TWI615928B - 封裝結構及其製法 - Google Patents

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唐紹祖
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Abstract

一種封裝結構，係於該承載件上設置複數導電元件與一具有感測區之電子元件，且以封裝層覆蓋該些導電元件與該電子元件及其感測區，並於該封裝層上形成一未遮蓋該感測區之導電層，以藉由該封裝層包覆該感測區之設計而能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。

Description

封裝結構及其製法
本發明係有關一種半導體封裝結構，尤指一種感測式封裝結構及其製法。
隨著消費者對於隱私的注重程度提升，諸多高階電子產品皆已裝載使用者辨識系統，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隨著消費者需求，而成為電子產業主要發展方向之一。
於生物辨識系統(biometric)中，依據辨識標的的不同可概括分為生理特徵(如，指紋、瞳孔、人臉、聲紋)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。
如第1圖所示，習知指紋感測器(fingerprint sensor)之 封裝結構1包括具有電性連接墊101之基板10、具有感測區A與電極墊110之感測晶片11、包覆該感測晶片11並外露出該感測區A之封裝膠體13、以及架設於該基板10與該封裝膠體13上之金屬環14，其中，該外露之感測區A係供使用者之手指觸滑(swipe)而感測指紋，且該金屬環14係用以傳導手指上的靜電。
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111電性連接該基板10之電性連接墊101與該感測晶片11之電極墊110，且該封裝膠體13係形成於該基板10上以密封該些銲線111，而該金屬環14與該封裝膠體13之間具有間距t。
然而，前述之指紋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，遂縮短習知指紋感測器的使用壽命。
再者，該金屬環14會佔用該基板10的平面面積，且該金屬環14與該封裝膠體13之間的間距t至少50微米(um)，且該金屬環14需具有一定厚度d(至少100微米)以避免取放時變形，致使該封裝結構1之體積至少擴大約300微米，導致該封裝結構1難以微小化。
又，該金屬環14需採用電腦數值控制(Computer Numerical Control，簡稱CNC)工具機製作，致使製作費用提高，因而難以降低該封裝結構1之製作成本。
因此，如何克服上述習知技術的種種問題，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：承載件；具感測區之電子元件，係設於該承載件上並電性連接至該承載件；封裝層，係形成於該承載件上以覆蓋該電子元件及其感測區；導電層，係形成於該封裝層上，且該導電層未遮蓋該感測區；以及至少一導電元件，係電性連接至該承載件與該導電層。
本發明復提供一種封裝結構之製法，係包括：將一具感測區之電子元件接置並電性連接至一承載件上，且將至少一導電元件結合並電性連接至該承載件；形成封裝層於該承載件上以覆蓋該導電元件、該電子元件及其感測區，且外露出該導電元件之部分表面；以及於該封裝層上形成電性連接該導電元件之導電層，且該導電層未遮蓋該感測區。
前述之封裝結構及其製法中，該導電元件係為銲線或凸塊。該導電元件係外露於該封裝層之側面。
本發明亦提供一種封裝結構之製法，係包括：將一具感測區之電子元件接置並電性連接至一承載件上，該承載件具有至少一導電元件，且該導電元件外露於該承載件之側面；形成封裝層於該承載件上以覆蓋該電子元件及其感測區，且外露出該導電元件之部分表面；以及於該封裝層上形成電性連接該導電元件之導電層，且該導電層未遮蓋該感測區。
前述之封裝結構及其製法中，該導電元件係為該承載 件之線路層之延伸線路。
前述之兩種製法中，該承載件上接置有複數該電子元件，以供複數該導電元件設於相鄰兩該電子元件間，其後復於該封裝層上形成覆蓋該電子元件之感測區的圖案化阻層，接著進行切割作業以分離各該電子元件(該導電元件係位於該切割路徑上)，之後於該封裝層上形成電性連接該導電元件之導電層並移除該圖案化阻層。
前述之封裝結構及其製法中，該電子元件係為指紋辨識晶片。
前述之封裝結構及其製法中，該封裝層與該導電層之間具有顏色層。該顏色層係遮蓋該感測區。
前述之封裝結構及其製法中，該導電層復延伸至該承載件之側面上，以電性連接該導電元件。
由上可知，本發明之封裝結構及其製法，係藉由該封裝層覆蓋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，同時透過該導電層之佈設方式，能在不增加承載件之寬度及厚度情況下有效傳導手指上的靜電。
1,2,2’,4,4’,5‧‧‧封裝結構
10‧‧‧基板
101‧‧‧電性連接墊
11‧‧‧感測晶片
