一種傳感芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及微電子封裝技術(shù)、傳感器技術(shù)以及芯片互聯(lián)等技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著終端產(chǎn)品的智能化程度不斷提高，各種傳感器芯片層出不窮。傳感芯片擴(kuò)展了智能手機(jī)、平板電腦等產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域，例如，指紋識別芯片的出現(xiàn)就大大提高了上述產(chǎn)品的安全性。對于傳感芯片，其最大的特征在于其芯片表面存在感應(yīng)區(qū)域，該區(qū)域與其所要識別的外界刺激發(fā)生作用，產(chǎn)生芯片可以識別和處理的電信號。該區(qū)域與外界刺激的距離要盡可能短，以使得產(chǎn)生的信號可以被偵測。
[0003]當(dāng)前很多的芯片工藝，芯片焊盤一般也位于同一表面，若采用焊線方式將芯片焊盤引出，焊線高度不可避免會抬升感應(yīng)區(qū)域與封裝體外界的距離。現(xiàn)有技術(shù)中，有一種解決方案是采用硅通孔的方式將傳感芯片表面的焊盤引至芯片背面，從而避免了在芯片上表面打線。但是硅穿孔技術(shù)成本極高，同時(shí)，該技術(shù)易對傳感芯片本身造成損傷，可靠性低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對傳感芯片，特別是指紋識別類芯片提供了一種低成本、可靠性高的封裝與互連集成方案。該方案直接在傳感芯片保護(hù)蓋背面上制作導(dǎo)電線路、焊盤凸塊和焊球，將傳感芯片與保護(hù)蓋背面上焊盤凸塊直接進(jìn)行貼裝形成電連接并底填保護(hù)，然后通過保護(hù)蓋背面的導(dǎo)電線路和焊球?qū)崿F(xiàn)與基板的電互連，最后對保護(hù)蓋和基板之間進(jìn)行填充保護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)對傳感芯片封裝體的整體保護(hù)。該結(jié)構(gòu)將傳感芯片通過保護(hù)蓋背面上的焊盤凸塊，導(dǎo)電線路和焊球直接引出，避免了對傳感芯片本身進(jìn)行刻槽、挖孔等操作，簡化了封裝流程；同時(shí)采用兩次填充保護(hù)，提高了產(chǎn)品封裝良率與可靠性；另外可以采用晶圓級工藝來制作保護(hù)蓋上的焊盤凸塊，導(dǎo)電線路和焊球，有效降低了整體封裝成本。
[0005]本發(fā)明公開的一種傳感芯片封裝結(jié)構(gòu)包括一個(gè)傳感芯片，其表面存在有傳感器件結(jié)構(gòu)部分和芯片焊盤部分；芯片保護(hù)蓋；基板。芯片保護(hù)蓋背面存在有導(dǎo)電線路，焊盤凸塊和焊球；通過該焊盤凸塊和導(dǎo)電線路可以將傳感芯片采集的信號引至兩側(cè)的焊球處，最后通過焊球?qū)⒉杉男盘栆鲋粱?，?shí)現(xiàn)感應(yīng)功能。
[0006]一種傳感芯片封裝結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括傳感芯片、傳感器件結(jié)構(gòu)部分、傳感芯片焊盤、底填材料、保護(hù)蓋、保護(hù)蓋背面導(dǎo)電線路、保護(hù)蓋背面焊盤凸塊、保護(hù)蓋背面焊球、填充介質(zhì)和基板；所述傳感芯片可以是指紋識別芯片或其他傳感芯片，所述傳感器件結(jié)構(gòu)部分位于傳感芯片頂面中間區(qū)域，所述傳感芯片焊盤位于傳感芯片頂部邊緣區(qū)域。保護(hù)蓋背面存在有導(dǎo)電線路，焊盤凸塊以及焊球。填充介質(zhì)填充于傳感芯片和保護(hù)蓋之間，覆蓋傳感器件結(jié)構(gòu)部分、傳感芯片焊盤、部分保護(hù)蓋背面導(dǎo)電線路以及保護(hù)蓋背面焊盤凸塊。傳感芯片焊盤、保護(hù)蓋背面導(dǎo)電線路、保護(hù)蓋背面焊盤凸塊、保護(hù)蓋背面焊球和基板相互連接形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。填充介質(zhì)填充于保護(hù)蓋和基板之間，覆蓋傳感芯片、保護(hù)蓋背面導(dǎo)電線路和保護(hù)蓋背面焊球。
[0007]所述保護(hù)蓋以圓片形式存在，材質(zhì)可以但不僅限于玻璃或藍(lán)寶石。
[0008]所述底填材料和填充介質(zhì)是塑封材料或者聚合物介質(zhì)材料。
[0009]所述導(dǎo)電線路、焊盤凸塊和焊球是鋁、鈦、銅、鎳、鈀、錫、鉛、銀、金中的一種或幾種組成。
[0010]該結(jié)構(gòu)將傳感芯片通過保護(hù)蓋背面上的焊盤凸塊，導(dǎo)電線路和焊球直接引出，避免了對傳感芯片本身進(jìn)行刻槽、挖孔等操作，簡化了封裝流程；同時(shí)采用兩次填充保護(hù)，提高了產(chǎn)品封裝良率與可靠性；另外可以采用晶圓級工藝來制作保護(hù)蓋上的焊盤凸塊，導(dǎo)電線路和焊球，有效降低了整體封裝成本。
