CN106024823A - Cmos图像传感器的封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种CMOS图像传感器的封装方法，包括如下步骤：提供模具，所述模具具有若干第一凹槽；提供金属薄片贴于所述模具；于所述第一凹槽中粘贴透光盖板；将若干图像传感器由感光面方向键合于金属薄片，所述图像传感器的焊盘电气连接于金属薄片；其中，金属薄片既做为图像传感器芯片焊盘的电气连接部，又适于夹持或支撑所述透光盖板。
Description
技术领域
本发明涉及图像传感器领域，尤其涉及一种CMOS图像传感器的封装方法。
背景技术
传统的CMOS图像传感器封装包括晶圆级封装方法和芯片级封装方法，其中根据封装工艺不同又分为：CSP（Chip Scale Package，芯片尺寸封装）、COB(Chip
On Board，板上芯片封装)、Flip
Chip（倒装芯片封装）等封装。目前，主流的CIS（CMOS Image Sensor）芯片封装技术包括：COB
(Chips On Board)、CSP(Chip Scale
Packaging)。
在CSP的晶圆级（Wafer Level）封装的过程中，往往首先将包含有若干CIS芯片的晶圆本体键合于玻璃材质的封装基板上，在封装基板上预先制作对应环绕于每一CIS芯片的支撑侧墙。然后进行对晶圆背面线路工艺的处理例如：TSV（Through
Silicon Via，硅通孔）或T-Contact（T型接触），在完成相关的工艺后针对晶圆进行切割，形成单个CIS芯片的封装结构。封装基板的作用在于：可形成一密闭的空间，无论是在封装的过程中还是封装完毕后的模组制造中防止尘埃、水汽以及外部的直接接触等因素污染CIS芯片的感光面，并且封装基板在封装加工中会提供一定的支撑以加强加工强度。但是，CSP封装芯片存在如下问题：1、表面的封装基板会带来入射光线损失并带来反射光的眩扰（flare）；2、由于CSP封装的结构是由上表面（玻璃）和下表面（硅片）及四周侧墙所形成的密封结构，当芯片尺寸较大时，在模组制作的热过程中，封装基板和硅片之间的气压变化容易造成硅片的应力过大，带来芯片的失效的问题。
由于CSP封装的上述问题，目前CSP封装主要被用于中低端、低像素CMOS图像传感器产品。而高像素或超高像素CIS芯片的封装采用的是COB技术，以满足性能和可靠性方面的要求。但是另一方面，COB封装也存在量产规模化投资巨大，设计、生产周期长、不灵活等劣势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种CMOS图像传感器的封装方法，降低封装后的整体厚度，提高图像传感器性能，尤其适用于高像素CMOS图像传感器产品。
基于以上考虑，本发明提供一种CMOS图像传感器的封装方法，其包括如下步骤：
提供模具，所述模具具有若干第一凹槽；
提供金属薄片贴于所述模具；
于所述第一凹槽中粘贴透光盖板；
将若干图像传感器由感光面方向键合于金属薄片，所述图像传感器的焊盘电气连接于金属薄片；其中，金属薄片既做为图像传感器芯片焊盘的电气连接部，又适于夹持或支撑所述透光盖板。
优选的，金属薄片贴于所述模具之前，弯曲所述金属薄片；
或于金属薄片贴于所述模具之后，弯曲所述金属薄片。
优选的，所述步骤还包括：于所述金属薄片与透光盖板之间覆盖胶水，粘合所述透光盖板。
优选的，将图像传感器晶圆由感光面方向键合于金属薄片；或将切割的若干图像传感器芯片由感光面方向键合于金属薄片。
优选的，所述步骤还包括：当键合为图像传感器晶圆时，沿切割道切割图像传感器晶圆形成单个图像传感器芯片，沿切割区域灌入胶水，胶水固化后粘结金属薄片和芯片；
或者，当键合为图像传感器芯片时，直接于芯片边缘区域灌入胶水，胶水固化后粘结金属薄片和芯片。
优选的，切割形成单个的封装件。
优选的，弯折金属薄片，使金属薄片的顶部区域具有向内弯曲的具有弹性的第一弯折部，适于后续于顶部形成触点。
优选的，采用临时胶合方式贴附金属薄片于所述模具，所述临时胶合方式为：水溶胶合方式、UV照射胶合方式或加热胶合方式。
优选的，所述步骤还包括：于金属薄片的顶部或底部形成触点。
优选的，于金属薄片表面部分区域形成金属层，适于电气连接于焊盘。
优选的，所述金属薄片的材质为铜、铝、金或合金。
优选的，于所述图像传感器芯片的焊盘表面形成合金材质凸点，所述合金材质凸点于键合时电气连接于所述金属薄片。
