TWI740059B

TWI740059B - 光學封裝裝置

Info

Publication number: TWI740059B
Application number: TW107129436A
Authority: TW
Inventors: 吳玫憶; 陳盈仲; 何信穎
Original assignee: 日月光半導體製造股份有限公司
Priority date: 2018-06-18
Filing date: 2018-08-23
Publication date: 2021-09-21
Also published as: US10686105B2; CN110676326B; US20190386187A1; TW202002182A; CN110676326A

Abstract

本發明提供一種光學封裝裝置，其包含一載體、一晶粒、一支撐元件以及一囊封體。該晶粒處於該載體上。該支撐元件處於該載體上且鄰近於該晶粒。該囊封體覆蓋該晶粒及該支撐元件。該囊封體具有在該晶粒上方之一第一頂面及鄰近於該第一頂面之一第二頂面。該囊封體的該第一頂面與該第二頂面之間的一距離與該晶粒與該該囊封體的該第一頂面之間的一距離之一比小於0.1。

Description

光學封裝裝置

本發明大體上係關於一種光學封裝裝置，且更特定言之，本發明係關於一種包括一發光裝置或一光感測裝置的光學封裝裝置。

隨著電子或光學技術進步，電子或光學產品變得愈來愈緊湊。諸如光學裝置封裝之電子裝置封裝對於其大小或厚度具有關鍵要求。然而，隨著厚度減小，可能存在多個問題，諸如因例如囊封材料之不平衡分佈所致的翹曲、共面或晶粒標記(或底切)問題。

在一個態樣中，根據一些實施例，一種光學封裝裝置包括一載體、一晶粒、一支撐元件以及一囊封體。該晶粒處於該載體上。該支撐元件處於該載體上且鄰近於該晶粒。該囊封體覆蓋該晶粒及該支撐元件。該囊封體具有在該晶粒上方之一第一頂面及鄰近於該第一頂面之一第二頂面。該囊封體的該第一頂面與該第二頂面之間的一距離與該晶粒與該該囊封體的該第一頂面之間的一距離之一比小於0.1。

在另一態樣中，根據一些實施例，一種光學封裝裝置包括一載體、一光學感測晶片、一支撐元件以及一透明化合物。該光學感測晶片處於該載體上。該支撐元件處於該載體上且鄰近於該光學感測晶片。該透明化合物囊封該光學感測晶片及該支撐元件。該透明化合物具有一頂面及在該頂面上的一底切部分。在該光學感測晶片之上的該透明化合物之一厚度小於100 μm。

在又一態樣中，根據一些實施例，一種光學封裝裝置包括一基板、一光學感測晶片、一導電性支撐元件以及一囊封體。該光學感測晶片處於該基板上。該導電性支撐元件處於該基板上且鄰近於該光學感測晶片。該導電性支撐元件包圍該光學感測晶片。該囊封體覆蓋該光學感測晶片及該導電性支撐元件。

隨著電子或光學封裝裝置之厚度減小，歸因於囊封材料在封裝內的不平衡分佈，翹曲或晶粒標記(或底切)問題可出現。舉例而言，圍繞或緊接於晶粒的囊封體之厚度可大於封裝裝置內的在晶粒之上的囊封體之厚度。因此，圍繞晶粒的囊封體之體積大於晶粒之上的囊封體之體積，且因此，在例如固化程序期間，圍繞晶粒的囊封體之收縮大於晶粒之上的囊封體之收縮。收縮差異可導致翹曲或晶粒標記問題，其中晶粒標記係圍繞晶粒之囊封體的凹坑或底切。

本發明提供一種光學封裝裝置。在一些實施例中，一支撐結構係鄰近於一晶片且包圍該晶片而安置，此可減少薄封裝裝置的翹曲或晶粒標記問題。

圖1A示出了根據本發明之一些實施例的光學封裝裝置10的截面圖。光學封裝裝置10包括一載體100、一晶粒200、一支撐元件300、一囊封體400以及一發光裝置500。圖1B示出了根據本發明之一些實施例的光學封裝裝置10 (為了清楚起見，省略囊封體400)的透視圖。在一些實施例中，光學封裝裝置10可用於指紋識別裝置。

