CN109830472B - 用于电子封装体的包封盖和制造方法 - Google Patents

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Abstract

用于电子封装体的包封盖和制造方法。用于电子封装体的包封盖包括具有在面之间延伸的贯通通道的前壁。前壁包括允许光穿过贯通通道的光学元件。利用盖主体被包覆成型在金属插入物上，盖主体和被嵌入在盖体中的金属插入物限定前壁的至少一部分。

Description

用于电子封装体的包封盖和制造方法
优先权要求
本申请要求2017年11月23日提交的法国专利申请No.1761101的优先权权益，其内容在法律允许的最大程度下通过引用的方式全部并入本文。
技术领域
本发明的实施例涉及封装体的领域，具体涉及旨在包含包括光辐射发射器和/或光辐射传感器的电子芯片的封装体，这些封装体可以被通俗地称为“电子封装体”。
背景技术
已知的做法是生产包括被安装在衬底晶片上的电子芯片和用于该芯片的包封盖的电子封装体，该盖被安装在衬底晶片上。这些包封盖包括预先制造的盖主体，这些盖主体具有贯通通道和这些贯通通道周围的肩部，并且被提供有允许光穿过的光学元件，这些光学元件通常由玻璃制成，并且被添加至肩部并且借助于粘合剂层被附接。
发明内容
根据一个实施例，提供了一种用于电子封装体的包封盖，该盖包括：前壁，具有从一个面到另一个面的至少一个贯通通道，其中所述前壁被提供有允许光穿过该贯通通道的光学元件，以及其中该包封盖包括盖主体和金属插入物，金属插入物被嵌入在盖主体中，盖主体被包覆成型在金属插入物上。
所述前壁可以包括所述金属插入物的至少一部分和/或所述盖主体的至少一部分。
所述贯通通道可以至少部分地通过所述金属插入物被制成。
所述金属插入物可以至少部分地围绕所述光学元件。
所述光学元件可以被附接至所述金属插入物。
所述贯通通道可以至少部分地通过所述盖主体被制成。
所述盖主体可以至少部分地包覆成型在所述光学元件周围。
所述贯通通道可以至少部分地通过所述盖主体和所述金属插入物被制成。
所述金属插入物可以与所述光学元件相距一定距离，所述盖主体包括在所述光学元件和所述金属插入物之间的部分。
所述金属插入物可以具有至少一个面。
所述盖主体可以包括从所述前壁的一个侧面突出的外周壁。
所述盖主体可以包括位于所述外周壁的侧面上的至少一个内壁。
还提供了一种电子封装体，该封装体包括：衬底晶片；至少一个电子部件，包括被安装在衬底晶片的面的顶部上的至少一个光学传感器和/或一个光学发射器；以及所述包封盖，被安装在衬底晶片的所述面上以形成腔室，电子部件位于该腔室内，包封盖的前壁在电子部件的前面。
还提供了一种用于制造用于电子封装体的至少一个包封盖的方法，该方法包括以下步骤：
获得包括具有在其间形成腔体的相对面的两个部分的模具；
将光能够穿过的至少一个光学元件和至少一个金属插入物放置在所述腔体中，光学元件和金属插入物与模具的所述面中的一个面接触，并且光学元件与模具的所述面中的另一个面接触；
将涂层材料注入到剩余的腔体中；
使涂层材料硬化以获得被包覆成型在所述光学元件和所述金属插入物上的壁，以产生至少一个包封盖，该至少一个包封盖包括金属插入物和光学元件并且在该至少一个包封盖中，所述光学元件允许光从所述壁的一个面穿过到另一个面；以及从模具去除所述产生的包封盖。
该方法可以包括以下后续步骤：与所述光学元件和所述金属插入物相距一定距离地切穿所述被包覆成型的晶片。
该方法可以包括以下在先步骤：将所述光学元件安装在所述至少一个金属插入物中的贯通通道中。
可以与金属插入物相距一定距离地将所述光学元件放置在模具的腔体中。
可以将所述光学插入物放置成与模具的所述另一个面接触。
附图说明
现在将通过附图所图示的示例性实施例来描述包括包封盖的电子封装体和制造的方式，其中：
图1示出了沿图2的I-I截取的、电子封装体的纵向横截面；
图2示出了沿图1的II-II截取的、图1的电子封装体的水平横截面；
图3示出了沿图2的III-III截取的、图1的电子封装体的横向横截面；
图4示出了图1的电子封装体的俯视图；
图5示出了图1的电子封装体的金属插入物的透视图；
