CN108963035B - 一种带侧面保护的cob封装光电芯片的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光电芯片的生产加工领域，具体公开了一种带侧面保护的COB封装光电芯片的制作方法，通过对晶圆光电器件的切割、侧面的绝缘处理、COB封装、电极连接、成品切割得到COB封装完成的成品光电芯片。本发明方法制作出的COB封装光电芯片，在芯片的两侧面带有绝缘胶保护，保证了导电银浆不会和芯片的侧面硅接触，杜绝了正面电极和芯片的背面电极形成短路，本发明方法工艺简单，可实现自动化生产，可以大大降低产品成本，具有非常大的市场应用前景。
Description
技术领域：
本发明涉及光电芯片的生产领域，具体的是一种带侧面保护的COB封装光电芯片的制作方法。
背景技术：
硅光电倍增器往往用于成像应用，需要将单个SiPM器件按四边拼接成大规模阵列，传统压焊引线的方法会造成压焊电极所在的一边有较宽的缝隙“死区”(对光信号不敏感)，由于SiPM多应用于弱光探测，在使用中，高的探测效率至关重要。因此，在SiPM的封装中，需要尽可能提高有效探测面积的占比。
目前，日本滨松的MPPC器件、爱尔兰的SensL的SiPM等部分封装形式采用的是将信号汇集到器件中央，在器件中央采用光刻、干法刻蚀(或激光烧蚀)等方法打穿SiPM，即采用TSV过孔硅工艺，然后采用绝缘沉淀等方法将电极引入背面，此工艺能有效提高有源区的占比，然而工艺复杂，成本较高。
发明内容：
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供了一种带侧面保护的COB封装光电芯片的制作方法。
本发明采用的技术方案为：
一种带侧面保护的COB封装光电芯片的制作方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
1).准备待加工的晶圆光电器件和PCB板，晶圆光电器件的正反面均设有电极、分别为正面电极和背面电极；
2).对晶圆光电器件的电极面作半切割，使用工具沿晶圆光电器件的正面电极所在面预留的纵向划片道进行不全切割，形成切割槽，要求切割槽的宽度在200-300微米之间，切割深度的要求为：晶圆厚度>切割槽深度≥晶圆厚度的1/2；
3).向切割槽内注入绝缘灌封胶，要求绝缘灌封胶与晶圆光电器件表面齐平，然后根据绝缘灌封胶的固化条件进行固化，形成带有绝缘保护的绝缘切割槽；
4).使用工具在绝缘切割槽的中分线处对晶圆光电器件进行纵向的全切割，使切割线两侧均预留相同厚度的绝缘灌封胶作为保护层；再沿晶圆光电器件正面电极所在面预留的横向划片道对晶圆光电器件作横向的全切割，将晶圆光电器件分割成单颗光电芯片，得到两侧带有绝缘保护的单颗光电芯片；
5).设计带树脂槽和若干芯片槽的PCB板，每两个相邻的芯片槽之间预留空间作为划片分割槽使用，若干芯片槽在树脂槽底面呈矩形阵列布置、芯片槽尺寸对应单颗光电芯片设置，每个芯片槽侧的树脂槽底面对应设置一个银浆孔、芯片槽底部开设贯穿的注胶孔；
6).通过滴注导电胶在芯片槽底部的注胶孔内，注胶孔内的导电胶电连两个导电金属板，其中一个导电金属板位于芯片槽底面、另一个导电金属板位于PCB板底部；
7).向芯片槽槽底滴注导电胶，使单颗光电芯片的背面电极与芯片槽底面的导电金属板粘合电连；
8).在PCB板背面对应每个芯片槽的银浆孔处放置一个导电金属片，然后向银浆孔内注入导电银浆形成导电银浆柱与树脂槽底面齐平，然后待导电银浆干燥后在导电银浆柱的上端滴加导电胶形成导电胶头，使单颗光电芯片的正面电极通过导电胶头和导电银浆柱电连至PCB板背面对应设置的导电金属片；
9).向树脂槽内加入液状透明环氧树脂，要求齐平或略低于树脂槽的槽沿，然后将上述步骤得到的整个PCB板器件放入可抽真空、加热的装置内进行抽真空后加热、固化处理，待环氧树脂固化后将PCB板器件放置于氮气柜内三到四天；
10).使用工具沿预留的划片分割槽对PCB板器件进行分割，即可得到COB封装完成的单颗光电芯片。
所述步骤2)中使用的工具为划片机。
