TW202306057A

TW202306057A - 熱感測封裝

Info

Publication number: TW202306057A
Application number: TW110127066A
Authority: TW
Inventors: 劉育賢; 蘇瑞巴舒尼加古納; 龐茜; 簡伊辰
Original assignee: 新加坡商光寶科技新加坡私人有限公司
Priority date: 2021-07-23
Filing date: 2021-07-23
Publication date: 2023-02-01
Also published as: TWI800876B

Abstract

本發明公開一種熱感測封裝，其包括定義出容置空間的封裝框體、積體電路晶片、熱感測元件、導熱絕緣膠以及蓋板。積體電路晶片設置於容置空間內。熱感測元件疊設於積體電路晶片上，並電性連接於積體電路晶片。導熱絕緣膠的至少一部分填入熱感測元件與積體電路晶片之間的一空隙。蓋板結合於封裝框體上，以封閉容置空間。

Description

熱感測封裝

本發明涉及一種感測元件封裝，特別是涉及一種熱感測封裝。

紅外線溫度感測器，可用於吸收待測物體所產生的熱輻射(紅外線)，以得到待測物體的溫度，因此被廣泛地應用於耳溫計、接近感測器或是熱像儀等裝置。然，微型化為市場必然趨勢。故，如何通過結構設計的改良，在縮減封裝尺寸時，又能在有限的製造成本下且不影響量測精準度，為該項事業所欲解決的重要課題之一。

本發明所要解決的技術問題在於，提供一種有效縮減封裝後的體積的熱感測封裝。

為了解決上述的問題，本發明所採用的一技術方案是提供一種熱感測封裝，其包括定義出容置空間的封裝框體、積體電路晶片、熱感測元件以及蓋板。積體電路晶片設置於容置空間內，且包括多個第一連接墊。熱感測元件疊設於積體電路晶片上，並連接於積體電路晶片。蓋板結合於封裝框體上。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的熱感測封裝，將熱感測元件與積體電路晶片沿封裝框體的基底的厚度方向上排布，因而縮小了封裝框體的尺寸，降低了熱感測元件與積體電路晶片集合封裝的尺寸，提高了封裝的集成度。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“熱感測封裝”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不背離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

[第一實施例]

參閱圖1至圖3，分別顯示本發明第一實施例的熱感測封裝的立體示意圖、俯視示意圖以及剖面示意圖。本發明第一實施例提供一種熱感測封裝M1，其包括：封裝框體1、積體電路晶片2、熱感測元件3、蓋板4以及導熱絕緣膠5。

其中，封裝框體1可定義出一容置空間H1及一開口(未標號)。而本實施例的封裝框體1包括基底10以及環繞側框11。基底10可以為平板或是具凹槽或段差結構。當基底10具有凹槽時，該凹槽可用以容納積體電路晶片2，且凹槽的深度等於或略低於積體電路晶片2。具有凹槽的基底10有助於整體結構的微小化。在一實施例中，基底10可以是多層電路板。環繞側框11環繞地設置在基底10上，並與基底10共同定義出前述的容置空間H1。也就是說，環繞側框11凸出於基底10，並圍繞積體電路晶片2與熱感測元件3。在本實施例中，基底10與環繞側框11為一體成型。也就是說，構成基底10以及環繞側框11的材料相同，例如：陶瓷，但本發明不以此為限。

請參照圖2以及圖3，封裝框體1還包括多個內部接點12以及多個外部接點13。多個內部接點12是位於容置空間H1內，並位於基底10上。當基底10為平板時，內部接點12是設置於平板表面上。當基底10具凹槽或段差結構時，內部接點12較佳是位於凹槽或是段差結構的頂面，亦即與環繞側框11相接的位置。更進一步的說，基底10的頂面的高度相近於位於凹槽內或段差結構的積體電路晶片22的上表面2s的高度，故更可降低打線距離，可減少應力避免斷線。但本發明不以此為限。另外，在本實施例中，多個外部接點13是位於封裝框體1的底側，也就是設置於基底10的底面100。如此，熱感測封裝M1可通過多個外部接點13而被組裝於另一電路板(圖未繪示)上。然而，在本發明中，多個外部接點13的位置並不限於前述舉例。