110,210‧‧‧電極墊
111,211‧‧‧銲線
13‧‧‧封裝膠體
14‧‧‧金屬環
20‧‧‧承載件
200‧‧‧結合層
201‧‧‧第一電性連接墊
202‧‧‧第二電性連接墊
20c,23c‧‧‧側面
21‧‧‧電子元件
21a‧‧‧感測面
21b‧‧‧非感測面
22,42,400‧‧‧導電元件
23‧‧‧封裝層
23a‧‧‧第一表面
23b‧‧‧第二表面
24‧‧‧導電層
25‧‧‧阻層
25a‧‧‧圖案化阻層
25b‧‧‧多餘之阻層部分
26‧‧‧顏色層
A‧‧‧感測區
d,r‧‧‧厚度
S‧‧‧切割路徑
t‧‧‧間距
第1圖係為習知指紋感測器之封裝結構之剖面示意圖；第2A至2D圖係為本發明之封裝結構之製法之剖面示意圖；其中，第2D’圖係為第2D圖之另一態樣； 第3A至3B圖係為對應第2B圖之製程之立體上視示意圖；以及第4A及4B圖係為對應第2D圖之其它不同之實施例之剖面示意圖；以及第5圖係為第4B圖之另一實施例之剖面示意圖。
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」、「第一」、「第二」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2D圖係顯示本發明之封裝結構2之製法之剖 面示意圖。
如第2A圖所示，將複數電子元件21接置於一承載件20上，並形成複數導電元件22於該承載件20上且位於相鄰之電子元件21之間。接著，形成一封裝層23於該承載件20上，使該封裝層23包覆該些電子元件21與該些導電元件22。
於本實施例中，該承載件20係為如具有核心層與線路結構之封裝基板(substrate)或無核心層(coreless)之線路結構，其具有複數線路層，如扇出(fan out)型重佈線路層(redistribution layer，簡稱RDL)，且該線路層於該承載件20上側係定義有複數第一電性連接墊201與複數第二電性連接墊202。應可理解地，該承載件20亦可為其它可供承載如晶片等電子元件之承載單元，例如導線架(leadframe)等，並不限於上述。
再者，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A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藉由結合層200(如環氧樹脂膜)黏結至該承載件20。具體地，且該電子元件21之感測面21a係具有至少一電極墊210，以藉由打線方式(即銲線211)電性連接該電極墊210與該第一電性連接墊201。或者，利用覆晶方式電性連接該電子 元件21與該承載件20，亦即，該電子元件21之非感測面21b係具有電極墊(圖未示)，以藉由複數銲料凸塊(圖未示)結合及電性連接至該第一電性連接墊201。因此，對於該電子元件21電性連接至該承載件20之方式並無特殊限制。應可理解地，該承載件20上還可依需求設有其它電子元件(圖略)，如主動元件、被動元件或其二者組合等，其中，該主動元件係例如半導體晶片，且該被動元件係例如電阻、電容及電感。
又，該導電元件22係接觸結合至該承載件20之第二電性連接墊202上，使該導電元件22電性連接該承載件20，且該導電元件22係為打線方式所用之銲線(如上述電性連接該電子元件21與該承載件20之銲線211)，且該些導電元件22(銲線)之兩端分別結合至該承載件20之兩個第二電性連接墊202上。
另外，形成該封裝層23之材質係為聚醯亞胺(polyimide，簡稱PI)、乾膜(dry film)、環氧樹脂(epoxy)或封裝材(molding compound)，且其可藉由模封(molding)或壓合(laminating)方式形成於該承載件20上，使該封裝層23包覆該些電子元件21及其感測區A、該些導電元件22與該些銲線211，且該封裝層23係定義有相對之第一表面23a與第二表面23b，其中，該封裝層23係以其第一表面23a結合至該承載件20上。
如第2B圖所示，形成一圖案化阻層25a於該封裝層23之部分第二表面23b上。
於本實施例中，該圖案化阻層25a係位於封裝層23上且對應該電子元件21之位置。例如，可參考第3A至3B圖所示之方式，首先貼附一如膠帶(tape)之完整阻層25於該封裝層23之第二表面23b上，再以雷射切割(laser cutting)之方式切割出該圖案化阻層25a，使該圖案化阻層25a與多餘之阻層部分25b相分離，之後以撕開之方式移除該多餘之阻層部分25b。
如第2C圖所示，先沿第2B圖所示之切割路徑S進行切單製程，使該封裝層23定義出鄰接該第一與第二表面23a,23b之側面23c，再形成一導電層24於該封裝層23之部分第二表面23b(即該封裝層23之第二表面23b上未為該圖案化阻層25a所覆蓋之部分)上，且該導電層24延伸至該封裝層23之側面23c與該承載件20之側面20c上。
於本實施例中，係以切刀或雷射方式進行切單製程，且該導電元件22係位於該切割路徑上，使該導電元件22之其中一端外露於該封裝層23之側面23c，令該導電層24藉由接觸該導電元件22而得以電性連接至該承載件20。
