JP2005197717A - 画像センサパッケージの構造およびその形成方法、並びに光学素子パッケージの構造およびその形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 全体の高さが低い画像センサパッケージの構造を提供すること。
【解決手段】
この画像センサパッケージは、基板と、チップと、透明カバーと、レンズモジュールとを備える。基板は、上面と下面と下面に配置された複数の接続パッドと貫通孔とを有する。チップは、活性面とこの活性面に配置され基板の貫通孔に対応するように配置された画像センサを有する。また、複数の隆起部が活性面の周囲領域に配置され且つ接続パッドに電気的に接続される。透明カバーは、基板の貫通孔内に配置されて画像センサを被覆する。レンズモジュールは、光を画像センサに伝達するため基板の上面に配置される。
【選択図】 図3
【解決手段】
この画像センサパッケージは、基板と、チップと、透明カバーと、レンズモジュールとを備える。基板は、上面と下面と下面に配置された複数の接続パッドと貫通孔とを有する。チップは、活性面とこの活性面に配置され基板の貫通孔に対応するように配置された画像センサを有する。また、複数の隆起部が活性面の周囲領域に配置され且つ接続パッドに電気的に接続される。透明カバーは、基板の貫通孔内に配置されて画像センサを被覆する。レンズモジュールは、光を画像センサに伝達するため基板の上面に配置される。
【選択図】 図3
Description
本発明は、画像センサパッケージの構造に関する。更に詳細には、本発明は、構造全体の高さを低くした画像センサパッケージの構造に関するものである。
画像センサ半導体は、出力信号が電気信号に変換される半導体チップである。この画像センサ半導体は、相補型金属酸化膜半導体(CMOS)素子又は電荷結合素子(CCD)の如き光学検出素子を含む。
本発明の参考として、米国特許第5、636、104号を例にとると、この米国特許は、図1に示すように、画像センサパッケージ10の構造を開示している。この画像センサパッケージ10の構造は、チップ30、ハウジング14、レンズ16、ガラス18、および基板20を備えている。チップ30は、ボンデング接続の技術を用いて基板20に電気的に結合される。このチップ30は、ハウジング14内に配置された光学検出素子32を有する。ハウジング14は、基板20に接着してレンズ16およびガラス18を支持する。これらハウジング14、ガラス18および基板20は、チップ30を適合させるように厳密なスペース12を形成している。光がレンズおよびガラス18を通って光学検出素子32に達すると、この光学検出素子32は、この光によって反応して光を電気信号に変換する。基板20には、複数の金属回路ライン22、複数のボンデングパッド24および複数の半田ボール26が配置されている。半田ボール26は、金属回路ライン22およびボンデングパッド24を介してチップ30に電気的に結合され、更には外部の回路(図示せず)に電気的に結合されて光学検出素子32からの信号を送信するようにする。
この従来の画像センサパッケージ10の構造は、チップ30を基板20に取付けるためにボンデング技術を用いる形態に限定されている。レンズと基板との間の距離である全体の高さが高過ぎるので、焦点距離の調節を制限している。更に、この従来の画像センサパッケージ10の構造は、電子装置に配置され、画像センサパッケージ10の構造の全体の高さが高過ぎるために、この電子装置の容量が大きくなってしまう。
図2を参照すると、他の従来の画像センサパッケージの構造が示してあり、この画像センサパッケージの構造は、主に、チップ80、ハウジング64、レンズ66、ガラス68、および樹脂層70を備えている。チップ80は、フリップ-チップ技術によって樹脂層70に電気的に結合されている。チップ80は、光学検出素子82と複数の隆起部84とを有する。ハウジング64は、樹脂層70に接着してレンズ66を支持する。ガラス68は、ハウジング64と樹脂層70との間に配置されている。樹脂層70は、複数の金属回路ライン72と複数の接続端部76とを有する。金属回路ライン72は、接続端部76をチップ80の隆起部84に電気的に接続するように用いられる。接続端部76は、光学検出素子82の信号を送信するように、外部の回路90に電気的に結合されている。上述の画像センサパッケージの構造において、レンズ66からチップ80までの距離である全体の高さが低くされたとしても、画像センサパッケージ60の全体の高さは、小さな製品については、なお、高過ぎる。
