專利名稱：具微機電元件的封裝件及其制造方法
技術領域：
本發明有關一種半導體封裝件，尤指一種具微機電元件的半導體封裝件。
背景技術：
微機電系統(Micro Electro Mechanical System, MEMS)是一種兼具電子與機械功能的微小裝置，在制造上則通過各種微細加工技術來達成，可將微機電元件設置于芯片的表面上，且以保護罩或底膠進行封裝保護，而得到一微機電封裝結構。請參閱圖IA至圖1D，現有具微機電元件的封裝結構的各式實施例的剖視示意圖。如圖IA所示，揭露于第6，809，412號美國專利者，其先于基板10上設置芯片14，且該芯片14上具有微機電元件141，再將該芯片14以導線11電性連接該基板10，最后于該基板10上設置玻璃蓋體12，以封蓋該芯片14、微機電元件141及導線11。 如圖IB所示，揭露于第6，303，986號美國專利者，其先于具有微機電元件141的芯片14上設置玻璃蓋體12，以封蓋該微機電元件141，再將該芯片14設于承載用的導線架10’上，接著以導線11電性連接該導線架10’與芯片14，最后以封裝材15包覆導線架10’、導線11、蓋體12與芯片14。然而，上述現有的封裝結構均具有承載件(如圖IA的基板10與圖IB的導線架10’)，導致增加整體結構的厚度，而無法滿足微小化的需求。因此，遂發展出一種無承載件的封裝結構。如圖IC所示的無承載件的封裝結構，在第7，368，808號美國專利中，先于具有電性連接墊140及微機電元件141的芯片14上設置具有導電通孔120的玻璃蓋體12，以封蓋該微機電元件141，且該導電通孔120兩側具有接觸墊122，內側的接觸墊122對應連接該電性連接墊140，而外側的接觸墊122上則形成有焊球16，以使該芯片14通過該焊球16連接至其他電子元件。如圖ID所示的第6，846，725號美國專利的封裝結構，先于具有電性連接墊140及微機電元件141的芯片14上設置具有導電通孔120的玻璃蓋體12，以封蓋該微機電元件141，且該電性連接墊140上具有焊錫凸塊142，而該導電通孔120兩側具有接觸墊122，令內側的接觸墊122對應連接該焊錫凸塊142，使該芯片14通過外側的該接觸墊122連接至其他電子元件。然而，上述現有的封裝結構雖無承載件而可滿足微小化的需求，但于設置該蓋體12前，需先于該蓋體12中制作導電通孔120，不僅玻璃鉆孔的成本高，且該導電通孔120兩側的接觸墊122容易發生對位不精準或結合不穩固，導致電性連接不良，進而影響該芯片14外接電子元件的品質。因此，如何避免上述現有技術的種種問題，實為當前所要解決的目標。
發明內容
為克服現有技術的問題，本發明的主要目的在于提供一種具微機電元件的封裝件及其制造方法，可降低該封裝件的整體厚度，而達到微小化的目的。該具微機電元件的封裝件，包括保護層，具有相對的第一表面及第二表面、以及多個連通該第一及第二表面的開口 ；形成于該保護層的開口中的導體；形成于該保護層的第一表面與該導體上且電性連接該導體的電性接觸墊；設于該電性接觸墊上，且電性連接該電性接觸墊的微機電芯片；以及形成于該保護層上方封裝膠體，以包覆該微機電芯片，令該導體外露于該保護層的第二表面與該封裝膠體。本發明還提供一種具微機電元件的封裝件的制造方法，包括提供一承載板；形成具有相對的第一表面及第二表面的保護層于該承載板上，其中，該保護層的第二表面結合至該承載板上，且該保護層上形成有連通該第一及第二表面以外露出該承載板的部分表面的多個開口 ；形成導體于該保護層的開口中；形成電性接觸墊于該保護層的第一表面與導體上，且該電性接觸墊電性連接該導體；設置微機電芯片于該電性接觸墊上，且該微機電 芯片電性連接該電性接觸墊；形成封裝膠體于該保護層的第一表面上方，令該封裝膠體包覆該微機電芯片；以及移除該承載板，令該導體外露于該保護層的第二表面。