CN115881745A - 一种图像传感器的封装结构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种图像传感器的封装结构及方法，首先在将单颗图像传感器芯片黏贴在基板上，并完成金属线的连接；在金属线与金属焊垫的连接点处制作金属支撑体，采用流体状粘接剂在图像传感器芯片围绕感光区域一周涂布能够包裹住金属支撑体的粘接剂，盖上透光板，使用一定的压力使透光板与金属支撑体之间贴紧，形成容纳芯片上感光区域的密闭空腔，最后经包封、基板切割完成图像传感器的封装。金属支撑体为透光板提供刚性支撑，使产品的玻璃倾斜度控制良好，工艺制备简单，降低了空腔的高度，提高传感器的成像质量。缩小了支撑体及粘接剂的占用空间，提高了晶圆的空间利用率，有助于实现器件的小型化。
Description
技术领域
本发明涉及图像传感器的封装结构及方法，属于半导体技术领域。
背景技术
在现有的图像传感器封装工艺中，在透光板与基板或芯片之间的连接主要是通过粘结剂粘接以形成图像传感器感光期间的容纳空腔。粘合胶在固化前材质柔软，在盖透光板工艺中透光板的倾斜不易控制。为了防止粘结剂导致的透光板倾斜的问题，通常在基板上或者芯片上制作挡墙来提供刚性支撑，防止透光板的倾斜问题。但这种方法，一方面工艺复杂，需要额外增加挡墙的制备工艺步骤，且挡墙也会增加粘结剂所需要的空间，导致图形传感器体积较大，晶片浪费，不利于芯片端小型化设计需求。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种图像传感器的封装方法及封装结构，透光板倾斜度的控制良好，同时还能降低空腔的高度，减小产品空腔体积，提高可靠性，提高传感器的成像质量；提升芯片功能区域的可利用空间，实现图像传感器小型化。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的。
一种图像传感器的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 提供图像传感器芯片，中间具有感光区域，感光区域周围有金属焊垫；
提供一基板，基板有上下两个表面，上表面有芯片黏贴区域以及金手指，下表面设置焊盘，金手指与焊盘之间具有贯穿基板的金属互联电性连接；
S2. 将图像传感器芯片黏贴在基板上的芯片黏贴区域；
S3. 连接金属线：使用金属线连接图像传感器芯片的金属焊垫与基板的金手指，实现图像传感器芯片与基板的电性连接；并在图像传感器芯片的金属焊垫与金属线的连接点处制作金属支撑体；
S4. 涂粘接剂：采用流体状粘接剂在图像传感器芯片上涂布围绕感光区域一周的粘接剂，使用一定的压力盖上透光板，使透光板与金属支撑体之间贴紧；所述涂布粘接剂能够包裹住金属支撑体，或者位于且位于金属支撑体一侧或两侧、且高于金属支撑体；
S5. 包封、切割，使用包封材料包裹透光板、粘接剂、图像传感器芯片、基板的部分区域及金属线，并且包封材料顶部与透光板持平或自透光板边缘处至包封材料边缘处逐渐变低；包封结束后，切割基板形成单颗的封装芯片。
进一步地， 所述金属支撑体为多层金属层叠而成。
进一步地， 所述金属支撑体的材质与连接金属线与金手指的金属材质相同。
进一步地，所述金属线为金线、银线、铜线、合金线中的一种。
进一步地，所述步骤S2中基板与图像传感器芯片之间通过粘贴胶水或胶膜进行芯片黏贴固定。
进一步地，所述粘接剂采用经紫外线光照射后烘烤能够固化的UV胶水、热固化的环氧胶或无机介质；在金属支撑体上涂粘接剂的方法为点胶法。
进一步地， 所述包封材料采用液态胶水和/或树脂；通过注塑机进行树脂注塑包封，和/或用液态胶水进行点胶灌注包封；步骤S5中切割基板的方法为使用刀片切割或者采用激光切割。
进一步地，对于背面植球类芯片的封装，所述基板的下表面没有焊盘，在所述S5中，在切割基板之前还包括植球步骤，在金属互联处进行植球。
一种图像传感器的封装结构，其特征在于，包括：
基板，基板有上下两个表面，上表面有芯片黏贴区域以及金手指；
图像传感器芯片，中间具有感光区域，感光区域周围有金属焊垫，所述图像传感器芯片贴合固定于所述基板的芯片黏贴区域，金属焊垫与金手指之间通过金属线电性连接；所述金属线与金属焊垫的连接点处设有一个金属支撑体，或者多个层叠的或并排的金属支撑体；
金属支撑体，位于图像传感器芯片的金属线与金属焊垫的连接点处；
粘接剂，围绕感光区域一周，且将金属支撑体包裹在其内部；
透光板，置于粘接剂上方，且通过粘接剂粘贴在图像传感器芯片；
包封材料，包裹透光板、粘接剂、图像传感器芯片、基板的部分区域及金属线。
进一步地，所述金属支撑体为多层金属层叠而成。
进一步地，所述基板的下表面具有锡球或焊盘，所述锡球或焊盘均通过贯穿基板的金属互联与金手指电性连接。
有益技术效果：
