TW201104850A - Image sensor package structure with large air cavity - Google Patents

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Hsiu-Wen Tu
Ren-Long Kuo
Young-Houng Shiao
Tsao-Pin Chen
Mon-Nan Ho
Chih-Cheng Hsu
Chin-Fu Lin
Chung-Hsien Hsin
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Kingpak Tech Inc
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201104850 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係為一種增加氣室空間之影像感測器封裝結構，特 別為一種應用於改善影像感測效果之增加氣室空間之影像感 測器封裝結構。 【先前技術】 隨著科技不斷地進步，為了符合消費者期望的各項娛#需 求’如何提升影音多媒體電子產品的功能及效能更是各家廠商 努力的目標，其中影像感測器便是在這些電子產品中的關键元 件。影像感測器可用以接收光訊號，並將光訊號轉換成電訊 號’進而利用外部裝置分析電訊號，以使得影像感測器可整合 於電子產品中，並可提供照相、攝影…等功能。 傳統影像感測器封裝結構(Image sensor package)主要是將 影像感測晶片（Sensor chip)放置於基板上，並藉由金屬導線電 _性連接影像感測晶片及基板，以使得影像感測晶片得以與基板 電訊連接。之後再將透光蓋（例如玻璃）設置於影像感測晶片的 ^方，進而使光線可穿透過透光蓋並被影像感測晶片所擷取， 藉此疋成影像感測器的封裝。而系統廠則可再將影 測器與 印刷電路板等外部裝置進行整合’藉此應用於數位相機 (DSC)、數位攝影機(DV)、安全監控、行動電話、車用影像感 測模組等各式電子產品。 公影像感測器除了需具備可大量生產之優點外，影像感測器 的影像感測效能亦是相當重要的一環。以往為了縮小影像感測 201104850 器的大小，透光蓋幾乎是直接黏貼在影像感測晶片上，因此透 光蓋與影像感測晶片間的距離相當的短，所以當光線由透光蓋 入射至影像感測晶片上的感測區時’光線容易發生多重折射及 反射，進而導致成像品質不佳並且產生鬼影（ghost image)的 問題。 【發明内容】 本發明係為一種增加氣室空間之影像感測器封裝結構，藉 由在透光蓋與晶片間增設塑膠薄片，以增加透光蓋與晶片間之 距離，進而達到改善影像感測器封裝結構成像品質之功效。 本發明係為一種增加氣室空間之影像感測器封裝結構，其 可利用射出成型之方式使透光蓋與塑膠薄片相互結合，以達到 簡化製造過程之功效。 本發明係為一種增加氣室空間之影像感測器封裝結構，藉 由使封膠體覆蓋結合於透光蓋上表面的四周周緣，以延長水氣 入侵至晶片的路徑，進而避免水氣影響影像感測器封裝結構的 影像感測效果。 為達上述功效，本發明係提供一種增加氣室空間之影像感 測器封裝結構，其包括：一基板，其具有一第一表面及一第二 表面，並且第一表面形成有複數個第一導電接點；一晶片，其 具有：一第三表面，其係結合於第一表面上；一第四表面，其 係具有一感光區；以及複數個第二導電接點，其係圍繞設置於 感光區之周圍並且與第一導電接點電性連接；一上蓋，其具 有：一塑膠薄片，其係黏附於第四表面上；以及一透光蓋，其 201104850 係與塑膠薄片結合並覆蓋於感光區之上方以形成一氣室；以及 一封膠體，其係設置於基板上並包覆晶片及上蓋的四周。 藉由本發明的實施，至少可達到下列進步功效： 一、 利用增加氣室空間及透光蓋與晶片間的距離，以達到改善 影像感測器封裝結構成像品質之功效。 二、 藉由射出成型之方式結合透光蓋與塑膠薄片，以達到簡化 製造過程之功效，進而降低製造成本。 三、 利用封膠體覆蓋結合於透光蓋上表面的四周周緣，用以延 長水氣入侵晶片的路徑，進而避免水氣入侵至晶片，而影 響了影像感測器封裝結構的影像感測效果。 