TWI841438B - 電子裝置 - Google Patents

Abstract

一種電子裝置，包括基板、封裝件、第一感測晶片以及第二感測晶片。基板具有內部空間以及連通內部空間之第一通孔。封裝件設置於基板上且與基板共同形成前腔體與背腔體。封裝件具有開孔。前腔體藉由開孔連通外界空氣。內部空間構成背腔體之至少一部份，且背腔體藉由第一通孔連通至前腔體。第一感測晶片設置於基板上且覆蓋第一通孔藉以區隔出前腔體內之氣流以及背腔體內之氣流。第二感測晶片設置於基板上且位於背腔體內。

Description

電子裝置

本發明是有關於一種電子裝置。

在電子裝置中，常會將二個感測晶片分別形成獨立的二個封裝體(具有各自的封裝件與基板等)，藉由各自直接與外界空氣連通的開口，偵測其欲感測的環境條件(如聲音、氣壓、溫度等)，而由於二個封裝體之間於組裝時需要有一定的間距，進而造成電子裝置的體積調整彈性較小。

本發明提供一種電子裝置，其可以在提升電子裝置的體積調整彈性的同時具有較佳的感測靈敏度。

本發明的電子裝置，包括基板、封裝件、第一感測晶片以及第二感測晶片。基板具有內部空間以及連通內部空間之第一通孔。封裝件設置於基板上且與基板共同形成前腔體與背腔體。封裝件具有開孔。前腔體藉由開孔連通外界空氣。內部空間構成背腔體之至少一部份，且背腔體藉由第一通孔連通至前腔體。第一感測晶片設置於基板上且覆蓋第一通孔藉以區隔出前腔體內之氣流以及背腔體內之氣流。第二感測晶片設置於基板上且位於背腔體內。

在本發明的一實施例中，上述的第一感測晶片包括振膜以及形成在振膜上的洩氣孔。

在本發明的一實施例中，上述的背腔體為封閉腔體，背腔體內的空氣僅藉由洩氣孔流通。

在本發明的一實施例中，上述的內部空間由基板的頂部、底部與連接頂部與底部的連接部所構成。

在本發明的一實施例中，上述的電子裝置更包括設置於內部空間內的補強結構。補強結構的兩端分別與頂部與底部直接接觸。

在本發明的一實施例中，上述的補強結構包括導電材料，使得第一感測晶片及/或第二感測晶片經由頂部與補強結構電性連接至底部。

在本發明的一實施例中，上述的基板更包括設置於底部上且位於補強結構之相對側的焊墊，且補強結構於底部上的正投影與焊墊於底部上的正投影重疊。

在本發明的一實施例中，上述的相對側上不具有任何開孔。

在本發明的一實施例中，上述的補強結構包括設置於內部空間之中央區域的至少一內部補強件。

在本發明的一實施例中，上述的補強結構包括設置於內部空間之外圍區域且與連接部直接接觸的至少一邊緣補強件。

在本發明的一實施例中，上述的第一感測晶片與第二感測晶片位於頂部之相對兩側上。

在本發明的一實施例中，上述的封裝件為金屬材質。

在本發明的一實施例中，上述的第二感測晶片包括環境感測元件，感測來自外界環境之空氣條件。

在本發明的一實施例中，上述的環境感測元件感測外界經由前腔體進入背腔體之空氣。

在本發明的一實施例中，上述的封裝件具有隔牆與蓋體，隔牆設置於基板上且分隔出不同腔體，蓋體設置於隔牆上。

在本發明的一實施例中，上述的背腔體包括第一背腔體與第二背腔體，第一背腔體形成於基板之內部空間，第二背腔體形成於隔牆、蓋體以及基板共同定義出的空間。

在本發明的一實施例中，上述的第一感測晶片與第二感測晶片排列於水平方向上，且第二感測晶片位於第二背腔體內。

在本發明的一實施例中，上述的基板包括第二通孔。第二通孔錯位於第二感測晶片，使得第一背腔體與第二背腔體形成空氣連通。

在本發明的一實施例中，上述的第一背腔體於基板上之正投影與前腔體以及第二背腔體於基板上之正投影重疊。

基於上述，在本發明的電子裝置的結構設計上可以於單一封裝體內容置至少二感測晶片，並可以控制來自外界空氣的流動路徑，使前述外界空氣由開孔流入前腔體後，再經由設置於其內的感測晶片流入背腔體，因此前述外界空氣可以一併被背腔體內的另一感測晶片所感測，如此一來，其可以在提升電子裝置的體積調整彈性的同時具有較佳的感測靈敏度。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

