TWI631632B - 封裝結構及其製法 - Google Patents

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Abstract

一種封裝結構，係包括：承載件、設於該承載件上且具有感測區之電子元件、形成於該承載件上且包覆該電子元件與感測區之封裝層、以及形成於該封裝層上而未遮蓋該感測區之導電層，以藉由該封裝層之設計避免手指直接碰觸該感測區，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。
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亦隨著消費者需求成為電子產業開發的方向。
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，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、以及包覆該感測晶片11並外露出該感測區A之封裝膠體13，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。
然而，矽晶製成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。
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：承載件；至少一具有感測區之電子元件，係設於該承載件上並電性連接該承載件；封裝層，係形成於該承載件上以包覆該電子元件與該感測區；以及導電層，係設於該封裝層上並電性連接該承載件且未遮蓋該感測區。
本發明復提供一種封裝結構之製法，係包括：提供一 設有電子元件與封裝層之承載件，其中，該電子元件具有感測區，且該電子元件電性連接該承載件，而該封裝層包覆該電子元件與該感測區；以及形成導電層於該封裝層上，以令該導電層電性連接該承載件且未遮蓋該感測區。
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承載件。
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，該封裝層之表面具有顏色層。
前述之封裝結構及其製法中，該封裝層具有凹槽，使該導電層形成於該凹槽中。
前述之封裝結構及其製法中，該導電層係以填入導電膠、電鍍金屬材或沉積導電材方式形成者。
前述之封裝結構及其製法中，該導電層之佈設位置位於該承載件朝該電子元件方向之投影面積之範圍內，而未超出該投影面積之範圍。
前述之封裝結構及其製法中，該導電層設於該封裝層之邊緣。
前述之封裝結構及其製法中，該導電層係為環狀。
前述之封裝結構及其製法中，該導電層係凸出該封裝層。
前述之封裝結構及其製法中，該導電層之表面係齊平該封裝層之表面。
前述之封裝結構及其製法中，復包括形成導電元件於該承載件上，使該封裝層復包覆該導電元件，且該導電層藉由該導電元件電性連接該承載件。例如，該導電元件係為銲線或凸塊。
前述之封裝結構及其製法中，該導電層係接觸該承載件。
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設置，能在不增加封裝結構之寬度及厚度情況下有效傳導手指上的靜電。
1,2,3,3’,4‧‧‧封裝結構
10,20‧‧‧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
20‧‧‧承載件
200‧‧‧黏著層
201‧‧‧第一電性連接墊
202‧‧‧第二電性連接墊
21‧‧‧電子元件
21a‧‧‧感測面
21b‧‧‧非感測面
22,32,32’‧‧‧導電元件
220‧‧‧銲線段
23‧‧‧封裝層
23a‧‧‧第一表面
23b‧‧‧第二表面
230,430‧‧‧凹槽
25‧‧‧顏色層
24,34,34’,44‧‧‧導電層
34a,44a‧‧‧上表面
A‧‧‧感測區
L‧‧‧投影面積
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製法第一實施例之剖面示意圖；其中，第2C’及2C”圖係為第2C圖之另一方向之剖面示意圖；第2D圖係為第2C圖之上視示意圖；第3A及3B圖係為本發明之封裝結構第二實施例之剖面示意圖；其中，第3B’圖係為第3B圖之上視示意圖；以及第4A至4B圖係為本發明之封裝結構之製法第三實施例之剖面示意圖；其中，第4B’圖係為第4B圖之上視示意圖。
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之製法第一實施例之示意圖。
如第2A圖所示，將一電子元件21接置於一承載件20上，並形成至少一導電元件22於該承載件20上。接著，形成一封裝層23於該承載件20上，使該封裝層23包覆該電子元件21與該導電元件22。
於本實施例中，該承載件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藉由黏著層200(如環氧樹脂膜)黏結至該承載件20。
再者，該承載件20之上側係具有至少一第一電性連接墊201與至少一第二電性連接墊202，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，亦可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。
又，該導電元件22係接觸地結合至該承載件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，且該導電元件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，此可由第2C’圖得知該導電元件22之整體輪廓。例如，該第二電性連接墊202的電性係為接地，以於後續使用時，將靜電傳導至後續製程設於該承載件20 下側之電路板(圖未示)。
