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。

目前典型的指紋識(shí)別傳感器芯片，包括半導(dǎo)體芯片，其上形成有用于感測(cè)的傳感器元件陣列作為感應(yīng)區(qū)域，其最大的特征在于其芯片表面的感應(yīng)區(qū)域與用戶手指發(fā)生作用，產(chǎn)生芯片可以感測(cè)的電信號(hào)。為了保證感測(cè)的精確度和靈敏度，該感應(yīng)區(qū)域與用戶手指的距離要求盡可能小，但限于當(dāng)前的芯片工藝，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，焊線高度不可避免的抬升了感應(yīng)區(qū)域與封裝體外界的距離。

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)傳感器元件陣列與封裝體外界的距離的影響。另外，美國(guó)的蘋果公司公開了一項(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。上述兩公開專利都需要在傳感芯片邊緣制作臺(tái)階或者凹槽、制作導(dǎo)電層和引線鍵合等工藝，工藝環(huán)節(jié)較多，且較為復(fù)雜。更重要的是，傳感芯片為脆性材料，極易在制作臺(tái)階或者凹槽工藝環(huán)節(jié)損壞而失效，良品率低，同時(shí)產(chǎn)品存在長(zhǎng)期可靠性風(fēng)險(xiǎn)。

為了解決傳感線芯片封裝上述良率和可靠性問(wèn)題，國(guó)內(nèi)的華天科技（西安）股份有限公司提供了一種低成本、簡(jiǎn)單、可靠性高的封裝與互連集成方案（cn201410794722），利用介質(zhì)材料對(duì)傳感芯片進(jìn)行包覆，并在介質(zhì)材料上形成低于芯片表面的溝槽，并將傳感芯片上的焊盤通過(guò)導(dǎo)電線路引出到溝槽，在溝槽面上的導(dǎo)電層通過(guò)焊線用來(lái)與外部進(jìn)行電互連，使得焊線高度低于芯片表面，避免了對(duì)傳感芯片本身進(jìn)行刻槽、挖孔等操作。在上述專利公開的封裝結(jié)構(gòu)中，介質(zhì)材料上的溝槽采用激光刻蝕或者切割刀切削方法形成，該方法的激光刻蝕或者刀片切割效率低、成本高，而且機(jī)械加工容易引起微裂紋、分層等缺陷，導(dǎo)致封裝良率下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)傳感器件結(jié)構(gòu)，特別是指紋識(shí)別類傳感器件提供了一種晶圓級(jí)（或面板級(jí)）、低成本、高集成度、高可靠性的封裝方案。借鑒扇出型晶圓級(jí)封裝（waferlevelfanoutpackage,fowlp）的制作方法，在傳感器芯片加工完成之后，經(jīng)過(guò)測(cè)試分揀，進(jìn)行劃片，將確好傳感器芯片（knowgooddie,kgd)放置于圓形承載片或者矩形承載片上，然后利用塑封工藝的方式拼成再配置晶圓或面板，接著使用晶圓工藝或者面板工藝進(jìn)行再布線層和加工，最后切片即獲得封裝結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明制作方法的優(yōu)點(diǎn)是直接在塑封工藝環(huán)節(jié)配置塑封凸塊實(shí)現(xiàn)塑封材料上溝槽的制作，不僅避免了對(duì)傳感器芯片本身進(jìn)行蝕刻或者刀片切割制作溝槽，而且避免了對(duì)介質(zhì)材料如塑封材料進(jìn)行激光切割或者刀片切割制作溝槽，本工藝成熟簡(jiǎn)單，成本低，可以提高封裝產(chǎn)品良率，降低傳感器芯片和塑封材料的破壞失效風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明制作方法的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，由于本發(fā)明制作形成的塑封材料上溝槽的存在，可有效控制引線鍵合用金屬導(dǎo)線的高度低于傳感器芯片表面，從而可以對(duì)傳感器芯片封裝實(shí)施二次封裝，可以直接在傳感器芯片表面貼裝高硬度、高介電常數(shù)的玻璃或藍(lán)寶石蓋片達(dá)到保護(hù)傳感器芯片的目的，有效降低了封裝整體厚度。

本發(fā)明公開了一種晶圓級(jí)（或面板級(jí)）傳感器芯片封裝的制作方法，所述制作步驟如下。

步驟一：在承載片表面配置粘貼材料，所述承載片可以為但不局限于硅、玻璃或者不銹鋼等材料，所述承載片可以為但不局限于8英寸、12英寸圓形承載片或者矩形承載片，所述粘貼材料的配置方法可以為但不局限于粘貼膠膜或者涂覆高分子聚合物粘結(jié)層材料。

