CN110021619A - 图像传感器封装结构及封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种图像传感器的封装结构及封装方法，涉及半导体封装领域，包括基板，图像传感器；其中，图像传感器固设在基板的第一表面上，图像传感器的上方通过支撑侧墙粘接有透明盖板，图像传感器与基板第一表面电性连接，并且在基板的边界处设置侧板，在侧板、图像传感器、基板、透明盖板及电性连接围成的区域内分配有填充胶。本发明提供的图像传感器封装结构及封装方法能够使得封装后的图像传感器有着较高的结构强度，还能够在分配填充胶时便于控制分配量，防止填充胶溢出影响感测性能。
Description
技术领域
本发明涉及半导体封装领域，尤其涉及一种图像传感器的封装结构及封装方法。
背景技术
图像传感器是数字图像设备的核心装置，可以将将光学图像信号转换成电子信号进行处理。通常为了保护图像传感器的芯片，使其长期稳定工作以及长期保持良好的感测灵敏度，需要设计稳定可靠的封装结构。在对图像传感器进行封装时，一方面要对感测芯片的感光区域进行保护；另一方面，要对传感器与外部电路的电性连接线进行保护，防止外界因素对于感测信号的正常获取和处理造成影响。
现有技术中，在封装图像传感器时，一般设计多个处理工序、运用复杂的加工工艺，不但成本投入较大，而且在成本投入后，封装成品的良率依旧难以确保，例如，在封装过程中，经常出现因填充胶体过多而导致胶体溢入图像传感器感测信号接收范围而导致感测性能下降的情况，大幅降低了封装成品的良率，对企业的经济效益产生了较大影响。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供一种图像传感器封装结构及封装方法，不需要复杂的封装设备及封装工艺，能够一定程度地提高封装良率、改善图像传感器封装结构的可靠性和耐用性。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明提供的图像传感器封装结构，包括：
基板，所述基板包括第一表面及第二表面，所述第二表面与所述第一表面相对；
图像传感器，所述图像传感器固定于所述基板上，所述图像传感器包括感光区，所述图像传感器上设置所述感光区一面为所述图像传感器的上表面，与所述上表面相对的一面为所述图像传感器的下表面；
透明盖板，粘接在所述图像传感器上方，所述图像传感器透过所述透明盖板接收感测信号，所述透明盖板上被粘接的一面为所述透明盖板的底面，与所述透明盖板底面相对的一面为透明盖板的顶面；
支撑侧墙，所述支撑侧墙分别与所述透明盖板及所述图像传感器粘接，以使所述透明盖板与所述图像传感器感光区之间形成密封透光区域；所述支撑侧墙围绕所述图像传感器感光区外侧的上表面固定设置；
多个电性连接所述基板与所述图像传感器的引线，并且多个所述引线分布于支撑侧墙的外侧；
侧板，所述侧板密封环绕固定于所述基板边界，并且多个所述引线均位于所述基板与所述侧板围成的填充腔室内，所述侧板邻近所述填充腔室的一侧为内侧；
填充胶，所述填充胶填充于由所述侧板内侧、所述基板第一表面上方以及所述支撑侧墙外侧构成的填充腔室内，所述填充胶的上表面不高于所述透明盖板的顶面。
本发明提供的图像传感器封装结构，优选地，所述侧板与所述基板垂直，所述侧板与所述基板通过黏合方式固定。
本发明提供的图像传感器封装结构，优选地，所述基板与所述侧板一体成型，所述侧板与所述基板一体成型的竖直剖面呈“匚”形。
本发明提供的图像传感器封装结构，优选地，所述填充胶的上表面与所述透明盖板的顶面齐平。
本发明提供的图像传感器封装结构，优选地，所述填充胶为环氧树脂。
