晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)和指紋識(shí)別裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)和指紋識(shí)別裝置，所述晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)包括傳感芯片、介質(zhì)層和焊線，所述傳感芯片上具有焊盤，所述傳感芯片中部凸伸一與所述介質(zhì)層接觸的凸臺(tái)，以使所述傳感芯片邊緣與所述介質(zhì)層之間形成一容納所述焊線的空隙，所述焊線于所述傳感芯片邊緣電連接所述焊盤。從而既使得焊線不會(huì)因受介質(zhì)層壓迫而損壞，又不會(huì)影響介質(zhì)層的平面度。相對(duì)于現(xiàn)有的硅穿孔技術(shù)，本實(shí)用新型的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)制造成本較低，生產(chǎn)良率較高（高達(dá)95%以上），以較低的成本解決了焊線與介質(zhì)層之間的矛盾，極大的降低了應(yīng)用于生物識(shí)別【技術(shù)領(lǐng)域】的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)成本。
【專利說明】晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)和指紋識(shí)別裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體封裝【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)及具有該晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的指紋識(shí)別裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，智能終端中開始應(yīng)用具有生物識(shí)別功能的芯片。生物識(shí)別技術(shù)需要生物與芯片之間直接物理接觸，如指紋識(shí)別裝置中，芯片的感應(yīng)區(qū)域與手指之間有一層介質(zhì)層，介質(zhì)層與芯片表面的感應(yīng)區(qū)域距離越近越好，最好是能夠緊密接觸。而如圖1所示的傳統(tǒng)的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)中，芯片10表面通常通過電連接焊線30而與封裝基板(圖未示)電連接，此時(shí)芯片10上方不能放置任何物體，否則會(huì)壓壞焊線30，而且突出于芯片10表面的焊線30也會(huì)影響介質(zhì)層20的平面度，從而使得傳統(tǒng)的焊線工藝無法應(yīng)用于生物識(shí)別的芯片。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，有一種解決方案是采用硅穿孔技術(shù)代替焊線工藝，即利用硅穿孔結(jié)構(gòu)來電連接芯片和封裝基板，從而芯片表面無需連接焊線，可以放置介質(zhì)層，解決了焊線與介質(zhì)層之間的矛盾。但是硅穿孔技術(shù)制造成本很高，并且生產(chǎn)良率較低，進(jìn)而增加了晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)成本，不適用于中低端消費(fèi)型終端設(shè)備。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)和指紋識(shí)別裝置，旨在以較低的成本解決焊線與介質(zhì)層之間的矛盾，降低應(yīng)用于生物識(shí)別【技術(shù)領(lǐng)域】的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)成本。
[0005]為達(dá)以上目的，本實(shí)用新型提出一種晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，包括傳感芯片、介質(zhì)層和焊線，所述傳感芯片上具有焊盤，所述傳感芯片中部凸伸一與所述介質(zhì)層接觸的凸臺(tái)，以使所述傳感芯片邊緣與所述介質(zhì)層之間形成一容納所述焊線的空隙，所述焊線于所述傳感芯片邊緣電連接所述焊盤。
[0006]優(yōu)選地，所述傳感芯片包括芯片本體和襯墊層，所述襯墊層覆蓋于所述芯片本體中部而形成所述凸臺(tái)，所述焊盤設(shè)于所述芯片本體上且位于所述傳感芯片邊緣。
[0007]優(yōu)選地，所述襯墊層內(nèi)部設(shè)有縱向延伸的導(dǎo)電體以導(dǎo)通所述介質(zhì)層和芯片本體。
[0008]優(yōu)選地，所述傳感芯片包括芯片本體、覆蓋于所述芯片本體表面的絕緣層和覆蓋于所述絕緣層表面的導(dǎo)電層，所述焊盤設(shè)于所述芯片本體上且位于所述凸臺(tái)內(nèi)，所述絕緣層對(duì)應(yīng)所述焊盤處設(shè)有通孔，所述導(dǎo)電層通過所述通孔電連接所述焊盤，并沿所述凸臺(tái)往所述傳感芯片邊緣延伸，所述焊線通過于所述傳感芯片邊緣連接所述導(dǎo)電層而電連接所述焊盤。
[0009]優(yōu)選地，所述傳感芯片還包括一保護(hù)層，所述保護(hù)層覆蓋于所述導(dǎo)電層上。
[0010]優(yōu)選地，所述凸臺(tái)中部設(shè)有缺口以露出所述芯片本體。
