CN115810589A - 芯片封装结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种芯片封装结构及其制作方法，封装结构包括基板、芯片、透光基板和塑封体，芯片上表面设置有光接收区域，塑封体覆盖基板和芯片上表面，并于塑封体上表面部分区域形成第一空腔和第二空腔，第一空腔用于容置透光基板，第二空腔暴露出光接收区域；透光基板设置于第一空腔内，透光基板与塑封体接触面设置一胶体层；透光基板上表面高于塑封体上表面，透光基板上表面外侧部分区域设置一凹槽，其在第一空腔底部的垂直投影位于第二空腔在第一空腔底部的垂直投影外侧，位于凹槽外侧的透光基板上表面区域向下凹陷形成一台阶结构。在贴装透光基板时溢出的胶体可流至凹槽内，防止其污染透光基板相对芯片光接收区域的上表面区域。

Description

芯片封装结构及其制作方法

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种芯片封装结构及其制作方法。

背景技术

如图1所示，为现有的光传感器的一种常见封装结构，在基板1’或金属框架上通过粘胶膜或胶水固定光学芯片2’，在光学芯片2’上通过粘胶膜或胶水固定传感器芯片3’，将传感器芯片3’与光学芯片2’电性连接；再利用金属线将传感器芯片3’与基板1’或金属框架进行焊接连通；利用塑封料4’覆盖基板1’、光学芯片2’和金属线，并于传感器芯片3’上方形成一窗口5’，窗口5’暴露出传感器芯片3’上表面部分区；再将玻璃基板6’放置于窗口5’内，玻璃基板6’与塑封料4’接触面之间涂覆有环氧树脂胶7’，环氧树脂胶7’将玻璃基板6’固定于传感器芯片3’上方，形成封装结构的透光区域。

然而，现有的这种光传感器封装结构中，在贴装玻璃基板6’时，玻璃基板6’侧表面涂覆的环氧树脂胶7’很容易溢出流至玻璃基板6’上表面，影响玻璃基板6’的透光率，同时现有结构中玻璃基板6’与塑封料4’的焊接强度过低，在封装产品工作时由于内外气压差，玻璃基板6’存在脱落的风险。

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作方法，防止透光基板贴装时，贴装用到的胶体材料流至并污染透光基板相对芯片光接收区域的上表面区域，提高透光基板的透光率。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种芯片封装结构，芯片封装结构，包括基板、芯片、透光基板和塑封体，所述芯片设置于所述基板上表面，并与所述基板电性连接，所述芯片上表面设置有光接收区域；

所述塑封体覆盖所述基板和所述芯片上表面，并于所述塑封体上表面部分区域朝内凹陷形成第一空腔和位于所述第一空腔下方的第二空腔，所述第一空腔用于容置所述透光基板，所述第二空腔暴露出所述光接收区域，其中，所述第一空腔内径大于所述第二空腔内径；

所述透光基板设置于所述第一空腔内，所述透光基板与所述塑封体接触面还设置一胶体层；

所述透光基板上表面高于所述塑封体上表面，所述透光基板上表面外侧部分区域设置一凹槽，所述凹槽在所述第一空腔底部的垂直投影位于所述第二空腔在所述第一空腔底部的垂直投影外侧，位于所述凹槽外侧的透光基板上表面区域向下凹陷形成一台阶结构。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述凹槽在所述透光基板上表面围设形成一框体结构。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述凹槽内设置胶体，所述凹槽内的胶体与所述胶体层连接。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第一空腔侧表面部分区域朝所述塑封体内部凹陷形成容胶槽，所述容胶槽内设置胶体，所述容胶槽内的胶体与所述胶体层连接。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述容胶槽围绕所述第一空腔形成一框体结构。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述容胶槽包括相互连接的横向延伸部和纵向延伸部，所述横向延伸部和所述纵向延伸部内均设置有胶体。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述横向延伸部的上表面不高于台阶结构的上表面。

本发明还提供一种芯片封装结构的制作方法，包括步骤：

提供一基板；

提供一芯片，所述芯片上表面设置有光接收区域，将所述芯片具有所述光接收区域的一面背向所述基板，贴装于所述基板上表面，并与所述基板实现电性连接；

提供塑封料和遮挡模具，将所述遮挡模具放置于所述光接收区域上方，将所述塑封料覆盖所述基板和所述芯片未被遮蔽的上表面，形成塑封体，使得所述塑封体上表面部分区域朝内凹陷形成第一空腔和位于所述第一空腔下方的第二空腔，所述第二空腔暴露出所述光接收区域，其中，所述第一空腔内径大于所述第二空腔内径；

