芯片封装结构及其制作方法

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种芯片封装结构及其制作方法。

背景技术

如图1所示，为现有的光传感器的一种常见封装结构，在基板1’或金属框架上通过粘胶膜或胶水5’固定光学芯片2’，在光学芯片2’上通过粘胶膜或胶水固定透光玻璃3’，从而形成透光区域，再利用金属线将光学芯片2’与基板1’或金属框架进行焊接连通，最后用塑封料4’将光学芯片2’、金属线与基板1’包裹密封起来。

然而，现有的这种光传感器封装结构中，在塑封时塑封料4’很容易溢出流至透光玻璃3’上表面，影响透光玻璃3’的透光率，同时影响产品外观。为满足光学芯片2’表面没有塑封溢料的缺陷，通常会在塑封时增大塑封工艺参数“合模压力”，但是合模压力增大很容易出现光学芯片2’断裂的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种芯片封装结构及其制作方法，防止塑封料流至并污染透光基板相对芯片光接收区域的上表面区域，提高透光基板的透光率。

为实现上述发明目的，本发明一实施方式提供一种芯片封装结构，包括基板、芯片、透光基板和塑封体，所述芯片设置于所述基板上表面，并与所述基板电性连接，所述芯片上表面设置有光接收区域，所述透光基板设置于所述芯片上表面并覆盖所述光接收区域，所述塑封体设置于所述基板和所述芯片未被遮蔽的上表面，并暴露所述透光基板上表面，其中，

所述封装结构还包括一阻挡结构件，所述阻挡结构件包括竖直阻挡部和横向阻挡部，所述竖直阻挡部设置于所述透光基板侧表面与所述塑封体之间部分区域，所述横向阻挡部位于所述竖直阻挡部的顶端并沿远离所述透光基板方向延伸，所述横向阻挡部设置于所述塑封体上表面。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述阻挡结构件围绕所述透光基板侧表面设置。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述阻挡结构件的底端通过一胶层设置于所述芯片上表面，所述阻挡结构件完全包覆所述透光基板侧表面。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述横向阻挡部上表面高于所述透光基板上表面50μm。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述阻挡结构件还包括位于所述竖直阻挡部的底端并沿远离所述透光基板方向延伸的连接部，所述连接部通过一胶层设置于所述芯片上表面，所述塑封体还覆盖所述连接部未被遮蔽的表面。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述阻挡结构件为弹性材料。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述透光基板为透光玻璃片。

本发明还提供一种芯片封装结构的制作方法，包括步骤：

提供一基板；

提供一芯片，所述芯片上表面设置有光接收区域，将所述芯片具有所述光接收区域的一面背向所述基板，贴装于所述基板上表面，并与所述基板实现电性连接；

提供一透光基板，将所述透光基板贴装于所述芯片上表面，并使得所述透光基板完全覆盖所述光接收区域；

提供一阻挡结构件，将所述阻挡结构件贴装于所述透光基板侧表面周侧部分区域，使得所述阻挡结构件的内侧面与所述透光基板的侧表面之间的水平距离为50μm，所述阻挡结构件的上表面高于所述透光基板上表面50μm设置，其中，所述阻挡结构件为弹性材料；

提供塑封料，将所述塑封料覆盖所述基板和所述芯片未被遮蔽的上表面，形成塑封体，并使得所述塑封体的上表面低于所述阻挡结构件的顶端。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述提供一阻挡结构件，将所述阻挡结构件贴装于所述透光基板侧表面周侧部分区域，使得所述阻挡结构件的顶端高于所述透光基板上表面设置，具体包括：

提供由围绕所述透光基板侧表面设置的竖直阻挡部、位于所述竖直阻挡部的顶端并沿远离所述透光基板方向延伸的横向阻挡部、以及位于所述竖直阻挡部的底端并沿远离所述透光基板方向延伸的连接部构成的阻挡结构件，所述竖直阻挡部的内径尺寸大于所述透光基板的外径尺寸50μm设置；

将所述连接部下表面通过一胶层贴于所述芯片上表面，并使得所述竖直阻挡部的内侧面与透光基板侧表面之间的水平距离为50μm，所述横向阻挡部高于所述透光基板上表面50μm设置。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述提供塑封料，将所述塑封料覆盖所述基板和所述芯片未被遮蔽的上表面，形成塑封体，并使得所述塑封体的上表面低于所述阻挡结构件的顶端，具体包括：

