CN108428675A - 封装结构及其制法 - Google Patents

Abstract

一种封装结构及其制法，通过于该承载件上设置多个导电元件与一具有感测区的电子元件，且以封装层覆盖该多个导电元件与该电子元件及其感测区，并于该封装层上形成一未遮盖该感测区的导电层，以通过该封装层包覆该感测区的设计而能避免手指直接碰触该感测区，故能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及其制法。

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，以增加电子产品中资料的安全性，因此辨识系统的研发与设计随着消费者需求，而成为电子产业主要发展方向之一。

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。

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的感测芯片11、包覆该感测芯片11并外露出该感测区A的封装胶体13、以及架设于该基板10与该封装胶体13上的金属环14，其中，该外露的感测区A用于供使用者的手指触滑(swipe)而感测指纹，且该金属环14用以传导手指上的静电。

具体地，该感测芯片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与该感测芯片11的电极垫110，且该封装胶体13形成于该基板10上以密封该多个焊线111，而该金属环14与该封装胶体13之间具有间距t。

然而，前述的指纹感测器因手指需直接触碰该感测芯片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。

此外，该金属环14会占用该基板10的平面面积，且该金属环14与该封装胶体13之间的间距t至少50微米(um)，且该金属环14需具有一定厚度d(至少100微米)以避免取放时变形，致使该封装结构1的体积至少扩大约300微米，导致该封装结构1难以微小化。

又，该金属环14需采用电脑数值控制(Computer Numerical Control，简称CNC)工具机制作，致使制作费用提高，因而难以降低该封装结构1的制作成本。

因此，如何克服上述现有技术的种种问题，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，能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；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覆盖该电子元件及其感测区；导电层，其形成于该封装层上，且该导电层未遮盖该感测区；以及至少一导电元件，其电性连接至该承载件与该导电层。

本发明还提供一种封装结构的制法，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，且将至少一导电元件结合并电性连接至该承载件；形成封装层于该承载件上以覆盖该导电元件、该电子元件及其感测区，且外露出该导电元件的部分表面；以及于该封装层上形成电性连接该导电元件的导电层，且该导电层未遮盖该感测区。

前述的封装结构及其制法中，该导电元件为焊线或凸块。该导电元件外露于该封装层的侧面。

本发明亦提供一种封装结构的制法，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，该承载件具有至少一导电元件，且该导电元件外露于该承载件的侧面；形成封装层于该承载件上以覆盖该电子元件及其感测区，且外露出该导电元件的部分表面；以及于该封装层上形成电性连接该导电元件的导电层，且该导电层未遮盖该感测区。

前述的封装结构及其制法中，该导电元件为该承载件的线路层的延伸线路。

前述的两种制法中，该承载件上接置有多个该电子元件，以供多个该导电元件设于相邻两该电子元件间，其后还于该封装层上形成覆盖该电子元件的感测区的图案化阻层，接着进行切割作业以分离各该电子元件(该导电元件位于该切割路径上)，之后于该封装层上形成电性连接该导电元件的导电层并移除该图案化阻层。

前述的封装结构及其制法中，该电子元件为指纹辨识芯片。

前述的封装结构及其制法中，该封装层与该导电层之间具有颜色层。该颜色层遮盖该感测区。

前述的封装结构及其制法中，该导电层还延伸至该承载件的侧面上，以电性连接该导电元件。

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，故相较于现有技术，本发明能避免该感测区损毁而导致电子元件失效的缺点，同时透过该导电层的布设方式，能在不增加承载件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为现有指纹感测器的封装结构的剖面示意图；

图2A至图2D为本发明的封装结构的制法的剖面示意图；其中，图2D’为图2D的另一实施例；

图3A至图3B为对应图2B的制程的立体上视示意图；以及

图4A及图4B为对应图2D的其它不同的实施例的剖面示意图；以及

图5为图4B的另一实施例的剖面示意图。

符号说明:

