KR20220047030A - 이미지 센서 패키지 및 그 패키지 제조방법 - Google Patents

이미지 센서 패키지 및 그 패키지 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220047030A
KR20220047030A KR1020200130444A KR20200130444A KR20220047030A KR 20220047030 A KR20220047030 A KR 20220047030A KR 1020200130444 A KR1020200130444 A KR 1020200130444A KR 20200130444 A KR20200130444 A KR 20200130444A KR 20220047030 A KR20220047030 A KR 20220047030A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
image sensor
dam
package
sensor chip
chip
Prior art date
Application number
KR1020200130444A
Other languages
English (en)
Inventor
손봉진
Original Assignee
삼성전자주식회사
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 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020200130444A priority Critical patent/KR20220047030A/ko
Priority to US17/240,131 priority patent/US20220115426A1/en
Priority to EP21180265.7A priority patent/EP3982412B1/en
Priority to CN202110754214.8A priority patent/CN114400233A/zh
Publication of KR20220047030A publication Critical patent/KR20220047030A/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14636Interconnect structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02Containers; Seals
    • H01L23/04Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/562Protection against mechanical damage
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means 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
    • H01L24/02Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L24/06Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means 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
    • H01L24/02Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/07Structure, shape, material or disposition of the bonding areas after the connecting process
    • H01L24/09Structure, shape, material or disposition of the bonding areas after the connecting process of a plurality of bonding areas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means 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
    • H01L24/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/46Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of a plurality of wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means 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
    • H01L24/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/49Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14618Containers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462Coatings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14683Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/02002Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
    • H01L31/02005Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0203Containers; Encapsulations, e.g. encapsulation of photodiodes
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50Constructional details
    • H04N23/54Mounting of pick-up tubes, electronic image sensors, deviation or focusing coils
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85909Post-treatment of the connector or wire bonding area
    • H01L2224/8592Applying permanent coating, e.g. protective coating
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/91Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92Specific sequence of method steps
    • H01L2224/922Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
    • H01L2224/9222Sequential connecting processes
    • H01L2224/92242Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector
    • H01L2224/92247Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector the second connecting process involving a wire connector

Abstract

본 발명의 기술적 사상은 신뢰성이 향상된 이미지 센서 패키지 및 그 패키지 제조방법을 제공한다. 그 이미지 센서 패키지는 패키지 기판; 상기 패키지 기판 상에 와이어 본딩(wire bonding) 방식으로 실장된 이미지 센서 칩; 상기 이미지 센서 칩 상에 배치된 투명 커버; 및 상기 이미지 센서 칩을 밀봉하고 상기 투명 커버의 측면을 덮는 밀봉재;를 포함하고, 상기 이미지 센서 칩의 상면 상에 외곽을 둘러싸는 댐(dam)이 형성되고, 상기 투명 커버는 상기 댐 상에 배치되며, 상기 와이어 본딩의 본딩 와이어가 상기 이미지 센서 칩의 칩 패드와 상기 패키지 기판의 기판 패드를 전기적으로 연결하며, 상기 칩 패드에 연결된 상기 본딩 와이어의 제1 끝단은 상기 댐이 덮고, 상기 기판 패드에 연결된 상기 본딩 와이어의 제2 끝단은 상기 댐과 실질적으로 동일한 재질의 스트레스 완화층이 덮는다.

Description

이미지 센서 패키지 및 그 패키지 제조방법{Image sensor package and method for fabricating the same}
본 발명의 기술적 사상은 이미지 센서에 관한 것으로, 특히 이미지 센서 패키지 및 그 패키지 제조방법에 관한 것이다.
이미지 센서 패키지는 카메라 장치에 탑재되는 핵심 부품으로, 일반적인 카메라의 범주를 벗어나, 휴대폰, 태블릿과 같은 휴대용 단말과 차량 등 매우 다양한 분야에서 활용되고 있다. 이러한 이미지 센서 패키지는 COB(Chip On Board), COF(Chip On Flexible PCB), COG(Chip On Glass), WLCSP(Wafer Level Chip Scale package), IBGA(Image sensor Ball Grid Array), PLCC(Plastic Leadless Chip Carrier) 등의 다양한 패키지 구조를 가질 수 있다. 한편, 차량용에 많이 적용되는 IBGA 구조의 이미지 센서 패키지는 기판 상에 이미지 센서를 안착하고, 이미지 센서의 상부에 투명 부재(또는 투명 부재 커버)를 접합하는 방법을 통해 형성될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는, 신뢰성이 향상된 이미지 센서 패키지 및 그 패키지 제조방법을 제공하는 데에 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 기술적 사상은, 패키지 기판; 상기 패키지 기판 상에 와이어 본딩(wire bonding) 방식으로 실장된 이미지 센서 칩; 상기 이미지 센서 칩 상에 배치된 투명 커버; 및 상기 이미지 센서 칩을 밀봉하고 상기 투명 커버의 측면을 덮는 밀봉재;를 포함하고, 상기 이미지 센서 칩의 상면 상에 외곽을 둘러싸는 댐(dam)이 형성되고, 상기 투명 커버는 상기 댐 상에 배치되며, 상기 와이어 본딩의 본딩 와이어가 상기 이미지 센서 칩의 칩 패드와 상기 패키지 기판의 기판 패드를 전기적으로 연결하며, 상기 칩 패드에 연결된 상기 본딩 와이어의 제1 끝단은 상기 댐이 덮고, 상기 기판 패드에 연결된 상기 본딩 와이어의 제2 끝단은 상기 댐과 실질적으로 동일한 재질의 스트레스 완화층이 덮는, 이미지 센서 패키지를 제공한다.
또한, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 상면 상에 기판 패드가 배치되고 하면 상에 외부 접속 단자가 배치된 패키지 기판; 상기 패키지 기판 상에 실장되고, 상부의 중앙 부분에 센서부를 구비한 이미지 센서 칩; 상기 이미지 센서 칩의 상면 상에 외곽 부분을 둘러싸도록 배치되고, 상기 이미지 센서 칩의 칩 패드를 덮는 댐; 상기 댐 상에 배치되고, 상기 이미지 센서 칩의 상면에서 이격 배치된 투명 커버; 와이어 본딩을 통해 상기 칩 패드와 상기 기판 패드를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어; 상기 패키지 기판 상에 상에 배치되고, 상기 기판 패드를 덮는 스트레스 완화층; 및 패키지 기판 상에 배치되고, 상기 이미지 센서 칩을 밀봉하며 상기 투명 커버의 측면을 덮는 밀봉재;를 포함하고, 상기 스트레스 완화층의 재질은 상기 댐의 재질과 실질적으로 동일하며, 상기 칩 패드에 연결된 상기 본딩 와이어의 제1 끝단은 상기 댐이 덮고, 상기 기판 패드에 연결된 상기 본딩 와이어의 제2 끝단은 상기 스트레스 완화층이 덮으며, 상기 제1 끝단과 제2 끝단 사이의 상기 본딩 와이어의 중간 부분은 상기 밀봉재가 덮는, 이미지 센서 패키지를 제공한다.
더 나아가, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 패키지 기판을 준비하는 단계; 상기 패키지 기판 상에 이미지 센서 칩을 실장하는 단계; 상기 이미지 센서 칩의 칩 패드와 상기 패키기 기판의 기판 패드를 본딩 와이어로 연결하는 와어어 본딩을 수행하는 단계; 상기 이미지 센서 칩의 상면 상에, 상기 상면의 외곽을 둘러싸고, 상기 칩 패드에 연결된 상기 본딩 와이어의 제1 끝단을 덮는 댐을 형성하는 단계; 상기 패키지 기판 상에, 상기 기판 패드에 연결된 상기 본딩 와이어의 제2 끝단을 덮는 스트레스 완화층을 형성하는 단계; 상기 이미지 센서 칩의 상면에서 이격되도록 상기 댐 상에 투명 커버를 부착시키는 단계; 상기 패키지 기판 상에, 상기 이미지 센서 칩을 밀봉하고 상기 투명 커버의 측면을 덮는 밀봉재를 형성하는 단계; 및 상기 패키지 기판의 하면 상에 외부 접속 단자를 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 스트레스 완화층의 재질은 상기 댐의 재질과 실질적으로 동일한, 이미지 센서 패키지의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 이미지 센서 패키지 및 그 패키지 제조방법은, 이미지 센서 칩이 와이어 본딩 방식을 통해 패키지 기판 상에 실장되되, 와이어 본딩의 본딩 와이어의 끝단 부분들이 댐 및 스트레스 완화층에 의해 덮일 수 있다. 예컨대, 칩 패드에 연결된 본딩 와이어의 제1 끝단은 댐에 의해 덮이고, 상부 기판 패드에 연결된 제2 끝단은 스트레스 완화층에 의해 덮일 수 있다. 또한, 스트레스 완화층은 댐과 실질적으로 동일 재질로 형성될 수 있다. 그에 따라, 본 발명의 기술적 사상에 의한 이미지 센서 패키지는, 본딩 와이어에 가해지는 스트레스가 감소하여 본딩 와이어에서 크랙 발생과 같은 불량이 대폭 감소할 수 있고, 결과적으로, 신뢰성이 향상된 이미지 센서 패키지를 구현할 수 있도록 한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 패키지에 대한 단면도, 및 평면도이다.
도 2a 및 도 2b는 이미지 센서 패키지의 와이어 본딩 구조에서 본딩 와이어 크랙의 발생 원인을 설명하기 위한 확대도들이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예들에 따른 이미지 센서 패키지들에 대한 평면도들이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시들예에 따른 이미지 센서 패키지들에 대한 단면도들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 패키지를 포함한 카메라 장치에 대한 단면도이다.
