KR20180056165A - Ｃｉｓ 패키지 구조 - Google Patents

Ｃｉｓ 패키지 구조 Download PDF

Info

Publication number
KR20180056165A
KR20180056165A KR1020160154059A KR20160154059A KR20180056165A KR 20180056165 A KR20180056165 A KR 20180056165A KR 1020160154059 A KR1020160154059 A KR 1020160154059A KR 20160154059 A KR20160154059 A KR 20160154059A KR 20180056165 A KR20180056165 A KR 20180056165A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cis
coating layer
package
chip
microlens
Prior art date
Application number
KR1020160154059A
Other languages
English (en)
Inventor
변재열
전성용
배성호
Original Assignee
지투지솔루션(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 지투지솔루션(주) filed Critical 지투지솔루션(주)
Priority to KR1020160154059A priority Critical patent/KR20180056165A/ko
Publication of KR20180056165A publication Critical patent/KR20180056165A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14618—Containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14627—Microlenses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14685—Process for coatings or optical elements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/54—Mounting of pick-up tubes, electronic image sensors, deviation or focusing coils
    • H04N5/2253—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

본 발명은 CIS 패키지 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 패키지바디(Package Body)가 그 외부를 감싸고 있으며, 핀과 전기적으로 연결되는 CIS 칩(CMOS Image Sensor Chip), 상기 CIS 칩의 상부에 배치되며 광(光)이 투과되는 다수의 마이크로렌즈(microlens) 및 상기 마이크로렌즈 상에 도포되어 마이크로렌즈의 표면을 덮는 코팅층을 포함하여, 투과율 저하를 막을 수 있고 CIS 칩의 열 방출 특성이 향상되며 생산 공정이 단순화되는 CIS 패키지 구조에 관한 것이다.

Description

ＣＩＳ 패키지 구조{STRUCTURE OF CIS PACKAGE}
본 발명은 CIS 패키지 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 패키지바디를 덮는 보호글라스를 제거하고 마이크로렌즈 상에 코팅층을 도포하여 투과율의 저하를 막을 수 있으며 열 방출 특성이 향상되므로 화질이 안정화되는 CIS 패키지 구조에 관한 것이다.
일반적으로 휴대폰, 디지털 카메라, 디지털 캠코더, 자동차용 센서, 생명 공학, 로봇, 의료기 등에 사용되는 이미지 센서(image sensor)는 광학 이미지를 촬영하여 이를 전기적 신호로 변환시키는 반도체 소자로서, 빛을 감지하는 광 감지 부분과 감지된 빛을 전기적 신호로 처리하여 데이터화하는 로직 회로 부분으로 구성된다.
이러한 이미지 센서에는 개별 모스(MOS:Metal-Oxide-Semiconductor) 캐패시터(capacitor)가 서로 매우 근접한 위치에 있고 전하 캐리어가 캐패시터에 저장되어 이송되는 이중결합소자(Charge Coupled Device) 이미지 센서와 제어회로(control circuit) 및 신호처리회로(signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS(CMOS:Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 기술을 이용하여 화소(pixel) 수만큼 모스 트랜지스터(MOS transistor)를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력을 검출하는 스위칭 방식을 이용한 CMOS 이미지 센서(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Image Sensor : 이하 'CIS'라 지칭한다.)가 있다.
한편, 이미지 센서는 광 감도를 높이기 위하여 전체 이미지센서 소자에서 광 감지 부분의 면적이 차지하는 비율(Fill Factor)을 크게 하려는 노력이 진행되고 있지만, 근본적으로 로직 회로 부분을 제거할 수 없기 때문에 제한된 면적하에서 이러한 노력에는 한계가 있다. 따라서, 광 감도를 높여주기 위하여 광 감지 부분 이외의 영역으로 입사하는 빛의 경로를 바꿔서 광 감지 부분으로 모아주는 집광기술이 등장하였는데, 이러한 집광을 위하여 이미지센서는 컬러필터 상에 마이크로렌즈(microlens)를 형성하는 방법을 사용하고 있다.
도 1은 종래 CIS 패키지 구조를 도시한 단면도이다.
