TWI567834B - 指紋辨識晶片封裝模組的製造方法 - Google Patents
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Description
本發明有關於一種封裝模組的製造方法，且特別是一種指紋辨識晶片封裝模組的製造方法。
目前常見的指紋辨識晶片封裝模組主要包括基板、晶片以及封膠體。晶片設置於基板上，並且例如是利用打線方式電性連接基板。而封膠體覆蓋於基板的平面以及晶片上，用以固定並保護晶片與導線。
一般來說，在形成模封層於基板及晶片上時，通常是將基板與晶片設置在一封閉模具中，並利用加壓灌膠的方式將模封膠體灌入模具中。然而，利用加壓灌膠的方式可能會有模封膠體塗佈不均勻，或者是有氣泡的產生，進而導致線路短路或者是線路傳遞失真的問題。
本發明實施例提供一種指紋辨識晶片封裝模組的製造方法，用此方法製造出來的封裝模組可保護指紋辨識晶片。
本發明實施例提供一種指紋辨識晶片封裝模組的製造方法，所述製造方法包括：首先形成一線路基板，線路基板包括基板以及指紋辨識晶片，指紋辨識晶片電性連接基板。接著，提供一治具，治具包括上模具以及下模具，下模具有一側壁以及一底面，側壁以及底面定義出凹槽。之後，形成一模封層於線路基板上。形成模封層的步驟包括：先吸附線路基板於上模具上，而指紋辨
識晶片朝向下模具。之後，填充一模封粉料於凹槽中，並且加熱上模具與下模具。模封粉末會熔融並形成模封材料。接著，壓合上模具以及下模具，使得線路基板置入凹槽中，而模封材料包覆指紋辨識晶片。之後，固化模封材料，並進行脫模，以形成模封層於線路基板平面，模封層會覆蓋指紋辨識晶片。
綜上所述，本發明實施例提供一種指紋辨識晶片封裝模組的製造方法。本發明實施例的模封粉料是填入凹槽中，再將線路基板倒立並壓合至模封材料中。因此，可以減少因灌膠產生包覆不全，或者是產生孔隙的機會。此外，可以藉由調整凹槽的高度，來調整所形成模封層的表面到指紋辨識晶片的最短距離。
為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。
100、100’‧‧‧指紋辨識晶片封裝模組
110‧‧‧線路基板
112、112’‧‧‧基板
112a、112b‧‧‧平面
114‧‧‧指紋辨識晶片
116‧‧‧接墊
200‧‧‧治具
210‧‧‧上模具
212‧‧‧表面
214‧‧‧第一氣孔
220‧‧‧固定件
222‧‧‧容置空間
230‧‧‧下模具
232‧‧‧側壁
234‧‧‧底面
236‧‧‧凹槽
238‧‧‧第二氣孔
240‧‧‧傳送裝置
242‧‧‧膠膜
244‧‧‧滾輪組
120、120’‧‧‧模封層
120”‧‧‧模封材料
120'''‧‧‧模封粉末
130、130’‧‧‧彩色層
140、140’‧‧‧保護層
150‧‧‧保護框
151‧‧‧開槽
W‧‧‧導線
L‧‧‧切割線
h1‧‧‧高度
h2‧‧‧距離
圖1A至1H為本發明第一實施例的指紋辨識晶片封裝模組的製造方法流程示意圖。
圖2是本發明第二實施例的指紋辨識晶片封裝模組之結構剖面示意圖。
圖1A至1H是本發明第一實施例的指紋辨識晶片114封裝之方法流程示意圖，請先參閱圖1A。首先，形成一線路基板110，線路基板110包括基板112’、指紋辨識晶片114、多個接墊116以及導線W。基板112’具有一對平面112a、112b，且平面112a、112b分別位於基板112’的兩側，而接墊116則裸露於平面112a上。基板112’用以作為指紋辨識晶片114所配置的載板，指紋辨識晶片114透過導線W以打線方式(Wire bonding)與基板112上的接墊116電性連接。
須說明的是，在本實施例中，導線W是利用反向打線的方式電性連接指紋辨識晶片114以及接墊116。導線W的一端先接到
