TW202013754A - 半導體裝置封裝件及其使用方法 - Google Patents

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維吉爾 奧拉羅
布倫特 拉森
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美商Ｔｔ電子公司
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Abstract

一種光學檢測器裝置，包含：玻璃基板，具有鍍在其上的導電跡線；半導體裝置，具有在面對該玻璃基板的一側上暴露的光學檢測器，該半導體裝置進一步包含電耦接至該導電跡線的第一子集的複數接合墊；金屬密封結構，將該玻璃基板中具有該導電跡線的一側與該半導體裝置中面對該玻璃基板的該側接合；以及複數導電結構，在該半導體裝置的周邊的外側，該複數導電結構電耦接至該導電跡線的第二子集。

Description

半導體裝置封裝件及其使用方法
本發明係有關一種封裝件，尤其是一種半導體裝置封裝件。
某些習用光學檢測器封裝件包含安裝到印刷電路板(PCB)的積體電路。使用接合線將積體電路的接合墊耦接到PCB的跡線。在習用系統的一個實施例中，積體電路覆蓋有透明模製化合物(clear molding compound)。這種習用晶片封裝件可以是相對便宜的並且適用於各種不同的應用。然而，這種晶片封裝件的一個缺點是覆蓋模製化合物(over molding compound)可具有約105℃的溫度限制。具體地，覆蓋模製化合物可具有高的熱膨脹係數，並且如果暴露於高溫下可能會剪切接合線。如果暴露於高溫下，覆蓋模製化合物也可以改變光學傳輸性質。
在另一實施例中，習用光學檢測器晶片封裝件包含安裝到PCB的凹槽內的PCB的積體電路。再次，使用接合線將積體電路的接合墊耦接到PCB的跡線。玻璃蓋放置在積體電路的頂部上方，並且接合線具有足夠的淨空以清除接合線。可以使用習用黏合劑將玻璃蓋接合到PCB。
這種習用實施例的一個缺點是積體電路頂部和玻璃蓋頂部之間的空間量可能大到足以引起明顯的繞射。這可能不僅是由於玻璃蓋的厚度，而且是由於容納接合線的淨空。繞射是已知的現象，並且在某些應用中可能不是不利的，但是其他應用可以使用更高精度的測量並且可以受益於更低的繞射。某些習用晶片封裝件的另一個潛在缺點是玻璃蓋和PCB之間的黏合劑可能具有約125℃的溫度限制，在暴露於較高溫度後會損失完整性。
因此，本領域需要具有更高熱規格的晶片封裝件，並且可以提供更薄的輪廓以減少繞射。
一個實施例實施方式藉由用較高溫度的組件(例如玻璃和金屬接合)取代某些低溫組件(例如，透明覆蓋模製或低溫黏合劑)來提供具有較高熱規格的晶片封裝件。例如，一個實施方式包含使用擴散接合金屬密封環安裝到玻璃基板的半導體晶片。因此，這種實施例晶片封裝件可在後續組裝製程中或在現場暴露於相對高的溫度(例如，100℃至400℃)，同時仍提供結構完整性。這樣的實施例還可以藉由用玻璃基板上的金屬電鍍取代接合線來提供更薄的輪廓以減少繞射。例如，金屬電鍍可以與半導體晶片的接合墊電耦接，並進一步電耦接至外部電連接器。
一個實施例實施方式包含光學檢測器裝置，其具有：玻璃基板，具有鍍在其上的導電跡線；半導體裝置，具有在面對該玻璃基板的一側上暴露的光學檢測器，該半導體裝置進一步包含電耦接至該導電跡線的複數接合墊；金屬密封結構，將該玻璃基板中具有該導電跡線的一側與該半導體裝置中面對該玻璃基板的該側接合；以及複數導電結構，在該半導體裝置的周邊的外側，該複數導電結構電耦接至該導電跡線。
另一實施例實施方式包含使用光學檢測器裝置的方法，其中該光學檢測器裝置包括半導體裝置，該半導體裝置具有在面對玻璃基板的一側上暴露的光學檢測器，以及其中使用金屬密封結構將該半導體裝置接合到該玻璃基板，該方法包含：經由該玻璃基板在該光學檢測器處接收光；回應在該光學檢測器處接收該光，藉由該半導體裝置的接合墊將第一電信號從該半導體裝置發送到在該玻璃基板上的第一組導電跡線；以及藉由在該玻璃基板上且該半導體裝置的周邊的外側的導電結構，在計算裝置處接收該第一電信號，該計算裝置藉由在印刷電路板(PCB)上的導電結構電耦接至在該玻璃基板上的該導電結構，在該玻璃基板上的該導電結構耦接在該印刷電路板上。
