TWM449351U - 感測器封裝模組 - Google Patents

Description

感測器封裝模組

本創作係有關於一種感測器封裝模組，特別是一種整合多個光電元件之感測器封裝模組。

隨著IC產品需求量的日益提昇，推動了電子封裝產業的蓬勃發展。而在電子製造技術不斷發展演進，在目前電子產品講求「輕、薄、短、小、高功能」的要求下，亦使得IC晶片封裝技術不斷推陳出新，以符合電子產品的需要。

所有電子產品皆以「電」為能源，然而電力的傳送必須經過線路的連接方可達成，因此IC封裝即可達到此一功能；在線路連接之後，各電子元件間的訊號傳遞自然可經由這些線路加以輸送。電子封裝的另一功能，則是藉由封裝材料的導熱功能，將電子於線路間傳遞產生的熱量去除，以避免IC晶片因過熱而毀損。最後，IC封裝除對易碎的晶片提供了足夠的機械強度，以及適當的保護，亦避免了精細的積體電路受到污染的可能性。

IC封裝依使用材料可分為陶瓷（ceramic）及塑膠（plastic）兩種，而目前商業應用，則以塑膠封裝為主。以塑膠封裝中打線接合為例，其步驟依序為晶圓切割（die saw）、黏晶（die mount／die bond）、銲線（wire bond）、封膠（mold）、剪切／成形（trim／form）、印字（mark）、電鍍（plating）及檢驗（inspection）等。

而現今各種電子產品的需求皆配置了各類的感應設備，如：觸控面板、重力加速器，電子羅盤、陀螺儀、近距感測器及環境光源等；目前產品製造技術為熟知的封裝技術，以光感測器(Light Sensor)為例，如圖1所示，光感測器9具有一導線架，在其上配置一發光二極體晶粒91及一感應晶片92，並在發光二極體晶粒91上包覆一第一透明樹脂911；另外在感應晶片92上包覆一第二透明樹脂921；接著，在第一透明樹脂911及第二透明樹脂921周圍外封裝一黑膠93，並且在光二極體晶粒91及感應晶片92之相對位置上預留一第一孔徑931及第二孔徑932，讓發光二極體晶粒91所發出的光經由第一孔徑931射出，亦同時讓光線經由第二孔徑932進入感應晶片92。

然而，此種封裝方法多依點膠方式多次形成透明樹脂及黑膠，常常造成封膠體與基板之間的結合度不佳，並可能造成透光不穩定，使光感測器無法正確的運作，使電子產品在可靠度上大打折扣。

為了解決上述所提到問題，本創作之一主要目的在於提供一種感測器封裝模組，其透明及遮光封膠體與基板之間的結合度較佳，使感測器具有較好的透光度，使感應器能運作正常。

依據上述目的，本創作提供一種感測器封裝模組，具有一印刷電路基板，且在印刷電路基板之第一表面上配置至少一感測晶片及至少一發光元件及控制晶片，複數個接腳墊片，配置於印刷電路基板之第二表面上。此外複數個透明封膠體，係依轉移成型方式形成，個別覆蓋感測晶片及發光元件，且透明封膠體彼此之間具有一空隙；及一遮光封膠體，係依轉移成型方式一次形成，覆蓋於印刷電路基板之第一表面上，並填滿透明封膠體周圍及透明封膠體之間的空隙。

本創作所提出之感測器封裝模組具有較好的透光度，使感測器在運作時能正確的感應，並使其在運用的產品上相對具有較多的多功能性及較好的可靠度。

本創作係一種感測器封裝模組及其封裝方法，特別是一種整合封裝之技術，使封裝產品具有較高的可靠度及透光度，其中感測器內含的感測晶片及發光元件之黏置接合及引線係利用現有技術來達成，故在下述說明中，並不完整描述。此外，於下述內文中之圖示，並未依據實際之相關尺寸完整繪製，其作用僅在表達與本創作特徵有關之示意圖。

請參閱圖2A至圖2E，係為本創作之一實施例之感測器封裝模組之封裝過程之剖視圖。請先參閱圖2A，首先，先提供一印刷電路基板（PCB；Printed Circuit Board）10，具有一上表面101及下表面103；印刷電路基板10是依電路設計，將連接電路零件的電氣佈線繪製成佈線圖形，然後再以設計所指定的機械加工、表面處理等方式，在絕緣體上使電氣導體重現所構成的電路板；印刷電路基板10其材料核心為基板材，基板材是由樹脂、補強材和金屬箔三者所組成，最常見的基板為銅箔基板，而本創作並不對印刷電路基板10之材質加以限制。另外，在印刷電路基板10之下表面103配置複數個接腳墊片（PAD）12，用來與電子產品焊接，此為基本IC製程，在此不加以說明。

接著，請參閱圖2B，在印刷電路基板10之上表面101上，具有複數個晶粒座（未顯示），可依不同的設計及數量加以配置（本案以兩個來說明）；在晶粒座預定黏著上點上銀膠，並在其上分別配置一個或多個的感測晶片20及一個或多個的發光元件22，亦即是晶粒接合（Die bonding）；接著再將感測晶片20及發光元件22上的接點（未顯示），以金屬線30例如：金線焊接至印刷電路基板10上，亦即是引線接合（Wire bonding）。發光元件22例如是LED光源，而感測晶片20係接收外界來的光，亦即光線接收晶片。另一方面，在印刷電路基板10之上表面101，可依需求配置一控制晶片70，例如是一微處理器（CPU）。換言之，本創作所提出之感測器模組非常易於整合其他光電元件，具有製程上的便利性；而本創作並不對控制晶片70之配置位置及數量加以限制。

