專利名稱：影像感測(cè)器晶粒封裝結(jié)構(gòu)及封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種晶粒封裝結(jié)構(gòu)及封裝方法，尤其是涉及一種影像感測(cè)器晶粒封裝結(jié)構(gòu)及封裝方法。
影像感測(cè)器因可以在空間中檢測(cè)光源并將之轉(zhuǎn)換為電子訊號(hào)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在各種光電產(chǎn)品中，而成為其關(guān)鍵零組件之一。影像感測(cè)器形成于晶片上經(jīng)切割后成為影像感測(cè)器晶粒，而如何滿足輕薄短小的要求、有效地簡(jiǎn)化制造流程及降低成本以封裝影像感測(cè)器晶粒，已成為非常重要的課題。
習(xí)知影像感測(cè)器晶粒封結(jié)構(gòu)及方法之一如

圖1a至圖1d所示。
這種結(jié)構(gòu)的制程必須先備妥涂有密封玻璃10的陶瓷基座11(ceramic base)，將金屬導(dǎo)電架12(lead frame)放在陶瓷基座11與陶瓷框架13(Window frame)中間，兩端使用夾子夾緊再送入爐子烘烤，以高溫使密封玻璃10融解，在恢復(fù)室溫時(shí)三部份即合在一起，其整個(gè)就是所謂的陶瓷封裝基座，如圖1a所示。
之后，使用銀膠14(silver epoxy)將影像感測(cè)器晶粒15粘著在如圖1a所示的陶瓷封裝基座上，接著使用焊線機(jī)(wire bonder)由影像感測(cè)器晶粒焊墊連接一引線16到金屬導(dǎo)電架12焊墊上，如圖1b所示。
接著，將具有密封樹(shù)脂17(sealing epoxy)的光輸入玻璃18蓋在該陶瓷封裝基座上，兩端使用夾具夾緊后放入無(wú)塵烤箱烘烤，使該光輸入玻璃18與陶瓷封裝基座緊密結(jié)合，完成一立體型陶瓷集成電路(C-DIP)，如圖1c所示。
在應(yīng)用上，必須將該立體型陶瓷集成電路(C-DIP)再組裝在穿孔式FR4基板19上，如圖1d所示。這種組裝方式會(huì)在陶瓷基座11與FR4基板19間產(chǎn)生空隙，使高度增加。
再者，習(xí)知影像感測(cè)器晶粒穿孔式的封裝因具有固定陶瓷寬度及腳位間距，所以使用面積受到限制，且因穿孔式封裝基板19反面為焊錫位置，因此表面粘著技術(shù)(surface mount technology,SMT)元件所能利用的有效面積也為減少。
總而言之，該習(xí)知封裝在影像感測(cè)元件的系統(tǒng)應(yīng)用上，會(huì)有成本高，體積大，制造復(fù)雜的缺點(diǎn)。
習(xí)知影像感測(cè)器晶粒封裝結(jié)構(gòu)及方法之二如圖2a至圖2c所示，其是以一種晶片位于基板上(chip on board簡(jiǎn)稱COB)的基本封裝。
采用COB封裝方式時(shí)，須先在FR4基板20上印制需要的電路21，再將影像感測(cè)器晶粒22以粘著劑23粘著在基板20上。
使用焊線機(jī)自晶粒22焊墊連接一引線24到基板20上，如圖2b所示。再使用樹(shù)脂25將引線24及晶粒22密封，如圖2c所示。該種封裝的缺點(diǎn)在于樹(shù)脂直接接觸晶粒，在高溫時(shí)會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力且散熱不良；另一缺點(diǎn)是樹(shù)脂無(wú)法控制其平坦性，且透光均勻性差，較不適合做為影像感測(cè)器晶粒的透光與絕緣材料。
上述COB封裝的另一種密封方法如圖3所示，在基板30上粘著影像感測(cè)器晶粒31，接著使用陶瓷，玻璃及密封樹(shù)脂等將光輸入玻璃32密封而保護(hù)該影像感測(cè)晶粒31。
當(dāng)該基板30為FR4基板時(shí)，因?yàn)樘沾膳cFR4基板材料熱膨脹系數(shù)差異太大，當(dāng)熱膨脹或冷收縮時(shí)，材料介面會(huì)有剪應(yīng)力(shearstress)產(chǎn)生，使封裝模組自陶瓷框架與基板間裂開(kāi)，故無(wú)法通過(guò)高溫高壓蒸煮及溫度循環(huán)等可靠性測(cè)試。因此，該種密封方法雖然成本低且體積縮小，但缺點(diǎn)是散熱不良，透光均勻度不佳，且可靠性不良。