1,2,2’,4,4’,5 封装结构

10 基板

101 电性连接垫

11 感测芯片

110,210 电极垫

111,211 焊线

13 封装胶体

14 金属环

20 承载件

200 结合层

201 第一电性连接垫

202 第二电性连接垫

20c,23c 侧面

21 电子元件

21a 感测面

21b 非感测面

22,42,400 导电元件

23 封装层

23a 第一表面

23b 第二表面

24 导电层

25 阻层

25a 图案化阻层

25b 多余的阻层部分

26 颜色层

A 感测区

d,r 厚度

S 切割路径

t 间距。

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亦可基于不同观点与应用，在不悖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”、“第一”、“第二”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2D为显示本发明的封装结构2的制法的剖面示意图。

如图2A所示，将多个电子元件21接置于一承载件20上，并形成多个导电元件22于该承载件20上且位于相邻的电子元件21之间。接着，形成一封装层23于该承载件20上，使该封装层23包覆该多个电子元件21与该多个导电元件22。

于本实施例中，该承载件20为如具有核心层与线路结构的封装基板(substrate)或无核心层(coreless)的线路结构，其具有多个线路层，如扇出(fan out)型重布线路层(redistribution layer，简称RDL)，且该线路层于该承载件20上侧定义有多个第一电性连接垫201与多个第二电性连接垫202。应可理解地，该承载件20亦可为其它可供承载如芯片等电子元件的承载单元，例如导线架(leadframe)等，并不限于上述。

此外，该电子元件21为感测芯片，例如，用以侦测生物体电荷变化、温度差、压力等的感测芯片，更佳为指纹辨识芯片，该指纹辨识芯片为能通过感测区A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通过结合层200(如环氧树脂膜)黏结至该承载件20。具体地，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，利用覆晶方式电性连接该电子元件21与该承载件20，也就是，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。应可理解地，该承载件20上还可依需求设有其它电子元件(图略)，如主动元件、被动元件或其二者组合等，其中，该主动元件为例如半导体芯片，且该被动元件为例如电阻、电容及电感。

又，该导电元件22接触结合至该承载件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211)，且该多个导电元件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。

另外，形成该封装层23的材质为聚酰亚胺(polyimide，简称PI)、干膜(dry film)、环氧树脂(epoxy)或封装材(molding compound)，且其可通过模封(molding)或压合(laminating)方式形成于该承载件20上，使该封装层23包覆该多个电子元件21及其感测区A、该多个导电元件22与该多个焊线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，该封装层23是以其第一表面23a结合至该承载件20上。

如图2B所示，形成一图案化阻层25a于该封装层23的部分第二表面23b上。

于本实施例中，该图案化阻层25a位于封装层23上且对应该电子元件21的位置。例如，可参考图3A至图3B所示的方式，首先贴附一如胶带(tape)的完整阻层25于该封装层23的第二表面23b上，再以激光切割(laser cutting)的方式切割出该图案化阻层25a，使该图案化阻层25a与多余的阻层部分25b相分离，之后以撕开的方式移除该多余的阻层部分25b。

如图2C所示，先沿图2B所示的切割路径S进行切单制程，使该封装层23定义出邻接该第一与第二表面23a,23b的侧面23c，再形成一导电层24于该封装层23的部分第二表面23b(即该封装层23的第二表面23b上未为该图案化阻层25a所覆盖的部分)上，且该导电层24延伸至该封装层23的侧面23c与该承载件20的侧面20c上。

于本实施例中，以切刀或激光方式进行切单制程，且该导电元件22位于该切割路径上，使该导电元件22的其中一端外露于该封装层23的侧面23c，令该导电层24通过接触该导电元件22而得以电性连接至该承载件20。

