一种泛光照明模组的晶圆级封装结构及封装工艺方法与流程

本发明涉及光电模组领域，尤其涉及一种泛光照明模组的晶圆级封装结构及封装工艺方法。

背景技术：

随着tof（timeofflight）和结构光3d感应技术日渐成熟，以及3d摄像行业的快速发展，普通的泛光照明模组远远不能满足市场需求，例如摄像模组和泛光照明模组配合工作，在三维重建、人脸识别等领域都得到广泛的应用，但是受限于现有模组生产的制作工艺，产品一致性、对准精度等都还有提高的空间。

申请号201910497174.6的专利公开了一种泛光照明模组的晶圆级封装结构及封装方法，该封装方法主要包括以下步骤：首先，在基板表面通过diebond、wirebond工艺集成多颗功能芯片；然后，在功能芯片外围的基板上通过键合胶a实现间隔件与基板键合；最后，在间隔件的上表面通过键合胶b实现光学元器件与间隔件的键合，切割得到单颗晶圆级泛光照明模组。上述封装工艺过程中，利用光刻机完成间隔件与基板、光学元器件与间隔件的对准，然而，该技术中存在两步键合胶的点胶工序、基板与间隔件对位、间隔件与光学器件对位等一系列工序，不仅工序繁琐，而且在点胶或对位过程中也很容易产生偏差，造成良率损失。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了如下技术方案：

一种泛光照明模组的晶圆级封装结构，包括基板、功能芯片、光学元器件；其中，

功能芯片设置在基板表面，功能芯片表面与基板表面之间通过金属线电性连接；

光学元器件与功能芯片及功能芯片外围的基板键合连接。

优选的，基板可以是但不限于陶瓷基板、硅片。

优选的，基板具有至少一对定位标记。

优选的，功能芯片可以是但不限于垂直腔面发射激光器（verticalcavitysurfaceemittinglaser）、激光二极管、感光芯片。

优选的，光学元器件可以是但不限于晶圆级光学镜头、匀光片。

优选地，光学元器件由可固化胶通过压印工艺固化形成。

本发明还提供了一种泛光照明模组的晶圆级封装工艺方法，包括以下步骤：

一、提供一清洁基板，该基板具有至少一对定位标记；

二、将多颗功能芯片通过贴片（diebond）工艺集成到基板上；随后采用引线键合（wirebond）工艺，使功能芯片与基板表面之间通过金属线电性连接；

三、在步骤二的集成有功能芯片的基板表面压印成型光学元器件；

四、对步骤三形成的结构进行切割，获得单颗晶圆级泛光照明模组。

优选的，步骤三中，使用光刻机，通过背面对准（backsidealignment）方式，使形成光学元器件的可固化胶层与基板对准，对准后的可固化胶层与基板接触键合，功能芯片与金属线被可固化胶层包裹；对可固化胶层进行固化处理，形成定型的光学元器件。

与现有技术相比，本发明提供的一种泛光照明模组的晶圆级封装结构及封装工艺方法，具有以下优点：

1.本发明是在基板上直接压印出面型，无需使用光学元器件载板和间隔件，省去了作业键合胶流程以及间隔件与基板键合的流程，不存在键合等传统半导体工序，既简化了工艺流程，又避免了可能出现的对位偏移问题，从而大大节约了生产成本、提高生产效率、提高良率。

2.通过调节可固化胶层的厚度对光路截距进行调节，精度比用传统间隔件对光路截距的控制更加精确，截距精度在5-10um左右。

3.光学元器件采用光刻机压印形成，与基板的对准精度高，成品良率高；泛光照明模组采用晶圆级工艺制程，将光学元器件与基板以晶圆级工艺压合在一起，然后切割成单颗模块，具有尺寸小、高度低、一致性好等特点。

4.各光学元器件间的位置精度达到nm级，精度更高的同时，也有助于实现设备的小型化、微型化。

5.本发明中晶圆级光学镜头可采用玻璃晶圆制成，玻璃镜头的光学特性例如透光性、折射率优于塑料镜头，可以提供更优异的光学性能；同时，玻璃镜头的耐高温性能也优于塑料镜头，使得后端生产的程序如回流焊接更加简便；并且，与传统玻璃镜头生产流程相比，成本大幅降低。

附图说明

图1为本发明一种泛光照明模组的晶圆级封装结构的示意图。

图2-图5为本发明一种泛光照明模组的晶圆级封装工艺方法的流程示意图。

结合附图，对附图标记做以下说明：

1—基板；2—功能芯片；3—金属线；4—光学元器件；5—单颗晶圆级泛光照明模组。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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的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。