本发明提供的图像传感器封装结构，优选地，所述填充胶包括第一填充胶和第二填充胶；所述第一填充胶沿所述支撑侧墙外侧区域包裹所述引线；其中所述第一填充胶的分配高度小于所述透明盖板顶面高度；所述第二填充胶分配于所述第一填充胶的外侧，且所述第二填充胶的上表面与所述透明盖板顶面齐平。
本发明提供的图像传感器封装结构，优选地，所述第一填充胶为环氧树脂，所述第二填充胶为热固化封胶。
本发明提供的图像传感器封装结构，优选地，所述第二填充胶不透光。
本发明提供的图像传感器封装结构，优选地，所述支撑侧墙为玻璃和/或聚酰亚胺和/或酰胺树脂，所述支撑侧墙通过黏合剂分别与所述透明盖板及所述图像传感器上表面紧密粘接。
本发明提供的图像传感器封装结构，优选地，所述支撑侧墙为热固化封胶或UV胶。
接着，本发明提供一种图像传感器封装方法，包括下列步骤：
提供基板，所述基板具有第一表面及与第一表面相对的第二表面；
将图像传感器贴附于基板上，其是将图像传感器的下表面固定于基板的第一表面；
将透明盖板固定于图像传感器上方，其中透明盖板通过支撑侧墙固定于图像传感器的感光区边缘区域，使透明盖板与图像传感器之间形成密封的透光区域；
将图像传感器与基板进行电连接，其是通过多个引线电性连接基板的第一表面与图像传感器的上表面，且电性连接的引线位于透光区域的外侧；
提供侧板，并将侧板密封环绕基板的边界，其使多个所述引线均位于所述基板与所述侧板围成的填充腔室内；
分配填充胶，其是向由所述侧板内侧、所述基板第一表面上方以及所述支撑侧墙外侧构成的填充腔室中分配所述填充胶，且所述填充胶的上表面不高于所述透明盖板顶面。
本发明提供的图像传感器封装方法，优选地，分配填充胶的过程包括：
分配第一填充胶，其在包裹多条引线的前提下在支撑侧墙外侧、图像传感器上表面、基板第一表面与侧板内侧围成的空间中布置第一填充胶，其中，第一填充胶完全包覆引线，且第一填充胶的填充高度小于透明盖板上表面的高度；
分配第二填充胶，其是等待第一填充胶固化后，在第一填充胶之上填充第二填充胶，使第二填充胶覆盖于第一填充胶之上，且第二填充胶上表面与透明盖板上表面齐平。
本发明提供的图像传感器封装方法，优选地，环绕于所述图像传感器感光区外侧的所述图像传感器上表面分布有所述支撑侧墙，且所述支撑侧墙具有均一高度。
本发明提供的图像传感器封装方法，优选地，在将所述透明盖板固定到图像传感器之前形成图像传感器与基板的电性连接，或者在将所述透明盖板固定到图像传感器之后形成图像传感器与基板的电性连接。
本发明提供的图像传感器封装方法，优选地，选取UV胶或热固化封胶作为支撑侧墙，在固化的过程中将透明盖板固定于图像传感器上方。
本发明提供的图像传感器封装结构，包括基板，图像传感器；其中，图像传感器固设在基板的第一表面上，图像传感器的上方通过支撑侧墙粘接有透明盖板，图像传感器与基板第一表面电性连接，并且在基板的边界处设置侧板，在侧板、图像传感器、基板、透明盖板及电性连接围成的区域内分配有填充胶。本发明提供的图像传感器封装结构及封装方法能够使得封装后的图像传感器有着较高的结构强度，还能够在分配填充胶时便于控制分配高度，相对于现有技术来说达到更好地填胶时间控制和容量控制，防止填充胶溢出影响感测性能。本发明提供的图像传感器封装方法不涉及复杂的封装流程，便于封装，提高封装工艺的效率，可降低制造成本。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1A是本发明实施例1提供的图像传感器封装结构的基板剖视图；
图1B是本发明实施例1提供的图像传感器贴附于基板的剖视图；
图1C是本发明实施例1提供的在图像传感器上固设透明盖板的剖视图；
图1D是本发明实施例1提供的在图1C结构上将图像传感器与基板电性连接结构的剖视图；
