DE10122721A1 - Stapelanordnung für einen Bildsensorbaustein - Google Patents

Stapelanordnung für einen Bildsensorbaustein

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Li Huan Chen
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Jichen Wu
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Abstract

Stapelanordnung für einen Bildsensorbaustein zum elektrischen Anschluß an eine Leiterplatte (20), bestehend aus einem ersten Substrat (10), einem zweiten Substrat (20), einer integrieten Schaltung (30), einem Bildsensorchip (34) und einer transparenten Schicht (40). Das zweite Substrat ist auf dem ersten Substrat so angeordnet, daß zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat ein Hohlraum (28) gebildet wird. Die integrierte Schaltung ist innerhalb des Hohlraums montiert und elektrisch mit dem ersten Substrat verbunden. Ein Bildsensorchip ist auf dem zweiten Substrat angeordnet. Eine transparente Schicht bedeckt den Bildsensorchip, wobei der Bildsensorchip Bildsignale durch die transparente Schicht empfängt und diese in elektrische Signale umwandelt, die an das erste Substrat weitergeleitet werden. DOLLAR A So können der Bildsensorchip (34) und die integrierte Schaltung (30) gemeinsam zu einem Bildsensorbaustein gekapselt werden.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Stapelanordnung für einen Bildsensor, insbesondere einen Aufbau, bei dem integrierte Schaltungen und Bildsensorchips, die jeweils verschiedene Funktionen haben, zusammen in einem Gehäusebaustein untergebracht werden, um die Anzahl der Bausteinsubstrate zu reduzieren und die integrierten Schaltungen und Bildsensorchips, die jeweils verschiedene Funktionen aufweisen, gemeinsam zu kapseln.
Stand der Technik
Ein gebräuchlicher Sensor wird verwendet für das Ermitteln von Signalen, dies können z. B. optische oder Audiosignale sein. Der bei dieser Erfindung beschriebene Sensor wird zum Empfangen von Bildsignalen und für das Umwandeln dieser Bildsignale in elektrische Signale, die an eine Leiterplatte weitergegeben werden, verwendet.
Ein gebräuchlicher Bildsensor wird verwendet für das Empfangen von Bildsignalen und für die Umwandlung dieser Bildsignale in elektrische Signale, die an eine Leiterplatte weitergegeben werden. Der Bildsensor ist dabei elektrisch an andere integrierte Schaltungen angeschlossen, um eine Vielzahl verschiedener Funktionen zu erfüllen. Zum Beispiel kann der Bildsensor elektrisch an einen digitalen Signalprozessor angeschlossen sein, der die Signale, die vom Bildsensor erzeugt werden, verarbeitet. Weiterhin kann der Bildsensor auch elektrisch angeschlossen sein an einen Mikroprozessor, an einen Zentralprozessor oder ähnliches, um eine Vielzahl verschiedener Funktionen zu erfüllen.
Weil allerdings konventionelle Bildsensoren gekapselt sind, müssen die mit den Bildsensoren zusammenwirkenden integrierten Schaltungen getrennt von den Bildsensoren gekapselt werden. Dabei werden der Bildsensor bzw. die Signalverarbeitungsbausteine elektrisch durch eine Vielzahl von Drahtverbindungen kontaktiert. Dann werden der gekapselte Bildsensor und die verschiedenen Signalverarbeitungsbausteine elektrisch auf der Leiterplatte miteinander verbunden.
Deshalb müssen bei der getrennten Kapselung der einzelnen Signalverarbeitungsbausteine und des Bildsensors eine Vielzahl von Substraten und Gehäusen verwendet werden, wodurch die Herstellkosten steigen. Weiterhin ist die auf der Leiterplatte benötigte Fläche größer, wenn die verschiedenen Signalverarbeitungsbausteine getrennt auf die Leiterplatte montiert werden, deshalb können die Endprodukte nicht klein, flach und leicht gemacht werden.
Um die oben erwähnten Probleme zu lösen, stellt die Erfindung eine Stapelanordnung für einen Bildsensor zur Verfügung, der die Nachteile des konventionellen Bildsensors vermeidet.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Stapelanordnung für einen Bildsensor zur Verfügung zu stellen, mit dem die Anzahl der gekapselten Bauelemente reduziert wird und bei der die Kosten für die Kapselung verringert werden.
Es ist deshalb eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Stapelanordnung für einen Bildsensor zur Verfügung zu stellen, bei der das Herstellverfahren vereinfacht und erleichtert wird.
Es ist deshalb eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung, eine Stapelanordnung für einen Bildsensor zur Verfügung zu stellen, bei der die insgesamt für die Bildsensor-Funktionen benötigte Fläche reduziert wird.
