一种芯片的封装结构以及封装方法与流程

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种芯片的封装结构以及封装方法。

背景技术：

随着科学技术的不断发展，越来越多的电子设备本广泛的应用于人们的日常生活以及工作当中，为人们的日常生活以及工作带来了巨大的便利，成为当前人们不可或缺的重要工具。

电子设备的发展趋势是小型化以及便携化。决定电子设备小型化以及便携化一个主要因素是电子设备中芯片的封装设计。传统的芯片封装方法通常是采用引线键合(wirebonding)进行封装，但随着集成电路的飞速发展，较长的引线使得产品尺寸无法达到理想的要求，因此，晶圆级封装(wlp：waferlevelpackage)逐渐取代引线键合封装成为一种较为常用的封装方法。晶圆级封装技术是对整片晶圆进行封装测试后再切割成单颗芯片的技术，封装后的芯片尺寸与裸片完全一致。晶圆级封装具有以下的优点：能够对多个晶圆同时加工，封装效率高；在切割前进行整片晶圆的测试，减少了封装中的测试过程，降低测试成本；封装芯片具有轻、小、短、薄的优势。

现有的晶圆级封装方法中对芯片进行封装时，为了在封装过程中保护芯片表面不受损伤以及污染，通常需要在晶圆表面形成一个保护基板以保护晶圆，封装结束后，还需要将保护基板玻璃，最后切割封装后的晶圆得到多个单粒芯片的封装结构。

然而，现有技术预先将保护基板与晶圆剥离后，在后续切割等工艺步骤中仍可能导致芯片表面受到损伤以及污染，且芯片的封装结构的强度也较弱。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种芯片的封装结构以及封装方法，通过在待封装芯片的第一表面增加加强层，在保护基板去除后进行切割时，能够避免待封装芯片的表面受到损伤以及污染，且所述加强层还可以增加待封装结构的强度。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种芯片的封装结构，所述封装结构包括：

待封装芯片，所述待封装芯片包括相对的第一表面以及第二表面；所述第一表面具有感应区以及第一焊垫，所述第一焊垫与所述感应区电耦合；

覆盖所述待封装芯片的第一表面的加强层；

设置在所述待封装芯片的第二表面的焊接凸起，所述焊接凸起与所述第一焊垫电连接，且用于与外部电路电连接。

优选的，在上述封装结构中，所述加强层的硬度大于6h。

优选的，在上述封装结构中，所述加强层为有机材料或是无机材料。

优选的，在上述封装结构中，所述待封装芯片为电容式感应芯片，所述加强层的介电常数大于3，且所述加强层为绝缘材料。

优选的，在上述封装结构中，所述待封装芯片为感光型芯片，所述加强层为透明材料。

优选的，在上述封装结构中，所述加强层的透光率大于80％。

优选的，在上述封装结构中，所述加强层的厚度范围是2μm-40μm，包括端点值。

优选的，在上述封装结构中，还包括：设置在所述待封装芯片背离所述加强层一侧的补强层，所述补强层位于所述封装结构的最外侧。

优选的，在上述封装结构中，所述补偿层可以为塑封胶。

优选的，在上述封装结构中，所述待封装芯片的第二表面设置有贯穿所述待封装芯片的过孔，所述过孔用于露出所述第一焊垫；

所述焊接凸起通过设置在所述过孔内的再布线层与所述第一焊垫电连接。

优选的，在上述封装结构中，所述过孔为暴露所述第一焊垫的双层台阶孔；

所述过孔包括：设置在所述待封装芯片第二表面的凹槽，所述凹槽深度小于所述待封装芯片的厚度；位于所述凹槽内，且贯穿所述待封装芯片的通孔，所述通孔与所述第一焊垫一一对应，所述通孔用于露出对应的所述第一焊垫。

优选的，在上述封装结构中，所述过孔为暴露所述第一焊垫的倒梯形孔；

所述过孔在由所述第一表面指向所述第二表面的方向上，所述过孔的孔径逐渐增大。

优选的，在上述封装结构中，所述过孔为暴露所述第一焊垫的直孔。

优选的，在上述封装结构中，所述待封装芯片侧壁具有倾斜切面，所述倾斜切面使得所述第二表面小于所述第一表面，以暴露部分所述第一焊垫；

所述焊接凸起通过设置在所述倾斜切面表面的再布线层与所述第一焊垫电连接。

本发明还提供了一种芯片的封装方法，所述封装方法包括：

提供一晶圆，所述晶圆包括多个阵列排布的待封装芯片；每一个所述待封装芯片具有相对的第一表面以及第二表面；所述第一表面具有感应区以及第一焊垫，所述第一焊垫与所述感应区电耦合；所有所述待封装芯片的第一表面位于所述晶圆的同一侧；

