CN117096169A - 图像传感器芯片的封装方法及图像传感器芯片的封装结构 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供一种图像传感器芯片的封装方法及图像传感器芯片的封装结构，涉及半导体制造领域。在图像传感器芯片的封装方法及图像传感器芯片的封装结构中，以图像传感器芯片为中心，将其余芯片进行重组后集成封装，可以缩短信号传输路径，有利于传输高速信号。此外，采用玻璃载板代替PCB电路板作为载板不仅可以实现线路的互连，还支持大尺寸芯片的封装，降低生产成本。

Description

图像传感器芯片的封装方法及图像传感器芯片的封装结构
技术领域
本申请涉及半导体制造技术领域，具体而言，涉及一种图像传感器芯片的封装方法及图像传感器芯片的封装结构。
背景技术
随着半导体技术的进步，特别是5G通信时代的到来，对电子器件的需求越来越追求微型化和轻薄化。由于芯片很容易被刮伤或损坏，需要对芯片施加一定的保护。此外，由于芯片尺寸小，如果没有较大尺寸的外壳，就难以安置在电路板上。芯片封装技术的发展解决了这个问题。芯片封装不仅可以安放、固定和密封芯片，还可以提高电热性能，并起到连接芯片内部和外部电路的桥梁作用。同时，封装的引脚与芯片上的接点相连，而这些引脚通过印制板上的导线与其他器件建立连接。因此，封装技术在集成电路中起着重要作用。并且，封装技术将芯片包裹起来，可以避免其与外界接触，防止空气中的杂质和水蒸气等有害气体腐蚀精密电路，从而保持芯片的电学性能。
在现有技术中，图像传感器芯片(CIS)通常单独制造，再将单独制造完成的图像传感器芯片通过PCB电路板与其余芯片(如APU、memory等)进行互连，实现整个系统功能。然而，该种连接封装方式通过PCB电路板的内部线路进行互连，线路路径较长，不利于传输高速信号，此外，整个封装结构的尺寸较大，不利于小型化、薄型化。
发明内容
为了至少克服现有技术中的上述不足，本申请的目的在于提供一种图像传感器芯片的封装方法及图像传感器芯片的封装结构。
第一方面，本申请实施例提供一种图像传感器芯片的封装方法，所述图像传感器芯片的封装方法包括：
提供一玻璃载板；
在所述玻璃载板上制作一层黑色粘连层；
将所述图像传感器芯片放置于所述玻璃载板中心区域对应的所述黑色粘连层上，将其余芯片放置于所述图像传感器芯片四周的所述黑色粘连层上；
对所述图像传感器芯片和所述其余芯片进行塑封处理，形成塑封层；
将所述图像传感器芯片的电极以及所述其余芯片的电极暴露；
在所述图像传感器芯片及所述其余芯片远离所述载板的一侧制作重布线层；
在所述重布线层远离所述载板的一侧进行置球处理，得到与所述图像传感器芯片的电极和所述其余芯片的电极电连接的导电球。
在一种可能的实现方式中，所述在所述玻璃载板上制作一层黑色粘连层的步骤，包括：
在所述玻璃载板上制作一位于芯片放置区域四周的黑色粘连层，其中，所述芯片放置区域的面积小于对应待放置芯片的面积。
在一种可能的实现方式中，所述在所述玻璃载板上制作一位于芯片放置区域四周的黑色粘连层的步骤，包括：
在所述玻璃载板上制作一层黑色粘连层；
对所述黑色粘连层形成图案化处理，得到用于定位芯片放置位置的芯片放置区域，所述芯片放置区域包括位于所述玻璃载板中心区域的第一芯片放置区域以及位于所述第一芯片放置区域四周的第二芯片放置区域。
在一种可能的实现方式中，所述将所述图像传感器芯片放置于所述玻璃载板中心区域对应的所述黑色粘连层上，将其余芯片放置于所述图像传感器芯片四周的所述黑色粘连层上的步骤，包括：
将所述图像传感器芯片与所述玻璃载板中心区域的第一芯片放置区域对齐，将所述图像传感器芯片与位于所述第一芯片放置区域四周的黑色粘连层粘连，其中，所述图像传感器芯片的电极朝向所述载板的一侧；
将其余芯片放置于所述图像传感器芯片四周的第二芯片放置区域对齐，将所述其余芯片与位于所述第二芯片放置区域四周的黑色粘连层粘连，其中，所述其余芯片的电极朝向远离所述载板的一侧。
在一种可能的实现方式中，所述对所述图像传感器芯片和所述其余芯片进行塑封处理，形成塑封层的步骤，包括：
在所述图像传感器芯片和所述其余芯片远离所述玻璃载板的一侧进行塑封处理，得到胶封所述图像传感器芯片和所述其余芯片的所述塑封层。
在一种可能的实现方式中，所述将所述图像传感器芯片的电极以及所述其余芯片的电极暴露的步骤，包括：
