CN102376731B - 图像拾取模块和照相机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了图像拾取模块和照相机，该图像拾取模块包括：盖部件；包含光电二极管的图像拾取器件芯片；固定部件，被布置在图像拾取器件芯片周围并且将盖部件和图像拾取器件芯片连接在一起；再布线基板，被布置在图像拾取器件芯片的与盖部件相反的一侧；连接部件，被配置为连接图像拾取器件芯片与再布线基板；以及由盖部件、图像拾取器件芯片和固定部件包围的空间。图像拾取器件芯片包含半导体基板。半导体基板包含通孔电极，通孔电极贯通基板。当在相对于盖部件的图像拾取模块的正交投影中与固定部件对应的区域被限定为被固定区域时，通孔电极和连接部件被布置在被固定区域中。

Description

图像拾取模块和照相机

技术领域

本发明涉及图像拾取模块和照相机。

背景技术

常规的图像拾取装置包括WL-CSP(晶片级芯片尺寸封装)，其中包含图像拾取器件和通孔电极(through-hole electrode)的半导体基板通过图像拾取器件上具有开口的粘接剂与透光支撑基板接合。日本专利特开No.2009-158863公开了图像拾取模块，其中半导体基板经焊料球直接安装在安装基板上。在半导体基板的第二主面中的大的区域上形成焊料球，该第二主面与半导体基板的在其上形成图像拾取器件的第一主面相对。这里，发明人发现下述的问题。包含通孔电极的图像拾取器件芯片的半导体基板的厚度比使用导线接合的图像拾取器件芯片的半导体基板的厚度薄，以便提高通孔电极的制造过程的产量和可靠性，因此，半导体基板的刚性低。当通过焊接连接图像拾取器件芯片与安装基板时，熔融的焊料从温度降低到低于焊料的熔点的部分开始凝固。因此，在已被冷却到室温的图像拾取器件芯片中，在焊料附着的部分和无焊料附着的部分之间存在收缩量差异。因此，在日本专利特开No.2009-158863中，当图像拾取器件通过被布置在中空部分下面的焊料球与安装基板连接时，在根据焊料的位置在图像拾取器件芯片中形成凹凸，因此，受光面的平坦性降低。因此，存在图像质量劣化的问题。

为了解决上述的问题，如果简单地增加图像拾取器件芯片的半导体基板的厚度，那么，由于刚性增加，因此受光面的平坦性提高。但是，通孔电极变得难以被形成。

本发明是要解决这种常规配置的问题，并且，本发明提供了在其中包含通孔电极的图像拾取器件芯片的受光面具有良好的平坦性并且可以获得高质量图像的图像拾取模块和照相机。

发明内容

本发明提供一种图像拾取模块，该图像拾取模块包括：盖部件；图像拾取器件芯片，所述图像拾取器件芯片包含光电二极管；固定部件，被布置在图像拾取器件芯片周围并且被配置为将所述盖部件和所述图像拾取器件芯片连接在一起；再布线基板，被布置在所述图像拾取器件芯片的与盖部件相反的一侧；连接部件，被配置为连接所述图像拾取器件芯片与所述再布线基板；以及由所述盖部件、所述图像拾取器件芯片和所述固定部件包围的空间。所述图像拾取器件芯片包含半导体基板。所述半导体基板包含通孔电极，所述通孔电极贯通位于所述盖部件侧的第一主面和位于所述第一主面的相反侧的第二主面。当在相对于所述盖部件的所述图像拾取模块的正交投影中与所述固定部件对应的区域被限定为被固定区域时，所述通孔电极和所述连接部件被布置在所述被固定区域中。

从参照附图对示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清晰。

附图说明

图1A是第一实施例的图像拾取模块的透明平面图。

图1B是第一实施例的图像拾取模块的截面图。

图2A是第一实施例的图像拾取模块的再布线(rewiring)基板的平面图。

图2B是第一实施例的图像拾取模块的再布线基板的截面图。

图3是第一实施例的图像拾取模块的部分截面图。

图4是第一实施例的变型例的图像拾取模块的部分截面图。

图5是第一实施例的变型例的图像拾取模块的部分截面图。

图6A是第二实施例的图像拾取模块的截面图。

图6B是第二实施例的图像拾取模块的截面图。

图7是图像拾取模块被应用于作为图像拾取系统的例子的数字照相机的框图。

具体实施方式

以下，将参照图1A～7描述本公开的实施例。

第一实施例

图1A和图1B是表示第一实施例的图像拾取模块的示图。图1A是透明平面图。图1B是沿图1A中的线IB-IB切取的截面图。

图像拾取模块包含盖部件1、图像拾取器件芯片2、设置在盖部件1和图像拾取器件芯片2之间的固定部件3、和与图像拾取器件芯片2电气连接的再布线基板4。图像拾取器件芯片2在包含多个光电二极管的图像拾取区域5周围具有通孔电极6。

