CN109686751B - 感光模组的晶圆级制备方法及镜头模组结构 - Google Patents
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Abstract
一种感光模组的晶圆级制备方法及镜头模组结构，该方法包括如下步骤：提供形成有多个感光元件的第一晶圆；在第一晶圆的背面形成通孔露出感光元件的电连接部；在通孔内填充导电材料，形成导电插塞，与电连接部电连通；在导电插塞上形成导电凸块；在感光元件上键合滤光片；取代现有的滤光片安装在感光元件上方的COB镜头组支撑架上，降低镜头模组的竖直Z方向的尺寸；在第一晶圆的背面形成通孔露出感光元件的电连接部，在通孔内填充导电材料，形成导电插塞，将电路从第一晶圆的通孔引出，并在导电插塞上形成导电凸块，避免了COB镜头组中的打线工艺，从而缩小镜头模组在水平XY方向的尺寸，节约空间。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，更具体地，涉及一种感光模组的晶圆级制备方法及镜头模组结构。
背景技术
影像模块的封装形式有COB(Chip On Board)和CSP(Chip Scale Package)两种。COB的封装成本相对较低、Z方向高度(纵向高度)较低，缺点是对洁净度要求较高、需改善制程以提升良率、制程设备成本较高、制程时间长。
COB制程凭借具有影像质量较佳及模块高度较低的优势，COB工艺逐渐被高端手机镜头模组厂商采用，成为手机摄像头模块制程工艺发展的主流工艺。
受手机轻薄化设计趋势影响，需要现有COB的工艺镜头模组的尺寸缩小，因此，如何进一步的缩小COB工艺镜头模组尺寸将成为手机摄像头模块发展重点和难点。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中COB工艺，进一步降低镜头模组的尺寸，从而节约空间，改善制程以提升产品良率。
为了实现上述目的，提出一种感光模组的晶圆级制备方法，包括如下步骤：
提供形成有多个感光元件的第一晶圆；
在所述第一晶圆的背面形成通孔露出所述感光元件的电连接部；
在所述通孔内填充导电材料，形成导电插塞，与所述电连接部电连通；
在所述导电插塞上形成导电凸块；
在所述感光元件上键合滤光片。
可选地，对第一晶圆上的每组感光元件进行切割，得到多个具有滤光片的感光模组。
可选地，在所述感光元件上键合滤光片之前，提供第一承载衬底，在所述第一承载衬底上临时键合滤光片。
可选地，将所述滤光片通过环形粘结结构与所述感光元件连接，并去掉所述第一承载衬底。
可选地，所述环形粘结结构的材料包括：具有感光性的环氧类树脂胶。
可选地，还包括：提供电路板，所述电路板包括具有凹槽结构的印刷电路板，将所述感光模组设置于所述凹槽内，所述印刷电路板通过所述导电凸块与所述感光元件电连通。
可选地，所述凹槽结构通过注塑成型工艺或钻蚀工艺形成。
可选地，所述印刷电路板通过所述导电凸块与所述感光元件电连通后，还包括：对感光模组进行注塑成型，包裹所述印刷电路板和所述感光模组的非感光区域。
可选地，所述电路板还包括柔性电路板，所述印刷电路板设置于所述柔性电路板之上，所述印刷电路板与所述柔性电路板电连通。
可选地，还包括：提供电路板，所述电路板包括柔性电路板和设置于所述柔性电路板连接的衬板，所述柔性电路板通过所述导电凸块与所述感光元件电连通。
可选地，在所述第一晶圆的背面形成通孔露出所述感光元件的电连接部之前，还包括：在所述第一晶圆的正面临时键合第二承载衬底；
对所述第一晶圆的背面进行减薄；
在所述通孔内填充导电材料，形成导电插塞，与所述电连接部电连通之后，还包括：去掉所述第二承载衬底。
