CN205050839U - 影像传感芯片封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种影像传感芯片封装结构，包括：基底，具有第一面以及与所述第一面相背的第二面；位于所述基底第一面的影像传感区以及焊垫；位于所述第二面并向所述第一表面延伸的开口，所述开口与所述焊垫对应并暴露出所述焊垫；包覆所述基底侧面的第一感光油墨；所述封装结构还包括第二感光油墨，所述第二感光油墨覆盖所述开口并在所述开口中形成空腔,有效避免第二感光油墨与开孔的底部接触，提升了影像传感芯片的封装良率，提高了影像传感芯片封装结构的信赖性。

Description

影像传感芯片封装结构

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及晶圆级半导体芯片的封装结构。

背景技术

现今主流的半导体芯片封装技术是晶圆级芯片尺寸封装技术(WaferLevelChipSizePackaging，WLCSP)，是对整片晶圆进行封装并测试后再切割得到单个成品芯片的技术。利用此种封装技术封装后的单个成品芯片尺寸与单个晶粒尺寸差不多，顺应了市场对微电子产品日益轻、小、短、薄化和低价化要求。晶圆级芯片尺寸封装技术是当前封装领域的热点和未来发展的趋势。

请参考图1，公开一种晶圆级影像传感芯片的封装结构，晶圆1与保护基板2对位压合，支撑单元3位于晶圆1与保护基板2之间使两者之间形成间隙，避免保护基板2与晶圆1直接接触，晶圆1包括多颗网格状排布的影像传感芯片10，影像传感芯片10包括影像传感区11以及焊垫12，多个支撑单元3网格状排布于保护基板2上且与影像传感芯片10对应，当保护基板2与晶圆1对位压合后，支撑单元3包围影像传感区11，晶圆1具有第一表面以及与所述第一表面相背的第二表面，影像传感区11以及焊垫12位于晶圆的第一表面侧。

为了实现焊垫12与其他电路电连接，在晶圆1的第二表面侧设置有朝向第一表面延伸的开孔22，开孔22与焊垫12对应且开孔22的底部暴露出焊垫12，在开孔22的侧壁设置有绝缘层23，绝缘层23上以及开孔22的底部设置有再布线层24，再布线层24与焊垫12电连接，焊球25与再布线层24电连接，通过焊球25电连接其他电路实现焊垫12与其他电路之间形成电连接。

为了便于将封装完成的影像传感芯片切割下来，于晶圆1的第二表面设置有朝向第一表面延伸的切割槽21。

在向晶圆1的第二表面排布焊球25之前，需要涂布防焊油墨26，通常在切割槽21以及开孔22中也填充了防焊油墨26以达到保护、绝缘的效果。

然而，由于防焊油墨26填满开孔22，在后续的回流焊以及信赖性测试中，防焊油墨26的热胀冷缩形成作用于再布线层24的力，在这种力的拉扯下，再布线层24容易与焊垫12脱离，导致不良，成为本领域技术人员噬待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是通过本实用新型提供新型的影像传感芯片封装结构，消除再布线层与焊垫脱离的情况，解决不良，提高影像传感芯片封装结构的信赖性。

为解决上述问题，本实用新型提供一种影像传感芯片封装结构，包括：基底，具有第一面以及与所述第一面相背的第二面；位于所述基底第一面的影像传感区以及焊垫；位于所述第二面并向所述第一表面延伸的开口，所述开口与所述焊垫对应并暴露出所述焊垫；包覆所述基底侧面的第一感光油墨；所述封装结构还包括第二感光油墨，所述第二感光油墨覆盖所述开口并在所述开口中形成空腔。

优选的，所述封装结构还包括：与所述基底第一面对位压合的保护基板；位于所述保护基板与所述基底之间的支撑单元，所述支撑单元包围所述影像传感区；所述第一感光油墨包覆部分所述支撑单元的侧面。

优选的，所述第一感光油墨的粘度小于第二感光油墨的粘度。

优选的，所述第一感光油墨的粘度小于8Kcps，所述第二感光油墨的粘度大于12Kcps。

优选的，所述封装结构还包括：位于所述开孔中的绝缘层；位于所述绝缘层上以及开孔底部的再布线层，所述再布线层与所述焊垫电连接；所述第二感光油墨覆盖所述再布线层，且在所述第二感光油墨上设置有通孔，所述通孔暴露出所述再布线层；通孔中设置有焊球，所述焊球与所述再布线层电连接。

