CN105448944B - 影像传感芯片封装结构及其封装方法 - Google Patents
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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：基板，具有彼此相对的第一表面以及第二表面；所述影像传感芯片电连接至所述基板，且位于所述基板的第一表面；所述控制芯片电连接至所述基板，且位于所述基板的第二表面；所述影像传感芯片与所述控制芯片彼此相对，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
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：基板，具有彼此相对的第一表面以及第二表面；所述影像传感芯片电连接至所述基板，且位于所述基板的第一表面；所述控制芯片电连接至所述基板，且位于所述基板的第二表面；所述影像传感芯片与所述控制芯片彼此相对。
优选的，所述影像传感芯片具有彼此相对的第一面以及第二面，所述影像传感芯片的第一面设置有感光区以及位于感光区外的焊垫，所述影像传感芯片的第二面具有与所述焊垫电连接的焊球，所述焊球与所述基板电连接。
优选的，所述影像传感芯片的第一面上覆盖有保护盖板，所述保护盖板与所述影像传感芯片之间形成密封的腔体，所述感光区位于所述腔体内。
优选的，所述保护盖板为减反射玻璃。
优选的，所述基板的第二表面设置有用于与外部电路电连接的焊接凸块，所述焊接凸块的高度大于所述控制芯片的高度，当所述焊接凸块与所述外部电路电连接时，所述控制芯片与所述外部电路之间具有间距。
优选的，所述控制芯片倒装于所述基板上。
优选的，所述控制芯片与所述基板通过焊线实现电连接。
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：提供基板，所述基板具有彼此相对的第一表面以及第二表面；将所述控制芯片电连接至所述基板的第二表面；将所述影像传感芯片电连接至所述基板的第一表面，且所述影像传感芯片与所述控制芯片彼此相对。
优选的，将影像传感芯片电连接至所述基板之前包括：提供晶圆，所述晶圆上具有阵列排布的影像传感芯片，所述影像传感芯片具有彼此相对的第一面以及第二面，所述影像传感芯片的第一面设置有感光区以及位于感光区外的焊垫；提供与所述晶圆尺寸一致的保护盖板，所述保护盖板的其中一面上设置有阵列排布的支撑单元，每一支撑单元对应一个影像传感芯片；将所述晶圆与所述保护盖板对位压合，在每一影像传感芯片与保护盖板之间形成密封的腔体，所述感光区位于所述腔体内；采用硅通孔工艺在所述影像传感芯片的第二面形成多个硅通孔，每一硅通孔对应一个焊垫，所述硅通孔的底部暴露所述焊垫；在所述硅通孔中形成金属布线层，所述金属布线层与所述焊垫电连接；在所述影像传感芯片的第二面形成焊球，所述焊球与所述金属布线层电连接；切割所述影像传感芯片以及所述保护盖板，使彼此相连的多个影像传感芯片分离。
优选的，所述保护盖板为减反射玻璃。
优选的，采用倒装工艺将所述控制芯片电连接至所述基板。
优选的，采用引线键合工艺将所述控制芯片电连接至所述基板。
优选的，将所述控制芯片电连接至所述基板的第二表面之后且将所述影像传感芯片电连接至所述基板的第一表面之前，在所述基板的第二表面设置用于与外部电路电连接的焊接凸块，所述焊接凸块的高度大于所述控制芯片的高度，当所述焊接凸块与所述外部电路电连接时，所述控制芯片与所述外部电路之间具有间距。
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(g)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以及基板30；基板30具有彼此相对的第一表面31以及第二表面32；影像传感芯片10电连接至基板30且位于基板30的第一表面31；控制芯片20电连接至基板30且位于基板30的第二表面31；影像传感芯片10与控制芯片20彼此相对，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面101以及第二面102，在第一面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与基板30电连接且位于基板30的第一表面31。具体的，在影像传感芯片10的第二面102形成与焊垫104电连接的焊球105，通过焊球105与基板30焊接实现影像传感芯片10与基板30电连接。