도시된 바와 같이, 종래 CIS 패키지 구조는, 패키지바디(Package Body, 1) 내부에 형성된 공간부(1a) 저면에 안착되며, 와이어(2a)를 매개로 핀(2b)과 연결되는 CIS 칩(CMOS Image Sensor Chip, 2), 상기 CIS 칩(2)의 상부에 배치되며 광(光)이 투과되는 다수의 마이크로렌즈(microlens, 3) 및 상기 패키지바디(1)의 공간부(1a) 상면에 안착되는 보호글라스(4)로 구성된다.
상기 패키지바디(1)는 통상적으로 세라믹(ceramic) 재질로 이루어지며, 상기 보호글라스(4)는 마이크로렌즈(3)가 이물에 의해 오염되는 것을 방지하는 역할을 한다. 상기 패키지바디(1)는 그 내부 공간부(1a)가 다단식으로 형성되어 CIS 칩(2), 보호글라스(4) 등이 안착되며, 상기 CIS 칩(2)과 보호글라스(4) 사이는 마이크로렌즈(3), 와이어(2a) 등이 배치될 수 있도록 이격된다.
그러나 종래 CIS 패키지 구조는 에어갭과 보호글라스로 인해 전체 패키지의 투과율이 낮아질 수 있고, 보호글라스로 인해 CIS 칩의 열 방출 특성이 저하되어 제품의 전기적 특성이 악화될 수 있다는 문제점이 있다.
아울러, 종래 CIS 패키지 구조는 생산 테스트 마지막 단계로 보호글라스 위의 이물질 제거를 위해 보호글라스를 면봉 등으로 닦아내는 과정이 진행되며, 이로 인해 생산 공정이 복잡해진다는 문제점이 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 마이크로렌즈 상에 코팅층을 도포하여 투과율 저하를 막을 수 있으며 CIS 칩의 열 방출 특성이 향상된 CIS 패키지 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 낮은 표면장력과 낮은 동마찰계수를 갖는 고슬립 재료로 코팅층을 구성함으로써, 이물 및 잉크에 의한 오염을 방지할 수 있으며 생산 공정이 단순화되는 CIS 패키지 구조를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 패키지바디(Package Body)가 그 외부를 감싸고 있으며, 핀과 전기적으로 연결되는 CIS 칩(CMOS Image Sensor Chip); 상기 CIS 칩의 상부에 배치되며 광(光)이 투과되는 다수의 마이크로렌즈(microlens); 및 상기 마이크로렌즈 상에 도포되어 마이크로렌즈의 표면을 덮는 코팅층; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 CIS 패키지 구조에서 상기 CIS 칩은 그 테두리가 패키지바디에 내삽되고, 코팅층이 도포된 마이크로렌즈는 패키지바디의 외부로 노출 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 CIS 패키지 구조에서 상기 다수의 마이크로렌즈는 CIS 칩의 상부에 반구형으로 형성되고, 마이크로렌즈 상에 도포된 코팅층은 이웃하는 코팅층과 서로 접촉되도록 형성되는 것이 바람직하다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 CIS 패키지 구조에서 상기 CIS 칩은 와이어를 매개로 핀에 연결되고, 상기 와이어는 패키지바디의 내부에 완전히 매립되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 CIS 패키지 구조에서 상기 코팅층은 10 내지 30nm의 두께로 마이크로렌즈 상에 도포되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 CIS 패키지 구조에서 상기 코팅층은, 25dyne/cm 이하의 표면장력을 가지고 0.1 이하의 동마찰계수를 가지는 재료로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 CIS 패키지 구조에서 상기 코팅층은, 플루오르알킬실란(fluoroalkylsilane), 퍼플루오르폴리에테르실란(perfluoropolyethersilane), 퍼플루오르폴리에테르아크릴레이트(perfluoropolyetheracrylates), 플루오르아크릴아마이드(fluoroacrylamide) 및 퍼플루오르인산화염(perfluorophosphate)을 포함하는 군으로부터 선택된 단독 또는 그 이상의 조합물로 이루어지는 것이 바람직하다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 CIS 패키지 구조에서 상기 코팅층을 이루는 퍼플루오르폴리에테르실란은 하기 화학식 구조를 가지는 것이 바람직하다.