盖部件1是如下这样的部分，入射光通过该部分到达作为图像拾取器件2的光电检测器的光电二极管，并且该盖部件1至少具有透光性能。具有透光性能的盖部件1由晶体、玻璃或树脂等形成。当用于图像拾取器件2的半导体基板11由硅制成时，玻璃可以是SCHOTTAG的TEMPAX Float(注册商标)、Corning Incorporated的PYREX(注册商标)和ASAHI GLASS CO.，LTD的SW玻璃基板。当盖部件1为树脂时，也可使用由聚碳酸酯树脂形成的光学塑料。由于树脂和玻璃是具有与硅的线性膨胀系数类似的线性膨胀系数的材料，因此，可以使用由树脂或玻璃形成的盖部件。对于用于形成图像拾取器件芯片2的光电二极管的半导体基板11，主要使用硅基板。对于固定部件3，使用用于固定盖部件1和图像拾取器件芯片2的粘接剂。通过例如构图在盖部件和图像拾取器件芯片中的至少任一个的表面上形成固定部件3。

盖部件1和图像拾取器件芯片2通过固定部件3被固定(即，连接或附接)在一起。空间7通过被盖部件1、图像拾取器件芯片2和固定部件3包围而形成。布线结构12、第一平坦化膜14、滤色器15、第二平坦化膜16被布置在图像拾取器件芯片2的半导体基板上，并且，进一步在该半导体基板上布置微透镜17。绝缘膜20、导电膜21和绝缘部件23被布置在半导体基板11的下面(光入射侧的相反侧)。对于绝缘膜20使用氧化物膜或氮化物膜等。对于导电膜21使用Al或Cu等。对于绝缘部件23使用阻焊剂等。图像拾取器件芯片2包含通孔电极6，该通孔电极贯通作为半导体基板11的光入射侧的盖部件侧的第一主面和位于第一主面的相反侧的第二主面。通孔电极6由导电膜21的一部分形成。通孔电极6与布线结构中的表面电极13电气连接。图像拾取器件芯片2具有背面电极22，该背面电极22由导电膜21的一部分形成以与再布线基板4连接。再布线基板4具有被布置在图像拾取器件芯片侧的第一主面上的第一连接端子25和被布置在与该主面相反的第二主面上的第二连接端子26。此外，再布线基板4具有连接第一连接端子25与第二连接端子26的图中未示出的导电部件。图像拾取器件芯片2和再布线基板4通过图像拾取器件芯片2的背面电极22和再布线基板4的第一连接端子25经连接部件24相互电气连接。在本实施例中，对于连接部件24使用各向异性导电部件。例如，可使用诸如ACP、ACF或NCP的各向异性导电部件。可以使用焊料作为连接部件24。

这里，将参照图2A和图2B描述再布线基板4。再布线基板4具有硅基板31、在硅基板中形成的通孔电极32、硅基板上的布线结构33、第一主面上的表面电极25和第二主面上的背面电极34。在再布线结构33中形成用于再布线的导电图案。通过这种结构，作为再布线基板4的表面电极25的第一连接端子25与作为再布线基板4的背面电极的第二连接端子34连接，以形成再布线结构。焊料球等在再布线基板4的后表面电极上形成，并且用于与图中未示出的另一安装基板连接。通过使用这种再布线基板，可以在再布线基板4的第二主面上以矩阵的形式形成焊料端子，因此，可以形成能够与许多管脚连接的结构。再布线基板4的材料不被特别限定，并且，可以使用陶瓷层叠基板、多层环氧树脂基板或硅基板等。但是，如果半导体基板11和再布线基板4是硅基板，那么它们具有相同的线性膨胀系数并且可以防止出现翘曲。在这种情况下，即使柔性基板或玻璃环氧树脂基板与使用硅基板的再布线基板4连接，由于再布线基板4和所连接的基板的热收缩率之间的差异导致的应力难以被传送到图像拾取器件芯片2的受光表面，因此可以获得高的平坦性。

