CN206163474U - 图像传感器模组 - Google Patents

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Abstract

本实用新型实施例公开了一种图像传感器模组，包括：图像传感芯片和至少一个辅助芯片，所述图像传感芯片和所述至少一个辅助芯片由塑封材料封装为一个芯片封装体，所述图像传感芯片和所述至少一个辅助芯片的电路面朝向同一个方向；所述图像传感芯片包括图像传感单元，以及设置在所述图像传感单元入光面上方的封装玻璃，所述芯片封装体正面形成与所述封装玻璃对应的通光孔，所述芯片封装体的背面形成有与所述图像传感芯片的焊垫和所述至少一个辅助芯片的焊垫电连接的重布线图形，所述重布线图形上形成有多个凸点；镜头支架，安装在所述芯片封装体的正面，且所述镜头支架上固定有镜头组。本实用新型提高了图像传感器模组的可靠性，降低了布线难度。

Description

图像传感器模组
技术领域
本实用新型涉及传感器领域，具体涉及一种图像传感器模组。
背景技术
图像传感芯片是一种能够感受外部光线并将其转换成电信号的半导体器件。在图像传感芯片制作完成后，首先对图像传感芯片进行一系列封装工艺，然后安装镜座支架和镜头，形成一个图像传感器模组。图像传感器模组主要用于智能手机、平板电脑、数码相机、汽车行驶记录仪和儿童玩具等电子设备。
现有的图像传感芯片封装方法主要为COB(Chip On Board)封装，将裸芯片用导电或非导电胶贴附在互联基板上，然后进行引线键合实现其电气连接。现有技术的图像传感器封装方法只是将单个图像传感芯片封装，而图像传感器模组还包括很多外围辅助芯片，诸如图像处理芯片、中央处理芯片和驱动芯片等，这些芯片需要贴附在软硬结合板上，但是这样的结构存在以下缺点：
软硬结合板有一定的柔性，因此，软硬结合板在发生弯折和碰撞时，贴附在其上的元器件容易焊垫断裂，使得图像传感器模组的可靠性降低；而且，软硬结合板要贴附外围辅助芯片，势必会增加软硬结合板的层数，布线难度也会增加。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提出一种图像传感器模组，以解决现有图像传感器模组存在的问题，提高图像传感器模组的可靠性，降低布线难度。
本实用新型实施例提供了一种图像传感器模组，包括：
图像传感芯片和至少一个辅助芯片，图像传感芯片和至少一个辅助芯片由塑封材料封装为一个芯片封装体，而且，图像传感芯片和至少一个辅助芯片的电路面朝向同一个方向；
图像传感芯片包括图像传感单元，以及设置在该图像传感单元入光面上方的封装玻璃，上述芯片封装体正面形成与封装玻璃对应的通光孔，其背面形成有与图像传感芯片的焊垫和至少一个辅助芯片的焊垫电连接的重布线图形，该重布线图形上形成有多个凸点；
镜头支架，安装在上述芯片封装体的正面，且该镜头支架上固定有镜头组，镜头组包括至少一个光学膜片。
示例性地，上述塑封材料覆盖封装玻璃的入光面边缘，以形成通光孔。
示例性地，该图像传感器模组，还包括软硬结合板，软硬结合板包括导电线路层，以及设置在该软硬结合板正面上的多个焊垫，该多个焊垫分别与芯片封装体背面的重布线图形上的多个凸点电连接。
示例性地，软硬结合板背面设置有补强钢板。
示例性地，封装玻璃为红外滤光玻璃；
或者，镜头组中的至少一个光学膜片为红外滤光光学膜片；
或者，镜头组与封装玻璃之间设置有红外滤光光学膜片，该红外滤光光学膜片固定在镜头支架上。
示例性地，辅助芯片包括图像处理芯片、中央处理芯片、镜头组驱动芯片和被动元器件中的一种或几种。
示例性地，图像传感单元与封装玻璃由胶水键合为一体。
