CN103915461B - Cmos图像传感器封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种CMOS图像传感器封装方法，包括如下步骤：A：提供图像传感器晶片、透明的封装基板；B：键合金属导线于图像传感器晶片的焊盘；C：将键合有金属导线的图像传感器晶片的感光面的一侧粘合于封装基板；D1：在封装基板上进行焊料凸点制作，使得金属导线、封装基板与对应的焊料凸点电连通；或D2：键合金属导线于封装基板上的焊盘，再进行焊料凸点制作使得金属导线与对应的焊料凸点电连通。本发明通过将图像传感器的晶片切割后再与封装基板进行封装，能够实现高可靠性和规模量产性。

Description

CMOS图像传感器封装方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种CMOS图像传感器封装方法。

背景技术

目前，集成电路(IC)正在向高速化、小型化以及低功耗化的方向发展。在制造CMOS图像传感器的过程中，往往采用晶圆级封装，从而降低成本并降低IC的体积。

传统的COB(Chip on Board)封装是将晶片固定于PCB板再加上支架及镜片制作成模块，此生产方式重点为COB良率的控制，故具有生产流程短及较低成本优势，并且可靠性高。COB的缺点是制作过程中容易遭受污染。

传统的CSP(Chip Scale Package)封装的方式则可应用于晶圆级封装，将整片晶圆上进行封装及测试，可减少材料及人工成本，适合大规模量产。另外，因其与电路板上仅隔着锡球或凸块，可大幅缩短电路传输途径，及减少电流损耗与电磁波干扰发生的机率。

目前，CSP封装主要应用在对成本要求高的中低端和低像素的CMOS图像传感器中。然而，低像素的CMOS图像传感器已经不能满足当前的需求，但是提高像素后，目前的高像素的CMOS图像传感器的体积往往较大，不利于在系统应用中推广使用。

目前在高像素的CMOS图像传感器的CSP封装过程中，一般用整块玻璃和包含多个独立感光面的晶圆同时进行封装。这样在制造的过程中，一旦发生错误，将导致多个晶片无法正常生产，也不利于对所发生的问题进行分析。

因此，亟需一种能够具有COB的高可靠性和CSP的规模量产性的封装方法。

发明内容

基于以上考虑，如果提出一种能够具有高可靠性且便于量产的封装方法将是非常有利的。

根据本发明的一方面，提出了一种图像传感器的封装方法，其特征在于，包含如下所述步骤：A：提供图像传感器晶片、透明的封装基板；B：键合金属导线于所述图像传感器晶片的焊盘；C：将键合有金属导线的所述图像传感器晶片的感光面的一侧粘合于所述封装基板；D1：在所述封装基板上进行焊料凸点制作，使得所述金属导线、封装基板与对应的焊料凸点电连通；或D2：键合所述金属导线于所述封装基板上的焊盘，再进行焊料凸点制作使得所述金属导线与对应的焊料凸点电连通。

