传感集成电路区13和输入/输出焊盘区12之间均通过裸芯片内的金属互连层连接，传感集成电路区13主要起到信号控制、处理和温度补偿的作用。对输入/输出焊盘区12进行金属化，通过焊接形成向下凸出的焊接导电凸块11，焊接导电凸块11的材料层一般为T1-Cu-Au，焊接导电凸块11的总体高度一般为85微米到100微米。
[0036]如图5所示，绝缘板包括绝缘基板20，绝缘基板20的中部开有与敏感区14大小相同相适配的孔径，并在孔的周围凸出形成与焊接导电凸块11高度相同的挡板22，在绝缘基板20上与焊接导电凸块11相对应的位置进行金属化，如镀金，以便于和裸芯片的焊接导电凸块11实现连接。
[0037]绝缘基板20上设有金属化导线21，焊接导电凸块11固定在绝缘基板20上，焊接导电凸块11与金属化导线21固定连接，且焊接导电凸块11的内侧面与金属化导线21靠近挡板22 —端的侧面平齐，挡板22的上表面与敏感区14的下表面相贴合。挡板22与焊接导电凸块11之间形成容腔并填充有绝缘密封胶，对整个芯片其他区域起到密封绝缘的作用，用来保护芯片。敏感区14的边缘设有挡条，以防止绝缘密封胶进入敏感区14，影响传感器的性能。
[0038]本发明还提供一种面向ISFET传感器的芯片集成封装方法，包括以下步骤:
[0039]步骤一，在裸芯片基体上10的输入/输出焊盘区12上通过溅射或者化学刻蚀的方法去除其表面的氧化物，然后在输入/输出焊盘区12的上表面通过焊接的方法形成焊接导电凸块11 ;
[0040]步骤二，通过光刻工艺在绝缘基板20上形成金属化导线21 ;
[0041]步骤三，通过机械加工或其他的方法在绝缘基板20形成一个与裸芯片上的敏感区14 一样大小的孔，并在孔的周围形成与焊接导电凸块11高度一致的挡板22 ;
[0042]步骤四，将带有焊接导电凸块11的裸芯片与有着敏感区14等大孔径的绝缘基板20相连；
[0043]步骤五，在挡板22与焊接导电凸块11之间填充绝缘密封胶，对整个芯片其他区域起到密封绝缘的作用，用来保护芯片。
[0044]本发明中，在输入/输出焊盘区12的表面形成焊接导电凸块11的常用方法包括:蒸镀焊料凸块、电镀焊料凸块、印刷焊料凸块、钉头焊料凸块、放球凸块或焊料转移凸块。
[0045]裸芯片与绝缘基板20连接的方法可采用焊料焊接、热压焊接、热声焊接或粘胶连接。
[0046]在挡板与焊接导电凸块之间填充绝缘密封胶时具体步骤为:
[0047]将倒装的裸芯片与绝缘基板加热到70°C至75°C ;
[0048]利用装有绝缘密封胶的L形注射器，沿着裸芯片的边缘双向注射绝缘密封胶，由于缝隙的毛细管的虹吸作用，绝缘密封胶被吸入，并向中心流动；
[0049]填充完毕后，在烘箱中分段升温，达到130°C左右的固化温度后，保持3到4小时即可达完全固化。
[0050]在沿着裸芯片的边缘双向注射绝缘密封胶时，采用绝缘基板倾斜的方法以利于流动。
[0051]本发明，芯片集成封装结构简单，并通过倒装的技术，完成裸芯片和绝缘板之间的集成封装，封装方法简单、快速，便于产业化和规模化的生产，大大提高了工作效率。另外还具有倒装封装技术的共有优点，如短的互联线减小了电感、电阻以及电容，减少了信号延迟等，具有很尚的使用价值。
[0052]本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种面向ISFET传感器的芯片结构，其特征在于，包括绝缘板和倒装在所述绝缘板上的裸芯片，所述裸芯片包括裸芯片基体，所述裸芯片基体的中部设有方形的敏感区，所述敏感区内安置镀有敏感薄膜的ISFET器件，所述敏感区的两侧向外依次设有条形的传感集成电路区和多个输入/输出焊盘区，所述ISFET器件和所述传感集成电路区以及所述输入/输出焊盘区之间均通过裸芯片内的金属互连层实现信号连接，所述输入/输出焊盘区上通过焊接形成凸出的焊接导电凸块，所述绝缘板包括绝缘基板，所述绝缘基板的中部开有与所述敏感区大小相同相适配的孔径，并在孔的周围凸出形成与所述焊接导电凸块高度相同的挡板，所述焊接导电凸块固定在所述绝缘基板上，所述挡板的上表面与所述敏感区的下表面相贴合，所述挡板与所述焊接导电凸块之间形成容腔并填充有绝缘密封胶。
