本发明涉及芯片封装技术领域，更具体的说，涉及一种光学指纹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被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，成为当今人们不可或缺的重要工具。
目前，电子设备的功能日益多样化，存储用户的个人信息越来越多，为了保证用户个人信息的安全性，电子设备身份识别功能成为当今电子设备的一个重要功能。指纹识别具有唯一性、安全性高以及操作简单等诸多优点成为当前电子设备进行身份识别的主要方式。
在电子设备中集成光学指纹芯片，是目前电子设备实现指纹识别功能的一种方式。现有的光学指纹芯片的封装结构中，光学指纹芯片与准直器的对位工艺复杂，制作成本较高。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明技术方案提供了一种光学指纹芯片的封装结构以及封装方法，采用具有通孔的硅盖板作为准直器，将该硅盖板固定在所述光学指纹芯片上，可以以所述光学指纹芯片作为对位参考标准，对位工艺简单，降低了制作成本。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种光学指纹芯片的封装结构，所述封装结构包括：
光学指纹芯片，所述光学指纹芯片具有相对的第一表面以及第二表面，所述第一表面包括多个感光像素以及与所述感光像素电连接的焊垫；
硅盖板，所述硅盖板贴合固定在所述第一表面上，所述硅盖板具有多个与所述感光像素一一相对设置的通孔；
其中，所述光学指纹芯片的感光像素用于作为所述硅盖板形成所述通孔的参照位置。
优选的，在上述封装结构中，所述第一表面包括感光区域以及包围所述感光区域的外围区域，所述感光区域内设置有所述像素点，所述外围区域内设置有所述焊垫；
所述硅盖板至少覆盖所述感光区域。
优选的，在上述封装结构中，还包括：设置在所述硅盖板背离所述光学指纹芯片一侧表面的红外滤光片；
所述硅盖板直接与所述第一表面贴合固定。
优选的，在上述封装结构中，所述硅盖板覆盖所述感光区域，且露出所述外围区域，以露出所述焊垫；
所述焊垫通过导线与外部电路电连接。
优选的，在上述封装结构中，所述光学指纹芯片的第二表面固定有电路板，所述电路板用于和外部电路连接；
所述导线与所述电路板连接。
优选的，在上述封装结构中，所述封装结构还包括覆盖所述外围区域的封装胶层，所述封装胶层覆盖所述导线以及所述焊垫。
优选的，在上述封装结构中，所述封装胶层与所述硅盖板的侧面接触，所述硅盖板背离所述光学指纹芯片的一侧表面不超出所述封装胶层背离所述光学指纹芯片的一侧表面。
优选的，在上述封装结构中，所述硅盖板完全覆盖所述第一表面；
所述第二表面设置有背面互联结构，所述光学指纹芯片通过所述背面互联结构与外部电路电连接。
优选的，在上述封装结构中，所述第一表面贴合固定有红外滤光片；
所述硅盖板与所述红外滤光片背离所述光学指纹的一侧表面贴合固定。
优选的，在上述封装结构中，所述红外滤光片完全覆盖所述第一表面；所述红外滤光片的周缘与所述硅盖板的周缘均与所述光学指纹芯片的周缘对齐。
优选的，在上述封装结构中，所述硅盖板通过透明光学胶贴合固定所述第一表面上。
本发明还提供了一种光学指纹芯片的封装方法，所述封装方法包括：
提供一晶圆，所述晶圆包括多个光学指纹芯片，所述光学指纹芯片之间具有切割沟道；所述光学指纹芯片具有相对的第一表面以及第二表面，所述第一表面包括多个感光像素以及与所述感光像素电连接的焊垫；
在所述晶圆上贴合固定硅盖板，所述硅盖板覆盖所有所述光学指纹芯片的第一表面；
以所述光学指纹芯片的感光像素为参照位置，在所述硅盖板上形成多个与所述感光像素一一相对的通孔；
基于所述切割沟道进行切割处理，将所述晶圆以及所述硅盖板进行切割，形成多个光学指纹芯片的封装结构。
优选的，在上述封装方法中，在所述晶圆上贴合固定硅盖板后，在形成所述通孔之前，所述封装方法还包括：
