芯片封装结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种封装结构，尤其涉及一种芯片封装结构。


背景技术：

2.近期随着消费者越来越重视自身的健康状况，消费者对于能够实时反应心律或血氧浓度的穿戴装置的需求逐渐上升。此类穿戴装置的传感器主要是通过环氧树脂或硅胶材质的封装胶进行封装，将导线架以及具有光线接收/发射区的芯片密封为封装结构，光线通过环氧树脂或硅胶进入或离开光线接收/发射区以获得感测数据或向外界发射。然而，利用环氧树脂进行封装容易因环氧树脂太硬而有内应力过大的问题，再者，利用硅胶进行封装又容易因作为收光面的硅胶材料具有黏性，会在制作或使用的过程中沾黏粉尘或颗粒而影响所接收到的光信号，近而产生影响穿戴装置的感测精度等问题。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种芯片封装结构，其具有更稳定和可信赖的感测精度。
4.本实用新型提供一种芯片封装结构，其整体体积较为紧凑，且制程工序较为简便。
5.本实用新型的一种芯片封装结构，包括透明基板、图案化导电层、芯片以及密封件。透明基板包括第一基板表面及凹陷于第一基板表面的凹槽，其中凹槽包括槽底及侧壁。图案化导电层包括多条线路，多条线路的每一者从部分槽底、侧壁延伸至第一基板表面。芯片设置于凹槽内，且包括朝向槽底的第一芯片表面、位于第一芯片表面的多个电极，多个电极分别与多条线路位于槽底的部位耦接。密封件填入凹槽且包覆芯片的至少部分。
6.在本实用新型的一实施例中，所述芯片包括相对于所述第一芯片表面的第二芯片表面，所述第二芯片表面未超出于所述第一基板表面。
7.在本实用新型的一实施例中，所述密封件未超出于所述第二芯片表面，而使所述第二芯片表面外露于所述所述密封件。
8.在本实用新型的一实施例中，所述密封件未超出于所述第一基板表面，且所述密封件覆盖所述第二芯片表面。
9.在本实用新型的一实施例中，所述芯片包括相对的第一边缘与第二边缘，所述多个电极包括第一电极及第二电极，所述第一电极与所述第二电极分别设置在靠近所述第一边缘及所述第二边缘旁的位置。
10.在本实用新型的一实施例中，所述多个电极设置在所述芯片的同一边缘旁。
11.在本实用新型的一实施例中，所述第一电极与所述第二电极的数量分别至少是一个。
12.在本实用新型的一实施例中，所述多条线路的每一者包括依序弯折地连接的第一段、第二段及第三段，所述第一段位于部分所述槽底、所述第二段位于所述侧壁，所述第三段位于所述第一基板表面，所述密封件覆盖所述第一段及至少部分的所述第二段，所述第三段外露于所述密封件。
13.在本实用新型的一实施例中，所述透明基板还包括相对于第一基板表面的第二基板表面，所述第二基板表面为平面、半球状、曲状、倾斜或具有微结构的表面。
14.在本实用新型的一实施例中，所述透明基板还包括相对于第一基板表面的第二基板表面，所述第二基板表面至少部分为凸面或凹面。
15.在本实用新型的一实施例中，所述透明基板还包括相对于第一基板表面的第二基板表面、凹陷于所述第二基板表面的第二凹槽及位于所述第二凹槽内的聚光件。
16.在本实用新型的一实施例中，所述透明基板还包括相对于第一基板表面的第二基板表面，所述第二基板表面包括多个凸面或多个凹面。
17.基于上述，本实用新型的芯片封装结构因芯片的第一芯片表面朝向透明基板的凹槽槽底，且由于透明基板不易沾黏粉尘或颗粒，故芯片的光线通过透明基板收光或出光皆不会有现有硅胶封装结构易因沾黏粉尘或颗粒而影响光信号的问题。因此，本实用新型的芯片封装结构具有更稳定的感测精度。
18.为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
19.图1为依照本实用新型的一实施例的一种芯片封装结构的立体示意图；
20.图2为图1的芯片封装结构的爆炸图；
21.图3为图1的芯片封装结构的剖视图；
22.图4a至图4g为本实用新型的其他实施例的一种芯片封装结构的剖视图；
23.图5a至图5b分别为本实用新型的另一实施例的芯片和芯片封装结构的立体示意图；
24.图6a至图6b分别为本实用新型的另一实施例的芯片和芯片封装结构的立体示意图；
25.图7a至图7b分别为本实用新型的另一实施例的芯片和芯片封装结构的立体示意图。
26.附图标记说明
27.100、100a-100j:芯片封装结构；
28.110、110a、110b、110c、110d、110e、110f、110g:透明基板；
