CN109686749B - 图像传感器芯片封装结构以及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种图像传感器芯片封装结构以及其制备方法，属于集成电路制造技术领域。所述结构包括多层基板载体、图像传感器芯片以及光窗玻璃盖板，其中：所述图像传感器芯片固定于所述多层基板载体，所述光窗玻璃盖板固定于所述多层基板载体，所述图像传感器芯片的感光单元与所述光窗玻璃盖板相对；所述图像传感器芯片与所述光窗玻璃盖板之间无遮挡，且间隙小于或等于所述多层基板载体的一层基板的厚度一半，减小了图像传感器芯片与光窗玻璃盖板之间间隙；解决了相关技术中键合引线带来图像传感器芯片与光窗玻璃盖板之间的间隙偏大的问题，达到了降低光线串扰的效果。

Description

图像传感器芯片封装结构以及其制备方法
技术领域
本发明涉及集成电路制造技术领域，特别涉及一种图像传感器芯片封装结构以及其制备方法。
背景技术
属于光敏器件（或称为感光器件），其封装中通常都是由一个光窗玻璃盖板及封装载体组成，光窗玻璃盖板与封装载体能够形成一个空腔结构，图像传感器芯片被封装于该空腔结构中。其中，光窗玻璃盖板的作用除了保护图像传感器芯片免受外部环境污染外，另一个重要作用是便于光线进入芯片表面感光单元。
目前，图像传感器芯片都是采用标准的引线键合技术实现芯片与封装载体的电学连接。由于键合引线主要采用球焊、楔形焊工艺技术，键合引线存在一定的弧线高度。而封装结构中的光窗玻璃盖板安装在键合引线上方，为避免因键合引线与光窗玻璃盖板接触导致的弧线形变，通常要求光窗玻璃盖板与弧线顶部之间的间隙保持在至少2倍引线丝径以上，因此图像传感器芯片与光窗玻璃盖板之间的间隙比较大，通常在0.3mm以上。
然而，图像传感器芯片与光窗玻璃盖板之间的间隙越大，二者之间的反光影响也越大，会带来光线串扰问题，对图像传感器芯片的光学性能不利。若图像传感器芯片采用双层键合引线，则光窗玻璃盖板与图像传感器芯片之间的间隙更大，采用陶瓷封装结构的话，其间距甚至达到0.5mm及以上，光线串扰现象更大。
发明内容
为了解决相关技术中键合引线带来图像传感器芯片与光窗玻璃盖板之间间隙的问题，本发明实施例提供了一种图像传感器芯片封装结构以及其制备方法。所述技术方案如下：
第一方面，提供了一种图像传感器芯片封装结构，所述结构包括多层基板载体、图像传感器芯片以及光窗玻璃盖板，其中：
所述图像传感器芯片固定于所述多层基板载体，所述光窗玻璃盖板固定于所述多层基板载体，所述图像传感器芯片的感光单元与所述光窗玻璃盖板相对；
所述图像传感器芯片与所述光窗玻璃盖板之间无遮挡，且间隙小于或等于所述多层基板载体的一层基板的厚度一半。
可选的，所述多层基板载体的正面设置有正面凹槽且反面设置有反面凹槽，所述反面凹槽的底部的部分与所述正面凹槽的底部连通形成中空，其中：
所述反面凹槽用于收容所述图像传感器芯片，所述正面凹槽用于收容所述光窗玻璃盖板。
可选的，所述反面凹槽的底部设置有多个键合指，所述键合指上设置有金属凸点或金属柱，所述键合指用于与所述图像传感器芯片上的焊盘形成电学连接。
可选的，所述图像传感器芯片上的焊盘通过各向异性导电胶或非导电胶与键合指上的所述金属凸点或所述金属柱形成电学连接。
可选的，所述光窗玻璃盖板的边缘呈阶梯状为台阶结构，所述光窗玻璃盖板的边缘部分通过密封粘接胶粘接于所述多层基板载体的基板。
可选的，所述密封粘接胶为单独的密封胶环，或者，所述密封粘接胶为涂覆于所述边缘部分的粘接胶。
可选的，所述图像传感器芯片、所述反面凹槽的侧壁之间有填充胶。
可选的，所述光窗玻璃盖板、所述正面凹槽的侧壁之间有填充胶。
可选的，所述多层基板载体的反面贴装有多个焊球。
第二方面，提供了一种图像传感器芯片封装结构的制备方法，所述方法包括：
