TW202335128A - 封裝結構及其製作設備 - Google Patents

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Abstract

一種封裝結構的製作設備包括模具以及彈針。模具包括用以容置半導體裝置的模穴以及用以將封裝膠體注入模穴內的注入口。彈針設置於模穴用以朝向半導體裝置的表面，其中彈針的頂端可伸縮地突出於表面，且當半導體裝置設置於模穴內時，彈針抵接半導體裝置的上表面，且注入模穴內的封裝膠體包覆半導體裝置及環繞彈針以形成封裝結構。一種以此製作設備製作的封裝結構也被提出。

Description

封裝結構及其製作設備
本揭露是有關於一種封裝結構及其製作設備。
指紋辨識晶片封裝結構能夠裝設於各類的電子產品，例如智慧型手機、行動電話、平板電腦、筆記型電腦等，用以辨認使用者的指紋。現有的指紋辨識晶片封裝大致可分成以軟性電路板或硬式電路板作為承載件的封裝方式。軟性電路板的指紋辨識晶片封裝結構通常是將用以辨識使用者的指紋的感測線路設置於軟性電路板上，而使用者透過接觸軟性電路板上的感測線路來進行指紋辨識。然而此種封裝方式是透過軟性電路板上的感測線路傳送訊號至指紋辨識晶片，相較於直接於指紋辨識晶片上進行指紋感測的方式，其反應速度較慢。而另一種常見的指紋辨識晶片封裝結構則主要包含線路載板、指紋辨識晶片、多個焊線以及封裝膠體，其中用以辨識使用者的指紋的感測區域大多是位於指紋辨識晶片的主動表面。而指紋辨識晶片通常是以其背面貼合於線路載板上，並透過打線接合的方式以焊線電性連接指紋辨識晶片的主動表面與線路載板。因此，在形成封裝膠體於線路載板上以包覆指紋辨識晶片時，封裝膠體會包覆焊線以及部分的指紋辨識晶片。
這樣的封裝結構，其對指紋辨識晶片上方的封裝膠體的厚度會直接影響到指紋辨識晶片的感測靈敏度，然而，目前的作法只能在模封後以人工的方式量測整個封裝膠體的厚度是否符合要求，並無法直接測得晶片上方的封裝膠體的厚度，因而可能導致檢測結果失準，進而影響封裝結構的良率。
本揭露提供一種封裝結構及其製作設備，其可在製程中測得晶片上方的封裝膠體的厚度。
本揭露的一種封裝結構的製作設備包括模具以及彈針。模具包括用以容置半導體裝置的模穴以及用以將封裝膠體注入模穴內的注入口。彈針設置於模穴用以朝向半導體裝置的表面，其中彈針的頂端可伸縮地突出於表面，且當半導體裝置設置於模穴內時，彈針抵接半導體裝置的上表面，且注入模穴內的封裝膠體包覆半導體裝置及環繞彈針以形成封裝結構。
本揭露的一種封裝結構包括基板、晶片以及封裝膠體。晶片設置於基板上並包括背離基板的一主動表面。封裝膠體設置於基板上並包封晶片，其中封裝膠體包括一第一開孔，且第一開孔由封裝膠體的一頂表面延伸至晶片的主動表面。
基於上述，本揭露的製作設備在模具的內表面設置有彈針，如此，當半導體裝置設置於模具的模穴內以進行包封時，彈針會抵接半導體裝置的上表面，因而可利用彈針所造成的封裝膠體的開孔深度或是利用彈針的彈性件伸縮量等方式來獲得晶片上方的封裝膠體的厚度及/或封裝膠體的最大厚度。因此，在這樣的配置下，以本揭露的製作設備所形成的封裝結構可在製作過程中即測得上述厚度資訊，而無須在封裝結構製作完成後再進行鑽孔量測或是只能以推算的方式獲得。因此，本實施例的製作設備可有效提高封裝結構的檢測效率及檢測精準度。
有關本揭露之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之各實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而並非用來限制本揭露。並且，在下列各實施例中，相同或相似的元件將採用相同或相似的標號。
圖1至圖4是依照本揭露的一實施例的一種封裝結構的製作流程示意圖。請先參照圖1，在一些實施例中，封裝結構的製作流程可包括下列步驟。首先，提供如圖1所示的封裝結構的製作設備100，其中，製作設備100可包括模具110及至少一彈針（繪示為兩個彈針120a、120b，但不以此為限）。在一些實施例中，模具110可包括模穴S1以及注入口116，其中，模穴S1用以容置半導體裝置201，而注入口116則用以將封裝膠體（如圖2所示的封裝膠體230）注入模穴S1內。在一實施例中，模具110可包括上模具112以及下模具114。下模具114用以承接半導體裝置201的底面（例如半導體裝置201的基板210的底面），而上模具112則位於半導體裝置201的上方，以使得上模具112與下模具114之間形成中空模穴S1。在本實施例中，注入口116可設置於上模具112，但本實施例並不以此為限。在其他實施例中，注入口116也可設置於下模具114或是其他適合的位置，只要可將封裝膠體適量的注入模穴S1內即可。