29.111:第一基板表面；
30.112:凹槽；
31.112a:槽底；
32.112b:侧壁；
33.113、113a、113b、113c、113d、113e、113f、113g:第二基板表面；
34.1131a、1131b、1131c:凸面；
35.1132:第二凹槽；
36.1133:聚光件；
37.1134a、1134b、1134c:凹面；
38.120、120a、120b、120c:图案化导电层；
39.121、121a、121b、121c:线路；
40.1211:第一段；
41.1212:第二段；
42.1213:第三段；
43.130、130a、130b、130c:芯片；
44.131:第一芯片表面；
45.132、132a、132b、132c:电极；
46.1321、1321a:第一电极；
47.1322、1322a:第二电极；
48.133、133a、133b、133c:区域；
49.134:第二芯片表面；
50.135:第一边缘；
51.136:第二边缘；
52.140:密封件；
53.150:锡球。
具体实施方式
54.图1为依照本实用新型的一实施例的芯片封装结构的立体示意图，图2为图1的芯片封装结构的爆炸分解图，图3为图1的芯片封装结构的剖视图。
55.请同时参阅图1至图3，本实施例的芯片封装结构100包括透明基板110、图案化导电层120、芯片130以及密封件140(如图2、图3所示)。透明基板110包括第一基板表面111、相对于第一基板表面111的第二基板表面113及朝第二基板表面113且凹陷于第一基板表面111的凹槽112(如图3所示)，其中凹槽112包括槽底112a(示出于图3)及侧壁112b(示出于图3)。图案化导电层120包括多条线路121，这些线路121设置于透明基板110上，各线路121从部分槽底112a、侧壁112b延伸至第一基板表面111，形成依序弯折地连接的第一段1211、第二段1212以及第三段1213(示出于图3)。第一段1211位于槽底112a，第二段1212位于侧壁112b，第三段1213位于第一基板表面111。芯片130设置于凹槽112内，且包括朝向槽底112a的第一芯片表面131(示出于图3)、相对于第一芯片表面131的第二芯片表面134、位于第一芯片表面131的多个电极132以及作为感光区或光发射区的区域133，芯片130通过这些电极132耦接至线路121的第一段1211而与图案化导电层120电性连接。密封件140填入凹槽112且包覆芯片130的多个电极132和第一芯片表面131、线路121的第一段1211及至少部分的第二段1212，第三段1213外露于密封件140。而于本实用新型的另一实施例中，密封件140可以是不完全覆盖第一芯片表面131，本实用新型不对此加以限制。在本实施例中，密封件140为可透光材质所制成。值得注意的是，密封件140可以是透明、掺杂荧光粉或其他具有光学调整效果的材料所构成。本实施例的芯片130例如是光电芯片，其可以是光发射芯片或光接收芯片。以芯片130为光接收芯片举例，区域133为感光区，具有接收外界光线以获得感测数据的用途。而于本实用新型的另一实施例中，芯片130可以是光发射芯片，区域133为光发射区，得以发射光线至外界。
56.在本实施例中，芯片封装结构100通过将线路121从槽底112a、侧壁112b沿伸至第
一基板表面111地设置于透明基板110上，藉此位于凹槽112内且具有多个电极132的芯片130可通过其电极132与位于槽底112a的线路121相互耦合而电性连接。现有的环氧树脂封装结构和硅胶封装结构皆使用银胶将芯片固定于较大面积的导线架，再使用打线的方式(例如是用金线)将芯片的另一面连接较小面积的导线架，以让芯片和导线架两者电性连接。相较之下，因为本实用新型的芯片封装结构100不需要导线架以及打线的制作方式便能令线路121和电极132两者电性连接，使得芯片封装结构100的尺寸以及厚度皆能够有效地减小并简化制作过程，有利于作为穿戴装置的传感器。
57.此外，本实施例的芯片封装结构100通过将透明基板110的凹槽112作为容置芯片130的空间，使密封件140得以直接填入凹槽112以包覆芯片130的至少部分，节省了制作过程中须要开模制造密封件140的成本。
