DE19917438A1 - Circuit arrangement for e.g. image sensor comprises carrier plate with contacts connected to image sensor via flip-chip mounting - Google Patents
Circuit arrangement for e.g. image sensor comprises carrier plate with contacts connected to image sensor via flip-chip mountingInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4.The invention relates to a circuit arrangement according to the preamble of claim 1 and a method their manufacture according to the preamble of claim 4.
In vielen Fällen ist es erforderlich, Bildaufnehmer- Chips (im folgenden kurz Bildaufnehmer genannt) auf elektronischen Schaltungen anzuordnen. Derartige Bild aufnehmer werden in Gehäusen, zumeist Keramik-Gehäusen, die beispielsweise als Dual-Inline-Package oder Lead less-Carrier-Packages ausgeführt sind, angeordnet. Auf das Gehäuse oder in dem Gehäuse ist eine lichtdurchläs sige Scheibe vorgesehen, damit einfallendes Licht auf den Bildaufnehmer gelangen kann.In many cases it is necessary to Chips (hereinafter called image pickup) to arrange electronic circuits. Such picture transducers are housed in housings, mostly ceramic housings, for example as a dual inline package or lead less-carrier packages are arranged. On the housing or in the housing is translucent sige disc provided so that incident light on can reach the image sensor.
Die Befestigung des Bildaufnehmers in dem Gehäuse er folgt durch ein Klebeverfahren. Dabei wird eine Klebe schicht möglichst gleichmäßig auf die Keramik aufgetra gen und der Bildaufnehmer aufgesetzt. Der Kleber wird anschließend unter Wärmezufuhr ausgehärtet.The attachment of the image sensor in the housing follows through an adhesive process. This will be an adhesive layer on the ceramic as evenly as possible gene and the image sensor attached. The glue will then cured with heat.
Die elektrische Kontaktierung des Bildaufnehmers er folgt über Bonddrähte, die von einer Landefläche auf dem Bildaufnehmer zu einer Metallspinne des Gehäuses führen. Dieses Gehäuse wird in den meisten Fällen di rekt auf eine Leiterplatte aufgelötet, wobei die Justa ge mit Hilfe der Oberfläche des Gehäuses realisiert wird.The electrical contacting of the image sensor follows over bond wires from a landing pad the image sensor to a metal spider of the housing to lead. In most cases, this housing is di directly soldered to a circuit board, the Justa realized using the surface of the housing becomes.
Bonddrähte erfordern nicht nur einen recht aufwendigen Herstellungsprozeß, sie sind insbesondere auch beson ders störanfällig hinsichtlich ihrer Handhabung.Bond wires do not only require a rather complex one Manufacturing process, they are especially special ders susceptible to failure with regard to their handling.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schaltungsan ordnung derart weiterzubilden, daß sie möglichst störunempfindlich und leicht handhabbar ist. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Schaltungsanordnung zu vermitteln, das auf technisch möglichst einfach zu rea lisierende Weise die Herstellung einer störunempfindli chen und damit gut handhabbaren Schaltungsanordnung er möglicht.The object of the invention is therefore a circuit order to train in such a way that they are as possible is insensitive to interference and easy to handle. Further the invention has for its object a method to produce such a circuit arrangement convey that to technically as simple as possible lisising way of producing a noise-insensitive Chen and thus easy to use circuit arrangement possible.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 4 gelöst und hat den Vorteil, daß durch die Anordnung des Bildaufnehmers in Flip-Chip-Montage jegliche Bonddrähte und damit die Verdrahtung der Bund drähte entfallen können. Durch den Wegfall der Bond drähte ist die Schaltungsanordnung wesentlich stör unempfindlicher handhabbar.This task is characterized by the characteristics of the independent Claims 1 and 4 solved and has the advantage that by the arrangement of the image sensor in flip-chip assembly any bond wires and thus the wiring of the collar wires can be omitted. By the removal of the bond wires, the circuit arrangement is significantly disruptive less sensitive to handle.