对所述硅盖板背离所述晶圆的一侧表面以及所述晶圆背离所述硅盖板的一侧表面分别进行减薄处理。
优选的，在上述封装方法中，所述第一表面包括感光区域以及包围所述感光区域的外围区域，所述感光区域内设置有所述像素点，所述外围区域内设置有所述焊垫。
优选的，在上述封装方法中，所述硅盖板直接与所述晶圆的表面贴合固定；
在形成所述通孔后，在进行所述切割处理之前，所述封装方法还包括：
对所述硅盖板进行刻蚀处理，露出所述焊垫。
优选的，在上述封装方法中，在进行所述切割处理之后，所述封装方法还包括：
在所述硅盖板背离所述光学指纹芯片的一侧表面贴合固定红外滤光片。
优选的，在上述封装方法中，进行所述切割处理之后，所述封装方法还包括：
将所述光学指纹芯片的第二表面与一电路板贴合固定，将所述焊垫通过导电线与所述电路板电连接，所述电路板用于和外部电路电连接。
优选的，在上述封装方法中，在进行所述切割处理之后，所述封装方法还包括：
在所述外围区域设置封装胶层，所述封装胶层覆盖所述导线以及所述焊垫。
优选的，在上述封装方法中，所述封装胶层与所述硅盖板的侧面接触，所述硅盖板背离所述光学指纹芯片的一侧表面不超出所述封装胶层背离所述光学指纹芯片的一侧表面。
优选的，在上述封装方法中，进行所述切割处理后，每个所述封装结构中，所述硅盖板完全覆盖所述第一表面；
在进行所述切割处理前，所述封装方法还包括：
在所述第二表面形成背面互联结构，所述光学指纹芯片通过所述背面互联结构与外部电路电连接。
优选的，在上述封装方法中，在固定硅盖板之前，还包括：
在所述晶圆表面贴合固定红外滤光片，所述红外滤光片覆盖所有所述光学指纹芯片。
优选的，在上述封装方法中，所述在所述晶圆上贴合固定硅盖板包括：
通过透明光学胶将所述硅盖板与所述晶圆贴合固定。
优选的，在上述封装方法中，在进行所述切割处理前，所述封装方法还包括：
去除所述通孔内所述透明光学胶。
通过上述描述可知，本发明技术方案提供的光学指纹芯片的封装结构以及封装方法中，所述封装结构包括：光学指纹芯片，所述光学指纹芯片具有相对的第一表面以及第二表面，所述第一表面包括多个感光像素以及与所述感光像素电连接的焊垫；硅盖板，所述硅盖板与所述第一表面贴合固定，所述硅盖板具有多个与所述感光像素一一相对设置的通孔；其中，所述光学指纹芯片的感光像素用于作为所述硅盖板形成所述通孔的参照位置。所述封装结构采用具有通孔的硅盖板作为准直器，将该硅盖板固定在所述光学指纹芯片上，可以以所述光学指纹芯片作为对位参考标准，对位工艺简单，降低了制作成本。
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为一种常见的光学指纹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一种光学指纹芯片的封装结构的示意图；
图3为图2所示封装结构中感光芯片的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种光学指纹芯片的封装结构的示意图；
图5为图4所示封装结构中光学指纹芯片的结构示意图；
图6-图15为本发明实施例提供的一种封装方法的流程示意图；
图16-图24为本发明实施例提供的另一种封装方法的流程示意图。
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。
参考图1，图1为一种常见的光学指纹芯片的封装结构的结构示意图，所述封装结构包括：光学指纹芯片12，所述光学指纹芯片具有相对的正面以及背面，其背面固定在电路板11的表面，其正面具有感光区域121以及位于感光区域121两侧的焊垫122，所述感光区域121具有多个感光像素，所述感光像素与所述焊垫122连接。所述焊垫122通过导线15与电路板11上的互联电路连接，以通过所述互联电路与外部电路连接。
为了降低感光像素121的串扰问题，需要在光学指纹芯片12的入光侧固定准直器13，准直器13具有多个与感光像素一一对应的通孔141。现有技术中，一般时将准直器贴合在以盖板14表面，将盖板通过支架设置固定在光学指纹芯片12的上方。
