CN205133145U - 转移芯片贴装应力的封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种转移芯片贴装应力的封装结构，包括功能芯片及与其基底材质相同的盖板，功能芯片的功能面具有功能区及位于功能区周边的若干导电焊垫；盖板具有带空腔的第一表面及与它相对的第二表面，盖板的第一表面与功能芯片的功能面粘结；盖板的第二表面重布线形成延伸至导电焊垫的金属线路层，且金属线路不延伸到切割道位置；本实用新型通过将之前在芯片背部布线的设计结构改为正面布线的设计结构，减少了背部操作产生的应力对芯片功能区的影响，采用与功能芯片基底材质相同的材料作为盖板，并在其上布线，避免了盖板与芯片间热膨胀系数失配的问题，封装工艺步骤简单。

Description

转移芯片贴装应力的封装结构

技术领域

本实用新型涉及一种晶圆级芯片封装，尤其涉及一种转移芯片贴装应力的封装结构。

背景技术

微电子机械系统(MEMS:MicroElectroMechanicalSystems)是自上个世纪80年代以来发展起来的一种新型多学科交叉的前沿技术，它融合了微电子学与微机械学，将集成电路制造工艺中的硅微细加工技术和机械工业中的微机械加工技术结合起来，制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统。MEMS由于其微型化的优势，在电子、汽车、机电、传感器、军事等领域有着广阔的应用前景，目前已商业化的MEMS器件包括惯性器件(陀螺仪、加速度计等)、RF器件、压力传感器、麦克风、Micro-mirror等。

经过几十年的技术发展，一些需求较多的MEMS芯片已经相当成熟，但是由于MEMS器件特有的可动/敏感结构对封装提出了更高的要求，需要减少封装工艺对待封装芯片带来的影响，尽量降低热机械应力；同时MEMS器件的多样性也使相应封装技术的开发面临诸多挑战，如气密性/充特殊气体、高真空度并长时间保持、零外界应力传递、与外部环境连通等等。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提出一种转移芯片贴装应力的封装结构，通过将之前在芯片背部布线的设计结构改为正面布线的设计结构，减少了背部操作产生的应力对芯片功能区的影响，采用与功能芯片基底材质相同的材料的作为盖板，并在其上布线，避免了盖板与芯片间热膨胀系数失配的问题，封装工艺步骤简单。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种转移芯片贴装应力的封装结构，包括一功能芯片和一盖板，所述功能芯片的正面为功能面，所述功能面具有功能区和位于该功能区周围的若干导电焊垫，所述盖板具有第一表面和与其相对的第二表面；所述盖板的第一表面与所述功能芯片的功能面键合在一起；所述第二表面上有向第一表面延伸的第一开口，所述盖板的第二表面上及所述第一开口侧壁及底部依次铺设有绝缘层、金属线路层，所述绝缘层暴露出所述导电焊垫，所述金属线路层由所述导电焊垫引出至所述盖板的第二表面。

作为本实用新型的进一步改进，所述盖板的材质与所述功能芯片的基底材质相同。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一开口底部的所述金属线路层的金属线路未延伸到功能芯片的切割道位置。

作为本实用新型的进一步改进，所述功能芯片是MEMS芯片。

作为本实用新型的进一步改进，位于所述第二表面上的所述金属线路层上留有焊盘，所述金属线路层上铺设有保护层，所述保护层在该金属线路层留有焊盘的位置形成有第二开口，所述第二开口内形成有连接焊盘的焊球。

作为本实用新型的进一步改进，在所述盖板的第一表面制作有正对所述功能芯片的功能区的空腔，且该空腔的尺寸大于所述功能芯片的功能区的大小。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供一种转移芯片贴装应力的封装结构，其互连线是从盖板上而不是从功能芯片的基材上引出，将之前在芯片背部布线的设计结构改为正面布线的设计结构，减少了背部操作产生的应力对芯片功能区的影响，这就大大降低了应力对器件性能的影响；采用与功能芯片材质相同的盖板，并在其上重布线，降低了传统的与玻璃键合时热膨胀系数过大的问题；盖板上设有空腔这对芯片功能区有很好的保护作用；金属线路层未延伸到切割道位置，起到芯片侧边包封的作用。

