本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶蓋板的引線鍵合型芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法。

背景技術(shù)：

mems是一類將微小尺寸的機(jī)械及電子零部件集成于一個(gè)環(huán)境中以進(jìn)行感知、處理或執(zhí)行的器件。大多數(shù)mems器件都是裝在塑料或者陶瓷載體上并采用引線鍵合互連的，但是塑料封裝不滿足高可靠性和有氣密性要求；陶瓷封裝歷來(lái)是可靠的，但陶瓷封裝的價(jià)格相對(duì)昂貴，而且封裝厚度較厚；

現(xiàn)有mems晶圓級(jí)封裝，將具有若干mems芯片的圓片和一硅或玻璃材質(zhì)的蓋帽鍵合，其需要進(jìn)行tsv技術(shù)或者tvg技術(shù)將芯片焊墊電性引出至外界，制程步驟繁瑣，成本高，且封裝體厚度偏厚，且易造成機(jī)械應(yīng)力積累，影響封裝芯片的可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種帶蓋板的引線鍵合型芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法，可以降低整體封裝體的厚度，避免使用昂貴的陶瓷蓋帽，且可以避免繁瑣的tsv或tgv流程，減少制程步驟，降低成本，增強(qiáng)產(chǎn)品的可靠性，并降低封裝厚度。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種帶蓋板的引線鍵合型芯片封裝結(jié)構(gòu)，包括一芯片、一蓋板和一基板，所述芯片具有第一表面和與其相對(duì)的第二表面，所述第一表面具有功能區(qū)和圍繞功能區(qū)周邊的導(dǎo)電墊；所述蓋板正面具有環(huán)形凸起，所述環(huán)形凸起封接于所述芯片第一表面上功能區(qū)與導(dǎo)電墊之間，形成一將芯片的功能區(qū)收容在內(nèi)的密封空腔；所述芯片第二表面貼合于所述基板上表面中部，所述基板上表面芯片外圍設(shè)置有預(yù)與所述芯片的導(dǎo)電墊連接的焊點(diǎn)，所述焊點(diǎn)與其對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電墊之間通過(guò)鍵合線電連接；還包括形成于所述基板上表面的塑封層，所述塑封層將所述蓋板、所述芯片及所述鍵合線包封在內(nèi)，且所述塑封層完全覆蓋所述蓋板背面，或者部分覆蓋所述蓋板背面，暴露出對(duì)應(yīng)所述芯片的功能區(qū)的位置。

進(jìn)一步的，所述芯片為mems芯片。

進(jìn)一步的，所述蓋板為硅蓋板、玻璃蓋板中的一種。

進(jìn)一步的，所述環(huán)形凸起與所述蓋板一體成型；或者所述環(huán)形凸起粘合于所述蓋板正面。

進(jìn)一步的，所述蓋板的周側(cè)為垂直于所述芯片第一表面的直面或者為與所述芯片第一表面成鈍角的斜面。

進(jìn)一步的，所述蓋板厚度不大于100微米。

進(jìn)一步的，所述鍵合線最高點(diǎn)高度不高于所述蓋板。

一種帶蓋板的引線鍵合型芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，包括以下步驟：

a.提供一晶圓，將所述晶圓切割成若干單顆芯片，所述芯片具有第一表面和與其相對(duì)的第二表面，所述第一表面具有功能區(qū)和圍繞功能區(qū)周邊的導(dǎo)電墊；

b.提供一蓋板，在所述蓋板正面形成有與若干所述芯片一一對(duì)應(yīng)的若干環(huán)形凸起，將所述芯片的第一表面通過(guò)聚合物粘結(jié)膠貼合在所述蓋板正面上其對(duì)應(yīng)的環(huán)形凸起上，使所述環(huán)形凸起封接于所述芯片第一表面上功能區(qū)與導(dǎo)電墊之間，構(gòu)成重組晶圓，相鄰芯片之間具有間隙；

c.提供一臨時(shí)載板，在重組晶圓芯片第二表面通過(guò)鍵合膠與所述臨時(shí)載板鍵合；

d.研磨蓋板背面，將蓋板減??；

e.對(duì)蓋板進(jìn)行刻蝕工藝，將銜接于相鄰芯片之間的蓋板部分去除，露出相鄰芯片的導(dǎo)電墊；

f.將各芯片第二表面與臨時(shí)載板進(jìn)行拆鍵合,形成單個(gè)芯片和蓋板的組裝體；

g.為每個(gè)組裝體提供一基板，將組裝體放置于所述基板上表面中部，所述基板上表面組裝體外圍形成有預(yù)與該組裝體的導(dǎo)電墊連接的焊點(diǎn)，將所述焊點(diǎn)與其對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電墊之間通過(guò)鍵合線電連接；

h.在所述基板上表面上進(jìn)行塑封層塑封，所述塑封層將所述蓋板、所述芯片及所述鍵合線包封在內(nèi)，且所述塑封層完全覆蓋所述蓋板背面；或者部分覆蓋所述蓋板背面，暴露出對(duì)應(yīng)所述芯片的功能區(qū)的位置。