Ein besonderer Vorteil ist auch darin zu sehen, daß durch die Flip-Chip-Montage eine besonders platzsparen de Anordnung der Bildaufnehmer möglich ist. Die Anord nung der Bildaufnehmer auf einer Trägerplatte hat dar über hinaus den Vorteil, daß die Trägerplatte aus ver schiedenen Materialien bestehen und somit auch die thermischen Eigenschaften des Bildaufnehmerchips gewis sermaßen eingestellt werden kann. Thermische Spannungen im Bildaufnehmer werden dadurch vermieden.A special advantage can also be seen in the fact that through the flip-chip assembly a particularly space-saving de arrangement of the image recorders is possible. The arrangement has the image sensor on a carrier plate also has the advantage that the carrier plate from ver different materials and therefore also the thermal properties of the image sensor chip certain can be adjusted accordingly. Thermal stresses this is avoided in the image sensor.
Ferner ist es sehr vorteilhaft, daß durch die Flip- Chip-Montage die Rückseite, das heißt die einer licht empfindlichen Fläche des Bildaufnehmers abgewandte Sei te, mit Kühlkörpern, Peltier-Elementen und dergleichen versehen werden kann. Durch die Kühlung des Bildaufneh mers ist auf vorteilhafte Weise eine Absenkung des Ei genrauschens möglich. Hierdurch lassen sich auch klei nere Schwankungen der Beleuchtungsintensität und der gleichen erkennen, die Empfindlichkeit des Bildaufneh mers steigt hierdurch.It is also very advantageous that the flip Chip assembly the back, that is, a light Be sensitive surface of the image sensor te, with heat sinks, Peltier elements and the like can be provided. By cooling the image mer is advantageously a lowering of the egg noise possible. This can also be small fluctuations in lighting intensity and same recognize the sensitivity of the image recording this increases mers.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Ge genstand der Unteransprüche. So ist es beispielsweise sehr vorteilhaft, daß Flip-Chip-Kontakte zwischen der Trägerplatte und dem Bildaufnehmer in eine Vergußmasse eingebettet sind. Diese Vergußmasse dient dem Schutz der Flip-Chip-Kontakte, das heißt der elektrisch lei tenden Klebestellen zwischen dem Bildaufnehmer und der Trägerplatte.Advantageous embodiments of the invention are Ge subject of the subclaims. For example very advantageous that flip-chip contacts between the Carrier plate and the image sensor in a sealing compound are embedded. This potting compound is used for protection the flip-chip contacts, that is the electrically lei tendencies between the image sensor and the Carrier plate.
Von besonders großem Vorteil ist es, daß an der Träger platte ein Objektivhalter zur Aufnahme und Befestigung optischer Elemente angeordnet ist, der vorzugsweise auf der Trägerplatte durch eine Klebeverbindung befestigt wird. Zum einen ist die Positionierung des Bildaufneh mers durch Flip-Chip-Technik bereits besonders genau. Zum anderen liegt der Objektivhalter mit seinen opti schen Elementen, zum Beispiel Linsen, Blenden und der gleichen, direkt auf der Trägerplatte auf. Die Genauig keit der Anordnung hängt damit nur noch von einer gleichmäßigen Dicke der Trägerplatte ab.It is of particular great advantage that on the carrier plate a lens holder for mounting and mounting Optical elements is arranged, which is preferably on the carrier plate attached by an adhesive connection becomes. The first is the positioning of the image Thanks to flip-chip technology, it is already particularly precise. On the other hand, the lens holder with its opti elements, for example lenses, diaphragms and the same, directly on the carrier plate. The Exactly The speed of the arrangement therefore only depends on one uniform thickness of the carrier plate.
Von sehr großem Vorteil ist es auch, daß dieser Objek tivträger eine auf ihn angepaßte Öffnung der Leiter platte, deren Durchmesser größer ist als derjenige des Objektivhalters, durchragt. Auf diese Weise wird die Übertragung von thermischen oder anderen Spannungen des Gehäuses oder der Leiterplatte auf den Bildaufnehmer weitestgehend vermieden.It is also of great advantage that this object tivträger an opening of the ladder adapted to him plate whose diameter is larger than that of the Lens holder, protrudes. In this way the Transfer of thermal or other voltages from the Housing or the circuit board on the image sensor largely avoided.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegen stand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichne rischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Er findung. Further advantages and features of the invention are counter stood the following description and the drawing rical representation of an embodiment of the Er finding.