又一實施例實施方式包含光學感測器系統，其具有：玻璃基板，被組態以將光從外側環境傳遞到半導體裝置的表面；用於傳導電信號的構件，其中該傳導構件形成在該玻璃基板的表面上；用於檢測經由該玻璃基板的該光以及用於回應該光產生的該電信號的構件，其中該光檢測構件形成在該半導體裝置上，該半導體裝置進一步包含電耦接至該電信號傳導構件的複數接合墊；用於將該玻璃基板接合到該半導體裝置的構件；以及複數導電結構，在該半導體裝置的周邊的外側，該複數導電結構電耦接至該電信號傳導構件。
又一實施例實施方式包含運動或加速度檢測器裝置，其具有：玻璃基板，具有鍍在其上的導電跡線；半導體裝置，在其中具有MEMS裝置，該半導體裝置進一步包含電耦接至該導電跡線的複數接合墊；金屬密封結構，將該玻璃基板中具有該導電跡線的一側與該半導體裝置中面對該玻璃基板的該側接合；以及複數導電結構，在該半導體裝置的周邊的外側，該複數導電結構電耦接至該導電跡線。運動或加速度檢測器還包含與半導體裝置通訊的計算裝置，以接收來自半導體裝置的信號並從中檢測或確定運動或加速度。
以下揭露內容提供了用於施行所提供標的之不同特徵的許多不同實施方式或實施例。以下敘述組件和配置的具體實施例以簡化本揭露。當然，這些僅僅是實施例，而不是限制性的。如本揭露所涉及領域的普通技術人員通常會想到的，對所敘述的裝置、系統、方法以及本揭露的原理的任何進一步應用的任何改變和進一步修改都是完全預期的。例如，關於一個實施方式敘述的特徵、組件及/或步驟可以與關於本揭露的其他實施方式說明的特徵、組件及/或步驟組合，以形成根據本揭露的裝置、系統、或方法的又一個實施方式，儘管沒有明確地顯示這種組合。此外，為了簡單起見，在某些情況下，在所有圖式中使用相同的標號來表示相同或相似的部分。
各種實施方式提供了一種半導體晶片封裝件，其可適用於較高溫度的應用，並且還可包含比某些習用設計更低的輪廓。再者，儘管實施方式的範圍不僅限於光學感測器，但是關於光學感測器封裝件設計敘述了此處的實施例。而是，此處敘述的概念也可以應用於微電子機械系統(MEMS)半導體晶片封裝件。
本揭露一般涉及半導體晶片封裝件。在一個實施例中，晶片封裝件包含玻璃基板和接合到玻璃基板的半導體裝置。玻璃基板具有鍍在面對半導體裝置的表面上的導電跡線。半導體裝置具有在其面對玻璃基板的一側暴露的光學檢測器。半導體裝置還包含多個接合墊，其電耦接至玻璃基板上的一些導電跡線。該實施例進一步包含金屬密封結構，該金屬密封結構將玻璃基板的該側與導電跡線接合，半導體裝置的該側面對玻璃基板。因此，半導體裝置可以經由其接合墊和導電跡線傳輸電信號。當然，某些實施方式可以設計成安裝到印刷電路板(PCB)或具有電連接的其他基板上。因此，實施例晶片封裝件還包含在半導體裝置的周邊的外側的導電結構，其中那些導電結構提供至少一些導電跡線與PCB或其他基板的電連接之間的電通訊。
繼續該實施例，晶片封裝件可以藉由那些導電結構安裝到PCB，或者那些導電結構的實施例可以包含單獨的焊球或與導電柱一起使用的焊球。當安裝時，放置晶片封裝件使得半導體裝置在玻璃基板之下，並且玻璃基板藉由其導電結構實體地和電耦接至PCB。在一個實施例配置中，光學檢測器形成在半導體晶片中面對玻璃基板的該側上，以允許光學檢測器經由玻璃基板接收光子。
再者，其他實施例可以包含PCB還具有計算裝置，諸如特定應用積體電路(ASIC)、CPU、微控制器或藉由例如在PCB中的跡線與晶片封裝件的半導體裝置電耦接的其他處理裝置。因此，實施例使用方法包含經由玻璃基板在光學檢測器處接收光。然後，回應接收到光，具有光學檢測器的晶片藉由晶片的接合墊將電信號從晶片發送到玻璃基板上的導電跡線。計算裝置藉由玻璃基板上的一或更多個導電結構和PCB內的一或更多個導電結構接收電信號。然後，計算裝置可以對電信號執行任何適當的處理或演算。實施例包含在光學編碼器中施行的裝置，其中計算裝置可以經由分析電信號來確定光學編碼器結構的運動。當然，各種實施方式可以包含在除光學編碼器之外的應用中。實際上，實施方式的範圍包含用於此處所敘述的晶片封裝件的任何適當的應用。