提供一塑封模具，所述塑封模具内顶部装有离型膜；

将待封装结构置于所述塑封模具内，并使得所述横向阻挡部嵌入所述离型膜内；

朝所述塑封模具内注入所述塑封料，将塑封料填充所述基板、所述芯片、所述连接部和所述竖直阻挡部与所述离型膜之间的空间区域，并使得所述竖直阻挡部在所述塑封料填充压力下贴紧所述透光基板侧表面。

本发明的有益效果在于：在透光基板侧表面和塑封体之间设置阻挡结构件，并且该阻挡结构件的顶端高于透光基板和塑封体上表面，能够有效阻挡塑封料溢出流至透光基板上表面，防止污染透光基板相对芯片光接收区域的上表面区域，提高透光基板的透光率。

附图说明

图1为常用技术中的光传感器封装结构示意图。

图2为本发明一实施方式中的芯片封装结构示意图。

图3为本发明一实施方式中的结构阻挡件的结构侧视图。

图4为本发明一实施方式中的结构阻挡件的结构俯视图。

图5为本发明一实施方式中的芯片封装结构的制作方法流程示意图。

图6a～图6h为本发明一实施方式中的对应芯片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。

如图2所示，本发明一实施方式提供一种芯片封装结构，包括基板1、芯片2、透光基板3和塑封体4。

基板1为金属基板，是指由金属薄板、绝缘介质层和铜(或铝)箔复合制成的金属基覆铜板，用于连接上层芯片和下层电路板，以实现芯片内部与外部电路电性连接的作用。基板1具有上表面及与上表面相背的下表面。

芯片2设置于基板1上表面，在本发明一实施方式中，芯片2与基板1接触面还设置有DAF膜，DAF膜用于粘接固定芯片2与基板1。其中，DAF膜可以由第一胶面、第二胶面和高导热树脂中间层组成，DAF膜可以替代固晶胶。

芯片2上表面设置有光接收区域21和多个电性焊盘，芯片2上表面的电性焊盘和基板1上表面的电性焊盘之间通过金属焊线连接，以实现芯片2与基板1之间的电性连接。

透光基板3设置于芯片2上表面，并覆盖光接收区域21。透光基板3可通过DAF膜或透光胶固定于芯片2上表面，本发明对透光基板3的具体尺寸不作限制，只需其尺寸范围大于芯片上表面的光接收区域21的尺寸范围即可。

具体的，透光基板3为透光玻璃片。在本发明其他实施方式中，透光基板3也可为其他可透光的基板或盖板，在不影响芯片光接收区域21接收外界光线的同时，能够对芯片光接收区域21起到一定的机械保护作用即可。

塑封体4以环氧树脂为基体，添加有固化剂、偶联剂等添加剂，其设置于基板1和芯片2未被遮蔽的上表面，并暴露透光基板3上表面，塑封体4起到对封装结构起到机械支持和密封保护的作用。

进一步的，本实施方式中芯片封装结构还包括一阻挡结构件5，阻挡结构件5设置于透光基板3与塑封体4之间部分区域，阻挡结构件5的顶端高于透光基板3和塑封体4的上表面。

具体的，阻挡结构件5围绕透光基板3侧表面设置，即在透光基板3侧表面设置一圈阻挡结构件5，设置的一圈阻挡结构件5的顶端均高于透光基板3和塑封体4的上表面，有效阻止塑封料溢出流至透光基板3上表面区域，影响透光基板3的透光效果。

考虑到实际制作的工艺设备，将阻挡结构件5直接贴于透光基板3侧表面的可行性受限，所以在本发明具体实施方式中，阻挡结构件5的底端通过一胶层6设置于芯片2上表面，使得阻挡结构件5完全包覆透光基板3侧表面，即阻挡结构件5的底端低于透光基板3的下表面，阻挡结构件5的顶端高于透光基板3的上表面。

当然，在实际制作工艺中，由于是将阻挡结构件5底端贴装于芯片2上，存在一定工艺的贴装误差，即在塑封工艺之前，阻挡结构件5的内侧面与透光基板3侧表面之间存在间隙，同时为了缓解注塑过程中合模压力对透光基板3、芯片2挤压可能造成的芯片破裂问题，所以在本发明具体实施方式中，阻挡结构件5为弹性材料，阻挡结构件5的内侧面在注塑前与透光基板3的侧表面之间的水平距离设置为50μm，阻挡结构件5的上表面高于透光基板3上表面50μm设置。