도 6a 내지 도 6i는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 패키지의 제조방법을 보여주는 단면도들이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 패키지의 제조방법을 보여주는 단면도들이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 패키지에 대한 단면도, 및 평면도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100)는 패키지 기판(110), 이미지 센서 칩(120), 본딩 와이어(130), 투명 커버(140), 밀봉재(150), 댐(160), 및 스트레스 완화층(170)을 포함할 수 있다.
패키지 기판(110)은 바디층(111), 상부 기판 패드(113), 하부 기판 패드(115), 및 보호층(117u, 117d)을 포함할 수 있다. 바디층(111)은 다양한 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 바디층(111)은 패키지 기판(110)의 종류에 따라 실리콘, 세라믹, 유기물, 유리, 에폭시 수지 등으로 형성될 수 있다. 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100)에서, 패키지 기판(110)은 에폭시 수지를 기반으로 하는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board: PCB)일 수 있다. 바디층(111)에는 단층 또는 다층의 배선들이 형성될 수 있다. 배선들을 통해 상부 기판 패드(113)와 하부 기판 패드(115)가 전기적으로 연결될 수 있다.
패키지 기판(110)은 일방향으로 길쭉한 직사각형 형태를 가질 수 있다. 예컨대, 패키지 기판(110)은 제1 방향(x 방향)으로 길쭉한 직사각형 형태를 가지며, 제1 방향(x 방향) 양쪽에 상부 기판 패드(113)가 배치될 수 있다. 물론, 실시예에 따라, 패키지 기판(110)은 정사각형 형태를 가질 수 있다. 패키지 기판(110)은 장 방향, 즉 제1 방향(x 방향)으로 제1 길이(L1)를 가질 수 있다. 제1 길이(L1)는 예컨대, 8.0㎜ 이하일 수 있다. 그러나 제1 길이(L1)가 상기 수치에 한정되는 것은 아니다. 덧붙여, 패키지 기판(110) 상부에 배치되는 밀봉재(150)의 측면은 패키지 기판(110)의 측면에 의해 제한될 수 있다. 따라서, 일반적으로 이미지 센서 패키지(100)의 평면적인 사이즈는 패키지 기판(110)의 사이즈에 의해 결정될 수 있다.
상부 기판 패드(113)는 바디층(111)의 상면 상에 형성되고, 바디층(111)의 배선들로 연결될 수 있다. 상부 기판 패드(113)는, 패키지 기판(110) 상에 실장된 이미지 센서 칩(120)의 양 측면을 따라 배치되고, 와이어 본딩을 통해 이미지 센서 칩(120)의 칩 패드(126)에 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 상부 기판 패드(113)는 제1 방향(x 방향)의 패키지 기판(110)의 양측면 외곽 부분에 배치되며, 제2 방향(y 방향)을 따라 배치될 수 있다. 도 1b에서, 상부 기판 패드(113)가 제2 방향(y 방향)을 따라 1열로 배치될 수 있다. 그러나 실시예에 따라, 상부 기판 패드(113)는 제2 방향(y 방향)을 따라 2열 이상으로 배치될 수도 있다.
하부 기판 패드(115)는 바디층(111)의 하면 상에 형성되고, 바디층(111)의 배선들로 연결될 수 있다. 하부 기판 패드(115)는 제2 방향(y 방향)을 따라 3열로 배치될 수 있다. 그러나 하부 기판 패드(115)의 배치 구조가 그에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 하부 기판 패드(115)는 2열 또는 4열 이상으로 배치되거나, 또는 바디층(111)의 하면 전체에 걸쳐 2차원 어레이 구조로 배치될 수 있다.
보호층(117u, 117d)은 바디층(111)의 상면과 하면을 덮어 바디층(111)을 보호할 수 있다. 보호층(117u, 117d)은 바디층(111)의 상면 상의 상부 보호층(117u)과 하면 상의 하부 보호층(117d)을 포함할 수 있다. 보호층(117u, 117d)은 예컨대, 솔더 레지스트(Solder Resist: SR)로 형성될 수 있다. 물론, 보호층(117u, 117d)의 재질이 솔더 레지스트에 한정되는 것은 아니다. 상부 기판 패드(113)와 하부 기판 패드(115)는 대응하는 보호층(117u, 117d)을 관통하여 보호층(117u, 117d)으로부터 노출될 수 있다.
하부 기판 패드(115) 상에 외부 접속 단자(180)가 배치될 수 있다. 외부 접속 단자(180)는, 예컨대, 솔더 볼로 형성될 수 있다. 그에 따라, 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100)는 IBGA 패키지로 분류될 수 있다. 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100)는 외부 접속 단자(180)를 통해 카메라 장치 등의 외부 기판(도 5의 510 참조) 상에 실장될 수 있다.
이미지 센서 칩(120)은 패키지 기판(110) 상에 실장될 수 있다. 이미지 센서 칩(120)은 접착층(125)을 통해 패키지 기판(110)의 상면 상에 접착되어 고정될 수 있다. 접착층(125)은 이미지 센서 칩(120)을 패키지 기판(110) 상에 접착시키는 역할뿐만 아니라, 외부 충격이 가해지는 경우 이미지 센서 칩(120)에 가해지는 충격을 완화하는 역할도 수행할 수 있다.
이미지 센서 칩(120)은 칩 바디(122), 센서부(124), 및 칩 패드(126)를 포함할 수 있다. 칩 바디(122)는 이미지 센서 칩(120)의 기판과 배선층을 포함할 수 있다. 기판은, 예컨대, 실리콘 벌크(bulk) 웨이퍼, 또는 에피택셜(Epitaxial) 웨이퍼 등으로 형성될 수 있다. 에피택셜 웨이퍼는 벌크 기판에 에피텍셜 공정으로 성장시킨 결정성 물질층, 즉 에피텍셜층을 포함할 수 있다. 기판은 벌크 웨이퍼 또는 에피택셜 웨이퍼에 한하지 않고, 폴리시드(polished) 웨이퍼, 열처리된(Annealed) 웨이퍼, SOI(Silicon On Insulator) 웨이퍼 등 다양한 웨이퍼들을 이용하여 형성될 수 있다. 배선층은 기판의 어느 한쪽 면 상에 형성될 수 있다. 예컨대, 배선층은 센서부(124)의 하부에 배치될 수 있다.
센서부(124)는 다수의 픽셀들을 구비한 픽셀 영역(PIa) 또는 액티브 픽셀 센서(Active Pixel Sensor: APS) 영역을 포함할 수 있다. 픽셀 영역(PIa)에서 픽셀들은 2차원 어레이 구조로 배치될 수 있다. 또한, 픽셀 영역(PIa)의 픽셀들 각각은 기판 내에 형성된 포토다이오드를 포함할 수 있다. 포토다이오드는 픽셀 영역(PIa)에 불순물 이온을 주입하는 이온 주입 공정을 통해 형성될 수 있다. 픽셀 영역(PIa)의 픽셀들 각각은 입사된 광을 흡수하여 광량에 대응하는 전하를 생성하여 축적하며, 픽셀 트랜지스터를 통해 축적된 전하를 외부로 전달할 수 있다. 픽셀 트랜지스터는, 예컨대, 트랜스퍼 트랜지스터(transfer transistor), 소스 팔로워 트랜지스터(source follower transistor), 리셋 트랜지스터(reset transistor), 및 선택 트랜지스터(selection transistor) 등을 포함할 수 있다. 한편, 센서부(124)는 픽셀 영역(PIa) 상부에 배치된 컬러 필터와 마이크로 렌즈를 포함할 수 있다. 도 1b를 통해 알 수 있듯이, 센서부(124)는 이미지 센서 칩(120)의 중앙 부분에 배치될 수 있다.
칩 패드(126)는 이미지 센서 칩(120)의 주변 영역(PEa)에 배치될 수 있다. 주변 영역(PEa)은 센서부(124)를 둘러싸는 이미지 센서 칩(120)의 외곽 부분을 의미할 수 있다. 칩 패드(126)는 도 1b에 도시된 바와 같이, 제1 방향(x 방향)의 이미지 센서 칩(120)의 양쪽 주변 영역(PEa)의 외곽 부분에 제2 방향(y 방향)을 따라 배치될 수 있다. 칩 패드(126)는 이미지 센서 칩(120)의 배선층에 전기적으로 연결될 수 있다.
칩 패드(126)는 와이어 본딩을 통해 패키지 기판(110)의 대응하는 상부 기판 패드(113)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 와이어 본딩에서 본딩 와이어(130)의 제1 끝단(도 2b의 130t1 참조)은 칩 패드(126)에 연결되고, 제2 끝단(도 2b의 130t2 참조)은 상부 기판 패드(113)에 연결될 수 있다. 본딩 와이어(130)는 예컨대, 금(Au), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al) 등으로 형성될 수 있다. 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100)에서, 본딩 와이어(130)는, 예컨대, Au로 형성될 수 있다.
투명 커버(140)는 이미지 센서 칩(120)의 상부에 배치될 수 있다. 투명 커버(140)는 이미지 센서 칩(120)의 상면 상에 형성된 댐(160) 상에 배치될 수 있다. 그에 따라, 투명 커버(140)는 댐(160)의 높이만큼 이미지 센서 칩(120)으로부터 이격되어 배치되고, 투명 커버(140)와 이미지 센서 칩(120) 사이에는 캐비티(cavity, C)가 형성될 수 있다. 투명 커버(140)는, 예컨대, 투명 유리, 투명 수지 또는 투광 세라믹 등을 포함할 수 있다.