图1E是本发明实施例1提供的在图1D结构上将侧板固定于基板结构的剖视图；
图1F是本发明实施例1提供的在图1E的结构上分配填充胶结构的剖视图；
图1G是本发明实施例1提供的在图1E的结构上分配第一填充胶和第二填充胶的剖视图。
图2是本发明实施例1提供的图像传感器封装方法流程示意图。
具体实施方式
下面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、完整的说明，显然所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对附图中提供的本发明实施例中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。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1：
参照图1A～1F所示，本发明实施例1提供的图像传感器封装结构，包括：
基板1，所述基板1包括第一表面11及第二表面12，所述第二表面12与所述第一表面11相对；
图像传感器2，所述图像传感器2固定于所述基板1上，所述图像传感器2包括感光区23，所述图像传感器2上设置所述感光区23的一面为所述图像传感器2的上表面21，与所述上表面21相对的一面为所述图像传感器2的下表面22；
透明盖板4，粘接在所述图像传感器2上方，所述图像传感器2透过所述透明盖板4接收感测信号，所述透明盖板4上被粘接的一面为所述透明盖板4的底面，与所述透明盖板4底面相对的一面为透明盖板4顶面；
支撑侧墙3，所述支撑侧墙3分别与所述透明盖板4及所述图像传感器2粘接，以使所述透明盖板4与所述图像传感器2感光区23之间形成密封透光区域5；所述支撑侧墙3围绕所述图像传感器2感光区23外侧的上表面21固定设置；
多个电性连接所述基板1与所述图像传感器2的引线121，并且多个所述引线121分布于所述支撑侧墙3的外侧；
侧板6，所述侧板6密封环绕固定于所述基板1边界，并且多个所述引线121均位于所述基板1与所述侧板6围成的填充腔室7内，所述侧板6邻近所述填充腔室7的一侧为内侧；
填充胶8，所述填充胶8填充于由所述侧板6内侧、所述基板1第一表面11上方以及所述支撑侧墙3外侧构成的填充腔室7内，所述填充胶8的上表面不高于所述透明盖板4的顶面。
以下将分别介绍本实施例中图像传感器封装结构的各个构件构造，并适时说明构件间的连接关系。
参照图1A，本发明实施例1提供的图像传感器封装结构中，所述基板1可以是塑料基板、陶瓷基板、PCB电路板。参照图1B，当将图像传感器2贴附在基板1的第一表面11时，可以通过粘接的方式进行固定，可以在基板1的第二表面12上设置多个导电的电性连接接点13，电性连接接点可以是焊盘或焊垫，使图像传感器2能够通过电性连接接点13与外部的电子电路电性连接。
参照图1C，透明板体4可以是透明材质的玻璃、树脂、透明亚克力板等，本发明对此不作限定，图像传感器的感光区能够通过透明盖板接收感测信号即可。对于图1C中密封透光区域的高度，即支撑侧墙的高度可以根据感测要求进行适应性设计。对于支撑侧墙3，以环绕图像传感器2感光区23的方式固定于图像传感器2的上表面21，并将其另一端固定于透明盖板4的底面上。对于支撑侧墙与图像传感器、透明盖板的密封固定方式，优选地，支撑侧墙可采用玻璃和/或聚酰亚胺和/或酰胺树脂等材料提前经过压模工序预先成型，然后可通过两端粘接的方式分别与图像传感器上表面、透明盖板底面分别固定，粘接的方式可通过黏合剂达到密封固定的目的，这一方式能够使得支撑侧墙具有较高的稳固性和结构密度，还有助于控制透明盖板的水平度。此外，支撑侧墙3还可以采用热固化封胶或者UV胶固化成型，在固化成型的过程中使其与透明盖板相粘接，减少了额外利用黏合剂进行密封粘接的工序，同时固化后的支撑侧墙也具有较好的粘接紧固性。
