CN109545808A - 一种半导体芯片封装方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种半导体芯片封装方法，所述方法包括：提供芯片，所述芯片包括正面和背面，所述芯片的正面设置有感光区和位于感光区周围的焊盘，且所述焊盘背对所述芯片一侧形成有金属件，所述芯片的正面形成有透明保护层，所述透明保护层覆盖所述芯片的感光区和所述金属件，且所述透明保护层对应所述金属件的位置设置有开口，以使得所述金属件远离所述焊盘的第一端从所述开口中露出；利用具有导电性能的折板电性连接所述金属件的所述第一端和电路板，以使得所述芯片与所述电路板电连接。通过上述方式，本申请能够提高芯片的感光效果。
Description
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，特别是涉及一种半导体芯片封装方法。
背景技术
具有感光区的芯片是摄像设备十分重要的组成部分，为保护芯片的感光区，常用的封装方法包括：在芯片的感光区的上方增加透明玻璃盖板以保护芯片的感光区。
本申请的发明人在长期研究过程中发现，一方面，由于透明玻璃盖板厚度一般较厚，光线穿透透明玻璃时会发生折射、反射和能量损失等，会使芯片的感光效果变差；另一方面，透明玻璃盖板与芯片之间通过胶连接，使用较长时间后，胶容易脱落，外界灰尘容易进入芯片的感光区，进而影响芯片的感光效果。
发明内容
本申请主要解决的技术问题是提供一种半导体芯片封装方法，能够提高芯片的感光效果。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种半导体芯片封装方法，所述封装方法包括：提供芯片，所述芯片包括正面和背面，所述芯片的正面设置有感光区和位于感光区周围的焊盘，且所述焊盘背对所述芯片一侧形成有金属件，所述芯片的正面形成有透明保护层，所述透明保护层覆盖所述芯片的感光区和所述金属件，且所述透明保护层对应所述金属件的位置设置有开口，以使得所述金属件远离所述焊盘的第一端从所述开口中露出；利用具有导电性能的折板电性连接所述金属件的所述第一端和电路板，以使得所述芯片与所述电路板电连接。
其中，所述提供芯片，所述芯片包括正面和背面，所述芯片的正面设置有感光区和位于感光区周围的焊盘，且所述焊盘背对所述芯片一侧形成有金属件，所述芯片的正面形成有透明保护层，所述透明保护层覆盖所述芯片的感光区和所述金属件，且所述透明保护层对应所述金属件的位置设置有开口，以使得所述金属件远离所述焊盘的第一端从所述开口中露出，包括：提供圆片，所述圆片设有多个矩阵排列的芯片，所述芯片之间设有划片槽，所述圆片包括正面及背面，所述芯片的正面即所述圆片的正面，所述芯片的背面即所述圆片的背面，所述芯片的正面设置有感光区和位于感光区周围的焊盘；在所述焊盘背对所述芯片一侧形成金属件；在所述芯片正面形成透明保护层，所述透明保护层覆盖所述感光区和所述金属件；在所述透明保护层对应所述金属件的位置形成开口，以使所述金属件的所述第一端从所述开口中露出；对所述圆片的所述划片槽进行切割，以切割掉划片槽对应的圆片和透明保护层，进而获得单颗芯片。
其中，所述在所述芯片正面形成透明保护层，包括：在所述芯片正面利用旋涂、点胶或印刷的方式形成所述透明保护层，并使所述透明保护层固化。
其中，所述使所述透明保护层固化包括：利用紫外线照射或者烘烤的方式使所述透明保护层固化。
其中，所述金属件为金属凸柱，所述在所述焊盘背对所述芯片一侧形成金属件包括：利用电镀工艺在所述焊盘背对所述芯片一侧形成金属凸柱。
其中，所述金属件为金属凸点，所述在所述焊盘背对所述芯片一侧形成金属件包括：利用键合工艺在所述焊盘背对所述芯片一侧形成金属凸点。
