TWI808541B

TWI808541B - 晶片封裝結構的透氣封裝蓋及其製造方法

Info

Publication number: TWI808541B
Application number: TW110143324A
Authority: TW
Inventors: 陳榮泰; 張金生; 李柏勳; 柯志祥
Original assignee: 財團法人工業技術研究院
Priority date: 2021-11-22
Filing date: 2021-11-22
Publication date: 2023-07-11
Also published as: US20230163034A1; US12191219B2; CN116153866A; TW202322297A

Abstract

一種晶片封裝結構的透氣封裝蓋及其製造方法。晶片封裝結構的透氣封裝蓋包括一蓋本體、一通孔與一疏水透氣膜。蓋本體是一體成型。通孔貫穿蓋本體。疏水透氣膜與蓋本體結合，並遮蔽通孔。部分的疏水透氣膜埋設於蓋本體內。

Description

晶片封裝結構的透氣封裝蓋及其製造方法

本發明是有關於一種晶片封裝結構的透氣封裝蓋及其製造方法，且特別是有關於一種具有疏水透氣膜的晶片封裝結構的透氣封裝蓋及其製造方法。

隨著對環境健康與環保的重視，空氣品質的監控已被廣泛執行，其主要是藉由氣體感測器對環境進行長時間的感測以達到監控的目的。為了適應長時間運作以及不同的環境或氣候，對於氣體感測器的環境耐受性的要求正逐漸提高。

目前市售的氣體感測器的疏水透氣膜，大多是在晶片封裝完成後以黏著的方式固定在氣體感測器的進氣孔上。然而，疏水透氣膜必須提供疏水功能，此疏水特性造成黏著劑固著效果不佳，因此市售的氣體感測器可能會發生疏水透氣膜結合度不佳的情況，進而影響氣體感測器耐用度。

本發明提供一種晶片封裝結構的透氣封裝蓋及其製造方法，可強化疏水透氣膜結合度，提高元件可靠度。

本發明的晶片封裝結構的透氣封裝蓋包括一蓋本體、一通孔與一疏水透氣膜。蓋本體是一體成型。通孔貫穿蓋本體。疏水透氣膜與蓋本體結合，並遮蔽通孔。部分的疏水透氣膜埋設於蓋本體內。

本發明的晶片封裝結構的透氣封裝蓋的製造方法包括下列步驟。提供一疏水透氣膜。使液態的封裝材料固化成一蓋本體。一通孔形成於蓋本體且貫穿蓋本體。疏水透氣膜遮蔽通孔。疏水透氣膜的多個定位孔埋設於蓋本體內。蓋本體的多個孔錨定部分別位於定位孔內。

基於上述，在本發明的晶片封裝結構及其透氣封裝蓋的製造方法中，因為部分的疏水透氣膜埋設於蓋本體內，故疏水透氣膜不易脫落且結構簡單。

圖1是依照本發明的一實施例的晶片封裝結構的透氣封裝蓋應用於晶片封裝結構的上視示意圖。圖2是圖1沿I-I線的剖面示意圖。為了說明方便，圖1中的I-I線的中段相較於兩側偏移了一些距離，以同時在圖2中顯示通孔與定位孔。請參照圖1與圖2，應用了本實施例的晶片封裝結構50的透氣封裝蓋100的晶片封裝結構50包括一基座52以及一晶片52A。本實施例中，透氣封裝蓋100與基座52組裝並覆蓋晶片52A。透氣封裝蓋100與基座52之間構成一腔室C30。透氣封裝蓋100包括一蓋本體110、一通孔H10與一疏水透氣膜120。蓋本體110是一體成型。通孔H10貫穿蓋本體110。

疏水透氣膜120與蓋本體110結合並遮蔽通孔H10。部分的疏水透氣膜120埋設於蓋本體110內。本實施例的疏水透氣膜120包括膜本體122及貫穿膜本體122的多個定位孔H20。定位孔H20埋設於蓋本體110內。腔室C30經由疏水透氣膜120及通孔H10而與外界連通。藉由疏水透氣膜120的作用，外界的氣體可以進入腔室C30而接觸晶片52A，但水氣與其他異物無法進入腔室C30。疏水透氣膜120的一部分埋設於蓋本體110內。蓋本體110的一部分貫穿定位孔H20。

在本實施例的晶片封裝結構50中，因為蓋本體110是一體成型的，也就是在形成蓋本體110的同時部分的疏水透氣膜120也埋設於蓋本體110內，所以蓋本體110形成後疏水透氣膜120也被固定完成。如此一來，可以確保疏水透氣膜120不會脫落，進而提升晶片封裝結構50的透氣封裝蓋100的可靠度。此外，也無須進行額外的工序來固定疏水透氣膜120，可降低製程及材料成本。

