CN109935604B - 一种集成再布线转接板的三维芯片封装结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成再布线转接板的三维芯片封装结构及其制作方法，包括由上至下设置的基板、至少一金属再布线转接板和至少一芯片；所述金属再布线转接板包括载板、至少一金属线和至少一第一导电凸点，载板贴附于基板背面，金属线布设于载板上，第一导电凸点电性连接于金属线上并具有向下延伸的自由端；所述芯片焊盘面朝上并设有第二导电凸点，第二导电凸点与所述金属线电性连接；所述第一导电凸点位于芯片外侧且自由端低于芯片背面。本发明得到的结构布局紧凑合理，扩展了应用范围，可靠性好；且工艺简单、生产效率高、成本低，实用性强。

Description

一种集成再布线转接板的三维芯片封装结构及其制作方法

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种集成再布线转接板的三维芯片封装结构及其制作方法。

背景技术

目前业界主流的图像传感器(CIS：CMOS Image Sensor)封装方法为：WLCSP(WaferLevel Chip Scale Package)和COB(Chip On Board)。WLCSP是一种目前普遍应用在中低端的图像传感器封装技术，该封装技术使用整片晶圆级玻璃与图像传感器晶圆键合，然后在研磨后的晶圆的焊盘区域利用硅通孔技术(TSV：Through Silicon Via)制作与焊盘形成金属再布线的焊盘，并在新焊盘上制作焊球，然后切割后形成单个密封空腔的图像传感器单元。但是，WLCSP封装如下明显的问题：1、因为工艺中的拿持需要使用较厚的晶圆级玻璃，影响产品光学性能；2、因为使用整片玻璃晶圆，而每颗芯片使用到的金属布线引出区域远小于芯片实际尺寸，所以导致金属再布线的产能很大程度的浪费；3、可靠性问题：封装结构中的焊盘附属的TSV结构在后面的贴片工艺或产品使用环境的变化中容易出现可靠性问题，这个问题在大尺寸的CIS芯片中表现明显。

COB封装是一种目前普遍应用在高端和大尺寸图像传感器的Die Level(芯片级)封装技术。该技术把经研磨切割后的芯片邦定在PCB板的焊盘上，装上IR玻璃片的支架和镜头，形成摄像头模组。但是，COB封装具有明显的问题：1、因为使用的是传统工艺，所以整个环节微尘控制非常困难，需要超高的洁净室等级，制造维持成本高；2、该封装使用的PCB基板CTE与Si的CTE差异较大，所以在可靠性过程中失效的风险较高。

综合目前业界的技术状况，需要一种满足高端或者大芯片尺寸图像传感器的低成本、高可靠性、超薄及大规模高良品率量产的封装结构技术。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种集成再布线转接板的三维芯片封装结构及其制作方法。

为了实现以上目的，本发明的技术方案为：

一种集成再布线转接板的三维芯片封装结构，包括由上至下设置的基板、至少一金属再布线转接板和至少一芯片；所述金属再布线转接板包括载板、至少一金属线和至少一第一导电凸点，载板贴附于基板背面，金属线布设于载板上，第一导电凸点电性连接于金属线上并具有向下延伸的自由端；所述芯片焊盘面朝上并设有第二导电凸点，第二导电凸点与所述金属线电性连接；所述第一导电凸点位于芯片外侧且自由端低于芯片背面。

可选的，还包括密封胶，所述密封胶设于所述第二导电凸点和金属线连接处外侧并粘结所述再布线转接板和芯片。

可选的，所述芯片包括光传感芯片，所述光传感芯片于靠近所述基板一侧设有光信息采样单元。

可选的，包括间隔设置的至少两个所述金属再布线转接板，所述芯片架设于该些金属再布线转接板上，且所述基板和芯片之间具有大于10μm的间隙。

可选的，所述载板的材料是硅、玻璃、陶瓷、三五族材料、钽酸锂、铌酸锂或有机材料。

可选的，所述金属再布线转接板还包括保护层，所述保护层覆盖所述金属线并于对应所述第一导电凸点和第二导电凸点的区域开口。

可选的，还包括线路板，所述线路板设于所述芯片下方并与所述第一导电凸点的自由端连接。

上述集成再布线转接板的三维芯片封装结构的制作方法包括以下步骤：

1)制作金属再布线转接板；

2)将金属再布线转接板的载板贴附于基板背面；

3)采用倒装将芯片与所述金属再布线转接板连接。

可选的，步骤3)之后，还包括使用密封胶粘结所述芯片与金属再布线转接板的步骤。

可选的，步骤3)之后，还包括将线路板通过所述第一导电凸点连接于芯片下方的步骤。

本发明的有益效果为：

1)通过金属再布线转接板贴附于基板的设置，可以减少含金属再布线基板的工艺步骤，可以大幅降低透光区域的颗粒污染风险，应用于图像传感领域时可提高产品光学性能，并同时满足超薄化和小型化的要求，可靠性好；

2)金属再布线转接板可于同一载板上进行制作并根据金属布线引出区域尺寸进行切割，生产效率高，同时避免原材浪费，大幅降低单颗成本，提高良品率，适于实际生产应用；

3)结构紧凑，可靠性高，使用寿命长；

4)工艺简单，对生产设备及生产环境要求低，制造成本低。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图；

图2为图1的仰视示意图；

图3为实施例2的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步解释。本发明的各附图仅为示意以更容易了解本发明，其具体比例可依照设计需求进行调整。文中所描述的图形中相对元件的上下关系，在本领域技术人员应能理解是指构件的相对位置而言，对应的，以元件在上一面为正面、在下一面为背面以便于理解，因此皆可以翻转而呈现相同的构件，此皆应同属本说明书所揭露的范围。