其中，所述利用具有导电性能的折板电性连接所述金属件的所述第一端和电路板，以使得所述芯片与所述电路板电连接，包括：在所述开口内形成焊球；将所述折板的一端通过所述焊球与所述金属件的所述第一端电连接，将所述折板的另一端与所述电路板电连接。
其中，所述折板包括互相连接的第一部和第二部；所述第一部与所述芯片的正面平行，且所述第一部沿朝向所述芯片方向延伸；所述第二部与所述芯片的侧壁平行，且所述第二部紧靠所述芯片的侧壁设置；所述第一部与所述金属件的所述第一端电连接，所述第二部面向所述电路板一侧与所述电路板电连接。
其中，所述折板包括第一部、第二部、第三部；其中，所述第一部通过所述第二部与所述第三部连接，所述第一部与所述芯片的正面平行，且所述第一部沿朝向所述芯片方向延伸；所述第二部与所述芯片的侧壁平行，且所述第二部紧靠所述芯片的侧壁设置；所述第三部向远离芯片方向延伸，且所述第三部与所述电路板的表面平行，所述第一部与所述金属件的所述第一端电连接，所述第三部面向所述电路板一侧与所述电路板电连接。
其中，所述折板为全金属材料；或者，所述折板包括金属材料和位于金属材料周围的绝缘材料。
其中，所述利用具有导电性能的折板电性连接所述金属凸柱的所述第一端和电路板之前，所述方法包括：利用胶膜将所述芯片的背面与所述电路板固定。
本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请所提供的封装方法中透明保护层是直接在芯片正面形成，一方面，该方式可以控制透明保护层的厚度，相对于传统的设置透明玻璃的方式，透明保护层的厚度小于透明玻璃的厚度，进而可以减少光线折射、反射和能量损失等，提高芯片的感光效果；另一方面，由于透明保护层直接在芯片正面形成，透明保护层与芯片正面脱离的概率较低，进而降低对使用环境的无尘要求。再一方面，该方式中采用折板连接金属件和电路板，折板与电路板接触的一侧具有良好的平整度，从而可以提高芯片与电路板连接的水平度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
图1为本申请半导体芯片封装方法一实施方式的流程示意图；
图2为图1中步骤S101一实施方式的流程示意图；
图3为图2中步骤S201-S205对应的半导体封装器件的结构示意图；
图4为本申请半导体封装器件一实施方式的结构示意图；
图5为图1中步骤S102一实施方式的流程示意图；
图6为本申请半导体器件另一实施方式的结构示意图；
图7为图1中步骤S102一实施方式的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参阅图1，图1为本申请半导体芯片封装方法一实施方式的流程示意图，该封装方法包括：
S101：提供芯片，芯片包括正面和背面，芯片的正面设置有感光区和位于感光区周围的焊盘，且焊盘背对芯片一侧形成有金属件，芯片的正面形成有透明保护层，透明保护层覆盖芯片的感光区和金属件，且透明保护层对应金属件的位置设置有开口，以使得金属件远离焊盘的第一端从开口中露出；
具体地，芯片的感光区是半导体封装器件中较为重要的部分，若感光区裸露，外界颗粒物容易对感光区造成污染，影响感光区的成像效果，因此，对芯片的感光区进行保护是十分必要的。
在一个实施方式中，请一并参阅图2和图3，其中，图2为图1中步骤S101一实施方式的流程示意图，图3为图2中步骤S201-S205对应的半导体封装器件的结构示意图。上述步骤S101具体包括：
S201：提供圆片1，圆片1设有多个矩阵排列的芯片10，芯片10之间设有划片槽12，圆片1包括正面14及背面16，芯片10的正面14即圆片1的正面14，芯片10的背面16即圆片1的背面16，芯片10的正面14设置有感光区100和位于感光区100周围的焊盘102。具体结构如图3a所示。
S202：在焊盘102背对芯片10一侧形成金属件18。