[화학식]
CF3(CF2CF2O)n-Si(OY)3
(여기서, n은 10 내지 50이고, Y는 메틸(methyl), 에틸(ethyl) 또는 프로필(propyl) 중 어느 하나이다.)
나아가, 본 발명의 실시예에 따른 CIS 패키지 구조에서 상기 코팅층은 물리적 증착 방식(PVD, Physical Vapor Deposition) 또는 스프레이 코팅 방식(Spray Coating)에 의해 마이크로렌즈 상에 도포되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명은, 종래 CIS 패키지 구조에서 패키지바디 상단에 안착되는 보호글라스를 제거하고 마이크로렌즈 상에 코팅층을 도포함으로써, 에어갭과 보호글라스로 인한 전체 패키지의 투과율 저하가 방지되고 CIS 패키지 생산단가가 절감되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 보호글라스를 제거하여 CIS 칩의 열 방출 특성이 향상되므로 전기적 특성이 안정화되고, 이에 따라 디스플레이 제품의 화질이 안정화되는 효과가 있으며, 전체 패키지 구조의 사이즈와 두께가 종래에 비해 줄어드는 효과가 있다.
아울러, 본 발명은 낮은 표면장력과 동마찰계수를 갖는 고슬립 재료로 코팅층을 구성함으로써, 이물질 및 잉크 등으로부터 마이크로렌즈를 보호할 수 있으며 이물질 등에 대한 면역력이 뛰어나다는 장점이 있다.
나아가, 종래 CIS 패키지 구조에서 생산 테스트 마지막 단계로 보호글라스 위를 사람이 닦아내는 공정이 있는 반면, 본 발명은 간단하게 마이크로렌즈 위의 코팅층에 공기를 분사하는 것만으로도 이물질 제거가 가능하므로 생산 공정이 단순해지는 효과가 있다.
도 1은 종래 CIS 패키지 구조를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 CIS 패키지 구조를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 CIS 패키지 구조를 도시한 단면도.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 CIS 패키지 구조는, 패키지바디(Package Body, 1)의 내부 공간부(1a) 저면에 CIS 칩(CMOS Image Sensor Chip, 2)이 안착되고, 상기 CIS 칩(2)의 상부에 광(光)이 투과되는 다수의 마이크로렌즈(microlens, 3)가 배치되며, 상기 패키지바디(1)의 공간부(1a) 상면에 보호글라스(4)가 안착되는 구조를 가진다.
종래 CIS 패키지 구조에서 상기 보호글라스(4)는 마이크로렌즈(3)가 이물에 의해 오염되는 것을 방지하는 역할을 하며, CIS 칩(2)과 보호글라스(4) 사이는 마이크로렌즈(3), 와이어(2a) 등이 배치될 수 있도록 이격된다.
그러나 종래 CIS 패키지 구조는, 에어갭과 보호글라스로 인해 전체 패키지의 투과율이 낮아질 수 있고, CIS 칩의 열 방출 특성이 저하되어 제품의 전기적 특성이 악화될 수 있으며, 생산 공정이 복잡해질 수 있다.
따라서, CIS 패키지의 투과율을 향상시키거나 또는 그대로 유지하면서 동시에 CIS 칩의 열 방출 특성을 향상시키고 패키지의 사이즈 및 두께를 줄이며 생산 공정을 단순화시킨 새로운 CIS 패키지 구조를 개발할 필요가 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 CIS 패키지 구조를 도시한 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 CIS 패키지 구조는, 패키지바디(10)가 그 외부를 감싸고 있으며, 핀(22)과 전기적으로 연결되는 CIS 칩(20), 상기 CIS 칩(20)의 상부에 배치되며 광(光)이 투과되는 다수의 마이크로렌즈(30) 및 상기 마이크로렌즈(30) 상에 도포되어 마이크로렌즈의 표면을 덮는 코팅층(40)을 포함한다.