58.再者，因本实施例作为感光区或光发射区的区域133朝向透明基板110的槽底112a，光线欲进入区域133须通过透明基板110。对比于现有的环氧树脂封装结构和硅胶封装结构，光线欲进入环氧树脂封装结构和硅胶封装结构的感光区/光发射区时，则分别须要通过用于封装的环氧树脂和硅胶材料。现有用于封装的环氧树脂因为其固化后的硬度较大，作为封装结构具有大于本实用新型透明基板110的内应力，有较大的破裂风险；或者是，现有用于封装的硅胶材料则因硅胶本身的黏性，容易沾黏制程中或使用时的粉末及灰尘，而本实用新型的透明基板110可为玻璃或压克力等材质，对比于现有用于封装的硅胶材料，透明基板110的表面较不易沾黏粉末及灰尘，而使得区域133所接收或发射的光信号较不会受透明基板110的表面因素影响，故本实用新型的芯片封装结构100具有更稳定和可信赖的感测精度。
59.在本实施例中，芯片封装结构100的芯片130还包括相对的第一边缘135与第二边缘136，电极132包括第一电极1321及第二电极1322，第一电极1321与第二电极1322分别对称地设置在靠近第一边缘135及第二边缘136旁的位置，以避免影响作为感光区或光发射区的区域133。第一电极1321与第二电极1322分别透过锡球150连接至线路121的第一段1211。本实用新型的芯片封装结构100设计，能够使得组件之间的对位精度要求较低，即便因锡球150加热后会熔融流动造成电极132和线路121并未精准对位，但两者仍能够通过锡球150电性连接，有助于有效地量产芯片封装结构100并降低其制作成本。
60.如图3所示，在本实施例中芯片130包括相对于第一芯片表面131的第二芯片表面134，第二芯片表面134从槽底112a算起的高度低于第一基板表面111的高度，也就是说，第二芯片表面134未超出于第一基板表面111。若芯片130抗湿气的效果较好，密封件140的高度可低于第二芯片表面134，而使第二芯片表面134外露于密封件140。若芯片130抗湿气的效果较差，密封件140可覆盖第二芯片表面134以完整包覆凹槽112内的芯片130，避免外界的湿气造成芯片130的损毁。密封件140的高度可低于或齐平于第一基板表面111，但本实用新型不对此加以限制。
61.在本实施例中，透明基板110还包括相对于第一基板表面111的第二基板表面113，第二基板表面113为平整的平面，但本实用新型不对此加以限制。在其他实施例中，透明基板110的第二基板表面113亦可为具有微结构、半球状、曲状或倾斜的表面。
62.以下为方便说明与理解，在说明芯片130时，将以一个光接收芯片为例进行说明，但本实用新型不限于此。
63.图4a至图4g为本实用新型的其他实施例的一种芯片封装结构的剖视图。请先参阅图3和图4a-图4b，图4a所示实施例的芯片封装结构100a和图3所示实施例的芯片封装结构100，两者的差异在于图4a所示实施例的芯片封装结构100a的第二基板表面113a至少部分为凸面1131a，且凸面1131a交界于第二基板表面113a的位置大致对齐凹槽112的侧壁112b。此处的芯片130例如是光接收芯片，则凸面1131a具有将进入作为感光区的区域133的光线汇聚的功效。再次说明的是，图4中在第二基板表面113a上形成凸面1131a仅是示意性的，在其他实施例中，可以设置第二基板表面113a为平面。图4b所示实施例的芯片封装结构100b和图4a所示实施例的芯片封装结构100a，两者的差异在于图4b所示实施例的凸面1131b交界于第二基板表面113b的位置大致对齐芯片130的第一边缘135和第二边缘136，此范围不同于图4a的凸面1131a。此外，凸面1131b和凸面1131a的弧度设计亦不相同，凸面1131b和第二基板表面113b交界的弧度较平缓，于凸面1131b顶端的弧度较弯曲。反之，凸面1131a和第二基板表面113b交界的弧度较弯曲，于凸面1131a顶端的弧度较平缓。再者，凸面1131b顶端的高度也较凸面1131a顶端的高度来得高。因凸面1131b和凸面1131a的范围、弧度以及高度设计皆有差异，尽管凸面1131b同凸面1131a具有光线集中的功效，但两者具有不同的光线集中程度。换句话说，本实用新型的第二基板表面的凸面设计可以依实际所需的光学效果进行调整，以保持最好的光线接收率和稳定的感测精度。
64.请参阅图3和图4c，图4c所示实施例的芯片封装结构100c和图3所示实施例的芯片封装结构100，两者的差异在于图4c所示实施例的透明基板110c包括凹陷于第二基板表面113c的第二凹槽1132及位于第二凹槽1132内的聚光件1133，其外型为凸面。第二凹槽1132的宽度相对于凹槽112来得大，但第二凹槽1132的深度相对于凹槽112来得浅。聚光件1133交界于第二凹槽1132的位置大致对齐芯片130的第一边缘135和第二边缘136，且聚光件1133顶端的高度不超出于第二基板表面113c。聚光件1133因位于第二凹槽1132内且具有不同于凸面1131a和凸面1131b的弧度和高度而具有不同的光线集中程度，且第二凹槽1132的设计使得外型为凸面的聚光件1133能够集中光线的同时，聚光件1133也不会凸出第二基板表面113c而可减低芯片封装结构100c的整体厚度。
