一種超薄環(huán)境光與接近傳感器的晶圓級(jí)封裝及其封裝方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種超薄環(huán)境光與接近傳感器的晶圓級(jí)封裝及其封裝方法。包括：a.將具有硅通孔結(jié)構(gòu)的光感應(yīng)晶片和發(fā)光晶片置于具有膠帶的成型載具上；b.用透光材料包裹發(fā)光晶片和光感應(yīng)晶片并成型為光學(xué)封罩；c.用非透光材料包裹光學(xué)封罩，在發(fā)光晶片和光感應(yīng)晶片之間形成隔光帶并成型為防護(hù)封罩；d.將防護(hù)封罩的頂面鍵合到RDL布線層的加工治具上；e.移除成型載具及其膠帶；f.在移除面上形成RDL布線層即實(shí)現(xiàn)所述晶圓級(jí)封裝。本發(fā)明一改傳統(tǒng)上依賴PCB基板之工藝，采用具有硅通孔結(jié)構(gòu)的光感應(yīng)晶片和RDL布線層相結(jié)合實(shí)現(xiàn)所述晶圓級(jí)封裝；達(dá)成了棄用PCB基板實(shí)現(xiàn)薄型化和高效生產(chǎn)之目的與效果。
【專利說明】
一種超薄環(huán)境光與接近傳感器的晶圓級(jí)封裝及其封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉?zhèn)鞲衅鞯姆庋b技術(shù)，尤其涉及一種超薄環(huán)境光與接近傳感器的晶圓級(jí)封裝及其封裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]智能設(shè)備的小型化是基于其構(gòu)成部件的小型化。環(huán)境光與接近傳感器組合了光感應(yīng)晶片和發(fā)光晶片，傳統(tǒng)工藝上，此二種晶片分別采用不同的晶圓制造，再組合到PCB基板上封裝；由于PCB基板難以薄型化，制約了此種傳感器的薄型化發(fā)展。
[0003]PCB基板和光感應(yīng)晶片以及發(fā)光晶片之間采用引線鍵合或叫絲焊(Wire Bonding)方式連接，需要逐個(gè)操作，生產(chǎn)效率低，導(dǎo)致成本偏高也不利于小型化要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]如前所述，如何突破PCB基板的工藝瓶頸，將兩種不同制成工藝的光感應(yīng)晶片和發(fā)光晶片組合到一個(gè)封裝中又又實(shí)現(xiàn)小型化的要求是本發(fā)明欲解決的一個(gè)問題;如何提升封裝效率以期降低生產(chǎn)成本是本發(fā)明欲達(dá)到的目的之一。
[0005]為了達(dá)成本發(fā)明之目的，本發(fā)明的方法技術(shù)方案如下。
[0006]—種超薄環(huán)境光與接近傳感器的晶圓級(jí)封裝方法，其特征在于，包括下列封裝步驟:
[0007]a.將具有硅通孔結(jié)構(gòu)的光感應(yīng)晶片和發(fā)光晶片置于具有膠帶的成型載具上；
[0008]b.用透光材料包裹發(fā)光晶片和光感應(yīng)晶片并成型為光學(xué)封罩；
[0009]c.用非透光材料包裹光學(xué)封罩，在發(fā)光晶片和光感應(yīng)晶片之間形成隔光帶并成型為防護(hù)封罩；
[0010]d.將防護(hù)封罩的頂面鍵合到RDL布線層的加工治具上；
[0011]e.移除成型載具及其膠帶；
[0012]f.在移除面上形成RDL布線層即實(shí)現(xiàn)所述晶圓級(jí)封裝。
[0013]在某些實(shí)施例中，所述成型載具選用硬質(zhì)材料制成，優(yōu)選為硅片。
[0014]在某些實(shí)施例中，所述膠帶上具有隔離空間，所述隔離空間將所述膠帶隔離成孤島，所述一組光感應(yīng)晶片和發(fā)光晶片置于同一孤島內(nèi)。
[0015]在某些實(shí)施例中，所述膠帶為硅膠系膠粘劑。
[0016]在某些實(shí)施例中，步驟b采用灌膠注模工藝，優(yōu)選壓注模塑工藝，所述透光材料優(yōu)選為熱固性環(huán)氧樹脂。