在本實施例中，通孔H10位於晶片52A上方，並且疏水透氣膜120懸浮於晶片52A上方。如此，晶片52A可以快速反應外界的變化。此外，本實施例的晶片52A可以是氣體感測晶片。

在本實施例中，膜本體122具有埋設於蓋本體110內的一埋設部122A及遮蓋通孔H10的一通孔部122B。定位孔H20是貫穿埋設部122A且位於通孔部122B的兩相反側，也位於透氣封裝蓋100的兩相反側，因此疏水透氣膜120可以被穩定地固定。在本實施例中，蓋本體110具有圍繞通孔H10的一主體部112及位於主體部112內的多個孔錨定部114。這些孔錨定部114分別位於疏水透氣膜120的定位孔H20內。蓋本體110的孔錨定部114卡置於疏水透氣膜120的定位孔H20內，因此疏水透氣膜120被蓋本體110固定。

此外，本實施例的疏水透氣膜120還可具有多個缺口H30，缺口H30貫穿膜本體122的埋設部122A且鄰近膜本體122的邊緣，也位於疏水透氣膜120的邊緣。蓋本體110的一部分通過缺口H30，且缺口H30埋設於蓋本體110內。從另一方面來說，蓋本體110還具有位於主體部112內的多個缺口錨定部116。這些缺口錨定部116分別位於疏水透氣膜120的缺口H30內。蓋本體110的缺口錨定部116卡置於疏水透氣膜120的缺口H30內，因此同樣可以發揮夾持並防止疏水透氣膜120位移的功能。本實施例的缺口H30例如位於透氣封裝蓋100的兩相反側。

在本實施例中，疏水透氣膜120在通孔H10的周圍的部分的朝向與背向晶片52A的表面都被蓋本體110覆蓋。也就是說，疏水透氣膜120在通孔H10的周圍的部分是被蓋本體110上下夾持的。從另一方面來說，疏水透氣膜120的埋設部122A位在通孔H10的周圍，且埋設部112A的朝向與背向晶片52A的表面都被蓋本體110覆蓋，而疏水透氣膜120的通孔部122B的朝向與及背向晶片52A的表面都未被蓋本體110覆蓋。

在本實施例中，疏水透氣膜120經過塗覆聚四氟乙烯的處理，因此具有疏水且透氣的功能。在本實施例中，透氣封裝蓋100的材料例如是塑膠。

圖3是圖1的晶片封裝結構的透氣封裝蓋的疏水透氣膜在材料階段的上視示意圖。請參照圖1與圖3，本實施例的疏水透氣膜120在被埋設於蓋本體110之前，具有較大的尺寸。除了先前所述的定位孔H20與缺口H30外，疏水透氣膜120的四周還具有多個開孔H40，用以在製程中發揮定位的效果。在疏水透氣膜120在被埋設於蓋本體110內之後，疏水透氣膜120超出蓋本體110外的部分會被裁切掉，而開孔H40也一併被裁切掉。

圖4是圖1的晶片封裝結構的透氣封裝蓋的疏水透氣膜在材料階段的另一實施例的上視示意圖。請參照圖4，本實施例的疏水透氣膜300與圖3的疏水透氣膜120相似，差異在於一張疏水透氣膜300上分布了可裁切為九個如圖2所示的疏水透氣膜120，適用於批次製造。疏水透氣膜300的四周也具有多個開孔H50，用以在製程中發揮定位的效果。

圖5是依照本發明的另一實施例的晶片封裝結構的透氣封裝蓋應用於晶片封裝結構的剖面示意圖。請參照圖5，本實施例的晶片封裝結構60與圖2的晶片封裝結構50基本上相同，在此僅說明兩者的差異處。本實施例的疏水透氣膜120在通孔H32的周圍的部分的背向晶片52A的表面S12被蓋本體130覆蓋，而疏水透氣膜120在通孔H32的周圍的部分的朝向晶片52A的表面S14未被蓋本體130覆蓋。雖然如此，但疏水透氣膜120的其他部分仍是被埋設於蓋本體110內，所以還是可以被穩固地定位。

