CN203631553U - 影像传感器封装结构 - Google Patents
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Abstract
一种影像传感器封装结构，包括：影像传感器芯片，所述影像传感器芯片的上表面上具有影像感应区和环绕所述影像感应区的焊盘；空腔壁，位于影像感应区和焊盘之间的影像传感器芯片的上表面上，空腔壁环绕所述影像感应区，在影像感应区上形成空腔；胶带层，位于空腔壁的顶部表面，封闭所述空腔；第三基板，第三基板上形成有电路，第三基板的上表面与影像传感器芯片的下表面贴合；引线，将影像传感器芯片的上的焊盘与第三基板上的电路电连接。本实用新型的影像传感器封装结构防止了影像感应区的污染或损伤。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体封装结构，特别涉及一种影像传感器封装结构。
背景技术
影像传感器从物体接收光信号且将光信号转化为电信号，电信号可以被传输用于进一步的处理，诸如数字化，然后在诸如存储器、光盘或磁盘的存储器件中存储，或用于在显示器上显示等。影像传感器通常用于诸如数码相机、摄像机、扫描仪、传真机等装置。影像传感器通常包括电荷耦合器件(CCD)影像传感器和CMOS影像传感器(CIS，CMOS Image Sensor)。相比于CCD影像传感器，CMOS影像传感器具有集成度高、功耗小、生成成本低等优点。
随着影像传感器的尺寸越来越小，焊垫数目不断增多，焊垫间距越来越窄，相应地，对影像传感器封装提出了更高的要求。
目前对于影像传感器芯片的封装技术有很多种，其中板上芯片（Chip onBoard，COB）封装技术由于其封装的产品性能可靠稳定，集成度高，封装后的产品体积小，易用性强，产品工艺流程简单，封装的成本低等等一系列优点，是目前影像传感器芯片封装中应用较为广泛的一种。
如图1所示，COB封装是采用粘接剂或自动带焊、丝焊、倒装焊等方法，将影像传感器芯片31直接贴装在电路板34上，再通过引线键合技术实现影像传感器芯片31上的焊盘32与电路板34上的连接点的电连接。由于影像传感器芯片31在COB封装过程中并没有被保护装置隔离，因此在影像传感器芯片的COB封装过程中容易对影像传感器芯片31的影像感应区33造成污染或损伤。
实用新型内容
本实用新型解决的问题是怎样防止影像传感器芯片的封装过程中的芯片污染或损伤。
为解决上述问题，本实用新型提供一种影像传感器的封装结构，包括：影像传感器芯片，所述影像传感器芯片的上表面上具有影像感应区和环绕所述影像感应区的焊盘；空腔壁，位于影像感应区和焊盘之间的影像传感器芯片的上表面上，空腔壁环绕所述影像感应区，在影像感应区上形成空腔；胶带层，位于空腔壁的顶部表面，封闭所述空腔。第三基板，第三基板上形成有电路，第三基板的上表面与影像传感器芯片的下表面贴合；引线，将影像传感器芯片上的焊盘与第三基板上的电路电连接。
可选的，所述空腔壁的材料为树脂。
可选的，所述空腔壁的材料为玻璃、硅或陶瓷。
可选的，所述空腔壁和第一基板之间具有粘合层。
可选的，所述粘合层的材料为环氧树脂胶、聚酰亚胺胶、苯并环丁烯胶或聚苯并恶唑胶。
可选的，所述胶带层为UV解胶胶带或热解胶胶带。
可选的，所述胶带层上还具有保护层。
可选的，所述保护层的材料为光刻胶。
与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下优点：
本实用新型影像传感器的封装结构包括空腔壁和胶带层，所述空腔壁位于影像感应区和焊盘之间的影像传感器芯片的上表面上，空腔壁环绕所述影像感应区，在影像感应区上形成空腔，胶带层位于空腔壁的顶部表面，封闭所述空腔，通过所述空腔壁和胶带层，防止影像感应区裸露在外，从而在影像传感器的封装过程中，防止影像传感器的影像感应区受到污染或损伤，提高了封装结构的稳定性和可靠性。
进一步，所述胶带层上还具有保护层，所述保护层能保护空腔上的胶带层，防止胶带层受到损伤。
附图说明
图1为现有技术影像传感器封装结构的结构示意图；
图2～图8为本实用新型一实施例影像传感器的封装过程的结构示意图；