本文所使用之方向用語（例如，上、下、右、左、前、後、頂部、底部）僅作為參看所繪圖式使用且不意欲暗示絕對定向。

參照本實施例之圖式以更全面地闡述本發明。然而，本發明亦可以各種不同的形式體現，而不應限於本文中所述之實施例。圖式中的層或區域的厚度、尺寸或大小會為了清楚起見而放大。相同或相似之參考號碼表示相同或相似之元件，以下段落將不再一一贅述。此外，可省略對熟知構件、方法及材料之描述以免模糊對本發明之各種原理之描述。

應當理解，儘管術語”第一”、”第二”等在本文中可以用於描述各種元件、部件、區域、層及/或部分，但是這些元件、部件、區域、及/或部分不應受這些術語的限制。這些術語僅用於將一個元件、部件、區域、層或部分與另一個元件、部件、區域、層或部分區分開。

除非另有定義，本文使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。

圖1是依據本發明一實施例的電子裝置的俯視示意圖。圖2是沿圖1中的線A-A’的剖面示意圖。

請參照圖1與圖2，本實施例的電子裝置100至少包括基板110、封裝件120、第一感測晶片130以及第二感測晶片140，其中基板110具有內部空間111以及連通內部空間111之第一通孔112。在此，內部空間111例如是由基板110的頂部110t、底部110b與連接頂部110t與底部110b的連接部110c所構成，換句話說，內部空間111可以被基板110的頂部110t、底部110b與連接部110c所圍繞。

此外，封裝件120設置於基板110上且與基板110共同形成前腔體FC與背腔體BC，且封裝件120具有開孔121，以使前腔體FC藉由開孔121連通外界空氣AIR，其中內部空間111構成背腔體BC之至少一部份，且背腔體BC藉由第一通孔112連通至前腔體FC。

進一步而言，第一感測晶片130設置於基板110上且覆蓋第一通孔112藉以區隔出前腔體FC內之氣流以及背腔體BC內之氣流，且第二感測晶片140設置於基板110上且位於背腔體BC內。據此，在本實施例的電子裝置100的結構設計上可以於單一封裝體內容置至少二感測晶片(第一感測晶片130與第二感測晶片140)，並可以控制來自外界空氣AIR的流動路徑(如圖2中的虛線流向)，使前述外界空氣AIR由開孔121流入前腔體FC後，再經由設置於其內的感測晶片(第一感測晶片130)流入背腔體BC，因此外界空氣AIR可以一併被背腔體BC內的另一感測晶片(第二感測晶片140)所感測，如此一來，其可以在提升電子裝置100的體積調整彈性的同時具有較佳的感測靈敏度。

進一步而言，第一感測晶片130包括振膜131以及形成在所述振膜131上的洩氣孔131a，如此一來，背腔體BC內的空氣可以僅藉由洩氣孔131a流通，換句話說，背腔體BC內的空氣是間接連通外界空氣AIR而非直接連通於外界空氣AIR，但本發明不限於此。

另一方面，由於背腔體BC的大小會直接地影響感測靈敏度的高低，因此在本實施例的結構設計中，封裝件120具有隔牆122與蓋體123，其中隔牆122設置於基板110上且分隔出不同腔體(如圖2所示，位於中間區域上的隔牆122分隔開前腔體FC與背腔體BC，使得背腔體BC為封閉腔體)，蓋體123設置於隔牆122上，如此一來，背腔體BC可以包括第一背腔體BC1與第二背腔體BC2。

此外，基板110可以包括第二通孔113，而第一背腔體BC1形成於基板110之內部空間111，第二背腔體BC2形成於隔牆122、蓋體123以及基板110共同定義出的空間，且第二通孔113錯位於第二感測晶片140(如圖1與圖2所示，圖2的第二通孔113是位於圖面後方而非於第二感測晶片140的正下方)，使得第一背腔體BC1與第二背腔體BC2形成空氣連通，如此一來，可以極大化背腔體BC，顯著地提升感測靈敏度，以具有較佳的訊號雜訊比(SNR)，但本發明不限於此。