為了使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術内容並據 以實施，且根據本說明書所揭露之内容、申請專利範圍及圖 式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優 點，因此將在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優 【實施方式】 第1A圖係為本發明之一種增加氣室空間之影像感測器封 裝結構之第一剖視實施例圖。第1B圖係為本發明之一種增加 氣室空間之影像感測器封裝結構之第二剖視實施例圖。第2A 圖係為本發明之一種上蓋30之第一實施態樣。第2B圖係為沿 第2A圖中A-A剖線之剖視實施例圖。第3A圖係為本發明之 一種增加氣室空間之影像感測器封裝結構之第三剖視實施例 圖。第3B圖係為本發明之一種增加氣室空間之影像感測器封 201104850 裝結構之第四剖視實施例圖。第3C圖係為第3B圖中影像感 測器封裝結構之俯視實施例圖。第4A圖係為本發明之—種上 蓋30之弟一實施態樣。第4B圖係為沿第4A圖中B-B剖線之 剖視實施例圖。第4C圖係為本發明之一種上蓋3〇，之分解實施 態樣。第5A圖係為本發明之一種基板1〇之第二表面12設置 有焊墊122之第一實施態樣。第5B圖係為本發明之一種基板 10之第二表面12設置有焊塾122之第二實施態樣。 如第1A圖所示，本實施例係為一種增加氣室空間之影像 感測器封裝結構’其包括· 一基板1 〇 ; —晶片20 ; —上蓋3 0 ; 以及一封膠體40。 如第1A圖所示，基板1〇，其係為一般影像感測器封裝結 構所使用的基板10，例如電路基板。又基板10具有一第一表 面11及一第二表面12,其中第一表面n係為基板1〇的上表 面，而第·一表面12則為基板1 〇的下表面。在基板1 〇的第^一 表面11上形成有複數個第一導電接點m，而在第二表面12 鲁上則可植上複數個焊球121(solder ball)。由於在基板1〇中設 計有電路結構，因此可利用在基板1〇中的電路結構使第一導 電接點111及焊球121彼此電性連接，藉此可藉由焊球pi使 影像感測器封裝結構可與其他的電路裝置進行電性連接。 如第1A圖所示’晶20，其可以為一互補式金氧半導體 (Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)影像感測 晶片或一電荷耗合元件（charge-coupled device, CCD)，並可用 以感測光線。晶片20具有一第三表面21及一第四表面22,其 中第三表面21係為晶片20的下表面，而第四表面22則為晶 201104850 片20的上表面。晶片20的第三表面21係與基板l〇的第一表 面11相結合’也就是說晶片20可設置在基板10的第一表面 11上，而且晶片20還可藉由一接著劑80黏附於基板1〇的第 一表面11上。 此外’晶片20的第四表面22上具有一感光區221以及複 數個第二導電接點222，其中感光區221可由複數個感光元件 所構成，而第二導電接點222則圍繞設置在感光區221的周 圍，並且第二導電接點222係與感光元件電性連接，因此可藉 春由金屬導線23以打線之方式使晶片20上的第二導電接點222 及基板10上的第一導電接點111電性連接，進而使得感光元 件可間接地與焊球121電性連接。 如第2A圖及第2B圖所示，上蓋30具有一塑膠薄片31 以及一透光蓋32，其中塑膠薄片31之材質可以為一液晶聚合 物(Liquid Crystal P〇lyester，LCP)或者是一耐高溫塑膠材料，藉 以達到可承受操作及環境的高溫之功效。 • 如第2A圖所示，塑膠薄片31可以為一框體，並且於塑膠 薄片31的中央具有一開口 311，可用以使光線通過。又如第 2B圖所示，塑膠薄片31係具有一第五表面312及一第六表面 313 ’而透光蓋32則具有一第七表面321及一第八表面322， 因此可藉由一第一黏著劑5〇(例如環氧樹脂)使塑膠薄片Μ的 第五表面312預先黏著在透光蓋32的第七表面321上，並使 得透光蓋32可完全覆蓋住塑膠薄片31的開口 311。也就是說， 可以利用第一黏著劑5〇將透光蓋32黏附於塑膠薄片31上， 並使得透光蓋32之周緣端部凸出於塑膠薄片31之外。此外， 201104850 塑膠薄片31也可以利用射出成型（Injecti〇n Molding)的方式與 透光蓋32結合。 