半导体封装结构的制作方法

本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体封装结构。

背景技术：

微机电系统(micro-electro-mechanicalsystem，mems)技术是一种以微小化机电整合结构为出发点的设计。目前常见的微机电技术主要应用于微传感器(microsensor)、微制动器(microactuator)与微结构(microstructure)组件等三大领域，其中微传感器可将外界环境变化(如力量、压力、声音、加速度等)转换成电信号(例如电压或电流等)，从而实现环境感测功能，如力量感测、压力感测、声音感测、加速度感测等。由于微传感器可利用半导体制程技术制造且可与集成电路整合，因此具有较佳的竞争力。

力量传感器即为微传感器的一例，其可检测是否产生按压动作及/或按压的力度。已知的力量传感器芯片通常包含具有参考电容的第一芯片和具有检测电容的第二芯片，两片芯片通过键合工艺键合在一起。其中，力量传感器芯片所产生的检测信号通过引线输出至一专用集成电路芯片(asic芯片)中进行处理，通过比较检测电容和参考电容的差值，从而实现感测施加在第二芯片上的外力的大小。

力量传感器芯片需要精确地感知外部的接触压力，因此对灵敏度的要求较高，但是目前力量传感器芯片的封装方式对力量传感器的灵敏度具有限制。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种半导体封装结构，以提高现有的力量传感器的灵敏度。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种半导体封装结构，包括：

基板；

asic芯片，贴附于所述基板的顶面；

力量传感器芯片，贴附于所述asic芯片的顶面；

塑封层，覆盖所述基板并至少包裹所述力量传感器芯片及所述asic芯片，所述力量传感器芯片的顶面露出于所述塑封层；

力传导压块，贴附于所述力量传感器芯片的顶面。

可选的，所述力传导压块通过粘接层贴附于所述力量传感器芯片的顶面。

可选的，所述粘接层为热固胶层，所述热固胶层的固化温度为60摄氏度～100摄氏度。

可选的，所述粘接层为键合层。

可选的，所述力传导压块的底面的外边缘位于所述力量传感器芯片的顶面的外边缘内。

可选的，所述力传导压块为正方体、长方体或圆柱体。

可选的，所述力传导压块具有第一部分及第二部分，所述第一部分位于所述第二部分上，所述第一部分的顶面的面积大于所述第二部分的顶面的面积，所述第二部分的底面的面积小于所述力量传感器芯片的顶面的面积。

可选的，所述第一部分及所述第二部分均选自正方体、长方体或圆柱体中的任意一种。

可选的，所述力量传感器芯片通过第一引线与所述asic芯片电性连接，所述asic芯片通过第二引线与所述基板电性连接。

可选的，所述塑封层还包裹所述第一引线及所述第二引线。

可选的，所述asic芯片的底面通过第一粘附层贴附于所述基板的顶面，所述力量传感器芯片的底面通过第二粘附层贴附于所述asic芯片的顶面。

可选的，所述第一粘附层和/或所述第二粘附层为装片胶层或装片膜。

可选的，所述力量传感器芯片的顶面与所述塑封层的顶面齐平。

本实用新型提供的半导体封装结构具有如下有益效果：

1)力量传感器芯片的顶面露出于塑封层，力传导压块直接贴附于力量传感器芯片的顶面，减小了半导体封装结构的厚度，并且，力量传感器芯片可以直接感知力传导压块汇聚的接触压力，力量感知灵敏度高。

2)力传导压块包括第一部分和第二部分，第二部分的底面的面积小于力量传感器芯片的顶面的面积，第一部分的顶面的面积则不受此限制，可以大于力量传感器芯片的顶面的面积，使得力传导压块为下小上大的结构，可以增加力传导压块与施力物的接触面。

3)粘接层可以为热固胶层，且固化温度为60摄氏度～100摄氏度，由于粘接层的固化温度较低，在粘接力传导压块时，不会对力量传感器芯片造成不良影响，并且低温固化不易导致力量传感器芯片内产生应力。

4)粘接层可以为键合层，通过挑选键合材料可以降低键合温度，防止高温导致所述力量传感器芯片受损或熔化，或者，可以挑选键合温度较高但键合时间极短的键合材料，例如镍锡合金或金锡合金等，力量传感器芯片在极短的时间内不易受损或熔化，还可以提高制备的效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的半导体封装结构的结构示意图；

