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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