图6示出了制造从上方观察的具有插入物的晶片的步骤；
图7以横截面示出了在模具中制造图1的封装体的包封盖的步骤；图8示出了在图4的模具中制造包封盖的另一步骤；
图9示出了从模具取出的集合晶片的横截面；
图10以纵向横截面示出了图1的电子封装体的一个变型实施例；
图11示出了图10的电子封装体的金属插入物的透视图；
图12以横截面示出了在模具中制造用于图10的电子封装体的包封盖的步骤；
图13示出了图10的电子封装体的另一金属插入物的透视图；
图14以纵向横截面示出了图1的电子封装体的另一变型实施例；
图15示出了图14的电子封装体的俯视图；
图16以横截面示出了在模具中制造用于图14的电子封装体的包封盖的步骤；
图17以纵向横截面示出了图1的电子封装体的另一变型实施例；
图18示出了图17的电子封装体的俯视图；以及
图19示出了图17的电子封装体的金属插入物的透视图。
具体实施方式
图1至图4图示了电子封装体1，该电子封装体1包括：衬底晶片2，包括从该晶片的一个面到另一个面的电气连接网络3；以及包封盖4，被安装在衬底晶片2的前面5上。
包封盖4包括：前壁6，相距一定距离地位于衬底晶片2的前面5的前面；以及背外周壁7，相对于前壁6向后突出，并且该外周壁7的背端边缘7a借助于粘合剂珠粒8被附接至衬底晶片2的前面5的外周区域。
因此，衬底晶片2和包封盖4在其之间界定出腔室9。
电子封装体1包括电子芯片10，该电子芯片11被安装在腔室9中并且具有被结合到衬底晶片2的前面5的背面11，包封盖4与芯片10相距一定距离，前壁6在电子芯片10的前面。
根据示出的示例，芯片10在其前面12中包括彼此纵向远离的两个光学传感器13和14。
包封盖4包括相对于前壁6向后突出、并且连接外周壁7的两个相对侧的横向内部分隔板15。内部分隔板15将腔室9划分成两个空间16和17，并且在某一位置处跨坐芯片10，使得传感器13和14位于两侧，并且在空间16和17的内部与内部分隔板15相距一定距离。
内部分隔板15具有被提供有由芯片10穿过的凹口19的背边缘18。粘合剂珠粒20被插入在分隔板15的背边缘18与衬底晶片2的前面5的位于芯片10的两侧上的区域之间，以及被插入在凹口19与芯片10的前面12和侧面12a的区域之间。芯片10借助于电线21被连接至衬底晶片2的电气连接网络3。
例如，被结合到衬底晶片2的前面5的、在芯片10旁边的电子芯片22被安装在空间17的内部。芯片22在其前面23中包括光辐射发射器24，并且光辐射发射器24通过电线25被连接至电气连接网络3。
包封盖4的盖主体5的前壁6具有从一个面到另一个面的贯通通道26和27，该贯通通道26和27被提供有允许光分别在空间16和空间17与外部之间、从前壁6的一个面到另一个面穿过的光学元件28和29，光学元件28和29的相对面至少部分未被覆盖。
衬底晶片2、包封盖4、粘合剂珠粒8和粘合剂珠粒20由不透明材料制成。
电子封装体1可以按照以下方式进行操作。
芯片22的发射器24通过光学元件29向外发射光，例如红外光。通过芯片10的传感器14来感测存在于空间17中的光辐射。芯片10的传感器13通过光学元件28来感测外部光辐射。
光学元件28和29可以由玻璃制成，并且两者中的任何一个可以被处理以形成透镜和/或滤光器。例如，光学元件28可以被处理以形成红外滤光器和用于将光聚焦到传感器13的光学透镜。
光学元件28和29可以具有不同的轮廓和不同的厚度。
有利地，电子封装体1可以构成用于通过处理从传感器13和14产生的信号来检测在包封盖4的前面的主体的接近度的装置。
包封盖4由盖主体30和嵌入在盖主体30中的金属插入物31形成，该盖主体30由模制材料制成，使得盖主体30被包覆成型在金属插入物31上，金属插入物31被相对于光学元件28和29横向定位。例如，盖主体30由环氧树脂制成，并且金属插入物由铜或者铝制成。
根据在图1至图4中图示的示例性实施例，为了形成包封盖4的前壁6，盖主体30包括板状部分32，并且金属插入物31包括被提供有突出的背部34和35、并且被嵌入在部分32的前部中的板33。该板33的前面33a未被覆盖，并且可选地，盖主体30的部分32具有围绕板33的前外周缘32a。盖主体30的部分32覆盖金属插入物31的板33的背面。盖主体30的部分32覆盖金属插入物31的突出的背部34和35。