下面将参照图1A描述图像拾取模块的平面图布局。平面图布局例如为构成元件相对于盖部件1的正交投影。在图像拾取模块中，当从光入射侧观察时，布置固定部件3的区域被限定为被固定区域。被固定区域在固定部件3的内周27的外侧。在固定部件3的内周27内侧包含图像拾取区域的区域被限定为器件区域。在被固定区域中，诸如表面电极13、通孔电极6和连接部件24的电极单元被布置在被固定区域中。半导体基板11包含具有第一厚度的区域和具有比第一厚度薄的第二厚度的区域。通孔电极6被设置在具有第二厚度的区域中。图像拾取器件芯片2的半导体基板11的厚度改变的边界被布置在固定部件下面，即，当从光入射侧观察时被布置在被固定区域的范围内。电气连接图像拾取器件芯片2与再布线基板4的连接部件24被布置在被固定区域的范围内。虽然厚度改变的边界可在盖部件1的正交投影中与被固定区域的边界对应，但是希望厚度改变的边界处于被固定区域内。虽然连接部件24的内边缘可在盖部件1的正交投影中与被固定区域的边界对应，但是希望连接部件24的内边缘被布置在被固定区域内。将参照作为图1B中的部分III的放大图的图3描述该结构。

如图3所示，被固定区域包含在其中半导体基板具有第一厚度T1的区域和在其中半导体基板具有比第一厚度T1薄的第二厚度T2的区域。作为用于减薄半导体基板的厚度的方法，使用蚀刻和磨削中的至少任一种。通孔电极6和连接部件24被布置在被固定区域的范围内。连接部件24被布置在具有第一厚度T1的区域中，并且，通孔电极6被布置在具有第二厚度T2的区域中。由于具有第一厚度T1的区域位于被固定区域中并且是半导体基板的厚度大的部分，因此该区域具有高的刚性。因而，通过在作为半导体基板11的较厚部分的具有第一厚度T1的区域中布置连接部件24，可减少在形成连接部件24时向半导体基板11施加的应力的影响。由于具有第一厚度T1的区域具有高的刚性，因此，在连接操作期间可以施加必要的压力，并因此可以实现电气和机械稳定连接。此外，通过在作为半导体基板11的较薄的部分的具有第二厚度T2的区域中布置通孔电极6，可在半导体基板11中容易地形成通孔电极6。当在粘接剂之下在具有厚度T1的区域中设置电气连接部分时，由于该区域在固定部件下面并且是硅的较厚部分，因此刚性增加。因此，在执行连接操作时可以施加适当的压力，使得可以实现稳定的连接，并且，可以提高成品率和可靠性。并且，由于连接部件不被布置在空间下面、即器件区域的范围内，因此能够减少由于焊料的收缩导致的向半导体基板施加的应力的影响。

因此，在图像拾取模块中，作为图像拾取区域的表面的受光表面具有良好的平坦性，并因此可以获得高质量的图像。

接下来，将参照图4描述图1B所示的图像拾取模块的变型例。

图4是与图3相同的方式的与图1B中的部分IV对应的部分截面图。

图4的图像拾取模块的配置与图1B和图3的配置的不同在于，在通孔电极外侧的半导体基板11的边缘具有第一厚度T1。即使以此方式在具有第二厚度T2的区域的两侧存在具有第一厚度T1的区域，仍可获得相同的效果。

下面将参照图5描述图1B中的图像拾取模块的与图3中的图像拾取模块不同的变型例。

图5是与图3相同的方式的与图1B中的部分V对应的部分截面图。

图5的图像拾取模块的配置与图1B和图3的配置的不同在于，从具有第一厚度T1的区域到具有第二厚度T2的区域布置连接部件24。以这种方式，通过扩大连接部件24的连接区域，可以进一步提高成品率和可靠性。

如上所述，通过在本实施例中描述的图像拾取模块，可以获得如下这样的图像拾取模块，在该图像拾取模块中，包含通孔电极的图像拾取器件芯片的受光表面具有良好的平坦性，并且该图像拾取模块可获得高质量图像。

在其中形成焊料的输送器型回流炉中，焊料球从炉中出来时的多个焊料球的固定定时依赖于焊料球的位置变化。但是，连接在具有高的刚性的区域中执行，从而减少该变化并且保持受光表面的高平坦性。

第二实施例

图6A和图6B是本发明的第二实施例的图像拾取模块的截面图。

与图1B中的图像拾取模块的不同之处在于，在再布线基板的表面电极上布置凸块电极。凸块电极是金凸块或焊料凸块，并且被布置在作为再布线基板的表面电极的第一连接端子上。

凸块电极30和图像拾取器件芯片2的背面电极22以与第一实施例相同的方式通过各向异性导电部件相互连接。当使用凸块电极30时，导电粘接剂可被向各凸块提供并且被连接。

通过使用凸块电极30，图像拾取器件芯片2和再布线基板4之间的连接变为多个点接触，因此，可以大大减少连接期间的负荷，并且能够进一步防止半导体基板11变形或破裂。

图6A和图6B之间的不同在于固定部件3的厚度(即空间7的大小)、以及盖部件1是否与微透镜17接触。图6B的配置具有更加高的刚性，因此受光面具有高的平坦性。这些配置可被应用于第一实施例的配置。