再者，形成該導電層24之材質係如金屬或導電膠，如金、銀、銅(Cu)、鎳(Ni)、鐵(Fe)、鋁(Al)、不銹鋼(Sus)等，但不以此為限。
又，當該導電層24為金屬層時，可利用電鍍、塗佈(coating)、濺鍍(sputtering)、化鍍、無電鍍或蒸鍍等方式形成該導電層24。
另外，該導電層24之厚度r約為10微米(um)以下， 較佳為2至5微米。
如第2D圖所示，移除該圖案化阻層25a，以完成該封裝結構2之製作。
於另一實施例中，如第2D’圖所示之封裝結構2’，可於形成該圖案化阻層25a及該導電層24之前，先於該封裝層23之第二表面23b上形成(如塗佈)一顏色層26，並於該顏色層26上依序形成圖案化阻層25a及導電層24後，移除該圖案化阻層25a。具體地，該顏色層26係遮蓋該感測區A，且該顏色層26之材質例如為油墨，且顏色可為白色、紅色、金色或其它任何顏色，以搭配後續採用該封裝結構2之電子裝置(如手機)的外觀。
再者，於其它實施例中，如第4A圖所示之封裝結構4，設於該承載件20上的導電元件42可為凸塊，如銲球(solder ball)類型、銅核心球(Cu core ball)類型，或如銅材之各式金屬件類型(如柱狀、塊狀或針狀)等，並無特別限制。具體地，以銲球為例，於製作該導電元件42時，係將單一個銲球形成於兩個該第二電性連接墊202上，再經由切單製程，以將單一個銲球分成兩半，以作為該導電元件42。
或者，如第4B或5圖所示之封裝結構4’,5，該導電元件400係為該承載件20之線路層(如第二電性連接墊202)之延伸線路，故於製作該第二電性連接墊202時，可自該第二電性連接墊202延伸出所需之導電跡線以作為該導電元件400，且該導電元件400外露於該承載件20之側面20c，以電性連接該導電層24。應可理解地，若該第二 電性連接墊202與該導電元件400係嵌埋於該承載件20中，如第5圖所示之封裝結構5，則該導電層24需延伸至該承載件20之側面20c以接觸該導電元件400；若該第二電性連接墊202與該導電元件400設於該承載件20之表面上，如第4B圖所示之封裝結構4’，則因該導電元件400亦外露於該封裝層23之側面23c，而使該導電層24只需延伸至該封裝層23之側面23c，故該導電層24無需延伸至該承載件20之側面20c，即可接觸該導電元件400。
又，當該導電元件22,42,400的電性作為接地(ground)時，該導電層24可傳導手指按壓指紋感測器時的靜電，例如，該第二電性連接墊202係為接地墊，以將靜電傳導至一設於該承載件20下側之電路板(圖未示)。另一方面，當該導電元件22,42,400的電性作為訊號(signal)時，該導電層24可作為訊號傳遞之用。
另外，當使用具有該封裝結構2,2’,4,4’,5之指紋感測器時，透過手指的電荷變化、溫度差、壓力等方式碰觸該封裝層23之第二表面23b之外露部分，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。
因此，藉由該封裝層23覆蓋設於該電子元件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，本發明之封裝結構2,2’,4,4’,5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’,4,4’,5之壽命。
再者，該封裝結構2,2’,4,4’,5藉由該導電層24電 性連接該承載件20，以傳導手指上的靜電，且該導電層24之佈設位置係接觸該封裝層23之側面20c(及該承載件20之側面20c)，亦即該導電層24與該封裝層23之間無間隙，因而無需擴增該承載件20之寬度，故相較於習知金屬環之技術，本發明之封裝結構2,2’,4,4’,5之導電層24不會佔用該承載件20的平面面積，使該封裝結構2,2’,4,4’,5之體積不會擴大，亦即該封裝結構2,2’,4,4’,5得以依需求薄化。因此，本發明之封裝結構2,2’,4,4’,5能在不增加該承載件20之寬度下有效傳導手指上的靜電。
又，該導電層24之高度(厚度)因無須考量取放時變形之問題而可依需求調整(縮減其厚度)，故相較於習知金屬環之技術，本發明之封裝結構2,2’,4,4’,5能有效調整其厚度，以符合薄化之需求。
另外，由於該導電元件22,42,400及導電層24係採用現有設備所製成之元件，故本發明之製法無需額外特製元件(例如外加習知金屬環)，因而能降低製作成本。
本發明提供一種封裝結構2,2’,4,4’,5，係包括：一承載件20、一具有感測區A之電子元件21、至少一導電元件22,42,400、一封裝層23以及導電層24。
所述之電子元件21係設於該承載件20上並電性連接該承載件20。
所述之導電元件22,42,400係結合並電性連接該承載件20。
所述之封裝層23係形成於該承載件20上以覆蓋該導 電元件22,42,400、該電子元件21與該感測區A，其中，該封裝層23係定義有相對之第一表面23a與第二表面23b及鄰接該第一與第二表面23a,23b之側面23c，其中，該第一表面23a係結合至該承載件20上，且該導電元件22,42,400係外露於該封裝層23之側面23c或承載件20之側面20c。