基板112’上的接墊116，導線W的另一端再向上拉至指紋辨識晶片114上。相較於一般正向打線的方式，反向打線可以降低導線W的高度。也就是說，導線W相對於平面112a的最高點至指紋辨識晶片114頂層之間的距離，會較正向打線時來得低。
另外，基板112’可以是電路板(Printed circuit board，PCB)或者是軟性電路板(flexible printed circuit board，FPCB)，而這些接墊116可依指紋辨識晶片114的配置需求而設置。另外，在其他實施例中，指紋辨識晶片也可以是以覆晶接合方式(Flip chip)或其他封裝方法與基板電性連接。本發明不限制指紋辨識晶片114電性連接基板112’的方式。
請參閱圖1B，接著，提供一治具200包括一上模具210、一固定件220、一下模具230以及一傳送裝置240。上模具210和下模具230會相對設置，而固定件220則位於上模具210以及下模具230之間。傳送裝置240位於下模具230的兩側。
詳細而言，上模具210包括一表面212以及多個第一氣孔214，表面212會暴露出第一氣孔214。另外，固定件220定義出一容置空間222。下模具230具有一側壁232、一底部234以及多個第二氣孔238，底部234會暴露出第二氣孔238。側壁232以及底部234會定義出一凹槽236，凹槽236的開口則是朝向上模具210設置，而凹槽236具有一高度h1。另外，如圖1B所示，傳送裝置240包括膠膜242以及兩個滾輪組244。滾輪組244會分別設置在下模具230的兩側，而膠膜242的兩端分別捲繞於兩側的滾輪組244，使得膠膜242的中間段架設並對應於下模具230的上方。
接著，形成一模封層120’於線路基板110上，請參考圖1C。上模具210會吸附線路基板110，線路基板110的平面112b會因此貼附於上模具210的表面212。換句話說，線路基板110是倒置於上模具210。另外，下模具230則會吸附膠膜242於凹槽236中，使得膠膜242會平整的貼附整個側壁232以及底面234上。
在本實施例中，是利用真空吸附的方法分別將該線路基板110以及該膠膜242吸附於表面212上以及該凹槽236中。詳細而言，線路基板110是透過該第一氣孔214以抽真空的方式吸附於上模具210上，而膠膜242是透過第二氣孔238以抽真空的方式吸附於凹槽236中。在圖1C中，第一氣孔214的數量以及第二氣孔238的數量皆為兩個。然而，第一氣孔214以及第二氣孔238的數量可以根據抽真空的需求而設計，本發明不以此為限。
請參閱圖1D，接著，填充模封粉料120'''於凹槽236中。由於膠膜242貼附於凹槽236中，因此模封粉料120'''實際上會接觸膠膜242。換句話說，膠膜242能隔絕凹槽236以及模封粉料120'''，使得模封粉料120'''不會直接碰觸於凹槽236。另外，在使用時，模封粉料120'''較好定量。因此可以控制每次進行封裝時，模封粉料120'''的用量。進而可以提升指紋辨識晶片封裝模組100的均一性，並且不會造成模封粉料120'''的浪費。
請參閱圖1E，加熱上模具210以及下模具230，使得模封粉料120'''會熔融以形成一模封材料120”。之後，壓合上模具210、固定件220以及下模具230，使得吸附於上模具210的線路基板110會沉浸並置入凹槽236中。詳細而言，固定件220是用以固定線路基板110，在本實施例中，基板112’會卡合於固定件220的容置空間222中。然而，在其他實施例中，固定件也可以具有定位的用途。此外，線路基板110僅有指紋辨識晶片114以及導線W會置入凹槽236中，並且被模封材料120”包覆。而平面112a以及接墊116會接觸模封材料120”。之後，加熱上模具210以及下模具230，以固化模封材料120”。
