一种埋入式传感芯片封装结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及微电子封装技术、传感器技术以及芯片互联等技术。
【背景技术】
[0002]随着终端产品的智能化程度不断提高，各种传感器芯片层出不穷。传感芯片扩展了智能手机、平板电脑等产品的应用领域，例如，指纹识别芯片的出现就大大提高了上述产品的安全性。
[0003]对于传感芯片，其最大的特征在于其芯片表面存在感应区域，该区域与其所要识别的外界刺激发生作用，产生芯片可以识别和处理的电信号。该区域与外界刺激的距离要尽可能短，以使得产生的信号可以被侦测。当前很多的芯片工艺，芯片焊盘一般也位于同一表面，若采用焊线方式将芯片焊盘引出，焊线高度不可避免会抬升感应区域与封装体外界的距离。现有技术中，有一种解决方案是采用硅通孔的方式将传感芯片表面的焊盘引至芯片背面，从而避免了在芯片上表面打线。但是硅穿孔技术成本极高，同时，该技术易对传感芯片本身造成损伤，可靠性低。
[0004]为解决焊线高于传感芯片表面影响传感器性能问题，国内的汇顶科技股份有限公司提出了一种在传感芯片边缘制作台阶，将芯片表面焊盘通过导电层引至该台阶处，然后再进行打线(CN201420009042)。该方式避免了焊线对感应区域与封装体外界的距离的影响，但是，在娃表面制作台阶工艺较为复杂，同时，对传感芯片本身的刻蚀形成台阶、减薄、金属布线等操作容易造成芯片损坏，或者产生微裂纹等缺陷使得产品的可靠性下降。
[0005]美国的苹果公司公开了一项传感器封装方面的专利(US20140285263A1)，其采用在硅基板上用沉积技术形成感应区域，上述硅基板边缘存在斜坡，以便于将感应区域产生的电信号通过导电层引出。该传感芯片的打线焊盘位于硅基板所在斜坡的下方，避免了焊线对感应区域与封装体外界的距离的影响，但是，在硅基板上制造台阶、减薄、金属布线成本尚，良品率低，广品存在长期可靠性风险。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型针对传感芯片，特别是指纹识别类芯片提供了一种低成本、简单、可靠性高的封装与互连集成方案，利用介质材料对传感芯片进行包覆，并在介质材料上形成低于芯片表面的第二表面，并将传感芯片上的焊盘通过导电线路通过介质上垂直侧壁或斜坡引出到第二表面，在第二表面上的导电层通过焊线用来与外部进行电互连，使得焊线高度低于芯片表面，避免了对传感芯片本身进行刻槽、挖孔等操作。
[0007]一种埋入式传感芯片封装结构，所述结构包括至少一个传感芯片、传感芯片焊盘、传感器件结构部分、介质和导电线路；所述传感芯片焊盘与传感器件结构部分位于传感芯片的顶面，传感芯片焊盘与传感器件结构部分位于同一表面，传感芯片至少一个侧面覆盖有介质，介质上至少有一个一定长度的台阶，所述台阶表面低于传感芯片的顶面，在台阶表面上有导电线路，导电线路沿着台阶表面、台阶侧壁、传感芯片表面和传感芯片焊盘连接。
[0008]该结构的优点是避免了对传感芯片本身进行刻蚀、布线，在介质材料如模塑料上制作台阶工艺成熟简单，可以提高封装产品良率，降低失效风险。同时，在介质材料上形成台阶，可以对该传感芯片实施二次封装，例如在传感芯片表面贴装玻璃或蓝宝石，将介质材料表面的金属焊盘互连至PCB板等。
[0009]另外一个优点是制备这个结构的方法借鉴扇出型晶圆级封装(wafer levelfanout package, FOWLP)方法。在芯片加工完成之后，经过测试分拣，进行划片，将确好传感芯片(KGD)放置于承载圆片上，在利用塑模的方式拼成再配置晶圆，接着使用晶圆工艺进行再布线层和加工，最后切片即获得封装体。借助FOWLP工艺，可以降低工艺成本，尤其是采用大尺寸的的圆片或者面板来做承载片。
[0010]一种埋入式传感芯片封装结构的制备方法，所述方法包括:
[0011]步骤一:在承载片表面贴胶膜或涂覆聚合物粘结层材料；
