本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種生物識別芯片的封裝結(jié)構(gòu)及封裝方法。

背景技術(shù)：

隨著當(dāng)前科技的快速發(fā)展，生物識別芯片因其簡便、實用的特點，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣。同時，各種電子設(shè)備對芯片封裝結(jié)構(gòu)的尺寸厚度也提出了越來越高的要求?，F(xiàn)有芯片封裝的技術(shù)方案主要有以下三種：

方案一，如圖1所示，傳統(tǒng)打線+塑封工藝，其主要工藝方法如下：生物識別晶圓片進行研磨→切割成單顆的晶?！Я９潭ㄔ陬A(yù)制有線路布局的基板上→打金線，將芯片上的焊點(bondpad)與基板上的焊點形成電性互聯(lián)→塑封→芯片測試→激光切割→送模組廠smt表面貼裝→貼蓋板→安裝金屬環(huán)→模組測試；

方案二，如圖2和圖3所示，通孔硅(tsv，throughsiliconvia)芯片的晶圓級封裝方法，其主要方法如下：生物識別晶圓片臨時鍵合一基板→晶圓片研磨減薄→晶圓片的硅通孔制作→晶圓片的重布線制作→臨時基板的拆除→晶圓片切割→芯片測試→送模組廠smt表面貼裝→貼蓋板→安裝金屬環(huán)→模組測試；

方案三，如圖4所示，側(cè)面開槽+打線封裝方法，其主要方法如下：晶圓片靠近芯片焊點(bondpad)側(cè)的硅開槽→重布線，在槽底形成新的打線焊點→晶圓片研磨減薄→切割成單顆的晶?！Я９潭ㄔ陬A(yù)制有線路布局的基板上→打金線，將芯片上的焊點(bondpad)與基板上的焊點形成電性互聯(lián)→塑封→芯片測試→激光切割→送模組廠smt表面貼裝→貼蓋板→安裝金屬環(huán)→模組測試。

然而當(dāng)前技術(shù)中還存在著如下不足：

1)方案一和方案三封裝后芯片的厚度(高度)較高，滿足不了生物識別模組輕薄化的需求；

2)方案二通孔硅芯片封裝后，四周硅裸露，芯片強度不足，模組廠使用不方便，容易產(chǎn)生損傷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的在于提供一種生物識別芯片的封裝結(jié)構(gòu)，用于解決芯片封裝體厚度偏厚及芯片強度不足的問題。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種生物識別芯片的封裝方法。

為達(dá)以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種生物識別芯片的封裝結(jié)構(gòu)，包括芯片，所述芯片的正面設(shè)置有芯片感應(yīng)區(qū)和若干與所述芯片感應(yīng)區(qū)連接的第一焊盤，所述芯片的背面設(shè)置有若干用于與pcb板焊接的第二焊盤；所述芯片上設(shè)有硅通孔和金屬布線層，所述金屬布線層通過硅通孔將芯片的第一焊盤引導(dǎo)至芯片的第二焊盤；所述芯片的正面和側(cè)面均包覆有塑封層。

作為優(yōu)選，所述芯片的背面與所述第二焊盤之間設(shè)置有第一絕緣層，相鄰所述第二焊盤之間設(shè)置有第二絕緣層。

作為優(yōu)選，所述芯片封裝完成后的形狀為四邊形、圓形、橢圓形或腰形。

作為優(yōu)選，所述塑封層的材料為環(huán)氧樹脂模塑料或其它有機樹脂材料。

作為優(yōu)選，所述硅通孔的結(jié)構(gòu)為兩層或多層臺階狀的階梯形斜孔。

作為優(yōu)選，所述芯片的厚度為0.1mm-0.4mm，所述芯片封裝后的結(jié)構(gòu)總厚度為0.15mm-0.7mm。

作為優(yōu)選，所述第一焊盤為芯片鍵合焊墊，所述第二焊盤為表面組裝技術(shù)(smt，surfacemountedtechnology)用焊錫焊盤。

作為優(yōu)選，所述生物識別芯片為指紋識別芯片。

一種生物識別芯片的封裝方法，包括以下步驟：

a、準(zhǔn)備一片具有若干生物識別芯片的晶圓，每個所述生物識別芯片的正面設(shè)有芯片感應(yīng)區(qū)和第一焊盤；

b、在所述晶圓的正面臨時鍵合一基板；

c、對所述晶圓的背面進行研磨減??；

d、在晶圓上制作硅通孔、第一絕緣層、金屬布線層和第二絕緣層結(jié)構(gòu)；

e、從晶圓上拆除臨時基板；

f、將晶圓進行切割，得到具有通孔硅結(jié)構(gòu)的單個的生物識別芯片；

g、將上述完成切割后的生物識別芯片單體，以陣列方式放置到預(yù)先制作好的有空腔結(jié)構(gòu)的封裝基板里，基板一側(cè)貼有膠膜，芯片放置時正面朝上放置，背面粘附在膠膜上，塑封完成后，芯片的正面及四周被塑封料包裹；