具体地，请参阅图3b，在一个应用场景中，金属件18为金属凸柱，上述步骤S202具体包括：利用电镀工艺在焊盘102背对芯片10一侧形成金属凸柱。电镀工艺包括局部电镀、复合电镀、脉冲电镀、电铸、机械镀等方式，金属凸柱的材质可以为镍、铬、铜、锌、镉、合金等具有导电性的金属材料，本申请对此不做限定。
在又一个应用场景中，金属件18为金属凸点，上述步骤S202具体包括：利用键合工艺在焊盘102背对芯片10一侧形成金属凸点。金属凸点的材质可以为金、铜等。通常情况下，利用电镀工艺形成的金属凸柱的高度大于利用键合工艺形成的金属凸点的高度。
S203：在芯片10正面14形成透明保护层11，透明保护层11覆盖感光区100和金属件18。
具体地，请参阅图3c，在一个应用场景中，形成透明保护层11的方法可以是：在芯片10正面14利用旋涂、点胶或印刷的方式形成透明保护层11，并使透明保护层11固化，采用上述方法形成透明保护层11的厚度可以达到微米级别，相对于传统的设置透明玻璃的方式，透明保护层11的厚度小于透明玻璃的厚度，进而可以减少光线折射、反射和能量损失等，提高芯片10的感光效果。透明保护层11的材质可以是无机透明材质，例如，氮化硅、氮氧化硅等，也可以是有机透明材质，例如，聚硅氧烷等。另外，使透明保护层11固化的方式可以是紫外线照射或者高温烘烤的方式，具体采用何种方式，可以根据制备透明保护层11所添加的引发剂决定，若引发剂为光引发剂(例如，2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮等)，则利用紫外线照射的方式；若引发剂为热引发剂(例如，过氧化苯甲酰等)，则利用高温烘烤的方式。
S204：在透明保护层11对应金属件18的位置形成开口110，以使金属件18的第一端180从开口110中露出。
具体地，如图3d所示，在一个应用场景中，可以利用激光切割的方式在透明保护层11上形成开口110。当然，在其他实施例中，也可采用其他方式形成开口110，本申请对此不作限定。
当金属件18为金属凸点时，由于金属凸点的高度一般较小，利用激光切割的方式可能会损伤到金属凸点，进而可能会进一步损伤到焊盘102。因此，在本实施例中，在透明保护层11对应金属件18的位置形成开口110之前，本申请所提供的方法还包括：在金属凸点远离焊盘102一侧形成金属保护层，例如，铜层等。
当金属件18为金属凸柱时，由于金属凸柱的高度一般较高，利用激光切割的方式不会影响到焊盘102。因此，在本实施例中，无需在金属凸柱远离焊盘102的一侧形成金属保护层，可以直接进行激光切割形成开口。
S205：对圆片1的划片槽12进行切割，以切割掉划片槽12对应的圆片1和透明保护层11，进而获得单颗芯片10。
具体地，在一个应用场景中，如图3e所示，可采用等离子等切割方式切割掉划片槽12对应的圆片1和透明保护层18，进而获得单颗芯片10。
S102：利用具有导电性能的折板电性连接金属件的第一端和电路板，以使得芯片与电路板电连接。
具体地，在一个应用场景中，为避免折板连接过程中芯片和电路板之间产生松动或相对位置发生改变，在上述步骤S102之前，本申请所提供的半导体芯片封装方法还包括：利用胶膜将芯片的背面与电路板固定。该胶膜可以是双面胶等具有粘附性的物体。当然，在其他实施例中，也可采用其他固定方式将芯片的背面与电路板固定。
在另一个应用场景中，请参阅图4，图4为本申请半导体封装器件一实施方式的结构示意图。本申请所提供的半导体封装器件2包括折板20，折板20包括第一部200和第二部202，第一部200的一端与第二部202的一端连接；第一部200与芯片10的正面14平行，且第一部200沿朝向芯片10方向延伸；第二部202与芯片10的侧壁平行，且第二部202紧靠芯片10的侧壁设置。请参阅图5，图5为图1中步骤S102一实施方式的流程示意图，上述步骤S102具体包括：