在一些實施例中，載體100可具有小於0.3毫米(mm)或小於0.2 mm之厚度。載體100可包括例如印刷電路板，諸如紙基銅箔層合物、複合銅箔層合物或聚合物浸漬的基於玻璃纖維之銅箔層合物。載體100可包括互連結構，諸如複數個導電跡線或穿孔。在一些實施例中，載體100包括陶瓷材料或金屬板。在一些實施例中，載體100包括基板，諸如有機基板或引線框架。在一些實施例中，載體100包括雙層基板，該雙層基板包括安置於載體100的上部表面及底部表面上之一核心層及一導電材料及/或結構。該導電材料及/或結構可包括複數個跡線。

晶粒200安置於載體100上。晶粒200可包括光學感測裝置或光學感測晶片。在一些實施例中，晶粒200包括光偵測器，光偵測器係例如PIN二極體(包括p型半導體區域、純質半導體區域及n型半導體區域的二極體)或光二極體或光電晶體。

支撐元件300安置於載體100上且鄰近於晶粒200。在一些實施例中，支撐元件300係藉由一導電材料(諸如導電黏接劑或導電膏)安置且電連接至載體100。在一些實施例中，支撐元件300與晶粒200之間的距離D等於或小於500微米(μm)。在一些實施例中，若支撐元件300與晶粒200之間的距離大於500 μm，則歸因於圍繞晶粒200的囊封體400之體積與晶粒200之上的囊封體400之體積之間的差，晶粒標記或底切可出現在囊封體400的頂面上。在一些實施例中，支撐元件300之高度等於或小於晶粒200之高度。替代地，支撐元件300之高度可大於晶粒200之高度。在一些實施例中，支撐元件300係導電的。在一些實施例中，支撐元件300包括一金屬部分。在一些實施例中，支撐元件300可減少光學封裝裝置10之翹曲。

如圖1B中所示，支撐元件300可具有一環形狀且包圍晶粒200。支撐元件300具有面對晶粒200之表面200s (例如，側表面200s)的表面300i (例如，內表面300i)。表面300i向表面200s傾斜且自晶粒200之一邊緣或一轉角遠離晶粒200延伸。如圖1B中所示，支撐元件300可具有另一表面300j (例如，另一內表面300j)。表面300j向晶粒200之表面200s傾斜且自晶粒200之另一邊緣或轉角遠離晶粒200延伸。表面300i及表面300j形成或界定角300a。在一些實施例中，角300a係朝向囊封體(例如，圖1A中之囊封體400)流入的方向(或囊封體之流入方向)安置，如此可在製造光學封裝裝置10時改良囊封體之流動性且減少模製程序期間的空隙。替代地，在一些實施例中，支撐元件300可能不具有向晶粒200之任何側壁或側表面傾斜的內表面，且空隙可在模製程序期間出現在支撐元件300與晶粒200之間。

圖1C示出了根據本發明之一些實施例的光學封裝裝置20的俯視圖。光學封裝裝置20可具有與圖1A及圖1B中之光學封裝裝置10之性質類似的性質。如圖1C中所示，光學封裝裝置20與光學封裝裝置之間的差異中之一者在於，光學封裝裝置20具有支撐元件300C，其具有在支撐元件300C的外表面或外部周邊上或自該外表面或外部周邊凹入的若干凹部300r1。支撐元件300C亦可具有在支撐元件300C的面對晶粒200的內表面上或自該內表面凹入的若干凹部300r2。在一些實施例中，支撐元件300C之該等凹部經組態以增強支撐元件300C、載體100或囊封體400 (為了清楚起見，在圖1C中被省略)之間的組合或黏附，且可防止支撐元件300C與載體100之間或支撐元件300C與囊封體400之間的脫層。

