TWI379216B - Integrated ball grid array optical mouse sensor packaging - Google Patents

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1379216 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域3 相關申請案之交叉參考 不適用。 5 本發明係有關於積體球格陣列之光學滑鼠感應器封裝。 I：先前技術3 發明背景
就電腦輸入裝置之領域而言，藉由使用所謂”滑氣”的 裝置控制電腦螢幕上游標移動，或是針對指令選擇使用該 10 游標係極為通常的。“滑鼠”係為與電腦電連接的一裝置， 能夠由電腦操作者之手移動滑鼠涵蓋一表面。滑鼠涵蓋該 表面之移動係以電子方式與電腦連通，用以控制電腦螢幕 上游標之移動。滑鼠亦包括該等按鈕，其係以電子方式將 指令與電腦連通。就傳統設計而言，藉由滑鼠中之橡膠球 15 的轉動而監控滑鼠與表面之間的移動。然而，於現代的結 構中.，表面與滑鼠之間的移動係使用光學感應器監控，該 感應器能夠以極為可靠的方式監控並將滑鼠與表面之間的 移動連通至電腦。 儘管典型的半導體感應器晶片，其應用實際光學感應 20 器電子學，具有約為4.33mm2的一面積，但在感應器晶片之 實際應用上需一般具有較大面積的封裝技術。封裝技術係 與容器、支撐件以及電與熱連接裝置有關，該等元件係實 際上支撐晶片並且以電子方式將晶片連接至晶片所需之周 邊電子設備用以執行其之功能所必需。目前光學滑鼠感應 5 器封裝技術（雙排接腳（DIP))所具有面積大體上大於 122‘65咖2。積體電路封裝係為保護半導體晶片不致直接暴 露至造成損害及使晶 >；發生故障的料时，諸如執量、 空氣、濕氣及/或振動，的-實質部分。除了作為—防護屏 障之外，封裝係作為-介質用以將半導體晶片之内部^路 與外在世界連接。sm切裝技賴使用之一區域 係約為實際感應器晶>{之Φ積的28倍。目前所需封装技術 之相對大面積，對滑鼠中所能夠選擇使用的感應器之設計 而言具顯著的尺寸限制，特別是相關於針對滑鼠的可二擇 之设計，諸如筆式滑鼠，其之形狀及握持如同—筆，戈是 其他的積體輸入裝置及指向器。 疋 【明内3 發明概要 本發明提供於-光學滑鼠巾使S的_小型 封裝系統。該光學感應器封裝系統包含—晶片外殼其：用 球格陣列(BGA)技術與一主電路板實體且電氣地結合。該曰曰 片外殼包含-具有視註，其界定—視窗提供_通過^ 。該晶片外殼亦包括-底板與該具有 在封用以將感應器晶片封閉於其中。感應器晶片與 料係經由底板電 在底板之外表面上的焊塾。於球格陣列技術中， 在底板之外表面上的焊塾係使用作為一开杜 圖式簡單說明 疋件。 然而’本發明藉由參考如伴隨圖式中所示之實例而能 1379216 充分地瞭解，其中： 第1圖係為將本發明之原理具體化的一光學滑鼠及光 學晶片封裝系統的斷面側視圖， 第2圖係為一晶片外殼在裝配之前之透視圖，其係為將 5 本發明之原理具體化的光學晶片封裝系統的一部分， 第3圖係為將本發明之原理具體化的一光學晶片封裝 系統的斷面側視圖，
第4圖係為於第3圖中所示之光學晶片封裝系統的一部 分之放大視圖， 10 第5圖係為於第4圖中所示之光學晶片封裝系統的一放 大視圖， 第6圖係為將本發明之原理具體化的光學晶片封裝系 統中所用的一底板與光學晶片結構的一平面圖，以及 第7圖係為將本發明之原理具體化的光學晶片封裝系 15 統中所用的一底板之一仰視圖。 I：實施方式3 較佳實施例之詳細說明 本發明之積體電路封裝系統保護晶片不致暴露在造成 損害及使晶片發生故障的該等因素下，諸如熱量、空氣、 20 濕氣及/或振動。除了提供保護外，封裝係作為一介質用以 將晶片之内部電路與外在世界連接。本發明之小型封裝系 統，特別是其之小面積，容許設計者在產品設計上更具發 揮空間。再者，該小型封裝系統的優點在於因其之信號路 徑較短所以增強了電氣性能。 7 本發明以下的具體實施例顯示該小尺寸（small_f_· factor)封裝發明如何用 以完成該等目標。 @首先參考第旧，其中顯示本發明之—般特性，所示之 光學感應器封裝系統U)係封閉在^光學滑鼠11+，所示係 為斷面_此該光學感應H封裝祕1G料可見的。滑鼠 ^係靜止表面12上。絲祕器料祕H)之視窗13 提供介於晶片24與表面丨2之_光學·。傳統上，自表 面12反射之光線進人視窗13’因此滑鼠叫夠監控在表面 12上滑鼠11之移動。 光學感應器封裝系統10以電子方式將滑鼠n在表面12 上移動的相關資訊傳達至一滑鼠電子封裝14。該滑鼠電子 封裝14將滑鼠n在表面12上移動的相關資訊，經由一通訊 連、”。15傳達至目標電腦16。典型地，目標電腦“使用該資 訊在視訊螢幕上造成游標之對應移動。 參考第2圖，圖中所示該晶片外殼17係為例置的，因此 該視窗13面向上，該晶片外殼17的一般特徵係為一具有視 囪蓋18其支承著一視窗13，以及一底板19。於此具體實施 例中’ s玄底板19係為一小片的印刷電路板。該底板2〇具有 周圍邊緣20、一内表面21以及一外表面22。一接地板23 係安裝在該内表面21之中心部分。該光學晶片24係安裝在 接地板23之中心部分上。底板19之内表面21包括具導電性 的焊塾25 ’其係經由底板19與位在底板19之外表面22上對 應的具導電性焊墊26(於第4、5及7圖中所示）電連接。位在 晶片24上的電輪入及輸出連接裝置27，藉由焊接線28與谭 墊25連接。導電性焊墊26(於第4 ' 5及7圖中所示)搭載適於 球格陣列(BGA)所用的焊料球29。 第3圖係為方法之側視圖’其中包括具有視窗蓋18及底 板19的遠晶片外殼π係安裝至一主板31上。於較佳的具體 5實施例中’底板19係利用球格陣列(BGA)技術安裝至該主板 31上s玄主板31僅延伸超過底板19之周圍邊緣20—小段距 離因此封裝系統1〇之總面積係減至最小，並僅稍大於底 板之面積。 儘管上述例示以球格陣列(BGA)技術作為將底板19電連 10接至主板31的紐，但亦可使用其他_裝技術。例如，可 使用-表面黏合技術(SMT)流回或膠合製程完成該附裝作業。 第4圖所示係為底板19與主板31間實體及電連接的一 斷面側視圖。位在底板19之外表面上的具導電性焊塾％， 係利用球格陣列（BGA)技術，經由焊料球29與位在主板Η 15上的具導電性焊塾32電連接。具體地，該焊料球μ構成位 在底板19之外表面η上的具導電性焊塾％與位在主板以 内表面33上的焊墊32間之焊料連接。 第4圖亦顯示具有視窗蓋18之内邊緣37係配置有可挽 性周圍内唇件38及周圍外唇件39。該内唇㈣及外唇物 2〇與接近底板19之周圍邊緣20的内及外邊緣的周圍溝槽48及 49唾合’用以在該具有視窗蓋1S與底板D之間構成二密封 件將該晶片外殼17密封。此狀況亦於第5圖中詳細顯示分 別將底板19之内及外表面21及22中的周圍溝槽48及49藉^ 魯件38及39與溝槽嚙合用以增強密封性。 1379216 第5圖係為一進一步放大視圖並亦顯示以一用以實質 地穩定焊接線28的透明矽塗層43囊封的晶片24之周圍41、 接地板23之周圍42以及焊墊25。該塗層43向上延伸至晶片 24之周圍41但未加以覆蓋。 5 第6圖係為底板19之平面圖，顯示其之内表面21。該等
導電性封裝焊墊係配置在接近内表面21之周圍，圖式中之 一示範性焊墊係以代表符號25標示。該接地板23係安裝在 内表面21之中心處。晶片24係安裝在接地板23之中心位 置。位在晶片24之内表面44上的一部分，構成一光學區域 10 45。該晶片外殼Π經設計，因而當組裝裝置時該光學區域 45與視窗13對準。晶片焊墊27係配置環繞晶片24之内表面 的周圍。焊接線28將一些晶片焊墊27與適當的封裝焊墊25 電連接，以及將其他的晶片焊墊27與接地板23電連接《封 裝焊墊25與焊接線之外端部係囊封在該透明矽塗層43中 15 (亦於第5圖中顯示）。 第7圖顯示底板19之外表面22。導電性外部焊墊26係配 置在表面22上，並且每一焊墊26承載一焊料球29，適於利 用球格陣列(BGA)技術構成電及實體連接部分，將底板19 以電氣方式並實體地附裝至主板31。 第7圖係顯示針對8插腳輸入/輸出裝置的焊料球直插 腳位(pin out)配置。就8插腳輸入/輸出裝置而言，該直插腳 位係配置為一3x3矩陣，並無第九中心插腳及焊料球。