當(dāng)該基板30為混合集成電路基板時(shí)，則成為一種影像感測(cè)器晶粒混合集成電路封裝，其缺點(diǎn)是封裝模組的制程自動(dòng)化不容易，且無(wú)法及時(shí)測(cè)試。
本發(fā)明的目的在于提供一種影像感測(cè)器晶粒封裝結(jié)構(gòu)及方法，其不僅制程簡(jiǎn)單、成本低，而且還具有較高的制程自動(dòng)化程度以及封裝集成密度。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的影像感測(cè)器晶粒封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于包含一玻璃基板，該玻璃基板上形成有多個(gè)導(dǎo)電線路并具有兩端面；一影像感測(cè)器晶粒，具有一接收光面以及一底表面，該晶粒通過(guò)多個(gè)位于該接收光面上的金屬突塊與該導(dǎo)電線路相連接，該接收光面面對(duì)于該玻璃基板，以接受透過(guò)該玻璃基板而來(lái)的光線；以及一位于該晶粒底表面以及該玻璃基板上的保護(hù)層。
所述的影像感測(cè)器晶粒封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于還包含一導(dǎo)線架。
所述的影像感測(cè)器晶粒封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于還包含一外勾導(dǎo)線架。
所述的影像感測(cè)器晶粒封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于還包含一內(nèi)勾導(dǎo)線架。
所述的影像感測(cè)器晶粒封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于還包含一電路板，該電路板具有一用以容納該晶粒的孔洞，該玻璃基板上的導(dǎo)電線路疊接在該電路板表面上。
所述的影像感測(cè)器晶粒封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于還包含一導(dǎo)線架及一電路板，該導(dǎo)線架以連接該導(dǎo)電線路以及該電路板。
本發(fā)明的一種影像感測(cè)器晶粒封裝方法，其特征在于包含下列步驟(1)提供一玻璃基板；(2)于該玻璃基板上形成多個(gè)導(dǎo)電線路；(3)提供一具有一接收光面以及一底表面的影像感測(cè)器晶粒；(4)于該接收光面上形成多個(gè)金屬突塊；(5)通過(guò)連接該金屬突塊以及該導(dǎo)電線路以將該晶粒貼合到該玻璃基板上；(6)于該晶粒底表面以及該玻璃基板上，涂布一保護(hù)該晶粒的保護(hù)層。
所述的影像感測(cè)器晶粒封裝方法，其特征在于于該步驟(5)中將該晶粒貼合到該玻璃基板上是利用晶粒反轉(zhuǎn)貼合技術(shù)。
所述的影像感測(cè)器晶粒封裝方法，其特征在于于該步驟(5)之后，還包含一于該玻璃基板上連接一導(dǎo)線架的步驟。
所述的影像感測(cè)器晶粒封裝方法，其特征在于于玻璃基板上連接一電線架的步驟后，還包含一將該導(dǎo)線架連接上一電路板的步驟。
所述的影像感測(cè)器晶粒封裝方法，其特征在于于該步驟(5)之后，還包含一利用表面粘著技術(shù)將該玻璃基板接合上一電路板的步驟。
采用了上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果第一，制程更為簡(jiǎn)單化。因該制程使用晶粒反轉(zhuǎn)技術(shù)，不需要使用傳統(tǒng)焊線機(jī)一根線、一根線的打，而能一次性完成貼合內(nèi)接引線，且完成每一個(gè)制程所需的時(shí)間較短，不需使用陶瓷框架，或外接引腳。
第二，體積更密集化。使用晶粒反轉(zhuǎn)技術(shù)，因不需焊線而沒(méi)有線弧(wire loop)的高度，也不需在實(shí)際生產(chǎn)上為避免塌線而必須預(yù)留上蓋與焊線之間的距離，同時(shí)也不必為焊線而在兩點(diǎn)之間保留適當(dāng)?shù)木嚯x，所以使本發(fā)明中橫向(玻璃)寬度可節(jié)省約1/3。