所述之導電層24係形成於該封裝層23之第二表面23b與側面23c(亦或延伸至該承載件之側面)上並電性連接該導電元件22,42,400，且該導電層24未遮蓋該感測區A。
於一實施例中，該電子元件21係為指紋辨識晶片。
於一實施例中，該封裝層23之第二表面23b具有一顏色層26，使該導電層24形成於該顏色層26上。例如，該顏色層26係遮蓋該感測區A。
於一實施例中，該導電元件22,42係為銲線或凸塊，且該導電元件22,42係外露於該封裝層23之側面23c。
於一實施例中，該導電元件400係為該承載件20之線路層(如第二電性連接墊202)之延伸線路，且該導電元件400係外露於該承載件20之側面20c。例如，該導電層24復形成於該承載件20之側面20c上。
綜上所述，本發明之封裝結構及其製法中，藉由該封裝層覆蓋設於該電子元件之感測區之上方，以避免手指直接碰觸該電子元件的感測區，故本發明能避免該感測區損毀而導致電子元件失效之缺點，因而能延長該封裝結構之壽命。
再者，該導電層之佈設方式能在不增加該承載件之尺寸及厚度情況下有效傳導手指上的靜電。
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‧‧‧承載件
20c,23c‧‧‧側面
21‧‧‧電子元件
211‧‧‧銲線
22‧‧‧導電元件
23‧‧‧封裝層
23a‧‧‧第一表面
23b‧‧‧第二表面
24‧‧‧導電層
A‧‧‧感測區

Claims (17)

  1. 一種封裝結構，係包括：承載件；具感測區之電子元件，係設於該承載件上並電性連接至該承載件；封裝層，係形成於該承載件上以覆蓋該電子元件及其感測區；導電層，係形成於該封裝層上且未遮蓋該感測區；以及至少一導電元件，係為銲線或凸塊，用以電性連接該承載件與該導電層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，其中，該電子元件係為指紋辨識晶片。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，復包括一形成於該封裝層與該導電層之間的顏色層。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之封裝結構，其中，該顏色層係遮蓋該感測區。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，其中，該導電元件係外露於該封裝層之側面。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，其中，該導電層復延伸至該承載件之側面。
  7. 一種封裝結構之製法，係包括：將一具感測區之電子元件接置並電性連接至一承載件上，且將至少一導電元件結合並電性連接至該承載 件，其中，該導電元件係為銲線或凸塊；形成封裝層於該承載件上以覆蓋該導電元件、該電子元件及其感測區，且外露出該導電元件之部分表面；以及於該封裝層上形成電性連接該導電元件之外露部分表面且未遮蓋該感測區之導電層。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之封裝結構之製法，復包括於該封裝層上形成覆蓋該電子元件之感測區的圖案化阻層，以及於該封裝層上形成電性連接該導電元件之該導電層後移除該圖案化阻層。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之封裝結構之製法，其中，該導電元件係外露於該封裝層之側面。
  10. 一種封裝結構之製法，係包括：將一具感測區之電子元件接置並電性連接至一承載件上，該承載件具有至少一導電元件，且該導電元件外露於該承載件之側面；形成封裝層於該承載件上以覆蓋該電子元件及其感測區，且外露出該導電元件之部分表面；於該封裝層上形成覆蓋該電子元件之感測區的圖案化阻層；於該封裝層上形成電性連接該導電元件之外露部分表面且未遮蓋該感測區之導電層；以及移除該圖案化阻層。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之封裝結構之製法，其 中，該導電元件係為該承載件之線路層之延伸線路。
  12. 如申請專利範圍第7或10項所述之封裝結構之製法，其中，該電子元件係為指紋辨識晶片。
  13. 如申請專利範圍第7或10項所述之封裝結構之製法，復包括於該封裝層及該導電層間形成一顏色層。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之封裝結構之製法，其中，該顏色層係遮蓋該感測區。
  15. 如申請專利範圍第7或10項所述之封裝結構之製法，其中，該導電層復延伸至該承載件之側面。
  16. 如申請專利範圍第7或10項所述之封裝結構之製法，其中，該承載件上接置有複數該電子元件，以供複數該導電元件設於相鄰兩該電子元件間。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之封裝結構之製法，復包括進行切割作業以分離各該電子元件，其中，該導電元件係位於該切割路徑上。
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