댐(160)은 투명 커버(140)를 지지할 수 있다. 또한, 댐(160)은 캐비티(C)를 밀봉하여 외부로부터 습기나 이물질이 캐비티(C) 내로 침투하는 것을 차단하여 이미지 센서 칩(120), 특히 센서부(124)의 오염을 방지할 수 있다. 댐(160)은, 도 1b에 도시된 바와 같이, 이미지 센서 칩(120)의 상면의 외곽 부분을 둘러싸는 사각형 고리 형태로 형성될 수 있다. 또한, 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100)에서, 댐(160)은 이미지 센서 칩(120)의 칩 패드(126) 부분을 덮을 수 있고, 그에 따라, 본딩 와이어(130)의 제1 끝단(130t1)을 함께 덮을 수 있다.
댐(160)은, 전술한 바와 같이, 투명 커버(140)의 지지, 및 센서부(124)의 오염 방지의 기능을 가지고, 센서부(124)를 둘러싸는 형태로 이미지 센서 칩(120)의 상면 상에 형성될 수 있다. 최근 이미지 센서 칩(120)의 소형화로 인해 센서부(124)의 에지(edge)와 이미지 센서 칩(120)의 에지 사이의 간격인 제1 폭(W1)이 좁아지고 있다. 예컨대, 제1 폭(W1)은 520㎛ 이하일 수 있다. 이와 같이, 제1 폭(W1)이 좁아짐에 따라, 댐(160)은, 도 1b에 도시된 바와 같이, 이미지 센서 칩(120)의 최외곽 부분을 둘러싸는 사각형 고리 형태를 가지며, 또한, 최외곽 부분에 배치된 칩 패드(126) 및 그에 연결된 본딩 와이어(130)의 제1 끝단(130t1)을 덮을 수 있다.
한편, 댐(160)이 이미지 센서 칩(120)의 최외곽 부분에 배치됨에 따라, 도 1a에 도시된 바와 같이, 제1 방향(x 방향)으로 댐(160)의 외측면은 이미지 센서 칩(120)의 측면에 거의 인접하거나 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 일반적으로, 투명 커버(140)의 사이즈는 이미지 센서 칩(120)의 사이즈보다 더 클 수 있다. 예컨대, 제1 방향(x 방향)으로 투명 커버(140)의 길이는 이미지 센서 칩(120)의 길이보다 더 길 수 있다. 그에 따라, 댐(160)의 외측면은 투명 커버(140)의 측면보다 내측에 위치할 수 있다.
댐(160)은 본딩 와이어(130)의 스트레스, 밀봉재(150)의 물성 등을 고려하여 적절한 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 댐(160)은 글루(glue) 접착제로 형성될 수 있다. 물론, 댐(160)의 재질이 글루 접착제에 한정되는 것은 아니다. 댐(160)의 재질에 대해서는, 도 2a 및 도 2b의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.
밀봉재(150)는 패키지 기판(110) 상에 배치되며, 이미지 센서 칩(120), 본딩 와이어(130), 및 투명 커버(140)를 밀봉할 수 있다. 구체적으로, 밀봉재(150)는 패키지 기판(110)의 상면에서부터 이미지 센서 칩(120), 및 투명 커버(140)의 측면을 덮도록 형성될 수 있다. 또한, 밀봉재(150)는 본딩 와이어(130)를 덮으며, 댐(160)의 외측면을 덮을 수 있다. 밀봉재(150)는, 댐(160)과 함께 이미지 센서 칩(120)의 센서부(124)가 외부의 이물질에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 밀봉재(150)는 외부의 충격으로부터 이미지 센서 패키지(100)를 보호할 수 있다.
밀봉재(150)는 투명 커버(140)의 측면 전체를 감싸며, 밀봉재(150)의 상면은 투명 커버(140)의 상면과 약간의 경사를 가질 수 있다. 그러나 실시예에 따라, 밀봉재(150)의 상면은 투명 커버(140)의 상면과 실질적으로 동일 평면을 이룰 수도 있다. 밀봉재(150)는, 예컨대, EMC(Epoxy Molding Compound)로 형성될 수 있다. 그러나 밀봉재(150)의 재질이 EMC에 한정되는 것은 아니다. 밀봉재(150)의 재질에 대해서는 댐(160)의 재질과 함께 도 2a 및 도 2b의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.
스트레스 완화층(170)은 제1 방향(x 방향)의 패키지 기판(110)의 양쪽 외곽 부분에 형성되고, 제2 방향(y 방향)으로 연장하는 형태를 가질 수 있다. 또한, 스트레스 완화층(170)은 상부 기판 패드(113) 및 그에 연결된 본딩 와이어(130)의 제2 끝단(130t2)을 덮을 수 있다. 스트레스 완화층(170)은 댐(160)과 실질적으로 동일한 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 스트레스 완화층(170)은 글루 접착제로 형성될 수 있다. 물론, 스트레스 완화층(170)의 재질이 글루 접착제에 한정되는 것은 아니다. 스트레스 완화층(170)의 재질에 대해서도 댐(160)의 재질과 함께 도 2a 및 도 2b의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.
한편, 스트레스 완화층(170)이 본딩 와이어(130) 부분을 많이 덮을수록 본딩 와이어(130)의 스트레스가 보다 감소할 수 있다. 그에 따라, 도 1a 도시된 바와 같이, 스트레스 완화층(170)은 댐(160)보다 두꺼운 두께로 형성될 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 제1 방향(x 방향)으로 스트레스 완화층(170)의 폭이 댐(160)의 폭보다 클 수도 있다. 물론, 공정 상의 제약으로 인해, 실시예에 따라, 스트레스 완화층(170)의 두께와 폭 중 적어도 하나가 댐(160)의 두께와 폭보다 작을 수도 있다.
본 실시예의 이미지 센서 패키지(100)에서, 이미지 센서 칩(120)이 와이어 본딩 방식을 통해 패키지 기판(110) 상에 실장되되, 와이어 본딩의 본딩 와이어(130)의 끝단 부분들이 댐(160) 및 스트레스 완화층(170)에 의해 덮일 수 있다. 예컨대, 칩 패드(126)에 연결된 본딩 와이어(130)의 제1 끝단(130t1)은 댐(160)에 의해 덮이고, 상부 기판 패드(113)에 연결된 제2 끝단(130t2)는 스트레스 완화층(170)에 의해 덮일 수 있다. 또한, 스트레스 완화층(170)은 댐(160)과 실질적으로 동일 재질로 형성될 수 있다. 그에 따라, 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100)는, 본딩 와이어(130)에 가해지는 스트레스가 감소하여 본딩 와이어(130)에서 크랙 발생과 같은 불량이 대폭 감소할 수 있고, 결과적으로, 신뢰성이 향상된 이미지 센서 패키지를 구현할 수 있도록 한다.
도 2a 및 도 2b는 이미지 센서 패키지의 와이어 본딩 구조에서 본딩 와이어 크랙의 발생 원인을 설명하기 위한 확대도들이다. 도 2a는 와이어 본딩 부분에 대한 확대도이고, 도 2b는 도 2a의 A 부분에 대한 확대도이며, 도 2a 및 도 2b에서, 편의상 본딩 와이어(130)를 직각의 형태로 나타내고 있다. 도 1a 및 도 1b의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100)의 와이어 본딩 구조에서, 본딩 와이어(130)에 스트레스가 집중하는 부분은 본딩 와이어(130)가 칩 패드(126)에 연결되는 부분일 수 있다. 좀더 구체적으로, 본딩 와이어(130)를 칩 패드(126)에 연결된 제1 끝단(130t1), 상부 기판 패드(113)에 연결된 제2 끝단(130t2), 및 제1 끝단(130t1)과 제2 끝단(130t2) 사이의 중간 라인(130m)으로 구별할 때, 도 2b에서 점선의 원으로 표시된 바와 같이, 제1 끝단(130t1)과 중간 라인(130m)의 연결 부분의 양측면이 스트레스가 가장 크게 발생하는 최대 스트레스 영역(MSA)인 것으로 조사되고 있다. 최대 스트레스 영역(MSA)에서 스트레스가 최대인 이유는 다음과 같다. 제1 끝단(130t1)과 중간 라인(130m)의 일부는 댐(160)에 의해 덮이고, 중간 라인(130m)의 대부분과 제2 끝단(130t2)은 밀봉재(150)에 의해 덮일 수 있다. 일반적으로, 밀봉재(150)의 유리화 온도(glass temperature: Tg)는 낮고, 또한, 유리화 온도(Tg) 이상에서 열 팽창 계수(Coefficient of Thermal Expansion: CTE)는 높다. 따라서, 유리화 온도(Tg)보다 높은 고온 구간에서, 댐(160)이 본딩 와이어(130)를 고정하여 잡고 있으나, 밀봉재(150)는 팽창하면서 본딩 와이어(130)를 당김으로써, 본딩 와이어(130)에 스트레스를 인가할 수 있고, 특히 댐(160)에 의해 덮여 있는 제1 끝단(130t1)과 중간 라인(130m)의 연결 부분에 스트레스가 집중할 수 있다.
본 실시예의 이미지 센서 패키지(100)는, 본딩 와이어(130)의 제1 끝단(130t1)과 중간 라인(130m)의 연결 부분의 스트레스를 감소시키기 위하여, 본딩 와이어(130)의 제2 끝단(130t2)을 덮는 스트레스 완화층(170)을 형성할 수 있다. 스트레스 완화층(170)은 댐(160)과 실질적으로 동일한 재질로 형성될 수 있다. 또한, 스트레스 완화층(170)은, 본딩 와이어(130)의 스트레스, 밀봉재(150)의 물성 등을 고려하여 적절한 물성을 갖는 재질로 형성될 수 있다.
