TWI466282B - 一種影像感測模組封裝結構及製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種感測模組之結構及製造方法，特別係有關於一種影像感測模組封裝結構及製造方法。
按，習知之影像感測模組封裝構造中是利用打線技術電性連接晶片與基板，影像感測晶片係設置於一陶瓷基板，以打線方式電性連接影像感測晶片與陶瓷基板，再設置一玻璃於晶片上方。然而打線封裝只能在晶片的四周圍打線，能容納的接腳數目有限，如需增加接腳數就不能避免擴充晶片封裝的體積，因此打線技術之影像感測模組封裝構造往往整體外觀過大，無法微小化達到輕薄短小的目標。
另，一種習知之影像感測模組封裝構造是覆晶封裝，其方法為先在玻璃基板上形成設有金屬凸塊之導電層，再以接合劑塗佈該金屬凸塊上，藉接合劑與該金屬凸塊將影像感測晶片對準固接該玻璃基板上的電路層，最後填充絕緣膠體該包覆影像感測晶片。上述覆晶接合的輸出/輸入接點成面矩陣排列，相比於打線接合，相同尺寸之晶片的輸出/輸入接點數明顯提升。
近來有人再提出一種覆晶晶片封裝方法，如美國專利US20060171698，在絕緣膠體中貫通出複數個空孔，該些空孔鍍上金屬以藉其一端縱向對應電性連接該導電層，另一端露出於絕緣膠體表面構成輸出/輸入接點，使整個覆晶封裝結構易與不同的元件模組搭配；但由於該些空孔係形成於該絕緣膠體內之四面封閉之貫通孔結構，當利用習知技術將該些空孔電鍍上金屬時，需要完全以金屬填實該些空孔，過程中難以避免金屬以相當厚度的型態突出於該絕緣膠體上，突出的金屬部分在形成當下即因為熱應力影響而與該絕緣膠體不完全的貼附，而目前產業所應用的各種研磨方法皆無法及時磨平該突出的金屬部分，因此後續製程中連結該突出的金屬部分的重新分配層或輸出/輸入接點會較易與該絕緣膠體剝離，而降低該影像感測模組封裝構造的可信度；再者，該金屬導孔在鍍滿金屬時，有包氣孔或包溶劑的缺陷存在，提高金屬導孔爆孔之機會，而造成封裝結構的可靠性下降。
基於上述習知前案及專利之缺點，本發明係在影像感測模組封裝結構的絕緣層側面設置一個以上的通導凹槽，用以增加該封裝結構可靠度及增加該影像感測模組封裝結構之輸入輸出電極。
本發明之主要目的在於提供一影像感測模組封裝結構，係利用其絕緣層側面之通導凹槽提供較大焊接面積，達成該影像感測模組封裝結構藉由一焊膏與載板緊密接合而不易脫落之效果。
本發明之另一目的在於提供一種影像感測模組封裝結構，其中該絕緣層側面之通導凹槽鍍有一薄層金屬導體，該薄層金屬導體係以電性連結傳導層與線路層，不同於習知技術必須完全填實貫通絕緣膠體之空孔以形成一具電性通導作用之金屬柱，此金屬柱在電鍍填孔過程中易因填孔不完整而導致包氣孔或包溶劑產生，其未填實之空洞部位除將降低電性傳導效率外，亦容易導致信賴性不良等問題，本發明之設置於絕緣體之通導凹槽具有一開放面，僅需於通導凹槽鍍上一薄層金屬導體以形成該金屬層，因此可以避免濺鍍、蒸鍍、與電鍍上缺陷。
本發明之再一目的在於提供一種影像感測模組之覆晶式封裝結構，其係在該絕緣層側面設置具一開放面之通導凹槽，於該通導凹槽鍍上一薄層金屬導體以構成金屬層，不同於習知技術製成之金屬柱會以相當厚度突起於該絕緣層頂端表面，本發明之該金屬層凸露於該絕緣層之厚度係小於10μm，可避免因熱應力影響所產生的缺陷。
本發明之次要目的在於提供一種影像感測模組之覆晶式封裝結構，藉由一設置於該絕緣層頂端表面之重新分配層，透過金屬佈線來改變原輸出/輸入接點位置，使影像感測模組能應用於不同的元件模組。
為達成上述目的，本發明之一種影像感測模組封裝結構至少包含一基板，該基板具有至少一透光區、第一表面及第二表面；一線路層，係佈局於該基板之第一表面上；一覆晶晶片，其係覆晶接合於該線路層；一絕緣層，其係實質上包覆該覆晶晶片與部分該線路層，且該絕緣層側面具有至少一個通導凹槽，該通導凹槽具有一金屬層；以及一傳導層，其係佈局於該絕緣層頂端表面，且該傳導層係以該絕緣層之該金屬層與該線路層電性連接。