進(jìn)一步的，所述蓋板的周側(cè)為垂直于所述芯片第一表面的直面或者為與所述芯片第一表面成鈍角的斜面。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供了一種帶蓋板的引線鍵合型芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法，通過(guò)在硅材料或者玻璃材料的蓋板上形成環(huán)形凸起，使用蓋板基材完成腔體，并將環(huán)形凸起封接于芯片第一表面上功能區(qū)與導(dǎo)電墊之間，形成將芯片的功能區(qū)收容在內(nèi)的密封空腔，實(shí)現(xiàn)了蓋板對(duì)芯片功能區(qū)的有效密封，相比現(xiàn)有技術(shù)中的蓋帽結(jié)構(gòu)，將整個(gè)芯片包封在內(nèi)，本申請(qǐng)可以降低整體封裝體的厚度，較佳的，可以對(duì)硅材料或者玻璃材料的蓋板進(jìn)行減薄至60μm以內(nèi)，以進(jìn)一步降低整體封裝體的厚度，且采用硅材料或者玻璃材料的蓋板可以避免使用昂貴的陶瓷蓋帽。由于環(huán)形凸起位于芯片功能區(qū)和導(dǎo)電墊之間，使導(dǎo)電墊外露在密封空腔外，在mems器件已經(jīng)被保護(hù)好的情況下，可通過(guò)傳統(tǒng)的打金線工藝完成與基板的互聯(lián)，且塑封層對(duì)蓋板、芯片及鍵合線進(jìn)行包封，形成了整體結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了產(chǎn)品的可靠性。這樣，通過(guò)蓋板基材自身完成腔體，并結(jié)合引線鍵合工藝及塑封工藝完成與基板互聯(lián)，可以避免繁瑣的tsv或tgv流程，減少制程步驟，降低成本，增強(qiáng)產(chǎn)品的可靠性，并降低封裝厚度。較佳的，采用低弧度引線鍵合工藝，可以使鍵合線的最高高度不高于蓋板，從而降低了封裝厚度。該封裝方式，還適用于集成模塊封裝。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明芯片晶圓結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明蓋板正面朝上的俯視圖；

圖3-1為本發(fā)明圖2中環(huán)形凸起是蓋板的一部分時(shí)沿a-a’的截面圖；

圖3-2為本發(fā)明圖2中環(huán)形凸起不是蓋板的一部分時(shí)沿a-a’的截面圖；

圖4為本發(fā)明將切割后單顆芯片與蓋板上對(duì)應(yīng)的環(huán)形凸起粘合的示意圖；

圖5為本發(fā)明將臨時(shí)載板與重組晶圓鍵合的示意圖；

圖6為本發(fā)明對(duì)蓋板進(jìn)行減薄的示意圖；

圖7為本發(fā)明將銜接于相鄰芯片之間的蓋板部分去除的一種結(jié)構(gòu)形式的示意圖；

圖8為本發(fā)明將銜接于相鄰芯片之間的蓋板部分去除的另一種結(jié)構(gòu)形式的示意圖；

圖9為本發(fā)明將各芯片與臨時(shí)載板進(jìn)行拆鍵合的示意圖；

圖10為本發(fā)明將拆鍵合后的芯片與蓋板的組裝體與基板結(jié)合后的示意圖；

圖11為本發(fā)明帶蓋板的引線鍵合型芯片封裝結(jié)構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)形式的示意圖；

圖12為本發(fā)明帶蓋板的引線鍵合型芯片封裝結(jié)構(gòu)的另一種結(jié)構(gòu)形式的示意圖。

具體實(shí)施方式

為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明，其目的僅在于更好理解本發(fā)明的內(nèi)容而非限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例附圖的結(jié)構(gòu)中各組成部分未按正常比例縮放，故不代表實(shí)施例中各結(jié)構(gòu)的實(shí)際相對(duì)大小。