又如第1A圖所示’上蓋3〇可以利用一第二黏著劑60(例 如環氧樹脂）將塑膠薄片31的第六表面313黏附在晶片20的 第四表面22上’並且第二黏著劑6〇需設置在晶片20的感光 區221及第二導電接點222之間，而且不能覆蓋到感光區221， 因此光線在穿透過透光蓋32後仍可穿過塑膠薄片31之開口 311，並入射至晶片20的感光區221。另外，由於第二黏著劑 60是沿著感光區221的周圍塗佈設置，並且與塑膠薄片μ的 形狀相符，藉此完全將塑膠薄片31確實地黏著在晶片2〇的第 四表面22上，而使得透光蓋32及塑膠薄片31與晶片2〇間可 形成一氣室 33(air cavity)。 再者，由於塑膠薄片31具有一定的厚度，因此可利用塑 膠薄片31的厚度將透光蓋32撐高，以形成在晶片2〇與透光 蓋32之間撐高的擋膽’並使得透光蓋32與晶片2〇的感光區 221間具有一疋的距離，進而加大了氣室％的空間。因為增加 了氣室33的空間，並且增加了透光蓋32及晶片2〇間的距離， 因此可以改善影像感測的效果，而不會因透光蓋32與晶片2〇 間的距離過短，而發生光線多重折射及反射而導致產生鬼影 (Ghost Image)的情況。 封膠體40 ’其係封裝塗佈或成型設置於基板1〇上並包覆 晶片20、塑膠薄片31及透光蓋32的周圍，以使得金屬導線 23可完全地被封膠體4〇包覆在其中，藉此完成影像感測器封 裝結構的封裝，並且封膠體40不限於是以點膠（(1丨叩6113111幻塗 201104850 所:^或是以模造成型的方式設置於基板10上。如第圖 周膠體4〇、料進一步包覆透光蓋32之第八表面322的 ^ 光1 32上表面的四周周緣皆被封膠體的包 =長水氣人侵至晶片2G的路徑，進而料水氣影響 、、封膠 a_d c〇mpGund)或模造封膠(_ CGmp_d)。 可以另第插杳圖所不’其中影像感測器封裝結構中的上蓋30, 來^如第4A圖及第4B圖所示，上 將透光5蓋透光蓋32，並且可預先以射出成型的技術 Π先蓋32的外圍以塑勝薄片3Γ包覆，並且塑膠薄片31，之 質=是可耐高溫塑膠材料，或者可以使用液晶聚合物 (Liqmd Crystal P〇lyester，Lcp)。 體31t第二圖及第4C圖所示，塑膠薄片31，可具有一第一板 及第1 / 一板體315以及—第三板體316，第一板體314 中央同樣皆形成有一開口 3ΐι，。第二板體315 315在第-㈣314的四周邊緣垂直延伸出，以使得第二板體 第3二上形成有—突出端部，第三板體316則由 一/ 之突出端部向中央水平延伸出，並與第-板體 4平行，以使得第—板體314、第二板體3 間形成有-凹槽317。 於凹7 Φ圖及第/C圖所示，透光蓋32之周緣端部係結合 及曰 以使仵透光板32的側面323以及第七表面321 為透H/22的四周周緣，皆被塑膠薄片31，所包覆。而因 為透先盍32的四周都被塑膠薄片31，所包覆，也就是說透光蓋 201104850 32的第八表面322上多了-圈第三板體316，藉此可延長水氣 入侵至晶片20的路徑，進而避免水氣影響到影像感測器封裝 結構的感測效果，並可有效提高影像感測器封裝結構的可靠 度。 、口 如第3A圖所示，第一板體314係藉由一第三黏著劑7〇 ，附於晶片20的第四表面22上，而且第三黏著劑同樣也 是設置在晶片20的感光區221及第二導電接點222之間，並 且不肖b覆蓋到感光區221，以避免遮蔽到感光區221而影響到 f光區221 ★測光線的功能。另夕卜，因為第三黏著劑70 i沿 著感光區221的周圍塗佈設置，並且與第-板體314底面的形 狀相符’因此可將塑膠薄片31’確實_著在晶片則第四表 面22上，而且可將感光區221密封在塑膠薄片31，及透光蓋 32所形成之氣室33中。
由於位在透光蓋32及第三黏著劑7〇之間的第一板體31 具^-定的厚度’因此可利用第—板體314的厚度將透光蓋3 撐1^以形成在晶片2G與透光蓋32之間撐高的職，並使4 透光蓋32與晶片20的感光區221間具有一定的距離，藉此乂 大了氣室33的空間。因為增加了氣室33的空間，並且增加· 透光盖32及晶片2G間的距離，因此可以改善影像感測的安 果，而不會因透光蓋32與晶片20間的距離過短，而發生光衾 多重折射及反射而導致產生鬼影的情況。 又如第3B圖及第3C圖所示，可在塑膠薄片31，的第三板 體316的頂面邊緣設置一圈攔壩90(dam)(如第3C圖所示），以 使得在利用模具使封膠體40模造成型於基板1〇上時，攔場9〇 201104850 恰可頂住模具的内表面並形成擋牆（圖未示）。