各種實施方式可提供優於習用系統的優點。例如，某些實施方式減少或消除聚合物材料(例如黏合劑和覆蓋模製化合物)的使用，並用玻璃和金屬代替這些材料，其可承受更高的溫度。再者，在半導體晶粒和玻璃基板之間產生氣密密封的實施方式可以藉由隨時間減少或消除水分滲透而經歷較低的晶粒表面劣化。光學檢測器裝置和MEMS裝置都可受益於減少或消除水分滲透。
再者，減少或消除接合線的使用可以進一步提供具有低輪廓的裝置。因此，用玻璃上的金屬電鍍代替接合線的裝置可以減少半導體裝置的頂部和玻璃基板的頂部之間的距離量，從而減少經由玻璃基板接收的光的繞射。
圖1是根據一個實施方式的玻璃基板100的圖示。玻璃基板100可以是任何適當的厚度，並且可以以圓形晶圓或矩形形狀開始。再者，可以在給定的玻璃件被單個化之前執行此處所敘述的製程，使得所敘述的圖案在晶圓或矩形件上多次產生。在其他實施方式中，可以在單個晶粒尺寸的基板上分割之後執行此處所敘述的製程。
玻璃基板100包含金屬電鍍組件102、104、106。該實施例中的金屬電鍍組件106包含在金屬密封環中，這將在下面更詳細地討論。該實施例中的金屬電鍍組件104是用於導電跡線的接觸體，並且其對應於半導體裝置上的接合墊，如下面更詳細地說明的。金屬電鍍組件102位於組件106和104的周圍的外側，並且可以用於與PCB或其他基板電接觸。如下面更詳細說明的，在某些實施方式中，金屬電鍍組件102可以是銅柱或焊球的基部。
圖1顯示了單個晶粒尺寸的玻璃基板100的端視圖。圖2提供了相同玻璃基板100的俯視圖。圖2描述了金屬電鍍組件102是多個組件的一個實施例，就像它圍繞接合墊接觸體104和密封環106一樣。每個金屬電鍍組件102可以對應於導電組件，其實體地和電耦接至PCB或其他基板。這在下面更詳細地解釋。
類似地，金屬電鍍組件(例如，接合墊接觸體)104是多個組件的一個實施例，就像它圍繞密封環106的組件一樣。金屬電鍍組件104和金屬電鍍組件102中的每一個藉由跡線連接，並且它們是用於將電信號從半導體裝置的接合墊傳導到PCB或其他基板上的電接觸體的結構。圖1顯示了金屬電鍍組件102的兩個實施例(即，用參考標記102標識的那個，以及與玻璃基板100的頂表面上最右邊的金屬電鍍組件一樣)。圖1還顯示了金屬電鍍組件104的兩個實施例(即，用參考標記104標識的那個，以及在玻璃基板100的頂表面的右手側對稱放置的金屬電鍍組件)。
圖2還描述了金屬電鍍組件106作為密封環的頂部，並且在該實施例中它基本上成形為矩形。然而，實施方式的範圍可包含用於金屬電鍍組件106的任何適當形狀。值得注意的是，圖2中的金屬電鍍組件106沒有任何不連續性，並且形成封閉的形狀。這允許金屬密封環形成為氣密密封，如下面更詳細地說明的。
可以使用任何適當的技術在玻璃基板100上形成金屬電鍍組件102、104、106。在一個實施例中，可以使用濺射製程來形成鈦銅(Ti/Cu)種層，然後進行電鍍、無電鍍、蒸鍍或其他製程以在種層的頂部上創造銅的薄層。在一個實施例中，銅層可以是5μm厚，而玻璃基板100可以在0.15和0.25mm厚之間，但是實施方式的範圍可以包含用於給定應用的任何適當的厚度。可以經由遮蔽和蝕刻在圖2所顯示的圖案中的銅和種層來實現金屬電鍍的形狀。
某些實施方式還可以包含在金屬電鍍組件102的頂部上的銅柱。這種特徵在圖3處顯示，其中銅柱108可以經由遮蔽和電鍍或其他製程形成。在該實施例中，每個金屬電鍍組件102可以包含銅柱108，其形狀與其對應的金屬電鍍組件102相同或基本相同。再者，銅柱108可以包含表面保護特徵，例如閃Ni或Cu有機可焊性防腐劑(OSP)表面修飾。銅柱108可以形成導電結構，該導電結構可以用於將玻璃基板100上的金屬跡線實體地和電耦接至PCB或其他基板上的電接觸體。儘管如下面更詳細地解釋的，但是某些實施方式可以省略銅柱108。
圖4是根據一個實施方式的實施例半導體裝置400的圖示。製造半導體裝置400以對應於上面參照圖1至3敘述的玻璃基板100。例如，焊組件404與接合墊401電接觸，並且焊組件404與金屬電鍍組件104對準。類似地，焊組件406與金屬電鍍組件106對準以形成金屬密封結構。
在一個實施例中，半導體裝置400與其他半導體裝置一起形成在晶圓上，並且為晶圓中的每個不同半導體裝置執行此處所敘述的形成焊結構404和406的製程。當然，可以在各種實施方式中使用用於製造半導體裝置400的任何適當技術。