In der Zeichnung zeigen:The drawing shows:
Fig. 1 schematisch geschnitten eine von der Erfin dung Gebrauch machende Schaltungsanordnung und Fig. 1 schematically shows a circuit making use of the inven tion and
Fig. 2 die in Fig. 1 mit II bezeichnete Detailver größerung. Fig. 2 shows the enlargement designated II in Fig. 1.
Ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung mit einem Bildaufnehmer 1, beispielsweise ein CCD- oder CMOS-Sensor, weist eine Trägerplatte 6 auf, auf der ein Bildaufnehmer 1 so angeordnet ist, daß seine Anschluß kontakte 4 und seine lichtempfindliche Fläche 2 der Trägerplatte zugewandt angeordnet ist (Flip-Chip- Montage). Bei dieser an sich bekannten Flip-Chip- Montage werden zwischen dem Bildaufnehmerchip 1 (im folgenden kurz Bildaufnehmer 1 genannt) die Kontaktflä chen des Bildaufnehmers 1 mit den Kontaktflächen der Trägerplatte 6 über eine Goldschicht 4 elektrisch lei tend durch eine Klebeverbindung verbunden. Zum Schutz der Klebestellen wird beidseitig eine Vergußmasse 5 in einem Bereich aufgetragen, in dem sich die Trägerplatte 6 und der Bildaufnehmer 1 überlappen und in dem die elektrischen Verbindungen zwischen der Trägerplatte 6 und dem Bildaufnehmer 1 angeordnet sind (Flip-Chip- Kontakte 4). In der Trägerplatte ist eine Öffnung 6a vorgesehen, die auf die lichtempfindliche Fläche 2 des Bildaufnehmers 1 angepaßt ist. Durch diese Öffnung 6a kann Licht auf die lichtempfindliche Fläche 2 des Bild aufnehmers 1 einfallen. Die Anordnung des Bildaufneh mers 1 auf der Trägerplatte 6 durch Flip-Chip-Technik, wobei die Flip-Chip-Kontakte 4 durch eine sie allseitig umschließende Vergußmasse 5 geschützt sind, stellt ein kompaktes robust zu handhabendes Bauteil dar, das in seiner Gesamtheit seinerseits auf einer Leiterplatte 8, beispielsweise mittels Lötballs 7 ähnlich der Montage eines bekannten Ball-Grid-Gehäuses beispielsweise durch Reflow-Lötverfahren aufgelötet werden kann. Die Leiter platte 8 weist wie die Trägerplatte 6 eine Öffnung 8a auf, die wie die Öffnung 6a in der Trägerplatte 6 dem Lichteinfall auf die lichtempfindliche Fläche 2 des Bildaufnehmers 1 dient. Auf der Trägerplatte 6 ist, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, beispielsweise ein Ob jektivhalter 9 montiert, an dem optische Elemente, wie Linsen, Blenden und dergleichen befestigbar sind. Der Objektivhalter 9 stützt sich dabei nur auf die Träger platte 6, er berührt jedoch die Leiterplatte 8 nicht, da die Öffnung 8a in der Leiterplatte 8 einen größeren Durchmesser aufweist als der Außendurchmesser des Ob jektivhalters 9.An embodiment of a circuit arrangement with an image sensor 1 , for example a CCD or CMOS sensor, has a carrier plate 6 on which an image sensor 1 is arranged so that its connection contacts 4 and its photosensitive surface 2 of the carrier plate is arranged facing (flip Chip assembly). In this flip-chip assembly known per se, the contact surfaces of the image sensor 1 are connected to the contact surfaces of the support plate 6 via a gold layer 4 electrically by means of an adhesive connection between the image sensor chip 1 (hereinafter referred to as image sensor 1 ). To protect the adhesive areas, a sealing compound 5 is applied to both sides in an area in which the carrier plate 6 and the image sensor 1 overlap and in which the electrical connections between the carrier plate 6 and the image sensor 1 are arranged (flip-chip contacts 4 ). An opening 6 a is provided in the carrier plate, which is adapted to the light-sensitive surface 2 of the image sensor 1 . Through this opening 6 a light can fall on the light-sensitive surface 2 of the image sensor 1 . The arrangement of the Bildaufneh mers 1 on the carrier plate 6 by flip-chip technology, the flip-chip contacts 4 are protected by a potting compound 5 enclosing them on all sides, is a compact, robust component to be handled, which in turn is in its entirety a circuit board 8 , for example by means of solder balls 7 similar to the assembly of a known ball grid housing, for example by reflow soldering processes. The circuit board 8 has, like the carrier plate 6, an opening 8 a which, like the opening 6 a in the carrier plate 6, serves the incidence of light on the light-sensitive surface 2 of the image sensor 1 . On the carrier plate 6 , as shown in Fig. 1, for example, an objective holder 9 is mounted, on which optical elements such as lenses, diaphragms and the like can be fastened. The lens holder 9 is based only on the carrier plate 6 , but it does not touch the circuit board 8 , since the opening 8 a in the circuit board 8 has a larger diameter than the outer diameter of the lens holder 9th