[0011]優(yōu)選地，所述凸臺(tái)中部設(shè)有縱向延伸的導(dǎo)電體以導(dǎo)通所述介質(zhì)層和芯片本體。[0012]優(yōu)選地，所述凸臺(tái)側(cè)面為斜面。
[0013]優(yōu)選地，所述導(dǎo)電層為金屬層。
[0014]本實(shí)用新型同時(shí)提出一種指紋識(shí)別裝置，包括一晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，所述晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)包括傳感芯片、介質(zhì)層和焊線，所述傳感芯片上具有焊盤，所述傳感芯片中部凸伸一與所述介質(zhì)層接觸的凸臺(tái)，以使所述傳感芯片邊緣與所述介質(zhì)層之間形成一容納所述焊線的空隙，所述焊線于所述傳感芯片邊緣電連接所述焊盤。
[0015]本實(shí)用新型所提供的一種晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，通過在傳感芯片中部形成一凸臺(tái)，進(jìn)而使得傳感芯片邊緣與介質(zhì)層之間具有一空隙，該空隙可以容納電連接傳感芯片焊盤的焊線，既使得焊線不會(huì)因受介質(zhì)層壓迫而損壞，又不會(huì)影響介質(zhì)層的平面度。相對(duì)于現(xiàn)有的硅穿孔技術(shù)，本實(shí)用新型的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)制造成本較低，生產(chǎn)良率較高(高達(dá)95%以上)，以較低的成本解決了焊線與介質(zhì)層之間的矛盾，極大的降低了應(yīng)用于生物識(shí)別【技術(shù)領(lǐng)域】的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是本實(shí)用新型的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]本實(shí)用新型目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。
【具體實(shí)施方式】
[0020]應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0021]本實(shí)用新型的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于各種需要進(jìn)行半導(dǎo)體封裝的電子裝置，尤其適用于芯片表面需要放置介質(zhì)層的生物識(shí)別類電子裝置，特別是指紋識(shí)別裝置。
[0022]參見圖2，提出本實(shí)用新型的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)第一實(shí)施例，所述晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)包括傳感芯片100、介質(zhì)層200和焊線(wire bond line)300。介質(zhì)層200為介電材質(zhì),可以是陶瓷、玻璃等。傳感芯片100包括芯片本體110和覆蓋于芯片本體110中部的襯墊層120，芯片本體110周邊位置設(shè)有焊盤111，芯片本體110中部具有一感應(yīng)區(qū)域，該感應(yīng)區(qū)域內(nèi)部具有感應(yīng)電路112 ;襯墊層120為絕緣材質(zhì)，可以是絕緣有機(jī)物或氧化物，通過沉積等工藝形成于芯片本體110上，且覆蓋于芯片本體110中部，從而形成一凸伸于傳感芯片100中部的凸臺(tái)，而焊盤111則位于傳感芯片100邊緣。該凸臺(tái)與介質(zhì)層200緊密接觸，而傳感芯片100邊緣與介質(zhì)層200之間則形成一空隙，焊線300于傳感芯片100邊緣與焊盤111電連接，剛好容置于所述空隙內(nèi)，使得介質(zhì)層200不會(huì)壓迫焊線300，既使得焊線300不會(huì)因壓迫受損，又不會(huì)影響介質(zhì)層200的平面度。
[0023]襯墊層120內(nèi)部設(shè)有若干縱向延伸的導(dǎo)電體121,其一端抵接介質(zhì)層200,另一端抵接芯片本體110而與其內(nèi)部的感應(yīng)電路112導(dǎo)通，以使介質(zhì)層200和芯片本體110導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)電信號(hào)傳送。在某些實(shí)施例中，也可以在襯墊層120上對(duì)應(yīng)芯片本體110感應(yīng)電路112的位置設(shè)置若干孔以露出芯片本體110，以使介質(zhì)層200與芯片本體110之間通過芯片本體110內(nèi)部的感應(yīng)電路112的電場(chǎng)來傳遞電信號(hào)，但這種方式會(huì)使得襯墊層120的高度(及凸臺(tái)的高度)受限。
[0024]本實(shí)施例的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，通過在傳感芯片100的芯片本體110中部設(shè)置一襯墊層120，而使得傳感芯片100中部形成一凸臺(tái)，進(jìn)而使傳感芯片100邊緣與介質(zhì)層200之間形成一空隙，焊線300則容置于空隙內(nèi)而與傳感芯片100邊緣的焊盤111電連接。使得介質(zhì)層200不會(huì)壓迫焊線300，既使得焊線300不會(huì)因壓迫受損，又不會(huì)影響介質(zhì)層200的平面度，解決了焊線300與介質(zhì)層200之間的矛盾。