従って、上記従来技術の欠点を解消するためウエハーレベルで画像センサパッケージの構造を提供することが必要である。
本発明の目的は、高さを低くした画像センサパッケージの構造を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明は、基板と、チップと、透明カバーと、レンズモジュールとを備えた画像センサパッケージを提供する。
基板は、上面と、下面と、この下面に配置された複数の接続パッドと、貫通孔とを有する。
チップは、活性面と、この活性面に配置された光学検出素子と、活性面にその周囲で接続パッドと電気的接続状態で配置された複数の隆起部とを有する。
透明カバーは、基板の貫通孔内に配置されて光学検出素子を被覆する。
レンズモジュールは、基板の上面に配置されている。
基板は、上面と、下面と、この下面に配置された複数の接続パッドと、貫通孔とを有する。
チップは、活性面と、この活性面に配置された光学検出素子と、活性面にその周囲で接続パッドと電気的接続状態で配置された複数の隆起部とを有する。
透明カバーは、基板の貫通孔内に配置されて光学検出素子を被覆する。
レンズモジュールは、基板の上面に配置されている。
本発明における画像センサパッケージの構造によれば、チップは、画像センサパッケージの構造の高さを低くすることができるようにフリップ-チップ型によって基板に結合される。また、透明カバーは、チップを被覆し、このため、画像センサパッケージの構造の高さを低くすることができる。この結果、従来の画像センサパッケージの構造と比較して、この新規な画像センサパッケージの構造は、高さが低い構造を有する。
以下、本発明の実施形態を添付図面に示す実施例について詳細に説明する。
添付図面は、本発明を理解するために含まれ明細書に導入されて明細書の一部を構成する。添付図面は、明細書と共に本発明の実施例を示し本発明の原理を説明するために役立つ。
添付図面は、本発明を理解するために含まれ明細書に導入されて明細書の一部を構成する。添付図面は、明細書と共に本発明の実施例を示し本発明の原理を説明するために役立つ。
図3を参照すると、本発明の実施例に係る画像センサパッケージ100の構造を概略的に示している。この画像センサパッケージ100の構造は、チップ130、透明カバー118、基板120およびレンズモジュール116を含む。チップ130は、活性面136、背面137、光学検出素子132および活性面136に配置された複数の隆起部(バンプ)134を有する。これら隆起部134は、チップ130の活性面136の周辺領域に配置されている。更に詳細には、隆起部134を、活性面136の一つの側、二つの側、三つの側、又は四つの側に配置することができる。この光学検出素子132を相補金属酸化膜半導体(CMOS)素子又は電荷結合素子(CCD)にすることができる。隆起部134を、金製の隆起部又は半田製の隆起部にすることができる。
透明カバー118は、シーラント146によってチップ130に接着されて光学検出素子132を被覆している。このシーラント146は、UV接着剤にすることができ、好ましくは、この接着剤に幾つかのスペース粒子144が混入される。このシーラント146は、透明カバー118とチップ130との間に配置され、それらの間の距離はスペース粒子144の寸法によって定められる。透明カバー118は、赤外線低貫通フィルタの如き光学フィルタにすることができ、又はガラスの如き透明材料から形成される。スペース粒子144を、例えば、ホウケイ酸ガラスによって形成することができる。
基板120は、上面128と、この上面に対向する下面129と、基板を貫通し且つチップ130の光学検出素子132に対応する貫通孔121とを有する。チップ130の隆起部134は、フリップ-チップ技術によって基板120の下面129上の接続パッド123に接続され、また、透明カバー118は、貫通孔121内に配置されている。下側充填材(アンダーフィル)148がチップ130と基板120の下面129との間で隆起部134を囲んで配置されている。接続パッド126は、基板120の下面129に配置され、且つ複数の第一の金属回路ライン122と接続パッド123とを介してチップ130の隆起部134に電気的に接続されている。接続パッド126を、複数の半田ボール127によって可撓性のプリント回路の如き外部の回路140に電気的に接続することができ、半田ボールは、熱間押圧工程によって処理される。基板120が、また、接続パッド123および接続パッド126を形成するように、下面129に配置された半田マスク層(図示せず)を有することができることを当業者は理解することができる。基板120は、FR4ファイバグラス補強エポキシ樹脂基板又はファイバグラス補強ビスマレイミドトリアジン(BT)樹脂基板の如きファイバグラス補強エポキシ樹脂の材料によって形成されている。
