TWI788060B

TWI788060B - 內含封裝元件的封裝結構及封裝方法

Info

Publication number: TWI788060B
Application number: TW110138971A
Authority: TW
Inventors: 顏碩廷; 張振忠; 林崇睿
Original assignee: 瑞愛生醫股份有限公司
Priority date: 2021-10-21
Filing date: 2021-10-21
Publication date: 2022-12-21
Also published as: TW202318677A

Abstract

本發明的內含封裝元件的封裝結構包含有電路板、設置於電路板上的複數封裝感光元件、透光封蓋、設置於透光封蓋表面上的複數濾光膜、及支撐環壁組成。支撐環壁的相對兩端分別與電路板及透光封蓋黏接，使得各該濾光膜在該電路板上的投影位置對應各該封裝感光元件的設置位置，由於各該濾光膜的一濾光頻段互不相同，達到藉由多個封裝感光元件在一封裝結構中分別對不同個特定頻段光進行偵測目的，封裝製程簡單且成品穩定，有效降低光感測模組的整體製造成本。

Description

內含封裝元件的封裝結構及封裝方法

一種封裝結構及其製造方法，尤指一種內含封裝元件的封裝結構與封裝方法。

光譜檢測技術係指將頻率組成複雜的光線中不同頻段的成分光分別檢測來，光譜檢測儀大致可區分為全頻段光譜儀或特定頻段光譜儀。全頻段光譜儀例如是利用光柵或稜鏡將不同波段的光互相分離以達到各自量測的目的，而特定頻段光譜儀則是量測整個光譜中特定頻段的光。特定頻段光譜儀的其中一種常見技術方案，係在光譜儀的光感測模組中設包含多個光感測元件，各該光感測元件上設置不同頻段的濾光片，各該光感測元件通過不同頻段的濾光片接收該待測光束，使得各該光感測元件分別接收該待測光束中特定頻段的光，以量測該待測光束中某些特定頻段的光。

常見的封裝光感測模組通常係以光感測裸晶作為光感測元件，並將多個光感測裸晶封裝在一個封裝外殼內以形成該光感測模組。各該光感測裸晶的光接收表面上分別具有供不同頻段光通過的濾光鍍膜，以令各該光感測裸晶接收待測光束中不同頻段的光。如此一來，各該光改測裸晶分別產生針對不同頻段光的光感測訊號，達到量測該待測光束中特定頻段光的目的。

然而，由於該光感測裸晶係藉由鍍膜製程將濾光鍍膜直接鍍在光感測表面的光接收表面上，當鍍膜製程發生瑕疵時而導致該光感測裸晶上的鍍膜失敗時，即使該光感測裸晶本身是良好的，該光感測裸晶也無法使用而必須被丟棄，導致光感測模組的整體製造成本上升。

有鑑於特定頻段光感測模組的鍍膜式光感測裸晶元件容易導致光感測模組的整體製造成本上升，本發明提供一種含封裝體的矩陣封裝結構，包含一電路板，具有一設置表面；複數封裝感光元件，設置於該電路板的該第一表面；一支撐環壁，具有一第一端及相對第一端的一第二端，該第一端與該電路板的設置表面黏接，且環繞於該等封裝感光元件的周圍；一透光封蓋，具有一第一表面及相對該第一表面的一第二表面，該第一表面與該支撐環壁的第二端黏接；複數濾光膜，各該濾光膜設置於該透光封蓋的第一表面，各該濾光膜的一濾光頻段互不相同，且各該濾光膜在該電路板的設置表面的一投影位置對應各該封裝感光元件的設置位置。

本發明還提出一種內含封裝元件的封裝方法，包含以下步驟：準備一電路板及複數封裝感光元件，將該等封裝感光元件設置於該電路板的一設置表面上，使各該封裝感光元件與該電路板的線路層電性連接；準備一透光封蓋，該透光封蓋具有一第一表面及相對該第一表面的一第二表面；準備複數濾光膜，各該濾光膜的一濾光頻段互不相同；將該等濾光膜設置於該透光封蓋的第一表面；提供一支撐環壁，該支撐環壁具有一第一端及相對第一端的一第二端，將該支撐環壁的第一端與該電路板的設置表面黏接，使得該支撐環壁的第一端環繞於該等封裝感光元件周圍；將該支撐環壁的第二端與該透光封蓋的第一表面黏接，使得各該濾光膜在該電路板上的一投影位置對應各該封裝感光元件的設置位置。