65.请参阅图3和图4d-图4e，图4d所示实施例的芯片封装结构100d和图3所示实施例的芯片封装结构100，两者的差异在于图4d所示实施例的芯片封装结构100d的第二基板表面113d至少部分为凹面1134a，且凹面1134a交界于第二基板表面113d的位置大致对齐凹槽112的侧壁112b。凹面1134a具有将进入作为感光区的区域133的光线均匀分布在芯片130上的功效。
66.图4e所示实施例的芯片封装结构100e和图4d所示实施例的芯片封装结构100d，两者的差异在于图4e所示实施例的凹面1134b交界于第二基板表面113e的位置大致对齐芯片130的第一边缘135和第二边缘136，此范围不同于凹面1134a。此外，凹面1134b和凹面1134a的弧度设计亦不相同，凹面1134b和第二基板表面113e交界的弧度相较于凹面1134a和第二基板表面113d交界的弧度大。因凹面1134b和凹面1134a的范围以及弧度设计皆有差异，尽管凹面1134b同凹面1134a具有光线均匀分布的功效，但两者程度上有所不同。换句话说，本实用新型的第二基板表面的凹面设计可以依实际所需的光学效果进行调整，以保持最好的光线接收率和稳定的感测精度。
67.请参阅图3和图4f，图4f所示实施例的芯片封装结构100f和图3所示实施例的芯片
封装结构100，两者的差异在于图4f所示实施例的第二基板表面113f包括多个凸面1131c，且两侧的凸面1131c交界于第二基板表面113f的位置，其最外侧大致对齐于凹槽112的侧壁112b。本实施例的凸面1131c为均匀分布且各凸面1131c的尺寸和高度皆大致相同，然而在本实用新型的其他实施例中，凸面1131c可不需为均匀分布，且各凸面1131c的尺寸和高度可不相同，例如凸面1131c的分布可以较集中在特定区域，且位于特定位置的凸面1131c具有较高的高度，本实用新型不对此加以限制。凸面1131c同样具有将进入作为感光区的区域133的光线汇聚的功效。
68.请参阅图3和图4g，图4g所示实施例的芯片封装结构100g和图3所示实施例的芯片封装结构100，两者的差异在于图4g所示实施例的第二基板表面113g包括多个凹面1134c，且两侧的凹面1134c交界于第二基板表面113g的位置，其最外侧大致对齐于凹槽112的侧壁112b。本实施例的凹面1134c为均匀分布且各凹面1134c的尺寸和深度皆大致相同，然而在本实用新型的其他实施例中，凹面1134c可不需为均匀分布，且各凹面1134c的尺寸和深度可不相同，例如凹面1134c的分布可以较集中在特定区域，且位于特定位置的凹面1134c可具有较深的深度，本实用新型不对此加以限制。凹面1134c同样具有将进入作为感光区的区域133的光线均匀分布的功效。
69.图5a至图5b分别为本实用新型的另一实施例的芯片和芯片封装结构的立体示意图。
70.请同时参阅图2和图5a-图5b，图5a所示实施例的芯片130a和图2所示实施例的芯片130，两者的差异在于图5a所示实施例的多个电极132a设置在芯片130a的同一边缘旁，作为感光或光发射区的区域133a的长边因此得以延伸至更靠近未设置电极132a的另一边缘。芯片130a的区域133a相较于芯片130的区域133有更大的面积，利于接收更大范围的光线以获取感测数据或发射更多的光线至外界，进而提升光电装置的信赖性。
71.图5b所示实施例的图案化导电层120a的线路121a，其位置对应于图5a所示实施例的电极132a，使线路121a和电极132a能够电性连接，让作为光电组件的芯片封装结构100h配置于电路板时得以提供不同的接脚位置。值得一提的是，虽然图5b所示实施例的透明基板110为不具有凸面或凹面的设计，然而本实施例中的透明基板110亦可以是图4a至图4g所示的透明基板110a至透明基板110g的任何一者，且透明基板110a至透明基板110g各自具有的凸面或凹面的位置也可随作为感光或光发射区的区域133a作调整，可因应需要的光学效果使用适当的表面设计，本实用新型不对此加以限制。
