CN107146799A - 一种基于硅基板的影像芯片封装结构及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于硅基板的影像芯片封装结构及其制作方法。本发明通过将影像芯片与基板粘结，再将玻璃盖板围堰与基板键合，然后在基板第二表面与影像芯片非功能面设置暴露影像芯片功能面焊垫的开口，并在开口内形成延伸到基板背面的导电线路，将焊垫电性引到基板背面。该封装结构减小了功能区污染的概率，并提供了更大的布球空间。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体封装技术，尤其涉及一种影像芯片晶圆级封装技术。
背景技术
影像传感芯片是一种半导体模块，是一种将光学影像转换成为电子信号的设备，电子信号可以用来进一步处理或数字化后进行存储，或用于将影像传递至显示装置进行显示等。它被广泛应用于数码相机和其他电子光学设备中。影像传感芯片主要分为电荷耦合器件(CCD)和CMOS影像传感器(CIS)两类。虽然CCD影像传感器在影像质量以及噪声等方面优于CMOS影像传感器，但是CMOS传感器可用传统的半导体生产技术制造，生产成本较低。同时由于所用的元件数相对较少以及信号传输距离短，CMOS影像传感器具备功耗低、电容、电感和寄生延迟降低等优点。
现有的影像传感芯片结构一般在影像芯片功能面通过围堰与玻璃盖板粘结，这种方式会导致围堰接触功能面，就增大了功能区污染的概率，比如发生溢胶。此外，随着对影像芯片的高性能需求的增大，影像传感芯片I/O口势必会增加，对于现有的影像芯片封装结构，I/O口增大，布球的空间就显得不足。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种影像芯片的封装结构及其制作方法，将影像芯片粘结于基板上，再将带有围堰的玻璃盖板粘结在基板上，在基板第二表面和影像芯片非功能面形成开口，暴露处影像芯片的焊垫，设置导电线路将焊垫电性连到基本背面，封装完毕切割形成影像芯片封装结构。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种影像芯片的封装结构，该封装结构包括至少一影像芯片，一基板，一玻璃盖板，所述基板具有第一表面和与其相对的第二表面，所述第一表面上覆盖有一层粘接层，所述粘结层具有第一开口和第二开口，所述基板第二表面具有第三开口，所述影像芯片含有功能面和与其相对的非功能面，所述功能面含有焊垫和功能区，所述非功能面对应焊点位置设有暴露焊垫的第四开口，所述影像芯片的非功能面通过粘结层与所述基板第一表面粘结，所述粘结层第一开口对应所述影像芯片非功能面第四开口的位置，所述第一开口与第三开口、第四开口连接形成通孔，所述玻璃盖板正面包含围堰，所述基板第一表面与所述玻璃盖板正面围堰粘结形成空腔，影像芯片位于空腔位置，所述通孔内壁及基板第二表面设有导电线路，所述导电线路将影像芯片焊垫电性引到基板第二表面。
利用影像芯片的封装结构进行的一种影像芯片封装结构的制作方法，该方法包括如下步骤：提供一基板，在基板第一表面覆盖一层具有第一开口和第二开口的粘结层；提供一影像芯片，将影像芯片非功能面与粘接层粘结，所述第一开口位于影像芯片焊垫朝向非功能面的正下方；提供一正面含有围堰的玻璃盖板，将基板第一表面与所述玻璃盖板正面围堰粘结形成空腔，影像芯片位于空腔位置；在所述基板第二表面形成第三开口；在所述影像芯片非功能面形成暴露焊垫的第四开口；所述第四开口与第一开口、第三开口形成通孔；在所述通孔内壁形成暴露焊垫的绝缘层；在所述绝缘层上形成图形化的导电线路；在所述导电线路上形成保护层，所述保护层上形成有焊盘开口；在所述焊盘开口形成导电结构；切割形成单颗影像芯片封装体。
有益效果
本发明提供一种影像芯片的封装结构及其制作方法，玻璃盖板与基板粘结，避免了溢胶污染感光区，提高芯片的可靠性；芯片粘结在基板上，布球空间不仅限于芯片上，增加了布球空间。
附图说明
图1为本发明影像芯片的剖面结构示意图；
图2为本发明基板的剖面结构示意图；
图3为本发明基板上形成包含第一开口的粘结层；
图4为本发明影像芯片与基板粘结后的剖面结构示意图；
图5为本发明玻璃盖板与基板粘结后的剖面结构示意图；
图6为本发明基板减薄且第二表面形成第二开口后的剖面结构示意图；
图7为本发明影像芯片非功能面形成第三开口后的剖面结构示意图；
图8为本发明第一、二、三开口处形成绝缘层后的剖面结构示意图；
图9为本发明绝缘层上形成导电线路后的结构示意图；
图10为本发明导电线路上形成保护层后的结构示意图；
