半导体封装装置的制作方法

1.本公开涉及半导体封装技术领域，具体涉及半导体封装装置。


背景技术：

2.一般光学传感器，例如tof(time of flight，时间飞行法)传感器或心率传感器(heart rate sensor)，需要两个或两个以上的光学开窗来区隔收光组件和出光组件以降低噪声光的干扰，而目前市面上此类的产品大部分都是利用lcp(liquid crystal polymer，液晶聚合物)来形成障碍以阻挡噪声光。
3.目前lcp射出成型壁厚限制，需要预留足够的空间给lcp贴合，此外贴合后的lcp溢胶需占用空间，不利于产品微小化。


技术实现要素：

4.本公开提供了半导体封装装置。
5.第一方面，本公开提供了一种半导体封装装置，包括：
6.第一光阻挡结构，具有第一空腔和第二空腔；
7.第一透明结构和第二透明结构，对应所述第一空腔和所述第二空腔设置于所述第一光阻挡结构上；
8.第二光阻挡结构，至少部分设置于所述第一光阻结构上并位于所述第一透明结构和所述第二透明结构之间，所述第二光阻挡结构能够阻挡所述第一透明结构与所述第二透明结构之间的光线传递。
9.在一些可选的实施方式中，所述装置还包括：
10.光接收元件，所述第一光阻挡结构设置于所述光接收元件上。
11.在一些可选的实施方式中，所述装置还包括：
12.光发射元件，所述光发射元件设置于所述光接收元件上。
13.在一些可选的实施方式中，所述第一光阻挡结构能够阻挡来自所述光发射元件的光线。
14.在一些可选的实施方式中，所述光接收元件包括第一光感区域，所述第一光感区域与所述第一空腔相对应；
15.所述光发射元件与所述第二空腔相对应。
16.在一些可选的实施方式中，所述光接收元件还包括第二光感区域，所述第二光感区域与所述第二空腔相对应。
17.在一些可选的实施方式中，所述第一光阻挡结构至少部分设置于所述第一光感区域和所述第二光感区域之间。
18.在一些可选的实施方式中，所述装置还包括：
19.第一支撑结构和第二支撑结构，至少部分对应设置于所述第一空腔和所述第二空腔内；
20.所述第一透明结构和所述第二透明结构对应设置于所述第一支撑结构和所述第二支撑结构上。
21.在一些可选的实施方式中，所述第一光阻挡结构的材料与所述第二光阻挡结构的材料不同。
22.在一些可选的实施方式中，所述第一光阻挡结构的材料透光率与所述第二光阻挡结构的材料透光率不同。
23.在一些可选的实施方式中，所述装置还包括：
24.基板，所述光接收元件设置于所述基板上，所述基板通过打线电连接所述光接收元件。
25.在一些可选的实施方式中，所述第二光阻挡结构包覆所述打线的至少部分。
26.在一些可选的实施方式中，所述第一光阻挡结构包覆所述打线的至少部分。
27.在本公开提供的半导体封装装置，通过设计半导体封装装置包括：第一光阻挡结构，具有第一空腔和第二空腔；第一透明结构和第二透明结构，对应第一空腔和第二空腔设置于第一光阻挡结构上；第二光阻挡结构，至少部分设置于第一光阻结构上并位于第一透明结构和第二透明结构之间，第二光阻挡结构能够阻挡第一透明结构与第二透明结构之间的光线传递；通过第一光阻挡结构和第二光阻挡结构形成的光阻挡，以防止第一空腔与第二空腔之间的光传递，并防止第一透明结构和第二透明结构之间的光传递，第一光阻挡结构可阻挡封装材料向第一空腔和第二空腔溢胶，避免溢胶的空间占用，有利于半导体封装装置的微小化。
附图说明
28.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
29.图1a是根据本公开的半导体封装装置的一个实施例的纵向截面结构示意图；
30.图1b是图1a半导体封装装置在一些实施例的俯视局部结构示意图；
31.图1c是图1a半导体封装装置在又一些实施例的俯视局部结构示意图；
32.图1d是图1a半导体封装装置的实施例的俯视结构示意图；
33.图2是根据本公开的半导体封装装置的又一个实施例的纵向截面结构示意图；
34.图3a-3e是根据本公开的一个实施例在各个阶段制造的半导体封装装置的纵向截面结构图；
35.图4a-4f是根据本公开的又一个实施例在各个阶段制造的半导体封装装置的纵向截面结构图。
36.符号说明：
37.11-第一光阻挡结构；111-第一空腔；112-第二空腔；12-第二光阻挡结构；13-第一透明结构；14-第二透明结构；15-光接收元件；151-第一光感区域；152-第二光感区域；16-光发射元件；17-基板；18-打线；19-第一支撑结构；20-第二支撑结构；21-第一封装层；22-第二封装层。
具体实施方式
38.下面结合附图和实施例对说明本公开的具体实施方式，通过本说明书记载的内容本领域技术人员可以轻易了解本公开所解决的技术问题以及所产生的技术效果。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
