TWI612626B - 封裝結構及其製法 - Google Patents

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Abstract

一種封裝結構，係包括：基板、設於該基板上且具有感測區之電子元件、設於該基板上且包覆該電子元件之封裝層、以及設於該封裝層上並覆蓋該感測區之蓋體，以藉由該蓋體之設計避免手指直接碰觸該感測區，故能避免該感測區損毀而導致電子元件失效之缺點。

Description

封裝結構及其製法
本發明係有關一種封裝結構，尤指一種指紋感測器之封裝結構。
隨著生活水平的提升，消費者對於隱私的注重程度也與日俱增，許多高階電子產品皆會裝載辨識系統，以增加電子產品中資料的安全性，因此辨識系統的研發與設計亦隨著消費者需求成為電子產業開發的方向。
遂著科技產業的發展於辨識系統中，係朝生物辨識系統(biometric)發展。於生物辨識系統中，依據辨識標的的不同可概括分為辨識生物的生理特徵(如，指紋、瞳孔、人臉、聲紋)辨識與行為特徵(如，簽名、語音)兩種類型的生物辨識系統，其中，辨識生理特徵的生物辨識系統具有具有單一性、防偽程度高與便利等優點，因此廣為消費者所接受。
此外，由於高階電子產品皆朝往輕、薄、短、小等高集積度方向發展，因此所裝載的生物辨識裝置多為指紋辨識裝置或人臉辨識裝置，其中又以指紋辨識裝置最廣泛被 使用，藉以達到使該電子產品達到輕薄短小之目的。現有指紋辨識裝置中，依據指紋的掃描方式分為掃描指紋圖案的光學指紋辨識裝置以及偵測指紋紋路中的微量電荷的矽晶指紋辨識裝置。
如第1圖所示，習知指紋感測器(fingerprint sensor)之封裝結構1包括具有第一電性連接墊101之基板10、具有感測區A與第二電性連接墊111之感測晶片11、以及包覆該感測晶片11並外露出該感測區A之封裝膠體12，以供使用者觸滑(swipe)該感測區A而感測指紋。
具體地，該感測晶片11係設置於該基板10上，並以複數條銲線13電性連接該基板10之第一電性連接墊101與該感測晶片11之第二電性連接墊111，且該封裝膠體12係形成於該基板10上以密封該些銲線13。
然而，矽晶指紋影像感測器因手指需直接觸碰該感測晶片11的感測區A，使該感測區A表面易於損壞，遂縮短習知指紋影像感測器的使用壽命。
因此，如何克服上述習知技術的問題，實為業界迫切待開發之方向。
鑒於上述習知技術之缺失，本發明提供一種封裝結構，係包括：基板；至少一具有感測區之電子元件，係設於該基板上且電性連接該基板；蓋體，係設於該電子元件之感測區上；以及封裝層，係形成於該基板與該蓋體之間，以令該封裝層包覆該電子元件。
本發明復提供一種封裝結構之製法，係包括：提供一設有至少一電子元件之一基板，其中，該電子元件具有感測區，且該電子元件電性連接該基板；設置蓋體於該電子元件之感測區上；以及形成封裝層於該基板與該蓋體之間，以令該封裝層包覆該電子元件。
前述之製法中，形成該封裝層之方法係為模壓成型或填膠成型。
前述之封裝結構及其製法中，該電子元件係為感測晶片。
前述之封裝結構及其製法中，該電子元件係以覆晶方式或打線方式電性連接至該基板。
前述之封裝結構及其製法中，形成該蓋體之材質為陶瓷、藍寶石、玻璃或氧化鋯。
前述之封裝結構及其製法中，該蓋體之邊緣係設有環體，例如，該環體係接觸該基板。
前述之封裝結構及其製法中，該蓋體藉由結合層設於該電子元件上，例如，該結合層係為封裝材或黏膠。
前述之封裝結構及其製法中，復包括於設置該蓋體之前，形成複數柱體於該電子元件之感測區上，以於設置該蓋體時，該些柱體接觸該蓋體。
由上可知，本發明之封裝結構及其製法，藉由蓋體設於該電子元件之感測區上，以避免手指直接碰觸該感測區，故相較於習知技術，本發明能避免該感測區損毀而導致電子元件失效之缺點。
1,2,2’,3,3’,3”,4‧‧‧封裝結構
10,20‧‧‧基板
101,201‧‧‧第一電性連接墊
11‧‧‧感測晶片
111,211,211’‧‧‧第二電性連接墊
12‧‧‧封裝膠體
13‧‧‧銲線
200‧‧‧黏著層
21,21’‧‧‧電子元件
21a‧‧‧感測面
21b‧‧‧非感測面
210‧‧‧銲線
210’‧‧‧銲料凸塊
212‧‧‧第三電性連接墊
22‧‧‧承載件
22’,32‧‧‧環體
220‧‧‧凹槽
23‧‧‧蓋體
24,34‧‧‧封裝層
33‧‧‧結合層
41‧‧‧柱體
A‧‧‧感測區
S‧‧‧切割路徑
第1圖係為習知封裝結構之剖面示意圖；第2A至2C圖係為本發明之封裝結構之第一實施例之製法之剖面示意圖，其中，第2A’圖係為第2A圖之局部上視圖，第2A”圖係為第2A圖之另一態樣，第2C’圖係為第2C圖之另一態樣；第3A至3B圖係為本發明之封裝結構之第二實施例之製法之剖面示意圖；其中，第3B’及3B”圖係為第3B圖之其它態樣；以及第4A至4B圖係為本發明之封裝結構之第三實施例之製法之剖面示意圖。
以下係藉由特定的具體實例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。
須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術 內容得能涵蓋之範圍內。本說明書中所引用之如「上」及、「一」等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇。
第2A至2C圖係顯示本發明之封裝結構2之第一實施例之製法之示意圖。