提供透光基板，所述透光基板的厚度大于所述第一空腔的深度，于所述透光基板上表面外侧部分区域形成一凹槽，并于所述凹槽外侧的透光基板上表面区域向下凹陷形成一台阶结构；

将所述透光基板放置于所述第一空腔内，通过一胶体层与所述塑封体固定连接，并使得所述凹槽在所述第一空腔底部的垂直投影位于所述第二空腔在所述第一空腔底部的垂直投影外侧。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述于所述透光基板上表面外侧部分区域形成一凹槽，具体包括：

于所述透光基板上表面外侧区域形成一凹槽，并将所述凹槽在所述透光基板上表面围设形成一框体结构。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述方法还包括步骤：

于所述第一空腔侧表面部分区域朝所述塑封体内部凹陷形成容胶槽，并使得所述容胶槽围绕所述第一空腔形成一框体结构，所述容胶槽包括相互连接的横向延伸部和纵向延伸部；

于所述横向延伸部、所述纵向延伸部和所述凹槽内填充胶体，并使得所述胶体连接所述胶体层。

本发明的有益效果在于：在透光基板上表面外侧部分区域设置一凹槽，该凹槽在第一空腔底部的垂直投影位于第二空腔在第一空腔底部的垂直投影外侧，在贴装透光基板时，透光基板侧表面与塑封体之间的胶体层往透光基板上表面溢出的胶体可流至凹槽内，防止其流至并污染透光基板相对芯片光接收区域的上表面区域，提高透光基板透光率。

附图说明

图1为常用技术中的光传感器封装结构示意图。

图2为本发明一实施方式中的芯片封装结构的制作方法流程示意图。

图3-10为本发明一实施方式中的对应芯片封装结构制作方法的工艺步骤图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施方式及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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，都属于本发明保护的范围。

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。

如图10所示，本发明一实施方式提供一种芯片封装结构，包括基板1、芯片2、透光基板3和塑封体4。

基板1为金属基板，是指由金属薄板、绝缘介质层和铜(或铝)箔复合制成的金属基覆铜板，用于连接上层芯片和下层电路板，以实现芯片内部与外部电路电性连接的作用。基板1具有上表面及与上表面相背的下表面。

芯片2设置于基板1上表面，并与基板1电性连接，芯片2上表面设置有光接收区域23和多个电性焊盘，芯片2上表面的电性焊盘和基板1上表面的电性焊盘之间通过金属焊线连接，以实现芯片2与基板1之间的电性连接。

在本发明具体实施方式中，在基板1上表面设置相互叠加的两块芯片，分别为光学芯片21和传感器芯片22，光学芯片21设置于基板1上表面，传感器芯片22设置于光学芯片21上表面，并与光学芯片21电性连接。在传感器芯片22上表面设置有光接收区域23。

具体可参见图5，塑封体4以环氧树脂为基体，添加有固化剂、偶联剂等添加剂，其覆盖基板1和芯片2上表面，并于塑封体4上表面部分区域朝内凹陷形成第一空腔41和位于第一空腔41下方的第二空腔42，第一空腔41用于容置透光基板3，第二空腔42暴露出光接收区域23，其中，第一空腔41内径大于第二空腔42内径。

参见图8和图9，透光基板3设置于第一空腔内41，透光基板3与塑封体4接触面还设置一胶体层5。

透光基板3上表面外侧部分区域设置一凹槽31，凹槽31在第一空腔41底部的垂直投影位于第二空腔42在第一空腔41底部的垂直投影外侧，在贴装透光基板3时，透光基板3侧表面与塑封体4之间的胶体层5往透光基板3上表面溢出的胶体可流至凹槽31内，防止其流至并污染透光基板3相对芯片2光接收区域23的上表面区域，提高透光基板3透光率。

具体的，凹槽31在透光基板3上表面围设形成一框体结构，进一步避免胶体层5内的胶体流至透光基板3相对芯片2光接收区域23的上表面区域的可能性。

凹槽31的深度，本发明在此不作限制，其深度小于透光基板3的厚度即可；凹槽31在透光基板3上表面围设形成的具体结构形状以及凹槽31的开口宽度，本发明也不作限制，其可围设形成方形结构或环形结构或其他形状的结构，只需保证凹槽31的内侧面位置区域在第一空腔41底部的垂直投影位于第二空腔42在第一空腔41底部的垂直投影外侧即可。