如圖1A中所示，囊封體400覆蓋或囊封晶粒200及支撐元件300。囊封體400具有表面400t1 (例如，第一頂面400t1)及表面400t2 (例如，第二頂面400t2)。表面400t1在晶粒200上方或之上。表面400t2鄰近於表面400t1。在圖1A中所示之實施例中，表面400t1與表面400t2不共面且界定囊封體400之底切部分UC。自俯視圖視角看，底切部分UC與晶粒200與支撐元件300之間的一間隙或一空間至少部分地重疊。在圖1A中，底切部分UC包圍晶粒200且具有均勻深度d。在其他實施例中，底切部分UC可具有圍繞晶粒200之若干不同深度。

在一些實施例中，囊封體400包括一透明材料或為一清透化合物。在一些實施例中，囊封體400不包括填充劑。在一些實施例中，囊封體400包括一透光化合物。在一些實施例中，囊封體400包括環氧樹脂。在一些實施例中，囊封體400具有約66 ppm/℃之熱膨脹係數(coefficient of thermal expansion，CTE)。在一些實施例中，囊封體400具有大於66 ppm/℃之熱膨脹係數(CTE)。

在一些實施例中，晶粒200與囊封體400之表面400t1之間的距離T (其亦可為在晶粒200之上的囊封體400之厚度)等於或小於100 μm。在一些實施例中，距離T小於150μm。在一些實施例中，囊封體400的表面400t1與表面400t2之間的距離d (其亦可為底切部分UC之深度)等於或小於10 μm。在一些實施例中，距離d在約4 μm與約10 μm之間。在一些實施例中，距離d與距離T之比等於或小於0.1。在一些實施例中，關於距離T或距離d的以上特徵或設計係藉由支撐元件300來實現或達成。在一些情形中，若距離d大於10 μm，或若距離d與距離T之比大於0.1，則認為晶粒標記問題存在。在一些情形中，當距離d等於或小於10 μm時，或當距離d與距離T之比等於或小於0.1時，認為晶粒標記問題減輕或消除。

發光裝置500安置於載體100上。支撐元件300之一部分處於發光裝置500與晶粒200之間。舉例而言，發光裝置500與晶粒200由支撐元件300隔開。在一些實施例中，發光裝置500經組態以使得由發光裝置500發出的光被外部物件(諸如接近中的手指)反射且由晶粒200 (其可包括一光學感測裝置)偵測到。在一些實施例中，深度d小於10 μm的囊封體400之底切部分UC可改良光學封裝裝置10之光偵測效能。

如圖1A、圖1B或圖1C中所示，光學封裝裝置10或光學封裝裝置20可包括一電子組件700及一控制器600。電子組件700可經組態以偵測支撐元件300之電容的變化。控制器600可包括電連接至支撐元件300之裝置控制電路。控制器600可經組態以根據由電子組件700產生之一偵測結果來控制發光裝置500。在一些實施例中，控制器600可包括一喚醒晶片或晶粒，該喚醒晶片或晶粒在電子組件700偵測到支撐元件300之電容變化時打開發光裝置500，電容變化可由使用者之接近中的手指導致。舉例而言，在光學封裝裝置10用以偵測或識別指紋之情況下，當使用者之手指接近支撐元件300時，電荷可經由囊封體400自手指轉移至支撐元件300，從而使支撐元件300之電容改變。電子組件700可偵測到支撐元件300之電容變化且將偵測結果傳輸至控制器600，其接著可打開發光裝置500。由於此組態，發光裝置500不需要一直打開，且電力消耗可減少。