本实用新型实施例提供了一种图像传感器模组，该图像传感器模组通过将图像传感芯片和至少一个辅助芯片封装为一个芯片封装体，实现了图像传感芯片和至少一个辅助芯片的系统级封装，有效避免了辅助芯片的焊垫断裂，提高了图像传感模组的可靠性，同时减少了辅助芯片的布线层数，降低了布线难度。
附图说明
图1为本实用新型实施例一提供的图像传感器模组的结构示意图；
图2为本实用新型实施例二提供的图像传感器模组的结构示意图；
图3为本实用新型实施例三提供的图像传感器模组的制作方法流程图；
图4a至图4r为本实用新型实施例四提供的图像传感芯片制作方法工序步骤图；
图5a至图5l为本实用新型实施例四提供的芯片封装体制作方法的工序步骤图；
图6a至图6d为本实用新型实施例四提供的图像传感器模组的组装工序步骤图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。
实施例一
图1为本实用新型实施例一提供的图像传感器模组的结构示意图。本实用新型实施例提供的图像传感器模组可以应用于智能手机、平板电脑、数码相机、汽车行驶记录仪和儿童玩具等电子设备。
如图1所示，本实施例提供的图像传感器模组，包括：
图像传感芯片110和至少一个辅助芯片120，图像传感芯片110和至少一个辅助芯片120由塑封材料101封装为一个芯片封装体100，而且，图像传感芯片110和至少一个辅助芯片120的电路面朝向同一个方向；
图像传感芯片110包括图像传感单元111，以及设置在该图像传感单元111入光面上方的封装玻璃112，上述芯片封装体100正面形成与封装玻璃112对应的通光孔102，其背面形成有与图像传感芯片110的焊垫和至少一个辅助芯片120的焊垫电连接的重布线图形，该重布线图形上形成有多个凸点103；
镜头支架130，安装在上述芯片封装体100的正面，且该镜头支架130上固定有镜头组140，镜头组140包括至少一个光学膜片141。
光学膜片141可以是玻璃片，或者树脂塑料片。
塑封是以塑料代替金属、玻璃、陶瓷等包封电子元件的一种技术，与现有技术相比，本实用新型实施例一提供的图像传感器模组中，图像传感芯片110和至少一个辅助芯片120由塑封材料101封装为一个芯片封装体100，避免了现有技术中，图像传感器模组在受到外部作用力时，其外围的辅助芯片发生焊垫断裂的情况。
可选地，塑封材料可以是环氧塑封料，本实施例提供的图像传感器模组通过塑封工艺将图像传感芯片110和至少一个辅助芯片120封装为一个芯片封装体100，实现系统级封装，其中，芯片封装体100内的图像传感芯片110和至少一个辅助芯片120是以二维方式平铺，其电路面朝向同一方向。优选地，图像传感芯片110和至少一个辅助芯片120的电路面的焊垫可以在同一平面上，这样的结构有利于在芯片封装体100的背面进行重布线工艺。由于至少一个辅助芯片120被塑封在芯片封装体100中，与图像传感芯片110同时进行重布线，因此减少了布线层数，降低了布线难度。
可选地，如果辅助芯片120贴装过多，在芯片封装体100的一面放不下时，还可以在塑封层中开通孔，并在通孔中填充金属，然后在芯片封装体100的另一面贴装辅助芯片120。
本实用新型实施例一提供的图像传感器模组中，图像传感芯片110包括图像传感单元111，以及设置在该图像传感单元111入光面上方的封装玻璃112，其中，芯片封装体100正面形成与封装玻璃对应的通光孔102。示例性地，该通光孔102由塑封材料101覆盖在封装玻璃112的入光面边缘形成，使得外部光线透过封装玻璃112照射在图像传感单元111上。
可选地，在封装玻璃112的入光面边缘与塑封材料101接触处形成嵌合结构，使得塑封层牢牢抓住封装玻璃112，提高图像传感器模组的机械可靠性。
本实用新型实施例一提供了一种图像传感器模组，该图像传感器模组通过将图像传感芯片和至少一个辅助芯片封装为一个芯片封装体，实现了图像传感芯片和至少一个辅助芯片的系统级封装，有效避免了辅助芯片的焊垫断裂，提高了图像传感模组的可靠性，同时减少了辅助芯片的布线层数，降低了布线难度。
