[發(fā)明專利]一種有垂直通孔的埋入式傳感芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410843211.1
• 申請(qǐng)日: 2014-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104485320A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龐誠(chéng);于大全
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華天科技（西安）有限公司
• 主分類號(hào): H01L23/488
• 分類號(hào): H01L23/488;H01L23/498;H01L23/49;H01L21/60;G06K9/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

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)

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(shí)別芯片的出現(xiàn)就大大提高了上述產(chǎn)品的安全性。

對(duì)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(shí)別的外界刺激發(fā)生作用，產(chǎn)生芯片可以識(shí)別和處理的電信號(hào)。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(hào)可以被偵測(cè)。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(huì)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(duì)傳感芯片本身造成損傷，可靠性低。

為解決焊線高于傳感芯片表面影響傳感器性能問(wèn)題，國(guó)內(nèi)的匯頂科技股份有限公司提出了一種在傳感芯片邊緣制作臺(tái)階，將芯片表面焊盤通過(guò)導(dǎo)電層引至該臺(tái)階處，然后再進(jìn)行打線(CN201420009042)。該方式避免了焊線對(duì)感應(yīng)區(qū)域與封裝體外界的距離的影響，但是，在硅表面制作臺(tái)階工藝較為復(fù)雜，同時(shí)，對(duì)傳感芯片本身的刻蝕形成臺(tái)階、減薄、金屬布線等操作容易造成芯片損壞，或者產(chǎn)生微裂紋等缺陷使得產(chǎn)品的可靠性下降。

美國(guó)的蘋果公司公開(kāi)了一項(xiàng)傳感器封裝方面的專利(US20140285263A1)。其采用在硅基板上用沉積技術(shù)形成感應(yīng)區(qū)域。上述硅基板邊緣存在斜坡，以便于將感應(yīng)區(qū)域產(chǎn)生的電信號(hào)通過(guò)導(dǎo)電層引出。該傳感芯片的打線焊盤位于硅基板所在斜坡的下方，避免了焊線對(duì)感應(yīng)區(qū)域與封裝體外界的距離的影響，但是，同樣的，在硅基板上制造臺(tái)階、減薄、金屬布線成本高，良品率低，產(chǎn)品存在長(zhǎng)期可靠性風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)傳感芯片，特別是指紋識(shí)別類芯片提供了一種低成本、簡(jiǎn)單、可靠性高的封裝與互連集成方案，利用介質(zhì)材料對(duì)傳感芯片進(jìn)行包覆，并在介質(zhì)材料內(nèi)部形成通孔，將傳感芯片上的焊盤通過(guò)導(dǎo)電線路和介質(zhì)內(nèi)部填充導(dǎo)電材料的通孔引出到介質(zhì)背面的焊球，通過(guò)該焊球與外部進(jìn)行電互連。該方法避免了在芯片表面焊盤上打線，消除了焊線弧高對(duì)傳感芯片表面貼裝玻璃、藍(lán)寶石等保護(hù)蓋的影響，同時(shí)避免了對(duì)傳感芯片本身進(jìn)行刻槽、挖孔等操作。

本發(fā)明公開(kāi)的一種有垂直通孔的埋入式傳感芯片封裝結(jié)構(gòu)包括一個(gè)傳感芯片，其表面存在傳感器結(jié)構(gòu)部分和芯片焊盤，傳感其結(jié)構(gòu)部分上布有感應(yīng)區(qū)域；包覆傳感芯片的介質(zhì)材料，介質(zhì)材料內(nèi)部存在填充導(dǎo)電材料的通孔，位于介質(zhì)材料表面的導(dǎo)電線路和位于介質(zhì)材料內(nèi)部填充導(dǎo)電材料的通孔將傳感芯片表面的芯片焊盤引至介質(zhì)材料背面的焊球，該導(dǎo)電結(jié)構(gòu)將傳感芯片采集到的信號(hào)傳出，實(shí)現(xiàn)感應(yīng)功能。

一種有垂直通孔的埋入式傳感芯片封裝結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)具體包括：傳感芯片、傳感芯片焊盤、傳感器件結(jié)構(gòu)部分、介質(zhì)、導(dǎo)電線路、填充導(dǎo)電材料的通孔、焊球；所述傳感芯片可以是指紋識(shí)別芯片或其他傳感芯片，所述傳感芯片焊盤位于傳感芯片頂面，傳感器件結(jié)構(gòu)部分與傳感芯片焊盤位于同一表面，傳感芯片側(cè)面覆蓋有介質(zhì)，介質(zhì)內(nèi)部存在填充導(dǎo)電材料的通孔，所述通孔穿通介質(zhì)，介質(zhì)背面存在焊球，焊球通過(guò)導(dǎo)電線路和填充導(dǎo)電材料的通孔與傳感芯片焊盤連接。

該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是避免了對(duì)傳感芯片本身進(jìn)行刻蝕、布線，在介質(zhì)材料如模塑料上制作通孔工藝成熟簡(jiǎn)單，可以提高封裝產(chǎn)品良率，降低失效風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，通過(guò)該結(jié)構(gòu)，可以對(duì)該傳感芯片實(shí)施二次封裝，例如在傳感芯片表面貼裝玻璃或藍(lán)寶石，將介質(zhì)材料表面的金屬焊盤互連至PCB板等。

另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是制備這個(gè)結(jié)構(gòu)的方法借鑒扇出型晶圓級(jí)封裝(wafer?level?fanout?package,FOWLP)方法。在芯片加工完成之后，經(jīng)過(guò)測(cè)試分揀，進(jìn)行劃片，將確好傳感芯片(KGD)放置于承載圓片上，在利用塑模的方式拼成再配置晶圓，接著使用晶圓級(jí)封裝工藝進(jìn)行再布線和通孔制作等，最后切片即獲得封裝體。借助FOWLP工藝，可以降低工藝成本，尤其是采用大尺寸的的圓片或者面板來(lái)做承載片。

本發(fā)明公開(kāi)了一種有垂直通孔的埋入式傳感芯片封裝結(jié)構(gòu)的制備方法，所述方法包括：

步驟一：在承載硅圓片表面貼膠膜或涂覆聚合物粘結(jié)層材料；

步驟二：將已經(jīng)制作完傳感芯片焊盤和感應(yīng)區(qū)域的傳感芯片采用正面向下的方式放置于膠膜上，所述傳感芯片有若干個(gè)，傳感芯片之間有一定距離；

步驟三：介質(zhì)覆蓋在傳感芯片上，并整平介質(zhì)；

步驟四：將覆蓋傳感芯片的介質(zhì)從承載硅圓片上剝離，清除膠膜；