須說明的是，在封裝框體1的基底10或者環繞側框11內，可預先形成多條線路(圖未繪示)，以使封裝框體1的每一個內部接點12可電性連接於至少一個對應的外部接點13。

請參照圖2以及圖3，積體電路晶片2位於容置空間H1內，並設置於基底10上。積體電路晶片2為特殊應用積體電路(application-specific integrated circuit, ASIC)晶片，其可用於接收並處理熱感測元件3所偵測的訊號，前述的訊號例如是電壓訊號。進一步而言，積體電路晶片2可根據所接收的訊號，來計算物體溫度。本實施例的積體電路晶片2包括多個第一連接墊21以及多個第二連接墊22，且多個第一連接墊21與多個第二連接墊22都設置於積體電路晶片2的上表面2s。多個第一連接墊21對應於熱感測元件3的位置設置，而用以使積體電路晶片2與熱感測元件3電性連接。在本實施例中，多個第一連接墊21是位於熱感測元件3的下方。另外，積體電路晶片2可通過多個第二連接墊22而電性連接於封裝框體1。進一步而言，熱感測封裝M1還進一步包括多條導線6，且每一條導線6連接於對應的第二連接墊22與對應的內部接點12之間。換言之，多個第二連接墊22是分別通過多條導線6，而電性連接於封裝框體1的多個內部接點12。進一步的說，位於積體電路晶片2上表面2s的多個第二連接墊22與位於基底10的頂面的多個內部接點12高度相近或齊平，可拉近打線距離，避免斷線。

其中，熱感測元件3疊設於積體電路晶片2上，並與積體電路晶片2共同位於容置空間H1內，以接收由開口進入的熱輻射。在本實施例中，熱感測元件3可以是紅外線熱電堆感測元件(infrared thermopile sensor)，但本發明不以此為限。據此，本實施例的熱感測元件3具有熱吸收面3a、與熱吸收面3a相對的底表面3b以及連接於熱吸收面3a與底表面3b之間的側表面3c。進一步而言，構成熱感測元件3的熱吸收面3a的材料為紅外線吸收材料，可用以接收待測物體的熱輻射。

請配合參照圖2、圖4A，其中圖4A為本發明其中一實施例的熱感測元件的立體示意圖。熱感測元件3包括一紅外輻射吸收層L1、熱電堆層L2、保護層L3以及多個接墊31(圖4A繪示四個為例)。

紅外輻射吸收層L1可用以吸收熱輻射，而前述的熱吸收面3a即為紅外輻射吸收層L1的表面。紅外輻射吸收層L1對紅外光的吸收率大於90%。在一實施例中，紅外輻射吸收層L1可吸收波長範圍介於250 nm至22.5µm的輻射。另外，紅外輻射吸收層L1的材料不僅可吸收紅外線且可撓曲。

熱電堆層L2是位於紅外輻射吸收層L1以及保護層L3之間。請配合參照圖4A與圖4B，其中圖4B為本發明一實施例的熱電堆層的局部剖面示意圖。如圖4A所示，熱電堆層L2包括分佈於一感測範圍3R內且相互串接的熱電偶30。如圖4B所示，每一熱電偶30包括熱接點(hot junction)301、冷接點(cold junction) 302、第一接腳組303以及第二接腳組304。在本實施例中，熱接點301會較靠近於熱吸收面3a，而冷接點302會較靠近於底表面3b。其中一個熱電偶30的熱接點301至少通過第一接腳組303或者第二接腳組304而與相鄰的熱電偶30的冷接點302串接。在本實施例中，第一接腳組303與第二接腳組304可以各包含多個奈米線簇(nanowire clusters)。第一接腳組303的奈米線簇的材料會與第二接腳組304奈米線簇的材料不同。多個熱電偶30相互串接或者並接可形成熱電堆，而可將多個熱接點301與多個冷接點302所感測到的溫度差異轉換為電壓訊號或電流訊號。

