本發(fā)明涉及一種指紋識別芯片的封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，屬于半導(dǎo)體芯片封裝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

指紋識別即指通過比較不同指紋的細(xì)節(jié)特征點(diǎn)來進(jìn)行身份鑒別的技術(shù)；由于人體指紋具有唯一性及不變性，使得指紋識別具有安全性好、可靠性高、使用方便的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、平板電腦等移動終端上。

由于手指按壓時指紋識別芯片會承受壓力，芯片需要維持厚度比較厚(通常不小于250um)，否則整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度不夠，在受力時芯片容易斷裂；芯片太厚直接影響了指紋識別在超薄型移動終端，特別是設(shè)置于顯示屏玻璃下的指紋識別智能手機(jī)上的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服當(dāng)前指紋識別芯片的封裝技術(shù)不足，提供一種能夠有效降低指紋識別芯片的封裝厚度、同時顯著提升封裝結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：本發(fā)明一種指紋識別芯片的封裝結(jié)構(gòu)，其包括指紋識別芯片，所述指紋識別芯片的背面植有金屬連接件，其內(nèi)部設(shè)置縱向貫穿指紋識別芯片的硅通孔互聯(lián)結(jié)構(gòu)，

還包括框架和包封體，所述框架設(shè)置在指紋識別芯片的外圍，其呈環(huán)狀，所述框架的正面與指紋識別芯片的功能面齊平，所述框架包括框架基座和金屬凸點(diǎn)，所述金屬凸點(diǎn)設(shè)置于框架基座的背面；

所述包封體包覆指紋識別芯片和框架，并且露出指紋識別芯片的功能面、框架的背面、金屬凸點(diǎn)的焊接面、指紋識別芯片的金屬連接件的焊接面；

所述指紋識別芯片的功能面的裸露表面設(shè)置高介電常數(shù)材料的表面覆蓋層，所述表面覆蓋層向外延展并覆蓋框架基座的背面。

可選地，所述金屬凸點(diǎn)的縱截面呈正方形、長方形、梯形。

可選地，所述框架基座的材料是cu、fe、ni、feni、玻璃、陶瓷、纖維板，金屬凸點(diǎn)的材料是cu、fe、ni、feni。

可選地，所述框架基座的材料是cu、fe、ni、feni、玻璃、陶瓷、纖維板，金屬凸點(diǎn)的材料是sn、snpb、snag、snagcu、snbi、in。

可選地，所述框架基座的外側(cè)邊和/或端頭設(shè)置加強(qiáng)筋。

可選地，所述加強(qiáng)筋與框架基座和金屬凸點(diǎn)一體構(gòu)成。

可選地，所述框架基座和金屬凸點(diǎn)、加強(qiáng)筋的材料同為cu、fe、ni、feni、w的一種或幾種組合。

本發(fā)明一種指紋識別芯片的封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，包括步驟：

步驟一：提供剛性片，通過壓合結(jié)合高溫處理的方法，將金屬片與剛性片結(jié)合；通過光刻的方法，在金屬片上選擇性的形成光刻膠；通過腐蝕的方法，對金屬片進(jìn)行腐蝕，形成金屬凸點(diǎn)，然后去除光刻膠；通過激光劃片的方法，對剛性片進(jìn)行切割，去掉框架基座的內(nèi)部材料，并切斷，形成復(fù)數(shù)個獨(dú)立的框架；

