CN103579260B - 基板连接式模块结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基板连接式模块结构，包括一基板，具有一穿孔结构以及一第一接触垫；一芯片，配置于基板的穿孔结构中，具有一第二接触垫及一感测区域，第一接触垫通过一焊接线电性连接第二接触垫；其中基板与芯片位于同一层；一透镜架，配置于基板上，一透镜位于透镜架上方，一透明基板配置于透镜架上，其中透镜对准透明基板及感测区域。

Description

基板连接式模块结构

技术领域

本发明涉及一种于半导体组件模块结构，特别涉及一种整合基板、透镜架以及影像传感器以降低组件尺寸的基板连接式模块结构。

背景技术

半导体技术快速发展，传统的覆晶结构中，锡球数组形成于晶粒的表面，通过传统的锡膏藉由锡球罩幕制作以形成所欲的图案。封装功能包含散热、讯号传输、电源分配、保护等，当芯片更加复杂，传统的封装如导线架封装、软式封装、刚性封装、无法满足高密度小尺寸芯片的需求。晶圆级封装技术为高级封装技术，藉其晶粒系于晶圆上加以制造及测试，且接着藉切割而分离以用于在表面黏着生产线中组装。因晶圆级封装技术利用整个晶圆作为目标，而非利用单一芯片或晶粒，因此于进行分离程序之前，封装及测试皆已完成。此外，晶圆级封装系如此之高级技术，因此打线接合、晶粒黏着及底部填充的程序可予以省略。藉利用晶圆级封装技术，可减少成本及制造时间且晶圆级封装的最后结构尺寸可相当于晶粒大小，故此技术可满足电子装置的微型化需求。

现用于照相模块的覆晶技术以打线设备在整片晶圆上进行结线凸块(stud bump)的制程，由结线凸块来取代锡球。

藉由电子封装技术，互补式金氧半场效晶体管(CMOS)影像传感器芯片制作于CMOS影像传感器模块中。此模块被应用到各种电子产品中，并且CMOS影像传感器模块所需的封装规格需求取决于此产品的特性。尤其是最近的CMOS影像传感器模块的倾向，高电性能力、小型化、高密度、低功耗、多功能、高速信号处理以及可靠度等，是电子产品的小型化的典型特征。

相反于一般的CMOS芯片，CMOS影像传感器在过去的物理环境是可行的，然可能被杂质污染；当其大小不被认为是重要的，无引线芯片载体LCC型态封装可以被使用。然而，在最近的市场趋势，要求薄化以及简单化的特点，例如照相手机、智能型手机，板上芯片(chip-on-board：COB)、薄膜上芯片(chip-on-film：COF)或芯片尺寸封装(CSP)等，也普遍地被使用。

在目前的覆晶封装结构中，虽然可以降低模块结构的高度，然而覆晶封装的机器设备过于昂贵并且其量产速度(Unit Per Hour)过慢。因此，其投资需要庞大的经费，且良率低及不易控制。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷和不足，，本发明的目的在于提供一种基板连接式模块结构，具有较薄的模块结构。

本发明另一目的在于提供一整合基板、透镜架以及影像传感器之基板连接式模块结构，该结构可以提升良率、可靠度以及降低模块结构尺寸。

本发明再一目的在于提供具有良好的热效能(thermal performance)、成本低廉且制程简易之基板连接式模块结构。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基板连接式模块结构，包括：一基板，具有一穿孔结构以及一第一接触垫；一芯片，配置于所述穿孔结构中，具有一第二接触垫及一感测区域，第一接触垫通过一焊接线电性连接第二接触垫；其中基板与芯片位于同一层；一透镜架，配置于基板上，一透镜位于透镜架之方，一透明基板配置于透镜架上，其中透镜对准透明基板及感测区域。

其中基板的第一部分、芯片以及透镜架构成一立方体模块结构，基板的第二部分延伸至立方体模块结构外侧。基板的第一部分与第二部分为一硬式印刷电路板或一软性印刷电路板，其中硬式印刷电路板或软性印刷电路板上具有其各自的导线。透镜架系通过一黏着层附着于基板上。