上述之影像感測模組封裝結構，其中該基板材質係為玻璃，且該基板之該第二表面塗布有不透光漆，以定義出該透光區之位置及形狀。
上述之影像感測模組封裝結構，其中該基板係為陶瓷基板或有機材料基板，且形成一貫穿第一表面與第二表面之開口，對應該開口處之該第二表面設有一玻璃層，以構成該基板之該透光區。
上述之影像感測模組封裝結構，其中該絕緣層係完全包覆住該覆晶晶片及實質上不完全部份地覆蓋住該線路層，並露出該線路層的一接面，以用於與該通導凹槽之該金屬層電性連結。
上述之影像感測模組封裝結構，其中該傳導層係為輸出/輸入接點或一重新分配層(redistribution layer)，該重新分配層係將佈局於該絕緣層頂端表面周圍之輸出/輸入接點轉變為矩陣，重新安排輸出/輸入接點的位置。
上述之影像感測模組封裝結構，其係利用一焊膏與一載板結合，該絕緣層側面之通導凹槽所具之一開放面作為焊膏的額外焊接面積，達成與載板密接而不易脫落之效果，該焊膏係為錫膏或無鉛焊膏。
上述之影像感測模組封裝結構，其中該覆晶晶片進一步以至少一個接觸點與該線路層電性連接，該接觸點係為金屬凸塊，該金屬凸塊係為金凸塊或鉛錫凸塊、銅凸塊、鎳凸塊或無鉛凸塊。
上述之影像感測模組封裝結構，其中該絕緣層之材質係為塑膠化合物、黑膠、或COB膠。
上述之影像感測模組封裝結構，其中該金屬層之材質係為銅、金、銀、銅合金或鎳合金。
為達成上述目的，本發明之一種影像感測模組封裝方法，其步驟包含(a)提供一基板，該基板具有至少一透光區；(b)佈局一線路層於該基板上；(c)將一覆晶晶片以覆晶方式接合於該線路層；(d)形成一側面具有至少一個通導凹槽之絕緣層，使該絕緣層實質上包覆該覆晶晶片與部份該線路層；(e)於該通導凹槽設有一金屬層，且使該金屬層與該線路層電性連接；以及(f)於該絕緣層頂端表面佈局一傳導層，且使該傳導層與該通導凹槽之該金屬層電性連接。
上述之影像感測模組封裝方法，其中該具有至少一個通導凹槽之絕緣層係以模具填灌、蝕刻、機械磨刷、或雷射挖槽等方式所形成。
上述之影像感測模組封裝方法，其中該通導凹槽係與該絕緣層一體成形。
上述之影像感測模組封裝方法，其中該通導凹槽於該絕緣層成型後再形成。
為使本領域熟知技藝者能理解並據以實施本發明影像感測模組封裝結構及其封裝方法，以下係配合圖式及元件符號詳細說明之。
圖一為本發明之影像感測模組封裝結構第一較佳實施例之俯視示意圖，一個以上的該通導凹槽1700分佈於該絕緣層1600周圍，設置於該通導凹槽1700內之該金屬層1710以露出該絕緣層1600之部位作為一輸出/輸入接點。
圖二為本發明之影像感測模組封裝結構第一較佳實施例沿圖一所示A-A’方向橫切之截面示意圖，一種影像感測模組封裝結構1000，其係包含一玻璃基板1100、一線路層1200、複數個接觸點1300、一覆晶晶片1400、一攔霸固定結構1500、一絕緣層1600、至少一個通導凹槽1700以及一傳導層1800，該傳導層1800係為一重新分配層，該玻璃基板1100有第一表面1101、第二表面1102及一透光區1120，該第一表面1101設有一線路層1200，該第二表面1102塗佈有不透光漆1110，以定義出該透光區1120之位置及形狀，該線路層1200係由導電線路構成，線路層1200接合該接觸點1300，該接觸點1300係為金屬凸塊，材質為銅塊，該覆晶晶片1400係為一CCD，且該覆晶晶片1400電性連接該接觸點1300，並使該攔壩固定結構1500環繞該接觸點1300，其係用以限制該絕緣層1600填料溢流而影響光穿透該透光區1120，該攔壩固定結構1500之材質係為樹脂，該覆晶晶片1400與該接觸點1300係以該絕緣層1600包覆，該絕緣層1600實質上不完全地覆蓋住該線路層1200，且至少裸露出該線路層1200的一接面1210，且該絕緣層側面具有至少一個該通導凹槽1700，該絕緣層1600之材質係為黑膠，該絕緣層1600頂端表面佈局一傳導層1800，該傳導層1800為一輸出/輸入接點，而該通導凹槽1700設有一金屬層1710且其以2μm之厚度凸出於該絕緣層1600，該金屬層1710之材質係為銅，該金屬層1710係進一步連結該傳導層1800，該金屬層1710電性連結該傳導層1800與該線路層1200之該接面1210。
