CN116779627A - 封装结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种封装结构及其制作方法，包括：芯片，芯片功能面上设置有光接收区域和围绕光接收区域的非光接收区域，光接收区域凸出于非光接收区域设置，其由连续分布的微透镜结构组成；透光基板，其通过一胶层设置于功能面侧，且透光基板在功能面上的投影区域覆盖光接收区域在功能面上的投影区域，胶层连接非光接收区域和透光基板朝向功能面的一侧面的周边区域；第一遮光层，其设置于透光基板朝向功能面的一侧面，其面向光接收区域设置并覆盖部分微透镜结构，且第一遮光层设置有多个第一透光通道，第一透光通道暴露出部分微透镜结构。遮光层的设置可以吸收掉多余的散射光线，使得进入的外界光线能够垂直入射至光接收区域。

Description

封装结构及其制作方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种封装结构及其制作方法。

背景技术

影像传感芯片是一种能够感受外部光线并将其转换为电信号的电子器件，其通常采用半导体制造工艺进行芯片制作。在影像传感芯片制作完成后，再通过对影像传感芯片进行一系列封装工艺，从而形成封装好的封装结构，以应用于诸如数码相机、数码摄像机等的电子设备中。

现有技术中的影像传感芯片的封装结构主要包括影像传感芯片和透明盖板，透明盖板设置于芯片光接收区域的上方，以使得光线能够通过透明基板照射到芯片的光接收区域，且该透明基板用于实现对影像传感芯片的保护。

但在具体使用过程中，由于封装结构中其他材料对光线存在反射现象，极易使得影像传感芯片的光接收区域的局部出现光线汇聚的异常现象，也容易在芯片上不同光接收区域之间出现光线干扰的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种封装结构及其制作方法，以提高遮光效果，避免散射光线的干扰。

为实现上述发明目的，本发明提供一种封装结构，包括：

芯片，所述芯片具有功能面及与所述功能面相背的非功能面，所述功能面上设置有光接收区域和围绕所述光接收区域的非光接收区域，所述光接收区域凸出于所述非光接收区域设置，其由连续分布的微透镜结构组成；

透光基板，所述透光基板通过一胶层设置于所述功能面侧，且所述透光基板在所述功能面上的投影区域覆盖所述光接收区域在所述功能面上的投影区域，所述胶层连接所述非光接收区域和所述透光基板朝向所述功能面的一侧面的周边区域；

第一遮光层，所述第一遮光层设置于所述透光基板朝向所述功能面的一侧面，其面向所述光接收区域设置并覆盖部分所述微透镜结构，且所述第一遮光层设置有多个第一透光通道，所述第一透光通道暴露出部分所述微透镜结构。

作为本发明一实施方式的进一步改进，多个所述第一透光通道呈阵列分布，所述第一透光通道为圆柱形结构。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第一遮光层朝向所述光接收区域的一侧面与其覆盖的所述微透镜结构顶部之间的垂直距离设置为0-5μm。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第一遮光层的制作材料为不透光胶体材料或不透光金属材料。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述胶层包括第一胶层和第二胶层，所述第一胶层的厚度与所述第一遮光层的厚度相同，所述第二胶层的厚度为所述第一遮光层朝向所述光接收区域的一侧面与所述功能面之间的垂直距离。

作为本发明一实施方式的进一步改进，还包括第二遮光层，所述第二遮光层设置于所述透光基板远离所述功能面的一侧面，且所述第二遮光层设置有多个第二透光通道，所述第二透光通道与所述第一透光通道相对应设置。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第一透光通道在所述功能面上的投影区域与所述第二透光通道在所述功能面上的投影区域完全重合。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第二遮光层的制作材料为不透光胶体材料或不透光金属材料。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述非光接收区域设置有多个与所述光接收区域电性连接的焊垫；

所述非功能面设置有凹槽和再布线层，所述凹槽暴露出所述焊垫，所述再布线层延伸至所述凹槽内，并与所述焊垫电性连接；

所述再布线层在远离所述芯片的一侧面设置有与所述再布线层电性连接的导电连接件。

为实现上述发明目的，本发明提供一种如上所述封装结构的制作方法，包括：

提供透光基板，于所述透光基板的一侧面部分区域制作第一遮光层，并使得所述第一遮光层形成多个第一透光通道；

提供芯片，所述芯片具有功能面及与所述功能面相背的非功能面，所述功能面设置有光接收区域和围绕所述光接收区域的非光接收区域，所述光接收区域凸出于所述非光接收区域设置，其由连续分布的微透镜结构组成；

