一种指纹识别封装及其形成方法
技术领域
本发明涉及半导体封装领域,特别是涉及一种指纹识别封装及其形成方法。
背景技术
随着半导体技术的不断的发展,集成电路的功能也越来越强、性能和集成度也越来越高,以及新型的集成电路出现,封装技术在集成电路产品中扮演着越来越重要的角色,在整个电子系统的价值中所占
的比例越来越大。同时,随着集成电路特征尺寸达到纳米级,封装也向更高密度的方向发展。其中,指纹识别技术是目前最成熟且价格便宜的生物特征识别技术。目前来说,指纹识别的技术应用最为广泛,例如笔记本电脑、超级笔记本电脑、平板电脑、手机、个人数字助理设备、汽车、门禁、考勤系统、支付等设备都可应用指纹识别的技术。而现有的指纹识别封装中,通常是直接在线路板上设置一指纹识别芯片,进而设置一封装层封装该指纹识别芯片。然而现有的指纹识别封装中,封装层容易剥离,进而会导致湿气入侵,进而造成指纹识别芯片损坏。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足,提供一种指纹识别封装及其形成方法。
为实现上述目的,本发明提出的一种指纹识别封装的形成方法,包括以下步骤:
(1)提供一第一承载基板,在所述承载基板上制作第一保护层,在所述第一保护层上形成第一导电线路层,接着在所述第一导电线路层上形成第二保护层,接着对所述第二保护层进行图案化以形成多个开孔,所述多个开口暴露出所述第一导电线路层的多个部分,所述第一、第二保护层不覆盖所述第一承载基板的四周边缘区域。
(2)提供一指纹识别芯片,所述指纹识别芯片具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面,在所述指纹识别芯片的第一表面上设置指纹识别功能区以及多个焊垫,接着在所述指纹识别芯片的第二表面的四个角落处均设置一第一凹槽。
(3)接着在所述第一导电布线层上形成第一导电柱和第二导电柱,接着通过所述第一导电柱将所述指纹识别芯片的多个焊垫接合至所述第一导电线路层。
(4)接着在所述第一承载基板上形成第一封装层,所述第一封装层覆盖所述指纹识别芯片且部分嵌入所述第一凹槽中,所述第一封装层覆盖所述导电柱、所述第一、第二保护层以及所述第一承载基板的四周边缘区域,以使得所述第一封装层覆盖所述第一、第二保护层的侧壁且不覆盖所述第一承载基板的侧壁,以形成第一封装元件。
(5)提供一导电基板,在所述导电基板的上表面的四个角落处均形成一第二凹槽,接着将所述步骤(4)形成的所述第一封装元件接合至所述导电基板,使得所述指纹识别芯片通过所述第二导电柱与所述导电基板电连接,接着去除所述第一承载基板。
(6)接着在所述导电基板上形成第二封装层,所述第二封装层覆盖所述第一封装层、所述第一保护层、所述导电基板的上表面以及所述导电基板的侧壁,使得所述第二封装层的一部分嵌入到所述第二凹槽中。
优选的,所述第一保护层和所述第二保护层与所述指纹识别芯片的所述指纹识别功能区垂直对应的区域包括连续的电介质材料,且在所述指纹识别芯片的所述指纹识别功能区垂直对应的区域不包含所述第一导电线路层,以作为所述指纹识别芯片的辨识口。
优选的,所述电介质材料包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、环氧树脂、聚酰亚胺、硅胶、磷硅玻璃、丙烯酸树脂中的一种或两种以上组合,所述第一导电线路层的材料包括镍、铜、铝、钯、金、银、钛中的一种或两种以上组合。
优选的,所述第一凹槽的深度与所述指纹识别芯片的厚度的比值为0.45-0.75,所述第二凹槽的深度与所述导电基板的厚度的比值为0.3-0.6。
优选的,所述导电柱为焊料柱,或者所述导电柱为铜柱以及位于所述铜柱上的焊料球。
