CN114551604A - 芯片封装结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种芯片封装结构及其制造方法，芯片封装结构包括：基板、芯片和透明盖板；基板、芯片和透明盖板；基板包括芯板、设置于芯板表面的绝缘层和至少一层金属布线层，芯板表面设有凹槽，芯片设置于凹槽内，并与金属布线层电性连接；位于芯片侧的绝缘层设置有开口，且开口至少暴露部分芯片；透明盖板设置于开口内，且透明盖板至少有部分边缘区域嵌套设置于绝缘层内部，透明盖板与芯片之间间隔一定距离。无需将透明盖板直接贴附在芯片上，避免了胶层对封装结构透光率的影响，提高了芯片的感应精度。同时，嵌套的结构增加了对透明盖板的固定作用，加强了透明盖板结构的稳定性，进一步提高了封装结构的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及电子封装技术领域，具体地涉及一种芯片封装结构及其制造方法。
背景技术
目前在感光器件的芯片封装结构中，需要在芯片的上方贴一块玻璃保护和透光，但是因为目前部分方案是将玻璃与芯片是通过胶层直接粘接的，会影响透光率，并且芯片与玻璃的粘接性差，胶层会有有空洞产生；而另外一些方案是直接将玻璃板作为基板或保护盖板直接架空搭接在基板上，此时玻璃板会出现易剥落、位移等情况，而造成器件的损坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种芯片封装结构及其制造方法。
本发明提供一种芯片封装结构，所述芯片封装结构包括：
基板、芯片和透明盖板；
所述基板包括芯板、设置于所述芯板表面的绝缘层和至少一层金属布线层，所述芯板表面设有凹槽，所述芯片设置于所述凹槽内，并与所述金属布线层电性连接；
位于所述芯片侧的所述绝缘层设置有开口，且所述开口至少暴露部分所述芯片；
所述透明盖板设置于所述开口内，且所述透明盖板至少有部分边缘区域嵌套设置于所述绝缘层内部，所述透明盖板与所述芯片之间间隔一定距离。
作为本发明的进一步改进，所述绝缘层包括位于所述芯板上下表面的内绝缘层和位于所述内绝缘层表面的阻焊层。
作为本发明的进一步改进，所述透明盖板边缘区域嵌套设于所述内绝缘层之内。
作为本发明的进一步改进，所述芯板和所述内绝缘层之间设置有内金属布线层，所述芯片电性连接于所述内金属布线层，所述内绝缘层表面设置有外金属布线层，所述内金属布线层和所述外金属布线层之间通过设于所述芯板和所述内绝缘层内的金属通孔电性连接。
作为本发明的进一步改进，所述透明盖板设置于所述内绝缘层和所述阻焊层之间，所述阻焊层包覆所述透明盖板边缘区域。
作为本发明的进一步改进，所述内绝缘层内设置有内金属布线层，所述芯片电性连接所述内金属布线层，所述内绝缘层背离所述芯片侧表面设有外金属布线层，所述内金属布线层和所述外金属布线层之间通过设于所述芯板和所述内绝缘层内的金属通孔电性连接。
本发明还提供一种芯片封装结构制作方法，包括步骤：
提供一芯板，在所述芯板表面形成凹槽以及贯穿所述芯板的通孔；
将芯片置于所述凹槽内；
在所述芯板上下表面及所述通孔内镀覆金属，并蚀刻形成内金属布线层；
于芯片侧贴合透明盖板，使所述透明盖板覆盖所述芯片，并在所述芯板上下表面压合内绝缘层；
在内绝缘层表面形成镀覆金属并蚀刻形成外金属布线层；
在外金属布线层表面形成阻焊层。
作为本发明的进一步改进，“于芯片侧贴合透明盖板并在所述芯板上下表面压合内绝缘层”具体包括：
先于所述芯板邻近芯片侧贴合透明盖板；
再于所述芯板上下表面压合内绝缘层。
作为本发明的进一步改进，“于芯片侧贴合透明盖板并在所述芯板上下表面压合内绝缘层”具体包括：
先于所述芯板上下表面压合内绝缘层；
再于所述内绝缘层邻近芯片侧贴合透明盖板。
作为本发明的进一步改进，所述凹槽深度大于所述芯片厚度。