再接著，請參閱圖2C，在配有金屬線30之感測晶片20及發光元件22周圍，分別覆蓋一套膜（未顯示），並在套膜中以轉移成形（Transfer Molding）方式形成多個透明封膠體40，分別覆蓋在感測晶片20及發光元件22上；透明封膠體40用以保護發光元件22及感測晶片20，其材料為環氧樹脂或矽膠；另外，在感測晶片20及發光元件22之透明封膠體40之間具有一空隙401，後續會對此加以說明。值得注意的是，由於透明封膠體40係依轉移成形方式形成，因而其尺寸精度能夠精準控制，且節省不必要的材料浪費。另外，在覆蓋於感測晶片20上之透明封膠體40，其表面為一凹狀，易於聚光於感測晶片20；而覆蓋於發光元件22上之透明封膠體40，其表面為一凸狀，易於將發光元件22之光源散射出去。

再接著，請參閱圖2D，在覆蓋上透明封膠體40之感測晶片20及發光元件22周圍及空隙401中，利用相同於前面注入透明封膠體40的轉移成形方式，一次性形成一遮光封膠體50，一般而言為黑色的遮光封膠體；在此要說明，其遮光封膠體50為具有阻光之性質，主要為避免感測晶片20及發光元件22受到外界光線之干擾；另外在空隙401中填滿遮光封膠體50，亦是避免感測晶片20及發光元件22之間的彼此干擾，本創作其空隙401寬度最佳實施例為0.2mm，但本創作並不對此寬度加以限制。值得注意的是，由於遮光封膠體50係依轉移成形方式形成，因而其尺寸精度能夠精準控制，且節省不必要的材料浪費。

請參閱圖3，係為本創作之感測器模組之封裝方法之流程圖。如圖2A至2E所示，感測器模組封裝的方法步驟如下：

步驟301，提供一印刷電路基板10；

步驟302，配置一感測晶片20及一發光元件22於印刷電路基板10之上表面101；

步驟303，分別形成多個透明封膠體40於印刷電路基板10之上表面101上，而分別覆蓋感測晶片20及發光元件22且透明封膠體40彼此之間具有一空隙401；

步驟304，依轉移成型方式形成一遮光封膠體50於印刷電路基板10之上表面101上，且填滿透明封膠體40周圍及透明封膠體40之間的空隙401；及

經由上述步驟，使感測器之封裝模組能維持在較佳的厚度，並且感應晶片20及發光元件22在運作用具有較佳的透光度，並使其在運用的產品上相對具有較多的多功能性及較好的可靠度。

此外，由於上述的多個透明封膠體40及遮光封膠體50的形成，均可依轉移成形方式一次形成，因而當感測晶片20及發光元件22的數量為多個時，也可依此方式一次完成多個感測晶片20及多個發光元件22之透明封膠體40的成形，並於其後一次完成遮光封膠體50之成形，在製程上具不但能夠一次整合封裝多個光電元件，並同時因為成形的實行能夠一致而容易控制良率，進而提升感測器封裝模組的可靠度。

雖然本創作以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何熟習本領域技藝者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本創作之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧印刷電路基板

101‧‧‧上表面

103‧‧‧下表面

12‧‧‧接腳墊片

20‧‧‧感測晶片

22‧‧‧發光元件

30‧‧‧金屬線

40‧‧‧透明封膠體

401‧‧‧空隙

50‧‧‧遮光封膠體

70‧‧‧控制晶片

9‧‧‧光感測器

91‧‧‧發光二極體晶粒

911‧‧‧第一透明樹脂

92‧‧‧感應晶片

921‧‧‧第二透明樹脂

93‧‧‧黑膠

931‧‧‧第一孔徑

932‧‧‧第二孔徑

301、302、303、304‧‧‧步驟

圖1 係為先前技術之光感測器之示意圖；

圖2A至圖2D 係為本創作之一實施例之感測器模組之封裝過程之剖視圖；

圖3 係為本創作之感測器模組封裝方法之流程圖。

10‧‧‧印刷電路基板

101‧‧‧上表面

103‧‧‧下表面

12‧‧‧接腳墊片

20‧‧‧感測晶片

22‧‧‧發光元件

30‧‧‧金屬線

40‧‧‧透明封膠體

401‧‧‧空隙

50‧‧‧遮光封膠體

70‧‧‧控制晶片

Claims (8)

1. 一種感測器封裝模組，包含：
   一印刷電路基板，其具有一第一表面及一第二表面；
   一感測晶片及一發光元件，配置於該印刷電路基板之該第一表面上；
   複數接腳墊片，配置於該印刷電路基板之該第二表面上；
   複數透明封膠體，係依轉移成型方式一次形成，個別覆蓋該感測晶片及該發光元件，且該等透明封膠體彼此之間具有一空隙；及
   一遮光封膠體，係依轉移成型方式一次形成，覆蓋於該印刷電路基板之該第一表面上，並填滿該些透明封膠體周圍及該空隙。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之感測器封裝模組，其中包含一或多個控制晶片。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之感測器封裝模組，其中該些透明封膠體之材料為環氧樹脂。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之感測器封裝模組，其中該些透明封膠體之材料為矽膠。
5. 根據申請專利範圍第1項所述之感測器封裝模組，其中該感測晶片為一光線接收晶片。
6. 根據申請專利範圍第1項所述之感測器封裝模組，其中該發光元件為發光二極體。
7. 根據申請專利範圍第1項所述之感測器封裝模組，其中覆蓋於該感測晶片之該透明封膠體，其表面呈現一凹狀。
8. 根據申請專利範圍第1項所述之感測器封裝模組，其中覆蓋於該發光元件之該透明封膠體，其表面呈現一凸狀。