因此在注入封膠 體40於模具所开)成的模穴中時，可藉由攔壩9〇的設置使封膠 體40被阻隔於透光蓋32之外，而不會溢流至透光蓋32的第 八表面322上的中央區域’並且因為模具可直接壓制於攔壩9〇 上，所以可避免模具直接接觸上蓋3〇,的第三板體316，進而 防止上蓋30’受損。 另外以模造成型方式封裝影像感測器封裝結構時，所使用 參的封膠體40是模造封膠(Mold Compound)，又因為模造封膠的 材料成本較液態封膠的材料成本來得低，因此可大幅降低封裝 的材料成本，並且還可使用轉移成型（TransferM〇lding)技術使 模造封膠成型，進而大幅縮短製程的週期時間（Cycle Time)， 以達到提升單位時間產出（throughput)及間接降低成本的功效。 此外，如第5A圖及第5B圖所示，基板1〇之第二表面12 除了可植上焊球121外’也可設置有焊墊122，並與基板1〇 内部的電路結構電性連接，以使得焊墊122可與第一表面u 鲁上的第一導電接點U1電性連接，以便利用焊墊122使影像感 測器封裝結構可與其他的電路裝置進行電性連接。更佳的是， 焊墊122可以環繞設置於第二表面12之周緣(如第5八圖所 示）’或是以一陣列方式排列（如第5B圖所示）。 惟上述各實施例係用以說明本發明之特點，其目的在使熟 習該技術者能瞭解本發明之内容並據以實施，而非限定本發明 之專利範圍，故凡其他未脫離本發明所揭示之精神而完成之等 效修飾或修改，仍應包含在以下所述之申請專利範圍中。 12 201104850 【圖式簡單說明】 第1A圖係為本發明之一種增加氣室空間之影像感測器封裝結 構之第一剖視實施例圖。 第1B圖係為本發明之一種增加氣室空間之影像感測器封裝結 構之第二剖視實施例圖。 第2A圖係為本發明之一種上蓋之第一實施態樣。 第2B圖係為沿第2A圖中A-A剖線之剖視實施例圖。 第3A圖係為本發明之一種增加氣室空間之影像感測器封裝結 構之第三剖視實施例圖。 第3B圖係為本發明之一種增加氣室空間之影像感測器封裝結 構之第四剖視實施例圖。 第3C圖係為第3B圖中影像感測器封裝結構之俯視實施例圖。 第4A圖係為本發明之一種上蓋之第二實施態樣。 第4B圖係為沿第4A圖中B-B剖線之剖視實施例圖。 第4C圖係為本發明之一種上蓋之分解實施態樣。 第5A圖係為本發明之一種基板之第二表面設置有焊墊之第一 實施態樣。 第5B圖係為本發明之一種基板之第二表面設置有焊墊之第二 實施態樣。 【主要元件符號說明】 10 ................基板 11 ................第一表面 111..............第一導電接點 13 201104850 12................第二表面 121 ..............焊球 122 ..............焊墊 20 ................晶片 21 ................第三表面 22 ................第四表面 221 ..............感光區 222 ..............第二導電接點 23 ................金屬導線 30、 30’.......上蓋 31、 31’.......塑膠薄片 3η、311，·..·開口 312 ..............第五表面 313 ..............第六表面 314 ..............第一板體 φ 315..............第二板體 316..............第三板體 317..............凹槽 32................透光蓋 321 ..............第七表面 322 ..............第八表面 323 ..............側面 33................氣室 封膠體 14 40 201104850 50................第一黏著劑 60................第二黏著劑 70................第三黏著劑 80................接著劑 90................攔壩

Claims (1)