[0025]參見圖3，提出本實(shí)用新型的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)第二實(shí)施例，所述晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)包括傳感芯片100、介質(zhì)層200和焊線300。介質(zhì)層200為介電材質(zhì)，可以是陶瓷、玻璃等。
[0026]傳感芯片100中部凸伸一與介質(zhì)層200緊密接觸的凸臺(tái)，以使傳感芯片100邊緣與介質(zhì)層200之間形成一空隙，凸臺(tái)側(cè)面優(yōu)選為斜面。傳感芯片100包括芯片本體110、覆蓋于芯片本體Iio表面的絕緣層130和覆蓋于絕緣層130表面的導(dǎo)電層140，芯片本體110周邊位置設(shè)有焊盤111，且焊盤111位于凸臺(tái)內(nèi)部，芯片本體110中部具有一感應(yīng)區(qū)域，該感應(yīng)區(qū)域內(nèi)部具有感應(yīng)電路112 ;絕緣層130由樹脂等絕緣材料制成，導(dǎo)電層140優(yōu)選圖案化的金屬層，絕緣層130對(duì)應(yīng)焊盤111處設(shè)有通孔，導(dǎo)電層140通過該通孔電連接焊盤111，并沿凸臺(tái)斜面向下往傳感芯片100邊緣延伸，焊線300于傳感芯片100邊緣連接導(dǎo)電層140，進(jìn)而電連接焊盤111。由于傳感芯片100邊緣與介質(zhì)層200之間具有空隙，因此焊線140剛好容置于該空隙內(nèi)，不會(huì)被介質(zhì)層200壓迫，既使得焊線300不會(huì)因壓迫受損，又不會(huì)影響介質(zhì)層200的平面度。
[0027]凸臺(tái)中部設(shè)有缺口 101，該缺口 101剛好露出芯片本體110的感應(yīng)區(qū)域，以使介質(zhì)層200與芯片本體110之間通過芯片本體110內(nèi)部的感應(yīng)電路112的電場(chǎng)來傳遞電信號(hào)，由于覆蓋于芯片本體110表面的絕緣層130和導(dǎo)電層140較薄，因此介質(zhì)層200與芯片本體110的距離極小，不會(huì)影響它們之間的電信號(hào)傳遞。在某些實(shí)施例，也可以在凸臺(tái)中部設(shè)置若干縱向延伸的導(dǎo)電體，其一端抵接介質(zhì)層200，另一端抵接芯片本體110而與其內(nèi)部的感應(yīng)電路112導(dǎo)通，以使介質(zhì)層200和芯片本體110導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)電信號(hào)傳送。
[0028]進(jìn)一步地，傳感芯片100還包括一覆蓋于導(dǎo)電層140上的保護(hù)層150，以保護(hù)導(dǎo)電層140免于受損和氧化。保護(hù)層150優(yōu)選樹脂等鈍化物質(zhì)。
[0029]本實(shí)施例中的傳感芯片100的加工方法包括以下步驟:
[0030]首先，通過干法蝕刻(dry etch)或機(jī)械加工等加工工藝,對(duì)芯片本體110的邊緣進(jìn)行加工，從而形成一凸臺(tái)，該凸臺(tái)側(cè)面優(yōu)選呈斜面，焊盤111位于凸臺(tái)表面。
[0031]接著，在芯片本體110表面通過沉積等工藝形成一絕緣層130，并在絕緣層130上對(duì)應(yīng)焊盤111處形成一通孔以露出焊盤111。
[0032]然后，在絕緣層130上通過沉積工藝形成導(dǎo)電層140 (如金屬層)，并通過光刻蝕刻方法進(jìn)行圖案化，形成RDL線路。且導(dǎo)電層140通過絕緣層130上的通孔與焊盤111連接，并沿凸臺(tái)斜面向下往凸臺(tái)底部(即傳感芯片100邊緣)延伸，從而相當(dāng)于將焊盤111延伸到傳感芯片100邊緣。
[0033]最后，在導(dǎo)電層上沉積樹脂等鈍化物作為保護(hù)層，保護(hù)導(dǎo)電層。傳感芯片的凸臺(tái)最終成型，再在凸臺(tái)中部形成一缺口露出芯片本體表面，以使芯片本體和介質(zhì)層導(dǎo)通。
[0034]本實(shí)施例的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，通過對(duì)傳感芯片100的芯片本體110進(jìn)行加工而形成一凸臺(tái)，使得傳感芯片100邊緣與介質(zhì)層200之間形成一空隙，并在芯片本體110上形成一與焊盤111電連接的導(dǎo)電層140并延伸到傳感芯片100邊緣，焊線300則容置于空隙內(nèi)并于傳感芯片100邊緣與導(dǎo)電層140電連接。從而使得介質(zhì)層200不會(huì)壓迫焊線300，既使得焊線300不會(huì)因壓迫受損，又不會(huì)影響介質(zhì)層200的平面度，解決了焊線300與介質(zhì)層200之間的矛盾。
[0035]據(jù)此，本實(shí)用新型的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，通過在傳感芯片100中部形成一凸臺(tái)，進(jìn)而使得傳感芯片100邊緣與介質(zhì)層200之間具有一空隙，該空隙可以容納電連接傳感芯片100焊盤111的焊線300，既使得焊線300不會(huì)因受介質(zhì)層200壓迫而損壞，又不會(huì)影響介質(zhì)層200的平面度。相對(duì)于現(xiàn)有的硅穿孔技術(shù)，本實(shí)用新型的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)制造成本較低，生產(chǎn)良率較高(高達(dá)95%以上)，整體加工成本比硅穿孔技術(shù)降低約50%。最終以較低的成本解決了焊線300與介質(zhì)層200之間的矛盾，極大的降低了應(yīng)用于生物識(shí)別【技術(shù)領(lǐng)域】的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)成本。