优选的，所述绝缘层为有机绝缘层。

优选的，所述封装结构还包括：位于所述开孔中的绝缘层；位于所述绝缘层上以及开孔底部的再布线层，所述再布线层与所述焊垫电连接；所述第二感光油墨覆盖所述再布线层，且在所述第二感光油墨上设置有通孔，所述通孔暴露出所述再布线层；通孔中设置有焊球，所述焊球与所述再布线层电连接；对应焊球位置，位于绝缘层与再布线层之间的缓冲层。

优选的，所述绝缘层为二氧化硅绝缘层。

优选的，所述缓冲层为光阻缓冲层。

优选的，所述第一感光油墨覆盖包覆所述基底靠近第一面的部分侧壁，所述第二感光油墨覆盖包覆所述基底靠近第二面的部分侧壁。

本实用新型的有益效果是在开孔中形成空腔，有效避免了再布线层与焊垫脱离的情况，提升了影像传感芯片的封装良率，提高了影像传感芯片封装结构的信赖性。

附图说明

图1为现有技术中晶圆级影像传感芯片的封装结构示意图；

图2晶圆级影像传感芯片的结构示意图；

图3为晶圆级影像传感芯片封装结构的剖面示意图；

图4至图12为本实用新型晶圆级影像传感芯片封装方法的示意图；

图13为本实用新型单颗影像传感芯片封装结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

现有技术中防焊油墨填充开孔，使得防焊油墨与再布线层完全接触，导致在后续的回流焊以及信赖性测试中，防焊油墨的收缩膨胀形成的力拉扯再布线层，容易使再布线层与焊垫脱离。

为解决上述问题，本实用新型通过在开孔中形成空腔，使防焊油墨不与开孔底部的布线层接触，能够有效防止再布线层与焊垫脱离。

请参考图2，为晶圆级影像传感芯片的结构示意图，晶圆100具有多颗网格排布的影像传感芯片110，在影像传感芯片110之间预留有空隙，后续完成封装工艺以及测试之后，沿空隙分离影像传感芯片。

每一影像传感芯片110具有影像传感区111以及多个焊垫112，焊垫112位于影像传感区111的侧边且与影像传感区111位于晶元100的同一表面侧。

请参考图3，为本实用新型一实施例晶圆级影像传感芯片封装结构的剖面示意图。保护基板200的其中一面设置有网格排布的多个支撑单元210，当晶圆100与保护基板200对位压合后，支撑单元210位于晶圆100与保护基板200之间使两者之间形成间隙，且支撑单元210与影像传感芯片110一一对应，支撑单元210包围影像传感区111。

晶圆100具有第一表面101以及与第一表面101相背的第二表面102，影像传感区111以及焊垫112位于第一表面101侧，在晶圆的第二表面102具有朝向第一表面101延伸的切割槽103以及开孔113，每一开孔113与每一焊垫112的位置对应，且开孔113的底部暴露出焊垫112。

利用再布线层115以及焊球116方便焊垫112与其他线路连接，具体的，开孔113的侧壁以及晶圆100的第二表面102具有绝缘层114，在绝缘层114上以及开孔113的底部形成再布线层115，再布线层115与焊垫112电连接，且在晶圆100的第二表面102上设置有焊球116，焊球116与再布线层115电连接，通过焊球116电连接其他电路实现焊垫112与其他电路之间形成电连接。

切割槽103内填充有第一感光油墨117，第二感光油墨118覆盖开口113且在开口113中形成空腔119，第二感光油墨118上具有通孔，通孔暴露出再布线层115，焊球116位于通孔内并与再布线层115电连接。

于本实施例中，参阅图3，第一感光油墨117部分溢出切割槽103，当然，本实用新型不限定第一感光油墨117必须充满或者溢出切割槽103，第一感光油墨117填充切割槽103的下半部分，第二感光油墨118填充切割槽103的上半部分并覆盖切割槽103。本实用新型中的第一感光油墨填充切割槽应理解为第一感光油墨至少填充切割槽的下半部分，而不限定必须充满或者溢出切割槽。