在一些實施例中，半導體裝置201可包括基板210以及設置於基板210上的晶片220，其中，晶片220可經由黏著層270貼附於基板上表面212上。黏著層270可包括晶粒貼合膜（die attach film, DAF）或其他適合的黏著層。在本實施例中，晶片220可包括主動表面222以及相對於主動表面222的背面224。晶片220是以背面224貼附於基板110上，並使主動表面222背離基板210，以利用打線接合的方式電性連接至基板210，也就是說，本實施例的半導體裝置201是利用導線240連接於基板210以及晶片的主動表面222之間。在一實施例中，半導體裝置201更可包括被動元件250（例如是電阻、電容等元件）或其他電子元件，其可與晶片220共同設置於基板210上。
在一些實施例中，彈針（繪示為兩個彈針120a、120b，但不限於此）可設置於模穴S1中用以朝向半導體裝置201的表面1121。並且，彈針120a、120b的頂端可自由伸縮地突出於表面1121。在一實施例中，彈針120a、120b可包括針體122a、122b以及連接於針體122a、122b與表面1121之間的彈性件124a、124b，並且，在彈針120a、120b未受力的狀態下，針體122a、122b的頂端可突出於表面1121，如此，針體122a、122b的頂端適於受外力而朝表面1121的方向壓迫彈性件124a、124b內縮。舉例而言，彈針120a、120b可為彈簧連接器（pogo pin），但本揭露並不以此為限。
接著，請參照圖2，將半導體裝置201設置於模具110的模穴S2內，此時，彈針120a、120b抵接半導體裝置201的上表面。在本實施例中，製作設備100包括第一彈針120a以及第二彈針120b。具體而言，第一彈針120a可設置於表面1121的中央區域並對應晶片220，而第二彈針120b則設置於表面1121的周邊區域並位於晶片220旁。第二彈針120b的長度L2實質上大於第一彈針120a的長度L1。當半導體裝置201設置於模穴S1內時，第一彈針120a抵接晶片220的主動表面222，第一彈針120a抵接晶片220的主動表面222，而第二彈針120b則可抵接基板上表面212。然而，本揭露並不以此為限。在其他實施例中，製作設備100也可僅具有彈針120a，其用以抵接晶片220的主動表面222。或者，製作設備100也可具有更多的彈針，以分別抵接半導體裝置201的不同高度的表面。
接著，可經由注入口116將封裝膠體230注入模穴S1內，直到將模穴S1填滿為止，以使封裝膠體230包覆半導體裝置201並環繞彈針120a、120b。如此，封裝膠體230可保護半導體裝置201不會受到外部環境的濕氣或污染的影響而損壞。在一實施例中，封裝膠體230可包括環氧樹脂封裝膠體（epoxy molding compound，EMC），但並不以此為限。
接著，請參照圖3，在封裝膠體230固化之後，可自模具110取出經封裝膠體230包封的半導體裝置201，以形成如圖3所示之封裝結構，其中，此封裝結構的封裝膠體230設置於基板210上並至少包封晶片220。在本實施例中，由於封裝膠體230會環繞第一彈針120a以及第二彈針120b而包封半導體裝置201，因此，以此製作設備100所形成的封裝膠體230可包括分別對應於第一彈針120a以及第二彈針120b的第一開孔232以及第二開孔234，其中，第一開孔232由封裝膠體230的頂表面231延伸至晶片220的主動表面222，而第二開孔234位於晶片220旁，並由封裝膠體230的頂表面231延伸至封裝膠體230的底表面233（也可視為延伸至基板上表面212）。在製作設備100僅具有第一彈針120a的實施例中，封裝膠體230可對應包括由封裝膠體230的頂表面231延伸至晶片220的主動表面222的第一開孔232。換句話說，封裝膠體230的開孔數量及位置會分別與製作設備100的彈針的數量及位置對應。