基板120は、多層基板である。更に、複数の第二の回路ライン156は、基板120の上面128および複数の導電体152に配置されて第一の回路ライン122と第二の回路ライン156とを電気的に接続する。パッシブ素子の如き複数の電子素子158が基板120の上面128に配置され且つ第二の金属回路ライン156に電気的に接続されている。導電体152をレーザ導電体にすることができる。
レンズモジュール116は、光を光学検出素子132に結像させるように基板120の上面128に、ハウジング114によって支持されたレンズ117を有する。このハウジング114は、基板120の上面128に接着される。レンズモジュール116は、追加的に、レンズ117と光学検出素子132との間の距離を調節するように用いられた調節装置115を含む。
図4乃至図14を参照すると、これら図面は、本発明に係る画像センサパッケージの構造100を製造する方法を概略的に示す。
図4および図5において、ウエハー160が複数のチップ130を有し、これらチップ130は切断線164によって分割される。ウエハー160、即ち、チップ130は、活性面136および背面137を有する。各チップ130は、活性面136に配置された光学検出素子132を有する。切断線164は、ウエハー160、即ち、チップ130の活性面136に配置されている。
最初に、二つの切断開口163の如き一組の整列マークが切削によってウエハー160に形成されて二次元座標162を形成する。この二次元座標162、また、チップ130の長さと幅とを基準にして、切断線をウエハー160の背面137に形成することができ、且つウエハー160を正確に切断することができる。本発明の方法の次の製造工程において、ウエハー160が単一のチップ130を切り出すように切断ライン164に沿って切断されることが留意されるべきである。しかし、好ましい状態では、ウエハー160は、このウエハーの背面137で切断されるが、この背面137には切断線がない。この場合には、整列マークをウエハー160に設けてウエハーを背面137から切断することができるようにする。この整列マークは、ウエハー160の背面137に切断座標又は切断線を形成するように用いられる切断孔、貫通孔あるいは溝の如き、任意の型式の開口にすることができる。
図6および図7を参照すると、複数の隆起部134は、チップの130の活性面136に形成され、且つ活性面136の周囲に配置されている。
図8および図9を参照すると、透明カバー基板170が先ず設けられる。複数の溝172が透明カバー基板170の面142に縦方向および横方向に形成されている。各溝172の両側174は、二つの切断線176をそれぞれ形成し、また、この方法によって複数のカバー118を形成する。
図10を参照すると、この図に示された構造は、好ましくは、複数のシーラント146を含んでいる。各シーラントには、複数のスペーサ144が混入され、且つ各シーラントは、チップ130をおよび光学検出素子132をそれぞれ囲むようにチップ130の活性面136に配置されている。スペーサ144が混入されたシーラント146を透明カバー基板170の面142に配置することができることを当業者は理解することができる。
図11を参照すると、透明カバー基板170は、整列されてウエハー160を被覆することが示されている。溝172は、それぞれ切断線164に対応し、且つ隆起部134に合致している。次いで、シーラント146は、透明カバー基板170がウエハー160に接着されるように硬化される。この場合に、光学検出素子132は、シーラント146および透明カバー基板170に封入される。
図12を参照すると、二次元基準座標およびチップ130の長さと幅とを基準にすることによって、切断工具183がウエハー160の背面137からこのウエハー160を切断することが示されている。他の切断工具182は、透明カバー基板を切断線176に沿って切断する。実際の作用において、切断工具183および182は、ウエハー160および透明カバー基板170を通して完全に切断することができない。次に、制動(ブレーキ)工程が続いて行われて、図13に示すように、光学素子パッケージ190の単一の構造を形成する。