Die Montage der Schaltungsanordnung wird nachfolgend in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben.The assembly of the circuit arrangement is described below in connection with FIG. 2.
Nach der Herstellung des Bildaufnehmers 1 wird auf die zum Bonden vorgesehenen Anschlußpads eine Goldschicht aufgetragen. Dabei entstehen quaderförmige Golderhöhun gen auf den Bondlandeflächen 3 (siehe Fig. 2). Auf der Trägerplatte 6 sind Leiterbahnen vorgesehen (nicht dar gestellt), an deren Enden jeweils eine Fläche ein soge nanntes Pad 10 vorhanden ist, auf die die Golderhöhung des Bildaufnehmers aufgesetzt werden können. Auf die Pads 10 wird ein homogener Kontaktkleber aufgetragen und der Bildaufnehmer 1 mit leichtem Druck auf die Trä gerplatte 6 gedrückt. Der Kleber wird dann unter Ver wendung von Wärme ausgehärtet. Im Anschluß daran werden die so entstandenen Flip-Chip-Kontakte 4 vergossen da durch, daß durch den Ausschnitt 6a in der Trägerplatte 6 hindurch sowie im Bereich des Übergangs vom Bildauf nehmer zu der Leiterplatte 6 eine Vergußmasse aufgetra gen oder eingebracht wird. Auf diese Weise sind Flip- Chip-Kontakte 4 von beiden Seiten gegen externe Ein flüsse geschützt. Die Öffnung 6a in der Trägerplatte 6 ist dabei so groß gewählt, daß nach diesem Verguß die lichtempfindliche Fläche 2 des Bildaufnehmers 1 frei bleibt. Das Auftragen der Vergußmasse im Bereich einer Kante, das heißt am Übergang von dem Bildaufnehmer 1 zu der Trägerplatte 6 im Außenbereich ist relativ exakt möglich, da die Oberflächenkräfte der Vergußmasse eine definierte Form ergeben. Nach dem Vergießen des Ver bunds aus Bildaufnehmer 1 und Trägerplatte 6 wird zum Schutz der lichtempfindlichen Fläche 2 vorübergehend eine lötbeständige Klebefolie auf die lichtempfindliche Schicht 2 oder der Öffnung 6a der Trägerplatte 6 ge klebt. Hierdurch wird verhindert, daß während des Ver lötens der Trägerplatte 6 mit der Leiterplatte Lötdämp fe auf dem Bildaufnehmer 1 zu Eintrübungen führen kön nen. After the production of the image sensor 1 , a gold layer is applied to the connection pads provided for bonding. This creates cuboidal gold elevations on the bond pads 3 (see FIG. 2). On the carrier plate 6 , conductor tracks are provided (not shown), at the ends of which there is a surface called a pad 10 , onto which the gold enhancement of the image sensor can be placed. A homogeneous contact adhesive is applied to the pads 10 and the image sensor 1 is pressed with a slight pressure onto the carrier plate 6 . The adhesive is then cured using heat. Subsequently, the resulting flip-chip contacts 4 are shed because by that through the cutout 6 a in the carrier plate 6 and in the area of the transition from the image sensor to the circuit board 6, a sealing compound is applied or introduced. In this way, flip-chip contacts 4 are protected from both sides against external influences. The opening 6 a in the carrier plate 6 is chosen so large that the light-sensitive surface 2 of the image sensor 1 remains free after this encapsulation. The potting compound can be applied in the region of an edge, that is to say at the transition from the image sensor 1 to the carrier plate 6 in the outer region, since the surface forces of the potting compound result in a defined shape. After potting the Ver bundle of image sensor 1 and carrier plate 6 , a solder-resistant adhesive film is temporarily glued to the photosensitive layer 2 or the opening 6 a of the carrier plate 6 to protect the photosensitive surface 2 . This prevents that during the soldering of the carrier plate 6 with the printed circuit board solder solder on the image sensor 1 can lead to clouding.
