光电探测芯片的封装结构和封装方法技术

本发明专利技术提供一种光电探测芯片的封装结构和封装方法，封装结构包括：封装基板，背面有第一电极和第二电极，正面有第一导电焊盘和第二导电焊盘；光电探测芯片，正面靠近第二导电焊盘的一侧及其对侧均设置有正面电极，背面电极通过第一导电连接体与第一导电焊盘电连接，靠近第二导电焊盘的一侧的正面电极通过第二导电连接体与第二导电焊盘电连接；封装绝缘体，至少封装在第二导电连接体与光电探测芯片的侧壁之间以及第二导电连接体与光电探测芯片正面的非有源区之间；第一光电探测芯片和第二光电探测芯片分别贴装于偏离第一封装区域和第二封装区域的中心而偏向远离第二导电电连接体的一侧。接体的一侧。接体的一侧。

【技术实现步骤摘要】
光电探测芯片的封装结构和封装方法


[0001]本专利技术涉及半导体封装
，尤其是涉及一种光电探测芯片的封装结构和封装方法。

技术介绍

[0002]PET(Positron Emission Computed Tomography，正电子发射型计算机断层显像)扫描仪是目前最先进的核医学成像设备之一。由于SiPM(Silicon photomultiplier，硅光电倍增管)由于具有高光子探测效率、低偏置电压、紧凑等优点，相较于其他探测器件，SiPM一直是PET成像设备的最佳选择。例如，TSV(Through
‑
Silicon Vias，硅穿孔)封装具有成本高和技术难度大的缺点，传统引线键合具有死区面积大的缺点，这严重阻碍了封装密度的提高。死区面积越小，器件的集成度越高，单个像素的面积就越小，这意味着它在实际应用中具有更高的分辨率。也即，死区面积对检测效率有显著影响。
[0003]申请人的申请号为“CN202110065307.X”的中国专利申请提供了一种光电探测芯片的封装方法和封装结构，该封装结构中光电探测芯片的正面电极与基底焊盘使用银胶实现了电气连接，其中使用SU
‑
8光刻胶作为可靠的绝缘介质。此封装结构和封装方法可以提升批量封装光电探测芯片的效率；同时可以明显减小封装引入的封装体的死区面积，从而提高光电探测芯片的封装填充因子，这种封装方式可以极大的提高封装填充率，相比于TSV技术具有相对简单的封装制程和较低的成本。但是，这种封装方法得到的封装结构在贴装时会存在问题，具体表现为：结构方面，以两只器件为一周期，必须需要保证器件表面金属电极“头对头”贴装，即器件不能同一方向贴装，有一半需要旋转180
°
，因此在贴装时容易导致存在旋转角，大大降低了良率。此外，该封装工艺的可重复性不佳，使得难以应用于量产。此外，制备出的封装结构表面保护过薄，导致在恶劣环境下的可靠性较差。总之，该封装技术得到的封装结构的良率较低且难于提升，可靠性也有待提高，导致本技术并不能很好的用于大批量生产。因此，如何进一步提高封装结构制备的良率和可靠性提升是促进本技术发展需要解决的最大问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种新的光电探测芯片的封装结构和封装方法，以提高光电探测器芯片的良率和可靠性。
[0005]根据本专利技术的一个方面，提供了一种光电探测芯片的封装结构，
[0006]所述封装结构包括：封装基板、贴装于封装基板上的光电探测芯片、封装绝缘体、涂覆在所述光电探测芯片上的保护层以及将光电探测芯片与封装基板电气连接的导电连接体；所述封装基板的背面具有第一电极和第二电极，正面具有第一导电焊盘和第二导电焊盘，所述第一导电焊盘和所述第一电极之间通过第一导电通孔连接，所述第二导电焊盘和所述第二电极之间通过第二导电通孔连接；其特征在于：
[0007]所述光电探测芯片包括第一光电探测芯片和第二光电探测芯片，所述第一光电探
测芯片和第二光电探测芯片正面的靠近第二导电焊盘的一侧及其对侧均设置有正面电极，背面设置有背面电极，所述背面电极通过第一导电连接体与所述第一导电焊盘电连接，光电探测芯片的靠近第二导电焊盘的一侧的正面电极通过第二导电连接体与所述第二导电焊盘电连接；