[0012]步骤二:将已经制作完传感芯片焊盘和传感器件结构部分的传感芯片采用正面向下的方式放置于胶膜上，所述传感芯片有若干个，传感芯片之间有一定距离；
[0013]步骤三:介质覆盖在传感芯片上，并整平介质；
[0014]步骤四:将承载片剥离，并清除胶膜；
[0015]步骤五:在传感芯片表面一侧介质上制备沟槽，沟槽位于传感芯片之间；
[0016]步骤六:在传感芯片表面和介质沟槽表面设置导电线路，导电线路与传感芯片焊盘连接；
[0017]步骤七:在介质的沟槽中间部位切割分离，形成所述封装结构。
[0018]另一种埋入式传感芯片封装结构的制备方法，所述方法包括:
[0019]步骤一:在承载片表面涂布介质材料；
[0020]步骤二:将已经制作完传感芯片焊盘和传感器件结构部分的传感芯片采用正面向上的方式放置于介质表面上，所述传感芯片有若干个，传感芯片之间有一定距离；
[0021]步骤三:用介质覆盖传感芯片，位于传感器件结构部分上的感应区域可以露出，也可以覆盖；
[0022]步骤四:将承载片与介质材料分离；
[0023]步骤五:在传感芯片表面一侧介质上制备沟槽，沟槽位于传感芯片之间；
[0024]步骤六:在传感芯片表面和介质沟槽表面设置导电线路，导电线路与传感芯片焊盘连接；
[0025]步骤七:在介质的沟槽中间部位切割分离，形成所述封装结构。
[0026]该方法可以使用8寸，12寸晶圆或者大尺寸面板，把减薄、切割、测试后后的芯片放置于承载片上，因此可以提高产率，降低成本。加工过程与工艺借鉴了半导体封装领域晶圆级扇出型(fan-out)技术，比较成熟，实施方案简单可行。
【附图说明】
[0027]图1是本实用新型实施例一已完成封装的传感芯片示意图，图1A中介质层台阶侧壁为斜坡；图1B中台阶侧壁为直角；
[0028]图2是本实用新型实施例一传感芯片与基板互连的示意图，图2A台阶侧壁为斜坡的互连图；图2B台阶侧壁为直角的互连图；
[0029]图3是本实用新型实施例一的过程示意图；
[0030]图3A是承载片的不意图；
[0031]图3B中在承载片表面贴胶膜或粘结层材料的示意图；
[0032]图3C是将传感芯片面向下键合在承载片表面胶膜上的示意图；
[0033]图3D是用介质材料将传感芯片包覆的示意图；
[0034]图3E是将承载片剥离和清除胶膜的示意图；
[0035]图3F是形成沟槽的示意图；
[0036]图3G是在介质表面和沟槽上形成导电线路与传感芯片焊盘互连的示意图。
[0037]图中，I为传感芯片，2为传感芯片焊盘，3为传感器件结构部分，4为介质，5为导电线路，6为焊盘，7为焊线，8为基板焊盘，9为基板，10为承载片，11为胶膜。
【具体实施方式】
[0038]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细描述。
[0039]实施例一:
[0040]如图1所示，一种埋入式传感芯片封装结构，所述结构包括至少一个传感芯片1、传感芯片焊盘2、传感器件结构部分3、介质4和导电线路5 ;所述传感芯片焊盘2与传感器件结构部分3位于传感芯片I的顶面，传感芯片焊盘2与传感器件结构部分3位于同一表面，传感芯片I至少一个侧面覆盖有介质4，介质4上至少有一个一定长度的台阶，所述台阶表面低于传感芯片I的顶面，在台阶表面上有导电线路5，导电线路5沿着台阶表面、台阶侧壁、传感芯片I表面和传感芯片焊盘2连接。
[0041]所述传感芯片I已经完成芯片焊盘加工。所述的传感芯片，可以是指纹识别芯片，传感芯片焊盘2—般为芯片的顶层金属。传感芯片I减薄到一定厚度，本实施例中为200微米。
[0042]图1A中介质层台阶侧壁为斜坡，图1B中台阶侧壁为直角。
[0043]所述结构还包括有焊盘6，所述导电线路5覆盖有另一层保护介质，所述另一层保护介质有开口，导电线路5从开口处露出，在导电线路5的露出端制作有焊盘6。
[0044]所述介质4是环氧树脂塑封材料或者聚酰亚胺聚合物介质材料。
[0045]所述传感器件结构部分3上有感应区