实施例二
图2为本实用新型实施例二提供的图像传感器模组的结构示意图。如图2所示，进一步地，本实施例提供的图像传感器模组还包括软硬结合板150，其中，软硬结合板150包括导电线路层，以及设置在该软硬结合板150正面上的多个焊垫，多个焊垫分别与芯片封装体100背面的重布线图形上的多个凸点103电连接。
软硬结合板，即柔性线路板(FPC)与硬性线路板(PCB)，经过压合等工序，按相关工艺要求组合在一起，形成的具有FPC特性与PCB特性的线路板。本实用新型实施例二提供的图像传感器模组贴附在软硬结合板150上，软硬结合板150既有一定的挠性区域，也有一定的刚性区域，有助于节省图像传感器模组内部空间，提高图像传感器模组性能。
可选地，软硬结合板150背面设置有补强钢板160。
为了过滤红外光，提高图像传感器的成像品质，一般在图像传感器模组中设置红外滤光光学膜片。红外滤光光学膜片在图像传感器模组中的位置不做限定，可选地，镜头组140与封装玻璃112之间设置有红外滤光光学膜片170，该红外滤光光学膜片170固定在镜头支架130上。
可选地，封装玻璃112为红外滤光玻璃，或者，镜头组140中的至少一个光学膜片141为红外滤光光学膜片。
可选地，本实用新型实施例中的辅助芯片120可以包括图像处理芯片、中央处理芯片、镜头组驱动芯片和被动元器件中的一种或几种，其中，被动器件包括电容、电阻和电感等。
可选地，图像传感单元111与封装玻璃112由胶水键合为一体。
可选地，封装玻璃112上形成有围坝，用以和图像传感单元111压合时形成空腔。
本实用新型实施例二提供了一种图像传感器模组，该图像传感器模组通过将图像传感芯片和至少一个辅助芯片封装为一个芯片封装体，并贴附在软硬结合板上，节省了图像传感器模组内部空间，实现了图像传感芯片和至少一个辅助芯片的系统级封装，有效避免了辅助芯片的焊垫断裂，提高了图像传感模组的可靠性，同时减少了辅助芯片的布线层数，降低了布线难度。
实施例三
图3为本实用新型实施例三提供的图像传感器模组的制作方法流程图。本实施例提供一种图像传感器模组的制作方法，包括：
S110、将图像传感芯片和至少一个辅助芯片由塑封材料封装为一个芯片封装体，其中图像传感芯片包括图像传感单元，以及设置在该图像传感单元入光面上方的封装玻璃，在芯片封装体正面形成与封装玻璃对应的通光孔；
S120、在芯片封装体的背面形成与图像传感芯片的焊垫和至少一个辅助芯片的焊垫电连接的重布线图形，该重布线图形上形成有多个凸点；
S130、在芯片封装体的正面安装镜头支架，该镜头支架上固定有镜头组，镜头组包括至少一个光学膜片。
示例性地，该图像传感器模组的制作方法，还包括：
S140、提供软硬结合板，该软硬结合板包括导电线路层，以及设置在软硬结合板正面上的多个焊垫，将软硬结合板的多个焊垫分别与芯片封装体背面的重布线图形上的多个凸点电连接。
本实用新型实施例三提供了一种图像传感器模组的制作方法，通过将图像传感芯片和至少一个辅助芯片封装为一个芯片封装体，并贴附在软硬结合板上，节省了图像传感器模组内部空间，实现了图像传感芯片和至少一个辅助芯片的系统级封装，有效避免了辅助芯片的焊垫断裂，提高了图像传感模组的可靠性，同时减少了辅助芯片的布线层数，降低了布线难度。
实施例四
在上述实施例的基础上，本实用新型实施例四提供的图像传感器的制作方法可以包括三个部分，第一部分：制作图像传感芯片。
图4a至图4r为本实用新型实施例四提供的图像传感芯片制作方法工序步骤图。如图4a所示，提供图像传感晶圆，该图像传感晶圆包括多个图像传感单元111，即图像传感晶圆上的小格子，每个图像传感单元111都完全相同。为了下文表述方便，取其中两个进行剖面图文介绍。