請參照圖3與圖4，熱感測元件3的保護層L3與多個接墊31共同位於熱感測元件3的底側。如圖4所示，保護層L3覆蓋感測範圍3R內的多個熱電偶30，但未覆蓋多個接墊31。也就是說，多個接墊31裸露在熱感測元件3的底表面3b上，並分別靠近於熱感測元件3的四個角落設置。接墊31的數量以及位置可根據熱感測元件3的種類而調整，本發明並不限制。須先說明的是，其中兩個接墊31會電性連接於熱電堆，以作為熱電堆的訊號輸出端。

請再參照圖3，熱感測元件3以底表面3b朝向積體電路晶片2，而設置在積體電路晶片2上。具體而言，熱感測元件3的多個接墊31會分別電性連接積體電路晶片2的多個第一連接墊21。進一步而言，熱感測元件3的多個接墊31是分別通過多個導電膠P1而連接於多個第一連接墊21。在一實施例中，導電膠P1可以是銀膠，可降低製程難度及成本。

另外，須說明的是，本發明實施例所提供的熱感測封裝M1中，熱感測元件3是堆疊在積體電路晶片2上，而不是與積體電路晶片2並排而直接設置於基底10上。也就是說，熱感測元件3與積體電路晶片2是沿著基底10的厚度方向排布，因此，封裝框體1的基底10的尺寸可以被縮減，從而縮減熱感測封裝M1的整體體積。

承上述，熱感測元件3的紅外輻射吸收層L1吸收待測物體所產生的熱輻射之後，紅外輻射吸收層L1的溫度上升，使多個熱電偶30的熱接點301與冷接點302之間產生溫度差異，從而產生電壓訊號。前述電壓訊號可通過兩個接墊31而輸出至積體電路晶片2。積體電路晶片2在接收並處理電壓訊號後，可根據對照表或者是公式來計算出待測物體的溫度。

在本實施例中，熱感測元件3的底表面3b以及積體電路晶片2之間定義出一空隙。當熱感測元件3為紅外線熱電堆感測元件時，熱感測元件3與積體電路晶片2之間的空隙若為空氣，可能會使熱感測元件3的底表面3b的溫度不均勻，或者是使熱感測元件3的底表面3b的溫度與積體電路晶片2的溫度之間有較大的落差，從而影響熱感測元件3的量測精確度。

請參照圖3，在本實施例中，熱感測封裝M1還包括位於容置空間H1內的導熱絕緣膠5。導熱絕緣膠5具有良好的熱傳導性，至少一部分導熱絕緣膠5會填入熱感測元件3與積體電路晶片2之間的空隙形成所謂底部填充膠(underfill)，除可有效增加上述二者的接墊的結合強度，還可使熱感測元件3的底表面3b的溫度較均勻，且大致與積體電路晶片2的溫度相同，進而降低信噪比與提升熱感測封裝M1的感測精確度。在一較佳實施例中，導熱絕緣膠5的熱導率大於或等於1 W/m*K。導熱絕緣膠5的材料例如是環氧樹脂或矽膠，其可能含有氧化鋅等氧化物顆粒.，但本發明不以前述舉例為限。

經過實際測試，使用熱導率大於或等於1 W/m*K的導熱絕緣膠5，熱感測封裝M1所量測的溫度誤差範圍可由-0.5 ^oC至0.5 ^oC。若是使用其他熱導率小於1 W/m*K的膠材或完全不用導熱絕緣膠5，熱感測封裝M1所量測的溫度誤差範圍最大可由-1 ^oC至1 ^oC。據此，在本發明實施例中，利用熱導率大於或等於1 W/m*K的導熱絕緣膠5可以進一步提升熱感測封裝M1的量測精確度。

