CN204905258U - 影像传感器封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种影像传感器封装结构，该封装结构包括：待封装芯片，待封装芯片包括相对的第一表面和第二表面，在第一表面上设置有感光区以及位于感光区周围的第一焊垫；设置于待封装芯片第一表面侧的基板，基板包括相对的第三表面和第四表面，第三表面上设置有第二焊垫和第三焊垫；第二焊垫位于第三焊垫的周围；待封装芯片的第一表面和基板的第三表面相对；第一焊垫和第三焊垫连接在一起。该影像传感器封装结构形成了对待封装芯片很好的保护，能够防止待封装芯片的断裂。

Description

影像传感器封装结构

技术领域

本实用新型涉及半导体芯片封装领域，尤其涉及一种影像传感器的封装结构。

背景技术

传统的影像传感器封装结构通常采用引线键合(WireBonding)进行封装，但随着集成电路的飞速发展，较长的引线使得产品尺寸无法达到理想要求。随着技术的发展，晶圆级封装逐渐取代引线键合封装，且晶圆级封装是目前较为常用的封装方法。

现有的晶圆级封装结构如图1所示。其包括待封装芯片200和覆盖层300。其中，在待封装芯片200的第一表面200a上形成有微透镜211，并且在待封装芯片200靠近第一表面200a的内部形成有焊垫212。在待封装芯片200的第一表面200a上以及覆盖层300的第一表面300a之间设置有支撑结构320。支撑结构320的表面涂布有粘合胶，用于粘接覆盖层300和待封装芯片200。在待封装芯片200与覆盖层300粘接后，在微透镜211上方与覆盖层300之间形成空腔310。

为了能够将待封装芯片200与外部的电路板实现电连接，在待封装芯片200的第二表面200b形成有多个刻蚀槽215，该刻蚀槽215的底部与焊垫212导通。在刻蚀槽215表面上形成有导电层213以及绝缘层214。并且在导电层213上形成焊点216，该焊点216与导电层213导通，焊点216与外部电路板上的焊点实现电连接，如此，就能够将待封装芯片200与外部电路板实现电连接。

然而，现有的晶圆级封装结构需要在待封装芯片上进行刻蚀工艺，增加了待封装芯片的损坏率，而且，由于该封装结构需要刻蚀工艺和薄膜淀积工艺，其工序较为繁琐并且封装成本较高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种影像传感器封装结构，以降低待封装芯片的损坏率。

为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种影像传感器封装结构，包括：

待封装芯片，所述待封装芯片包括相对的第一表面和第二表面，在所述第一表面上设置有感光区以及位于所述感光区周围的第一焊垫；

设置于所述待封装芯片第一表面侧的基板，所述基板包括相对的第三表面和第四表面，所述第三表面上设置有第二焊垫和第三焊垫；所述第二焊垫位于所述第三焊垫的周围；其中，所述待封装芯片的第一表面和所述基板的第三表面相对；所述第一焊垫和所述第三焊垫连接。

可选的，所述基板上设置有导电层，所述导电层与所述第二焊垫和所述第三焊垫电连接，所述导电层由金属布线构成，所述金属布线的线宽和线间距在20-50微米之间。

可选的，所述金属布线的线宽和线间距为30微米。

可选的，所述第一焊垫和/或所述第三焊垫的表面上还形成有焊接凸点。

可选的，所述基板的材质为透明材质。

可选的，所述基板的材质为不透光材质，所述基板上设置有贯穿所述基板的开口，所述开口暴露出所述待封装芯片的感光区。

可选的，所述基板的第四表面上设置有保护层，所述保护层覆盖开口区域。

可选的，所述基板的第四表面上对应所述感光区的位置设置有镜头模组组件。

可选的，所述镜头组件包括透镜和用于支撑所述透镜的透镜支架。

可选的，所述第二焊垫的高度大于所述待封装芯片、所述第一焊垫以及所述第三焊垫的高度之和。

相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的影像传感器封装结构中，待封装芯片上的信号能够通过第一焊垫、第三焊垫以及第二焊垫传输出去，并且设置在基板第三表面上的第二焊垫能够与外部电路板上的焊点电连接，因而，待封装芯片与外部电路板之间可以通过第一焊垫、第三焊垫和第二焊垫实现信号的传输。这种信号传输方式无需对待封装芯片的背面进行刻蚀，形成自待封装芯片背面向待封装芯片内部延伸的刻蚀槽，所以，本实用新型提供的晶圆级影像传感器封装结构，降低了待封装芯片的损坏率。