39.需要说明的是，说明书附图中所绘示的结构、比例、大小等，仅用于配合说明书所记载的内容，以供本领域技术人员的了解与阅读，并非用以限定本公开可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本公开所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本公开所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“第一”、“第二”及“一”等用语，也仅为便于叙述的明了，而非用以限定本公开可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，应当也视为本公开可实施的范畴。
40.还需要说明的是，本公开的实施例对应的纵向截面可以为对应前视图方向截面，横向截面可以为对应右视图方向截面，而水平截面可以为对应上视图方向截面。
41.另外，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
42.参考图1a，图1a是根据本公开的半导体封装装置的一个实施例的纵向截面结构示意图。
43.如图1a所示，半导体封装装置100可包括：第一光阻挡结构11、第二光阻挡结构12、第一透明结构13和第二透明结构14。其中：
44.第一光阻挡结构11，具有第一空腔111和第二空腔112。
45.第一光阻挡结构11能够阻挡第一空腔111和第二空腔112内的光通过第一光阻挡结构11传递，第一光阻挡结构11能够防止被第一空腔111和第二空腔112内的光穿透。
46.第一透明结构13和第二透明结构14，对应第一空腔111和第二空腔112设置于第一光阻挡结构11上。
47.这里，第一透明结构13和第二透明结构14可以是由透光材料组成的光学窗口，光可以透过第一透明结构13和第二透明结构14传递，透光材料例如可包括但不限于玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，pmma)、聚苯乙烯(polystyrene，ps)、聚碳酸酯(polycarbonate，pc)、聚双烯丙基二甘醇碳酸酯(cr-39)、苯乙烯丙烯腈共聚物、聚4-甲基戊烯-1和透明聚酰胺等。
48.本公开实施例对于第一透明结构13和第二透明结构14的透光率不做具体限定，可根据实际的透光率需要选择透光材料。
49.第一光阻挡结构11可以是由粘合材料形成的光阻挡结构，粘合材料例如可包括但不限于：非导电胶(non-conductive plastic，ncp)，非导电薄膜(non-conductive film，ncf)，各向异性导电膜(anisotropic conductive adhesive film，acf)，各向异性导电胶(anisotropic conductive adhesive plastic，acp)，pi，epoxy，树脂(resin)，pp(prepreg，预浸材料或称为半固化树脂、半固化片)，abf，粘合剂(glue)等。
50.第一光阻挡结构11能够支撑第一透明结构13和第二透明结构14。
51.图1b是图1a半导体封装装置在一些实施例的俯视局部结构示意图，如图1b所示，
在一些可选的实现方式中，第一光阻挡结构11部分设置于第一透明结构13和第二透明结构14中间的下方，以及部分分别设置于第一透明结构13和第二透明结构14远离第一透明结构13和第二透明结构14中间侧的下方。
52.图1c是图1a半导体封装装置在又一些实施例的俯视局部结构示意图，如图1c所示，在一些可选的实现方式中，第一光阻挡结构11部分设置于第一透明结构13和第二透明结构14中间的下方，并环绕第一透明结构13和第二透明结构14边缘下方设置。
53.第二光阻挡结构12，至少部分设置于第一光阻结构11上并位于第一透明结构13和第二透明结构14之间，第二光阻挡结构12能够阻挡第一透明结构13与第二透明结构14之间的光线传递。
54.图1d是图1a半导体封装装置的实施例的俯视结构示意图，如图1a和1d所示，在一些可选的实施方式中，第一光阻挡结构11的材料与第二光阻挡结构12的材料不同。第二光阻挡结构12可以由各种模封材料(molding compound)模封形成。例如，模封材料可包括环氧树脂(epoxy resin)、填充物(filler)、催化剂(catalyst)、颜料(pigment)、脱模剂(release agent)、阻燃剂(flame retardant)、耦合剂(coupling agent)、硬化剂(hardener)、低应力吸收剂(low stress absorber)、粘合促进剂(adhesion promoter)、离子捕获剂(ion trapping agent)等。
55.本公开实施例中，第一光阻挡结构11的材料透光率与第二光阻挡结构12的材料透光率可以相同或不同，本公开对此不作具体限定，第一光阻挡结构11的材料透光率与第二光阻挡结构12的材料透光率能够实现光阻挡即可。
