KR20050116760A - 이미지 센서용 패키지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이미지 센서용 패키지를 개시한다. 개시된 본 발명의 이미지 센서용 패키지는, 상부면 중심부에 이미지 영역을 구비하고 상기 이미지 영역의 외측으로 이격해서 본딩패드를 구비한 이미지 센서 칩(Image sensor chip)과, 상기 이미지 센서 칩의 본딩패드 상에 형성된 범프(Bump)와, 상기 이미지 센서 칩의 이미지 영역과 본딩패드 사이 영역 상에 형성된 댐(Dam)과, 상기 이미지 센서 칩의 이미지 영역을 노출시키는 크기의 윈도우를 구비하며 회로패턴을 구비하고 상기 범프에 의해 이미지 센서 칩과 플립-칩 본딩됨과 아울러 상기 댐 상에 배치되는 기판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 이미지 센서용 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 댐(Dam)을 이용한 이미지 센서용 반도체 패키지에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 이미지 센서는 1차원 또는 2차원 이상의 광학 정보를 전기 신호로 변환하는 장치로서, 크게 나누어 촬상관과 고체 촬상 소자로 분류되며, 상기 고체 촬상 소자에는 씨모스 이미지 센서(CMOS image sensor)와 씨씨디 이미지 센서(CCD image sensor)의 두 종류가 있다. 이들 이미지 센서는 현재 카메라, 캠코더, 멀티 미디어 퍼스널 컴퓨터 및 감시 카메라 등에 널리 응용되고 있으며, 그 사용이 폭발적으로 증가하고 있는 추세이다.
이와 같은 이미지 센서는 통상 개별 패키징되어 제품으로 출하되며, 이하에서는 종래 이미지 센서용 패키지의 예를 도 1을 참조하여 설명하도록 한다.
도 1은 종래 이미지 센서용 패키지로 사용되고 있는 CLCC(Ceramic Leadless Chip Carrier)의 단면도이다.
도시된 바와 같이, 종래 CLCC 구조에서는 기판(2)의 소재로 세라믹을 이용한다. 세라믹 기판(2)은 계단형의 홈을 구비하며, 상기 홈의 저면에 접착제(4)를 매개로 이미지 센서 칩(1)이 부착된다. 이미지 센서 칩(1)은 상부면 중심부에 이미지 영역(Image Area : I/A)을 구비하며, 상기 이미지 영역(I/A)의 외측으로 Al 재질의 본딩패드(1a)를 구비한다.
상기 세라믹 기판(1)의 홈 내부 계단 상에는 기판 저면까지 연장되는 형태로 리드(3)가 구비되며, 상기 리드(3)와 이미지 센서 칩(1)의 본딩패드(1a)는 금속와이어(5)로 연결된다. 상기 세라믹 기판(1) 상에는 이미지 센서 칩(1) 및 금속와이어(5)를 보호하도록 유리판(6)이 부착된다.
그리고, 이와 같은 종래 이미지 센서용 패키지(10)는 솔더(11)를 매개로 기판(2) 저면으로 연장시킨 리드(3)와 PCB(Printed Circuit Board : 12)의 전극단자(도시안됨)간을 상호 연결시키는 것에 의해 실장된다.
그러나, 상기한 종래의 이미지 센서용 패키지는 고가의 세라믹 기판을 이용하는 것으로 인해 가공상의 어려움이 존재할 뿐만 아니라 제조비용이 많이 드는 문제점이 있다.
또한, 종래의 이미지 센서용 패키지는 구조적으로 복잡하므로 제조가 까다로운 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 용이하게 제조 가능하고 제조비용 또한 절감시킬 수 있는 이미지 센서용 패키지를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 상부면 중심부에 이미지 영역을 구비하고, 상기 이미지 영역의 외측으로 이격해서 본딩패드를 구비한 이미지 센서 칩; 상기 이미지 센서 칩의 본딩패드 상에 형성된 범프; 상기 이미지 센서 칩의 이미지 영역과 본딩패드 사이 영역 상에 형성된 댐; 상기 이미지 센서 칩의 이미지 영역을 노출시키는 크기의 윈도우를 구비하며, 회로패턴을 구비하고, 상기 범프에 의해 이미지 센서 칩과 플립-칩 본딩됨과 아울러 상기 댐 상에 배치되는 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서용 패키지를 제공한다.
여기서, 상기 댐은 열 또는 UV에 의해 경화되는 물질로 이루어지며, 또한, 패키징 과정에서 손상을 받지 않도록 열적, 광학적 및 물리적 특성을 갖는 물질로 이루어진다.