[0008]所述封装绝缘体至少封装在所述第二导电连接体与所述光电探测芯片的侧壁之间以及所述第二导电连接体与所述光电探测芯片正面的非有源区之间，以使得所述第二导电连接体与所述光电探测芯片的侧壁、所述第二导电连接体与所述光电探测芯片正面的非有源区电气隔离；
[0009]其中，所述封装基板包括相连的、对称布置的第一封装区域和第二封装区域，所述第一光电探测芯片和第二光电探测芯片分别贴装于所述第一封装区域和第二封装区域且偏离所述第一封装区域和第二封装区域的中心而偏向远离第二导电电连接体的一侧。
[0010]在本专利技术一些实施例中，所述第二导电连接体横跨所述封装绝缘体的侧壁来与所述光电探测芯片的正面电极和所述第二导电焊盘相连接，所述第二导电连接体还与所述光电探测芯片的背面电极电气隔离；所述第二导电连接体为球形银颗粒制成的导电银胶或导电银浆。
[0011]在本专利技术一些实施例中，所述封装绝缘体与封装基板贴合，并在所述第二导电焊盘上留有窗口；所述第二导电连接体填充所述第二导电焊盘上的窗口。
[0012]在本专利技术一些实施例中，在所述第二导电通孔顶部覆盖有绝缘介质，且所述绝缘介质将所述第一导电焊盘和第二导电焊盘进行隔离；所述绝缘介质为光成像阻焊油墨；所述封装绝缘体还覆盖光成像阻焊油墨正面的部分区域以使得所述第二导电连接体与所述光电探测芯片的背面电极隔离。
[0013]在本专利技术一些实施例中，所述第一导电连接体为球形银颗粒制成的导电银胶或银浆；所述封装绝缘体为利用光刻技术对光刻胶进行处理后在所述封装基板上形成的环氧型绝缘体结构；所述环氧型绝缘结构覆盖光电探测芯片的侧面和上表面边缘的部分或全部非有源区；所述保护层为绝缘有机硅灌封胶保护层，所述保护层的厚度为200
‑
400μm。
[0014]本专利技术的另一方面，还提供了一种光电探测芯片的封装方法，该方法包括以下步骤：
[0015]第一封装基体形成步骤：将光电探测芯片贴装在预先制备的封装基板上形成第一封装基体，使得所述光电探测芯片的背面与所述封装基板的正面相贴合，其中，所述封装基板的背面具有第一电极和第二电极，正面具有第一导电焊盘和第二导电焊盘，所述第一导电焊盘和所述第一电极之间通过第一导电通孔连接，所述第二导电焊盘和所述第二电极之间通过第二导电通孔连接；其中，所述封装基板包括相连的、对称布置的第一封装区域和第二封装区域，所述第一光电探测芯片和第二光电探测芯片分别贴装于所述第一封装区域和第二封装区域且偏离所述第一封装区域和第二封装区域的中心而偏向远离第二导电电连接体的一侧；所述光电探测芯片包括第一光电探测芯片和第二光电探测芯片，所述第一光电探测芯片和第二光电探测芯片正面的靠近第二导电焊盘的一侧及其对侧均设置有正面电极，背面设置有背面电极，所述背面电极通过第一导电连接体与所述第一导电焊盘电连接，光电探测芯片的靠近第二导电焊盘的一侧的正面电极通过第二导电连接体与所述第二导电焊盘电连接；
[0016]第二封装基体形成步骤：利用光刻技术在所述第一封装基体上形成图案化的封装绝缘体，得到包含所述第一封装基体和所述封装绝缘体的第二封装基体，使得所述封装绝缘体部分覆盖所述光电探测芯片的侧壁以及所述光电探测芯片正面的非有源区；
[0017]第三封装基体形成步骤：在所述第二封装基体上沿所述封装绝缘体的至少部分表面形成第二导电连接体来将所述光电探测芯片的正面电极和所述第二导电焊盘相连接，得到包含所述第二封装基体和所述第二导电连接体的第三封装基体；
[0018]封装单元形成步骤：在所述第三封装基体上涂覆保护层，得到光电探测芯片的封装结构。