根据本发明的一个实施例，所述步骤D1和/或D2中，还包括：弯曲所述金属导线，使得所述金属导线形成弧度并且高于所述图像传感器晶片的焊盘表面。

根据本发明的一个实施例，所述金属导线突出所述图像传感器晶片焊盘表面的高度大于等于50微米小于等于300微米。

根据本发明的一个实施例，所述步骤A还包括：在所述封装基板表面形成焊盘及导线。

根据本发明的一个实施例，所述步骤C还包括：于所述封装基板或所述图像传感器上形成具有多个具有粘性的支撑侧墙，通过所述支撑侧墙将所述封装基板与所述图像传感器相粘合。

根据本发明的一个实施例，所述支撑侧墙是通过点胶、或丝网印刷，或光刻的方式形成。

根据本发明的一个实施例，所述步骤D1和/或D2中还包括：在所述金属导线的外侧设置保护胶水。

根据本发明的一个实施例，所述封装基板的单面镀上红外滤光膜或双面分别镀上红外滤光膜和光学增透膜。

根据本发明的一个实施例，所述步骤D1和/或D2中，通过植球或印刷焊膏及回流焊工艺分别制作形成焊料凸点。

根据本发明的一个实施例，所述的步骤D1和/或D2之后还包括：E：于所述焊料凸点与所述图像传感器晶片之间形成绝缘层，以进行封胶。

根据本发明的一个实施例，所述步骤B中还包括：将所述金属导线形成环状，使得所述金属导线的首端和末端均键合于图像传感器晶片的焊盘上。

本发明通过将图像传感器的晶片切割后再与封装基板进行封装，能够实现高可靠性和规模量产性。

本发明的各个方面将通过下文中的具体实施例的说明而更加清晰。

附图说明

通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为依据本发明实施例的图像传感器的封装方法的流程图；

图2a至图2i是依据图1中的封装方法的本发明实施例的剖面示意图。

在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或相似的装置(模块)或步骤。

具体实施方式

在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。

为了更清晰地阐述本发明的封装方法，在下面的实施例中，采用玻璃作为基板。本领域技术人员能够理解的是，基板也可以由其它透明的材质构成。

图1为依据本发明实施例的图像传感器的封装方法的流程图。

如图1所示，该封装方法包括以下步骤：

首先，执行步骤S11，提供待封装的图像传感器晶片、透明的封装基板。

在该步骤中，每个图像传感器晶片均是独立地与封装基板进行对应，也就是说，可以是多个独立的较小的图像晶片对应于一个较大的封装基板。可以理解的是，图像晶片与封装基板也可以是一一对应的关系。图像传感器晶片可以分别独立的单个结构，也可以是位于晶圆上的多个图像传感器晶片。在本实施例中，通过晶圆对应于切割道进行切割，切割的方式包括：激光切割、机械切割等，实现单个的图像传感器晶片。

其次，执行步骤S12，键合金属导线的一端于图像传感器晶片的焊盘。

在该步骤中，还可以选择使得金属导线形成环状，其首端和末端均键合于图像传感器晶片的焊盘。

然后，执行步骤S13，将键合有金属导线的图像传感器晶片的一侧粘合于封装基板。

在该步骤中，通过于在封装基板或图像传感器上形成具有多个具有粘性的支撑侧墙(Dam或Cavity Wall)，通过支撑侧墙将封装基板与图像传感器相粘合，其中，该支撑侧墙是通过点胶、或丝网印刷，或光刻的方式形成，支撑侧墙可以为起支撑结构的材料与加粘性材料制成，也可以直接由粘性的材料形成。从而，图像传感器晶片的感光面朝向封装基板。

然后，执行步骤S14或S15。

当执行步骤S14时，在封装基板上进行焊料凸点制作，使得金属导线、封装基板与对应的焊料凸点连接。

在该步骤中，将直接在封装基板上制作焊料凸点(譬如，锡球)，因此焊料凸点将把金属导线、封装基板固定连接起来。

当执行步骤S15时，键合金属导线于封装基板上的焊盘，再进行焊料凸点制作，使得金属导线与对应的焊料凸点电连通。

在该步骤中，将首先把金属导线键合在封装基板上的焊盘中，然后再制作焊料凸点。

由于金属导线的尺寸很小，因此，在步骤S14和/或S15中，还可以在金属导线的外侧设置保护胶水。

最后，执行步骤S16，于焊料凸点与图像传感器晶片之间分别形成绝缘层，以进行封胶。

图2a至图2i示出了图1中图像传感器的封装方法的一个例子的剖面示意图。接下，结合图1与图2a至图2i，对该图像传感器封装方法进行进一步的说明。

图2a中，提供玻璃材质的封装基板201，并在封装基板201的顶部制作红外滤光膜(IR)202，在底部制作光学增透膜(AR)203，从而增大封装基板201光学的透性。在一些例子中，可以根据应用的需要，仅在封装基板201上制作IR膜202，而无需制作AR膜203，或仅制作AR膜，无需制作IR膜。可选地，可以采用真空蒸镀、化学气相沉积、溶胶等方式，在基板上形成上述两种薄膜。

可以理解的是，封装基板201还可以是透明的塑料材质。

如图2b所示，在已经制作好光学薄膜的封装基板201的底部，制作金属导线路204，也就是，在封装基板201的下表面形成焊盘及相应的导线。

如图2c所示，在晶片的感光面206的两侧分别设置侧墙(DAM)，以供后续与封装基板201的粘合，其中，侧墙205具有粘性或粘性可变。可以理解的是，侧墙205可以形成于封装基板201上，也可以形成于图像传感器晶片207上，通过侧墙205，可以将封装基板201与图像传感器207相粘合。可选的，侧墙205可以是通过点胶、或丝网印刷，或光刻的方式形成。优选的，侧墙205为有机材质，其随着温度的变化具有一定的柔韧性。可选的，侧墙205可以为起支撑作用的材料与加粘性材料制成，也可以直接由具有粘性的材料形成。