須說明的是，相較於先前技術利用加壓灌膠的方式將模封材料灌注入密閉模具中，本發明實施例的模封粉料120'''是填入凹槽236中，再將線路基板110壓合至模封材料120”中。因此，可以減少因灌膠產生包覆不全，或者是產生孔隙的機會。
在實際操作中，還可以藉由調整上模具210以及下模具230的加熱溫度，來控制模封材料120”的固化速度。另外，也可以藉由調整上模具210以及下模具230的壓合速度，以減少模封材料120”中，氣泡產生的機會。進而使得指紋辨識晶片114以及導線W能夠完整的包覆於模封材料120”中。
請參閱圖1F，接著進行脫模的動作，以形成一模封層120’於線路基板110上。如圖1F所示，模封層120’會貼附基板112’的平面112a以及接墊116上，並且包覆指紋辨識晶片114以及導線W，以保護指紋辨識晶片114以及導線W。另外，模封層120’的表面到指紋辨識晶片114的最短距離h2，也就是垂直距離，介於30至50μm之間。
須說明的是，由於凹槽236具有高度h1，因此填充於凹槽236的模封粉料120'''的高度會相當於h1。而模封粉料120'''會經過加熱轉換成模封層120’，並且形成於線路基板110上。也就是說，模封層120’的高度相當於凹槽236的高度h1。在實際操作中，可以藉由調整凹槽236的高度h1，來調整模封層120’的高度。也就是說，模封層120’的表面到指紋辨識晶片114的最短距離h2也可以因此而調整。
在本實施例中，膠膜242可以做為隔離層以隔絕凹槽236以及模封粉料120'''，模封粉料120'''不會殘留在下模具230上。另外，在脫模之後，使用過的膠膜242會藉由滾輪組244的轉動而更換，進而可以減少清洗下模具230的機會。
請參閱圖1G，接著形成一層彩色層130’於模封層120’之上，並形成一保護層140’於彩色層130’之上。彩色層130’會貼附於模封層120’的表面，而保護層140’會貼附於彩色層130’上。在本實施例中，彩色層130’是利用濺鍍技術形成於模封層120’的表面。在濺鍍完成之後，彩色層130’可以使得保護層的表面呈現出多種顏色。另外，彩色層130’的厚度介於0.1至1.5μm之間。須說明
的是，在其他實施例中，也可以是利用電鍍、蒸鍍、真空濺鍍等方法來形成彩色層，本發明不以此為限。另外，在其他實施例中，若沒有特殊的彩色需求，指紋辨識晶片封裝模組也可以不具有彩色層。
保護層140’實際上可以是利用塗佈、印刷或者是濺鍍的方式形成於彩色層130’上。須說明的是，保護層140’的材質具有疏水以及疏油的特性。另外，保護層140’的厚度介於0.1至1.5μm之間。實際上，保護層140’是透明無色的，可以顯示出位於下方的彩色層130’的顏色。另外，保護層140’的材質是疏水且疏油的，可以保護指紋辨識晶片114。當使用者的手指觸碰時，保護層140’可以減少指紋辨識晶片114受到手指上的油汙或者是水痕，以及外在環境中的粉塵顆粒或者是水氣，造成指紋辨識晶片114辨識度失真的機會。
在本實施例中，模封層120’、彩色層130’以及保護層140’的材質皆為三氧化二鋁。然而，在其他實施例中，模封層120’、彩色層130’以及保護層140’還可以是鋁、鈦、鉻、鋯的氧化物或碳化物，例如是氧化鋁、氧化鈦、碳化鈦、氧化鉻、碳化鉻、氧化鋯、碳化鋯，或其組合。然而，本發明不以此為限。除此之外，模封層120’、彩色層130’以及保護層140’的介電係數介於15至45之間，此外，模封層120’、彩色層130’以及保護層140’皆可以承受250至300度的溫度，而不會變質或者是在表面產生裂化的情形。
須說明的是，從保護層140’頂端至指紋辨識晶片114的高度只有幾十個微米，且介電係數很高。因此，模封層120’、彩色層130’以及保護層140’不會影響到指紋辨識晶片114的辨識功能。換句話說，當使用者的手指觸碰保護層140’的表面時，指紋辨識晶片114可以對使用者的指紋進行辨識。
請同時參閱圖1G以及1H，在本實施例中，還可以依照實際
