用于新型指紋鎖器件的封裝工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于新型指紋鎖器件的封裝工藝，屬于半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在指紋芯片的先進(jìn)封裝工藝方面，在美國蘋果公司的iPhone5S及其配套的TouchID指紋識別技術(shù)發(fā)布后，其公布了一種全新的指紋識別技術(shù)發(fā)布后，其公布了一種全新的指紋識別芯片，其采用了先使用晶圓級封裝技術(shù)在每顆芯片的側(cè)邊進(jìn)行挖槽，并重做焊墊，后期使用公知的低弧高(low loop height)焊線技術(shù)完成模組封裝，以減少模組高度，是混合了晶圓級封裝和傳統(tǒng)封裝的過渡性技術(shù)。蘋果公司專利文本公布的Touch ID封裝結(jié)構(gòu)，采用焊線方式實現(xiàn)，只是在芯片表面上進(jìn)行了挖槽，以降低焊線后模組高度，因此在先進(jìn)指紋芯片的封裝技術(shù)上，目前市場上還未看到真正采用晶圓級TSV封裝技術(shù)的指紋識別芯片封裝形式和專利。
[0003]如何將現(xiàn)有影像傳感器芯片的晶圓級封裝技術(shù)，重新針對指紋識別芯片封裝的具體規(guī)格要求，開發(fā)全新的成套封裝工藝，為指紋識別芯片封裝應(yīng)用拓展了新的技術(shù)方向，成為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員努力的方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是提供一種用于新型指紋鎖器件的封裝工藝，該用于新型指紋鎖器件的封裝工藝將晶圓級芯片封裝和硅通孔技術(shù)整合后形成一套新的工藝流程，直接省去傳統(tǒng)封裝打線步驟，減少了 holder和FPC等厚度，使產(chǎn)品總厚度大大降低，該技術(shù)的使用使得
0.5mm的封裝體內(nèi)可以有0.4mm的實心體，有利于滿足工業(yè)設(shè)計造型并實現(xiàn)足夠的產(chǎn)品強(qiáng)度，最終大幅度提高了產(chǎn)品可靠性。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種用于新型指紋鎖器件的封裝工藝，所述新型指紋鎖器件包括指紋識別芯片、陶瓷蓋板、柔性PCB板和數(shù)據(jù)處理芯片，所述指紋識別芯片的感應(yīng)區(qū)與陶瓷蓋板之間設(shè)置有高介電常數(shù)層，所述柔性PCB板和數(shù)據(jù)處理芯片均電連接指紋識別芯片；
此指紋識別芯片上表面分布有若干個盲孔，所述指紋識別芯片的盲孔內(nèi)具有鋁焊盤，此鋁焊盤從盲孔底部延伸至盲孔中部，盲孔內(nèi)鋁焊墊表面填充有鎳金屬層，此鎳金屬層從盲孔中部延伸至指紋識別芯片上表面并形成凸起，形成焊盤增厚部；
所述指紋識別芯片下表面并與盲孔相背區(qū)域由外向內(nèi)依次具有第一錐形盲孔、第二錐形盲孔，第二錐形盲孔位于第一錐形盲孔的底部，所述第一錐形盲孔、第二錐形盲孔的截面為錐形，第二錐形盲孔的開口小于第一錐形盲孔的開口，此第二錐形盲孔底部為指紋識別芯片的鋁焊盤；
所述指紋識別芯片下表面、第一錐形盲孔、第二錐形盲孔表面具有絕緣層，所述第二錐形盲孔底部開設(shè)有若干個第三錐形盲孔，位于指紋識別芯片、第一錐形盲孔、第二錐形盲孔和第三錐形盲孔上方依次具有鈦金屬導(dǎo)電圖形層、銅金屬導(dǎo)電圖形層，此鈦金屬導(dǎo)電圖形層、銅金屬導(dǎo)電圖形層位于絕緣層與指紋識別芯片相背的表面，一防焊層位于銅金屬導(dǎo)電圖形層與鈦金屬導(dǎo)電圖形層相背的表面，此防焊層上開有若干個通孔，一焊球通過所述通孔與銅金屬導(dǎo)電圖形層電連接；所述柔性PCB板和數(shù)據(jù)處理芯片均電連接指紋識別芯片的焊球；
