半导体封装装置及制造半导体封装装置的方法与流程

本发明涉及一种半导体封装装置，且更特定来说，涉及一种包含心动电流描记法(electrocardiography；ecg)检测装置的半导体封装装置。

背景技术

在ecg检测装置中，ecg信号使用光发射器及光检测器来测量。为增大ecg的测量结果的精确度及准确度，可通过光学方式及电方式两者测量ecg信号。在包含光学检测组件及电检测组件两者的ecg检测装置中，光发射器及光检测器安置于衬底上，且导电盖板放置于所述衬底上，其增加所述检测装置的整体大小及制造所述检测装置的复杂度。此外，为避免光发射器与光检测器之间的串扰，阻光壁安置于所述衬底上且光发射器与光之间。然而，从光发射器发射的光可立即经由所述阻光壁下面的过度渗出的透明模制化合物被光检测器接收，而不传播通过身体，其可导致检测装置故障。

技术实现要素：

在一些实施例中，根据本发明的方面，一种半导体封装装置包括衬底、光发射器、光检测器及透明导电薄膜。所述衬底具有第一表面及与所述第一表面相对的第二表面。所述光发射器安置于所述衬底的所述第一表面上，且具有邻接于所述衬底的所述第一表面的发光区域。所述光检测器安置于所述衬底的所述第一表面上，且具有邻接于所述衬底的所述第一表面的光接收区域。所述透明导电薄膜安置于所述衬底的所述第二表面上。所述半导体封装装置可包括安置于所述衬底内且所述光发射器与所述光检测器之间的阻光元件。

在一些实施例中，根据本发明的另一方面，一种半导体封装装置包括不透光层、第一电子组件、衬底，及透明导电薄膜。所述不透光层具有第一表面及与所述第一表面相对的第二表面。所述第一电子组件安置于所述不透光层内且邻接于所述不透光层的所述第一表面。所述第一电子组件的主动表面的至少一部分被所述不透光层曝露。所述衬底安置于所述不透光层的所述第一表面上。所述衬底经配置以使光透射。透明导电薄膜安置于所述衬底上。所述半导体封装装置可进一步包括第二电子组件，其安置于所述不透光层内且邻接于所述不透光层的所述第一表面。所述第二电子组件的主动表面的至少一部分由所述不透光层曝露。所述第二电子组件的所述主动表面经配置以接收从所述第一电子组件的所述主动表面发射的光。所述半导体封装装置可进一步包括安置在所述衬底内且所述第一电子组件与所述第二电子组件之间的阻光元件。

在一些实施例中，根据本发明的另一方面，一种用于检测身体信息的方法包括：提供衬底，所述衬底包括在所述衬底的第一表面上的第一导电层；从所述衬底的与身体的第一部分接触的所述第一导电层检测第一电位；通过光发射器发射光，所述光穿过所述衬底到达所述身体的所述第一部分；及通过光检测器检测从所述身体的所述第一部分反射的所述光。

附图说明

当结合附图阅读时，从以下具体实施方式最佳地理解本发明的一些实施例的方面。应注意，各种结构可能未按比例绘制，且各种结构的尺寸可出于论述清晰起见任意增大或减小。

图1a说明根据本发明的一些实施例的半导体封装装置的横截面视图。

图1b说明根据本发明的一些实施例的半导体封装装置的仰视图。

图2说明根据本发明的一些实施例的ecg检测装置。

图3a说明根据本发明的一些实施例的半导体封装制造工艺的一或多个阶段。

图3b说明根据本发明的一些实施例的半导体封装制造工艺的一或多个阶段。

图3c说明根据本发明的一些实施例的半导体封装制造工艺的一或多个阶段。

图3d说明根据本发明的一些实施例的半导体封装制造工艺的一或多个阶段。

图3e说明根据本发明的一些实施例的半导体封装制造工艺的一或多个阶段。

图3f说明根据本发明的一些实施例的半导体封装制造工艺的一或多个阶段。

贯穿图式及具体实施方式使用共同参考编号以指示相同或相似组件。结合随附图式，从以下具体实施方式可最好地理解本发明。

具体实施方式

图1a说明根据本发明的一些实施例的半导体封装装置1的横截面视图。所述半导体封装装置1包含不透光层10，电子组件11、12，衬底13，阻光元件14，透明导电薄膜15及至少一个导电元件16。