另外，藉由模壓(molding)成型製程，以形成該封裝層23於該承載件20上，使該封裝層23包覆該些電子元件21、感測區A、導電元件22與銲線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，該第一表面23a係結合至該承載件20上。
如第2B圖所示，形成至少一凹槽230於該封裝層23之第二表面23b上，以令該導電元件22外露於該凹槽230。
於本實施例中，該凹槽230係設於該封裝層23之第二表面23b之邊緣，且該凹槽230例如為環狀。
再者，於形成該凹槽230之前，可先於該封裝層23之外觀表面上塗佈一顏色層25，其材質例如為油墨，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。
如第2C圖所示，形成一導電層24於該凹槽230中，以令該導電層24電性連接該承載件20且未遮蓋該感測區A，其中，該導電層24之佈設位置僅位於該承載件20朝該電子元件21方向之投影面積L之範圍內，而未超出該投影面積L之範圍。
於本實施例中，該導電層24係藉由該導電元件22電性連接該承載件20。具體地，該導電層24接觸該導電元件22，例如，該導電層24接觸該導電元件22(例如銲線)之弧頂，如第2C’圖所示；或者，如第2C”圖所示，可藉由移除該封裝層23之第二表面23b之部分材質，且一併移除 該導電元件22(例如銲線)之弧頂，使單一該導電元件22形成兩相互分離之銲線段220，以令該導電層24接觸該銲線段220之端部。
再者，可將導電膠(如銀膠)填入該凹槽230中並加熱固化以作為該導電層24。應可理解地，亦可以電鍍金屬或沉積導電材等方式形成該導電層24，並無特別限制。
又，該導電層24係凸出該封裝層23之第二表面23b，且如第2D圖所示，該導電層24係設於該封裝層23之第二表面23b之邊緣，且該導電層24例如為環狀，俾透過該環狀導電層24電性連接該承載件20，以傳導手指按壓指紋感測器時的靜電。
另外，第2D圖所示之X-X剖面線係呈現第2C圖所示之剖面結構，且第2D圖所示之Y-Y剖面線係呈現第2C’或2C”圖所示之剖面結構。
第3A及3B圖係顯示本發明之封裝結構3,3’之第二實施例之不同類型之剖面示意圖。本實施例與第一實施例之差異在於導電元件之製程，故以下將說明相異處，而不再贅述相同處。
如第3A圖所示，該導電元件32係為凸塊(bump)，其為銲錫材料，如銲球；再者，導電元件32亦可為銅球。
於本實施例中，該導電層34之上表面34a齊平該封裝層23之第二表面23b。
再者，於另一類型中，如第3B及3B’圖所示，該導電元件32’可為金屬柱或金屬框架，如銅柱或銅框架，且該 導電層34’凸出該封裝層23之第二表面23b。
第4A至4B圖係顯示本發明之封裝結構4之製法第三實施例之剖面示意圖。本實施例與第一實施例之差異在於省略製程，故以下將說明相異處，而不再贅述相同處。
如第4A圖所示，形成至少一凹槽430於該封裝層23之第二表面23b上，且該凹槽430延伸連通至該封裝層23之第一表面23a，以令該第二電性連接墊202外露於該凹槽430。
如第4B圖所示，形成一導電層44於該凹槽430中，使該導電層44接觸該承載件20及該第二電性連接墊202，以電性連接至該承載件20。
於本實施例中，該導電層44係為牆狀、柱狀或片狀。
再者，該導電層44之上表面44a齊平該封裝層23之第二表面23b。
當使用具有該封裝結構2,3,3’,4之指紋感測器時，以手指的電荷變化、溫度差、壓力等方式碰觸該封裝層23之第二表面23b，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2,3,3’,4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2,3,3’,4之壽命。
再者，該封裝結構2,3,3’,4藉由該環狀導電層 24,34,34’,44電性連接該承載件20，以傳導手指上的靜電，且該環狀導電層24,34,34’,44之佈設位置僅位於該承載件20朝該電子元件21方向之投影面積L之範圍內，而未超出該投影面積L之範圍，故能在不增加該封裝結構2,3,3’,4之寬度及厚度情況下有效傳導手指上的靜電。
又，該導電層24,34,34’,44之高度可凸出或齊平該封裝層23之第二表面23b，故能依需求調整該封裝結構2,3,3’,4之厚度，以符合微小化之需求。應可理解地，該導電層之高度不能低於該封裝層23之第二表面23b，否則手指難以接觸該導電層，致使無法傳導手指上的靜電。
另外，由於該導電元件22,32,32’及導電層24,34,34’,44係採用現有設備所製成之元件，故無需額外特製元件，因而能降低製作成本。
本發明提供一種封裝結構2,3,3’,4，係包括：一承載件20、一具有感測區A之電子元件21、一封裝層23以及導電層24,34,34’,44。
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。
所述之封裝層23係形成於該承載件20上以包覆該電子元件21與該感測區A。
所述之導電層24,34,34’,44係嵌設於該封裝層23上並電性連接該承載件20而未遮蓋該感測區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之表面具有顏色層25。
於一實施例中，該封裝層23具有凹槽230,430，使該導電層24,34,34’,44形成於該凹槽230,430中。
於一實施例中，形成該導電層24,34,34’,44之材質係為導電膠或金屬材。