需求對線路基板110’、模封層120’、彩色層130’以及保護層140’進行切割，以形成多個指紋辨識晶片封裝模組100。詳細而言，線路基板110’、模封層120’、彩色層130’以及保護層140’可以定義出多條切割線L。切割時，是沿著切割線L進行切割。
切割線L可以依照實際需求進行設計。例如，在本實施例中，切割線L定義出多個方形的結構。然而本發明不以此為限。在其他實施例中，切割線L也可以定義成其他形狀，例如可以是圓形、橢圓形、正方形、長方形或者是三角形。須說明的是，指紋辨識晶片封裝模組100可以是利用沖壓或者是機械裁切的方式切割而形成，本發明不以此為限。
在實際操作上，還可以將指紋辨識晶片封裝模組100電性連接在電路連板或者是其他的產品上，以做為後續指紋辨識操作使用。舉例而言，可以是利用焊接的技術，將指紋辨識晶片封裝模組電性連接在電路連板上。例如是在指紋辨識晶片封裝模組的底部設置錫球，並對錫球進行加熱，以將指紋辨識晶片封裝模組固定在電路連板上。
圖2是本發明第二實施例的指紋辨識晶片封裝模組100’之結構剖面示意圖。本實施例的指紋辨識晶片封裝模組100’和前一實施例的結構類似，也包括線路基板110、指紋辨識晶片114、模封層120、彩色層130以及保護層140。而各元件的相對應關係大致相同，在此不多做贅述。
然而，不同於前一實施例的是，指紋辨識晶片封裝模組100’更包括一保護框150。請參閱圖2，保護框150為一中空結構，且包括一開槽151。另外，線路基板110、指紋辨識晶片114、模封層120、彩色層130以及保護層140則設置於開槽151之中，以形成指紋辨識晶片封裝模組100’。而線路基板110、指紋辨識晶片114、模封層120、彩色層130以及保護層140的排列方法以及順序和前一實施例相同，在此不多做贅述。
如圖2所示，詳細而言，在本實施例中，保護層140的頂層會底靠在保護框150的頂部，而線路基板110的平面112b實際上會和保護框150的底部位在同一水平面上。在實際操作中，當利用焊接技術將指紋辨識晶片封裝模組100’電性連接在電路連板上時，由於保護框150的底部會和平面112b位於相同的水平面上，錫球也可以設置在保護框150的底部，因此可以增加錫球設置的面積。
另外，值得一提的是，當手指或其他物體接觸指紋辨識晶片封裝模組100’時，保護框150可以承擔部分手指或其他物體所施加的力量，從而保護框150可用以加強指紋辨識晶片封裝模組100’的整體結構強度。此外，保護框150還可以將手指或其他物體帶來的靜電傳遞而出，從而保護框150能夠提供指紋辨識晶片封裝模組100’靜電放電防護之用途。
另外，在其他實施例中，指紋辨識晶片封裝模組還可以包括多個電子元件。電子元件會設置於線路基板的平面上，並且會電性連接基板。而膜封層會包覆電子元件。值得說明的是，電子元件可以是主動元件或者是被動元件，例如電子元件可以是晶片、電晶體、二極體、電容、電感或其他高頻、射頻(Radio frequency，RF)元件等。增加了電子元件，可以使得指紋辨識晶片封裝模組有更多元的應用及設計。
綜上所述，本發明實施例提供一種指紋辨識晶片封裝模組的製造方法。本發明實施例的模封粉料是填入凹槽中，再將線路基板倒立並壓合至模封材料中。因此，可以減少因灌膠產生包覆不全，或者是產生孔隙的機會。此外，可以藉由調整凹槽的高度，來調整所形成模封層的表面到指紋辨識晶片的最短距離。另外，膠膜可以做為隔離層以隔絕凹槽以及模封粉料，模封粉料不會殘留在下模具上，進而可以減少清洗下模具的機會。
以上所述僅為本發明的實施例，其並非用以限定本發明的專
利保護範圍。任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明的精神與範圍內，所作的更動及潤飾的等效替換，仍為本發明的專利保護範圍內。
110‧‧‧線路基板
112’‧‧‧基板