首先看焊結構404，其建構在接合墊401上，其中接合墊401用作半導體裝置400的信號輸出。可以藉由首先形成Ti/Cu種層，然後在其上形成錫(Sn)層來形成焊結構404。然後可以使用遮蔽和蝕刻來圖案化種層和錫層。實際上，焊結構404和406可以使用相同的圖案化製程一起形成。
在該實施例中，半導體裝置400包含主動裝置410。主動裝置410的實施例可包含光二極體或其他合適的光檢測器。主動裝置410的另一實施例可包含MEMS裝置。然而，實施方式的範圍不限於光二極體和MEMS裝置，因為此處敘述的原理可以應用於建構在半導體裝置400上的任何適當的裝置。然而，在關於圖1至10敘述的實施例中，主動裝置410包含一個光二極體或一組光二極體，其形成在半導體裝置400將在組裝半導體裝置之後經由玻璃基板暴露於光的表面處。在該實施例中，半導體裝置400是矽晶片，實施方式的範圍可以包含其他材料，例如GaAs等。為了便於說明，圖6至10中省略了主動裝置410，但應理解，主動裝置410形成在裝置400的半導體材料中(無論是否顯示)。
圖4提供了半導體裝置400的端視圖，而圖5提供了俯視圖。焊結構402被顯示為許多焊結構中的一個，每個焊結構對應於半導體裝置400的相應接合墊。焊結構406顯示為基本上矩形，具有與圖2的電鍍金屬組件106相同的尺寸。
圖6至8提供了根據一個實施方式的配裝晶片封裝件的圖示。具體地，圖6至8描述了配裝具有圖1的焊柱108的晶片封裝件。在該實施例中，焊柱108的高度大於半導體裝置400的表面的高度，以確保當封裝件被倒置和安裝時焊柱108可以接觸PCB或其他基板。換句話說，該實施例假設半導體裝置400在圖6所顯示的動作期間是單個化晶片。
將半導體裝置400倒置並與玻璃基板100對準，使得金屬電鍍組件104、106分別與焊結構404、406對準。然後定位半導體裝置400以在相應的金屬電鍍組件104、106和焊結構404、406之間進行接觸。再一次，在該實施例中，金屬電鍍結構104、106包含銅，而焊結構404、406包含錫。在諸如約189℃的特定溫度下，來自半導體裝置400的錫與來自玻璃基板100的銅的接觸產生擴散接合，這是兩個件的機械接合。擴散形成銅錫合金，其重熔溫度高於400℃。應該注意的是，稍後到PCB的焊接步驟可以將銅柱108頂部的焊料加熱到大約250℃。但是，焊料與PCB接合的溫度預計不會威脅到接合墊和密封環處的擴散接合點的完整性。
在擴散接合完成之後，藉由結構106和406形成的密封環形成氣密密封。在某些實施例中，擴散接合步驟可以在共晶環境中或在N2 環境中進行以避免大氣濕氣或氧氣。
圖7顯示了根據各種實施方式的用於半導體裝置400安裝到玻璃基板100的兩種不同配置。在擴散接合之後，密封劑702用於在接合墊和密封環之間形成防潮密封(頂部實施例)。使用粒料型模製化合物作為實施例，經由膜輔助模製(FAM)製程施加密封劑702。在圖7的底部實施例中，底部填充物705是使用分配製程作為FAM的替代物的密封方法。
圖8描述了根據一個實施方式的安裝到PCB 800的實施例晶片封裝件結構。圖8的實施例採用圖7中的頂部實施例，但是應當理解，圖7的底部實施例可以以相同的方式適配以安裝到PCB。
繼續圖8的實施例，將晶片封裝件(包含玻璃基板100和半導體裝置400)倒置以安裝在PCB 800上。可以在其倒置之前施加焊球802到晶片封裝件，或者可以在晶片封裝件放置在PCB 800上之前施加到PCB 800。可以施加熱量以使焊球802流動，以在銅柱108和PCB電接觸體804之間產生穩定的機械和電連接。儘管未在圖8中顯示，但應理解，電接觸體804可以電耦接至PCB 800內的導電結構，例如跡線和通孔。並且如下面關於圖11A進一步解釋的，電接觸體804可以電耦接至PCB 800上的另一個裝置(未顯示)，例如計算裝置，使得電信號在半導體裝置400和PCB 800上的另一個裝置之間傳導。
此外，圖8未顯示玻璃基板100上的金屬電鍍導電圖案-圖2中顯示了這些圖案。應當理解，上面在圖2和5中敘述的圖案提供了半導體裝置400處的接合墊和銅柱108之間的電連接。因此，在半導體裝置400的接合墊和PCB 800的電接觸體804之間建立電連接。