可选地，所述印刷电路板的凹槽的深度小于等于所述导电凸块高度，所述凹槽的宽度大于等于所述感光模组的宽度。
可选地，所述滤光片为红外截止滤光片。
根据本发明的另一方面，提出一种镜头模组结构，包括：
至少一感光模组，所述感光模组包括感光元件和设置于所述感光元件上的滤光片，所述感光模组的背面设有与所述感光元件电连通的导电插塞，在所述导电插塞上设置导电凸块，所述导电凸块与所述感光元件电连通。
可选地，还包括：
电路板，所述感光元件通过导电凸块与所述电路板电连通，所述电路板的边部设有电极；
封装体，所述封装体包覆于所述电路板和所述感光模组的非感光区域；
透镜，所述透镜设置于所述感光模组的感光路径上。
可选地，所述电路板包括具有凹槽的印刷电路板和设置于所述印刷电路板下的柔性电路板，所述印刷电路板与所述柔性电路板电连通，将所述感光模组设置于所述凹槽内，所述印刷电路板通过所述导电凸块与所述感光元件电连通。
可选地，所述凹槽的宽度大于所述感光模组的宽度。
可选地，所述滤光片通过所述环形粘结结构与所述感光元件连接，且所述滤光片与所述感光元件的位置对应。
本发明的有益效果在于：
1、滤光片安装在感光元件上，取代现有的滤光片安装在感光元件上方的COB镜头组支撑架上，降低镜头模组的竖直Z方向的尺寸；在第一晶圆的背面形成通孔露出所述感光元件的电连接部，在通孔内填充导电材料，形成导电插塞，将电路从第一晶圆的通孔引出，并在导电插塞上形成导电凸块，避免了COB镜头组中的打线工艺，从而缩小镜头模组在水平XY方向的尺寸，节约空间。
2、提供一个具有凹槽结构的印刷电路板，感光模组上的导电凸块设置于凹槽内，印刷电路板通过导电凸块与所述感光元件电连通，避免感光模组采用导电凸块工艺后在竖直Z方向尺寸的增加，节约空间，改善镜头模组制造工艺，提升产品良率。
本发明的装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的附图标记通常代表相同部件。
图1根据本发明的一个实施例的一种感光模组的晶圆级制备方法的流出图。
图2(A)～图2(L)分别是根据本发明的一个实施例的感光模组的晶圆级制备过程中的不同阶段的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
如图1所示，根据本发明一种实施方式，提供一种感光模组的晶圆级制备方法，包括如下步骤：
步骤1：参照图2(A)所示，提供形成有多个感光元件2的第一晶圆1，感光元件2上设有感光区域，可采用多种已知方式在第一晶圆1上形成感光元件2。
作为一个示例，感光元件2为CCD(电荷耦合)元件或CMOS(互补金属氧化物半导体)器件。
步骤2：参照图2(B)所示，在第一晶圆1的正面临时键合第二承载衬底3；并对第一晶圆1的背面进行减薄，参照图2(C)所示。
减薄工艺可以使用任何适合的机械研磨工艺、化学机械研磨工艺或者刻蚀工艺等。减薄后的第一晶圆1的厚度可以根据实际工艺进行合理设定。
作为一个示例，参照图2(B)所示，第二承载衬底3采用单晶硅圆片制成的载体晶圆，与第一晶圆1的正面临时键合，作为第一晶圆1集成电路生产过程中的支撑载体。
步骤3：参照图2(D)所示，在第一晶圆1的背面形成通孔4，露出感光元2的电连接部。
作为一个示例，参照图2(D)所示，在第一晶圆1背面与每个感光元件2对应的位置进行刻蚀，刻蚀深至第一晶圆1漏出感光元件2的焊垫，形成通孔4。
作为一个示例，采用等离子体干法刻蚀工艺，刻蚀气压为100～1000mtorr，射频功率为1000～3000W，刻蚀气体为C4F6，载气为氩气。其中，刻蚀气体的流量为10～500sccm，氩气的流量为200～1500sccm。