구체적인 예를 들어 설명하면, 열 충격 실험으로서, (-)65 ~ 150℃의 제 TC(Thermal Cycle) 조건, 또는 (-)55 ~ 125℃의 제2 TC 조건에서, 본딩 와이어(130)의 크랙을 방지하기 위하여, 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100)는, 댐(160)과 밀봉재(150)가 다음과 같은 물성을 가질 수 있다. 예컨대, 댐(160)과 밀봉재(150) 각각은 40000 ~ 80000cps(@25℃)의 범위의 점성을 가질 수 있다. 댐(160)과 밀봉재(150) 각각은 125 ~ 160℃ 범위의 유리화 온도를 가질 수 있다. 또한, 댐(160)과 밀봉재(150) 각각은 유리화 온도 미만에서 18ppm 이하의 열 팽창 계수와 유리화 온도 이상에서 70ppm 이하의 열 팽창 계수를 가질 수 있다. 한편, 스트레스 완화층(170)은, 전술한 바와 같이, 댐(160)과 동일한 재질로 형성될 수 있다.
참고로, 기존 이미지 센서 패키지에서, 글루 접착제가 댐에 주로 사용되고 있는데, 글루 접착제는 점성이 90000cps(@25℃)이고, 유리화 온도가 115℃이며, 열 팽창 계수는 유리화 온도 미만에서 53ppm이고, 유리화 온도 이상에서 163ppm일 수 있다. 밀봉재(150)로 이용하는 제1 물질은 점성이 80000cps(@25℃)이고, 유리화 온도가 50℃이며, 열 팽창 계수는 유리화 온도 미만에서 20ppm이고, 유리화 온도 이상에서 100ppm이 수 있다. 또한, 밀봉재(150)로 이용하는 제2 물질은 점성이 42000cps(@25℃)이고, 유리화 온도가 148℃이며, 열 팽창 계수는 유리화 온도 미만에서 18ppm이고, 유리화 온도 이상에서 65ppm일 수 있다.
한편, 실시예에 따라, 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100)는 댐(160)과 스트레스 완화층(170)으로 글루 접착제를 사용하되, 필러(filler)의 성분이나 성분비를 조절하여 글루 접착제가 전술한 물성 범위를 충족하거나 그에 근접하도록 할 수 있다. 또한, 밀봉재(150)로서 전술한 제2 물질을 사용하되, 역시 필러의 성분이나 성분비를 조절하여 제2 물질이 전술한 물성 범위를 충족하거나 그에 근접하도록 할 수 있다.
하기 표 1은 스트레스 완화층(170)이 존재하지 않는 패키지 구조(제1 패키지 구조)와 스트레스 완화층(170)이 존재하는 패키지 구조(제2 패키지 구조)에서 본딩 와이어(130)의 스트레스를 비교하여 보여준다.
스트레스 완화층 유무 Stress@125℃
제1 패키지 구조 × 137.29
제2 패키지 구조 134.49
여기서, 제1 패키지 구조 및 제2 패키지 구조 둘 다 댐(160)을 포함하고, 스트레스의 단위는 메가파스칼(MPa)일 수 있다. 표 1을 통해 알 수 있듯이, 스트레스 완화층(170)이 존재하는 경우에, 본딩 와이어(130)의 스트레스가 낮음을 확인할 수 있다. 한편, 스트레스 완화층(170)의 두께나 폭을 크게 함으로써, 본딩 와이어(130)의 스트레스를 좀더 낮출 수 있음은 전술한 바와 같다.
한편, 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100)는 다음과 같은 방법들을 통해 본딩 와이어(130)의 스트레스를 감소시킬 수 있다. 예컨대, 본딩 와이어(130)의 길이를 작게 하는 방법, 밀봉재(150)의 물성을 조절하는 방법, 또는 패키지의 사이즈를 증가시키는 방법을 통해 본딩 와이어(130)의 스트레스를 감소시킬 수 있다. 참고로, 본딩 와이어(130)의 길이가 길어지면 칩 패드(126)의 본딩 부분에서 모멘트(moment)가 증가하고, 모멘트가 본딩 와이어(130)의 스트레스를 증가시키게 된다. 또한, 패키지 전체 사이즈가 감소하면, 본딩 와이어(130)의 길이가 상대적으로 증가하고, 역시 모멘트가 증가하여 본딩 와이어(130)의 스트레스를 증가시킬 수 있다.
하기 표 2는 패키지 사이즈(PKG Size), 밀봉재(Encap.)의 재질, 및 본딩 와이어 길이(Wire Length)에 따른 본딩 와이어의 스트레스를 예시적으로 보여준다.
PKG Size Encap. Wire Length Stress@125℃
Ref. 8.0㎜ First 0.4㎜ 137.29
Case 1 8.0㎜ First 0.3㎜ 114.79
Case 2 8.0㎜ First 0.5㎜ 156.82
Case 3 7.3㎜ First 0.4㎜ 134.44
Case 4 8.7㎜ First 0.4㎜ 133.06
Case 5 8.0㎜ Second 0.4㎜ 54.34
여기서, Ref.는 기준을 의미하고, 패키지 사이즈는 제1 길이(L1)를 의미하며, First는 제1 물질을 의미하며, Second는 제2 물질을 의미할 수 있다. 또한, 본딩 와이어의 길이는 제1 방향(x 방향)으로 칩 패드(126)와 상부 기판 패드(113) 사이의 거리로 정의되고, 스트레스의 단위는 MPa일 수 있다.
표 2에서, 본딩 와이어의 길이를 작게 한 두 번째 케이스 (case 2)와 밀봉재로 제2 물질을 사용한 다섯 번째 케이스(case 5)가 기준과 비교하여 상대적으로 본딩 와이어의 스트레스가 작음을 알 수 있다. 또한, 패키지의 사이즈 조절이나 본딩 와이어의 길이 조절보다는 밀봉재의 물성의 조절이 본딩 와이어의 스트레스 변화에 크게 작용함을 확인할 수 있다.
상기 표 2에 기초하여, 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100)에서, 패키지 사이즈를 8.0㎜ 이상으로 할 수 있고, 또한, 본딩 와이어(130)의 길이를 0.7㎜ 이하로 할 수 있다. 실시예에 따라, 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100)에서, 본딩 와이어(130)의 길이를 0.5㎜ 이하로 할 수도 있다. 참고로, 기존 이미지 센서 패키지에서, 본딩 와이어(130)의 길이는 1.2㎜ 정도이고, 현재 0.8mm 내지 0.9㎜ 정도로 감소시키고 있는 추세이며, 표 1의 0.3㎜ 나 0.4㎜ 정도는 아직 실용화할 수 없는 테스트 수준의 길이에 해당할 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예들에 따른 이미지 센서 패키지들에 대한 평면도들이다. 도 1a 내지 도 2b의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 3a를 참조하면, 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100a)는 스트레스 완화층(170a)의 구조에서, 도 1b의 이미지 센서 패키지(100)와 다를 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100a)에서, 스트레스 완화층(170a)은 제2 방향(y 방향)으로 연장하는 형태를 가지되, 일부 상부 기판 패드(113) 및 그에 대응하는 일부 본딩 와이어(130)의 제2 끝단(130t2)을 덮을 수 있다. 즉, 스트레스 완화층(170a)은 제2 방향(y 방향)을 따라 배치된 전체 상부 기판 패드(113), 및 그에 대응하는 전체 본딩 와이어(130)의 제2 끝단(130t2)을 덮지 않을 수 있다. 그에 따라, 스트레스 완화층(170a)은, 제1 방향(x 방향)으로 어느 한쪽에 배치된 전체 상부 기판 패드(113)에 대응하여 복수 개가 배치될 수 있다.
구체적으로 예를 들면, 스트레스 완화층(170a)은 제2 방향(y 방향)으로 인접하는 2개씩의 상부 기판 패드(113)와 그에 대응하는 2개씩의 본딩 와이어(130)의 제2 끝단(130t2)을 덮을 수 있다. 물론, 스트레스 완화층(170a)은 2개씩에 한정되지 않고, 3개씩 이상의 상부 기판 패드(113)와 그에 대응하는 3식 이상의 본딩 와이어(130)의 제2 끝단(130t2)을 덮을 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 스트레스 완화층(170a)은 하나씩의 상부 기판 패드(113)와 그에 대응하는 하나씩의 본딩 와이어(130)의 제2 끝단(130t2)을 덮을 수도 있다.
도 3b를 참조하면, 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100b)는 패키지 기판(110a)의 상부 기판 패드(113a)의 배치 구조 및 그에 따른 와이어 본딩 구조에서, 도 1b의 이미지 센서 패키지(100)와 다를 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100b)에서, 상부 기판 패드(113a)는 이미지 센서 칩(120)의 칩 패드(126)보다 더 넓은 피치를 가지고 배치될 수 있다. 예컨대, 상부 기판 패드(113a)는 제2 방향(y 방향)으로 제1 피치(P1)을 가지며, 칩 패드(126)는 제2 방향(y 방향)으로 제1 피치(P1)보다 작은 제2 피치(P2)를 가질 수 있다. 참고로, 도 1b의 이미지 센서 패키지(100)에서, 제2 방향(y 방향)으로 상부 기판 패드(113)와 칩 패드(126)의 피치는 실질적으로 동일할 수 있다.
상부 기판 패드(113a)의 제1 피치(P1)가 칩 패드(126)의 제2 피치(P2)보다 큼에 따라, 와이어 본딩 구조는, 제2 방향(y 방향)으로 양쪽 외곽 부분으로 갈수록 본딩 와이어(130a)의 길이가 길어지고, 또한 부채살 모양으로 퍼진 형태를 가질 수 있다. 한편, 스트레스 완화층(170)은, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제2 방향(y 방향)을 따라 배치된 전체 상부 기판 패드(113a) 및 그에 대응하는 전체 본딩 와이어(130a)의 제2 끝단(130t2)을 덮는 구조를 가질 수 있다.