도시된 실시예에서 CIS 패키지 구조는 QFN(Quad Flat Non-leaded) 패키지를 예시로 하였으나, CLCC(Ceramic Leaded Chip Carrier), PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier), WLCSP(Wafer Level Chip Scale Package), POP(Package On Package), BGA(Ball Grid Array), CSP(Chip Scale Package), QFP(Quad Flat Package) 등을 포함한 모든 패키지에 적용하는 것도 본 발명의 범주 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 본 발명에 따른 CIS 패키지 구조는 본 발명의 기술적 사상을 그대로 이용한 상태에서 조도센서와 근조도센서 등에도 변형 적용할 수 있다.
상기 패키지바디(10)는 에폭시몰딩컴파운드(EMC: Epoxy Molding Compound)로 이루어지는 것이 바람직하며, CIS 칩 등의 패키지 부품을 보호하는 역할을 한다. 종래 패키지바디(1)가 다단형 공간부(1a)를 가지는 것과 달리 본 발명에 따른 패키지바디(10)는 CIS 칩(20)과 일체형으로 형성된다.
상기 CIS 칩(20)은 마이크로렌즈(30)를 통해 전달된 외부 영상 이미지를 전기 신호로 전환하여 전달하는 역할을 한다. 상기 CIS 칩(20)은 실리콘, 실리콘 게르마늄, Ⅲ-Ⅴ 화합물 반도체 등과 같은 반도체 재료로 이루어진 반도체 기판을 포함할 수 있다.
상기 CIS 칩(20)은 와이어(24)를 매개로 핀(22)에 연결되며, 와이어(24)는 CIS 칩으로부터 변환된 전기 신호를 외부 회로로 전달하는 역할을 한다. 상기 와이어(24)는 통상적으로 금(gold) 재질로 이루어지며, 상기 핀(22)은 구리, 알루미늄, 니켈 등으로 이루어지나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 마이크로렌즈(30)는 CIS 칩(20)의 상부에서 광 또는 이미지가 투과되어 CIS 칩으로 수용될 수 있도록 집광하며, 통상적으로 폴리머(polymer) 등의 유기 물질로 이루어지나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 상기 다수의 마이크로렌즈(30)는 CIS 칩(20)의 상부에 반구형으로 형성되고, 마이크로렌즈(30) 상에 도포된 코팅층(40)은 이웃하는 코팅층과 서로 접촉되도록 형성되는 것이 바람직하다.
도시된 바와 같이, 상기 CIS 칩(20)은 그 테두리가 패키지바디(10)에 내삽되어 결합되고, 상기 코팅층(40)이 도포된 마이크로렌즈(30)는 패키지바디(10)의 외부로 노출 배치된다. 또한, 상기 와이어(24)는 패키지바디(10)의 내부에 완전히 매립되도록 배치된다.
즉, 종래 CIS 패키지 구조에서 패키지바디(1)와 보호글라스(4) 사이의 공간에 CIS 칩(2), 마이크로렌즈(3), 와이어(2a) 등의 부품이 설치되는 것과 달리, 본 발명에 따른 CIS 패키지 구조는 CIS 칩(20)의 일부와 와이어(24)의 전부가 패키지바디(10)에 삽입된다는 점에서 차이가 있다.
이에 따라, 본 발명은 CIS 패키지를 콤팩트하게 구성하여 패키지바디(10)의 사이즈와 두께를 종래에 비해 50% 이상 줄이는 효과가 있다. 종래 패키지 구조는 14mm * 14mm의 사이즈와 1.83mm의 두께를 가지는 반면, 본 발명에 따른 패키지 구조는 5mm * 5mm 내지 7mm * 7mm의 사이즈와 0.55mm 내지 0.85mm의 두께를 가질 수 있다.
상기 코팅층(40)은 10 내지 30nm의 두께로 마이크로렌즈(30) 상에 도포되는 것이 바람직하다. 이는 상기 코팅층이 10nm 미만의 두께로 도포되면 마이크로렌즈의 보호 기능을 수행하기 어렵고, 코팅층이 30nm 초과의 두께로 도포되면 패키지 투과율이 악화되기 때문이다.