图2a～图2d为本实用新型实施例提供的半导体封装结构的力传导压块的四种结构示意图；

其中，附图标记为：

100-基板；201-第一粘附层；202-第二粘附层；203-粘接层；300-asic芯片；400-力量传感器芯片；401-第一芯片；402-第二芯片；500-塑封层；600-力传导压块；601-第一部分；602-第二部分；701-第一引线；702-第二引线。

具体实施方式

下面将结合示意图对本实用新型的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

图1为本实施例提供的半导体封装结构的结构示意图。如图1所示，所述半导体封装结构包括基板100、asic芯片300、力量传感器芯片400、塑封层500及力传导压块600，所述asic芯片300、力量传感器芯片400及力传导压块600顺次设置于所述基板100上，所述塑封层500覆盖所述基板100的顶面并包裹所述asic芯片300及所述力量传感器芯片400的侧面。

所述基板100对所述asic芯片300、力量传感器芯片400、塑封层500及力传导压块600起承载的作用，其可以是单层或多层的pcb板，可以实际产品设计参数确定。具体而言，所述基板100、asic芯片300、力量传感器芯片400及力传导压块600均具有顶面和底面，其中，所述基板100及所述asic芯片300的顶面是其电性连接面；所述力量传感器芯片400包括具有参考电容的第一芯片401和具有检测电容的第二芯片402，所述第一芯片401和所述第二芯片402通过键合工艺键合在一起，所述力量传感器芯片400的顶面是所述第二芯片402的背面，所述力量传感器芯片400的底面是所述第一芯片401的背面，所述第一芯片401中的参考电容和所述第二芯片402中的检测电容相互正对。

应理解，本发明中的力量传感器芯片400不限于将第一芯片401和第二芯片402键合后形成，所述力量传感器芯片400也可以是其他可能的结构，此处不再一一举例说明。

进一步地，所述asic芯片300贴附于所述基板100的顶面上，所述力量传感器芯片400贴附于所述asic芯片300的顶面上，所述力传导压块600贴附于所述asic芯片300的顶面上。具体而言，所述asic芯片300的底面通过第一粘附层201贴附于所述基板100的顶面，所述力量传感器芯片400的底面通过第二粘附层202贴附于所述asic芯片300的顶面，所述力传导压块600的底面通过粘接层203贴附于所述力量传感器芯片400的顶面。

本实施例中，所述第一粘附层201和/或所述第二粘附层202可以是装片胶层或装片膜(daf膜)。

可选的，所述粘接层203可以为热固胶层或键合层。当所述粘接层203为热固胶层时，所述粘接层203的固化温度为60摄氏度～100摄氏度，由于所述粘接层203的固化温度较低，在粘接所述力传导压块600时，不会对所述力量传感器芯片400造成不良影响，并且低温固化不易导致所述力量传感器芯片400内产生应力。类似的，当所述粘接层203为键合层时，可以通过挑选键合材料降低键合温度，防止高温导致所述力量传感器芯片400受损或熔化，或者，可以挑选键合温度较高但键合时间极短的键合材料；优选的，所述粘接层203的材料可以是镍锡合金或金锡合金，镍/金与锡的键合温度虽然较高，但是可以在极短的时间内实现键合，所述力量传感器芯片400在极短的时间内不易受损或熔化，还可以提高制备的效率。

应理解，当所述粘接层203为热固胶层时，对所述力传导压块600的要求并无限制，只要能够满足汇聚接触压力的功能即可；当所述粘接层203为键合层时，则至少所述力传导压块600的底部需要具有一层键合材料(如镍、金或锡等)，或者所述力传导压块600直接由键合材料制成。

本实施例中，所述力量传感器芯片400的第一芯片401的面积大于所述第二芯片402的面积，并且所述第一芯片401的边缘与所述第二芯片402的边缘之间存在台阶，从而至少露出所述第一芯片401的电性输出端，所述第一芯片401的电性输出端同时也是所述力量传感器芯片400的电性输出端。所述力量传感器芯片400的面积小于所述asic芯片300的面积，所述asic芯片300的顶面未被所述力量传感器芯片400完全覆盖，所述力量传感器芯片400的边缘与所述asic芯片300的边缘之间也存在台阶，从而至少露出所述asic芯片300的电性输入端及电性输出端。所述asic芯片300的面积小于所述基板100的面积，所述基板100的顶面也未被所述asic芯片300完全覆盖，所述asic芯片300的边缘与所述基板100的边缘之间也存在台阶，从而至少露出所述基板100的电性输入端。