[0036]本實(shí)用新型同時(shí)提出一種指紋識(shí)別裝置，其包括一晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)。所述晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)包括傳感芯片、介質(zhì)層和焊線，所述傳感芯片上具有焊盤，所述傳感芯片中部凸伸一與所述介質(zhì)層接觸的凸臺(tái)，以使所述傳感芯片邊緣與所述介質(zhì)層之間形成一容納所述焊線的空隙，所述焊線于所述傳感芯片邊緣電連接所述焊盤。本實(shí)施例中所描述的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)為本實(shí)用新型中上述實(shí)施例所涉及的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，在此不再贅述。
[0037]據(jù)此，本實(shí)用新型的指紋識(shí)別裝置，對(duì)其晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，通過在傳感芯片中部形成一凸臺(tái)，進(jìn)而使得傳感芯片邊緣與介質(zhì)層之間具有一空隙，該空隙可以容納電連接傳感芯片焊盤的焊線，既使得焊線不會(huì)因受介質(zhì)層壓迫而損壞，又不會(huì)影響介質(zhì)層的平面度。相對(duì)于現(xiàn)有的硅穿孔技術(shù)，本實(shí)用新型的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)制造成本較低，生產(chǎn)良率較高(高達(dá)95%以上)，整體加工成本比硅穿孔技術(shù)降低約50%。從而以較低的成本解決了焊線與介質(zhì)層之間的矛盾，極大的降低了指紋識(shí)別裝置的生產(chǎn)成本。
[0038]應(yīng)當(dāng)理解的是，以上僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，不能因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，包括傳感芯片、介質(zhì)層和焊線，所述傳感芯片上具有焊盤，其特征在于:所述傳感芯片中部凸伸一與所述介質(zhì)層接觸的凸臺(tái)，以使所述傳感芯片邊緣與所述介質(zhì)層之間形成一容納所述焊線的空隙，所述焊線于所述傳感芯片邊緣電連接所述焊盤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述傳感芯片包括芯片本體和襯墊層，所述襯墊層覆蓋于所述芯片本體中部而形成所述凸臺(tái)，所述焊盤設(shè)于所述芯片本體上且位于所述傳感芯片邊緣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述襯墊層內(nèi)部設(shè)有縱向延伸的導(dǎo)電體以導(dǎo)通所述介質(zhì)層和芯片本體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述傳感芯片包括芯片本體、覆蓋于所述芯片本體表面的絕緣層和覆蓋于所述絕緣層表面的導(dǎo)電層，所述焊盤設(shè)于所述芯片本體上且位于所述凸臺(tái)內(nèi)，所述絕緣層對(duì)應(yīng)所述焊盤處設(shè)有通孔，所述導(dǎo)電層通過所述通孔電連接所述焊盤，并沿所述凸臺(tái)往所述傳感芯片邊緣延伸，所述焊線通過于所述傳感芯片邊緣連接所述導(dǎo)電層而電連接所述焊盤。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述傳感芯片還包括一保護(hù)層，所述保護(hù)層覆蓋于所述導(dǎo)電層上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述凸臺(tái)中部設(shè)有缺口以露出所述芯片本體。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述凸臺(tái)中部設(shè)有縱向延伸的導(dǎo)電體以導(dǎo)通所述介質(zhì)層和芯片本體。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述凸臺(tái)側(cè)面為斜面。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述導(dǎo)電層為金屬層。
10.一種指紋識(shí)別裝置，其特征在于:包括如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】G06K9/00GK203674206SQ201420009042
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月7日
【發(fā)明者】吳寶全, 柳玉平, 龍衛(wèi) 申請(qǐng)人:深圳市匯頂科技股份有限公司