对应的，为了在开孔113中形成空腔119，具体的封装工艺如下。

提供晶圆100，晶圆100的结构示意图请参考图1；

提供保护基板200，在保护基板200的其中一面有网格排布的多个支撑单元210，于本实施例中，支撑单元210的材质为感光油墨，通过曝光显影的方式形成于保护基板200的其中一面。

请参考图4，将晶圆100与保护基板200对位压合，利用粘合胶将晶圆100与保护基板200粘合，支撑单元210位于晶圆100与保护基板200之间，三者包围形成多个网格排布的密封空间。每一密封空间对应一个影像传感芯片110，支撑单元210包围影像传感芯片110的影像传感区111。

请参考图5，对晶圆100的第二表面102进行研磨减薄。减薄前晶圆100的厚度为D，减薄后晶圆100的厚度为d。

请参考图6，利用刻蚀工艺在晶圆100的第二表面102刻蚀出朝向晶圆100第一表面101的预切割槽103’以及开孔113。开孔113底部暴露出焊垫112。于本实施例中，预切割槽103’与开孔113的深度相同。当然，于此步骤中也可以仅仅刻蚀出开孔113而不刻蚀出预切割槽103’。

请参考图7，从晶圆100的第二表面102朝向第一表面101的方向，利用切刀沿预切割槽103’切割，直至切透晶圆100的第一表面101形成切割槽103，即切刀切入支撑单元210一部分。由于晶圆100的材质较脆，韧性、延展性较差，切刀采用硬度较大的刀，如金属刀。

请参考图8(a)，在晶圆100的第二表面102、开孔113的侧壁和底部以及切割槽103的内壁形成绝缘层114，于本实施例中，绝缘层114为有机绝缘材料，具有绝缘以及一定的柔性，采用喷涂或者旋涂工艺形成绝缘层114，然后通过镭射或者曝光显影的方式暴露出焊垫112。

请参考图8(b)，也可以在晶圆100的第二表面102、开孔113的侧壁和底部以及切割槽103的内壁沉积绝缘层114’，绝缘层114’的材质为无机材料，通常为二氧化硅。由于二氧化硅抗冲击能力不如有机绝缘材料114，还需要通过曝光显影工艺在晶圆101的第二表面形成缓冲层1140以方便后续上焊球，然后采用刻蚀工艺刻蚀掉开孔113底部的绝缘层露出焊垫112。

请参考图9，在绝缘层114(或者绝缘层114’)上形成再布线层115，再布线层115与焊垫112电连接。

本实用新型关键要在切割槽103充满感光油墨，而在开孔113中形成空腔119使感光油墨不接触开孔113底部，避免感光油墨充满开孔113。关键工艺如下。

请参考图10，在切割槽103中填充第一感光油墨117，于本实施例中，通过旋涂工艺从晶圆100的第二表面102整面旋涂第一感光油墨117，再采用曝光显影工艺将切割槽103区域以外的第一感光油墨117去除。

为了保证第一感光油墨117至少充满切割槽103的下半部分，可以采用粘度较低的感光油墨或者降低旋涂工艺中的旋涂速率，使第一感光油墨充分填充至切割槽103的底部。通过添加稀释剂可以降低感光油墨的粘度，优选的，第一感光油墨117的粘度小于8Kcps。

请参考图11，在晶圆100的第二表面102涂布第二感光油墨118，使第二感光油墨118覆盖开孔113并在开孔113中形成空腔119。第二感光油墨118形成阻焊层，方便后续上焊球工艺，起阻焊、保护芯片的作用。

为了方便后续上焊球，需要在第二感光油墨118对应再布线层115的位置形成通孔，具体的，通过从晶圆100第二表面102整面涂布第二感光油墨118，再固化、曝光显影工艺形成通孔，通孔暴露出再布线层115。当然，也可以通过丝网印刷的方式将第二感光油118墨涂布至晶圆100的第二表面102且形成暴露再布线层115的通孔。

为了保证在开孔113中形成空腔119，可以采用粘度较高的感光油墨或者提高旋涂第二感光油墨118的旋涂速率，使第二感光油墨118无法填充开孔113的底部而只是覆盖在开孔113的上半部分。优选的，第二感光油墨118的粘度大于12Kcps。