在所述晶圆一侧的表面形成加强层，所述加强层覆盖所有所述待封装芯片的第一表面；

将所述加强层与一保护基板贴合固定；

在所述晶圆另一侧的表面形成焊接凸起，每一个所述待封装芯片的第二表面均设置有所述焊接凸起，所述焊接凸起与所述第一焊垫电连接，且用于与外部电路电连接；

通过切割工艺分割所述晶圆以及所述加强层，形成多个所述待封装芯片的封装结构；

剥离所述保护基板。

优选的，在上述封装方法中，所述将所述加强层与一保护基板贴合固定包括：

通过uv胶将所述加强层与所述保护基板贴合固定。

优选的，在上述封装方法中，在进行切割工艺之前，还包括：

在所述晶圆背离所述加强层的一侧形成补强层，所述补强层位于所述封装结构的最外侧。

优选的，在上述封装方法中，所述在所述晶圆另一侧的表面形成焊接凸起包括：

在每一个所述待封装芯片的第二表面形成贯穿所述晶圆的过孔，所述过孔用于露出所述第一焊垫；

形成覆盖所述待封装芯片第二表面以及所述过孔侧壁的绝缘层，所述绝缘层暴露所述第一焊垫；

形成覆盖所述过孔底部以及所述绝缘层的再布线层；

在所述再布线层表面形成所述焊接凸起，所述焊接凸起与所述待封装芯片的感应区相对设置。

优选的，在上述封装方法中，所述在每一个所述待封装芯片的第二表面形成贯穿所述晶圆的过孔包括：

在所述待封装芯片的第二表面形成暴露所述第一焊垫的双层台阶孔；

所述过孔包括：设置在所述待封装芯片第二表面的凹槽，所述凹槽深度小于所述待封装芯片的厚度；位于所述凹槽内，且贯穿所述待封装芯片的通孔，所述通孔与所述第一焊垫一一对应，所述通孔用于露出对应的所述第一焊垫。

优选的，在上述封装方法中，所述在每一个所述待封装芯片的第二表面形成贯穿所述晶圆的过孔包括：

在所述待封装芯片的第二表面形成暴露所述第一焊垫的倒梯形孔；

所述过孔在由所述第一表面指向所述第二表面的方向上，所述过孔的孔径逐渐增大。

优选的，在上述封装方法中，所述在每一个所述待封装芯片的第二表面形成贯穿所述晶圆的过孔包括：

在所述待封装芯片的第二表面形成暴露所述第一焊垫的直孔。

优选的，在上述封装方法中，所述在所述晶圆另一侧的表面形成焊接凸起包括：

在所述待封装芯片的侧壁形成倾斜切面，所述倾斜切面使得所述第二表面小于所述第一表面，以暴露所述第一焊垫；

形成覆盖所述倾斜切面以及所述待封装芯片的第二表面的绝缘层，所述绝缘层暴露所述第一焊垫；

形成覆盖所述第一焊垫以及所述绝缘层的再布线层；

在所述再布线层表面形成所述焊接凸起，所述焊接凸起与所述待封装芯片的感应区相对设置。

通过上述描述可知，本发明技术方案提供的芯片封装结构以及封装方法在待封装芯片的第一表面设置加强层，在第二表面设置焊接凸起，通过焊接凸起与第一表面的第一焊垫电连接，以便于与外部电路电连接。可见，本发明技术方案通过待封装芯片的第一表面增加加强层，在保护基板去除后进行切割时，能够避免待封装芯片的表面受到损伤以及污染，且所述加强层还可以增加待封装结构的强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种芯片的封装结构的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种芯片的封装结构的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的又一种芯片的封装结构的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的又一种芯片的封装结构的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种封装方法的流程示意图；

图6-图14b为本发明实施例提供的一种封装方法的工艺原理示意图；

图15-图18为本发明实施例提供的另一种封装方法的工艺原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，提供这些附图的目的是为了有助于理解本发明的实施例，而不应解释为对本发明的不当限制。为了更清楚起见，图中所示尺寸并未按比例绘制，可能会做放大、缩小或其他改变。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图1，图1为本发明实施例提供的一种芯片的封装结构的结构示意图，该封装结构包括：待封装芯片10，所述待封装芯片10包括相对的第一表面以及第二表面；覆盖所述待封装芯片10的第一表面的加强层30；设置在所述待封装芯片的第二表面的焊接凸起127。