衬底13具有表面131及与所述表面131相对的表面132。在一些实施例中，衬底13的表面131被称为下表面或第一表面，而衬底13的表面132被称为顶表面或第二表面。衬底13的材料可经选择以允许由电子组件11及/或12发射或接收的光透射。在一些实施例中，衬底13是玻璃衬底。

电子组件11安置于衬底13的下表面131上。在一些实施例中，电子组件11可为光发射器或发光装置，例如发光二极管(light-emittingdiode；led)或其它发光裸片。举例来说，电子组件11可包含(例如)led、激光二极管、可包含一或多个半导体层的另一装置，或其两者或多于两者的组合。半导体层可包含硅、碳化硅、氮化镓或任何其它半导体材料。电子组件11可例如借助于倒装芯片或导线接合技术连接到衬底13。电子组件11具有朝向衬底13的下表面131的发光区域111(也被称作主动表面)。电子组件11的发光区域111由底部填充件11u覆盖或囊封。底部填充件11u的材料经选择以允许通过电子组件11发射的光透射。在一些实施例中，底部填充件11u包含环氧树脂。

电子组件12安置于衬底13的下表面131上，且与电子组件11实体上分离。在一些实施例中，电子组件12可为光检测器，其例如可为pin二极管、光电二极管，或光晶体管。电子组件12可例如借助于倒装芯片或导线接合技术连接到衬底13。电子组件12具有朝向衬底13的下表面131的光接收区域121(也被称作主动表面)。电子组件12的光接收区域121由底部填充件12u覆盖或囊封。底部填充件12u的材料经选择以允许通过电子组件12接收的光透射。在一些实施例中，底部填充件12u包含环氧树脂。

不透光层10安置于衬底13的下表面131上以覆盖或囊封电子组件11、12。不透光层10曝露电子组件11的发光区域111及电子组件12的光接收区域121。在一些实施例中，不透光层10可有助于防止通过电子组件11发射的光立即透射到电子组件12而不传播通过身体。在一些实施例中，不透光层10可由黑色模制化合物形成或至少包含黑色模制化合物。

透明导电薄膜15安置于衬底13的顶表面132上。透明导电薄膜15是由光学透明导电材料形成或包含光学透明导电材料。透明导电薄膜15允许通过电子组件11发射且通过电子组件12接收的光透射。在一些实施例中，透明导电薄膜15包括透明导电氧化物(transparentconductiveoxide；tco)(例如，氧化铟锡(indiumtinoxide；ito))、导电聚合物、金属栅格、碳纳米管(carbonnanotube；cnt)、石墨烯、纳米线网格、超薄金属薄膜，或其两者或多于两者的组合。

阻光元件14安置于衬底13内且电子组件11与电子组件12之间。阻光元件14大体上不透光以防止通过电子组件11发射的非期望的光被立即透射到电子组件12而不传播通过身体。阻光元件14是导电的，且穿过衬底13以将透明导电薄膜15与安置于衬底13的下表面131上的导电衬垫13c电连接。在一些实施例中，阻光元件14是石墨烯。在一些实施例中，如在说明图1a中所示的半导体封装装置1的仰视图的图1b中所展示，阻光元件14可包围电子组件11及12以阻止电子组件11及12被非期望的外部光干扰。在一些实施例中，阻光元件14的宽度d1大于例如约10微米(μm)、约25μm、约50μm，或约75μm以有效地阻断光。

导电元件16穿过不透光层10以将衬底13的下表面131上的导电衬垫13c电连接到不透光层10的下表面102上的导电触点16c。因此，衬底13的顶表面132上的透明导电薄膜15及不透光层10的下表面102上的导电触点16c经由阻光元件14、导电衬垫13c及导电元件16电连接。

为准确测量ecg信号，包含光学检测组件及电检测组件两者的ecg检测装置可以光学方式及电方式两者来测量ecg信号。根据本发明的展示于图1a及1b中的实施例，电子组件11及12的主动表面(例如，发光区域111及光接收区域121)安置于透明衬底13(例如，玻璃衬底)上，且阻光元件14嵌入于透明衬底13中且电子组件11与12之间。在一些实施例中，半导体封装装置1不包含用于固持电子组件11及12的背表面的额外衬底，且因此半导体封装装置1的整体大小及制造成本可得以降低。此外，由于阻光元件14嵌入于透明衬底13内且穿过衬底13，因此可避免、减小或消除阻光壁的过度渗出问题。