优选的，采用银浆连接、ACF/P连接、脉冲焊接连接、超声波连接或焊球热连接的方式键合所述焊盘和金属薄片。
优选的，所述第一凹槽的深度为100微米至500微米。
优选的，所述透光盖板为红外滤光片或蓝玻璃。
本发明的CMOS图像传感器的封装方法，采用模具粘合金属薄片的方式，在封装过程中模具能保持良好的平整性、一致性，并能起到支撑作用，既可以应用于晶圆级的封装也可应用于芯片级封装，通过金属薄片与图像传感器的焊盘进行电气连接并通过位于顶部、或者底部的触点电气连接于外部，本封装方法的封装制程可控、形成的封装件的厚度、光学性能、可靠性佳。
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-图8为根据本发明第一实施例的CMOS图像传感器的封装方法的过程示意图；
图9-图16为根据本发明第二实施例的CMOS图像传感器的封装方法的过程示意图；
图17为本发明第三实施例CMOS图像传感器的封装方法中涉及的图像传感器晶圆的俯视图；
图18-图21为本发明第三实施例CMOS图像传感器的封装方法中部分过程示意图；
图22为本发明CMOS图像传感器的封装方法的方法步骤示意图。
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
为解决上述现有技术中的问题，本发明提供一种CMOS图像传感器的封装方法，包括：提供模具，所述模具具有若干第一凹槽；
提供金属薄片贴于所述模具；
于所述第一凹槽中粘贴透光盖板；
将若干图像传感器由感光面方向键合于金属薄片，所述图像传感器的焊盘电气连接于金属薄片；其中，金属薄片既做为图像传感器芯片焊盘的电气连接部，又适于夹持或支撑所述透光盖板。
以下结合具体实施方式，对本发明的内容进行说明。
第一实施例，请参考图1-图8为根据本发明第一实施例的CMOS图像传感器的封装方法的过程示意图。
图1中，提供金属薄片100，金属薄片100为具有良好导电性能的金属，例如：铜、铝、金或合金。在本实施例中采用铜片。于金属薄片100表面部分区域形成金属层，适于后续的电气连接。图2，刻蚀金属薄片100，形成若干孔状区域110。图3，提供模具200，模具200的材质为：不锈钢类或合金，模具200上具有若干第一凹槽210，在一实施例中模具200为一整体，在模具200上采用CNC或蚀刻等金属加工方法形成若干第一凹槽210，第一凹槽的深度为100微米至500微米，金属薄片100的孔状区域110分别对应于第一凹槽210，图3中将金属薄片100贴于模具200中，在一实施例中在金属薄片100贴于模具200之前，弯曲金属薄片100形成具有一定弯曲部位和台阶的形状；在另一实施例中，先将金属薄片100贴于模具200，再弯曲金属薄片100，在第一实施例中金属薄片的顶部具有齐平的顶部区域120，顶部台阶部向下延伸的区域尽量保持趋向90度。图4中，采用临时胶合方式贴附金属薄片100于模具200，临时胶合方式为：水溶胶合方式、UV照射胶合方式、加热胶合方式，胶水固化后可形成一定的固化形状12。图5，在第一凹槽210中粘贴透光盖板300，透光盖板为红外滤光片、蓝玻璃。图6，脱去模具200，由于金属薄片100与模具200采用临时键合胶的方式粘接，在此步骤中，脱去模具200，保留金属薄片100，也可保留部分的固化胶水12。图7，切割成单个芯片的图像传感器芯片410由感光面方向键合至金属薄片100，本实施例中图像传感器芯片410键合至金属薄片100的台阶部130，图像传感器芯片的焊盘411电气连接于金属薄片100；其中，金属薄片100既做为图像传感器芯片焊盘411的电气连接部，又适于夹持或支撑透光盖板300，键合的方式包括：图像传感器芯片410的焊盘411表面形成合金材质凸点，合金材质凸点412于键合时电气连接于所述金属薄片100，或者采用银浆连接、ACF/P（异方导电胶）连接、脉冲焊接连接、超声波连接、焊球热连接的方式键合。图8中，直接于图像传感器芯片边缘区域413灌入胶水13，胶水固化后粘结金属薄片100和图像传感器芯片410。在一实施例中，于金属薄片的顶部区域120形成触点，电气连接于外部，例如连接至PCB、FPC。或者于金属薄片的底部区域140形成触点，电气连接于外部。
第二实施例
请继续参考图9至图16，图9-图16为根据本发明第二实施例的CMOS图像传感器的封装方法的过程示意图。