第三实施例

对于数字照相机的应用

图7是在本发明的第一或第二实施例中描述的图像拾取模块被应用于作为图像拾取系统的例子的数字照相机的框图。

用于将光引入固态图像拾取器件704的配置包含快门701、图像拾取透镜702和光圈(aperture)703。快门701控制固态图像拾取器件704的曝光，并且，入射光通过图像拾取透镜702被聚焦于固态图像拾取器件704上。此时，通过光圈703控制光量。

根据引入的光从固态图像拾取器件704输出的信号在图像拾取信号处理电路705中被处理，并且通过A/D转换器706被从模拟信号转换成数字信号。输出的数字信号被信号处理单元707计算，并且生成拾取图像数据。根据由用户设定的操作模式的设定，拾取图像数据可被累积在安装于数字照相机中的存储器710中，或者通过外部I/F单元713被传送到诸如计算机或打印机的外部装置。拾取图像数据也可通过记录介质控制I/F单元711被记录于记录介质712中，该记录介质712可被附接到数字照相机以及与数字照相机分离。

固态图像拾取器件704、图像拾取信号处理电路705、A/D转换器706和信号处理单元707被定时产生器708控制，并且，整个系统被总体控制/计算单元709控制。也可通过相同的过程与固态图像拾取器件704在同一半导体基板上形成上述系统。

可以适当地组合或适当地修改上述的实施例。

虽然已参照示例性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有的变型方式和等同的结构和功能。

Claims (8)

1.一种图像拾取模块，包括：

盖部件；

图像拾取器件芯片，所述图像拾取器件芯片包含半导体基板和贯通所述半导体基板的通孔电极；

固定部件，被布置在所述盖部件和所述图像拾取器件芯片之间，并且被配置为将所述盖部件和所述图像拾取器件芯片连接在一起并且包围所述盖部件和所述图像拾取器件芯片的光电检测器之间的空间；

再布线基板，被布置在所述图像拾取器件芯片的与盖部件相反的一侧，所述再布线基板具有布置在所述图像拾取器件芯片侧的第一主面上的多个第一连接端子以及布置在与第一主面相反的第二主面上的多个第二连接端子，所述多个第二连接端子分别与所述多个第一连接端子电连接；以及

连接部件，被布置在所述再布线基板和所述图像拾取器件芯片之间，并且被配置为电连接所述图像拾取器件芯片的所述通孔电极与所述再布线基板的第一连接端子，

其中，当所述图像拾取模块被从光入射侧观察时，与所述空间对应的区域被限定为第一区域，并且与所述固定部件对应的区域被限定为第二区域，

所述通孔电极、所述连接部件和第一连接端子被布置在所述第二区域中，一部分第二连接端子被布置在所述第一区域中，并且另一部分第二连接端子布置在所述第二区域中。

2.根据权利要求1的图像拾取模块，其中，当所述图像拾取模块被从光入射侧观察时，设置在再布线基板上的所有的连接端子都布置在与所述盖部件对应的区域中。

3.根据权利要求1的图像拾取模块，其中，所述再布线基板在第一主面上具有没有在所述第一区域中而是在所述第二区域中的包括第一连接端子的多个连接端子。

4.根据权利要求1的图像拾取模块，其中，所述半导体基板具有在所述第一区域中的第一部分、以及在所述第二区域中的第二部分和第三部分，所述第三部分的厚度大于所述第二部分的厚度并且与所述第一部分的厚度相同，并且当所述图像拾取模块被从光入射侧观察时，所述连接部件被布置在与所述第三部分对应的区域中。

5.根据权利要求1的图像拾取模块，其中，所述连接部件是各向异性导电部件或焊料。

6.根据权利要求1的图像拾取模块，其中，

所述再布线基板包含硅基板，并且，

所述图像拾取器件芯片的半导体基板由硅制成。

7.根据权利要求1的图像拾取模块，其中，所述再布线基板具有设置在面向所述图像拾取器件芯片的所述第一主面上的凸块电极，并且，所述图像拾取器件芯片通过所述凸块电极和所述连接部件与所述再布线基板连接。

8.一种照相机，包括：

根据权利要求1的图像拾取模块；以及

信号处理单元，被配置为处理通过所述图像拾取模块获得的信号。