圖6至8描述了具有建構在玻璃基板100上的銅柱108的實施方式。相反，圖9A、9B和10A、10B描述了省略銅柱108的實施方式。例如，參見圖1，玻璃基板100沒有在其上建構銅柱108。在不建構銅柱的情況下，可以將半導體裝置400對準並安裝在玻璃基板100上，然後施加底部填充物。之後，可以藉由焊膏分配機950添加焊膏，然後進行回流製程以形成焊球902。注意，焊球902足夠高以清除半導體裝置400的表面，從而允許圖9的結構倒置並耦接到PCB。圖9B描述了根據一個實施方式的在回流之前和之後的焊球902的形成。
繼續圖10A和10B的實施例，焊模板1005用於網版印刷焊膏，然後進行回流製程以形成焊球1002。這與使用圖9A、9B的實施方式的焊膏分配機950形成對比。使用模板1005的一個優點是焊球1002可以更快地製造，因為它們可以同時製造，特別是在任何特定的基板100被單個化之前應用於大晶圓或矩形玻璃時。在製造焊球1002之後，這樣的實施方式可以包含單個化玻璃基板100，然後將半導體裝置400安裝到玻璃基板100上。圖10B描述了根據一個實施方式的在回流之前和之後的焊球1002的形成。
在圖9A、9B和圖10A、10B的情況下，這種封裝件然後可以倒置並安裝到PCB，類似於圖8中所顯示的配置。換句話說，以圖8為例，焊球902或1002可以安裝到PCB 800上的電接觸體804。
各種實施方式可提供優於習用系統的優點。例如，使用玻璃基板100而不是透明密封劑可以提供能夠承受更高溫度的封裝件。尤其如此，在省略有機黏合劑以支持半導體裝置400和玻璃基板100之間的金屬擴散接合的實施方式中。再者，藉由用鍍在玻璃基板100的表面上的金屬跡線取代接合線，可以減小晶片封裝件的輪廓，特別是主動裝置410的表面與玻璃基板100的遠端表面之間的距離。例如，主動裝置410的表面與玻璃基板100的遠端表面之間的距離在圖8中以y表示。由於較少的繞射，各種實施方式可以享受更高的精度，其中輪廓減小。
圖11A是根據一個實施方式的光學檢測器封裝件的應用的圖示。光學檢測器封裝件1102是實施例封裝件，例如圖7至9中所描述的任何封裝件。具體地，光學檢測器封裝件1102可以包含半導體裝置，諸如安裝到玻璃基板(例如，玻璃基板100)的晶片(例如，半導體裝置400)。光學檢測器封裝件1102使用焊球安裝到PCB 800，例如上面參考圖8所敘述。
PCB 800還包含計算裝置1104。適用於圖11A的實施例的計算裝置的實施例包含CPU、多核處理器、以及ASIC、微控制器等。計算裝置1104可以被組態以讀取和執行電腦可執行代碼，該電腦可執行代碼被儲存到位於計算裝置1104中或與計算裝置1104分開的非暫時性介質。計算裝置1104可以執行電腦可執行代碼以提供功能性，例如下面參考圖12A、12B、和13所敘述的。計算裝置1104藉由PCB 800的表面上的電接觸體(未顯示)與光學裝置封裝件1102電通訊，並且通孔和跡線共同描述為項目1105。計算裝置1104可以從光學檢測器封裝件102接收電信號並分析和處理信號以提供有意義的輸出或控制。
光學裝置封裝件1102可以包含接收光學裝置，例如光二極體，其被組態以在正常操作期間經由玻璃基板100接收光子。在其他實施方式中，光學裝置封裝件1102可以包含發射光學裝置，例如發光二極體(LED)，其被組態以在正常操作期間經由玻璃基板100發射光子。某些實施方式可以包含接收裝置和發射裝置，或者在相同的光學裝置封裝件中或者在不同的光學裝置封裝件中。此外，並且如上所述，實施方式的範圍不限於光學裝置，因為MEMS或其他裝置可以包含在半導體裝置400中，代替光學裝置或除光學裝置之外。因此，在某些實施方式中，項目1102可以包含MEMS封裝件並且完全省略光學裝置。具有MEMS裝置的實施例封裝件在圖11B中顯示。參照圖11B，裝置封裝件1102類似於圖9A中所顯示的封裝件，具有安裝到玻璃基板100的半導體裝置400。半導體裝置400包含MEMS 1112以代替在其中的光學裝置或者除了光學裝置之外還包含MEMS 1112。MEMS 1112被組態以反射從光源1114入射在其上的光。反射器MEMS 1112可以是微鏡，並且其傾斜可以是電控制的。藉由以期望的角度對反射器MEMS 1112進行傾斜，封裝件1102可以將來自光源1114(可以是靜止的)的光導向指定的接收器。在一個實施方式中，密封頂部空間(MEMS 1112和玻璃基板的最近表面之間的空間)為傾斜提供了空間。