在本實施例中，第一背腔體BC1於基板110上之正投影例如是與前腔體FC以及第二背腔體BC2於基板110上之正投影重疊，且第一感測晶片130與第二感測晶片140例如是排列於水平方向D上，第二感測晶片140位於第二背腔體BC2內，但本發明不限於此。

在一些實施例中，第一感測晶片130可以為麥克風元件，以感測外界聲波振動產生的壓力變化，而第二感測晶片140可以包括環境感測元件，以感測來自外界環境之空氣條件(如外界經由前腔體FC進入背腔體BC之空氣)，舉例而言，第二感測晶片140可以是壓力感測元件(內部可以為真空狀態)，以感測外界空氣AIR流入背腔體BC後所引起的壓力變化，但本發明不限於此，在其他實施例中，可以是具有其它感測功能，如溫度感測功能等的第二感測晶片。在此，電子裝置100例如是運動型手錶或其它適宜的電子裝置。此外，當第一感測晶片130為麥克風元件時，電子裝置100更包括處理晶片160，其中處理晶片160可以為特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuits, ASIC)，以接收並處理麥克風元件所測得的訊號。

進一步而言，當第二感測晶片140為壓力感測元件時，可以具有類似於振膜131的構件(未繪示)，以藉由振膜隨著壓力的變形而獲取所需的物理量，而當第二感測晶片140為溫度感測元件時，可以不具有類似於振膜131的構件，因此第二感測晶片140的具體設計方是可以依據其欲感測的物理量而定，本發明不加以限制。

在一些實施例中，第一感測晶片130、處理晶片160與第二感測晶片140可以是藉由黏著層10(例如是黏著膠或其他任何適宜的晶片黏著材料)設置於基板110上，而隔牆122中亦可以使用黏著層20與蓋體123進行接合，但本發明不限於此。

在一些實施例中，基板110可以是線路基板，舉例而言，基板110例如是印刷電路板(PCB)，且處理晶片160並鄰設置第一感測晶片130旁，使得第一感測晶片130的頂部接墊利用打線與處理晶片160電性連接，處理晶片160的頂部接墊利用打線與基板110的頂部接墊電性連接，且第二感測晶片140的頂部接墊利用打線與基板110電性連接，亦即第一感測晶片130與第二感測晶片140皆電性連接至同一基板110上，如此一來，可以在滿足線路布局長度的情況下有效減少基板110的厚度，但本發明不限於此，處理晶片160、第一感測晶片130與第二感測晶片140可以依照實際設計上的需求進行配置與連接。

此外，處理晶片160可以更包括絕緣層161與內線路結構162，其中絕緣層161包覆前述打線，而內線路結構162電性連接至前述打線。在此，絕緣層161與內線路結構162可以是任何適宜的應用於處理晶片160上的組成，本發明不加以限制。

在一些實施例中，為了提升基板110的結構剛性，基板110更包括設置於內部空間111內的補強結構150，其中補強結構150的兩端分別與頂部110t與底部110b直接接觸，如此一來，可以有效地分散作用於基板110上的應力，提升電子裝置100的可靠度，但本發明不限於此。在此，本發明不限制補強結構150的尺寸，可以依照實際設計上的需求而定。

在一些實施例中，基板110更包括設置於底部110b上且位於補強結構150之相對側的焊墊114，如圖2所示，在本發明的結構設計下，連通外界空氣AIR的開孔121與焊墊114位於封裝體的相對兩側，因此可以降低焊墊114的汙染物(如錫濺入)進入開孔121，影響電子裝置100的性能的機率，且具有加工容易的優勢，但本發明不限於此。在此，焊墊114可以是電極。

在一些實施例中，前述底部110b相對側上不具有任何開孔，亦即外界空氣AIR無法由基板110的底部110b進入電子裝置100內，但本發明不限於此。

在一些實施例中，補強結構150包括至少一內部補強件151及/或至少一邊緣補強件152，其中內部補強件151設置於內部空間111之中央區域，而邊緣補強件152設置於內部空間111之外圍區域且與連接部110c直接接觸，如此一來，可以有效地為整個電子裝置100提供支撐剛性，但本發明不限於此。