图11为本发明保护层开口处形成导电结构后的结构示意图；
图12为本发明单颗影像芯片的结构示意图。
结合附图作以下说明：
100---影像芯片 101---焊垫 102---功能区
103---第四开口 200---基板 201---第三开口
300---粘结层 301---第一开口 302---第二开口
4---玻璃盖板 5---围堰 6---绝缘层
7---导电线路 8---保护层 9---导电结构
具体实施方式
为使本发明能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。为方便说明，实施例附图的结构中各组成部分未按正常比例缩放，故不代表实施例中各结构的实际相对大小。
如图12所示，本发明公开的一种影像芯片的封装结构，它包括一影像芯片100，一基板200，一玻璃盖板4，所述基板200具有第一表面和与其相对的第二表面，所述第一表面上有一层粘接层300，所述粘结层300具有第一开口301和第二开口302，所述基板200第二表面具有暴露第一开口301的第三开口201，所述影像芯片100含有功能面和与其相对的非功能面，所述功能面含有焊垫101和功能区102，所述非功能面对应焊点101位置设有暴露焊垫101的第四开口103，所述影像芯片100的非功能面通过粘结层300与所述基板200第一表面粘结，所述粘结层300第一开口301对应所述影像芯片非功能面第四开口103的位置，所述第一开口301与第三开口201、第四开口103连接形成通孔，所述玻璃盖板4正面包含围堰5，所述基板200第一表面与所述玻璃盖板4正面围堰5粘结形成空腔，影像芯片100位于空腔位置，所述通孔内壁及基板200第二表面设有导电线路7，所述导电线路将影像芯片7焊垫电性引到基板第二表面。
优选地，所述基板200为硅基板、玻璃基板的一种或其他硬质基板。
优选地，基板200尺寸不小于影像芯片100的尺寸。
在其他实施例中，可以有两个或两个以上的影像芯片键合到一个基板上，形成双影像芯片封装结构，或者阵列影像芯片封装结构，以增加封装体的功能，提高影像芯片的拍摄质量。
以下结合图1-12分别对一种影像芯片的封装结构的制作方法进行介绍。
如图1所示，为本发明一影像芯片100的剖面结构示意图，所述影像芯片含有功能面和与其相对的非功能面，所述功能面含有焊垫101和功能区102。
如图2所示，为本发明所述基板200的剖面结构示意图。
如图3所示，在所述基板200第一表面形成粘结层300，并在粘接层上形成第一开口301和第二开口302。
如图4所示，将影像芯片100粘结于基板200第一表面的粘结层300上，第一开口301位于影像芯片100焊垫101朝向非功能面的正下方，粘结材质采用非导电聚合物、聚合物胶水或膜，所述粘结材质可以涂覆在粘结层300正面。
如图5所示，将基板200第一表面与所述玻璃盖板4正面围堰5粘结形成空腔，影像芯片100位于空腔位置，粘结材质采用非导电聚合物、聚合物胶水或膜，所述粘结材质可以涂覆在基板200正面。
如图6所示，将基板200第二表面减薄并形成暴露第一开口201的第三开口201。
优选地，所述第三开口201的形状可以是矩形、梯形或其他形状，本实施例中采用梯形开口。
优选地，使所述基板200第二表面减薄的方法主要为磨削、研磨、干式抛光、化学机械平坦工艺、电化学腐蚀、湿法腐蚀、等离子增强化学腐蚀等中的一种或多种结合。
优选地，形成所述第三开口201的方式是切割。
如图7所示，在所述影像芯片100非功能面形成暴露焊垫101的第四开口103。
优选地，形成所述第四开口的方式是刻蚀。
如图8所示，在所述基板200第二表面和所述通孔内壁形成暴露焊垫的绝缘层6。
优选地，所述绝缘层6的材质可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或者绝缘树脂，绝缘层6的制备采用低温化学气相沉积聚合物喷涂方法。
优选地，使所述影像芯片焊垫101暴露出来的方法可以是激光、刻蚀中的一种，如绝缘层是光刻胶材料，还可以采用曝光显影的方式暴露出焊垫。
如图9所示，在所述绝缘层6上形成至少一层图形化的导电线路层7。至少一层导电线路7与芯片的焊垫101电性连接。具体实施时，每层导电线路7的材质可以是铜、镍、钯、金中的一种，形成导电线路的方法可以为电镀、化学镀、真空蒸镀法、化学气相沉积法中的一种。
如图10所示，在所示图形化的导电线路7上形成保护层8，并在所述保护层8预留出导电结构9的位置。
如图11所示，在所述保护层8预留出导电结构9的位置形成导电结构9。