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一

参见图1，本实施例中的一种泛光照明模组的晶圆级封装结构，包括基板1、功能芯片2、光学元器件4；其中，基板1为陶瓷基板，基板1上具有至少一对定位标记（图中未示出）；功能芯片2设置在基板1表面，功能芯片2为垂直腔面发射激光器，功能芯片2表面与基板1表面之间通过金属线3电性连接；光学元器件4与功能芯片2及功能芯片2外围的基板1键合连接；光学元器件由可固化胶通过压印工艺固化形成。

在本实施例中，光学元器件4是晶圆级光学镜头。

在另一实施例中，光学元器件4为匀光片。

在其它实施例中，基板1为硅片。

在其它实施例中，功能芯片2可以是激光二极管或感光芯片。

实施例二

一种泛光照明模组的晶圆级封装工艺方法，包括以下步骤：

一、参见图2，提供一清洁基板1，该基板1具有至少一对定位标记（图中未示出）。

二、将多颗功能芯片2通过贴片（diebond）工艺集成到基板1上；随后采用引线键合（wirebond）工艺，使功能芯片2与基板1表面之间通过金属线3电性连接，如图3所示。

三、在步骤二的集成有功能芯片2的基板1表面压印成型光学元器件4；具体方法为：使用光刻机，通过背面对准（backsidealignment）方式，使形成光学元器件4的可固化胶层与基板1对准，对准后的可固化胶层与基板1接触键合，功能芯片2与金属线3被可固化胶层包裹；对可固化胶层进行固化处理，形成定型的光学元器件4，如图4所示。

四、参见图5，对步骤三形成的结构进行切割，获得单颗晶圆级泛光照明模组5。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种泛光照明模组的晶圆级封装结构，包括基板、功能芯片、光学元器件；其中，

功能芯片设置在基板表面，功能芯片表面与基板表面之间通过金属线电性连接；

光学元器件与功能芯片及功能芯片外围的基板键合连接。

2.根据权利要求1所述的一种泛光照明模组的晶圆级封装结构，其特征在于，基板是陶瓷基板或硅片。

3.根据权利要求2所述的一种泛光照明模组的晶圆级封装结构，其特征在于，基板具有至少一对定位标记。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种泛光照明模组的晶圆级封装结构，其特征在于，功能芯片是垂直腔面发射激光器、激光二极管或感光芯片。

5.根据权利要求1-3任一项所述的一种泛光照明模组的晶圆级封装结构，其特征在于，光学元器件是晶圆级光学镜头或匀光片。

6.根据权利要求1-3任一项所述的一种泛光照明模组的晶圆级封装结构，其特征在于，光学元器件由可固化胶通过压印工艺固化形成。

7.一种泛光照明模组的晶圆级封装工艺方法，包括以下步骤：

一、提供一清洁基板，该基板具有至少一对定位标记；

二、将多颗功能芯片通过贴片工艺集成到基板上；随后采用引线键合工艺，使功能芯片与基板表面之间通过金属线电性连接；

三、在步骤二的集成有功能芯片的基板表面压印成型光学元器件；

四、对步骤三形成的结构进行切割，获得单颗晶圆级泛光照明模组。

8.根据权利要求7所述的一种泛光照明模组的晶圆级封装工艺方法，其特征在于，步骤三的具体方法为：使用光刻机，通过背面对准方式，使形成光学元器件的可固化胶层与基板对准，对准后的可固化胶层与基板接触键合，功能芯片与金属线被可固化胶层包裹；对可固化胶层进行固化处理，形成定型的光学元器件。

技术总结
本发明提供一种泛光照明模组的晶圆级封装结构及封装工艺方法，所述结构包括基板、功能芯片、光学元器件；功能芯片设置在基板表面，功能芯片表面与基板表面之间通过金属线电性连接；光学元器件与功能芯片及功能芯片外围的基板键合连接。本发明是在基板上直接压印出面型，无需使用光学元器件载板和间隔件，省去了作业键合胶流程以及间隔件与基板键合的流程，不存在键合等传统半导体工序，既简化了工艺流程，又避免了可能出现的对位偏移问题，从而大大节约了生产成本、提高生产效率、提高良率。

技术研发人员：李卫士;苏亚兰
受保护的技术使用者：华天慧创科技(西安)有限公司
技术研发日：2019.09.12
技术公布日：2019.12.13