CN100484199C - 照相机组件封装件 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种使用倒装芯片型图像传感器组件的照相机组件封装件，包括：透镜镜筒，其中堆叠并安装有多个透镜；壳体，具有透镜镜筒插入并安装到其内的上部开口；以及图像传感器组件。图像传感器组件包括：图像传感器，凸块在形成于一侧上的电极焊盘上结合到所述图像传感器；柔性印刷电路板(FPCB)，具有形成在与图像传感器的焊盘相对应的位置处的导通孔以及形成于层之间的导电图案，导通孔形成在层中；以及导电粘合剂，填充在导通孔内。因此，在制造COF型图像传感器组件时，由于照相机组件的微型结构，仅使用导通孔内部的导电粘合剂就可以实现倒装结合，而无需ACF或NCP。

Description

照相机组件封装件
相关申请交叉参考
本申请要求于2005年11月28日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第2005-113970号的权益，其公开内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种使用倒装芯片图像型图像传感器组件的照相机组件封装件，具体地说，涉及一种使用倒装芯片图像型图像传感器组件的照相机组件封装件，其可以制造出具有高可靠性的超微型照相机组件。当图像传感器与柔性印刷电路板(FPCB)倒装结合(flip-chip bonding)时，形成在图像传感器的底部表面中的凸块插入到形成于FPCB中的导通孔(via hole)内，使得图像传感器和FPCB彼此电连接。
背景技术
随着诸如便携式电话和个人数字助理(PDA)的移动终端的最近发展，移动终端提供了电话呼叫功能，且被用作多功能汇集型装置(multi-convergence device)。多功能汇集装置的最典型代表是照相机组件。照相机组件的分辨率从300,000像素(VGA)到700,000像素之间变化。此外，照相机组件提供了诸如自动调焦(AF)和光学变焦等各种附加功能。
通常，袖珍照相机组件(CCM)适用于各种IT设备，如摄像电话、智能电话、移动通信终端、以及玩具照相机。最近，满足消费者各种品味的使用CCM的产品被越来越多地投放到市场。
通过使用电荷耦合装置(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的主要部件来制造照相机组件。穿过透镜传输的入射光由图像传感器聚集，并作为数据存储于存储器中。所存储的数据通过诸如液晶显示器(LCD)或PC监视器的显示媒体显示为图像。
用于照相机组件的图像传感器的封装方法包括：使用倒装结合的薄膜覆晶(COF)法、使用引线结合的板上芯片(COB)法、以及芯片选择封装(CSP)法。其中，COF封装法和COB封装法被广泛使用。
下面，参照图1至图3对COF封装结构进行简短地描述。
图1是传统COF型照相机组件的分解透视图，而图2是图1的传统COF型照相机组件的局部截面视图。
参照图1和图2，传统照相机组件1包括：图像传感器3，用于将通过透镜输入的图像信号转换成电信号；壳体2，用于支撑图像传感器3；透镜组4，用于收集图像传感器3中的目标的图像信号；以及镜筒5，在镜筒中透镜组4堆叠成多层。
柔性印刷电路板(FPCB)6电连接至壳体2的下部。用于驱动CCD或CMOS图像传感器3的芯片部件(例如，聚光器和电阻器)安装于FPCB 6上。
在照相机组件1中，各向异性导电膜8或非导电胶在多个电路部件安装在FPCB 6上的状态下插入到FPCB 6与图像传感器3之间。然后，进行加热并加压，以将FPCB 6电连接至图像传感器3，并且IR滤光片7附在FPCB上。