其中，所述第一表面具有感应区a以及第一焊垫200，所述第一焊垫200与所述感应区a电耦合。第一焊垫200设置在包围所述感应区a的封装区b内；所述焊接凸起127与所述第一焊垫200电连接，且用于与外部电路电连接。

所述加强层30的硬度大于6h。本发明实施例所述封装结构中，在待封装芯片10的第一表面设置硬度大于6h的加强层300，使得封装结构硬度较高，机械强度大。

所述加强层30可以为有机材料或是无机材料。如所述加强层30可以为经过硬化处理的硅胶。固化后的硅胶具有较好的耐温性、耐候性以及电气绝缘性能，能够保证封装结构具有较长的使用寿命。

所述待封装芯片10的感应区设置有多个阵列排布的像素点100。所述待封装芯片10可以为电容式感应芯片，如可以为指纹识别芯片。此时，所述加强层30的介电常数大于3，且所述加强层30为绝缘材料，根据手指触摸导致的电容变化识别指纹信息。此时，在手指触摸感应区a表面的加强层30时，像素点100用于根据电容变化识别指纹信息。

其他实施方式中，所述待封装芯片10还可以为感光型芯片，此时，为了便于像素点100感应光信息，设置所述加强层30为透明材料。此时，所述待封装芯片10可以为影像传感芯片，所述像素点100用于感应通过透明的加强层30入射的光信息，根据所述光信息生成图像信息。当所述待封装芯片10为感光型芯片时，为了保证成像质量，设置所述加强层30的透光率大于80％。

为了保证加强层具有较好的密封效果，设置所述加强层30的厚度范围是2μm-40μm，包括端点值，以有效的隔离水汽，保护像素点100。

一般的，在对待封装芯片10进行封装时，为了得到较薄厚度的封装结构，需要对待封装芯片10的第二表面进行减薄处理，具体的，可以通过机械研磨或是化学刻蚀等方式对待封装芯片10的第二表面进行减薄处理。但是，经过减薄处理后的待封装芯片10的机械强度较弱。为了进一步增强封装结构的机械强度，该封装结构还包括设置在所述待封装芯片10背离所述加强层30一侧的补强层，所述补强层位于所述封装结构的最外侧。图1中未示出所述补强层。

本发明实施例所述封装结构中，补强层的机械强度大于待封装芯片10的基片的强度。可以通过减薄使得待封芯片10的厚度更薄，并通过补强层增加机械强度，在降低待封装芯片10厚度的同时，保证其封装结构具有较好的机械强度。也就是说，本发明实施例所述封装结构，相对于现有技术中的封装结构，可以进一步增加减薄处理降低待封装芯片10的厚度，使得待封装芯片10的厚度更薄，通过机械强度更好的补强层补偿减薄处理后的机械强度，可以实现封装结构的轻薄化。可选的，所述补强层可以为塑封胶。

所述待封装芯片10的第二表面设置有贯穿所述待封装芯片10的过孔，所述过孔用于露出所述第一焊垫200，以便于实现焊接凸起127与所述第一焊垫200的电连接。

在图1所示实施方式中，所述过孔为双层台阶过孔，此时所述过孔包括设置在所述待封装芯片10第二表面的凹槽k1以及位于所述凹槽k1内，且贯穿所述待封装芯片10的通孔k2。凹槽k1的深度小于待封装芯片10的厚度，未贯穿待封装芯片10；在凹槽k1的基础上形成通孔k2，通过通孔k2贯穿所述待封装芯片10，以露出所述第一焊垫200。所述通孔k2与所述第一焊垫200一一对应，所述通孔k2用于露出对应的所述第一焊垫200。

如图1所示，所述焊接凸起127通过设置在所述过孔内的再布线层124与所述第一焊垫200电连接。

所述再布线层124与所述待封装芯片10之间还具有绝缘层123。所述绝缘层123覆盖所述过孔的侧壁，且露出所述过孔的底部，以便于再布线层124和第一焊垫200电连接。所述再布线层124覆盖所述过孔的底部以及所述绝缘层123。焊接凸起127位于所述绝缘层123表面。具体的，在所述再布线层124表面还设置有阻焊层125，阻焊层125表面具有设置有焊接凸起127的开口，以便于设置焊接凸起127，使得焊接凸起127和开口处的再布线层124电连接。