具体的，在贴装阻挡结构件5时会将阻挡结构件5内侧面与透光基板3侧表面之间的水平距离设置为50μm，以缓解注塑工艺中塑封料对阻挡结构件5产生的形变压力，保证阻挡结构件5受到塑封料挤压变形之后，阻挡结构件5的内侧面与透光基板3侧表面贴合的同时，也不会存在芯片2受注塑压力破裂的问题。

优选的，阻挡结构件5材质为橡胶材质，具有一定的形变能力，能够抵挡后续注塑工艺中合模压力挤压造成的形变，一定程度上保护芯片2不会受到注塑压力形成裂缝。当然，在本发明其他实施方式中，阻挡结构件5也可选为其他耐高温、耐腐蚀以及具有一定形变能力的材料。

这里需要说明的是，阻挡结构件5的顶端与透光基板3上表面之间的高度差过低，会导致无法完全阻挡塑封料溢出流至透光基板3上表面；阻挡结构件5的顶端与透光基板3上表面之间的高度差过高，则在后续注塑工艺中合模压力挤压阻挡结构件5，导致阻挡结构件5过度形变造成芯片2破裂。为保证能够完全阻挡塑封料越过阻挡结构件5流至透光基板3上表面区域，且不会对芯片2造成挤压破裂的情况下，在本发明具体实施方式中，将注塑之前的阻挡结构件5的上表面高于透光基板3上表面50μm设置。当然，阻挡结构件5的上表面与透光基板3上表面之间的高度差设置为50μm不作为唯一标准，可根据不同尺寸的芯片2、透光基板3、以及不同注塑工艺的参数进行调整。

更具体的，参见图3和图4，阻挡结构件5包括围绕透光基板3侧表面设置的竖直阻挡部51和位于竖直阻挡部51的顶端并沿远离透光基板3方向延伸的横向阻挡部52，其中，竖直阻挡部51围绕透光基板3侧表面形成一方形结构。

竖直阻挡部51设置于透光基板3和塑封体4之间，横向阻挡部52设置于塑封体4上表面。本发明对竖直阻挡部51的厚度不作限制，可根据实际需求调整。具体的，横向阻挡部52的内侧面在注塑前与透光基板3的侧表面之间的水平距离设置为50μm，横向阻挡部52的上表面高于透光基板3上表面50μm设置，横向阻挡部52朝远离透光基板3方向的延伸长度，本发明在此不作限制，可根据实际需要作具体调整。

进一步的，阻挡结构件5还包括位于竖直阻挡部51的底端并沿远离透光基板3方向延伸的连接部53。

具体的，连接部53通过胶层6设置于芯片2上表面，塑封体4还覆盖连接部53未被遮蔽的表面。

本发明对连接部53的厚度和朝远离透光基板3方向的延伸长度不作限制，可根据实际需要作具体调整。

如图5所示，本发明还提供一种芯片封装结构的制作方法，图6a～图6h为对应芯片封装结构制作方法的工艺步骤图，该制作方法包括步骤：

S1：提供一基板1。

S2：提供一芯片2，芯片2上表面设置有光接收区域21，将芯片2具有光接收区域21的一面背向基板1，贴装于基板1上表面，并与基板1实现电性连接。

S3：提供一透光基板3，将透光基板3贴装于芯片2上表面，并使得透光基板3完全覆盖光接收区域21。

S4：提供一阻挡结构件5，将阻挡结构件5贴装于透光基板3侧表面周侧部分区域，使得阻挡结构件5的内侧面与透光基板3的侧表面之间的水平距离为50μm，阻挡结构件5的上表面高于透光基板3上表面50μm设置，其中，所述阻挡结构件为弹性材料。