第三，生產(chǎn)成本降低。就生產(chǎn)而言可分為材料成本及人工成本。就本發(fā)明的材料成本的降低而言，因不需使用陶瓷框架或陶瓷基座，玻璃面積減少約1/3，還可不需要使用外接引腳。就人工成本的降低而言，因制程簡(jiǎn)化，完成每一個(gè)所需的時(shí)間較短，同時(shí)制程自動(dòng)化的可行性更高，從而可大大降低人工成本。
第四，自動(dòng)化程度高。因傳統(tǒng)封裝制程分為(1)晶粒粘著，先將基板涂膠，再將晶粒放定位，放入烤箱烘烤；(2)焊線，先將完成晶粒粘著的基座放在焊線機(jī)墊塊(chock)定位，開(kāi)始焊線之前必需先對(duì)準(zhǔn)(alignment)三點(diǎn)，完成整個(gè)焊線后再卸下來(lái)；以及(3)封蓋，先將玻璃上蓋放到已焊線完成的陶瓷基座上，再使用夾具固定基座兩端，放入烤箱烘烤。
相比較而言，本發(fā)明封裝制程不需晶粒粘著，而且焊線不須一根一根打，可一次完成內(nèi)接引線，也不須封封蓋，只須涂膠覆蓋，這個(gè)步驟可在晶粒反轉(zhuǎn)貼合完成時(shí)馬上涂布，則上述三個(gè)步驟即可一次完成，所以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化較為容易。
第五，可及時(shí)測(cè)試。因晶粒反轉(zhuǎn)貼合是同時(shí)內(nèi)接引線，在接合的同時(shí)可使用控針在外接引線的另一端焊墊控測(cè)以測(cè)取基本的電性。如果電性不良則及時(shí)報(bào)廢，以避免到完成再報(bào)廢造成更大損失。這是習(xí)知技術(shù)無(wú)法達(dá)到的。
下面，結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
圖1a至1d是習(xí)知影像感測(cè)器晶粒封裝結(jié)構(gòu)于制造流程各步驟中的剖面圖。
圖2a至2c是另一習(xí)知影像感測(cè)器晶粒封裝結(jié)構(gòu)于制造流程各步驟中的剖面圖。
圖3是為另一習(xí)知影像感測(cè)器晶粒封裝結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖4a至圖4e顯示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制造流程各步驟中的影像感測(cè)器晶粒封裝結(jié)構(gòu)，其中圖4a是導(dǎo)線鍍?cè)诓ＡЩ迳系母┮晥D；圖4b是將金屬突塊設(shè)在影像感測(cè)器晶粒上的側(cè)視圖；圖4c是利用晶粒反轉(zhuǎn)貼合技術(shù)將晶粒貼合在玻璃基板上的俯視圖；圖4d是圖4c的側(cè)視圖；圖4e是涂布樹(shù)脂在晶粒背面的剖面圖。
圖5是本發(fā)明的另一實(shí)施例的影像感測(cè)器晶粒封裝結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖6是本發(fā)明的又一實(shí)施例的影像感測(cè)器晶粒封裝結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖7是本發(fā)明所揭示的影像感測(cè)器晶粒封裝結(jié)構(gòu)可以及早進(jìn)行測(cè)試的示意圖。
圖8是本發(fā)明的再一實(shí)施例的影像感測(cè)器晶粒封裝結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖9是本發(fā)明的另一實(shí)施例的影像感測(cè)器晶粒封裝結(jié)構(gòu)的剖面圖。
參閱圖4a至圖4e，為本發(fā)明的一種影像感測(cè)器晶粒封裝結(jié)構(gòu)及方法。
首先，備妥一平面玻璃基板41，利用金屬濺鍍(melt deposition)方法，將所需導(dǎo)電線路42鍍?cè)谠摬ＡЩ?1上，如圖4a所示。
另一方面，于一影像感測(cè)器晶粒44上，形成多個(gè)金屬突塊43，該影像感測(cè)器晶粒44具有一用以接收光源的接收光面以及一底表面，該等金屬突塊43形成于該接收光面上的晶粒焊墊區(qū)，這金屬突塊43較佳者為焊錫凸塊，如圖4b所示。
