指紋鎖識(shí)別模組封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種指紋識(shí)別模組封裝結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在指紋芯片的先進(jìn)封裝工藝方面，在美國(guó)蘋(píng)果公司的iPhone5S及其配套的TouchID指紋識(shí)別技術(shù)發(fā)布后，其公布了一種全新的指紋識(shí)別技術(shù)發(fā)布后，其公布了一種全新的指紋識(shí)別芯片，其采用了先使用晶圓級(jí)封裝技術(shù)在每顆芯片的側(cè)邊進(jìn)行挖槽，并重做焊墊，后期使用公知的低弧高(low loop height)焊線技術(shù)完成模組封裝，以減少模組高度，是混合了晶圓級(jí)封裝和傳統(tǒng)封裝的過(guò)渡性技術(shù)。蘋(píng)果公司專利文本公布的Touch ID封裝結(jié)構(gòu)，采用焊線方式實(shí)現(xiàn)，只是在芯片表面上進(jìn)行了挖槽，以降低焊線后模組高度，因此在先進(jìn)指紋芯片的封裝技術(shù)上，目前市場(chǎng)上還未看到真正采用晶圓級(jí)TSV封裝技術(shù)的指紋識(shí)別芯片封裝形式和專利。
[0003]如何將現(xiàn)有影像傳感器芯片的晶圓級(jí)封裝技術(shù)，重新針對(duì)指紋識(shí)別芯片封裝的具體規(guī)格要求，開(kāi)發(fā)全新的成套封裝工藝，為指紋識(shí)別芯片封裝應(yīng)用拓展了新的技術(shù)方向，成為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員努力的方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是提供一種指紋鎖識(shí)別模組封裝結(jié)構(gòu)，該指紋鎖識(shí)別模組封裝結(jié)構(gòu)將晶圓級(jí)芯片封裝和硅通孔技術(shù)整合后形成一套新的工藝流程，直接省去傳統(tǒng)封裝打線步驟，減少了 holder和FPC等厚度，使產(chǎn)品總厚度大大降低，該技術(shù)的使用使得0.5mm的封裝體內(nèi)可以有0.4_的實(shí)心體，有利于滿足工業(yè)設(shè)計(jì)造型并實(shí)現(xiàn)足夠的產(chǎn)品強(qiáng)度，最終大幅度提高了產(chǎn)品可靠性。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種指紋鎖識(shí)別模組封裝結(jié)構(gòu)，包括指紋識(shí)別芯片、陶瓷蓋板、PCB板和數(shù)據(jù)處理芯片，所述指紋識(shí)別芯片的感應(yīng)區(qū)與陶瓷蓋板之間設(shè)置有高介電常數(shù)層，所述PCB板和數(shù)據(jù)處理芯片均電連接指紋識(shí)別芯片；
所述指紋識(shí)別芯片上表面分布有若干個(gè)盲孔，所述指紋識(shí)別芯片的盲孔內(nèi)具有鋁焊盤(pán)，此鋁焊盤(pán)從盲孔底部延伸至盲孔中部，盲孔內(nèi)鋁焊墊表面依次覆蓋有鎳金屬層、金鈀合金層，此鎳金屬層從盲孔中部延伸至指紋識(shí)別芯片上表面并形成凸起，形成焊盤(pán)增厚部，所述金鈀合金層位于焊盤(pán)增厚部的表面；
所述指紋識(shí)別芯片下表面并與盲孔相背區(qū)域由外向內(nèi)依次具有第一錐形盲孔、第二錐形盲孔，第二錐形盲孔位于第一錐形盲孔的底部，所述第一錐形盲孔、第二錐形盲孔的截面為錐形，第二錐形盲孔的開(kāi)口小于第一錐形盲孔的開(kāi)口，此第二錐形盲孔底部為指紋識(shí)別芯片的鋁焊盤(pán)；
所述指紋識(shí)別芯片下表面、第一錐形盲孔、第二錐形盲孔表面具有絕緣層，所述第二錐形盲孔底部開(kāi)設(shè)有若干個(gè)第三錐形盲孔，位于指紋識(shí)別芯片、第一錐形盲孔、第二錐形盲孔和第三錐形盲孔上方依次具有鈦金屬導(dǎo)電圖形層、銅金屬導(dǎo)電圖形層，此鈦金屬導(dǎo)電圖形層、銅金屬導(dǎo)電圖形層位于絕緣層與指紋識(shí)別芯片相背的表面，一防焊層位于銅金屬導(dǎo)電圖形層與鈦金屬導(dǎo)電圖形層相背的表面，此防焊層上開(kāi)有若干個(gè)通孔，一焊球通過(guò)所述通孔與銅金屬導(dǎo)電圖形層電連接；
所述PCB板和數(shù)據(jù)處理芯片均電連接指紋識(shí)別芯片的焊球，所述第三錐形盲孔貫穿所述鋁焊盤(pán)并延伸至鎳金屬層的中部，所述金鈀合金層由78~85%鈀、15~22%金組成。
[0006]上述技術(shù)方案中進(jìn)一步改進(jìn)的方案如下:
1.上述方案中，所述焊盤(pán)增厚部厚度為3~4微米。
[0007]2.上述方案中，所述第二錐形盲孔內(nèi)具有至少三個(gè)第三錐形盲孔。
[0008]3.上述方案中，所述指紋識(shí)別芯片的厚度為150~300微米。