S5：提供塑封料，将塑封料覆盖基板1和芯片2未被遮蔽的上表面，形成塑封体4，并使得塑封体4的上表面低于阻挡结构件5的顶端。

在步骤S2中，提供一芯片2，芯片2上表面设置有光接收区域21，将芯片2具有光接收区域21的一面背向基板1，贴装于基板1上表面，并与基板1实现电性连接，具体包括：

如图6b所示，先在基板1上表面需要贴装芯片2的位置处设置DAF膜，然后将芯片2具有光接收区域21的一面背向基板1，贴装于基板1上表面。

进一步的，通过金线键合工艺，在芯片2上表面的电性焊盘和基板1上表面的电性焊盘之间通过金属焊线连接，实现芯片2与基板1之间的电性连接。

在步骤S3中，提供一透光基板3，将透光基板3贴装于芯片2上表面，并使得透光基板3完全覆盖光接收区域21，具体包括：

如图6c所示，先在光接收区域21上表面及周侧设置一层DAF膜或透光胶，然后将透光基板3贴装于芯片2上表面，并使得透光基板3完全覆盖光接收区域21。

在步骤S4中，提供一阻挡结构件5，将阻挡结构件5贴装于透光基板3侧表面周侧部分区域，使得阻挡结构件5的内侧面与透光基板3的侧表面之间的水平距离为50μm，阻挡结构件5的上表面高于透光基板3上表面50μm设置，具体包括：

如图6d所示，提供由围绕透光基板3侧表面设置的竖直阻挡部51、位于竖直阻挡部51的顶端并沿远离透光基板3方向延伸的横向阻挡部52、以及位于竖直阻挡部51的底端并沿远离透光基板3方向延伸的连接部53构成的阻挡结构件5。

具体的，提供的阻挡结构件5，其竖直阻挡部51的内径尺寸大于透光基板3的外径尺寸，在本发明具体实施方式中，将竖直阻挡部51的内径尺寸大于透光基板3的外径尺寸50μm设置。示例性的，透光基板3的外径尺寸为1150μm×1150μm，则提供的阻挡结构件5，其竖直阻挡部51的内径尺寸为1200μm×1200μm。

更具体的，先在透光基板3周侧的芯片2上表面区域设置一圈胶层6，将连接部53下表面通过该胶层6贴于芯片2上表面，控制竖直阻挡部51的内侧面与透光基板3侧表面之间的水平距离为50μm。同时，控制贴好后的阻挡结构件5，其横向阻挡部52高于透光基板3上表面设置。具体的，控制胶层6的厚度或者控制阻挡结构件5整体的尺寸，使得贴装好的阻挡结构件5的横向阻挡部52高于透光基板3上表面50μm。

在步骤S5中，提供塑封料，将塑封料覆盖基板1和芯片2未被遮蔽的上表面，形成塑封体4，并使得塑封体4的上表面低于阻挡结构件5的顶端，具体包括：

如图6e所示，提供一塑封模具7，包括上模具71和下模具72。下模具72用于承载芯片待封装结构，其内空间尺寸与基板1尺寸相匹配。上模具71内设置有空腔结构，当上模具71与下模具72闭合时，图6e所示的待封装结构中基板1上表面结构部分正好位于上模具71的空腔结构中。塑封模具7内顶部装有离型膜73，具体的，离型膜73设置于上模具71的空腔结构顶部位置，其上方还设置有真空孔74，真空孔74用于将离型膜73吸附固定。塑封模具7为现有结构，本发明在此不再过多赘述。

进一步的，将待封装结构置于塑封模具7内，并使得横向阻挡部52嵌入离型膜73内。

具体参见图6f，将图6e所示的结构放置于下模具72内，并控制上模具71和下模具72闭合，使得需要注塑的部分结构区域置于上模具71的空腔结构中。

更进一步的，由于真空孔74将离型膜73吸附固定于上模具71内的顶部区域，在空腔压力作用下，将横向阻挡部52挤压嵌入离型膜73内。

如图6g所示，提供塑封料，朝塑封模具7内注入塑封料，将塑封料填充基板1、芯片2、连接部53和竖直阻挡部51与离型膜73之间的空间区域。最终使得竖直阻挡部51在塑封料填充压力下贴紧透光基板3侧表面，如图6h所示。

当然，本发明提供的芯片封装结构制作方法步骤还包括将塑封完成的封装结构从塑封模具7内取出，即制作得到如图2所示的芯片封装结构。

综上所述，本发明在透光基板侧表面和塑封体之间设置阻挡结构件，并且该阻挡结构件的顶端高于透光基板和塑封体上表面，能够有效阻挡塑封料溢出流至透光基板上表面，防止污染透光基板相对芯片光接收区域的上表面区域，提高透光基板的透光率。同时，阻挡结构件选用橡胶材料，能够承担塑封工艺中塑封压力带来的形变，解决芯片容易受到塑封压力而导致破裂的问题。

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。