[0017]在某些實(shí)施例中，步驟c采用灌膠注模工藝，優(yōu)選壓注模塑工藝，所述非透光材料優(yōu)選為熱固型材料EMC、熱塑性PCT、改性PPA以及類陶瓷塑料中的一種。
[0018]在某些實(shí)施例中，在實(shí)現(xiàn)所述晶圓級(jí)封裝后，還去除RDL布線層加工治具上的臨時(shí)鍵合。
[0019]在某些實(shí)施例中，所述去除包括熱去除、機(jī)械去除或激光去除中的一種或數(shù)種。
[0020]在某些實(shí)施例中，在實(shí)現(xiàn)所述晶圓級(jí)封裝后，還在RDL布線層的底面植入或覆蓋導(dǎo)體。
[0021]在某些實(shí)施例中，在實(shí)現(xiàn)所述晶圓級(jí)封裝后，還在RDL布線層底面的凸點(diǎn)底部金屬化層(UBM)上生成金屬焊盤、或金凸點(diǎn)、或焊料凸點(diǎn)中的一種。
[0022]為了達(dá)成本發(fā)明之目的，本發(fā)明的產(chǎn)品技術(shù)方案如下。
[0023]—種超薄環(huán)境光與接近傳感器的晶圓級(jí)封裝，具有光感應(yīng)晶片、發(fā)光晶片、光學(xué)封罩和防護(hù)封罩;光感應(yīng)晶片位于光學(xué)封罩內(nèi)，光學(xué)封罩位于防護(hù)封罩內(nèi)；其特征在于，所述封裝內(nèi)的光感應(yīng)晶片具有硅穿孔，所述封裝的底層是RDL布線層，所述硅穿孔和所述RDL布線層電連接。
[0024]在某些實(shí)施例中，所述發(fā)光晶片的底部和RDL布線層電連接。
[0025]本發(fā)明一改傳統(tǒng)上依賴PCB基板之工藝，采用具有硅通孔結(jié)構(gòu)的光感應(yīng)晶片和RDL布線層相結(jié)合實(shí)現(xiàn)所述晶圓級(jí)封裝;工藝上改PCB基板和晶片永久固定為膠帶與晶片臨時(shí)固定，借光學(xué)封罩和防護(hù)封罩鎖固晶片;成型載具能同時(shí)承載多個(gè)待加工的晶片組合，能對(duì)成型載具上的全部晶片組合同時(shí)制作光學(xué)封罩和防護(hù)封罩，鍵合加工治具以及移除成型載具都可對(duì)多個(gè)晶片組合同時(shí)操作;此外，移除臨時(shí)性膠帶后所形成的RDL布線層不僅非常利于薄型化設(shè)計(jì)以及提高布線密度，還利于對(duì)整個(gè)晶片組合同時(shí)加工。本發(fā)明具有這些技術(shù)特點(diǎn)，達(dá)成了棄用PCB基板實(shí)現(xiàn)薄型化和高效生產(chǎn)之目的與效果。
[0026]此外，在采用熱熔法形成光學(xué)封罩和防護(hù)封罩的某些實(shí)施中膠帶形成孤島結(jié)構(gòu)，各組光感應(yīng)晶片和發(fā)光晶片的熱量沿著成型載具的表面向外傳遞到相鄰孤島時(shí)受隔離空間的阻礙，熱量被引導(dǎo)到主要向垂直成型載具的方向傳遞并主要由成型載具散發(fā)，此種特點(diǎn)能將熱變形控制在單個(gè)孤島內(nèi)，消除各組光感應(yīng)晶片和發(fā)光晶片的熱變形累加，對(duì)提升封裝精度和提高良率甚有助益。
[0027]前面總地描述了本發(fā)明的某些特征和優(yōu)點(diǎn);然而，在本文中給出的另外的特征、優(yōu)點(diǎn)和實(shí)施方案，或者查看了本文的附圖、說明書和權(quán)利要求書的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將清楚另外的特征、優(yōu)點(diǎn)和實(shí)施方案。因此，應(yīng)該理解，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)不受此
【發(fā)明內(nèi)容】
章節(jié)中所公開為限制。
【附圖說明】
[0028]圖1是實(shí)施例封裝方法的步驟a示意圖；
[0029]圖2是實(shí)施例封裝方法的步驟b示意圖；