制造多层基板载体，所述多层基板载体的正面设置有正面凹槽且反面设置有反面凹槽，所述反面凹槽的底部的部分与所述正面凹槽的底部连通形成中空，所述反面凹槽的底部设置有多个键合指，所述键合指用于与所述图像传感器芯片上的焊盘形成电学连接；
在所述键合指上形成金属凸点或金属柱；通过点胶方式在所述金属凸点或所述金属柱上涂覆各向异性导电胶或非导电胶；采用倒装工艺将图像传感器芯片贴装于所述反面凹槽的内，对所述各向异性导电胶或所述非导电胶进行固化；在所述图像传感器芯片四周与反面凹槽的侧壁的间隙处涂覆填充胶，并予以固化；
采用激光或蚀刻方法制造一个边缘为台阶结构的光窗玻璃盖板；
在所述台阶结构上放置密封胶环，贴装所述图像传感器芯片后的所述多层基板载体放置于密封胶环上方，将光窗玻璃盖板的台阶结构伸入正面凹槽内；或者，在所述台阶结构上涂覆密封胶，贴装所述图像传感器芯片后的所述多层基板载体放置于所述密封胶上方，将光窗玻璃盖板的台阶结构伸入正面凹槽内；
对所述密封胶或所述密封胶环进行固化，将安装有所述光窗玻璃盖板的所述多层基板载体进行翻转；
在所述光窗玻璃盖板四周与所述正面凹槽的侧壁之间间隙涂覆填充胶；
在所述多层基板载体的反面贴装焊球。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过提供一种图像传感器芯片封装结构，该结构包括多层基板载体、图像传感器芯片以及光窗玻璃盖板，其中：图像传感器芯片固定于多层基板载体，光窗玻璃盖板固定于多层基板载体，图像传感器芯片的感光单元与光窗玻璃盖板相对；图像传感器芯片与光窗玻璃盖板之间无遮挡，且间隙小于或等于多层基板载体的一层基板的厚度一半；减小了图像传感器芯片与光窗玻璃盖板之间间隙，减少了图像传感器芯片、光窗玻璃盖板之间的光反射；解决了相关技术中键合引线带来图像传感器芯片与光窗玻璃盖板之间的间隙偏大的问题，达到了降低光线串扰的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1是本发明提供了一种图像传感器芯片封装结构的结构示意图；
图2是在多层基板载体上形成正面凹槽、反面凹槽以及键合指的示意图；
图3是在多层基板载体的反面凹槽上贴装图像传感器芯片的示意图；
图4是在多层基板载体的正面凹槽上安装具有台阶结构的光窗玻璃盖板的示意图；
图5是在光窗玻璃盖板的四周与正面凹槽3的侧壁之间有填充胶的示意图；
图6是在多层基板载体的反面贴装焊球的示意图。
其中，附图标记如下：
1、多层基板载体，2、反面凹槽，3、正面凹槽，4、图像传感器芯片，7、光窗玻璃盖板，8、密封胶环，10、焊球。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明提供了一种图像传感器芯片封装结构，以下结构图1至图6对图像传感器芯片封装结构进行说明。
如图1所示，图像传感器芯片封装结构包括多层基板载体1、图像传感器芯片4以及光窗玻璃盖板7，其中：图像传感器芯片4固定于多层基板载体1，光窗玻璃盖板7固定于多层基板载体1，图像传感器芯片4的感光单元（图1中未示出）与光窗玻璃盖板7相对；图像传感器芯片4与光窗玻璃盖板7之间无遮挡，且间隙小于或等于多层基板载体1的一层基板的厚度一半；减小了图像传感器芯片与光窗玻璃盖板之间间隙，减少了图像传感器芯片4、光窗玻璃盖板7之间的光反射；解决了相关技术中键合引线带来图像传感器芯片与光窗玻璃盖板之间的间隙偏大的问题，达到了降低光线串扰的效果。
其中，多层基板载体可以为具有多层布线的陶瓷基板载体，也可以为具有多层布线的塑封基板载体。
具体的，多层基板载体1的正面设置有正面凹槽3且反面设置有反面凹槽2，反面凹槽2的底部的部分与正面凹槽3的底部连通形成中空，其中：正面凹槽3用于收容光窗玻璃盖板7，反面凹槽2用于收容图像传感器芯片4。