現在參考圖12A和12B，描述了根據本揭露的實施方式的光學感測器應用1200和1220。光學裝置封裝件1202可以包含光發射器(例如，LED)並且可以根據上面參考圖1至10敘述的原理建構。類似地，光學裝置封裝件1204可以包含光感測器(例如，光二極體)並且可以根據上面參考圖1至10敘述的原理建構。應當理解，光學裝置封裝件1202、1204可以安裝在基板(例如，PCB)上並且電連接到計算裝置，例如以上關於圖11A所描述；然而，為了便於描述，圖12A、12B中省略了這些細節。
圖12A、12B的實施方式描述了透射和反射應用。關於圖11A、12A和12B討論的原理可以應用於各種系統，例如圖像檢測器或指紋辨識裝置、光感測器、光學開關、微流體分選或流體感測器系統等。
從圖12A開始，在封裝件1202、1204之間存在槽1206，目標介質1208可以藉由該槽1206，如方向箭頭1210所示。光學裝置封裝件1202輸出指向光學裝置封裝件1204的光。當目標介質1208穿過槽1206時，根據光學裝置封裝件1202和光學裝置封裝件1204之間的目標介質1208的部分的透射率改變通過目標介質1208透射的光量。在某些實施方式中，目標介質1208的第一部分1212可以比目標介質1208的第二部分1214更不透明或更具反射性。例如，目標介質1208可以是帶有黏性標籤的托底紙條。在該實施例中，標籤是目標介質1208的第一部分1212，其比托底紙更不透明，其是目標介質1208的第二部分1214。
現在參考圖12B，描述了本揭露的反射實施方式。在該實施方式中，光學裝置封裝件1202和光學裝置封裝件1204彼此靠近定位，並且目標介質1208在光學裝置封裝件1202和光學裝置封裝件1204上通過，如方向箭頭1210所示。在該實施方式中，光學裝置封裝件1202輸出指向目標介質1208的光，並且光學裝置封裝件1204檢測從目標介質1208反射的光。當目標介質1208沿著方向箭頭1210經過光學裝置封裝件1202、1204時，從目標介質1208反射的光量根據目標介質1208的一部分的反射率而改變。
在圖12A、12B的任一實施方式中，計算裝置(未顯示)可以從光學裝置封裝件1204的光學感測器接收電信號、處理信號、並提供某種有用的結果。例如，計算裝置可能能夠檢測目標介質1208的存在或不存在、確定目標介質1208的運動、確定目標介質1208的定性性質(例如，傳輸係數)等。
實施例圖像檢測器或指紋辨識系統可以符合圖12B的反射實施方式，其中目標介質1208可以包含手指或其上具有圖像的介質。實施例光感測器可以省略目標介質1208和發光裝置，而是使用與電腦處理器通訊的光感測裝置來確定光強度是高於還是低於閾值。光學開關可以包含或省略目標介質1208，其用作光感測器，其根據光強度是高於還是低於閾值來打開或關閉裝置。在實施例微流體分選或流體感測器中，目標介質1208可以包含透明容器或管道中的流體，其衰減透射或反射的光並且因此可以由計算裝置以該方式檢測。在光學編碼器實施方式中，光感測裝置和計算裝置可以確定代碼盤或代碼條的運動。
在另一個實施例中，封裝件1202和1204可以組合在同一封裝件中、或者作為單矽，或者作為一個封裝件中的雙矽。
圖13是根據一個實施方式的使用半導體裝置封裝件的實施例方法1300的圖示。方法1300可以由諸如圖11A、12A和12B中所示的應用的應用來執行，其具有光學檢測器封裝件和與那些光學檢測器封裝件電通訊的計算裝置。
動作1310包含經由玻璃基板在光學檢測器處接收光。例如，光學檢測器封裝件可以包含其上具有光學感測器的半導體裝置。光學感測器的實施例包含光二極體等。以圖8的實施方式為例，光子可以穿過玻璃基板100到達光學感測器裝置。光可以是環境光、來自特定光源的光(例如，作為相同應用的一部分的LED)或兩者。玻璃基板將光從外側環境傳遞到光學檢測器。
