芯片封装体与制造方法与流程

本发明涉及一种芯片封装体与制造方法，尤指一种整合微机电系统与光学感应芯片的芯片封装体与制造方法。

背景技术：

随着移动终端及可穿戴电子产品的发展，越来越多的产品将光学感应芯片与一些微机电系统(micro-electromechanicalsystems，mems)芯片整合在一起。由于光学感应芯片与微机电系统芯片堆栈在一起时会导致厚度增加，且光学感应芯片需要透光才能执行光学感应功能，因此需要执行透光胶体封装制程，在执行透光胶体封装制程时，容易发生打线弯曲以及内应力过大的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，在本发明中，使用多次封胶制程以提高产品的可靠度。

本发明一实施例揭露一种芯片封装体，包括：一承载件；一半导体组件，设置于所述承载件，并通过第一导电组件电性连接所述承载件；一第一封胶层，形成于所述承载件上并覆盖所述半导体组件；一光学组件，设置于所述第一封胶层上，并通过第二导电组件耦接所述承载件；以及一第二封胶层，形成于所述第一封胶层上并覆盖所述光学组件，所述第二封胶层之透光率大于所述第一封胶层。

本发明一实施例揭露一种芯片封装体制造方法，包括下列步骤：提供一承载件，具有一第一表面以及相对于所述第一表面之第二表面，其中所述承载件具有一内连线结构，穿过所述承载件并露出于所述第一表面与所述第二表面；设置一半导体组件于所述承载件之所述第一表面；形成一第一导电组件以电性连接所述内连线结构与所述半导体组件；形成一第一封胶层于所述承载件上并覆盖所述半导体组件；形成一穿孔于所述第一封胶层以露出所述内连线结构；填充金属材料至所述穿孔以形成一金属插塞；设置一光学组件于所述第一封胶层上；形成一第二导电组件以电性连接所述金属插塞与所述光学组件；形成第二封胶层于所述第一封胶层上并覆盖所述光学组件，所述第二封胶层之透光率大于所述第一封胶层。

根据本发明一实施例，所述之芯片封装体更包括一第三导电组件，形成于所述第一封胶层中，并电性连接所述第一导电组件与所述第二导电组件。

根据本发明一实施例，所述第三导电组件为金属插塞。

根据本发明一实施例，所述承载件具有一第一表面以及相对于所述第一表面之第二表面，且所述承载件具有一内连线结构，穿过所述承载件并电性连接至所述第一导电组件与所述第二导电组件。

根据本发明一实施例，所述半导体组件具有微机电系统电路。

根据本发明一实施例，所述第二封胶层之厚度小于所述第一封胶层。

根据本发明一实施例，所述第二封胶层之热膨胀系数大于所述第一封胶层。

根据本发明一实施例，所述第一封胶层之材质为深色环氧树脂材料。

根据本发明一实施例，所述第二封胶层之材质为透光环氧树脂材料。

附图说明

图1所示为根据本发明一实施例所述之芯片封装体的剖面示意图。

图2a-图2h所示为根据本发明一实施例所述之半导体封装方法的剖面示意图。

主要元件符号说明

承载件10

半导体组件12

封胶层14、18

光学组件16

内连线结构11a、11b

导电组件13、15a、15b、17a、17b

芯片封装体100

表面101、103

穿孔150a、150b

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图与实施例对本发明进一步的详细描述，应当理解，本发明提供许多可供应用的发明概念，其可以多种特定型式实施。文中所举例讨论的特定实施例仅为制造与使用本发明的特定方式，非用以限制本发明的范围。此外，在不同实施例中可能使用重复的标号或标示。这些重复仅为了简单清楚地叙述本发明，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间具有任何关连性。再者，当述及一第一材料层位于一第二材料层上或之上时，包括第一材料层与第二材料层直接接触或间隔有一或更多其他材料层的情形。

本发明一实施例的芯片封装体可用以封装微机电系统芯片。然其应用不限于此，例如在本发明的芯片封装体的实施例中，其可应用于各种包含有源组件或无源组件(activeorpassiveelements)、数字电路或模拟电路(digitaloranalogcircuits)等集成电路的电子组件(electroniccomponents)，例如是有关于光电组件(optoelectronicdevices)、微机电系统(micro-electromechanicalsystems，mems)、生物辨识组件、微流体系统(microfluidicsystems)、或利用热、光线及压力等物理量变化来测量的物理传感器(physicalsensor)。特别是可选择使用晶圆级封装(waferscalepackage，wsp)制程对影像感测装置、发光二极管(light-emittingdiodes，leds)、太阳能电池(solarcells)、射频组件(rfcircuits)、加速计(accelerators)、陀螺仪(gyroscopes)、指纹辨识器、微制动器(microactuators)、表面声波组件(surfaceacousticwavedevices)、压力传感器(processsensors)或喷墨头(inkprinterheads)等半导体芯片进行封装。

