CN104659049A - 新型的半导体封装结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种新型的半导体封装结构，包括图像传感芯片、印刷电路支撑板、透明盖板和PCB基板；位于印刷电路支撑板内侧面中部具有凸起部，透明盖板的周边区域与凸起部接触，图像传感芯片上表面的四周边缘区域分布有若干个盲孔，图像传感芯片的盲孔底部具有铝焊垫，位于盲孔内且在铝焊垫上表面依次具有镍层、保护金属层；金属导电层通过导电胶与印刷电路支撑板的凸起部下表面电路电连接，所述图像传感芯片位于凸起部和PCB基板之间，PCB基板与印刷电路支撑板底部通过导电胶贴合电连接，金属导电层从下往上由铜导电分层和锡导电分层叠加组成。本发明支撑力比之前的工艺更好，金属焊点不会出现断裂现象，产品的抗热冲击以及水汽冲击表现效果更佳，大大降低线路传输距离，信号传输更稳定。

Description

新型的半导体封装结构

技术领域

本发明涉及一种影像传感器件封装结构，属于半导体封装技术领域。

背景技术

图像传感器已被广泛地应用于诸如数字相机，相机电话等数字装置中。图像传感器模块包括用于图像信息转换为电信息的图像传感器。具体来讲，图像传感器可包括能够将光子转换成电子以显示和存储图像的半导体器件。图像传感器的示例包括点和耦合器件（CCD），互补金属氧化硅（CMOS）图像传感器（CIS）等。

现有图像传感器的一种封装方式是在玻璃基板上制作围坝空腔并上键合胶，将晶圆和玻璃基板键合在一起，采用硅通孔和重布线技术完成芯片的晶圆级封装，最后将其切割成单颗晶粒。但是存在以下技术问题：

该技术主要解决的问题如下：

（1）、晶圆厂制作的焊垫结构为铝材质，因而晶圆的正面光刻显影过程会对铝金属焊垫产生腐蚀。该技术在晶圆来料后将铝焊垫化学镀镍，对铝焊垫进行保护，避免被碱性显影液腐蚀。

（2）、使用易去除的特殊材料保护晶圆像素区域，确保后续晶圆正面工艺处理不对像素区域产生影响；

（3）、在晶圆凸点的下面制作一层压力应力缓冲层，解决凸点的低可靠性问题。

（4）、在晶圆正面铝焊点处直接长出晶圆凸点，大大降低线路传输距离，解决信号传输不稳定问题；

（5）、使用晶圆凸点技术实现超细间距封装；

（6）、使用中间镂空印刷电路板，采用芯片倒装技术将芯片和印刷电路板焊接，将芯片嵌入到印刷电路板中，使封装模组厚度更薄；

（7）、PCB镂空处贴附IR玻璃片，起到增强产品光学性能作用。

（8）、此技术解决CSP加工高像素、大尺寸图像传感器产品遇到的产品翘曲问题。

（9）、此技术大大简化产品封装工艺流程，省去了TSV工艺中干法蚀刻，生产效率更高，成本更低。

发明内容

本发明目的是提供一种新型的半导体封装结构，该新型的半导体封装结构采用正面连接，金属焊垫下面的硅层是完整的，支撑力比之前的工艺更好，金属焊点不会出现断裂现象，产品的抗热冲击以及水汽冲击表现效果更佳，在晶圆正面铝焊点处直接长出晶圆凸点，大大降低线路传输距离，信号传输更稳定。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种新型的半导体封装结构，包括图像传感芯片、印刷电路支撑板、透明盖板和PCB基板，所述印刷电路支撑板中心处具有镂空区，所述透明盖板覆盖于镂空区，所述图像传感芯片的上表面具有感光区；

位于所述印刷电路支撑板内侧面中部具有凸起部，所述透明盖板的周边区域与凸起部接触，从而在透明盖板和图像传感芯片之间形成空腔；

图像传感芯片上表面的四周边缘区域分布有若干个盲孔，所述图像传感芯片的盲孔底部具有铝焊垫，位于盲孔内且在铝焊垫上表面依次具有镍层、保护金属层，位于所述图像传感芯片上表面且在盲孔周边具有压力缓冲层，所述盲孔底部、侧表面和压力缓冲层上表面具有一钛铜层，所述盲孔内填充有金属导电层，所述金属导电层高度高于盲孔深度并延伸至位于压力缓冲层正上方的钛铜层表面，从而使得金属导电层上部覆盖位于压力缓冲层正上方的钛铜层部分区域，所述压力缓冲层为显影后的光刻胶层；