如第2A及2A’圖所示，提供一設有複數電子元件21之基板20與一設有複數蓋體23之承載件22。
於本實施例中，該基板20係為導線架、線路板、半導體板等，且該電子元件21係為感測晶片，例如，用以偵測生物體電荷變化、溫度差、壓力等的感測晶片，更佳為指紋辨識晶片，該指紋辨識晶片係為能藉由感測區所接收的電容差進行生物辨識。例如，該電子元件21係具有相對之感測面21a與非感測面21b，其中，該感測面21a具有感測區A，而該電子元件21係以該非感測面21b結合至該基板20。
再者，該基板20係具有第一電性連接墊201，該電子元件21之感測面21a係具有第二電性連接墊211，並以打線方式(即銲線210)將該第二電性連接墊211與該第一電性連接墊201電性連接，且該電子元件21係藉由黏著層200(如環氧樹脂膜)固設於該基板20上。
或者，亦可利用覆晶方式電性連接該電子元件21’與該基板20，如第2A”圖所示，該電子元件21’之第二電性連接墊211’係藉由複數銲料凸塊210’電性連接至該第一電 性連接墊201。因此，對於該電子元件21,21’電性連接至該基板20之方式並未有特殊限制。
又，該承載件22係為金屬結構，其具有複數凹槽220，以藉由黏著膠(圖略)容置該些蓋體23。
另外，該蓋體23係為材質如陶瓷(ceramic)、藍寶石、玻璃或氧化鋯之片狀體，以供手指觸摸。
如第2B圖所示，接續第2A圖之製程，進行模壓(molding)成型製程，係利用模具(圖略)，使該承載件22位於該基板20上方，以令該些蓋體23對應位於該些電子元件21之感測區A上方，再將封裝材充填於該模具中，以形成一封裝層24於該基板20與該蓋體23之間，使該封裝層24包覆該些電子元件21與該些銲線210。
如第2C圖所示，移除該模具，再沿如第2B圖所示之切割路徑S進行切單製程。
於本實施例中，於切單製程後，係完全移除該承載件22。於另一實施例中，係調整切割路徑，以於切單製程後，保留部分該承載件22於該蓋體23之邊緣，以形成作為強化支撐用之環體22’，如第2C’圖所示。
第3A至3B圖係顯示本發明之封裝結構3之第二實施例之製法之剖面示意圖。本實施例與第一實施例之差異在於封裝層之製程，故有關相同處不再贅述。
如第3A圖所示，提供一設有電子元件21之基板20，且該蓋體23藉由一結合層33設於該電子元件21上。
於本實施例中，該結合層33係為如環氧樹脂(epoxy) 之封裝材或如薄膜(film)之黏膠。
再者，該蓋體23可設置於或不設置於前述承載件22上。
如第3B圖所示，進行填膠成型製程，以將底膠填入該基板20與該蓋體23之間而形成一封裝層34，使該封裝層34包覆該電子元件21與該結合層33。
於本實施例中，該蓋體23之邊緣亦可形成金屬環體22’，如第3B’圖所示。
再者，為了強化支撐該蓋體23之效果，金屬環體32可向下延伸至接觸該基板20，如第3B”圖所示。
第4A至4B圖係顯示本發明之封裝結構4之第三實施例之製法之剖面示意圖。本實施例與第二實施例之差異在於新增製程，故有關相同處不再贅述。
如第4A圖所示，形成複數柱體41於該電子元件21之感測區A上。
於本實施例中，形成該柱體41之材質可為絕緣材或導電材。
再者，該電子元件21之感測區A具有複數第三電性連接墊212，以供對應設置該些柱體41。
如第4B圖所示，將一蓋體23藉由一結合層33設於該電子元件21上，使該結合層33包覆該些柱體41，再形成一封裝層34於該基板20與該蓋體23之間，使該封裝層34包覆該電子元件21與該結合層33。
於本實施例中，該些柱體41接觸該蓋體23，以利於 將該蓋體23所受之訊號(如壓力)傳遞至該感測區A。
再者，於第4B圖中，該蓋體23之邊緣亦可形成如第3B’圖所示之環體22’或如第3B”圖所示之環體32。
使用具有本發明封裝結構2,2’,3,3’,3”,4之指紋感測器時，以手指的電荷變化、溫度差、壓力等方式碰觸該蓋體24表面，該感測區A會掃描其所接收到電容差，以供該電子元件21作辨識。
本發明提供一種封裝結構2,2’,3,3’,3”,4，係包括：一基板20、一具有感測區A之電子元件21、一蓋體23、以及一封裝層24。
所述之電子元件21係設於該基板20上且電性連接該基板20。
所述之蓋體23係為一種材質如陶瓷、藍寶石、玻璃或氧化鋯等之片狀體，其設於該感測區A上。
所述之封裝層24係形成於該基板20與該蓋體23之間，以令該封裝層24包覆該電子元件21。
於一實施例中，該電子元件21係為感測晶片。
於一實施例中，該電子元件21,21’係以覆晶方式或打線方式電性連接至該基板20。
於一實施例中，該蓋體23之邊緣係設有環體22’,32，例如，該環體32係接觸該基板20。
於一實施例中，該蓋體23藉由一結合層33設於該電子元件30上，且該結合層33係為封裝材或黏膠。
於一實施例中，該封裝結構4復包括複數柱體41，係 設於該電子元件20之感測區A上並接觸該蓋體23。
綜上所述，本發明之封裝結構2,2’,3,3’,3”,4及其製法中，藉由以蓋體23蓋設於該電子元件21之感測區A之上方，以避免手指直接碰觸該電子元件21的感測區A，故相較於習知技術，本發明能避免該感測區A損毀而導致電子元件21失效之缺點，因而能延長該封裝結構2,2’,3,3’,3”,4之壽命。
上述實施例僅例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。
2‧‧‧封裝結構
20‧‧‧基板
21‧‧‧電子元件
23‧‧‧蓋體
24‧‧‧封裝層
A‧‧‧感測區