上述模块结构还包括一第一黏着层，形成于基板以及芯片的下表面上，以及一材料层，其中黏着层形成于材料层上。其中材料层的材质可以为一散热材质、不透光材质或抗电磁干扰材质；或散热材质与不透光材质的组合、散热材质与抗电磁干扰材质的组合、不透光材质与抗电磁干扰材质的组合。

上述模块结构还包括一第二黏着层，形成于芯片下表面上与第一黏着层上表面上。

以上所述系用以阐明本发明的目的、达成此目的的技术手段、以及其产生的优点等等。而本发明可从以下较佳实施例的叙述并伴随后附图式及权利要求使读者得以清楚了解。

附图说明

上述组件，以及本创作其它特征与优点，藉由阅读实施方式的内容及其图式后，将更为明显：

图1为覆晶封装结构的截面示意图。

图2为另一例子的覆晶封装结构的截面示意图。

图3为本发明一实施例的基板连接式模块结构的截面示意图。

图4为本发明另一实施例的基板连接式模块结构的截面示意图。

主要组件符号说明

100覆晶封装结构 101、201透镜 102、202透明基板

103夹具部分 104透镜架 105、206芯片

106、211基板 107被动组件 108导电层

109印刷电路板 110导电层 111散热层

200基板连接式模块结构 203a透镜架上半部 203b透镜架下半部

204a、204b、204c、210、210a黏着层 205焊接线 206a感测区域

207、208接触垫 209电子组件 211材料层

212基板

具体实施方式

本发明将配合实施例与随附之图式详述于下。应可理解者为本发明中所有之实施例仅为例示之用，并非用以限制。因此除文中之实施例外，本发明亦可广泛地应用在其它实施例中。且本发明并不受限于任何实施例，应以随附之权利要求及其同等领域而定。

图1显示覆晶封装结构的截面图。如图1所示，其中覆晶封装结构100包括基板106、芯片105、被动组件107、透镜架104、透镜101以及透明基板102。基板106具有形成于其内的凹槽结构以接收芯片105以及导电层108。芯片105与导电层108形成于基板106之下，其中导电层108电性连接基板106与芯片105上的电性接触垫。透镜架104包括一夹具部分103，以用于固定透镜101。至少一被动组件107可以形成(附着)于透镜架104内的基板106上。透镜101形成于透镜架104的最上方。另外，透明基板102，可选择性地配置于透镜架104内，以及透镜101与芯片105之间。透镜架104可以利用一黏着层附着于基板106上。

图2显示另一例子的覆晶封装结构的截面图。如图2所示，在本例子中，覆晶封装结构还包括一印刷电路板109(其上具有导线以电性连接其它电子部件)、导电层110及散热层111。芯片105与印刷电路板109之间有一散热层111以利于散热。第一基板106通过一导电层110附着于第二基板109上，以电性连接彼此。

本发明提供一种基板连接式模块结构，基板与芯片位于同一平面或同一层，因此模块结构可以较薄并且容易制作。在基板连接式模块结构中，基板为一体成型结构，一部分位于立方体模块结构中，另一部分位于立方体模块结构外。基板可以为硬式印刷电路板与软性印刷电路板的混合式电路板，或为整体的硬式印刷电路板，或为整体的软性印刷电路板。

图3显示根据本发明的整合基板、透镜架以及影像传感器的基板连接式模块结构的截面图。如图3所示，其中基板连接式模块结构200整合基板、透镜架以及影像传感器而成为一具有感光作用的模块结构，其可以应用于手机或其它可携式电子组件的照相模块。其中基板连接式模块结构200包括基板212、芯片206、透镜架上半部203a/下半部203b、透镜201以及透明基板202。基板212的第一部分位(内嵌)于立方体模块结构中(内)，其中接触垫208与至少一电子组件209形成立方体模块结构内之基板的第一部分之上。至少一电子组件209电性连接基板212。基板212位于模块结构的底层或中间层，基板212与芯片206位在同一平面或同一层。至少一电子组件209例如为主动组件或被动组件，其中主动组件包括半导体集成电路，被动组件包括电容或电感。