图9～图12为本实用新型另一实施例影像传感器的封装过程的结构示意图。
具体实施方式
正如背景技术所言，现有技术在对影像传感器芯片进行封装时，由于影像传感器的影响感应区是完全裸露在外的，极易造成污染或损伤，影响形成的影响传感器封装结构的可靠性和稳定性。
为此，本实用新型提供了一种影像传感器封装结构通过空腔壁和胶带层的将影像感应区密封，防止影像感应区裸露在外，从而在影像传感器的封装过程中，防止影像传感器的影像感应区受到污染或损伤。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。在详述本实用新型实施例时，为便于说明，示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型的保护范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
图2～图8为本实用新型一实施例影像传感器的封装过程的结构示意图。
首先，请参考图2和图3，图3为图2沿切割线AB方向的剖面结构示意图，提供第一基板100，所述第一基板100的上表面形成有若干影像感应区101和环绕所述影像感应区101的焊盘102。
所述第一基板100可以为晶圆，本实施中，所述第一基板100包括若干呈行列排列的芯片区域11和位于芯片区域11之间的切割道区域12，所述芯片区域11用于形成影像传感器芯片，后续沿着切割道区域12对第一基板100进行切割形成若干个分立的晶粒，每一个晶粒对应形成一个影像传感芯片。
所述第一基板100的芯片区域11上具有影像感应区101和环绕所述影像感应区101的焊盘102，所述芯片区域11还形成有将影像感应区101和焊盘102电连接的金属互连结构（图中未示出），所述影像感应区101内形成有影像传感器单元和与影像传感器单元相连接的关联电路，影像感应区101将外界光线接收并转换成电学信号，并将所述电学信号通过金属互连结构、焊盘和后续形成的引线，传送给第三基板上的其他电路。
在本实施例中，所述影像感应区101位于芯片区域11的中间位置，所述焊盘102位于芯片区域11的边缘位置。在其他实施例中，所述焊盘和影像感应区的位置也可以根据布线要求灵活调整。
在本实施例中，不同芯片区域11的焊盘102独立设置。在其他实施例中，相邻芯片区域的焊盘相连接，即所述焊盘跨越切割道区域，由于切割道区域在封装完成后会被切割开，所述跨越切割道区域的焊盘被切割开，因此不会影响任意一个影像传感芯片的电学性能。
接着，参考图4，提供第二基板200，所述第二基板200中形成有若干空腔201；在第二基板200的上表面形成胶带膜202，胶带膜202封闭空腔201一端的开口。
所述第二基板200的材料为树脂，比如PCB树脂等，可以通过冲压或钻孔等方式在第二基板200中形成空腔201，在第二基板200的上表面形成胶带膜202后，将第二基板200与第一基板直接压合，保护影像感应区不会受到损伤，后续通过切割和等离子干法去胶工艺暴露出焊盘，提高了封装效率，另外，可以通过切割工艺和等离子干法去胶工艺去除焊盘上方的部分胶带膜和第二基板形成空腔壁和胶带层，并暴露出焊盘表面，避免了现有的沉积工艺和刻蚀工艺形成空腔和空腔壁时对焊盘及影像感应区的损伤或污染。
在第二基板200中形成空腔201后，在所述第二基板200的上表面形成胶带膜202，所述胶带膜202用于封闭空腔201一端的开口，后续在切割和刻蚀焊盘上的第二基板200时，可以防止影像感应区暴露在外部环境中，防止影像感应区被污染或损伤。
所述胶带膜202可以为UV解胶胶带或热解胶胶带或其他合适的胶带材料，所述胶带膜202直接粘贴形成在第二基板200的上表面，形成工艺简单，胶带膜202在后续形成胶带层，在封装过程中胶带层可以很好的保护影像传感器的影像感应区不会被污染或损伤，在影像传感器封装结构形成之后，在后续的组装过程中可以通过UV光照射的方式很方便的将胶带层揭除，揭除时也不会对影像感应区产生损伤或污染。