本发明所述的图像传感器的封装方法，首先将单个的图像传感器芯片黏贴在基板的芯片黏贴区域、并完成金属线的焊接后，在金属线与图像传感器芯片的金属焊垫的连接点处制作金属支撑体；再涂布能够包裹住金属支撑体的粘接剂来粘结透光板。所述金属支撑***于粘结剂中，充当粘结剂的刚性支撑。一方面，金属支撑体高度可达到高度均匀性水平，并且金属支撑体具有一定的硬度和强度，使得在盖透光板的时候起到刚性支撑。由此带来的好处是降低了空腔的高度，可以实现高度30um以下，来减小产品空腔内体积，提高可靠性特性；还可使产品的玻璃倾斜控制更好，提高传感器的成像质量。并且金属支撑体的制作可采用连接金属线与金属焊垫相同的超声焊接工艺，流程简单，易操作。
另一方面，在本工艺的基础上，可以利用连接金属线与金属焊盘的金属直接制作金属支撑体，不再需要单独的胶体作为支撑体，此胶体通常会占用一部分芯片空间，此设计可以使芯片传感器部分利用率提高，有利于芯片端小型化设计需求。
附图说明
图1为单颗图像传感器芯片的结构示意图。
图2为基板的局部结构示意图。
图3为图像传感器芯片黏结基板的芯片黏贴区域后的结构示意图。
图4为基板、芯片之间连接金属线并制作金属支撑体后的结构示意图。
图5为金属连接线与金属焊垫的连接点处金属支撑体的局部放大图。
图6为涂布粘接剂后，粘接剂与金属支撑体的状态图。
图7为粘接剂包裹金属支撑体的局部放大图。
图8为涂布粘接剂后的平面结构图。
图9为盖上透光板后的结构示意图。
图10为透光板、金属支撑体、粘接剂之间粘结处的局部放大图。
图11为采用液态胶水包封后，切割形成的图像传感器包封结构。
图12为采用液态胶水、树脂组合包封后，切割形成的图像传感器包封结构。
图13为采用树脂包封后，切割形成的图像传感器包封结构。
图14背面植球类芯片的包封结构。
附图标记说明：
1. 芯片2. 金属焊垫， 3. 感光区域，4.基板，5. 金属互联，6. 金手指，7. 焊盘，8. 芯片黏贴区域，9. 金属支撑体，10. 金属线，11. 粘接剂，12. 透光板，13-1. 包封胶，13-2. 树脂包封，14. 锡球，15. 空腔。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
本发明所述的图像传感器的封装方法，包括以下步骤：
S1. 提供已切割的单颗图像传感器芯片1，中间具有感光区域3，感光区域3周围有金属焊垫2，如图1所示。提供一基板4，如图2所示，所述基板4有上下两个表面，上表面有芯片黏贴区域8以及金手指6，下表面设置焊盘7，金手指6与焊盘7之间具有贯穿基板4的金属互联5电性连接。基板材质不做限定，优选有机基板。
S2.将图像传感器芯片1黏贴在基板4上的芯片黏贴区域8，如图3所示；具体的，基板4与图像传感器芯片1之间通过粘贴胶水或胶膜进行芯片1黏贴固定。
S3. 连接金属线10：使用金属线10连接图像传感器芯片1的金属焊垫2与基板4的金手指6，实现图像传感器芯片1与基板4的电性连接；所述金属线10为金线、银线、铜线、合金线中的任意一种。并在金属线10与金属焊垫2的连接点处制作金属支撑体，如图4、图5所示。 所述金属支撑体需要制作在金属线10的尾部上表面，具体的制作方法为超声焊接或者其他常用的方法。所述金属支撑体的材质可以选用与连接金属线10与金手指6的金属材质相同或者不同的金属。所述金属支撑体为一层或多层金属层叠而成，具体的层数不做限定。此处的金属支撑体也可以理解成形状规则或不规则的金属球或金属颗粒。
S4. 涂粘接剂11：采用流体状粘接剂在图像传感器芯片1上涂布能够包裹住金属支撑体、且围绕感光区域3一周的粘接剂11，如图6、图7、图8所示。盖上透光板12，使用一定的压力使透光板12与金属支撑体之间贴紧，如图9、图10，固化的粘结剂11、透光板12及芯片1围成密闭的空腔15，用于芯片1的感光区域接收光线。
在涂布粘接剂11时，需要确保粘结剂11的高度高于金属支撑体，即使是涂布时无法保证在金属支撑体的上表面上也分布有粘结剂11，但需要位于金属支撑体一侧或两侧、且高于金属支撑体，在盖上透光板12后能够流延到金属支撑体上表面将金属支撑体包裹住，实现金属支撑体与透光板12之间的粘结。所述粘接剂11的材质不做限定，可采用经紫外线光照射后烘烤能够固化的UV胶水、热固化的环氧胶或无机介质；优选粘度低的材料。因为金属支撑体本身具备一定的强度和刚性，在盖透光板12的时候，可以施加一定的压力，金属支撑体不会发生明显变形，通过此方法，玻璃倾斜问题得到改善提升。 在金属支撑体2上涂粘接剂11的方法为一般选用点胶涂布法。
S5. 包封、切割，使用包封材料包裹透光板12、粘接剂11、图像传感器芯片1、基板4的部分区域及金属线10，并且包封材料顶部与透光板12持平或自透光板12边缘处至包封材料边缘处逐渐变低。包封结束后，使用刀片切割或者采用激光切割基板4形成单颗的封装芯片。
所述包封材料可以采用液态胶水进行点胶灌注包封，形成如图11所示的自透光板12边缘处至包封材料边缘处逐渐变低包封胶13-1。或者再在包封胶13-1的上表面利用树脂注塑，使包封材料的上表面与透光板12齐平，如图12所示。或者单独利用树脂，通过注塑机进行树脂注塑包封，形成上表面与透光板12齐平的树脂包封13-2。
