一种用于大尺寸传感器芯片高平面度粘片结构的制作方法与流程

本发明属于传感器封装工艺，尤其涉及一种用于大尺寸传感器芯片高平面度粘片结构的制作方法。

背景技术：

1、随着图像传感器芯片技术提升，光敏像元尺寸逐渐从10μm降低至5μm，到目前已发展出1μm像元。在保持原有芯片尺寸不变的基础上，像元尺寸的缩小，能够大幅提升图像传感器感光范围。例如像元尺寸由5μm缩小至1μm，感光范围将提升5×5倍。因此，大规模超小像素成像芯片是当前发展趋势，在天基应用、空基应用中将发挥巨大优势。已知目前国内最小像元尺寸为0.5μm，像元规模可达到10亿以上。

2、像元尺寸减小、芯片尺寸增大是图像传感器发展的趋势，而光敏区的平面度将对成像质量起到关键影响作用，当像元尺寸减小至1μm时，其像元焦深减小，需要将芯片光面区的平面度控制在20μm以内。解决粘片平面度的问题，就可以实现高精度大尺寸图像传感器电路的单芯片封装，对比多芯片拼接的传感器而言，单一大尺寸芯片的图像传感器在高像素、低功耗、少盲区等方面，优势明显。然而，当芯片尺寸超过20mm*20mm时，采用外壳装片区平面度控制、装片工艺控制等手段难以实现平面度≤20μm。因此需要采用创新的方式去实现大尺寸图像传感器芯片的高平面度的粘片。

3、目前行业内图像传感器芯片的高平面度的粘片工艺上存在的主要问题为：

4、(1)大尺寸图像传感器芯片的粘片封装中，由于常规装片方式是树脂类粘片胶进行粘接，属于热固性树脂固化，是不可逆的反应，且树脂固化均会产生固化膨胀或收缩的现象。若不在点胶和固化时加以控制，目前芯片的厚度不超过1mm，很容易因为粘片胶固化体积的变化导致芯片产生弧度，从而导致平整度超标。国内外厂家均采用多颗芯片拼接或多个图像传感器电路的拼接来实现，整个芯片直接粘接仍无法实现。

5、(2)大尺寸图像传感器芯片的粘片封装中，需要控制装片厚度，有利于芯片的散热；粘片胶厚度越薄，导热性能越好。因此，粘片厚度最好不超过300μm。

技术实现思路

1、本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种用于大尺寸传感器芯片高平面度粘片结构的制作方法，能够有效控制大尺寸芯片的粘片平面度。

2、为了解决上述技术问题，本发明公开了一种用于大尺寸传感器芯片高平面度粘片结构的制作方法，包括：

3、步骤1，在芯片粘接区均匀涂抹助焊剂，然后将可焊接的定位球放置在芯片粘接区；

4、步骤2，将限位片按照设计规定位置进行贴装，按照设定温度将定位球与芯片粘接区进行焊接；

5、步骤3，将通过步骤2焊接后得到的器件进行清洗和烘干，将助焊剂清洗干净，保证无残留，随后剥离限位片；

6、步骤4，在设计规定位置放置芯片，采用点粘接的方式将芯片四角分别与芯片粘接区粘接，并在施加一定压力p的状态下进行快速固化；

7、步骤5，沿着芯片任一方向的边缘位置使用胶头进行填胶，直至芯片底部充满胶液；

8、步骤6，在芯片上方施加一定质量的压块，然后按照所填胶液的工艺说明书进行固化。

9、在上述用于大尺寸传感器芯片高平面度粘片结构的制作方法中，在步骤1中：

10、采用吸焊球装置将可焊接的定位球按照设计距离间隔均匀放置在芯片粘接区；或，

11、采用丝网漏印的方式，将可焊接的定位球按照设计距离间隔均匀放置在芯片粘接区；其中，丝网开口为圆形，直径在15μm～350μm范围内，助焊剂厚度在100μm～300μm范围内；或，

12、采用植球的方式，将可焊接的定位球放置在芯片粘接区：测量出芯片粘接区凹陷部分尺寸，根据凹陷部分尺寸进行精确植球，以将可焊接的定位球放置在芯片粘接区。

13、在上述用于大尺寸传感器芯片高平面度粘片结构的制作方法中，在步骤1中，定位球在芯片粘接区的放置方式为点阵式，最边缘的定位球距芯片粘接区的内距边缘在0.3mm～1.5mm范围内，相邻两个定位球的中心距在0.3mm～3mm范围内。

14、在上述用于大尺寸传感器芯片高平面度粘片结构的制作方法中，在步骤2中，焊接过程中，定位球受热融化，在重力作用下，定位球上侧形成平面度≤20μm的平面，同时定位球的下侧与芯片粘接区焊接在一起。

15、在上述用于大尺寸传感器芯片高平面度粘片结构的制作方法中，在步骤2中，采用真空焊接、回流焊接和红外焊接中的任意一种焊接方式，将定位球与芯片粘接区进行焊接；其中，设定温度为定位球焊接说明书所推荐的温度。

