CN111063621A - 一种光电探测器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光电探测器及其制造方法，本发明的光电探测器是一种全塑封、无焊接的封装结构，其具有三层树脂层结构，该三层树脂层的热膨胀系数相近或相同，可以防止应力翘曲；此外，该三层树脂层结构在保证密封性的同时，精简了封装的结构，节省了材料，无需任何焊线或者焊球等焊接工艺。

Description

一种光电探测器及其制造方法
技术领域
本发明涉及半导体器件封装领域，属于H01L23/00分类号下，具体涉及一种光电探测器及其制造方法。
背景技术
现有的探测器多采用基板上塑封芯片结构，即COB结构，其需要使用基板来承载芯片以实现电路连接，然后在上表面塑封芯片，该种设置，由于基板和塑封材料的热膨胀系数不同，会导致应力翘曲，从而使得所述塑封材料从所述基板上剥离。此外，上述结构其对于封装的薄型化、简单化和低成本化是不利的，其也不能够实现电引出的灵活性和简便性。
发明内容
基于解决上述问题，本发明提供了一种光电探测器的制造方法，其包括以下步骤：
(1)提供具有粘合层的载板，在所述粘合层上形成图案化的第一树脂层，所述第一树脂层中具有多个开口；
(2)将多个光电发射芯片与多个光电接收芯片依次设置于所述第一树脂层上，所述光电发射芯片与光电接收芯片间隔排列；
(3)形成挡光围墙，所述围墙分别围绕所述光电发射芯片与光电接收芯片；
(4)在所述围墙内形成第二树脂层，所述第二树脂层覆盖所述光电发射芯片与光电接收芯片且具有多个开窗，所述多个开窗露出所述多个开口和所述光电发射芯片与光电接收芯片的电极；
(5)在所述多个开窗中填充导电油墨，然后经过固化形成导电连接部，所述导电连接部将所述电极引出至所述多个开口位置以形成外部连接端子；
(6)在所述第二树脂层上形成第三树脂层，所述第三树脂层覆盖所述导电油墨。
其中，还包括步骤(8)，去除所述载体和粘合层。
其中，还包括步骤(9)，切割以实现单体化，得到最终具有单个光电发射芯片和单个光电接收芯片的光电探测器；其中，所述切割沿着所述围墙的中心进行。
其中，在步骤(6)中，形成第三树脂层具体包括在所述光电发射芯片上沉积第三树脂层，所述第三树脂层形成为凸起的凸面镜；在所述光电接收芯片上沉积第三树脂层，所述第三树脂层形成为平面结构。
根据上述方法，本发明还提供了一种光电探测器，具体包括：
第一树脂层，所述第一树脂层具有多个开口；
光电发射芯片和光电接收芯片，设置于所述第一树脂层上；
挡光围墙，分别环绕所述光电发射芯片和光电接收芯片；
第二树脂层，填充于所述围墙内并覆盖所述光电发射芯片与光电接收芯片，且所述第二树脂层具有多个开窗，所述多个开窗露出所述多个开口和所述光电发射芯片与光电接收芯片的电极；
固化的导电油墨，填充于所述开窗中，所述导电油墨将所述电极引出至所述多个开口位置以形成外部连接端子；
第三树脂层，覆盖所述导电油墨和所述第二树脂层。
其中，在所述第一树脂层中还具有多个凹口，所述多个凹口被所述第二树脂层填充。
其中，所述第二树脂层的顶面与所述导电油墨的顶面齐平，但是均低于所述围栏的高度。
其中，所述第三树脂层在所述发射芯片上形成为凸起的凸面镜。
其中，所述围墙为混合有染料的不透光树脂。
本发明的优点如下：
本发明的光电探测器是一种全塑封、无焊接的封装结构，其具有三层树脂层结构，该三层树脂层的热膨胀系数相近或相同，可以防止应力翘曲；此外，该三层树脂层结构在保证密封性的同时，精简了封装的结构，节省了材料，无需任何焊线或者焊球等焊接工艺。
附图说明
图1为本发明的光电探测器的剖面图；