그러나 실시예에 따라, 스트레스 완화층(170)은 도 3a의 이미지 센서 패키지(100a)에서와 같이, 일부 상부 기판 패드(113), 및 그에 대응하는 일부 본딩 와이어(130)의 제2 끝단(130t2)을 덮을 수도 있다. 또한, 제1 방향(x 방향)으로 어느 한쪽의 전체 상부 기판 패드(113)에 대응하여 복수 개의 스트레스 완화층(170)이 배치될 수 있다.
도 3c를 참조하면, 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100c)는 패키지 기판(110b) 및 이미지 센서 칩(120)의 형태가 정사각형을 형태를 갖는다는 점에서, 도 1b의 이미지 센서 패키지(100)와 다를 수 있다. 또한, 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100c)는, 패키지 기판(110b)의 상부 기판 패드(113b)와 이미지 센서 칩(120a)의 칩 패드(126a)는 4변 전체에 걸쳐서 배치되고, 와이어 본딩도 4변 전체에 걸쳐 형성된다는 점에서, 도 1b의 이미지 센서 패키지(100)와 다를 수 있다.
구체적으로, 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100c)에서, 패키지 기판(110b)은 평면적으로 정사각형 형태를 가질 수 있다. 또한, 상부 기판 패드(113b)는 패키지 기판(110b)의 상면 외곽 부분의 4변 전체에 걸쳐 배치될 수 있다. 다시 말해서, 상부 기판 패드(113b)는 제1 방향(x 방향)의 패키지 기판(110b)의 양쪽에 제2 방향(y 방향)을 따라 배치되고, 또한, 제2 방향(y 방향)의 패키지 기판(110b)의 양쪽에 제1 방향(x 방향)을 따라 배치될 수 있다. 이미지 센서 칩(120a) 역시 평면적으로 정사각형 형태를 가지며, 칩 패드(126a)는 이미지 센서 칩(120a)의 상면 외곽 부분의 4변 전체에 걸쳐 배치될 수 있다. 실시예에 따라, 패키지 기판(110b)과 이미지 센서 칩(120a) 중 적어도 하나는 일 방향, 예컨대, 제1 방향(x 방향)으로 길쭉한 직사각형 형태를 가질 수도 있다.
와이어 본딩 구조는 본딩 와이어(130)를 통해 패키지 기판(110b)의 상부 기판 패드(113b)가 대응하는 이미지 센서 칩(120a)의 칩 패드(126a)에 연결되는 구조를 가질 수 있다. 또한, 와이어 본딩 구조는 상부 기판 패드(113b)와 칩 패드(126a)의 배치 구조에 대응하여 패키지 기판(110b) 또는 이미지 센서 칩(120a)의 4변 전체에 걸쳐 형성될 수 있다.
한편, 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100c)에서, 상부 기판 패드(113b)와 칩 패드(126a)의 피치는 실질적으로 동일할 수 있다. 그에 따라, 도 3c에 도시된 바와 같이, 본딩 와이어(130)는 제1 방향(x 방향) 또는 제2 방향(y 방향)으로 서로 평행하게 연장할 수 있다. 그러나 실시예에 따라, 상부 기판 패드(113b)의 피치가 칩 패드(126a)의 피치보다 더 클 수 있고, 그러한 경우, 도 3b의 이미지 센서 패키지(100b)에서와 같이, 본딩 와이어(130)가 부채살 모양으로 퍼진 형태로 와이어 본딩 구조가 형성될 수도 있다. 부분
도시된 바와 같이, 스트레스 완화층(170b)은 패키지 기판(110b) 상면의 외곽 부분 전체를 둘러싸는 직사각형 고리 형태를 가질 수 있다. 예컨대, 스트레스 완화층(170b)은 직사각형 고리 형태를 가지고, 패키지 기판(110b) 상면 상의 전체 상부 기판 패드(113b) 및 그에 대응하는 전체 본딩 와이어(130)의 제2 끝단(130t2)을 한꺼번에 덮을 수 있다. 그러나 실시예에 따라, 스트레스 완화층(170b)은 일부 상부 기판 패드(113b)와 그에 대응하는 일부 본딩 와이어(130)의 제2 끝단(130t2)만을 덮는 형태를 가질 수도 있다. 그러한 경우, 스트레스 완화층(170b)은 복수 개 배치될 수 있다. 예컨대, 스트레스 완화층(170b)은 패키지 기판(110b)의 4변에 대응하여 4개 배치되고, 각각의 스트레스 완화층(170b)은 대응하는 변에 배치된 전체 상부 기판 패드(113b) 및 그에 대응하는 전체 본딩 와이어(130)의 제2 끝단(130t2)을 덮을 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 스트레스 완화층(170b)은 패키지 기판(110b)의 상면 상에 2개 또는 3개 배치되거나, 또는 5개 이상 배치될 수 있다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시들예에 따른 이미지 센서 패키지들에 대한 단면도들이다. 도 1a 내지 도 3c의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 4a를 참조하면, 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100d)는 투명 커버(140) 상에 형성된 코팅층(142)을 더 포함한다는 점에서, 도 1a의 이미지 센서 패키지(100)와 다를 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100d)에서, 투명 커버(140)의 하면과 측면 상에 코팅층(142)이 형성될 수 있다. 코팅층(142)은 다양한 기능을 포함할 수 있다. 예컨대, 코팅층(142)은 적외선 차단하는 기능을 포함할 수 있다. 코팅층(142)이 적외선 차단 기능을 갖는 경우, 카메라 장치 등에서 적외선을 차단하는 IR 필터를 생략할 수 있다. 또한, 코팅층(142)은 투과율을 향상시키거나 반사를 방지하는 기능을 포함할 수 있다. 예컨대, 코팅층(142)은 블루 필터 코팅층, 또는 반사 방지 코팅층일 수 있다. 물론, 코팅층(142)의 기능이 전술한 기능들에 한정되는 것은 아니다.
도 4b를 참조하면, 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100e)는 밀봉재(150a)의 구조에서, 도 1a의 이미지 센서 패키지(100)와 다를 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100e)에서, 밀봉재(150a)는 투명 커버(140)의 측면의 일부만을 덮을 수 있다. 예컨대, 밀봉재(150a)는 투명 커버(140)의 측면의 하부 부분만을 덮고, 투명 커버(140)의 측면의 상부 부분은 밀봉재(150a)로부터 노출될 수 있다. 일반적으로 밀봉재(150a)로 투명 커버(140)의 측면 전체를 덮는 공정에서, 밀봉재(150a)가 투명 커버(140)의 상면을 덮는 오버플로우 불량이 발생할 수 있다. 따라서, 처음부터 투명 커버(140)의 측면의 일부만 밀봉재(150a)가 덮도록 함으로써, 오버플로우 불량의 발생을 미연에 방지할 수 있다.
도 4c를 참조하면, 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100f)는 상부 기판 패드(113c)의 배치 구조, 및 그에 따른 와이어 본딩 구조에서, 도 1a의 이미지 센서 패키지(100)와 다를 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100f)에서, 상부 기판 패드(113c)는, 와이어 본딩이 가능한 범위 내에서, 이미지 센서 칩(120)에 최대한 인접하여 배치될 수 있다. 앞서, 도 2a 및 도 2b의 설명 부분에서 설명한 바와 같이, 본딩 와이어(130)의 길이를 축소시킬수록 본딩 와이어(130)의 스트레스가 감소할 수 있다. 그에 따라, 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100f)에서는, 패키지 기판(110)의 상부 기판 패드(113c)를 이미지 센서 칩(120)에 최대한 인접하여 배치시킴으로써, 본딩 와이어(130)의 길이를 감소시켜 본딩 와이어(130)의 스트레스를 보다 감소시킬 수 있다.
본 실시예의 이미지 센서 패키지(100f)에서도, 스트레스 완화층(170c)은 상부 기판 패드(113c) 및 그에 연결된 본딩 와이어(130)의 제2 끝단(130t2)를 덮을 수 있다. 또한, 상부 기판 패드(113c)가 패키지 기판(110)의 내측 부분으로 이동되어 배치됨에 따라, 스트레스 완화층(170c)도 패키지 기판(110)의 내측 부분으로 이동되어 배치될 수 있다.
도 4d를 참조하면, 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100g)는 패키지 기판(110d)의 구조, 및 그에 따른 이미지 센서 칩(120)의 실장 구조와 와이어 본딩 구조에서, 도 1a의 이미지 센서 패키지(100)와 다를 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100g)에서, 패키지 기판(110d)은 중앙 부분에 형성된 그루브(G)를 포함할 수 있다. 또한, 이미지 센서 칩(120)은 그루브(G) 내에 배치되고 접착층(125)을 통해 접착되어 실장될 수 있다.
패키지 기판(110d) 상에 상부 기판 패드(113c)는 제1 방향(x 방향)의 양측면 외곽 부분에 제2 방향(y 방향)을 따라 배치될 수 있다. 다만, 이미지 센서 칩(120)이 패키지 기판(110d)의 그루브(G) 내에 배치됨에 따라, 이미지 센서 칩(120)과 패키지 기판(110d)의 상면은 유사한 높이를 가질 수 있다. 또한, 패키지 기판(110d)의 상부 기판 패드(113d)는 이미지 센서 칩(120)의 칩 패드(126)와 실질적으로 동일한 높이를 유지할 수 있다. 이와 같이, 상부 기판 패드(113d)와 칩 패드(126)가 실질적으로 동일한 높이를 유지함에 따라, 상부 기판 패드(113d)를 이미지 센서 칩(120)에 최대한 인접하여 배치할 수 있고, 그에 따라, 본딩 와이어(130)의 길이를 감소시켜, 본딩 와이어(130)의 스트레스를 감소시킬 수 있다.