而且，在镜筒5和壳体2被临时彼此螺接的状态下，已组装的FPCB 6通过单独的粘合剂固定于壳体2的底部表面。
同时，在具有与之相连的图像传感器3的FPCB 6以及镜筒5固定于壳体2上之后，将焦点调整到在镜筒5前预定距离处的目标(分辩率标板(resolution chart))。在照相机组件1的调焦过程中，通过螺接到壳体2的镜筒5的旋转来调整竖直移动，并且实现透镜组4与图像传感器3之间的调焦。
由于COF型照相机组件封装件不需要用于引线连接的空间，所以可以减少封装面积和镜筒高度。因此，照相机组件可以变得又轻又小。
另外，由于使用薄膜或FPCB，因此封装件可以坚固得抗外部冲击，并且可以获得高稳定性，而且封装件的制造过程可以更简化。此外，由于小型化及电阻的减小，COF型照相机组件封装件可以具有处理速度快、高密度、以及多插针(pin)的品质。
但是，由于COF型照相机组件封装件被集成在晶片级封装件的最小芯片尺寸中，所以增加了制造成本，并且产品可能不能在指定日期准确地交货。因为传统的COF封装件具有单层结构，所以在使用具有各种功能的百万像素图像传感器的组件中没有显示出组件封装件的小型化的优点。
图3A和图3B是示出了用于在图像传感器组件封装件的倒装结合期间将FPCB附于图像传感器的方法的放大截面视图。具体地，图3A是使用ACF的附着方法的放大截面视图，以及图3B是使用NCP的附着方法的放大截面视图。
参照图3A，在使用ACF的倒装结合法中，将ACF 8附于FPCB6上，并且在图像传感器3中形成镀金凸块3a。从而，进行图像传感器3的倒装结合，使得凸块3a接触ACF 8。就这点来说，ACF 8中的导电球8a用作电连接器。
参照图3B，在使用NCP的倒装结合法中，将NCP 9涂布在FPCB 6的焊盘6a上，并且将形成在图像传感器3上的镀金凸块3a或柱状凸块倒装结合在FPCB 6上。由于NCP 9不具有导电球8a，所以通过使凸块3a直接与FPCB 6的焊盘6a接触实现电连接。
在图像传感器组件封装件使用ACF 8或NCP 9期间，由于在FPCB 6和图像传感器3的倒装结合期间该两个元件之间的按压，使得ACF 8或NCP 9突出到图像传感器组件的侧面。因此，倒装结合装置可能被污染，或向外突出的ACF或NCP的颗料可能导致组件失效或损坏壳体。
而且，使用ACF的倒装结合法必须使用形成在ACF 8内部的导电球8a。因此，在倒装芯片工艺中，必须施加相对较高的温度(大约200-240℃)及压力(50-150MPa/凸块)，以便实现结合。
在使用倒装结合的图像传感器组件封装件中，多个芯片部件必须安装在与附着图像传感器的表面相同的表面上。因此，限制了组件封装件尺寸的最小化。
发明内容
本发明的优点在于其提供了一种使用倒装芯片型图像传感器组件的照相机组件封装件。在图像传感器倒装结合在单侧或双侧FPCB上时，形成在图像传感器的底部表面中的凸块直接插入到形成在FPCB中的导通孔内。因此，FPCB和图像传感器被倒装结合，从而它们可以彼此电连接。
本发明总发明构思的其它方面和优点将部分地在随后的描述中阐述，并且部分地将通过描述而变得显而易见，或者可以通过总发明构思的实践而获得。
根据本发明的一方面，图像传感器组件的倒装芯片封装件包括：图像传感器，其中多个焊盘形成在一个表面上，并且凸块结合到焊盘上；FPCB，其中导通孔形成在与焊盘相对应的位置处，并且图案形成在导通孔所形成的层之间的底部表面处；以及导电粘合剂，填充在导通孔中。
根据本发明的另一方面，具有安装到其中的透镜镜筒的壳体放置在与FPCB的底部表面倒装结合的图像传感器组件的上部上。
根据本发明的再一方面，多个焊盘沿限定在中央部位处的光接收区域的外部安装，即，沿图像传感器的边缘安装。通过使用毛细管实现凸块的结合，在毛细管中金线埋在焊盘上。
根据本发明的又一方面，凸块可以是焊料凸块或柱状凸块。