所述金属导电层通过导电胶与印刷电路支撑板的凸起部下表面电路电连接，所述图像传感芯片位于凸起部和PCB基板之间，所述PCB基板与印刷电路支撑板底部通过导电胶贴合电连接，所述金属导电层从下往上由铜导电分层和锡导电分层叠加组成，所述铜导电分层与锡导电分层的厚度比为1：0.8~1.2。

上述技术方案中进一步改进的方案如下：

1. 上述方案中，所述凸起部与透明盖板接触的上表面沿周向开设有V形凹槽。

2. 上述方案中，所述保护金属层为镍金层或镍钯层。

3. 上述方案中，所述金属导电层从下往上由铜导电分层和锡导电分层叠加组成。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

1. 本发明新型的半导体封装结构，其替代了TSV（硅通孔）工艺中的背面连接方式，采用正面连接，金属焊垫下面的硅层是完整的，支撑力比之前的工艺更好，金属焊点不会出现断裂现象，产品的抗热冲击以及水汽冲击表现效果更佳，在晶圆正面铝焊点处直接长出晶圆凸点，大大降低线路传输距离，信号传输更稳定；其次，其金属导电层从下往上由铜导电分层和锡导电分层叠加组成，所述铜导电分层与锡导电分层的厚度比为1：0.8~1.2，有何技术效果

再次，采用中心镂空的印制电路板和芯片倒装焊，大大降低了芯片模组的厚度，大大提高了模组的光学性能和并降低生产成本。

2. 本发明新型的半导体封装结构，其图像传感芯片的盲孔底部具有铝焊垫，位于盲孔内且在铝焊垫上表面依次具有镍层、保护金属层对于晶圆的铝金属焊垫，首先进行焊垫保护，有效防止后续工艺对其影响，提高产品可靠性。

3. 本发明新型的半导体封装结构，其位于所述图像传感芯片上表面且在盲孔周边具有压力缓冲层，所述压力缓冲层为显影后的光刻胶层，金属凸点底部制作应力缓冲层，有效提高金属凸点的焊接可靠性。

附图说明

附图1为本发明新型的半导体封装结构中图像传感芯片结构示意图；

附图2为附图1中A处局部结构放大示意图；

附图3为本发明印刷电路支撑板结构放大示意图；

附图4为本发明新型的半导体封装结构结构示意图。

以上附图中：1、图像传感芯片；2、印刷电路支撑板；3、透明盖板；4、PCB基板；5、镂空区；6、感光区；7、凸起部；8、空腔；9、盲孔；10、铝焊垫；11、镍层；12、保护金属层；13、压力缓冲层；14、钛铜层；15、金属导电层；151、铜导电分层；152、锡导电分层；16、导电胶；17、V形凹槽。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例：一种新型的半导体封装结构，包括图像传感芯片1、印刷电路支撑板2、透明盖板3和PCB基板4，所述印刷电路支撑板2中心处具有镂空区5，所述透明盖板3覆盖于镂空区5，所述图像传感芯片1的上表面具有感光区6；

位于所述印刷电路支撑板2内侧面中部具有凸起部7，所述透明盖板3的周边区域与凸起部7接触，从而在透明盖板3和图像传感芯片1之间形成空腔8；

图像传感芯片1上表面的四周边缘区域分布有若干个盲孔9，所述图像传感芯片1的盲孔9底部具有铝焊垫10，位于盲孔6内且在铝焊垫10上表面依次具有镍层11、保护金属层12，位于所述图像传感芯片1上表面且在盲孔9周边具有压力缓冲层13，所述盲孔9底部、侧表面和压力缓冲层上表面具有一钛铜层14，所述盲孔9内填充有金属导电层15，所述金属导电层15高度高于盲孔9深度并延伸至位于压力缓冲层13正上方的钛铜层14表面，从而使得金属导电层15上部覆盖位于压力缓冲层13正上方的钛铜层14部分区域，所述压力缓冲层13为显影后的光刻胶层；