本发明的有益效果是：本发明通过将透明盖板嵌套设置在绝缘层内部，从而无需将透明盖板直接贴附在芯片上，避免了胶层对封装结构透光率的影响，提高了芯片的感应精度。同时，嵌套的结构增加了对透明盖板的固定作用，加强了透明盖板结构的稳定性，并且能够对透明盖板在水平方向上进行限位，避免了透明盖板因粘结固定区域较少，而在使用中出现的脱落或移位等问题，进一步提高了封装结构的稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例1中的封装结构示意图。
图2是本发明实施例2中的封装结构示意图。
图3是本发明实施例2中的封装结构的制作流程示意图。
图4至图9是本发明实施例2中的封装结构的制作流程各步骤示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施方式及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。
下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
为方便说明，本文使用表示空间相对位置的术语来进行描述，例如“上”、“下”、“后”、“前”等，用来描述附图中所示的一个单元或者特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的装置翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“上方”的单元将位于其他单元或特征“下方”或“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括下方和上方这两种空间方位。
实施例1
如图1所示，为本发明实施例1提供的一种适用于感光器件等光学设备的芯片2封装结构，其包括：基板1、芯片2和透明盖板3。
基板1包括芯板11(core层)、设置于芯板11表面的绝缘层12和至少一层金属布线层13。其中，芯板11是将玻纤布或其他增强材料浸以树脂并经热压而制成的一种板状材料，其为基板1的主要基材，能够起到绝缘和支撑的作。绝缘层12包括位于芯板11上下表面的内绝缘层121和位于内绝缘层121表面的阻焊层122，内绝缘层121即PP(prepreg)层，其由半固态树脂和玻璃纤维或其他强化基材组成，构成浸润层，在基板1中主要起到填充和粘合各层的作用。阻焊层122即覆盖在基板1表面的由阻焊材料形成的薄层，其能够起到防止金属布线层13受氧化，湿气、机械应力影响的作用。
芯板11表面设有凹槽111，凹槽111的形状适配于芯片，通常呈方形，用于放置芯片2，凹槽111可通过激光镭射等方法形成。
进一步的，凹槽111的深度大于芯片2的厚度，从而确保芯片2上表面与芯板11上表面之间间隔一定距离，以保证置于芯片2上方的透明盖板3和芯片2之间无直接接触。将芯片2置于在基板1上开设的凹槽111内，类似于嵌埋式封装结构，可以有效利用基板1空间，降低芯片2封装结构的厚度，有利于满足封装结构的小型化要求。
芯片2设置于凹槽111内与金属布线层13电性连接，芯片2通过粘合层固定粘贴于凹槽111内，粘合层可以为高分子粘接材料，例如硅胶、环氧树脂、苯并环丁烯等聚合物材料。可以理解的是，凹槽111的深度也大于芯片2和粘结层的总厚度。
位于芯片2侧的绝缘层12设置有开口123，且开口123至少暴露部分芯片2，以用于放置埋设于其间的透明盖板3。