附图说明

图1为本实用新型中盖板结构示意图；

图2为本实用新型中功能芯片结构示意图；

图3为本实用新型中盖板与功能芯片键合示意图；

图4为本实用新型中使导电焊垫露出的开槽和开孔示意图；

图5为本实用新型中绝缘和光刻示意图；

图6为本实用新型中盖板第二表面布线示意图；

图7为本实用新型转移芯片贴装应力的封装结构的示意图。

结合附图，作以下说明：

1——盖板101——第一表面

102——第二表面103——第一开口

104——空腔2——功能芯片

201——导电焊垫202——功能区

203—功能面204——非功能面

3——黏合剂4——绝缘层

5—金属线路层6——保护层

7——焊球

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明，其目的仅在于更好理解本实用新型的内容而非限制本实用新型的保护范围。为方便说明，实施例附图的结构中各组成部分未按正常比例缩放，故不代表实施例中各结构的实际相对大小。

如图7所示，一种转移芯片贴装应力的封装结构，包括一功能芯片2和一盖板1，所述功能芯片的正面为功能面，所述功能面具有功能区202和位于该功能区周围的若干导电焊垫201，所述盖板具有第一表面101和与其相对的第二表面102；所述盖板的第一表面与所述功能芯片的功能面键合在一起；所述第二表面上形成有第一开口103，所述盖板的第二表面上及所述第一开口内依次铺设有绝缘层4、金属线路层5，所述绝缘层暴露出所述导电焊垫，所述金属线路层由所述导电焊垫引出至所述盖板的第二表面。这样，互连线是从盖板上而不是从功能芯片的基材背部引出，将之前在芯片背部布线的设计结构改为正面布线的设计结构，减少了背部操作产生的应力对芯片功能区的影响，这就大大降低了应力对器件性能的影响。

优选的，所述盖板的材质与所述功能芯片的基底材质相同。采用与功能芯片材质相同的盖板，并在其上重布线，可以降低传统的与玻璃键合时热膨胀系数过大的问题。

优选的，所述第一开口底部的所述金属线路未延伸到功能芯片的切割道位置。这样，通过将金属线路层设计成未延伸到切割道位置，可以起到芯片侧边包封的作用。

优选的，所述功能芯片是MEMS芯片。

优选的，位于所述第二表面上的所述金属线路层上留有焊盘，所述金属线路层上铺设有保护层，所述保护层在该金属线路层留有焊盘的位置形成有第二开口，所述第二开口内形成有连接焊盘的焊球。

优选的，在所述盖板的第一表面中部制作有正对所述功能芯片的功能区的空腔104，且该空腔的尺寸大于所述功能芯片的功能区的大小。通过在盖板上设置空腔，可以对芯片的功能区起到很好的保护作用。

以下结合图1到图7说明本实用新型实施例转移芯片贴装应力的封装结构的制作方法。

步骤1.提供一包含若干功能芯片的晶片，所述晶片的正面为功能芯片的功能面，每个功能芯片的功能面上具有功能区及位于功能区周围的若干导电焊垫，各功能芯片之间具有切割道；图2为单个功能芯片的结构示意图，功能芯片具有功能面203和与其相对的非功能面204，其中功能面含有功能区202和位于功能区周围的若干导电焊垫201。晶片由若干个图2所示功能芯片阵列组成，未显示。

步骤2.选取与所述晶片的基底材质相同的盖板，所述盖板具有第一表面和与其相对的第二表面；优选的，在所述盖板的第一表面制作有正对每个功能芯片的功能区的空腔，且该空腔的尺寸大于对应功能芯片的功能区的大小。图1显示了对应单个功能芯片的盖板的结构示意图，其中，盖板具有第一表面101和与其相对的第二表面102，该盖板1与功能芯片的基底材质相同，且盖板的第一表面中部形成有一空腔104，该空腔大小不小于与其键合的功能芯片功能区的大小。

步骤3.将所述盖板的第一表面与所述晶片的正面键合在一起，使盖板第一表面的每个空腔正对其对应的功能芯片的功能区。图3显示了单个功能芯片与盖板键合后的结构示意图，其中，盖板与功能芯片通过黏合剂3粘合在一起，具体键合时，黏合剂可以涂布在盖板的第一表面102上，也可以涂布在功能芯片的功能面203上，或者两者都涂有黏合剂。

步骤4.在所述第二表面上制作向第一表面延伸的第一开口，并使所述第一开口暴露所述导电焊垫；可选的，第一开口的结构为槽、孔或者两者的组合，通过一定工艺使功能芯片的导电焊垫暴露出来，作为一种优选实施例，可以利用半切加光刻工艺使功能芯片2上的导电焊垫201的上部露出来，参见图4，也可以采用其他工艺使导电焊垫露出来，这不限定本专利的保护范围。

