一种超薄指纹识别芯片的封装方法及其封装结构技术

本发明专利技术公开了一种超薄指纹识别芯片的封装方法及其封装结构，属于指纹识别芯片封装领域，其工艺流程如下：晶圆及基板框架进行等离子体清洗；复合保护膜与基板框架的背面贴合；使用芯片贴装机将晶圆上的芯片倒装至基板框架的正面；使用模压成型工艺塑封芯片和基板框架；塑封产品后固化；塑封产品的塑封层打磨减薄工艺；塑封产品的复合保护膜减薄和研磨工艺，形成研磨面；在研磨面涂布耐磨聚氨酯形成外层耐磨层；激光切割形成单颗封装体，同时去除基板框架。本发明专利技术获得了复合保护膜与超薄指纹识别芯片、基板框架、塑封料之间的可靠的结合力，解决了产品外观不良，复合保护膜同时起装载作用，使整个封装流程简洁。

Encapsulation method and packaging structure of ultrathin fingerprint identification chip

The invention discloses a packaging method and a packaging structure of an ultra-thin fingerprint identification chip, which belongs to the field of fingerprint identification chip packaging. Its technological process is as follows: plasma cleaning of wafer and substrate frame; bonding of composite protective film with the back of substrate frame; flipping chip on wafer to base by chip mounting machine. The front side of the plate frame; the plastic encapsulation chip and the base frame by the moulding process; the curing of the plastic encapsulation product; the grinding and thinning process of the plastic encapsulation product; the composite protective film thinning and grinding process of the plastic encapsulation product to form a grinding surface; the wear-resistant polyurethane coating on the grinding surface to form an outer layer; the laser cutting to form a single layer The package also removes the substrate frame. The invention obtains the reliable bonding force between the composite protective film and the ultra-thin fingerprint identification chip, the substrate frame and the plastic sealing material, solves the problem of poor appearance of the product, and the composite protective film plays the loading role at the same time, so that the whole packaging process is simple.

