CN100373628C - 适应于元件减少的芯片级封装的图象传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种图象传感器小片，其具有用来更高效地封装该图象传感器小片的结构。该结构包括一个间隔圈以及多个叠耳。间隔圈用于支承图象传感器小片的象素阵列上方的玻璃罩。这些叠耳突起以便于直接和软带或者印制电路板连接。

Description

适应于元件减少的芯片级封装的图象传感器

技术领域

本发明涉及图象感测集成电路，更具体地，涉及一种用于图象传感器的简化芯片级插件。

背景技术

现在图象传感器广泛地用于蜂窝电话摄象机、PC摄象机、数字静态摄象机和保安摄象机等许多应用中。这些应用中的大部分要求图象传感器耐受得住变化的环境条件。因此，开发了用于图象传感器的芯片插件解决办法以使图象传感器免遭环境因素改变。

在图1的分解等轴视图中示出现有技术结构。图2以组装的剖面图示出图1的结构。该芯片插件包括一个含有引线框架的基片101。图象传感器103附着在基片101上。接着把该引线框架线焊到图象传感器103上的接触垫圈。接着把盖或垫圈105固定在该引线框架上以便提供玻璃罩107和图象传感器103之间的间隙。为了允许图象传感器103透光地对外界成像需要该玻璃罩107。此外，玻璃罩107和垫圈105用来防止环境污染影响图象传感器103的工作。

引线框架/基片101提供一种可以读出图象传感器103的信号的手段。在一种常规的现有技术配置中，该基片是陶瓷基片并且从而称为陶瓷封装。在Lin的美国专利申请2002/0079438号公布、Chiu的美国专利申请2002/0140072号公布、Ta等的美国专利申请2002/0148946号公布以及Lam的美国专利申请2002/0006687号公布中示出用于图象传感器的各种类型的封装技术的例子。在这些公开技术的每个中，为了把图象传感器安装到基片上并且用玻璃罩保护图象传感器，需要多个组件。

但是，使用这么多的组件增加了封装成本。从而，需要降低图象传感器的封装成本。

附图说明

图1是用于图象传感器集成电路的现有技术芯片级(chip scale)封装技术。

图2是图1的现有技术结构装配好后的剖面图。

图3是依据现有技术形成的图象传感器小片的顶视图。

图4是沿A-A＇线取的图3的图象传感器小片的剖面。

图5是依据本发明形成的图象传感器小片的顶视图。

图6是沿B-B＇线取的图5的图象传感器小片的剖面。

图7是依据本发明形成的带有玻璃罩的图象传感器小片。

图8示出安装在软带上的本发明的图象传感器小片。

具体实施方式

在下面的说明中提供一些具体细节以便理解本发明的各实施例。但是，业内人士会理解，可以在不使用这些具体细节的一个或多个或者在使用其它方法、组件等情况下实践本发明。在其它实例中，不详细地示出或说明公知的结构或操作，以避免使本发明的各种实施例的各个方面模糊不清。

短语“一种实施例”或“一实施例”在本说明书中的引用意味着连同该实施例一起说明的某具体特性、结构或特征包含在本发明的至少一种的实施例中。从而，本说明书全文中各处出现的短语“在一种实施例中”或“在一实施例中”不必全都参照同一个实施例。另外，这些具体的特性、结构或特征可以在一种或多种实施例中以任何适当的方式组合。

依据本发明，形成一种图象传感器，其包括图象传感器小片上的用于帮助简化该图象传感器小片的封装的结构。图3示出一种现有技术的图象传感器小片301，它包括一个象素阵列303和一个信号处理块305。象素阵列303和信号处理块305都在小片301上形成。典型地在小片301上存在其它电路(例如输入/输出缓冲器，驱动器以及其它组件)，但这些电路未示出以避免使本发明模糊不清。

图4中示出沿A-A＇线取的剖面。图象传感器小片301包括在象素阵列中的每个象素的顶上形成的各个微透镜307。设置微透镜307以帮助增加每个象素的占空因数(fill factor)。图3和4中还示出在小片301的基片中形成的各个焊接垫片302。焊接垫片302也称为接触垫片，并且用于把图象传感器小片301丝焊到图1的引线框架101上。

