CN111415954A - 一种背照式图像传感器芯片的封装结构及方法 - Google Patents

一种背照式图像传感器芯片的封装结构及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种背照式图像传感器芯片的封装结构，包括背照式图像传感器芯片、基板、键合板、封装层和玻璃盖板，其中，背照式图像传感器芯片内圈包含感光单元，基板外圈包括凹槽；所述背照式图像传感器芯片背面通过粘贴层与所述基板内圈粘合；所述背照式图像传感器芯片正面与所述键合板键合，所述封装层覆盖在所述背照式图像传感器芯片外圈上表面、基板外圈上表面和键合板上表面，且所述封装层填充所述凹槽；所述玻璃盖板位于所述封装层上表面。本发明提供的一种背照式图像传感器芯片的封装结构及方法，可以有效保护引线、减小空腔体积、增大封装结构整体结合力，延长背照式图像传感器芯片的使用寿命。

Description

一种背照式图像传感器芯片的封装结构及方法
技术领域
本发明涉及图像传感器芯片封装工艺，具体涉及一种背照式图像传感器芯片的封装结构及方法。
背景技术
背照式图像传感器将感光层的元件调转方向，使得入射光从背面直射进去，避免了传统CMOS图像传感器结构中，光线会受到微透镜和光电二极管之间的电路和晶体管的影响，从而显著提高光的效能，大大改善低光照条件下的拍摄效果。综合以上的因素，背照式图像传感器比传统图像传感器在灵敏度会上有质的飞跃，进而使得低光照度下的对焦能力和画质有极大的提升。
背照式图像传感器芯片在制备完成之后，需要进行封装，封装之后的背照式图像传感器芯片才能应用于实践中。现有的封装结构方法如附图1所示，通常将背照式图像传感器芯片背面减薄之后进行划片，再采用基板对划片之后的背照式图像传感器芯片进行装片，装片之后进行背照式图像传感器芯片和基板的键合，最后采用玻璃盖板覆盖背照式图像传感器芯片即可。采样上述封装方法形成的结构如附图2所示，该结构存在背照式图像传感器芯片正面和键合板之间的引线裸露、封装空腔过大、玻璃盖板结合力弱、背照式图像传感器芯片与基板结合面易分离等等问题，尤其在高温高湿等恶劣工作环境下，容易发生封装结构开裂的现象，从而引起背照式图像传感器失效。
发明内容
本发明的目的是提供一种背照式图像传感器芯片的封装结构及方法，可以有效保护引线、减小空腔体积、增大封装结构整体结合力，延长背照式图像传感器芯片的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种背照式图像传感器芯片的封装结构，包括背照式图像传感器芯片、基板、键合板、封装层和玻璃盖板，其中，背照式图像传感器芯片内圈包含感光单元，基板外圈包括凹槽；所述背照式图像传感器芯片背面通过粘贴层与所述基板内圈粘合；所述背照式图像传感器芯片正面与所述键合板键合，所述封装层覆盖在所述背照式图像传感器芯片外圈上表面、基板外圈上表面和键合板上表面，且所述封装层填充所述凹槽；所述玻璃盖板位于所述封装层上表面，且所述玻璃盖板位于所述背照式图像传感器芯片内圈正上方。
进一步地，所述粘贴层与所述背照式图像传感器芯片背面之间还包括遮光层。
进一步地，所述粘贴层包括树脂和氧化硅混合物。
进一步地，所述封装层中靠近背照式图像传感器芯片内圈的部分为台阶状封装层。
进一步地，所述台阶状封装层靠近背照式图像传感器芯片内圈的侧壁为齿状。
进一步地，所述玻璃盖板位于所述台阶状封装层上。
进一步地，所述键合板位于所述基板的外侧下方。
一种背照式图像传感器芯片的封装方法，包括如下步骤：
S01：背照式图像传感器芯片背面沉积粘贴层；
S02：在基板外圈上制备凹槽，并将基板内圈与所述背照式图像传感器芯片背面粘合；
S03：将背照式图像传感器芯片正面与键合板键合；
S04：在所述背照式图像传感器芯片外圈上表面、基板外圈上表面和键合板上表面沉积封装层，所述封装层填充所述凹槽；
S05：在所述封装层上表面覆盖玻璃盖板，所述玻璃盖板位于所述背照式图像传感器芯片内圈正上方；所述背照式图像传感器芯片内圈包含感光单元。
进一步地，所述步骤S01中采用刷胶或者贴膜的方式在所述背照式图像传感器芯片背面沉积粘贴层。
进一步地，所述步骤S04中采用封装模具制备所述封装层。