전술한 본 발명의 이미지 센서용 패키지는 상기 이미지 센서 칩의 본딩패드와 범프 사이에 그들간의 접착력을 강화시키기 위해 형성된 UBM을 더 포함한다.
아울러, 전술한 본 발명의 이미지 센서용 패키지는 상기 이미지 센서 칩과 기판 사이의 공간을 매립(under fill)하는 충진제를 더 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 상부면 중심부에 이미지 영역을 구비하고, 상기 이미지 영역의 외측으로 이격해서 본딩패드를 구비한 이미지 센서 칩; 상기 이미지 센서 칩의 본딩패드 상에 형성된 범프; 상기 이미지 센서 칩의 이미지 영역과 본딩패드 사이 영역 상에 형성된 댐; 상기 이미지 센서 칩의 이미지 영역을 덮도록 상기 댐 상에 부착된 유리판; 및 상기 이미지 센서 칩의 이미지 영역을 노출시키는 크기의 윈도우를 구비하며, 회로패턴을 구비하고, 상기 범프에 의해 이미지 센서 칩과 플립-칩 본딩되는 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서용 패키지를 제공한다.
여기서, 상기 댐은 열 또는 UV에 의해 경화되는 물질로 이루어지며, 또한, 패키징 과정에서 손상을 받지 않도록 열적, 광학적 및 물리적 특성을 갖는 물질로 이루어진다.
전술한 본 발명의 이미지 센서용 패키지는 이미지 센서 칩의 본딩패드와 범프 사이에 그들간의 접착력을 강화시키기 위해 형성된 UBM을 더 포함한다.
아울러, 전술한 본 발명의 이미지 센서용 패키지는 상기 이미지 센서 칩과 기판 사이의 공간을 매립(under fill)하는 충진제를 더 포함한다.
(실시예)
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서용 패키지를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이미지 센서용 패키지(20)는 이미지 센서 칩(21)과 범프(23)에 의해 상기 이미지 센서 칩(21)과 플립-칩(flip-chip) 본딩되는 기판(30)을 포함하여 구성된다. 상기 이미지 센서 칩(21)은 상부면 중심부에 이미지 영역(I/A)을 구비하며, 또한, 이미지 영역(I/A)의 외측으로 이격해서 Al 재질의 본딩패드(21a)를 구비한다. 상기 기판(30)은 딱딱(rigid)하거나 유연(flexible)한 재질로 이루어지며, 또한, 중심부에 이미지 센서 칩(21)의 이미지 영역(I/A)을 노출시킬 수 있을 정도의 크기로된 윈도우(window)를 구비하고, 아울러, 회로패턴(도시안됨)을 구비한다.
부가해서, 본 발명에 따른 이미지 센서용 패키지(20)는 이미지 센서 칩(21)의 이미지 영역(I/A)과 본딩패드(21a) 사이에 설치된 댐(Dam : 24)을 포함한다. 상기 댐(24)은 범프 물질의 과도한 흐름으로 인해 상기 이미지 센서 칩(21)의 이미지 영역(I/A)이 상기 범프 물질에 의해 오염되는 것을 방지하는 역할을 한다. 따라서, 상기 댐(24)의 높이는 범프(23)가 눌려져 경화되는 높이를 고려하여 정밀하게 제어함이 바람직하다.
이와 같은 본 발명의 이미지 센서용 패키지에 따르면, 고가의 세라믹 기판을 사용하지 않는 것으로 인해 비용 측면에서 잇점이 있으며, 또한, 플릭-칩 본딩을 통해 칩과 기판간의 물리적 및 전기적 연결이 이루어지므로 비교적 용이하게 제작할 수 있음은 물론 전기적 신호전달경로의 최소화를 통해 고속 동작이 가능하도록 할 수 있고, 게다가, 댐의 설치를 통해 범프의 과도한 흐름으로 인한 이미지 영역의 오염을 방지할 수 있다.
이하에서는 전술한 본 발명에 따른 이미지 센서용 반도체 패키지의 제작 과정을 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 설명하도록 한다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 이미지 센서용 패키지 제작 과정을 설명하기 위한 평면도 및 각 평면도의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 3a를 참조하면, 상부면 중심부에 이미지 영역(I/A)을 구비하고, 상기 이미지 영역(I/A)의 외측에 Al 재질의 본딩패드(21a)들이 배열된 이미지 센서 칩(21)을 마련한다.
