基于基板凹槽的芯片集成指纹识别传感器及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子封装技术、传感器技术以及芯片互联等技术，具体是一种基于基板凹槽的芯片集成指纹识别传感器及其制作方法。
【背景技术】
[0002]随着终端产品的智能化程度不断提高，各种传感器芯片层出不穷。传感芯片扩展了智能手机、平板电脑等产品的应用领域，例如，指纹识别芯片的出现就大大提高了上述产品的安全性。
[0003]目前典型的指纹识别传感器芯片，包括半导体芯片，其上形成有用于感测的传感器元件阵列作为感应区域，其最大的特征在于其芯片表面的感应区域与用户手指发生作用，产生芯片可以感测的电信号。为了保证感测的精确度和灵敏度，该感应区域与用户手指的距离要求尽可能小，传但限于当前的芯片工艺，芯片焊盘一般也位于同一表面，若采用焊线方式将芯片焊盘引出，焊线高度不可避免的抬升了感应区域与封装体外界的距离。
[0004]国内的汇顶科技股份有限公司提出了一种在传感芯片边缘制作台阶，将芯片表面焊盘通过导电层引至该台阶处，然后再进行打线(CN201420009042)。该方式避免了焊线对传感器元件阵列与封装体外界的距离的影响，该专利通过引用合并于此。另外，美国的苹果公司公开了一项传感器封装方面的专利(US20140285263A1)，其采用在硅基板上用沉积技术形成感应区域。上述硅基板边缘存在斜坡，以便于将感应区域产生的电信号通过导电层引出。该传感芯片的打线焊盘位于硅基板所在斜坡的下方，避免了焊线对感应区域与封装体外界的距离的影响，该专利也通过引用合并于此。
[0005]为了能实现指纹识别传感器的感测功能，还需要用于存储感测信号的存储芯片，如Flash芯片，以及用于处理信号的专用集成电路芯片，即ASIC芯片。当前的指纹识别传感器件需要很多分立的组装步骤，其中指纹识别传感器芯片、存储芯片和专用集成电路芯片各自为单独的元件，在传感器件的组装或封装过程中放到一起，也就是说，识别传感器芯片、存储芯片和专用集成电路芯片未被包封到一起。随着分立元件的数量的增大，工艺步骤的日益复杂，制造成本也增大，同时对最终产品的良率和可靠性存在不利影响，而且分立元件的组装或封装过程耗时、效率低。
【发明内容】
[0006]对于现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于基板凹槽的芯片集成指纹识别传感器及其制作方法，该发明将传感芯片、存储芯片和专用集成电路芯片通过堆叠方式集成在同一封装内，该方案不但减小了封装的尺寸，而且使封装工艺更为简单，成本更低。
[0007]基于基板凹槽的芯片集成指纹识别传感器，所述传感器由基板、存储芯片、焊线、专用集成电路芯片、传感芯片、塑封体组成；所述基板有凹槽，所述存储芯片和专用集成电路芯片在凹槽里，两者通过焊线分别与基板连接；所述传感芯片在基板的上表面，并覆盖凹槽，其通过焊线与基板连接；所述塑封体包裹传感芯片和焊线。
[0008]所述传感芯片的上表面裸露，可提高感应效果。
[0009]所述感应芯片上部的裸露空间有蓝宝石、玻璃或者陶瓷盖片。
[0010]所述塑封体填充基板的凹槽，并包裹存储芯片、专用集成电路芯片和焊线，可以稳定芯片和焊线位置，不因为外力而发生位移。
[0011]基于基板凹槽的芯片集成指纹识别传感器的制造方法，具体按照以下步骤进行:
[0012]步骤一:在基板上制作凹槽；
[0013]步骤二:运用键合工艺，所述存储芯片和专用集成电路芯片在凹槽里，两者通过焊线分别与基板连接；
[0014]步骤三:运用键合工艺，所述传感芯片在基板的上表面，并覆盖凹槽，其通过焊线与基板连接；
[0015]步骤四:塑封体包裹传感芯片和焊线，并填充基板的凹槽，并包裹存储芯片、专用集成电路芯片和焊线。
[0016]如步骤四所述的塑封体包裹传感芯片，将传感芯片上部的塑封体去除，保持传感芯片上表面裸露。
[0017]如步骤四，采用局部塑封技术，所述的塑封体包裹传感芯片，保持传感芯片上表面裸露。
[0018]所述存储芯片和专用集成电路芯片和基板的连接可以采用倒装工艺。
[0019]利用该结构使得单独的指纹识别传感器芯片、存储芯片和专用集成电路芯片集成在同一封装中，避免了分立芯片器件繁琐的组装步骤，简化了工艺流程，提高了封装产品良率。同时，在基板上挖槽，避免了在基板上做垫片等。该结构的堆叠方式可使封装产品的尺寸更小，集成度更高。
【附图说明】
[0020]图1为带有凹槽的基板图；
[0021]图2为在基板凹槽内上芯压焊图；
[0022]图3为感应芯片上芯压焊图；
[0023]图4为整体塑封图；
[0024]图5为局部塑封裸露传感芯片图。
[0025]图中，I为基板，2为存储芯片，3为焊线，4为专用集成电路芯片，5为传感芯片，6为塑封体。
【具体实施方式】
[0026]下面根据附图对本发明做进一步的描述。