优选的,所述导电柱的制备方法包括以下步骤:当所述导电柱为焊料柱时,通过印刷法于所述第一导电布线层上形成所述焊料柱,接着通过高温回流工艺形成所述导电柱;当所述导电柱为铜柱以及位于所述铜柱上的焊料球时,通过电镀工艺或蒸镀工艺于所述第一导电布线层上形成铜柱,接着在所述铜柱上印刷焊料球,接着通过高温回流工艺形成所述导电柱。
优选的,所述第一封装层的材料包括环氧树脂以及导热填料,所述第二封装层的材料为环氧树脂。
本发明还提出一种指纹识别封装,其采用上述方法形成的。
本发明与现有技术相比具有下列优点:
本发明的指纹识别封装的形成过程中,通过在指纹识别芯片的第二表面的四个角落处均设置一第一凹槽,进而设置第一封装层以嵌入所述第一凹槽中,进而使得第一封装层覆盖所述第一、第二保护层的侧壁且不覆盖所述第一承载基板的侧壁,上述工艺布置的设置可以确保第一封装层与指纹识别芯片以及第一、第二保护层之间的接合稳固性。且通过在导电基板的上表面的四个角落处均形成一第二凹槽,进而将第一封装元件接合至所述导电基板,在所述导电基板上形成第二封装层,所述第二封装层覆盖所述第一封装层、所述第一保护层、所述导电基板的上表面以及所述导电基板的侧壁,使得所述第二封装层的一部分嵌入到所述第二凹槽中,与常规的指纹识别封装相比,本发明的指纹识别封装具有更优异的密封性能和稳固性,可以有效避免潮气或其他杂质影响指纹识别芯片的性能。
附图说明
图1-图6为本发明实施例中指纹识别封装的各形成工序的结构示意图。
具体实施方式
要了解的是以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例,以实施提供的主体的不同部件。以下叙述各个构件及其排列方式的特定范例,以求简化公开内容的说明。当然,这些仅为范例并非用以限定本公开。例如,以下的公开内容叙述了将一第一部件形成于一第二部件之上或上方,即表示其包含了所形成的上述第一部件与上述第二部件是直接接触的实施例,亦包含了尚可将附加的部件形成于上述第一部件与上述第二部件之间,而使上述第一部件与上述第二部件可能未直接接触的实施例。另外,公开内容中不同范例可能使用重复的参考符号及/或用字。这些重复符号或用字是为了简化与清晰的目的,并
非用以限定各个实施例及/或所述外观结构之间的关系。
再者,为了方便描述附图中一元件或部件与另一(多个)元件或(多个)部件的关系,可使用空间相关用语,例如“在...之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”及类似的用语。除了附图所绘示的方位之外,空间相关用语也涵盖装置在使用或操作中的不同方位。所述装置也可被另外定位(例如,旋转90度或者位于其他方位),并对应地解读所使用的空间相关用语的描述。
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
请参阅图1~图6。需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1~图6所示,本实施例提供一种指纹识别封装及其形成方法。
在具体的实施中,本发明提出的一种指纹识别封装的形成方法,包括以下步骤:
如图1所示,首先进行步骤(1),提供一第一承载基板11,在所述承载基板11上制作第一保护层12,在所述第一保护层12上形成第一导电线路层13,接着在所述第一导电线路层13上形成第二保护层14,接着对所述第二保护层14进行图案化以形成多个开孔,所述多个开口暴露出所述第一导电线路层14的多个部分,所述第一、第二保护层12和14不覆盖所述第一承载基板的四周边缘区域。
在具体的实施例中,所述第一承载基板11可以是玻璃基底、陶瓷基底、硅基底、塑料基底的一种,在制备第一保护层12之前,可以在所述第一承载基板上先制备一缓冲介质层,所述缓冲介质层可以是无机材料或有机材料,进而可以确保高质量的第一保护层12的形成。
