用于ccd攝像機(jī)的傳感器集成型芯片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于CCD攝像機(jī)的傳感器集成型芯片，其中，CCD傳感器、用于驅(qū)動(dòng)CCD傳感器的H/V驅(qū)動(dòng)器、以及ISP（圖像信號(hào)處理）芯片以SIP（系統(tǒng)封裝）方法堆疊并且通過間墊引線鍵合相互連接到一個(gè)IC封裝中以成為一個(gè)芯片，其中，該圖像信號(hào)處理芯片響應(yīng)于來自CCD傳感器的輸出信號(hào)而將用于驅(qū)動(dòng)CCD傳感器的控制信號(hào)輸入至H/V驅(qū)動(dòng)器并且允許視頻顯示在監(jiān)控器（未示出）上。
【專利說明】用于CCD攝像機(jī)的傳感器集成型芯片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置，特別涉及用于CXD攝像機(jī)的包括CXD (電荷耦合裝置)傳感器和相關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路的傳感器集成型芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]圖像傳感器是響應(yīng)于光的電子裝置并且也是由大量像素組成的光傳感器的組合，并起到人眼的作用。
[0003]圖像傳感器主要分為CXD (電荷耦合裝置)類型和CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)類型。
[0004]CMOS類型可通過制造半導(dǎo)體的通用方法來實(shí)現(xiàn)，使得制造成本低廉。此外，因?yàn)楫a(chǎn)生的熱量和消耗的功率小，所以CMOS類型適合長時(shí)間使用，以便CMOS類型用于其中圖像質(zhì)量并非如此重要的視頻裝置，諸如CCTV。
[0005]此外，由于CXD類型具有良好的色調(diào)和高感光度，因此CXD類型在光線不充足的環(huán)境中是有利的。此外，CCD類型通常在價(jià)格上具有競爭力，使得CCD類型已經(jīng)用于小尺寸的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。
[0006]此外，CMOS類型的圖像傳感器可使用制造半導(dǎo)體的通用方法通過將圖像傳感器和驅(qū)動(dòng)電路堆置在Iv芯片上來制造。
[0007]本發(fā)明的公開內(nèi)容
[0008]技術(shù)問題
[0009]然而，因?yàn)橛刹煌谥圃彀雽?dǎo)體的通用方法的方法制造，CXD類型的圖像傳感器由分別在不同的芯片中制造的圖像傳感器和驅(qū)動(dòng)電路組成。
[0010]因此，與CMOS類型的圖像傳感器相比，C⑶類型的圖像傳感器具有更多數(shù)量的部件，并且用于這些部件的空間增加，使得難以有效地安裝所述部件，并且因此，難以減小CCD類型圖像傳感器的尺寸。
[0011]問題的解決
[0012]為了解決該問題，本發(fā)明的目標(biāo)在于提供一種用于CCD攝像機(jī)的傳感器集成型芯片，該芯片通過用單獨(dú)的裸片制造CXD圖像傳感器和外圍電路并且然后以SIP (系統(tǒng)封裝)方法堆疊傳感器和電路而形成，以使一個(gè)IC封裝中的尺寸最小。
[0013]S卩，本發(fā)明的目標(biāo)在于提供一種集成(XD傳感器與外圍電路的技術(shù)和一種實(shí)現(xiàn)包括CCD傳感器的單個(gè)封裝芯片的技術(shù)。
[0014]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目標(biāo)，用于C⑶攝像機(jī)的傳感器集成型芯片包括:感測入射光的CCD傳感器芯片；驅(qū)動(dòng)傳感器芯片的信號(hào)驅(qū)動(dòng)芯片；以及與外圍電路集成以用于圖像處理的ISP芯片，其中所述芯片以SIP (系統(tǒng)封裝)方法堆疊并且通過間墊引線鍵合連接到一個(gè)封裝中以成為一個(gè)芯片。
[0015]在這種構(gòu)造中，優(yōu)選地，保護(hù)層形成在每一個(gè)芯片之下，該保護(hù)層用于減少由于芯片之間的信號(hào)干擾引起的噪聲并且阻擋由高壓電路產(chǎn)生的熱量。[0016]在這種構(gòu)造中，優(yōu)選地，濾色器陣列和微透鏡設(shè)置在C⑶傳感器芯片的前面的上部處。
[0017]在這種構(gòu)造中，優(yōu)選地，板設(shè)置在ISP芯片之下。
[0018]優(yōu)選地，間墊引線鍵合用于CXD傳感器芯片與信號(hào)驅(qū)動(dòng)芯片之間的連接件，以及信號(hào)驅(qū)動(dòng)芯片和ISP芯片之間的連接件。