【技术实现步骤摘要】
一种超薄指纹识别芯片的封装方法及其封装结构
本专利技术涉及一种超薄指纹识别芯片的封装方法及其封装结构，属于指纹识别芯片封装领域。
技术介绍
指纹是人体独一无二的特征，指纹识别技术是当今生物识别技术的关键。如今手机成了人们日常生活中不可缺少的一部分，由于使用次数频繁，反复输入密码也让人感觉很不方便，有了指纹识别系统，让用户感觉更方便快捷安全。但指纹识别芯片的可靠性性能不能满足测试要求，需要对其进行二次封装，以使其能够满足可靠性、超薄、屏下等符合当前手机发展趋势的要求。目前指纹识别领域普遍采用Substrate封装但在实际生产过程中，发现在指纹识别产品表面有大量的外观不良，如图1所示的DieMark(芯片痕迹)和Dent（凹凸点）。
技术实现思路
本专利技术主要针对现有封装技术的不足，提出了一种改善外观不良的超薄指纹识别芯片的封装方法及其封装结构。本专利技术的目的是这样实现的：本专利技术提供了一种超薄指纹识别芯片的封装方法，其工艺流程如下：步骤一：晶圆及基板框架采用氩气和氢气作为清洗气体进行等离子体清洗，所述晶圆上为复数颗完成封装工艺的超薄指纹识别芯片单元，其正面设置有介电层，其背面设置有焊球；步骤二：复合保护膜与步骤一中完成清洗的基板框架的背面贴合；步骤三：使用芯片贴装机将步骤一的超薄指纹识别芯片单元倒装至完成步骤二的基板框架的正面的待贴芯片处；步骤四：使用模压成型工艺（C-mold）塑封步骤三中的超薄指纹识别芯片单元和基板框架，形成塑封产品；步骤五：将步骤四的塑封产品进行后固化（PMC）工艺；步骤六：将步骤五完成固化的塑封产品的塑封层进行打磨减薄工艺，露出焊球的焊接面；步骤七：塑封产品的复合保护膜减薄和研磨工艺，形成研磨面；步骤八：在研磨面涂布耐磨聚氨酯形成外层耐磨层；步骤九：激光切割形成单颗封装体，同时去除基板框架。本专利技术步骤二中，所述复合保护膜包括基层和半固化树脂层，所述基层的材质为Polyimde（聚酰亚胺）或PEN（聚萘二甲酸乙二醇酯），所述基层材质中含有雾化颗粒，雾度3~5%，透过率95~98%，所述半固化树脂层为PSA或siliconeadhesive（硅酮胶）。本专利技术所述基层的厚度20微米~30微米。本专利技术所述基层的内侧设置一层耐磨聚氨酯形成内层耐磨层，其硬度为2H或3H。本专利技术所述半固化树脂层的厚度10微米~18微米。本专利技术步骤四中，所述塑封成形产品的塑封厚度大于产品设计厚度，且其塑封厚度误差控制：+/-15微米。本专利技术步骤七中，所述复合保护膜厚度减薄至20微米+/-2微米。本专利技术步骤七中，所述复合保护膜的研磨面的表面粗糙度Ra：0.2~0.5微米。本专利技术还提供了一种超薄指纹识别芯片的封装结构，其包括指纹识别传感器芯片和包封体，所述指纹识别传感器芯片的正面设有指纹感应识别区域和若干个芯片电极，所述芯片电极设置于指纹感应识别区域的一侧，所述包封体包封所述指纹识别传感器芯片和金属连接件，其上表面露出指纹识别传感器芯片的正面，所述指纹识别传感器芯片的正面和包封体的上表面覆盖图案化的绝缘层，且于所述芯片电极处开设绝缘层开口，所述绝缘层的上表面选择性地设置正面再布线金属层，所述正面再布线金属层分布于所述指纹感应识别区域的正面的垂直区域之外的芯片电极的一侧，并通过绝缘层开口与芯片电极连接，所述指纹识别传感器芯片的正面涂布介电，所述介电层覆盖正面再布线金属层和绝缘层，所述金属连接件设置于指纹识别传感器芯片的一侧且就近设置于芯片电极旁，且与芯片电极的个数一一对应，所述金属连接件为再布线金属层，其顶部穿过绝缘层直达正面再布线金属层的下表面，其底部露出包封体，所述包封体的下表面设置背面再布线金属层和背面塑封层，所述背面再布线金属层的一端设置焊球，其另一端与金属连接件的底部连接，所述金属连接件与背面再布线金属层为一体结构，所述背面塑封层覆盖背面再布线金属层并仅露出焊球的焊接面，其正面与介电层的上表面齐平，还包括设置于介电层上的复合保护膜，所述复合保护膜包括基层、半固化树脂层，所述半固化树脂层与介电层、背面塑封层的正面键合连接，所述基层材质中含有雾化颗粒，雾度3~5%，透过率95~98%，所述复合保护膜减薄至20微米+/-2微米，所述基层的外侧设置一层耐磨聚氨酯形成外层耐磨层。本专利技术所述基层的内侧设置一层耐磨聚氨酯形成内层耐磨层，其硬度为2H或3H。有益效果本专利技术一种超薄指纹识别芯片的封装方法获得了复合保护膜与超薄指纹识别芯片、基板框架、塑封料之间的可靠的结合力，解决了产品外观不良，提升了产品的良率；同时复合保护膜在整个封装过程中承载封装结构的封装方法，使整个封装流程简洁；减薄后的复合保护膜,实现了指纹识别芯片的超薄封装结构，外层耐磨层和内层耐磨层的结合，加强了其封装结构的可靠性和耐磨性。附图说明图1是现有指纹识别芯片的封装外观不良图；图2为本专利技术一种超薄指纹识别芯片的封装方法的工艺流程图；图3为一种超薄指纹识别芯片的封装结构的实施例的示意图；图4A为图3的金属连接物与芯片电极、感应元件区域的位置关系的正视的示意图；图4B为图3的金属连接物与背面再布线金属层的位置关系的仰视的示意图；图5为本专利技术一种超薄指纹识别芯片的封装方法的示意图；图6是本专利技术一种超薄指纹识别芯片的封装结构的外观效果图；其中，指纹识别传感器芯片1芯片本体10指纹感应识别区域12芯片电极14绝缘层31介电层35包封体4金属连接件5正面再布线金属层6背面再布线金属层7焊球71再布线金属连线72背面塑封层78基板框架8复合保护膜91基层911半固化树脂层912外层耐磨层913内层耐磨层914。具体实施方式为了详细阐述本专利技术的精神实质，帮助本领域技术人员切实、全面的理解本专利技术的完整技术方案，下面将结合实施例和附图对本专利技术的技术方案进行详细说明：本专利技术所采用的技术方案为：一种超薄指纹识别芯片的封装方法，其工艺流程图如2图所示，具体如下：S1：晶圆及基板框架进行等离子体清洗；S2：复合保护膜与基板框架的背面贴合；S3：使用芯片贴装机将芯片倒装至基板框架的正面；S4：使用模压成型工艺（C-mold）塑封芯片及其焊球和基板框架；S5：塑封产品后固化（PMC）；S6：塑封产品的塑封层打磨减薄工艺；S7：塑封产品的复合保护膜减薄和研磨工艺；S8：复合保护膜涂布外层耐磨层；S9：激光切割成型。实施例本专利技术一种超薄指纹识别芯片的封装结构，其指纹识别传感器芯片1呈长方形，其剖面示意图如图3所示，指纹识别传感器芯片1的芯片本体10的正面设有指纹感应识别区域12和若干个芯片电极14，芯片电极14设置于指纹感应识别区域12的一侧，以使指纹感应识别区域12的有效探测面积尽可能的大，图中以设置于指纹感应识别区域12一侧的6个芯片电极14示意，感应元件设置于指纹感应识别区域12内，其电路与芯片电极14的电路设置于指纹识别传感器芯片1的内部。包封材料包封指纹识别传感器芯片1和金属连接件5，包封材料的材质目前以环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂和不饱和聚酯树脂最为常用。包封材料包封、固化完成后，呈固状的包封体4，可以起到防水、防潮、防震、防尘、散热、绝缘等作用。同时通常为了减小包封材料本身的热膨胀系数问题，提升结构的热机械可靠性，在包封材料内还添加有氧化硅、氮化硅等填充料。包封体4的上表面露本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超薄指纹识别芯片的封装方法，其工艺流程如下：步骤一：晶圆及基板框架采用氩气和氢气作为清洗气体进行等离子体清洗，所述晶圆上为复数颗完成封装工艺的超薄指纹识别芯片单元，其正面设置有介电层，其背面设置有焊球；步骤二：复合保护膜与步骤一中完成清洗的基板框架的背面贴合；步骤三：使用芯片贴装机将步骤一的超薄指纹识别芯片单元倒装至完成步骤二的基板框架的正面的待贴芯片处；步骤四：使用模压成型工艺（C‑mold）塑封步骤三中的超薄指纹识别芯片单元和基板框架，形成塑封产品；步骤五：将步骤四的塑封产品进行后固化（PMC）工艺；步骤六：将步骤五完成固化的塑封产品的塑封层进行打磨减薄工艺，露出焊球的焊接面；步骤七：塑封产品的复合保护膜减薄和研磨工艺，形成研磨面；步骤八：在研磨面涂布耐磨聚氨酯形成外层耐磨层；步骤九：激光切割形成单颗封装体，同时去除基板框架。