본 실시예의 이미지 센서 패키지(100g)에서도, 스트레스 완화층(170d)은 상부 기판 패드(113d) 및 그에 연결된 본딩 와이어(130)의 제2 끝단(130t2)를 덮을 수 있다. 또한, 상부 기판 패드(113d)와 칩 패드(126)가 실질적으로 동일한 높이를 유지함에 따라, 스트레스 완화층(170d)을 댐(160)과 동일한 두께로 형성하는 경우, 스트레스 완화층(170d)은 댐(160)과 실질적으로 동일한 상면 높이를 가질 수 있다. 덧붙여, 이미지 센서 칩(120)이 패키지 기판(110d)의 그루브(G) 내에 배치됨에 따라, 댐(160)을 통해 적층된 투명 커버(140)의 상면의 높이가 그루브(G) 깊이만큼 낮아지고, 밀봉재(150)의 두께도 얇아질 수 있으며, 따라서, 패키지 전체 두께가 감소할 수 있다. 결과적으로, 본 실시예의 이미지 센서 패키지(100g)는 얇은 두께의 이미지 센서 패키지를 구현하는 데 기여할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 패키지를 포함한 카메라 장치에 대한 단면도이다. 도 1a 내지 도 4d의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 카메라 장치(1000)는 이미지 센서 패키지(100)와 카메라 외형부(500)를 포함할 수 있다. 본 실시예의 카메라 장치(1000)에서, 이미지 센서 패키지(100)는 도 1a의 이미지 센서 패키지(100)일 수 있다. 그러나 그에 한하지 않고, 본 실시예의 카메라 장치(1000)는, 도 3a 내지 도 3c, 및 도 4a 내지 도 4d의 이미지 센서 패키지들(100a ~ 100g) 중 어느 하나를 도 1a의 이미지 센서 패키지(100) 대신 채용할 수 있다.
카메라 외형부(500)는 외부 기판(510), 하우징(520), 필터(530) 및 렌즈(540)를 포함할 수 있다. 외부 기판(510) 상에 이미지 센서 패키지(100)가 외부 접속 단자(180)를 통해 실장될 수 있다. 외부 접속 단자(180)는, 예컨대, 솔더 볼일 수 있다. 이미지 센서 패키지(100)는 솔더 볼을 통해 외부 기판(510)에 전기적으로 연결될 수 있다. 외부 기판(510)은 추가적인 기능을 수행하거나 다른 장치와 연결을 위한 회로를 포함할 수 있다. 기판이 별도로 제작될 필요가 없을 경우, 외부 기판(510)은 하우징(520)의 일부를 구성할 수 있다.
하우징(520)은 이미지 센서 패키지(100)를 둘러싸고, 외부로부터의 물리적 충격으로부터 이미지 센서 패키지(100)를 보호할 수 있다. 또한, 하우징(520)은 EMI(Electro Magnetic Interference) 차폐 소재를 포함함으로써, 이미지 센서 패키지(100)로 외란(Disturbance)이 침투하는 것을 차폐하는 기능을 수행할 수도 있다.
필터(530)는 렌즈(540)가 배치된 하우징(520)의 입구쪽에 배치되고, 이미지 센서 패키지(100)로부터 소정 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 필터(530)는, 예컨대, 적외선 차단 필터(Infrared Cut-off Filter), 즉 IR 필터일 수 있다. 실시예에 따라, 필터(530)는 카메라 외형부(500)와는 별도의 구성요소로 구비될 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 투명 커버(140)에 적외선을 차단하는 기능의 코팅층(142)이 형성된 경우, 필터(530)는 생략될 수 있다.
렌즈(540)는 하우징(520)의 입구 부분, 즉, 경통 부분에 위치하고, 외부로부터 유입되는 광을 굴절시켜, 이미지 센서 패키지(100)로 입사시킬 수 있다. 다시 말해서, 외부로부터 유입되는 광은 렌즈(540)를 통해 이미지 센서 패키지(100)의 이미지 센서 칩(120)의 센서부(124)에 집중될 수 있다. 렌즈(540)는 도 5에 도시된 바와 같이, 경통 부분에 복수 개 배치될 수 있다.
본 실시예의 카메라 장치(1000)는 다양한 분야에 적용될 수 있다. 예컨대, 카메라 장치(1000)는, 차량의 전방 및 후방 카메라에 적용될 수 있다. 차량용 이미지 센서 패키지 분야의 경우, 후방 카메라를 시작으로 전세계적으로 의무 장착이 진행되고 있는 중이고, 주차 보조 역할에서 벗어나 주행 시스템과 연계되어 자율 주행 등에서 비중이 더욱 커지고 있다. 그에 따라, 차량용 이미지 센서 패키지의 신뢰성이 더욱 중요한 이슈로 떠오르고 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 카메라 장치(1000)의 이미지 센서 패키지(100)는 댐(160)과 동일 재질의 스트레스 완화층(170)을 포함하고, 또한, 밀봉재(150)와 댐(160)이 전술한 바와 같은 범위의 물성을 가짐으로써, 본딩 와이어(130)의 스트레스가 감소되고 그에 따라 본딩 와이어(130)의 크랙 발생과 같은 불량이 방지되어 신뢰성이 크게 향상될 수 있다. 따라서, 본 실시예의 카메라 장치(1000)는 이미지 센서 패키지(100)의 높은 신뢰성을 가지고 차량용 카메라에 유용하게 이용될 수 있다.
도 6a 내지 도 6i는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 패키지의 제조방법을 보여주는 단면도들이다. 도 1a 및 도 1b를 함께 참조하여 설명하고, 도 1a 내지 도 5의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 6a를 참조하면, 본 실시예의 이미지 센서 패키지의 제조방법은, 먼저 패키지 기판(110)을 준비한다. 패키지 기판(110)은 바디층(111), 상부 기판 패드(113), 하부 기판 패드(115), 및 보호층(117u, 117d)을 포함할 수 있다. 바디층(111)은 단층 또는 다층의 배선들을 포함하고, 상부 기판 패드(113)는 바디층(111)의 배선들을 통해 대응하는 하부 기판 패드(115)에 전기적으로 연결될 수 있다. 한편, 도 6a에서 도시된 패키지 기판(110)은, 다수의 패키지 기판(110)이 함께 포함된 원판 기판(prototype substrate)의 일부일 수 있다.
상부 기판 패드(113)는 패키지 기판(110)의 상면 상에 배치되되, 제1 방향(x 방향)의 양측면 외곽 부분에 제2 방향(y 방향)을 따라 배치될 수 있다. 하부 기판 패드(115)는 바디층(111)의 하면 상에 형성되고, 3열로 배치될 수 있다. 그러나 실시예에 따라, 하부 기판 패드(115)는 2열 또는 4열 이상으로 배치되거나, 또는 바디층(111)의 하면 전체에 걸쳐 2차원 어레이 구조로 배치될 수 있다. 상부 기판 패드(113)와 하부 기판 패드(115)는 대응하는 보호층(117u, 117d)을 관통하여 보호층(117u, 117d)으로부터 노출될 수 있다.
도 6b를 참조하면, 패키지 기판(110)의 상면 상에 접착제를 도포하여 접착층(125)을 형성할 수 있다. 접착층(125)은 이미지 센서 칩(120)의 실장 위치에 대응하여, 패키지 기판(110)의 상면 중앙 부분에 형성될 수 있다. 한편, 접착층(125)은 유동성의 접착제를 디스펜서 등을 통해 도포하고 어느 정도 경화시켜 형성하거나, 또는 접착성 필름을 패키지 기판(110)의 상면 중앙 부분에 부착하여 형성할 수 있다.
도 6c를 참조하면, 패키지 기판(110) 상에 이미지 센서 칩(120)을 실장한다. 이미지 센서 칩(120)은 접착층(125)을 통해 부착되어 고정될 수 있다. 이미지 센서 칩(120)은 칩 바디(122), 센서부(124), 및 칩 패드(126)을 포함할 수 있다. 칩 바디(122)는 이미지 센서 칩(120)의 기판과 배선층을 포함할 수 있다. 센서부(124)는 다수의 픽셀들을 구비한 픽셀 영역(PIa)을 포함하고, 픽셀 영역(PIa)에 픽셀들이 2차원 어레이 구조로 배치될 수 있다. 픽셀 영역(PIa)의 픽셀들 각각은 기판 내에 형성된 포토다이오드를 포함할 수 있다. 센서부(124)는 이미지 센서 칩(120)의 중앙 부분에 배치될 수 있다. 칩 패드(126)는 이미지 센서 칩(120)의 주변 영역(PEa)에 배치될 수 있다. 칩 패드(126)는 제1 방향(x 방향)의 이미지 센서 칩(120)의 양쪽 주변 영역의 외곽 부분에 제2 방향(y 방향)을 따라 배치될 수 있다.
도 6d를 참조하면, 이미지 센서 칩(120)의 칩 패드(126)를 패키지 기판(110)의 대응하는 상부 기판 패드(113)로 본딩 와이어(130)로 연결하는 와이어 본딩 공정을 수행한다. 와이어 본딩 공정은, 예컨대, 캐필러리(capillary)를 이용하여 수행할 수 있다. 와이어 본딩 공정을 통해 본딩 와이어(130)의 제1 끝단(130t1)이 칩 패드(126)에 연결되고, 제2 끝단(130t2)이 상부 기판 패드(113)에 연결될 수 있다. 본 실시예의 이미지 센서 패키지의 제조방법에서, 본딩 와이어(130)는, 예컨대, Au으로 형성될 수 있다. 그러나 본딩 와이어(130)의 재질이 Au에 한정되는 것은 아니다.