在本实用新型的其他实施例中，还可以在所述胶带膜上形成保护膜，后续通过切割工艺去除相邻空腔之间的保护膜、胶带膜和部分厚度的第二基板，形成环绕所述影像感应区的空腔壁、位于空腔壁顶部表面封闭空腔的胶带层、以及位于胶带层上的保护层，所述保护层能在采用等离子干法去胶工艺去除第一基板上剩余的第二基板材料，暴露出焊盘的表面时，保护空腔上的胶带层不会受到损伤。
所述保护膜的材料可以为光刻胶，保护膜的形成工艺为旋涂工艺、喷涂工艺或贴膜工艺，保护膜的形成工艺简单并且不会对胶带膜造成损伤。在本实用新型的其他实施例中，所述保护膜还可以为其他合适的材料和形成工艺。
本实施例中，所述第二基板200内形成空腔201，第二基板200上表面形成密封空腔201的胶带膜202，后续可以形成空腔壁和胶带层将影像感应区与外部环境隔离。在本实用新型的其他实施例中，所述第二基板也可以没有空腔，后续直接将第二基板下表面与第一基板的上表面压合；然后，切割去除焊盘上部分厚度的第二基板；接着，采用等离子干法去胶工艺刻蚀去除焊盘上剩余的第二基板材料，暴露出焊盘的表面；然后，将第一基板进行分割，形成单个的影像传感器芯片；接着，将影像传感器芯片上的焊盘与第三基板上的电路通过引线电连接。在切割和去除第二焊盘上的第二基板材料时，影像感应区上的第二基板材料也可以防止影像感应区的损伤或污染。
接着，请参考图5，将第二基板200的下表面与第一基板100的上表面压合，使影像感应区101位于空腔201内。
由于第二基板200的材料为树脂，可以直接将第二基板200和第一基板100进行压合，形成一体。在本实用新型的其他实施例中，也可以采用点胶工艺在第二基板下表面形成点胶层，再将第二基板和第一基板通过点胶层进行压合，形成一体。
通过将第一基板100和第二基板200压合，使得第二基板200中空腔201位于影像感应区101的正上方，通过第二基板200和胶带膜202将影像感应区101密封或与外部环境隔离，第一基板100上的影像感应区101的其他区域被第二基板200覆盖。
然后，请参考图6，切割去除相邻空腔201之间（或者焊盘102和切割道区域12上）的胶带膜202（参考图5）和部分厚度的第二基板200，形成环绕所述影像感应区101的空腔壁204、以及位于空腔壁204顶部表面封闭空腔201的胶带层203。
采用刀片切割去除所述胶带膜202和部分厚度的第二基板200，相比于干法或湿法刻蚀工艺，采用刀片切割工艺效率高、工艺简单、污染小，无需根据待刻蚀材料选择刻蚀气体或刻蚀溶液，并且采用刀片切割工艺无需形成掩膜层，可以防止在形成掩膜层和去除掩膜层时对影像感应区101的损伤或污染。本实施例中，采用刀片31对胶带膜202和部分厚度的第二基板200进行切割。
本实施例中，在切割完成后，相邻空腔201之间的第一基板100（或者焊盘102和切割道区域12上）上剩余部分厚度的第二基板200材料，防止切割过程中的过切割对焊盘102造成损伤，后续可以通过等离子干法去胶工艺去除相邻空腔201之间的第一基板100上剩余的第二基板200材料暴露出焊盘102的表面，以进行引线工艺，将焊盘102与第三基板上的电路相连接。
本实施例中，相邻空腔201之间的第一基板100上剩余第二基板200的厚度小于20微米，减小了后续等离子干法去胶工艺的负担，以减小干法去胶过程中对空腔壁204的刻蚀。
接着，请参考图7，刻蚀去除空腔101之间的第一基板100上剩余的第二基板200材料（参考图6），暴露出焊盘102的表面和第一基板100的切割道区域11的表面。
刻蚀剩余的第二基板200材料采用等离子干法去胶工艺，所述等离子干法去胶工艺采用的气体为氧气，氧气在射频功率的作用下形成等离子体，等离子体对第一基板100上剩余的第二基板200材料进行刻蚀。干法去胶过程中，空腔壁204和胶带层203保护影像感应区101不会受到损伤。
最后，请参考图8，将第一基板100（参考图7）进行分割，形成单个的影像传感器芯片106；将影像传感器芯片106下表面与第三基板300的上表面贴合；将影像传感器芯片106上的焊盘102与第三基板300上的电路（图中未示出）通过引线301电连接，从而形成影像传感器的封装结构104。
对第一基板100的分割工艺，第一基板100和第三基板300的压合工艺，以及引线键合形成引线301的工艺请参考现有的工艺，在此不再赘述。