本发明具有如下有益效果：本发明增加了封装层覆盖引线，确保背照式图像传感器芯片中引线被有效保护，且封装层填充在基板外圈的凹槽中，使得封装层和基板形成3D接合，增加封装层和基板的结合力；本发明中封装层和玻璃盖板接合处为台阶状，增加了玻璃盖板和封装层之间的结合力；本发明中封装层靠近感光单元的侧壁为齿状，可以减少入射光的反射，进而提高背照式图像传感器的性能。
附图说明
附图1为现有技术中封装工艺流程图；
附图2为现有技术中封装结构；
附图3为本发明中封装工艺流程图；
附图4为本发明中封装结构示意图。
1背照式图像传感器芯片，2基板，3键合板，4封装层，5玻璃盖板，6凹槽。
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，下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
请参阅附图4，本发明提供的一种背照式图像传感器芯片的封装结构，包括背照式图像传感器芯片1、基板2、键合板3、封装层4和玻璃盖板5，其中，背照式图像传感器芯片内圈包含感光单元，基板外圈包括凹槽6，基板内圈用于和背照式图像传感器芯片1背面粘合。背照式图像传感器芯片1背面通过粘贴层与基板内圈粘合；背照式图像传感器芯片1正面通过引线与键合板3键合，封装层4覆盖在背照式图像传感器芯片外圈上表面、基板外圈上表面和键合板上表面，且封装层4填充凹槽6；本发明中键合板3位于基板外圈侧下方，在整体的封装结构中，封装层在基板外圈上表面、凹槽内部、键合板上表面形成3D接合结构，避免了现有技术中平面接合不牢固的缺陷，使得封装层有效接合基板，避免脱落。
本发明中基板2在水平方向上的面积大于背照式图像传感器芯片1在水平方向上的面积，因此，将基板贴合背照式图像传感器芯片的部分定义为基板内圈，将基板位于背照式图像传感器芯片外侧的部分定义为基板外圈；基板外圈则不需要与背照式图像传感器芯片粘合。
本发明中粘贴层与背照式图像传感器芯片背面之间还包括遮光层，遮光层为绝缘性薄膜，在背照式图像传感器工作时，遮光层用于防止杂光入射至感光单元中。
本发明中键合板3可以位于基板2外侧，具体可以位于基板2外侧的下方，这样设置的目的是为了使得基板外圈与键合板不在同一水平面上；如此一来，在后续封装过程中，封装层与键合板的接合面、封装层与基板的结合面、封装层与凹槽底部结合面均位于不同的水平面上，形成3D封装结构，进而增加封装层和基板之间的结合力。
本发明中封装层4主要用于封装背照式图像传感器芯片1和基板2接合的部位，以及背照式图像传感器芯片1和键合板3键合的部位，因此，封装层4位于背照式图像传感器芯片1外圈上表面、基板2外圈上表面和键合板3外圈上表面，使得键合引线被封装在封装层中，避免引线裸露；同时封装层4填充在基板2外圈的凹槽中，封装层4在基板2外圈表面、键合板3表面以及凹槽6内部形成3D接合结构，避免了现有技术中平面接合不牢固的缺陷，使得封装层有效接合基板，避免脱落。
请参阅附图3和附图4，本发明提供的一种背照式图像传感器芯片的封装方法，包括如下步骤：
S01：背照式图像传感器芯片1背面沉积粘贴层。
具体的，在背照式图像传感器芯片1背面依次沉积遮光层和粘贴层。其中，遮光层为绝缘性薄膜，在背照式图像传感器工作时，遮光层用于防止杂光入射至感光单元中。
粘贴层可以但不限于采用刷胶或者贴膜的方式进行沉积，粘贴层的材质可以但不限于为树脂和氧化硅混合物。现有技术中通常采用点胶方式在背照式图像传感器芯片背面涂胶，点胶为常温工艺，现有技术中用于粘合的胶在常温下具有流动性，因此，在涂胶过程中需要预留溢出距离。本发明中采用的是均匀刷胶或贴膜方式沉积粘贴层，这是因为本发明等到粘贴层固化之后再进行后续的划片装片操作，因此不会出现溢胶现象。
本步骤中粘贴层固化之后，对背照式图像传感器芯片进行划片。
S02：在基板2外圈上制备凹槽6，并将基板2内圈与背照式图像传感器芯片1背面粘合。
在背照式图像传感器芯片1外圈上制备凹槽6，注意凹槽不能贯穿基板。本步骤中凹槽的存在是为了在后续封装过程中，封装层可以填充在凹槽中，增加封装层和基板的结合力。
S03：将背照式图像传感器芯片1正面与键合板3键合；键合板3位于基板2的外侧下方。
S04：在背照式图像传感器芯片1外圈上表面、基板2外圈上表面和键合板3上表面沉积封装层，封装层填充凹槽6。
