CN107958915B - 一种cmos传感器封装结构及其封装方法 - Google Patents
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Abstract
一种CMOS传感器封装结构及其封装方法，其主要涉及影像传感器技术领域。该CMOS传感器封装方法通过最先对CMOS影像感测器晶圆的影像感测区进行透光板的贴合，使得CMOS传感器的后续封装过程中无需高无尘度的制造环境，从而大大降低了封装过程中的设备及能耗成本；另外，通过上述CMOS传感器封装方法最终制得的超薄型CMOS传感器封装结构不但具有薄型化的结构特点，而且还具有良好的封装密封性和封装制造成本低的优点，故有利于企业降低成本、提高产能，实现利润的最大化。因此，将上述CMOS传感器封装结构及其封装方法应用于影像传感器技术领域具有重要的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及影像传感器技术领域，具体而言，涉及一种CMOS传感器封装结构及其封装方法。
背景技术
CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor的缩写，中文意思为互补性氧化金属半导体)传感器，属于影像传感器中的一种，一般为数码相机中的核心部件。
目前，传统的CMOS传感器存在的技术问题是：封装制造成本高、封装密封性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种CMOS传感器封装方法，其对于封装环境要求低，能够显著降低封装过程的成本。
本发明的另一目的在于提供一种CMOS传感器封装结构，其具有较佳的密封性，并且其是通过上述的CMOS传感器封装方法制得，故具备较低的生产加工成本。
本发明的实施例是这样实现的：
一种CMOS传感器封装方法，其包括：
在CMOS影像感测器晶圆的影像感测区表面接合透光板，使透光板密封贴合于影像感测区表面，从而形成透光影像感测晶片；在CMOS影像感测器晶圆的与影像感测区表面相对的表面接合晶片载体，使晶片载体与透光影像感测晶片之间层密封贴合，在晶片载体与CMOS影像感测器晶圆之间进行电性连接。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述晶片载体与CMOS影像感测器晶圆之间的电性连接进行完后，形成第一封装结构，CMOS传感器封装方法还包括对第一封装结构进行塑封的塑封制程，塑封制程包括以下步骤：
将晶片载体与载板背贴膜贴合，以使载板背贴膜与透光影像感测晶片分别位于晶片载体的相对两侧；将载板背贴膜与下模载体接合，以使下模载体与第一封装结构分别位于载板背贴膜的相对两侧，再将上模朝透光板表面正向压入到载板背贴膜中；控制上模的压入深度使上模穴面与透光板贴合，从而使上模的模穴与第一封装结构的裸露表面形成密封的塑封腔；向塑封腔中加入塑封剂，并使塑封剂充满塑封腔；待塑封剂固化后，依次进行脱模、切割和对载板背贴膜的去除。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，在将透光影像感测晶片接合到晶片载体时，使用多个透光影像感测晶片与晶片载体进行接合。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述多个透光影像感测晶片在晶片载体上阵列布置。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，进行切割过程中采用水射流切割或激光切割。
一种CMOS传感器封装结构，其是通过上述的CMOS传感器封装方法制备所得，其沿CMOS传感器封装结构的厚度方向依次包括晶片载体、CMOS影像感测器晶圆和透光板，晶片载体和CMOS影像感测器晶圆之间以及CMOS影像感测器晶圆和透光板之间均为层密封接合，晶片载体和CMOS影像感测器晶圆电性连接。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述CMOS传感器封装结构还设置有用于密封裸露面的塑封体，塑封体附着于裸露面，裸露面包括第一裸露表面、第二裸露表面、第三裸露表面和第四裸露表面，第一裸露表面为与CMOS影像感测器晶圆侧表面相邻的晶片载体的裸露表面，第二裸露表面为CMOS影像感测器晶圆裸露于外的表面，第三裸露表面为透光板的侧表面，第四裸露表面为用于电性连接晶片载体和CMOS影像感测器晶圆的导线表面。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述层密封接合的连接方式为粘接。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述塑封体是由塑封剂制成；CMOS影像感测器晶圆和透光板层密封连接使用的连接剂为高透光黏合剂；CMOS影像感测器晶圆和晶片载体层密封连接使用的连接剂为晶片接合剂。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述透光板是由玻璃或蓝宝石制成。