另外，既然熱感測元件3的熱吸收面3a是用以接收待測物體的熱輻射，導熱絕緣膠5並不會覆蓋熱感測元件3的熱吸收面3a，以免影響熱感測元件3的運作，從而影響熱感測元件3的量測精確度。據此，導熱絕緣膠5的頂面5s低於或者齊平於熱感測元件3的熱吸收面3a。進一步而言，導熱絕緣膠5完全覆蓋積體電路晶片2且部分地包覆熱感測元件3的側表面3c。

另外，請配合參照圖2與圖3，本實施例的導熱絕緣膠5還覆蓋封裝框體1的多個內部接點12、多條導線6以及積體電路晶片2的多個第二連接墊22。據此，請參照圖2，在俯視方向上，本實施例的導熱絕緣膠5的分布範圍會延伸超過熱感測元件3的邊緣以及積體電路晶片2的邊緣，但本發明不以此為限。在一實施例中，只要導熱絕緣膠5填滿熱感測元件3與積體電路晶片2之間的空隙，且導熱絕緣膠5的分布範圍大於並重疊於熱感測元件3的感測範圍3R，就可提升熱感測封裝M1的量測精確度。

請參照圖2及圖3，蓋板4結合於封裝框體1，並對應於開口的位置設置而以封閉容置空間H1。如圖3所示，本實施例中，蓋板4是設置在封裝框體1的環繞側框11的頂表面110上，以將熱感測元件3以及積體電路晶片2共同氣密封裝於容置空間H1內。蓋板4可通過接合層G1而固定於環繞側框11的頂表面110上。在一實施例中，容置空間H1內也可以填充氮氣或者其他惰性氣體。

構成蓋板4的材料可以是紅外光帶通濾波材(IR band-pass filter)，例如允許波長範圍介於1至15μm的紅外光通過但過濾可見光的材料。舉例而言，構成蓋板4的材料可以是矽或鍺、具有紅外光學鍍膜層的矽/鍺基板或藍寶石或石英玻璃等等，本發明不以此為限。如此，待測物體所產生的熱輻射(紅外光)可通過蓋板4而被熱感測元件3所接收。

參閱圖5至圖8所示，分別顯示本發明第一實施例的熱感測封裝在製造流程的各步驟中的剖面示意圖。

如圖5所示，在將積體電路晶片2設置在封裝框體1的基底10上之後，將熱感測元件3設置在積體電路晶片2的上表面2s上。其中，積體電路晶片2的上表面2s具有多個第一連接墊21以及多個第二連接墊22。在一實施例中，可以通過網板印刷(screen printing)製程，來形成多個第一連接墊21與多個第二連接墊22，但本發明不以此為限。之後，再將熱感測元件3的多個接墊31藉由多個導電膠P1分別電性連接於積體電路晶片2的多個對應的第一連接墊21。在熱感測元件3與積體電路晶片2之間會定義出一空隙g1。

請參照圖6，通過打線接合，以使積體電路晶片2電性連接於封裝框體1。詳細而言，積體電路晶片2的第二連接墊22通過導線6而連接於對應的內部接點12。請參照圖7，形成導熱絕緣膠5於容置空間H1內，以使導熱絕緣膠5的一部分填入熱感測元件3與積體電路晶片2之間的空隙g1。詳細而言，先將未固化的導熱絕緣膠5填充到容置空間H1內，再通過加熱使導熱絕緣膠5固化。在本實施例中，導熱絕緣膠5會一併包覆多個第二連接墊22、多條導線6以及多個內部接點12。然而，導熱絕緣膠5不會覆蓋熱感測元件3的熱吸收面3a，因此導熱絕緣膠5並不會填滿整個容置空間H1。

請參照圖8，將蓋板4固定於封裝框體1上，以封閉容置空間H1。進一步而言，蓋板4可以通過接合層G1而固定於封裝框體1的環繞側框11的頂表面110上。上述製造流程只是其中一可行的實施例，而並非用以限定本發明。