S301：将折板20的第二部202紧靠芯片10的侧壁放置。
S302：将第一部200与金属件18的第一端180电连接、将第二部202面向电路板22一侧与电路板22电连接。
在一个实施例中，如图4所示，可先在开口内利用植球机植焊球24，在本实施例中，焊球24的一端凸出于透明保护层11，然后将上述整体进行回流处理，以将折板20的第一部200与金属件18的第一端180电连接、将第二部202面向电路板22一侧与电路板22电连接。另外，在本实施例中，还可进一步先在第一部200面向芯片10的一侧涂敷一层焊料，和/或，在第二部202与电路板22接触的一侧，或者电路板22与第二部202接触的位置涂敷一层焊料。当然，电路板22与第二部202接触的位置也可采取植焊球的方式。
在又一个应用场景中，请参阅图6，图6为本申请半导体器件另一实施方式的结构示意图。本申请所提供的半导体器件3包括折板30。折板30包括第一部300、第二部302和第三部304，其中，第二部302的两端分别于第一部300和第三部304连接，第一部300与芯片10的正面14平行，且第一部300沿朝向芯片10方向延伸；第二部302与芯片10的侧壁平行，且第二部302紧靠芯片10的侧壁设置；第三部304向远离芯片10方向延伸，且第三部304与电路板32的表面平行，第一部300与金属件18的第一端180电连接，第三部304面向电路板32一侧与电路板32电连接。
请参阅图7，图7为图1中步骤S102一实施方式的流程示意图，上述步骤S102具体包括：
S401：将折板30的第二部302紧靠芯片10的侧壁放置。
S402：将第一部300与金属件18的第一端180电连接、将第三部304面向电路板32一侧与电路板32电连接。
在一个实施例中，如图6所示，可先在开口内利用植球机植焊球34，在本实施例中，焊球34的一端凸出于透明保护层11，然后将上述整体进行回流处理，以将折板30的第一部300与金属件18的第一端180电连接、将第三部304面向电路板32一侧与电路板32电连接。
另外，在本实施例中，还可进一步先在第一部300面向芯片10的一侧涂敷一层焊料，和/或，在第三部304与电路板32接触的一侧或者电路板32与第三部304接触的位置涂敷一层焊料。当然，电路板32与第三部304接触的位置也可采取植焊球的方式。
在本实施例中，上述折板20或30为全金属材料，例如，FPC等；或者，折板20或30包括金属材料和位于金属材料周围的绝缘材料。金属材料相当于金属走线，其周围的绝缘材料相当于框架结构。
总而言之，区别于现有技术的情况，本申请所提供的封装方法中透明保护层是直接在芯片正面形成，一方面，该方式可以控制透明保护层的厚度，相对于传统的设置透明玻璃的方式，透明保护层的厚度小于透明玻璃的厚度，进而可以减少光线折射、反射和能量损失等，提高芯片的感光效果；另一方面，由于透明保护层直接在芯片正面形成，透明保护层与芯片正面脱离的概率较低，进而降低对使用环境的无尘要求。再一方面，该方式中采用折板连接金属件和电路板，折板与电路板接触的一侧具有良好的平整度，从而可以提高芯片与电路板连接的水平度。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (11)
1.一种半导体芯片封装方法，其特征在于，所述封装方法包括：
提供芯片，所述芯片包括正面和背面，所述芯片的正面设置有感光区和位于感光区周围的焊盘，且所述焊盘背对所述芯片一侧形成有金属件，所述芯片的正面形成有透明保护层，所述透明保护层覆盖所述芯片的感光区和所述金属件，且所述透明保护层对应所述金属件的位置设置有开口，以使得所述金属件远离所述焊盘的第一端从所述开口中露出；
利用具有导电性能的折板电性连接所述金属件的所述第一端和电路板，以使得所述芯片与所述电路板电连接。