可任 擇地’就16直插腳位而言，該配置係為4x4輸入/輸出裝置， 並就20直插腳位而言，其係為5x4輸入/輸出裝置。因此， 10 能夠容納饪一數目之插腳輸入/輸出裝置。 儘管將本發明之小型光學感應器封裝包含並應用成為 一光學滑鼠，但光學滑鼠並不必需如同目前大面積封裝所 需之看似為傳^式桌上型滑鼠。由於I用本發明之封裝技 術的滑鼠所具有與晶片之光學路徑垂直的面積極小，所以 根據顧客的喜好該滑鼠所能設計之形狀及/或尺寸範圍極 為寬廣，諸如管狀或三㈣狀4者，能夠將使用此封裝 技術的光學感應器構成為—筆式滑鼠，以及任何其他的積 體輸入裝置。 【圖式簡單說^明】 第1圖係為將本發明之原理具體化的—光學滑鼠及光 學晶片封裝系統的斷面侧視圖， 第2圖係為_晶片外殼在裝配之前之透視圖，其係為將 本發明之.原理具體化的光學^縣系㈣—部分， 第3圖係為將本發明之原理具體化的—光學晶片封裝 系統的斷面側視圖， 第4圖係為於第3圖中所示之光學晶片封裝系統的一部 分之放大視圖， 第5圖係為於第4圖中所示之光學晶片封農系統的一放 大視圖， 第6圖係為將本發明之原理具體化的光學晶片封裝系 統中所用的-底板與光學晶片結構的一平面圖，以及 第7圖係為將本發明之原理具體化的光學晶片封裝系 統中所用的一底板之一仰视圖。 1379216
【主要元件符號說明】 ίο…光學感應器封裝系統 ll···光學滑鼠 12…表面 13…視窗 14…滑鼠電子封裝 15…通訊連結 16…目標電腦 17…晶片外殼 18…具有視窗蓋 19…底板 20…周圍邊緣 21…内表面 22…外表面 23…接地板 24…晶片 25…焊墊 26…焊墊 27…電輸入及輸出連接裝置/晶 片焊墊 28…焊接線 29…焊料球 3l···主板 32…焊墊 33…内表面 37“·内邊緣 38…周圍内唇件 39…周圍外唇件 41…晶片之周圍 42…接地板之周圍 43…透明梦塗層 44…内表面 45…光學區域 48,49…周圍溝槽 12

Claims (1)

1379216 1 Vi1日修正本 第094106434號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(101年5月） 十、申請專利範圍： 1. 一種用於一光學晶片之封裝，該封裝包含： a. —晶片外殼，其經塑形以將光學晶片封閉並且包含一 視窗蓋以及一底板，該底板具有一晶片安裝區域，該視窗 蓋包含一透明視窗；以及 b. 多個焊料球，其係配置在與該晶片安裝區域相反的該 底板之表面上，該等焊料球係將該底板連接至一主板，其 中該主板之周圍邊緣與該底板之周圍邊緣實質上延伸相 同的距離，其中該底板具有一内表面、一外表面以及一周 圍、以及位在該内表面與該外表面上的多個焊墊、以及多 個電連接裝置，其延伸穿過介於位在該内表面上的焊墊與 位在該外表面上的焊墊間之該底板。 2. 如申請專利範圍第1項之封裝，其中該視窗蓋包含一周 圍，其經塑形以形成與該底板之該周圍之密封。 3. 如申請專利範圍第1項之封裝，其中該該視窗蓋包含由 一周圍内唇件及一周圍外唇件形成之一周圍，該周圍内 唇件及該周園外唇件經塑形以與該底板之該周圍嚙 合，以形成與該底板之該周圍之密封。 4. 如申請專利範圍第1項之封裝，其中該光學晶片係安裝 在該底板之該内表面上並與位在該底板之該内表面上 的該等焊墊電連接。 5. 如申請專利範圍第1項之封裝，其中該光學晶片係安裝 在該底板之該内表面上並與位在該底板之該内表面上 的該等焊墊電連接，且一非導電材料之主體係配置位在 126049-1010511.doc 1379216 該底板之該内表面上的該等焊墊上，用以物理地 (physically)保護位在該底板之該内表面上的該等焊墊。 6. —種光學感應器封農系統，其包含： a. —光學晶片； b. —晶片外殼，其用以將該光學晶片封閉並且包含 一視窗蓋以及一具有一區域之底板，該視窗蓋包含一透 明視窗； c. 與該底板不同的一主板；以及 d. 