步驟二：采用表面貼裝方式將表面具有傳感器元件陣列和至少一個(gè)焊盤的傳感器芯片正面向下配置于粘貼材料上，所述傳感器芯片至少一個(gè)，傳感器芯片之間保持一定距離。

步驟三：采用表面貼裝方式將塑封凸塊配置于粘貼材料上，所述塑封凸塊至少一個(gè)，塑封凸塊之間保持一定距離，所述塑封凸塊可以為但不局限于硅、玻璃或者不銹鋼等材料，所述塑封凸塊的形狀可以為但不局限于立方體、梯形柱或者具有曲面的三維形狀。

步驟四：采用塑封工藝將塑封材料覆蓋在傳感器芯片和塑封凸塊上，采用研磨、拋光等方式整平覆蓋在傳感器芯片上的塑封材料，所述塑封材料可以是但不局限于環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺等聚合物介質(zhì)材料，步驟三中所述塑封凸塊可以為塑封工藝所用塑封模具結(jié)構(gòu)的組成部分。

步驟五：剝離承載片，清除粘貼材料，裸露出傳感器芯片表面的傳感器元件陣列和焊盤，剝離塑封凸塊，裸露出塑封材料上形成的溝槽，所述溝槽位于傳感器芯片之間，所述溝槽表面低于傳感器芯片表面。

步驟六：依次采用涂覆光刻膠、曝光、顯影等光刻工藝，電鍍或者化學(xué)鍍等鍍層工藝在傳感器芯片表面、塑封材料表面及其溝槽表面配置導(dǎo)電線路，在溝槽表面配置再布線焊盤，所述導(dǎo)電線路的一端與傳感器芯片焊盤連接，所述導(dǎo)電線路的另一端與再布線焊盤連接，所述導(dǎo)電線路和再布線焊盤可以為但不局限于鈦、銅、鎳、金、鋁等單層或者多層金屬層。

步驟七：在塑封材料的溝槽中間部位進(jìn)行切割分離，形成單個(gè)的所述封裝。

本發(fā)明公開了一種晶圓級(jí)（或面板級(jí)）傳感器芯片封裝的制作方法，所述制作方法的主要步驟如下。

步驟一：在承載片表面配置粘貼材料，所述承載片可以為但不局限于硅、玻璃或者不銹鋼等材料，所述承載片可以為但不局限于8英寸、12英寸圓形承載片或者矩形承載片，所述粘貼材料的配置方法可以為但不局限于粘貼膠膜或者涂覆高分子聚合物粘結(jié)層材料。

步驟二：采用表面貼裝方式將表面具有傳感器元件陣列和至少一個(gè)焊盤的傳感器芯片正面向上配置于粘貼材料上，所述傳感器芯片至少一個(gè)，傳感器芯片之間保持一定距離。

步驟三：進(jìn)行塑封工藝，將配置有傳感器芯片的承載片放置于塑封模具中，所述塑封模具下表面具有塑封凸塊，所述塑封凸塊可以為塑封模具的組成部分，所述塑封凸塊至少一個(gè)，塑封凸塊之間保持一定距離，所述塑封凸塊可以為但不局限于硅、玻璃或者不銹鋼等材料，所述塑封凸塊的形狀可以為但不局限于立方體、梯形柱或者具有曲面的三維形狀，填充塑封材料包覆傳感器芯片，所述塑封材料可以是但不局限于環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺等聚合物介質(zhì)材料。

步驟四：移除塑封模具和塑封凸塊，裸露出傳感器芯片表面的傳感器元件陣列和焊盤，裸露出塑封材料上形成的溝槽，所述溝槽位于傳感器芯片之間，所述溝槽表面低于傳感器芯片表面，剝離承載片，清除粘貼材料。

步驟五：依次采用涂覆光刻膠、曝光、顯影等光刻工藝，電鍍或者化學(xué)鍍等鍍層工藝在傳感器芯片表面、塑封材料表面及其溝槽表面配置導(dǎo)電線路，在溝槽表面配置再布線焊盤，所述導(dǎo)電線路的一端與傳感器芯片焊盤連接，所述導(dǎo)電線路的另一端與再布線焊盤連接，所述導(dǎo)電線路和再布線焊盤可以為但不局限于鈦、銅、鎳、金、鋁等單層或者多層金屬層。