对所述图像传感器芯片和所述其余芯片表面的所述塑封层进行研磨，直至将所述其余芯片的电极暴露；
对所述图像传感器芯片进行光刻腐蚀或钻孔处理，将所述图像传感器芯片的电极暴露。
第二方面，本申请实施例还提供一种所述封装结构包括玻璃载板、黑色粘连层、塑封层、图像传感器芯片、其余芯片、重布线层及导电球。
所述黑色粘连层位于所述玻璃载板上，所述图像传感器芯片位于所述玻璃载板中心区域对应的所述黑色粘连层上，所述其余芯片位于所述图像传感器芯片四周的所述黑色粘连层上，所述塑封层位于所述图像传感器芯片和所述其余芯片远离所述玻璃载板的一侧，所述重布线层分别与所述图像传感器芯片的电极及所述其余芯片的电极连接，所述导电球位于所述重布线层远离所述玻璃载板的一侧。
在一种可能的实现方式中，所述玻璃载板中未被设置所述黑色粘连层的区域为用于定位芯片放置位置的芯片放置区域，所述芯片放置区域包括用于定位所述图像传感器芯片的第一芯片放置区域和用于定位其余芯片的第二芯片放置区域。
所述图像传感器芯片在玻璃载板上的正投影覆盖所述第一芯片放置区域，所述其余芯片在玻璃载板上的正投影覆盖所述第二芯片放置区域。
在一种可能的实现方式中，所述图像传感器芯片的电极朝向所述载板的一侧，所述其余芯片的电极朝向远离所述载板的一侧。
在一种可能的实现方式中，所述图像传感器芯片的电极上方存在刻蚀槽，所述图像传感器芯片的电极通过所述刻蚀槽裸露，所述其余芯片的电极位于远离所述玻璃载板的一侧裸露。
基于上述任意一个方面，本申请实施例提供的图像传感器芯片的封装方法及图像传感器芯片的封装结构，以图像传感器芯片为中心，将其余芯片进行重组后集成封装，可以缩短信号传输路径，有利于传输高速信号。此外，采用玻璃载板代替PCB电路板作为载板不仅可以实现线路的互连，还支持大尺寸芯片的封装，降低生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要调用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，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它相关的附图。
图1为本身请提供的图像传感器芯片的封装方法的流程示意图；
图2为图1对应的工艺流程图；
图3为执行图1步骤S12时一种可能的结构示意图；
图4为本身请提供的图像传感器芯片的封装结构的一种可能的示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
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。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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，或者是该申请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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连通”、“相连”、“连接”应作广义理解，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，可依具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的不同特征之间可以相互结合。
请参照图1及图2，图1示出了本申请实施例提供的图像传感器芯片的封装方法的流程示意图，图2为图1对应的工艺制程图。下面结合图1和图2对本实施例提供的图像传感器芯片的封装方法进行详细的介绍。
步骤S11：提供一玻璃载板110。
在本步骤中，玻璃载板110也可以换成其他透明材质的载板。采用玻璃载板110或者其他透明材质的载板可以替代PCB电路板，可以将图像传感器与其余芯片132集成封装，无需单独制作图像传感器芯片131，减小工艺复杂度。
步骤S12：在玻璃载板110上制作一层黑色粘连层120。
在本步骤中，黑色粘连层120用于支撑图像传感器芯片131及其余芯片132。
步骤S13：将图像传感器芯片131放置于玻璃载板110中心区域对应的黑色粘连层120上，将其余芯片132放置于图像传感器芯片131四周的黑色粘连层120上。