步驟二：提供指紋識別芯片，其背面植有金屬連接件，其內(nèi)部設(shè)置縱向貫穿指紋識別芯片的硅通孔互聯(lián)結(jié)構(gòu)；

步驟三：分別將框架和指紋識別芯片按照位置要求臨時固定于載體上，框架基座與指紋識別芯片的芯片功能面朝向載體；

步驟四：通過包封的方法，將框架及指紋識別芯片用樹脂材料包封起來，形成包封體；

步驟五：通過磨削的方法，將指紋識別芯片上的金屬連接件的焊接面與金屬凸點(diǎn)的焊接面露出來；

步驟六：表面覆蓋層形成于指紋識別芯片的功能面的裸露表面，并覆蓋框架基座的背面；

步驟七：通過劃片的方法，分割成單個指紋識別芯片封裝體。

本發(fā)明一種指紋識別芯片的封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，包括步驟：

步驟一：提供剛性片；通過光刻的方法，分別在剛性片上下兩面形成光刻膠ⅰ及光刻膠ⅱ；通過腐蝕的方法，分別從剛性片的上下兩面進(jìn)行腐蝕，由于光刻膠ⅰ及光刻膠ⅱ保護(hù)的作用，在剛性片上形成框架基座、金屬凸點(diǎn)、凹面、空腔、加強(qiáng)筋；去除光刻膠，完成框架制作；步驟二：提供指紋識別芯片，其背面植有金屬連接件，其內(nèi)部設(shè)置縱向貫穿指紋識別芯片的硅通孔互聯(lián)結(jié)構(gòu)；

步驟三：分別將框架和指紋識別芯片按照位置要求臨時固定于載體上，框架基座與指紋識別芯片的芯片功能面朝向載體；

步驟四：通過包封的方法，將框架及指紋識別芯片用樹脂材料包封起來，形成包封體；

步驟五：通過磨削的方法，將指紋識別芯片上的金屬連接件的焊接面與金屬凸點(diǎn)的焊接面露出來；

步驟六：表面覆蓋層形成于指紋識別芯片的功能面的裸露表面，并覆蓋框架基座的背面；

步驟七：通過劃片的方法，分割成單個指紋識別芯片封裝體。

相比與現(xiàn)有方案，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)在封裝體內(nèi)部植入了框架，提高了整個指紋識別芯片的封裝結(jié)構(gòu)的剛性；減少了整體結(jié)構(gòu)剛度對指紋識別芯片及封裝體的厚度的依賴，這樣可以有效降低指紋識別芯片及封裝體的厚度；

2)框架露出包封體的部分具有可焊接性，可以在組裝時焊接在基板上，提供了額外的支撐力，從而提高了指紋識別芯片承受手指按壓的能力，這樣即使在減薄指紋識別芯片及其封裝厚度的情況下也不影響結(jié)構(gòu)剛性，符合產(chǎn)品薄形化發(fā)展趨勢；

3)封裝體內(nèi)留有加強(qiáng)筋，提升了封裝體抵抗翹曲變形的能力，這有利于降低指紋識別芯片及封裝體的厚度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明指紋識別芯片封裝結(jié)構(gòu)的制造流程圖；