實(shí)施例1

如圖11和圖12所示，一種帶蓋板的引線鍵合型芯片封裝結(jié)構(gòu)，包括一芯片100、一蓋板200’和一基板700，所述芯片具有第一表面101和與其相對(duì)的第二表面102，所述第一表面具有功能區(qū)110和圍繞功能區(qū)周邊的導(dǎo)電墊120；所述蓋板正面具有環(huán)形凸起201，所述環(huán)形凸起封接于所述芯片第一表面上功能區(qū)110與導(dǎo)電墊120之間，形成一將芯片的功能區(qū)收容在內(nèi)的密封空腔210；較佳的，環(huán)形突起與芯片第一表面通過(guò)聚合物粘結(jié)膠進(jìn)行粘合，所述芯片第二表面貼合于所述基板上表面中部，所述基板700上表面芯片外圍設(shè)置有預(yù)與所述芯片的導(dǎo)電墊連接的焊點(diǎn)701，所述焊點(diǎn)與其對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電墊之間通過(guò)鍵合線800電連接；還包括形成于所述基板上表面的塑封層900，所述塑封層將所述蓋板、所述芯片及所述鍵合線800包封在內(nèi)，且所述塑封層完全覆蓋所述蓋板背面，或者部分覆蓋所述蓋板背面，暴露出對(duì)應(yīng)所述芯片的功能區(qū)的位置；即在蓋板上方的塑封層設(shè)置開(kāi)口，該開(kāi)口對(duì)應(yīng)芯片功能區(qū)位置，以方便進(jìn)一步提供mems器件所需的光通路。

可選的，所述芯片為mems芯片，如聲波濾波器、加速度計(jì)、射頻濾波器、陀螺儀等。

可選的，所述蓋板為硅基材蓋板、玻璃蓋板的一種，本實(shí)施例中，優(yōu)選硅基材蓋板，硅是熱的良導(dǎo)體，可以明顯改善導(dǎo)熱性能，從而延長(zhǎng)了器件的壽命，而且成本比陶瓷蓋板低。

可選的，所述環(huán)形凸起與所述蓋板一體成型；或者所述環(huán)形凸起粘合于所述蓋板正面，本實(shí)施例中優(yōu)先環(huán)形凸起與蓋板一體成型，即環(huán)形凸起為蓋板本身的一部分，通過(guò)刻蝕等方式形成。

可選的，所述蓋板的周側(cè)為垂直于所述芯片第一表面的直面或者為與所述芯片第一表面成鈍角的斜面。即蓋板邊緣的形貌為邊緣垂直于芯片第一表面的直面(參見(jiàn)圖7)或者為邊緣與芯片第一表面成鈍角的斜面(參見(jiàn)圖8)。

優(yōu)選的，所述蓋板厚度不大于100微米，更優(yōu)的不大于60微米，可有效降低封裝厚度。

優(yōu)選的，所述鍵合線最高點(diǎn)高度不高于所述蓋板，進(jìn)一步降低封裝厚度。

一種帶蓋板的引線鍵合型芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下步驟：

步驟一、參見(jiàn)圖1，提供一晶圓1000，將所述晶圓切割成若干單顆芯片100，所述芯片具有第一表面101和與其相對(duì)的第二表面102，所述第一表面具有功能區(qū)110和圍繞功能區(qū)周邊的導(dǎo)電墊120；

步驟二、提供一蓋板(此處為大片蓋板)200，參見(jiàn)圖2，為具有環(huán)形凸起201的蓋板正面朝上的俯視圖，參見(jiàn)圖3-1和圖3-2，是圖2所示的蓋板沿a-a’的截面圖，將蓋板200正面通過(guò)刻蝕形成環(huán)形凸起201，所述蓋板正面的環(huán)形凸起屬于蓋板本身的一部分，如圖3-1所示；或是在所述蓋板200正面布置聚合物膠，然后再通過(guò)曝光、顯影工藝形成環(huán)形凸起201，如圖3-2所示；所述環(huán)形凸起高度不大于30微米，參見(jiàn)圖4，通過(guò)貼片設(shè)備，將切割后的若干芯片的第一表面通過(guò)聚合物粘結(jié)膠300貼合在所述蓋板正面上其對(duì)應(yīng)的環(huán)形凸起201上，使所述環(huán)形凸起封接于所述芯片第一表面上功能區(qū)與導(dǎo)電墊之間，相鄰芯片之間具有間隙，構(gòu)成重組晶圓400；

步驟三、參見(jiàn)圖5，提供一臨時(shí)載板500，所述臨時(shí)載板可為玻璃，將重組晶圓的芯片第二表面通過(guò)鍵合膠600與臨時(shí)載板500進(jìn)行鍵合，這里，臨時(shí)載板用于提供支撐力，使重組晶圓400在進(jìn)行減薄、刻蝕時(shí)不易破裂；

