图像传感器结构及其封装方法技术

本发明专利技术公开了一种CMOS图像传感器结构及其封装方法，该方法包括如下步骤：提供经过研磨及切割后的图像传感器芯片和透明的封装基板，所述图像传感器芯片的正面有图像感应区和环绕所述图像感应区的焊盘区域；键合金属导线的第一端于图像传感器芯片的焊盘上，另一端悬空于图像传感器芯片焊盘的侧边外部；使用粘结方法使透明的封装基板与具有键合金属导线的图像传感器芯片形成一个可以通过外露悬空键合金属导线进行SMT或压焊组装的图像传感器封装件的方法。本发明专利技术可选择的采用辅助基板并将光学玻璃与图像传感器芯片直接固定，并通过金属导线直接与电路板连接。使用这种封装方法的图像传感器产品具有更优越的性能、可靠性及超低的封装成本。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器结构及其封装方法
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种CMOS图像传感器封装方法。
技术介绍
目前，主流的图像传感器(CIS：CMOSImageSensor)的封装方法包括：芯片级封装(ChipScalePackage，CSP)、板上集成封装(ChipOnBoard，COB)及倒装芯片封装(FlipChip，FC)。CISCSP是一种目前普遍应用在中低端、低像素(2M像素或以下)图像传感器的Waferlevel(晶圆级)封装技术。该封装技术使用晶圆级玻璃与晶圆邦定并在晶圆的图像传感器芯片之间使用围堰隔开，然后在研磨后的晶圆的焊盘区域通过制作焊盘表面或焊盘面内孔侧面环金属连接的硅穿孔技术(TSV：ThroughSiliconVia)或切割后焊盘侧面的T型金属接触芯片尺寸封装技术，并在晶圆背面延伸线路后制作焊球栅阵列(BGA：BallGridArray)，然后切割后形成单个密封空腔的图像传感器单元。后端通过SMT的方法形成模块组装结构。但是，CSP封装具有如下明显的问题：1影响产品性能：厚的支撑玻璃对光的吸收、折射、反射及散射对图像传感器尤其是小像素尺寸产品的性能具有很大的影响；2可靠性问题：封装结构中的构件之间的热膨胀系数差异及空腔内密封气体在后面的SMT工艺或产品使用环境的变化中出现可靠性问题；3投资规模大、环境污染控制要求大，生产周期较长，单位芯片成本较高尤其对于高像素大尺寸图像传感器产品。CISCOB封装是一种目前普遍应用在高端、高像素产品(5M像素或以上)图像传感器的DieLevel(芯片级)封装技术。该封装技术把经研磨切割后的芯片背面邦定在PCB板的焊盘上使用键合金属导线，装上具有IR玻璃片的支架和镜头，形成组装模块结构。但是，COB封装如下明显的问题：1、微尘控制非常困难，需要超高的洁净室等级，制造维持成本高；2、产品设计定制化、周期长、灵活度不够；3不容易规模化生产；CISFC封装最近兴起的高端、高像素(5M像素或以上)图像传感器的DieLevel(芯片级)封装技术。该封装技术把在焊盘做好金属凸块经研磨切割的芯片焊盘直接与PCB的焊盘通过热超声的作用一次性所有接触凸块与焊盘进行连接，形成封装结构。后端通过PCB外侧的焊盘或锡球采用SMT的方法形成模块组装结构。但是，FC封装如下明显的问题：1该封装对PCB基板要求很高，与Si具有相近的热膨胀系数，成本很高；2制造可靠性难度很大，热超声所有凸块与焊盘连接的一致性要求非常高，凸块与焊盘硬连接，延展性不好；3微尘控制难度大、工艺环境要求高，成本很高；综上所述，亟需一种实现高像素、大芯片尺寸图像传感器的低成本、高性能、高可靠性、超薄的封装结构技术。
技术实现思路