图1所示封装结构在准直器13与光学指纹芯片12对位时，对二者之间的距离精度要求高，而且由于准直器13是固定在盖板14上，再通过支架与光学指纹芯片12相对固定，中间较多的固定过程会增加准直器13与光学指纹芯片12的对位精度，导致封装过程中对对位精度要求较高，需要采用高精度的对位装置，制作成本较高。
为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种光学指纹芯片的封装结构以及封装方法，所述封装结构采用具有通孔的硅盖板作为准直器，将该硅盖板固定在所述光学指纹芯片上，可以以所述光学指纹芯片作为对位参考标准，无需支架固定所述硅盖板，对位工艺简单，降低了制作成本。
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2和图3，图2为本发明实施例提供的一种光学指纹芯片的封装结构的示意图，图3为图2所示封装结构中感光芯片的结构示意图，该封装结构包括：光学指纹芯片21，所述光学指纹芯片21具有相对的第一表面以及第二表面，所述第一表面包括多个感光像素以及与所述感光像素电连接的焊垫212；硅盖板23，所述硅盖板23与所述第一表面贴合固定，所述硅盖板23具有多个与所述感光像素一一相对设置的通孔231；其中，所述光学指纹芯片21的感光像素用于作为所述硅盖板23形成所述通孔231的参照位置。图2中未示出所述感光像素。
在图2所示方式中，所述光学指纹芯片21包括感光区域以及包围所述感光区域的外围区域，所述感光区域内设置有所述像素点，所述外围区域内设置有所述焊垫212；所述硅盖板23至少覆盖所述感光区域。
可选的，所述包括保护层300，所述保护层300覆盖所述感光像素。所述硅盖板23设置在所述保护层300的表面，与所述保护层300贴合固定。所述保护层300具有露出所述焊垫212的开口，以便于焊垫212与其他部件电连接。图3中未示出所述感光像素。
在图2所述方式中，所述封装结构还包括：设置在所述硅盖板23背离所述光学指纹芯片21一侧表面的红外滤光片24。所述硅盖板23直接与所述第一表面贴合固定。硅盖板未设置通孔231的位置可以通过红外光，不能透过可见光，故通过所述红外滤光片24可以滤除红外光，保留可见光，进而再通过所述通孔231可以使得小角度入射的可见光入射到通孔对应的感光像素，避免不同感光像素之间的串扰问题。
所述硅盖板23覆盖所述感光区域，且露出所述外围区域，以露出所述焊垫212；所述焊垫212通过导线26与外部电路电连接。为了便于与外部电路连接以及对光学指纹芯片21进行封装保护，设置所述光学指纹芯片21的第二表面固定有电路板22，所述电路板22用于和外部电路连接；所述导线26与所述电路板22连接，使得所述光学指纹芯片21通过所述电路板22与所述外部电路连接。
所述封装结构还包括覆盖所述外围区域的封装胶层25，所述封装胶层25覆盖所述导线26以及所述焊垫212。通过所述封装胶层25可以对所述导线26以及所述焊垫212进行密封保护，还可以对硅盖板23与光学指纹芯片21的交界处进行密封。
所述封装胶层25与所述硅盖板23的侧面接触，所述硅盖板23背离所述光学指纹芯片21的一侧表面不超出所述封装胶层25背离所述光学指纹芯片21的一侧表面，以便于在其上表面固定红外滤光片24。可以设置所述封装胶层25的上表面与所述硅盖板23背离所述光学指纹芯片21的一侧表面齐平。
当光学指纹芯片21的第二表面固定有电路板22时，所述封装胶层25还可以对光学指纹芯片21与电路板22的交界处进行密封，确保整个封装结构的密封性。
图2所示方式中，所述硅盖板23与所述光学指纹芯片21通过透明光学胶27粘结固定。所述硅盖板23与所述光学指纹芯片21通过透明光学胶27粘结固定后，再形成所述通孔231。通孔231内的透明光学胶27可以在形成所述通孔231后去除。