[第二實施例]

請參照圖9A與圖9B，分別顯示本發明第二實施例的熱感測封裝的立體示意圖與剖面示意圖。本實施例的熱感測封裝M2與第一實施例的熱感測封裝M1相同或相似的元件具有相同或相似的標號，且相同的部分不再贅述。

如圖9A以及圖9B所示，在本實施例的熱感測封裝M2的封裝框體1中，基底10與環繞側框11並非一體成型，而分別由不同的材料所構成。舉例而言，構成基底10的材料可以是陶瓷或是電路板，而構成環繞側框11的材料可以是環氧樹脂或者塑封膠等可以用來塑封的材料。在本實施例中，基底10為平板，且多個內部接點12是設置在平板表面上。

另外，在本實施例中，環繞側框11會覆蓋基底10且部分地覆蓋積體電路晶片2。如圖9B所示，積體電路晶片2的上表面2s的一部分(外圍區域)以及側面都會被環繞側框11所覆蓋。另外，本實施例的環繞側框11還進一步覆蓋多條導線6、積體電路晶片2的多個第二連接墊22以及封裝框體1的多個內部接點12。換句話說，多條導線6、積體電路晶片2的多個第二連接墊22以及封裝框體1的多個內部接點12被埋設在環繞側框11內。環繞側框11環繞地設置在熱感測元件3的周圍，而定義出容置空間H1以及開口。

如圖9A以及圖9B所示，環繞側框11還具有嵌合結構E1，且嵌合結構E1是位於環繞側框11遠離基底10的一側。在本實施例中，嵌合結構E1是形成於環繞側框11的頂表面110，也就是位於開口端。如此，蓋板4可通過嵌合結構E1而設置在熱感測元件3上方。進一步而言，蓋板4可以通過嵌合結構E1而嵌合於環繞側框11，以將熱感測元件3以及積體電路晶片2共同氣密封裝於容置空間H1內。在本實施例中，環繞側框11的嵌合結構E11為階梯結構，蓋板4可通過接合層G1而結合於嵌合結構E11。

在本實施例中，蓋板4的頂表面4s會與環繞側框11的頂表面110齊平，但本發明不以此為限。在另一實施例中，蓋板4的頂表面4s也可以凸出或者低於環繞側框11的頂表面110。

另外，導熱絕緣膠5填入熱感測元件3與積體電路晶片2的空隙內。然而，在本實施例中，導熱絕緣膠5只覆蓋積體電路晶片2的一部分上表面2s，但並未覆蓋積體電路晶片2的側面。

據此，在製造本實施例的熱感測封裝M2時，是依序將積體電路晶片2與熱感測元件3設置在基底10上之後，再通過注塑成型製程來形成環繞側框11。在一實施例中，環繞側框11可以通過薄膜輔助注塑成型製程(film assisted molding process)來形成，但本發明不以此為限。

[第三實施例]

請參照圖10，顯示本發明第三實施例的熱感測封裝的剖面示意圖。本實施例的熱感測封裝M3與第二實施例的熱感測封裝M2相同或相似的元件具有相同或相似的標號，且相同的部分不再贅述。

如圖10所示，在本實施例的熱感測封裝M3的封裝框體1中，基底10與環繞側框11也並非一體成型，而分別由不同的材料所構成。在本實施例中，基底10的材料為陶瓷，而環繞側框11的材料為金屬。進一步而言，環繞側框11可以是預先成形的金屬框。

在本實施例中，環繞側框11具有頂板11A以及由頂板11A向基底10延伸的側壁11B。頂板11A具有位於頂表面110的開口11h，且開口11h對應於熱感測元件3。蓋板4結合於封裝框體1，並對應於開口11h的位置設置。進一步而言，蓋板4固定在頂板11A的內側，並封閉開口11h，從而將熱感測元件3與積體電路晶片2封閉在容置空間H1內。

