采用墊塊預(yù)防指紋傳感芯片傾斜的封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了采用墊塊預(yù)防指紋傳感芯片傾斜的封裝結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括：至少一個基板，基板上至少放置一個指紋傳感芯片，指紋傳感芯片與基板之間至少含有一個墊塊，指紋傳感芯片感應(yīng)區(qū)域正上方放置保護(hù)蓋板，所述保護(hù)蓋板下表面至少含有一個墊塊存在于指紋傳感芯片與保護(hù)蓋板之間。本實(shí)用新型通過在指紋傳感芯片與保護(hù)蓋板底部增加墊塊結(jié)構(gòu)，能夠有效預(yù)防指紋傳感芯片使用其他柔性介質(zhì)層而出現(xiàn)傾斜導(dǎo)致局部成像效果差的問題。
【專利說明】
采用墊塊預(yù)防指紋傳感芯片傾斜的封裝結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種指紋傳感芯片的封裝結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年來，隨著半導(dǎo)體技術(shù)及市場需求的不斷推進(jìn)，芯片封裝技術(shù)發(fā)展的日新月異，以及新型指紋識別系統(tǒng)的不斷涌現(xiàn)，電子市場上尤其是手機(jī)、電腦、門禁、考勤系統(tǒng)等領(lǐng)域均出現(xiàn)了各式各樣的指紋識別系統(tǒng)，然而更多的指紋識別系統(tǒng)也只處在研發(fā)階段，工藝方面尚不成熟，仍有許多需要優(yōu)化和改善的地方。
[0003]目前市場主流指紋封裝器其主要識別機(jī)理分為:光學(xué)指紋識別、電容指紋識別等。其中，光學(xué)指紋識別技術(shù)發(fā)展最早，價格低廉被廣泛應(yīng)用，但存在尺寸大，識別效果差等缺陷；電容式指紋識別技術(shù)是基于20世紀(jì)90年代后期，半導(dǎo)體硅電容效應(yīng)技術(shù)的成熟化發(fā)展起來的一項(xiàng)技術(shù)，利用手指指紋線的脊和谷相對于平滑的硅傳感器之間的電容差，將這一差值再傳變成電信號，同時在經(jīng)過相應(yīng)處理，便形成完整指紋圖像，具有成像效果好，體積小的特點(diǎn)。
[0004]指紋傳感芯片作為電容式指紋識別系統(tǒng)中最重要的部件，其主要封裝結(jié)構(gòu)可分為裸露式和全包封式結(jié)構(gòu)，裸露式即指紋傳感芯片感應(yīng)區(qū)域在最終的封裝成品中是裸露在塑封體之外的，然后通過模組組裝過程，在芯片表面貼裝保護(hù)裝置即陶瓷、玻璃、藍(lán)寶石等，從而將芯片感應(yīng)區(qū)域保護(hù)起來，以防止手指在按壓感應(yīng)過程中損壞芯片；而全包封式結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)芯片封裝結(jié)構(gòu)類似，通過塑封料將芯片全部包封起來，以起到保護(hù)芯片的作用。
[0005]對于全包封式結(jié)構(gòu)，其芯片感應(yīng)區(qū)上表層塑封體厚度有嚴(yán)格要求，需要厚度薄、平整、介電常數(shù)高等特性，此塑封體的作用亦是為了保護(hù)指紋芯片不受損傷。基于此結(jié)構(gòu)，芯片表面塑封體厚度及一致性需要嚴(yán)格管控，但此結(jié)構(gòu)指紋指紋傳感芯片貼裝所使用材料主要為軟性粘接材料，過程中難免會出現(xiàn)傾斜的問題，所以此結(jié)構(gòu)的特殊要求在封裝過程中受工藝制程能力影響較大，如果出現(xiàn)指紋傳感芯片傾斜，則會造成嚴(yán)重影響芯片成像效果。
[0006]而對于裸露式指紋芯片封裝結(jié)構(gòu)，在完成裸露封裝后，會在指紋傳感芯片表面貼裝蓋板，以保護(hù)指紋芯片不受損傷，而此過程在指紋芯片模組組裝過程中完成。但此方式也存在一定問題:封裝完成后，芯片感應(yīng)區(qū)暴漏在外，在運(yùn)輸或裝配過程中表面易受到刮蹭或沾污的風(fēng)險，最終影響成像效果，損失良率。而且在模組廠家進(jìn)行蓋板貼裝，會導(dǎo)致指紋識別器生產(chǎn)復(fù)雜化。而如果將蓋板貼裝和封裝結(jié)合起來，即在塑封前就將保護(hù)蓋板貼裝在指紋芯片上，塑封過程中就會將蓋板連同芯片一起封裝起來，模組過程就不用在再指紋傳感芯片表面貼保護(hù)蓋板，這樣就會簡化整個生產(chǎn)過程，有利于降低生產(chǎn)成本。但此方式同樣存在如下問題:芯片和保護(hù)蓋板粘貼均需要使用軟性粘接材料，保護(hù)蓋板貼裝傾斜和指紋傳感芯片貼裝傾斜等異常難免會產(chǎn)生，而這些異常均會導(dǎo)致指紋感應(yīng)成像效果差，良率低下的問題。