도 3b를 참조하면, 이미지 센서 칩(21)의 본딩패드(21a) 상에 범프와의 접착력을 강화시키기 위해 UBM(Under Bump Metallugy : 22)을 형성한 후, 상기 UBM(22) 상에 범프(23)를 형성한다. 여기서, 상기 UBM(22)은 증발(evaporation)법 또는 스퍼터링(sputtering)법 등을 이용한 금속막 증착과 폴리머를 이용한 패터닝을 통해 형성한다. 상기 폴리머를 이용한 패터닝은 액상의 폴리머를 도포한 후 리소그라피 공정에 의패 패터닝하거나 드라이 필름으로 건조시키는 방식으로 진행한다.
상기 UBM(22)은 접착층(adhesion layer), 확산방지층(diffusion barrier layer) 및 젖음층(wettable layer)의 3층 구조로 구성함이 바람직하며, 사용 물질에 따라 그 중 적어도 어느 하나의 층만으로 구성하는 것도 가능하다. 상기 접착층으로는 Ai, Ti 또는 Cr 등을 이용하며, 그 도포전에 접착력을 증가시키기 위해 데미지(damage)를 주지 않는 범위에서 O2 또는 Ar과 같은 가스를 이용한 가스 식각 또는 플라즈마 세정을 진행한다. 상기 확산방지층은 솔더(solder)와 같이 확산 능력이 좋은 금속이 과도하게 확산되는 것을 방지하기 위한 것으로, Ni 또는 그와 유사한 물질을 이용한다. 상기 젖음층은 범프 물질과의 젖음성(wetting)이 좋은 Au, Cu, Pd 또는 그와 유사한 물질을 이용한다.
상기 범프(23)는 솔더, Ni 및 Au 등 Al 재질의 본딩패드와 기판 회로패턴간을 전기적으로 연결할 수 있으면서 기계적으로도 안정적인 부착을 이룰 수 있는 재료를 사용함이 바람직하며, 증발(evaporation)법, 전기도금(electroplating)법, 무전해도금(electroless plating)법, 스텐실 프린팅(stencil printing)법, 제트 프린팅(jet printing)법, 또는, 픽 엔 플레이스(pick & place)법 등의 방법으로 형성한다.
도 3c를 참조하면, 범프(23)가 형성된 본딩패드(21a)와 이미지 영역(I/A) 사이의 이미지 센서 칩 부분 상에 임의의 폭 및 높이를 갖는 댐(24)을 형성한다. 상기 댐(24)은 전술한 바와 같이 범프 물질의 과도한 흐름으로 인해 이미지 영역이 오염되는 것을 방지하기 위한 것으로, 그 재료로는 열이나 UV에 의해 경화되는 물질이 적용 가능하며, 아울러, 패키징 공정이 진행되는 동안 열적, 광학적 및 물리적 특성을 갖는 물질을 이용함이 바람직하다. 또한, 상기 댐(24)은 웨이퍼 레벨 패키징 공정시 코팅 및 패터닝 방법, 또는, 세척(syringe) 방법 등으로 형성한다. 특히, 상기 댐(24)은 이미지 센서 칩(21)과 기판(30)간의 범프(23)에 의한 플립-칩 본딩시 상기 범프가 눌려져 경화되는 높이를 고려한 높이를 갖도록 형성함이 바람직하다.
도 3d를 참조하면, 범프(23)가 형성된 본딩패드(21a)와 이미지 영역(I/A) 사이에 댐(24)이 형성된 이미지 센서 칩(21)을 상기 범프(23)를 이용해서 회로패턴(도시안됨)을 구비하면서 이미지 센서 칩(21)의 이미지 영역(I/A)을 노출시킬 수 있을 정도 크기의 윈도우를 구비한 기판(30)에 플립-칩 본딩하며, 이를 통해, 본 발명에 따른 이미지 센서 칩(20)의 제작을 완성한다. 이때, 기판(30)은 댐(24) 상에 배치되도록 한다.
여기서, 상기 이미지 센서 칩(21)과 기판(30)간 범프(23)에 의한 플립-칩 본딩시, 상기 댐(24)과 기판(30)이 접하는 것으로 인해 범프 물질의 과도한 흐름이 일어나더라도 상기 범프 물질이 이미지 영역(I/A)으로 흘러들어가는 것이 차단되므로, 범프 물질에 의한 상기 이미지 영역(I/A)의 오염은 방지된다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 일실시예에 따른 이미지 센서용 패키지는 비교적 단순한 구조로 구성되기 때문에 그 제작이 용이할 뿐만 아니라, 댐의 설치를 통해 범프 물질에 의한 이미지 센서 칩의 이미지 영역의 오염을 방지할 수 있다.