圖2a、圖2b為本發(fā)明一種指紋識別芯片的封裝結(jié)構(gòu)的實(shí)施例一的示意圖；

圖3a至圖3m為本發(fā)明指紋識別芯片封裝結(jié)構(gòu)的實(shí)施例一的制造方法的示意圖；

圖4為本發(fā)明指紋識別芯片封裝結(jié)構(gòu)焊接在基板上的示意圖；

圖5a、圖5b為本發(fā)明一種指紋識別芯片的封裝結(jié)構(gòu)的實(shí)施例二的示意圖；

圖6a至圖6m為本發(fā)明指紋識別芯片封裝結(jié)構(gòu)的實(shí)施例二的制造方法的示意圖；

圖7為本發(fā)明指紋識別芯片封裝結(jié)構(gòu)焊接在基板上的示意圖。

圖中：

框架100

框架基座101

金屬凸點(diǎn)102

凹面105

空腔104

剛性片110

金屬片120

光刻膠140

指紋識別芯片200

芯片功能面201

硅通孔互聯(lián)結(jié)構(gòu)220

金屬連接件230

載體300

包封體400

表面覆蓋層500

基板600

焊接點(diǎn)601。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。

參照圖1，本發(fā)明一種指紋識別芯片的封裝結(jié)構(gòu)的制造流程如下：

執(zhí)行步驟s101：提供框架和指紋識別芯片；

執(zhí)行步驟s102：分別將框架與指紋識別芯片按照位置要求臨時固定于載體上；

執(zhí)行步驟s103：通過包封的方法，將框架及指紋識別芯片用樹脂材料包封起來，形成包封體；

執(zhí)行步驟s104：通過磨削的方法，將指紋識別芯片上的金屬連接件的焊接面和金屬凸點(diǎn)的焊接面露出來；

執(zhí)行步驟s105：表面覆蓋層形成于指紋識別芯片的芯片功能面的裸露表面；

執(zhí)行步驟s106：通過劃片的方法，分割成單個指紋識別芯片的封裝結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例一

本發(fā)明一種指紋識別芯片的封裝結(jié)構(gòu)，如圖2a、圖2b所示，其中，圖2a是圖2b的a-a剖面圖。指紋識別芯片200的背面203設(shè)置金屬連接件230，其硅通孔(tsv)互聯(lián)結(jié)構(gòu)220縱向貫穿設(shè)置在指紋識別芯片200的內(nèi)部，使電信號可以從芯片正面功能面201導(dǎo)通到芯片背面?？蚣?00設(shè)置在指紋識別芯片200的外圍，所述框架100的正面與指紋識別芯片的功能面201齊平?？蚣?00的橫截面形狀呈環(huán)狀，如圖2b所示，為本發(fā)明指紋識別芯片封裝結(jié)構(gòu)的框架100設(shè)計(jì)的布局示意圖。指紋識別芯片200的位置及距離可以按照要求進(jìn)行排布。

框架100包括框架基座101和金屬凸點(diǎn)102，其中，金屬凸點(diǎn)102設(shè)置于框架基座101的背面?？蚣芑?01框架基座101的材料是具有剛性較強(qiáng)如cu、fe、ni、feni、w、玻璃、陶瓷、纖維板等，能夠給整個封裝結(jié)構(gòu)提供足夠的剛性。金屬凸點(diǎn)102的縱截面呈正方形、長方形、梯形等形狀。金屬凸點(diǎn)102的材料可以是具有可被焊接性的材料，如cu、fe、ni、feni、w等，也可以是本身具有可焊接性的材料，如sn、snpb、snag、snagcu、snbi、in等?？蚣?00的金屬凸點(diǎn)102焊接面的大小、疏密與指紋識別芯片200的金屬連接件230的焊接面的設(shè)計(jì)可以相同，也可以根據(jù)實(shí)際情況，各自設(shè)計(jì)。

包括但不局限于樹脂的包封體400包覆指紋識別芯片200，并且露出指紋識別芯片的功能面201，其表面設(shè)置表面覆蓋層500。表面覆蓋層500優(yōu)先選用高介電常數(shù)的材料，在保護(hù)芯片的同時起到提高指紋識別靈敏性的作用。該表面覆蓋層500向外延展并覆蓋框架基座101的背面。

圖3a至圖3m為本發(fā)明指紋識別芯片封裝結(jié)構(gòu)實(shí)施例一的制造方法的示意圖。

參見圖3a至圖3f，提供剛性片110，其材料是cu、fe、ni、feni、玻璃、陶瓷、纖維板，通過壓合結(jié)合高溫處理的方法，將金屬片120與剛性片110結(jié)合，金屬片120的材料是cu、fe、ni、feni或是sn、snpb、snag、snagcu、snbi、in；通過光刻的方法，在金屬片120上選擇性的形成光刻膠140；通過腐蝕的方法，對金屬片120進(jìn)行腐蝕，形成金屬凸點(diǎn)102，然后去除光刻膠；通過激光劃片的方法，對剛性片110進(jìn)行切割，去掉框架基座101的內(nèi)部材料，并切斷，形成復(fù)數(shù)個獨(dú)立的框架100。