動作1320包含例如回應在動作1310處接收到光而從半導體裝置發送電信號。應當注意，一些光學感測器可以回應檢測光而提供信號，而其他光學感測器可以被程式化為回應檢測到的光落在閾值之下(例如，沒有光)而發送電信號。在任何情況下，信號從半導體裝置的接合墊輸出，其中接合墊與玻璃基板上的導電跡線電耦接。玻璃基板上的實施例跡線顯示在圖2中。此外，導電跡線可以與導電結構電耦接，例如銅柱、焊球等，其進一步與PCB或其他基板的通孔和跡線電耦接。
在動作1330，計算裝置(例如，在圖11A的封裝件1104處)藉由PCB的通孔和跡線接收那些電信號。計算裝置可以或可以不與半導體裝置雙向通訊。
在動作1340，計算裝置部分地經由分析來自光學檢測器的電信號和複數其他電信號來計算目標介質的存在。在其他實施方式中，計算裝置可以檢測目標介質的不存在、確定目標介質的運動、確定目標介質的定性性質、檢測光的存在或不存在等。
實施方式的範圍不限於圖13的特定系列的動作1310至1330。而是，其他實施方式可以添加、省略、重新配置或修改區域動作。例如，其他實施方式可以在正常操作期間和工業過程期間重複動作1310至1340以提供任何期望的輸出或資訊。
前述概述了多個實施方式的特徵，使得熟悉該技術者可以更好地理解本揭露的各態樣。熟悉該技術者應該理解，他們可以容易地使用本揭露作為設計或修改其他製程和結構的基礎，以實現相同的目的及/或實現此處介紹的實施方式的相同優點。熟悉該技術者還應該認識到，這樣的等同構造不脫離本揭露的精神和範圍，並且在不脫離本揭露的精神和範圍的情況下，它們可以在此處中進行各種改變、取代和變更。
100:玻璃基板 102:金屬電鍍組件 104:金屬電鍍組件 106:金屬電鍍組件 108:焊柱 400:半導體裝置 401:接合墊 402:焊結構 404:焊組件 406:焊組件 410:主動裝置 702:密封劑 705:底部填充物 800:PCB 802:焊球 804:電接觸體 902:焊球 950:焊膏分配機 1002:焊球 1005:焊模板 1102:光學檢測器封裝件 1104:計算裝置 1105:項目 1112:MEMS 1114:光源 1200:光學感測器應用 1202:光學裝置封裝件 1204:光學裝置封裝件 1206:槽 1208:目標介質 1210:方向箭頭 1212:第一部分 1214:第二部分 1220:光學感測器應用 1300:方法 1310:動作 1320:動作 1330:動作 1340:動作 y:距離
當結合圖式閱讀時，從以下詳細敘述中可以最好地理解本揭露的各態樣。需要強調的是，依據工業的標準操作規程(standard practice)，各式各樣的特徵並未按尺寸繪出。實際上，為了討論上的清楚明瞭，各種特徵的尺寸大小可以任意地擴增或縮減。
圖1是根據某些實施方式的實施例玻璃基板的圖示。
圖2是根據某些實施方式的玻璃基板上的金屬電鍍的實施例圖案的圖示。
圖3顯示了根據某些實施方式的其上形成具有銅柱的實施例玻璃基板。
圖4顯示了根據某些實施方式的與圖1的玻璃基板一起使用的實施例半導體裝置。
圖5描述了根據某些實施方式的圖4的半導體裝置上的實施例焊圖案。
圖6顯示了根據某些實施方式的將圖4的半導體裝置對準和安裝在圖1的玻璃基板上的實施例動作。
圖7顯示了根據一個實施方式的安裝到玻璃基板的半導體裝置的兩個實施例。
圖8描述了根據一個實施方式的實施例半導體裝置封裝件，其具有安裝到印刷電路板的半導體裝置中的玻璃基板。
圖9A、9B和10A、10B描述了根據某些實施方式的在玻璃基板上創造焊球的實施例技術。
圖11A描述了根據某些實施方式的安裝到印刷電路板的實施例半導體裝置封裝件和安裝到印刷電路板的計算裝置，其中計算裝置使用PCB內的導電結構與半導體裝置封裝件電通訊。圖11B描述了安裝到印刷電路板的實施例半導體裝置封裝件，其中半導體裝置封裝件包含微電子機械系統(MEMS)裝置。
圖12A和12B描述了根據某些實施方式的半導體裝置封裝件的應用。
圖13顯示了根據某些實施方式的操作光學系統的實施例方法的流程圖，其中該系統合併圖6至12中任一個的半導體裝置封裝件。
100:玻璃基板
108:焊柱
400:半導體裝置
800:PCB
802:焊球
804:電接觸體
y:距離

Claims (23)