  1. 201104850 七、申請專利範圍： 1. 一種增加氣室空間之影像感測器封裝結構，其包括： 一基板，其具有一第一表面及一第二表面，並且該第一表 面形成有複數個第一導電接點； 一晶片，其具有：一第三表面，其係結合於該第一表面上； 一第四表面，其係具有一感光區；以及複數個第二導電 接點，其係圍繞設置於該感光區之周圍並且與該些第一 導電接點電性連接； ® 一上蓋，其具有：一塑膠薄片，其係黏附於該第四表面上； 以及一透光蓋，其係與該塑膠薄片結合並覆蓋於該感光 區之上方以形成一氣室；以及 一封膠體，其係設置於該基板上並包覆該晶片及該上蓋的 四周。 2. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器封裝結構，其中 該基板係為一電路基板。 $ 3.如申請專利範圍第1項所述之影像感測器封裝結構，其中 該晶片係為一互補式金氧半導體影像感測晶片。 4. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器封裝結構，其中 該晶片係為一電何麵合元件。 5. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器封裝結構，其中 該些第二導電接點與該些第一導電接點係利用打線之方式 以一金屬導線電性連接。 6. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器封裝結構，其中 該感光區係由複數個感光元件所構成。 16 201104850 7· 範圍第1項所述之影像感測器封裝結構，其中 °亥塑㈣片之材質係為一液晶聚合物。 、中 =申明專利乾㈣丨項所述之影像感卿縣 该塑膠薄片之材質係為一耐高溫塑膠材料。 其中 專利域第丨項所述之影縣測器 :塑膠薄片係為-框體，其具有一第五表面及二= 矣並且該框财形成有―開口，又該透光Ϊ係具有一第
    面及-第人表面，其中該第七表面係結合於該第 面並使該透光蓋覆蓋該開口。 表 10=申請專職圍第9項所述之影像感測器封裝結構， 該第七表面仙—第—黏著咖附於該第五表心、 =申請專·圍第9項所述之影像感測器封裝結構， 錢膠體進-步包覆該第人表面的周緣。 、 12·如申請專利範圍第9項所述之影像感測器封襄結構，1中 該第六表面係以-第二黏著劑黏附於該第四表面上。 .如申請專職圍帛12項所述之影像錢器封裝結構，其中 ^第二黏著劑係設置該感光區及該些第二導電接點之間。 •申凊專利乾圍第1項所述之影像感測器封裝結構，其 該塑膠薄片與該透光蓋細射出成型相結合。 15.如申料職圍第1項所述之影像❹指封《結構，其中 j塑膠薄片具有：—第—板體，其係黏附於該第四表面； :第二板體’其係由該第一板體之邊緣垂直延伸出；以及 一第三板體’其係由該第二板體之端部向中央水平延伸 出，並與該第-板體及該第二板體形成一凹槽，又該透光 17 201104850 蓋之周緣端部係結合於該凹槽中。 16.如申請專利範圍第15項所述之影像感測器封裝 =光板係具有一第七表面、一第八表面及一側面，= :槽係包覆於該侧面與該第七表面及該第八表面之四周周Z 17·2請專·㈣15項所述之影像感測器封裝結構 Μ -板體係以第三黏著劑黏附於該第四表面上。 請專利範圍第17項所述之影像感測器封裝結構 ^二黏著劑係設置於該感光區及該些第二導電接點之 19=申請專利範圍第⑴員所述之影像感測器封襄結構，盆進 邊^具有-搁壩’並且該攔壩係設置於該第三板體之頂面 =申睛專利範㈣19項所述之影減卿封裝結構，其中 周 1膠體係封裝塗佈或成型於該晶片、該上蓋及該棚攝的 申睛專利範圍第丨項所述之影像感測器封裝結構， 22=封裝塗佈或成型於該晶片、該塑膠薄片及該透 =申凊專利範圍第丨項所述之影像感測器封裝結構，其中 〜封膠體係為一液態封膠。 、 =凊專利範圍第丨項所述之影像感測器封裝結構， 24該封膠體係為一模造封膠。 /、中 24.如申請專利範圍第i項所述之影像感測器封裝結爲，其進 201104850 一步包括複數個焊球，其係設置於該第二表面，並且該些 焊球係藉由該基板令之電路結構與該些第一導電接點電性 連接。 25. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器封裝結構，其進 一步包括複數個焊墊，其係設置於該第二表面，並且該些 焊墊藉由該基板中之電路結構與該些第一導電接點電性連 接。 26. 如申請專利範圍第25項所述.之影像感測器封裝結構，其中 該些焊墊係環繞設置於該第二表面之周緣。 27. 如申請專利範圍第25項所述之影像感測器封裝結構，其中 該些焊墊係以一陣列方式排列。
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