附图说明

为了清楚地理解本实用新型和现有技术的方案，下面将描述本实用新型和现有技术的技术方案所用到的附图做一简要说明。显而易见地，这些附图仅是本实用新型的部分实施例，本领域技术人员在未付出创造性劳动的前提下，还可以获得其它附图。

图1是现有技术中晶圆级影像传感器封装结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的第一种影像传感器封装结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的第二种影像传感器封装结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的第三种影像传感器封装结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细描述。

正如背景技术部分所述，现有技术中的晶圆级影像传感器的封装结构中，其待封装芯片的损坏率较高。

本实用新型为了解决上述技术问题，提供了一种影像传感器的封装结构，其包括：待封装芯片，所述待封装芯片包括相对的第一表面和第二表面，在所述第一表面上设置有感光区以及位于所述感光区周围的第一焊垫；

设置于所述待封装芯片第一表面侧的基板，所述基板包括相对的第三表面和第四表面，所述第三表面上设置有第二焊垫和第三焊垫；所述第二焊垫位于所述第三焊垫的周围；其中，所述待封装芯片的第一表面和所述基板的第三表面相对；所述第一焊垫和所述第三焊垫连接。

在本实用新型提供的影像传感器封装结构中，待封装芯片上的信号能够通过第一焊垫、第三焊垫以及第二焊垫传输出去，并且设置在基板第三表面上的第二焊垫能够与外部电路板上的焊点电连接，因而，待封装芯片与外部电路板之间可以通过第一焊垫、第三焊垫和第二焊垫实现信号的传输。这种信号传输方式无需对待封装芯片的背面进行刻蚀，形成自待封装芯片背面向待封装芯片内部延伸的刻蚀槽，所以，本实用新型提供的晶圆级影像传感器封装结构，降低了待封装芯片的损坏率。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面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、宽度及深度的三围空间尺寸。

请参考图2。图2是本实用新型实施例提供的一种影像传感器封装结构的剖面结构示意图。如图2所示，该影像传感器封装结构包括：

待封装芯片21，所述待封装芯片21包括相对的第一表面21a和第二表面21b，在所述第一表面21a上设置有感光区211以及形成于所述感光区211周围的第一焊垫212；

设置于所述待封装芯片21第一表面21a侧的基板22，所述基板22包括相对的第三表面22a和第四表面22b，所述第三表面22a上设置有第二焊垫221和第三焊垫222，且所述第二焊垫221位于所述第三焊垫222的外围；其中，所述待封装芯片21的第一表面21a和所述基板22的第三表面22a相对；所述第三焊垫222与所述第一焊垫212连接在一起。

需要说明的是，设置在基板22上的第二焊垫221用于与封装结构外部的电路板30电连接。具体地，电路板30上设置有焊点，第二焊垫221可以与电路板30上的焊点连接，从而实现待封装芯片21与外部电路板30之间的电信号传输。需要进一步说明的是，电路板30不属于本实用新型提供的影像传感器封装结构的部件。

待封装芯片在本实用新型实施例中，待封装芯片21为影像传感器芯片，所述影像传感器可以为互补金属氧化物(CMOS)影像传感器和电子耦合器件(CCD)影像传感器其中的一种。

感光区211可以设置在待封装芯片21第一表面21a的任一位置，通常情况下，感光区211设置在待封装芯片21第一表面21a的中心区域。

待封装芯片21的感光区211内还可以形成有影像传感器单元(图2中未示出)，该影像传感器单元的表面形成有微透镜213。所述微透镜213用于汇集照射到感光区211表面的入射光并传递到图像传感器单元内。

