CN105428378B - 影像传感芯片封装结构及其封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种影像传感芯片封装结构及其封装方法，该影像传感芯片封装结构具有影像传感芯片、用于控制所述影像传感芯片的控制芯片、第一基板以及第二基板，所述影像传感芯片与所述第一基板电连接，所述控制芯片与所述第二基板电连接，所述第一基板堆叠于所述第二基板上且所述第一基板与所述第二基板电连接，本发明通过将层叠封装技术融入影像传感芯片封装中，降低了影像传感芯片的封装结构尺寸，提高了影像传感芯片的集成度。

Description

影像传感芯片封装结构及其封装方法

技术领域

本发明涉及半导体芯片封装技术，尤其涉及影像传感芯片封装技术。

背景技术

影像传感芯片作为影像获取的功能芯片，常用于电子产品的摄像头中。受益于照相手机(Camera Phone)的持续蓬勃发展，影像传感芯片市场未来的需求将不断攀升。与此同时，Skype等网络实时通讯服务的流行、安全监控市场的兴起，以及全球汽车电子的快速成长，亦为影像传感芯片创造可观的应用规模。与此同时，影像传感芯片的封装技术也有着长足发展。

层叠封装技术(POP，package-on-package)是针对移动设备如智能手机、平板电脑等的IC封装而发展起来的可用于系统集成的非常受欢迎的三维叠加技术之一。当苹果公司的iPhone在2007年亮相时，随即便被拆开展现在众人面前，层叠封装技术进入了人们的视野。其超薄化的封装结构使其成为了时下的封装技术热点，顺应了市场对高度集成化的需求。

如何顺应市场需求，将层叠封装技术融入到影像传感芯片的封装领域成为本领域技术人员噬待解决的技术问题。

发明内容

本发明通过将层叠封装技术融入影像传感芯片封装中，提供一种新的影像传感芯片封装结构以及封装方法，降低了影像传感芯片的封装结构尺寸，提高了影像传感芯片的集成度。

本发明提供一种影像传感芯片封装结构，具有影像传感芯片以及用于控制所述影像传感芯片的控制芯片，所述影像传感芯片封装结构还包括：第一基板，所述影像传感芯片与所述第一基板电连接；第二基板，所述控制芯片与所述第二基板电连接；所述第一基板堆叠于所述第二基板上且所述第一基板与所述第二基板电连接。

优选的，所述影像传感芯片以及所述控制芯片均位于所述第一基板与所述第二基板之间。

优选的，所述影像传感芯片的一个表面设置有感光区以及位于感光区外的焊垫，所述焊垫与所述第一基板电连接，所述第一基板上具有穿透所述第一基板的开口，所述开口暴露所述感光区。

优选的，所述影像传感芯片的另一表面上设置有黑胶层。

优选的，所述影像传感芯片封装结构还包括保护盖板，所述保护盖板覆盖所述开口，所述开口位于所述保护盖板与所述影像传感芯片之间。

优选的，所述控制芯片与所述第二基板通过焊线实现电连接。

优选的，所述第一基板与所述第二基板通过第一焊接凸块实现电连接。

优选的，所述第二基板未与所述第一基板电连接的表面上设置有第二焊接凸块。

本发明还提供一种影像传感芯片的封装方法，包括：提供影像传感芯片以及用于控制所述影像传感芯片的控制芯片；还包括：提供第一基板，将所述影像传感芯片电连接至所述第一基板；提供第二基板，将所述控制芯片电连接至所述第二基板；将所述第一基板堆叠于所述第二基板上，且将所述第一基板与所述第二基板电连接。

优选的，将所述第一基板堆叠于所述第二基板上时，使所述影像传感芯片以及所述控制芯片均位于所述第一基板与所述第二基板之间。

优选的，将所述影像传感芯片电连接至所述第一基板之前，于所述第一基板上设置穿透所述第一基板的开口，所述影像传感芯片的一个表面设置有感光区以及位于感光区外的焊垫，当所述影像传感芯片电连接至所述第一基板时，所述开口暴露所述感光区。