本实用新型实施例还提供了一种上述封装方法形成的影像传感器封装结构，请参考图8，包括：
影像传感器芯片106，影像传感器芯片106的上表面具有影像感应区101和环绕所述影像感应区101的焊盘102；
空腔壁204，位于影像感应区101和焊盘102之间的影像传感器芯片106的上表面上，空腔壁204环绕所述影像感应区101，在影像感应区101上形成空腔201；
胶带层203，位于空腔壁204的顶部表面，封闭所述空腔201；
第三基板300，第三基板300上形成有电路（图中未示出），第三基板300的上表面与影像传感器芯片106的下表面贴合；
引线301，将影像传感器芯片106上的焊盘102与第三基板300上的电路电连接。
具体的，所述空腔壁204的材料可以为树脂。所述胶带层203可以为UV解胶胶带或热解胶胶带或其他合适的胶带材料。
所述胶带层203上还具有保护层（图中未示出），所述保护层的材料为光刻胶或其他合适的材料。
图9～图12为本实用新型另一实施例影像传感器的封装过程的结构示意图，需要说明的是，本实施例中与上述实施例中相同结构的参数和作用等限定在本实施例中不再赘述，具体请参考上述实施例。
首先，请参考图9，提供第一基板100，所述第一基板100的上表面形成有若干影像感应区101和环绕所述影像感应区101的焊盘102；提供第二基板200，所述第二基板200中形成有若干空腔201；在第二基板200的上表面形成胶带膜202，胶带膜202封闭空腔201的一端开口；所述第二基板200下表面上形成有粘合层205；将第二基板200下表面和第一基板100的上表面通过粘合层205压合。
本实施例中，所述第二基板200的材料为玻璃、硅或陶瓷等，通过喷沙或刻蚀工艺在第二基板200中形成空腔201。
本实施例中，通过在第二基板200的下表面形成粘合层205，通过粘合层205可以将第二基板200和第一基板压合为一体，减小了工艺的难度。在本实用新型的其他实施例中，也可以通过直接键合或阳极键合等工艺，将第二基板和第一基板键合在一起。
所述粘合层205的材料可以为环氧树脂胶、聚酰亚胺胶、苯并环丁烯胶或聚苯并恶唑胶等。本实施例中，所述粘合层205的材料为环氧树脂胶。通过贴膜工艺、印胶工艺或滚胶工艺在所述第二基板200的下表面上形成粘合层205，然后对粘合层205进行曝光显影，在粘合层205中形成暴露空腔201的开口。
本实施例的粘合层205不仅可以具有粘合第一基板100和第二基板200的作用，并且后续在切割去除空腔201之间的第二基板200以及部分厚度的粘合层205，形成空腔壁后，在采用等离子干法去胶工艺去除空腔201之间的第一基板100上剩余的粘合层以暴露出焊盘102时，由于粘合层205与空腔壁的材料不相同，提高了粘合层205材料与空腔壁材料的刻蚀选择比，使得空腔壁的损失非常小，从而在刻蚀第二基板形成空腔壁时，使得形成的空腔壁的厚度可以较薄，有利于提高形成的封装器件的集成度。
在本实用新型的其他实施例中，还可以在所述胶带膜上形成保护膜，后续通过切割工艺去除相邻空腔之间的保护膜、胶带膜和部分厚度的第二基板，形成环绕所述影像感应区的空腔壁、位于空腔壁顶部表面封闭空腔的胶带层、以及位于胶带层上的保护层，所述保护层能在采用等离子干法去胶工艺去除第一基板上剩余的第二基板材料时，保护空腔上的胶带层不会受到损伤。
所述保护膜的材料可以为光刻胶，保护膜的形成工艺为旋涂工艺、喷涂工艺或贴膜工艺，保护膜的形成工艺简单并且不会对胶带膜造成损伤。在本实用新型的其他实施例中，所述保护膜还可以为其他合适的材料和形成工艺。
接着，请参考图10，切割去除相邻空腔201之间的胶带膜202（参考图9）、第二基板200（参考图9）和部分厚度的粘合层205，形成环绕所述影像感应区101的空腔壁204、以及位于空腔壁204顶部表面封闭空腔201的胶带层203。
切割所述胶带膜202、第二基板200和部分厚度的粘合层205采用刀片切割工艺，相比于干法或湿法刻蚀工艺，采用刀片切割工艺效率高、工艺简单、污染小，并且采用刀片切割工艺无需形成掩膜层，可以防止在形成掩膜层和去除掩膜层时对影像感应区101的损伤或污染。