[0019]ISP芯片和板通過引線鍵合連接以用于封裝。
[0020]在這種構(gòu)造中，CXD傳感器芯片、信號(hào)驅(qū)動(dòng)芯片、以及ISP芯片通過框架(外殼)支撐。
[0021]具有中央鉆孔的散熱芯片進(jìn)一步設(shè)置為不會(huì)阻擋CXD傳感器芯片的前面的上部，并且用于轉(zhuǎn)移來自信號(hào)驅(qū)動(dòng)芯片和ISP芯片的熱量的引線連接至散熱襯墊。
[0022]信號(hào)驅(qū)動(dòng)芯片是H/V (水平的/豎直的)驅(qū)動(dòng)器、H驅(qū)動(dòng)器、或V驅(qū)動(dòng)器，該信號(hào)驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)CXD傳感器。
[0023]ISP芯片包括AFE (模擬前端)、ISP (圖像信號(hào)處理)、TG (定時(shí)發(fā)生器)、以及功率管理裝置，所述模擬前端將來自CCD傳感器的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，所述圖像信號(hào)處理處理數(shù)字化的視頻，所述定時(shí)發(fā)生器響應(yīng)于ISP的控制產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)CCD傳感器的信號(hào)，并且功率管理裝置提供驅(qū)動(dòng)電壓并且阻擋過電壓/過電流。
[0024]本發(fā)明的有益效果
[0025]根據(jù)本發(fā)明，由于CXD傳感器、HV驅(qū)動(dòng)器、以及ISP芯片由裸片單獨(dú)制造并且然后堆疊，因此使得通過將部件集成在一個(gè)IC封裝中來減小尺寸并且減小用于安裝的體積和面積以及功率消耗是可能的。此外，根據(jù)本發(fā)明，由于用于CCD攝像機(jī)的傳感器集成型芯片集成在一個(gè)IC封裝中，因此提高產(chǎn)品的性能、可靠性、以及便利性并且通過減少部件的數(shù)量來減少成本是可能的，使得與現(xiàn)有產(chǎn)品相比提高在價(jià)格上的競爭力是可能的。
[0026]附圖的簡要說明
[0027]圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的通過SIP方法制造的用于C⑶攝像機(jī)的傳感器集成型芯片的橫截面視圖。
[0028]圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的散熱結(jié)構(gòu)的平面圖。
[0029]圖3和圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于CCD攝像機(jī)的傳感器集成型芯片的構(gòu)造的框圖。
[0030]本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】
[0031]下文中參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。
[0032]在本發(fā)明的實(shí)施方式的以下描述中，為了使本發(fā)明的精神和基本特征清楚，未提供對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的技術(shù)的描述。
[0033]圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的通過SIP方法制造的用于C⑶攝像機(jī)的傳感器集成型芯片的橫截面視圖，并且如圖所示，CCD傳感器110、用于驅(qū)動(dòng)CCD傳感器110的Η/V驅(qū)動(dòng)器120、以及SIP (圖像信號(hào)處理)芯片130通過間墊引線鍵合相互堆疊和連接，其中SIP芯片130響應(yīng)于來自CXD傳感器110的輸出信號(hào)將用于驅(qū)動(dòng)CXD傳感器110的控制信號(hào)輸入至Η/V驅(qū)動(dòng)器120并且允許在監(jiān)控器(未示出)上顯示視頻。即，圖1中示出的用于CXD攝像機(jī)的傳感器集成型芯片通過SIP (系統(tǒng)封裝)方法實(shí)現(xiàn)。
[0034]CXD傳感器110、Η/V驅(qū)動(dòng)器120、以及ISP芯片130分別由一個(gè)裸片(與電路集成的半導(dǎo)體圓片)制造。S卩，CXD傳感器110、Η/V驅(qū)動(dòng)器120、以及ISP芯片130分別通過特定的工藝由一個(gè)裸片制造，堆疊在板140上，并且然后通過引線相互連接。ISP芯片130通過CMOS工藝制造，以及CXD傳感器110和Η/V驅(qū)動(dòng)器120通過特定的工藝單獨(dú)地制造。