进一步的，透明盖板3设置于开口123内，且透明盖板3至少有部分边缘区域嵌套设置于绝缘层12内部，透明盖板3与芯片2之间间隔一定距离，即透明盖板3和芯片2之间形成一空腔。透明盖板3材质可以为无机玻璃、有机玻璃或者其他具有特定强度的透光材料，其起到保护芯片2和透光的作用。透明盖板3的上下表面均为平整光滑面，以避免对入射的光线产生散射、漫反射等作用，从而影响芯片2的感应精度。透明盖板3嵌套设置在绝缘层12内部，与芯片2之间无直接接触，无需在芯片2和透明盖板3之间设置粘结胶层，避免了胶层对透光率的影响，从而使封装结构的整体透光率更高，有利于提高芯片2的感应精度。透明盖板3除了也通过粘结层与绝缘层12进行固定外，其嵌套在绝缘层12内部的结构使得两者间形成类似卡扣的结构，对透明管盖板3进行了固定，加强了封装结构的稳定性，并且由于透明盖板3周侧也被绝缘层12限制，能够对透明盖板3在水平方向上进行限位，避免了透明盖板3因粘结固定区域较少，而在使用中出现的脱落或移位等问题，进一步提高了封装结构的稳定性。
具体的，在实施例1中，透明盖板3边缘区域嵌套设于内绝缘层121之内。芯板11和内绝缘层121之间设置有内金属布线层131，芯片2电性连接于内金属布线层131，内绝缘层121表面设置有外金属布线层132，内金属布线层131和外金属布线层132之间通过设于芯板11和内绝缘层121内的金属通孔14电性连接。在制作工序中，透明盖板3先直接通过粘结层粘结固定在内金属布线层131上，之后再压合内绝缘层121，从而使透明盖板3嵌套在内绝缘层121内。
进一步的，位于芯片2侧的内金属布线层131厚度也可根据需要而进行设计，由于透明盖板3直接贴附在其上，通过控制内金属布线层131厚度也可起到控制透明盖板3和芯片2之间间隔距离的作用。
实施例2
如图2所示，为本发明实施例2提供的一种适用于感光器件等光学设备的芯片2封装结构，其大体结构与实施例1类似，与实施例1的区别在于：
透明盖板3设置于内绝缘层121和阻焊层122之间，阻焊层122包覆透明盖板3边缘区域。在制作工序中，先压合内绝缘层121，之后再将透明盖板3贴合在内绝缘层121上，从而利用阻焊层122、内绝缘层121和透明盖板3三者共同形成嵌套结构，来对透明盖板进行固定。
内绝缘层121内设置有内金属布线层131，芯片2电性连接内金属布线层131，内绝缘层121背离芯片2侧表面设有外金属布线层132，内金属布线层131和外金属布线层132之间通过设于芯板11和内绝缘层121内的金属通孔14电性连接。
实施例3
如图3所示，本发明实施例3还提供一种芯片2封装结构制作方法，包括步骤：
S1：如图4所示，提供一芯板11，在芯板11表面形成凹槽111以及贯穿芯板11的通孔。
具体的，可通过激光镭射在芯板11表面形成形状适配于芯片2的凹槽111，并使得凹槽111的深度大于芯片2的厚度，从而可保证芯片2上表面与芯板11上表面之间间隔一定距离。
在步骤S1之前还包括：
烘烤芯板11，以去除水汽；
将芯板11原正面所覆铜层全部刻蚀掉，并刻蚀减薄芯板11背面所覆铜层厚度，以便于进行后续工序。
S2：如图5所示，将芯片2置于凹槽111内。
具体的，将芯片2通过硅胶、环氧树脂、苯并环丁烯等聚合物材料粘结固定在凹槽111内。
S3：在芯板11上下表面及通孔内镀覆金属，并蚀刻形成内金属布线层131。
具体的，步骤S3包括：
如图6a所示，于芯片2上贴附保护膜，露出芯片2的焊盘区域，在芯板11正面镀铜，使得芯片2焊盘与铜层电性连接。
如图6b所示，进一步镀铜，并控制镀铜厚度，以便于调节后续设置的透明盖板3和芯片2之间的距离。
如图6c所示，通过曝光、显影、刻蚀等工艺将铜层制作成内金属布线层131。
S4：于芯片2侧贴合透明盖板3，使透明盖板3覆盖在芯片2上方，并在芯板11上下表面压合内绝缘层121。
具体的，在本实施例中，如图7a所示，先于芯板11邻近芯片2侧贴合透明盖板3，通过聚合物材料将透明盖板3粘合在内金属布线层131上。
如图7b所示，之后再于芯板11上下表面压合内绝缘层121，使得透明盖板3嵌套在内绝缘层121内。
S5：如图8所示，在内绝缘层121表面形成镀覆金属并蚀刻形成外金属布线层132。
