TWI260096B - Optoelectronic package with wire-protection lid - Google Patents

Description

1260096 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發月係有關於一種光電封裝構造，特別是有關於 種具有銲線保護蓋之光電封裝構造。 【先前技術】 、省知光學元件係可大量製作於一半導體晶圓，並經切 割成晶粒（die)後進行光電封裝製程，由於在習知之光電 封裝製程中常以銲線（b〇nding wire)作為晶粒與基板之電 性連接，因此需對該些銲線作適當之保護。目前一種光電 封裝之‘線保護方式係為使用壓模（m〇 1 d i ng )形成封膠體 以密封保護銲線。 請參閱第1圖，一種習知光電封裝構造1係主要包含 一基板1 0、一石夕晶粒2〇、一玻璃片3〇、複數個銲線4〇以及 一封膠體50。該矽晶粒2〇係具有一主動面21，複數個光學 元件（例如微鏡結構）係形成於該主動面21内之一光作動區 22 ’並且複數個銲墊23係設於該主動面21之周邊。另，該 玻璃片30係藉由一環狀塾塊60固定於該石夕晶粒2〇之該主動 面21 ’以保護該光作動區22。當該矽晶粒20設置於該基板 1 0之一上表面11之後，打線形成該些銲線4 〇以電性連接該 矽晶粒20之該些銲墊23與該基板10。該封膠體5〇係以壓模 _方式形成，以密封該些鐸線4 0。然而該封膠體5 〇之模流壓 力容易導致該些銲線4 0發生線塌與短路之情形。此外，該 封膠體50可能會溢膠至該玻璃片30或是因該封膠體5〇之模 流壓力過大而破壞該塾塊6 0造成溢膠污染該石夕晶粒2 〇之該 光作動區22，使得該光作動區22内之光學元件作動失效。

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五、發明說明（2) 另一習知光電封裝構造之銲線保護方式係為氣閉密封 ermetically sealing)，如美國專利案號第 68〇9852 號，一基板上係設置有一晶粒，在該晶粒上之—玻璃載板 (或稱玻璃晶粒）係設置有微鏡結構，以組成—光學胞元 (optical ceU)。藉由銲線電性連接該晶粒與該基板。 另，一環形體係設置於該基板上，並將一例如玻璃材質之 透明蓋貼設於該環形體，以氣閉密封該些銲線。缺而此一 f線保護方式係無法確保該透明蓋能平行該晶粒之主動面 ίϊ玻板，因此當光線或影像通過該透明蓋及該玻璃 U 折射、散射與失焦之風險，因而降低光電 【發明内容】 電封ΐί:之ΐ要目的在於提供—種具有銲線保護蓋之光 ; 在；=含有一基板、—設置在該基板之石夕晶 與_片 '複數個電性連接該基板 線以及—具有開Π之石夕基蓋（silicon s，e opening)，該矽基蓋係陽極接合至該玻璃 片 以掩蔽及保護該些銲線，並JL $ & & # + » y •準於該石夕晶粒之一光作動區，G =…開口係對 •本案之具有銲線保護蓋之光電封裝構：二订路住古 丨式形成封膠體而造成該必輝線| °②以壓模 光電封裝品質。 與短路之問題’以提昇 光電=1次—目的係在於提供—種具有銲線保護蓋之 先電封跋構造，-石夕基蓋係具有—開口以及一凹穴，該開