[0019]在本专利技术一些实施例中，所述第二封装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光电探测芯片的封装结构，所述封装结构包括：封装基板、贴装于封装基板上的光电探测芯片、封装绝缘体、涂覆在所述光电探测芯片上的保护层以及将光电探测芯片与封装基板电气连接的导电连接体；所述封装基板的背面具有第一电极和第二电极，正面具有第一导电焊盘和第二导电焊盘，所述第一导电焊盘和所述第一电极之间通过第一导电通孔连接，所述第二导电焊盘和所述第二电极之间通过第二导电通孔连接；其特征在于：所述光电探测芯片包括第一光电探测芯片和第二光电探测芯片，所述第一光电探测芯片和第二光电探测芯片正面的靠近第二导电焊盘的一侧及其对侧均设置有正面电极，背面设置有背面电极，所述背面电极通过第一导电连接体与所述第一导电焊盘电连接，光电探测芯片的靠近第二导电焊盘的一侧的正面电极通过第二导电连接体与所述第二导电焊盘电连接；所述封装绝缘体至少封装在所述第二导电连接体与所述光电探测芯片的侧壁之间以及所述第二导电连接体与所述光电探测芯片正面的非有源区之间，以使得所述第二导电连接体与所述光电探测芯片的侧壁、所述第二导电连接体与所述光电探测芯片正面的非有源区电气隔离；其中，所述封装基板包括相连的、对称布置的第一封装区域和第二封装区域，所述第一光电探测芯片和第二光电探测芯片分别贴装于所述第一封装区域和第二封装区域且偏离所述第一封装区域和第二封装区域的中心而偏向远离第二导电电连接体的一侧。2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述第二导电连接体横跨所述封装绝缘体的侧壁来与所述光电探测芯片的正面电极和所述第二导电焊盘相连接，所述第二导电连接体还与所述光电探测芯片的背面电极电气隔离；所述第二导电连接体为球形银颗粒制成的导电银胶或导电银浆。3.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述封装绝缘体与封装基板贴合，并在所述第二导电焊盘上留有窗口；所述第二导电连接体填充所述第二导电焊盘上的窗口。4.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，在所述第二导电通孔顶部覆盖有绝缘介质，且所述绝缘介质将所述第一导电焊盘和第二导电焊盘进行隔离；所述绝缘介质为光成像阻焊油墨；所述封装绝缘体还覆盖光成像阻焊油墨正面的部分区域以使得所述第二导电连接体与所述光电探测芯片的背面电极隔离。5.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述第一导电连接体为球形银颗粒制成的导电银胶或银浆；所述封装绝缘体为利用光刻技术对光刻胶进行处理后在所述封装基板上形成的环氧型绝缘体结构；所述环氧型绝缘结构覆盖光电探测芯片的侧面和上表面边缘的部分或全部非有源区；所述保护层为绝缘有机硅灌封胶保护层，所述保护层的厚度为200
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400μm。6.一种光电探测芯片的封装方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：第一封装基体形成步骤：将光电探测芯片贴装在预先制备的封装基板上形成第一封装基体，使得所述光电探测芯片的背面与所述封装基板的正面相贴合，其中，所述封装基板的背面具有第一电极和第二电极，正面具有第一导电焊盘和第二导电焊盘，所述第一导电焊
盘和所述第一电极之间通过第一导电通孔连接，所述第二导电焊盘和所述第二电极之间通过第二导电通孔连接；其中，所述封装基板包括相连的、对称布置的第一封装区域和第二封装区域，所述第一光电探测芯片和第二光电探测芯片分别贴装于所述第一封装区域和第二封装区域且偏离所述第一封装区域和第二封装区域的中心而偏向远离第二导电电连接体的一侧；所述光电探测芯片包括第一光电探测芯片和第二光电探测芯片，所述第一光电探测芯片和第二光电探测芯片正面的靠近第二导电焊盘的一侧及其对侧均设置有正面电极，背面设置有背面电极，所述背面电极通过第一导电连接体与所述第一导电焊盘电连接，光电探测芯片的靠近第...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩德俊，刘宇霄，杨茹，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：