在製造本實施例的熱感測封裝M3時，可依序先將積體電路晶片2與熱感測元件3設置在基底10上，再形成導熱絕緣膠5。之後，再將環繞側框11連同已固定於環繞側框11上的蓋板4共同組裝到基底10上。

[第四實施例]

請參照圖11至圖13。圖11為本發明第四實施例的熱感測封裝的俯視示意圖，而圖12為圖11的XII-XII剖面的剖面示意圖。本實施例的熱感測封裝M4與第一至第三實施例相同或相似的元件具有相同的標號，且相同的部分不再贅述。

如圖11所示，不同於前述的第一至第三實施例中的熱感測元件3，本實施例的熱感測元件3’具有多個接墊32，且接墊32位於熱感測元件3’遠離積體電路晶片2的一側(頂側)。另外，在本實施例中，積體電路晶片2的多個第一連接墊21並未設置在熱感測元件3’下方，而是設置在熱感測元件3’周圍。據此，熱感測封裝M4還進一步包括多條接合線7，以使多個接墊32可通過多條接合線7，而分別電性連接於多個第一連接墊21。

此外，本實施例的熱感測元件3’與第一至第三實施例的熱感測元件3的結構也不相同。舉例而言，本實施例的熱感測元件3’為薄膜式熱感測元件(membrane thermal sensor)。

請參照圖12，熱感測元件3’包括一框體33以及一熱感測薄膜34。構成框體33的材料例如是矽，且框體33可定義出一空腔3H。另外，熱感測薄膜34通過框體33而懸空設置在積體電路晶片2上方。參照圖11以及圖12，熱感測薄膜34會遮蓋框體33所定義出的空腔3H。

請參照圖13，顯示本發明一實施例的熱感測元件的局部示意圖。須說明的是，圖13所繪示的熱感測薄膜34的結構僅是作為舉例，並非用以限至本發明。在一實施例中，熱感測薄膜34包括懸浮支撐薄膜340、紅外線吸收層(IR absorber)341以及多個熱電偶342。懸浮支撐薄膜340連接於框體33的頂面33s，並具有極高的熱阻抗，以避免熱能散失過快。懸浮支撐薄膜340具有一感測區域340A，以及連接於感測區域340A與框體33的多個橋接區域340B。多個橋接區域340B由感測區域340A放射狀地延伸到框體33的頂面33s。

紅外線吸收層341用以吸收待測物體所發出的熱輻射(紅外線)，並形成於支撐薄膜340的感測區域340A內。多個熱電偶342分別設置在多個橋接區域340B內，以量測框體33與紅外線吸收層341之間的溫度差。在本實施例中，每個熱電偶342的熱接點342a是連接於紅外線吸收層341，而冷接點342b是位於框體33。據此，當紅外線吸收層341吸收待測物體的熱輻射(紅外線)時，紅外線吸收層341的溫度會上升，而使懸浮支撐薄膜340的感測區域340A與框體33之間產生溫度差，從而使熱電偶342的熱接點342a與冷接點342b之間產生電壓差。在一實施例中，多個熱電偶342可以相互串聯而形成熱電堆，以提升感測靈敏度。

據此，不同於前述的第一至第三實施例，本實施例的熱感測封裝M4並不一定需要設置導熱絕緣膠5。然而，在另一實施例中，框體33也可以通過導熱膠而固設於積體電路晶片2上，以使框體33的溫度接近於積體電路晶片2的溫度。前述的導熱膠可以是絕緣導熱膠或者是導電導熱膠。當導熱膠為絕緣導熱膠，可以對積體電路晶片2的表面提供較好的保護。

[實施例的有益效果]

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的熱感測封裝M1~M4，其能通過 “積體電路晶片2設置於容置空間H1內，且包括多個第一連接墊21”以及“熱感測元件3疊設於積體電路晶片2上，並具有多個接墊31(或接墊32)，且多個接墊31(或接墊32)分別電性連接於多個第一連接墊21”的技術方案，可使熱感測封裝M1~M4集合封裝的尺寸，提高了封裝的集成度。