Die oben beschriebene lichtdurchlässige Öffnung 8a kann beispielsweise durch Herausfräsen hergestellt werden. Durch diese Öffnung 8a und die Öffnung 6a der Träger platte 6 fällt das Licht auf die lichtempfindliche Flä che 2 des Bildaufnehmers 1. Die Öffnung 8a der Leiter platte ist dabei so gewählt, daß die lötbeständige Kle befolie leicht von der Öffnung 6a der Trägerplatte 6 entfernt werden kann. Im Anschluß daran wird ein Objek tivhalter 9 zusammen mit der gesamten Optik auf der Trägerplatte 6 befestigt. Der Objektivhalter 9 wird da bei durch die Öffnung 8a der Leiterplatte 8 hindurchge führt und durch beispielsweise eine Klebeverbindung auf der Trägerplatte 6 befestigt.The translucent opening 8 a described above can be produced for example by milling out. Through this opening 8 a and the opening 6 a of the carrier plate 6 , the light falls on the light-sensitive surface 2 of the image sensor 1 . The opening 8 a of the circuit board is chosen so that the solder-resistant adhesive film can be easily removed from the opening 6 a of the carrier plate 6 . Subsequently, a lens holder 9 is attached together with the entire optics on the support plate 6 . The lens holder 9 is there at through the opening 8 a of the printed circuit board 8 and is fastened by, for example, an adhesive connection to the carrier plate 6 .
Claims (6)
- - Man befestigt den Bildaufnehmer (1) in Flip- Chip-Montage auf einer Trägerplatte (6), die im Bereich einer lichtempfindlichen Fläche (2) des Bildaufnehmers (1) eine Öffnung (6a) aufweist;
- - man bringt eine Vergußmasse (5) zwischen den Bildaufnehmer (1) und die Trägerplatte (6) in einen Bereich ein, in dem sich Trägerplatte (6) und Bildaufnehmer (1) überlappen und in den die elektrischen Verbindungen zwischen der Trägerplatte und dem Bildaufnehmer (Flip- Chip-Kontakte (4)) angeordnet sind;
- - man überdeckt die lichtempfindliche Fläche (2) des Bildaufnehmers (1) mit einer lötbe ständigen Folie;
- - man befestigt und kontaktiert die Trägerplat te (6) auf der Leiterplatte (8) durch Reflow- Löten;
- - man entfernt die lötbeständige Folie.
- - The image sensor ( 1 ) is attached in flip-chip assembly to a carrier plate ( 6 ) which has an opening ( 6 a) in the region of a light-sensitive surface ( 2 ) of the image sensor ( 1 );
- - You bring a potting compound ( 5 ) between the image sensor ( 1 ) and the carrier plate ( 6 ) in an area in which the carrier plate ( 6 ) and image sensor ( 1 ) overlap and in which the electrical connections between the carrier plate and the image sensor (Flip-chip contacts ( 4 )) are arranged;
- - The light-sensitive surface ( 2 ) of the image sensor ( 1 ) is covered with a permanent solder foil;
- - One fastens and contacts the Trägerplat te ( 6 ) on the circuit board ( 8 ) by reflow soldering;
- - the solder-resistant film is removed.
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