[0035]濾色器陣列和微透鏡170安裝在CXD傳感器110的前面的上部處，板140設(shè)置在ISP芯片130之下，并且外殼180設(shè)置成圍繞CXD傳感器110、Η/V驅(qū)動(dòng)器120、以及ISP芯片130并支撐透鏡170的側(cè)部。
[0036]保護(hù)層150形成在CXD傳感器110與Η/V驅(qū)動(dòng)器120之間、Η/V驅(qū)動(dòng)器120與ISP芯片130之間、以及ISP芯片130與板140之間。
[0037]保護(hù)層150減少由于芯片之間的信號(hào)干擾引起的噪聲并且阻擋由高壓電路產(chǎn)生的熱量，因而驅(qū)動(dòng)ISP芯片中的可靠性增加了。
[0038]板140是PCB (印刷電路板)并由BGA (球柵陣列)制造。
[0039]CCD傳感器110和Η/V驅(qū)動(dòng)器120、H/V驅(qū)動(dòng)器120和ISP芯片130、以及ISP芯片130和板140分別由引線160連接。
[0040]g卩，圖1中示出的本發(fā)明的實(shí)施方式表明，通過將作為外圍電路的(XD傳感器110、Η/V驅(qū)動(dòng)器120以及ISP芯片130集成到一個(gè)芯片中，驅(qū)動(dòng)CXD傳感器110的功能和如下功能已經(jīng)合并，后一功能為，在將從CCD傳感器110輸入的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)之后執(zhí)行數(shù)字視頻處理并然后輸出處理過的視頻信號(hào)。
[0041 ] 因此，根據(jù)在圖1示出的用于CXD攝像機(jī)的傳感器集成型芯片，通過將三個(gè)裸片集成在一個(gè)芯片中而減小了體積、面積、以及功率消耗，并且通過簡化外圍電路而增加了經(jīng)濟(jì)效率。
[0042]根據(jù)具有上述構(gòu)造的本發(fā)明，CXD傳感器110，以及作為信號(hào)驅(qū)動(dòng)芯片的Η/V驅(qū)動(dòng)器120和ISP芯片130 (傳感器和芯片由裸片單獨(dú)制造)可堆疊為集成在一個(gè)芯片中，并且涉及在(XD110、H/V驅(qū)動(dòng)器120、以及ISP芯片130之間的噪聲干擾和熱量產(chǎn)生的問題可以得到解決。
[0043]然而，Η/V驅(qū)動(dòng)器120是高壓電路，并且當(dāng)Η/V驅(qū)動(dòng)器120長時(shí)間使用時(shí)從傳感器產(chǎn)生大量的熱量。即，如圖1所示，當(dāng)將用于CXD攝像機(jī)的傳感器集成型芯片實(shí)施為一個(gè)芯片時(shí)，有必要設(shè)計(jì)用于消散從Η/V驅(qū)動(dòng)器120產(chǎn)生的熱量的結(jié)構(gòu)，以便即使Η/V驅(qū)動(dòng)器120長時(shí)間驅(qū)動(dòng)也能保持正常操作。
[0044]圖2是示出了圖1中示出的用于CCD攝像機(jī)的傳感器集成型芯片的散熱結(jié)構(gòu)的平面圖，并且如圖所示，圖1中示出的用于CXD攝像機(jī)的傳感器集成型芯片包括散熱襯墊210，該散熱襯墊210設(shè)置在距離CXD傳感器110、Η/V驅(qū)動(dòng)器120、ISP芯片130、以及板140的預(yù)定距離處，不與它們接觸，而是通過引線220與Η/V驅(qū)動(dòng)器120、ISP芯片130、以及板140連接。
[0045]通過在襯墊中的預(yù)定區(qū)域中鉆孔，散熱襯墊210設(shè)計(jì)為使得傳播至CXD傳感器110中的光不被阻擋。
[0046]如圖3的框圖所示(其中示出了構(gòu)造)，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于CXD攝像機(jī)的傳感器集成型芯片包括CXD傳感器110、H/V (水平的/豎直的)驅(qū)動(dòng)器120、以及ISP芯片 130。
[0047]CXD傳感器110是具有1.3M像素的HD (高清晰度)CXD傳感器，并且將由入射光產(chǎn)生的模擬視頻信息傳輸?shù)絀SP芯片130的AFE (模擬前端)131。
[0048]Η/V驅(qū)動(dòng)器120響應(yīng)于從ISP芯片130的TG (定時(shí)發(fā)生器)134輸出的控制信號(hào)提供用于驅(qū)動(dòng)CCD傳感器110的電壓和電流。
[0049]ISP芯片130包括AFE131、ISP (圖像信號(hào)處理器)132、輸出驅(qū)動(dòng)器133、TG134、電流驅(qū)動(dòng)器135、以及功率管理裝置136。