參見圖3g，指紋識別芯片200的背面203植有金屬連接件230，其內(nèi)部設(shè)置縱向貫穿指紋識別芯片200的硅通孔互聯(lián)結(jié)構(gòu)220。

參見圖3h，分別將框架100和指紋識別芯片200按照位置要求臨時固定于載體300上，框架基座101與指紋識別芯片的芯片功能面201朝向載體300。

優(yōu)選的，載體300優(yōu)選表面有粘性或者帶有真空吸附能力，可以通過將框架100及指紋識別芯片200按照需要的排列和間距進(jìn)行臨時固定。

參見圖3i，通過包封的方法，將框架100及指紋識別芯片200用高分子材料包封起來，形成包封體400；包封體400材料包括但不局限于環(huán)氧樹脂或者硅膠；包封方法可以是通過模具注料包封，也可以通過壓膜包封。

參見圖3j，通過磨削的方法，將金屬凸點(diǎn)102的焊接面及指紋識別芯片200上的金屬連接件230的焊接面露出來；磨削可以使用鑲嵌有金剛石或陶瓷顆粒的磨輪進(jìn)行打磨，也可以使用硬質(zhì)合金或陶瓷刀片進(jìn)行切削；磨削需要控制進(jìn)給量，保證金屬凸點(diǎn)102及金屬連接件230露出來，以及控制厚度。

參見圖3k，表面覆蓋層500通過壓膜、注料成型的方法形成于芯片功能面201的裸露表面，并向外延展，覆蓋框架基座101的背面；

參見圖3l和圖3m，通過劃片的方法，分割成單個指紋識別芯片的封裝體；劃片可以用含有金剛石或者陶瓷顆粒的刀片，也可以選用激光進(jìn)行切割。

應(yīng)用時，將金屬凸點(diǎn)102的焊接面與金屬連接件230的焊接面通過焊接點(diǎn)601焊接在基板600上，增加了指紋識別芯片的封裝體與基板600的結(jié)合點(diǎn)，增強(qiáng)了封裝結(jié)構(gòu)的可靠性。如圖5所示，為本發(fā)明指紋識別芯片封裝焊接在基板600上的示意圖，金屬凸點(diǎn)102與基板600之間的焊接點(diǎn)601提供了額外的支撐，分擔(dān)了手指按壓過程中施加在指紋識別芯片200上的應(yīng)力。

實(shí)施例二

本發(fā)明一種指紋識別芯片的封裝結(jié)構(gòu)，如圖5a和圖5b所示，如圖5a、圖5b所示，其中，圖5a是圖5b的a-a剖面圖。指紋識別芯片200的背面203設(shè)置金屬連接件230，其硅通孔(tsv)互聯(lián)結(jié)構(gòu)220縱向貫穿設(shè)置在指紋識別芯片200的內(nèi)部，使電信號可以從芯片正面功能面201導(dǎo)通到芯片背面?？蚣?00設(shè)置在指紋識別芯片200的外圍，所述框架100的正面與指紋識別芯片的功能面201齊平。框架100的橫截面形狀呈環(huán)狀，如圖6a所示，為本發(fā)明指紋識別芯片封裝結(jié)構(gòu)的框架100設(shè)計(jì)的布局示意圖。指紋識別芯片200的位置及距離可以按照要求進(jìn)行排布。

框架100包括框架基座101和金屬凸點(diǎn)102、加強(qiáng)筋103，其中，金屬凸點(diǎn)102設(shè)置于框架基座101的背面，加強(qiáng)筋103設(shè)置在框架基座101的外側(cè)邊和/或端頭。框架100的框架基座101和金屬凸點(diǎn)102、加強(qiáng)筋103是一體構(gòu)成，金屬凸點(diǎn)102的縱截面呈正方形、長方形、梯形等形狀。框架基座101和金屬凸點(diǎn)102的材料可以是具有可被焊接性的材料，如cu、fe、ni、feni、w等的一種或幾種組合?？蚣?00的金屬凸點(diǎn)102焊接面的大小、疏密與指紋識別芯片200的金屬連接件230的焊接面的設(shè)計(jì)可以相同，也可以根據(jù)實(shí)際情況，各自設(shè)計(jì)。