在具体的实施例中,所述第一保护层12和所述第二保护层14与后续形成的所述指纹识别芯片的所述指纹识别功能区垂直对应的区域包括连续的电介质材料,且在所述指纹识别芯片的所述指纹识别功能区垂直对应的区域不包含所述第一导电线路层13,以作为所述指纹识别芯片的辨识口,上述结构的设置可以有效避免第一导电线路层13影响指纹识别芯片识别指纹,进而可以确保该指纹识别封装的识别灵敏度。
在具体的实施例中,所述电介质材料包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、环氧树脂、聚酰亚胺、硅胶、磷硅玻璃、丙烯酸树脂中的一种或两种以上组合,所述第一导电线路层13的材料包括镍、铜、铝、钯、金、银、钛中的一种或两种以上组合,在本实施例中,所述第一保护层12和所述第二保护层14中的电介质材料为氮化硅,且通过等离子体增强化学气相沉积法形成,所述第一导电线路层的材料可以具体为铜或铜铝合金,具体的,可以采用化学气相沉积工艺、蒸镀工艺、溅射工艺、电镀工艺或化学镀工艺在所述第一保护层12的表面形成一金属层,并对所述金属层进行图案化刻蚀以得到所述第一导电线路层13。
在具体的实施例中,所述第一、第二保护层12和14不覆盖所述第一承载基板的四周边缘区域,使得所述第一、第二保护层12和14的长度和宽度与所述第一承载基板的长度和宽度的比值均为0.7-0.9,更优选的比值为0.8,且所述第一承载基板的相对裸露的边缘区域的尺寸是相同的,进而在后续形成第一封装层时,可以使得其充分包裹所述第一、第二保护层12和14的侧面。
如图2所示,接着进行步骤(2),提供一指纹识别芯片2,所述指纹识别芯片2具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面,在所述指纹识别芯片2的第一表面上设置指纹识别功能区以及多个焊垫,接着在所述指纹识别芯片2的第二表面的四个角落处均设置一第一凹槽21。
在具体的实施例中,可以设置一玻璃载板承载所述指纹识别芯片2,进而在所述玻璃载板上涂覆光刻胶层以覆盖所述指纹识别芯片2,然后通过曝光显影工艺以暴露所述指纹识别芯片2的第二表面的四个角落处的区域,进而通过湿法刻蚀或干法刻蚀以形成所述第一凹槽21,所述第一凹槽21的深度与所述指纹识别芯片2的厚度的比值优选为0.45-0.75,当第一凹槽21的深度与所述指纹识别芯片2的厚度的比值小于0.45时,第一凹槽21的深度不够深,则会导致后续形成的第一封装层与所述指纹识别芯片2之间的接合强度不够,当第一凹槽21的深度与所述指纹识别芯片2的厚度的比值大于0.75时,第一凹槽21的深度过深,则会导致在形成所述第一凹槽21时容易损坏所述指纹识别芯片2的指纹识别功能区损坏,进而导致成本增加。当所述第一凹槽21的深度与所述指纹识别芯片2的厚度的比值优选为0.45-0.75时,既可以确保第一封装层与所述指纹识别芯片2之间的接合强度,又可以避免损坏指纹识别芯片2,更优选的,所述第一凹槽21的深度与所述指纹识别芯片2的厚度的比值为0.6。
如图3所示,接着进行步骤(3),接着在所述第一导电布线层13上形成第一导电柱15和第二导电柱16,接着通过所述第一导电柱15将所述指纹识别芯片2的多个焊垫接合至所述第一导电线路层13。
在具体的实施例中,所述第一、第二导电柱15和16为焊料柱,或者所述第一、第二导电柱15和16为铜柱以及位于所述铜柱上的焊料球。
在具体的实施例中,所述第一、第二导电柱15和16的制备方法包括以下步骤:当所述所述第一、第二导电柱15和16为焊料柱时,通过印刷法于所述第一导电布线层上形成所述焊料柱,接着通过高温回流工艺形成所述第一、第二导电柱15和16;当所述第一、第二导电柱15和16为铜柱以及位于所述铜柱上的焊料球时,通过电镀工艺或蒸镀工艺于所述第一导电布线层13上形成铜柱,接着在所述铜柱上印刷焊料球,接着通过高温回流工艺形成所述第一、第二导电柱15和16。
