CN101369574A - Cmos图像传感器封装 - Google Patents

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Abstract

本发明披露了一种CMOS图像传感器封装。该CMOS图像传感器封装包括：衬底，其上形成有预设计的电路图案，并且其中形成空腔；像素阵列传感器，与电路图案电连接并堆叠在衬底的一侧上；以及控制芯片，与电路图案电连接并保持在空腔中。根据本发明的特定方面，该CMOS图像传感器芯片可以分成像素阵列传感器和控制芯片，控制芯片和无源组件嵌入形成在衬底中的空腔中，使得装配在衬底上的芯片的尺寸可以减小，从而CMOS图像传感器封装的整体尺寸可以减小。

Description

CMOS图像传感器封装
相关申请的交叉参考
本申请要求2007年8月17日提交到韩国知识产权局的第10-2007-0082912号韩国专利申请的优先权，其公开文件全部结合于此作为参考。
技术领域
本申请涉及一种CMOS图像传感器封装。
背景技术
图像传感器芯片是将光学图像转换为电信号的半导体器件。典型的图像传感器组件的实例包括电荷耦合器件(CCD)和CMOS图像传感器。
CMOS图像传感器利用控制电路和位于MOS晶体管周围的信号处理电路并且采用使用MOS晶体管的切换技术来顺序地检测输出，其中，MOS晶体管的数量等于像素的数量。
随着对装配在当前移动装置中的数码相机模块中的更多种类的功能、更小的尺寸、以及更低的成本的需求的增加，针对减小图像传感器封装的尺寸一直在进行大量的努力。对于使用CMOS图像传感器的图像传感器封装，减小封装尺寸的尝试包括采用CLCC(Ceramic Leadless Chip Carrier，陶瓷无引线片式载体)或COB(Chip-on-board，板上芯片)系统。
图1是示出根据现有技术的CMOS图像传感器封装的截面图，图2是示出根据现有技术的CMOS图像传感器封装的平面图，以及图3是示出根据现有技术的CMOS图像传感器封装的结构的示意图。传统的CMOS图像传感器封装100可以包括：CMOS图像传感器芯片120、160，其包括像素阵列122、162和用于处理从像素阵列输出的信息的控制IC124、164；以及其他装配在衬底110上的无源组件140；以及用于电连接的导线150。
根据现有技术的CMOS图像传感器封装100可以具有在一个芯片中实现的像素阵列122、162和控制IC124、164，还具有装配在衬底上的其他无源组件，诸如电容器、电感器、电阻器等。这样，可能增加CMOS图像传感器芯片120、160和CMOS图像传感器封装100的整体尺寸。从而，需要一种减小尺寸的CMOS图像传感器封装，以与更小产品的趋势同步。
发明内容
本发明的一个方面是将CMOS图像传感器芯片中的像素阵列传感器和控制芯片分开并将控制芯片和无源组件插入到衬底中形成的多个空腔中，以提供具有减小尺寸的CMOS图像传感器。
本发明的一个方面提供了一种CMOS图像传感器封装，包括：衬底，其上形成有预设计的电路图案，并且其中形成空腔；像素阵列传感器，其与电路图案电连接并堆叠在衬底的一侧；以及控制芯片，其与电路图案电连接并被保持在空腔内。
像素阵列传感器可以包括被配置成接收光作为输入并产生电信号作为输出的像素阵列，其中，像素阵列可以包括微透镜(microlens)、对应于微透镜的位置设置的滤色器阵列、以及对应于滤色器阵列的位置设置的光电二极管。
控制芯片可以被配置成接收由像素阵列传感器输出的电信号作为输入并产生视频信号作为输出。
在特定实施例中，CMOS图像传感器封装可以进一步包括电连接电路图案和像素阵列传感器的导线。
CMOS图像传感器封装还可以包括与电路图案电连接并保持在空腔内的无源组件。
根据本发明的特定方面，CMOS图像传感器芯片可以被分成像素阵列传感器和控制芯片，控制芯片和无源组件嵌入形成在衬底中的多个空腔中，使得装配在衬底上的芯片的尺寸可以减小，从而CMOS图像传感器封装的整体尺寸可以减小。
将在以下描述中部分地阐述本发明的其他方面和优点，并且部分地将从该描述变得明显或者可以通过实施本发明来了解。
附图说明
图1是示出根据现有技术的CMOS图像传感器封装的截面图。
图2是示出根据现有技术的CMOS图像传感器封装的平面图。