於一實施例中，該導電層24,34,34’,44之佈設位置僅位於該承載件20朝該電子元件21方向之投影面積L之範圍內，而未超出該投影面積L之範圍。
於一實施例中，該電子元件21係以覆晶方式或打線方式電性連接至該承載件20。
於一實施例中，該導電層24,34,34’,44設於該封裝層23之邊緣，例如，該導電層24,34,34’,44係為環狀。
於一實施例中，該導電層24,34’係凸出該封裝層23。
於一實施例中，該導電層34,44之上表面34a,44a係齊平該封裝層23之第二表面23b。
於一實施例中，所述之封裝結構2,3,3’復包括形成於該承載件20上之至少一導電元件22,32,32’，使該封裝層23復包覆該導電元件22,32,32’，且該導電層24,34,34’藉由該導電元件22,32,32’電性連接該承載件20。例如，該導電元件22,32,32’係為銲線或凸塊。
於一實施例中，該導電層44係接觸該承載件20。
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封裝結構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。

Claims (21)

  1. 一種封裝結構，係包括：承載件，係具有複數電性連接墊；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包覆該電子元件與該感測區；導電層，係形成於該封裝層上且未遮蓋該感測區；以及導電元件，係為銲線且具有相對之兩端及弧頂並形成於該封裝層中，其中，該導電元件之兩端分別結合至該承載件之複數電性連接墊上，且該導電元件之弧頂與該導電層接觸。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，其中，該電子元件係以覆晶方式或打線方式電性連接至該承載件。
  3. 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。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，其中，該封裝層之表面具有顏色層。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，其中，該封裝層具有凹槽，使該導電層形成於該凹槽中。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，其中，形成該導電層之材質係為導電膠或金屬材。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，其中，該導電 層之佈設位置位於該承載件朝該電子元件方向之投影面積之範圍內。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，其中，該導電層設於該封裝層之邊緣。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，其中，該導電層係為環狀。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，其中，該導電層係齊平或凸出該封裝層之上表面。
  11. 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，其中，該承載件具有複數電性連接墊；形成至少一導電元件於該承載件上，其中，該導電元件係為銲線且具有相對之兩端及弧頂，該導電元件之兩端分別結合至該承載件之複數電性連接墊上；於該承載件上形成包覆該電子元件、該導電元件及該感測區之封裝層；以及形成導電層於該封裝層上，以令該導電層接觸該導電元件之弧頂且未遮蓋該感測區。
  12. 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，其中，該承載件具有複數電性連接墊；形成至少一導電元件於該承載件上，其中，該導電元件係為銲線且具有相對之兩端及弧頂，該導電元件之兩端分別結合至該承載件之複數電性連接墊上； 於該承載件上形成包覆該電子元件、該導電元件及該感測區之封裝層，其中該封裝層具有相對的第一表面及第二表面；移除該封裝層之第二表面的部份材質，且一併移除該導電元件之弧頂，使該導電元件形成兩相互分離之銲線段；以及形成導電層於該封裝層之第二表面上，以令該導電層接觸該銲線段之端部。
  13. 如申請專利範圍第11或12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承載件。
  14. 如申請專利範圍第11或12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。
  15. 如申請專利範圍第11或12項所述之封裝結構之製法，復包括於該封裝層之表面形成顏色層。
  16. 如申請專利範圍第11或12項所述之封裝結構之製法，復包括於該封裝層上形成凹槽，使該導電層形成於該凹槽中。
  17. 如申請專利範圍第11或12項所述之封裝結構之製法，其中，該導電層係以填入導電膠、電鍍金屬材或沉積導電材方式形成者。
  18. 如申請專利範圍第11或12項所述之封裝結構之製法，其中，該導電層之佈設位置位於該承載件朝該電子元件方向之投影面積之範圍內。
  19. 如申請專利範圍第11或12項所述之封裝結構之製法，其中，該導電層設於該封裝層之邊緣。
  20. 如申請專利範圍第11或12項所述之封裝結構之製法，其中，該導電層係為環狀。
  21. 如申請專利範圍第11或12項所述之封裝結構之製法，其中，該導電層係齊平或凸出該封裝層之上表面。
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