또한, 상기 코팅층(40)은 25dyne/cm 이하의 표면장력을 가지고 0.1 이하의 동마찰계수를 가지는 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같이, 낮은 표면장력 및 높은 슬립을 가지는 물질로 코팅층을 형성함으로써, 이물 및 잉크(화학약품)에 의한 오염을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 투과율이 낮아지는 문제점을 개선할 수 있다.
구체적으로 상기 코팅층(40)은 플루오르알킬실란(fluoroalkylsilane), 퍼플루오르폴리에테르실란(perfluoropolyethersilane), 퍼플루오르폴리에테르아크릴레이트(perfluoropolyetheracrylates), 플루오르아크릴아마이드(fluoroacrylamide) 및 퍼플루오르인산화염(perfluorophosphate)을 포함하는 군으로부터 선택된 단독 또는 그 이상의 조합물로 이루어질 수 있다.
상기 코팅층(40)을 이루는 퍼플루오르폴리에테르실란의 예로는 하기 화학식 구조를 가지는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 하기 화학식에서 n은 10 내지 50의 자연수이고, Y는 메틸(methyl), 에틸(ethyl) 또는 프로필(propyl) 중 어느 하나이다.
[화학식]
CF3(CF2CF2O)n-Si(OY)3
여기서, 상기 메틸은 메탄(CH4)으로부터 수소 1원자를 빼고 생성된 1가의 치환기 CH3-를 말하며 알킬기 중 가장 간단한 것의 약호로 나타낼 경우에는 Me를 사용한다. 상기 에틸은 에탄(C2H6)에서 유도되는 알킬기 CH3CH2-를 말하며 약호는 Et로 표시한다. 상기 프로필은 프로판(C3H8)에서 유도되는 알킬기 C3H7-을 말하며 약호는 Pr로 표시한다.
즉, 실란(Silane) 구조를 갖는 상기 화학식으로 표시되는 퍼플루오로폴리에테르를 포함하되, 상기 플로오로알킬실란, 퍼플루오로폴리에테르아크릴레이트, 플루오로아크릴아마이드 및 퍼플루오로인산화염 중 어느 하나 이상을 공정 조건 혹은 코팅액이 도포되는 렌즈의 물성 등에 맞도록 어느 정도 혼합하여 사용할 수 있다.
일반적으로 퍼플루오로폴리에테르는 표면 에너지가 매우 낮아서 발수성, 발유성, 윤활성 등이 우수하고, 이러한 장점으로 인하여 보호코팅제 등으로 사용되고 있다. 그러나 이러한 특성은 전술한 장점과 동시에 다른 물질 혹은 기판 등에 대해 접착이 어렵고 밀착력이 낮다는 단점을 수반하게 되어, 특히 그 표면이 매끄럽고 마찰계수가 낮은 경우 기판과 단단하게 결합된 코팅을 형성하기 어렵다는 문제점이 있었다.
실란화합물은 이러한 문제점을 해결하는데, 기판 표면과 유기화합물 사이에 단단한 결합을 확립하는 수단으로 기능할 수 있다. 즉 유리 또는 금속 표면과 화학적 및 물리적 결합을 형성하여 내구성을 갖는 강고한 코팅을 형성할 수 있다.
상기 코팅층(40)을 이루는 재료들은 낮은 표면장력과 동마찰계수를 가져 고슬립성과 오염 방지 특성을 가지므로 단순히 공기를 분사하는 것만으로도 마이크로렌즈(30) 상의 이물질 제거가 가능하다.
상기 마이크로렌즈(30)에 코팅층(40)을 도포하는 작업은 제조 공정(FAB. 공정) 또는 패키징 라인(Packaging line)에서 실시할 수 있으나, 포토 공정(Photo)이나 에칭마스크 공정(Etch Mask) 사용을 고려하면 FAB. 공정에서 이루어지는 것은 바람직하다.
상기 마이크로렌즈(30)에 코팅층(40)을 도포하는 방법으로는 물리적 증착 방식(PVD: Physical Vapor Deposition) 또는 스프레이 코팅 방식(Spray Coating)이 이용될 수 있으나, 이는 본 발명을 가능하게 하는 하나의 방법일 뿐이고 본 발명의 기술적 사상이 이로 한정되는 것은 아니다.