根据本发明的又一方面，在图像传感器倒装结合的FPCB的中央部位中，图像传感器的光接收区域被打孔并暴露。多个导通孔形成在与设置在光接收区域外部的焊盘相对应的位置处。
根据本发明的又一方面，导通孔由盲孔构成，盲孔通过形成在FPCB中的多个图案提供中间层电连接。导通孔填充有导电粘合剂。
根据本发明的又一方面，盲孔通常用于从表层到内层的连接。在多层的FPCB中，盲孔连接两个或多个导电层，并且不穿透FPCB。即，FPCB(形成在图像传感器中的多个凸块倒装结合到该FPCB)可以是具有中间层导电图案的多层单侧或双侧FPCB。
根据本发明的又一方面，通过使用激光钻孔对导通孔进行打孔，以具有大约150μm或更小的直径。
根据本发明的又一方面，进行去钻污工艺处理(desmearprocess)，以化学去除在使用激光钻孔形成导通孔的过程期间燃烧FPCB的中间层聚合物时产生的颗粒。然后，通过溅射工艺在导通孔的内壁上形成金属层，并且在金属层的外部形成图案。
根据本发明的又一方面，介于导通孔的内壁与导电粘合剂之间的金属层由FPCB两侧上的导电线形成。因此，当其上安装有图像传感器组件的FPCB用作双侧FPCB时，金属线可以通过单独的工艺设置。
根据本发明的又一方面，银(Ag)膏被广泛用作填充在导通孔中的导电粘合剂。在一些情况下，也可以使用碳膏。
根据本发明的又一方面，导通孔形成在中间层内具有导电图案的多层FPCB上。结合在形成于图像传感器的一个表面上的焊盘上的凸块直接放置(dock)到导通孔内，从而实现了倒装结合。因此，当图像传感器和FPCB彼此电连接时，可以实现倒装结合，而无需施加额外的热和压力。而且，可以最小化封装件的尺寸。
根据本发明的又一方面，用于制造图像传感器的倒装芯片封装件的方法包括：在设置于图像传感器的一个表面上的多个焊盘上形成多个凸块；在具有中间层导电图案的FPCB上形成用于中间层连接的导通孔；用导电粘合剂填充导通孔；以及将图像传感器的凸块插入到FPCB的导通孔内，从而将凸块和导通孔电连接。
根据本发明的又一方面，当FPCB是双侧FPCB时，制造方法进一步包括：通过激光钻孔在双侧FPCB的两侧之一上形成导通孔；以及使用溅射工艺在导通孔的内壁上形成金属层。
根据本发明的又一方面，形成在导通孔内部的金属层由钛(Ti)或金(Au)形成。
根据本发明的又一方面，导电粘合剂通过丝网印刷填充在金属层上。
根据本发明的又一方面，当通过将图像传感器的凸块插入到导通孔内实现倒装结合时，填充在导通孔中的导电粘合剂被硬化。导电粘合剂可以通过使用夹具(jig)加热或通过使用加热至大约120℃的烤箱而硬化。
附图说明
从下面结合附图对实施例的描述中，本发明总发明构思的这些和/或其它方面和优点将变得显而易见并易于理解。
图1是传统COF型照相机组件的分解透视图；
图2是图1的传统COF型照相机组件的截面视图；
图3A和图3B是示出了用于在图像传感器组件封装件的倒装结合期间将板附着到图像传感器的方法的放大截面视图；
图3A是使用ACF的附着方法的放大截面视图；
图3B是使用NCP的附着方法的放大截面视图；
图4A至图6是根据本发明第一实施例的图像传感器组件的倒装芯片封装件的视图；
图4A是图像传感器的平面图；
图4B是图4A的图像传感器的局部放大截面视图；
图5A是FPCB的平面图；
图5B是图5A的FPCB的局部放大截面视图；
图6是根据本发明第一实施例的图像传感器组件封装件的截面视图；
图7至图9是根据本发明第二实施例的图像传感器组件的倒装芯片组件封装件的视图；
图7A是图像传感器的平面图；
图7B是图7A的图像传感器的局部放大截面视图；
图8A是FPCB的平面图；
图8B是图8A的FPCB的局部放大截面视图；
图9是根据本发明第二实施例的图像传感器组件封装件的截面视图；
图10A和图10B是使用倒装结合的照相机组件封装件的截面视图；