前壁6中的贯通通道26和27由金属插入物31的板33中的贯通开口36和37形成，该贯通开口36和37穿过突出部分34和35，并且由盖主体30的部分32中的贯通开口38和39形成。
光学元件28和29被插入到金属插入物31的板33中的贯通开口36和37中，并且例如，通过结合被附接。光学元件28和29允许光从前壁6的一个面穿过到另一个面。
盖主体30包括相对于其部分32向后突出的部分40，该部分40形成包封盖4的外周壁7，并且附加地包括相对于其部分32向后突出的部分41，该部分41形成包封盖4的横向内部分隔板15。
金属插入物31可以帮助保持光学元件28和29和对光学元件28和29定位，可以帮助将热量传递到外部，可以形成抵抗电磁场的屏蔽，并且可以帮助加强包封盖4。包封盖4可以是晶片级制造工艺的结果，现在将描述该工艺。
如在图5和图6中图示的，获得具有插入物42的集合晶片，该晶片由多个金属插入物31形成，该多个金属插入物31的板33位于彼此旁边并且与彼此相距一定距离，采取马赛克的形式，并且通过局部支路43被连接至彼此，突出部分34和35位于同一侧。
光学元件28和29被插入并且被结合在金属插入物31中的贯通开口36和37中。
如在图7中图示的，获得包括下部45和上部46的模具44，从而在下部45和上部46之间界定出具有相对面的腔体44a。
具有被提供有光学元件28和29的插入物31的集合晶片42借助于临时粘合剂层47a已经被安装在下部45的面47的顶部上，其定位使得金属插入物位于位置E处。插入物31的面33a被结合至该层47a，并且突出部分34和35被定向成向上。
当模具4的下部45和上部46被连接在一起时，具有插入物31的集合晶片42和模具44的上部46在腔体44a中界定出集合空间47a，集合空间47a与待被包覆成型在具有插入物42的集合晶片的插入物31上的多个盖主体30对应，该插入物42在其外周被彼此连接。
界定出空间48的、模具44的上部46的面49具有与模具44的下部45的面47平行的表面50，从而与待产生的盖主体30的背面对应。
在表面50中，模具44的上部46具有彼此交叉、与待产生的盖主体30的外周壁40相对应的凹槽51，并且具有与待产生的盖主体30的内壁41相对应的凹槽52。
模具44的上部46的表面5被提供有突出的局部凸台53，该局部凸台53的端部分别与光学元件28和29接触，并且与待产生的盖主体30中的贯通开口38相对应。
如在图8中图示的，涂层材料已经被注入到模具44的剩余集合空间47中，以在位置E处共同产生盖主体30，该盖主体30被包覆成型在具有插入物42的集合晶片上。
如在图9中图示的，在进行冷却之后，已经实施了从模具去除。接下来，通过沿穿过盖主体30的连接区域并且穿过局部支路43、同时在插入物31的板33的外周边缘之间通过、并且与该外周边缘相距一定距离的切割线54纵向和横向切割(例如通过锯切)来实施分离，以获得多个包封盖4。
图10和图11图示了电子封装件1的一个变型实施例，在该变型实施例中，包封盖4被修改，金属插入物56代替金属插入物31。
金属插入物56包括等效于被提供有光学元件28和29的板33的板57，并且还包括从板57的相对边缘向后延伸的突出背板58。背板58延伸到、并且被嵌入到盖主体30的外周壁40中。背板58具有未被覆盖的背端面58a，该背端面58a位于盖主体30的外周壁40的背端面7a的平面中。
粘合剂珠粒9和20可以由导热材料制成。考虑到经由背板58、粘合剂珠粒8和通孔59来将热量传递到背面，衬底晶片2可以被提供有位于粘合剂珠粒9的区域中的金属通孔59。
如此被修改的包封盖4可以是晶片级制造工艺的结果，该晶片级制造工艺等效于上面参照图6至图9描述的工艺，不同之处在于：如在图12中图示的，当模具44的上部的凹槽51的底部被关闭时，被安装在模具44中的插入物的背板58的背端58a靠着该底部支撑。在上述切割操作中，切割线54在背板58之间通过并且与背板58相距一定距离。
图13图示了金属插入物56的一个变型实施例，在该变型实施例中，背板58从其背端58a被提供有凹口60。在这种情况下，被包覆成型的盖主体30填充这些凹口60。