h、對塑封后的生物識別芯片進行功能測試；

i、利用激光切割將生物識別芯片按需求尺寸進行分切。

作為優(yōu)選，所述步驟i之后還設(shè)有以下步驟：

j、將生物識別芯片送至模組廠進行smt表面貼裝；

k、將貼裝后的生物識別芯片與相應(yīng)的蓋板貼合，形成生物識別芯片模組；

l、在生物識別芯片模組上安裝金屬環(huán)；

m、對生物識別芯片模組進行測試。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明通過在芯片上設(shè)置通孔硅和金屬布線層結(jié)構(gòu)，使第一焊盤與第二焊盤之間形成良好連接，代替了傳統(tǒng)打線的工藝，減小了封裝結(jié)構(gòu)的整體厚度，縮小了生物識別芯片的封裝體積，能夠滿足生物識別芯片輕薄化的發(fā)展要求；通過在芯片的正面和側(cè)面設(shè)置塑封層，大大提高了芯片的強度和使用可靠性，有效防止芯片發(fā)生斷裂和損傷。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對本發(fā)明實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)本發(fā)明實施例的內(nèi)容和這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供的第一種芯片的封裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)提供的第二種芯片的封裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2中a處結(jié)構(gòu)放大圖；

圖4是現(xiàn)有技術(shù)提供的第三種芯片的封裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明實施方式提供的生物識別芯片的封裝結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖6是本發(fā)明實施方式提供的生物識別芯片的封裝結(jié)構(gòu)仰視圖；

圖7是本發(fā)明實施方式提供的生物識別芯片的封裝結(jié)構(gòu)剖面圖；

圖8是圖7中b處結(jié)構(gòu)放大圖。

圖中：

1’-芯片；2’-塑封層；3’-金線；4’-干膜；5’-基板；101’-芯片感應(yīng)區(qū)；102’-第一焊盤；103’-第二焊盤；104’-硅通孔；105’-第一絕緣層；106’-第二絕緣層；107’-金屬布線層；501’-封裝基板打線焊盤；502’-封裝基板焊錫焊盤；

1-芯片；2-塑封層；101-芯片感應(yīng)區(qū)；102-第一焊盤；103-第二焊盤；104-硅通孔；105-第一絕緣層；106-第二絕緣層；107-金屬布線層。

具體實施方式

為使本發(fā)明解決的技術(shù)問題、采用的技術(shù)方案和達(dá)到的技術(shù)效果更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例的技術(shù)方案作進一步的詳細(xì)描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖5-圖8所示，本實施方式提供一種生物識別芯片的封裝結(jié)構(gòu)，該封裝結(jié)構(gòu)包括芯片1，芯片1設(shè)有正面和背面，其中正面設(shè)置有芯片感應(yīng)區(qū)101，用于感應(yīng)外界的識別信號，芯片感應(yīng)區(qū)101的周圍均布連接有若干第一焊盤102，芯片1的背面設(shè)置有若干用于與pcb板或封裝基板等結(jié)構(gòu)進行焊接的第二焊盤103；芯片1上設(shè)有硅通孔104，硅通孔104內(nèi)布置有金屬布線層107，金屬布線層107將芯片1的第一焊盤102引導(dǎo)至芯片1的第二焊盤103，從而實現(xiàn)芯片1正面與背面的電連接；進一步地，芯片1的正面和側(cè)面還包覆有塑封層2，以對芯片1的結(jié)構(gòu)形成保護，同時芯片1的背面不設(shè)置塑封層，以便露出第二焊盤103，方便芯片1與其它結(jié)構(gòu)進行連接。具體地，上述第一焊盤102為芯片鍵合焊墊，第二焊盤103為smt用焊錫焊盤，且第二焊盤103布置為設(shè)于芯片1上的焊盤整列(lga，landgridarray)結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明通過在芯片1上設(shè)置通孔硅104和金屬布線層107結(jié)構(gòu)，使第一焊盤102與第二焊盤103之間形成良好連接，代替了傳統(tǒng)打線的工藝，減小了封裝結(jié)構(gòu)的整體厚度，縮小了生物識別芯片的封裝體積，能夠滿足生物識別芯片輕薄化的發(fā)展要求；同時，通過在芯片1的正面和側(cè)面設(shè)置塑封層2，大大提高了芯片1的強度和使用可靠性，有效防止芯片1發(fā)生斷裂和損傷。