图10A是使用单侧FPCB的照相机组件封装件的截面视图；以及
图10B是使用双侧FPCB的照相机组件封装件的截面视图。
具体实施方式
现在将详细描述本发明总发明构思的实施例，其实例在附图中示出，其中，相同的附图标号始终表示相同的元件。下面，为解释本发明的总发明构思，参照附图描述这些实施例。
图像传感器组件的倒装芯片封装件结构
实施例1
图4至图6是示出了根据本发明第一实施例的图像传感器组件的倒装芯片封装件的视图。具体地，图4A是图像传感器的平面图，图4B是图4A的图像传感器的局部放大截面视图，图5A是FPCB的平面图，图5B是图5A的FPCB的局部放大截面视图，以及图6是根据本发明第一实施例的图像传感器组件的截面视图。
参照图4至图6，图像传感器组件的倒装芯片封装件10包括图像传感器11和FPCB 15。图像传感器11具有在其一个表面上突出的多个凸块12。FPCB 15具有形成在与凸块12相对应的位置处的多个导通孔16，并且导电粘合剂17填充在导通孔16中。
图像传感器11包括位于其中央部位的光接收区域14。多个焊盘13布置在光接收区域14的外边缘处。凸块12由导电材料形成，并且突出地连接在焊盘13上。
凸块12通过使用具有内置金线的毛细管的毛细现象固定地附着在焊盘13上。凸块12形成为柱状凸块或板状凸块类型。凸块12与其中形成有导通孔16的FPCB 15的表面相接触。因此，图像传感器11可以通过凸块12电连接。
FPCB 15(图像传感器11倒装结合到其上)设置有具有多个中间层导电图案18的多层基板。多个导通孔16形成在FPCB 15的一侧上，从而单层的聚合物被渗入。导通孔16形成在与凸块12的附着位置相对应的位置处，即，形成在中央部位的光接收区域19的外边缘处，其中，中央部位被打孔，以在图像传感器11的倒装结合期间向上露出光接收区域19。导通孔16以1:1的对应关系连接到凸块12。
导通孔16形成可通过埋入到多层FPCB 15中的多个焊盘13电连接的盲孔。由于形成在导通孔16的下部的电路图案18，可以形成可电连接的导通孔16，而无需穿透多层FPCB 15的上部和下部。
具有导通孔16的FPCB 15可以是单层FPCB、多层FPCB、刚柔(rigid flexible)PCB、或组合PCB。
另外，FPCB 15的设计自由度可以通过电路图案18增加，电路图案18埋入在FPCB中，与所有导通孔16相对应，从而可最小化基板尺寸。
而且，通过使用激光钻孔将形成在FPCB 15中的导通孔16打孔，以具有大约150μm或更小的直径。然后，进行去钻污工艺处理，以去除在激光钻孔过程期间产生在导通孔16内部及周围的颗粒，并且通过丝网印刷用导电粘合剂17填充导通孔16。
印刷在导通孔16内部的导电粘合剂17可以是基于银(Ag)的金属材料，优选地，是环氧银、银膏、以及包含焊膏的碳膏。
优选地，形成在FPCB 15中的导通孔16被打孔成玉米形状，其中上部直径大于下部直径。其原因是通过导通孔16上部放置的凸块12可以沿导通孔16的倾斜侧表面平稳地连接。
在根据本发明的图像传感器的倒装芯片组件中，多个导通孔16形成在FPCB 15的最上部表面上，从而它们是导电的，并且导电粘合剂17印刷在导通孔16内部。通过这些过程，准备了用于图像传感器11的倒装结合的FPCB 15。
在图像传感器11中，焊盘13形成在与形成导通孔16的表面相对应的位置处，并且凸块12突出到焊盘13上。图像传感器11与FPCB 15倒装结合。FPCB 15的导通孔16以及图像传感器11的凸块12分别形成在面向元件11和15的位置处，使得它们可以以1∶1的对应关系连接。因此，凸块12被放置到导通孔16内，从而实现了倒装结合。
实施例2