如图4b所示，提供封装玻璃112，为了作图方便，图4b中的虚线表示对称。
可选地，封装玻璃112可以为普通玻璃，也可以为红外滤光玻璃，红外滤光玻璃的作用是过滤红外光，提高图像传感器的成像品质。
如图4c所示，在封装玻璃112上形成围坝113，用以和图像传感单元111压合时形成空腔。
如图4d所示，将封装玻璃112和图像传感单元111键合为一体，可选地，该封装玻璃112和图像传感单元111由胶水键合为一体。
如图4e所示，在图像传感单元111背面进行减薄，以便使产品厚度降低，同时减低硅通孔工艺的难度和时间。
如图4f和图4g所示，其中图4g为图4f圆圈处的局部放大图，在图像传感单元111背面制作硅通孔114，可选地，采用干法蚀刻工艺制作硅通孔114。在该硅通孔114底部暴露出晶圆焊盘115。
如图4h和图4i所示，其中图4i为图4g圆圈处的局部放大图，在图像传感单元111背面沉积绝缘层116，用以将后续工艺与硅通孔114电绝缘开。可选地，采用喷涂工艺沉积绝缘层116。
如图4j和图4k所示，其中图4k为图4j圆圈处的局部放大图，将硅通孔114底部的晶圆焊盘115的金属层暴露出来，可选地，采用激光钻孔技术。
如图4l和图4m所示，其中图4m为图4l圆圈处的局部放大图，在绝缘层116上沉积金属层117，用于连接晶圆焊盘115。并对金属层117进行增厚，使其达到需求的厚度。可选地，通过磁控溅射、蒸镀等方式沉积种子层金属，并在种子层金属上电镀金属，以实现金属增厚。
如图4n和图4o所示，其中图4o为图4n圆圈处的局部放大图，在金属层117上涂布光刻胶118进行光刻工艺。可选地，通过涂布工艺旋涂光刻胶118，并进行曝光显影，将需要保留的金属层117用光刻胶118覆盖起来。
如图4p和图4q所示，其中图4q为图4p圆圈处的局部放大图，通过蚀刻工艺去除多余的金属层，以形成图像传感单元111的焊垫117a，并去除光刻胶。
如图4r所示，以图像传感单元111为单位切割图像传感晶圆获得独立的图像传感芯片110。优选地，采用机械刀片或者激光方式进行切割。
第二部分：将图像传感芯片与辅助芯片封装为一个芯片封装体。
图5a至图5l为本实用新型实施例四提供的芯片封装体制作方法的工序步骤图。
如图5a所示，提供支撑基板104、图像传感芯片110和至少一个辅助芯片120，将图像传感芯片110和至少一个辅助芯片120贴附到支撑基板上104。
优选地，支撑基板104上铺设有临时键合材料105，用以贴附图像传感芯片110和至少一个辅助芯片120。而且，临时键合材料105可以通过激光、UV光、机械、或者加热方式使支撑基板104分离开来。
如图5b所示，利用塑封材料101将图像传感芯片110和至少一个辅助芯片120塑封为一个芯片封装体100，实现系统级封装，并在芯片封装体100的正面形成通光孔102。
如图5c所示，优选地，如果辅助芯片120贴装过多，在芯片封装体100的一面放不下时，还可以在塑封层中开通孔106，并在通孔106中填充金属，然后在芯片封装体100的另一面贴装辅助芯片120。
如图5d所示，剥离支撑基板104。优选地，通过激光、UV光或者机械方式对支撑基板104进行剥离，并对临时键合材料予以清洗。
在芯片封装体100的背面制作重布线图形，包括：
如图5e和图5f所示，其中图5f为图5e圆圈处的局部放大图，在芯片封装体100的背面沉积金属层107，并进行金属增厚。优选地，通过磁控溅射或者蒸镀方式在芯片封装体100的背面沉积种子层金属，然后在种子层金属上电镀金属，使金属层达到需求的厚度。
如图5g所示，在金属层107表面涂布光刻胶108，通过曝光显影，把需要保留的金属层107用光刻胶108覆盖起来。