優(yōu)選地，本實施方式芯片1的背面與第二焊盤103之間還設(shè)置有第一絕緣層105，用于防止芯片1內(nèi)的硅本體與第二焊盤103直接接觸，影響信號識別的準(zhǔn)確度。任意兩相鄰的第二焊盤103之間還設(shè)置有第二絕緣層106，用于阻斷相鄰第二焊盤103之間的電連接，從而實現(xiàn)芯片1與pcb板或基板的準(zhǔn)確連接，增強芯片1的使用功能。

進一步地，為了更好地適應(yīng)現(xiàn)有電子設(shè)備的安裝要求，本實施方式中芯片1封裝完成后的形狀為四邊形、圓形、橢圓形、腰形或跑道形等，其中芯片1的正面及各側(cè)面均包覆有塑封層2。

進一步地，上述塑封層2的材料為有機樹脂材料，優(yōu)選為環(huán)氧樹脂模塑料。環(huán)氧樹脂模塑料(emc－epoxymoldingcompound)是由環(huán)氧樹脂為基體樹脂，以高性能酚醛樹脂為固化劑，加入硅微粉等為填料，以及添加多種助劑混配而成的粉狀模塑料；塑封時，用傳遞成型法將emc擠壓入模腔并將其中的半導(dǎo)體芯片包埋，同時交聯(lián)固化成型，從而成為具有一定結(jié)構(gòu)外型的半導(dǎo)體器件。

優(yōu)選地，本發(fā)明的生物識別芯片的硅通孔104的結(jié)構(gòu)為兩層或多層臺階狀的階梯形斜通孔，多層臺階的設(shè)置有利于環(huán)氧塑封材料的進入，有效提升芯片1的抗彎折強度。

本發(fā)明的生物識別芯片可以為指紋識別芯片，芯片1的厚度為0.1mm-0.4mm，芯片1塑封后的封裝結(jié)構(gòu)總厚度為0.15mm-0.7mm，相比于現(xiàn)有技術(shù)來說，本發(fā)明大大減小整個生物識別芯片模組的高度,同時也提升了芯片的封裝強度。

本實施方式還提出一種生物識別芯片的封裝方法，用于制備具有上述封裝結(jié)構(gòu)的生物識別芯片，其具體包括以下步驟：

a、準(zhǔn)備一片具有若干生物識別芯片的晶圓，其中，每個生物識別芯片的正面均設(shè)有芯片感應(yīng)區(qū)101和若干第一焊盤102，且第一焊盤102與芯片感應(yīng)區(qū)101電性連接；

b、在晶圓的正面臨時鍵合一基板，該基板的設(shè)置是為了在封裝過程中，對芯片1形成良好的支撐作用；

c、對晶圓的背面進行研磨減薄，該步驟在不影響芯片1使用功能的基礎(chǔ)上，直接降低了芯片1的厚度；

d、在晶圓上制作硅通孔104、第一絕緣層105、金屬布線層107和第二絕緣層106結(jié)構(gòu)，以便連接第一焊盤102和第二焊盤103，進而以較短的距離實現(xiàn)芯片1正面和背面的連接；

e、在硅通孔和重布線工藝完成后，從晶圓上拆除臨時基板，以避免基板對芯片1厚度產(chǎn)生的影響；

f、將晶圓進行切割，得到具有通孔硅結(jié)構(gòu)的單個的生物識別芯片，具體的，該切割過程可以采用激光切割機或者機械切割設(shè)備；

g、將上述完成切割后的生物識別芯片單體，以陣列方式放置到預(yù)先制作好的有空腔結(jié)構(gòu)的封裝基板里，基板一側(cè)貼有膠膜，芯片1放置時正面朝上放置，背面粘附在膠膜上，塑封完成后，芯片1的正面及四周被塑封料包裹；

h、對塑封后的生物識別芯片進行功能測試；

i、利用激光切割將生物識別芯片按需求尺寸進行分切；

j、將生物識別芯片送至模組廠進行smt表面貼裝；

k、將貼裝后的生物識別芯片與相應(yīng)的蓋板貼合，形成生物識別芯片模組；

l、在生物識別芯片模組上安裝金屬環(huán)；

m、對生物識別芯片模組進行測試。

本發(fā)明的生物識別芯片采用硅通孔結(jié)構(gòu)和多個面進行包裹塑封材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)，既保證了芯片1的厚度超薄，又有效提升了芯片1的強度；同時，該封裝方法中利用晶圓級芯片的封裝技術(shù)，先對整片晶圓進行硅通孔和重布線工藝，然后將晶圓切割成單顆芯片，大大降低了該生物識別芯片的生產(chǎn)成本。

注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實施例及所運用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實施例，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會脫離本發(fā)明的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本發(fā)明進行了較為詳細(xì)的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。