包括但不局限于樹脂的包封體400包覆指紋識別芯片200，并且露出指紋識別芯片的功能面201，其表面設(shè)置表面覆蓋層500。表面覆蓋層500優(yōu)先選用高介電常數(shù)的材料，在保護(hù)芯片的同時起到提高指紋識別靈敏性的作用。該表面覆蓋層500向外延展并覆蓋框架基座101的背面。

圖6a至圖6m為本發(fā)明指紋識別芯片封裝結(jié)構(gòu)實(shí)施例二的制造方法的示意圖。

參見圖6a至圖6d，框架100的材料為cu、fe、ni、feni、w的一種或幾種組合，提供剛性片110；通過光刻的方法，分別在剛性片110上下兩面形成光刻膠ⅰ141及光刻膠ⅱ142；通過腐蝕的方法，分別從剛性片110的上下兩面進(jìn)行腐蝕，由于光刻膠ⅰ141及光刻膠ⅱ142保護(hù)的作用，在剛性片110上形成框架基座101、金屬凸點(diǎn)102、凹面105、空腔104、加強(qiáng)筋103；去除光刻膠，完成框架100制作。

參見圖6e，指紋識別芯片200的背面203植有金屬連接件230，其內(nèi)部設(shè)置縱向貫穿指紋識別芯片200的硅通孔互聯(lián)結(jié)構(gòu)220。

參見圖6g至圖6h，分別將框架100和指紋識別芯片200按照位置要求臨時固定于載體300上，框架基座101與指紋識別芯片的芯片功能面201朝向載體300。

優(yōu)選的，載體300優(yōu)選表面有粘性或者帶有真空吸附能力，可以通過將框架100及指紋識別芯片200按照需要的排列和間距進(jìn)行臨時固定。

參見圖6i，通過包封的方法，將框架100及指紋識別芯片200用高分子材料包封起來，形成包封體400；包封體400材料包括但不局限于環(huán)氧樹脂或者硅膠；包封方法可以是通過模具注料包封，也可以通過壓膜包封。

參見圖6j，通過磨削的方法，將金屬凸點(diǎn)102的焊接面及指紋識別芯片200上的金屬連接件230的焊接面露出來；磨削可以使用鑲嵌有金剛石或陶瓷顆粒的磨輪進(jìn)行打磨，也可以使用硬質(zhì)合金或陶瓷刀片進(jìn)行切削；磨削需要控制進(jìn)給量，保證金屬凸點(diǎn)102及金屬連接件230露出來，以及控制厚度。

參見圖6k，表面覆蓋層500通過壓膜、注料成型的方法形成于芯片功能面201的裸露表面，并向外延展，覆蓋框架基座101的背面；

參見圖6l和圖6m，通過劃片的方法，分割成單個指紋識別芯片的封裝體；劃片可以用含有金剛石或者陶瓷顆粒的刀片，也可以選用激光進(jìn)行切割。

應(yīng)用時，將金屬凸點(diǎn)102的焊接面與金屬連接件230的焊接面通過焊接點(diǎn)601焊接在基板600上，增加了指紋識別芯片的封裝體與基板600的結(jié)合點(diǎn)，增強(qiáng)了封裝結(jié)構(gòu)的可靠性。如圖7所示，為本發(fā)明指紋識別芯片封裝焊接在基板600上的示意圖，金屬凸點(diǎn)102與基板600之間的焊接點(diǎn)601提供了額外的支撐，分擔(dān)了手指按壓過程中施加在指紋識別芯片200上的應(yīng)力。

以上所述的具體實(shí)施方式，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步地詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、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)。