图2为本发明的光电探测器的俯视；
图3-10为本发明的光电探测器的制造方法的示意图；其中，图6(a)为图6(b)沿着A1A2线的剖面图。
具体实施方式
本发明的光电探测器具有三层树脂结构，为全树脂封装，其无需焊接工艺。具体的，参见图1-2，本发明的光电探测器，其具有横向设置的光电发射芯片6和光电接收芯片5，所述光电发射芯片6用于发射探测光信号，而所述光电接收芯片5用于接收反馈光信号，以此来进行探测。所述光电接收芯片5具有电极7，所述光电发射芯片6具有电极8。
所述光电发射芯片6和光电接收芯片5均粘合于第一树脂层3上，该第一树脂层3为光固化树脂、热固化树脂或其他可固化树脂。所述第一树脂层3可以是树脂膜或者通过沉积液态树脂并行固化形成的树脂层，在该第一树脂层3中形成有多个开口4和多个凹口17，其中所述多个开口4作为对外连接端子的露出区域，其为通孔结构，而所述多个凹口17是为了保证封装层之间的粘附性，其为通孔或者盲孔结构。当然，所述多个开口4和多个凹口17可以是圆形、方形、椭圆形、多边形等多种形状。
在所述第一树脂层3上设置有分别环绕所述光电发射芯片6和光电接收芯片5的挡光围墙9，该挡光围墙9可以阻隔所述光电发射芯片6和光电接收芯片5之间光的相互串扰，并且，该围墙9的高度稍高一些，以保证阻隔效果，且后续可以作为第二树脂层和第三树脂层形成时的挡板使用。为了保证整体封装应力匹配，所述围墙9为混合有染料的不透光树脂，该染料可以吸收所述光电发射芯片6所述发射光的波长。
所述光电发射芯片6和光电接收芯片5设置于所述围墙9中，且通过围墙9相互隔开。在所述围墙9的侧壁可以设置反射层(未示出)以增强光出射和光入射。所述光电发射芯片6和光电接收芯片5可以直接粘合于所述第一树脂层3上，此时该第一树脂层3可以是双固化树脂，即在形成第一树脂层3之后，进行预固化(第一次固化操作)，然后将所述光电发射芯片6和光电接收芯片5设置于所述第一树脂层3上，最后进行二次固化，以实现最终的粘合固化，此时，光电发射芯片6和光电接收芯片5牢固的粘合于所述第一树脂层3上。
在所述围墙9所围成的腔内填充有第二树脂层10，且所述第二树脂层10填充所述多个凹口17以增加第一树脂层3和第二树脂层10之间的粘附性。所述第二树脂层10的材质可以与所述第一树脂层3的材质相同。所述第二树脂层10覆盖所述光电发射芯片6与光电接收芯片5，但是其顶面低于所述围墙9，且所述第二树脂层10具有多个开窗，所述多个开窗露出所述多个开口4和所述光电发射芯片6与光电接收芯片5的电极7、8；参见图2，所述多个开窗的每一个均露出一个电极和一个开口4，但是，根据需要，单个所述开窗可以同时露出多个电极和多个开口4。
在所述多个开窗中填充有固化的导电油墨12，所述导电油墨12将所述电极7、8引出至所述多个开口4位置以形成外部连接端子16；该导电油墨12有混有导电颗粒的聚合物材料构成，其可以提高热膨胀的适配性。其中，所述导电油墨12的高度于所述第二树脂层10的高度一致，即顶面齐平，但是均低于所述围墙9的高度。
在所述围墙9内填充第三树脂层，所述第三树脂层覆盖所述导电油墨12和所述第二树脂层10。其中，所述第三树脂层在所述发射芯片6上形成为凸起的凸面镜13，而在所述接收芯片5上形成为平面层14，其中凸面镜13可以增强光出射的聚光性。
上述光电探测器的制造方法也是简单的，其成本较低，具体包括；
(1)提供具有粘合层的载板，在所述粘合层上形成图案化的第一树脂层，所述第一树脂层中具有多个开口；
(2)将多个光电发射芯片与多个光电接收芯片依次设置于所述第一树脂层上，所述光电发射芯片与光电接收芯片间隔排列；