所述新型指紋鎖器件通過以下制造工藝獲得，包括以下步驟:
步驟一、在所述指紋識別芯片的盲孔內(nèi)鋁焊墊表面填充鎳金屬層，從而上表面并形成凸起，形成焊盤增厚部；
步驟二、在具有焊盤增厚部的指紋識別芯片上表面涂布方式上臨時鍵合膠層；
步驟三、將一玻璃支撐板通過臨時鍵合膠層與指紋識別芯片具有焊盤增厚部的上表面粘合;
步驟四、將與指紋識別芯片上表面相背的下表面減薄，從而將指紋識別芯片厚度減薄至150~300微米左右；
步驟五、從指紋識別芯片下表面通過逐步刻蝕依次實現(xiàn)所述第一錐形盲孔、第二錐形盲孔和第三錐形盲孔；
步驟六、通過磁控濺射在指紋識別芯片、第一錐形盲孔、第二錐形盲孔和第三錐形盲孔上方濺鍍一鈦金屬導(dǎo)電圖形層；
步驟七、通過磁控濺射在鈦金屬導(dǎo)電圖形層表面濺鍍一銅層；
步驟八、通過電鍍在步驟七的銅層表面沉積一銅增厚層，從而形成銅金屬導(dǎo)電圖形層；
步驟九、將步驟三中玻璃支撐板去除后，將指紋識別芯片、陶瓷蓋板、柔性PCB板和數(shù)據(jù)處理芯片組裝在一起，將數(shù)據(jù)處理芯片與指紋識別芯片的焊球電連接。
[0006]上述技術(shù)方案中進(jìn)一步改進(jìn)的方案如下:
1.上述方案中，所述凸起部與透明蓋板接觸的上表面沿周向開設(shè)有V形凹槽。
[0007]2.上述方案中，所述保護(hù)金屬層為鎳金層或鎳鈀層。
[0008]3.上述方案中，所述柔性PCB板和數(shù)據(jù)處理芯片位于同一平面。
[0009]由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果:
1.本發(fā)明用于新型指紋鎖器件的封裝工藝，其將晶圓級芯片封裝和硅通孔技術(shù)整合后形成一套新的工藝流程，直接省去傳統(tǒng)封裝打線步驟，減少了 holder和FPC等厚度，使產(chǎn)品總厚度大大降低，該技術(shù)的使用使得0.5mm的封裝體內(nèi)可以有0.4mm的實心體，有利于滿足工業(yè)設(shè)計造型并實現(xiàn)足夠的產(chǎn)品強(qiáng)度，最終大幅度提高了產(chǎn)品可靠性。
[0010]2.本發(fā)明用于新型指紋鎖器件的封裝工藝，其指紋識別芯片、陶瓷蓋板、柔性PCB板和數(shù)據(jù)處理芯片，所述指紋識別芯片的感應(yīng)區(qū)與陶瓷蓋板之間設(shè)置有高介電常數(shù)層，所述柔性PCB板和數(shù)據(jù)處理芯片均電連接指紋識別芯片，將數(shù)據(jù)處理芯片直接貼裝到指紋芯片上此種模組組裝結(jié)構(gòu)在制造工藝上更加簡單，數(shù)據(jù)處理芯片直接與指紋芯片直接相連增強(qiáng)數(shù)據(jù)處理速度與電性穩(wěn)定性能，也提高了貼裝效率。
[0011]3.本發(fā)明用于新型指紋鎖器件的封裝工藝，其鋁焊盤從盲孔底部延伸至盲孔中部，盲孔內(nèi)鋁焊墊表面填充有鎳金屬層，此鎳金屬層從盲孔中部延伸至指紋識別芯片上表面并形成凸起，形成焊盤增厚部，避免晶圓鋁PAD直接暴露在空氣中，增加互連導(dǎo)線接觸面積提高導(dǎo)線連接穩(wěn)定性與可靠性，采用WLCSP-TSV的先進(jìn)技術(shù)，克服了傳統(tǒng)的指紋識別芯片封裝較厚的不足，實現(xiàn)了低功耗、小體積和高效率一體式指紋識別。
[0012]4.本發(fā)明用于新型指紋鎖器件的封裝工藝，其指紋識別芯片下表面、第一錐形盲孔、第二錐形盲孔表面具有絕緣層，所述第二錐形盲孔底部開設(shè)有若干個第三錐形盲孔，位于指紋識別芯片、第一錐形盲孔、第二錐形盲孔和第三錐形盲孔上方依次具有鈦金屬導(dǎo)電圖形層、銅金屬導(dǎo)電圖形層，既增加了金屬層與Si基片的粘附力，由防止了銅和硅之間的電子迀移。