所述PCB板内的芯片槽呈矩形阵列排布，芯片槽内的单颗光电芯片的正面电极通过导电胶头和导电银浆与PCB板背面设置的导电金属片电连；单颗光电芯片背面电极通过粘接导电胶与芯片槽底部的导电金属板电连、通过电连导电胶与PCB板背面设置的导电金属板电连；PCB板背面的导电金属板和导电金属片作为单颗光电芯片新的电极。
所述单颗光电芯片两侧的绝缘灌封胶接触芯片槽的内侧壁。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明采用导电胶代替引线键合方法将芯片的正面和背面电极引出，此方法的关键要解决：如何避免导电胶引出时胶与划片道侧面硅之间的绝缘，现有技术都没给出具体的绝缘方法，本发明在划片过程中采用不全切割的方法，在通过划片道切割晶圆光电器件时，先对晶圆进行不全切割，向切割槽内填充绝缘胶，等绝缘胶固化后，再沿绝缘胶的中线进行全切割，这样可保证切割后每个小芯片沿划片道侧的边缘有绝缘胶，从而保证了导电胶引出时胶与划片道侧面硅之间的绝缘。
本发明方法制作出的COB封装光电芯片，在芯片的两侧面(引线键合侧)带有绝缘胶保护，保证了将芯片正面电极用导电银浆引出时，导电银浆不会和芯片的侧面硅接触，杜绝了正面电极和芯片的背面电极形成短路，采用导电胶点胶不要求留有较宽的缝隙，因此可提高电极的有效探测面积的占比。
本发明方法工艺简单，可实现自动化生产，可以大大降低产品成本，具有非常大的市场应用前景。
附图说明：
图1为本发明对晶圆光电器件进行切割的俯视结构示意图；
图2为本发明对晶圆光电器件的切割槽内注意绝缘灌封胶的结构示意图；
图3为本发明对晶圆光电器件进行完全切割的结构示意图；
图4为本发明单颗光电芯片的前视结构示意图；
图5为本发明在PCB板上布置导电金属板的剖面结构示意图；
图6为本发明单颗光电芯片在PCB板内连接、固定的俯视结构示意图；
图7为本发明图6中A-A向的剖面结构示意图；
图8为本发明COB封装完成得到的PCB板器件的剖面结构示意图；
图9为本发明COB封装完成得到的光电芯片的剖面结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步详细说明：
一种带侧面保护的COB封装光电芯片的制作方法，具体包括以下步骤：
1).准备待加工的晶圆光电器件1和PCB板2，晶圆光电器件1的正反面均设有电极、分别为正面电极和背面电极；
2).参见图1，对晶圆光电器件1的电极面作半切割，使用划片机沿晶圆光电器件1的正面电极所在面预留的纵向划片道切割至晶圆光电器件1厚度的1/2处，要求切割槽101的宽度在200-300微米之间；
3).参见图2，向切割槽101内注入绝缘灌封胶102，要求绝缘灌封胶102与晶圆光电器件1表面齐平，然后根据绝缘灌封胶102的固化条件进行固化，形成带有绝缘保护的绝缘切割槽；
4).参见图3，使用工具在绝缘切割槽的中分线处对晶圆光电器件1进行纵向的全切割，使切割线两侧均预留相同厚度的绝缘灌封胶102作为保护层；再沿晶圆光电器件1正面电极所在面预留的横向划片道对晶圆光电器件1作横向的全切割，将晶圆光电器件1分割成单颗光电芯片，得到带有绝缘保护的单颗光电芯片3(见图4)；
5).设计带树脂槽和若干芯片槽的PCB板，每两个相邻的芯片槽之间预留空间作为划片分割槽206使用，若干芯片槽在树脂槽底面呈矩形阵列布置、芯片槽尺寸对应单颗光电芯片3设置，每个芯片槽侧的树脂槽底面对应设置一个银浆孔、芯片槽底部开设贯穿的注胶孔；
6).参见图5，通过滴注导电胶201在芯片槽底部的注胶孔内，注胶孔内的导电胶201电连两个导电金属板2011、2012，其中一个导电金属板2011位于芯片槽底面、另一个导电金属板2012位于PCB板2底部；
7).参见图7，向芯片槽槽底滴注导电胶202，使单颗光电芯片3的背面电极与芯片槽底面的导电金属板2011粘合电连；
8).参见图6、7，在PCB板2底面对应每个芯片槽的银浆孔处放置一个导电金属片2013，然后向银浆孔内注入导电银浆形成导电银浆柱204与树脂槽底面齐平，然后待导电银浆干燥后在导电银浆柱204的上端滴加导电胶形成导电胶头203，使单颗光电芯片3的正面电极通过导电胶头203和导电银浆柱204电连至PCB板2底面对应设置的导电金属片2013；