Es ist deshalb darüber hinaus eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Stapelanordnung für einen Bildsensor zur Verfügung zu stellen, bei der die Kosten für die Kapselung und die Testkosten für die Bildsensorfunktionen reduziert sind.
Entsprechend einer Ausführung der Erfindung besteht eine Stapelanordnung für einen Bildsensor für den elektrischen Anschluß an eine Leiterplatte aus einem ersten Substrat, einem zweiten Substrat, einer integrierten Schaltung, einem Bildsensorchip und einer transparenten Schicht. Das erste Substrat weist eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche, gegenüber der ersten Oberfläche, auf. Die erste Oberfläche des ersten Substrats trägt die Signaleingangsanschlüsse. Die zweite Oberfläche des ersten Substrats trägt die Signalausgangsanschlüsse zur elektrischen Verbindung des Substrats mit der Leiterplatte. Das zweite Substrat hat eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche gegenüber der oberen Oberfläche. Die untere Oberfläche des zweiten Substrats ist so an die erste Oberfläche des ersten Substrats herangeführt, daß zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat ein Hohlraum gebildet wird. Die integrierte Schaltung ist auf der ersten Oberfläche des ersten Substrats montiert und in dem Hohlraum angeordnet und elektrisch mit den Signaleingangsanschlüssen auf der ersten Oberfläche des Substrats verbunden. Der Bildsensorchip ist auf der oberen Oberfläche des zweiten Substrats angeordnet. Die transparente Schicht bedeckt den Bildsensorchip. Der Bildsensorchip empfängt Bildsignale durch die transparente Schicht und wandelt diese Bildsignale in elektrische Signale um, die an das erste Substrat weitergeleitet werden.
Auf diese Weise können der Bildsensorchip des Bildsensorbausteins und die integrierte Schaltung gemeinsam gekapselt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Stapelanordnung für einen Bildsensor entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Stapelanordnung für einen Bildsensor entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Stapelanordnung für einen Bildsensor entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Stapelanordnung für einen Bildsensor entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert.
Wie in Fig. 1 gezeigt, weist die Stapelanordnung für den Bildsensor ein erstes Substrat 10, ein zweites Substrat 22, eine integrierte Schaltung 30, einen Bildsensorchip 34, ein Abstandselement 38 und eine transparente Schicht 40 auf.
Das erste Substrat 10 weist eine erste Oberfläche 12 und eine zweite Oberfläche 14 gegenüber der ersten Oberfläche 12 auf. Die erste Oberfläche 12 des ersten Substrats 10 ist mit Signaleingangsanschlüssen 16 versehen. Die zweite Oberfläche 14 des ersten Substrats 10 ist mit Signalausgang­ anschlüssen 18 ausgestattet, dies können metallische Kugeln sein, die in einem Kugelrasterfeld angeordnet sind, um den elektrischen Anschluß an die Leiterplatte 20 zur Übertragung der Signale vom Substrat 10 an die Leiterplatte 20 herzustellen.
Das zweite Substrat 22 hat eine obere Oberfläche 24 und eine untere Oberfläche 26 gegenüber der oberen Oberfläche 24. Die untere Oberfläche 24 des zweiten Substrat 22 ist so an die erste Oberfläche 12 des ersten Substrats 10 angefügt, daß zwischen dem ersten Substrat 10 und dem zweiten Substrat 22 ein Hohlraum 28 gebildet wird. Die beiden Oberflächen können dabei z. B. miteinander verklebt oder aneinander anhaftend ausgebildet sein.
Die integrierte Schaltung 30 kann ein Signalprozessorbaustein, wie z. B. ein digitaler Signalprozessor, ein Mikroprozessor, ein Zentralprozessor (CPU) oder ähnliches sein. Diese ist auf der ersten Oberfläche 12 des ersten Substrats 10 und innerhalb des Hohlraums angeordnet. Die integrierte Schaltung 30 ist elektrisch mit einer Vielzahl von Drähten 32 mit den Signaleingangsanschlüssen 16 auf der ersten Oberfläche 12 des Substrats 10 mittels Drahtbonden verbunden. Damit ist die integrierte Schaltung 30 elektrisch mit dem ersten Substrat 10 verbunden. Wenn die integrierte Schaltung 30 ein digitaler Signalprozessor ist, können die Signale vom Bildsensorchip 34 zunächst verarbeitet und dann an die Leiterplatte 20 übertragen werden.