五、發明說明 (3) 五、發明說明 (3) 口係連通至該 砂晶粒上之玻 性連接一基板 之光電封裝構 封裝構造之組 本發明之 光電封裝構造 區，一設置在 區之表面接合 #合區之一陽 璃片，以使 與該矽晶粒 造係不需在 成構件。 另—目的係 凹穴之一底面，該矽基蓋係陽極接合至在一 該矽基蓋之該凹穴掩蔽複數個電 之銲線，本案之具有銲線保護蓋 基板上設置環形體，以減少光電 ’一矽晶粒 該石夕晶粒之 區，以供陽 極接合層不 免影響光通行路徑。 在於提供一種具有銲線保護蓋之 之一主動面係包含有一光作動 一玻璃片係具有一圍繞該光作動 極接合一矽基蓋，以使在該表面 遮蔽σ亥日日粒之该光作動區，以避 依據本發明之具有銲線保護蓋之光電封裝構造，主要 包^ 一，板、一矽晶粒、一玻璃片、複數個銲線以及一矽 基蓋。該矽晶粒係設置於該基板上，該矽晶粒係具有一主 ，面，違主動面係包含有一光作動區。該玻璃片係設置於 該矽晶粒之該主動面上。該些銲線係電性連接該矽晶粒與 該基板。該矽基蓋係設置於該基板上並陽極接合至該玻璃 片，以掩蔽及保護該些銲線，並且該矽基蓋係具有一開 口，該開口係對準於該矽晶粒之該光作動區。 籲【實施方式】 在本發明之第一具體實施例中，第2圖係為一種具有 銲線保護蓋之光電封裝構造1〇〇之截面示意圖，第3圖係為 該光電封裝構造100之上視圖。請參閱第2圖，該光電封裝 構造100係主要包含有一基板i 10、一矽晶粒12〇、一玻璃 1260096 _ν·__ I ιιι··ι?im 五、發明說明（4) 片130、複數個銲線140以及一矽基蓋I5〇(silicori base 1 i d )。其中’該基板1 1 0係具有一上表面1 1 1，且複數個連 接墊112係形成於該上表面111。該基板11〇係可為一陶究 電路板或其它晶片載板。 該石夕晶粒1 2 0係具有一主動面1 2 1以及一背面1 2 2，該 主動面121係包含有一光作動區1 23，其係形成有複數個光 學元件（圖未繪出）。並且複數個銲墊124係形成於該主動 面121，該些銲墊124係應設於該光作動區123之外之其它 區域，例如該主動面1 21之周邊區域。在本實施例中，該 C晶粒120係為一微機電晶粒（MEMS die，Micro Electro chanical System die)，在該光作動區123内之該些光 學元件係可為複數個陣列之微鏡結構（micr〇 mirr〇r structure)，或者，該些微鏡結構亦可形成於該玻璃片 1 3 0。因此該石夕晶粒1 2 0與該玻璃片1 3 0之組合件係可運用 於數位光源處理技術（DLP，Digital light process)之數 位微鏡裝置（DMD，Digital micromirror device)。 該玻璃片130係具有一上表面131以及一下表面i32 — 其係設置於該矽晶粒1 2 0之該主動面1 21上。在本實施例 中，該玻璃片130係為一玻璃晶粒（giass die)，並應不覆 >蓋該矽晶粒1 2 0之該些銲墊1 2 4。該例如玻璃晶粒之玻璃片 1 3 0係可在晶圓型態時貼設於一包含多個矽晶粒丨2 〇之晶圓 (圊未繪出），並切割形成複數個由該矽晶粒丨2〇與該玻璃 片130組成之晶粒組合件，以構成一光學胞元（〇ptical ce 11)。在本實施例中，該矽晶粒丨2 〇之該主動面1 2 1與該

第9頁 1260096 五、發明說明（6) 線保護蓋之光電封裝構造100係不需在基板110上設置如習 知技術所揭露之環形體，以減少光電封裝構造之組成構 請參閱第4圖，該矽基蓋150之製造方法說明如下， ，先，提供一矽晶圓70。之後，進行一半蝕刻步驟，以使 亥夕曰曰圓形成有複數個凹穴152。接著，可運用雷射或 化學蝕刻技術對應於每一凹穴152形成複數個開口 151以貫 穿該石夕晶圓70。之後，執行一晶圓切割步驟，以形成複數 個矽基蓋150。 ⑩人月參閱第5圖’其係為该光電封裝構造1〇〇在陽極接 口過耘中之截面示意圖。在陽極接合該矽基蓋與該玻 璃片130之過程中，係將該矽基蓋15〇導接於一陽極接合機 -(圖未繪出）之正極，將該玻璃片13〇導接於該陽極接合機 之負極，並由該陽極接合機施加一直流電壓約5 〇 〇〜1 〇⑽伏 ，，同時將周圍溫度加熱到3〇〇〜5〇〇艽，當溫度上升時， -亥玻璃片130中帶正電的鈉離子，受到該陽極接合機之負 極的吸引而移動，該玻璃片13〇中帶負電的氧離子則被連 接正極的該矽基蓋150所吸引，往該玻璃片13〇之該表面接 合區133移動，使該玻璃片13〇與該矽基蓋15〇之間反應成 包含一氧化矽之陽極接合層17〇，該陽極接合層17〇係具 有較強的鍵結強度而能將該矽基蓋15〇與該玻璃片13〇緊^ 接合，以掩蔽該些銲線14〇。 ' 因此，本發明之光電封裝構造1〇〇係利用該矽基蓋15() 陽極接合至該玻璃片130，以掩蔽該些銲線14〇，並且該矽

第11頁 1260096 五、發明說明（7) 基蓋150之該開口151係對準於該矽晶粒12〇之該光作動區 1 23，不需以壓模形成之封膠體密封保護該些銲線丨4〇，因 此不會有封膠導致録線線塌與短路的問題，並且可碟保良 好之光通行路徑，以有效提昇光電封裝品質。 在本發明之第二具體實施例中，請參閱第6圖，一種 具有杯線保遵蓋之光電封裝構造2 Q 〇係可應用在不同型態 之光電產品’其係主要包含有一基板21〇、一矽晶粒220、 一玻璃片230、複數個銲線240以及一矽基蓋250，其中該 基板2 1 0係具有一上表面2 11，複數個連接墊2 1 2係形成於 •該上表面211。 該石夕晶粒2 2 0係具有一主動面2 2 1以及一背面2 2 2，該 石夕晶粒2 2 0之該主動面2 2 1係包含有一光作動區2 2 3，且複 數個銲塾2 2 4係形成於該主動面2 21。在本實施例中，該石夕 曰曰粒2 2 0係為一影像感測器晶片（I m a g e s e n s o r c h i p )，複 數個影像感測元件（圖未繪出）係形成於該光作動區223。 在本實施例中，該玻璃片230係以一透明膠260黏著方 式連設於該矽晶粒2 2 0之該主動面2 2 1。該矽晶粒2 2 0係設 置於該基板210之該上表面211，並以該些銲線240連接該 石夕晶粒220之該些銲墊224與該基板2 10之該些連接墊212。 ⑩ 該矽基蓋250係具有一開口251，較佳地，其係另具有 一凹穴2 52，該開口251係連通該凹六252之一底面253。該 石夕基蓋250之該凹穴252之該底面253係陽極接合至該玻璃 片230並形成一陽極接合層270。該矽基蓋250之該開口 251