所述感光区211的周围设置有第一焊垫212。所述第一焊垫212的材料为导电材料，其可以为金属材料，如Al、Au和Cu。具体地说，第一焊垫212可以为多个，其可以位于感光区211的至少一个侧边上。作为其中一个示例，第一焊垫212可以位于感光区211的四个侧边上，并且第一焊垫212在待封装芯片21上呈矩形分布，每一侧边上设置有若干个第一焊垫212。需要说明的是，第一焊垫212的数量多少取决于待封装芯片的类型。在其它示例中，第一焊垫212位于感光区211相对的两条侧边上。需要说明的是，由于第一焊垫212可以根据不同种类的芯片形成不同的分布形状，所以，第一焊垫212的分布位置不限制本实用新型的保护范围。

需要说明的是，作为一个完整的待封装芯片，在本实用新型实施例中，待封装芯片21上除了设置有上述所述的感光区211和位于感光区211周围的第一焊垫212之外，还可以在其上设置有用于驱动芯片的驱动单元(图2中未示出)、获取感光区电流的读取单元(图2中未示出)、处理感光区电流的处理单元(图2中未示出)。此外，待封装芯片21上还可以包括其它部件，由于这些部件与本实用新型的实用新型点关系不密切，所以，在此不作详细描述。

在本实用新型实施例中，基板22的材质可以为透明材质，此外，基板22的材质也可以为不透光材质。具体到基板22的材质，其可以与电路板30材质相同。例如基板22可以为塑胶材质或金属铜材质。此外，基板22也可以为玻璃材质。为了使得光能够达到待封装芯片的感光区211，当基板22的材质为不透光材质时，如图2所示，基板22上设置有贯穿所述基板22两表面的开口223。该开口223能够暴露出所述待封装芯片21的感光区211。作为本实用新型的一个具体实施例，开口223的位置可以与所述感光区211的位置相对应。而且，开口223的尺寸可以大于或等于感光区211的尺寸。利用该开口223，光可以直接入射到感光区211表面。在该实施例中，第三焊垫222可以位于开口223的周围，第二焊垫221位于第三焊垫222的外围。

为了能够将待封装芯片21上的电路与外围电路实现电连接，基板22上设置有导电层(图2中未示出)，该导电层可以由金属布线构成。为了减小影像传感器封装结构的尺寸，在本实用新型实施例中，基板22上的金属布线的线宽和线间距较小，例如可以在20-50微米之间，更具体地说，基板22上的金属布线的线宽和线间距为30微米。相较于现有技术中采用的100微米左右的线宽和线间距，本实用新型提供的影像传感器封装结构的尺寸比现有技术中的封装结构缩小2/3左右。因此，本实用新型提供的影像传感器封装结构使得制成的器件更加小型化。

需要说明的是，基板22的尺寸通常大于待封装芯片21的尺寸，并且在本实用新型实施例提供的影像传感器封装结构中，第二焊垫221位于所述待封装芯片21的外围。如此，当第二焊垫221与电路板30连接在一起后，就将待封装芯片21包裹在电路板30和基板22之间，如此，待封装芯片就被包裹在基板22和电路板30之间，因此，基板22和电路板30能够形成对待封装芯片的保护，如此可以避免待封装芯片21的断裂。

作为示例，第二焊垫221可以为金属焊球。该第二焊垫221的材料可以采用本领域惯用的金属焊接材料，如金属锡。需要说明的是，第二焊垫221可以在多个，其在基板22上可以呈矩形分布，也可以呈两条相互平行的直线形分布。

在本实用新型实施例中，第三焊垫222可以为金属凸块。其金属材料可以为Al、Au或Cu。需要说明的是，第三焊垫222在基板上的位置与所述第一焊垫212在待封装芯片上的位置相对应。当第一焊垫212在待封装芯片21上呈矩形分布时，第三焊垫222在基板22上也呈矩形分布。并且，第三焊垫222的数量与第一焊垫212的数量相同。

需要说明的是，而且为了实现与待封装芯片21上的第一焊垫212的焊接，该第三焊垫222的表面上可以形成有焊接凸点224。该焊接凸点224用于与第一焊垫212的结合，从而将第一焊垫212和第二焊垫222焊接在一起，进而将基板22和待封装芯片21的封装在一起。

在本实用新型实施例中，用于形成焊接凸点224的材料与第一焊垫212的材料和两者的连接工艺相关。当第一焊垫212的材料为Al时，所述焊接凸点224的材料为Au，连接工艺为超声热压方式；当所述第一焊垫212的材料为Au时，所述焊接凸点224的材料为Sn，连接工艺为共晶键合方式。