Der Bildsensorchip 34 ist auf der oberen Oberfläche 24 des zweiten Substrats 22 angeordnet und elektrisch an die Signaleingangsanschlüsse 16 auf der ersten Oberfläche 12 des ersten Substrats 10 angeschlossen. Damit können die Signale vom Bildsensorchip 34 an das erste Substrat 10 übertragen werden.
Das Abstandselement 38 ist eine Rahmenstruktur, die auf der ersten Oberfläche 12 des Substrats 10 angeordnet ist und die integrierte Schaltung 30 und den Bildsensorchip 34 umgibt.
Die transparente Schicht 40 kann ein Klarglaselement sein, das das Abstandselement 38 bedeckt, um den Bildsensorchip 34 und die integrierte Schaltung 30 zu versiegeln. Der Bildsensorchip 34 kann die Bildsignale durch die transparente Schicht 40 empfangen und die Bildsignale in elektrische Signale umwandeln, die an das Substrat 10 weitergeleitet werden.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung, die eine Stapelanordnung für einen Bildsensor entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die obere Oberfläche 24 des zweiten Substrats 22 ist mit Signaleingangsanschlüssen 42 versehen. Die untere Oberfläche 26 des zweiten Substrats 22 ist an der ersten Oberfläche 12 des ersten Substrats 10 befestigt. Dabei wird ein Hohlraum 28 zwischen dem ersten Substrat 10 und dem zweiten Substrat 22 gebildet. Die integrierte Schaltung 30 ist auf der ersten Oberfläche 12 und innerhalb des Hohlraums 28 angeordnet. Die integrierte Schaltung 30 wird elektrisch an die Signaleingangsanschlüsse 42, die auf der ersten Oberfläche 12 des ersten Substrats 10 angebracht sind, über Drähte 32 mittels Drahtbonden angeschlossen.
Der Bildsensorchip 34 ist auf der oberen Oberfläche 24 des Substrats 22 angeordnet und elektrisch angeschlossen an die Signaleingangsanschlüsse 42, die auf der oberen Oberfläche 24 des zweiten Substrats 22 angebracht sind.
Das Abstandselement 38 ist auf der ersten Oberfläche 12 des ersten Substrats 10 montiert, um die integrierte Schaltung 30 und den Bildsensorchip 34 zu umgeben.
Die transparente Schicht 40 kann ein Klarglaselement sein, das auf dem Abstandselement 38 angebracht ist, um die integrierte Schaltung 30 und den Bildsensorchip 34 zu versiegeln. Der Bildsensorchip 34 kann Bildsignale durch die transparente Schicht 40 empfangen und diese Bildsignale in elektrische Signale umwandeln, die an das erste Substrat 10 weitergegeben werden.
Wie in Fig. 3 gezeigt, kann die transparente Schicht 40 ein transparentes Harz- oder Kunstharzelement sein, das die obere Oberfläche 24 des zweiten Substrats 22 bedeckt, damit werden die integrierte Schaltung 30 und der Bildsensorchip 34 durch die transparente Schicht 40 versiegelt. Damit kann der Bildsensorchip 34 Bildsignale durch die transparente Schicht 40 empfangen und diese Bildsignale in elektrische Signale umwandeln, die an das erste Substrat 22 weitergegeben werden.
Entsprechend Fig. 4 ist die transparente Schicht 40 ein "-förmiges" transparentes Harz- oder Kunstharzelement mit einem Tragrahmen 46 zur Montage auf der oberen Oberfläche 24 des zweiten Substrats 22. Das "- förmige" transparente Harz- oder Kunstharzelement 40 kann durch Spritzgießen oder Formpressen gebildet werden. Somit sind der Bildsensorchips 34 und die integrierte Schaltung 30 mittels der transparenten Schicht 40 bedeckt, ein Bildsignal kann vom Bildsensorchip 34 durch die transparente Schicht 40 empfangen werden.
Das -förmige transparente Element wird möglichst dünnwandig ausgeführt, um die optischen Eigenschaften, insbesondere die Transparenz, zu optimieren.
Durch den oben erwähnten Aufbau vermittelt die Erfindung folgende Vorteile:
  • 1. Weil der Bildsensorchip 34 und die integrierte Schaltung 30 gemeinsam gekapselt werden können, kann die Materialmenge, die das Substrat 10 bildet, reduziert werden und damit die Herstellkosten des gesamten Bildsensorbausteins gesenkt werden.
  • 2. Weil der Bildsensorchip 34 und die integrierte Schaltung 30 gemeinsam gekapselt werden können, kann die Größe des Bildsensorbausteins reduziert werden.