在实际实现时，图像传感器芯片4被倒置安装于多层基板载体1的反面凹槽2，也即在将图像传感器芯片4安装于多层基板载体1的反面凹槽2的过程中，反面凹槽2朝上，将图像传感器芯片4的感光元件朝下安装至反面凹槽2。
可选的，反面凹槽2的底部设置有多个键合指20，每个键合指20上设置有金属凸点或金属柱5，每个键合指20用于与图像传感器芯片4上的焊盘40形成电学连接。其中，金属凸点可以为金球。具体的，反面凹槽的底部设置的多个键合指20的布局、位置、尺寸与图像传感器芯片4上的焊盘40完全对应。
可选的，图像传感器芯片4上的焊盘40通过各向异性导电胶Anisotropicconductive paste，ACP 或非导电胶(Non Conductive Paste, NCP)6与键合指20上的金属凸点或金属柱5形成电学连接。
可选的，图像传感器芯片4、所述反面凹槽2的侧壁之间有填充胶。具体的，图像传感器芯片4的四周与反面凹槽2的侧壁之间有填充胶。
可选的，光窗玻璃盖板7的边缘呈阶梯状为台阶结构70，所述光窗玻璃盖板7的边缘部分通过密封粘接胶粘接于所述多层基板载体1的基板。其中，密封粘接胶为单独的密封胶环8，或者，密封粘接胶为涂覆于光窗玻璃盖板7的边缘部分的粘接胶。
可选的，光窗玻璃盖板7、正面凹槽3的侧壁之间有填充胶。具体的，光窗玻璃盖板7的四周与正面凹槽3的侧壁之间有填充胶。
可选的，多层基板载体1的反面贴装有多个焊球10。具体的，多层基板载体1的反面围绕反面凹槽贴装焊球10，或者，在多层基板载体1的反面的两侧贴装焊球10。
本发明还提供了一种图像传感器芯片封装结构的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，如图2所示，采用标准的基板载体制造流程制造多层基板载体1，所述多层基板载体1的正面设置有正面凹槽3且反面设置有反面凹槽2，所述反面凹槽2的底部的部分与所述正面凹槽3的底部连通形成中空；
步骤二，如图2所示，在所述反面凹槽2的底部的键合指20上形成金属凸点或金属柱5。
其中，所述键合指20用于与所述图像传感器芯片4上的焊盘40形成电学连接，反面凹槽2的底部的键合指20布局、位置、尺寸与图像传感器芯片4上的焊盘40完全对应。
具体的，金属凸点或金属柱5的制作工艺可以是通过键合植球形成金球，也可以是采用电镀方式形成金属柱。
步骤三：如图3所示，通过点胶方式在金属凸点或所述金属柱5上涂覆各向异性导电胶或非导电胶6；
步骤四：如图3所示，采用倒装工艺将图像传感器芯片4贴装于所述反面凹槽2的内，金属凸点或金属柱5与图像传感器芯片4上焊盘40接触，然后对ACP或NCP 6进行固化，从而实现图像传感器芯片4与多层基板载体1的电学连接；
步骤五：如图3所示，通过点胶工艺在图像传感器芯片4四周与反面凹槽2的侧壁的间隙处涂覆填充胶9 ，并予以固化；
步骤六：如图4所示，采用激光或蚀刻方法制造一个边缘为台阶结构70的光窗玻璃盖板7；
步骤七：如图4所示，在具有台阶结构70的光窗玻璃盖板7上放置密封胶环8，或者，在光窗玻璃盖板7的台阶结构70上涂覆密封胶；
步骤八：如图4所示，贴装所述图像传感器芯片4后的所述多层基板载体1放置于密封胶环8上方，将光窗玻璃盖板7的台阶结构70伸入正面凹槽3内；或者，贴装所述图像传感器芯片4后的所述多层基板载体1放置于所述密封胶上方，将光窗玻璃盖板7的台阶结构70伸入正面凹槽3内；
通过步骤八，使得光窗玻璃盖板7的台阶结构70伸入正面凹槽3内的基板一层厚度的1/2及以上。
步骤九：如图4所示，对密封胶或密封胶环8进行固化；
步骤十：如图5所示，将安装有所述光窗玻璃盖板7的所述多层基板载体1进行翻转；