图3是示出根据现有技术的CMOS图像传感器封装的结构的示意图。
图4是示出根据本发明的实施例的CMOS图像传感器封装的截面图。
图5是示出根据本发明的实施例的CMOS图像传感器封装的平面图。
图6是示出根据本发明的实施例的CMOS图像传感器封装的像素阵列传感器中的单位传感器的示意图。
具体实施方式
将在以下参考附图更详细地描述根据本发明的特定实施例的CMOS图像传感器封装。相同或相应的那些组件被给予相同的参考标号而与图的标号无关，并且省略冗余的解释。
图4是示出根据本发明的实施例的CMOS图像传感器封装的截面图，图5是示出根据本发明的实施例的CMOS图像传感器封装的平面图，以及图6是示出根据本发明的实施例的CMOS图像传感器封装的像素阵列传感器中的单位传感器的示意图。
在图4至图6中，示出了CMOS图像传感器封装300、衬底310、电路图案316、通孔318、空腔312、314、像素阵列传感器320、像素阵列传感器的单位传感器320’、像素阵列322、单位像素322’、硅衬底324、324’、焊盘323、微透镜325、滤色器326、光电二极管327、控制芯片330、无源组件340、以及导线350。
在该实施例中，CMOS图像传感器芯片可以被分成像素阵列传感器320和控制芯片330，其中，可以将控制芯片330和无源组件340嵌入在衬底310中形成的多个空腔312、314中，以提供具有减小尺寸的CMOS图像传感器封装300。
衬底310可以是印刷电路板，其中可以形成预设计的电路图案316和通孔318，并且可以具有形成在内部的空腔312、314。像素阵列传感器320可以堆叠在衬底310的一侧，同时控制芯片330和无源组件340可以保持在衬底310的多个空腔312、314中。衬底310上的像素阵列传感器320、控制芯片330、无源组件340、以及电路图案316可以彼此电连接用于操作。
像素阵列传感器320、控制芯片330、以及包括无源组件340的多种组件等可以被封装在衬底310中，其中，它们中的所有都可以彼此电连接。从而，可以以更方便的方式将CMOS图像传感器封装300装配在诸如手机和数码相机等的电子产品中。
CMOS图像传感器芯片可以具有相互分离的像素阵列传感器320和控制芯片330。即，在现有技术中，像素阵列162(图2)和控制IC164(图2)均形成在CMOS图像传感器芯片160(图3)上，但是在该实施例中，CMOS图像传感器芯片可以被构造成使得包括像素阵列322的像素阵列传感器320和包括控制IC的控制芯片330相互分离。这样，可以分别生产像素阵列传感器320，从而可以增加每个晶片的像素阵列传感器320的产量，并且可以减少生产的单位成本。
像素阵列传感器320可以通过导线350电连接至衬底310的电路图案316，并且可以堆叠在衬底310的一侧。即，导线350的任一端可以分别连接到形成在像素阵列传感器320上的焊盘323以及形成在衬底310上的电路图案316，以电连接衬底310和像素阵列传感器320。从而，与衬底310的电路图案316电连接的控制芯片330和无源组件340等可以与像素阵列传感器320相互作用，允许该安排整体上作为CMOS图像传感器封装300来进行操作。
像素阵列传感器320可以包括形成在硅衬底324上的像素阵列322，并且传统图像传感器封装中的控制芯片占用的区域可以减小，甚至允许用于诸如手机和数码相机等的便携尺寸的电子产品中。
像素阵列322是一组单位像素322’。像素阵列322可以接收光，将其转换为电信号，并将电信号输出到控制芯片330，并且像素阵列可以由形成在硅衬底324上的多个微透镜325、作为一组滤色器326的滤色器阵列、以及多个光电二极管327构成。
即，如图6中的像素阵列传感器的单位传感器320’所示，形成像素阵列322的一部分的单位像素322’可以包括形成在硅衬底324’上的微透镜325、滤色器326、以及光电二极管327。
微透镜325可以从外部接收光，其可以通过滤色器326到达光电二极管327。为了使光可以更高效地到达光电二极管327，微透镜325的焦点可以集中到光电二极管327上。
滤色器326可以设置在微透镜325下对应于微透镜325的位置上。从在微透镜325处接收的光，滤色器326可以检测红色、蓝色、和绿色之一，其可以通过光电二极管327转换为电信号。