于所述非光接收区域或所述透光基板形成有第一遮光层一侧面的周边区域形成一胶层；

将所述透光基板通过所述胶层固定于所述功能面上方，使得所述第一遮光层面向所述光接收区域并覆盖部分所述微透镜结构，且所述透光基板在所述功能面上的投影区域覆盖所述光接收区域在所述功能面上的投影区域。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述封装方法还包括：

于所述透光基板的另一侧面制作形成第二遮光层，并使得所述第二遮光层形成多个第二透光通道，且所述第二透光通道与所述第一透光通道相对应设置；

当所述透光基板通过所述胶层固定于所述功能面上方时，所述第一透光通道在所述功能面上的投影区域与所述第二透光通道在所述功能面上的投影区域完全重合。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述于所述非光接收区域或所述透光基板形成有第一遮光层一侧面的周边区域形成一胶层，具体包括：

在形成第一遮光层的同时，于所述透光基板一侧面的周边区域形成与所述第一遮光层厚度相同的第一胶层；

于所述第一胶层远离所述透光基板的一侧面形成第二胶层，并通过所述第二胶层连接所述非光接收区域，使得所述透光基板固定于所述功能面上方。

本发明的有益效果在于：在透光基板朝向芯片光接收区域的一侧面设置遮光层，遮光层靠近光接收区域，且该遮光层设置有多个透光通道，外界光线从透光基板进入，通过该透光通道入射至光接收区域，遮光层的设置可以吸收掉多余的散射光线，使得进入的外界光线能够垂直入射至光接收区域，避免散射光线对不同透光通道对应光接收区域之间的干扰。

附图说明

图1为本发明一实施方式中封装结构的结构示意图。

图2为本发明一实施方式中封装结构的制作方法流程示意图。

图3～图6为本发明一实施方式中对应封装结构制作方法的工艺步骤图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施方式及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

为方便说明，本文使用表示空间相对位置的术语来进行描述，例如“上”、“下”、“后”、“前”等，用来描述附图中所示的一个单元或者特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的装置翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“上方”的单元将位于其他单元或特征“下方”或“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括下方和上方这两种空间方位。

本发明提供一种封装结构，包括：

芯片，该芯片具有功能面及与功能面相背的非功能面，功能面上设置有光接收区域和围绕光接收区域的非光接收区域，光接收区域凸出于非光接收区域设置，其由连续分布的微透镜结构组成；

透光基板，该透光基板通过一胶层设置于功能面侧，且透光基板在功能面上的投影区域覆盖光接收区域在功能面上的投影区域，胶层连接非光接收区域和透光基板朝向功能面的一侧面的周边区域；

第一遮光层，该第一遮光层设置于透光基板朝向功能面的一侧面，其面向光接收区域设置并覆盖部分微透镜结构，且第一遮光层设置有多个第一透光通道，第一透光通道暴露出部分微透镜结构。

如图1所示，本实施方式提供一种封装结构，包括芯片1、透光基板2和第一遮光层3。

芯片1具有功能面及与功能面相背的非功能面，功能面上设置有光接收区域和围绕光接收区域的非光接收区域，该光接收区域凸出于非光接收区域设置。

具体的，芯片1功能面上的光接收区域由连续分布的微透镜结构11组成，该微透镜结构11用于接收外界入射的光线，芯片1功能面上的非光接收区域设置有多个与光接收区域电性连接的焊垫12。

在本发明一实施方式中，芯片1为影像传感芯片。

在本发明另一实施方式中，芯片1为MEMS芯片，可以为压力传感芯片、电容式感应芯片、或是其他传感器芯片。

透光基板2为玻璃基板，其通过一胶层4设置于芯片1的功能面上方。

具体的，透光基板2在平行于芯片1的表面尺寸大于芯片1光接收区域的表面尺寸，当透光基板2设置于芯片1功能面上方时，透光基板2能够完全覆盖芯片1功能面上的光接收区域，即当透光基板2设置于芯片1功能面上方时，透光基板2在芯片1功能面上的投影区域能够完全覆盖光接收区域在芯片1功能面上的投影区域。

胶层4设置于芯片1功能面上的非光接收区域，其连接非光接收区域和透光基板2朝向芯片1功能面的一侧面上的周边区域。同时，胶层4对透光基板2起到支撑作用，防止透光基板2压到芯片1功能面，破坏光接收区域。

具体的，胶层4覆盖非光接收区域上的焊垫12。

在本发明一实施方式中，胶层4围绕芯片1功能面上的光接收区域设置，形成一胶层挡墙结构，即芯片1功能面、透光基板2朝向芯片1的一侧面、以及与胶层4的内侧表面之间围设形成一密封结构。