如图12所示，将上述封装体切割形成单颗芯片。
以上实施例是参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本发明的实质的情况下，都落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于硅基板的影像芯片封装结构，其特征在于，包括至少一影像芯片(100)，一基板(200)，一玻璃盖板(4)，所述基板(200)具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，所述第一表面上有一层粘接层(300)，所述粘结层(300)具有第一开口(301)和第二开口(302)，所述基板(200)第二表面具有暴露第一开口(301)的第三开口(201)，所述影像芯片(100)含有功能面和与其相对的非功能面，所述功能面含有焊垫(101)和功能区(102)，所述非功能面对应焊垫(101)位置设有暴露焊垫(101)的第四开口(103)，所述影像芯片(100)的非功能面通过粘结层(300)与所述基板(200)第一表面粘结，所述粘结层(300)第一开口(301)对应所述影像芯片非功能面第四开口(103)的位置，所述第一开口(301)与第三开口(201)、第四开口(103)连接形成通孔，所述玻璃盖板(4)正面包含围堰(5)，所述基板(200)第一表面与所述玻璃盖板(4)正面围堰(5)粘结形成空腔，影像芯片(100)位于空腔位置，所述通孔内壁及基板(200)第二表面设有导电线路(7)，所述导电线路(7)将影像芯片(100)焊垫(101)电性引到基板(200)第二表面。
2.根据权利要求1所述的一种基于硅基板的影像芯片封装结构，其特征在于，所述基板(200)为硅基板、玻璃基板、陶瓷基板、塑料基板中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种基于硅基板的影像芯片封装结构，其特征在于，所述第二开口(302)尺寸大于第一开口(301)尺寸。
4.根据权利要求1所述的一种基于硅基板的影像芯片封装结构，其特征在于，所述围堰(5)材料为硅、玻璃、陶瓷、塑料中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种基于硅基板的影像芯片封装结构，其特征在于，所述围堰(5)高度大于100μm。
6.利用权利要求1硅基板的影像芯片封装结构进行的一种基于硅基板的影像芯片封装结构的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：A、提供一基板(200)，在基板第一表面覆盖一层粘接层(300)，所述粘接层(300)设有第一开口(301)和第二开口(302)；
B、提供一影像芯片(100)，将影像芯片(100)非功能面与粘接层(300)粘结，所述第一开口(301)位于影像芯片(100)焊垫(101)朝向非功能面的正下方；
C、提供一含有围堰(5)的玻璃盖板(4)，将基板(200)第一表面与所述玻璃盖板(4)正面围堰(5)粘结形成空腔，影像芯片(100)位于空腔位置；
D、所述基板(200)第二表面形成暴露第一开口(301)的第三开口(201)；
E、所述影像芯片(100)非功能面形成暴露焊垫(101)的第四开口(103)，第四开口(103)与第一开口(301)、第三开口(201)形成通孔；
F、所述通孔内壁形成暴露焊垫(101)的绝缘层(6)；
G、所述绝缘层(6)上形成图形化的导电线路(7)；
H、所述导电线路(7)上形成保护层(8)，保护层(8)上形成有焊盘开口；
I、所述焊盘开口形成导电结构(9)；
J、切割形成单颗影像芯片封装体。
7.根据权利要求6所述的一种基于硅基板的影像芯片封装结构的制作方法，其特征在于，所述第一开口(301)和第二开口(302)的形成方式为曝光显影、刻蚀中的一种或两者结合。
8.根据权利要求6所述的一种基于硅基板的影像芯片封装结构的制作方法，其特征在于，所述第三开口(201)的形成方式为切割、刻蚀中的一种或两者结合。
9.根据权利要求6所述的一种基于硅基板的影像芯片封装结构的制作方法，其特征在于，所述第四开口(103)的形成方式为刻蚀。
10.根据权利要求6所述的一种基于硅基板的影像芯片封装结构的制作方法，其特征在于，在步骤D基板(200)第二表面形成第三开口(201)前进行基板第二表面减薄。
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