在一些實施例中，補強結構150設置於鄰近處理晶片160、第一感測晶片130與第二感測晶片140，例如其正下方，以更確實的支撐處理晶片160、第一感測晶片130與第二感測晶片140，但本發明不限於此。

在一些實施例中，可以是藉由電腦模擬系統依據電子裝置100的整體結構的剛性分布分析，以獲得較佳的補強結構150的設置位置，但本發明不限於此。

在一些實施例中，電子裝置100的長邊位置補強結構150可以設置於電子裝置100的長邊位置，以降低長邊變形的情況發生的機率，但本發明不限於此。

在一些實施例中，補強結構150包括導電材料，使得第一感測晶片130及/或第二感測晶片140經由頂部110t與補強結構150電性連接至底部110b，以縮短導電路徑。此外，由於當焊墊114為錫膏時，需使用迴焊等高溫製程，因此在焊墊114所在的位置會承受較大的應力，容易產生翹曲現象，進而會降低產品靈敏度，因此在本實施例中，可以為導電件的補強結構150於底部110b上的正投影與焊墊114於底部110b上的正投影重疊，如此一來，除了可以縮短導電路徑外，亦可以有效分散焊墊114所在的位置的應力，但本發明不限於此，在其他實施例中，補強結構150可以為電絕緣材料，因此第一感測晶片130及/或第二感測晶片140經由頂部110t、連接部110c電性連接至底部110b。

在一些實施例中，封裝件120例如是金屬材質，以具有電磁屏蔽功能，舉例而言，隔牆122的材料包括不銹鋼(steel)、黃銅(copper)，蓋體123的材料包括不鏽鋼或銅，但本發明不限於此。

在一些實施例中，振膜131的材料包括塑膠(例如是聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethene, PTFE)、聚乙烯(Polytetrafluoroethene, PE)、聚醯亞胺(Polyimide, PI)或聚醚醚酮(Polyether ether ketone, PEEK))。

在一些實施例中，第一感測晶片130更包括具有多個通孔的背板132，其中背板132可以藉由適宜的絕緣材料所製成，本發明不加以限制。

應說明的是，上述各個元件皆可以使用其他任何適宜的材料替代。此外，上述膜層與構件可以使用任何適宜的製程(如通孔可以使用鑽孔製程)所形成與相互配置(如提供基板，將感測晶片設置於其上，再以封裝件包封等)，本發明不加以限制。

在此必須說明的是，以下實施例沿用上述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明，關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。

圖3是依據本發明另一實施例的電子裝置的俯視示意圖。圖4是沿圖3中的線B-B’的剖面示意圖。

請參考圖3與圖4，相較於圖1與圖2的電子裝置100而言，電子裝置100A的第一感測晶片130與第二感測晶片140位於頂部110t之相對兩側上，以縮小橫向體積。進一步而言，第二感測晶片140於基板110上的正投影可以與第一感測晶片130於基板110上的正投影及/或處理晶片160於基板110上的正投影重疊。此外，電子裝置100A可以不具有被如圖2的第二通孔113分隔開的第一背腔體BC1與第二背腔體BC2，亦即在本實施例中，基板110僅具有第一通孔112，而不具有第二通孔，但本發明不限於此。

在本實施例中，隔牆122可以是藉由黏著層20與基板110接合，但本發明不限於此。

綜上所述，在本發明的電子裝置的結構設計上可以於單一封裝體內容置至少二感測晶片，並可以控制來自外界空氣的流動路徑，使前述外界空氣由開孔流入前腔體後，再經由設置於其內的感測晶片流入背腔體，因此前述外界空氣可以一併被背腔體內的另一感測晶片所感測，如此一來，其可以在提升電子裝置的體積調整彈性的同時具有較佳的感測靈敏度。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10、20:黏著層 100、100A:電子裝置 110:基板 110t:頂部 110b:底部 110c:連接部 111:內部空間 112、113:通孔 114:焊墊 120:封裝件 121:開孔 122:隔牆 123:蓋體 130、140:感測晶片 131:振膜 131a:洩氣孔 132:背板 150:補強結構 151:內部補強件 152:邊緣補強件 160:處理晶片 161:絕緣層 162:內線路結構 AIR:外界空氣 BC、BC1、BC2:背腔體 FC:前腔體 D:水平方向