步骤5.如图5所示，在所述第二表面及所述第一开口内铺设一层绝缘层4。

步骤6.如图5所示，通过刻蚀工艺和打孔去除所述第一开口底部的绝缘层，暴露所述导电焊垫201；

步骤7.如图6所示，在绝缘层上电连接所述导电焊垫的金属线路层5，位于所述第二表面上的所述金属线路层上留有焊盘；金属线路层5的形成过程通常为，先整面铺设金属种子层，以光刻工艺形成预设图案，然后通过刻蚀制程形成金属线路，后续再电镀其他金属。优选的，位于第一开口底部的金属线路层的金属线路未延伸到功能芯片的切割道位置。

步骤8.如图7所示，在所述金属线路层上覆盖一层保护层，所述保护层在该金属线路层留有焊盘的位置形成有第二开口，所述第二开口内形成有连接焊盘的焊球；

步骤9.沿切割道切割晶片，形成单颗芯片封装体，参见图7。本实施例中，所述功能芯片为MEMS芯片。

综上，本实用新型提供了一种转移芯片贴装应力的封装结构及其制作方法，首先，选取与功能芯片(MEMS芯片)基底材质相同的盖板，在盖板上制作空腔使其尺寸不小于芯片的功能区尺寸；其次，盖板具有含空腔的第一表面和与其相对的第二表面，使其第一表面与功能芯片的功能区通过粘合剂或其它方式进行键合，并从盖板的第二表面开槽或孔或两者结合从而使功能芯片的导电焊垫露出，此时不能将导电焊垫切穿；接着，进行与其他封装结构类似的制程，与其它制成不同的是，本实用新型制成是从功能芯片的正面引线并在盖板上进行重布线和植焊球的操作；最后，进行切割即可形成单颗芯片封装体。综上所述，首先，本实用新型封装结构及制作方法的互连线是从盖板上而不是从功能芯片的基材上引出，将之前在芯片背部布线的设计结构改为正面布线的设计结构，减少了背部操作产生的应力对芯片功能区的影响，这就大大降低了应力对器件性能的影响；其次，采用与功能芯片材质相同的盖板，并在其上重布线，降低了传统的与玻璃键合时热膨胀系数过大的问题；再次，盖板上设有空腔这对芯片功能区有很好的保护作用；最后，金属线路层未延伸到切割道位置，起到芯片侧边包封的作用。

以上实施例是参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细说明。本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本实用新型的实质的情况下，都落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种转移芯片贴装应力的封装结构，其特征在于，包括一功能芯片(2)和一盖板(1)，所述功能芯片的正面为功能面，所述功能面具有功能区(202)和位于该功能区周围的若干导电焊垫(201)，所述盖板具有第一表面(101)和与其相对的第二表面(102)；所述盖板的第一表面与所述功能芯片的功能面键合在一起；所述第二表面上有向第一表面延伸的第一开口(103)，所述盖板的第二表面上及所述第一开口侧壁及底部依次铺设有绝缘层(4)、金属线路层(5)，所述绝缘层暴露出所述导电焊垫，所述金属线路层由所述导电焊垫引出至所述盖板的第二表面。

2.根据权利要求1所述的转移芯片贴装应力的封装结构，其特征在于：所述盖板的材质与所述功能芯片的基底材质相同。

3.根据权利要求1所述的转移芯片贴装应力的封装结构，其特征在于：所述第一开口底部的所述金属线路层的金属线路未延伸到所述功能芯片的切割道位置。

4.根据权利要求1所述的转移芯片贴装应力的封装结构，其特征在于：所述功能芯片是MEMS芯片。

5.根据权利要求1所述的转移芯片贴装应力的封装结构，其特征在于：位于所述第二表面上的所述金属线路层上留有焊盘，所述金属线路层上铺设有保护层，所述保护层在该金属线路层留有焊盘的位置形成有第二开口，所述第二开口内形成有连接焊盘的焊球。

6.根据权利要求1所述的转移芯片贴装应力的封装结构，其特征在于：在所述盖板的第一表面制作有正对所述功能芯片的功能区的空腔(104)，且该空腔的尺寸大于所述功能芯片的功能区的大小。