圖6A至圖6E是依照本實施例的晶片封裝結構的透氣封裝蓋的製造方法的流程剖面示意圖。本實施例的晶片封裝結構的透氣封裝蓋的製造方法至少包括如圖6B與圖6D所示的步驟。請參照圖6B，提供一疏水透氣膜120。在本實施例中，疏水透氣膜120具有多個定位孔H20。接著請參照圖6D，使液態的封裝材料110A固化成一蓋本體110。一通孔H10形成於蓋本體110且貫穿蓋本體110。疏水透氣膜120遮蔽通孔H10。疏水透氣膜120具有定位孔H20的部分埋設於蓋本體110內，也就是定位孔H20埋設於蓋本體110內。蓋本體110的一部分貫穿定位孔H20，也就是蓋本體110的多個孔錨定部分114別位於這些定位孔H20內。

在本實施例的晶片封裝結構的透氣封裝蓋的製造方法中，因為蓋本體110在一體成型時疏水透氣膜120也被固定完成，所以無須進行額外的工序來固定疏水透氣膜120，可降低製程及材料成本。

在本實施例中，使液態的封裝材料110A固化成蓋本體110且疏水透氣膜120的定位孔H20埋設於蓋本體110內的步驟是執行一埋入射出成型製程，但本發明不以此為限。

以下，舉例說明本實施例的晶片封裝結構的透氣封裝蓋的製造方法的其他具體步驟，但本發明不以此為限。請參照圖6A，首先提供一下模具210，其中下模具210具有多個定位銷212。接著請參照圖6B，將疏水透氣膜120藉由定位銷212而定位於下模具210上。具體來說，定位銷212穿過疏水透氣膜120的開孔H40以定位疏水透氣膜120。接著請參照圖6C，將一上模具220與下模具210合模，以於上模具220與下模具210內形成與一注入通道222連通的一成型腔C10。上模具220與下模具210還形成一封閉腔C20。封閉腔C20隔絕於成型腔C10與注入通道222。本實施例中，注入通道222位於上模具220，但本發明不以此為限。

接著請參照圖6D，從注入通道222向成型腔C10注入液態的封裝材料110A並使其固化為蓋本體110。由於封閉腔C20隔絕於成型腔C10與注入通道222，所以封裝材料110A不會進入封閉腔C20，而通孔H10即形成於封閉腔C20。此外，從注入通道222注入的封裝材料110A也會通過定位孔H20，因此當其固化為蓋本體110後就能通過定位孔H20而對疏水透氣膜120產生定位的效果。最後，請參照圖6E，使蓋本體110脫膜。

綜上所述，在本發明的晶片封裝結構及其透氣封裝蓋的製造方法中，疏水透氣膜埋設於一體成形的蓋本體內，在成形蓋本體時也完成疏水透氣膜的定位，無須額外的定位結構且不易脫落，製程及材料成本也較低。

50,60:晶片封裝結構 52:基座 52A:晶片 100:透氣封裝蓋 110,130:蓋本體 110A:封裝材料 112:主體部 114:孔錨定部 116:缺口錨定部 120,300:疏水透氣膜 122:膜本體 122A:埋設部 122B:通孔部 H10,H32:通孔 H20:定位孔 H30:缺口 H40,H50:開孔 C10:成型腔 C20:封閉腔 C30:腔室 S12,S14:表面 210:下模具 212:定位銷 220:上模具 222:注入通道

圖1是依照本發明的一實施例的晶片封裝結構的透氣封裝蓋應用於晶片封裝結構的上視示意圖。圖2是圖1沿I-I線的剖面示意圖。圖3是圖1的晶片封裝結構的透氣封裝蓋的疏水透氣膜在材料階段的上視示意圖。圖4是圖1的晶片封裝結構的透氣封裝蓋的疏水透氣膜在材料階段的另一實施例的上視示意圖。圖5是依照本發明的另一實施例的晶片封裝結構的透氣封裝蓋應用於晶片封裝結構的剖面示意圖。圖6A至圖6E是依照本發明的一實施例的晶片封裝結構的透氣封裝蓋的製造方法的流程剖面示意圖。

50:晶片封裝結構 52:基座 52A:晶片 100:透氣封裝蓋 110:蓋本體 112:主體部 114:孔錨定部 120:疏水透氣膜 122:膜本體 122A:埋設部 122B:通孔部 H10:通孔 H20:定位孔 C30:腔室