[0011]本發(fā)明公開了一種傳感芯片封裝結(jié)構(gòu)的制備方法，所述方法包括:
[0012]步驟一:制備保護(hù)蓋；
[0013]步驟二:在上述保護(hù)蓋背面制作導(dǎo)電線路，并在該導(dǎo)電線路上相應(yīng)位置制作焊盤凸塊，使得導(dǎo)電線路和焊盤凸塊相互連接成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)；
[0014]步驟三:將傳感芯片通過傳感芯片焊盤貼裝于焊盤凸塊處，使得傳感芯片焊盤、保護(hù)蓋背面焊盤凸塊以及保護(hù)蓋背面導(dǎo)電線路相互連接形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)；
[0015]步驟四:在上述傳感芯片和保護(hù)蓋之間填入底填材料，使得底填材料覆蓋傳感芯片焊盤、保護(hù)蓋背面焊盤凸塊以及部分保護(hù)蓋背面導(dǎo)電線路；
[0016]步驟五:在上述保護(hù)蓋背面兩側(cè)，以部分保護(hù)蓋背面導(dǎo)電線路作為焊盤制作焊球，使得焊球和導(dǎo)電線路形成電連接；
[0017]步驟六:將上述保護(hù)蓋臨時(shí)鍵合于承載片上，對保護(hù)蓋的正面進(jìn)行減??；
[0018]步驟七:將上述保護(hù)蓋在適當(dāng)位置切割，然后使所述封裝結(jié)構(gòu)與承載片分離；
[0019]步驟八:將上述分割后帶保護(hù)蓋和傳感芯片的封裝體焊接至基板上，具體為保護(hù)蓋背面焊球?qū)?yīng)焊接至基板焊盤處，最終使得傳感芯片和基板形成電連接；
[0020]步驟九:在基板和保護(hù)蓋間填入填充介質(zhì)，使得填充介質(zhì)覆蓋傳感芯片、保護(hù)蓋背面導(dǎo)電線路和保護(hù)蓋背面焊球，最后切割成單個(gè)封裝體。
[0021]所述步驟一中保護(hù)蓋以圓片形式存在，材質(zhì)可以但不僅限于玻璃或藍(lán)寶石。
[0022]所述步驟二中保護(hù)蓋背面導(dǎo)電線路，保護(hù)蓋背面焊盤凸塊和步驟五中保護(hù)蓋背面焊球的制備是通過粘附層以及種子層物理氣相沉積、光刻膠涂覆、光刻、顯影、電鍍、去光刻膠、去種子層以及粘附層、助焊劑涂布、植球、印刷晶圓級半導(dǎo)體封裝工藝完成。
[0023]所述步驟三中貼裝方法可以是導(dǎo)電膠粘合或者助焊劑回流焊接。
[0024]所述步驟四中底填材料和步驟九中填充介質(zhì)的填充方法可以是點(diǎn)膠、注塑、旋涂、或壓合。
[0025]所述步驟六中承載片可以是硅膠、玻璃或者不銹鋼。
[0026]所述步驟六中減薄方法可以是研磨或者化學(xué)機(jī)械拋光。
[0027]所述步驟七和步驟九中切割方法為激光切割或機(jī)械切割。
[0028]所述步驟八中的焊接方法可以是倒裝回流焊接方法。
[0029]本發(fā)明公開了另外一種傳感芯片封裝結(jié)構(gòu)的制備方法，所述方法包括:
[0030]步驟一:制備保護(hù)蓋；
[0031]步驟二:在上述保護(hù)蓋背面制作導(dǎo)電線路，并在該導(dǎo)電線路上相應(yīng)位置制作焊盤凸塊，使得導(dǎo)電線路和焊盤凸塊相互連接成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)；
[0032]步驟三:在上述保護(hù)蓋背面兩側(cè)，以部分保護(hù)蓋背面導(dǎo)電線路作為焊盤制作焊球，使得焊球8、導(dǎo)電線路和焊盤凸塊相互連接成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)；
[0033]步驟四:將上述保護(hù)蓋臨時(shí)鍵合于承載片上，對保護(hù)蓋的正面進(jìn)行減?。?br>[0034]步驟五:將上述保護(hù)蓋在適當(dāng)位置分割，然后使所述封裝結(jié)構(gòu)與承載片分離；
[0035]步驟六:將傳感芯片通過傳感芯片焊盤貼裝于保護(hù)蓋背面焊盤凸塊處，使得傳感芯片焊盤、保護(hù)蓋背面焊盤凸塊、保護(hù)蓋背面導(dǎo)電線路以及保護(hù)蓋背面焊球相互連接成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)；
[0036]步驟七:在上述傳感芯片和保護(hù)蓋之間填入底填材料，使得底填材料覆蓋傳感芯片焊盤、保護(hù)蓋背面焊盤凸塊以及部分保護(hù)蓋背面導(dǎo)電線路；
[0037]步驟八:將上述帶保護(hù)蓋和傳感芯片的封裝體焊接至基板上，具體為保護(hù)蓋背面焊球?qū)?yīng)焊接至基板焊盤處，最終使得傳感芯片和基板形成電連接；
[0038]步驟九:在基板和保護(hù)蓋間填入填充介質(zhì)，使得填充介質(zhì)覆蓋傳感芯片、保護(hù)蓋背面導(dǎo)電線路和保護(hù)蓋背面焊球，最后切割成單個(gè)封裝體。
[0039]所述步驟一中保護(hù)蓋以圓片形式存在，材質(zhì)可以但不僅限于玻璃或藍(lán)寶石。
[0040]所述步驟二中保護(hù)蓋背面導(dǎo)電線路，保護(hù)蓋背