步驟六：在塑封材料的溝槽中間部位進(jìn)行切割分離，形成單個(gè)的所述封裝。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明制作方法實(shí)施例一已完成晶圓級(jí)（面板級(jí)）傳感器芯片封裝的剖面示意圖，圖1a中塑封材料溝槽側(cè)壁為直角，圖1b中塑封材料溝槽側(cè)壁為斜坡，圖1c中塑封材料溝槽側(cè)壁為弧形。

圖2是圖1a所示傳感器芯片封裝與基板互連的剖面示意圖。

圖3是本發(fā)明制作方法實(shí)施例一，以圖1a所示封裝為例的一種晶圓級(jí)（或面板級(jí)）傳感器芯片封裝的制作過(guò)程示意圖。

圖3a是在承載片表面配置粘貼材料的示意圖。

圖3b是將傳感器芯片正面向下配置于承載片表面粘貼材料上的示意圖。

圖3c是將塑封凸塊配置于承載片表面粘貼材料上的示意圖。

圖3d是塑封材料覆蓋傳感器芯片和塑封凸塊的示意圖。

圖3e是剝離承載片，清除粘貼材料，形成溝槽的示意圖。

圖3f是在傳感器芯片表面、塑封材料表面及其溝槽表面配置導(dǎo)電線路與再布線焊盤的示意圖。

圖4是本發(fā)明制作方法實(shí)施例二已完成晶圓級(jí)（面板級(jí)）傳感器芯片封裝的剖面示意圖，圖4a中塑封材料溝槽側(cè)壁為直角，圖4b中塑封材料溝槽側(cè)壁為斜坡，圖4c中塑封材料溝槽側(cè)壁為弧形。

圖5是圖4a所示傳感器芯片封裝與基板互連的剖面示意圖。

圖6是本發(fā)明制作方法實(shí)施例二，以圖4a所示封裝為例的一種晶圓級(jí)（或面板級(jí)）傳感器芯片封裝的制作過(guò)程示意圖。

圖6a是在承載片表面配置粘貼材料的示意圖。

圖6b是將傳感器芯片正面向上配置于承載片表面粘貼材料上的示意圖。

圖6c是將配置有傳感器芯片的承載片放置于具有塑封凸塊的塑封模具中的示意圖。

圖6d是填充塑封材料包覆傳感器芯片的示意圖。

圖6e是移除塑封模具和塑封凸塊，剝離承載片，清除粘貼材料的示意圖。

圖6f是在傳感器芯片表面、塑封材料表面及其溝槽表面配置導(dǎo)電線路與再布線焊盤的示意圖。

上述圖中，1為傳感器芯片、2為傳感器元件陣列、3為傳感器芯片焊盤、4為塑封凸塊、5為塑封材料、6為導(dǎo)電線路、7為再布線焊盤、8為金屬導(dǎo)線、9為基板、10為承載片、11為粘貼材料、12為塑封模具。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例一描述如下。

圖1是本發(fā)明制作方法實(shí)施例一已完成晶圓級(jí)（面板級(jí)）傳感器芯片封裝的剖面示意圖，其中圖1a中塑封材料溝槽側(cè)壁為直角，圖1b中塑封材料溝槽側(cè)壁為斜坡，圖1c中塑封材料溝槽側(cè)壁為弧形。

請(qǐng)參考圖1，根據(jù)本發(fā)明制作方法形成的一種晶圓級(jí)（面板級(jí)）傳感器芯片封裝，所述封裝包括至少一個(gè)傳感器芯片（1）、傳感器元件陣列（2）、傳感器芯片焊盤（3）、塑封材料（5）、導(dǎo)電線路（6）和再布線焊盤（7）。所述傳感器元件陣列（2）和傳感器芯片焊盤（3）位于傳感器芯片（1）的表面，并且位于同一平面。傳感器芯片（1）至少一個(gè)側(cè)面覆蓋有塑封材料（5），所述塑封材料（5）的厚度大于所述傳感器芯片（1）的厚度，所述塑封材料（5）上至少有一個(gè)一定長(zhǎng)度的溝槽，所述溝槽表面低于傳感器芯片（1）的表面。所述導(dǎo)電線路（6）配置于傳感器芯片（1）表面、塑封材料（5）表面以及溝槽表面，所述導(dǎo)電線路（6）的一端與傳感器芯片焊盤（3）連接，所述導(dǎo)電線路（6）的另一端與再布線焊盤（7）連接。