56.第一光阻挡结构11能够阻挡第二光阻挡结构12的模封材料向第一空腔111和第二空腔112溢胶，避免溢胶的空间占用。
57.在一些可选的实施方式中，如图1a所示，半导体封装装置100还可包括：
58.光接收元件15，第一光阻挡结构11设置于光接收元件15上。
59.这里，光接收元件15例如可包括晶粒(die)、asic(application specific integrated circuit，专用集成电路)芯片、hbm(high bandwidth memory，高带宽存储器)芯片或pic(photonic integrated circuit，集成光路芯片)芯片等。
60.在一些可选的实施方式中，如图1a所示，光接收元件15包括第一光感区域151，第一光感区域151与第一空腔111相对应。
61.外部光线能够经第一透明结构13射入第一空腔111，并传递至第一光感区域151。
62.在一些可选的实施方式中，如图1a所示，光接收元件15还包括第二光感区域152，第二光感区域152与第二空腔112相对应。
63.第一光阻挡结构11至少部分设置于第一光感区域151和第二光感区域152之间。
64.这里，第一光感区域151和第二光感区域152例如可包括例如可包括wg(waveguide grating，光栅)。
65.在一些可选的实施方式中，如图1a所示，半导体封装装置100还可包括：
66.光发射元件16，设置于光接收元件15上。
67.这里，光发射元件16可通过打线与光接收元件15电连接。
68.光发射元件16可为发光电子器件，例如可以是led(light-emitting diode，发光二极管)等。
69.第一光阻挡结构11能够阻挡来自光发射元件16的光线。
70.光发射元件16与第二空腔112相对应。
71.可以理解的是，光发射元件16发射的光线，部分可通过第二透明结构14向外部传递，以及部分可被第二透明结构14反射，并传递至第二光感区域152。
72.在一些可选的实施方式中，如图1a所示，半导体封装装置100还可包括：
73.基板17，光接收元件15设置于基板17上，基板17通过打线18电连接光接收元件。
74.基板17可以是各种类型的基板，本公开对此不做具体限定。
75.基板17可包括有机物和/或无机物，其中有机物例如可以是：聚酰胺纤维(polyamide，pa)、聚酰亚胺(polyimide，pi)、环氧树脂(epoxy)、聚对苯撑苯并二恶唑(poly-p-phenylene benzobisoxazole，pbo)纤维、fr-4环氧玻璃布层压板、pp(prepreg，预浸材料或称为半固化树脂、半固化片)、abf(ajinomoto build-up film)等，而无机物例如可以是硅(si)，玻璃(glass)，陶瓷(ceramic)，氧化硅，氮化硅，氧化钽等。
76.基板17还可以是例如印刷电路板，比如纸基铜箔层合物、复合铜箔层合物或聚合物浸渍的玻璃纤维基铜箔层合物等。
77.基板17还可包括互连结构(interconnection)，比如导电迹线(conductive trace)、导电导孔(conductive via)等。这里，导电导孔可以是通孔、埋孔或盲孔，且通孔、埋孔或盲孔中可以填充例如金属或金属合金的导电材料，这里，金属例如可以是金(au)、银(ag)、铝(al)、镍(ni)、钯(pd)、铜(cu)或其合金。
78.在一些可选的实施方式中，如图1a所示，第二光阻挡结构12包覆打线18的至少部分，以提供对打线18的保护作用。
79.在一些可选的实施方式中，如图1a所示，第一光阻挡结构11包覆打线18的至少部分，以提供对打线18的保护作用。
80.继续参考图2，图2所示的半导体封装装置200类似于图1a中所示的半导体封装装置100，不同之处在于，半导体封装装置200中，第二光阻挡结构12的材料与第一光阻挡结构11的材料相同，半导体封装装置200还包括：第一支撑结构19和第二支撑结构20。
81.这里，第一支撑结构19和第二支撑结构20，至少部分对应设置于第一空腔111和第二空腔112内。
82.第一透明结构13和第二透明结构14对应设置于第一支撑结构19和第二支撑结构20上。
83.通过第一支撑结构19和第二支撑结构20对第一透明结构13和第二透明结构14的支撑，可提高第一透明结构13和第二透明结构14的平整程度。
84.第一支撑结构19和第二支撑结构20可以由各种模封材料(molding compound)模封形成。例如，模封材料可包括环氧树脂(epoxy resin)、填充物(filler)、催化剂(catalyst)、颜料(pigment)、脱模剂(release agent)、阻燃剂(flame retardant)、耦合剂(coupling agent)、硬化剂(hardener)、低应力吸收剂(low stress absorber)、粘合促进剂(adhesion promoter)、离子捕获剂(ion trapping agent)等。