前述的封裝件及其制造方法中，可植接焊球于該導體的外露表面上。前述的封裝件及其制造方法中，可形成阻焊層于該保護層的第一表面上，且外露該電性接觸墊。此外，前述的封裝件及其制造方法中，可形成導電凸塊于該電性接觸墊或該微機電芯片上，令該導電凸塊連接該微機電芯片與該電性接觸墊。由上可知，本發明的具微機電元件的封裝件及其制造方法，通過移除該承載板，使該封裝件中未具有如現有技術中的基板或導線架等過厚的承載件，所以可降低該封裝件的整體厚度，而達到微小化的目的。另外，通過該封裝膠體取代現有蓋體，且通過在該保護層中形成導體，可免除于蓋體上進行鉆孔的工藝，不僅工藝簡單而易于實施，且因工藝步驟減少而降低制作成本。此外，本發明的制造方法為晶片級封裝(wafer-level packaging),所以無需使用例如現有基板或導線架，而可減少許多不必要的步驟，因而大幅縮短生產時程，以降低成本。
圖IA至圖ID為現有具微機電元件的封裝結構的各式實施例的剖視示意圖；以及圖2A至圖21為本發明具微機電元件的封裝件的制造方法的剖面示意圖；其中，圖2D’為圖2D的另一實施例，圖2F’為圖2E的另一實施方式，圖2F”為圖2F及圖2F’的另一實施例，圖2H’為圖2H的另一實施例。主要元件符號說明
10基板10’導線架
11導線12蓋體
120導電通孔122接觸墊
14芯片140電性連接墊 141微機電元件142焊錫凸塊
15封裝材16，28焊球
2，2’封裝件20承載板
21保護層
21a上表面(第一表面)
21b下表面(第二表面)210，240，240’開口
22導體22a上端面 22b下端面23電性接觸墊
24阻焊層25，25’導電凸塊 26微機電芯片27封裝膠體
L切割線。
具體實施例方式以下通過特定的具體實施例說明本發明的實施方式，熟悉本領域的技術人員可由本說明書所揭示的內容輕易地了解本發明的其他優點及功效。須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉本領域的技術人員進行了解與閱讀，并非用以限定本發明可實施的限定條件，所以不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整，在 不影響本發明所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發明所揭示的技術內容得能涵蓋的范圍內。同時，本說明書中所引用的如“上表面”、“下表面”、“上端面”、“下端面”及“一”等用語，也僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發明可實施的范圍，其相對關系的改變或調整，在無實質變更技術內容下，也當視為本發明可實施的范疇。請參閱圖2A至圖21，其為本發明具微機電元件的封裝件的制造方法的剖面示意圖。如圖2A所示，提供一承載板20，接著形成一保護層21于該承載板20上，該保護層21具有上表面(第一表面)21a及下表面(第二表面)21b,且該保護層21的下表面21b結合至該承載板20上。于本實施例中，該承載板20為金屬板，而形成該保護層21的材質為非導電材質，如介電材、半導體材、防焊材及絕緣材。接著，再利用圖案化工藝，經阻層、曝光及顯影等步驟，以于該保護層21上蝕刻形成多個開口 210以外露出該承載板20的部分表面，而該開口 210連通該上表面21a及下表面 21b。如圖2B所示，通過電鍍或無電解電鍍的方式，形成導體22于該保護層21的開口210中，且該導體22具有上端面22a與下端面22b ;于本實施例中，形成該導體22的材質為銅材。