基于以上考虑，如果提出一种能够低成本地封装超薄高像素的图像传感器的方法以及相应的传感器结构将是非常有利的。根据本专利技术的一方面，提出了一种图像传感器的封装方法，包含如下所述步骤：提供图像传感器芯片和透明的封装基板，所述图像传感器芯片的正面有图像感应区和环绕所述图像感应区的焊盘区域；键合金属导线的第一端于所述焊盘，所述金属导线悬空于所述图像传感器芯片；匹配粘合所述封装基板、所述图像传感器芯片为一封装件，所述金属导线的第二端悬空，不被粘合覆盖。根据本专利技术的一个实施例，所述步骤中，还包括：所述悬空的金属导线能够通过SMT或压焊方式电性连接印刷电路板、柔性电路板或陶瓷电路板。根据本专利技术的一个实施例，粘合覆盖所述焊盘区域、金属导线第一端的周边区域。根据本专利技术的一个实施例，提供封装框架，所述封装框架匹配粘合于所述封装基板、图像传感器芯片。根据本专利技术的一个实施例，于所述封装框架上打上标识。根据本专利技术的一个实施例，所述封装框架包括：内框架与外框架，所述内框架与外框架之间设置有贯穿的空隙区域。根据本专利技术的一个实施例，由所述内框架结构与外框架结构之间的所述空隙区域填入粘性材质。根据本专利技术的一个实施例，所述封装框架位于所述封装基板与所述图像传感器芯片的中间，所述封装框架将所述图像感应区与焊盘区域隔离。根据本专利技术的一个实施例，所述封装框架邻近封装基板具有第二端，所述第二端沿竖直方向突出于封装基板10微米以上。根据本专利技术的一个实施例，所述封装框架邻近封装基板有第二端，所述第二端的内表面设置有通气槽或胶水扩展槽。根据本专利技术的一个实施例，所述步骤中还包括：所述封装框架邻近图像传感器芯片有第三端，所述第三端沿竖直方向突出于所述图像传感器芯片焊盘面的10微米以上。根据本专利技术的一个实施例，所述封装框架邻近图像传感器芯片有第三端，所述第三端具有倾斜于所述外框架结构内表面的斜面，所述斜面的位置对应于所述空隙区域，所述斜面防止所述粘性材质溢出。根据本专利技术的一个实施例，采用定型治具定型所述金属导线。根据本专利技术的一个实施例，所述封装基板与所述图像传感器芯片之间的距离大于等于40微米。根据本专利技术的一个实施例，所述封装框架对应于所述封装基板、所述图像传感器芯片的四个角区域具有保护区域，所述保护区域于所述封装框架与所述封装基板之间、所述封装框架与所述图像传感器芯片之间预留空间。根据本专利技术的一个实施例，通过点胶方式、画胶方式、灌胶方式、丝印方式中的一种或多种填入所述粘性材质。根据本专利技术的一个实施例，所述封装基板为玻璃材质、塑料材质或蓝宝石材质。根据本专利技术的一个实施例，所述封装基板的单面分别镀上红外滤光膜、光学增透膜或双面分别镀上红外滤光膜和光学增透膜。根据本专利技术的一个实施例，于所述图像传感器芯片的反面形成有受热粘性可变的粘接材质，用于固定所述封装件于所述印刷电路板、所述柔性电路板或所述陶瓷电路板。根据本专利技术的一个实施例，所述金属导线为金线、铜线、铝线或银线。本专利技术还提出了一种图像传感器封装件，包括：图像传感器芯片，所述图像传感器芯片的正面有：图像感应区和环绕所述图像感应区的焊盘；金属导线，其悬空于所述图像传感器芯片，其第一端电性连接于所述焊盘，第二端悬空于所述封装件；透明的封装基板，架设于所述图像传感器上；其中，所述封装件还包括：位于所述图像传感器芯片、封装基板之间，覆盖所述焊盘区域、所述金属导线第一端的周边区域的粘性材质。根据本专利技术的一个实施例，所述悬空的金属导线的第二端能够通过SMT或压焊方式电性连接印刷电路板、柔性电路板或陶瓷电路板。根据本专利技术的一个实施例，所述封装件还包括：封装框架，其置于所述图像传感器芯片与所述封装基板之间。根据本专利技术的一个实施例，所述封装框架上设置有标识。根据本专利技术的一个实施例，所述封装框架还包括：内框架、外框架，所述内框架与外框架之间设置有贯穿的空隙区域。根据本专利技术的一个实施例，所述粘性材质位于所述空隙区域内。根据本专利技术的一个实施例，所述封装框架位于所述封装基板与所述图像传感器芯片之间，所述封装框架将所述图像感应区与焊盘区域隔离。根据本专利技术的一个实施例，所述封装框架邻近封装基板具有第二端，所述第二端沿竖直方向突出于所述封装基板10微米以上。根据本专利技术的一个实施例，所述封装框架邻近封装基板具有第二端，所述第二端的内表面设置有通气槽或胶水扩展槽。根据本专利技术的一个实施例，所述封装框架邻近图像传感器芯片具有第三端，所述第三端沿竖直方向突出于所述图像传感器芯片焊盘面10微米以上。根据本专利技术的一个实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器的封装方法，其特征在于，包括：提供图像传感器芯片和透明的封装基板，所述图像传感器芯片的正面有图像感应区和环绕所述图像感应区的焊盘区域；键合金属导线的第一端于所述焊盘，所述金属导线悬空于所述图像传感器芯片；匹配粘合所述封装基板、所述图像传感器芯片为一封装件，所述金属导线的第二端悬空，不被粘合覆盖。