多個焊料球，其係配置在該底板之表面上及該主 板之表面上，用以在該底板之區域内將底板與該主板物 理性連接及電性連接，其中該主板之周圍邊緣與該底板 之周圍邊緣實質上延伸相同的距離，其中該底板具有一 内表面 '一外表面以及一周圍，且該視窗蓋包含由一周 圍内唇件及-周圍外唇件形成之一周圍，該周圍内唇件 及該周圍外唇件經塑形以與該底板之該周圍嗤合，以形 成與該底板之該周圍之密封。 7. —種光學感應器封裝，其包含： a· 一光學晶片； b·—晶片外殼，其經塑形以將該光學晶片封閉並且 包含-視窗蓋以及—底板，該底板具有承載該晶片之一 曰曰片安裝區域，該視窗蓋包含一透明視窗；以及 c. 與該底板不同的一主板；以及 d. 多_料球，其係配置在與該晶片安裝區域相反 的該底板之表面上，且將該底板與該主板連接，其中該 126049-101051 l.doc -2- 1379216 主板之周圍邊緣與該底板之周圍邊緣實質上延伸相同 的距離，其中該底板具有一内表面、一外表面以及一周 圍，且該視窗蓋包含由一周圍内唇件及一周圍外唇件形 成之一周圍，該周圍内唇件及該周圍外唇件經塑形以與 該周圍之内邊緣及外邊緣嚙合，以形成與該底板之該周 圍之密封。 8. —種光學滑鼠，其包含： a. —滑鼠主體； b. 安裝在該滑鼠主體中的一光學感應器封裝，該封 裝包含： i. 一光學晶片； ii. 一晶片外殼，其經塑形以將該光學晶片封閉 並且包含一視窗蓋以及一底板，該底板具有一晶片安 裝區域，該視窗蓋包含一透明視窗； iii. 與該底板不同的一主板；以及 iv. 多個焊料球，其係配置在與該晶片安裝區域 相反的該主板之一表面上，且在該底板之該晶片安裝 區域内連接該底板與該主板，其中該主板之周圍邊緣 與該底板之周圍邊緣實質上延伸相同的距離，其中該 底板具有一内表面、一外表面以及一周圍、以及位在 該内表面與該外表面上的多個焊墊、以及多個電連接 裝置，其延伸穿過介於位在該内表面上的焊墊與位在 該外表面上的焊墊間之該底板。 9. 如申請專利範圍第8項之光學滑鼠，其中該視窗蓋包含 I26049-I010511.doc 1379216 .有一周圍，其係經塑形以形成與該底板之該周圍之密 封。 10. 如申請專利範圍第8項之光學滑鼠，其中該視窗蓋包含 由一周圍内唇件及一周圍外卷件形成之一周圍，該周圍 内唇件及該周圍外唇件經塑形以與該底板之該周圍嚙 合，以形成與該底板之該周圍之密封。 11. 如申請專利範圍第8項之光學滑鼠，其中該光學晶片係 安裝在該底板之該内表面上並與位在該底板之該内表 面上的該等焊墊電連接。 12. 如申請專利範圍第98項之光學滑鼠，其中該光學晶片係 安裝在該底板之該内表面上並與位在該底板之該内表 面上的該等焊墊電連接，以及一非導電材料之主體，其 係配置位在該底板之該内表面上的該等焊墊上，用以物 理地保護位在該底板之該内表面上的該等焊墊。 13. —種光學滑鼠，其包含： a. —滑鼠主體； b. —光學感應器封裝，其包含： i. 一光學晶片； ii. 一晶片外殼，其用以將該光學晶片封閉並且 包含一視窗蓋以及一底板，該視窗蓋包含一透明視 窗，以及該底板具有一晶片安裝區域； iii. 與該底板不同的一主板；以及 iv. 多個焊料球，其係配置在與該晶片安裝區域 相反的該底板之一表面上，且在底板之該晶片安裝區 126049-10l05U.doc -4- 域内連接該底板該與主板； C.一滑鼠電子封裝，用於接收源自於該主板之電信 號；以及 d.介於該滑鼠電子封裝與一電腦之間的一通訊連 結；其十該底板具有一内表面、一外表面以及一周圍， 且該視窗蓋包含一周圍，其具有一周圍内唇件及一周圍 外唇件，該周圍内唇件及該周圍外唇件經塑形以與該底 板之該周圍之内邊緣及外邊緣嚙合，俾使該視窗蓋之該 周圍形成與該底板之該周圍之密封， 其_該底板具有位在該内表面與該外表面上的多 個焊墊、以及多個電連接裝置，其延伸穿過介於位在該 内表面上的該等焊墊與位在該外表面上的該等焊墊間 之該底板，以及 其中該光學晶片係安裝在該底板之該内表面上並 與位在該底板之該内表面上的該等焊墊電連接，且一非 導電材枓之主體係配置位在該底板之該内表面上的該 等焊墊上，用以物理地保護位在該底板之該内表面上的 該等焊墊。 126049-1010511.doc
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