参照图1D，将透明盖板4固定于图像传感器上方后，电性连接基板1和图像传感器2，具体地，可以在图像传感器感光区外，支撑侧墙3的外侧的上表面的电性连接点和基板1第一表面11上的电性连接点通过多条金属引线的方式(可以是金线、银线等电导线)形成电性连接，并且用于电性连接的金属引线均落在支撑侧墙之外。考虑到电性连接后，引线会受到外部作用而发生位移导致电性连接断裂，造成图像传感器无法正常工作，参照图1E，可以在引线电性连接的上方分配填充胶来对其进行保护。但是，传统的工艺或结构在分配胶装物质时，经常出现因填充胶体过多而导致胶体溢出透明盖板而污染感测区域的情况，为了更好地进行填胶，提高填胶时的精度控制和缩小填胶范围，设置侧板6，能够更好地对填胶的高度和容量进行优化控制，有利于提升填胶效率、控制填胶范围和容量，也便于整体封装结构的稳固性。进一步地，参照图1F，可以将填充胶8分布于所述侧板6内侧、所述基板1第一表面11上方、所述支撑侧墙3外侧，所述透明盖板4顶面下方的填充腔室中，优选地，填充胶8可以选取环氧树脂作为填充胶体，由于侧板与基板围成了填充腔室7，可以在填充腔室7中填入流动性强的液态封胶作为填充胶使用，可以有效地将基板及图像传感器上的元器件均匀且全面地进行保护，同时，减小了固态封胶分配不均且造成引线受力不均的情况发生。在填充胶体时，填充胶的上分配面与所述透明盖板齐平，便于封装结构与其他光学组件进行组装，配合获取清晰的影像。对于侧板6与基板1的连接方式，优选地，可以使所述侧板6与所述基板1垂直，所述侧板6与所述基板1黏合密封连接，便于结构的简单可靠。更优选地，所述基板1与所述侧板6可以设计成一体成型的结构，例如，所述侧板6与所述基板1一体成型的竖直剖面呈“匚”形，一体成型的基板和侧板结构具有更好的稳固性，更好地为封装结构内的电性连接引线及感光区建立坚实的结构堡垒，使得图像传感器抗振动及干扰的能力增强。同时通过将侧板与基板一体成型，在实施时，能够减少封装时用于密封固定连接的时间，便于批量生产，提高企业生产效率。
更进一步地，在图1F所示的本发明实施例1图像传感器封装结构中，在电性连接完成及侧板提供好后，尽管填充胶的有效填充腔室被圈定，便于对填胶过程进行优化控制，但仍可以进一步减轻在填胶时引线所受的压力，进一步减小引线位移断裂发生的可能。参照图1G，本发明实施例1提供的图像传感器封装结构中，所述填充胶8包括第一填充胶81和第二填充胶82，所述第一填充胶81沿所述支撑侧墙3外侧区域包裹所述引线121；其中所述第一填充胶81的分配高度小于所述透明盖板4顶面高度；所述第二填充胶82分配于所述第一填充胶81的外侧，且所述第二填充胶82的分配上表面与所述透明盖板4顶面齐平。通常填充胶表面需要平整化处理，例如模造成型，这样一来，通过两种填充胶进行配合填充，当第一填充胶固化后，再填入第二填充胶，能够最小化封装过程中引线承受压力，减轻封装对引线及芯片感光区域产生的不良压力影响，间接地提高了封装结构的生产良率。优选地，第一填充胶为环氧树脂，第二填充胶为热固化封胶，对于第二填充胶，进一步地可将其材质设置为不透光，使得图像传感器封装结构集中通过透明盖板对外部信号进行感测，提高抗干扰能力。
参照图1A～图1G中述及的图像传感器的封装结构，本发明实施例1提供一种图像传感器封装方法，具体地，如图2所示，包括下列步骤：
S10提供基板；S20将图像传感器贴附于基板上；S30将透明盖板固定于图像传感器上方；S40将图像传感器与基板进行电连接；S50提供侧板，并将侧板密封环绕基板的边界；S60分配填充胶。