基于此，所述力量传感器芯片400通过第一引线701与所述asic芯片300电性连接，所述asic芯片300通过第二引线702与所述基板100电性连接。具体而言，所述第一引线701的一端连接所述力量传感器芯片400的电性输出端，另一端连接所述asic芯片300的电性输入端；所述第二引线702的一端连接所述asic芯片300的电性输出端，另一端连接所述基板100的电性输入端。如此一来，所述力量传感器芯片400产生的检测信号即可传输至所述asic芯片300中，并经过所述asic芯片300处理后通过所述基板100输出。

进一步地，所述塑封层500将所述基板100的顶面、所述asic芯片300的顶面完全覆盖并包裹住所述asic芯片300及所述力量传感器芯片400的侧面。应理解，所述第一引线701和所述第二引线702也应被所述塑封层500包裹住，从而防止外界的侵扰。

可选的，所述塑封层500可以是含树脂的复合材料，其与所述基板100共同为所述asic芯片300及所述力量传感器芯片400提供保护。

本实施例中，所述塑封层500的顶面与所述力量传感器芯片400的顶面齐平，且所述力量传感器芯片400的顶面从所述塑封层500中露出。所述力传导压块600贴附于所述力量传感器芯片400的顶面，将外部的接触压力汇聚至所述力量传感器芯片400的顶面，由此，所述力量传感器芯片400可以直接感知所述力传导压块600汇聚的接触压力，力量感知灵敏度高。

进一步地，所述力传导压块600的底面的面积需要小于所述力量传感器芯片400的顶面的面积，也就是说，所述力传导压块600的底面的外边缘完全位于所述力量传感器芯片400的顶面的外边缘内，从而将接触压力完全汇聚至所述力量传感器芯片400的顶面。

图2a～图2d为本实施例提供的力传导压块600的四种结构示意图。请参阅图2a及图2b，所述力传导压块600可以是规则的结构，例如所述力传导压块600可以是正方体、长方体、圆柱体或其他形状，此时，所述力传导压块600的长度、宽度或直径均为0.3mm-2mm。

当然，所述力传导压块600也可以是不规则的结构，请参阅图2c及图2d，所述力传导压块600可以包括第一部分601和第二部分602，所述第一部分601位于所述第二部分602上。此时，所述第二部分602的底面的面积需要小于所述力量传感器芯片400的顶面的面积，使得所述第二部分602的底面的外边缘位于所述力量传感器芯片400的顶面的外边缘内，而所述第一部分601的顶面的面积则不受此限制，所述第一部分601的顶面的面积需要大于所述第二部分602的顶面的面积，也可以大于所述力量传感器芯片400的顶面的面积，也即，所述第一部分601的顶面的外边缘可以位于所述力量传感器芯片400的顶面的外边缘外，使得所述力传导压块600呈下小上大的结构，可以增加与施力物的接触面的面积。

可选的，所述第一部分601与所述第二部分602可以是一体结构，也可以是两个结构的组合；所述第一部分601和所述第二部分602均选自正方体、长方体、圆柱体或其他形状中的任意一种，且所述第二部分602的长度、宽度或直径均为0.3mm-2mm。

综上，在本实施例提供的半导体封装结构中，力量传感器芯片的顶面露出于塑封层，力传导压块直接贴附于力量传感器芯片的顶面，减小了半导体封装结构的厚度，并且，力量传感器芯片可以直接感知力传导压块汇聚的压力，力量感知灵敏度高。进一步地，力传导压块包括第一部分和第二部分，第二部分的底面的面积小于力量传感器芯片的顶面的面积，第一部分的顶面的面积则不受此限制，可以大于力量传感器芯片的顶面的面积，使得力传导压块为下小上大的结构，可以增加力传导压块与施力物的接触面。进一步地，粘接层可以为热固胶层，且固化温度为60摄氏度～100摄氏度，由于粘接层的固化温度较低，在粘接力传导压块时，不会对力量传感器芯片造成不良影响，并且低温固化不易导致力量传感器芯片内产生应力。进一步地，粘接层可以为键合层，通过挑选键合材料可以降低键合温度，防止高温导致所述力量传感器芯片受损或熔化，或者，可以挑选键合温度较高但键合时间极短的键合材料，例如镍锡合金或金锡合金等，力量传感器芯片在极短的时间内不易受损或熔化，还可以提高制备的效率。

上述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不对本实用新型起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的技术方案的范围内，对本实用新型揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本实用新型的技术方案的内容，仍属于本实用新型的保护范围之内。