步骤S5还包括：在内绝缘层121内形成贯通孔，并在贯通孔内镀覆金属使得内金属布线层131和外金属布线层132电性连接。
S6：如图9所示，在外金属布线层132表面形成阻焊层122。
实施例4
本发明实施例4还提供一种芯片2封装结构制作方法，其与实施例3步骤基本相同，其区别在于，步骤S4具体包括：
先于芯板11上下表面压合内绝缘层121；
再于内绝缘层121邻近芯片2侧贴合透明盖板3。之后通过在内绝缘层121和透明盖板3上覆盖阻焊层122使得透明盖板3和在内绝缘层121与阻焊层122之间形成嵌套结构。
综上所述，本发明通过将透明盖板嵌套设置在绝缘层内部，从而无需将透明盖板直接贴附在芯片上，避免了胶层对封装结构透光率的影响，提高了芯片的感应精度。同时，嵌套的结构增加了对透明盖板的固定作用，加强了透明盖板结构的稳定性，并且能够对透明盖板在水平方向上进行限位，避免了透明盖板因粘结固定区域较少，而在使用中出现的脱落或移位等问题，进一步提高了封装结构的稳定性。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种芯片封装结构，其特征在于，所述芯片封装结构包括：
基板、芯片和透明盖板；
所述基板包括芯板、设置于所述芯板表面的绝缘层和至少一层金属布线层，所述芯板表面设有凹槽，所述芯片设置于所述凹槽内，并与所述金属布线层电性连接；
位于所述芯片侧的所述绝缘层设置有开口，且所述开口至少暴露部分所述芯片；
所述透明盖板设置于所述开口内，且所述透明盖板至少有部分边缘区域嵌套设置于所述绝缘层内部，所述透明盖板与所述芯片之间间隔一定距离。
2.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述绝缘层包括位于所述芯板上下表面的内绝缘层和位于所述内绝缘层表面的阻焊层。
3.根据权利要求2所述的芯片封装结构，其特征在于，所述透明盖板边缘区域嵌套设于所述内绝缘层之内。
4.根据权利要求3所述的芯片封装结构，其特征在于，所述芯板和所述内绝缘层之间设置有内金属布线层，所述芯片电性连接于所述内金属布线层，所述内绝缘层表面设置有外金属布线层，所述内金属布线层和所述外金属布线层之间通过设于所述芯板和所述内绝缘层内的金属通孔电性连接。
5.根据权利要求2所述的芯片封装结构，其特征在于，所述透明盖板设置于所述内绝缘层和所述阻焊层之间，所述阻焊层包覆所述透明盖板边缘区域。
6.根据权利要求5所述的芯片封装结构，其特征在于，所述内绝缘层内设置有内金属布线层，所述芯片电性连接所述内金属布线层，所述内绝缘层背离所述芯片侧表面设有外金属布线层，所述内金属布线层和所述外金属布线层之间通过设于所述芯板和所述内绝缘层内的金属通孔电性连接。
7.一种芯片封装结构制作方法，其特征在于，包括步骤：
提供一芯板，在所述芯板表面形成凹槽以及贯穿所述芯板的通孔；
将芯片置于所述凹槽内；
在所述芯板上下表面及所述通孔内镀覆金属，并蚀刻形成内金属布线层；
于芯片侧贴合透明盖板，使所述透明盖板覆盖所述芯片，并在所述芯板上下表面压合内绝缘层；
在内绝缘层表面形成镀覆金属并蚀刻形成外金属布线层；
在外金属布线层表面形成阻焊层。
8.根据权利要求7所述的芯片封装结构制作方法，其特征在于，“于芯片侧贴合透明盖板并在所述芯板上下表面压合内绝缘层”具体包括：
先于所述芯板邻近芯片侧贴合透明盖板；
再于所述芯板上下表面压合内绝缘层。
9.根据权利要求7所述的芯片封装结构制作方法，其特征在于其特征在于，“于芯片侧贴合透明盖板并在所述芯板上下表面压合内绝缘层”具体包括：
先于所述芯板上下表面压合内绝缘层；
再于所述内绝缘层邻近芯片侧贴合透明盖板。
10.根据权利要求7所述的芯片封装结构制作方法，其特征在于，所述凹槽深度大于所述芯片厚度。
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