85.在一些可选的实施方式中，如图2所示，第一光阻挡结构11部分设置于第一支撑结构19和第二支撑结构20上。
86.图3a-3e是根据本公开的一个实施例在不同阶段制造的半导体封装装置300a、
300b、300c、300d和300e的纵向截面结构示意图。
87.参考图3a，首先，提供基板17。
88.然后，在基板17上设置光接收元件15，光接收元件15上具有第一光感区域151和第二光感区域152。
89.再然后，通过打线18电连接基板17与光接收元件15。
90.参考图3b，在光接收元件15上与第二光感区域152相邻设置光发射元件16，并通过打线电连接光接收元件15与光发射元件16。
91.参考图3c，在光接收元件15上设置第一光阻挡结构11，第一光阻挡结构11具有第一空腔111和第二空腔112，第一光感区域151对应第一空腔111，第二光感区域152和光发射元件16对应第二空腔112。
92.这里，可以通过灌注(potting)粘合材料以形成第一光阻挡结构11。
93.参考图3d，首先，提供第一透明结构13和第二透明结构14。
94.然后，将第一透明结构13和第二透明结构14对应第一空腔111和第二空腔112相邻设置于第一光阻挡结构11上。
95.参考图3e，模封以形成第二光阻挡结构12，第二光阻挡结构12至少部分设置于第一光阻结构11上并位于第一透明结构13和第二透明结构14之间。
96.模封制程可以选以下至少一项：自由转注成型(transfer molding)、注入成型(injection molding)、压模成型(compression molding)、液态成型(liquid molding)和喷涂射成型(spray molding)。
97.图4a-4f是根据本公开的又一个实施例在不同阶段制造的半导体封装装置400a、400b、400c、400d、400e和400f的纵向截面结构示意图。
98.参考图4a，首先，提供基板17。
99.然后，在基板17上设置光接收元件15，光接收元件15上具有第一光感区域151和第二光感区域152。
100.再然后，通过打线18电连接基板17与光接收元件15。
101.参考图4b，模封以形成第一封装层21和第二封装层22，第一封装层21和第二封装层22设置于基板17上并包覆打线18及光接收元件15两侧端部。
102.模封制程可以选以下至少一项：自由转注成型(transfer molding)、注入成型(injection molding)、压模成型(compression molding)、液态成型(liquid molding)和喷涂射成型(spray molding)。
103.参考图4c，去除第一封装层21的部分封装材料及第二封装层22的部分封装材料，以形成第一支撑结构19和第二支撑结构20。
104.这里，可通过刻蚀、电浆蚀刻或机械打磨等方式去除第一封装层21的部分封装材料及第二封装层22的部分封装材料。
105.参考图4d，在光接收元件15上与第二光感区域152相邻设置光发射元件16，并通过打线电连接光接收元件15与光发射元件16。
106.参考图4e，在光接收元件15上及第一支撑结构19和第二支撑结构20上设置第一光阻挡结构11，第一光阻挡结构11具有第一空腔111和第二空腔112，第一光感区域151对应第一空腔111，第二光感区域152和光发射元件16对应第二空腔112，第一支撑结构19和第二支
撑结构20至少部分设置于第一空腔111和第二空腔112内。
107.参考图4f，首先，提供第一透明结构13和第二透明结构14。
108.然后，将第一透明结构13和第二透明结构14对应第一空腔111和第二空腔112相邻设置于第一光阻挡结构11上，并对应设置于第一支撑结构19和第二支撑结构20上。
109.最后，在第一透明结构13和第二透明结构14之间设置第二光阻挡结构12。
110.这里，可以通过在第一透明结构13和第二透明结构14之间灌注粘合材料以形成第二光阻挡结构12。
111.本公开的提供的制造半导体结构的方法能够实现与前述半导体结构类似的技术效果，这里不再赘述。
112.尽管已参考本公开的特定实施例描述并说明本公开，但这些描述和说明并不限制本公开。所属领域的技术人员可清楚地理解，可进行各种改变，且可在实施例内替代等效组件而不脱离如由所附权利要求书限定的本公开的真实精神和范围。图示可能未必按比例绘制。归因于制造过程中的变量等等，本公开中的技术再现与实际实施之间可能存在区别。可存在未特定说明的本公开的其它实施例。应将说明书和图示视为说明性的，而非限制性的。可作出修改，以使特定情况、材料、物质组成、方法或过程适应于本公开的目标、精神以及范围。所有此些修改都落入此所附权利要求书的范围内。虽然已参考按特定次序执行的特定操作描述本文中所公开的方法，但应理解，可在不脱离本公开的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。因此，除非本文中特别指示，否则操作的次序和分组并不限制本公开。