如图5h和图5i所示，其中图5i为图5h圆圈处的局部放大图，去除多余的金属层，可选地，采用湿法蚀刻进行去除，并去除光刻胶，以形成芯片封装体100的焊垫107a，构成重布线图形。
如图5j和图5k所示，其中图5k为图5j圆圈处的局部放大图，在重布线图形表面进行镍金处理，并包封绝缘阻焊层109，通过曝光显影暴露出需要植球的焊垫107a。
如图5l所示，在焊垫107a表面制作锡球，形成重布线图形的多个凸点103。
第三部分：图像传感器模组的组装
图6a至图6d为本实用新型实施例四提供的图像传感器模组的组装工序步骤图。
如图6a和图6b所示，将封装好的芯片封装体100贴至软硬结合板150上，其中，该软硬结合板150可以带补强钢板160，或者不带补强钢板160。
如图6c和图6d所示，在芯片封装体100的正面安装镜头支架130，其中，镜头支架130上固定有镜头组140，该镜头组140包括至少一个光学膜片。优选地，如果前述步骤中封装玻璃112没有采用红外滤光玻璃，则在镜头支架130上组装红外滤光光学膜片170。图像传感器模组组装完成后，可以实现拍照摄像功能。
本实用新型实施例四提供了一种图像传感器模组的制作方法，通过将图像传感芯片和至少一个辅助芯片封装为一个芯片封装体，实现了图像传感芯片和至少一个辅助芯片的系统级封装，有效避免了辅助芯片的焊垫断裂，提高了图像传感模组的可靠性，同时减少了辅助芯片的布线层数，降低了布线难度。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种图像传感器模组，其特征在于，包括：
图像传感芯片和至少一个辅助芯片，所述图像传感芯片和所述至少一个辅助芯片由塑封材料封装为一个芯片封装体，所述图像传感芯片和所述至少一个辅助芯片的电路面朝向同一个方向；
所述图像传感芯片包括图像传感单元，以及设置在所述图像传感单元入光面上方的封装玻璃，所述芯片封装体正面形成与所述封装玻璃对应的通光孔，所述芯片封装体的背面形成有与所述图像传感芯片的焊垫和所述至少一个辅助芯片的焊垫电连接的重布线图形，所述重布线图形上形成有多个凸点；
镜头支架，安装在所述芯片封装体的正面，且所述镜头支架上固定有镜头组，所述镜头组包括至少一个光学膜片。
2.根据权利要求1所述的图像传感器模组，其特征在于，所述塑封材料覆盖所述封装玻璃的入光面边缘，以形成所述通光孔。
3.根据权利要求1所述的图像传感器模组，其特征在于，还包括软硬结合板，所述软硬结合板包括导电线路层，以及设置在所述软硬结合板正面上的多个焊垫，所述多个焊垫分别与所述芯片封装体背面的重布线图形上的多个凸点电连接。
4.根据权利要求3所述的图像传感器模组，其特征在于，所述软硬结合板背面设置有补强钢板。
5.根据权利要求1所述的图像传感器模组，其特征在于，所述封装玻璃为红外滤光玻璃；
或者，所述镜头组中的至少一个光学膜片为红外滤光光学膜片；
或者，所述镜头组与所述封装玻璃之间设置有红外滤光光学膜片，所述红外滤光光学膜片固定在所述镜头支架上。
6.根据权利要求1-5任一所述的图像传感器模组，其特征在于，所述辅助芯片包括图像处理芯片、中央处理芯片、镜头组驱动芯片和被动元器件中的一种或几种。
7.根据权利要求1-5任一所述的图像传感器模组，其特征在于，所述图像传感单元与所述封装玻璃由胶水键合为一体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106206485A (zh) * 2016-09-20 2016-12-07 苏州科阳光电科技有限公司 图像传感器模组及其制作方法
CN107301392A (zh) * 2017-06-20 2017-10-27 华天科技（昆山）电子有限公司 晶圆级图像采集装置

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