接着，如图2d所示，将图像传感器晶片207于背部磨薄后，将其切割开，以使得每个功能芯片独立。可选的是，可以采用机械切割或者激光切割的方式切割图像传感器晶片207。

然后，如图2e所示，将金属导线208分别键合于图像传感器207的焊盘219上，并形成“弓”形。可以理解的是，金属导线可以是金、铜、铝、银等导电性能良好，且较为结实的材料。优选的，图像传感器晶片207的金属导线邦定(bonding)于焊盘219内。

在一些实施例中，还可以使得金属导线形成环状，即其首端和末端均键合于图像传感器207的焊盘上，从而大幅降低了金属导线的等效电阻，提升了金属导线的导电能力，避免了因金属导线而导致图像传感器性能参数的变化。

然后，如图2f所示，将图像传感器晶片207与封装基板201进行粘合，也就是将图像传感器晶片207的感光面的一侧粘合于封装基板201。在粘合的过程中，原来呈“弓”字型的金属导线208将因封装基板201施加的力的作用，进一步弯曲。优选的，还可以在金属导线208外侧形成保护胶水，以保护金属导线208。可选的，还可以在侧墙205上形成胶水218，以用于粘合封装基板201和图像传感器晶片207。

优选的，在该步骤中，金属导线208受力弯曲后，将形成弧度并且高于图像传感器晶片的焊盘表面，其中，金属导线208突出图像传感器晶片的焊盘表面的高度大于等于50微米小于等于300微米。

在一些例子中，封装基板201还可以直接与未减薄的晶片207进行粘合，从而避免因晶片太薄而导致断裂。

接着，如图2g所示，在封装基板201的焊盘上制作焊料凸点209，使得金属导线、封装基板与对应的焊料凸点连接，形成电性连通。在该过程中，将在封装基板201的焊盘上通过电镀形成导电的铅点210，然后在铅点210上制作焊料凸点209，具体可采用BGA工艺及回流焊。可选的，还可以先键合金属导线于基板上的焊盘，再于相应的位置上制作焊料凸点，从而使得金属导线与对应的焊料凸点电连通。在一些实施例中，可以通过植球或印刷焊膏及回流焊工艺分别制作形成焊料凸点209。

如图2h所示，于焊料凸点209与图像传感器晶片207之间形成绝缘层211，以进行封胶。

如图2i所示，当封胶完之后，即可进行切割，形成独立芯片模组结构。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论如何来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，明显的，“包括”一词不排除其他元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。装置权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (12)

1.一种图像传感器的封装方法，其特征在于，包含如下所述步骤：

A：提供图像传感器晶片、透明的封装基板；

B：键合金属导线于所述图像传感器晶片的焊盘；

C：将键合有所述金属导线的所述图像传感器晶片的感光面的一侧粘合于所述封装基板；

D1：在所述封装基板上进行焊料凸点制作，使得所述金属导线、封装基板与对应的焊料凸点电连通；或

D2：键合所述金属导线于所述封装基板上的焊盘，再进行焊料凸点制作使得所述金属导线与对应的焊料凸点电连通。

2.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述步骤D1和/或D2中，还包括：弯曲所述金属导线，使得所述金属导线形成弧度并且高于所述图像传感器晶片的焊盘表面。

3.根据权利要求2所述的封装方法，其特征在于，所述金属导线高出所述图像传感器晶片焊盘表面的高度大于等于50微米小于等于300微米。

4.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述步骤A还包括：在所述封装基板表面形成焊盘及导线。

5.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述步骤C还包括：于所述封装基板或所述图像传感器上形成具有多个具有粘性的支撑侧墙，通过所述支撑侧墙将所述封装基板与所述图像传感器相粘合。

6.根据权利要求5所述的封装方法，其特征在于，所述支撑侧墙是通过点胶、或丝网印刷，或光刻的方式形成。

7.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述步骤D1和/或D2中还包括：在所述金属导线的外侧形成保护胶水。

8.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述封装基板为玻璃材质或塑料材质。

9.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述封装基板的单面镀上红外滤光膜或光学增透膜，或所述封装基板的一面镀上红外滤光膜并且所述封装基板的另一面镀上光学增透膜。

10.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述步骤D1和/或D2中，通过植球或印刷焊膏及回流焊工艺分别制作形成焊料凸点。

11.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述步骤D1和/或D2之后还包括：

E：于所述焊料凸点与所述图像传感器晶片之间形成绝缘层，以进行封胶。

12.根据权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述步骤B中还包括：

将所述金属导线形成环状，使得所述金属导线的首端和末端均键合于图像传感器晶片的焊盘上。