[0030]圖3是實(shí)施例封裝方法的步驟c示意圖；
[0031 ]圖4是實(shí)施例封裝方法的步驟d示意圖；
[0032]圖5是實(shí)施例封裝方法的步驟e和步驟f示意圖；
[0033]圖6是實(shí)施例封裝的不意圖；
[0034]圖7是實(shí)施例膠帶隔離空間示意圖。
[0035]附圖標(biāo)號(hào)說明:
[0036]10光感應(yīng)晶片11硅通孔(Through Silicon Vias，TSV) 20發(fā)光晶片
[0037]30成型載具31膠帶311隔離空間40光學(xué)封罩50防護(hù)封罩
[0038]60RDL治具 70導(dǎo)體
【具體實(shí)施方式】
[0039]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，以下將列舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)說明。在以下的描述中闡述了以便于充分理解本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是，本發(fā)明能夠以不同于以下描述的方式實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此，本發(fā)明不受以下公開的具體實(shí)施例的限制。
[0040]本實(shí)施例超薄環(huán)境光與接近傳感器的晶圓級(jí)封裝方法如圖1到圖5所示。
[0041 ] 首先，準(zhǔn)備好具有娃通孔11光感應(yīng)晶片10，光感應(yīng)晶片10可以是環(huán)境光感應(yīng)器(Ambient Light Sensor)、或接近感應(yīng)器(Proximity Sensor)、或前兩者的組合結(jié)構(gòu)，如圖1，本實(shí)施例采用兩者組合的結(jié)構(gòu)為演示。硅通孔11的形成工藝建議采用Bosch深反應(yīng)離子蝕刻(Bosch DRIE)。
[0042]其次，準(zhǔn)備好發(fā)光晶片，本實(shí)施例發(fā)光晶片選用發(fā)光二極管(LED)晶圓，該發(fā)光二極管所發(fā)光之波長以使用要求而選擇，不對(duì)波長范圍為限;本實(shí)施例所演示的發(fā)光晶片選擇電極數(shù)較少的簡單發(fā)光晶片，在其他實(shí)施例中也可以選用具有硅通孔的發(fā)光晶片。
[0043]再次，準(zhǔn)備好具有硅膠膠帶31的成型載具30(Carrier)，成型載具30選為平整的硅片;膠31具有隔離空間311，相鄰的隔離空間311之間形成孤島，光感晶片10和發(fā)光晶片20將要置于該孤島上。
[0044]如圖1，將具有硅通11的光感應(yīng)晶片10(Light Sensor Die)和發(fā)光晶片20(LEDDie)分別從它們各自所屬的晶圓上抓取下，光感應(yīng)晶片10的感光面和發(fā)光晶片20的發(fā)光面朝上，另一面朝下通過膠帶31固定在載具上;如圖7，本實(shí)施例中是固定在隔離空間311圍繞形成的孤島上。
[0045]如圖2，采用灌膠注模(壓注模塑)成型工藝，用透光材料包裹光感應(yīng)晶片10和發(fā)光晶片20形成光學(xué)封罩40，本實(shí)施例透光材料采用透明的熱固性環(huán)氧樹脂(EMC)。
[0046]如圖3，繼續(xù)進(jìn)行二次灌膠注模，用非透光材料填充和包裹光學(xué)透鏡封罩40、并且在光感應(yīng)晶片10和發(fā)光晶片之間20成型出光隔帶，形成防護(hù)封罩50。本實(shí)施例非透光材料可采用熱固型材料EMC、熱塑性PCT、改性PPA以及類陶瓷塑料等材料。
[0047]如圖4，將上述重新構(gòu)建的帶有光感應(yīng)晶片10和發(fā)光晶片20的新的晶圓，通過臨時(shí)鍵合(Temporary Bonding)膠固定到RDL治具60上，新的晶圓的鍵合面是光感應(yīng)晶片10的感光面、發(fā)光晶片20的發(fā)光面、及防護(hù)封罩50面一側(cè)。