步骤十一：如图5所示，在所述光窗玻璃盖板7四周与正面凹槽3的侧壁之间间隙涂覆填充胶，并予以固化；
步骤十二：如图6所示，在多层基板载体1的反面采用标准SMT工艺进行焊球10的贴装及回流，完成图像传感器封装结构的制作。
另外，由于制备过程中图像传感器芯片的感光元件处于倒置状态，可以最大限度减少环境颗粒物的引入，降低封装结构的不良率。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (1)

1.一种图像传感器芯片封装结构的制备方法，所述结构包括多层基板载体（1）、图像传感器芯片（4）以及光窗玻璃盖板（7），其中：所述图像传感器芯片（4）固定于所述多层基板载体（1），所述光窗玻璃盖板（7）固定于所述多层基板载体（1），所述图像传感器芯片（4）的感光单元与所述光窗玻璃盖板（7）相对；
所述图像传感器芯片（4）与所述光窗玻璃盖板（7）之间无遮挡，且间隙小于或等于所述多层基板载体（1）的一层基板的厚度一半；
所述多层基板载体（1）的正面设置有正面凹槽（3）且反面设置有反面凹槽（2），所述反面凹槽（2）的底部的部分与所述正面凹槽（3）的底部连通形成中空，其中：
所述反面凹槽（2）用于收容所述图像传感器芯片（4），所述正面凹槽（3）用于收容所述光窗玻璃盖板（7）；
所述反面凹槽（2）的底部设置有多个键合指（20），所述键合指（20）上设置有金属凸点或金属柱，所述键合指（20）用于与所述图像传感器芯片（4）上的焊盘（40）形成电学连接；
所述图像传感器芯片（4）上的焊盘（40）通过各向异性导电胶或非导电胶与键合指（20）上的所述金属凸点或所述金属柱形成电学连接；
所述光窗玻璃盖板（7）的边缘呈阶梯状为台阶结构（70），所述光窗玻璃盖板（7）的边缘部分通过密封粘接胶粘接于所述多层基板载体（1）的基板；
所述密封粘接胶为单独的密封胶环（8），或者，所述密封粘接胶为涂覆于所述边缘部分的粘接胶；
所述图像传感器芯片（4）、所述反面凹槽（2）的侧壁之间有填充胶；所述光窗玻璃盖板（7）、所述正面凹槽（3）的侧壁之间有填充胶；所述多层基板载体（1）的反面贴装有多个焊球（10）；
其特征在于，所述方法包括：
制造多层基板载体（1），所述多层基板载体（1）的正面设置有正面凹槽（3）且反面设置有反面凹槽（2），所述反面凹槽（2）的底部的部分与所述正面凹槽（3）的底部连通形成中空，所述反面凹槽（2）的底部设置有多个键合指（20），所述键合指（20）用于与所述图像传感器芯片（4）上的焊盘（40）形成电学连接；
在所述键合指（20）上形成金属凸点或金属柱；通过点胶方式在所述金属凸点或所述金属柱上涂覆各向异性导电胶或非导电胶；采用倒装工艺将图像传感器芯片（4）贴装于所述反面凹槽（2）的内，对所述各向异性导电胶或所述非导电胶进行固化；在所述图像传感器芯片（4）四周与反面凹槽（2）的侧壁的间隙处涂覆填充胶，并予以固化；
采用激光或蚀刻方法制造一个边缘为台阶结构（70）的光窗玻璃盖板（7）；
在所述台阶结构（70）上放置密封胶环（8），贴装所述图像传感器芯片（4）后的所述多层基板载体（1）放置于密封胶环（8）上方，将光窗玻璃盖板（7）的台阶结构（70）伸入正面凹槽（3）内；或者，在所述台阶结构（70）上涂覆密封胶，贴装所述图像传感器芯片（4）后的所述多层基板载体（1）放置于所述密封胶上方，将光窗玻璃盖板（7）的台阶结构（70）伸入正面凹槽（3）内；
对所述密封胶或所述密封胶环（8）进行固化，将安装有所述光窗玻璃盖板（7）的所述多层基板载体（1）进行翻转；
在所述光窗玻璃盖板（7）四周与所述正面凹槽（3）的侧壁之间间隙涂覆填充胶；
在所述多层基板载体（1）的反面贴装焊球（10）。
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