图7到图9是示出了根据本发明第二实施例的图像传感器组件的倒装芯片封装件的视图。具体地，图7A是图像传感器的平面图，图7B是图7A的图像传感器的局部放大截面视图，图8A是FPCB的平面图，图8B是图8A的FPCB的局部放大截面视图，以及图9是根据本发明第二实施例的图像传感器组件的截面视图。
关于相同的技术结构的详细描述将省略。在整个附图中，相同的标号用来表示相同的元件。
参照图7至图9，图像传感器组件的倒装芯片封装件10包括图像传感器11及双侧FPCB 30。图像传感器11具有在一个表面上突出的多个凸块12。FPCB 30具有形成在与凸块12相对应的位置处的多个导通孔16，并且金属层20沉积在导通孔16的内壁上。
导电粘合剂17通过丝网印刷填充在金属层20中。
FPCB 30由具有多个中间层导电图案18的多层双侧FPCB形成，其中图像传感器11倒装结合到FPCB 30上。多个导通孔16形成在FPCB 30的一侧上，从而单层的聚合物被渗入。导通孔16形成在与凸块12的附着位置相对应的位置处，即，形成在中央部位的光接收区域19的外边缘处，其中，中央部位被打孔，以在图像传感器11的倒装结合期间向上露出光接收区域19。导通孔16以1∶1的对应关系连接到凸块12。
导通孔16可选择地形成在FPCB 30的两个表面之一上。
具有导通孔16的FPCB 30可以是单层FPCB、多层FPCB、刚柔PCB、或组合PCB。
另外，通过使用激光钻孔将形成在FPCB 30表面上的导通孔16打孔，以具有大约150μm或更小的直径。然后，进行去钻污工艺处理，以去除在激光钻孔过程期间产生在导通孔16内部及周围的颗粒。金属层20通过溅射工艺形成在导通孔16的内壁上，并且在金属层20的外部进行图案化。通过丝网印刷，将导电粘合剂17填充在沉积于导通孔16内壁上的金属层20上。
印刷在导通孔16内部的导电粘合剂17可以是基于银(Ag)的金属材料，优选地，是环氧银、银膏、以及包含焊膏的碳膏。
在根据本发明的图像传感器组件的倒装芯片封装件中，多个导通孔16形成在层间具有导电电路图案18的FPCB 30最上部表面中，从而它们是导电的。沉积金属层20，用来在导通孔16的内壁上形成附加的导线。另外，导电粘合剂17印刷在导通孔16内部。通过这些过程，准备了用于图像传感器11的倒装结合的FPCB30。随后，通过与本发明第一实施例的那些工艺相同的工艺制造图像传感器组件封装件。
根据本发明的图像传感器组件封装件的结构可以适用于倒装芯片半导体封装件及其制造方法。
照相机组件的结构
图10A和图10B是使用倒装结合的照相机组件封装件的截面视图。具体地，图10A是使用单侧FPCB的照相机组件封装件的截面视图，以及图10B是使用双侧FPCB的照相机组件封装件的截面视图。
参照图10A和图10B，照相机组件100包括透镜镜筒50、壳体40、以及图像传感器组件10。透镜镜筒50从壳体40的开口插入并安装在其中。图像传感器组件10连接到壳体40的下部开口。
壳体40是支撑元件，并且具有上部和下部开口。壳体40连接到图像传感器30和透镜镜筒50，这将在下面描述。
透镜镜筒50连接到壳体40的上部开口，并且用作透镜支架。透镜镜筒50由诸如聚碳酸酯的树脂形成，并且光圈和聚光透镜安装在插入到壳体40内的透镜镜筒50的底部。另外，IR涂布玻璃附着于透镜镜筒50上，并防止外部颗粒渗入光圈或聚光透镜。
连接到壳体40下部开口的图像传感器组件10包括单侧FPCB15或双侧FPCB 30以及图像传感器11。单侧FPCB 15或双侧FPCB30包括光接收区域19，穿过设置在透镜镜筒内部的透镜的光聚集在光接收区域。图像传感器11处理聚集的光，并通过倒装结合附着到FPCB 15或FPCB 30的一个表面上。FPCB 15或FPCB 30的自由端连接到连接器C。