具体地，在本发明实施例1提供的上述封装方法中，参照图1A～图1G，S10中提供的基板1具有第一表面11及与第一表面11相对的第二表面12；在S20中，将图像传感器2的下表面22固定于基板1的第一表面11；S30中，透明盖板4通过支撑侧墙3粘接固定于图像传感器2的感光区23边缘区域，使透明盖板4与图像传感器2之间形成密封的透光区域5；S40中，将图像传感器2与基板1进行电连接，其是通过多个引线121电性连接基板1的第一表面11与图像传感器2的上表面21，且电性连接的引线121位于密封透光区域5的外侧；S50中，提供侧板6，并将侧板6密封环绕基板1的边界，其使多个所述引线121均位于所述基板1与所述侧板6围成的填充腔室7内；S60中，分配填充胶8，其是向由所述侧板6内侧、所述基板1第一表面11上方以及所述支撑侧墙3外侧构成的填充腔室7中分配所述填充胶8，且所述填充胶8的上表面不高于所述透明盖板4顶面。
在本发明实施例1提供的图像传感器封装方法中，优选地，分配第一填充胶81，其于包裹多条引线121的前提下在支撑侧墙3外侧、图像传感器2上表面21、基板1第一表面11与侧板6内侧围成的空间中布置第一填充胶81，其中，第一填充胶81完全包覆引线121，且第一填充胶81的填充高度小于透明盖板4上表面的高度；分配第二填充胶82，其是等待第一填充胶81固化后，在第一填充胶81之上填充第二填充胶82，使第二填充胶82覆盖于第一填充胶81之上，且第二填充胶82上表面与透明盖板4上表面齐平。优选地，所述支撑侧墙3沿环绕于所述图像传感器2感光区23外侧边缘分布，且具有均一高度，能够使得封装后的图像传感器更易于与外部光学元件平整贴合。
对于本发明实施例1提供的图像传感器封装方法，可以在将所述透明盖板4粘接到图像传感器2之前形成图像传感器2与基板1的电性连接，或者在将所述透明盖板4粘接到图像传感器2之后形成图像传感器2与基板1的电性连接。
对于本发明实施例1提供的图像传感器封装方法，可以在图像传感器2与基板1的电连接上方分配环氧树脂，更优选地，可以在图像传感器2与基板1所围成的填充腔室7中分配流动性强的液态封胶。对于支撑侧墙3的固定方法，优选地，可以选取UV胶或热固化封胶作为支撑侧墙3，在固化的过程中将透明盖板4固定于图像传感器2上方，粘接和固化过程在同一线程上，提高了固定效率。
本领域技术人员应该理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不予赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (15)
1.一种图像传感器封装结构，其特征在于，包括：
基板，所述基板包括第一表面及第二表面，所述第二表面与所述第一表面相对；
图像传感器，所述图像传感器固定于所述基板上，所述图像传感器包括感光区，所述图像传感器上设置所述感光区一面为所述图像传感器的上表面，与所述上表面相对的一面为所述图像传感器的下表面；
透明盖板，粘接在所述图像传感器上方，所述图像传感器透过所述透明盖板接收感测信号，所述透明盖板上被粘接的一面为所述透明盖板的底面，与所述透明盖板底面相对的一面为透明盖板的顶面；
支撑侧墙，所述支撑侧墙分别与所述透明盖板及所述图像传感器粘接，以使所述透明盖板与所述图像传感器感光区之间形成密封透光区域；所述支撑侧墙围绕所述图像传感器感光区外侧的上表面固定设置；
多个电性连接所述基板与所述图像传感器的引线，并且多个所述引线分布于支撑侧墙的外侧；
侧板，所述侧板密封环绕固定于所述基板边界，并且多个所述引线均位于所述基板与所述侧板围成的填充腔室内，所述侧板邻近所述填充腔室的一侧为内侧；