該內含封裝元件的封裝方法用於製造該內含封裝元件的封裝結構，採用已完成封裝的多個封裝感光元件排列設置於電路板上，各該封裝感光元件分別供感測一經特定頻段濾波後的待測光線。而該等特定頻段濾波係由設置於透光封蓋上的複數濾光膜濾波後所產生。該透光封蓋藉由該支撐環壁固定於電路板的設置表面的上方，使各該濾光膜在該電路板的設置表面的一投影位置對應各該封裝感光元件的設置位置，進而使得由透光封蓋的第二表面入射的入射光線經由各該濾光膜濾波並進入對應的封裝感光元件，該電路板、支撐環壁及該透光封蓋形成一完整的封裝結構。本發明利用已完成封裝的多個封裝感光元件進行感光，並將對應的濾光膜設置於透光封蓋上，即使在製程中該濾光膜的設置有瑕疵或損壞，不會導致必須丟棄感光元件，避免產生感光元件品質良好但因濾光膜鍍膜有瑕疵而必須丟棄整個感光元件的問題，因此使得該內含封裝元件的封裝結構整體製造成本下降。

10:電路板

101:設置表面

11:封裝黏膠層

20:封裝感光元件

30:支撐環壁

31:第一端

32:第二端

40:透光封蓋

401:第一表面

402:第二表面

41:透光基板

411:下表面

412:上表面

42:圖案化遮光層

43:黏膠層

44:抗反射層

50:濾光膜

50A,50B,50C,50D:濾光膜

50’:原始濾光膜

51:基板單元

51’:原始基板

52:共同基板

圖1係本發明內含封裝元件的封裝結構第一較佳實施例的一剖面示意圖。

圖2係本發明內含封裝元件的封裝結構的一分離立體示意圖。

圖3係本發明內含封裝元件的封裝結構第二較佳實施例的一剖面示意圖。

圖4係本發明內含封裝元件的封裝方法的一流程示意圖。

圖5A至5C係本發明內含封裝元件的封裝方法的電路板及封裝感光元件的一準備流程剖面示意圖。

圖6A至6D係本發明內含封裝元件的封裝方法的封裝感光元件的一準備流程剖面示意圖。

圖7係本發明內含封裝元件的封裝方法的透光封蓋的一製備過程俯視示意圖。

圖8係本發明內含封裝元件的封裝方法的透光封蓋的一俯視示意圖。

圖9A至9C係本發明內含封裝元件的封裝方法第一較佳實施例的濾光膜的一準備流程剖面示意圖。

圖10A至10D係本發明內含封裝元件的封裝方法第二較佳實施例的濾光膜的準備流程剖面示意圖。

請一併參閱圖1及圖2所示，本發明的內含封裝元件的封裝結構主要包含一電路板10、複數封裝感光元件20、一支撐環壁30，一透光封蓋40及複數濾光膜50。該電路板10具有一設置表面101，複數封裝感光元件20排設置於該電路板10的該設置表面101。該支撐環壁30具有一第一端31及相對第一端31的一第二端32，第一端31與該電路板10的設置表面101黏接，且環繞於該等封裝感光元件20的周圍。該支撐環壁30的一端例如是通過設置於該電路板10的設置表面101的一封裝黏膠層11該電路板10的設置表面101黏接。該封裝黏膠層11的形狀係一環型，以對應該支撐環壁30的一端的形狀並供該支撐環壁30的一端黏合。

該透光封蓋40具有一第一表面401及相對該第一表面401的一第二表面402，該第一表面401與該支撐環壁30的第二端32黏接。各該濾光膜50排列設置於該透光封蓋40的第一表面401，且各該濾光膜50的一濾光頻段互不相同，且各該濾光膜50在該電路板10的設置表面101的一投影位置對應各該封裝感光元件20的設置位置。