图像传感器11具有与FPCB 15或FPCB 30相同的宽度，并且附着到FPCB 15或FPCB 30的一个表面(底部表面)上。多个电极焊盘形成在FPCB 15或FPCB 30的一个表面所附着的表面上。形成在电极焊盘上的凸块12形成在FPCB 15或FPCB 30的相应表面上。图像传感器11通过倒装结合紧密地附着到FPCB 15或FPCB 30的底部表面，而无需ACF或NCP，其中凸块12插入到填充有导电粘合剂17的导通孔16内。
由于FPCB 15或FPCB 30与图像传感器11之间的倒装结合已在本发明的第一和第二实施例中详细描述，所以省略它的详细描述。
制造图像传感器的倒装芯片封装件的方法
下面，将对制造用于照相机组件的图像传感器组件封装件的方法进行详细描述。
在设置于图像传感器11的一个表面中的多个电极焊盘13上形成凸块12。在层之间具有导电图案18的FPCB 15中形成导通孔16。
用导电粘合剂17填充导通孔16。然后，将形成在图像传感器11的一个表面上的凸块12插入到FPCB 15的导通孔16内，并且对填充在导通孔16中的导电粘合剂17通过使用夹具或烤箱加热而进行硬化。通过这些过程，准备了图像传感器组件的倒装芯片封装件。
正如本发明第二实施例中一样，当FPCB 15是双侧FPCB 30时，制造方法进一步包括：通过激光钻孔在双侧FPCB 30的两侧之一上形成导通孔16；以及使用溅射工艺在导通孔16的内壁上形成金属层20。
优选地，形成在导通孔16内部的金属层20由钛(Ti)或金(Au)形成。导电粘合剂17通过丝网印刷填充在金属层20上。
在使用根据本发明的倒装芯片型图像传感器组件的照相机组件封装件中，形成在图像传感器的底部表面中的凸块直接插入到形成于单侧或双侧FPCB中的导通孔内。因此，FPCB和图像传感器被倒装结合，从而它们可以彼此电连接。因此，在制造COF型图像传感器组件时，由于照相机组件的微型结构，所以仅使用导通孔内部的导电粘合剂就可以实现倒装结合，而无需ACF或NCP。而且，由于不使用相对昂贵的ACF或NCP，所以可以低成本制造照相机组件。
此外，因为形成于图像传感器中的凸块直接插入到FPCB的导通孔内，所以可以提高图像传感器组件封装件的组装可靠性。
尽管已经示出并描述了本发明总发明构思的几个实施例，但是，对于本领域技术人员来说可以理解，在不背离总发明构思的原则和精神的前提下，可以对这些实施例进行改变，本发明总发明构思的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种照相机组件封装件，包括：
透镜镜筒，其中堆叠并安装有多个透镜；
壳体，具有所述透镜镜筒插入并安装到其内的上部开口；以及
图像传感器组件，其连接到壳体的下部开口，并包括：
图像传感器，凸块在形成于一侧上的电极焊盘上结合到所述图像传感器；
柔性印刷电路板FPCB，具有形成在与所述图像传感器的所述焊盘相对应的位置处的导通孔以及形成于层之间的导电图案，所述导通孔形成在所述层中；以及
导电粘合剂，填充在所述导通孔中。
2.根据权利要求1所述的照相机组件封装件，
其中，所述图像传感器组件包括金属层，所述金属层沉积在形成于所述FPCB中的所述导通孔的内壁上。
3.根据权利要求2所述的照相机组件封装件，
其中，形成于所述导通孔中的所述金属层由钛(Ti)和金(Au)中的一种形成。
4.根据权利要求1所述的照相机组件封装件，
其中，所述导通孔为盲孔，所述盲孔通过形成在所述FPCB的所述层之间的多个图案电连接。
5.根据权利要求1所述的照相机组件封装件，
其中，所述导通孔通过激光钻孔被打孔，并且所述导通孔具有大约150μm或更小的直径。
6.根据权利要求1所述的照相机组件封装件，
其中，所述导电粘合剂通过丝网印刷填充在所述导通孔内的金属层上。
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