한편, 전술한 본 발명에 따른 이미지 센서용 패키지의 제작은 자세하게 도시하고 설명하지는 않았지만 칩 레벨(chip level)이 아닌 웨이퍼 레벨(wafer level)로 진행된다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 이미지 센서용 패키지를 도시한 단면도들로서, 이들을 설명하면 다음과 같다. 여기서, 각 도면에 대한 설명은 이전 실시예와 상이한 부분들에 대해서만 행하도록 한다.
도 4를 참조하면, 이 실시예에 따른 이미지 센서용 패키지(40)는 도 2에 도시된 이전 실시예의 그것과 비교해서 플립-칩 본딩이 이루어진 이미지 센서 칩(21)과 기판(30) 사이 공간을 충진제(32)로 충진시키는 언더 필(under fill) 공정이 추가된 구조이다.
이와 같이 언더 필 공정을 추가하게 되면, 범프(23)를 포함하여 상기 이미지 센서 칩(21)과 기판(30) 사이의 공간이 충진제(32)로 충진되므로, 솔더 조인트 신뢰성(solder joint reliability)이 향상된다.
도 5를 참조하면, 이 실시예들에 따른 이미지 센서용 패키지(50)는 이미지 센서 칩(21)의 이미지 영역(I/A)이 외부 환경에 의해 보호되도록 유리판(34)이 댐 (24)에 의해 지지되어 부착된 구조이다. 반면, 기판(30)은 도 2에 도시된 그것과는 달리 상기 댐(24) 상에 배치됨이 없이 이미지 센서 칩(21)과 플립-칩 본딩된다.
이와 같은 이미지 센서용 패키지(50)는 도 3c의 과정이 진행된 이미지 센서 칩(21) 상의 댐(24) 상에 기판이 아닌 유리판(34)을 부착하는 것에 의해 얻을 수 있으며, 이미지 영역(I/A) 상에 유리판(34)이 부착된 것과 관련해서 기계적인 신뢰성이 우수하고, 취급이 용이하다는 잇점을 갖는다.
또한, 상기 댐(24)이 형성되고, 이 댐(24) 상에 유리판(34)이 부착된 것과 관련해서, 이미지 센서 칩(21)과 기판(30)간의 플립-칩 본딩시 범프 물질의 이미지 영역(I/A)으로의 유입이 차단되어 상기 이미지 영역(I/A)의 오염이 방지된다.
도 6을 참조하면, 이 실시예에 따른 이미지 센서용 패키지(60)는 댐(24) 상에 유리판(34)을 부착한 구조에 언더 필 공정이 추가된 구조이다. 이와 같은 이미지 센서용 패키지(60)에 있어서는 이미지 영역(I/A) 상에 유리판(34)이 부착된 것과 관련해서 기계적인 신뢰성이 우수하고 취급이 용이한 잇점을 가짐은 물론 언더 필 공정의 추가로 인해 향상된 솔더 조인트 신뢰성을 갖는다.
한편, 도시하지는 않았으나, 본 발명의 또 다른 실시예로서 기판과 유리판 모두를 댐 상에 배치되도록 할 수 있으며, 이 경우에는 상기 댐의 폭을 전술한 실시예들의 그것 보다 약간 넓게 함이 바람직하다.
이상에서와 같이, 본 발명은 이미지 영역 및 본딩패드를 구비한 이미지 센서 칩과 상기 이미지 영역을 노출시키는 윈도우를 구비하면서 회로패턴을 구비한 기판을 플립 칩 본딩하여 패키지를 제작하므로, 패키지 제작 공정을 단순화시킬 수 있으며, 특히, 웨이퍼 레벨로 전체 공정을 진행하게 되므로 생산성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 고가의 세라믹 기판을 이용하지 않고, 통상의 기판을 이용하므로써 종래와 비교해서 제조비용을 절감할 수 있다.
게다가, 본 발명은 범프가 형성된 본딩패드와 이미지 영역 사이에 댐을 설치함으로써, 플립 칩 본딩시, 범프의 과도한 흐름에 의한 이미지 영역의 오염을 방지할 수 있다.
부가해서, 본 발명은 이미지 센서 칩과 기판간을 범프에 의한 플립-칩 본딩을 통해 전기적으로 연결시키므로, 전기적 신호전달경로의 최소화를 통해 전기적 성능(electrical performance)을 높일 수 있다.
아울러, 본 발명은 이미지 영역을 유리판으로 보호하므로써, 파티클에 의한 이미지 영역의 손상을 방지할 수 있으며, 이에 따라, 이미지 센서용 패키지의 신뢰성 및 수율을 향상시킬 수 있다.