[0007]為了解決以上平整度，貼裝傾斜度難控制的問題，需要尋找新的解決方案，改善成像效果差，良率低下的問題?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型的方案主旨是在芯片與基板之間，保護(hù)蓋板與指紋芯片之間增加墊塊，充分利用墊塊厚度均一、平整度及可實(shí)現(xiàn)性好的特點(diǎn)，將指紋芯片支撐在相對水平的層面上，避免在粘貼過程中出現(xiàn)傾斜，同樣支撐起保護(hù)蓋板在相對水平位置，避免發(fā)生傾斜，有效的防止了指紋芯片和保護(hù)蓋板在貼裝過程發(fā)生傾斜的風(fēng)險，保障成像測試效果，提高了封裝良率。
[0009]采用墊塊預(yù)防指紋傳感芯片傾斜的封裝結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括:至少一個基板，基板上至少放置一個指紋傳感芯片，指紋傳感芯片與基板之間至少含有一個墊塊，所述墊塊平整度優(yōu)良，所述指紋傳感芯片的焊盤面向上，至少有一根鍵合線與基板進(jìn)行互連，指紋傳感芯片與基板之間由介質(zhì)層填充，指紋傳感芯片感應(yīng)區(qū)域正上方放置保護(hù)蓋板，所述保護(hù)蓋板下表面至少含有一個墊塊存在于指紋傳感芯片與保護(hù)蓋板之間，所述墊塊平整度優(yōu)良，所述指紋傳感芯片與保護(hù)蓋板之間由高介電常數(shù)塑封料進(jìn)行填充，所述的基板上表面、指紋傳感芯片、墊塊、鍵合線及保護(hù)蓋板被塑封料包封，其中，保護(hù)蓋板上表面裸露，與塑封料表面接近同一平面。
[0010]所述基板為有機(jī)基板或引線框架。
[0011 ] 所述指紋傳感芯片為電容式指紋傳感芯片或者距離感應(yīng)芯片。
[0012]所述墊塊材料組成是有機(jī)成份層的可光刻干膜、樹脂材料或無機(jī)成份層的硅，所述指紋傳感芯片與基板之間的墊塊和指紋傳感芯片與保護(hù)蓋板之間的墊塊材料組成相同或者不同。
[0013]所述指紋傳感芯片與基板之間的墊塊在貼裝前與基板或指紋傳感芯片固定為一體，或者與基板或指紋傳感芯片不固定為一體，非一體結(jié)構(gòu)相互之間通過環(huán)氧樹脂類粘接劑粘接。
[0014]所述鍵合線為銅線、鋁線或金線。
[0015]所述指紋傳感芯片與基板之間介質(zhì)層是環(huán)氧塑封料或環(huán)氧樹脂類材料。
[0016]所述保護(hù)蓋板材質(zhì)的介電常數(shù)大于3、硬度大于4H、粗糙度小于2um。
[0017]所述的保護(hù)蓋板為玻璃、藍(lán)寶石或者陶瓷材料。
[0018]所述指紋傳感芯片與保護(hù)蓋板之間的墊塊在貼裝前與保護(hù)蓋板為一體，或者與保護(hù)蓋板非一體，非一體結(jié)構(gòu)之間通過環(huán)氧樹脂類粘接劑粘接。
[0019]所述高介電常數(shù)塑封料的介電常數(shù)大于3。
【附圖說明】
[0020]圖1所述采用墊塊預(yù)防指紋傳感芯片傾斜的封裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2基板不意圖。
[0022]圖3基板表面貼裝墊塊示意圖。
[0023]圖4墊塊上層貼裝指紋傳感芯片&壓焊示意圖。
[0024]圖5指紋傳感芯片感應(yīng)區(qū)上層貼裝保護(hù)蓋板示意圖。
[0025]圖6裸芯塑封示意圖。
[0026]圖7保護(hù)蓋板示意圖。
[0027]圖8保護(hù)蓋板表面貼膜(可光刻)示意圖。
[0028]圖9保護(hù)蓋板表面干膜曝光不意圖。
[0029]圖10保護(hù)蓋板表面干膜顯影處理示意圖。
[0030]圖11指紋傳感芯片貼裝(常規(guī)上芯工藝畫膠、貼裝芯片)&壓焊示意圖。
[0031]圖12帶墊塊基板示意圖。
[0032]圖13指紋傳感芯片貼裝&壓焊示意圖。