图9中，提供金属薄片100’，金属薄片100’为具有良好导电性能的金属，例如：铜、铝、金或合金。在本实施例中采用铜片。于金属薄片100’表面部分区域形成金属层，适于后续的电气连接。图10，刻蚀金属薄片100’，形成若干孔状区域110’。图11，提供模具200’，模具200’的材质为：不锈钢类或合金，模具200’上具有若干第一凹槽210’，在一实施例中模具200’为一整体，在模具200’上采用CNC或蚀刻等金属加工方法形成若干第一凹槽210’，第一凹槽的深度为100微米至500微米，金属薄片100’的孔状区域110’分别对应于第一凹槽210’，图11中将金属薄片100’贴于模具200’中，在一实施例中在金属薄片100’贴于模具200’之前，弯曲金属薄片100’形成具有一定弯曲部位和台阶的形状；在另一实施例中，先将金属薄片100’贴于模具200’，再弯曲金属薄片100’，在第二实施例中金属薄片的顶部具有齐平的顶部区域120’，顶部区域向下延伸的区域保持小于90度，使得顶部区域向下的弯折区域具有一定的弹力，在后续顶部区域制作顶部触点后，顶部触点在键合外部时具有弹性缓冲力。图12中，采用临时胶合方式贴附金属薄片100’于模具200’，临时胶合方式为：水溶胶合方式、UV照射胶合方式、加热胶合方式，胶水固化后可形成一定的固化形状12’。图13，在第一凹槽210’中粘贴透光盖板300’，透光盖板为红外滤光片、蓝玻璃。图14，脱去模具200’，由于金属薄片100’与模具200’采用临时键合胶的方式粘接，在此步骤中，脱去模具200’，保留金属薄片100’，也可保留部分的固化胶水12’。图15，切割成单个芯片的图像传感器芯片410’由感光面方向键合至金属薄片100’，本实施例中图像传感器芯片410’键合至金属薄片100’的台阶部130’，图像传感器芯片的焊盘411’电气连接于金属薄片100’；其中，金属薄片100’既做为图像传感器芯片焊盘411’的电气连接部，又适于夹持或支撑透光盖板300’，键合的方式包括：图像传感器芯片410’的焊盘411’表面形成合金材质凸点，合金材质凸点412’于键合时电气连接于所述金属薄片100’，或者采用银浆连接、ACF/P连接、脉冲焊接连接、超声波连接、焊球热连接的方式键合。图16中，直接于图像传感器芯片边缘区域413’灌入胶水13’，胶水固化后粘结金属薄片100’和图像传感器芯片410’。在一实施例中，于金属薄片的顶部区域120’形成触点，电气连接于外部，例如连接至PCB、FPC。或者于金属薄片的底部区域140’形成触点，电气连接于外部。
第三实施例
请参考图17，图18至图21，图17为本发明第三实施例CMOS图像传感器的封装方法中涉及的图像传感器晶圆的俯视图。图18~21为本发明第三实施例CMOS图像传感器的封装方法中部分过程示意图。
请参考图17，图17为一图像传感器晶圆400，其中图示A显示为图像传感器晶圆400部分区域的图像传感器410’’,420’’,请继续参考图18，在第三实施例中之前的封装步骤与第一实施例、第二实施例相似，不同之处在于，模具200的大小及数量对应于图像传感器晶圆400，在图18中，标示为图17中A区域的侧面剖视图，图像传感器410’’,420’’由感光面方向键合至金属薄片100’’，本实施例中图像传感器键合至金属薄片100’’的台阶部130’’，图像传感器的焊盘411’’、421’’电气连接于金属薄片100’’；其中，金属薄片100’’既做为图像传感器焊盘411’’，421’’的电气连接部，又适于夹持或支撑透光盖板300’’，键合的方式包括：图像传感器芯片410’’的焊盘411’’表面形成合金材质凸点，合金材质凸点412’’于键合时电气连接于所述金属薄片100’’，或者采用银浆连接、ACF/P连接、脉冲焊接连接、超声波连接、焊球热连接的方式键合。图19中，沿切割道510切割图像传感器晶圆400形成单个图像传感器芯片，图20沿切割区域511于图像传感器芯片410’’边缘区域413’’灌入胶水13’’，胶水固化后粘结金属薄片100’’和图像传感器芯片410’’、420’’。图21，再进行切割形成单个的图像传感器封装件700。在一实施例中，于金属薄片的的顶部区域120’’形成触点，电气连接于外部，例如连接至PCB、FPC。
请继续参考图22，图22为本发明CMOS图像传感器的封装方法的方法步骤示意图。
S100：提供模具，所述模具具有若干第一凹槽；
S200：提供金属薄片贴于所述模具；