接著，通過(guò)連接該等金屬突塊43以及該等導(dǎo)電線路42以將該晶粒44粘合到該玻璃基板41上。于一實(shí)施例中，其是利用晶粒反轉(zhuǎn)貼合技術(shù)，使用超音波振蕩及壓力使金屬突塊43與玻璃基板41上的導(dǎo)電線路42金屬熔合，使影像感測(cè)器晶粒44貼合到玻璃基板41上，如圖4c及4d所示。
最后，于該晶粒44底表面以及該玻璃基板41上，涂布一保護(hù)層45，用以保護(hù)該晶粒44，如圖4e所示。該保護(hù)層45較佳者為黑色密封樹(shù)脂，可防止磨損、水氣或電氣破壞。
本發(fā)明所揭示的影像感測(cè)器晶粒封裝結(jié)構(gòu)中的玻璃基板41，不同于習(xí)知晶粒位于玻璃上(chip-on-glass,COG)的封裝，習(xí)知COG封裝的玻璃基板只用于驅(qū)動(dòng)晶粒，而本發(fā)明所揭示的封裝結(jié)構(gòu)中的玻璃基板41還作為該封裝結(jié)構(gòu)的視窗，使該晶粒44通過(guò)多個(gè)位于該接收光面上的金屬突塊43與該等導(dǎo)電線路42相連接，且該接收光面面對(duì)于該玻璃基板41，以接受透過(guò)該玻璃基板41而來(lái)的光線。
于另一實(shí)施例中，本發(fā)明中還于該玻璃基板41上連接一導(dǎo)線架。如圖5所示，該導(dǎo)線架是一外勾導(dǎo)線架46，具有一外勾引腳；另一方面，如圖6所示，該導(dǎo)線架也可是一內(nèi)勾導(dǎo)線架46，具有一內(nèi)勾引腳。
本發(fā)明所揭示的封裝結(jié)構(gòu)及方法，因晶粒反轉(zhuǎn)貼合是同時(shí)內(nèi)接引線，如圖7所示，在接合玻璃基板41與晶粒44的同時(shí)，可使用探針48在外接導(dǎo)線路42的另一端焊墊上探測(cè)以測(cè)取基本的電性，如果晶粒的電性不良則能及時(shí)報(bào)廢，以避免到完成時(shí)再報(bào)廢會(huì)造成更大損失。
本發(fā)明的封裝還可利用表面粘著技術(shù)將該玻璃基板41接合上一電路板49，該電路板49具有一用以容納該晶粒44的孔洞，且該玻璃基板41的兩端面是貼合在該電路板49表面上，如圖8所示，這種封裝結(jié)構(gòu)，可使模組最薄。其模組高度(1/4H)相比較于如圖1d所示的習(xí)知封裝結(jié)構(gòu)高度(4H)，只有習(xí)知的十六分之一；另一方面，相比較于如圖3所示的習(xí)知封裝結(jié)構(gòu)高度(2H)，只有習(xí)知的八分之一。而其模組寬度(L)相比較于如圖1d及3所示的習(xí)知封裝結(jié)構(gòu)寬度(3L)，只有習(xí)知的三分之一，所以可以大幅度降低封裝空間，增加集成密度。
在連接一導(dǎo)線架46于玻璃基板44上的封裝當(dāng)中，如圖9所示，如果電路板50要增加使用面積，還可以將該導(dǎo)線架46連接上電路板50，并通過(guò)該導(dǎo)線架46連接該導(dǎo)電線路以及該電路板50。這種封裝結(jié)構(gòu)，其模線高度(H)相比較于如圖1d所示的習(xí)知封裝結(jié)構(gòu)高度(4H)，只有習(xí)知的四分之一；另一方面，相比較于如圖3所示的習(xí)知封裝結(jié)構(gòu)高度(2H)，只有習(xí)知的二分之一。而其模組寬度(L)相比較于如圖1d及3所示的習(xí)知封裝結(jié)構(gòu)寬度(3L)，只有習(xí)知的三分之一，也可以大幅度降低封裝空間，增加集成密度。
本發(fā)明直接將影像感測(cè)器晶粒使用晶粒反轉(zhuǎn)貼合技術(shù)，組裝在印有導(dǎo)線的玻璃基板上，再使用黑色樹(shù)脂在晶粒背面涂布以達(dá)保護(hù)晶粒的效果，同時(shí)使玻璃基板保持有良好透光度、平坦度，共同具有承載導(dǎo)線的功能。進(jìn)一步而言，本發(fā)明結(jié)合了晶粒反轉(zhuǎn)貼合技術(shù)、表面粘著技術(shù)及封裝技術(shù)的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，并應(yīng)用在影像感測(cè)器元件的模組版上，以達(dá)到封裝集成化、簡(jiǎn)化制程、降低成本、可預(yù)測(cè)試以及生產(chǎn)自動(dòng)化的效果。