Claims (18)

  1. 一種封裝結構，係包括：基板；至少一具有感測區之電子元件，係設於該基板上且電性連接該基板；蓋體，係設於該電子元件之感測區上，且該蓋體之邊緣係設有環體；以及封裝層，係形成於該基板與該蓋體之間，以令該封裝層包覆該電子元件。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，其中，該環體係接觸該基板。
  3. 一種封裝結構，係包括：基板；至少一具有感測區之電子元件，係設於該基板上且電性連接該基板；蓋體，係設於該電子元件之感測區上；複數柱體，係設於該電子元件之感測區上並接觸該蓋體；以及封裝層，係形成於該基板與該蓋體之間，以令該封裝層包覆該電子元件與該複數柱體。
  4. 如申請專利範圍第1或3項所述之封裝結構，其中，該電子元件係為感測晶片。
  5. 如申請專利範圍第1或3項所述之封裝結構，其中，該電子元件係以覆晶方式或打線方式電性連接至該基 板。
  6. 如申請專利範圍第1或3項所述之封裝結構，其中，形成該蓋體之材質為陶瓷、藍寶石、玻璃或氧化鋯。
  7. 如申請專利範圍第1或3項所述之封裝結構，其中，該蓋體藉由結合層設於該電子元件上。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之封裝結構，其中，該結合層係為封裝材或黏膠。
  9. 一種封裝結構之製法，係包括：提供一設有至少一電子元件之一基板，其中，該電子元件具有感測區，且該電子元件電性連接該基板；設置蓋體於該電子元件之感測區上；以及形成封裝層於該基板與該蓋體之間，以令該封裝層包覆該電子元件。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之封裝結構之製法，其中，該電子元件係為感測晶片。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之封裝結構之製法，其中，該電子元件係以覆晶方式或打線方式電性連接至該基板。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之封裝結構之製法，其中，形成該封裝層之方法係為模壓成型或填膠成型。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之封裝結構之製法，其中，形成該蓋體之材質為陶瓷、藍寶石、玻璃或氧化鋯。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之封裝結構之製法，其中，該蓋體之邊緣係設有環體。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之封裝結構之製法，其中，該環體係接觸該基板。
  16. 如申請專利範圍第9項所述之封裝結構之製法，其中，該蓋體藉由結合層設於該電子元件上。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之封裝結構之製法，其中，該結合層係為封裝材或黏膠。
  18. 如申請專利範圍第9項所述之封裝結構之製法，復包括於設置該蓋體之前，形成複數柱體於該電子元件之感測區上，以於設置該蓋體時，令該些柱體接觸該蓋體。
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