调整该封装结构2,3,3’,4的厚度，以符合微小化的需求。应可理解地，该导电层的高度不能低于该封装层23的第二表面23b，否则手指难以接触该导电层，致使无法传导手指上的静电。
另外，由于该导电元件22,32,32’及导电层24,34,34’,44采用现有设备所制成的元件，故无需额外特制元件，因而能降低制作成本。
本发明提供一种封装结构2,3,3’,4，包括：一承载件20、一具有感测区A的电子元件21、一封装层23以及导电层24,34,34’,44。
所述的电子元件21设于该承载件20上并电性连接该承载件20。
所述的封装层23形成于该承载件20上以包覆该电子元件21与该感测区A。
所述的导电层24,34,34’,44嵌设于该封装层23上并电性连接该承载件20而未遮盖该感测区A。
于一实施例中，该电子元件21为指纹辨识晶片。
于一实施例中，该封装层23的表面具有颜色层25。
于一实施例中，该封装层23具有凹槽230,430，使该导电层24,34,34’,44形成于该凹槽230,430中。
于一实施例中，形成该导电层24,34,34’,44的材质为导电胶或金属材。
于一实施例中，该导电层24,34,34’,44的布设位置仅位于该承载件20朝该电子元件21方向的投影面积L的范围内，而未超出该投影面积L的范围。
于一实施例中，该电子元件21以覆晶方式或打线方式电性连接至该承载件20。
于一实施例中，该导电层24,34,34’,44设于该封装层23的边缘，例如，该导电层24,34,34’,44为环状。
于一实施例中，该导电层24,34’凸出该封装层23。
于一实施例中，该导电层34,44的上表面34a,44a齐平该封装层23的第二表面23b。
于一实施例中，所述的封装结构2,3,3’还包括形成于该承载件20上的至少一导电元件22,32,32’，使该封装层23还包覆该导电元件22,32,32’，且该导电层24,34,34’通过该导电元件22,32,32’电性连接该承载件20。例如，该导电元件22,32,32’为焊线或凸块。
于一实施例中，该导电层44接触该承载件20。
综上所述，本发明的封装结构及其制法中，通过该封装层覆盖设于该电子元件的感测区的上方，以避免手指直接碰触该电子元件的感测区，故本发明能避免该感测区损毁而导致电子元件失效的缺点，因而能延长该封装结构的寿命。
此外，该导电层的布设方式能在不增加该封装结构的尺寸及厚度情况下有效传导手指上的静电。
上述实施例仅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饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (26)

1.一种封装结构，其特征为，该封装结构包括：
承载件；
具感测区的电子元件，其设于该承载件上并电性连接至该承载件；
封装层，其形成于该承载件上以包覆该电子元件与该感测区；以及
导电层，其形成于该封装层上并电性连接该承载件且未遮盖该感测区。
2.如权利要求1所述的封装结构，其特征为，该电子元件以覆晶方式或打线方式电性连接至该承载件。
3.如权利要求1所述的封装结构，其特征为，该电子元件为指纹辨识晶片。
4.如权利要求1所述的封装结构，其特征为，该封装层的表面具有颜色层。
5.如权利要求1所述的封装结构，其特征为，该封装层具有凹槽，使该导电层形成于该凹槽中。
6.如权利要求1所述的封装结构，其特征为，形成该导电层的材质为导电胶或金属材。
7.如权利要求1所述的封装结构，其特征为，该导电层的布设位置位于该承载件朝该电子元件方向的投影面积的范围内。
8.如权利要求1所述的封装结构，其特征为，该导电层设于该封装层的边缘。
9.如权利要求1所述的封装结构，其特征为，该导电层为环状。
10.如权利要求1所述的封装结构，其特征为，该导电层齐平或凸出该封装层的上表面。
11.如权利要求1所述的封装结构，其特征为，该封装结构还包括形成于该承载件上的导电元件，使该封装层还包覆该导电元件，且该导电层通过该导电元件电性连接该承载件。
12.如权利要求11所述的封装结构，其特征为，该导电元件为焊线或凸块。
13.如权利要求1所述的封装结构，其特征为，该导电层接触该承载件。
14.一种封装结构的制法，其特征为，该制法包括：
将一具感测区的电子元件接置并电性连接至一承载件上；
于该承载件上形成包覆该电子元件及该感测区的封装层；以及
形成导电层于该封装层上，以令该导电层电性连接该承载件且未遮盖该感测区。
15.如权利要求14所述的封装结构的制法，其特征为，该电子元件以覆晶方式或打线方式电性连接至该承载件。
16.如权利要求14所述的封装结构的制法，其特征为，该电子元件为指纹辨识晶片。
17.如权利要求14所述的封装结构的制法，其特征为，该制法还包括于该封装层的表面形成颜色层。
18.如权利要求14所述的封装结构的制法，其特征为，该制法还包括于该封装层上形成凹槽，使该导电层形成于该凹槽中。
19.如权利要求14所述的封装结构的制法，其特征为，该导电层为以填入导电胶、电镀金属材或沉积导电材方式形成者。
20.如权利要求14所述的封装结构的制法，其特征为，该导电层的布设位置位于该承载件朝该电子元件方向的投影面积的范围内。
21.如权利要求14所述的封装结构的制法，其特征为，该导电层设于该封装层的边缘。
22.如权利要求14所述的封装结构的制法，其特征为，该导电层为环状。
23.如权利要求14所述的封装结构的制法，其特征为，该导电层齐平或凸出该封装层的上表面。
24.如权利要求14所述的封装结构的制法，其特征为，该制法还包括形成导电元件于该承载件上，使该封装层还包覆该导电元件，且该导电层通过该导电元件电性连接该承载件。
25.如权利要求24所述的封装结构的制法，其特征为，该导电元件为焊线或凸块。
26.如权利要求14所述的封装结构的制法，其特征为，该导电层接触该承载件。
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