[0033]其中:I表示基板；1_1表示帶有墊塊基板；2表示金手指；3表示墊塊；3_1表示基板上塾塊；4、5、10表不粘接劑；6表不指紋傳感芯片；7表不鍵合線；8表不塾塊；9表不保護(hù)蓋板；11表示塑封料；12表示粘接膠；13表示可蝕刻干膜；13-1表示經(jīng)過曝光干膜。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合具體附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0035]如圖1所示，采用墊塊預(yù)防指紋傳感芯片傾斜的封裝結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括基板1，基板I上表面有用于打線的金手指2，基板I上表面通過粘接劑4粘接有墊塊3，墊塊3之上通過粘接劑5粘接有指紋傳感芯片6，指紋傳感芯片6通過鍵合線7與金手指2互連形成信號通路，指紋傳感芯片6上表面通過粘接劑10粘接有墊塊8，墊塊8固定在保護(hù)蓋板9上。指紋傳感芯片6與保護(hù)蓋板9之間和指紋傳感芯片6與基板I之間填充有塑封料11，指紋傳感芯片6、墊塊3、鍵合線7、墊塊8、金手指2、粘接劑4、粘接劑5、粘接劑10被塑封料11包裹。保護(hù)蓋板9上表面裸露在外，其余各面被塑封料11包裹。
[0036]金手指2是指紋傳感芯片6電信號通過鍵合線7與基板I互連的窗口，將鍵合線7通過壓焊連接在金手指2上，指紋傳感芯片6與鍵合線7與基板I直接就互相導(dǎo)通了。
[0037]采用墊塊預(yù)防指紋傳感芯片傾斜的封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，具體按照如下步驟進(jìn)行:
[0038]步驟一:準(zhǔn)備基板I，其上有金手指2，如圖2所不；
[0039]步驟二:在基板I表面貼裝墊塊3，墊塊3通過粘接劑4固定在基板I之上，如圖3所示；
[0040]步驟三:將指紋傳感芯片6通過粘接劑5貼裝在對應(yīng)墊塊3之上，如圖4所示；[0041 ] 步驟四:通過引線鍵合工藝，使用鍵合線7將指紋傳感芯片6信號與基板I上金手指2互連形成電路通路，如圖4所示；
[0042]步驟五:通過粘接劑10將帶有墊塊8的保護(hù)蓋板9貼裝在指紋傳感芯片6對應(yīng)感應(yīng)區(qū)域，如圖5所示；
[0043]步驟六:通過裸芯塑封工藝，用塑封料11將指紋傳感芯片6、鍵合線7及基板I上表面與保護(hù)蓋板9封裝起來，經(jīng)過切割工藝，將整條產(chǎn)品切割成單顆產(chǎn)品，如圖6所示。
[0044]其中，步驟五中帶有墊塊8的保護(hù)蓋板9的制作方法如下:
[0045]第一步:準(zhǔn)備原材料保護(hù)蓋板9，如圖7所示；
[0046]第二步:貼膜(可蝕刻)，在保護(hù)蓋板9原材料背部貼可蝕刻干膜13，如圖8所示；
[0047]第三步:曝光和顯影，應(yīng)用可蝕刻干膜13具有可曝光顯影特性進(jìn)行曝光處理，如圖9所示；
[0048]第四步:蝕刻，應(yīng)用蝕刻工藝將不需要的可蝕刻干膜13去除，留下經(jīng)過曝光干膜13-1，如圖10所示。
[0049]其中，就步驟二、步驟三的另一種制作方法為:
[0050]步驟二:在基板I表面涂粘接劑，將指紋感應(yīng)芯片6粘貼在指定區(qū)域，如圖11所不O
[0051]其中，就步驟一、步驟二、步驟三的另一種制作方法為:
[0052]步驟一:準(zhǔn)備帶有基板上墊塊3-1的基板1-1，此墊塊3-1由基板1_1表面綠油層組成，要求墊塊3-1厚度均一，在基板1-1制作過程形成，如圖12所示；
[0053]步驟二:在墊塊3-1上表面涂粘接劑，將指紋傳感芯片6粘貼在墊塊3-1之上，如圖13所示。