在此实施方式中，对于胶层4围设形成的挡墙结构的具体形状，本发明对此不作限制，胶层4围设形成的挡墙结构在平行于芯片1功能面上的截面结构可以为圆形，也可以为方形或是其他形状，可根据具体产品需求和实际工艺能力进行选择。

在本发明其他实施方式中，胶层4也可以为围绕芯片1光接收区域间隔设置的胶层柱，对透光基板2起到足够的支撑作用即可。

胶层4的制作材料为环氧树脂，优选为不透光胶体材料，进一步防止封装结构从胶层4侧边进光，减少杂乱光线。

第一遮光层3设置于透光基板2朝向芯片1功能面的一侧面，其面向芯片1功能面上的光接收区域设置，并且第一遮光层3覆盖部分微透镜结构11。

具体的，第一遮光层3设置有多个第一透光通道31，第一透光通道31暴露出部分微透镜结构11。

多个第一透光通道31呈阵列分布，每个第一透光通道31对应部分微透镜结构11，即该第一透光通道31就作为其对应部分微透镜结构11的光线传输通道，外界光线从透光基板2入射进封装结构中，第一遮光层3的设置能够吸收掉多余的杂散光，使得外界光线能够通过该第一透光通道31垂直入射至对应通道的微透镜结构11中，提高光成像效果。并且，第一透光通道31对应不同区域的微透镜结构11形成不同的光入射通道，第一遮光层3的设置也能够防止不同区域微透镜结构11接收不同光入射通道之间的杂散光，减少不同光入射通道之间光线干扰作用，增强封装产品的性能。

在本发明具体实施方式中，第一透光通道31为圆柱形结构。

示例性的，每个第一透光通道31对应一个微透镜结构11，即第一透光通道的孔径与微透镜结构11的直径相同，即每个第一透光通道31作为每个微透镜结构11的光入射通道。

当然，每个第一透光通道31的孔径大小，其对应多少微透镜结构11设置，可根据产品实际制作需求进来设计，本发明对此不作限制。

在本发明其他实施方式中，第一透光通道31也可以设置为长方体结构或是其他结构。

具体的，在垂直于芯片1功能面的方向上，第一遮光层3的厚度不大于透光基板2朝向芯片1的一侧面(即透光基板2下表面)与微透镜结构11的顶部之间的垂直距离。

由于第一遮光层3的厚度过厚容易破坏其所覆盖的微透镜结构11，过薄则遮光效果太弱，所以，在垂直于芯片1功能面的方向上，将第一遮光层3朝向芯片1功能面上光接收区域的一侧面(即第一遮光层3的下表面)与其覆盖的微透镜结构11顶部之间的垂直距离设置为0-5μm。

第一遮光层3的制作材料为不透光胶体材料，如黑色光刻胶，或不透光金属材料，如金属Al、Cu、Cr等。

在本发明具体实施方式中，胶层4包括第一胶层41和第二胶层42。

在垂直于芯片1功能面的方向上，第一胶层41的厚度与第一遮光层3的厚度相同，即在实际制作工艺中，第一胶层41和第一遮光层3可选择同样的制作材料，如黑色光刻胶体材料，在透光基板2下表面同步进行第一胶层41和第一遮光层3的制作。

在垂直于芯片1功能面的方向上，第二胶层42的厚度为第一遮光层3朝向芯片1光接收区域的一侧面与芯片1功能面之间的垂直距离，也就是说，第二胶层42的厚度为第一遮光层3下表面与芯片1上表面之间的垂直距离，第二胶层42用于将透光基板2朝远离微透镜结构11方向垫高，防止第一遮光层3下表面碰到其覆盖部分的微透镜结构11。

第二胶层42的制作材料可与第一胶层41的制作材料相同，也可选用其他环氧树脂材料。

进一步的，本实施方式中的封装结构还包括第二遮光层5，第二遮光层5设置于透光基板2远离芯片1功能面的一侧面(即透光基板2上表面)，且第二遮光层5设置有多个第二透光通道51，第二透光通道51与第一透光通道31相对应设置。对封装结构进行双面遮光层的设计，在外界光线通过透光基板2进入封装结构之前，第二遮光层5能够先吸收部分杂乱光线，进一步提高光成像效果。