図14を参照すると、他の実施例が示され、この実施例では、上面および下面129を有する基板120が、貫通開口121と、下面129に配置された複数の第一の金属回路ライン122と、上面128に配置された複数の第二の金属回路ライン156と、第二の回路ライン165を第一の回路ライン122に電気的に接続する複数の導電体152とを備えている。基板120は、追加的に、複数の電子素子158を備えることができる。例えば、電子素子158は、上面128に配置され且つ第二の金属回路ライン156に接続される。
基板120は、更に、下面129に配置され第一の金属回路ライン122に電気的に接続された複数の接続パッド123、126を有する。光学素子パッケージ190の構造は、フリップ-チップ技術によって基板120の下面129に取付けられ、この場合に、透明カバー118は貫通開口121内に配置されている。チップ130の隆起部134を、リフロー工程によって接続パッド123に接続することができる。次いで、下側充填材148がチップ130と基板120との間を満たすように毛細管効果によって施される。接続パッド126は、半田ボール127により熱間押圧処理をもって可撓性のプリント基板の如き外部の回路140に電気的に接続され得る。当業者は、外部の回路140を任意の型式の回路ボードにすることができ且つ基板120を種々の方法によって外部の回路ボード140に取付けることができることを理解することができる。
次いで、ハウジング114および調節装置115を有するレンズモジュール116が基板120の上面128に取付けられ、この結果、画像センサパッケージの構造100を、図3に示された如く形成することができる。
本発明の上記実施例によれば、画像センサパッケージの構造100のチップ130がフリップ-チップ型によって基板120に接続され、これによって画像センサパッケージの構造100の高さがレンズ117からチップ130までの距離になるように低くすることができる。更に、透明カバー118は、チップ130を直接被覆し、且つ画像センサパッケージの構造100の高さを低くすることができる。この結果、従来の画像センサパッケージの構造と比較して、画像センサパッケージの構造100は、全体の高さが低い。
種々の変更および改変が本発明の範囲または概念を逸脱することなく本発明の構造になされ得ることが当業者にとって明らかである。上記の説明を考慮して、本発明の変更および改変が請求の範囲および均等の範囲内であるなら、本発明は、これらを含むことが企図される。
100 画像センサパッケージ
116 レンズモジュール
118 透明カバー
120 基板
121 貫通孔
128 上面
129 下面
130 チップ
132 光学検出素子
134 隆起部
136 活性面
116 レンズモジュール
118 透明カバー
120 基板
121 貫通孔
128 上面
129 下面
130 チップ
132 光学検出素子
134 隆起部
136 活性面
Claims (24)
- 上面と下面と前記下面に配置された複数の第一の接続パッドと貫通孔とを有する基板と、
活性面と該活性面に配置された光学検出素子と前記活性面の周囲で前記第一の接続パッドと電気的接続状態で配置された複数の隆起部とを有するチップと、
前記基板の貫通孔内に配置され前記光学検出素子を被覆する透明カバーと、
前記基板の上面に配置されたレンズモジュールと、を備えている画像センサパッケージの構造。 - 前記透明カバーを前記チップに接着するように透明カバーとチップとの間に配置されたシーラントを更に備えている請求項1記載の画像センサパッケージの構造。
- 前記透明カバーとチップとの間の距離を制御するように前記シーラントに配置された複数のスペーサを更に備えている請求項2記載の画像センサパッケージの構造。
- 前記チップと基板との間に配置され前記隆起部を囲む下側充填材を更に備えている請求項1記載の画像センサパッケージの構造。
- 前記基板は、更に、基板の下面に配置され、前記第一の接続パッド、更には外部の回路に電気的に接続する複数の第二の接続パッドを備えている請求項1記載の画像センサパッケージの構造。
- 前記基板は、更に、前記第二の接続パッドを前記外部の回路に電気的に接続するように用いられた複数の半田ボールを備えている請求項5記載の画像センサパッケージの構造。
- 前記レンズモジュールは、レンズと、前記レンズを支持し基板の上面に接着するハウジングとを備えている請求項1記載の画像センサパッケージの構造。
- 前記レンズモジュールは、更に、レンズと光学検出素子との間の距離を調節するように用いられた調節装置を備えている請求項7記載の画像センサパッケージの構造。