(3)形成挡光围墙，所述围墙分别围绕所述光电发射芯片与光电接收芯片；
(4)在所述围墙内形成第二树脂层，所述第二树脂层覆盖所述光电发射芯片与光电接收芯片且具有多个开窗，所述多个开窗露出所述多个开口和所述光电发射芯片与光电接收芯片的电极；
(5)在所述多个开窗中填充导电油墨，然后经过固化形成导电连接部，所述导电连接部将所述电极引出至所述多个开口位置以形成外部连接端子；
(6)在所述第二树脂层上形成第三树脂层，所述第三树脂层覆盖所述导电油墨。
其中，还包括步骤(8)，去除所述载体和粘合层。
其中，还包括步骤(9)，切割以实现单体化，得到最终具有单个光电发射芯片和单个光电接收芯片的光电探测器；其中，所述切割沿着所述围墙的中心进行。
其中，在步骤(6)中，形成第三树脂层具体包括在所述光电发射芯片上沉积第三树脂层，所述第三树脂层形成为凸起的凸面镜；在所述光电接收芯片上沉积第三树脂层，所述第三树脂层形成为平面结构。
为了便于清晰的说明本发明光电探测器的制造方法，下面将参照图3-10进行详细说明。首先，参照图3，提供具有粘合层2的载板1，所述粘合层2可以是压合在载板1上的解离层，例如光解离层、化学解离层等。所述载板1具有一定的刚性，可以是玻璃、硅、陶瓷等刚性材质。然后，在所述粘合层2上形成图案化的第一树脂层3，所述第一树脂层3中具有多个开口4；所述第一树脂层3可以通过将树脂膜压合到所述粘合层2上形成，也可以通过沉积液态的树脂材料进行硬化形成。
接着参见图4，将多个光电发射芯片6与多个光电接收芯片5依次设置于所述第一树脂层3上，所述光电发射芯片6与光电接收芯片5间隔排列；所述光电发射芯片6和光电接收芯片5可以直接粘合于所述第一树脂层3上，此时该第一树脂层3可以是双固化树脂，即在形成第一树脂层3之后，进行预固化(第一次固化操作)，然后将所述光电发射芯片6和光电接收芯片5设置于所述第一树脂层3上，最后进行二次固化，以实现最终的粘合固化，此时，光电发射芯片6和光电接收芯片5牢固的粘合于所述第一树脂层3上。
然后，参见图5，在所述第一树脂层3上形成挡光围墙9，所述围墙9分别围绕所述光电发射芯片6与光电接收芯片5；所述挡光围墙9可以采用具有染料的树脂材料通过网版印刷形成，该围墙9具有一定的高度，以便于阻隔所述发射芯片6和接收芯片5之间的光干扰。
参见图6，在所述围墙9内填充第二树脂层10，所述第二树脂层10覆盖所述光电发射芯片6与光电接收芯片5且具有多个开窗11，所述多个开窗11露出所述多个开口4和所述光电发射芯片6与光电接收芯片5的电极7、8；该步骤中，可以利用模具遮住需要形成多个开窗11的位置，然后再进行填充树脂形成第二树脂层10，以此来保证第二树脂层10不会覆盖所述电极7、8和开口4。
参见图7，在所述多个开窗11中填充导电油墨12，然后经过固化形成导电连接部，所述导电连接部将所述电极7、8引出至所述多个开口4位置以形成外部连接端子16。填充所述导电油墨12可以采用刮涂的方法形成。
参见图8，在所述第二树脂层10上形成第三树脂层，所述第三树脂层覆盖所述导电油墨12。形成第三树脂层具体包括在所述光电发射芯片6上沉积第三树脂层，所述第三树脂层形成为凸起的凸面镜13；在所述光电接收芯片5上沉积第三树脂层，所述第三树脂层形成为平面层14。
参见图9，去除所述载体1和粘合层2，然后切割以实现单体化，得到最终具有单个光电发射芯片和单个光电接收芯片的光电探测器；其中，所述切割沿着所述围墙的中心进行。最终得到如图10所示的封装结构。