이상, 여기에서는 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하고 도시하였지만, 당업자에 의하여 이에 대한 수정과 변형을 할 수 있다. 따라서, 이하, 특허청구의 범위는 본 발명의 진정한 사상과 범위에 속하는 한 모든 수정과 변형을 포함하는 것으로 이해할 수 있다.
도 1은 종래 이미지 센서용 패키지를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서용 패키지를 도시한 단면도.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 이미지 센서용 패키지 제작 과정을 설명하기 위한 평면도 및 A-A'선에 따른 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서용 패키지를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서용 패키지를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서용 패키지를 도시한 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
20,40,50,60 : 이미지 센서용 패키지 21 : 이미지 센서 칩
21a : 본딩패드 22 : UBM(Under Bump Metallurgy)
23 : 범프 24 : 댐(Dam)
30 : 기판 32 : 충진제
34 : 유리판
Claims (10)
- 상부면 중심부에 이미지 영역을 구비하고, 상기 이미지 영역의 외측으로 이격해서 본딩패드를 구비한 이미지 센서 칩;상기 이미지 센서 칩의 본딩패드 상에 형성된 범프;상기 이미지 센서 칩의 이미지 영역과 본딩패드 사이 영역 상에 형성된 댐;상기 이미지 센서 칩의 이미지 영역을 노출시키는 크기의 윈도우를 구비하며, 회로패턴을 구비하고, 상기 범프에 의해 이미지 센서 칩과 플립-칩 본딩됨과 아울러 상기 댐 상에 배치되는 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서용 패키지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 이미지 센서 칩의 본딩패드와 범프 사이에 그들간의 접착력을 강화시키기 위해 형성된 UBM을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서용 패키지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 댐은 열 또는 UV에 의해 경화되는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지 센서용 패키지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 댐은 패키징 과정에서 손상을 받지 않도록 열적, 광학적 및 물리적 특성을 갖는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지 센서용 패키지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 이미지 센서 칩과 기판 사이의 공간을 매립(under fill)하는 충진제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서용 패키지.
- 상부면 중심부에 이미지 영역을 구비하고, 상기 이미지 영역의 외측으로 이격해서 본딩패드를 구비한 이미지 센서 칩;상기 이미지 센서 칩의 본딩패드 상에 형성된 범프;상기 이미지 센서 칩의 이미지 영역과 본딩패드 사이 영역 상에 형성된 댐;상기 이미지 센서 칩의 이미지 영역을 덮도록 상기 댐 상에 부착된 유리판; 및상기 이미지 센서 칩의 이미지 영역을 노출시키는 크기의 윈도우를 구비하며, 회로패턴을 구비하고, 상기 범프에 의해 이미지 센서 칩과 플립-칩 본딩되는 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서용 패키지.
- 제 6 항에 있어서, 상기 이미지 센서 칩의 본딩패드와 범프 사이에 그들간의 접착력을 강화시키기 위해 형성된 UBM을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서용 패키지.
- 제 6 항에 있어서, 상기 댐은 열 또는 UV에 의해 경화되는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지 센서용 패키지.
- 제 6 항에 있어서, 상기 댐은 패키징 과정에서 손상을 받지 않도록 열적, 광학적 및 물리적 특성을 갖는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지 센서용 패키지.
- 제 6 항에 있어서, 상기 이미지 센서 칩과 기판 사이의 공간을 매립(under fill)하는 충진제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서용 패키지.
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|---|---|---|---|
| KR1020040041989A KR20050116760A (ko) | 2004-06-08 | 2004-06-08 | 이미지 센서용 패키지 |
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|---|---|
| KR20050116760A true KR20050116760A (ko) | 2005-12-13 |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100763773B1 (ko) * | 2006-08-29 | 2007-10-05 | (주)제이텍 반도체 | 칩 스케일 패키지 및 그 제조 방법 |
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| US9024403B2 (en) | 2012-04-25 | 2015-05-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image sensor package |
| KR20190113637A (ko) * | 2018-03-28 | 2019-10-08 | 인피니언 테크놀로지스 아게 | 다이 스택 배열체 및 그 제조 방법 |
| CN110416241A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-11-05 | 苏州多感科技有限公司 | 封装结构、图像采集模组以及智能手机终端 |
| US11058012B2 (en) * | 2019-07-11 | 2021-07-06 | Unimicron Technology Corp. | Circuit board structure and manufacturing method thereof |
-
2004
- 2004-06-08 KR KR1020040041989A patent/KR20050116760A/ko not_active Application Discontinuation
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