9).参见图8，向树脂槽内加入液状透明环氧树脂205，然后将上述步骤得到的整个PCB板器件放入可抽真空、加热的装置内进行抽真空后加热、固化处理，待环氧树脂205固化后将PCB板器件放置于氮气柜内三到四天；
10).参见图9，使用工具沿预留的划片分割槽206对PCB板器件进行分割，即可得到COB封装完成的单颗光电芯片4。
结合上述步骤，需要补充的是，每个芯片槽内的单颗光电芯片3的正面电极通过导电胶头203、导电银浆柱204与PCB板2底面设置的导电金属片2013电连；单颗光电芯片3背面电极通过粘接导电胶202与芯片槽底部的导电金属板2011电连、通过电连导电胶201与PCB板2底面设置的导电金属板2012电连；PCB板2底面的导电金属板2012和导电金属片2013作为单颗光电芯片3新的电极。
上述实施例仅为本发明的较佳的实施方式，除此之外，本发明还可以有其他实现方式。需要说明的是，在没有脱离本发明构思的前提下，任何显而易见的改进和修饰均应落入本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种带侧面保护的COB封装光电芯片的制作方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
1).准备待加工的晶圆光电器件和PCB板，晶圆光电器件的正反面均设有电极、分别为正面电极和背面电极；
2).对晶圆光电器件的电极面作半切割，使用工具沿晶圆光电器件的正面电极所在面预留的纵向划片道进行不全切割，形成切割槽，要求切割槽的宽度在200-300微米之间，切割深度的要求为：晶圆厚度>切割槽深度≥晶圆厚度的1/2；
3).向切割槽内注入绝缘灌封胶，要求绝缘灌封胶与晶圆光电器件表面齐平，然后根据绝缘灌封胶的固化条件进行固化，形成带有绝缘保护的绝缘切割槽；
4).使用工具在绝缘切割槽的中分线处对晶圆光电器件进行纵向的全切割，使切割线两侧均预留相同厚度的绝缘灌封胶作为保护层；再沿晶圆光电器件正面电极所在面预留的横向划片道对晶圆光电器件作横向的全切割，将晶圆光电器件分割成单颗光电芯片，得到两侧带有绝缘保护的单颗光电芯片；
5).设计带树脂槽和若干芯片槽的PCB板，每两个相邻的芯片槽之间预留空间作为划片分割槽使用，若干芯片槽在树脂槽底面呈矩形阵列布置、芯片槽尺寸对应单颗光电芯片设置，每个芯片槽侧的树脂槽底面对应设置一个银浆孔、芯片槽底部开设贯穿的注胶孔；
6).通过滴注导电胶在芯片槽底部的注胶孔内，注胶孔内的导电胶电连两个导电金属板，其中一个导电金属板位于芯片槽底面、另一个导电金属板位于PCB板底部；
7).向芯片槽槽底滴注导电胶，使单颗光电芯片的背面电极与芯片槽底面的导电金属板粘合电连；
8).在PCB板背面对应每个芯片槽的银浆孔处放置一个导电金属片，然后向银浆孔内注入导电银浆形成导电银浆柱与树脂槽底面齐平，然后待导电银浆干燥后在导电银浆柱的上端滴加导电胶形成导电胶头，使单颗光电芯片的正面电极通过导电胶头和导电银浆柱电连至PCB板背面对应设置的导电金属片；
9).向树脂槽内加入液状透明环氧树脂，要求齐平或略低于树脂槽的槽沿，然后将上述步骤得到的整个PCB板器件放入可抽真空、加热的装置内进行抽真空后加热、固化处理，待环氧树脂固化后将PCB板器件放置于氮气柜内三到四天；
10).使用工具沿预留的划片分割槽对PCB板器件进行分割，即可得到COB封装完成的单颗光电芯片。
2.根据权利要求1所述的一种带侧面保护的COB封装光电芯片的制作方法，其特征在于：
所述步骤2)中使用的工具为划片机。
3.根据权利要求1所述的一种带侧面保护的COB封装光电芯片的制作方法，其特征在于：
所述PCB板内的芯片槽呈矩形阵列排布，芯片槽内的单颗光电芯片的正面电极通过导电胶头和导电银浆与PCB板背面设置的导电金属片电连；单颗光电芯片背面电极通过粘接导电胶与芯片槽底部的导电金属板电连、通过电连导电胶与PCB板背面设置的导电金属板电连；PCB板背面的导电金属板和导电金属片作为单颗光电芯片新的电极。
4.根据权利要求1所述的一种带侧面保护的COB封装光电芯片的制作方法，其特征在于：
所述单颗光电芯片两侧的绝缘灌封胶接触芯片槽的内侧壁。
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