如前述，其中，第一較佳實施例中的該覆晶晶片1400係可替換為一CMOS Image Sensor，該接觸點1300金屬凸塊係可替換為鉛錫凸塊、銅凸塊、鎳凸塊或無鉛凸塊等材質，該攔壩固定結構1500之材質係為樹脂，該絕緣層1600係可替換為COB膠材質，而該金屬層1710之材質係可替換為金、銀、銅合金或鎳合金，該金屬層1710凸出於該絕緣層1600之厚度係為大於0μm小於等於10μm，因此銅厚度薄，故不受熱應力影響。該傳導層1800係可替換為一重新分配層1801。
如圖三，為依據本發明之第二較佳實施例，其中如第一較佳實施例中該傳導層1800係為一重新分配層1801之一種影像感測模組封裝結構之俯視示意圖，該重新分配層1801進一步增設一輸出/輸入接點1802，能將電路佈局走線至該絕緣層1600中心區域，而非僅侷限於該絕緣層1600四周設置輸出/輸入接點1802，進而允許電路設計的靈活性，使該影像感測模組封裝結構能搭配應用其它元件模組。
如圖四至圖七，則為依據本發明之一種影像感測模組封裝結構之製造方法，該影像感測模組封裝在製造過程中之截面示意圖，請參閱第四圖，首先提供該一玻璃基板1100，其係具有第一表面1101、第二表面1102及一透光區1120，該第一表面1101設有一線路層1200，於該第二表面1102塗布一不透光漆1110以定義出該透光區1120之位置及形狀，該線路層1200係由導電線路構成；接續上述製造方法再請參閱如圖五所示，其中該線路層1200接合至少一個接觸點1300，而一覆晶晶片1400以覆晶結合方式連接於該接觸點1300；接續上述製造方法參閱如圖六所示，將一攔壩固定結構1500環繞該接觸點1300；接續上述製造方法請參閱如圖七，再形成一絕緣層1600於該玻璃基板1100的該第一表面1101，該絕緣層1600完全包覆住該覆晶晶片1400及實質上不完全部份地覆蓋住該線路層1200，並露出該線路層1200的一接面1210，該絕緣層1600係以模具填灌方式構成且同時成型該些通導凹槽1700，並接續上述製程步驟於該通導凹槽1700以濺鍍方式鍍上一金屬層1710，該金屬層1710之材質係為銅且其一端凸露於該絕緣層1600之銅厚係為2μm，該金屬層1710之凸露該絕緣層1600之一端與傳導層1800連結，該傳導層1800係作為一輸出/輸入接點，且使該金屬層1710另一端電性連結該線路層1200的該接面1210。
而如上述製程方法，其中該傳導層1800可替換為重新分配層1801，該通導凹槽1700成型方式可以蝕刻、機械磨刷、或雷射挖槽等方式所形成，其中該金屬層1710之形成方法係可為蒸鍍、化學濺鍍、化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)或無電電鍍，而該金屬層1710之材質係可替換為銅合金或鎳合金，該金屬層1710凸露該絕緣層1600之厚度係為大於0μm小於等於10μm，因此銅厚度薄，故不受熱應力影響。
圖八為依據本發明之影像感測模組封裝結構第一較佳實施例與一載板結合之截面示意圖，本發明之影像感測模組封裝結構1000，進一步裝載至一載板3000，其中該金屬層3710以其露出該絕緣層3600之一開放面3711提供較大焊接面積與一焊膏2000連接，該焊膏2000係為錫膏，該焊膏2000將該影像感測模組封裝結構1000與該載板3000結合，使該影像感測模組封裝結構1000不易從該載板3000脫落，該載板3000係為一電路板。上述該焊膏2000係可替換為無鉛焊膏，該載板3000係可替換為IC載板。