2.如权利要求1所述的一种面向ISFET传感器的芯片结构，其特征在于，所述绝缘基板上设有金属化导线，所述焊接导电凸块与所述金属化导线固定连接，且所述焊接导电凸块的内侧面与所述金属化导线靠近所述挡板一端的侧面平齐。
3.如权利要求1所述的一种面向ISFET传感器的芯片结构，其特征在于，所述输入/输出焊盘区沿着条形的所述传感集成电路区的长度方向间隔设置。
4.如权利要求3所述的一种面向ISFET传感器的芯片结构，其特征在于，所述输入/输出焊盘区的个数为4、5、6、7或8个。
5.如权利要求1所述的一种面向ISFET传感器的芯片结构，其特征在于，所述敏感区的边缘设有防止所述绝缘密封胶进入所述敏感区的挡条。
6.一种面向ISFET传感器的芯片集成封装方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一，在裸芯片基体上的输入/输出焊盘区上通过溅射或者化学刻蚀的方法去除其表面的氧化物，然后在输入/输出焊盘区的上表面通过焊接的方法形成焊接导电凸块； 步骤二，通过光刻工艺在绝缘基板上形成金属化导线； 步骤三，通过机械加工或其他的方法在绝缘基板形成一个与裸芯片上的敏感区一样大小的孔，并在孔的周围形成与焊接导电凸块高度一致的挡板； 步骤四，将带有焊接导电凸块的裸芯片与有着敏感区等大孔径的绝缘基板相连； 步骤五，在挡板与焊接导电凸块之间填充绝缘密封胶，对整个芯片其他区域起到密封绝缘的作用，用来保护芯片。
7.如权利要求6所述的一种面向ISFET传感器的芯片集成封装方法，其特征在于，在输入/输出焊盘区的表面形成焊接导电凸块的方法包括:蒸镀焊料凸块、电镀焊料凸块、印刷焊料凸块、钉头焊料凸块、放球凸块或焊料转移凸块。
8.如权利要求6所述的一种面向ISFET传感器的芯片集成封装方法，其特征在于，裸芯片与绝缘基板连接的方法可采用焊料焊接、热压焊接、热声焊接或粘胶连接。
9.如权利要求6所述的一种面向ISFET传感器的芯片集成封装方法，其特征在于，在挡板与焊接导电凸块之间填充绝缘密封胶时具体步骤为: 将倒装的裸芯片与绝缘基板加热到70°C至75°C ; 利用装有绝缘密封胶的L形注射器，沿着裸芯片的边缘双向注射绝缘密封胶，由于缝隙的毛细管的虹吸作用，绝缘密封胶被吸入，并向中心流动； 填充完毕后，在烘箱中分段升温，达到130°C左右的固化温度后，保持3到4小时即可达完全固化。
10.如权利要求9所述的一种面向ISFET传感器的芯片集成封装方法，其特征在于，采用绝缘基板倾斜的方法沿着裸芯片的边缘双向注射绝缘密封胶。
【专利摘要】本发明公开了一种面向ISFET传感器的芯片结构，包括绝缘板和倒装在绝缘板上的裸芯片，裸芯片包括裸芯片基体，裸芯片基体的中部设有方形的敏感区，安置镀有敏感薄膜的ISFET器件，敏感区的两侧向外依次设有传感集成电路区和输入/输出焊盘区，输入/输出焊盘区上形成凸出的焊接导电凸块，绝缘板包括绝缘基板，绝缘基板的中部开有与敏感区大小相适配的孔径，并在孔的周围凸出形成与焊接导电凸块高度相同的挡板，焊接导电凸块固定在绝缘基板上，挡板与焊接导电凸块之间形成容腔并填充有绝缘密封胶。本发明，绝缘板和裸芯片结构简单，通过倒装的技术，完成裸芯片和绝缘板之间的集成封装，封装方法简单、快速，便于产业化和规模化生产，大大提高了工作效率。
【IPC分类】G01N27-414
【公开号】CN104569109
【申请号】CN201410854927
【发明人】曹非非, 刘紫青, 江风
【申请人】武汉邮电科学研究院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月31日