上文所示出的晶粒200、支撐元件300、發光裝置500、控制器600或電子組件700之配置僅為例示性的，且可根據不同應用來重新配置。

如本文中所使用，術語「近似」、「實質上、「實質」以及「約」用以描述及考慮小的變化。當結合事件或情形使用時，該等術語可指事件或情形明確發生之情況，以及事件或情形極近似於發生之情況。舉例而言，當結合數值使用時，該等術語可指小於或等於該數值之±10%的變化範圍，諸如小於或等於±5%、小於或等於±4%、小於或等於±3%、小於或等於±2%、小於或等於±1%、小於或等於±0.5%、小於或等於±0.1%或小於或等於±0.05%的變化範圍。舉例而言，若兩個數值之間的差小於或等於該等值之平均值的±10%，諸如小於或等於±5%、小於或等於±4%、小於或等於±3%、小於或等於±2%、小於或等於±1%、小於或等於±0.5%、小於或等於±0.1%者小於或等於±0.05%)，則可認為該兩個數值「實質上」或「約」相同。舉例而言，「實質上」平行可指代相對於0°的小於或等於±10°之變化範圍，諸如小於或等於±5°、小於或等於±4°、小於或等於±3°、小於或等於±2°、小於或等於±1°、小於或等於±0.5°、小於或等於±0.1°或小於或等於±0.05°之變化範圍。舉例而言，「實質上」垂直可指代相對於90°的小於或等於±10°之變化範圍，諸如小於或等於±5°、小於或等於±4°、小於或等於±3°、小於或等於±2°、小於或等於±1°、小於或等於±0.5°、小於或等於±0.1°或小於或等於±0.05°之變化範圍。

若兩個表面之間的移位不大於5 μm、不大於2 μm、不大於1 μm或不大於0.5 μm，則可認為該兩個表面共面或實質上共面。若表面之最高點與最低點之間的差不大於5 μm、不大於2 μm、不大於1 μm或不大於0.5 μm，則可認為表面係平面的或實質上平面的。

除非上下文另外明確規定，否則如本文中所用，單數術語「一」及「該」可包括複數個指示物。在對一些實施例之描述中，設置「在」另一組件「上」或「上方」之組件可涵蓋前一組件直接在後一組件上(例如，與後一組件實體接觸)的情況，以及一或多個介入組件位於前一組件與後一組件之間的情況。

雖然已參考本發明之特定實施例描述及說明了本發明，但此等描述及圖解並不限制本發明。熟習此項技術者可清楚地理解，可作出各種改變，且可在實施例內替代等效組件而不脫離如由所附申請專利範圍界定的本發明之真實精神及範疇。該等圖解可不必按比例繪製。歸因於製造程序之類中的變數，本發明中之藝術再現與實際設備之間可存在區別。可存在並未特定說明的本發明之其他實施例。應將本說明書及圖式視為說明性而非限制性的。可做出修改，以使特定情形、材料、物質組成、方法或程序適應於本發明之目標、精神及範疇。所有此類修改意欲在此處附加之申請專利範圍之範疇內。儘管已參考按特定次序執行之特定操作描述了本文中所揭示之方法，但可理解，在不脫離本發明之教示的情況下，可組合、細分，或重新定序此等操作以形成等效方法。因此，除非在本文中特定地指示，否則操作之次序及分組並非對本發明之限制。

10‧‧‧光學封裝裝置20‧‧‧光學封裝裝置100‧‧‧載體200‧‧‧晶粒200s‧‧‧表面/側表面300‧‧‧支撐元件300C‧‧‧支撐元件300a‧‧‧角300i‧‧‧表面/內表面300j‧‧‧表面/內表面300r1‧‧‧凹部300r2‧‧‧凹部400‧‧‧囊封體400t1‧‧‧表面/第一頂面400t2‧‧‧表面/第二頂面500‧‧‧發光裝置600‧‧‧控制器700‧‧‧電子組件d‧‧‧距離/深度D‧‧‧距離T‧‧‧距離UC‧‧‧底切部分

當結合附圖閱讀時，自以下實施方式最佳地理解本發明之態樣。應注意，各種特徵可不按比例繪製，且在圖式中，出於論述之清晰起見，所描繪特徵之尺寸可任意地增大或減小。圖1A示出了根據本發明之一些實施例的光學封裝裝置的截面圖。圖1B示出了根據本發明之一些實施例的光學封裝裝置的透視圖。圖1C示出了根據本發明之一些實施例的光學封裝裝置的俯視圖。貫穿該等圖式及實施方式使用共同參考數字以指示相同或類似元件。自結合附圖的以下詳細描述將更容易理解本發明。