進一步而言，本發明第一到第三實施例的熱感測封裝M1~M3還具有導熱率較佳的導熱絕緣膠5，其填入熱感測元件3與積體電路晶片2之間的空隙g1，可提升熱感測封裝M1~M3的量測精確度。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

M1,M2, M3, M4:熱感測封裝 1:封裝框體 H1:容置空間 10:基底 100:底面 11:環繞側框 11h:開口 11A:頂板 11B:側壁 110:頂表面 E1:嵌合結構 12:內部接點 13:外部接點 2:積體電路晶片 2s:上表面 21:第一連接墊 22:第二連接墊 3, 3’:熱感測元件 3a:熱吸收面 3b:底表面 3c:側表面 L1:紅外輻射吸收層 L2:熱電堆層 L3:保護層 3H:空腔 3R:感測範圍 30,342:熱電偶 301, 342a:熱接點 302, 342b:冷接點 303:第一接腳組 304:第二接腳組 31, 32:接墊 33:框體 33s:頂面 34:熱感測薄膜 340:懸浮支撐薄膜 340A:感測區域 340B:橋接區域 341:紅外線吸收層 P1:導電膠 4:蓋板 4s:頂表面 5:導熱絕緣膠 5s:頂端 g1:空隙 6:導線 7:接合線 G1:接合層