步驟四、參見(jiàn)圖6，研磨蓋板背面，將蓋板減薄，得到蓋板200’，優(yōu)選的，將蓋板減薄至60微米以內(nèi)，以減小封裝體厚度；

步驟五、參見(jiàn)圖7和圖8，對(duì)減薄后的蓋板200’進(jìn)行刻蝕工藝，如干法刻蝕或濕法刻蝕，將銜接兩相鄰芯片之間的蓋板部分去除，露出芯片的導(dǎo)電墊120，且使環(huán)形凸起為芯片功能區(qū)110提供密封空腔210，所述蓋板邊緣形貌不受限制，如圖7所示，可以是邊緣垂直于芯片第一表面的直面；如圖8所示，也可以是邊緣與芯片第一表面成鈍角的斜面。

步驟六、參見(jiàn)圖9，將各芯片第二表面與臨時(shí)載板500進(jìn)行拆鍵合,形成單個(gè)芯片和蓋板的組裝體；具體實(shí)施時(shí)，可通過(guò)光照、變溫、藥水浸泡等方式，降低鍵合膠600的粘性，從而容易將臨時(shí)載板拆解下來(lái)。

步驟七、參見(jiàn)圖10，對(duì)應(yīng)每個(gè)組裝體提供一基板700，將組裝體放置于所述基板上表面中部，所述基板上表面組裝體外圍形成有預(yù)與該組裝體的導(dǎo)電墊連接的焊點(diǎn)701，將所述焊點(diǎn)701與其對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電墊之間通過(guò)鍵合線800電連接；具體實(shí)施時(shí)，可使用金絲的熱壓引線鍵合或使用鋁絲的超聲引線鍵合實(shí)現(xiàn)芯片導(dǎo)電墊120和基板焊點(diǎn)701的電連接，較佳的，采用低弧度引線鍵合工藝，使鍵合線800最高高度不高于蓋板200’，從而減小封裝體厚度。

步驟八、參見(jiàn)圖11和圖12，在所述基板上表面上進(jìn)行塑封層900塑封，所述塑封層900將所述蓋板200’、所述芯片100及所述鍵合線800包封在內(nèi)，且所述塑封層完全覆蓋所述蓋板背面；或者部分覆蓋所述蓋板背面，暴露出對(duì)應(yīng)所述芯片的功能區(qū)的位置，參見(jiàn)圖12，比如通過(guò)刻蝕的方式刻蝕掉或開(kāi)封去除掉蓋板背面上塑封層部分，以方便進(jìn)一步提供mems器件所需的光通路。

綜上，本發(fā)明提供了一種帶蓋板的引線鍵合型芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法，通過(guò)在硅材料或者玻璃材料的蓋板上形成環(huán)形凸起，使用蓋板基材完成腔體，并將環(huán)形凸起封接于芯片第一表面上功能區(qū)與導(dǎo)電墊之間，形成將芯片的功能區(qū)收容在內(nèi)的密封空腔，實(shí)現(xiàn)了蓋板對(duì)芯片功能區(qū)的有效密封，相比現(xiàn)有技術(shù)中的蓋帽結(jié)構(gòu)，將整個(gè)芯片包封在內(nèi)，本申請(qǐng)可以降低整體封裝體的厚度，較佳的，可以對(duì)硅材料或者玻璃材料的蓋板進(jìn)行減薄至50um以內(nèi)，以進(jìn)一步降低整體封裝體的厚度，且采用硅材料或者玻璃材料的蓋板可以避免使用昂貴的陶瓷蓋帽。由于環(huán)形凸起位于芯片功能區(qū)和導(dǎo)電墊之間，使導(dǎo)電墊外露在密封空腔外，在mems器件已經(jīng)被保護(hù)好的情況下，可通過(guò)傳統(tǒng)的打金線工藝完成與基板的互聯(lián)，且塑封層對(duì)蓋板、芯片及鍵合線進(jìn)行包封，形成了整體結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了產(chǎn)品的可靠性。這樣，通過(guò)蓋板基材自身完成腔體，并結(jié)合引線鍵合工藝及塑封工藝完成與基板互聯(lián)，可以避免繁瑣的tsv或tgv流程，減少制程步驟，降低成本，增強(qiáng)產(chǎn)品的可靠性，并降低封裝厚度。較佳的，采用低弧度引線鍵合工藝，可以使鍵合線的最高高度不高于蓋板，從而降低了封裝厚度。該制作方法采用晶圓級(jí)硅蓋帽粘結(jié)在芯片功能區(qū)外，并經(jīng)等離子劃片后使導(dǎo)電墊暴露于蓋帽兩側(cè)，最后進(jìn)行整體引線鍵合工藝和塑封(molding)工藝，適用于集成模塊封裝。

以上實(shí)施例是參照附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過(guò)對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行各種形式上的修改或變更，但不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)的情況下，都落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。