具体的，透光基板3上表面高于塑封体4上表面，位于凹槽31外侧的透光基板3上表面区域向下凹陷形成一台阶结构32，此台阶结构更有利于阻挡胶体层5溢出的胶体流至透光基板3相对芯片2光接收区域23的上表面区域。

在本发明具体实施方式中，台阶结构32的高度设置为30μm，在能够有效阻挡胶体层5溢出的胶体越过台阶结构32的同时，也不会影响透光基板3的透光效率。

更具体的，继续参见图10，在透光基板3具有台阶结构32的基础上，凹槽31内设置胶体，并使得凹槽31内的胶体61连接胶体层5，能够增大透光基板3与塑封体4之间的焊接能力，减小透光基板3在封装产品工作时由于内外气压差被冲掉、脱落的风险。

透光基板3为玻璃基板。在本发明其他实施方式中，透光基板3也可为其他可透光的基板或盖板，在不影响芯片光接收区域23接收外界光线的同时，能够对芯片光接收区域23起到一定的机械保护作用即可。

进一步的，第一空腔41侧表面部分区域朝塑封体4内部凹陷形成容胶槽43，容胶槽43内设置胶体，容胶槽43内的胶体62与胶体层5连接，进一步增强透光基板3与塑封体4之间的结合力，具体参见图6和图10。

容胶槽43可设置于塑封体4在第一空腔41内侧面的任何区域，容胶槽43朝塑封体4内部延伸的具体结构和具体尺寸，本发明在此不作限制，只需保证容胶槽43延伸的最外侧边界不超过塑封体4的外侧表面即可。

在本发明具体实施方式中，容胶槽43包括相互连接的横向延伸部431和纵向延伸部432，横向延伸部431为第一空腔41侧表面顶部区域朝塑封体4内部横向凹陷形成的凹槽区域，纵向延伸部432为横向延伸部431底部区域朝垂直于横向延伸部431延伸方向向塑封体4内部延伸的区域。具体的，纵向延伸部432位于远离第一空腔41的一侧，与横向延伸部431连接形成一台阶结构。当然，在本发明其他实施方式中，横向延伸部431和纵向延伸部432连接也可形成一“T”字型结构。横向延伸部431和纵向延伸部432之间具体的连接结构可根据实际制作工艺需求选择，本发明在此不作限制。

具体的，容胶槽43围绕第一空腔41形成一框体结构。本发明对容胶槽43围绕第一空腔41形成的具体结构形状不作限制，可以围绕第一空腔41形成方形或环形结构。

横向延伸部431和纵向延伸部432内均设置有胶体。

横向延伸部431的上表面不高于凹槽31外侧台阶结构32的上表面。

更具体的，容胶槽43(即横向延伸部431和纵向延伸部432)内的胶体62和胶体层5、凹槽31内的胶体61之间相互连接融合，增强透光基板3和塑封体4之间的结合力。

在本发明具体实施方式中，胶体层5与凹槽31内的胶体61和容胶槽43内的胶体62的胶体材料相同，均为环氧树脂胶材料。

如图2所示，本发明还提供一种芯片封装结构的制作方法，包括步骤：

S1：提供一基板，如图3所示。

S2：提供一芯片，芯片上表面设置有光接收区域，将芯片具有光接收区域的一面背向基板，贴装于基板上表面，并与基板实现电性连接。

S3：提供塑封料和遮挡模具，将遮挡模具放置于光接收区域上方，将塑封料覆盖基板和芯片未被遮蔽的上表面，形成塑封体，使得塑封体上表面部分区域朝内凹陷形成第一空腔和位于第一空腔下方的第二空腔，第二空腔暴露出光接收区域，其中，第一空腔内径大于第二空腔内径。