本实施例中，在切割完成后，相邻空腔201之间的第一基板100（或者焊盘102和切割道区域12上）上剩余部分厚度的粘合层205材料，防止切割过程中的过切割对焊盘102造成损伤，后续可以通过刻蚀工艺去除相邻空腔201之间的第一基板100上剩余的粘合层205材料。
本实施例中，相邻空腔201之间的第一基板100上剩余的粘合层205的厚度小于20微米。
接着，请参考图11，刻蚀相邻空腔201之间的第一基板100上剩余的粘合层205（参考图10），曝露出焊盘102的表面。
刻蚀剩余的粘合层205采用各向异性的等离子干法去胶工艺，所述等离子干法去胶工艺采用的气体为氧气，干法去胶过程对胶带层203和焊盘102的损伤较小，另外由于粘合层205的材料与空腔壁204的材料不相同，干法去胶过程中对空腔壁204的刻蚀可以忽略不计。
最后，请参考图12，将第一基板100（参考图11）进行分割，形成单个的影像传感器芯片106；将影像传感器芯片106的下表面与第三基板300的上表面贴合；将影像传感器芯片106上的焊盘102与第三基板300上的电路（图中未示出）通过引线301电连接，形成影像传感器的封装结构104。
上述方法形成的影像传感器的封装结构，请参考图12，所述影像传感器的封装结构104，包括：
影像传感器芯片106，影像传感器芯片106的上表面上具有影像感应区101和环绕所述影像感应区101的焊盘102；
空腔壁204，位于影像感应区101和焊盘102之间的影像传感器芯片106的上表面上，空腔壁204环绕所述影像感应区101，在影像感应区101上形成空腔201；
粘合层205，位于空腔壁204和影像传感器芯片106的上表面之间；
胶带层203，位于空腔壁204的顶部表面，封闭所述空腔201；
第三基板300，第三基板300上形成有电路（图中未示出），第三基板300的上表面与影像传感器芯片106的下表面贴合；
引线301，将影像传感器芯片106上的焊盘102与第三基板300上的电路电连接。
具体的，所述空腔壁204的材料为玻璃、硅或陶瓷。
所述粘合层205的材料为环氧树脂胶、聚酰亚胺胶、苯并环丁烯胶或聚苯并恶唑胶。本实施例，所述粘合层205的材料为环氧树脂胶。
所述胶带层203为UV解胶胶带或热解胶胶带。在本实用新型的其他实施例中，所述胶带层还可以采用其他合适的胶带材料。
所述胶带层203上还具有保护层（图中未示出），所述保护层的材料为光刻胶或其他合适的材料。
综上，本实用新型实施例的影像传感器封装结构，通过空腔壁和胶带层的将影像感应区密封，防止影像感应区裸露在外，从而在影像传感器的封装过程中，防止影像感应区受到污染或损伤。
虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (8)
1.一种影像传感器封装结构，其特征在于，包括：
影像传感器芯片，所述影像传感器芯片的上表面上具有影像感应区和环绕所述影像感应区的焊盘；
空腔壁，位于影像感应区和焊盘之间的影像传感器芯片的上表面上，空腔壁环绕所述影像感应区，在影像感应区上形成空腔；
胶带层，位于空腔壁的顶部表面，封闭所述空腔；
第三基板，第三基板上形成有电路，第三基板的上表面与影像传感器芯片的下表面贴合；
引线，将影像传感器芯片的上的焊盘与第三基板上的电路电连接。
2.如权利要求1所述的影像传感器封装结构，其特征在于，所述空腔壁的材料为树脂。
3.如权利要求1所述的影像传感器封装结构，其特征在于，所述空腔壁的材料为玻璃、硅或陶瓷。
4.如权利要求1所述的影像传感器封装结构，其特征在于，所述空腔壁和第一基板之间具有粘合层。
5.如权利要求4所述的影像传感器封装结构，其特征在于，所述粘合层的材料为环氧树脂胶、聚酰亚胺胶、苯并环丁烯胶或聚苯并恶唑胶。
6.如权利要求1所述的影像传感器封装结构，其特征在于，所述胶带层为UV解胶胶带或热解胶胶带。
7.如权利要求1所述的影像传感器封装结构，其特征在于，所述胶带层上还具有保护层。
8.如权利要求7所述的影像传感器封装结构，其特征在于，所述保护层的材料为光刻胶。
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