此外，形成该导电层24的材质如金属或导电胶，如金、银、铜(Cu)、镍(Ni)、铁(Fe)、铝(Al)、不锈钢(Sus)等，但不以此为限。

又，当该导电层24为金属层时，可利用电镀、涂布(coating)、溅镀(sputtering)、化镀、无电镀或蒸镀等方式形成该导电层24。

另外，该导电层24的厚度r约为10微米(um)以下，较佳为2至5微米。

如图2D所示，移除该图案化阻层25a，以完成该封装结构2的制作。

于另一实施例中，如图2D’所示的封装结构2’，可于形成该图案化阻层25a及该导电层24之前，先于该封装层23的第二表面23b上形成(如涂布)一颜色层26，并于该颜色层26上依序形成图案化阻层25a及导电层24后，移除该图案化阻层25a。具体地，该颜色层26遮盖该感测区A，且该颜色层26的材质例如为油墨，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。

此外，于其它实施例中，如图4A所示的封装结构4，设于该承载件20上的导电元件42可为凸块，如焊球(solder ball)类型、铜核心球(Cu core ball)类型，或如铜材的各式金属件类型(如柱状、块状或针状)等，并无特别限制。具体地，以焊球为例，于制作该导电元件42时，将单一个焊球形成于两个该第二电性连接垫202上，再经由切单制程，以将单一个焊球分成两半，以作为该导电元件42。

或者，如图4B或图5所示的封装结构4’,5，该导电元件400为该承载件20的线路层(如第二电性连接垫202)的延伸线路，故于制作该第二电性连接垫202时，可自该第二电性连接垫202延伸出所需的导电迹线以作为该导电元件400，且该导电元件400外露于该承载件20的侧面20c，以电性连接该导电层24。应可理解地，若该第二电性连接垫202与该导电元件400嵌埋于该承载件20中，如图5所示的封装结构5，则该导电层24需延伸至该承载件20的侧面20c以接触该导电元件400；若该第二电性连接垫202与该导电元件400设于该承载件20的表面上，如图4B所示的封装结构4’，则因该导电元件400亦外露于该封装层23的侧面23c，而使该导电层24只需延伸至该封装层23的侧面23c，故该导电层24无需延伸至该承载件20的侧面20c，即可接触该导电元件400。

又，当该导电元件22,42,400的电性作为接地(ground)时，该导电层24可传导手指按压指纹感测器时的静电，例如，该第二电性连接垫202为接地垫，以将静电传导至一设于该承载件20下侧的电路板(图未示)。另一方面，当该导电元件22,42,400的电性作为讯号(signal)时，该导电层24可作为讯号传递之用。

另外，当使用具有该封装结构2,2’,4,4’,5的指纹感测器时，透过手指的电荷变化、温度差、压力等方式碰触该封装层23的第二表面23b的外露部分，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，故相较于现有技术，本发明的封装结构2,2’,4,4’,5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2,2’,4,4’,5的寿命。

此外，该封装结构2,2’,4,4’,5通过该导电层24电性连接该承载件20，以传导手指上的静电，且该导电层24的布设位置接触该封装层23的侧面20c(及该承载件20的侧面20c)，也就是该导电层24与该封装层23之间无间隙，因而无需扩增该承载件20的宽度，故相较于现有金属环的技术，本发明的封装结构2,2’,4,4’,5的导电层24不会占用该承载件20的平面面积，使该封装结构2,2’,4,4’,5的体积不会扩大，也就是该封装结构2,2’,4,4’,5得以依需求薄化。因此，本发明的封装结构2,2’,4,4’,5能在不增加该承载件20的宽度下有效传导手指上的静电。

又，该导电层24的高度(厚度)因无须考量取放时变形的问题而可依需求调整(缩减其厚度)，故相较于现有金属环的技术，本发明的封装结构2,2’,4,4’,5能有效调整其厚度，以符合薄化的需求。

另外，由于该导电元件22,42,400及导电层24采用现有设备所制成的元件，故本发明的制法无需额外特制元件(例如外加现有金属环)，因而能降低制作成本。

本发明提供一种封装结构2,2’,4,4’,5，包括：一承载件20、一具有感测区A的电子元件21、至少一导电元件22,42,400、一封装层23以及导电层24。

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。

所述的导电元件22,42,400结合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上以覆盖该导电元件22,42,400、该电子元件21与该感测区A，其中，该封装层23定义有相对的第一表面23a与第二表面23b及邻接该第一与第二表面23a,23b的侧面23c，其中，该第一表面23a结合至该承载件20上，且该导电元件22,42,400外露于该封装层23的侧面23c或承载件20的侧面20c。