도 6e를 참조하면, 이미지 센서 칩(120)의 상면 상에 댐(160)을 형성한다. 댐(160)은 디스펜서를 이용하여 디스펜싱 방식으로 형성할 수 있다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 댐(160)은 이미지 센서 칩(120)의 상면의 외곽 부분을 둘러싸며, 직사각형 고리 형태를 가질 수 있다. 한편, 댐(160)은 이미지 센서 칩(120)의 칩 패드(126)와 그에 연결된 본딩 와이어(130)의 제1 끝단(130t1)을 덮을 수 있다. 댐(160)은, 전술한 물성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 댐(160)은, 40000 ~ 80000cps(@25℃)의 범위의 점성, 125 ~ 160℃의 범위의 유리화 온도, 그리고 유리화 온도 미만에서 18ppm 이하의 열 팽창 계수와 유리화 온도 이상에서 70ppm 이하의 열 팽창 계수를 갖는 재질로 형성될 수 있다. 구체적인 예로, 댐(160)은 글루 접착제로 형성하되, 글루 접착제는 필러의 성분이나 성분비를 조절하여 전술한 물성 범위를 충족하거나 그에 근접할 수 있다.
도 6f를 참조하면, 패키지 기판(110) 상에 스트레스 완화층(170)을 형성한다. 스트레스 완화층(170) 역시 디스펜서를 이용하여 디스펜싱 방식으로 형성할 수 있다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 스트레스 완화층(170)은 제1 방향(x 방향)의 패키지 기판(110)의 양 측면 외곽 부분에 제2 방향(y 방향)으로 연장하는 직선 라인 형태를 가질 수 있다. 한편, 스트레스 완화층(170)은 패키지 기판(110)의 상부 기판 패드(113)와 그에 연결된 본딩 와이어(130)의 제2 끝단(130t2)을 덮을 수 있다. 한편, 스트레스 완화층(170)은 댐(160)과 실질적으로 동일한 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 스트레스 완화층(170)은 글루 접착제로 형성하되, 글루 접착제는 필러의 성분이나 성분비를 조절하여 전술한 물성 범위를 충족하거나 그에 근접할 수 있다.
도 6g를 참조하면, 투명 커버(140)를 댐(160) 상에 적층한다. 예컨대, 댐(160) 상의 투명 커버(140)의 적층은 열과 압력이 인가되면서 수행될 수 있다. 댐(160)은 점성을 통해 투명 커버(140)에 부착되고 캐비티(C)를 밀봉할 수 있다. 이와 같이 댐(160)이 캐비티(C)를 밀봉함으로써, 외부의 습기나 이물질이 이미지 센서 칩(120)의 센서부(124)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
도 6h를 참조하면, 패키지 기판(110) 상에 밀봉재(150)를 도포하여, 이미지 센서 칩(120), 본딩 와이어(130), 및 투명 커버(140)를 밀봉한다. 밀봉재(150)는 이미지 센서 칩(120)과 댐(160)의 측면을 덮을 수 있다. 또한, 밀봉재(150)는 투명 커버(140)의 측면과 하면의 일부를 덮을 수 있다. 한편, 본딩 와이어(130)의 경우, 밀봉재(150)는 제1 끝단(130t1)과 제2 끝단(130t2) 사이의 중간 라인(130m) 부분을 덮을 수 있다. 밀봉재(150)는 이미지 센서 칩(120)의 센서부(124)가 외부의 이물질에 의해 오염되는 것을 방지하고, 또한, 외부의 충격으로부터 이미지 센서 패키지(100)를 보호할 수 있다.
밀봉재(150)는 전술한 물성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 밀봉재(150)는, 40000 ~ 80000cps(@25℃)의 범위의 점성, 125 ~ 160℃의 범위의 유리화 온도, 그리고 유리화 온도 미만에서 18ppm 이하의 열 팽창 계수와 유리화 온도 이상에서 70ppm 이하의 열 팽창 계수를 갖는 재질로 형성될 수 있다. 구체적인 예로, 밀봉재(150)는 앞서 예시한 제2 물질로 형성하되, 제2 물질은 필러의 성분이나 성분비를 조절하여 전술한 물성 범위를 충족하거나 그에 근접할 수 있다. 한편, 밀봉재(150)는, 예컨대, 디스펜서를 이용하여 디스펜싱 방식으로 형성할 수 있다.
도 6i를 참조하면, 패키지 기판(110)의 하면 상의 하부 기판 패드(115) 상에 외부 접속 단자(180)를 부착한다. 외부 접속 단자(180)는, 예컨대, 솔더 볼일 수 있다. 한편, 도 6a 내지 도 6i의 과정은 다수의 패키지 기판(110)이 함께 포함된 원판 기판 상에서 수행될 수 있다. 그에 따라, 외부 접속 단자(180)의 형성 후, 싱귤레이션 공정이 수행될 수 있다. 싱귤레이션 공정 후에, 도 1a의 이미지 센서 패키지(100)가 제조될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서 패키지의 제조방법을 보여주는 단면도들이다. 도 1a 및 도 1b를 함께 참조하여 설명하고, 도 6a 내지 도 6i의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 7a를 참조하면, 본 실시예의 이미지 센서 패키지의 제조방법은 도 6a 내지 도 6d의 과정을 순차적으로 수행한다. 이후, 도 6f에서와 같이, 패키지 기판(110) 상에 스트레스 완화층(170)을 형성한다. 스트레스 완화층(170)의 형태, 형성 방법, 재질 등은 도 6f의 설명 부분에서 설명한 바와 같다.
도 7b를 참조하면, 스트레스 완화층(170)의 형성 후, 도 6e에서와 같이, 이미지 센서 칩(120)의 상면 상에 댐(160)을 형성한다. 댐(160)의 형태, 형성 방법, 재질 등은 도 6e의 설명 부분에서 설명한 바와 같다. 이후, 도 6g 내지 도 6i의 과정, 및 싱귤레이션 공정이 수행되어 도 1a의 이미지 센서 패키지(100)가 제조될 수 있다.
결국, 본 실시예의 이미지 센서 패키지의 제조방법은 스트레스 완화층(170)이 댐(160)보다 더 빨리 형성된다는 점에서, 도 6a 내지 도 6i의 이미지 센서 패키지의 제조방법과 다를 수 있다. 한편, 스트레스 완화층(170)과 댐(160)은 둘 다 디스펜서에 의한 디스펜싱 방식으로 형성되므로, 실시예에 따라, 스트레스 완화층(170)과 댐(160)은 동시에 함께 형성될 수도 있다.
지금까지, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100, 100a ~ 100g: 이미지 센서 패키지, 110, 100a ~ 110d: 패키지 기판, 111: 바디층, 113, 113a ~ 113c: 상부 기판 패드, 115: 하부 기판 패드, 117u, 117d: 보호층, 120, 120a: 이미지 센서 칩, 122: 칩 바디, 124: 센서부, 126, 126a: 칩 패드, 130, 130a: 본딩 와이어, 140: 투명 커버, 142: 코팅층, 150, 150a: 밀봉재, 160: 댐, 170, 170a, 170b: 스트레스 완화층, 180: 외부 접속 단자, 500: 카메라 외형부, 510: 외부 기판, 520: 하우징, 530: 필터, 540: 렌즈, 1000: 카메라 장치.

Claims (20)

  1. 패키지 기판;
    상기 패키지 기판 상에 와이어 본딩(wire bonding) 방식으로 실장된 이미지 센서 칩;
    상기 이미지 센서 칩 상에 배치된 투명 커버; 및
    상기 이미지 센서 칩을 밀봉하고 상기 투명 커버의 측면을 덮는 밀봉재;를 포함하고,
    상기 이미지 센서 칩의 상면 상에 외곽을 둘러싸는 댐(dam)이 형성되고, 상기 투명 커버는 상기 댐 상에 배치되며,
    상기 와이어 본딩의 본딩 와이어가 상기 이미지 센서 칩의 칩 패드와 상기 패키지 기판의 기판 패드를 전기적으로 연결하며,
    상기 칩 패드에 연결된 상기 본딩 와이어의 제1 끝단은 상기 댐이 덮고, 상기 기판 패드에 연결된 상기 본딩 와이어의 제2 끝단은 상기 댐과 실질적으로 동일한 재질의 스트레스 완화층이 덮는, 이미지 센서 패키지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 끝단과 제2 끝단 사이의 상기 본딩 와이어의 중간 부분은 상기 밀봉재가 덮는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 이미지 센서 칩은 상부의 중앙 부분에 센서부를 포함하고,
    상기 센서부의 에지(edge)와 상기 이미지 센서 칩의 에지 사이의 간격이 520㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 댐과 밀봉재는 유리화 온도(glass temperature: Tg)는 125 ~ 160℃의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 댐과 밀봉재는, 상기 유리화 온도 미만에서 열 팽창 계수(Coefficient of Thermal Expansion: CTE)는 18ppm 이하이고, 상기 유리화 온도 이상에서 열 팽창 계수가 70ppm 이하인 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 이미지 센서 칩과 상기 투명 커버 사이에 상기 댐에 의해 밀봉된 캐비티(cavity)가 형성되고,
    상기 이미지 센서 칩의 센서부의 상면은 상기 캐비티 부분으로 노출된 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 칩 패드와 기판 패드는 상기 이미지 센서 칩의 양쪽 측면을 따라 다수 개 배치되고,
    상기 스트레스 완화층은, 상기 이미지 센서 칩의 어느 한쪽 측면에 배치된 전체 상기 본딩 와이어의 상기 제2 끝단을 함께 덮거나, 또는 적어도 일부의 상기 본딩 와이어의 상기 제2 끝단을 함께 덮는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 댐은 글루(glue)로 형성되고,
    상기 밀봉재는 에폭시(epoxy)로 형성된 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 패키지 기판의 하면 상에 외부 접속 단자가 배치되고,
    상기 이미지 센서 패키지는 상기 외부 접속 단자를 통해 카메라 장치의 외부 기판에 실장된 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지.