[0027]如图4所示，基于基板凹槽的芯片集成指纹识别传感器，所述传感器由基板1、存储芯片2、焊线3、专用集成电路芯片4、传感芯片5、塑封体6组成；所述基板I有凹槽，所述存储芯片2和专用集成电路芯片4在凹槽里，两者通过焊线3分别与基板I连接；所述传感芯片5在基板I的上表面，并覆盖凹槽，其通过焊线3与基板I连接；所述塑封体6包裹传感芯片5和焊线3。
[0028]所述传感芯片5的上表面裸露，可提高感应效果。
[0029]所述感应芯片5上部的裸露空间有蓝宝石、玻璃或者陶瓷盖片。
[0030]所述塑封体6填充基板I的凹槽，并包裹存储芯片2、专用集成电路芯片4和焊线3，可以稳定芯片和焊线位置，不因为外力而发生位移。
[0031]基于基板凹槽的芯片集成指纹识别传感器的制造方法，具体按照以下步骤进行:
[0032]步骤一:在基板I上制作凹槽，如图1所示；
[0033]步骤二:运用键合工艺，所述存储芯片2和专用集成电路芯片4在凹槽里，两者通过焊线3分别与基板I连接，如图1所示；
[0034]步骤三:运用键合工艺，所述传感芯片5在基板I的上表面，并覆盖凹槽，其通过焊线3与基板I连接，如图3所示；
[0035]步骤四:塑封体6包裹传感芯片5和焊线3，并填充基板I的凹槽，并包裹存储芯片2、专用集成电路芯片4和焊线3，如图4所示。
[0036]如步骤四所述的塑封体6包裹传感芯片5，将传感芯片5上部的塑封体6去除，保持传感芯片5上表面裸露，如图4所示。
[0037]如步骤四，采用局部塑封技术，所述的塑封体6包裹传感芯片5，保持传感芯片5上表面裸露，如图4所示。
[0038]所述存储芯片2和专用集成电路芯片4和基板I的连接可以采用倒装工艺。
【主权项】
1.基于基板凹槽的芯片集成指纹识别传感器，其特征在于，所述传感器由基板(1)、存储芯片(2)、焊线(3)、专用集成电路芯片(4)、传感芯片(5)、塑封体(6)组成；所述基板(I)有凹槽，所述存储芯片(2)和专用集成电路芯片(4)在凹槽里，两者通过焊线(3)分别与基板(I)连接；所述传感芯片(5)在基板(I)的上表面，并覆盖凹槽，其通过焊线(3)与基板(I)连接；所述塑封体(6)包裹传感芯片(5)和焊线(3)。
2.根据权利要求1所述的基于基板凹槽的芯片集成指纹识别传感器，其特征在于，所述传感芯片(5)的上表面裸露。
3.根据权利要求2所述的基于基板凹槽的芯片集成指纹识别传感器，其特征在于，所述感应芯片(5)上部的裸露空间有蓝宝石、玻璃或者陶瓷盖片。
4.根据权利要求1所述的基于基板凹槽的芯片集成指纹识别传感器，其特征在于，所述塑封体(6)填充基板(I)的凹槽，并包裹存储芯片(2)、专用集成电路芯片(4)和焊线
5.基于基板凹槽的芯片集成指纹识别传感器的制造方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行: 步骤一:在基板(I)上制作凹槽； 步骤二:运用键合工艺，所述存储芯片(2)和专用集成电路芯片(4)在凹槽里，两者通过焊线(3)分别与基板(I)连接； 步骤三:运用键合工艺，所述传感芯片(5)在基板(I)的上表面，并覆盖凹槽，其通过焊线⑶与基板⑴连接； 步骤四:塑封体(6)包裹传感芯片(5)和焊线(3)，并填充基板(I)的凹槽，并包裹存储芯片(2)、专用集成电路芯片(4)和焊线(3)。
6.根据权利要求5所述的基于基板凹槽的芯片集成指纹识别传感器的制造方法，其特征在于，如步骤四所述的塑封体(6)包裹传感芯片(5)，将传感芯片(5)上部的塑封体(6)去除，保持传感芯片(5)上表面裸露。
7.根据权利要求5所述的基于基板凹槽的芯片集成指纹识别传感器的制造方法，其特征在于，如步骤四，采用局部塑封技术，所述的塑封体(6)包裹传感芯片(5)，保持传感芯片(5)上表面裸露。
8.根据权利要求5所述的基于基板凹槽的芯片集成指纹识别传感器的制造方法，其特征在于，所述存储芯片(2)和专用集成电路芯片(4)和基板(I)的连接采用倒装工艺。
【专利摘要】本发明公开了一种基于基板凹槽的芯片集成指纹识别传感器及其制作方法，所述传感器由基板、存储芯片、焊线、专用集成电路芯片、传感芯片、塑封体组成；所述基板有凹槽，所述存储芯片和专用集成电路芯片在凹槽里，两者通过焊线分别与基板连接；所述传感芯片在基板的上表面，并覆盖凹槽，其通过焊线与基板连接；所述塑封体包裹传感芯片和焊线，所述传感芯片的上表面裸露。该方案不但减小了封装的尺寸，而且使封装工艺更为简单，成本更低。
【IPC分类】H01L21-60, H01L23-498
【公开号】CN104681533
【申请号】CN201410850322
【发明人】谢建友, 陈兴隆
【申请人】华天科技（西安）有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2014年12月31日