圖1是依據本發明一實施例的電子裝置的俯視示意圖。 圖2是沿圖1中的線A-A’的剖面示意圖。 圖3是依據本發明另一實施例的電子裝置的俯視示意圖。 圖4是沿圖3中的線B-B’的剖面示意圖。

10、20:黏著層

100:電子裝置

110:基板

110t:頂部

110b:底部

110c:連接部

111:內部空間

112、113:通孔

114:焊墊

120:封裝件

121:開孔

122:隔牆

123:蓋體

130、140:感測晶片

131:振膜

131a:洩氣孔

132:背板

150:補強結構

151:內部補強件

152:邊緣補強件

160:處理晶片

161:絕緣層

162:內線路結構

AIR:外界空氣

BC、BC1、BC2:背腔體

FC:前腔體

D:水平方向

Claims (19)

1. 一種電子裝置，包括： 基板，具有一內部空間以及連通所述內部空間之第一通孔； 封裝件，設置於所述基板上且與所述基板共同形成前腔體與背腔體，其中所述封裝件具有開孔，所述前腔體藉由所述開孔連通外界空氣，其中所述內部空間構成所述背腔體之至少一部份，且所述背腔體藉由所述第一通孔連通至所述前腔體； 第一感測晶片，設置於所述基板上且覆蓋所述第一通孔藉以區隔出所述前腔體內之氣流以及所述背腔體內之氣流；以及 第二感測晶片，設置於所述基板上且位於所述背腔體內。
2. 如請求項1所述的電子裝置，其中所述第一感測晶片包括振膜以及形成在所述振膜上的洩氣孔。
3. 如請求項2所述的電子裝置，其中所述背腔體為封閉腔體，所述背腔體內的空氣僅藉由所述洩氣孔流通。
4. 如請求項1所述的電子裝置，其中所述內部空間由所述基板的頂部、底部與連接所述頂部與所述底部的連接部所構成。
5. 如請求項4所述的電子裝置，更包括補強結構，設置於所述內部空間內，其中所述補強結構的兩端分別與所述頂部與所述底部直接接觸。
6. 如請求項5所述的電子裝置，其中所述補強結構包括導電材料，使得所述第一感測晶片及/或所述第二感測晶片經由所述頂部與所述補強結構電性連接至所述底部。
7. 如請求項6所述的電子裝置，其中所述基板更包括焊墊，設置於所述底部上且位於所述補強結構之相對側，且所述補強結構於所述底部上的正投影與所述焊墊於所述底部上的正投影重疊。
8. 如請求項7所述的電子裝置，其中所述相對側上不具有任何開孔。
9. 如請求項5所述的電子裝置，其中所述補強結構包括至少一內部補強件，設置於所述內部空間之中央區域。
10. 如請求項5所述的電子裝置，其中所述補強結構包括至少一邊緣補強件，設置於所述內部空間之外圍區域且與所述連接部直接接觸。
11. 如請求項4所述的電子裝置，其中所述第一感測晶片與所述第二感測晶片位於所述頂部之相對兩側上。
12. 如請求項1所述的電子裝置，其中所述封裝件為金屬材質。
13. 如請求項1所述的電子裝置，其中所述第二感測晶片包括環境感測元件，感測來自外界環境之空氣條件。
14. 如請求項13所述的電子裝置，其中所述環境感測元件感測外界經由所述前腔體進入所述背腔體之空氣。
15. 如請求項1所述的電子裝置，其中所述封裝件具有隔牆與蓋體，所述隔牆設置於所述基板上且分隔出不同腔體，所述蓋體設置於所述隔牆上。
16. 如請求項15所述的電子裝置，其中所述背腔體包括第一背腔體與第二背腔體，所述第一背腔體形成於所述基板之所述內部空間，所述第二背腔體形成於所述隔牆、所述蓋體以及所述基板共同定義出的空間。
17. 如請求項16所述的電子裝置，其中所述第一感測晶片與所述第二感測晶片排列於水平方向上，且所述第二感測晶片位於所述第二背腔體內。
18. 如請求項16所述的電子裝置，其中所述基板包括第二通孔，所述第二通孔錯位於所述第二感測晶片，使得所述第一背腔體與所述第二背腔體形成空氣連通。
19. 如請求項16所述的電子裝置，其中所述第一背腔體於基板上之正投影與所述前腔體以及所述第二背腔體於基板上之正投影重疊。

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