为了保护影像传感芯片10且避免粉尘等污染感光区103，在影像传感芯片10的第一面101上覆盖保护盖板106，在保护盖板106与影像传感芯片10之间形成密封的腔体107，感光区103位于腔体107内，杜绝粉尘等污染感光区103。本实施例中，在保护盖板106的表面形成有支撑单元108，支撑单元108位于保护盖板106与影像传感芯片10之间，三者包围形成腔体107。
保护盖板106的材质为透光材料，于本实施例中，保护盖板106为减反射玻璃，具有较好的透光性方便光线投射到感光区103。
于本实施例中，支撑单元108的材质为感光胶，采用曝光显影工艺形成于保护盖板106的其中一面上。
控制芯片20与基板30电连接且位于基板30的第二表面32。控制芯片20上具有多个电连接垫21，在电连接垫21上形成焊接凸点22，焊接凸点22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22在电连接垫21与基板30之间建立电连接实现控制芯片20与基板30电连接。
另一实施例中，控制芯片20与基板30采用引线键合的方式实现电连接，即两者通过焊线实现电连接，焊线的材质可以是铜、钨、铝、金、银等金属材质。更进一步，为了保护控制芯片20以及焊线，对控制芯片20以及焊线进行塑封形成塑封结构。在此，不再绘图赘述。
本实施例中，基板30的材质为塑胶材质。为了消除应力影响，可以在影像传感芯片10以及控制芯片20与基板30电连接的过程中引入了底部填充工艺。如图1所示，在控制芯片10与基板30电连接的间隙处以及控制芯片20的周围包裹有底部填充胶23。
为了实现影像传感芯片封装结构与其他外部电路电连接，于基板30的第二表面32设置有用于与外部电路电连接的焊接凸块33，焊接凸块33的高度大于控制芯片20的高度，焊接凸块33的高度满足当焊接凸块33与外部电路电连接时，控制芯片20与外部电路之间具有间距。
在基板30上设置有电互联结构34，通过电互联结构34在影像传感芯片10、控制芯片20以及焊接凸块33之间建立电路导通。
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以及用于控制影像传感芯片10的控制芯片20；还包括：提供基板30，基板30具有彼此相对的第一表面31以及第二表面32。
请参考图2(b)，将控制芯片20电连接至基板30的第二表面32。具体的，控制芯片20上具有多个电连接垫21，在电连接垫21上形成焊接凸点22，焊接凸点22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22在电连接垫21与基板30之间建立电连接实现控制芯片20与基板30电连接。
请参考图2(c)，采用底部填充工艺在控制芯片10与基板30电连接的间隙处以及控制芯片20的周围包裹有底部填充胶23。
于另一实施例中，控制芯片20与基板30采用引线键合的方式实现电连接，即两者通过焊线实现电连接，焊线的材质可以是铜、钨、铝、金、银等金属材质。更进一步，为了保护控制芯片20以及焊线，对控制芯片20以及焊线进行塑封形成塑封结构。
请参考图2(d)，采用植球工艺在基板30的第二表面32设置用于与外部电路电连接的焊接凸块33，焊接凸块33的高度大于控制芯片20的高度，焊接凸块33的高度满足当焊接凸块33与外部电路电连接时，控制芯片20与外部电路之间具有间距。
请参考图2(e)，在影像传感芯片10上覆盖保护盖板106。
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面101以及第二面102，在第一面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。
具体的，包括：
提供晶圆，晶圆上具有阵列排布的影像传感芯片10；
提供与晶圆尺寸一致的保护盖板106，保护盖板的其中一面上形成有阵列排布的支撑单元108，每一支撑单元108对应一个影像传感芯片10；
将保护盖板106对位压合至影像传感芯片10的第一面101上，支撑单元108位于保护盖板106与影像传感芯片10之间。从而，在保护盖板106与每一影像传感芯片10之间形成密封的腔体107，感光区103位于腔体107内，杜绝粉尘等污染感光区103。
保护盖板106的材质为透光材料，于本实施例中，保护盖板106为减反射玻璃，具有较好的透光性方便光线投射到感光区103。
支撑单元108的材质可以为感光胶。