16、在上述用于大尺寸传感器芯片高平面度粘片结构的制作方法中，在步骤5中，根据芯片选用“一”型、“l”型和“u”型中的任意一种点胶路径，沿着芯片任一方向的边缘位置使用胶头进行填胶，直至芯片底部充满胶液。

17、在上述用于大尺寸传感器芯片高平面度粘片结构的制作方法中，芯片的长宽在20mm*20mm～40mm*40mm范围内，厚度在80μm～800μm范围内。

18、在上述用于大尺寸传感器芯片高平面度粘片结构的制作方法中，限位片的长宽与芯片的长宽一致。

19、在上述用于大尺寸传感器芯片高平面度粘片结构的制作方法中，定位球的材质为ag、snag、snpb、snagcu、sn、ausn中的任意一种或多种；定位球的直径在50μm～350μm范围内。

20、在上述用于大尺寸传感器芯片高平面度粘片结构的制作方法中，在步骤4中，施加的一定压力p在0.5n～5n范围内；在步骤6中，压块的重力在0.5n～5n范围内。

21、本发明具有以下优点：

22、(1)本发明公开了一种用于大尺寸传感器芯片高平面度粘片结构的制作方法，采用定位球控制高度的方法，能够有效控制大尺寸图像传感器芯片的平面度，保证误差在一定范围内。

23、(2)本发明公开了一种用于大尺寸传感器芯片高平面度粘片结构的制作方法，能够有效控制装片厚度，有利于芯片的散热。

技术特征：

1.一种用于大尺寸传感器芯片高平面度粘片结构的制作方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于大尺寸传感器芯片高平面度粘片结构的制作方法，其特征在于，在步骤1中：

3.根据权利要求1所述的用于大尺寸传感器芯片高平面度粘片结构的制作方法，其特征在于，在步骤1中，定位球(3)在芯片粘接区(4)的放置方式为点阵式，最边缘的定位球距芯片粘接区(4)的内距边缘在0.3mm～1.5mm范围内，相邻两个定位球的中心距在0.3mm～3mm范围内。

4.根据权利要求1所述的用于大尺寸传感器芯片高平面度粘片结构的制作方法，其特征在于，在步骤2中，焊接过程中，定位球(3)受热融化，在重力作用下，定位球(3)上侧形成平面度≤20μm的平面，同时定位球(3)的下侧与芯片粘接区(4)焊接在一起。

5.根据权利要求1所述的用于大尺寸传感器芯片高平面度粘片结构的制作方法，其特征在于，在步骤2中，采用真空焊接、回流焊接和红外焊接中的任意一种焊接方式，将定位球(3)与芯片粘接区(4)进行焊接；其中，设定温度为定位球焊接说明书所推荐的温度。

6.根据权利要求1所述的用于大尺寸传感器芯片高平面度粘片结构的制作方法，其特征在于，在步骤5中，根据芯片(1)选用“一”型、“l”型和“u”型中的任意一种点胶路径，沿着芯片(1)任一方向的边缘位置使用胶头(7)进行填胶，直至芯片(1)底部充满胶液(2)。

7.根据权利要求1所述的用于大尺寸传感器芯片高平面度粘片结构的制作方法，其特征在于，芯片(1)的长宽在20mm*20mm～40mm*40mm范围内，厚度在80μm～800μm范围内。

8.根据权利要求1所述的用于大尺寸传感器芯片高平面度粘片结构的制作方法，其特征在于，限位片(6)的长宽与芯片(1)的长宽一致。

9.根据权利要求1所述的用于大尺寸传感器芯片高平面度粘片结构的制作方法，其特征在于，定位球(3)的材质为ag、snag、snpb、snagcu、sn、ausn中的任意一种或多种；定位球(3)的直径在50μm～350μm范围内。

10.根据权利要求1所述的用于大尺寸传感器芯片高平面度粘片结构的制作方法，其特征在于，在步骤4中，施加的一定压力p在0.5n～5n范围内；在步骤6中，压块(8)的重力在0.5n～5n范围内。

技术总结本发明公开了一种用于大尺寸传感器芯片高平面度粘片结构的制作方法，包括：在芯片粘接区均匀涂抹助焊剂，将定位球放置在芯片粘接区；将限位片按照设计规定位置进行贴装，将定位球与芯片粘接区进行焊接；将焊接后得到的器件进行清洗和烘干，将助焊剂清洗干净，随后剥离限位片；在设计规定位置放置芯片，将芯片四角分别与芯片粘接区粘接，并在施加一定压力P的状态下进行快速固化；沿着芯片任一方向的边缘位置使用胶头进行填胶，直至芯片底部充满胶液；在芯片上方施加一定质量的压块，然后按照所填胶液的工艺说明书进行固化。本发明所述方法能够有效控制大尺寸芯片的粘片平面度，粘片平面度≤20μm，远优于未使用本方法的同类器件。技术研发人员：李菁萱,荆林晓,李洪剑,冯小成,井立鹏,徐树鹏,陈洁受保护的技术使用者：北京微电子技术研究所技术研发日：技术公布日：2024/9/12