优选的，将保护盖板覆盖于所述开口上，使所述开口位于所述保护盖板与所述影像传感芯片之间。

优选的，采用涂布工艺于所述影像传感芯片的另一表面上涂布黑胶层。

优选的，采用倒装工艺将所述影像传感芯片与所述第一基板电连接。

优选的，采用引线键合工艺将所述控制芯片与所述第二基板电连接。

优选的，在所述第一基板或者第二基板上设置有第一焊接凸块，采用回流焊工艺利用第一焊接凸块在所述第一基板与所述第二基板之间实现电连接。

优选的，将所述控制芯片电连接至所述第二基板之前，于所述第二基板上不与所述第一基板电连接的表面设置第二焊接凸块。

本发明的有益效果是通过将层叠封装技术融入影像传感芯片封装中，提供一种新的影像传感芯片封装结构以及封装方法，降低了影像传感芯片的封装结构尺寸，提高了影像传感芯片的集成度。

附图说明

图1为本发明优选实施例的影像传感芯片封装结构示意图。

图2(a)-图2(f)为本发明一实施例影像传感芯片的封装流程示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发 明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

需要说明的是，提供这些附图的目的是为了有助于理解本发明的实施例，而不应解释为对本发明的不当的限制。为了更清楚起见，图中所示尺寸并未按比例绘制，可能会做放大、缩小或其他改变。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

请参考图1，为本发明优选实施例的影像传感芯片封装结构示意图。影像传感芯片封装结构1包括影像传感芯片10、控制芯片20、第一基板11以及第二基板21，影像传感芯片10电连接于第一基板11上，控制芯片20电连接于第二基板21上，第一基板11堆叠于第二基板21上且第一基板11与第二基板21电连接，如此，形成了影像传感芯片的层叠封装结构。

影像传感芯片的层叠封装结构，提高了集成度，缩小了封装尺寸。

影像传感芯片10为至少具有影像传感单元的半导体芯片，影像传感单元可以是CMOS传感器或者CCD传感器，影像传感芯片10中还可以具有与影像传感单元相连接的关联电路。

控制芯片20用于控制影像传感芯片10，本发明不限定控制芯片20的具体功能，只要是控制芯片20与影像传感芯片10之间建立电信号传输即满足本发明所说的“控制”。

本实施例中的影像传感芯片10为具有CMOS传感器的半导体芯片。影像传感芯片10具有彼此相对的第一表面101以及第二表面102，在第一表面101设置有感光区103以及位于感光区103外的焊垫104，焊垫104与感光区103电连接(图1中未绘示)。

影像传感芯片10与第一基板11电连接。具体的，第一基板11上具有第一焊点，在焊垫104或者第一焊点上形成焊接凸点105，焊接凸点105的材质可以为金、锡铅或者其他无铅金属材质，采用倒装工艺通过焊接凸点105在焊垫104与第一焊点之间建立电连接实现影像传感芯片10与第一基板11电连接。

为了进一步降低影像传感芯片封装结构的厚度，提高集成度，于本实施例中，设置影像传感芯片10以及控制芯片20均位于第一基板11与第二基板21之间。

本实施例中影像传感芯片10的感光区103以及焊垫104均位于影像传感芯片10的第一表面101且影像传感芯片10采用倒装工艺电连接至第一基板11上，为了使感光区103能够感应外部光线，在第一基板11上设置开口106，开口106穿透第一基板11且暴露感光区103。

为了消除光线的干扰，至少在影像传感芯片10的第二表面102上设置黑胶107，请参考图1，黑胶107包覆影像传感芯片10的第二表面102以及侧面。

为了保护影像传感芯片10且避免粉尘等污染感光区103，在开口106上覆盖保护盖板 108，开口106位于保护盖板108与影像传感芯片10之间。

通过密封胶使保护盖板108覆盖于开口106上，黑胶107密封包覆影像传感芯片10的第二表面102以及侧面，使得保护盖板108、开口106以及影像传感器10包围形成一个密封的腔体。杜绝粉尘等污染感光区103。

本实施例中，保护盖板108的材质为光学玻璃，具有较好的透光性方便光线投射到感光区103，本领域技术人员容易想到的，为了进一步提高保护盖板108的光学性能，可以在保护盖板的表面上设置光学薄膜，比如，在保护盖板108的表面上设置抗反射增透膜等。

控制芯片20与第二基板21电连接，具体的，利用粘合剂将控制芯片20固定于第二基板21上，控制芯片20上具有连接端201，第二基板21上具有第一连接垫，采用引线键合工艺通过焊线202在连接端201与第一连接垫之间建立电连接实现控制芯片20与第二基板21电连接。焊线201的材质可以是铜、钨、铝、金、银等金属材质。