10‧‧‧光學封裝裝置

100‧‧‧載體

200‧‧‧晶粒

300‧‧‧支撐元件

400‧‧‧囊封體

400t1‧‧‧表面/第一頂面

400t2‧‧‧表面/第二頂面

500‧‧‧發光裝置

600‧‧‧控制器

700‧‧‧電子組件

d‧‧‧距離/深度

D‧‧‧距離

T‧‧‧距離

UC‧‧‧底切部分

Claims

一種光學封裝裝置，其包含：一載體；一晶粒，其處於該載體上；一支撐元件，其處於該載體上且鄰近於該晶粒；及一囊封體，其覆蓋該晶粒及該支撐元件，該囊封體具有在該晶粒上方之一第一頂面及鄰近於該第一頂面之一第二頂面，其中該囊封體的該第一頂面與該第二頂面之間的一距離與該晶粒與該囊封體的該第一頂面之間的一距離之一比小於0.1，且其中該支撐元件具有一內表面，該內表面面對該晶粒之一側表面且向該晶粒之該側表面傾斜。
如請求項1之光學封裝裝置，其中該囊封體包括一透明材料。
如請求項1之光學封裝裝置，其中該晶粒包括一光學感測裝置。
如請求項1之光學封裝裝置，其中該支撐元件包圍該晶粒。
如請求項1之光學封裝裝置，其中該支撐元件具有一內表面，該內表面自該晶粒之一邊緣遠離該晶粒延伸。
如請求項1之光學封裝裝置，其中該支撐元件包括一金屬部分。
如請求項1之光學封裝裝置，其進一步包含一裝置控制電路，該裝置控制電路電連接至該支撐元件。
如請求項1之光學封裝裝置，其中該支撐元件與該晶粒之間的一距離等於或小於500微米(μm)。
如請求項1之光學封裝裝置，其中該晶粒與該囊封體之該第一頂面之間的該距離小於100μm。
如請求項1之光學封裝裝置，其中該囊封體的該第一頂面與該囊封體的該第二頂面之間的該距離等於或小於10μm。
如請求項10之光學封裝裝置，其中該囊封體的該第一頂面與該囊封體的該第二頂面之間的該距離在約4μm與約10μm之間。
如請求項1之光學封裝裝置，其進一步包含處於該載體上之一發光裝置，其中該支撐元件之一部分處於該發光裝置與該晶粒之間。
如請求項1之光學封裝裝置，其中該囊封體之該第一頂面及該第二頂面界定該囊封體之一底切(undercut)部分，且自一俯視圖視角看，該底切部分與該晶粒與該支撐元件之間的一間隙至少部分地重疊。
一種光學封裝裝置，其包含：一載體；一光學感測晶片，其處於該載體上；一支撐元件，其處於該載體上且鄰近於該光學感測晶片；及一透明化合物，其囊封該光學感測晶片及該支撐元件，該透明化合物具有一頂面及在該頂面上的一底切部分，其中在該光學感測晶片之上的該透明化合物之一厚度小於100μm。
如請求項14之光學封裝裝置，其中該支撐元件包圍該光學感測晶片，且該支撐元件之一高度小於該光學感測晶片之一高度。
如請求項14之光學封裝裝置，其中該支撐元件具有一內表面，該內表面面對該光學感測晶片且遠離該光學感測晶片延伸。
如請求項14之光學封裝裝置，其中該底切部分之一深度等於或小於10μm。
如請求項17之光學封裝裝置，其中該底切部分之該深度在約4μm與約10μm之間。
一種光學封裝裝置，其包含：一基板；一光學感測晶片，其處於該基板上；一導電性支撐元件，其處於該基板上且鄰近於該光學感測晶片，該導電性支撐元件包圍該光學感測晶片，其中該導電性支撐元件自該基板突出；一囊封體，其覆蓋該光學感測晶片及該導電性支撐元件；及一電子組件，該電子組件經組態以偵測該導電性支撐元件之一電容的一變化。
如請求項19之光學封裝裝置，其進一步包含一控制器，該控制器用於根據由該電子組件產生之一偵測結果來控制發光裝置。
如請求項19之光學封裝裝置，其進一步包含一發光裝置，該發光裝置與該光學感測晶片由該導電性支撐元件隔開。