在一實施例中，透光封蓋40包含一透光基板41、圖案化遮光層42及一黏膠層43。該透光基板41具有一下表面411及一上表面412，該圖案化遮光層42設置於該透光基板41的上表面412，且該圖案化遮光層42在該電路板10的設置表面101的一投影圖案對應各該封裝感光元件20之間的一間隙。請一併參閱圖2所示，舉例而言，該等封裝感光元件20係以矩陣排列，則該圖案化遮光層42的形狀係一網格狀遮光層，每一格間的形狀與各該濾光膜50相同且位置對應，使得由該透光封蓋40的第二表面進入的光線在經過圖案化遮光層42後能夠準確通過每一濾光膜50，並進入各該封裝感光元件20，避免入射光線在封裝結構中散射。

該抗反射層設置於該透光基板41的上表面，且覆蓋該圖案化遮光層42。該黏膠層43設置於該透光基板41的下表面。在本實施例中，該黏膠層43的表面係該透光封蓋40的第一表面401，以黏接該支撐環壁30的第二端32及該等濾光膜50。該黏膠層43例如是一種高透光雙面膠層。

在一更佳實施例中，該透光封蓋40還包含一抗反射層44，該抗反射層44設置於該透光基板41的上表面，覆蓋該圖案化遮光層42，以降低入射光線由該透光封蓋40的第二表面402進入時的反光率。

再請參閱圖1所示，在一第一實施例中，各該濾光膜50例如係以鍍膜製程設置於一基板單元51的表面，該基板單元51連同該濾光膜50設置於該透光封蓋40的第一表面401。該等基板單元51的材質例如是透光玻璃。

請參閱圖2的立體分解示意圖，在一實施例中，該等封裝感光元件20例如是以表面焊接程序設置於該電路板10的該設置表面101，較佳係矩陣排列。相對應的，每一濾光膜50係矩陣排列以使得在該電路板10的設置表面101的一投影位置對應其中一封裝感光元件20的設置位置。

請參閱圖3所示，在一第二實施例中，各該濾光膜50係設置於一共同基板52上，該共同基板52黏接於該透光封蓋40的第一表面401上，使得各該濾光膜50設置於該透光封蓋40的第一表面401。該共同基板52的材質例如是透光玻璃。

請參閱圖4所示，本發明的內含封裝元件的封裝方法主要包含以下步驟：S101：準備一電路板10及複數封裝感光元件20，將該等封裝感光元件20設置於該電路板10的一設置表面101上，使各該封裝感光元件20與該電路板10的線路層電性連接；S102：準備一透光封蓋40，該透光封蓋40具有一第一表面401及相對該第一表面401的一第二表面402；S103：準備複數濾光膜50，各該濾光膜50的一濾光頻段互不相同，將該等濾光膜50設置於該透光封蓋40的第一表面401；S104：提供一支撐環壁30，該支撐環壁30具有具有一第一端31及相對第一端31的一第二端32；將該支撐環壁30的第一端31與該電路板10的設置表面101黏接，使得該支撐環壁30的第一端31環繞設置於該等封裝感光元件20周圍；S105：將該支撐環壁30的第二端32與該透光封蓋40的第一表面401相黏接，使得各該濾光膜50在該電路板10上的一投影位置對應各該封裝感光元件20的設置位置。

以下將對上述各步驟進一步詳細說明。

步驟S101請參閱圖5A至5B。請參閱圖5A所示，首先準備該電路板10，該電路板10內具有預先設置好的連接線路層(圖未示)及形成於該設置表面101上的複數表面接點(圖未示)，用於連接該等封裝感光元件20。請參閱圖5B所示，在該設置表面101上設置該等封裝感光元件20，使得該等封裝感光元件20電性連接該電路板10的線路層。請參閱圖5C所示，在一實施例中，在完成封裝感光元件20的設置後，還進一步在該電路板10的設置表面101上設置該封裝黏膠層11，以供黏接支撐環壁30。