如圖九，為本發明之影像感測模組封裝結構第三較佳實施例之截面示意圖，其係利用如同圖三至圖六之製程方法所製成，其中第三較佳實施例之基板為一陶瓷基板2100，而該陶瓷基板2100設有一貫穿第一表面2101與第二表面2102之開口，對應該開口處之該第二表面2102進一步設有一玻璃層2900，係以構成該陶瓷基板之該透光區2120，另該影像感測模組封裝結構包含一線路層2200、至少一接觸點2300、一覆晶晶片2400、一攔霸固定結構2500、一絕緣層2600、至少一個通導凹槽2700、一金屬層2710，以及一傳導層2800。
如圖十，為本發明之影像感測模組封裝結構第四較佳實施例之截面示意圖，係如同圖二之第一較佳實施例，其基板為一玻璃基板4100，另該影像感測模組封裝結構包含一線路層4200、至少一接觸點4300、一覆晶晶片4400、一攔霸固定結構4500、一絕緣層4600、至少一個通導凹槽4700以及一傳導層4800，而該通導凹槽設有一金屬層4710，其中該金屬層4710之材質係為銅且其與該傳導層4800連結之一端不突出於該絕緣層4600，該傳導層4800係作為一輸出/輸入接點，且使該金屬層4710另一端電性連結該線路層4200的該接面4210。
如前述，其中，第四較佳實施例中的該接觸點4300金屬凸塊係可替換為鉛錫凸塊、銅凸塊、鎳凸塊或無鉛凸塊等材質，該攔壩固定結構4500之材質係為樹脂，該絕緣層4600係可替換為COB膠材質，而該金屬層4710之材質係可替換為金、銀、銅合金或鎳合金，該傳導層4800可替換為重新分配層。該金屬層4710不突出於該絕緣層4600，故可避免因熱應力影響所產生的缺陷。
如圖十一，為本發明之影像感測模組封裝結構第五較佳實施例之截面示意圖，係如同圖十之第四較佳實施例，其中第五較佳實施例之基板為一陶瓷基板5100，而該陶瓷基板5100設有一貫穿第一表面5101與第二表面5102之開口，對應該開口處之該第二表面5102進一步設有一玻璃層5900，係以構成該陶瓷基板之該透光區5120，另該影像感測模組封裝結構包含一線路層5200、至少一接觸點5300、一覆晶晶片5400、一攔霸固定結構5500、一絕緣層5600、至少一個通導凹槽5700以及一傳導層5800，該通導凹槽5700設有一金屬層5710，其中該金屬層5710之材質係為銅且其與該傳導層5800連結之一端不突出於該絕緣層5600，該傳導層5800係作為一輸出/輸入接點，且使該金屬層5710另一端電性連結該線路層5200的該接面5210。
如前述，其中，第五較佳實施例中的該接觸點5300金屬凸塊係可替換為鉛錫凸塊、銅凸塊、鎳凸塊或無鉛凸塊等材質，該攔壩固定結構5500之材質係為樹脂，該絕緣層5600係可替換為COB膠材質，而該金屬層5710之材質係可替換為金、銀、銅合金或鎳合金，該傳導層5800可替換為重新分配層。該金屬層5710不突出於該絕緣層5600，故可避免因熱應力影響所產生的缺陷。
以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其他未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。
1000．．．影像感測模組封裝結構
2000．．．焊膏
3000．．．載板
1100．．．玻璃基板
2100．．．陶瓷基板
1101、2101、4101、5101．．．第一表面
1102、2102、4102、5102．．．第二表面
1110．．．不透光漆
1120、2120．．．透光區
1200、2200、4200、5200．．．線路層