光电二极管327可以是一种半导体二极管，其利用当光接触半导体的P-N结时产生载流子的现象，其产生电流或起电压。光电二极管327可以将已经通过微透镜325和滤色器326的光转换为电信号，该电信号可以被输出到控制芯片330。
控制芯片330可以与衬底310的电路图案316电连接，并且可以被保持在空腔312中以安装在衬底310中。控制芯片330可以接收从像素阵列传感器320输出的电信号，然后将该电信号转换为视频信号用于输出。
换句话说，可以嵌入衬底310的空腔312中的控制芯片330可以通过形成在衬底310上/中的预设计的图案和通孔318与像素阵列传感器320和无源组件340电连接，使得在像素阵列322的光电二极管327转换的电信号可以经过模拟处理和数字转换，以作为视频信号被输出。
控制芯片330可以包括控制IC，诸如CDS(Correlated DoubleSampler，相关双采样器)和ADC(Analog-Digital Converter，模数转换器)等，其中，从像素阵列传感器320输出的电信号可以通过控制IC(诸如CDS和ADC)以转化成数字信号，即，视频信号。
通过将传统CMOS图像传感器芯片的控制IC部分分成独立的控制芯片330并将其嵌入在衬底310中的空腔312中，堆叠在衬底310上的芯片的尺寸可以减小，允许更容易地应用于便携尺寸的电子产品。
无源组件340可以电连接至衬底310的电路图案316，并且可以保持在形成在衬底310内的空腔314中以安装在衬底310中。例如，诸如电容器、电感器、电阻器等的无源组件340可以装配在腔314中，并且可以通过形成在衬底310上/中的电路图案316和通孔318与像素阵列传感器320和控制芯片330电连接。
通过在空腔314中嵌入无源组件340，其中装配有无源组件340的衬底310的区域可以减小。这样，衬底310的尺寸可以减小，从而CMOS图像传感器封装300的整体尺寸也可以减小。从而，CMOS图像传感器封装300可以更方便地装配在诸如手机和数码相机等的便携尺寸的电子产品中。
在该实施例中，CMOS图像传感器芯片可以被分为像素阵列传感器320和控制芯片330，其中，控制芯片330和无源组件340可以嵌入形成在衬底310中的空腔312、314中。这可以减小装配在衬底310上的芯片的尺寸，而同时消除关于无源组件340的焊点的问题。这样，衬底310的尺寸可以减小，从而使得CMOS图像传感器封装300的整体尺寸可以减小。
尽管已经参考特定实施例详细描述了本发明的精神，但是这些实施例只用于说明目的而不用于限制本发明。可以想到，本领域技术人员可以在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对这些实施例进行改变或修改。

Claims (5)

1.一种CMOS图像传感器封装，包括：
衬底，具有在其上形成的预设计的电路图案并具有在其中形成的空腔；
像素阵列传感器，与所述电路图案电连接并堆叠在所述衬底的一侧上；以及
控制芯片，与所述电路图案电连接并保持在所述空腔中。
2.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器封装，其中，所述像素阵列传感器包括：
像素阵列，被配置成接收光作为输入并产生电信号作为输出；
所述像素阵列包括微透镜、对应于所述微透镜的位置设置的滤色器阵列、以及对应于所述滤色器阵列的位置设置的光电二极管。
3.根据权利要求2所述的CMOS图像传感器封装，其中，所述控制芯片被配置成接收由所述像素阵列传感器输出的所述电信号作为输入并产生视频信号作为输出。
4.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器封装，进一步包括：
导线，将所述电路图案与所述像素阵列传感器电连接。
5.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器封装，进一步包括：
无源组件，与所述电路图案电连接并保持在所述空腔中。
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