同样的，多个第二透光通道51呈阵列分布，每个第二透光通道51为圆柱形结构。

具体的，第一透光通道31在芯片1功能面上的投影区域与第二透光通道51在芯片1功能面上的投影区域完全重合。

第二遮光层5的制作材料为不透光胶体材料，如黑色光刻胶，或不透光金属材料，如金属Al、Cu、Cr等。

本发明对第二遮光层5的厚度不作限制，可根据实际产品需求进行设计。

具体的，芯片1非功能面设置有凹槽和再布线层，该凹槽暴露出芯片1功能面上的焊垫12，再布线层延伸至凹槽内，并与焊垫12电性连接。

再布线层在远离芯片1的一侧面设置有与再布线层电性连接的导电连接件，该导电连接件用于将芯片1电连接至外接电路板或其他芯片。

在一实施方式中，导电连接件为金属焊球，比如铜球、锡球或是其他导电材料制作形成的球体等。

在其他实施方式中，导电连接件为金属铜柱，比如铜柱，在能够实现电性连接功能的同时，导电连接件对芯片1也能起到一定的支撑作用，进一步的增强封装结构的稳定性。

如图2所示，本发明还提供一种如上任意一种实施方式中封装结构的制作方法，包括：

提供透光基板，于透光基板的一侧面部分区域制作第一遮光层，并使得第一遮光层形成多个第一透光通道。

提供芯片，该芯片具有功能面及与功能面相背的非功能面，功能面设置有光接收区域和围绕光接收区域的非光接收区域，光接收区域凸出于非光接收区域设置，其由连续分布的微透镜结构组成。

于非光接收区域或透光基板形成有第一遮光层一侧面的周边区域形成一胶层。

将透光基板通过胶层固定于功能面上方，使得第一遮光层面向光接收区域并覆盖部分微透镜结构，且透光基板在功能面上的投影区域覆盖光接收区域在功能面上的投影区域。

如图3所示，采用光刻工艺，于透光基板2的一侧面部分区域制作第一遮光层3，使得制作形成的第一遮光层3上具有多个阵列分布的第一透光通道31，且每个第一透光通道31形成为尺寸相同的圆柱形结构。

本发明对制作形成的第一透光通道31的孔径大小不作限制，可根据实际产品需求和实际制作工艺来进行调整。

在本发明具体实施方式中，在制作形成第一遮光层3的同时，于透光基板2的一侧面的周边区域形成与第一遮光层3厚度相同的第一胶层41。也就是说，利用光刻工艺，于透光基板2的一侧面同步进行第一遮光层3和第一胶层41的制作。

当然，在其他实施方式中，第一遮光层3和第一胶层41也可以分开制作。

进一步的，本实施方式中的封装方法还包括：

如图4所示，于透光基板2的另一侧面制作形成第二遮光层5，并使得第二遮光层5形成多个第二透光通道51，且第二透光通道51与第一透光通道31相对应设置。

同样的，利用光刻工艺，在透光基板2的另一侧面上制作与第一遮光层3相对应的第二遮光层5，使得第二遮光层5形成有阵列分布的第二透光通道51，每个第二透光通道51形成为尺寸相同的圆柱形结构，在垂直于透光基板2表面的方向上，每个第二透光通道51与每个第一透光通道31均一一对应，且第二透光通道51的孔径与第一透光通道31的孔径相同。也就是说，当透光基板2通过胶层固定于芯片功能面上方时，第一透光通道31在芯片功能面上的投影区域与第二透光通道51在芯片功能面上的投影区域完全重合。

第一遮光层3和第二遮光层5的制作材料为不透光胶体或不透光金属材料。

当然，本发明不限制制作形成第一遮光层3和第二遮光层5的步骤顺序，可根据实际工艺情况进行调整。

如图5所示，提供芯片1，这里用到的芯片1为已经进行布线加工后的芯片，即该芯片1的非功能面已经制作形成有凹槽和再布线层，形成的再布线层电连接至芯片1功能面上的焊垫12。

进一步的，于芯片1功能面的周边区域处形成第二胶层42，使得第二胶层42覆盖芯片1功能面上的焊垫12。

这里，第一胶层41和第二胶层42可选用相同的胶体材料或不同的胶体材料，本发明对此不作限制。

本发明对第二胶层42的形成厚度不作限制，保证透光基板通过第一胶层与第二胶层42连接后，第一遮光层3不会触碰、破坏芯片1功能面上的微透镜结构11。

如图6所示，将透光基板2下方的第一胶层41与芯片1上方的第二胶层42连接，使得透光基板2固定于芯片1功能面的上方，第一遮光层3面向芯片功能面上的微透镜结构11。

在本发明另一实施方式中，于第一胶层远离透光基板的一侧面形成第二胶层，并通过第二胶层连接芯片的非光接收区域，使得透光基板固定于芯片功能面上方。

进一步的，在图6形成结构的基础上对其进行塑封和制作焊球的工艺步骤，最终制作形成如图1所示的封装结构。

综上所述，本发明在透光基板上下两侧表面均设置遮光层，且该遮光层设置有多个透光通道，外界光线从透光基板进入，通过该透光通道入射至光接收区域，遮光层的设置可以吸收掉多余的散射光线，使得进入的外界光线能够垂直入射至光接收区域，避免散射光线对不同透光通道对应光接收区域之间的干扰。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种封装结构，其特征在于，包括：