먼저, 코팅층을 도포하기 이전에 마이크로렌즈 등의 각 부품을 제조하는 공정에 대한 여러 파라미터는 미리 결정되어 있다고 가정한다. 이는 각 회사마다 달리하는 제조 공정에 따라 결과가 조금씩 달라질 수 있기 때문이다.
상기 물리적 증착 방식(PVD)을 이용한 코팅층(40)의 도포는 이빔(E-beam) 진공 증착 방식, 열 증착 방식(Thermal Evaporation) 및 스퍼터(Sputter) 진공 증착 방식 중 어느 하나일 수 있다.
상기 이빔에 의한 진공 증착 방식은, 카본벨트가 담긴 스테인리스스틸 용기에 분자량 약 4000 정도의 퍼플루오르폴리에테르실란 등의 물질을 주입하는 단계, 상기 퍼플루오르폴리에테르실란 등의 물질이 담긴 용기를 이빔 장비에 각각 다른 포켓에 위치시키는 단계, 마이크로 패턴이 코팅된 이미지 센서용 웨이퍼를 증착기 돔의 상단에 자석을 이용하여 부착시키는 단계, 증착기를 닫은 후, 미리 정해진 고진공 환경에서 아르곤 가스를 주입하여 플라즈마를 발생시켜 증착기 돔 상단에 붙어 있는 웨이퍼 표면을 일정 시간 동안 애칭 개질하는 단계, 일정 시간이 경과한 후, 미리 설정된 고진공 환경에 도달하면 이빔 장비를 작동시켜 프라이머(primer)를 코팅하는 단계, 프라이머가 코팅되면 퍼플루오르폴리에테르실란 등의 물질이 담긴 포켓에 이빔 에너지를 가하여 증착하는 단계를 포함한다.
상기 퍼플루오르폴리에테르실란 등의 물질을 주입하는 단계는 퍼플루오르폴리에테르실란 등의 물질 약 1g을 주사기를 이용해 용기에 담을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아르곤 가스는 약 3*10- 4torr의 진공 환경에서 주입되고, 상기 이빔이 작동되는 환경은 약 4*10- 5torr의 진공에 도달했을 때이다. 상기 애칭 개질하는 단계는 약 1분간 이루어진다.
상기 프라이머는 약 10nm로 코팅될 수 있으며, 이산화규소(SiO2), 이산화티타늄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 중 어느 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 물질로 이루어진 프라이머를 사용하면 추가적으로 투과율이 높아지는 효과를 얻을 수 있다.
이와 같이, 상기 마이크로렌즈(30)에 코팅층(40)이 도포되면 약 0.05의 마찰계수를 가질 수 있으며, 이는 일반적인 강화유리의 마찰계수인 0.2, SUS(Steel Use Stainless) 303의 마찰계수인 0.18에 비해 현저히 낮은 수치이므로 이물질에 대한 면역력이 향상되는 효과로 이어진다.
구분 비교예 1 비교예 2 실시예
유리 91 81 91
광학필름 91 81 91
상기 표 1은 표면처리가 없는 경우(비교예 1), 보호글라스가 사용되는 기존 이미지센서 구조(비교예 2) 및 본 발명에 따른 CIS 패키지 구조(실시예) 각각의 경우 재료에 따른 광 투과율을 비교하여 나타낸 것이다.
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 코팅층(40)으로 마이크로렌즈(30)를 코팅한 경우, 보호글라스가 덮여있는 기존 이미지 센서 구조에서의 광 투과율에 비해 각 소재별로 10% 정도의 광 투과율 상승효과를 확인할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 CIS 패키지 구조를 도시한 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에서 상기 와이어(24)는 실리콘관통전극(TSV: Through Silicon Via, 26)으로 대체되어 있으며, 이러한 방식은 와이어 본딩 방식에 비해 전송거리가 줄어 동작 속도는 약 두 배가량 빠르면서 소비전력은 절반 수준으로 줄일 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 와이어나 기타 다른 부품의 유무에 관계없이 도 2에 도시된 QFN(Quad Flat Non-leaded) 패키지 방식뿐만 아니라 다양한 방식의 패키지에서도 자유롭게 활용될 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명은, 종래 CIS 패키지 구조에서 패키지바디 상단에 안착되는 보호글라스(4)를 제거하고 마이크로렌즈(30) 상에 코팅층(40)을 도포함으로써, 에어갭과 보호글라스로 인한 전체 패키지의 투과율 저하가 방지되고 CIS 패키지 생산단가가 절감되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 보호글라스를 제거하여 CIS 칩의 열 방출 특성이 향상되므로 전기적 특성이 안정화되고, 이에 따라 디스플레이 제품의 화질이 안정화되는 효과가 있으며, 전체 패키지 구조의 사이즈와 두께가 종래에 비해 줄어드는 효과가 있다.