图1显示根据本发明一实施例所述之芯片封装体的剖面示意图。参阅图1，显示根据本发明一实施例所述之芯片封装体100包括承载件10、半导体组件12、封胶层14、光学组件16以及封胶层18。根据本发明一实施例所述之承载件10可为基板，具有内连线结构11a、11b，内连线结构11a、11b穿过承载件10并提供与其他组件电性连接的功能。

半导体组件12设置于承载件10，半导体组件12之一接脚通过导电组件13电性连接承载件10之内连线结构11a，在本实施例中，导电组件13可为焊线(wirebond)。根据本发明一实施例，半导体组件12可为微机电系统芯片，例如包括声学扬声器，麦克风，射频(rf)滤波器，rf天线，加速度计，陀螺仪，化学传感器，温度传感器，湿度传感器，压力传感器或电子罗盘，以及控制器等装置。

封胶层14形成于承载件10上并覆盖半导体组件12。封胶层14可提供机械稳定性及抵抗氧化、湿度及其它环境条件的保护。根据本发明一实施例，封胶层14可由一封装材料(moldingmaterial)形成。该封装材料可包括酸醛基树脂(novolac-basedresin)、环氧基树脂(epoxy-basedresin)、硅基树脂(silicone-basedresin)或其它适当的包覆剂。该封装材料亦可包括适当的填充剂(filler)，例如是粉状的二氧化硅。该封装材料可以是预浸渍材料(pre-impregnatedmaterial)，例如是预浸渍介电材料。根据本发明一实施例，封胶层14之材质可选择与半导体组件12具有接近之热膨胀系数(coefficientsofthermalexpansion，cte)以避免半导体组件12因为温度变化而弯曲，在本发明实施例中，封胶层14之材质可使用深色或黑色之环氧基树脂。另外，封胶层14中具有导电组件15a、15b。导电组件15a电性连接承载件10之内连线结构11a，而导电组件15b电性连接承载件10之内连线结构11b。根据本发明一实施例，导电组件15a、15b可为贯穿封胶层14之插塞(plug)，导电组件15a穿过封胶层14与承载件10相邻之底面并与承载件10之内连线结构11a接触，且穿过封胶层14远离承载件10之顶面并露出。同样的，导电组件15b穿过封胶层14与承载件10相邻之底面并与承载件10之内连线结构11b接触，且穿过封胶层14远离承载件10之顶面并露出。

光学组件16设置于封胶层14上，光学组件16之一接脚通过导电组件17a电性连接导电组件15a，另一接脚通过导电组件17b电性连接导电组件15b，在本实施例中，导电组件17a、17b可为焊线(wirebond)。根据本发明一实施例，光学组件16可为光传感器。在本实施例中，由于导电组件17a、17b分别电性连接至导电组件15a、15b露出封胶层14远离承载件10之顶面的位置，而非电性连接至内连线结构11a、11b之位置，因此减少焊线弯曲的程度，并降低制程的复杂度。

封胶层18形成于封胶层14上并覆盖光学组件16。封胶层18与封胶层14同样可提供机械稳定性及抵抗氧化、湿度及其它环境条件的保护。根据本发明一实施例，封胶层18可由一封装材料(moldingmaterial)形成。该封装材料可包括酸醛基树脂(novolac-basedresin)、环氧基树脂(epoxy-basedresin)、硅基树脂(silicone-basedresin)或其它适当的包覆剂。该封装材料亦可包括适当的填充剂(filler)，例如是粉状的二氧化硅。该封装材料可以是预浸渍材料(pre-impregnatedmaterial)，例如是预浸渍介电材料。根据本发明一实施例，为了使光学组件16执行光侦测功能，封胶层18之材质可选择透光率较高的材料，例如浅色或透明之环氧基树脂，因此封胶层18相对于封胶层14明显具有较高之透光率。再者，如图1所示，封胶层18之厚度较封胶层14薄，因此可允许使用热膨胀系数较封胶层14高之材料。

图2a-图2g显示根据本发明一实施例所述之半导体封装方法的剖面示意图。必须说明的是，在说明本发明一些实施例中，说明书以特定步骤顺序说明本发明之方法以及(或)程序。然而，由于方法以及程序并未必然根据所述之特定步骤顺序实施，因此并未受限于所述之特定步骤顺序。熟习此项技艺者可知其他顺序也为可能之实施方式。因此，于说明书所述之特定步骤顺序并未用来限定申请专利范围。再者，本发明针对方法以及(或)程序之申请专利范围并未受限于其撰写之执行步骤顺序，且熟习此项技艺者可了解调整执行步骤顺序并未跳脱本发明之精神以及范围。