[0050]AFE131由⑶S (相關(guān)雙取樣器)、AGC (自動(dòng)增益控制器)、以及ADC (模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器)組成，并且將從CCD傳感器110輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并將數(shù)字信號(hào)傳輸至ISP132。
[0051]ISP132由MCU (微控制單元)和用于視頻處理的IDSP (圖像數(shù)字信號(hào)處理)組成。ISP132設(shè)置有用于伽馬補(bǔ)償、感色靈敏度的提高、色彩補(bǔ)償、AWB (自動(dòng)白平衡)、AE (自動(dòng)曝光)以及運(yùn)動(dòng)檢測的視頻處理算法，控制AFE31和TG134，并且產(chǎn)生用于輸出在監(jiān)控器(未示出)上的視頻信號(hào)以及將視頻信號(hào)傳輸至輸出驅(qū)動(dòng)器133。
[0052]白平衡在于將色溫設(shè)置為接近實(shí)際顏色，并且自動(dòng)白平衡在于將色溫設(shè)置為自動(dòng)查找最優(yōu)白平衡。
[0053]TG134產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)CXD傳感器110的控制信號(hào)并通過電流驅(qū)動(dòng)器135將控制信號(hào)傳輸至AFE131和Η/V驅(qū)動(dòng)器120。S卩，TG134產(chǎn)生并控制對(duì)于CXD傳感器110、ADC控制信號(hào)、以及諸如DSP的V-SYNC和H-SYNC的定時(shí)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)。
[0054]電流驅(qū)動(dòng)器135將來自TG134的控制信號(hào)分配至AFE131和Η/V驅(qū)動(dòng)器120。
[0055]功率管理裝置136是用于管理驅(qū)動(dòng)圖1中示出的用于C⑶攝像機(jī)的傳感器集成型芯片的功率的功能塊，并且通過阻擋過電壓或過電流而允許提供正常電壓。
[0056]具有上述構(gòu)造的ISP芯片130使用具有一個(gè)裸片的CMOS方法實(shí)現(xiàn)。
[0057]同時(shí)，在圖3中示出的框圖中，ISP芯片130能設(shè)置有集成的各種功能，但是也可設(shè)置有僅一個(gè)基本的功能。
[0058]S卩，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，如圖4的框圖中所示，用于CCD攝像機(jī)的傳感器集成型芯片可通過僅將AFE131、ISP132、以及TG134安裝在ISP芯片130上實(shí)現(xiàn)。
[0059]AFE131、ISP132、以及TG134的功能與圖3中的那些是相同的。
[0060]因此，由于許多部件是必須安裝的，所以CXD圖像傳感器模塊通常是昂貴的，但是根據(jù)本發(fā)明具有圖4的構(gòu)造的用于CCD攝像機(jī)的傳感器集成型芯片通過少量的部件實(shí)現(xiàn)并且成本減少，使得在低價(jià)格的電子裝置中提供具有高圖像質(zhì)量的視頻是可能的。
[0061]S卩，在相關(guān)領(lǐng)域中，由于當(dāng)制造包括C⑶攝像機(jī)或CCTV的攝像機(jī)系統(tǒng)時(shí)，(XD傳感器和部件被模塊化并安裝，因此需要許多芯片和無源元件并且用于安裝這些芯片和無源元件的空間相應(yīng)地增加，使得難以減小CCD類型攝像機(jī)的尺寸；然而，根據(jù)本發(fā)明，減少用于CXD攝像機(jī)的傳感器集成型芯片的尺寸并且通過用裸片單獨(dú)制造芯片并以SIP方法將芯片堆疊到一個(gè)IC封裝中以成為一個(gè)芯片來減少成本是可能的。
[0062]根據(jù)本發(fā)明，由于C⑶傳感器和外圍電路集成在一個(gè)芯片中，因此將從CXD圖像傳感器輸入的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并在數(shù)字視頻處理之后輸出視頻的功能和控制并驅(qū)動(dòng)傳感器的功能合并為一體。
[0063]S卩，根據(jù)本發(fā)明，由于CXD傳感器、HV驅(qū)動(dòng)器、以及ISP芯片由裸片單獨(dú)制造并且然后堆疊，使得通過將部件集成在一個(gè)IC封裝中來減小尺寸并且減少用于安裝的體積和面積以及功率消耗是可能的。
[0064]此外，根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)橥ㄟ^將CXD傳感器和相關(guān)驅(qū)動(dòng)電路堆疊在一個(gè)IC封裝中來實(shí)現(xiàn)用于CCD攝像機(jī)的傳感器集成型芯片，因此提高產(chǎn)品的性能、可靠性、以及便利性并且通過減少部件的數(shù)量來減少成本是可能的，使得與現(xiàn)有產(chǎn)品相比提高在價(jià)格上的競爭力是可能的。