[0009]由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果:
1.本發(fā)明指紋鎖識(shí)別模組封裝結(jié)構(gòu)，其將晶圓級(jí)芯片封裝和硅通孔技術(shù)技術(shù)整合后形成一套新的工藝流程，直接省去傳統(tǒng)封裝打線步驟，減少了 holder和FPC等厚度，使產(chǎn)品總厚度大大降低，該技術(shù)的使用使得0.5mm的封裝體內(nèi)可以有0.4mm的實(shí)心體，有利于滿足工業(yè)設(shè)計(jì)造型并實(shí)現(xiàn)足夠的產(chǎn)品強(qiáng)度，最終大幅度提高了產(chǎn)品可靠性。
[0010]2.本發(fā)明指紋鎖識(shí)別模組封裝結(jié)構(gòu)，其指紋識(shí)別芯片、陶瓷蓋板、PCB板和數(shù)據(jù)處理芯片，所述指紋識(shí)別芯片的感應(yīng)區(qū)與陶瓷蓋板之間設(shè)置有高介電常數(shù)層，所述PCB板和數(shù)據(jù)處理芯片均電連接指紋識(shí)別芯片，將數(shù)據(jù)處理芯片直接貼裝到指紋芯片上此種模組組裝結(jié)構(gòu)在制造工藝上更加簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)處理芯片直接與指紋芯片直接相連增強(qiáng)數(shù)據(jù)處理速度與電性穩(wěn)定性能。
[0011]3.本發(fā)明低功耗指紋鎖器件，其鋁焊盤(pán)從盲孔底部延伸至盲孔中部，盲孔內(nèi)鋁焊墊表面依次覆蓋有鎳金屬層、金鈀合金層，此鎳金屬層從盲孔中部延伸至指紋識(shí)別芯片上表面并形成凸起，形成焊盤(pán)增厚部，所述第三錐形盲孔貫穿所述鋁焊盤(pán)并延伸至鎳金屬層的中部，所述金鈀合金層由78~85%鈀、15~22%金組成，避免晶圓鋁PAD直接暴露在空氣中，增加互連導(dǎo)線接觸面積提高導(dǎo)線連接穩(wěn)定性與可靠性，采用WLCSP-TSV的先進(jìn)技術(shù)，克服了傳統(tǒng)的指紋識(shí)別芯片封裝較厚的不足，實(shí)現(xiàn)了低功耗、小體積和高效率一體式指紋識(shí)別；采用三層結(jié)構(gòu)鋁焊盤(pán)、鎳金屬層、金鈀合金層，防止鎳金屬氧化，并增加可靠性。
[0012]4.本發(fā)明指紋鎖識(shí)別模組封裝結(jié)構(gòu)，其指紋識(shí)別芯片下表面、第一錐形盲孔、第二錐形盲孔表面具有絕緣層，所述第二錐形盲孔底部開(kāi)設(shè)有若干個(gè)第三錐形盲孔，位于指紋識(shí)別芯片、第一錐形盲孔、第二錐形盲孔和第三錐形盲孔上方依次具有鈦金屬導(dǎo)電圖形層、銅金屬導(dǎo)電圖形層，既增加了金屬層與Si基片的粘附力，由防止了銅和硅之間的電子迀移。
【附圖說(shuō)明】
[0013]附圖1為本發(fā)明指紋鎖識(shí)別模組封裝結(jié)構(gòu)局部結(jié)構(gòu)示意圖一；
附圖2為本發(fā)明指紋鎖識(shí)別模組封裝結(jié)構(gòu)局部結(jié)構(gòu)示意圖二；
附圖3為附圖2中A處局部結(jié)構(gòu)放大示意圖；
附圖4為附圖3中局部結(jié)構(gòu)放大示意圖；
附圖5為本發(fā)明指紋鎖識(shí)別模組封裝結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]以上附圖中:1、指紋識(shí)別芯片；2、盲孔；3、鋁焊盤(pán)；4、鎳金屬層；5、焊盤(pán)增厚部；6、第一錐形盲孔；7、第二錐形盲孔；8、絕緣層；9、第三錐形盲孔；10、鈦金屬導(dǎo)電圖形層；
11、銅金屬導(dǎo)電圖形層；12、防焊層；13、通孔；14、焊球；15、陶瓷蓋板；16、PCB板；17、數(shù)據(jù)處理芯片；18、高介電常數(shù)層；19、金鈀合金層。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
實(shí)施例1:一種指紋鎖識(shí)別模組封裝結(jié)構(gòu)，包括指紋識(shí)別芯片1、陶瓷蓋板15、PCB板16和數(shù)據(jù)處理芯片17，所述指紋識(shí)別芯片I的感應(yīng)區(qū)與陶瓷蓋板2之間設(shè)置有高介電常數(shù)層18，所述PCB板16和數(shù)據(jù)處理芯片17均電連接指紋識(shí)別芯片I ;
所述指紋識(shí)別芯片I上表面分布有若干個(gè)盲孔2，所述指紋識(shí)別芯片I的盲孔2內(nèi)具有鋁焊盤(pán)3，此鋁焊盤(pán)3從盲孔2底部延伸至盲孔2中部，盲孔2內(nèi)鋁焊墊3表面依次覆蓋有鎳金屬層4、金鈀合金層19，此鎳金屬層4從盲孔2中部延伸至指紋識(shí)別芯片I上表面并形成凸起，形成焊盤(pán)增厚部5，所述金鈀合金層19位于焊盤(pán)增厚部5的表面；
所述指紋識(shí)別芯片I下表面并與盲孔2相背區(qū)域由外向內(nèi)依次具有第一錐形盲孔6、第二錐形盲孔7，第二錐形盲孔7位于第一錐形盲孔6的底部，所述第一錐形盲孔6、第二錐形