在一些实施例中，半导体封装装置1可用于测量ecg信号。举例来说，在用于测量人(或动物)的ecg的过程期间，人皮肤的第一部分接触透明导电薄膜15或电连接到透明导电薄膜15的任何其它导电触点；且人皮肤的第二部分接触导电触点16c或电连接到导电触点16c的任何其它导电触点。举例来说，人的一个手指接触透明导电薄膜15，同时人的另一手指接触导电触点16c。从电子组件11发射的光通过底部填充件11u、衬底13及透明导电薄膜15透射到人皮肤的第一部分。电子组件12用于检测或接收通过透明导电薄膜15、衬底13及底部填充件12u从人皮肤的第一部分反射的光。可计算或处理由电子组件12接收的反射光以获得人的第一信号。此外，透明导电薄膜15(人皮肤的第一部分放置于上面)、导电触点16c(人皮肤的第二部分放置于上面)及人体形成环路以获得第二信号(例如，人心脏的电活动)。在一些实施例中，以光学方式测量的第一信号及以电方式测量的第二信号可经计算或处理以获得所述人的准确ecg信号。在一些实施例中，光学信号及电信号被同时检测到。替代地，光学信号及电信号可在不同时间点被检测到。

图2说明根据本发明的一些实施例的ecg检测装置2。在一些实施例中，ecg检测装置2可为智能电话、平板电脑或任何其它合适装置。图1a中所示的半导体封装装置1可被集成到ecg检测装置2中。ecg检测装置2具有与半导体封装装置1的透明导电薄膜15电连接的第一触点21，及与半导体封装装置1的导电触点16c电连接的第二触点22。在ecg信号的检测期间，待检测的人的一根手指接触第一触点21，且所述人的另一手指接触第二触点22。

对于比较性ecg检测装置，两个触点可放置于ecg检测装置的同一侧上，或可分开很远。因此，待测试的人必须使用两只手以测量ecg信号。如图2中所示，由于第一触点21及第二触点22位于ecg检测装置2的不同侧上且紧密地放置，因此可通过使用单手来检测ecg信号。

图3a、3b、3c、3d、3e及3f说明根据本发明的一些实施例的半导体封装制造工艺的各种阶段。

参看图3a，提供衬底33。衬底33具有表面331及与表面331相对的表面332。在一些实施例中，衬底33是玻璃衬底。

形成多个开口33h以穿透衬底33。在一些实施例中，开口33h可由例如佈线、蚀刻、激光钻孔或其它适合工艺形成。在一些实施例中，开口33h的宽度d2大于例如约10μm、约25μm、约50μm，或约75μm。

参看图3b，不透光导电材料被填充在衬底33的开口33h内以形成阻光元件34。在一些实施例中，阻光元件14由石墨烯形成或包含石墨烯。

参看图3c，导电层33c形成于衬底33的表面331上且与阻光元件34电连接。导电层33c可通过例如溅镀、涂佈或其它适合工艺形成。在一些实施例中，导电层33c可为晶种层，从而促进在随后工艺中形成导电柱。

透明导电薄膜35形成于衬底33的表面332上且与阻光元件34电连接。透明导电薄膜35由光学透明导电材料形成。在一些实施例中，透明导电薄膜35包括tco、导电聚合物、金属栅格、cnt、石墨烯、纳米线网格、超薄金属薄膜，或其两者或多于两者的组合。在一些实施例中，透明导电薄膜35可通过涂佈或其它适合工艺形成。

参看图3d，电子组件31安置于衬底33的表面331上且电连接到导电层33c。在一些实施例中，电子组件31可为光发射器或发光装置，例如led或其它发光裸片。举例来说，电子组件31可包含led、激光二极管，或可包含一或多个半导体层的另一装置。半导体层可包含硅、碳化硅、氮化镓或任何其它半导体材料。电子组件31可例如借助于倒装芯片或导线接合技术连接到衬底33。电子组件31具有朝向衬底33的表面311的发光区域311(也被称作主动表面)。