步驟S102請參閱圖6A至圖6D，如圖6A所示，提供該透光基板41，該透光基板41具有一下表面411及一上表面412；如圖6B所示，在該透光基板41的上表面412設置一圖案化遮光層42；如圖6C所示，在該透光基板41的上表面412進一步設置該抗反射層44，使得該抗反射層44覆蓋該圖案化遮光層42；如圖6D所示，在該透光基板41的下表面411設置一黏膠層43。在本實施例中，該黏膠層43的表面係該透光封蓋40的第一表面401。

請參閱圖7所示，在一較佳實施例中，在該透光基板41的上表面設置圖案化遮光層42的步驟中，係在一原始透光基板41’上進行，該原始透光基板41’例如是一較大面積的圓形玻璃片，利用矽晶圓製程中的黃光微影製程將在原始透光基板41’的一表面上設置複數圖案化遮光層42。請參閱圖8所示，最後再利用切割程序將原始透光基板41’切割為多個小單元的透光基板41，以同時形成多個具備透光基板41及圖案化遮光層42的透明封蓋。上述製程可利用現有的半導體晶圓製程設備進行，無須另外訂購、設計或安排特製的機台，進而降低本發明的內含封裝元件的封裝結構的製造成本。

在圖1的第一實施例中，各該濾光膜50係分別設置於一基板單元51上，並分別黏接於該透光封蓋40的第二表面402。

此一實施例中的步驟S103請一併圖9A至9C所示，在此一實施例中，其中一濾光膜50及其基板單元51的準備係包含以下步驟：如圖9A所示，先準備一原始基板51’；如圖9B所示，在該原始基板上進行鍍膜程序以在表面上設置一原始濾光膜50’；如圖8C所示，對該原始基板51’及其上的原始濾光膜50’進行切割程序，形成多個表面鍍有相同濾光膜50的一基板單元51。圖9A至9C之步驟須進行多次，其中鍍膜程序係以具有不同濾波頻段的鍍膜材料進行，以完成該等濾光頻段互不相同的複數濾光膜50之準備。在本實施例中，在該透光封蓋40的該第一表面401設置複數濾光膜50的步驟中，係將完成濾光膜50鍍膜的該基板單元51分別黏接於該透光封蓋40的第一表面401，且該等基板單元51的排列位置與各該封裝感光元件20在該電路板10上的排列位置相對應。

在圖2的第二實施例中，各該濾光膜50係以圖案化鍍膜製程設置於一共同基板52上，該共同基板52黏接於該透光封蓋40的第一表面401上，使得各該濾光膜50設置於該透光封蓋40的第一表面401。

第二實施例中的步驟S103請一併參閱圖10A至10D所示，在此一實施例中，係在該共同基板52的一表面進行多次圖案化鍍膜製程，以分別設置該等具有不同濾光波段的濾光膜50A、50B、50C、50D，各該濾光膜50A、50B、50C、50D在該共同基板52上的排列位置與各該封裝感光元件20在該電路板10上的排列位置相對應。在本實施例中，在該透光封蓋40的該第一表面401設置複數濾光膜50的步驟中，係將完成該等濾光膜50A、50B、50C、50D鍍膜製程的該共同基板52黏接於該透光封蓋40的第一表面401。

在完成上述電路板10及封裝感光元件20的連接、透光封蓋40及濾光膜50的準備後，在步驟S104及S105中則將各該組件與支撐環壁30組合以完成該內含封裝元件的封裝結構。

請一併參閱圖2所示，該支撐環壁30的第一端31及第二端32分別與電路板10的設置表面101上的封裝黏膠層11及透光封蓋40的第一表面401的黏膠層43黏接，使得該等封裝感光元件20及濾光膜50容置於由電路板10、支撐環壁30及透光封蓋40形成的容置空間中，且該透光封蓋40上的各該濾光膜50在電路板10上的投影位置對應到各該封裝感光元件20，使得由透光封蓋40的第二表面402外進入的入射光線可以分別通過各該濾光膜50進入各該封裝感光元件20，達到藉由已完成封裝的相同規格的封裝感光元件20進行多個特定頻段感光的目的。在一實施例中，該容置空間中還可填入封裝膠以穩定整體結構。

以上所述僅是本發明的實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。