如圖2C所示，利用圖案化工藝，且以電鍍或無電解電鍍的方式，形成多個電性接觸墊23于該保護層21的上表面21a與導體22的上端面22a上，且該電性接觸墊23電性連接該導體22。如他2D所示,形成一阻焊層(solder mask) 24于該保護層21的第一表面21a與電性接觸墊23上，且于該阻焊層24上形成多個開口 240，該些開口 240的形式為SMD (soldermask defined)，令該電性接觸墊23的部分上表面外露于該阻焊層24開口 240。于另一實施例中，如圖2D’所示,該些開口 240’的形式可為NSMD(non_solder maskdefined)，令該電性接觸墊23的全部上表面與側表面及其周圍的保護層21上表面21a均外露于該阻焊層24開口 240’。如圖2E所示，形成導電凸塊25于該阻焊層24開口 240中的電性接觸墊23上；于本實施例中，形成該導電凸塊25的材質為金材或焊錫材料。 如圖2F所不，設置至少一微機電芯片26于該導電凸塊25上，且該微機電芯片26通過該導電凸塊25電性連接該電性接觸墊23。所述的微機電芯片26可為陀螺儀(gyroscope)、加速度計(Accelerometer)或射頻(RF)件。如圖2F’所不，于另一實施實施例中，可將該導電凸塊25’先形成于該微機電芯片26上，令該微機電芯片26通過該導電凸塊25’接置該電性接觸墊23。如圖2F”所示，于上述兩實施例實施例中，也可不形成阻焊層(即省略圖2D的工藝)，而直接將該微機電芯片26通過該導電凸塊25，25’接置于該電性接觸墊23上。如圖2G所示，形成封裝膠體27于該阻焊層24上，令該封裝膠體27包覆該微機電芯片26。如圖2H所示，移除該承載板20，令該導體22的下端面22b外露于該保護層21的下表面21b。接著，視需求沿切割線L(如圖2G所示)進行切單工藝，以取得單一個封裝件2。如圖2H’所示，若經由圖2F”的工藝，將制作出不具有阻焊層24的封裝件2’。因此，本發明提供一種具微機電元件的封裝件2’，包括具有上表面21a及下表面21b的保護層21，且該保護層21還具有多個連通該上、下表面21a，21b的開口 210 ;形成于該開口 210中的導體22 ;形成于該保護層21的上表面21a與該導體22上且電性連接該導體22的電性接觸墊23 ;設于該電性接觸墊23上且電性連接該電性接觸墊23的微機電芯片26 ;以及形成于該保護層21上方以包覆該微機電芯片26的封裝膠體27，令該導體22外露于該保護層21的下表面21b與該封裝膠體27。于另一實施實施例中，該封裝件2還包括阻焊層24，形成于該保護層21的上表面21a，且該阻焊層24具有多個開口 240’，令該電性接觸墊23全部外露于該阻焊層24開口240，以接置該微機電芯片26 ;或者阻焊層24形成于該保護層21的上表面21a與電性接觸墊23上，并外露部分電性接觸墊23。其中，該封裝膠體27形成于該阻焊層24上。于上述兩種型態的封裝件2，2’中，還包括導電凸塊25，設于該電性接觸墊23與該微機電芯片26之間，以接置該電性接觸墊23與該微機電芯片26。另外，如圖21所示，可依需求植接焊球28于該導體22的下端面22b上。綜上所述，本發明的具微機電元件的封裝件2,2，及其制造方法，通過移除該承載板20，以降低該封裝件2,2，的整體厚度，而達到微小化的目的。
另外，通過該封裝膠體27包覆該微機電芯片26，且于該保護層21中形成導體22，以免除如現有技術中的于覆蓋件上進行鉆孔的工藝，所以有效降低制作成本。上述實施例僅用以例示性說明本發明的原理 及其功效，而非用于限制本發明。任何熟悉本領域的技術人員均可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明的權利保護范圍，應如權利要求書所列。
權利要求