在本步骤中，图像传感器芯片131四周与玻璃载板110中心区域对应的黑色粘连层120接触，其余芯片132的四周分别与图像传感器芯片131四周的黑色粘连层120接触，从而实现黑色粘连层120对图像传感器芯片131及其余芯片132的支撑作用。
步骤S14：对图像传感器芯片131和其余芯片132进行塑封处理，形成塑封层140。
在本步骤中，塑封(Molding)处理的具体操作可以是利用压注成型法将环氧模塑料(EMC－Epoxy Molding Compound)压入模具，形成密封包埋图像传感器芯片131和其余芯片132的塑封层140。
步骤S15：将图像传感器芯片131的电极以及其余芯片132的电极暴露。
在本步骤中，暴露图像传感器芯片131的电极以及其余芯片132的电极可以方便其与重布线层150的连接。
步骤S16：在图像传感器芯片131及其余芯片132远离载板的一侧制作重布线层150。
在本步骤中，重布线层150可以重新分布线路，改变其接点位置，使得图像传感器芯片131以及其余芯片132能够适用于不同的封装形式。
步骤S17：在重布线层150远离载板的一侧进行置球处理，得到与图像传感器芯片131的电极和其余芯片132的电极电连接的导电球160。
在本步骤中，导电球160在图像传感器芯片的封装结构进行焊接时可以起粘附和扩散阻挡的作用。
在本实施例中，以图像传感器芯片131为中心，将其余芯片132进行重组后集成封装，可以缩短信号传输路径，有利于传输高速信号。此外，采用玻璃载板110代替PCB电路板作为载板不仅可以实现线路的互连，还支持大尺寸芯片的封装，降低生产成本。
请参考图3，在本实施例的一种可能实施方式中，步骤S12可以通过以下方法实现。
在玻璃载板110上制作一位于芯片放置区,121四周的黑色粘连层120，其中，芯片放置区域121的面积小于对应待放置芯片的面积。
需要说明的是，芯片放置区域121的面积小于对应待放置芯片的面积，待放置芯片的四周与芯片放置区域四周的黑色粘连层120接触，黑色粘连层120起到支撑芯片的作用。此外，芯片放置区域121的数量可以为多个，芯片放置区域121可以为矩形，多个矩形形状的芯片放置区域121可以在玻璃载板110上规则排列，也可以不规则排列。示例性地，请再次参考图3，多个芯片放置区域121可以在玻璃载板110上等间距地横纵排列。
进一步地，可以在玻璃载板110上制作一层黑色粘连层120，对黑色粘连层120形成图案化处理，得到用于定位芯片放置位置的芯片放置区域121，芯片放置区域121包括位于玻璃载板110中心区域的第一芯片放置区域以及位于第一芯片放置区域四周的第二芯片放置区域。
在本实施例中，可以采用喷涂或涂布的方式制作黑色粘连层120。具体地，可以先在玻璃载板110上制作覆盖膜，而后通过喷涂或涂布的方式在玻璃载板110上制作一层黑色粘连层120，通过去除覆盖膜及覆盖膜上的黑色粘连层120对黑色粘连层120形成图案化处理，得到用于定位芯片放置位置的第一芯片放置区域及第二芯片放置区域。需要说明的是，第二芯片放置区域可以设置黑色粘连层120。
在本实施例的一种可能实施方式中，步骤S13可以通过以下方法实现。
首先，将图像传感器芯片131与玻璃载板110中心区域的第一芯片放置区域对齐，将图像传感器芯片131与位于第一芯片放置区域四周的黑色粘连层120粘连，其中，图像传感器芯片131的电极朝向载板的一侧。接着，将其余芯片132放置于图像传感器芯片131四周的第二芯片放置区域对齐，将其余芯片132与位于第二芯片放置区域四周的黑色粘连层120粘连，其中，其余芯片132的电极朝向远离载板的一侧。
需要说明的是，由于图像传感器芯片131的电极位于图像传感器芯片121的感光侧，故而需要将图像传感器芯片131的电极朝向载板的一侧，以保证图像传感器芯片131感光功能的正常运行。其余芯片132的电极朝向远离载板的一侧，则便于连接重布线层150。
在本实施例的一种可能实施方式中，步骤S14可以通过以下方法实现。
在图像传感器芯片131和其余芯片132远离玻璃载板110的一侧进行塑封处理，得到胶封图像传感器芯片131和其余芯片132的塑封层140。
在本实施例中，塑封层140可以位于图像传感器芯片131和其余芯片132的表面及任意两个相邻芯片之间的缝隙。塑封层140不仅可以安放、固定、密封、保护芯片，还可以最大可能地保护芯片的电学性能及可靠性。
进一步地，步骤S15可以通过以下方法实现。