所述金属导电层15通过导电胶16与印刷电路支撑板2的凸起部7下表面电路电连接，所述图像传感芯片1位于凸起部和PCB基板4之间，所述PCB基板4与印刷电路支撑板2底部通过导电胶16贴合电连接，所述金属导电层15从下往上由铜导电分层151和锡导电分层152叠加组成，所述铜导电分层151与锡导电分层152的厚度比为1：0.8~1.2。

上述凸起部7与透明盖板3接触的上表面沿周向开设有V形凹槽17。

上述保护金属层12为镍金层或镍钯层。

采用上述新型的半导体封装结构时，其替代了TSV（硅通孔）工艺中的背面连接方式，采用正面连接，金属焊垫下面的硅层是完整的，支撑力比之前的工艺更好，金属焊点不会出现断裂现象，产品的抗热冲击以及水汽冲击表现效果更佳，在晶圆正面铝焊点处直接长出晶圆凸点，大大降低线路传输距离，信号传输更稳定；其次，采用中心镂空的印制电路板和芯片倒装焊，大大降低了芯片模组的厚度，大大提高了模组的光学性能和并降低生产成本；再次，其图像传感芯片的盲孔底部具有铝焊垫，位于盲孔内且在铝焊垫上表面依次具有镍层、保护金属层对于晶圆的铝金属焊垫，首先进行焊垫保护，有效防止后续工艺对其影响，提高产品可靠性；再次，其位于所述图像传感芯片上表面且在盲孔周边具有压力缓冲层，所述压力缓冲层为显影后的光刻胶层，金属凸点底部制作应力缓冲层，有效提高金属凸点的焊接可靠性。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1. 一种新型的半导体封装结构，其特征在于：包括图像传感芯片（1）、印刷电路支撑板（2）、透明盖板（3）和PCB基板（4），所述印刷电路支撑板（2）中心处具有镂空区（5），所述透明盖板（3）覆盖于镂空区（5），所述图像传感芯片（1）的上表面具有感光区（6）；

位于所述印刷电路支撑板（2）内侧面中部具有凸起部（7），所述透明盖板（3）的周边区域与凸起部（7）接触，从而在透明盖板（3）和图像传感芯片（1）之间形成空腔（8）；

图像传感芯片（1）上表面的四周边缘区域分布有若干个盲孔（9），所述图像传感芯片（1）的盲孔（9）底部具有铝焊垫（10），位于盲孔（6）内且在铝焊垫（10）上表面依次具有镍层（11）、保护金属层（12），位于所述图像传感芯片（1）上表面且在盲孔（9）周边具有压力缓冲层（13），所述盲孔（9）底部、侧表面和压力缓冲层上表面具有一钛铜层（14），所述盲孔（9）内填充有金属导电层（15），所述金属导电层（15）高度高于盲孔（9）深度并延伸至位于压力缓冲层（13）正上方的钛铜层（14）表面，从而使得金属导电层（15）上部覆盖位于压力缓冲层（13）正上方的钛铜层（14）部分区域，所述压力缓冲层（13）为显影后的光刻胶层；

所述金属导电层（15）通过导电胶（16）与印刷电路支撑板（2）的凸起部（7）下表面电路电连接，所述图像传感芯片（1）位于凸起部和PCB基板（4）之间，所述PCB基板（4）与印刷电路支撑板（2）底部通过导电胶（16）贴合电连接，所述金属导电层（15）从下往上由铜导电分层（151）和锡导电分层（152）叠加组成，所述铜导电分层（151）与锡导电分层（152）的厚度比为1：0.8~1.2。

2. 根据权利要求1所述的新型的半导体封装结构，其特征在于：所述凸起部（7）与透明盖板（3）接触的上表面沿周向开设有V形凹槽（17）。

3. 根据权利要求1所述的新型的半导体封装结构，其特征在于：所述保护金属层（12）为镍金层或镍钯层。

4. 根据权利要求1所述的新型的半导体封装结构，其特征在于：所述铜导电分层（151）的厚度为20~50μm，所述锡导电分层（152）的厚度为30~50μm。