为了保护控制芯片20以及焊线202，对保护芯片20以及焊线202进行塑封形成塑封结构203。

第一基板11堆叠于第二基板21上且第一基板11与第二基板21电连接，具体的，第一基板11具有第一金属线路层110、与第一金属线路层110电连接的第一焊点以及与第一金属线路层110电连接的第二焊点，所述第一焊点以及第二焊点可以是第一基板11上暴露出的第一金属线路层110的部分，第二基板21具有第二金属线路层210与第二金属线路层210电连接的第一连接垫以及与第二金属线路层210电连接的第二连接垫，所述第一连接垫以及第二连接垫可以是第二基板21上暴露出的第二金属线路层210的部分，在第二焊点或者第二连接垫上设置第一焊接凸块31，通过第一焊接凸块31在第二焊点与第二连接垫之间建立电连接实现第一基板11与第二基板21电连接。

于本实施例中，为了进一步缩小影像传感芯片封装结构的尺寸，设置影像传感芯片10以及控制芯片20均位于第一基板11与第二基板21之间。为了避免影像传感芯片10接触控制芯片20或者控制芯片20的塑封结构203，通过优化第一焊接凸块31的尺寸使第一焊接凸块31在第一基板11与第二基板21之间起支撑和间隔的作用，使影像传感芯片10与控制芯片20或者控制芯片20的封装结构203之间形成间隙。于本实施例中，影像传感芯片10的厚度为150μm左右，焊接凸点105的厚度为20μm左右，控制芯片20的塑封结构203的厚度为250μm左右，第一焊接凸块31的厚度为500μm左右。

当然，也可以设置控制芯片20位于第二基板21上未与第一基板11电连接的表面，即控制芯片20不位于第一基板11与第二基板21之间。

为了实现影像传感芯片封装结构与其他外部电路电连接，于本实施例中，在第二基板21 上未与第一基板11电连接的表面设置第二焊接凸块32，第二焊接凸块32与第二金属线路层210电连接，通过第二焊接凸块32实现第二基板21与外部电路电连接。

更优的，为了降低热应力的影响，设置第一焊接凸块31与第二焊接凸块32的尺寸一致。

请参考图2(a)-图2(f)为本发明一实施例影像传感芯片的封装流程示意图。

请参考图2(a)，提供影像传感芯片10以及第一基板11，将影像传感芯片10电连接至第一基板11。影像传感芯片10具有彼此相对的第一表面101以及第二表面102，在第一表面101设置有感光区103以及位于感光区103外的焊垫104，焊垫104与感光区103电连接。第一基板11具有第一金属线路层110、与第一金属线路层110电连接的第一焊点以及与第一金属线路层110电连接的第二焊点。在焊垫104或者第一焊点上形成有焊接凸点105。采用倒装工艺通过焊接凸点105在焊垫104与第一焊点之间建立电连接实现影像传感芯片10与第一基板11电连接。第一基板11上设置开口106，开口106穿透第一基板11且暴露感光区103。

请参考图2(b)，为了消除光线的干扰，至少在影像传感芯片10的第二表面102上设置黑胶107，于本实施例中，采用点胶工艺将黑胶107包覆在影像传感芯片10的第二表面102以及侧面。

请参考图2(c)，为了保护影像传感芯片10且避免粉尘等污染感光区103，在开口106上覆盖保护盖板108，开口106位于保护盖板108与影像传感芯片10之间，于本实施例中，保护盖板108采用胶粘的方式固定于第一基板11上。

请参考图2(d)，提供控制芯片20以及第二基板21，将控制芯片20电连接至第二基板21。利用粘合剂将控制芯片20固定于第二基板21上，控制芯片20上具有连接端201。第二基板21具有第二金属线路层210与第二金属线路层210电连接的第一连接垫以及与第二金属线路层210电连接的第二连接垫。采用引线键合工艺通过焊线202在连接端201与第一连接垫之间建立电连接实现控制芯片20与第二基板21电连接。