[0054]本實(shí)用新型通過在指紋傳感芯片與保護(hù)蓋板之間增加墊塊，可以有效預(yù)防指紋傳感芯片與保護(hù)蓋板之間粘接劑厚度不均一導(dǎo)致成像差的影響，提高成品良率。同樣此方法也可應(yīng)用于全包封式指紋傳感芯片的封裝工藝，將平整度良好的墊塊應(yīng)用于指紋傳感芯片與基板之間，保證芯片水平度，提高因芯片傾斜導(dǎo)致的成像效果差的問題，提高產(chǎn)品良率，此處就不再列舉說明。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.采用墊塊預(yù)防指紋傳感芯片傾斜的封裝結(jié)構(gòu)，其特征是，所述結(jié)構(gòu)包括:至少一個基板，基板上至少放置一個指紋傳感芯片，指紋傳感芯片與基板之間至少含有一個墊塊，所述墊塊平整度優(yōu)良，所述指紋傳感芯片的焊盤面向上，至少有一根鍵合線與基板進(jìn)行互連，指紋傳感芯片與基板之間由介質(zhì)層填充，指紋傳感芯片感應(yīng)區(qū)域正上方放置保護(hù)蓋板，所述保護(hù)蓋板下表面至少含有一個墊塊存在于指紋傳感芯片與保護(hù)蓋板之間，所述墊塊平整度優(yōu)良，所述指紋傳感芯片與保護(hù)蓋板之間由高介電常數(shù)塑封料進(jìn)行填充，所述的基板上表面、指紋傳感芯片、墊塊、鍵合線及保護(hù)蓋板被塑封料包封，其中，保護(hù)蓋板上表面裸露，與塑封料表面接近同一平面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用墊塊預(yù)防指紋傳感芯片傾斜的封裝結(jié)構(gòu)，其特征是，所述基板為有機(jī)基板或引線框架。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用墊塊預(yù)防指紋傳感芯片傾斜的封裝結(jié)構(gòu)，其特征是，所述指紋傳感芯片為電容式指紋傳感芯片或者距離感應(yīng)芯片。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用墊塊預(yù)防指紋傳感芯片傾斜的封裝結(jié)構(gòu)，其特征是，所述墊塊材料組成是有機(jī)成份層的可光刻干膜、樹脂材料或無機(jī)成份層的硅，所述指紋傳感芯片與基板之間的墊塊和指紋傳感芯片與保護(hù)蓋板之間的墊塊材料組成相同或者不同。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用墊塊預(yù)防指紋傳感芯片傾斜的封裝結(jié)構(gòu)，其特征是，所述指紋傳感芯片與基板之間的墊塊在貼裝前與基板或指紋傳感芯片固定為一體，或者與基板或指紋傳感芯片不固定為一體，非一體結(jié)構(gòu)相互之間通過環(huán)氧樹脂類粘接劑粘接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用墊塊預(yù)防指紋傳感芯片傾斜的封裝結(jié)構(gòu)，其特征是，所述鍵合線為銅線、鋁線或金線。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用墊塊預(yù)防指紋傳感芯片傾斜的封裝結(jié)構(gòu)，其特征是，所述指紋傳感芯片與基板之間介質(zhì)層是環(huán)氧塑封料或環(huán)氧樹脂類材料。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用墊塊預(yù)防指紋傳感芯片傾斜的封裝結(jié)構(gòu)，其特征是，所述保護(hù)蓋板材質(zhì)的介電常數(shù)大于3、硬度大于4H、粗糙度小于2um。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用墊塊預(yù)防指紋傳感芯片傾斜的封裝結(jié)構(gòu)，其特征是，所述的保護(hù)蓋板為玻璃、藍(lán)寶石或者陶瓷材料。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用墊塊預(yù)防指紋傳感芯片傾斜的封裝結(jié)構(gòu)，其特征是，所述指紋傳感芯片與保護(hù)蓋板之間的墊塊在貼裝前與保護(hù)蓋板為一體，或者與保護(hù)蓋板非一體，非一體結(jié)構(gòu)之間通過環(huán)氧樹脂類粘接劑粘接。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用墊塊預(yù)防指紋傳感芯片傾斜的封裝結(jié)構(gòu)，其特征是，所述高介電常數(shù)塑封料的介電常數(shù)大于3。
【文檔編號】H01L21/50GK205508802SQ201520828718
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年10月23日
【發(fā)明人】李濤濤, 于大全, 劉宇環(huán)
【申請人】華天科技（西安）有限公司