S4：提供透光基板，透光基板的厚度大于第一空腔的深度，于透光基板上表面外侧部分区域形成一凹槽，于凹槽外侧的透光基板上表面区域向下凹陷形成一台阶结构。

S5：将透光基板放置于第一空腔内，通过一胶体层与塑封体固定连接，并使得凹槽在第一空腔底部的垂直投影位于第二空腔在第一空腔底部的垂直投影外侧。

在步骤S2中，提供一芯片2，芯片2上表面设置有光接收区域23，将芯片2具有光接收区域23的一面背向基板1，贴装于基板1上表面，并与基板1实现电性连接，具体包括：

如图4所示，在本发明具体实施方式中，在基板1上表面贴装相互叠加的两块芯片，分别为光学芯片21和传感器芯片22，先将光学芯片21贴装于基板1上表面，再将传感器芯片22贴装于光学芯片21上表面，并与光学芯片21电性连接。在传感器芯片22上表面形成有光接收区域23。

进一步的，通过金线键合工艺，在传感器芯片22上表面的电性焊盘和基板1上表面的电性焊盘之间通过金属焊线连接，实现传感器芯片22与基板1之间的电性连接。

在步骤S3中，提供塑封料和遮挡模具，将遮挡模具放置于光接收区域23上方，将塑封料覆盖基板1和芯片2未被遮蔽的上表面，形成塑封体4，使得塑封体4上表面部分区域朝内凹陷形成第一空腔41和位于第一空腔41下方的第二空腔42，第二空腔42暴露出光接收区域23，其中，第一空腔41内径大于第二空腔42内径，具体包括：

如图5所示，提供需要制作出与第一空腔41和第二空腔42尺寸相匹配的遮挡模具，将其置于光接收区域23上方，再向遮挡模具周侧注入塑封料，形成塑封体4，后取走遮挡模具。

进一步，在步骤S4之前还包括步骤：于第一空腔41侧表面部分区域朝塑封体4内部凹陷形成容胶槽43，并使得容胶槽43围绕第一空腔41形成一框体结构，容胶槽43包括相互连接的横向延伸部431和纵向延伸部432。

如图6所示，可利用激光刻蚀工艺，于第一空腔41侧表面顶部区域朝塑封体4内部横向凹陷形成横向延伸部431，再于横向延伸部431底部区域朝垂直于横向延伸部431延伸方向向塑封体4内部刻蚀形成纵向延伸部432。

容胶槽43具体的刻蚀深度可根据实际制作工艺需求进行调整，只需保证容胶槽43延伸的最外侧边界不超过塑封体4的外侧表面即可。

在步骤S4中，提供透光基板3，于透光基板3上表面外侧部分区域形成一凹槽31，具体包括：

如图7所示，提供的透光基板3，其厚度大于第一空腔41的深度，先于透光基板3上表面外侧区域刻蚀形成一凹槽31，并将凹槽31在透光基板3上表面围设形成一框体结构，这里，框体结构可以为方形结构或是环形结构，本发明对比不作限制，保证在将透光基板3贴装于封装结构内时，凹槽31的内侧面位置区域在第一空腔41底部的垂直投影位于第二空腔42在第一空腔41底部的垂直投影外侧即可。

如图8所示，于凹槽31外侧的透光基板3上表面区域向下凹陷形成一台阶结构32。在本发明具体实施方式中，控制刻蚀形成的台阶结构32高度为30μm，在能够有效阻挡后续贴装所用胶体材料溢出的胶体越过台阶结构32的同时，也不会影响透光基板3的透光效率。

当然，对于图7和图8中透光基板的制作顺序，本发明在此不作限制，可以先对透光基板3上表面外侧区域进行刻蚀形成台阶结构32，然后再在台阶结构32的上表面区域朝内刻蚀形成凹槽31。

在步骤S5中，将透光基板3放置于第一空腔41内，通过一胶体层5与塑封体4固定连接，并使得凹槽31在第一空腔41底部的垂直投影位于第二空腔42在第一空腔41底部的垂直投影外侧，具体包括：

