[实用新型]一种垫块加底部填充的指纹芯片封装结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种垫块加底部填充的指纹芯片封装结构，属于半导体封装技术领域。

背景技术

近年来，随着半导体技术及市场需求的不断推进，芯片封装技术发展的日新月异，以及新型指纹识别系统的不断涌现，市场上尤其是手机、电脑、门禁、考勤及其他涉密系统等领域均出现了各式各样的指纹识别系统。

目前市场主流指纹识别技术有：光学指纹识别、电容指纹识别等。其中，光学指纹识别技术发展最早，价格低廉被广泛应用，但存在尺寸大，识别效果差等缺陷；电容式指纹识别技术是基于20世纪90年代后期，半导体硅电容效应技术的成熟化发展起来的一项技术，利用手指指纹线的脊和谷相对于平滑的硅传感器之间的电容差，将这一差值再传变成电信号，同时在经过相应处理，便形成完整指纹图像，具有成像效果好，体积小的特点。

指纹传感芯片作为电容式指纹识别系统中最重要的部件，目前最主流封装结构为芯片裸露结构和全包封式结构，芯片裸露式结构在最终模组过程会在芯片表面贴装保护盖板等结构，将芯片裸露部分保护起来。而对于全包封式结构，其与传统封装结构相似，将整个芯片用塑封料包封起来，组装过程不需要贴装保护盖板。而两种不同封装结构有一个共同点：各结构层平整度及厚度需要严格控制。

对于裸露式指纹芯片而言，在完成裸露封装后，需要在指纹传感芯片表面贴装保护盖板以保护芯片不受损伤，或在封装过程中将保护盖板直接封装在封装体内，形成新的封装结构。对于直接将盖板封装在封装体的这一结构，其主要特点是：首先，省去指纹芯片在最后模组组装过程贴保护盖板过程，优化封装流程。其次，通过将保护盖板通过塑封的方式封装起来，提高产品的可靠性。但此方式同样存在如下问题：芯片和保护盖板粘贴均需要使用软性粘接材料，保护盖板贴装倾斜和指纹传感芯片贴装倾斜等异常难免会产生，而这些异常均会导致指纹感应成像效果差，良率低下的问题。通过在保护盖板与芯片感应区增加平整度优良的垫块结构可以很好的解决这一问题，但产品封装过程需要使用高介电常数塑封料进行封装，将保护盖板与芯片之间和芯片四周用塑封料保护起来。然而高介电常数塑封料相比传统塑封料，价格方面会高出很多，且对于指纹传感芯片而言，介电常数要求比较严格的地方主要在感应区域(即感应区域与保护盖板之间)，其他地方则不需要高介电常数，对于现有封装结构而言，存在材料浪费问题。

为了解决以上平整度，贴装倾斜，材料浪费的问题，需要寻找新的解决方案，优化封装方案，节约成本。

实用新型内容

本实用新型通过在指纹芯片的封装过程中将保护盖板与指纹芯片之间增加垫块，且在指纹芯片与保护盖板之间通过底部填充工艺填充高介电常数底部填充材料，再使用普通塑封料进行裸芯塑封工艺。此封装方案即可以使保护盖板与指纹芯片处于相对平行状态，避免使用柔性粘接材料粘接发生倾斜的风险；同时使用普通塑封料进行裸芯塑封，可有效降低封装成本。

为达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术手段实现。

一种垫块加底部填充的指纹芯片封装结构，包括：所述结构包括至少一个基板，基板上至少放置一个指纹传感芯片，所述指纹传感芯片与基板之间通过介质层粘接在一起，所述指纹传感芯片的焊盘面向上，所述基板至少与一根键合线进行互连，所述指纹传感芯片感应区域上方放置保护盖板，所述保护盖板下表面至少含有一个垫块存在于指纹传感芯片与保护盖板之间，所述垫块水平高度相同，所述指纹传感芯片与保护盖板之间由高介电常数底部填充材料填充，所述的基板上表面、指纹传感芯片、键合线及保护盖板被塑封体包封；其中，所述保护盖板上表面裸露，所述保护盖板与塑封体表面同一平面。

所述指纹传感芯片与基板之间介质层为环氧树脂胶。

所述指纹传感芯片为电容式指纹传感芯片。

所述保护盖板底部垫块材质与盖板相同，或者所述保护盖板底部垫块材质组成是有机成份层的可光刻干膜、树脂材料或无机成份层的硅。

所述保护盖板材质其介电常数大于3、硬度大于4H、粗糙度小于2μm。

所述保护盖板为玻璃、蓝宝石或者陶瓷材料。

所述高介电常数底部填充材料的介电常数大于7。

通过上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果：

首先，本实用新型通过在指纹传感芯片与保护盖板底部增加垫块结构，并通过底部填充工艺将高介电常数介质材料填充于指纹传感芯片与保护盖板之间。在保证指纹芯片有高平整度的同时，最大限度的增强了指纹识别的灵敏度，增强识别效果。