图14和图15图示了电子封装体1的一个变型实施例，在该变型实施例中，包封盖4被修改成使得金属插入物31与光学元件28和29相距一定距离。
更具体地，金属插入物31的板33中的贯通开口36和37面向光学元件28和29的侧面，并且与光学元件28和29的侧面相距一定距离。
在这种情况下，被包覆成型的盖主体30包括填充光学元件28和29与贯通开口36和37之间的间隙、并且从盖主体30的部分32向前突出的环形部分32b和32c。
该环形部分32b和32c将光学元件28和29连接至板33，并且帮助其安装。有利地，光学元件28和29与板33中的贯通开口36和37之间的距离很小，使得光学元件被正确地放置。
按照以下方式修改如此修改的包封盖4的晶片级制造。
如在图16中图示的，将具有插入物42而没有光学元件28和29的集合晶片放置在模具44的下部45的粘合剂层47上的适当位置。接下来，将光学元件28和29放置在贯通开口36和37中的适当位置，与模具44的下部45的粘合剂层47a接触，留下间隙36a和37a。如上所述，模具44的凸台53与光学元件28和29接触。
在注入涂层材料的操作期间，将填充间隙36a和37a以产生环形部分32b和32c。
图17至图19图示了电子封装件1的一个变型实施例，在该变型实施例中，包封盖4被修改，金属插入物31被金属插入物62代替。
通过替换板33，金属插入物62包括由被连接至彼此、并且被位于与光学元件28和29的侧面相距一定距离的多个前分支63形成的孔板。附加地，金属插入物62包括被连接至分支36、并且向后延伸的多个背分支64。
按照等效于已经在上面描述了的方式，分支63和64通过使盖主体30包覆成型而被嵌入在盖主体30中。盖主体30和金属插入物62的前分支63具有位于同一平面中的前面65和66。背分支向上延伸至盖主体30的外周壁的背端。
根据该变型实施例，多个分支64中的分支64a面向光学元件28和29延伸、并且与光学元件28和29相距小的距离，例如在光学元件28和29的侧面中的三个侧面上。
在等效于以上描述的用于制造如此修改的包封盖4的晶片级制造工艺中，将金属插入物62并且然后光学元件28和29放置在模具44的下部45的顶部上的适当位置。当模具44被关闭时，分支63与光学元件28和29经由粘合剂层47a与模具44的下部45接触，并且背分支64的背端与模具44的上部46接触。
根据电子封装体1的一个变型实施例，等效电子封装体包括被分别完全位于由包封盖的内壁界定出的空间内的单独的芯片，该包封盖通过包覆成型包括金属插入物，并且被提供有允许光进出空间的光学元件。
根据电子封装体1的一个变型实施例，等效电子封装体包括用于被提供有发射器或者光辐射传感器的芯片的包封盖，该包封盖通过包覆成型包括金属插入物，并且被设置有单个光学元件。
根据变型实施例，所描述的布置可以被组合。

Claims (29)

1.一种用于电子封装体的包封盖，包括：
盖主体；
金属插入物，被嵌入在所述盖主体中，所述盖主体被包覆成型在所述金属插入物上；
其中所述盖主体和嵌入的金属插入物形成具有从第一面到第二面的贯通通道的前壁，所述盖主体还包括从所述前壁的所述第二面突出的外周壁，并且其中所述盖主体包括内部分隔板，所述内部分隔板相对于所述前壁向后突出并连接所述外周壁的两个相对侧；以及
光学元件，被定位在所述贯通通道内，并且被配置为允许光穿过所述贯通通道。
2.根据权利要求1所述的盖，其中所述金属插入物的至少一部分延伸穿过所述外周壁。
3.根据权利要求1所述的盖，其中所述贯通通道延伸穿过所述金属插入物。
4.根据权利要求1所述的盖，其中所述金属插入物至少部分地围绕所述光学元件。
5.根据权利要求1所述的盖，其中所述光学元件在所述贯通通道中被附接至所述金属插入物。
6.根据权利要求1所述的盖，其中所述贯通通道至少部分地延伸穿过所述盖主体。
7.根据权利要求6所述的盖，其中所述盖主体至少部分地被包覆成型在所述光学元件周围。
8.根据权利要求1所述的盖，其中所述贯通通道至少部分地延伸穿过所述盖主体和所述金属插入物。
