堆叠式混合型光传感器晶圆级封装结构及方法与流程

本发明涉及半导体封装，特指一种堆叠式混合型光传感器晶圆级封装结构及方法。

背景技术：

1、传统光传感器的封装结构如图1所示，该封装结构包括设置在第一容腔3中的第一光学芯片5，以及设置在第二容腔4内的第二光学芯片6；壳体2上设置有与第一容腔3对应的第一光学窗口7，以及与第二容腔4对应的第二光学窗口8；在壳体2上还贴装有覆盖第一光学窗口7和第二光学窗口8的透光盖板9，该透光盖板9在第一光学窗口7和第二光学窗口8的位置分别形成有第一凸透镜结构10、第二凸透镜结构11。第一光学芯片5和第二光学芯片6置于衬底1上，且第一光学芯片5和第二光学芯片6所在的第一容腔3和第二容腔4由间隔部12隔开。壳体2与衬板1需要使用环氧树脂胶(epoxy)粘结连接，该环氧树脂胶无法实现100％阻挡光的穿透，因此两个光学芯片之间会产生干扰现象。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种堆叠式混合型光传感器晶圆级封装结构及方法，解决现有的光传感器封装结构中采用环氧树脂胶无法实现100％阻挡光的穿透进而导致两个光学芯片间产生干扰现象的问题。

2、实现上述目的的技术方案是：

3、本发明提供了一种堆叠式混合型光传感器晶圆级封装结构，包括：

4、第一晶圆级封装体，顶面设有开口部，所述开口部处设置有多个芯片，所述第一晶圆级封装体的顶面还设有靠近所述开口部设置的光线感应器，所述第一晶圆级封装体的底部设有第一焊球；

5、设于所述第一晶圆级封装体的开口部处的第二晶圆级封装体，所述第二晶圆级封装体的顶面设有激光发射器，所述第二晶圆级封装体的底部设有第二焊球，所述第二焊球与所述开口部处的芯片连接；以及

6、设于所述第一晶圆级封装体之上并位于所述第二晶圆级封装体外周的黑色塑封层，所述黑色塑封层对应所述光线感应器设有通孔以露出所述光线感应器。

7、本发明的封装结构通过设置黑色塑封层来隔离光线感应器和激光发射器，且光学感应器和激光发射器未设置在同一平面内，两者具有高低差，能够避免激光发射器发射的光直射到光线感应器上，形成天然光屏障，避免光学感应器和激光发射器间发生干扰。

8、本发明堆叠式混合型光线传感器晶圆级封装结构的进一步改进在于，所述通孔为变截面结构，其靠近所述光线感应器的孔口尺寸小于远离所述光线感应器的孔口的尺寸。

9、本发明堆叠式混合型光线传感器晶圆级封装结构的进一步改进在于，所述第一晶圆级封装体还包括透明塑封层，所述透明塑封层包裹所述光线感应器。

10、本发明堆叠式混合型光线传感器晶圆级封装结构的进一步改进在于，所述第一晶圆级封装体还包括设于所述第一焊球之上的第一载板，所述第一载板内形成有第一重布线层，所述第一重布线层与所述第一焊球电气连接。

11、本发明堆叠式混合型光线传感器晶圆级封装结构的进一步改进在于，所述第一晶圆级封装体还包括设于所述第一载板之上的第一硅中介层，所述第一硅中介层内设有多个硅穿孔，所述硅穿孔内设有导电柱，所述导电柱与所述第一重布线层电气连接。

12、本发明还提了一种堆叠式混合型光传感器晶圆级封装结构的封装方法，包括如下步骤：

13、制备第一晶圆级封装体，所得到的第一晶圆级封装体的顶面开口部处设有多个芯片，且靠近开口部处设有光线感应器，底部设有第一焊球；

14、制备第二晶圆级封装体，将所述第二晶圆级封装体底部的第二焊球设于所述第一晶圆级封装体的开口部处，并将第二焊球与所述芯片连接；

15、于所述第一晶圆级封装体之上设置黑色塑封胶以形成设于所述第一晶圆级封装体之上并位于所述第二晶圆级封装体外周的黑色塑封层，并在所述黑色塑封层上对应光线感应器处形成通孔以露出所述光线感应器。