圖1為本發明第一實施例的熱感測封裝的立體示意圖。

圖2為本發明第一實施例的熱感測封裝的俯視示意圖。

圖3為圖2的III-III剖面的剖面示意圖。

圖4A為本發明其中一實施例的熱感測元件的立體分解示意圖。

圖4B為本發明一實施例的熱電堆層的局部剖面示意圖。

圖5至圖8為本發明第一實施例的熱感測封裝在製造流程中的剖面示意圖。

圖9A為本發明第二實施例的熱感測封裝的立體示意圖。

圖9B為本發明第二實施例的熱感測封裝的剖面示意圖。

圖10為本發明第三實施例的熱感測封裝的剖面示意圖。

圖11為本發明第四實施例的熱感測封裝的俯視示意圖。

圖12為圖11的XII-XII剖面的剖面示意圖。

圖13為本發明另一實施例的熱感測元件的局部示意圖。

M1:熱感測封裝

1:封裝框體

H1:容置空間

10:基底

100:底面

11:環繞側框

110:頂表面

12:內部接點

13:外部接點

2:積體電路晶片

2s:上表面

21:第一連接墊

22:第二連接墊

3:熱感測元件

3a:熱吸收面

3b:底表面

3c:側表面

31:接墊

P1:導電膠

4:蓋板

5:導熱絕緣膠

5s:頂面

6:導線

G1:接合層

Claims

一種熱感測封裝，其包括：一封裝框體，其定義出一開口與一容置空間；一積體電路晶片，其設置於所述容置空間內，且包括多個第一連接墊；一熱感測元件，其疊設於所述積體電路晶片上，並位於所述容置空間內，其中，所述熱感測元件具有多個接墊，且多個所述接墊分別電性連接於多個所述第一連接墊，以使所述熱感測元件電性連接於所述積體電路晶片；一導熱絕緣膠，其設置於所述容置空間內，其中，所述導熱絕緣膠的至少一部分填入所述熱感測元件與所述積體電路晶片之間的一空隙，且所述導熱絕緣膠未覆蓋所述熱感測元件的一熱吸收面；以及一蓋板，其結合於所述封裝框體上，並對應於所述開口的位置設置而封閉所述容置空間。
如請求項1所述的熱感測封裝，其中，所述導熱絕緣膠完全覆蓋所述積體電路晶片以及部分地包覆所述熱感測元件的側表面，且所述導熱絕緣膠的頂面低於所述熱感測元件的所述熱吸收面，或者與所述熱感測元件的所述熱吸收面齊平。
如請求項1所述的熱感測封裝，其中，所述導熱絕緣膠的熱導率大於或等於1W/m*K。
一種熱感測封裝，其包括：一封裝框體，其定義出一開口與一容置空間；一積體電路晶片，其設置於所述容置空間內，且包含多個第一連接墊；一熱感測元件，其疊設於所述積體電路晶片上，並位於所述容置空間內，接收由所述開口進入的熱輻射，其中，所述熱感測元件具有多個接墊，且至少二個所述接墊電性連接於相對應的所述第一連接墊，以使所述熱感測元件電性連接於所述積體電路晶片；一蓋板，其結合於所述封裝框體，並對應於所述開口的位置設置而封閉所述容置空間；以及其中，所述熱感測元件包含多個串聯的熱電偶用以量測所述熱感測元件與積體電路晶片表面的溫度差。
如請求項4所述的熱感測封裝，其中，所述熱感測元件包括一紅外輻射吸收層、熱電堆層以及保護層，所述熱電堆層位於所述紅外輻射吸收層以及所述保護層之間，多個所述接墊與所述保護層共同位於所述熱感測元件的底側，其中，所述熱電堆層包括多個所述熱電偶，每一所述熱電偶包括：一熱接點、一冷接點、一第一接腳組以及一第二接腳組；其中，每一所述熱電偶的所述熱接點至少通過所述第一接腳組或者所述第二接腳組而與相鄰的所述熱電偶的所述冷接點串接，且所述第一接腳組與所述第二接腳組各包括多個奈米線簇。
如請求項4所述的熱感測封裝，其中，更包含一導熱絕緣膠用以使所述熱感測元件底表面的溫度接近所述積體電路晶片的溫度，其中，所述導熱絕緣膠僅設置於所述熱感測元件與所述積體電路晶片之間的一空隙，或者所述導熱絕緣膠填滿所述積體電路晶片之間的所述空隙並覆蓋至所述熱感測元件的側表面，且所述導熱絕緣膠的頂面低於或齊平於所述熱感測元件的一熱吸收面。
如請求項4所述的熱感測封裝，其中，構成所述蓋板的材料允許波長範圍介於1至15μm的紅外光通過，而過濾可見光。
如請求項4所述的熱感測封裝，其中，所述熱感測元件包括一框體以及一熱感測薄膜，所述框體定義出一空腔，所述熱感測薄膜通過所述框體而設置在所述積體電路晶片上方並遮蓋所述空腔，所述接墊設置於所述框體頂部，並圍繞所述熱感測薄膜。
如請求項1至8任一項所述的熱感測封裝，其中，所述封裝框體包括：一基底；以及一環繞側框，其環繞地設置於所述基底上，定義出所述開口並與所述基底共同定義所述容置空間，其中，所述蓋板設置在所述環繞側框的所述開口位置。
如請求項9所述的熱感測封裝，其中，所述環繞側框具有一嵌合結構，所述嵌合結構位於所述環繞側框遠離所述基底的一側，且所述蓋板通過所述嵌合結構而設置在所述熱感測元件上方。
如請求項9所述的熱感測封裝，其中，所述環繞側框包括一頂板以及一側壁，所述側壁由所述頂板朝向所述基底延伸，所述頂板具有對應於所述熱感測元件的所述開口，且所述蓋板固定於所述頂板的內側並封閉所述開口。
如請求項9所述的熱感測封裝，其中，所述封裝框體具有多個內部接點，所述積體電路晶片包括多個第二連接墊，多個所述第二連接墊分別通過多條導線而電性連接於多個所述內部接點，其中，當基底具凹槽或段差結構時，所述內部接點是位於所述凹槽或是所述段差結構的頂面，且所述凹槽或是所述段差結構的頂面的高度相近於所述積體電路晶片的高度；當所述基底為平板時，所述內部接點是設置於平板表面上，多個所述內部接點與多個所述第二連接墊被所述環繞側框覆蓋，且多條所述導線被埋入於所述環繞側框內。