圖2是圖1a中所示傳感器芯片封裝與基板互連的剖面示意圖。

請(qǐng)參考圖2，根據(jù)本發(fā)明制作方法形成的一種晶圓級(jí)（面板級(jí)）傳感器芯片封裝通過(guò)粘貼材料（圖中未示出）配置與基板（9）上，采用金屬導(dǎo)線（8）實(shí)現(xiàn)再布線焊盤（7）與基板（9）的互聯(lián)。所述基板（9）可以是印刷線路板pcb，也可以是柔性線路板fpc。

圖3是本發(fā)明制作方法實(shí)施例一，以圖1a所示封裝為例的一種晶圓級(jí)（或面板級(jí)）傳感器芯片封裝的制作過(guò)程示意圖，主要步驟制作如下。

步驟一：在承載片（10）表面配置粘貼材料（11），所述承載片（10）可以為但不局限于硅、玻璃或者不銹鋼等材料，所述承載片（10）可以為但不局限于8英寸、12英寸圓形承載片或者矩形承載片，所述粘貼材料（11）的配置方法可以為但不局限于粘貼膠膜或者涂覆高分子聚合物粘結(jié)層材料。

步驟二：采用表面貼裝方式，例如使用芯片鍵合設(shè)備，將表面具有傳感器元件陣列（2）和至少一個(gè)焊盤（3）的傳感器芯片（1）正面向下配置于粘貼材料（11）上，所述傳感器芯片（1）至少一個(gè)，傳感器芯片（1）之間保持一定距離。

步驟三：采用表面貼裝方式，例如使用元器件貼裝設(shè)備，將塑封凸塊（4）配置于粘貼材料（11）上，所述塑封凸塊（4）至少一個(gè)，塑封凸塊（4）之間保持一定距離，所述塑封凸塊（4）可以為但不局限于硅、玻璃或者不銹鋼等材料，所述塑封凸塊（4）的形狀可以為但不局限于立方體、梯形柱或者具有曲面的三維形狀。

步驟四：采用塑封工藝將塑封材料（5）覆蓋在傳感器芯片（1）和塑封凸塊（4）上，采用研磨、拋光等方式整平覆蓋在傳感器芯片（1）上的塑封材料（5），所述塑封材料（5）可以是但不局限于環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺等聚合物介質(zhì)材料，步驟三中所述塑封凸塊（4）可以為塑封工藝所用塑封模具結(jié)構(gòu)的組成部分；值得說(shuō)明的是，圖1中所示塑封材料（5）溝槽側(cè)壁形狀的不同正是由于采用了不同形狀的塑封凸塊（4）。

步驟五：剝離承載片（10），清除粘貼材料（11），裸露出傳感器芯片（1）表面的傳感器元件陣列（2）和焊盤（3），剝離塑封凸塊（4），裸露出塑封材料（5）上形成的溝槽，所述溝槽位于傳感器芯片（1）之間，所述溝槽表面低于傳感器芯片（1）表面。

步驟六：翻轉(zhuǎn)塑封材料（5），使傳感器芯片（1）表面向上，依次采用涂覆光刻膠、曝光、顯影等光刻工藝，電鍍或者化學(xué)鍍等鍍層工藝在傳感器芯片（1）表面、塑封材料（5）表面及其溝槽表面配置導(dǎo)電線路（6），在溝槽表面配置再布線焊盤（7），所述導(dǎo)電線路（6）的一端與傳感器芯片焊盤（3）連接，所述導(dǎo)電線路（6）的另一端與再布線焊盤（7）連接，所述導(dǎo)電線路（6）和再布線焊盤（7）可以為但不局限于鈦、銅、鎳、金、鋁等單層或者多層金屬層。

步驟七：在塑封材料（5）的溝槽中間部位進(jìn)行切割分離，所用切割分離方法可以采用刀片切割、水刀切割和激光切割等方法，最終形成單個(gè)的所述封裝。

實(shí)施例二描述如下。

圖4是本發(fā)明制作方法實(shí)施例二已完成晶圓級(jí)（面板級(jí)）傳感器芯片封裝的剖面示意圖，其中圖4a中塑封材料溝槽側(cè)壁為直角，圖4b中塑封材料溝槽側(cè)壁為斜坡，圖4c中塑封材料溝槽側(cè)壁為弧形。