作为一个示例，刻蚀气体还包括CF4，CF4气体的流量为10～1000sccm，能够减少刻蚀过程中形成的聚合物层，刻蚀深至第一晶圆1露出感光元件的电连接部，保证通孔4的刻蚀深度。
步骤4：参照图2(D)和图2(E)所示，在通孔4内填充导电材料，形成导电插塞5，与电连接部电连通。
作为一个示例，在通孔4内先沉积金属氧化物或钝化层，后沉积金属，并通过电镀工艺填充通孔4，形成导电插塞5。
作为一个示例，在通孔4内填充导电材料，形成导电插塞5之后，在导电插塞5上设置重布线层，重布线层将通孔4内填充的导电材料电性连通。
作为一个示例，沉积金属为钛和铜。
步骤5：参照图2(E)所示，在导电插塞5上形成导电凸块6；通过采用硅通孔技术，制作垂直穿透第一晶圆1的电连接通道，通过电连接通道引出电极，使感光元件2与导电凸块电6连通。
作为一个示例，在重布线层上装贴导电凸块6，使导电凸块6与感光元件2电连通。
作为可选地方案，导电凸块6的高度小于50um。
步骤6：参照图2(F)所示，在通孔4内填充导电材料，形成导电插塞5，与感光元件2电连通之后，还包括：去掉第二承载衬底3。
步骤7：参照图2(G)所示，提供第一承载衬底10，在第一承载衬底10上临时键合滤光片8。
作为一个示例，参照图2(G)所示，第一承载衬底10为采用单晶硅圆片制成的载体晶圆，作为生产过程中的支撑载体。
作为一个示例，参照图2(G)所示，滤光片8设置于UV膜7的背面，第一承载衬底10的正面具有发泡膜，将UV膜7的背面与第一承载衬底10的正面临时键合。在UV膜7的边部设有钢圈9，便于对UV膜7的拿持和移动，机械手将滤光片8的从UV膜7放置到第一承载衬底10的发泡膜上，UV膜7背面与第一承载衬底10的发泡膜临时键合。
作为可选地方案，UV膜7的直径尺寸与第一晶圆1直径尺寸相同。
作为可选地方案，滤光片8的厚度小于200um。
作为可选地方案，滤光片8为红外截止滤光片。
步骤8：将滤光片8通过环形粘结结构11与感光元件2连接。
作为可选地方案，环形粘结结构的材料包括：具有感光性的环氧类树脂胶。
作为一个示例，参照图2(H)所示，在每个滤光片8上覆盖干膜，对位于滤光片8中部的干膜进行光刻、曝光、显影及烘干后，滤光片8上的干膜负胶显影，曝光区域发生交联，并难溶于显影液，形成一种稳定物质附着于滤光片8的表面，使干膜具有良好的粘附能力和快速的感光性，并保留附着于滤光片8边部的干膜粘性保护层，形成环形粘结结构11。
作为一个示例，参照图2(I)所示，将UV膜7的正面通过环形粘结结构11连接到第一晶圆1的正面，且不遮挡感光元件2的感光区域，使每个滤光片8覆盖于与其对应的感光元件2上。
作为可选地方案，环形粘结结构11的粘合剂宽度为4～500um，粘合剂使滤光片8与感光元件2结合力在2kg以上。
步骤9：去掉第一承载衬底10。
步骤10：参照图2(J)所示，对第一晶圆1上的每组感光元件2进行切割，得到多个具有滤光片的感光模组16，参照图2(K)所示。
步骤11：参照图2(L)所示，还包括：提供电路板，电路板包括具有凹槽结构13的印刷电路板14，将感光模组16设置于凹槽内，印刷电路板14通过导电凸块6与感光元件2电连通。
作为可选地方案，凹槽结构13通过注塑成型工艺或钻蚀工艺形成。
作为可选地方案，印刷电路板14的凹槽结构13的深度小于等于导电凸块6高度，凹槽结构13的宽度大于等于感光模组16的宽度。
步骤12：印刷电路板14通过导电凸块6与感光元件2电连通之后，还包括：对感光模组16进行注塑成型，包裹印刷电路板14和感光模组16的非感光区域。