本发明实施例的有益效果是：本发明实施例提供的CMOS传感器封装方法，通过最先对CMOS影像感测器晶圆的影像感测区进行透光板的贴合，使得CMOS传感器的后续封装过程中无需高无尘度的制造环境，从而大大降低了封装过程中的设备及能耗成本，最终形成了超薄型的CMOS传感器封装结构。另外，本发明实施例提供的CMOS传感器封装结构，由于是通过上述的CMOS传感器封装方法封装所得，因此，其不但具有超薄性和良好的封装密封性，而且还具备封装制造成本低的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的CMOS传感器封装结构的结构示意图；
图2A为本发明实施例提供的CMOS传感器封装方法中在进行步骤S1时，初始所用CMOS影像感测器晶圆的结构示意图；
图2B为本发明实施例提供的CMOS传感器封装方法中在进行步骤S1时，CMOS影像感测器晶圆表面贴合透光板后所形成透光影像感测晶片的结构示意图；
图2C为本发明实施例提供的CMOS传感器封装方法中在进行步骤S2时，晶片载体与CMOS影像感测器晶圆之间电性连接后所形成第一封装结构的结构示意图；
图3A为本发明实施例提供的CMOS传感器封装方法在进行塑封制程过程中完成载板背贴膜贴合后的结构示意图；
图3B为本发明实施例提供的CMOS传感器封装方法在进行塑封制程过程中完成合模形成塑封腔后的结构示意图；
图3C为本发明实施例提供的CMOS传感器封装方法在进行塑封制程过程中完成塑封剂注射并形成塑封体后的结构示意图。
图标：100-CMOS传感器封装结构；110-塑封体；120-晶片载体；122-基板电性导体；130-导线；140-CMOS影像感测器晶圆；142-晶片接合剂；150-载板背贴膜；152-软性膜承载框；154-软性贴膜；160-透光板；162-高透光黏合剂；172-上模；174-下模载体；180-塑封腔。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。另外，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参照图1，本实施例提供一种CMOS传感器封装结构100，其主要应用于影像传感器技术领域。需要说明的是，本实施例提供的CMOS传感器封装结构100不但具有良好的封装密封性和薄型化的结构特点，而且其封装制造成本较低，有利于实现企业的利益最大化。
具体地，本实施例提供的CMOS传感器封装结构100沿其自身的厚度方向依次包括用于承载晶片的晶片载体120(也可称为基板)、CMOS传感器封装结构100的核心部件CMOS影像感测器晶圆140以及具有透光和隔尘作用的透光板160，其中，晶片载体120和CMOS影像感测器晶圆140之间以及CMOS影像感测器晶圆140和透光板160之间均为层密封接合。另外，晶片载体120和CMOS影像感测器晶圆140之间还通过导线130和设置于晶片载体120上的基板电性导体122进行了电性连接。
需要说明的是，本实施例提供的CMOS传感器封装结构100还设置有用于密封裸露面的塑封体110，通过设置塑封体110可以显著提高CMOS传感器封装结构100的封装密封性，保证其自身使用性能的稳定性和延长自身的使用寿命。
具体地，塑封体110是由塑封剂制成的，且附着于裸露面，从而将裸露面密封覆盖。需要说明的是，裸露面包括第一裸露表面、第二裸露表面、第三裸露表面和第四裸露表面，其中，第一裸露表面为与CMOS影像感测器晶圆140侧表面相邻的晶片载体120的裸露表面，第二裸露表面为CMOS影像感测器晶圆140裸露于外的表面，第三裸露表面为透光板160的侧表面，第四裸露表面为用于电性连接晶片载体120和CMOS影像感测器晶圆140的导线130表面。因此，结合上述裸露面的文字叙述和图1可以看出，塑封体110的设置对于提高CMOS传感器封装结构100封装密封性具有显著的作用。