如图9所示，提供环氧树脂胶，先在透光基板3将要与塑封体4的接触面上涂覆一层环氧树脂胶，形成胶体层5，然后再将其置入第一空腔41内与塑封体4固定连接。

进一步，本实施方式中的制作方法还包括步骤：于横向延伸部431、纵向延伸部432和凹槽31内填充胶体，并使得胶体连接胶体层5。

如图10所示，提供环氧树脂胶，在横向延伸部431、纵向延伸部432和凹槽31内填充环氧树脂胶，并使得其与胶体层5连接，增强透光基板3与塑封体4之间的结合力。

综上所述，本发明在透光基板上表面外侧部分区域设置一凹槽，该凹槽在第一空腔底部的垂直投影位于第二空腔在第一空腔底部的垂直投影外侧，在贴装透光基板时，透光基板侧表面与塑封体之间的胶体层往透光基板上表面溢出的胶体可流至凹槽内，防止其流至并污染透光基板相对芯片光接收区域的上表面区域，提高透光基板透光率。另外，通过在透光基板上表面设置台阶结构，进一步避免胶体材料流至并污染透光基板相对芯片光接收区域的上表面区域，在此结构基础上，于塑封体内设置容胶槽，并在容胶槽和透光基板表面的凹槽内填充胶体材料，使其与胶体层连接，也进一步增强了透光基板和塑封体之间的结合力。

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，它们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，包括基板、芯片、透光基板和塑封体，所述芯片设置于所述基板上表面，并与所述基板电性连接，所述芯片上表面设置有光接收区域；

所述塑封体覆盖所述基板和所述芯片上表面，并于所述塑封体上表面部分区域朝内凹陷形成第一空腔和位于所述第一空腔下方的第二空腔，所述第一空腔用于容置所述透光基板，所述第二空腔暴露出所述光接收区域，其中，所述第一空腔内径大于所述第二空腔内径；

所述透光基板设置于所述第一空腔内，所述透光基板与所述塑封体接触面还设置一胶体层；其特征在于，

所述透光基板上表面高于所述塑封体上表面，所述透光基板上表面外侧部分区域设置一凹槽，所述凹槽在所述第一空腔底部的垂直投影位于所述第二空腔在所述第一空腔底部的垂直投影外侧，位于所述凹槽外侧的透光基板上表面区域向下凹陷形成一台阶结构。

2.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述凹槽在所述透光基板上表面围设形成一框体结构。

3.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述凹槽内设置胶体，所述凹槽内的胶体与所述胶体层连接。

4.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述第一空腔侧表面部分区域朝所述塑封体内部凹陷形成容胶槽，所述容胶槽内设置胶体，所述容胶槽内的胶体与所述胶体层连接。

5.根据权利要求4所述的芯片封装结构，其特征在于，所述容胶槽围绕所述第一空腔形成一框体结构。

6.根据权利要求5所述的芯片封装结构，其特征在于，所述容胶槽包括相互连接的横向延伸部和纵向延伸部，所述横向延伸部和所述纵向延伸部内均设置有胶体。

7.根据权利要求6所述的芯片封装结构，其特征在于，所述横向延伸部的上表面不高于台阶结构的上表面。

8.一种芯片封装结构的制作方法，其特征在于，包括步骤：

提供一基板；

提供一芯片，所述芯片上表面设置有光接收区域，将所述芯片具有所述光接收区域的一面背向所述基板，贴装于所述基板上表面，并与所述基板实现电性连接；

提供塑封料和遮挡模具，将所述遮挡模具放置于所述光接收区域上方，将所述塑封料覆盖所述基板和所述芯片未被遮蔽的上表面，形成塑封体，使得所述塑封体上表面部分区域朝内凹陷形成第一空腔和位于所述第一空腔下方的第二空腔，所述第二空腔暴露出所述光接收区域，其中，所述第一空腔内径大于所述第二空腔内径；

提供透光基板，所述透光基板的厚度大于所述第一空腔的深度，于所述透光基板上表面外侧部分区域形成一凹槽，并于所述凹槽外侧的透光基板上表面区域向下凹陷形成一台阶结构；

将所述透光基板放置于所述第一空腔内，通过一胶体层与所述塑封体固定连接，并使得所述凹槽在所述第一空腔底部的垂直投影位于所述第二空腔在所述第一空腔底部的垂直投影外侧。

9.根据权利要求8所述的芯片封装结构的制作方法，其特征在于，所述于所述透光基板上表面外侧部分区域形成一凹槽，具体包括：

于所述透光基板上表面外侧区域形成一凹槽，并将所述凹槽在所述透光基板上表面围设形成一框体结构。

10.根据权利要求9所述的芯片封装结构的制作方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

于所述第一空腔侧表面部分区域朝所述塑封体内部凹陷形成容胶槽，并使得所述容胶槽围绕所述第一空腔形成一框体结构，所述容胶槽包括相互连接的横向延伸部和纵向延伸部；

于所述横向延伸部、所述纵向延伸部和所述凹槽内填充胶体，并使得所述胶体连接所述胶体层。

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