所述的导电层24形成于该封装层23的第二表面23b与侧面23c(抑或延伸至该承载件的侧面)上并电性连接该导电元件22,42,400，且该导电层24未遮盖该感测区A。

于一实施例中，该电子元件21为指纹辨识芯片。

于一实施例中，该封装层23的第二表面23b具有一颜色层26，使该导电层24形成于该颜色层26上。例如，该颜色层26遮盖该感测区A。

于一实施例中，该导电元件22,42为焊线或凸块，且该导电元件22,42外露于该封装层23的侧面23c。

于一实施例中，该导电元件400为该承载件20的线路层(如第二电性连接垫202)的延伸线路，且该导电元件400外露于该承载件20的侧面20c。例如，该导电层24还形成于该承载件20的侧面20c上。

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承载件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。任何所属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 (22)

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覆盖该电子元件及其感测区；

导电层，其形成于该封装层上且未遮盖该感测区；以及

至少一导电元件，其电性连接该承载件与该导电层。

2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征为，该电子元件为指纹辨识芯片。

3.根据权利要求1所述的封装结构，其特征为，该封装结构还包括一形成于该封装层与该导电层之间的颜色层。

4.根据权利要求3所述的封装结构，其特征为，该颜色层遮盖该感测区。

5.根据权利要求1所述的封装结构，其特征为，该导电元件为焊线或凸块。

6.根据权利要求5所述的封装结构，其特征为，该导电元件外露于该封装层的侧面。

7.根据权利要求1所述的封装结构，其特征为，该导电元件为该承载件的线路层的延伸线路。

8.根据权利要求7所述的封装结构，其特征为，该导电元件外露于该承载件的侧面。

9.根据权利要求1所述的封装结构，其特征为，该导电层还延伸至该承载件的侧面。

10.一种封装结构的制法，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，且将至少一导电元件结合并电性连接至该承载件；

形成封装层于该承载件上以覆盖该导电元件、该电子元件及其感测区，且外露出该导电元件的部分表面；以及

于该封装层上形成电性连接该导电元件的外露部分表面且未遮盖该感测区的导电层。

11.根据权利要求10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。

12.根据权利要求11所述的封装结构的制法，其特征为，该导电元件外露于该封装层的侧面。

13.一种封装结构的制法，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，该承载件具有至少一导电元件，且该导电元件外露于该承载件的侧面；

形成封装层于该承载件上以覆盖该电子元件及其感测区，且外露出该导电元件的部分表面；以及

于该封装层上形成电性连接该导电元件的外露部分表面且未遮盖该感测区的导电层。

14.根据权利要求13所述的封装结构的制法，其特征为，该导电元件为该承载件的线路层的延伸线路。

15.根据权利要求10或13所述的封装结构的制法，其特征为，该电子元件为指纹辨识芯片。

16.根据权利要求10或13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及该导电层间形成一颜色层。

17.根据权利要求16所述的封装结构的制法，其特征为，该颜色层遮盖该感测区。

18.根据权利要求10或13所述的封装结构的制法，其特征为，该导电层还延伸至该承载件的侧面。

19.根据权利要求10或13所述的封装结构的制法，其特征为，该承载件上接置有多个该电子元件，以供多个该导电元件设于相邻两该电子元件间。

20.根据权利要求19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覆盖该电子元件的感测区的图案化阻层。

21.根据权利要求20所述的封装结构的制法，其特征为，该制法还包括进行切割作业以分离各该电子元件，其中，该导电元件位于该切割路径上。

22.根据权利要求21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电性连接该导电元件的导电层并移除该图案化阻层。