填充胶，所述填充胶填充于由所述侧板内侧、所述基板第一表面上方以及所述支撑侧墙外侧构成的填充腔室内，所述填充胶的上表面不高于所述透明盖板的顶面。
2.如权利要求1所述的图像传感器封装结构，其特征在于，所述侧板与所述基板垂直，所述侧板与所述基板通过黏合方式固定。
3.如权利要求1所述的图像传感器封装结构，其特征在于，所述基板与所述侧板一体成型，所述侧板与所述基板一体成型的竖直剖面呈“匚”形。
4.如权利要求1所述的图像传感器封装结构，其特征在于，所述填充胶的上表面与所述透明盖板的顶面齐平。
5.如权利要求1所述的图像传感器封装结构，其特征在于，所述填充胶为环氧树脂。
6.如权利要求1所述的图像传感器封装结构，其特征在于，所述填充胶包括第一填充胶和第二填充胶；所述第一填充胶沿所述支撑侧墙外侧区域包裹所述引线；其中所述第一填充胶的分配高度小于所述透明盖板顶面高度；所述第二填充胶分配于所述第一填充胶的外侧，且所述第二填充胶的分配上表面与所述透明盖板顶面齐平。
7.如权利要求6所述的图像传感器封装结构，其特征在于，所述第一填充胶为环氧树脂，所述第二填充胶为热固化封胶。
8.如权利要求7所述的图像传感器封装结构，其特征在于，所述第二填充胶不透光。
9.如权利要求1所述的图像传感器封装结构，其特征在于，所述支撑侧墙为玻璃和/或聚酰亚胺和/或酰胺树脂，所述支撑侧墙通过黏合剂分别与所述透明盖板及所述图像传感器上表面紧密粘接。
10.如权利要求1所述的图像传感器封装结构，其特征在于，所述支撑侧墙为热固化封胶或UV胶。
11.一种图像传感器封装方法，其特征在于，包括下列步骤：
提供基板，所述基板具有第一表面及与第一表面相对的第二表面；
将图像传感器贴附于基板上，其是将图像传感器的下表面固定于基板的第一表面；
将透明盖板固定于图像传感器上方，其中透明盖板通过支撑侧墙固定于图像传感器的感光区边缘区域，使透明盖板与图像传感器之间形成密封的透光区域；
将图像传感器与基板进行电连接，其是通过多个引线电性连接基板的第一表面与图像传感器的上表面，且电性连接的引线位于透光区域的外侧；
提供侧板，并将侧板密封环绕基板的边界，其使多个所述引线均位于所述基板与所述侧板围成的填充腔室内；
分配填充胶，其是向由所述侧板内侧、所述基板第一表面上方以及所述支撑侧墙外侧构成的填充腔室中分配所述填充胶，且所述填充胶的上表面不高于所述透明盖板顶面。
12.如权利要求11所述的图像传感器封装方法，其特征在于，分配填充胶的过程包括：
分配第一填充胶，其于包裹多条引线的前提下在支撑侧墙外侧、图像传感器上表面、基板第一表面与侧板内侧围成的空间中布置第一填充胶，其中，第一填充胶完全包覆引线，且第一填充胶的填充高度小于透明盖板上表面的高度；
分配第二填充胶，其是等待第一填充胶固化后，在第一填充胶之上填充第二填充胶，使第二填充胶覆盖于第一填充胶之上，且第二填充胶上表面与透明盖板上表面齐平。
13.如权利要求11所述的图像传感器封装方法，其特征在于，环绕于所述图像传感器感光区外侧的所述图像传感器上表面分布有所述支撑侧墙，且所述支撑侧墙具有均一高度。
14.如权利要求11所述的图像传感器封装方法，其特征在于，在将所述透明盖板固定到图像传感器之前形成图像传感器与基板的电性连接，或者在将所述透明盖板固定到图像传感器之后形成图像传感器与基板的电性连接。
15.如权利要求11所述的图像传感器封装方法，其特征在于，选取UV胶或热固化封胶作为支撑侧墙，在固化的过程中将透明盖板固定于图像传感器上方。
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