优选的，旋涂第一感光油墨117的旋涂速率小于旋涂第二感光油墨118的旋涂速率。

优选的，第一感光油墨117的粘度小于第二感光油墨118的粘度。

请参考图12，采用上焊球工艺，在通孔中形成焊球116使焊球116与再布线层电连接。

最后，沿切割槽103从晶圆100的第二表面102朝向晶圆100的第一表面101切割晶圆100以及保护基板200，得到单颗的影像传感芯片封装结构。

请参考图13，单颗影像传感芯片封装结构300包括从晶圆100上切割得到的基底310，其具有第一面301以及与第一面301相背的第二面302，影像传感区111以及焊垫112位于第一面301，开口113以及焊球116位于第二面302，基底310的侧壁被感光油墨包覆。

于本实施例中，基底310的侧壁被第一感光油墨117完全包覆，当然，基底310的侧壁靠近第二面302的部分侧壁也可以由第二感光油墨118覆盖包覆，即第一感光油墨117包覆部分支撑单元210的侧壁以及基底靠近基底第一面301的部分基底侧壁，基底靠近第二面302的部分侧壁由第二感光油墨118覆盖包覆。

当绝缘层114为有机绝缘材料时，再布线层115与绝缘层114之间对应焊球116的位置可以不设置缓冲层1140。

当绝缘层114’为无机材料时，再布线层115与绝缘层114之间对应焊球116的位置设置有缓冲层1140，缓冲层1140为光阻材料，可以采用曝光显影工艺形成。

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实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种影像传感芯片封装结构，包括：

基底，具有第一面以及与所述第一面相背的第二面；

位于所述基底第一面的影像传感区以及焊垫；

位于所述第二面并向所述第一表面延伸的开口，所述开口与所述焊垫对应并暴露出所述焊垫；

包覆所述基底侧面的第一感光油墨；

其特征在于：

所述封装结构还包括第二感光油墨，所述第二感光油墨覆盖所述开口并在所述开口中形成空腔。

2.根据权利要求1所述的影像传感芯片封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括：

与所述基底第一面对位压合的保护基板；

位于所述保护基板与所述基底之间的支撑单元，所述支撑单元包围所述影像传感区；

所述第一感光油墨包覆部分所述支撑单元的侧面。

3.根据权利要求1所述的影像传感芯片封装结构，其特征在于，所述第一感光油墨的粘度小于第二感光油墨的粘度。

4.根据权利要求3所述的影像传感芯片封装结构，其特征在于，所述第一感光油墨的粘度小于8Kcps，所述第二感光油墨的粘度大于12Kcps。

5.根据权利要求1所述的影像传感芯片封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括：

位于所述开孔中的绝缘层；

位于所述绝缘层上以及开孔底部的再布线层，所述再布线层与所述焊垫电连接；

所述第二感光油墨覆盖所述再布线层，且在所述第二感光油墨上设置有通孔，所述通孔暴露出所述再布线层；

通孔中设置有焊球，所述焊球与所述再布线层电连接。

6.根据权利要求5所述的影像传感芯片封装结构，其特征在于，所述绝缘层为有机绝缘层。

7.根据权利要求1所述的影像传感芯片封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括：

位于所述开孔中的绝缘层；

位于所述绝缘层上以及开孔底部的再布线层，所述再布线层与所述焊垫电连接；

所述第二感光油墨覆盖所述再布线层，且在所述第二感光油墨上设置有通孔，所述通孔暴露出所述再布线层；

通孔中设置有焊球，所述焊球与所述再布线层电连接；

对应焊球位置，位于绝缘层与再布线层之间的缓冲层。

8.根据权利要求7所述的影像传感芯片封装结构，其特征在于，所述绝缘层为二氧化硅绝缘层。

9.根据权利要求7所述的影像传感芯片封装结构，其特征在于，所述缓冲层为光阻缓冲层。

10.根据权利要求1所述的影像传感芯片封装结构，其特征在于，所述第一感光油墨覆盖包覆所述基底靠近第一面的部分侧壁，所述第二感光油墨覆盖包覆所述基底靠近第二面的部分侧壁。