电子组件32安置于衬底33的表面331上且电连接到导电层33c。在一些实施例中，电子组件32可为光检测器，所述光检测器可为例如pin二极管、光电二极管，或光晶体管。电子组件32可例如借助于倒装芯片或导线接合技术连接到衬底33。电子组件32具有朝向衬底33的表面331的光接收区域321(也被称作主动表面)。

底部填充件31u及32u经形成以分别覆盖或囊封电子组件31的发光区域311及电子组件31的光接收区域321。底部填充件31u及32u的材料经选择以允许通过电子组件11发射且通过电子组件12接收的光透射。在一些实施例中，底部填充件31u及32u包含环氧树脂。

在一些实施例中，在图3c中所示的操作之后，半导体结构可经由粘着剂(例如，胶带)附接到载体以促进将电子组件31、32放置在衬底33上的随后工艺。所述载体可接着在图3d中所示的操作之后被移除。

参看图3e，导电柱36形成于衬底33的导电层33c上。在一些实施例中，导电柱36可通过以下操作形成：(i)在衬底33的表面331上放置光阻(例如，负型光阻)；(ii)在预定位置处形成多个开口以曝露导电层33c；(iii)通过例如电镀或其它适合工艺将导电材料(例如，铜)填充到所述开口中；及(iv)从衬底33移除光阻。

参看图3f，不透光层30形成于衬底33的表面331上且囊封电子组件31、32及导电柱36。不透光层30曝露电子组件31的发光区域311及电子组件32的光接收区域321。不透光层30可有助于防止通过电子组件31发射的光被立即透射到电子组件32而不传播通过身体。在一些实施例中，不透光层30可由黑色模制化合物形成或可包含黑色模制化合物。在一些实施例中，不透光层30可由例如转移模制或压缩模制的模制技术形成。

在一些实施例中，在形成不透光层30之后，不透光层30的一部分通过例如磨削或其它适合工艺被移除，以曝露导电柱36的顶表面361。

导电触点36c(例如，焊球)形成于导电柱36的顶表面361的曝露部分上以形成半导体封装装置3。在一些实施例中，半导体封装装置3类似于图1a中所示的半导体封装装置1。

在一些实施例的描述中，提供在另一组件“上”的组件可涵盖前一组件直接在后一组件上(例如，与之实体接触)的状况，以及一或多个介入组件位于前一组件与后一组件之间的情形。

在一些实施例的描述中，表征为“光透射”或“透明”的组件可指如下组件：在相关波长或相关波长范围内，例如由光发射器发射的红外波长峰值或红外波长范围内，具有至少80％例如至少85％或至少90％的透光率。在一些实施例的描述中，表征为“光屏蔽”、“阻光”或“不透光”的组件可指如下组件：在相关波长或相关波长范围内，例如由光发射器发射的红外波长峰值或红外波长范围内，具有不超过20％，例如不超过15％或不超过10％的透光率。

另外，有时在本文中按范围格式呈现量、比率及其它数值。可理解，此类范围格式出于便利及简洁起见而使用，且应被灵活地理解为不仅包含明确地指定为范围限值的数值，而且包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值及子范围一般。

如本文中所使用，术语“大约”、“大体上”、“大体”及“约”用以描述及虑及小的变化。当与事件或情形结合使用时，术语可指事件或情形精准地发生的情况以及事件或情形极近似地发生的情况。举例来说，当结合数值使用时，术语可指小于或等于那个数值的±10％的变化范围，例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％或小于或等于±0.05％的变化范围。

尽管本发明已参考其特定实施例予以了描述并说明，但此等描述及说明并不限制本发明。所属领域的一般技术人员将清楚地理解，在不背离如由随附权利要求书所定义的本发明的真实精神及范围的情况下可作出各种改变，且所述实施例内的等效物可经取代。图解可不必按比例绘制。归因于制造工艺之类中的变数，本发明中的艺术再现与实际设备之间可存在区别。可存在并未特定说明的本发明的其它实施例。应将本说明书及图式视为说明性而非限制性的。可作出修改，以使特定情形、材料、物质组成、方法或工艺适应于本发明的目标、精神及范围。所有此类修改意欲在此处附加的权利要求书的范围内。尽管已参看以特定次序执行的特定操作来描述本文中所揭示的方法，但应理解，在不脱离本发明的教示的情况下，可组合、再细分，或重新定序此等操作以形成等效方法。因此，除非在本文中特定指示，否则操作的次序及分组并非本发明的限制。