步骤13：电路板还包括柔性电路板12，印刷电路板14设置于柔性电路板12之上，印刷电路板12与柔性电路板14电连通。
作为一个示例，还包括：提供电路板，电路板包括柔性电路板和与于柔性电路板连接的衬板，柔性电路板通过导电凸块与感光元件电连通。电路板如不采用印刷电路板，可直接采用柔性电路板与导电凸块连接，并在柔性电路板的下部设置衬板，提高柔性电路板的支撑能力。
如图2(K)和图2(L)所示，根据本发明一种实施方式，提供一种镜头模组结构，包括：
至少一感光模组16，感光模组16包括感光元件2和设置于感光元件2上的滤光片8，感光模组16的背面设有与感光元件2电连通的导电插塞，在导电插塞上设置导电凸块6，导电凸块6与感光元件2电连通。
作为可选地方案，如图2(K)和图2(L)所示，感光模组16还包括晶片17，晶片17的背面设有与感光元件2的焊垫连通的通孔，通孔内设置有导电插塞5，导电插塞5与感光元件2电连通，导电凸块6贴装于导电插塞5上。
如图2(K)和图2(L)所示，采用硅通孔该工艺，导电凸块6将电路从感光模组16背面引出，通过导电凸块6与电路板连接，避免了传统COB工艺中的打线这一步骤，减小了镜头模组在水平XY方向上的尺寸。
作为可选方案，参照图2(H)所示，滤光片8通过环形粘结结构与感光元件2连接，且滤光片8与感光元件2的位置对应。
具体地，在滤光片8或感光元件2上设曝光并显影后的干膜，在滤光片的边部8或感光元件2的边部形成环形粘结结构，滤光片8通过环形粘结结构与感光元件2连接，且滤光片8与感光元件2的位置对应。
作为可选地方案，电路板，感光元件2通过导电凸块6与电路板电连通，电路板的边部设有电极；封装体，封装体包覆于电路板和感光模组的非感光区域；透镜(未示出)，透镜设置于感光模组16的感光路径上。
作为一个示例，如图2(K)和图2(L)所示，电路板包括具有凹槽的印刷电路板14和设置于印刷电路板14下的柔性电路板12，印刷电路板14与柔性电路板12电连通，将感光模组16设置于凹槽结构13内，印刷电路板14通过导电凸块6与感光元件2电连通，柔性电路板12的边部设有叉指电极。
印刷电路板14作为电子元器件的支撑体，在保证印刷电路板14结构强度的同时，在印刷电路板14与感光模组16连接处设置凹槽结构13，凹槽深度与导电凸块6的高度一致，避免采用导电凸块6工艺后镜头模组16竖直Z方向尺寸的增加。
作为一个示例，如图2(L)所示，考虑导电凸块6与印刷电路板14的焊接误差，凹槽结构13的宽度大于感光模组16的宽度。
作为一个示例，凹槽结构13的槽侧面相对与槽底面倾斜度约90°，使得印刷电路板的结构强度稳定，从而保证印刷电路板上电路的连续性。
作为可选方案，如图2(L)所示，还包括被动元件15，被动元件15设置于印刷电路板14上，被动元件15包括电阻、电感或导线。
作为可选方案，如图2(L)所示，还包括镜座(未示出)，镜座设置于印刷电路板14板上，镜座的上部设置具有内螺纹的镜筒。透镜水平设置于镜筒上，且透镜位于感光模组16的正上方。
作为一个示例，镜座通过注塑成型工艺制成，用热固塑料(环氧树脂)注塑成型，注塑后对其表面进行修整。
作为可选方案，还包括：变焦马达(未示出)，变焦马达设置于镜座上，变焦马达的外部设有外螺纹，外螺纹与镜筒的内螺纹配合连接，用于调节透镜与感光模组16之间的焦距。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (16)
1.一种感光模组的晶圆级制备方法，其特征在于，包括：
提供形成有多个感光元件的第一晶圆；
在所述第一晶圆的背面形成通孔露出所述感光元件的电连接部；
在所述通孔内填充导电材料，形成导电插塞，与所述电连接部电连通；