在具体的实施例中,所述第一保护层12和所述第二保护层14与所述指纹识别芯片2的所述指纹识别功能区垂直对应的区域包括连续的电介质材料,且在所述指纹识别芯片2的所述指纹识别功能区垂直对应的区域不包含所述第一导电线路层13,以作为所述指纹识别芯片的辨识口。对于电容式的指纹识别芯片及超声波式的,尤其针对光学式的指纹识别芯片,所述辨识口的存在可以使得所述指纹识别芯片2获得良好的识别效果。
如图4所示,接着进行步骤(4),接着在所述第一承载基板11上形成第一封装层3,所述第一封装层3覆盖所述指纹识别芯片2且部分嵌入所述第一凹槽21中,所述第一封装层3覆盖所述第一、第二导电柱15和16、所述第一、第二保护层12和14以及所述第一承载基板11的四周边缘区域,以使得所述第一封装层3覆盖所述第一、第二保护层12和14的侧壁且不覆盖所述第一承载基板11的侧壁,以形成第一封装元件。
在具体的实施例中,采用点胶、模压、模塑、注塑的方式形成所述第一封装层3。所述第一封装层3的材料包括环氧树脂以及导热填料,所述导热填料为氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅或氧化镁,所述第一封装层3的存在一方面可以保护所述指纹识别芯片2,另一方面由于导热填料的存在,可以便于指纹识别芯片2散热。
如图5所示,接着进行步骤(5),提供一导电基板4,在所述导电基板4的上表面的四个角落处均形成一第二凹槽41,接着将所述步骤(4)形成的所述第一封装元件接合至所述导电基板4,使得所述指纹识别芯片2通过所述第二导电柱16与所述导电基板4电连接,接着去除所述第一承载基板11。
在具体的实施例中,通过湿法刻蚀或干法刻蚀以形成所述第二凹槽41,所述第二凹槽41的深度与所述导电基板4的厚度的比值优选为0.3-0.6,当第二凹槽41的深度与所述导电基板4的厚度的比值小于0.3时,第二凹槽41的深度不够深,则会导致后续形成的第二封装层与所述导电基板4之间的接合强度不够,当第二凹槽41的深度与所述导电基板4的厚度的比值大于6时,则容易造成导电基板4发生翘曲,更优选的,所述第二凹槽41的深度与所述导电基板4的厚度的比值优选为0.45。
如图6所示,接着进行步骤(6),接着在所述导电基板4上形成第二封装层5,所述第二封装层5覆盖所述第一封装层3、所述第一保护层12、所述导电基板4的上表面以及所述导电基板4的侧壁,使得所述第二封装层5的一部分嵌入到所述第二凹槽中。
在具体的实施例中,所述第二封装层5的材料为环氧树脂,由于所述第二封装层5不含有玻璃纤维等填料,进而所述第二封装层5中不会存在潮气入侵的路径,进而可以确保整个指纹识别封装的密封性能,通过两层封装结构的设置,使得本发明的指纹识别封装的综合性能优异。
如图6所示,本发明还提出一种指纹识别封装,其采用上述方法形成的。
在其他实施例中,本公开的实施例提供指纹识别封装的形成方法,包括以下步骤:(1)提供一第一承载基板,在所述承载基板上制作第一保护层,在所述第一保护层上形成第一导电线路层,接着在所述第一导电线路层上形成第二保护层,接着对所述第二保护层进行图案化以形成多个开孔,所述多个开口暴露出所述第一导电线路层的多个部分,所述第一、第二保护层不覆盖所述第一承载基板的四周边缘区域,(2)提供一指纹识别芯片,所述指纹识别芯片具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面,在所述指纹识别芯片的第一表面上设置指纹识别功能区以及多个焊垫,接着在所述