【技术特征摘要】
1.一种超薄指纹识别芯片的封装方法，其工艺流程如下：步骤一：晶圆及基板框架采用氩气和氢气作为清洗气体进行等离子体清洗，所述晶圆上为复数颗完成封装工艺的超薄指纹识别芯片单元，其正面设置有介电层，其背面设置有焊球；步骤二：复合保护膜与步骤一中完成清洗的基板框架的背面贴合；步骤三：使用芯片贴装机将步骤一的超薄指纹识别芯片单元倒装至完成步骤二的基板框架的正面的待贴芯片处；步骤四：使用模压成型工艺（C-mold）塑封步骤三中的超薄指纹识别芯片单元和基板框架，形成塑封产品；步骤五：将步骤四的塑封产品进行后固化（PMC）工艺；步骤六：将步骤五完成固化的塑封产品的塑封层进行打磨减薄工艺，露出焊球的焊接面；步骤七：塑封产品的复合保护膜减薄和研磨工艺，形成研磨面；步骤八：在研磨面涂布耐磨聚氨酯形成外层耐磨层；步骤九：激光切割形成单颗封装体，同时去除基板框架。2.根据权利要求1所述的超薄指纹识别芯片的封装方法，其特征在于：步骤二中，所述复合保护膜包括基层和半固化树脂层，所述基层的材质为Polyimde（聚酰亚胺）或PEN（聚萘二甲酸乙二醇酯），所述基层材质中含有雾化颗粒，雾度3~5%，透过率95~98%，所述半固化树脂层为PSA或siliconeadhesive（硅酮胶）。3.根据权利要求2所述的超薄指纹识别芯片的封装方法，其特征在于：所述基层的厚度20微米~30微米。4.根据权利要求2或3所述的超薄指纹识别芯片的封装方法，其特征在于：所述基层的内侧设置一层耐磨聚氨酯形成内层耐磨层，其硬度为2H或3H。5.根据权利要求2所述的超薄指纹识别芯片的封装方法，其特征在于：所述半固化树脂层的厚度10微米~18微米。6.根据权利要求1所述的超薄指纹识别芯片的封装方法，其特征在于：步骤四中，所述塑封成形产品的塑封厚度大于产品设计厚度，且其塑封厚度误差控制：+/-15微米。7.根据权利要求1所述的超薄指纹识别芯片的封装方法，其特征在于：步骤七中，所述复合保护膜厚度减薄至2...

【专利技术属性】
技术研发人员：周凯旋，黄天涯，孙晓飞，陈明，华应峰，沈国强，刘仁琦，
申请(专利权)人：星科金朋半导体江阴有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32