如此配置，便可利用例如3D雷射測量儀等距離量測裝置來量測第一開孔232以及第二開孔234的深度，以得到封裝膠體230的頂表面231至晶片220的主動表面222的距離D1以及封裝膠體230的頂表面231至封裝膠體230的底表面233的距離D2。之後，可再將如圖4所示的透光膠材260設置於封裝膠體230的頂表面231並填充第一開孔232以及第二開孔234，以形成如圖4所示的封裝結構200。在一實施例中，透光膠材260可包括光學膠（Optical Clear Adhesive, OCA）或其他適合的透光膠。
如此，以製作設備100所形成的封裝結構可在製作過程中即測得晶片220上方的封裝膠體230的厚度（即距離D1）以及封裝膠體230的最大厚度（即距離D2），而無須在封裝結構製作完成後再進行鑽孔量測或是只能以推算的方式獲得。因此，本實施例的製作設備100可有效提高封裝結構的檢測效率及檢測精準度。
圖5是依照本揭露的一實施例的一種封裝結構的製作設備的元件方塊示意圖。在此必須說明的是，本實施例的封裝結構的製作設備100與前述實施例的製作設備100相似，因此，本實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，本實施例不再重複贅述。以下將針對本實施例的製作設備100與前述實施例的製作設備100的差異做說明。
請參照圖2及圖5，在本實施例中，製作設備100更可包括感測器130以及耦接感測器130的處理器140。感測器130例如是用以量測距離變化之感測元件，可分別耦接彈針120a、120b的彈性件124a、124b，以在針體122a、122b抵接半導體裝置201的上表面（例如晶片220的主動表面222及基板上表面212）時感測彈性件124a、124b的變形量，處理器便可依據彈性件124a、124b的變形量計算出模具110的表面1121（也可視為封裝膠體230的上表面）至半導體裝置200的上表面（例如晶片220的主動表面222及基板上表面212）的距離D1、D2。如此配置，製作設備100可在彈針120a、120b抵接至半導體裝置201時即可測得晶片220上方的封裝膠體230的厚度（即距離D1）以及封裝膠體230的最大厚度（即距離D2），且無須利用額外的距離量測裝置來進行量測，因而可進一步提升封裝結構200的檢測效率及準確度。
圖6是依照本揭露的一實施例的一種封裝結構的製作設備的工作情境示意圖。在此必須說明的是，本實施例的封裝結構的製作設備100與前述實施例的製作設備100相似，因此，本實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，本實施例不再重複贅述。以下將針對本實施例的製作設備100與前述實施例的製作設備100的差異做說明。
在本實施例中，製作設備100的模具110可包括多個工作單元1101、1102。本實施例僅繪示兩個工作單元1101、1102作舉例說明，但並不以此為限。在此實施例中，半導體裝置的基板210可承載多個晶片220，其分別對應多個工作單元1101、1102。如此，製作設備100可批量地一次對多個晶片220進行包封，以同時形成多個彼此相連的封裝結構單元2001、2002。之後，再沿切割線SL進行切割，使多個封裝結構單元2001、2002分離，以形成多個彼此獨立的封裝結構（例如圖4所示的封裝結構200）。於本實施例中，彈針120a、120b可設置於多個工作單元1101、1102的其中之一（例如工作單元1101，但不限於此），以對批量製造的多個封裝結構單元2001、2002的其中之一（例如封裝結構單元2001，但不限於此）進行量測，進而可利用彈針120a、120b取樣獲得此批所形成的封裝結構200的晶片220上方的封裝膠體230的厚度（即距離D1）以及封裝膠體230的最大厚度（即距離D2）。在其它可行之實施例中，本揭露可在不同之工作單元中隨機設置多個彈針120a、120b，來做為該批量的抽樣測量，亦即，本揭露中的彈針120a、120b的設置數量及位置可依所需之量測準確程度而決定。