本发明的光电探测器是一种全塑封、无焊接的封装结构，其具有三层树脂层结构，该三层树脂层的热膨胀系数相近或相同，可以防止应力翘曲；此外，该三层树脂层结构在保证密封性的同时，精简了封装的结构，节省了材料，无需任何焊线或者焊球等焊接工艺。
本发明中使用的表述“示例性实施例”、“示例”等不是指同一实施例，而是被提供来着重描述不同的特定特征。然而，上述示例和示例性实施例不排除他们与其他示例的特征相组合来实现。例如，即使在另一示例中未提供特定示例的描述的情况下，除非另有陈述或与其他示例中的描述相反，否则该描述可被理解为与另一示例相关的解释。
本发明中使用的术语仅用于示出示例，而无意限制本发明。除非上下文中另外清楚地指明，否则单数表述包括复数表述。
虽然以上示出并描述了示例实施例，但对本领域技术人员将明显的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下，可做出变型和改变。

Claims (9)

1.一种光电探测器的制造方法，其包括以下步骤：
(1)提供具有粘合层的载板，在所述粘合层上形成图案化的第一树脂层，所述第一树脂层中具有多个开口；
(2)将多个光电发射芯片与多个光电接收芯片依次设置于所述第一树脂层上，所述光电发射芯片与光电接收芯片间隔排列；
(3)形成挡光围墙，所述围墙分别围绕所述光电发射芯片与光电接受芯片；
(4)在所述围墙内形成第二树脂层，所述第二树脂层覆盖所述光电发射芯片与光电接收芯片且具有多个开窗，所述多个开窗露出所述多个开口和所述光电发射芯片与光电接收芯片的电极；
(5)在所述多个开窗中填充导电油墨，然后经过固化形成导电连接部，所述导电连接部将所述电极引出至所述多个开口位置以形成外部连接端子；
(6)在所述第二树脂层上形成第三树脂层，所述第三树脂层覆盖所述导电油墨。
2.根据权利要求1所述的光电探测器的制造方法，其特征在于：还包括步骤(8)，去除所述载体和粘合层。
3.根据权利要求2所述的光电探测器的制造方法，其特征在于：还包括步骤(9)，切割以实现单体化，得到最终具有单个光电发射芯片和单个光电接收芯片的光电探测器；其中，所述切割沿着所述围墙的中心进行。
4.根据权利要求1所述的光电探测器的制造方法，其特征在于：在步骤(6)中，形成第三树脂层具体包括在所述光电发射芯片上沉积第三树脂层，所述第三树脂层形成为凸起的凸面镜；在所述光电接收芯片上沉积第三树脂层，所述第三树脂层形成为平面结构。
5.一种光电探测器，其通过权利要求1-4中任一项所述光电探测器的制造方法制备得到，具体包括：
第一树脂层，所述第一树脂层具有多个开口；
光电发射芯片和光电接收芯片，设置于所述第一树脂层上；
挡光围墙，分别环绕所述光电发射芯片和光电接收芯片；
第二树脂层，填充于所述围墙内并覆盖所述光电发射芯片与光电接收芯片，且所述第二树脂层具有多个开窗，所述多个开窗露出所述多个开口和所述光电发射芯片与光电接收芯片的电极；
固化的导电油墨，填充于所述开窗中，所述导电油墨将所述电极引出至所述多个开口位置以形成外部连接端子；
第三树脂层，覆盖所述导电油墨和所述第二树脂层。
6.根据权利要求5所述的光电探测器，其特征在于：在所述第一树脂层中还具有多个凹口，所述多个凹口被所述第二树脂层填充。
7.根据权利要求5所述的光电探测器，其特征在于：所述第二树脂层的顶面与所述导电油墨的顶面齐平，但是均低于所述围栏的高度。
8.根据权利要求5所述的光电探测器，其特征在于：所述第三树脂层在所述发射芯片上形成为凸起的凸面镜。
9.根据权利要求5所述的光电探测器，其特征在于：所述围墙为混合有染料的不透光树脂。
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