首先，对图像传感器芯片131和其余芯片132表面的塑封层140进行研磨，直至将其余芯片132的电极暴露。接着，对图像传感器芯片131进行光刻腐蚀或钻孔处理，将图像传感器芯片131的电极暴露。
在本实施例中，通过将图像传感器芯片131的电极及其余芯片132的电极暴露，可以便于与重布线层150连接，从而实现个芯片的信号互连，大大缩短信号传输路径，减低高速信号传输的损失。
请参考图4，本实施例还提供一种图像传感器芯片的封装结构，包括玻璃载板110、黑色粘连层120、塑封层140、图像传感器芯片131、其余芯片132、重布线层150及导电球160。
黑色粘连层120位于玻璃载板110上，用于支撑图像传感器芯片131及其余芯片132。图像传感器芯片131位于玻璃载板110中心区域对应的黑色粘连层120上，其余芯片132位于图像传感器芯片131四周的黑色粘连层120上，塑封层140位于图像传感器芯片131和其余芯片132远离玻璃载板110的一侧，塑封层140不仅可以安放、固定、密封、保护芯片，还可以最大可能地保护芯片的电学性能及可靠性。示例性地，塑封层140可以位于图像传感器芯片131和其余芯片132的表面及任意两个相邻芯片之间的缝隙。
重布线层150分别与图像传感器芯片131的电极及其余芯片132的电极连接，可以重新分布线路，改变其接点位置，使得图像传感器芯片131与其余芯片132能够适用于不同的封装形式。
导电球160位于重布线层150远离玻璃载板110的一侧，在图像传感器芯片的封装结构进行焊接时可以起粘附和扩散阻挡的作用。
在本实施例中，图像传感器芯片131位于玻璃载板110中心区域对应的黑色粘连层120上，其余芯片132位于图像传感器芯片131四周的黑色粘连层120上的结构，可以缩短信号传输路径，有利于传输高速信号。此外，采用玻璃载板110代替PCB电路板作为载板不仅可以实现线路的互连，还支持大尺寸芯片的封装，降低生产成本。
需要说明的是，本申请实施例提供的图像传感器芯片的封装结构可以根据上述图像传感器芯片的封装方法制作而成。
请再次参考图3，在本实施例的一种可能实施方式中，玻璃载板110中未被设置黑色粘连层120的区域为用于定位芯片放置位置的芯片放置区域121，其中，芯片放置区域121的数量可以为多个，芯片放置区域121可以为矩形，多个矩形形状的芯片放置区域121可以在玻璃载板110上规则排列，也可以不规则排列。芯片放置区域121包括用于定位图像传感器芯片131的第一芯片放置区域和用于定位其余芯片132的第二芯片放置区域，需要说明的是，在另一种可能的实施方式中，第二芯片放置区域可以设置黑色粘连层120。
图像传感器芯片131在玻璃载板110上的正投影覆盖第一芯片放置区域，其余芯片132在玻璃载板110上的正投影覆盖第二芯片放置区域，具体地，芯片放置区域121的面积小于对应待放置芯片的面积，待放置芯片的四周与芯片放置区域四周的黑色粘连层120接触，黑色粘连层120起到支撑芯片的作用。
需要说明的是，本实施例中的结构可以根据上述图像传感器芯片的封装方法中的步骤S12制作而成。
进一步地，请再次参考图4，图像传感器芯片131的电极朝向载板的一侧，其余芯片132的电极朝向远离载板的一侧。
在本实施例中，由于图像传感器芯片131的电极位于图像传感器芯片131的感光侧，为了保证图像传感器芯片131感光功能的正常运行，需要将图像传感器芯片131的电极朝向载板的一侧，其余芯片132的电极朝向远离载板的一侧，则可以便于连接重布线层150。
需要说明的是，本实施例中的结构可以根据上述图像传感器芯片的封装方法中的步骤S13制作而成。
更进一步地，图像传感器芯片131的电极上方存在刻蚀槽，图像传感器芯片131的电极通过刻蚀槽裸露，其余芯片132的电极在远离玻璃载板110的一侧裸露。
通过将图像传感器芯片131的电极及其余芯片132的电极暴露，可以便于连接重布线层150，从而实现个芯片的信号互连，大大缩短信号传输路径，减低高速信号传输的损失。
需要说明的是，本实施例中的结构可以根据上述图像传感器芯片的封装方法中的步骤S15制作而成。
综上所述，本申请实施例提供一种图像传感器芯片的封装方法及图像传感器芯片的封装结构，以图像传感器芯片为中心，将其余芯片进行重组后集成封装，可以缩短信号传输路径，有利于传输高速信号。此外，采用玻璃载板代替PCB电路板作为载板不仅可以实现线路的互连，还支持大尺寸芯片的封装，降低生产成本。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种图像传感器芯片的封装方法，其特征在于，所述方法包括：