112a、112b‧‧‧平面
114‧‧‧指紋辨識晶片
116‧‧‧接墊
200‧‧‧治具
210‧‧‧上模具
214‧‧‧第一氣孔
220‧‧‧固定件
230‧‧‧下模具
232‧‧‧側壁
234‧‧‧底面
238‧‧‧第二氣孔
240‧‧‧傳送裝置
242‧‧‧膠膜
244‧‧‧滾輪組
120”‧‧‧模封材料
W‧‧‧導線
h1‧‧‧高度
Claims (12)
- 一種指紋辨識晶片封裝模組的製造方法，包括：形成一線路基板，該線路基板包括一基板以及一指紋辨識晶片，該指紋辨識晶片電性連接該基板；提供一治具，該治具包括一上模具以及一與該上模具相對應的下模具，該下模具具有一側壁以及一底面，該側壁與底面定義出一凹槽；以及形成一模封層於該線路基板上，包括：吸附該線路基板於該上模具，且該指紋辨識晶片朝向該下模具；填充一模封粉料於該凹槽中；加熱該上模具與該下模具，使得該模封粉末熔融並形成一模封材料；壓合該上模具與該下模具，該線路基板置入該凹槽中，而該模封材料包覆該指紋辨識晶片；固化該模封材料，並進行脫模，以形成一模封層於該線路基板平面，該模封層覆蓋該指紋辨識晶片。
- 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該治具更包括一傳送裝置，且該傳送裝置包括一膠膜，在加熱該上模具以及該下模具的步驟之前，更包括吸附該膠膜於該凹槽中，使得該膠膜貼附於該側壁以及該底面。
- 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該治具更包括一固定件，該固定件位於該上模具以及該下模具之間，當壓合該上模具與該下模具時，該固定件用以固定該基板。
- 如申請專利範圍第2項所述之製造方法，其中該上模具更具有至少一第一氣孔，該下模具具有至少一第二氣孔，該線路基板是透過該第一氣孔以抽真空的方式吸附於該上模具上，該膠膜是透過該第二氣孔以抽真空的方式吸附於該凹槽中。
- 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中形成該線路基板的方法更包括：提供該基板，該基板具有一對平面以及多個接墊，該對平面分別位於該基板的兩側，而該些接墊裸露於其中一該平面；設置該指紋辨識晶片於該基板上；以及將至少一導線利用反向打線的方式電性連接其中至少一該接墊以及該指紋辨識晶片。
- 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中在形成該模封層於該線路基板平面之後，更包括形成一保護層於該模封層上。
- 如申請專利範圍第6項所述之製造方法，其中在形成該模封層之後以及形成該保護層之前，更包括形成一彩色層於該模封層上，該彩色層位於該保護層與該模封層之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中在形成該模封層於該線路基板平面之後，更包括設置一保護框，該保護框包括一開槽，而該線路基板與該模封層設置於該開槽內。
- 如申請專利範圍第7項所述之製造方法，其中該模封層、該彩色層以及該保護層的材質包括三氧化二鋁、氧化鋁、氧化鈦、碳化鈦、氧化鉻、碳化鉻、氧化鋯、碳化鋯，或者是其組合。
- 如申請專利範圍第9項所述之製造方法，其中該模封層、該彩色層以及該保護層的介電係數介於15至45之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該模封層的表面到指紋辨識晶片的最短距離介於30至50μm之間。
- 如申請專利範圍第5項所述之製造方法，其中在形成該線路基板的步驟中，更包括形成至少一電子元件，該電子元件電性連接該平面，而該模封層會包覆該電子元件。
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