进一步地，为了保证较佳的层密封接合效果，本实施例提供的层密封接合的连接方式为粘接。需要说明的是，CMOS影像感测器晶圆140和透光板160层密封连接使用的连接剂为高透光黏合剂162；CMOS影像感测器晶圆140和晶片载体120层密封连接使用的连接剂为晶片接合剂142。需要强调的是，之所以使用高透光黏合剂162，除能够达到有效粘接CMOS影像感测器晶圆140和透光板160以外，更重要的是利用它的高透光性使得CMOS影像感测器晶圆140的影像感测区能够发挥出本身应有的性能。另外，还需要说明的是，在其它实施例当中，并不一定限定CMOS影像感测器晶圆140和透光板160的密封连接使用粘接的方式进行，其可以不使用高透光黏合剂162来进行CMOS影像感测器晶圆140和透光板160的粘接，而是直接将透光板160覆盖贴合于CMOS影像感测器晶圆140(如采用真空吸合的方式进行贴合)上。
进一步地，本实施例提供的透光板160是由玻璃或蓝宝石制成，其主要起的作用为透光和隔尘密封。需要说明的是，在其它实施例当中，并不仅限于本实施例所提供的这两种材质的透光板160，其还可以是其它类型材料的透光板160，只要能够满足高透光性和具备良好的隔尘密封作用即可。
本实施例还提供一种关于上述实施例中CMOS传感器封装结构100的封装方法，其包括以下步骤：
S1、请结合参照图2A和图2B，在CMOS影像感测器晶圆140的影像感测区表面接合透光板160，使透光板160密封贴合于影像感测区表面，从而形成透光影像感测晶片。
进一步地，在将透光板160接合到CMOS影像感测器晶圆140的影像感测区表面时，采用具有高透光率的高透光黏合剂162进行粘接，以此既保证了CMOS影像感测器晶圆140与透光片之间层密封连接的牢靠性，又不会影响CMOS影像感测器晶圆140的影像感测区的透光性。
S2、请结合参照图2B和图2C，在CMOS影像感测器晶圆140的与影像感测区表面相对的表面接合晶片载体120，使晶片载体120与透光影像感测晶片之间层密封贴合，进而再进行晶片载体120与CMOS影像感测器晶圆140之间的电性连接。
进一步地，本实施例中，在将透光影像感测晶片接合到晶片载体120时，使用多个透光影像感测晶片与晶片载体120进行接合。需要说明的是，由于正常的工业产线中，都进行的是规模化的封装加工，因此，将多个透光影像感测晶片与晶片载体120进行接合，既能够提高CMOS传感器封装结构100的封装效率，也能够提高单个CMOS传感器封装结构100的封装质量稳定性。
更进一步地，本实施例在将多个透光影像感测晶片与晶片载体120进行接合时，是将多个透光影像感测晶片阵列布置在晶片载体120上的。需要说明的是，之所以进行多个透光影像感测晶片的阵列布置，一方面是为了提高单位晶片载体120面积上的透光影像感测晶片排列数量，另一方面，更为重要的是为了方便规模化地对透光影像感测晶片进行加工，从而整体上进一步提高CMOS传感器封装结构100的封装加工效率。
进一步地，本实施例中，在晶片载体120与CMOS影像感测器晶圆140之间的电性连接进行完后，所形成的封装结构为第一封装结构，需要说明的一点是，本实施例提供的CMOS传感器封装方法还包括对第一封装结构进行塑封的塑封制程，具体地，塑封制程包括以下步骤：
请结合参照图2C和图3A，首先，将晶片载体120与载板背贴膜150贴合，以使载板背贴膜150与透光影像感测晶片分别位于晶片载体120的相对两侧。需要说明的是，载板背贴膜150包括软性膜承载框152和软性贴膜154，其中，软性贴膜154的两个相对的表面分别粘贴合在晶片载体120的表面和软性膜承载框152的表面，而之所以将载板背贴膜150设计为软性的，是因为在后续的合模过程中，上模172的边框需要压入到载板背贴膜150中，这样既满足上模172下压深度的要求，又满足塑封剂加入及成型过程中对于上模172边框密封性的要求。
其次，请结合参照图3A和图3B，将载板背贴膜150与下模载体174接合，以使下模载体174与第一封装结构分别位于载板背贴膜150的相对两侧，再将上模172朝透光板160表面正向压入到载板背贴膜150中；控制上模172的压入深度使上模172穴面与透光板160上表面贴合，从而使上模172的模穴与第一封装结构的裸露表面形成密封的塑封腔180。需要说明的是，塑封腔180的形成是塑封体110制造的基础，因此，需要确定塑封腔180的密封性，并在加入塑封剂之前进行抽真空处理。
最后，请结合参照图3B、图3C和图1，向塑封腔180中加入塑封剂，使塑封腔180内充满塑封剂，并待塑封剂固化形成塑封体110后，依次进行脱模、切割和对载板背贴膜150的去除。需要说明的是，塑封剂的加入可以是采取注入的方式添加，也可以采用灌入的方式添加；另外，进行切割过程中，采用水射流切割或激光切割方式进行，而之所采用这两种方式进行切割，是因为其切割不但具有高效、精准、灵活的优点，而且更为重要的是可以满足切口平滑的工艺要求，故能很大程度上降低封装加工过程的制造成本和设备成本。