指纹识别芯片的第二表面的四个角落处均设置一第一凹槽,(3)接着在所述第一导电布线层上形成第一导电柱和第二导电柱,接着通过所述第一导电柱将所述指纹识别芯片的多个焊垫接合至所述第一导电线路层,(4)接着在所述第一承载基板上形成第一封装层,所述第一封装层覆盖所述指纹识别芯片且部分嵌入所述第一凹槽中,所述第一封装层覆盖所述导电柱、所述第一、第二保护层以及所述第一承载基板的四周边缘区域,以使得所述第一封装层覆盖所述第一、第二保护层的侧壁且不覆盖所述第一承载基板的侧壁,以形成第一封装元件,(5)提供一导电基板,在所述导电基板的上表面的四个角落处均形成一第二凹槽,接着将所述步骤(4)形成的所述第一封装元件接合至所述导电基板,使得所述指纹识别芯片通过所述第二导电柱与所述导电基板电连接,接着去除所述第一承载基板,(6)接着在所述导电基板上形成第二封装层,所述第二封装层覆盖所述第一封装层、所述第一保护层、所述导电基板的上表面以及所述导电基板的侧壁,使得所述第二封装层的一部分嵌入到所述第二凹槽中。
在一些其他实施例中,上述方法还包含:所述第一保护层和所述第二保护层与所述指纹识别芯片的所述指纹识别功能区垂直对应的区域包括连续的电介质材料,且在所述指纹识别芯片的所述指纹识别功能区垂直对应的区域不包含所述第一导电线路层,以作为所述指纹识别芯片的辨识口。
在一些其他实施例中,上述方法还包含:所述电介质材料包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、环氧树脂、聚酰亚胺、硅胶、磷硅玻璃、丙烯酸树脂中的一种或两种以上组合,所述第一导电线路层的材料包括镍、铜、铝、钯、金、银、钛中的一种或两种以上组合。
在一些其他实施例中,上述方法还包含:所述第一凹槽的深度与所述指纹识别芯片的厚度的比值为0.45-0.75,所述第二凹槽的深度与所述导电基板的厚度的比值为0.3-0.6。
在一些其他实施例中,上述方法还包含:所述第一、第二导电柱为焊料柱,或者所述第一、第二导电柱为铜柱以及位于所述铜柱上的焊料球。
在一些其他实施例中,上述方法还包含:所述第一、第二导电柱的制备方法包括以下步骤:当所述第一、第二导电柱为焊料柱时,通过印刷法于所述第一导电布线层上形成所述焊料柱,接着通过高温回流工艺形成所述第一、第二导电柱;当所述第一、第二导电柱为铜柱以及位于所述铜柱上的焊料球时,通过电镀工艺或蒸镀工艺于所述第一导电布线层上形成铜柱,接着在所述铜柱上印刷焊料球,接着通过高温回流工艺形成所述第一、第二导电柱。
在一些其他实施例中,上述方法还包含:所述第一封装层的材料包括环氧树脂以及导热填料,所述第二封装层的材料为环氧树脂。
在一些其他实施例中,本发明还提出一种指纹识别封装,其采用上述方法形成的。
如上所述,本发明的指纹识别封装及其形成方法,具有以下有益效果:本发明的指纹识别封装的形成过程中,通过在指纹识别芯片的第二表面的四个角落处均设置一第一凹槽,进而设置第一封装层以嵌入所述第一凹槽中,进而使得第一封装层覆盖所述第一、第二保护层的侧壁且不覆盖所述第一承载基板的侧壁,上述工艺布置的设置可以确保第一封装层与指纹识别芯片以及第一、第二保护层之间的接合稳固性。且通过在导电基板的上表面的四个角落处均形成一第二凹槽,进而将第一封装元件接合至所述导电基板,在所述导电基板上形成第二封装层,所述第二封装层覆盖所述第一封装层、所述第一保护层、所述导电基板的上表面以及所述导电基板的侧壁,使得所述第二封装层的一部分嵌入到所述第二凹槽中,与常规的指纹识别封装相比,本发明的指纹识别封装具有更优异的密封性能和稳固性,可以有效避免潮气或其他杂质影响指纹识别芯片的性能。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。