芯片，所述芯片具有功能面及与所述功能面相背的非功能面，所述功能面上设置有光接收区域和围绕所述光接收区域的非光接收区域，所述光接收区域凸出于所述非光接收区域设置，其由连续分布的微透镜结构组成；

透光基板，所述透光基板通过一胶层设置于所述功能面侧，且所述透光基板在所述功能面上的投影区域覆盖所述光接收区域在所述功能面上的投影区域，所述胶层连接所述非光接收区域和所述透光基板朝向所述功能面的一侧面的周边区域；

第一遮光层，所述第一遮光层设置于所述透光基板朝向所述功能面的一侧面，其面向所述光接收区域设置并覆盖部分所述微透镜结构，且所述第一遮光层设置有多个第一透光通道，所述第一透光通道暴露出部分所述微透镜结构。

2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，多个所述第一透光通道呈阵列分布，所述第一透光通道为圆柱形结构。

3.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述第一遮光层朝向所述光接收区域的一侧面与其覆盖的所述微透镜结构顶部之间的垂直距离设置为0-5μm。

4.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述第一遮光层的制作材料为不透光胶体材料或不透光金属材料。

5.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述胶层包括第一胶层和第二胶层，所述第一胶层的厚度与所述第一遮光层的厚度相同，所述第二胶层的厚度为所述第一遮光层朝向所述光接收区域的一侧面与所述功能面之间的垂直距离。

6.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，还包括第二遮光层，所述第二遮光层设置于所述透光基板远离所述功能面的一侧面，且所述第二遮光层设置有多个第二透光通道，所述第二透光通道与所述第一透光通道相对应设置。

7.根据权利要求6所述的封装结构，其特征在于，所述第一透光通道在所述功能面上的投影区域与所述第二透光通道在所述功能面上的投影区域完全重合。

8.根据权利要求6所述的封装结构，其特征在于，所述第二遮光层的制作材料为不透光胶体材料或不透光金属材料。

9.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述非光接收区域设置有多个与所述光接收区域电性连接的焊垫；

所述非功能面设置有凹槽和再布线层，所述凹槽暴露出所述焊垫，所述再布线层延伸至所述凹槽内，并与所述焊垫电性连接；

所述再布线层在远离所述芯片的一侧面设置有与所述再布线层电性连接的导电连接件。

10.一种如权利要求1至9中任意一项所述的封装结构的制作方法，其特征在于，包括：

提供透光基板，于所述透光基板的一侧面部分区域制作第一遮光层，并使得所述第一遮光层形成多个第一透光通道；

提供芯片，所述芯片具有功能面及与所述功能面相背的非功能面，所述功能面设置有光接收区域和围绕所述光接收区域的非光接收区域，所述光接收区域凸出于所述非光接收区域设置，其由连续分布的微透镜结构组成；

于所述非光接收区域或所述透光基板形成有第一遮光层一侧面的周边区域形成一胶层；

将所述透光基板通过所述胶层固定于所述功能面上方，使得所述第一遮光层面向所述光接收区域并覆盖部分所述微透镜结构，且所述透光基板在所述功能面上的投影区域覆盖所述光接收区域在所述功能面上的投影区域。

11.根据权利要求10所述的封装结构的制作方法，其特征在于，所述封装方法还包括：

于所述透光基板的另一侧面制作形成第二遮光层，并使得所述第二遮光层形成多个第二透光通道，且所述第二透光通道与所述第一透光通道相对应设置；

当所述透光基板通过所述胶层固定于所述功能面上方时，所述第一透光通道在所述功能面上的投影区域与所述第二透光通道在所述功能面上的投影区域完全重合。

12.根据权利要求10所述的封装结构的制作方法，其特征在于，所述于所述非光接收区域或所述透光基板形成有第一遮光层一侧面的周边区域形成一胶层，具体包括：

在形成第一遮光层的同时，于所述透光基板一侧面的周边区域形成与所述第一遮光层厚度相同的第一胶层；

于所述第一胶层远离所述透光基板的一侧面形成第二胶层，并通过所述第二胶层连接所述非光接收区域，使得所述透光基板固定于所述功能面上方。