需要强调的是，本实施例提供的CMOS传感器封装方法由于最先对CMOS影像感测器晶圆140的影像感测区进行透光板160的贴合，使得CMOS传感器的后续封装过程中无需高无尘度的制造环境，从而大大降低了封装过程中的设备及能耗成本；另外，对第一封装结构进行塑封体110的设置，不但成本低，而且还取得了良好的封装密封性。
综上所述，本发明实施例提供的CMOS传感器封装方法，通过最先对CMOS影像感测器晶圆的影像感测区进行透光板的贴合，使得CMOS传感器的后续封装过程中无需高无尘度的制造环境，大大降低了封装过程中的设备及能耗成本，最终形成了超薄型的CMOS传感器封装结构。另外，本发明实施例提供的CMOS传感器封装结构，不但具有薄型化的结构特点，而且还具有良好的封装密封性和封装制造成本低的优点，有利于企业降低成本、提高产能，实现利润的最大化。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种CMOS传感器封装方法，其特征在于，其包括：
在CMOS影像感测器晶圆的影像感测区表面接合透光板，使所述透光板密封贴合于所述影像感测区表面，从而形成透光影像感测晶片；
在所述CMOS影像感测器晶圆的与所述影像感测区表面相对的表面接合晶片载体，使所述晶片载体与所述透光影像感测晶片之间层密封贴合；在所述晶片载体与所述CMOS影像感测器晶圆之间进行电性连接；
所述晶片载体与所述CMOS影像感测器晶圆之间的电性连接进行完后，形成第一封装结构，所述CMOS传感器封装方法还包括对所述第一封装结构进行塑封的塑封制程，所述塑封制程包括以下步骤：
将所述晶片载体与载板背贴膜贴合，以使所述载板背贴膜与所述透光影像感测晶片分别位于所述晶片载体的相对两侧，所述载板背贴膜包括软性膜承载框和软性贴膜，所述软性贴膜的两个相对的表面分别粘贴合在所述晶片载体的表面和所述软性膜承载框的表面；
将所述载板背贴膜与下模载体接合，以使所述下模载体与所述第一封装结构分别位于所述载板背贴膜的相对两侧，再将上模朝所述透光板表面正向压入到所述载板背贴膜中；控制所述上模的压入深度使所述上模穴面与所述透光板贴合，从而使所述上模的模穴与所述第一封装结构的裸露表面形成密封的塑封腔；
向所述塑封腔中加入塑封剂，并使所述塑封剂充满所述塑封腔；
待所述塑封剂固化后，依次进行脱模、切割和对所述载板背贴膜的去除。
2.根据权利要求1所述的CMOS传感器封装方法，其特征在于，在将所述透光影像感测晶片接合到所述晶片载体时，使用多个所述透光影像感测晶片与所述晶片载体进行接合。
3.根据权利要求2所述的CMOS传感器封装方法，其特征在于，多个所述透光影像感测晶片在所述晶片载体上阵列布置。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的CMOS传感器封装方法，其特征在于，进行切割过程中采用水射流切割或激光切割。
5.一种CMOS传感器封装结构，其特征在于，其是通过权利要求1所述的CMOS传感器封装方法制备所得，其沿所述CMOS传感器封装结构的厚度方向依次包括所述晶片载体、所述CMOS影像感测器晶圆和所述透光板，所述晶片载体和所述CMOS影像感测器晶圆之间以及所述CMOS影像感测器晶圆和所述透光板之间均为层密封接合，所述晶片载体和所述CMOS影像感测器晶圆电性连接。
6.根据权利要求5所述的CMOS传感器封装结构，其特征在于，所述CMOS传感器封装结构还设置有用于密封裸露面的塑封体，所述塑封体附着于所述裸露面，所述裸露面包括第一裸露表面、第二裸露表面、第三裸露表面和第四裸露表面，所述第一裸露表面为与所述CMOS影像感测器晶圆侧表面相邻的所述晶片载体的裸露表面，所述第二裸露表面为所述CMOS影像感测器晶圆裸露于外的表面，所述第三裸露表面为所述透光板的侧表面，所述第四裸露表面为用于电性连接所述晶片载体和所述CMOS影像感测器晶圆的导线表面。
7.根据权利要求6所述的CMOS传感器封装结构，其特征在于，所述层密封接合的连接方式为粘接。
8.根据权利要求7所述的CMOS传感器封装结构，其特征在于，所述塑封体是由塑封剂制成；所述CMOS影像感测器晶圆和所述透光板层密封连接使用的连接剂为高透光黏合剂；所述CMOS影像感测器晶圆和所述晶片载体层密封连接使用的连接剂为晶片接合剂。
9.根据权利要求5-8任意一项所述的CMOS传感器封装结构，其特征在于，所述透光板是由玻璃或蓝宝石制成。
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