实施例1

参考图1，一种集成再布线转接板的三维芯片封装结构包括由上至下设置的基板1、金属再布线转接板2和芯片3。金属再布线转接板2包括载板21、金属线22和第一导电凸点23，载板21贴附于基板1背面，金属线22布设于载板21上，第一导电凸点23电性连接于金属线22上并具有向下延伸的自由端23a。芯片3焊盘面朝上并设有第二导电凸点31，第二导电凸点31与金属线22电性连接。第一导电凸点23位于芯片3外侧且自由端低于芯片3背面。

具体，两个金属再布线转接板2间隔设置，分别通过粘结胶4粘附于基板1背面。芯片3架设于这两个金属再布线转接板2上，两侧分别通过设置的第二导电凸点31与金属再布线转接板2连接，从而，基板1和芯片3平行设置并具有设置间隙，且设置间隙大于10μm。

载板21的材料是硅、玻璃、陶瓷、三五族材料、钽酸锂、铌酸锂或有机材料等。金属再布线转接板2还包括保护层24，保护层24覆盖金属线22并于对应第一导电凸点23和第二导电凸点31的区域开口以便于连接。保护层24可以是常规的起到隔绝水汽、保护金属线等作用的绝缘材料。金属线22、第一导电凸点23和第二导电凸点31的数量和布局根据实际电路使用需求进行设计，可以是一一对应、多对一或一对多等各种形式。举例来说，参考图2，两侧的金属再布线转接板2于芯片3外侧分别排布有若干第一导电凸点23，各第一导电凸点23的自由端均与芯片3背面具有高度差，具体，均位于芯片3背面之下以便于连接。

参考图1，再布线转接板2和芯片3之间还通过密封胶5粘结，密封胶5设于第二导电凸点31和金属线22连接处外侧以同时起到粘结和密封的作用。

作为一种应用举例，基板1是例如玻璃等材料的透明基板，芯片3是传感芯片，且于靠近基板1一侧中间设有光信息采样单元32。进一步，结合图1和图2，在芯片3未与再布线转接板2连接的另外两侧同样设有密封胶5，密封胶5粘结芯片3和基板1，且密封胶5具有遮光效果，从而确保芯片3接收的光信号来自于基板1正面，避免其他干扰。

上述集成再布线转接板的三维芯片封装结构的制作方法的制作步骤包括：

1)制作金属再布线转接板2；具体，金属再布线转接板2可于同一载板21上进行制作并进行切割以提高效率，同时大幅降低单颗成本；

2)将金属再布线转接板2的载板21通过粘结胶4贴附于基板1背面，根据设计需求，多个金属再布线转接板2间隔布置；

3)采用倒装将芯片3与所述金属再布线转接板2连接；

4)使用密封胶5粘结芯片3与金属再布线转接板2。

实施例2

参考图3，本实施例在实施例1结构的基础上，还包括线路板6，线路板6设于芯片3下方并与第一导电凸点23的自由端连接。线路板6可以是PCB等。从而，在实施例1的应用举例中，光信息采样单元32接收来自基板1正面的光信号，并通过芯片3处理后，电信号依次通过第二导电凸点31、金属线22、第一导电凸点23传递至线路板6，进而与其他设备或结构连接。

通过第一导电凸点23自由端低于芯片3背面的设置，线路板6可通过第一导电凸点23连接于芯片3下方，结构紧凑，布局合理。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种集成再布线转接板的三维芯片封装结构及其制作方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种集成再布线转接板的三维芯片封装结构，其特征在于：包括由上至下设置的基板、至少两个金属再布线转接板和至少一芯片；所述金属再布线转接板包括载板、至少一金属线和至少一第一导电凸点，载板贴附于基板背面，金属线布设于载板上，第一导电凸点电性连接于金属线上并具有向下延伸的自由端；所述至少两个金属再布线转接板间隔设置，所述芯片架设于该些金属再布线转接板上，所述芯片焊盘面朝上并设有第二导电凸点，第二导电凸点与所述金属线电性连接；所述第一导电凸点位于芯片外侧且自由端低于芯片背面。

2.根据权利要求1所述的集成再布线转接板的三维芯片封装结构，其特征在于：还包括密封胶，所述密封胶设于所述第二导电凸点和金属线连接处外侧并粘结所述再布线转接板和芯片。

3.根据权利要求1或2所述的集成再布线转接板的三维芯片封装结构，其特征在于：所述芯片包括光传感芯片，所述光传感芯片于靠近所述基板一侧设有光信息采样单元。

4.根据权利要求1所述的集成再布线转接板的三维芯片封装结构，其特征在于：所述基板和芯片之间具有大于10μm的间隙。

5.根据权利要求1所述的集成再布线转接板的三维芯片封装结构，其特征在于：所述载板的材料是硅、玻璃、陶瓷、三五族材料、钽酸锂、铌酸锂或有机材料。

6.根据权利要求1所述的集成再布线转接板的三维芯片封装结构，其特征在于：所述金属再布线转接板还包括保护层，所述保护层覆盖所述金属线并于对应所述第一导电凸点和第二导电凸点的区域开口。

7.根据权利要求1所述的集成再布线转接板的三维芯片封装结构，其特征在于：还包括线路板，所述线路板设于所述芯片下方并与所述第一导电凸点的自由端连接。

8.一种权利要求1～7任一项所述集成再布线转接板的三维芯片封装结构的制作方法，其特征在于包括以下步骤：

1)制作金属再布线转接板；

2)将金属再布线转接板的载板贴附于基板背面；

3)采用倒装将芯片与所述金属再布线转接板连接。

9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于：步骤3)之后，还包括使用密封胶粘结所述芯片与金属再布线转接板的步骤。

10.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于：步骤3)之后，还包括将线路板通过所述第一导电凸点连接于芯片下方的步骤。

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