請(qǐng)參考圖4，根據(jù)本發(fā)明制作方法形成的一種晶圓級(jí)（面板級(jí)）傳感器芯片封裝，所述封裝包括至少一個(gè)傳感器芯片（1）、傳感器元件陣列（2）、傳感器芯片焊盤（3）、塑封材料（5）、導(dǎo)電線路（6）和再布線焊盤（7）。所述傳感器元件陣列（2）和傳感器芯片焊盤（3）位于傳感器芯片（1）的表面，并且位于同一平面。傳感器芯片（1）至少一個(gè)側(cè)面覆蓋有塑封材料（5），所述塑封材料（5）的厚度等于所述傳感器芯片（1）的厚度，所述塑封材料（5）上至少有一個(gè)一定長(zhǎng)度的溝槽，所述溝槽表面低于傳感器芯片（1）的表面。所述導(dǎo)電線路（6）配置于傳感器芯片（1）表面、塑封材料（5）表面以及溝槽表面，所述導(dǎo)電線路（6）的一端與傳感器芯片焊盤（3）連接，所述導(dǎo)電線路（6）的另一端與再布線焊盤（7）連接。

圖5是圖4a中所示傳感器芯片封裝與基板互連的剖面示意圖。

請(qǐng)參考圖5，根據(jù)本發(fā)明制作方法形成的一種晶圓級(jí)（面板級(jí)）傳感器芯片封裝通過(guò)粘貼材料（圖中未示出）配置與基板（9）上，采用金屬導(dǎo)線（8）實(shí)現(xiàn)再布線焊盤（7）與基板（9）的互聯(lián)。所述基板（9）可以是印刷線路板pcb，也可以是柔性線路板fpc。

圖6是本發(fā)明制作方法實(shí)施例二，以圖4a所示封裝為例的一種晶圓級(jí)（或面板級(jí)）傳感器芯片封裝的制作過(guò)程示意圖，主要制作步驟如下。

步驟一：在承載片（10）表面配置粘貼材料（11），所述承載片（10）可以為但不局限于硅、玻璃或者不銹鋼等材料，所述承載片（10）可以為但不局限于8英寸、12英寸圓形承載片或者矩形承載片，所述粘貼材料（11）的配置方法可以為但不局限于粘貼膠膜或者涂覆高分子聚合物粘結(jié)層材料。

步驟二：采用表面貼裝方式，例如使用芯片鍵合設(shè)備，將表面具有傳感器元件陣列（2）和至少一個(gè)焊盤（3）的傳感器芯片（1）正面向上配置于粘貼材料（11）上，所述傳感器芯片（1）至少一個(gè)，傳感器芯片（1）之間保持一定距離。

步驟三：進(jìn)行塑封工藝，將配置有傳感器芯片（1）的承載片（10）放置于塑封模具（12）中，所述塑封模具（12）下表面具有塑封凸塊（4），所述塑封凸塊（4）可以為塑封模具（12）的組成部分，所述塑封凸塊（4）至少一個(gè)，塑封凸塊（4）之間保持一定距離，所述塑封凸塊（4）可以為但不局限于硅、玻璃或者不銹鋼等材料，所述塑封凸塊（4）的形狀可以為但不局限于立方體、梯形柱或者具有曲面的三維形狀，填充塑封材料（5）包覆傳感器芯片（1），所述塑封材料（5）可以是但不局限于環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺等聚合物介質(zhì)材料；值得說(shuō)明的是，圖4中所示塑封材料（5）溝槽側(cè)壁形狀的不同正是由于采用了不同形狀的塑封凸塊（4）。

步驟四：移除塑封模具（12）和塑封凸塊（4），裸露出傳感器芯片（1）表面的傳感器元件陣列（2）和焊盤（3），裸露出塑封材料（5）上形成的溝槽，所述溝槽位于傳感器芯片（1）之間，所述溝槽表面低于傳感器芯片（1）表面，剝離承載片（10），清除粘貼材料（11）。

步驟五：依次采用涂覆光刻膠、曝光、顯影等光刻工藝，電鍍或者化學(xué)鍍等鍍層工藝在傳感器芯片（1）表面、塑封材料（5）表面及其溝槽表面配置導(dǎo)電線路（6），在溝槽表面配置再布線焊盤（7），所述導(dǎo)電線路（6）的一端與傳感器芯片焊盤（3）連接，所述導(dǎo)電線路（6）的另一端與再布線焊盤（7）連接，所述導(dǎo)電線路（6）和再布線焊盤（7）可以為但不局限于鈦、銅、鎳、金、鋁等單層或者多層金屬層。

步驟六：在塑封材料（5）的溝槽中間部位進(jìn)行切割分離，所用切割分離方法可以采用刀片切割、水刀切割和激光切割等方法，最終形成單個(gè)的所述封裝。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。