[0065]在實(shí)踐中，使用本發(fā)明中提出的封裝的開發(fā)者可開發(fā)出輸出數(shù)字圖像的產(chǎn)品，與僅具有提出的用于CXD攝像機(jī)的傳感器集成型芯片的CIS (CMOS圖像傳感器)相同。
[0066]盡管以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，然而應(yīng)當(dāng)理解的是，在不脫離本發(fā)明的精神和基本特征的情況下，本發(fā)明可由本領(lǐng)域的技術(shù)人員以各種方式實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于CXD攝像機(jī)的傳感器集成型芯片，包括: CXD傳感器芯片； 信號(hào)驅(qū)動(dòng)芯片，驅(qū)動(dòng)所述傳感器芯片；以及 ISP芯片，與外圍電路集成以用于圖像處理， 其中，所述芯片堆疊并且通過間墊引線鍵合而連接到一個(gè)封裝中以成為一個(gè)芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器集成型芯片，其中，保護(hù)層形成在每一個(gè)所述芯片之下，所述保護(hù)層用于減少由于所述芯片之間的信號(hào)干擾引起的噪聲并且阻擋由高壓電路產(chǎn)生的熱量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器集成型芯片，進(jìn)一步包括框架(外殼)，所述框架圍繞并且支撐所述CXD傳感器芯片、所述信號(hào)驅(qū)動(dòng)芯片、以及所述ISP芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器集成型芯片，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述ISP芯片之下的板， 其中，所述ISP芯片和所述板通過引線鍵合連接以用于封裝。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器集成型芯片，其中，濾色器陣列和微透鏡設(shè)置在所述CXD傳感器芯片的前面的上部處。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的傳感器集成型芯片，其中，為了不阻擋所述CCD傳感器芯片的前面的上部而進(jìn)一步提供具有中央鉆孔的散熱芯片，并且用于轉(zhuǎn)移從所述信號(hào)驅(qū)動(dòng)芯片、所述ISP芯片、以及所述板產(chǎn)生的熱量的引線連接至散熱襯墊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器集成型芯片，其中，所述信號(hào)驅(qū)動(dòng)芯片是驅(qū)動(dòng)所述CCD傳感器的H/V (水平的/豎直的)驅(qū)動(dòng)器、H驅(qū)動(dòng)器、或V驅(qū)動(dòng)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器集成型芯片，其中，所述ISP芯片包括AFE(模擬前端)、ISP (圖像信號(hào)處理)、以及TG (定時(shí)發(fā)生器)中的至少一個(gè)或多個(gè)，所述模擬前端將來自CCD傳感器的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，所述圖像信號(hào)處理處理數(shù)字化的視頻，所述定時(shí)發(fā)生器響應(yīng)于所述ISP的控制而產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)所述CCD傳感器的信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的傳感器集成型芯片，進(jìn)一步包括功率管理裝置，所述功率管理裝置提供驅(qū)動(dòng)電壓并且阻擋過電壓/過電流。
【文檔編號(hào)】H01L27/148GK103563081SQ201280019556
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2012年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月22日
【發(fā)明者】李正元, 洪錫勇, 林正鎬 申請(qǐng)人:半導(dǎo)體解法株式會(huì)社