아울러, 본 발명은 낮은 표면장력과 동마찰계수를 갖는 고슬립 재료로 코팅층(40)을 구성함으로써, 이물질 및 잉크 등으로부터 마이크로렌즈(30)를 보호할 수 있으며 이물질 등에 대한 면역력이 뛰어나다는 장점이 있다.
나아가, 종래 CIS 패키지 구조에서 생산 테스트 마지막 단계로 보호글라스(4) 위를 사람이 닦아내는 공정이 있는 반면, 본 발명은 간단하게 마이크로렌즈(30) 위의 코팅층(40)에 공기를 분사하는 것만으로도 이물질 제거가 가능하므로 생산 공정이 단순해지는 효과가 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10 : 패키지바디
20 : CIS 칩
22 : 핀
24 : 와이어
26 : 실리콘관통전극
30 : 마이크로렌즈
40 : 코팅층

Claims (9)

  1. 패키지바디(Package Body)가 그 외부를 감싸고 있으며, 핀과 전기적으로 연결되는 CIS 칩(CMOS Image Sensor Chip);
    상기 CIS 칩의 상부에 배치되며 광(光)이 투과되는 다수의 마이크로렌즈(microlens); 및
    상기 마이크로렌즈 상에 도포되어 마이크로렌즈의 표면을 덮는 코팅층; 을 포함하는 CIS 패키지 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 CIS 칩은 그 테두리가 패키지바디에 내삽되고, 코팅층이 도포된 마이크로렌즈는 패키지바디의 외부로 노출 배치되는 것을 특징으로 하는 CIS 패키지 구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 마이크로렌즈는 CIS 칩의 상부에 반구형으로 형성되고, 마이크로렌즈 상에 도포된 코팅층은 이웃하는 코팅층과 서로 접촉되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 CIS 패키지 구조.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 CIS 칩은 와이어를 매개로 핀에 연결되고, 상기 와이어는 패키지바디의 내부에 완전히 매립되는 것을 특징으로 하는 CIS 패키지 구조.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅층은 10 내지 30nm의 두께로 마이크로렌즈 상에 도포되는 것을 특징으로 하는 CIS 패키지 구조.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅층은, 25dyne/cm 이하의 표면장력을 가지고 0.1 이하의 동마찰계수를 가지는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CIS 패키지 구조.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅층은, 플루오르알킬실란(fluoroalkylsilane), 퍼플루오르폴리에테르실란(perfluoropolyethersilane), 퍼플루오르폴리에테르아크릴레이트(perfluoropolyetheracrylates), 플루오르아크릴아마이드(fluoroacrylamide) 및 퍼플루오르인산화염(perfluorophosphate)을 포함하는 군으로부터 선택된 단독 또는 그 이상의 조합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CIS 패키지 구조.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅층을 이루는 퍼플루오르폴리에테르실란은 하기 화학식 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 CIS 패키지 구조.
    [화학식]
    CF3(CF2CF2O)n-Si(OY)3
    (여기서, n은 10 내지 50이고, Y는 메틸(methyl), 에틸(ethyl) 또는 프로필(propyl) 중 어느 하나이다.)
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅층은 물리적 증착 방식(PVD: Physical Vapor Deposition) 또는 스프레이 코팅 방식(Spray Coating)에 의해 마이크로렌즈 상에 도포되는 것을 특징으로 하는 CIS 패키지 구조.
