[發明專利]圖像傳感器結構及其封裝方法

有效

• 申請號: 201410217743.4
• 申請日: 2014-05-20
• 公開（公告）號: CN103996684B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 鄧輝;趙立新
• 申請（專利權）人: 格科微電子(上海)有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L23/34;H01L21/768;H01L21/56
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 鄭立柱

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種CMOS圖像傳感器封裝方法。

背景技術

目前，主流的圖像傳感器(CIS：CMOS Image Sensor)的封裝方法包括：芯片級封裝(Chip Scale Package，CSP)、板上集成封裝(Chip On Board，COB)及倒裝芯片封裝(Flip Chip，FC)。

CIS CSP是一種目前普遍應用在中低端、低像素(2M像素或以下)圖像傳感器的Wafer level(晶圓級)封裝技術。該封裝技術使用晶圓級玻璃與晶圓邦定并在晶圓的圖像傳感器芯片之間使用圍堰隔開，然后在研磨后的晶圓的焊盤區域通過制作焊盤表面或焊盤面內孔側面環金屬連接的硅穿孔技術(TSV：Through Silicon Via)或切割后焊盤側面的T型金屬接觸芯片尺寸封裝技術，并在晶圓背面延伸線路后制作焊球柵陣列(BGA：Ball Grid Array)，然后切割后形成單個密封空腔的圖像傳感器單元。后端通過SMT的方法形成模塊組裝結構。但是，CSP封裝具有如下明顯的問題：1影響產品性能：厚的支撐玻璃對光的吸收、折射、反射及散射對圖像傳感器尤其是小像素尺寸產品的性能具有很大的影響；2可靠性問題：封裝結構中的構件之間的熱膨脹系數差異及空腔內密封氣體在后面的SMT工藝或產品使用環境的變化中出現可靠性問題；3投資規模大、環境污染控制要求大，生產周期較長，單位芯片成本較高尤其對于高像素大尺寸圖像傳感器產品。

CIS COB封裝是一種目前普遍應用在高端、高像素產品(5M像素或以上)圖像傳感器的Die Level(芯片級)封裝技術。該封裝技術把經研磨切割后的芯片背面邦定在PCB板的焊盤上使用鍵合金屬導線，裝上具有IR玻璃片的支架和鏡頭，形成組裝模塊結構。但是，COB封裝如下明顯的問題：1、微塵控制非常困難，需要超高的潔凈室等級，制造維持成本高；2、產品設計定制化、周期長、靈活度不夠；3不容易規模化生產；

CIS FC封裝最近興起的高端、高像素(5M像素或以上)圖像傳感器的Die Level(芯片級)封裝技術。該封裝技術把在焊盤做好金屬凸塊經研磨切割的芯片焊盤直接與PCB的焊盤通過熱超聲的作用一次性所有接觸凸塊與焊盤進行連接，形成封裝結構。后端通過PCB外側的焊盤或錫球采用SMT的方法形成模塊組裝結構。但是，FC封裝如下明顯的問題：1該封裝對PCB基板要求很高，與Si具有相近的熱膨脹系數，成本很高；2制造可靠性難度很大，熱超聲所有凸塊與焊盤連接的一致性要求非常高，凸塊與焊盤硬連接，延展性不好；3微塵控制難度大、工藝環境要求高，成本很高；

綜上所述，亟需一種實現高像素、大芯片尺寸圖像傳感器的低成本、高性能、高可靠性、超薄的封裝結構技術。

發明內容

基于以上考慮，如果提出一種能夠低成本地封裝超薄高像素的圖像傳感器的方法以及相應的傳感器結構將是非常有利的。

根據本發明的一方面，提出了一種圖像傳感器的封裝方法，包含如下所述步驟：提供圖像傳感器芯片和透明的封裝基板，所述圖像傳感器芯片的正面有圖像感應區和環繞所述圖像感應區的焊盤區域；鍵合金屬導線的第一端于所述焊盤，所述金屬導線懸空于所述圖像傳感器芯片；匹配粘合所述封裝基板、所述圖像傳感器芯片為一封裝件，所述金屬導線的第二端懸空，不被粘合覆蓋。

根據本發明的一個實施例，所述步驟中，還包括：所述懸空的金屬導線能夠通過SMT或壓焊方式電性連接印刷電路板、柔性電路板或陶瓷電路板。

根據本發明的一個實施例，粘合覆蓋所述焊盤區域、金屬導線第一端的周邊區域。

根據本發明的一個實施例，提供封裝框架，所述封裝框架匹配粘合于所述封裝基板、圖像傳感器芯片。

根據本發明的一個實施例，于所述封裝框架上打上標識。

根據本發明的一個實施例，所述封裝框架包括：內框架與外框架，所述內框架與外框架之間設置有貫穿的空隙區域。

根據本發明的一個實施例，由所述內框架結構與外框架結構之間的所述空隙區域填入粘性材質。

根據本發明的一個實施例，所述封裝框架位于所述封裝基板與所述圖像傳感器芯片的中間，所述封裝框架將所述圖像感應區與焊盤區域隔離。

根據本發明的一個實施例，所述封裝框架鄰近封裝基板具有第二端，所述第二端沿豎直方向突出于封裝基板10微米以上。

根據本發明的一個實施例，所述封裝框架鄰近封裝基板有第二端，所述第二端的內表面設置有通氣槽或膠水擴展槽。