上述模块结构200中，一导电层204a形成于透镜架下半部203b之上，使得透镜架上半部203a的底部附着于透镜架下半部203b之上。

如上所述，基板212的第一部分内嵌于模块结构中，而内嵌于模块结构中的基板212具有一穿孔结构、一接触垫208以及至少一电子组件209，其形成于立方体模块结构内之基板212之上；基板212的第二部分则延伸至立方体模块结构之外，其上的导线可以电性连接其它电子组件。基板212的第一部分中的穿孔结构得以接收或容纳芯片206使其得以配置于其中。在一例子中，基板212上的导线形成于立方体模块结构之内。基板212上的导线也可形成于立方体模块结构之外。

举例而言，上述穿孔结构位于基板212的第一部分的中间部分，其大小较芯片206的尺寸大。举例而言，上述穿孔结构可以藉由冲孔或钻孔等制程而分别形成于第一基板212之中。在本实施例中，基板212中的穿孔结构相当于基板中开一个窗口区域。此外，基板212与芯片206之间并无重迭的区域，因此基板212与芯片206表面之间无需黏着层，因此可以节省制造流程。

基板212的第二部分位于整个立方体模块结构之外，因此使得基板212可以延伸至立方体模块结构体之外；通过其上的导线得以将模块结构200上的电讯号传递至模块结构体外的其它组件。举例而言，基板212可以为印刷电路板与软性印刷电路板之混合式电路板，或为整体的硬式印刷电路板，或为整体的软性印刷电路板；例如，基板212之第一部分为一印刷电路板，而第二部分为一软性印刷电路板(FPC)，或者是二部分皆为硬式印刷电路板或软性印刷电路板。

芯片206与基板212位于同一平面或同一层。芯片206配置于穿孔结构中，感测区域206a与接触垫(I/O垫)207裸露于该窗口区域。在一例子中，芯片206之背面形成一黏着层210a以利于后续的黏着制程。此外，芯片206与基板212的第一部分的背面附着于一黏着层210之上，基板212的第二部分位于黏着层210之外。亦即芯片206的背面的黏着层210a可以增加其附着于黏着层210上的黏着力。在一例子中，芯片206上的接触垫207电性连接基板212上的接触垫208。举例而言，芯片206为一影像传感器芯片，其上表面具有一感测区域206a以及接触垫207形成于其上。

焊接线205电性连接基板212上的接触垫207以及芯片206上的接触垫208，其可以通过一焊接线制程来完成。其中接触垫208形成于基板212上之焊接区域(wire bondingarea)之上。由于芯片206与基板212位于同一层或同一平面上，因此上述焊接线制程较简易。

一透明基板202通过一黏着层204c而直接形成(附着)于透镜架下半部203b之上；透明基板202配置于基板212之上方对准感测区域206a。透明基板202例如为一玻璃基板或其它透明材料所形成的基板。基于上述穿孔结构，可以让经过透明基板202的光完全不会被遮蔽，而直接到达感测区域206a。透明基板202可以与感测区域206a所占面积相同或者比其稍大。透明基板(玻璃基板)202可以为圆形或方形型态。透明基板202可以选择性地涂布一滤波涂层(例如红外线涂层)以用于过滤通过透镜201的某一波段的光波。

透镜架上半部203a通过一黏着层204a而附着(holder mount)于透镜架下半部203b之上，以形成模块结构200。透镜架上半部203a可以为单纯塑料件或驱动机构(actuator)。此外，透镜架上半部203a与透镜架下半部203b亦可以整合为同一部件。一黏着层204b形成于基板212之上，透镜架下半部130b藉由黏着层204b而附着于基板212之上。在一例子中，透镜架上半部203a、透镜架下半部203b以及基板212的大小约略相等；因此透镜架整合透明基板202、基板212的第一部分以及影像传感器202，可以形成一立方体模块结构。

其中透镜201固定于透镜架上半部203a之中，通过透镜架上半部203a以支撑透镜201。此外，整体透镜架亦可以固定于基板212上。透镜201可以选择性地配置于透镜架的最上方。在本实施例的模块结构200中，透镜架之内具有一凹槽结构或容置空间，以使得透明基板202可以选择性地配置于其内，以及透镜201与芯片206之间。换言之，透镜201对准透明基板202与芯片206，使得光可以直接入射到感测区域206a。