请参考图2(f)，在影像传感芯片10的第二面102形成与焊垫104电连接的焊球105。具体的，采用硅通孔工艺在影像传感芯片10的第二面102形成多个硅通孔，每一硅通孔对应一个焊垫104，所述硅通孔的底部暴露焊垫104；在所述硅通孔中形成金属布线层100，金属布线层100与焊垫104电连接；金属布线层100延伸至影像传感芯片10的第二面102，在影像传感芯片10的第二面102形成焊球105，焊球105与金属布线层100电连接；
切割所述晶圆以及所述保护盖板，使彼此相连的多个影像传感芯片10分离。
请参考图2(g)，将影像传感芯片10电连接至基板30的第一表面31，通过焊球105与基板30焊接实现影像传感芯片10与基板30电连接。且影像传感芯片10与控制芯片20彼此相对。
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 (7)
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：
基板，具有彼此相对的第一表面以及第二表面；
所述影像传感芯片电连接至所述基板，且位于所述基板的第一表面；
所述控制芯片电连接至所述基板，且位于所述基板的第二表面；
所述影像传感芯片与所述控制芯片彼此相对，
控制芯片上具有多个电连接垫，在电连接垫上形成焊接凸点，采用倒装工艺通过焊接凸点在电连接垫与基板之间建立电连接，实现控制芯片与基板电连接，
控制芯片与基板电连接的间隙处以及控制芯片的周围包裹有底部填充胶，
所述基板的第二表面设置有用于与外部电路电连接的焊接凸块，所述焊接凸块的高度大于所述控制芯片的高度，当所述焊接凸块与所述外部电路电连接时，所述控制芯片与所述外部电路之间具有间距，
在基板上设置有电互联结构，通过电互联结构在影像传感芯片、控制芯片以及焊接凸块之间建立电路导通。
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，所述影像传感芯片具有彼此相对的第一面以及第二面，所述影像传感芯片的第一面设置有感光区以及位于感光区外的焊垫，所述影像传感芯片的第二面具有与所述焊垫电连接的焊球，所述焊球与所述基板电连接。
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第一面上覆盖有保护盖板，所述保护盖板与所述影像传感芯片之间形成密封的腔体，所述感光区位于所述腔体内。
4.根据权利要求3所述的影像传感芯片封装结构，其特征在于，所述保护盖板为减反射玻璃。
5.一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：
提供基板，所述基板具有彼此相对的第一表面以及第二表面；
将所述控制芯片电连接至所述基板的第二表面；
将所述影像传感芯片电连接至所述基板的第一表面，且所述影像传感芯片与所述控制芯片彼此相对，
控制芯片上具有多个电连接垫，在电连接垫上形成焊接凸点，采用倒装工艺通过焊接凸点在电连接垫与基板之间建立电连接，实现控制芯片与基板电连接，
控制芯片与基板电连接的间隙处以及控制芯片的周围包裹有底部填充胶，
所述基板的第二表面设置有用于与外部电路电连接的焊接凸块，所述焊接凸块的高度大于所述控制芯片的高度，当所述焊接凸块与所述外部电路电连接时，所述控制芯片与所述外部电路之间具有间距，
在基板上设置有电互联结构，通过电互联结构在影像传感芯片、控制芯片以及焊接凸块之间建立电路导通。
6.根据权利要求5所述的影像传感芯片的封装方法，其特征在于，将影像传感芯片电连接至所述基板之前包括：
提供晶圆，所述晶圆上具有阵列排布的影像传感芯片，所述影像传感芯片具有彼此相对的第一面以及第二面，所述影像传感芯片的第一面设置有感光区以及位于感光区外的焊垫；
提供与所述晶圆尺寸一致的保护盖板，所述保护盖板的其中一面上设置有阵列排布的支撑单元，每一支撑单元对应一个影像传感芯片；
将所述晶圆与所述保护盖板对位压合，在每一影像传感芯片与保护盖板之间形成密封的腔体，所述感光区位于所述腔体内；
采用硅通孔工艺在所述影像传感芯片的第二面形成多个硅通孔，每一硅通孔对应一个焊垫，所述硅通孔的底部暴露所述焊垫；
在所述硅通孔中形成金属布线层，所述金属布线层与所述焊垫电连接；
在所述影像传感芯片的第二面形成焊球，所述焊球与所述金属布线层电连接；
切割所述影像传感芯片以及所述保护盖板，使彼此相连的多个影像传感芯片分离。
7.根据权利要求6所述的影像传感芯片的封装方法，其特征在于，所述保护盖板为减反射玻璃。
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