S300：于所述第一凹槽中粘贴透光盖板；
S400：将若干图像传感器由感光面方向键合于金属薄片，所述图像传感器的焊盘电气连接于金属薄片；其中，金属薄片既做为图像传感器芯片焊盘的电气连接部，又适于夹持或支撑所述透光盖板。
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 (14)
1.一种CMOS图像传感器的封装方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供模具，所述模具具有若干第一凹槽；
提供金属薄片贴于所述模具；
于所述第一凹槽中粘贴透光盖板；
将若干图像传感器由感光面方向键合于金属薄片，所述图像传感器的焊盘电气连接于金属薄片；其中，金属薄片既做为图像传感器芯片焊盘的电气连接部，又适于夹持或支撑所述透光盖板。
2.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的封装方法，其特征在于，金属薄片贴于所述模具之前，弯曲所述金属薄片；
或于金属薄片贴于所述模具之后，弯曲所述金属薄片。
3.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的封装方法，其特征在于，所述步骤还包括：于所述金属薄片与透光盖板之间覆盖胶水，粘合所述透光盖板。
4.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的封装方法，其特征在于，将图像传感器晶圆由感光面方向键合于金属薄片；或将切割的若干图像传感器芯片由感光面方向键合于金属薄片。
5.根据权利要求4所述的CMOS图像传感器的封装方法，其特征在于，所述步骤还包括：当键合为图像传感器晶圆时，沿切割道切割图像传感器晶圆形成单个图像传感器芯片，沿切割区域灌入胶水，胶水固化后粘结金属薄片和芯片；
或者，当键合为图像传感器芯片时，直接于芯片边缘区域灌入胶水，胶水固化后粘结金属薄片和芯片。
6.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的封装方法，其特征在于，
切割形成单个的封装件；
根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的封装方法，其特征在于，
弯折金属薄片，使金属薄片的顶部区域具有向内弯曲的具有弹性的第一弯折部，适于后续于顶部形成触点。
7.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的封装方法，其特征在于，采用临时胶合方式贴附金属薄片于所述模具，所述临时胶合方式为：水溶胶合方式、UV照射胶合方式或加热胶合方式。
8.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的封装方法，其特征在于，所述步骤还包括：于金属薄片的顶部或底部形成触点。
9.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的封装方法，其特征在于，于金属薄片表面部分区域形成金属层，适于电气连接于焊盘。
10.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的封装方法，其特征在于，所述金属薄片的材质为铜、铝、金或合金。
11.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的封装方法，其特征在于，于所述图像传感器芯片的焊盘表面形成合金材质凸点，所述合金材质凸点于键合时电气连接于所述金属薄片。
12.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的封装方法，其特征在于，采用银浆连接、异方导电胶连接、脉冲焊接连接、超声波连接或焊球热连接的方式键合所述焊盘和金属薄片。
13.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的封装方法，其特征在于，所述第一凹槽的深度为100微米至500微米。
14.根据权利要求1所述的CMOS图像传感器的封装方法，其特征在于，所述透光盖板为红外滤光片或蓝玻璃。
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