權(quán)利要求
1.一種影像感測(cè)器晶粒封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于包含一玻璃基板，該玻璃基板上形成有多個(gè)導(dǎo)電線路并具有兩端面；一影像感測(cè)器晶粒，具有一接收光面以及一底表面，該晶粒通過(guò)多個(gè)位于該接收光面上的金屬突塊與該導(dǎo)電線路相連接，該接收光面面對(duì)于該玻璃基板，以接受透過(guò)該玻璃基板而來(lái)的光線；以及一位于該晶粒底表面以及該玻璃基板上的保護(hù)層。
2.如權(quán)利要求1所述的影像感測(cè)器晶粒封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于還包含一導(dǎo)線架。
3.如權(quán)利要求1所述的影像感測(cè)器晶粒封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于還包含一外勾導(dǎo)線架。
4.如權(quán)利要求1所述的影像感測(cè)器晶粒封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于還包含一內(nèi)勾導(dǎo)線架。
5.如權(quán)利要求1所述的影像感測(cè)器晶粒封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于還包含一電路板，該電路板具有一用以容納該晶粒的孔洞，該玻璃基板上的導(dǎo)電線路疊接在該電路板表面上。
6.如權(quán)利要求1所述的影像感測(cè)器晶粒封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于還包含一導(dǎo)線架及一電路板，該導(dǎo)線架以連接該導(dǎo)電線路以及該電路板。
7.一種影像感測(cè)器晶粒封裝方法，其特征在于包含下列步驟(1)提供一玻璃基板；(2)于該玻璃基板上形成多個(gè)導(dǎo)電線路；(3)提供一具有一接收光面以及一底表面的影像感測(cè)器晶粒；(4)于該接收光面上形成多個(gè)金屬突塊；(5)通過(guò)連接該金屬突塊以及該導(dǎo)電線路以將該晶粒貼合到該玻璃基板上；(6)于該晶粒底表面以及該玻璃基板上，涂布一保護(hù)該晶粒的保護(hù)層。
8.如權(quán)利要求7所述的影像感測(cè)器晶粒封裝方法，其特征在于于該步驟(5)中將該晶粒貼合到該玻璃基板上是利用晶粒反轉(zhuǎn)貼合技術(shù)。
9.如權(quán)利要求7所述的影像感測(cè)器晶粒封裝方法，其特征在于于該步驟(5)之后，還包含一于該玻璃基板上連接一導(dǎo)線架的步驟。
10.如權(quán)利要求9所述的影像感測(cè)器晶粒封裝方法，其特征在于于玻璃基板上連接一電線架的步驟后，還包含一將該導(dǎo)線架連接上一電路板的步驟。
11.如權(quán)利要求7所述的影像感測(cè)器晶粒封裝方法，其特征在于于該步驟(5)之后，還包含一利用表面粘著技術(shù)將該玻璃基板接合上一電路板的步驟。
全文摘要
一種影像感測(cè)器晶粒的封裝結(jié)構(gòu)及封裝方法,包含:一玻璃基板,一影像感測(cè)器晶粒以及一位于該晶粒底表面以及該玻璃基板上的保護(hù)層。該玻璃基板上形成有多個(gè)導(dǎo)電線路并具有兩端面;該影像感測(cè)器晶粒具有一接收光面以及一底表面,該晶粒通過(guò)多個(gè)位于該接收光面上的金屬突塊與該導(dǎo)電線路相連接,該接收光面面對(duì)于該玻璃基板,以接受透過(guò)該玻璃基板而來(lái)的光線。該結(jié)構(gòu)及其制程均較簡(jiǎn)化,不僅自動(dòng)化程度高,還可降低成本。
文檔編號(hào)G02F1/13GK1309321SQ0010089
公開(kāi)日2001年8月22日 申請(qǐng)日期2000年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月16日
發(fā)明者楊顯捷 申請(qǐng)人:京元電子股份有限公司