72.图6a至图6b分别为本实用新型的另一实施例的芯片和芯片封装结构的立体示意图。
73.请同时参阅图2和图6a-图6b，图6a所示实施例的芯片130b和图2所示实施例的芯片130，两者的差异在于图6a所示实施例的第一电极1321a数量为复数个。而为了方便理解和说明，在此以两个第一电极1321a为例。在本实施例的芯片130b中，两第一电极1321a沿第一边缘135(如图6a所示)设置，且两第一电极1321a所连成的直线长度小于作为感光或光发射区的区域133b的短边。第二电极1322相对于两第一电极1321a设置，其位置对应位于两第一电极1321a中间。然而在本实用新型的其他实施例中，两第一电极1321a所连成的直线可平行或不平行于第一边缘135，即一第一电极1321a可较靠近第一边缘135而另一第一电极1321a可较靠近区域133b的短边，且两第一电极1321a所连成的直线长度可大于区域133b的
短边，此外，第二电极1322的位置也可不需对应两第一电极1321a所连成的直线的正中间，本实用新型不对此加以限制。
74.图6b所示实施例的图案化导电层120b的线路121b，其位置对应于图6a所示实施例的第一电极1321a和第二电极1322，使线路121b和第一电极1321a、第二电极1322能够电性连接，让作为光电组件的芯片封装结构100i配置于电路板时得以提供不同的接脚位置。值得一提的是，虽然图6b所示实施例的透明基板110为不具有凸面或凹面的设计，然而本实施例中的透明基板110亦可以是图4a至图4g所示的透明基板110a至透明基板110g的任何一者，且透明基板110a至透明基板110g各自具有的凸面或凹面的位置也可随作为感光或光发射区的区域133b作调整，可因应需要的光学效果使用适当的表面设计，本实用新型不对此加以限制。
75.图7a至图7b分别为本实用新型的另一实施例的芯片和芯片封装结构的立体示意图。
76.请同时参阅图2和图7a-图7b，图7a所示实施例的芯片130c和图2所示实施例的芯片130，两者的差异在于图7a所示实施例的第一电极1321a数量和第二电极1322a的数量皆为复数个。而为了方便理解和说明，在此以第一电极1321a和第二电极1322a的数量皆是两个为例，但在其他实施例中，第一电极1321a数量和第二电极1322a的数量可以大于两个，两者数量可以相同或不同，且相对位置可以是对称或不对称，本实用新型并不以此为限。在本实施例的芯片130c中，两第一电极1321a和两第二电极1322a分别沿芯片130c的第一边缘135及第二边缘136设置，且两第一电极1321a所连成的直线长度和两第二电极1322a所连成的直线长度皆小于作为感光或光发射区的区域133c的短边。第二电极1322a相对于第一电极1321a设置，且两两相对。然而在本实用新型的其他实施例中，两第一电极1321a所连成的直线和两第二电极1322a所连成的直线可平行或不平行于第一边缘135/第二边缘136，且两第一电极1321a所连成的直线长度和两第二电极1322a所连成的直线长度皆可大于区域133c的短边，此外，第二电极1322a的位置也可不需对齐第一电极1321a，本实用新型不对此加以限制。
77.图7b所示实施例的图案化导电层120c的线路121c，其位置对应于图7a所示实施例的第一电极1321a和第二电极1322a，使线路121c和第一电极1321a、第二电极1322a能够电性连接，让作为光电组件的芯片封装结构100j配置于电路板时得以提供不同的接脚位置。值得一提的是，虽然图7b所示实施例的透明基板110为不具有凸面或凹面的设计，然而本实施例中的透明基板110可以是图4a至图4g所示的透明基板110a至透明基板110g的任何一者，且透明基板110a至透明基板110g各自具有的凸面或凹面的位置也可随作为感光或光发射区的区域133c作调整，可因应需要的光学效果使用适当的表面设计，本实用新型不对此加以限制。
78.综上所述，芯片封装结构不需要使用打线的方式或导线架的设计令线路和电极两者电性连接，使得芯片封装结构的尺寸以及厚度皆能够有效地减小并可简化制作过程，适合应用于穿戴装置的传感器。此外，因本实用新型一实施例的芯片封装结构的透明基板为玻璃或压克力等材质，其表面不易沾黏粉末或灰尘而使得作为感光或光发射区的区域的光信号较不会受该因素影响，从而使得本实用新型的芯片封装结构具有更稳定和可信赖的感测精度。
79.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。