此外，一保护层220可以形成于芯片206与基板212之间与其上，可以完全、部份或不覆盖焊接线205；以及填入芯片206与基板212之间的缝隙，如图4所示。保护层220的材料例如为一胶(glue)。

本发明基板连接式模块结构200之实施例中，还包括一材料层211形成于黏着层210之下表面之上，亦即形成于立方体模块结构的底部。材料层211的材质可以为一散热材质、不透光材质或抗EMI(电磁干扰)材质；或散热材质与不透光材质的组合、散热材质与抗电磁干扰材质的组合、不透光材质与抗电磁干扰材质的组合。

在本发明的一实施例中，基板212的材质可为有机基板，例如具有预设开孔的玻纤布环氧树脂型(FR5或FR4)、双马来酰亚胺-三氮杂苯树脂(Bismaleimide Triazine；BT)。此外，玻璃、陶瓷以及硅亦可以作为基板212的材质。

本发明之优点包括：具有较薄的模块结构高度，利用目前容易且较便宜的焊接线制程，良好的热效能，成本低廉且制程简易，易制作多芯片封装。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种基板连接式模块结构，其特征在于包括：

一基板，具有一穿孔结构以及一第一接触垫；

一芯片，配置于所述穿孔结构中，具有一第二接触垫及一感测区域，第一接触垫通过一焊接线电性连接第二接触垫；

其中基板与芯片位于同一层；

一透镜架，配置于基板上，一透镜位于透镜架上方，其中透镜对准感测区域；

一第一黏着层，形成于所述基板以及所述芯片下表面上；以及

一材料层，其中所述第一黏着层形成于所述材料层上。

2.如权利要求1所述的基板连接式模块结构，其特征在于所述基板的第一部分、芯片以及透镜架构成一立方体模块结构，基板的第二部分延伸至立方体模块结构外侧。

3.如权利要求2所述的基板连接式模块结构，其特征在于所述基板的第一部分与第二部分为一硬式印刷电路板或一软性印刷电路板，其中硬式印刷电路板或软性印刷电路板上具有其各自的导线。

4.如权利要求1所述的基板连接式模块结构，其特征在于所述透镜架通过一黏着层附着于基板上。

5.如权利要求1所述的基板连接式模块结构，其特征在于所述材料层的材质为一散热材质、不透光材质或抗电磁干扰材质，或散热材质与不透光材质的组合、散热材质与抗电磁干扰材质的组合、不透光材质与抗电磁干扰材质的组合。

6.如权利要求1所述的基板连接式模块结构，其特征在于还包括一第二黏着层，形成于芯片下表面上与第一黏着层上表面上。

7.如权利要求1、5或6所述的基板连接式模块结构，其特征在于还包括一透明基板配置于透镜架上。

8.如权利要求7所述的基板连接式模块结构，其特征在于所述基板的第一部分、芯片以及透镜架构成一立方体模块结构，基板的第二部分延伸至该立方体模块结构外侧。

9.如权利要求8所述的基板连接式模块结构，其特征在于所述基板的第一部分与第二部分为一硬式印刷电路板或一软性印刷电路板，其中硬式印刷电路板或软性印刷电路板上具有其各自的导线。

10.如权利要求7所述的基板连接式模块结构，其特征在于透镜架通过一黏着层附着于该基板之上。

11.如权利要求7所述的基板连接式模块结构，其特征在于还包括一保护层形成于基板与芯片上。

12.如权利要求1所述的基板连接式模块结构，其特征在于还包括一透明基板配置于透镜架上。

13.如权利要求12所述的基板连接式模块结构，其特征在于所述基板的第一部分、芯片以及透镜架构成一立方体模块结构，该基板之第二部分延伸至该立方体模块结构之外侧。

14.如权利要求13所述的基板连接式模块结构，其特征在于所述基板的第一部分与第二部分为一硬式印刷电路板或一软性印刷电路板，其中硬式印刷电路板或软性印刷电路板上具有其各自的导线。

15.如权利要求12所述的基板连接式模块结构，其其特征在于透镜架通过一黏着层附着于基板上。

16.如权利要求12所述的基板连接式模块结构，其其特征在于还包括一保护层形成于基板与芯片上。