  • 3. Weil der Bildsensorchip 34 und die integrierte Schaltung 30 gemeinsam gekapselt werden können, gibt es nur ein Bausteingehäuse. Deshalb ist nur eine Prüfeinrichtung erforderlich und die Prüfkosten können verringert werden.
  • 4. Weil der Bildsensorchip 34 und die integrierte Schaltung 30 gemeinsam gekapselt werden können, können zwei Chips in einem einzigen Kapselungsvorgang gekapselt werden. Deshalb können die Kapselungskosten wirksam reduziert werden.
Obwohl die Erfindung anhand eines Beispiels beschrieben und mit Hilfe eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert wurde, ist selbstverständlich, daß die Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Es ist im Gegenteil beabsichtigt, auch verschiedene Abwandlungen zu umfassen. Deshalb ist der Schutzbereich der folgenden Ansprüche so zu verstehen, daß auch diese Abwandlungen mit eingeschlossen sind.

Claims (12)

1. Stapelanordnung für einen Bildsensorbaustein zum elektrischen Anschluß an eine Leiterplatte, bestehend aus:
einem ersten Substrat (10), das eine erste Oberfläche (12) und eine zweite Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche (12) aufweist, wobei die erste Oberfläche (12) mit Signaleingangsanschlüssen (16) versehen ist und die zweite Oberfläche mit Signalausganganschlüssen (18) zur elektrischen Verbindung des Substrats (10) mit der Leiterplatte (20) versehen ist;
einem zweiten Substrat (22) mit einer oberen Oberfläche (24) und einer unteren Oberfläche (26) gegenüber der oberen Oberfläche (26), wobei die untere Oberfläche (26) des zweiten Substrats (34) an die erste Oberfläche (12) des ersten Substrats (10) angefügt ist und ein Hohlraum (28) zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrats gebildet wird;
einer integrierten Schaltung (30), die auf der ersten Oberfläche (12) des ersten Substrats (10) und innerhalb des Hohlraums (28) montiert und elektrisch mit den Signaleingangsanschlüssen (16) auf der ersten Oberfläche (12) des ersten Substrats (10) verbunden ist;
einem Bildsensorchip (34) angeordnet auf der oberen Oberfläche (24) des zweiten Substrats (22) und elektrisch verbunden mit dem ersten Substrat und
einer transparenten Schicht (40), die den Bildsensorchip (34) bedeckt, wobei der Bildsensorchip (34) Bildsignale durch die transparente Schicht (40) empfängt und in elektrische Signale umwandelt, die an das erste Substrat (10) weitergeleitet werden.
2. Stapelanordnung nach Anspruch 1, wobei die Signalausgangsanschlüsse (18) auf der zweiten Oberfläche (14) des ersten Substrats (10) metallische Kugeln sind, die in einem Kugelrasterfeld angeordnet sind und zur elektrischen Verbindung mit der Leiterplatte (20) dienen.
3. Stapelanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die obere Oberfläche des zweiten Substrats (22) mit Signaleingangsanschlüssen (42) versehen ist und der Bildsensorchip (34) zunächst elektrisch mit den Signal­ eingangsanschlüssen (42) auf der oberen Oberfläche des zweiten Substrats (22) verbunden ist und dann über das zweite Substrat zum ersten Substrats weiterverbunden ist.
4. Stapelanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Bildsensorchip (34) elektrisch an die Signaleingangsanschlüsse (16) auf der ersten Oberfläche des Substrats (10) angeschlossen ist.
5. Stapelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die integrierte Schaltung (30) eine Signalprozessorschaltung ist.
6. Stapelanordnung nach Anspruch 5, wobei die Signalprozessorschaltung (30) eine digitale Signalprozessorschaltung (30) ist und zur Verarbeitung der Signale vom Bildsensorchip dient.
7. Stapelanordnung nach Anspruch 5, wobei die Signalprozessorschaltung (30) ein Mikroprozessor ist.
8. Stapelanordnung nach Anspruch 5, wobei die Signalprozessorschaltung ein Zentralprozessor (CPU) ist.
9. Stapelanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die transparente Schicht (40) ein Klarglaselement ist.
10. Stapelanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Abstandselement (38) auf der Peripherie der oberen Oberfläche des zweiten Substrats (22) angeordnet ist und die transparente Schicht (40) auf diesem Abstandselement angeordnet ist.
11. Stapelanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die transparente Schicht ein Harz- oder Kunstharzelement (46) ist.
12. Stapelanordnung für einen Bildsensorbaustein entsprechend Anspruch 10, wobei das Harz- oder Kunstharzelement (46) -förmig ist und einen Tragrahmen für die Montage auf der oberen Oberfläche des zweiten Substrats aufweist.
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