作为本实用新型实施例的变型，焊接凸点也可以形成在第一焊垫212的表面上，此时，第三焊垫222表面上可以不形成有焊接凸点，此时，通过形成在第一焊垫212表面上的焊接凸点将第一焊垫212和第三焊垫222焊接在一起。形成于第一焊垫212表面上的焊接凸点与材料与第三焊垫222的材料和两者的连接工艺相关。当第三焊垫222的材料为Al时，所述焊接凸点224的材料为Au，连接工艺为超声热压方式；当所述第三焊垫222的材料为Au时，所述焊接凸点224的材料为Sn，连接工艺为共晶键合方式。

在本实用新型实施例中，电路板30可以为硬性印刷电路板PCB板也可以为柔性电路板FPC。需要说明的是，电路板30上设置有很多焊点，设置在所述基板22上的第二焊垫221与电路板30上的焊点连接，从而将封装后的待封装芯片21和基板22与电路板30连接在一起。

需要说明的是，在该影像传感器封装结构中，待封装芯片21与电路板30之间通过第一焊垫212、焊接凸点224、第三焊垫222、导电层以及第二焊垫221传送电信号。这种信号传输方式无需对待封装芯片的背面进行刻蚀，形成自待封装芯片背面向待封装芯片内部延伸的刻蚀槽，所以，本实用新型提供的晶圆级影像传感器封装结构，降低了待封装芯片的损坏率。

在本实用新型实施例中，设置于待封装芯片21上的第一焊垫212通常为由第一表面21a凸出的焊垫，设置于基板22上的第三焊垫222为由第三表面22a凸出的焊垫。另外，为了使得电路板30能够保护封装新片21的第二表面，电路板30与基板22之间的距离应不小于第一焊垫212、第三焊垫222、待封装芯片21以及电路板30上的焊点的高度之和。如此，在本实用新型实施例中，第二焊垫221的高度和电路板30上的焊点的高度之和不小于待封装芯片21、所述第一焊垫212以及所述第三焊垫222的高度之和。而且，第二焊垫221的高度与所述待封装芯片21、所述第一焊垫212以及所述第三焊垫222的高度之和相比，其差值不小于100微米。

作为本实用新型的可选实施例，为了防止感光区被外界污染，如图2所示，在基板22的第四表面上还设置有用于保护感光区211的保护层23。该保护层23可以为塑料薄膜或玻璃层。需要说明的是，当基板22上设置有开口223时，该保护层23还覆盖该开口223表面区域。

需要说明的是，当保护层23为透明材料层时，在后续组装镜头模组组件时，可以直接在该保护层23上组装，也可以将该保护层23去除，在基板22的第四表面上组装镜头模组组件。但是，当保护层23为不透明材料层时，在后续组装镜头模组组件之前，需要先去除该不透明材料层，在基板22的第四表面上对应感光区的位置组装镜头模组组件。

此外，需要说明的是，当开口223上方不覆盖有保护层23时，形成的图像传感器不会出现色差或鬼影等光学现象，所以，在后续组装镜头模组组件时，最好去除掉保护层或玻璃层，这样有利于提高影像传感器的影像质量。

需要说明的是，图2所示的影像传感器封装结构中，其基板22为不透明基板。作为本实用新型的另一实施例，基板22也可以采用透明基板，如采用玻璃基板。当基板22为透明基板时，由于光能透过透明基板到达感光区211，所以，此时，在基板上可以不设置有开口。该影像传感器封装结构示意图如图3所示。

图3所示的影像传感器封装结构与图2所示的影像传感器封装结构基本相同，其不同之处仅在于图3所示的基板22’为透明基板，其上未设置有与感光区221对应的开口。在图3中，22’a和22’b分别表示基板22’的第三表面和第四表面。221’表示设置在所述基板22’第三表面上的第二焊垫,222’表示设置在所述基板22’第三表面上的第三焊垫，224’表示设置在所述第三焊垫222’上的焊接凸点224’。