[0013]5.本發(fā)明用于新型指紋鎖器件的封裝工藝，其為了減少裂片和各個工序安全生產(chǎn)，我們在晶圓減薄工序前增加一個臨時支撐的鍵合玻璃基板，在產(chǎn)品封裝完進(jìn)行切割前再解鍵合基板。通過這種保護(hù)措施，大大降低裂片率，提升產(chǎn)品良率；其次，銅金屬導(dǎo)電圖形層通過2種工藝形成達(dá)到更好的線路穩(wěn)定性與可靠性。
【附圖說明】
[0014]附圖1為本發(fā)明新型的指紋鎖半導(dǎo)體器件局部結(jié)構(gòu)示意圖一；
附圖2為本發(fā)明新型的指紋鎖半導(dǎo)體器件局部結(jié)構(gòu)示意圖二；
附圖3為附圖2中A處局部結(jié)構(gòu)放大示意圖；
附圖4為附圖3的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖5為本發(fā)明新型的指紋鎖半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖6A~J為本發(fā)明用于新型指紋鎖器件的封裝工藝流程圖。
[0015]以上附圖中:1、指紋識別芯片；2、盲孔；3、鋁焊盤；4、鎳金屬層；5、焊盤增厚部；6、第一錐形盲孔；7、第二錐形盲孔；8、絕緣層；9、第三錐形盲孔；10、鈦金屬導(dǎo)電圖形層；
11、銅金屬導(dǎo)電圖形層；12、防焊層；13、通孔；14、焊球；15、陶瓷蓋板；16、柔性PCB板；17、數(shù)據(jù)處理芯片；18、高介電常數(shù)層。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
實施例1:一種用于新型指紋鎖器件的封裝工藝，所述新型指紋鎖器件包括指紋識別芯片1、陶瓷蓋板15、柔性PCB板16和數(shù)據(jù)處理芯片17，所述指紋識別芯片I的感應(yīng)區(qū)與陶瓷蓋板2之間設(shè)置有高介電常數(shù)層18，所述柔性PCB板16和數(shù)據(jù)處理芯片17均電連接指紋識別芯片I ;
此指紋識別芯片I上表面分布有若干個盲孔2，所述指紋識別芯片I的盲孔2內(nèi)具有鋁焊盤3，此鋁焊盤3從盲孔2底部延伸至盲孔2中部，盲孔2內(nèi)鋁焊墊3表面填充有鎳金屬層4，此鎳金屬層4從盲孔2中部延伸至指紋識別芯片I上表面并形成凸起，形成焊盤增厚部5 ;
所述指紋識別芯片I下表面并與盲孔2相背區(qū)域由外向內(nèi)依次具有第一錐形盲孔6、第二錐形盲孔7，第二錐形盲孔7位于第一錐形盲孔6的底部，所述第一錐形盲孔6、第二錐形盲孔7的截面為錐形，第二錐形盲孔7的開口小于第一錐形盲孔6的開口，此第二錐形盲孔7底部為指紋識別芯片I的銷焊盤3 ；
所述指紋識別芯片I下表面、第一錐形盲孔6、第二錐形盲孔7表面具有絕緣層8，所述第二錐形盲孔7底部開設(shè)有若干個第三錐形盲孔9，位于指紋識別芯片1、第一錐形盲孔6、第二錐形盲孔7和第三錐形盲孔9上方依次具有鈦金屬導(dǎo)電圖形層10、銅金屬導(dǎo)電圖形層11，此鈦金屬導(dǎo)電圖形層10、銅金屬導(dǎo)電圖形層11位于絕緣層8與指紋識別芯片I相背的表面，一防焊層12位于銅金屬導(dǎo)電圖形層11與鈦金屬導(dǎo)電圖形層10相背的表面，此防焊層12上開有若干個通孔13，一焊球14通過所述通孔13與銅金屬導(dǎo)電圖形層11電連接；所述柔性PCB板16和數(shù)據(jù)處理芯片17均電連接指紋識別芯片I的焊球12 ;上述焊盤增厚部5厚度為2微米；
所述新型指紋鎖器件通過以下制造工藝獲得，包括以下步驟:
步驟一、在所述指紋識別芯片I的盲孔2內(nèi)鋁焊墊3表面填充鎳金屬層4，從而上表面并形成凸起，形成焊盤增厚部5 ;