1.一種具微機電兀件的封裝件，包括 保護層，具有相對的第一表面及第二表面、以及多個連通該第一及第二表面的開口 ； 導體，形成于該保護層的開口中； 電性接觸墊，形成于該保護層的第一表面與該導體上，且電性連接該導體； 微機電芯片，設于該電性接觸墊上，且電性連接該電性接觸墊；以及封裝膠體，形成于該保護層上方，以包覆該微機電芯片，令該導體外露于該保護層的第二表面與該封裝膠體。
2.根據權利要求I所述的具微機電元件的封裝件，其特征在于，該保護層為非導電材質。
3.根據權利要求I所述的具微機電元件的封裝件，其特征在于，該導體為銅材。
4.根據權利要求I所述的具微機電元件的封裝件，還包括焊球，植接于該導體的外露表面上。
5.根據權利要求I所述的具微機電元件的封裝件，還包括阻焊層，形成于該保護層的第一表面上，且該阻焊層具有多個開口，令該電性接觸墊外露于該阻焊層開口，以供接置該微機電芯片。
6.根據權利要求5所述的具微機電元件的封裝件，其特征在于，該封裝膠體形成于該阻焊層上。
7.根據權利要求I所述的具微機電元件的封裝件，還包括導電凸塊，設于該電性接觸墊與該微機電芯片之間，以連接該電性接觸墊與該微機電芯片。
8.根據權利要求7所述的具微機電元件的封裝件，其特征在于，該導電凸塊為金材或焊錫材料。
9.一種具微機電元件的封裝件的制造方法，包括 提供一承載板； 形成具有相對的第一表面及第二表面的保護層于該承載板上，其中，該保護層的第二表面結合至該承載板上，且該保護層上形成有連通該第一及第二表面以外露出該承載板的部分表面的多個開口； 形成導體于該保護層的開口中； 形成電性接觸墊于該保護層的第一表面與導體上，且該電性接觸墊電性連接該導體； 設置微機電芯片于該電性接觸墊上，且該微機電芯片電性連接該電性接觸墊； 形成封裝膠體于該保護層的第一表面上方，令該封裝膠體包覆該微機電芯片；以及 移除該承載板，令該導體外露于該保護層的第二表面。
10.根據權利要求9所述的具微機電元件的封裝件的制造方法，其特征在于，該承載板為金屬板。
11.根據權利要求9所述的具微機電元件的封裝件的制造方法，其特征在于，該保護層為非導電材質。
12.根據權利要求9所述的具微機電元件的封裝件的制造方法，其特征在于，該導體為銅材。
13.根據權利要求9所述的具微機電元件的封裝件的制造方法，還包括植接焊球于該導體的外露表面上。
14.根據權利要求9所述的具微機電元件的封裝件的制造方法，還包括于設置該微機電芯片之前，先形成阻焊層于該保護層的第一表面上，且于該阻焊層上形成多個開口，令該電性接觸墊外露于該阻焊層開口。
15.根據權利要求14所述的具微機電元件的封裝件的制造方法，其特征在于，該封裝膠體形成于該阻焊層上。
16.根據權利要求9所述的具微機電元件的封裝件的制造方法，還包括形成導電凸塊于該電性接觸墊上，以連接該微機電芯片。
17.根據權利要求9所述的具微機電元件的封裝件的制造方法，其特征在于，該微機電芯片上具有導電凸塊，以令該微機電芯片通過該導電凸塊接置于該電性接觸墊上。
18.根據權利要求16或17所述的具微機電元件的封裝件的制造方法，其特征在于，該導電凸塊為金材或焊錫材料。
全文摘要
本發明涉及一種具微機電元件的封裝件及其制造方法，其中，該具微機電元件的封裝件包括具有貫穿的開口的保護層、形成于該開口中的導體、形成于該保護層與導體上的電性接觸墊、設于該電性接觸墊上的微機電芯片、形成于該保護層上且包覆該微機電芯片的封裝膠體。本發明通過于保護層上直接設置微機電芯片，而無需使用晶片或線路板等過厚的承載件，所以可降低該封裝件的整體厚度，而達到微小化的目的。
文檔編號B81B7/00GK102774804SQ20111014527
公開日2012年11月14日 申請日期2011年5月24日 優先權日2011年5月12日
發明者柯俊吉, 詹長岳, 邱世冠, 黃建屏 申請人:矽品精密工業股份有限公司