参考图4和图5，图4为本发明实施例提供的另一种光学指纹芯片的封装结构的示意图，图5为图4所示封装结构中光学指纹芯片的结构示意图，该方式与上述方式不同在于，所述硅盖板23完全覆盖所述第一表面；所述第二表面设置有背面互联结构，所述光学指纹芯片21通过所述背面互联结构与外部电路电连接。
该方式中，所述第二表面具有通孔31，可以通过tsv工艺形成所述通孔31，所述通孔31露出所述焊垫212。在第二表膜覆盖有绝缘层32，绝缘层覆盖通孔31的侧壁。在绝缘层32的表面覆盖有再布线层33，再布线层33在通孔31的底部与焊垫212连接，再布线层33表面覆盖有阻焊层34，阻焊层34具有开口。在再布线层33位于通孔31外的部分连接有焊接端213。所述焊接端213通过所述开口与再布线层33连接。
图4和图5所示方式中，所述第一表面贴合固定有所述红外滤光片24；所述硅盖板23与所述红外滤光片24背离所述光学指纹芯片21的一侧表面贴合固定。
图4和图5所示方式中，所述红外滤光片24完全覆盖所述第一表面；所述红外滤光片24完全覆盖所述第一表面；所述红外滤光片24的周缘与所述硅盖板23的周缘均与所述光学指纹芯片21的周缘对齐。
图4所示方式中，所述硅盖板23与所述红外滤光片24通过透明光学胶粘结固定。所述硅盖板23与所述红外滤光片24通过透明光学胶27粘结固定后，再形成所述通孔231。通孔231内的透明光学胶27可以在形成所述通孔231后去除。
本发明实施例所述封装结构中，所述硅盖板23通过透明光学胶27贴合固定所述第一表面上。一方面，可以透明光学胶27可以较好的粘结固定，且固化后平坦性较好。同时，可以在形成通孔231后，通过等离子处理方式去除通孔231内的透明光学胶27，避免通孔231存在残留内透明光学胶27时对光线造成干扰。而且透明光学胶27具有较好的透光性，如果由于工艺条件导致通孔231存在残留内透明光学胶27，其较好的透光性也可以使得其对通孔内的光线传播干扰较低。
需要说明的是，本发明实施例中覆盖可以表示在正对方向上的接触覆盖也可以表示在正对方向上中间具有其他结构层的非接触式覆盖。
通过上述描述可知，本发明实施例提供的封装结构中，采用具有通孔231的硅盖板23作为准直器，将该硅盖板23固定在所述光学指纹芯片21上，可以以所述光学指纹芯片21作为对位参考标准，无需支架固定所述硅盖板23，对位工艺简单，降低了制作成本。
基于上述封装结构实施例所述封装结构，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6-图15所示，图6-图15为本发明实施例提供的一种封装方法的流程示意图，该封装方法用于制作如图2所示封装结构，该封装方法包括：
步骤s11：如图6和图7所示，提供一晶圆400。
所述晶圆400包括多个光学指纹芯片21，所述光学指纹芯片21之间具有切割沟道10；所述光学指纹芯片21具有相对的第一表面以及第二表面，所述第一表面包括多个感光像素以及与所述感光像素电连接的焊垫212。其中，图7为图6在p-p’方向的切面图。
步骤s12：如图8所示，在所述晶圆400上贴合固定硅盖板23，所述硅盖板23覆盖所有所述光学指纹芯片21的第一表面。
步骤s13：如图9所示，以所述光学指纹芯片21的感光像素为参照位置，在所述硅盖板23上形成多个与所述感光像素一一相对的通孔231。
对于所述光学指纹芯片21，所述第一表面包括感光区域以及包围所述感光区域的外围区域，所述感光区域内设置有所述像素点，所述外围区域内设置有所述焊垫；所述硅盖板覆盖所有所述光学指纹芯片。
该过程中，以所述光学指纹芯片21的感光像素为参照位置包括直接以每个感光像素为参考位置对应形成各个通孔231，也可以以感光区域211为参考，确定硅盖板23中用于形成通孔的位置，由于感光区域211内感光像素的布局方式是已知的，因此根据感光区域211既可以获取感光像素的布局位置，以便于形成通孔231。