在所述导电插塞上形成导电凸块；
提供多个滤光片，每个滤光片上形成环形粘结结构；
将所述滤光片通过所述环形粘结结构与所述感光元件连接；
对第一晶圆上的每组感光元件进行切割，得到多个具有滤光片的感光模组。
2.根据权利要求1所述的感光模组的晶圆级制备方法，其特征在于，在所述感光元件上键合滤光片之前，提供第一承载衬底，在所述第一承载衬底上临时键合滤光片。
3.根据权利要求2所述的感光模组的晶圆级制备方法，其特征在于，在所述滤光片通过所述环形粘结结构与所述感光元件连接之后，去掉所述第一承载衬底。
4.根据权利要求3所述的感光模组的晶圆级制备方法，其特征在于，所述环形粘结结构的材料包括：具有感光性的环氧类树脂胶。
5.根据权利要求1所述的感光模组的晶圆级制备方法，其特征在于，还包括：提供电路板，所述电路板包括具有凹槽结构的印刷电路板，将所述感光模组设置于所述凹槽内，所述印刷电路板通过所述导电凸块与所述感光元件电连通。
6.根据权利要求5所述的感光模组的晶圆级制备方法，其特征在于，所述凹槽结构通过注塑成型工艺或钻蚀工艺形成。
7.根据权利要求5所述的感光模组的晶圆级制备方法，其特征在于，所述印刷电路板通过所述导电凸块与所述感光元件电连通之后，还包括：对感光模组进行注塑成型，包裹所述印刷电路板和所述感光模组的非感光区域。
8.根据权利要求7所述的感光模组的晶圆级制备方法，其特征在于，所述电路板还包括柔性电路板，所述印刷电路板设置于所述柔性电路板之上，所述印刷电路板与所述柔性电路板电连通。
9.根据权利要求1所述的感光模组的晶圆级制备方法，其特征在于，还包括：提供电路板，所述电路板包括柔性电路板和与所述柔性电路板连接的衬板，所述柔性电路板通过所述导电凸块与所述感光元件电连通。
10.根据权利要求1所述的感光模组的晶圆级制备方法，其特征在于，在所述第一晶圆的背面形成通孔露出所述感光元件的电连接部之前，还包括：在所述第一晶圆的正面临时键合第二承载衬底；
对所述第一晶圆的背面进行减薄；
在所述通孔内填充导电材料，形成导电插塞，与所述电连接部电连通之后，还包括：去掉所述第二承载衬底。
11.根据权利要求5所述的感光模组的晶圆级制备方法，其特征在于，所述印刷电路板的凹槽的深度小于等于所述导电凸块高度，所述凹槽的宽度大于等于所述感光模组的宽度。
12.根据权利要求1所述的感光模组的晶圆级制备方法，其特征在于，所述滤光片为红外截止滤光片。
13.一种镜头模组结构，利用权利要求1-12中任意一项所述感光模组的晶圆级制备方法而制成，其特征在于，包括：
至少一感光模组，所述感光模组包括感光元件和设置于所述感光元件上的滤光片，所述感光模组的背面设有与所述感光元件背面的电连接部电连通的导电插塞，在所述导电插塞上设置导电凸块；
所述滤光片通过所述环形粘结结构与所述感光元件连接，且所述滤光 片与所述感光元件的位置对应；
电路板，所述电路板包括具有凹槽的印刷电路板，所述感光模组设置于所述凹槽内，所述印刷电路板通过所述导电凸块与所述感光元件电连通。
14.根据权利要求13所述的镜头模组结构，其特征在于，还包括：
所述电路板的边部设有电极；
封装体，所述封装体包覆于所述电路板和所述感光模组的非感光区域；
透镜，所述透镜设置于所述感光模组的感光路径上。
15.根据权利要求13所述的镜头模组结构，其特征在于，所述电路板包括设置于所述印刷电路板下的柔性电路板，所述印刷电路板与所述柔性电路板电连通。
16.根据权利要求15所述的镜头模组结构，其特征在于，所述凹槽的宽度大于所述感光模组的宽度。
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