1210、4210、5210．．．接面
1300、2300、4300．．．接觸點
1400、2400、4400．．．覆晶晶片
1500、2500、4500．．．攔壩固定結構
1600、2600、3600、4600．．．絕緣層
1700、2700、4700．．．通導凹槽
1710、2710、4710．．．金屬層
1800、2800、4800．．．傳導層
1801．．．重新分配層
1802．．．輸出/輸入接點
3710、4710．．．金屬層
3711．．．開放面
2900、5900．．．玻璃層
第一圖：依據本發明之第一較佳實施例，一種影像感測模組封裝結構之俯視示意圖；
第二圖：依據本發明之第一較佳實施例，一種影像感測模組封裝之截面示意圖；
第三圖：依據本發明之第二較佳實施例，一種影像感測模組封裝之另一俯視示意圖；
第四圖至第七圖：依據本發明之第一較佳實施例，一種影像感測模組封裝結構在製造過程中之截面示意圖；
第八圖：依據本發明之影像感測模組封裝結構第一較佳實施例與一載板結合之截面示意圖；
第九圖：本發明之第三較佳實施例之一種影像感測模組封裝結構截面示意圖。
第十圖：本發明之第四較佳實施例之一種影像感測模組封裝結構截面示意圖。
第十一圖：本發明之第五較佳實施例之一種影像感測模組封裝結構截面示意圖。
1000．．．影像感測模組封裝結構
1100．．．玻璃基板
1101．．．第一表面
1102．．．第二表面
1110．．．不透光漆
1120．．．透光區
1200．．．線路層
1300．．．接觸點
1400．．．覆晶晶片
1500．．．攔壩固定結構
1600．．．絕緣層
1700．．．通導凹槽
1800．．．傳導層
Claims (8)
- 一種影像感測模組封裝結構，至少包含：一基板，該基板具有至少一透光區、第一表面及第二表面，其中該基板為陶瓷基板或有機材料基板，且形成一貫穿第一表面與第二表面之開口，對應該開口處之該第二表面設有一玻璃層，以構成該基板之該透光區；一線路層，係佈局於該基板之第一表面上；一覆晶晶片，其係覆晶接合於該線路層；一絕緣層，其係實質上包覆該覆晶晶片與部分該線路層，且該絕緣層側面具有至少一個通導凹槽，該通導凹槽具有一金屬層；以及一傳導層，其係佈局於該絕緣層頂端表面，且該傳導層係以該絕緣層之該金屬層與該線路層電性連接。
- 如申請專利範圍第1項所述之影像感測模組封裝結構，其中該金屬層進一步以其露出該絕緣層之開放面與一載板結合。
- 如申請專利範圍第1項所述之影像感測模組封裝結構，其中該傳導層係為一重新分配層。
- 如申請專利範圍第1、2或3項所述之影像感測模組封 裝結構，其中該覆晶晶片進一步以至少一個接觸點與該線路層連接。
- 如申請專利範圍第4項所述之影像感測模組封裝結構，其中該接觸點為金屬凸塊。
- 如申請專利範圍第4項所述之影像感測模組封裝結構，其另包含有一攔壩固定結構，該攔壩固定結構係設於該線路層上，用以阻隔該絕緣體包覆該接觸點。
- 一種影像感測模組封裝方法，其步驟包含：(a)提供一基板，該基板具有至少一透光區，其中該基板為陶瓷基板或有機材料基板，且形成一貫穿第一表面與第二表面之開口，對應該開口處之該第二表面設有一玻璃層，以構成該基板之該透光區；(b)佈局一線路層於該基板上；(c)將一覆晶晶片以覆晶方式接合於該線路層；(d)形成一側面具有至少一個通導凹槽之絕緣層，使該絕緣層實質上包覆該覆晶晶片與部份該線路層；(e)於該通導凹槽設有一金屬層，且使該金屬層與該線路層電性連接；以及(f)於該絕緣層頂端表面佈局一傳導層，且使該傳導層與 該通導凹槽之該金屬層電性連接。
- 如申請專利範圍第7項所述之影像感測模組封裝方法，其中設有至少一個通導凹槽之該絕緣層係以模具填灌、蝕刻、機械磨刷、或雷射挖槽等方式所形成。
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