参考图2，图2为本发明实施例提供的另一种芯片的封装结构的结构示意图，图2所示封装结构与图1所示封装结构不同在于，图2所示封装结构中，所述过孔为暴露所述第一焊垫200的倒梯形孔k3。所述倒梯形过孔k3的开口大于其底面。在垂直于所述待封装芯片10的方向上，所述过孔的切面为倒梯形孔k3。此时，所述过孔在由所述第一表面指向所述第二表面的方向上，所述过孔的孔径逐渐增大。所述过孔可以为截顶椎体或是棱台。

参考图3，图3为本发明实施例提供的又一种芯片的封装结构的结构示意图，图3所示封装结构与图1所示封装结构不同在于，图3所示封装结构中，所述过孔为暴露所述第一焊垫200的直孔k4。在垂直于所述待封装芯片10的方向上，所述过孔的切面为直孔k4，即为矩形。具体的，直孔k4可以为圆柱形或是棱柱形过孔。此时，所述过孔在由所述第一表面指向所述第二表面的方向上，所述过孔的孔径逐渐不变。所述过孔可以为圆孔、或三角孔、或方孔等。

在图1-图3所示的封装结构中，均是通过过孔暴露所述第一焊垫200，以便于使得焊接凸起127与第一焊垫200通过再布线层124电连接。在其他实施方式中，不设置过孔也可以使得焊接凸起127与第一焊垫200电连接，如图4所示。

参考图4，图4为本发明实施例提供的又一种芯片的封装结构的结构示意图，图3所示封装结构与图1所示封装结构不同在于，图3所示封装结构中，所述待封装芯片10侧壁具有倾斜切面q，所述倾斜切面q使得所述第二表面小于所述第一表面，以暴露部分所述第一焊垫200；所述焊接凸起127通过设置在所述倾斜切面q表面的再布线层124与所述第一焊垫200电连接。在垂直于所述待封装芯片10的方向上，所述待封装芯片10侧壁具有倾斜切面q。可以通过刻蚀、或激光切割、或是机械研磨形成所述倾斜切面q。

通过上述描述可知，本发明实施例所述封装结构中，在待封装芯片10的第一表面设置加强层30，在第二表面设置焊接凸起127，通过焊接凸起127与第一表面的第一焊垫200电连接，以便于与外部电路电连接。在形成所示封装结构的过程中，通过待封装芯片10的第一表面增加加强层30，在保护基板去除后进行切割时，能够避免待封装芯片10的表面受到损伤以及污染，且所述加强层30还可以增加待封装结构的强度。

基于上述封装结构实施例，本发明另一实施例还提供了一种封装方法，所述封装方法如图5所示，图5为本发明实施例提供的一种封装方法的流程示意图，该封装方法用于形成上述实施例所述的封装结构，该封装方法包括：

步骤s11：如图6以及图7所示，提供一晶圆21，所述晶圆包括多个阵列排布的待封装芯片10。

其中，图7为图6所示晶圆在pp’方向的切面图，晶圆21具有相对的第一表面以及第二表面。晶圆21包括多个阵列排布的待封装芯片10。每个待封装芯片10具有多个用于像素点100。像素点100位于第一表面。相邻的待封装芯片10之间具有切割沟道22，以便于在后续切割工艺中进行切割处理。

每一个所述待封装芯片10具有相对的第一表面以及第二表面。所述第一表面具有感应区a以及包围所述感应区a的封装区b。所述封装区b具有用于电路互联的第一焊垫200，所述第一焊垫200与所述感应区a电耦合。所有所述待封装芯片的第一表面位于所述晶圆21的同一侧。本发明实施例中，所述第一焊垫200与所述感应区a电耦合标识所述第一焊垫200与所述感应区a中多个电器件电连接。

步骤s12：如图8所示，在所述晶圆21一侧的表面形成加强层30，所述加强层30覆盖所有所述待封装芯片10的第一表面。

可以通过半导体封装工艺的注塑(molding)工艺形成所述加强层30。

步骤s13：如图9所示，将所述加强层30与一保护基板20贴合固定。

该步骤中，所述将所述加强层30与一保护基板20贴合固定包括：通过uv胶31将所述加强层30与所述保护基板20贴合固定，以便于后续胶层31与所述加强层30的剥离。采用具有uv光敏感特性的uv胶31作为临时键合层固定所述加强层30与所述保护基板，当uv光透过保护基板20照射到uv胶31时，uv胶31将失去粘性，以便于将将所述加强层30与所述保护基板20分离。