第12頁 1260096_ 五、發明說明（8^ 佳地，一密封材料280係連接該梦基蓋㈣至該 基板21〇之该上表面211，以使該凹穴况可成為氣閉 〆 该些銲線240之氣閉密封空間，以取代習知密封銲掇 封膠體（mo 1 d i ng compound)。 、 、 本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界〜 為準，任何熟知此項技藝者，在不脫離本發明之、弋者 圍内所作之任何變化與修改，均屬於本發明之保P和範

第13頁 12600%_ -----' " " -- 【圖式簡單說明】 第1圖：習知光電封裝構造之截面示意圖。 第2圖：依據本發明之第/具體實施例，一種具有銲線保 5蔓蓋之光電封裝構造之載面示意圖。 第3圖：依據本發明之第〆具體實施例，該光電封裝構造 之上視圖。 第4圖：依據本發明之第，具體實施例，該光電封裝構造 之石夕基蓋在晶圓製程中之截面示意圖。 第5圖：依據本發明之第一具體實施例，該光電封裝構造 _在陽極接合過程中之截面示意圖。 第6圖：依據本發明之第二具體實施例，一種具有銲線保 "隻蓋之光電封裝構造之截面示意圖。 元件符號簡單說明·· 1 光電封裝構造 10 基板 11 上表面 20 秒晶粒 21 主動面 22 光作動 23 銲墊 30 玻璃片 _0 銲線 50 封膠體 60墊塊 70 矽晶圓 100 光電封裝構造 110 基板 111 上表面 11 2連接墊 120 ^^晶粒 121 主^動面 122背面

第i4頁 1260096 圖式簡單說明 1 2 3光作動區 130 玻璃片 133表面接合區 150矽基蓋 1 5 3 底面 1 6 0墊塊 200光電封裝構造 21 0基板 2 2 0砂晶粒 >2 23光作動區 230玻璃片 250矽基蓋 2 5 3底面 260透明膠 Φ 124 銲墊 131 上表面 132 下表面 140 線 151 開口 152 凹穴 170 陽極接合層 211 上表面 212 連接墊 221 主動面 222 背面 224 鲜塾 240 銲線 251 開口 252 凹穴 270 陽極接合層 280 密封材料

Claims (1)

1260096 >»»————――———Μ—_| I 丨· 六、申請專利範圍 【申請專利範圍 種光電封裝構造，包含 一基板； 一矽晶粒，其係設置於該基板上，該矽晶粒係具有一 主動面’该主動面係包含有一光作動區； 、玻璃片，其係設置於該石夕晶粒之該主動面上； 複數個銲線，其係電性連接該矽晶粒與該基板；及 、一矽基蓋（silicon base lid)，其係位於該基板之上 方並陽極接合（anodic b〇nding)至該玻璃片，以掩蔽該些 <線，且該矽基蓋係具有一開口，該開口係 於該 f 之該光作動區。 2、如申請專利範圍第丨項所述之光電封裝構造，其中該 矽基蓋係具有一凹穴，且該矽基蓋之該開口係連通至該凹 穴之一底面。 3、如申請專利範圍第2項所述之光電封裝構造，其中該 玻，片係具有一圍繞該光作動區之表面接合區，且在該石夕 基蓋之該凹穴底面與該玻璃片之該表面接合區係形成有一 陽極接合層。 4、如申請專利範圍第1項所述之光電封裝構造，其中該 璃片係具有一圍繞該光作動區之表面接合區，以供陽極 接合。 5、如申請專利範圍第1項所述之光電封襞構造，其中該 石夕晶粒係為一微機電晶粒（MEMS die)。 6 如申凊專利範圍第1或5項所述之光電封裝構造，其

第16頁 1260096 "—- 六、申請專利範圍 中該破璃片係 7、如申請專 石夕晶粒係為 8、 如申請專 基板係為一陶 9、 如申請專 含有一密封材 封該些銲線。 10、如申請專 β有一墊塊， u、如申請專 含有—透明膠 為玻璃晶粒（glass die)。 利範圍第1項所述之光電封裝構造，其中該 影像感測器晶片（I mage sensor ch i p )。 利範圍第1項所述之光電封裝構造，其中該 瓷電路板。 利範圍第1項所述之光電封裝構造，其另包 料，其係連接該矽基蓋與該基板，以氣閉密 利範圍第1項所述之光電封裝構造，其另包 以連接該矽晶粒與該玻璃片。 利範圍第1項所述之光電封裝構造，其另包 ，以連接該矽晶粒與該玻璃片。

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