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器的封装方法，其特征在于，包括：提供图像传感器芯片和透明的封装基板，所述图像传感器芯片的正面有图像感应区和环绕所述图像感应区的焊盘区域；键合金属导线的第一端于所述焊盘，所述金属导线的第二端悬空于所述图像传感器芯片；匹配粘合所述封装基板、所述图像传感器芯片为一封装件，所述金属导线的第二端悬空，不被粘合覆盖。2.根据权利要求1所述的图像传感器的封装方法，其特征在于，还包括：所述悬空的金属导线能够通过SMT或压焊方式电性连接印刷电路板、柔性电路板或陶瓷电路板。3.根据权利要求1所述的图像传感器的封装方法，其特征在于，还包括：粘合覆盖所述焊盘区域、金属导线第一端的周边区域。4.根据权利要求1所述的图像传感器的封装方法，其特征在于，还包括：提供封装框架，所述封装框架匹配粘合于所述封装基板、图像传感器芯片。5.根据权利要求4所述的图像传感器的封装方法，其特征在于，还包括：于所述封装框架上打上标识。6.根据权利要求4所述的图像传感器的封装方法，其特征在于，所述封装框架包括：内框架与外框架，所述内框架与外框架之间设置有贯穿的空隙区域。7.根据权利要求6所述的图像传感器的封装方法，其特征在于，还包括：由所述内框架与外框架之间的所述空隙区域填入粘性材质。8.根据权利要求4所述的图像传感器的封装方法，其特征在于，所述封装框架位于所述封装基板与所述图像传感器芯片的中间，所述封装框架将所述图像感应区与焊盘区域隔离。9.根据权利要求4所述的图像传感器的封装方法，其特征在于，所述封装框架邻近封装基板具有第二端，所述第二端沿竖直方向突出于封装基板10微米以上。10.根据权利要求4所述的图像传感器的封装方法，其特征在于，所述封装框架邻近封装基板有第二端，所述第二端的内表面设置有通气槽或胶水扩展槽。11.根据权利要求4所述的图像传感器的封装方法，其特征在于，所述封装框架邻近图像传感器芯片有第三端，所述第三端沿竖直方向突出于所述图像传感器芯片焊盘面的10微米以上。12.根据权利要求7所述的图像传感器的封装方法，其特征在于，所述封装框架邻近图像传感器芯片有第三端，所述第三端具有倾斜于所述外框架结构内表面的斜面，所述斜面的位置对应于所述空隙区域，所述斜面防止所述粘性材质溢出。13.根据权利要求1所述的图像传感器的封装方法，其特征在于，还包括：采用定型治具定型所述金属导线。14.根据权利要求4所述的图像传感器的封装方法，其特征在于，所述封装基板与所述图像传感器芯片之间的距离大于等于40微米。15.根据权利要求4所述的图像传感器的封装方法，其特征在于，所述封装框架对应于所述封装基板、所述图像传感器芯片的四个角区域具有保护区域，所述保护区域于所述封装框架与所述封装基板之间、所述封装框架与所述图像传感器芯片之间预留空间。16.根据权利要求7所述的图像传感器的封装方法，其特征在于，通过点胶方式、画胶方式、灌胶方式、丝印方式中的一种或多种填入所述粘性材质。17.根据权利要求1所述的图像传感器的封装方法，其特征在于，所述封装基板为玻璃材质、塑料材质或蓝宝石材质。18.根据权利要求1所述的图像传感器的封装方法，其特征在于，还包括：所述封装基板的单面分别镀上红外滤光膜、光学增透膜或双面分别镀上红外滤光膜和光学增透膜。19.根据权利要求2所述的图像传感器的封装方法，其特征在于，还包括：于所述图像传感器芯片的反面形成有粘性可变的粘接材质，用于固定所述封装件于所述印刷电路板、所述柔性电路板或所述陶瓷电路板。20.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓辉，赵立新，
申请(专利权)人：格科微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31