[0048]如圖5，移除成型載具30及其膠帶31后，在移除面上制作RDL布線層實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例的超薄封裝。如圖6所示，在完成本實(shí)施例超薄封裝后，還在可以RDL布線層的底面植入錫球，便于并切割后的傳感器封裝單體和外部主板焊接。
[0049]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出多種可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超薄環(huán)境光與接近傳感器的晶圓級(jí)封裝方法，其特征在于，包括下列封裝步驟: a.將具有硅通孔結(jié)構(gòu)的光感應(yīng)晶片和發(fā)光晶片置于具有膠帶的成型載具上； b.用透光材料包裹發(fā)光晶片和光感應(yīng)晶片并成型為光學(xué)封罩； c.用非透光材料包裹光學(xué)封罩，在發(fā)光晶片和光感應(yīng)晶片之間形成隔光帶并成型為防護(hù)封罩； d.將防護(hù)封罩的頂面鍵合到RDL布線層的加工治具上； e.移除成型載具及其膠帶； f.在移除面上形成RDL布線層即實(shí)現(xiàn)所述晶圓級(jí)封裝。2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種超薄環(huán)境光與接近傳感器的晶圓級(jí)封裝方法，其特征在于，所述成型載具選用硬質(zhì)材料制成，優(yōu)選為硅片。3.根據(jù)權(quán)利要求1的一種超薄環(huán)境光與接近傳感器的晶圓級(jí)封裝方法，其特征在于，所述膠帶為硅膠系膠粘劑。4.根據(jù)權(quán)利要求1的一種超薄環(huán)境光與接近傳感器的晶圓級(jí)封裝方法，其特征在于，步驟b采用灌膠注模工藝，優(yōu)選壓注模塑工藝，所述透光材料優(yōu)選為熱固性環(huán)氧樹脂。5.根據(jù)權(quán)利要求1的一種超薄環(huán)境光與接近傳感器的晶圓級(jí)封裝方法，其特征在于，步驟c采用灌膠注模工藝，優(yōu)選壓注模塑工藝，所述非透光材料優(yōu)選為熱固型材料EMC、熱塑性PCT、改性PPA以及類陶瓷塑料中的一種。6.根據(jù)權(quán)利要求1的一種超薄環(huán)境光與接近傳感器的晶圓級(jí)封裝方法，其特征在于，在實(shí)現(xiàn)所述晶圓級(jí)封裝后，還去除RDL布線層加工治具上的臨時(shí)鍵合。7.根據(jù)權(quán)利要求7的一種超薄環(huán)境光與接近傳感器的晶圓級(jí)封裝方法，其特征在于，所述去除包括熱去除、機(jī)械去除或激光去除中的一種或數(shù)種。8.根據(jù)權(quán)利要求1的一種超薄環(huán)境光與接近傳感器的晶圓級(jí)封裝方法，其特征在于，在實(shí)現(xiàn)所述晶圓級(jí)封裝后，還在RDL布線層的底面植入或覆蓋導(dǎo)體。9.一種超薄環(huán)境光與接近傳感器的晶圓級(jí)封裝，具有光感應(yīng)晶片、發(fā)光晶片、光學(xué)封罩和防護(hù)封罩;光感應(yīng)晶片位于光學(xué)封罩內(nèi)，光學(xué)封罩位于防護(hù)封罩內(nèi)；其特征在于，所述封裝內(nèi)的光感應(yīng)晶片具有硅穿孔，所述封裝的底層是RDL布線層，所述硅穿孔和所述RDL布線層電連接。10.根據(jù)權(quán)利要求9的一種超薄環(huán)境光與接近傳感器的晶圓級(jí)封裝，其特征在于，所述發(fā)光晶片的底部和RDL布線層電連接。
【文檔編號(hào)】H01L23/48GK106024649SQ201610546266
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月12日
【發(fā)明人】張珊珊, 林挺宇, 林海斌, 蔡旭
【申請人】希睿（廈門）科技有限公司