请参考图2(e)，为了保护控制芯片20以及焊线202，对保护芯片20以及焊线202进行塑封形成塑封结构203。

请参考图2(f)，将第一基板11堆叠于第二基板21上且将第一基板11与第二基板21电连接，影像传感芯片10以及控制芯片20均位于第一基板11与第二基板21之间。在第二焊点或者第二连接垫上设置有第一焊接凸块31，采用回流焊工艺通过第一焊接凸块31在第二焊点与第二连接垫之间建立电连接实现第一基板11与第二基板21电连接。

本发明的有益效果是通过将层叠封装技术融入影像传感芯片封装中，提供一种新的影像传感芯片封装结构以及封装方法，降低了影像传感芯片的封装结构尺寸，提高了影像传感芯片的集成度。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种影像传感芯片封装结构，具有影像传感芯片以及用于控制所述影像传感芯片的控制芯片，其特征在于，所述影像传感芯片封装结构还包括：

第一基板，所述影像传感芯片与所述第一基板电连接；

第二基板，所述控制芯片与所述第二基板电连接；

所述第一基板堆叠于所述第二基板上且所述第一基板与所述第二基板电连接,

所述影像传感芯片以及所述控制芯片均位于所述第一基板与所述第二基板之间，

影像传感芯片与控制芯片或者控制芯片的封装结构之间形成间隙。

2.根据权利要求1所述的影像传感芯片封装结构，其特征在于，所述影像传感芯片的一个表面设置有感光区以及位于感光区外的焊垫，所述焊垫与所述第一基板电连接，所述第一基板上具有穿透所述第一基板的开口，所述开口暴露所述感光区。

3.根据权利要求2所述的影像传感芯片封装结构，其特征在于，所述影像传感芯片的另一表面上设置有黑胶层。

4.根据权利要求2所述的影像传感芯片封装结构，其特征在于，所述影像传感芯片封装结构还包括保护盖板，所述保护盖板覆盖所述开口，所述开口位于所述保护盖板与所述影像传感芯片之间。

5.根据权利要求1所述的影像传感芯片封装结构，其特征在于，所述控制芯片与所述第二基板通过焊线实现电连接。

6.根据权利要求1所述的影像传感芯片封装结构，其特征在于，所述第一基板与所述第二基板通过第一焊接凸块实现电连接。

7.根据权利要求1所述的影像传感芯片封装结构，其特征在于，所述第二基板未与所述第一基板电连接的表面上设置有第二焊接凸块。

8.一种影像传感芯片的封装方法，包括：提供影像传感芯片以及用于控制所述影像传感芯片的控制芯片；其特征在于，还包括：

提供第一基板，将所述影像传感芯片电连接至所述第一基板；

提供第二基板，将所述控制芯片电连接至所述第二基板；

将所述第一基板堆叠于所述第二基板上，且将所述第一基板与所述第二基板电连接，

所述影像传感芯片以及所述控制芯片均位于所述第一基板与所述第二基板之间，

影像传感芯片与控制芯片或者控制芯片的封装结构之间形成间隙。

9.根据权利要求8所述的影像传感芯片的封装方法，其特征在于，将所述影像传感芯片电连接至所述第一基板之前，于所述第一基板上设置穿透所述第一基板的开口，所述影像传感芯片的一个表面设置有感光区以及位于感光区外的焊垫，当所述影像传感芯片电连接至所述第一基板时，所述开口暴露所述感光区。

10.根据权利要求9所述的影像传感芯片的封装方法，其特征在于，将保护盖板覆盖于所述开口上，使所述开口位于所述保护盖板与所述影像传感芯片之间。

11.根据权利要求9所述的影像传感芯片的封装方法，其特征在于，采用涂布工艺于所述影像传感芯片的另一表面上涂布黑胶层。

12.根据权利要求8所述的影像传感芯片的封装方法，其特征在于，采用倒装工艺将所述影像传感芯片与所述第一基板电连接。

13.根据权利要求8所述的影像传感芯片的封装方法，其特征在于，采用引线键合工艺将所述控制芯片与所述第二基板电连接。

14.根据权利要求8所述的影像传感芯片的封装方法，其特征在于，在所述第一基板或者第二基板上设置有第一焊接凸块，采用回流焊工艺利用第一焊接凸块在所述第一基板与所述第二基板之间实现电连接。

15.根据权利要求8所述的影像传感芯片的封装方法，其特征在于，将所述控制芯片电连接至所述第二基板之前，于所述第二基板上不与所述第一基板电连接的表面设置第二焊接凸块。