提供一玻璃载板；
在所述玻璃载板上制作一层黑色粘连层；
将所述图像传感器芯片放置于所述玻璃载板中心区域对应的所述黑色粘连层上，将其余芯片放置于所述图像传感器芯片四周的所述黑色粘连层上；
对所述图像传感器芯片和所述其余芯片进行塑封处理，形成塑封层；
将所述图像传感器芯片的电极以及所述其余芯片的电极暴露；
在所述图像传感器芯片及所述其余芯片远离所述载板的一侧制作重布线层；
在所述重布线层远离所述载板的一侧进行置球处理，得到与所述图像传感器芯片的电极和所述其余芯片的电极电连接的导电球。
2.如权利要求1所述的图像传感器芯片的封装方法，其特征在于，所述在所述玻璃载板上制作一层黑色粘连层的步骤，包括：
在所述玻璃载板上制作一位于芯片放置区域四周的黑色粘连层，其中，所述芯片放置区域的面积小于对应待放置芯片的面积。
3.如权利要求2所述的图像传感器芯片的封装方法，其特征在于，所述在所述玻璃载板上制作一位于芯片放置区域四周的黑色粘连层的步骤，包括：
在所述玻璃载板上制作一层黑色粘连层；
对所述黑色粘连层形成图案化处理，得到用于定位芯片放置位置的芯片放置区域，所述芯片放置区域包括位于所述玻璃载板中心区域的第一芯片放置区域以及位于所述第一芯片放置区域四周的第二芯片放置区域。
4.如权利要求3所述的图像传感器芯片的封装方法，其特征在于，所述将所述图像传感器芯片放置于所述玻璃载板中心区域对应的所述黑色粘连层上，将其余芯片放置于所述图像传感器芯片四周的所述黑色粘连层上的步骤，包括：
将所述图像传感器芯片与所述玻璃载板中心区域的第一芯片放置区域对齐，将所述图像传感器芯片与位于所述第一芯片放置区域四周的黑色粘连层粘连，其中，所述图像传感器芯片的电极朝向所述载板的一侧；
将其余芯片放置于所述图像传感器芯片四周的第二芯片放置区域对齐，将所述其余芯片与位于所述第二芯片放置区域四周的黑色粘连层粘连，其中，所述其余芯片的电极朝向远离所述载板的一侧。
5.如权利要求4所述的图像传感器芯片的封装方法，其特征在于，所述对所述图像传感器芯片和所述其余芯片进行塑封处理，形成塑封层的步骤，包括：
在所述图像传感器芯片和所述其余芯片远离所述玻璃载板的一侧进行塑封处理，得到胶封所述图像传感器芯片和所述其余芯片的所述塑封层。
6.如权利要求5所述的图像传感器芯片的封装方法，其特征在于，所述将所述图像传感器芯片的电极以及所述其余芯片的电极暴露的步骤，包括：
对所述图像传感器芯片和所述其余芯片表面的所述塑封层进行研磨，直至将所述其余芯片的电极暴露；
对所述图像传感器芯片进行光刻腐蚀或钻孔处理，将所述图像传感器芯片的电极暴露。
7.一种图像传感器芯片的封装结构，其特征在于，所述封装结构包括玻璃载板、黑色粘连层、塑封层、图像传感器芯片、其余芯片、重布线层及导电球；
所述黑色粘连层位于所述玻璃载板上；
所述图像传感器芯片位于所述玻璃载板中心区域对应的所述黑色粘连层上；
所述其余芯片位于所述图像传感器芯片四周的所述黑色粘连层上；
所述塑封层位于所述图像传感器芯片和所述其余芯片远离所述玻璃载板的一侧；
所述重布线层分别与所述图像传感器芯片的电极及所述其余芯片的电极连接，所述导电球位于所述重布线层远离所述玻璃载板的一侧。
8.如权利要求7所述的图像传感器芯片的封装结构，其特征在于，所述玻璃载板中未被设置所述黑色粘连层的区域为用于定位芯片放置位置的芯片放置区域，所述芯片放置区域包括用于定位所述图像传感器芯片的第一芯片放置区域和用于定位其余芯片的第二芯片放置区域；
所述图像传感器芯片在玻璃载板上的正投影覆盖所述第一芯片放置区域；
所述其余芯片在玻璃载板上的正投影覆盖所述第二芯片放置区域。
9.如权利要求8所述的图像传感器芯片的封装结构，其特征在于，所述图像传感器芯片的电极朝向所述载板的一侧，所述其余芯片的电极朝向远离所述载板的一侧。
10.如权利要求9所述的图像传感器芯片的封装结构，其特征在于，所述图像传感器芯片的电极上方存在刻蚀槽，所述图像传感器芯片的电极通过所述刻蚀槽裸露，所述其余芯片的电极在远离所述玻璃载板的一侧裸露。
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