16、本发明的封装方法的进一步改进在于，设置黑色塑封胶时，于所述第一晶圆级封装体之上设置模具，所设置的模具内对应所述光线感应器处设有占位柱，所述占位柱为变截面结构，其与模具连接的一端的尺寸大于另一端的尺寸；

17、向所述模具内注入黑色塑封胶以形成所述黑色塑封层，并通过所述占位柱在所述黑色塑封层内形成所述通孔，所形成的通孔为变截面结构，其靠近所述光线感应器的孔口尺寸小于远离所述光线感应器的孔口的尺寸。

18、本发明的封装方法的进一步改进在于，制备第一晶圆级封装体的步骤包括：

19、于一玻璃板上设置第一载板；

20、在所述第一载板内形成第一重布线层；

21、于所述第一载板之上设置第一硅中介层，并在所述第一硅中介层内设置多个硅穿孔；

22、于所述硅穿孔内设置导电柱，并将所述导电柱与所述第一重布线层电气连接；

23、于所述第一硅中介层之上布设多个芯片及光线感应器，并将所布置的芯片及光线感应器与对应的导电柱电气连接；

24、于所述第一载板及所述第一硅中介层之上设置透明塑封层，所设置的透明塑封层包裹所述光线感应器并在对应多个芯片的位置处形成开口部以露出所述的多个芯片。

25、本发明的封装方法的进一步改进在于，布设多个芯片时，将所述的多个芯片阵列在所述第一硅中介层之上。

26、本发明的封装方法的进一步改进在于，布设多个芯片时，将多个芯片层叠的设于所述第一硅中介层之上，并将所述光线感应器设于位于顶部的芯片之上。

技术特征：

1.一种堆叠式混合型光传感器晶圆级封装结构，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的堆叠式混合型光线传感器晶圆级封装结构，其特征在于，所述通孔为变截面结构，其靠近所述光线感应器的孔口尺寸小于远离所述光线感应器的孔口的尺寸。

3.如权利要求1所述的堆叠式混合型光线传感器晶圆级封装结构，其特征在于，所述第一晶圆级封装体还包括透明塑封层，所述透明塑封层包裹所述光线感应器。

4.如权利要求1所述的堆叠式混合型光线传感器晶圆级封装结构，其特征在于，所述第一晶圆级封装体还包括设于所述第一焊球之上的第一载板，所述第一载板内形成有第一重布线层，所述第一重布线层与所述第一焊球电气连接。

5.如权利要求4所述的堆叠式混合型光线传感器晶圆级封装结构，其特征在于，所述第一晶圆级封装体还包括设于所述第一载板之上的第一硅中介层，所述第一硅中介层内设有多个硅穿孔，所述硅穿孔内设有导电柱，所述导电柱与所述第一重布线层电气连接。

6.一种权利要求1所述的堆叠式混合型光传感器晶圆级封装结构的封装方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.如权利要求6所述的封装方法，其特征在于，设置黑色塑封胶时，于所述第一晶圆级封装体之上设置模具，所设置的模具内对应所述光线感应器处设有占位柱，所述占位柱为变截面结构，其与模具连接的一端的尺寸大于另一端的尺寸；

8.如权利要求6所述的封装方法，其特征在于，制备第一晶圆级封装体的步骤包括：

9.如权利要求8所述的封装方法，其特征在于，布设多个芯片时，将所述的多个芯片阵列在所述第一硅中介层之上。

10.如权利要求8所述的封装方法，其特征在于，布设多个芯片时，将多个芯片层叠的设于所述第一硅中介层之上，并将所述光线感应器设于位于顶部的芯片之上。

技术总结
本发明涉及一种堆叠式混合型光传感器晶圆级封装结构及方法，该封装结构包括：第一晶圆级封装体，设置有多个芯片和光线感应器；设于所述第一晶圆级封装体上的第二晶圆级封装体，顶面设有激光发射器；设于所述第一晶圆级封装体之上并位于所述第二晶圆级封装体外周的黑色塑封层，对应所述光线感应器设有通孔以露出所述光线感应器。本发明的封装结构通过设置黑色塑封层来隔离光线感应器和激光发射器，且光学感应器和激光发射器未设置在同一平面内，两者具有高低差，能够避免激光发射器发射的光直射到光线感应器上，形成天然光屏障，避免光学感应器和激光发射器间发生干扰。

技术研发人员：廖顺兴,王卓伟,李奕聪
受保护的技术使用者：宁波泰睿思微电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14