9.根据权利要求1所述的盖，其中所述金属插入物的边缘在所述贯通通道处与所述光学元件分开一定距离，所述盖主体包括被定位在所述光学元件和所述金属插入物的所述边缘之间的部分。
10.根据权利要求1所述的盖，其中所述金属插入物具有未被所述盖主体覆盖的至少一个面。
11.根据权利要求1所述的盖，其中所述盖主体包括围绕所述金属插入物的外周缘。
12.根据权利要求1所述的盖，其中所述盖主体包括位于所述外周壁的侧面上的至少一个内壁。
13.一种电子封装体，包括：
衬底晶片；
电子部件，包括被安装在所述衬底晶片的面的顶部上的光学传感器或者光学发射器中的至少一个；以及
包封盖，被安装在所述衬底晶片的所述面上以形成腔室，所述电子部件位于所述腔室中，其中所述包封盖包括：
盖主体；
金属插入物，被嵌入在所述盖主体中，所述盖主体被包覆成型在所述金属插入物上；
其中所述盖主体和嵌入的金属插入物形成具有从第一面到第二面的贯通通道的前壁，所述盖主体还包括外周壁，所述外周壁从所述前壁的所述第二面突出，并且被安装至所述衬底晶片的所述面，所述盖主体包括内部分隔板，所述内部分隔板相对于所述前壁向后突出并连接所述外周壁的两个相对侧；以及
光学元件，位于所述贯通通道内，并且被配置为允许光穿过所述贯通通道；
其中所述前壁被定位在所述电子部件的前面，其中所述贯通通道与所述电子部件的所述光学传感器或者光学发射器对准。
14.根据权利要求13所述的电子封装体，其中所述金属插入物的至少一部分延伸穿过所述外周壁，以被安装至所述衬底晶片的所述面。
15.根据权利要求13所述的电子封装体，其中所述贯通通道延伸穿过所述金属插入物。
16.根据权利要求13所述的电子封装体，其中所述金属插入物至少部分地围绕所述光学元件。
17.根据权利要求13所述的电子封装体，其中所述光学元件在所述贯通通道中被附接至所述金属插入物。
18.根据权利要求13所述的电子封装体，其中所述贯通通道至少部分地延伸穿过所述盖主体。
19.根据权利要求18所述的电子封装体，其中所述盖主体至少部分地被包覆成型在所述光学元件周围。
20.根据权利要求13所述的电子封装体，其中所述贯通通道至少部分地延伸穿过所述盖主体和所述金属插入物。
21.根据权利要求13所述的电子封装体，其中所述金属插入物的边缘在所述贯通通道处与所述光学元件分开一定距离，所述盖主体包括被定位在所述光学元件和所述金属插入物的所述边缘之间的部分。
22.根据权利要求13所述的电子封装体，其中所述金属插入物具有未被所述盖主体覆盖的至少一个面。
23.根据权利要求13所述的电子封装体，其中所述盖主体包括围绕所述金属插入物的外周缘。
24.根据权利要求13所述的电子封装体，其中所述盖主体包括位于所述外周壁的侧面上的至少一个内壁。
25.一种制造用于电子封装体的至少一个包封盖的方法，包括以下步骤：
将光能够穿过的至少一个光学元件、以及至少一个金属插入物放置在被限定在模具的两个部分的相对面之间的腔体中，所述光学元件和所述金属插入物与所述模具的所述相对面中的第一面接触，并且所述光学元件与所述模具的所述相对面中的第二面接触；
将涂层材料注入到所述腔体的剩余空间中；
使所述涂层材料硬化，以获得被包覆成型在所述至少一个光学元件和所述至少一个金属插入物上的壁，以便产生至少一个包封盖，所述至少一个包封盖包括所述至少一个金属插入物和所述至少一个光学元件，并且在所述至少一个包封盖中，所述至少一个光学元件允许光从所述壁的一个面穿过到另一个面，并且其中所述包封盖包括内部分隔板，所述内部分隔板相对于所述壁向后突出并连接外周壁的两个相对侧；以及
从所述模具去除所产生的包封盖。
26.根据权利要求25所述的方法，包括以下后续步骤：与所述光学元件和所述金属插入物相距一定距离地切穿被包覆成型的所述壁。
27.根据权利要求25所述的方法，包括以下在先步骤：将所述至少一个光学元件安装在所述至少一个金属插入物中的贯通通道中。
28.根据权利要求25所述的方法，其中所述至少一个光学元件与所述至少一个金属插入物相距一定距离被放置在所述模具的所述腔体中。
29.根据权利要求25所述的方法，其中所述至少一个金属插入物被放置成与所述模具的所述第二面接触。
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