[发明专利]具有静电放电防护的感测芯片封装及其制造方法

说明书

技术领域

本发明关于一种芯片封装及制造该芯片封装的方法，特别是关于一种感测芯片封装，其具有强化静电放电(Electro-Static Discharge，ESD)防护能力，以及制造该感测芯片封装的方法。

背景技术

集成电路很容易受到静电放电损害，这种损害可能于制造过程中、运输中或不可操控的情况或使用环境下发生。许多静电放电标准，如人体放电模式(Human Body Model，HBM)、机器放电模式(Machine Model，MM)，及充电组件模式(Charged Device Model，CDM)，已被建立用来确认电子设备于制造过程中的性能与强健性。遵从上述静电放电标准的程序，如封装、运输、放置及焊接，都在该设备暴露于静电放电状况受到限制的环境中执行。这些标准确保了集成电路能于制成过程中免于静电放电损伤，并接着组装为一个系统。然而，现今系统中某些重要的改变增加了其中静电放电损害的可能性。制程的小型化与相应几何结构改变导致提供充足的在芯片防护非常困难，改变应用环境造成对更高的静电放电防护需求。举例来说，笔记本电脑、智能型手机、USB随身碟，以及其它的手持设备都使用于不可控制的环境中，而人们在该环境接触输入╱输出接脚及╱或感测组件(某些感测集成电路)。这些原因导致了额外系统层级的静电放电保护设计对裸露组件来说越来越重要。

一种用于裸露的感测集成电路(如指纹感测芯片)的常见应用技术说明于第1图中。一指纹感测芯片10设计上具有一静电放电保护结构接近上表面(如一静电放电格网)。至少一静电放电保护焊垫11连接到该静电放电保护结构且用于导通由静电放电来源，如手指，诱发的静电放电电流。静电放电保护焊垫将不会用来传输讯号以操作指纹感测芯片10。当指纹感测芯片10装设到一印刷电路板12上时，印刷电路板12上必须有一个对应的静电放电释放接点13。静电放电保护焊垫11由一结合线14连接到静电放电释放接点13。在所有焊垫都连接到对应的接点后，其间连接的所有的焊垫、接点与结合线都被一模制化合物15(封装到一系统中)所密封。这种技术很容易实现。如果一静电放电源(如人体手指)放置于指纹感测芯片10的表面，累积的电荷将经由静电放电保护结构被释放到印刷电路板12，进一步到外部环境、静电放电保护焊垫11、结合线14及静电放电释放接点13中。如果该静电放电源接触到大部分的密封区域，因不导电材料很厚，可以抵御导致绝缘击穿的电应力，封装的指纹感测芯片可免于静电放电危害。如果静电放电源接近输入╱输出结合线16弯弧的最高点，在该处模制化合物很薄，静电放电应力很高以致模制化合物中的电击穿可能会发生(类似避雷针的情况)，进一步让静电放电电流有机会经由输入╱输出焊垫17攻击指纹感测芯片。从而，输入╱输出结合线16弯弧最高点的四周区域易伤及封装指纹感测芯片静电放电的防护能力。

为了解决上述问题，已有多篇前案提出相关的解决之道。请参阅第2图。一种指纹传感器的封装及其方法揭露于美国专利第8,736,001号中。一指纹传感器30包括一基板35、安装于基板35上的一指纹感测芯片34，及耦接该基板35与指纹感测芯片34的结合线32。指纹感测芯片34包括一指纹感测区于上表面。指纹传感器30包括一封装层33封装该指纹感测芯片34并覆盖该指纹感测区。封装层33包括一凹陷部37，用于接收使用者的手指。封装层33也包括一周边凸缘部38于基板35之上并环绕该指纹感测芯片34与结合线32。指纹传感器30包括一表框31于封装层上。该表框31可耦接到电路以作为一驱动电极，提供驱动电压到用户的手指。指纹传感器30包括导电线路36于基板35之上，用以耦接该表框31。表框31可包括一金属或另一导电材料。在某些例子中，静电放电防护电路可耦接到表框31。表框31被固定在封装材料的最上表面(比结合线最高点的高度还高)，而该封装材料意味感测区域表面与表框的上表面间的高差受限于结合线32的环高，而结合线32在正常情形下约100μm。使用表框31可保护指纹感测芯片34，免于机械性及╱或电子性的破坏。然而，表框31造成指纹传感器30一个额外的厚度，从而不适合需要扁及╱或薄外观的产品，如芯片卡或智能型手机。指纹感测芯片34必须包括表框31，因而增加了成本且限制了指纹感测芯片34的外观。