步骤s14：在所述晶圆另一侧的表面形成焊接凸起。

每一个所述待封装芯片的第二表面均设置有所述焊接凸起，所述焊接凸起与所述第一焊垫电连接，且用于与外部电路电连接。

步骤s14中，所述在所述晶圆另一侧的表面形成焊接凸起包括：

首先，在每一个所述待封装芯片的第二表面形成贯穿所述晶圆的过孔，所述过孔用于露出所述第一焊垫。以形成图1所示封装结构为例进行说明，此时，如图10所示，所述在每一个所述待封装芯片的第二表面形成贯穿所述晶圆的过孔包括：在所述待封装芯片10的第二表面形成暴露所述第一焊垫的双层台阶孔。此时所述过孔包括设置在所述待封装芯片10第二表面的凹槽k1以及位于所述凹槽k1内，且贯穿所述待封装芯片10的通孔k2。凹槽k1的深度小于待封装芯片10的厚度，未贯穿待封装芯片10；在凹槽k1的基础上形成通孔k2，通过通孔k2贯穿所述待封装芯片10，以露出所述第一焊垫200。所述通孔k2与所述第一焊垫200一一对应，所述通孔k2用于露出对应的所述第一焊垫200。

进一步，如图11所示，形成覆盖所述待封装芯片10第二表面以及所述过孔侧壁的绝缘层123，所述绝缘层123暴露所述第一焊垫200。

进一步，如图12所示，形成覆盖所述过孔底部以及所述绝缘层123的再布线层124。

最后，如图13所示，在所述再布线层124表面形成所述焊接凸起127，所述焊接凸起127与所述待封装芯片10的感应区相对设置。在形成所述焊接凸起127之前先形成覆盖所述再布线层124的阻焊层125，阻焊层125具有开口，开口用于露出部分再布线层124，在所述开口处形成所述焊接凸起127。

步骤s15：如图14所示a，沿着所述晶圆的切割沟道22，通过切割工艺分割所述晶圆以及所述加强层，形成多个所述待封装芯片的封装结构。

步骤s16：如图14b所示，剥离所述保护基板20。

对于图10-图14b所示实施方式，最终后形成如图1所示的封装结构。

其他实施方式中，所述在每一个所述待封装芯片的第二表面形成贯穿所述晶圆的过孔包括在所述待封装芯片的第二表面形成暴露所述第一焊垫的倒梯形孔，所述过孔在由所述第一表面指向所述第二表面的方向上，所述过孔的孔径逐渐增大。所述过孔可以为截顶椎体或是棱台。此时，切割后形成如图2所示的封装结构。

其他实施方式中，所述在每一个所述待封装芯片的第二表面形成贯穿所述晶圆的过孔包括在所述待封装芯片的第二表面形成暴露所述第一焊垫的直孔，所述过孔在由所述第一表面指向所述第二表面的方向上，所述过孔的孔径逐渐不变。所述过孔可以为圆孔、或三角孔、或方孔等。此时，切割后形成如图3所示的封装结构。

在图10-图14所示实施方式中，通过设置贯穿待封装芯片10的过孔实现焊接突起127与第一焊垫200的电连接。在其他实施方式中，还可以通过倾斜切面实现焊接突起127与第一焊垫200的电连接，此时步骤s14中，所述在所述晶圆另一侧的表面形成焊接凸起包括：

首先，如图15所示，将所述加强层30与所述保护基板20贴合固定之后，在所述待封装芯片10的侧壁形成倾斜切面q，所述倾斜切面q使得所述第二表面小于所述第一表面，以暴露所述第一焊垫200。

然后，如图16所示，形成覆盖所述倾斜切面q以及所述待封装芯片10的第二表面的绝缘层123，所述绝缘层123暴露所述第一焊垫200。

进一步的，如图17所示，形成覆盖所述第一焊垫200以及所述绝缘层123的再布线层124。

最后，如图18所示，在所述再布线层124表面形成所述焊接凸起127，所述焊接凸起127与所述待封装芯片10的感应区a相对设置。同样，在形成所述焊接凸起127之前先形成覆盖所述再布线层124的阻焊层125，阻焊层125具有开口，开口用于露出部分再布线层124，在所述开口处形成所述焊接凸起127。沿着切割沟道将加强层30切割。切割后，形成如图4所示封装结构。

为了进一步加强封装结构的机械强度，本发明实施例所述封装方法还包括：在所述晶圆背离所述加强层的一侧形成补强层。具体的补强层可以位于待封装芯片与绝缘层之间，或是覆盖阻焊层，位于封装结构的外表面。

通过上述描述可知，本发明实施例所述封装方法可以用于形成上述实施例所述的封装结构，封装工艺简单，制作成本低，形成的封装结构具有较强的机械强度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的封装方法而言，由于其与实施例公开的封装结构相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见封装结构相应部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。