- 前記透明カバーが光学フィルタ板である請求項1記載の画像センサパッケージの構造。
- 前記光学検出素子は、相補金属酸化膜半導体(CMOS)素子又は電荷結合素子(CCD)である請求項1記載の画像センサパッケージの構造。
- 活性面と背面とを有し前記活性面が各チップを形成するための複数の第一の切断線を有し該チップが活性面に配置された光学検出素子を有するウエハーを用意し、
前記チップの活性面に複数の隆起部を形成し、
面を有する透明カバー基板を用意し、
前記透明カバー基板の面に複数の溝を形成し、前記溝のそれぞれの両側は、複数の透明カバーを形成するようにそれぞれ二つの第二の切断線を形成し、
前記透明カバー基板をウエハーに整列させて配置し、
前記ウエハーをこのウエハーの背面から前記第一の切断線に沿って切断し且つ単一の光学素子パッケージ構造を形成するように透明カバー基板を第二の切断線に沿って切断し、
上面と下面と前記下面に配置された複数の第一の接続パッドと貫通孔とを有する基板を用意し、
前記透明カバーが貫通孔内に配置され且つチップ上の隆起部が電気接続状態で接続パッド上に配置されるように前記光学装置のパッケージ構造を前記基板と整列させ、
画像センサパッケージの構造を形成するように前記レンズモジュールを用意し且つ前記基板の上面に接着するようにした画像センサパッケージの構造を形成する方法。 - 前記ウエハーを前記背面から切断させるようにウエハーに一組の整列マークを形成することを更に含む請求項11記載の方法。
- 前記透明カバー基板が前記チップに接着されるように、透明カバー基板とチップとの一つにシーラントを配置することを更に含む請求項11記載の方法。
- 前記透明カバー基板とチップとの間の距離を制御するように、複数のスペーサ粒子をシーラントに混入させることを更に含む請求項13記載の方法。
- 前記チップと基板との間で前記隆起部を囲むように配置された下側充填材を設けることを更に含む請求項11記載の方法。
- 前記基板が該基板の下面に配置され第一の接続パッド、更には外部の回路に電気的に接続する複数の第二の接続パッドを備え、複数の半田ボールを前記第二の接続パッドに配置し、該半田ボールを前記外部の回路に電気的に接続することを更に含む請求項11記載の方法。
- 複数の電子装置を前記基板の上面に配置し更に前記第一の接続パッドに電気的に接続することを更に含む請求項16記載の方法。
- 前記レンズモジュールを設ける段階がレンズを設け、該レンズを支持して基板の上面に接着するハウジングを設けることを備えている請求項11記載の方法。
- レンズモジュールを設ける段階がレンズと光学検出素子との間の距離を調節するように用いられた調節装置を設けることを更に含む請求項18記載の方法。
- 活性面と該活性面に配置された光学検出素子と前記活性面の周辺に配置された複数の隆起部とを有するチップと、前記光学検出素子を被覆する透明カバーとを備えている光学素子パッケージの構造。
- 前記透明カバーを前記チップに接着するように、透明カバーとチップとの間に配置されたシーラントと、前記透明カバーとチップとの間の距離を制御するように前記シーラントに配置された複数のスペーサとを更に備えている請求項20記載の光学素子パッケージの構造。
- 活性面と背面とを有し前記活性面が各チップを形成するための複数の第一の切断線を有し該チップが活性面に配置された光学検出素子を有するウエハーを用意し、
前記チップの活性面に複数の隆起部を形成し、
面を有する透明カバー基板を用意し、
前記透明カバー基板の面に複数の溝を形成し、前記溝のそれぞれの両側が複数の透明カバーを形成するように二つの第二の切断線をそれぞれ形成し、
前記透明カバー基板をウエハーに整列させて配置し、
前記ウエハーをこのウエハーの背面から前記第一の切断線に沿って切断し且つ単一の光学素子パッケージ構造を形成するように透明カバー基板を前記第二の切断線に沿って切断するようにした光学素子パッケージの構造を形成する方法。 - 前記ウエハーを前記背面から切断させるように前記ウエハーに一組の整列マークを形成することを更に含む請求項22記載の方法。
- 前記透明カバー基板がチップに接着されるように前記透明カバー基板およびチップの一つにシーラントを配置し、前記透明カバー基板とチップとの間の距離を制御するように、複数のスペーサを前記シーラントに混入させることを更に含む請求項22記載の方法。
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