Claims

一種晶片封裝結構的透氣封裝蓋，應用於一晶片封裝結構，該晶片封裝結構的透氣封裝蓋包括：一蓋本體，為一體成型；一通孔，貫穿該蓋本體；及一疏水透氣膜，與該蓋本體結合，並遮蔽該通孔，其中部分的該疏水透氣膜埋設於該蓋本體內，其中該疏水透氣膜包括一膜本體及貫穿該膜本體的多個定位孔，該些定位孔埋設於該蓋本體內。
如請求項1所述的晶片封裝結構的透氣封裝蓋，其中該晶片封裝結構還包括一基座及設置於該基座上的一晶片，該通孔位於該晶片上方，並且該疏水透氣膜懸浮於該晶片上方。
如請求項1所述的晶片封裝結構的透氣封裝蓋，其中該膜本體具有埋設於該蓋本體內的一埋設部及遮蓋該通孔的一通孔部，該疏水透氣膜的該些定位孔是貫穿該埋設部且位於該通孔部的兩相反側。
如請求項3所述的晶片封裝結構的透氣封裝蓋，其中該蓋本體具有圍繞該通孔的一主體部及位於該主體部內的多個孔錨定部，該些孔錨定部分別位於該疏水透氣膜的該些定位孔內。
如請求項4所述的晶片封裝結構的透氣封裝蓋，其中該疏水透氣膜還包括多個缺口，該些缺口貫穿該膜本體的該埋設部且鄰近該膜本體的邊緣，該蓋本體還具有位於該主體部內的多個缺口錨定部，該些缺口錨定部分別位於該疏水透氣膜的該些缺口內。
如請求項3所述的晶片封裝結構的透氣封裝蓋，其中該晶片封裝結構還包括一基座及設置於該基座上的一晶片，該疏水透氣膜懸浮於該晶片上方，該疏水透氣膜的該埋設部位在該通孔的周圍，且該埋設部的朝向與背向該晶片的表面都被該蓋本體覆蓋。
如請求項3所述的晶片封裝結構的透氣封裝蓋，其中該晶片封裝結構還包括一基座及設置於該基座上的一晶片，該疏水透氣膜懸浮於該晶片上方，該疏水透氣膜的該通孔部的朝向與及背向該晶片的表面都未被該蓋本體覆蓋。
如請求項1所述的晶片封裝結構的透氣封裝蓋，其中該些定位孔位於該通孔的兩相反側。
如請求項1所述的晶片封裝結構的透氣封裝蓋，其中該疏水透氣膜還包括貫穿該膜本體的多個缺口，該些缺口鄰近該膜本體的邊緣且埋設於該蓋本體內。
如請求項9所述的晶片封裝結構的透氣封裝蓋，其中該些缺口位於該通孔的兩相反側。
如請求項2所述的晶片封裝結構的透氣封裝蓋，其中該晶片是氣體感測晶片。
如請求項1所述的晶片封裝結構的透氣封裝蓋，其中該疏水透氣膜上塗有聚四氟乙烯。
如請求項1所述的晶片封裝結構的透氣封裝蓋，其中該晶片封裝結構還包括一基座及設置於該基座上的一晶片，其中該疏水透氣膜懸浮於該晶片上方，而該防水透氣膜的在該通孔的周圍的部分的朝向該晶片的表面未被該蓋本體覆蓋，而該防水透氣膜的在該通孔的周圍的部分的背向該晶片的表面被該蓋本體覆蓋。
一種晶片封裝結構的透氣封裝蓋的製造方法，包括：提供一疏水透氣膜；以及使液態的封裝材料固化成一蓋本體，其中一通孔形成於該蓋本體且貫穿該蓋本體，該疏水透氣膜遮蔽該通孔，該疏水透氣膜的多個定位孔埋設於該蓋本體內，且該蓋本體的多個孔錨定部分別位於該些定位孔內。
如請求項14所述的晶片封裝結構的透氣封裝蓋的製造方法，其中使液態的封裝材料固化成該蓋本體且該疏水透氣膜的該些定位孔埋設於該蓋本體內的步驟是執行一埋入射出成型製程。
如請求項14所述的晶片封裝結構的透氣封裝蓋的製造方法，其中使液態的封裝材料固化成該蓋本體且該疏水透氣膜的該些定位孔埋設於該蓋本體內的步驟包括：提供一下模具，其中該下模具具有多個定位銷；將該疏水透氣膜藉由該些定位銷而定位於該下模具上；將一上模具與該下模具合模，以於該上模具與該下模具內形成與一注入通道連通的一成型腔，其中該上模具與該下模具還形成一封閉腔，該封閉腔隔絕於該成型腔與該注入通道；從該注入通道向該成型腔注入液態的封裝材料並使其固化為該蓋本體，其中該通孔形成於該封閉腔，且該封裝材料通過該些定位孔；以及使該蓋本體脫膜。
如請求項14所述的晶片封裝結構的透氣封裝蓋的製造方法，其中該疏水透氣膜的多個缺口位於該疏水透氣膜的邊緣，該蓋本體的多個缺口錨定部分別位於該些缺口內。
如請求項14所述的晶片封裝結構的透氣封裝蓋的製造方法，其中該疏水透氣膜經塗覆聚四氟乙烯。