2.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述提供芯片，所述芯片包括正面和背面，所述芯片的正面设置有感光区和位于感光区周围的焊盘，且所述焊盘背对所述芯片一侧形成有金属件，所述芯片的正面形成有透明保护层，所述透明保护层覆盖所述芯片的感光区和所述金属件，且所述透明保护层对应所述金属件的位置设置有开口，以使得所述金属件远离所述焊盘的第一端从所述开口中露出，包括：
提供圆片，所述圆片设有多个矩阵排列的芯片，所述芯片之间设有划片槽，所述圆片包括正面及背面，所述芯片的正面即所述圆片的正面，所述芯片的背面即所述圆片的背面，所述芯片的正面设置有感光区和位于感光区周围的焊盘；
在所述焊盘背对所述芯片一侧形成金属件；
在所述芯片正面形成透明保护层，所述透明保护层覆盖所述感光区和所述金属件；
在所述透明保护层对应所述金属件的位置形成开口，以使所述金属件的所述第一端从所述开口中露出；
对所述圆片的所述划片槽进行切割，以切割掉划片槽对应的圆片和透明保护层，进而获得单颗芯片。
3.根据权利要求2所述的封装方法，其特征在于，所述在所述芯片正面形成透明保护层，包括：
在所述芯片正面利用旋涂、点胶或印刷的方式形成所述透明保护层，并使所述透明保护层固化。
4.根据权利要求3所述的封装方法，其特征在于，所述使所述透明保护层固化包括：
利用紫外线照射或者烘烤的方式使所述透明保护层固化。
5.根据权利要求2所述的封装方法，其特征在于，所述金属件为金属凸柱，所述在所述焊盘背对所述芯片一侧形成金属件包括：
利用电镀工艺在所述焊盘背对所述芯片一侧形成金属凸柱。
6.根据权利要求2所述的封装方法，其特征在于，所述金属件为金属凸点，所述在所述焊盘背对所述芯片一侧形成金属件包括：
利用键合工艺在所述焊盘背对所述芯片一侧形成金属凸点。
7.根据权利要求2所述的封装方法，其特征在于，所述利用具有导电性能的折板电性连接所述金属件的所述第一端和电路板，以使得所述芯片与所述电路板电连接，包括：
在所述开口内形成焊球；
将所述折板的一端通过所述焊球与所述金属件的所述第一端电连接，将所述折板的另一端与所述电路板电连接。
8.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述折板包括互相连接的第一部和第二部；所述第一部与所述芯片的正面平行，且所述第一部沿朝向所述芯片方向延伸；所述第二部与所述芯片的侧壁平行，且所述第二部紧靠所述芯片的侧壁设置；所述第一部与所述金属件的所述第一端电连接，所述第二部面向所述电路板一侧与所述电路板电连接。
9.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述折板包括第一部、第二部、第三部；其中，所述第一部通过所述第二部与所述第三部连接，所述第一部与所述芯片的正面平行，且所述第一部沿朝向所述芯片方向延伸；所述第二部与所述芯片的侧壁平行，且所述第二部紧靠所述芯片的侧壁设置；所述第三部向远离芯片方向延伸，且所述第三部与所述电路板的表面平行，所述第一部与所述金属件的所述第一端电连接，所述第三部面向所述电路板一侧与所述电路板电连接。
10.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述折板为全金属材料；或者，所述折板包括金属材料和位于金属材料周围的绝缘材料。
11.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述利用具有导电性能的折板电性连接所述金属凸柱的所述第一端和电路板之前，所述方法包括：利用胶膜将所述芯片的背面与所述电路板固定。
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