需要说明的是，作为本实用新型实施例的扩展，也可以在透明基板上设置有开口，此时影像传感器封装结构与图2所示的结构相同。

需要说明的是，图2和图3所示的影像传感器封装结构，在基板22的第四表面上不设置有镜头模组组件。为了制作成影像器件，需要在制作影像器件时将镜头模组组件安装在基板22的第四表面上对应所述感光区的位置。

作为本实用新型的另一实施例，还可以在图2和图3所示的影像传感器封装结构中，在其基板的第四表面上对应所述感光区的位置设置有镜头模组组件，如此可以免去后续组装镜头模组组件的过程。具体参见图4。

需要说明的是，图4是在图2所示的影像传感器封装结构的基础上进行的改进，图4所示的影像传感器封装结构与图2所示的影像传感器封装结构有诸多相似之处，为了简要起见，在此仅着重描述其不同之处，其相似之处请参见图2的相关描述。

如图4所示的影像传感器封装结构，除了具有图2所示的各个部件以外，还包括：

设置在所述基板22第四表面上对应所述感光区的位置的镜头模组组件40，所述镜头模组组件40包括透镜41和用于支撑透镜41的透镜支架42。其中，透镜41的位置与所述开口223的位置相对应，且透镜41的尺寸大于或等于开口223的尺寸，使得外界光能透过透镜照射到影像传感器的感光区211表面。若基板22为透明基板且其上不设置有开口时，此时透镜41的尺寸大于或等于感光区211的尺寸。

需要说明的是，图4所示的影像传感器封装结构中不包括图2所示的保护层23。作为本实用新型实施例的扩展，当设置在基板第四表面上方的保护层为透明材料层时，也可以直接在该保护层的上方形成镜头模组组件40，在此不再详细描述。

在其它实施例中，在基板22的第四表面上还可以具有其它器件，如电阻、电感、电容、集成电路块或光学组件等，具体器件类型可根据基板和待封装芯片的类型进行选择。

另外，当透镜41的尺寸大于开口的尺寸时，透镜支架42和开口边缘有一定的横向距离，且所述基板22与透镜41之间有一定的纵向距离，因此，在透镜支架42和基板22之间的基板22第四表面上可以形成其它器件，该其它器件能够在透镜支架42和基板22之间形成高密度堆叠结构，从而有利于器件的小型化。此外，在透镜41和开口223之间还可以形成光学组件，例如偏振镜、红外线滤镜等，用于提高图像传感器的成像质量。

以上为本实用新型实施例提供的影像传感器封装结构的具体实施方式。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种影像传感器封装结构，其特征在于，包括：

待封装芯片，所述待封装芯片包括相对的第一表面和第二表面，在所述第一表面上设置有感光区以及位于所述感光区周围的第一焊垫；

设置于所述待封装芯片第一表面侧的基板，所述基板包括相对的第三表面和第四表面，所述第三表面上设置有第二焊垫和第三焊垫；所述第二焊垫位于所述第三焊垫的周围；其中，所述待封装芯片的第一表面和所述基板的第三表面相对；所述第一焊垫和所述第三焊垫连接。

2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述基板上设置有导电层，所述导电层与所述第二焊垫和所述第三焊垫电连接，所述导电层由金属布线构成，所述金属布线的线宽和线间距在20-50微米之间。

3.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述金属布线的线宽和线间距为30微米。

4.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述第一焊垫和/或所述第三焊垫的表面上还形成有焊接凸点。

5.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述基板的材质为透明材质。

6.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述基板的材质为不透光材质，所述基板上设置有贯穿所述基板的开口，所述开口暴露出所述待封装芯片的感光区。

7.根据权利要求6所述的封装结构，其特征在于，所述基板的第四表面上设置有保护层，所述保护层覆盖开口区域。

8.根据权利要求1-7任一项所述的封装结构，其特征在于，所述基板的第四表面上对应所述感光区的位置设置有镜头模组组件。

9.根据权利要求8所述的封装结构，其特征在于，所述镜头组件包括透镜和用于支撑所述透镜的透镜支架。

10.根据权利要求1-7任一项所述的封装结构，其特征在于，所述第二焊垫的高度大于所述待封装芯片、所述第一焊垫以及所述第三焊垫的高度之和。