綜上所述，本揭露的製作設備在模具的內表面設置有彈針，如此，當半導體裝置設置於模具的模穴內以進行包封時，彈針會抵接半導體裝置的上表面，因而可利用彈針所造成的封裝膠體的開孔深度或是利用彈針的彈性件伸縮量等方式來獲得晶片上方的封裝膠體的厚度及/或封裝膠體的最大厚度。因此，在這樣的配置下，以本揭露的製作設備所形成的封裝結構可在製作過程中即測得上述厚度資訊，而無須在封裝結構製作完成後再進行鑽孔量測或是只能以產品（如半導體裝置）之尺寸與模具關係來推算的方式獲得。因此，本實施例的製作設備可有效提高封裝結構的檢測效率及檢測精準度。
100:製作設備 110:模具 1101、1102:工作單元 112:上模具 1121:表面 114:下模具 116:注入口 120a:彈針、第一彈針 120b:彈針、第二彈針 122a、122b:針體 124a、124b:彈性件 130:感測器 140:處理器 200:封裝結構 2001、2002:封裝結構單元 201:半導體裝置 210:基板 212:基板上表面 220:晶片 222:主動表面 224:背面 230:封裝膠體 231:頂表面 232:第一開孔 233:底表面 234:第二開孔 240:導線 250:被動元件 260:透光膠材 270:黏著層 D1、D2:距離 L1、L2:長度 S1:模穴 SL:切割線
圖1至圖4是依照本揭露的一實施例的一種封裝結構的製作流程示意圖。 圖5是依照本揭露的一實施例的一種封裝結構的製作設備的元件方塊示意圖。 圖6是依照本揭露的一實施例的一種封裝結構的製作設備的工作情境示意圖。
100:製作設備
110:模具
112:上模具
1121:表面
114:下模具
116:注入口
120a:彈針、第一彈針
120b:彈針、第二彈針
122a、122b:針體
124a、124b:彈性件
201:半導體裝置
210:基板
212:基板上表面
220:晶片
222:主動表面
224:背面
240:導線
250:被動元件
270:黏著層
L1、L2:長度
S1:模穴

Claims (10)

  1. 一種封裝結構的製作設備，包括： 一模具，包括用以容置一半導體裝置的一模穴以及一注入口，且該注入口用以將一封裝膠體注入該模穴內；以及 至少一彈針，設置於該模穴用以朝向該半導體裝置的一表面，其中該至少一彈針的頂端可伸縮地突出於該表面，且當該半導體裝置設置於該模穴內時，該至少一彈針抵接該半導體裝置的上表面，且注入該模穴內的該封裝膠體包覆該半導體裝置及環繞該至少一彈針以形成一封裝結構。
  2. 如請求項1所述的封裝結構的製作設備，其中該彈針包括一針體以及連接於該針體與該表面之間的一彈性件。
  3. 如請求項2所述的封裝結構的製作設備，更包括一感測器，耦接該彈性件，以在該針體抵接該半導體裝置的該上表面時感測該彈性件的一變形量。
  4. 如請求項3所述的封裝結構的製作設備，更包括一處理器，耦接該感測器，以依據該變形量計算出該表面至該半導體裝置的該上表面的距離。
  5. 如請求項1所述的封裝結構的製作設備，其中該至少一彈針包括設置於該表面的一中央區域的一第一彈針以及設置於該表面的一周邊區域的一第二彈針，其中該第二彈針的長度實質上大於該第一彈針的長度。
  6. 如請求項5所述的封裝結構的製作設備，其中該半導體裝置包括一基板以及設置於該基板上的一晶片，且該半導體裝置的該上表面包括該晶片的一主動表面，當該半導體裝置設置於該模穴內時，該第一彈針抵接該主動表面。
  7. 如請求項6所述的封裝結構的製作設備，其中該半導體裝置的該上表面包括該基板的一基板上表面，當該半導體裝置設置於該模穴內時，該第二彈針位於該晶片旁並抵接該基板上表面。
  8. 一種封裝結構，包括： 一基板； 一晶片，設置於該基板上並包括背離該基板的一主動表面；以及 一封裝膠體，設置於該基板上並包封該晶片，其中該封裝膠體包括一第一開孔，且該第一開孔由該封裝膠體的一頂表面延伸至該晶片的該主動表面。
  9. 如請求項8所述的封裝結構，其中該封裝膠體更包括一第二開孔，且該第二開孔位於該晶片旁並由該頂表面延伸至該封裝膠體的一底表面。
  10. 如請求項8所述的封裝結構，更包括一透光膠材，設置於該封裝膠體的該頂表面並填充該第一開孔以及該第二開孔。
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