KR1020160154059A 2016-11-18 2016-11-18 Ｃｉｓ 패키지 구조 KR20180056165A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160154059A KR20180056165A (ko) 2016-11-18 2016-11-18 Ｃｉｓ 패키지 구조

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160154059A KR20180056165A (ko) 2016-11-18 2016-11-18 Ｃｉｓ 패키지 구조

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180056165A true KR20180056165A (ko) 2018-05-28

Family

ID=62451612

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160154059A KR20180056165A (ko) 2016-11-18 2016-11-18 Ｃｉｓ 패키지 구조

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20180056165A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110277419A (zh) * 2019-06-28 2019-09-24 德淮半导体有限公司 图像传感器及其形成方法
US11710757B2 (en) 2020-08-13 2023-07-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor package and method of fabricating the same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09258003A (ja) * 1996-03-22 1997-10-03 Sumitomo Chem Co Ltd 防汚性レンズ
JP2006237051A (ja) * 2005-02-22 2006-09-07 Aoi Electronics Co Ltd 半導体装置の製造方法
JP2007266380A (ja) * 2006-03-29 2007-10-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体撮像装置およびその製造方法
KR20090004707A (ko) * 2007-07-03 2009-01-12 어드벤스드 칩 엔지니어링 테크놀로지, 인크. 제거가능한 보호 필름을 이용한 이미지 센서 패키지 및 그제조 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09258003A (ja) * 1996-03-22 1997-10-03 Sumitomo Chem Co Ltd 防汚性レンズ
JP2006237051A (ja) * 2005-02-22 2006-09-07 Aoi Electronics Co Ltd 半導体装置の製造方法
JP2007266380A (ja) * 2006-03-29 2007-10-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体撮像装置およびその製造方法
KR20090004707A (ko) * 2007-07-03 2009-01-12 어드벤스드 칩 엔지니어링 테크놀로지, 인크. 제거가능한 보호 필름을 이용한 이미지 센서 패키지 및 그제조 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
일본 공개특허공보 특개2006-237051호(2006.09.07.) 1부. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110277419A (zh) * 2019-06-28 2019-09-24 德淮半导体有限公司 图像传感器及其形成方法
CN110277419B (zh) * 2019-06-28 2022-02-08 德淮半导体有限公司 图像传感器及其形成方法
US11710757B2 (en) 2020-08-13 2023-07-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor package and method of fabricating the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10262913B2 (en) Wafer level package solder barrier used as vacuum getter
JP2010239116A (ja) 固体撮像素子及びその製造方法、撮像装置
US20160289458A1 (en) Hydrophobic Phosphonate and Silane Chemistry
KR20180056165A (ko) Ｃｉｓ 패키지 구조
US8823126B2 (en) Low cost backside illuminated CMOS image sensor package with high integration
KR102010703B1 (ko) 고 유전 상수 유전체 층 형성 방법, 이미지 센서 디바이스 및 그 제조 방법
CN104795420B (zh) 固态成像元件、其制造方法和电子设备
US20070120041A1 (en) Sealed Package With Glass Window for Optoelectronic Components, and Assemblies Incorporating the Same
TWI559513B (zh) 具有透過含隔離區之接觸蝕刻終止層耦接之金屬接點之影像感測器
CN102412256A (zh) 封装的图像传感器及形成方法、降低其眩光现象的方法
US10978507B2 (en) Method for manufacturing optical sensor arrangements and housing for an optical sensor
US8198731B2 (en) Protective layer for bond pads
KR20180056172A (ko) 마이크로렌즈 코팅 조성물 및 이를 이용한 코팅 방법
TWI677085B (zh) 用於影像感測器之晶片級封裝
US11271134B2 (en) Method for manufacturing an optical sensor and optical sensor
US20180240827A1 (en) Package structure and packaging method
TWI815276B (zh) 畫素感測器及製造其的方法
JP2023504960A (ja) 画像センサ
TWI299887B (en) Chip package process
JP2005166880A (ja) フレームを使用してチップを基板に取付ける方法
KR20100073649A (ko) 이미지센서 및 그 제조방법
JP2007299841A (ja) 半導体素子の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application