在所述晶圆400上贴合固定硅盖板23后，在形成所述通孔231之前，所述封装方法还包括：对所述硅盖板23背离所述晶圆400的一侧表面以及所述晶圆400背离所述硅盖板23的一侧表面分别进行减薄处理。由于工艺条件的限制，单独对晶圆400或是硅盖板23进行减薄，为了避免晶圆400和硅盖板23发生碎片问题，减薄后二者的厚度仍然较大，本申请实施例中，由于在所述晶圆400上贴合固定硅盖板23后，整体结构厚度较大，故在进行减薄处理时，可以对所述晶圆400以及所述硅盖板23进行更大幅度的减薄处理。
步骤s14：如图10-图15所示，基于所述切割沟道10进行切割处理，将所述晶圆400以及所述硅盖板23进行切割，形成多个光学指纹芯片21的封装结构。每个封装结构中具有一个光学指纹芯片21。
该步骤中，首先，如图10所示，在形成所述通孔231后，在进行所述切割处理之前，所述封装方法还包括：对所述硅盖板23进行刻蚀处理，露出所述焊垫212。该过程中同时去除切割沟道10位置的硅盖板23。
本发明实施例所述封装方法中，所述在所述晶圆400上贴合固定硅盖板23包括：通过透明光学胶27将所述硅盖板23与所述晶圆400贴合固定。
然后，如图11所示，在进行所述切割处理前，所述封装方法还包括：去除所述通孔内所述透明光学胶27。可以通过等离子处理方式去除通孔23内的透明光学胶27，同时去除外围区域露出的透明光学胶27。
在如图12所示，基于切割沟道10切割所述晶圆400，形成多个封装结构，每个封装结构具有一个光学指纹芯片。
在上述封装方法中，如图13所示，进行所述切割处理之后，所述封装方法还包括：将所述光学指纹芯片21的第二表面与一电路板22贴合固定，将所述焊垫212通过导电线26与所述电路板22电连接，所述电路板22用于和外部电路电连接。
在上述封装方法中，如图14所示，在进行所述切割处理之后，所述封装方法还包括：在所述外围区域设置封装胶层25，所述封装胶层25覆盖所述导线26以及所述焊垫212。所述封装胶层25与所述硅盖板23的侧面接触，所述硅盖板23背离所述光学指纹芯片21的一侧表面不超出所述封装胶层25背离所述光学指纹芯片21的一侧表面。
在上述封装方法中，所述硅盖板23直接与所述晶圆400的表面贴合固定；如图15所示，在进行所述切割处理之后，所述封装方法还包括：在所述硅盖板23背离所述光学指纹芯片21的一侧表面贴合固定红外滤光片24。
通过图6-图15所示方式，可以制作如图2所示封装结构。
参考图16-图24，图16-图24为本发明实施例提供的另一种封装方法的流程示意图，该封装方法用于制作如4所示封装结构。该方式中，进行所述切割处理后，每个所述封装结构中，所述硅盖23板完全覆盖所述第一表面；在进行所述切割处理前，所述封装方法还包括：在所述第二表面形成背面互联结构，所述光学指纹芯片21通过所述背面互联结构与外部电路电连接。
该方式中，在晶圆400上固定硅盖板23前，首先如图16所示，还包括：在晶圆400表面贴合固定红外滤光片24。所述红外滤光片24覆盖所有所述光学指纹芯片21。然后，如图17所示，通过透明光学胶27在红外滤光片24背离晶圆400的一侧表面贴合固定硅盖板23。贴合固定硅盖板23后，该方式中，同样可以对晶圆400以及硅盖板23进行大幅度的减薄处理。再如图18所示，形成通孔231，再如图19所示，去除通孔231内的透明光学胶27。再可以如图20-图23所示，通过tsv工艺以及再布线层工艺，在各个光学指纹芯片21的第二表面形成背面互联结构。背面互联结构如上述实施例所述，在此不再赘述。最后如图24所示，通过切割工艺，形成多个如图4所示封装结构。
本发明实施例所述封装方法中，可以用于制备上述实施例所述封装结构，制作工艺简单，无需高精度对位工艺，制作成本低。
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。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
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。