对于背面植球类芯片的封装，所述基板4的下表面没有焊盘7，在所述S5中，在切割基板4之前还包括植球步骤，在金属互联5处进行植球，形成如图14所示的包封结构。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种图像传感器的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 提供图像传感器芯片（1），中间具有感光区域（3），感光区域（3）周围有金属焊垫（2）；
提供一基板（4），基板（4）有上下两个表面，上表面有芯片黏贴区域（8）以及金手指（6），下表面设置焊盘（7），金手指（6）与焊盘（7）之间具有贯穿基板（4）的金属互联（5）电性连接；
S2.将图像传感器芯片（1）黏贴在基板（4）上的芯片黏贴区域（8）；
S3. 连接金属线（10）：使用金属线（10）连接图像传感器芯片（1）的金属焊垫（2）与基板（4）的金手指（6），实现图像传感器芯片（1）与基板（4）的电性连接；并在金属线（10）与金属焊垫（2）的连接点处制作金属支撑体；
S4. 涂粘接剂（11）：采用流体状粘接剂在图像传感器芯片（1）上涂布围绕感光区域（3）一周的粘接剂（11），使用一定的压力盖上透光板（12），使透光板（12）与金属支撑体之间贴紧；所述涂布粘结剂（11）能够包裹住金属支撑体，或者位于且位于金属支撑体一侧或两侧、且高于金属支撑体；
S5. 包封、切割，使用包封材料包裹透光板（12）、粘接剂（11）、图像传感器芯片（1）、基板（4）的部分区域及金属线（10），并且包封材料顶部与透光板（12）持平或自透光板（12）边缘处至包封材料边缘处逐渐变低；包封结束后，切割基板（4）形成单颗的封装芯片。
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， 所述金属支撑体为多层金属层叠而成。
3.根据权利要求1或2所述的图像传感器的封装方法，其特征在于， 所述金属支撑体的材质与连接金属线（10）与金手指（6）的金属材质相同。
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，所述金属线（10）为金线、银线、铜线、合金线中的一种。
5.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，所述步骤S2中基板（4）与图像传感器芯片（1）之间通过粘贴胶水或胶膜进行芯片（1）黏贴固定。
6.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，所述粘接剂（11）采用经紫外线光照射后烘烤能够固化的UV胶水、热固化的环氧胶或无机介质；在金属支撑体（2）上涂粘接剂（11）的方法为点胶法。
7.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， 所述包封材料采用液态胶水和/或树脂；通过注塑机进行树脂注塑包封，和/或用液态胶水进行点胶灌注包封；步骤S5中切割基板（4）的方法为使用刀片切割或者采用激光切割。
8.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，对于背面植球类芯片（1）的封装，所述基板（4）的下表面没有焊盘（7），在所述S5中，在切割基板（4）之前还包括植球步骤，在金属互联（5）处进行植球。
9.一种图像传感器的封装结构，其特征在于，包括：
基板（4），基板（4）有上下两个表面，上表面有芯片黏贴区域（8）以及金手指（6）；
图像传感器芯片（1），中间具有感光区域（3），感光区域（3）周围有金属焊垫（2），所述图像传感器芯片（1）贴合固定于所述基板（4）的芯片黏贴区域（8），金属焊垫（2）与金手指（6）之间通过金属线（10）电性连接；所述金属线（10）与金属焊垫（2）的连接点处设有一个金属支撑体，或者多个层叠的或并排的金属支撑体；
金属支撑体，位于图像传感器芯片（1）的金属线（10）与金属焊垫（2）的连接点处；
粘接剂（11），围绕感光区域（3）一周，且将金属支撑体包裹在其内部；
透光板（12），置于粘接剂（11）上方，且通过粘接剂（11）粘贴在图像传感器芯片（1）；
包封材料，包裹透光板（12）、粘接剂（11）、图像传感器芯片（1）、基板（4）的部分区域及金属线（10）。
10.根据权利要求9所述图像传感器的封装结构，其特征在于，所述金属支撑体为多层金属层叠而成。
11.根据权利要求10所述图像传感器的封装结构，其特征在于，所述基板（4）的下表面具有锡球或焊盘（7），所述锡球或焊盘（7）均通过贯穿基板（4）的金属互联（5）与金手指（6）电性连接。
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