参阅图2a，首先提供承载件10，承载件10可为基板，具有表面101以及相对于表面101之表面103。另外，显示根据本发明一实施例所述之承载件10具有内连线结构11a、11b，分别穿过承载件10并露出于表面101与表面103。接下来，透过着晶(dieattach)程序将半导体组件12设置于承载件10之表面101。根据本发明一实施例，半导体组件12可为微机电系统芯片，例如包括声学扬声器，麦克风，射频(rf)滤波器，rf天线，加速度计，陀螺仪，化学传感器，温度传感器，湿度传感器，压力传感器或电子罗盘，以及控制器等装置。

参阅图2b，执行着线程序，将导电组件13电性连接于内连线结构11a与半导体组件12之一接脚，在本实施例中，导电组件13可为焊线(wirebond)。

参阅图2c，执行第一封胶程序，形成封胶层14于承载件10并覆盖半导体组件12。根据本发明一实施例，封胶层14可由一封装材料(moldingmaterial)形成。该封装材料可包括酸醛基树脂(novolac-basedresin)、环氧基树脂(epoxy-basedresin)、硅基树脂(silicone-basedresin)或其它适当的包覆剂。该封装材料亦可包括适当的填充剂(filler)，例如是粉状的二氧化硅。该封装材料可以是预浸渍材料(pre-impregnatedmaterial)，例如是预浸渍介电材料。根据本发明一实施例，封胶层14之材质可选择与半导体组件12具有接近之热膨胀系数(coefficientsofthermalexpansion，cte)以避免半导体组件12因为温度变化而弯曲，在本发明实施例中，封胶层14之材质可使用深色或黑色之环氧基树脂。

参阅图2d，于封胶层14钻孔以形成穿孔150a、150b，穿孔150a、150b穿过封胶层14并使得内连线结构11a、11b露出。

参阅图2e，执行填孔，将金属材料填充至穿孔150a、150b以形成导电组件15a、15b，导电组件15a、15b可为贯穿封胶层14之插塞(plug)。导电组件15a电性连接承载件10之内连线结构11a，而导电组件15b电性连接承载件10之内连线结构11b。根据本发明一实施例，导电组件15a穿过封胶层14与承载件10相邻之底面并与承载件10之内连线结构11a接触，且穿过封胶层14远离承载件10之顶面并露出。同样的，导电组件15b穿过封胶层14与承载件10相邻之底面并与承载件10之内连线结构11b接触，且穿过封胶层14远离承载件10之顶面并露出。

参阅图2f，透过着晶(dieattach)程序将光学组件16设置于封胶层14上。根据本发明一实施例，光学组件16可为光传感器。

参阅图2g，执行着线程序，将导电组件17a电性连接于导电组件15a与光学组件16之一接脚，并将导电组件17b电性连接于导电组件15b与光学组件16之另一接脚。在本实施例中，导电组件17a、17b可为焊线(wirebond)。

参阅图2h，执行第二封胶程序，形成封胶层18于封胶层14上并覆盖光学组件16。根据本发明一实施例，封胶层18可由一封装材料(moldingmaterial)形成。该封装材料可包括酸醛基树脂(novolac-basedresin)、环氧基树脂(epoxy-basedresin)、硅基树脂(silicone-basedresin)或其它适当的包覆剂。该封装材料亦可包括适当的填充剂(filler)，例如是粉状的二氧化硅。该封装材料可以是预浸渍材料(pre-impregnatedmaterial)，例如是预浸渍介电材料。根据本发明一实施例，为了使光学组件16执行光侦测功能，封胶层18之材质可选择透光率较高的材料，例如浅色或透明之环氧基树脂。最后，执行切割(singulation)程序，完成根据本发明一实施例所述之芯片封装体。

根据本发明实施例，由于透明封胶材料通常具有收缩率较大的特性，且胶层越厚，封装后芯片封装体弯曲的程度越大，因此本发明实施例透过使用多次封胶程序代替传统的单次封胶程序，用以包覆半导体组件12之封胶层14较厚，可选择与半导体组件12具有接近之热膨胀系数(coefficientsofthermalexpansion，cte)之材质以避免半导体组件12因为温度变化而弯曲，并可增加芯片封装体之刚性。在本发明实施例中所使用之深色或黑色之环氧基树脂具有此特性，因此作为封胶层14之材质。另外，在第一次封胶后，通过钻孔、填孔、布线等程序将承载件10之内连线结构11a、11b引到封胶层14表面，减少了焊线弯曲的程度，并降低制程的复杂度。而在实施第二次封胶时，则选择透光率较高的材料作为封胶层18以配合光学组件16的光侦测功能。如此一来，根据本发明实施例所述之芯片封装体既能符合封装体刚性要求，又能兼顾使用透光封胶的需要，改善了产品的可靠度。

对本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的发明方案和发明构思结合生成的实际需要做出其他相应的改变或调整，而这些改变和调整都应属于本发明权利要求的保护范围。