本发明可以但不限于采用封装模具制备封装层，且在封装过程中，直接将封装模具置于背照式图像传感器芯片和基板上，当封装层成型之后，即可形成本发明所需的封装层结构。
本发明中封装层4并没有覆盖背照式图像传感器芯片1内圈，背照式图像传感器芯片1内圈包含感光单元，需要裸露出来进行后续感光。优选地，本发明中封装层4靠近背照式图像传感器芯片1内圈的部分形成台阶状，如附图4所示，该台阶状用于在后续放置玻璃盖板5，本发明中采用台阶式放置玻璃盖板5可以增加玻璃盖板5与封装层4之间的接触面积，进而确保封装层4和玻璃盖板5更好的接合。优选地，本发明中封装层4靠近背照式图像传感器芯片1内圈的侧壁上设置为齿状结构(附图4中封装层空隙侧壁处，齿状结构在附图4中未体现)，当感光单元进行感光时，入射光从封装层的侧壁中间入射，此时，侧壁上的齿状结构可以防止入射光的反射，进而提高图像传感器的性能。
S05：在封装层4上表面覆盖玻璃盖板5，玻璃盖板5位于背照式图像传感器芯片1内圈上；背照式图像传感器芯片1内圈包含感光单元。如附图4所示，封装层4不需要对背照式图像传感器芯片1内圈进行封装，因此在背照式图像传感器芯片1内圈上形成空隙，玻璃盖板5覆盖在该空隙处。
本发明中封装层4靠近背照式图像传感器芯片内圈表面形成台阶状，该台阶状用于在后续放置玻璃盖板5，附图4中台阶式放置可以增加玻璃盖板5与封装层4之间的接触面积，进而确保封装层和玻璃盖板更好的接合。本发明中封装层靠近背照式图像传感器芯片内圈的侧壁上设置为齿状结构，当感光单元进行感光时，入射光从封装层的侧壁中间入射，此时，齿状结构可以防止入射光的反射，进而提高图像传感器的性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用于限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种背照式图像传感器芯片的封装结构，其特征在于，包括背照式图像传感器芯片、基板、键合板、封装层和玻璃盖板，其中，背照式图像传感器芯片内圈包含感光单元，基板外圈包括凹槽；所述背照式图像传感器芯片背面通过粘贴层与所述基板内圈粘合；所述背照式图像传感器芯片正面与所述键合板键合，所述封装层覆盖在所述背照式图像传感器芯片外圈上表面、基板外圈上表面和键合板上表面，且所述封装层填充所述凹槽；所述玻璃盖板位于所述封装层上表面，且所述玻璃盖板位于所述背照式图像传感器芯片内圈正上方。
2.根据权利要求1所述的一种背照式图像传感器芯片的封装结构，其特征在于，所述粘贴层与所述背照式图像传感器芯片背面之间还包括遮光层。
3.根据权利要求1所述的一种背照式图像传感器芯片的封装结构，其特征在于，所述粘贴层包括树脂和氧化硅混合物。
4.根据权利要求1所述的一种背照式图像传感器芯片的封装结构，其特征在于，所述封装层中靠近背照式图像传感器芯片内圈的部分为台阶状封装层。
5.根据权利要求4所述的一种背照式图像传感器芯片的封装结构，其特征在于，所述台阶状封装层靠近背照式图像传感器芯片内圈的侧壁为齿状。
6.根据权利要求4所述的一种背照式图像传感器芯片的封装结构，其特征在于，所述玻璃盖板位于所述台阶状封装层上。
7.根据权利要求1所述的一种背照式图像传感器芯片的封装结构，其特征在于，所述键合板位于所述基板的外侧下方。
8.一种背照式图像传感器芯片的封装方法，其特征在于，包括如下步骤：
S01：背照式图像传感器芯片背面沉积粘贴层；
S02：在基板外圈上制备凹槽，并将基板内圈与所述背照式图像传感器芯片背面粘合；
S03：将背照式图像传感器芯片正面与键合板键合；
S04：在所述背照式图像传感器芯片外圈上表面、基板外圈上表面和键合板上表面沉积封装层，所述封装层填充所述凹槽；
S05：在所述封装层上表面覆盖玻璃盖板，所述玻璃盖板位于所述背照式图像传感器芯片内圈正上方；所述背照式图像传感器芯片内圈包含感光单元。
9.根据权利要求8所述的一种背照式图像传感器芯片的封装方法，其特征在于，所述步骤S01中采用刷胶或者贴膜的方式在所述背照式图像传感器芯片背面沉积粘贴层。
10.根据权利要求8所述的一种背照式图像传感器芯片的封装方法，其特征在于，所述步骤S04中采用封装模具制备所述封装层。
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