  10. 상면 상에 기판 패드가 배치되고 하면 상에 외부 접속 단자가 배치된 패키지 기판;
    상기 패키지 기판 상에 실장되고, 상부의 중앙 부분에 센서부를 구비한 이미지 센서 칩;
    상기 이미지 센서 칩의 상면 상에 외곽 부분을 둘러싸도록 배치되고, 상기 이미지 센서 칩의 칩 패드를 덮는 댐;
    상기 댐 상에 배치되고, 상기 이미지 센서 칩의 상면에서 이격 배치된 투명 커버;
    와이어 본딩을 통해 상기 칩 패드와 상기 기판 패드를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어;
    상기 패키지 기판 상에 상에 배치되고, 상기 기판 패드를 덮는 스트레스 완화층; 및
    패키지 기판 상에 배치되고, 상기 이미지 센서 칩을 밀봉하며 상기 투명 커버의 측면을 덮는 밀봉재;를 포함하고,
    상기 스트레스 완화층의 재질은 상기 댐의 재질과 실질적으로 동일하며,
    상기 칩 패드에 연결된 상기 본딩 와이어의 제1 끝단은 상기 댐이 덮고, 상기 기판 패드에 연결된 상기 본딩 와이어의 제2 끝단은 상기 스트레스 완화층이 덮으며, 상기 제1 끝단과 제2 끝단 사이의 상기 본딩 와이어의 중간 부분은 상기 밀봉재가 덮는, 이미지 센서 패키지.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 센서부의 에지와 상기 이미지 센서 칩의 에치 사이의 간격이 520㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 댐과 밀봉재는 유리화 온도가 125 ~ 160℃의 범위를 가지며,
    상기 댐과 밀봉재는, 상기 유리화 온도 미만에서 열 팽창 계수는 18ppm 이하이며, 상기 유리화 온도 이상에서 열 팽창 계수가 70ppm 이하인 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 스트레스 완화층은, 상기 이미지 센서 칩의 어느 한쪽 측면에 배치된 전체 상기 본딩 와이어의 상기 제2 끝단을 함께 덮거나, 또는 적어도 일부의 상기 본딩 와이어의 상기 제2 끝단을 함께 덮는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지.
  14. 패키지 기판을 준비하는 단계;
    상기 패키지 기판 상에 이미지 센서 칩을 실장하는 단계;
    상기 이미지 센서 칩의 칩 패드와 상기 패키기 기판의 기판 패드를 본딩 와이어로 연결하는 와어어 본딩을 수행하는 단계;
    상기 이미지 센서 칩의 상면 상에, 상기 상면의 외곽을 둘러싸고, 상기 칩 패드에 연결된 상기 본딩 와이어의 제1 끝단을 덮는 댐을 형성하는 단계;
    상기 패키지 기판 상에, 상기 기판 패드에 연결된 상기 본딩 와이어의 제2 끝단을 덮는 스트레스 완화층을 형성하는 단계;
    상기 이미지 센서 칩의 상면에서 이격되도록 상기 댐 상에 투명 커버를 부착시키는 단계;
    상기 패키지 기판 상에, 상기 이미지 센서 칩을 밀봉하고 상기 투명 커버의 측면을 덮는 밀봉재를 형성하는 단계; 및
    상기 패키지 기판의 하면 상에 외부 접속 단자를 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 스트레스 완화층의 재질은 상기 댐의 재질과 실질적으로 동일한, 이미지 센서 패키지의 제조방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 댐을 형성하는 단계와 상기 스트레스 완화층을 형성하는 단계는 순서를 가지고 차례로 형성하거나, 또는 함께 형성하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지의 제조방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 댐과 상기 스트레스 완화층은 디스펜싱 방식으로 형성하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지의 제조방법.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 밀봉재를 형성하는 단계에서, 상기 밀봉재를 디스펜싱 방식으로 형성하며,
    상기 제1 끝단과 제2 끝단 사이의 상기 본딩 와이어의 중간 부분을 상기 밀봉재로 덮는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지의 제조방법.
  18. 제14 항에 있어서,
    상기 투명 커버를 부착시키는 단계에서, 상기 이미지 센서 칩과 상기 투명 커버 사이에 상기 댐에 의해 밀봉된 캐비티가 형성되고,
    상기 밀봉재를 형성하는 단계에서, 상기 밀봉재는 상기 댐의 외측면을 덮는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지의 제조방법.
  19. 제14 항에 있어서,
    상기 댐과 밀봉재는 유리화 온도가 125 ~ 160℃의 범위를 가지며,
    상기 댐과 밀봉재는, 상기 유리화 온도 미만에서 열 팽창 계수는 18ppm 이하이며, 상기 유리화 온도 이상에서 열 팽창 계수가 70ppm 이하인 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지의 제조방법.
  20. 제14 항에 있어서,
    상기 스트레스 완화층을 형성하는 단계에서,
    상기 스트레스 완화층이, 상기 이미지 센서 칩의 어느 한쪽 측면에 배치된 전체 상기 본딩 와이어의 상기 제2 끝단을 함께 덮거나, 또는 적어도 일부의 상기 본딩 와이어의 상기 제2 끝단을 함께 덮도록 하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 패키지의 제조방법.
KR1020200130444A 2020-10-08 2020-10-08 이미지 센서 패키지 및 그 패키지 제조방법 KR20220047030A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200130444A KR20220047030A (ko) 2020-10-08 2020-10-08 이미지 센서 패키지 및 그 패키지 제조방법
US17/240,131 US20220115426A1 (en) 2020-10-08 2021-04-26 Image sensor package and method of fabricating the same
EP21180265.7A EP3982412B1 (en) 2020-10-08 2021-06-18 Image sensor package and method of fabricating the same
CN202110754214.8A CN114400233A (zh) 2020-10-08 2021-07-01 图像传感器封装及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200130444A KR20220047030A (ko) 2020-10-08 2020-10-08 이미지 센서 패키지 및 그 패키지 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220047030A true KR20220047030A (ko) 2022-04-15

Family

ID=76522896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200130444A KR20220047030A (ko) 2020-10-08 2020-10-08 이미지 센서 패키지 및 그 패키지 제조방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220115426A1 (ko)
EP (1) EP3982412B1 (ko)
KR (1) KR20220047030A (ko)
CN (1) CN114400233A (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI778829B (zh) * 2021-05-05 2022-09-21 勝麗國際股份有限公司 非迴焊式感測鏡頭
CN115086533A (zh) * 2022-07-15 2022-09-20 维沃移动通信有限公司 摄像模组和电子设备

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009001859A1 (ja) * 2007-06-28 2008-12-31 Sharp Kabushiki Kaisha 固体撮像装置、その製造方法およびその固体撮像装置を備える撮影装置
TWI359481B (en) * 2007-12-28 2012-03-01 Siliconware Precision Industries Co Ltd Sensor semiconductor package and method thereof
JP5378781B2 (ja) * 2008-12-26 2013-12-25 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法および半導体装置
KR20130114352A (ko) * 2012-04-09 2013-10-18 삼성전자주식회사 반도체 패키지 및 그 제조 방법
US11289521B2 (en) * 2016-03-28 2022-03-29 Ningbo Sunny Opotech Co., Ltd. Camera module and molded photosensitive assembly and manufacturing method therefor, and electronic device

Also Published As

Publication number Publication date
EP3982412B1 (en) 2023-10-18
US20220115426A1 (en) 2022-04-14
EP3982412A1 (en) 2022-04-13
CN114400233A (zh) 2022-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7923798B2 (en) Optical device and method for fabricating the same, camera module using optical device, and electronic equipment mounting camera module
US7911017B1 (en) Direct glass attached on die optical module
KR100681779B1 (ko) 촬상 장치 및 그 제조 방법
US7443038B2 (en) Flip-chip image sensor packages
TWI466278B (zh) 晶圓級影像感測器構裝結構及其製造方法
CN101241921B (zh) 光学器件及其制造方法、以及摄像模块和内窥镜模块
US7446307B2 (en) Sensor semiconductor device and fabrication method of the sensor semiconductor device
CN1875617A (zh) 相机模块以及该相机模块的制造方法
CN101017836A (zh) 半导体器件及其制造方法
JP2010040672A (ja) 半導体装置およびその製造方法
US20100155917A1 (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
EP3982412B1 (en) Image sensor package and method of fabricating the same
KR20160005854A (ko) 반도체 패키지 및 그 제조 방법
JP2017168567A (ja) 固体撮像装置、及び、固体撮像装置の製造方法
US11881494B2 (en) Semiconductor package with dams
US20050176168A1 (en) Package structure of optical device and method for manufacturing the same
JP2016115706A (ja) 固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法
JPH03155671A (ja) 固体撮像装置
CN1649163A (zh) 固体摄像装置用半导体元件和采用该元件的固体摄像装置
US20240072084A1 (en) Image sensor package and method of fabricating the same
JPH04137663A (ja) 固体撮像装置
JP2009158873A (ja) 光学デバイスおよび光学デバイスの製造方法
US7205095B1 (en) Apparatus and method for packaging image sensing semiconductor chips
TW202410485A (zh) 影像感測器封裝及其製造方法
WO2023162713A1 (ja) 半導体装置、電子機器および半導体装置の製造方法