  1. 一種光學檢測器裝置，包括： 玻璃基板，具有鍍在其上的導電跡線； 半導體裝置，具有在面對該玻璃基板的一側上暴露的光學檢測器，該半導體裝置進一步包含電耦接至該導電跡線的複數接合墊； 金屬密封結構，將該玻璃基板中具有該導電跡線的一側與該半導體裝置中面對該玻璃基板的該側接合；以及 複數導電結構，在該半導體裝置的周邊的外側，該複數導電結構電耦接至該導電跡線。
  2. 如請求項1之光學檢測器裝置，其中該導電跡線包括Ti/Cu種層，在該種層上鍍有額外的Cu。
  3. 如請求項1之光學檢測器裝置，其中該金屬密封結構包括環繞該光學檢測器的環。
  4. 如請求項3之光學檢測器裝置，其中該金屬密封結構包括Sn Cu擴散接合。
  5. 如請求項3之光學檢測器裝置，其中該金屬密封結構包括氣密密封。
  6. 如請求項1之光學檢測器裝置，進一步包括電耦接至該複數導電結構的印刷電路板。
  7. 如請求項1之光學檢測器裝置，其中該複數接合墊藉由Sn Cu擴散接合電耦接至該導電跡線。
  8. 如請求項1之光學檢測器裝置，其中該複數接合墊設置在該金屬密封結構的周邊的外側。
  9. 如請求項1之光學檢測器裝置，其中該複數導電結構包括焊球。
  10. 如請求項1之光學檢測器裝置，其中該複數導電結構包括形成在該玻璃基板上的銅柱。
  11. 一種使用光學檢測器裝置的方法，其中該光學檢測器裝置包括半導體裝置，該半導體裝置具有在面對玻璃基板的一側上暴露的光學檢測器，以及其中使用金屬密封結構將該半導體裝置接合到該玻璃基板，該方法包括： 經由該玻璃基板在該光學檢測器處接收光； 回應在該光學檢測器處接收該光，藉由該半導體裝置的接合墊將第一電信號從該半導體裝置發送到在該玻璃基板上的第一組導電跡線；以及 藉由在該玻璃基板上且在該半導體裝置的周邊的外側的導電結構，在計算裝置處接收該第一電信號，該計算裝置藉由在印刷電路板(PCB)上的導電結構電耦接至在該玻璃基板上的該導電結構，在該玻璃基板上的該導電結構耦接在該印刷電路板上。
  12. 如請求項11之方法，進一步包括藉由該計算裝置的以下動作： 經由分析來自該光學檢測器的該第一電信號和複數其他電信號，計算部分目標介質的存在。
  13. 一種光學感測器系統，包括： 玻璃基板，被組態以將光從外側環境傳遞到半導體裝置的表面； 用於傳導電信號的構件，其中該傳導構件形成在該玻璃基板的表面上； 用於檢測經由該玻璃基板的該光以及用於回應該光產生的該電信號的構件，其中該光檢測構件形成在該半導體裝置上，該半導體裝置進一步包含電耦接至該電信號傳導構件的複數接合墊； 用於將該玻璃基板接合到該半導體裝置的構件；以及 複數導電結構，在該半導體裝置的周邊的外側，該複數導電結構電耦接至該電信號傳導構件。
  14. 如請求項13之光學感測器系統，其中該傳導構件包含具有Ti/Cu種層的導電跡線，在該種層上鍍有額外的Cu。
  15. 如請求項13之光學感測器系統，其中該接合構件包括環繞該光檢測構件的環。
  16. 如請求項15之光學感測器系統，其中該環包括Sn Cu擴散接合。
  17. 如請求項15之光學感測器系統，其中該環包括氣密密封。
  18. 如請求項13之光學感測器系統，進一步包括電耦接至該複數導電結構的印刷電路板(PCB)。
  19. 如請求項18之光學感測器系統，進一步包括計算裝置，其安裝到該PCB且組態以經由該PCB的跡線與該光檢測構件電通訊。
  20. 如請求項13之光學感測器系統，其中該複數導電結構包括形成在該光發射構件上的銅柱。
  21. 一種電子裝置，包括： 玻璃基板，具有鍍在其上的導電跡線； 半導體裝置，具有在面對該玻璃基板的一側上暴露的檢測器，該半導體裝置進一步包含電耦接至該導電跡線的複數接合墊； 金屬密封結構，將該玻璃基板中具有該導電跡線的一側與該半導體裝置中面對該玻璃基板的該側接合；以及 複數導電結構，在該半導體裝置的周邊的外側，該複數導電結構電耦接至該導電跡線。
  22. 如請求項21之電子裝置，其中該檢測器包括光學檢測器。
  23. 如請求項21之電子裝置，其中該檢測器包括微電子機械系統(MEMS)裝置。
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