图3和4的现有技术图象传感器小片301需要图1和2中示出的多组件芯片级封装。如前面提到那样，由于封装这种图象传感器小片301需要多个组件，故成本相对高。

图5和6示出依据本发明形成的图象传感器小片。小片501的核心区保持不变，即，象素阵列503以及信号处理块保持和现有技术一样。

另外，象素区503的结构、信号处理块以及其它的电路结构在技术上是周知的。例如，本申请的受让人，即OmniVision技术公司，是数份涉及图象传感器小片的形成的专利的拥有方，这些专利整体地收录在此作为参考资料。本发明目的是用附加结构修改这些现有技术图象传感器小片，以便更有效地提供芯片级封装。

从而，提供附加的特征必然使小片501的封装更简单的零件。首先，沿小片501的周边区设置叠耳(stack bump)507，以替代接触垫片302。

叠耳507典型地用导电材料制成，例如铝、钨、铜、钛等。在一种实施例中，通过沉积和蚀刻工艺形成叠耳507。然而，其它形成叠耳507的方法也是适用的。在一种实施例中，叠耳507从图象传感器小片的表面突起，并且典型地高于微透镜307的表面。叠耳507用于把图象传感器小片501输出的信号传播到一个印制电路板或者其它封装系统。从而，类似球形球栅阵列(BGA)连接技术，叠耳507可直接连接到印制电路板上。

另外，在象素阵列503的周围形成间隔圈509。间隔圈509的用途是支持玻璃罩(见图7)，这会形成密封并且保护象素阵列503。本文中所使用的术语“玻璃罩”不限于玻璃材料，而是指任何实质上对具有选定波长的辐射透光的材料。

在一些实施例中，间隔圈509在图象传感器小片的整个周边上延伸，包围几乎全部电路，但叠耳507除外。在其它实施例中，间隔圈509只包围象素阵列503并且把玻璃罩701尺寸设定为和间隔圈509的形状吻合。用来构成间隔圈的材料是可变的，但是最好不是导电材料。

构成间隔圈509的材料应该容易利用常规半导体工艺在图象传感器小片501上成形。例如，可以采用氧化物或其它介质材料。可以利用常规的半导体技术，包括沉积、掩蔽和蚀刻，进行间隔圈509的形成。替代地，可以通过直接印刷或者散布形成间隔圈509。

如图6和7中所示，间隔圈509应延伸到微透镜307的上面，从而玻璃罩701不和微透镜307接触。尽管间隔圈509示出高于叠耳507，但在其它实施例中，间隔圈509的高度可比叠耳507的高度低。

适应于用作间隔圈509的其它类型的材料是环氧树脂、聚酰亚胺、或树脂。环氧树脂的优点是可以把玻璃罩701直接固定到间隔圈509上。可以在从晶片上把图象传感器小片501切割成各个单元之前或之后把玻璃罩701固定到间隔圈509上。在一种实施例中，在切割之前把玻璃罩701固定到每个图象传感器小片501。这具有使切割工序期间对象素阵列的颗粒物污染最小或消除的优点。

转到图8，接着可以把图7的带着玻璃罩的图象传感器小片进一步封装到印制电路板或软带上。在图8中，软带801包括可以通过任何常规手段电气上和叠耳507连接的连接件803。另外，尽管示出的是软带801，但可以容易地用印刷电路板代替它。

从而，概言之，本发明公开一种图象传感器小片，其具有用来更高效地封装该图象传感器小片的结构。这些结构包括间隔圈和叠耳。间隔圈用于把玻璃罩支承在图象传感器小片的象素阵列的上方。叠耳是突起的，以便于和软带或印制电路板的直接连接。

此外，公开一种形成图象传感器小片的方法。该方法包括：在半导体晶片上形成多个图象传感器小片。该图象传感器小片包括间隔圈结构和叠耳。把玻璃罩放在间隔圈上，以便密封和保护象素阵列。接着把该晶片切割成各个图象传感器小片。切割之后，通过叠耳把各个图象传感器小片连接到软带或印刷电路板或者事实上任何类型的结构设备上来封装这些图象传感器小片。

上面的对本发明的各示意实施例的说明意图不是排它的或者把本发明限制在所公开的精确形式上。尽管出于示意目的本文公开本发明的特定实施例以及示例，业内人士会理解，在本发明的范围内各种等效修改是可能的。根据上面的详细说明可对本发明做出这些修改。后面的权利要求书中所使用的术语不应理解为把本发明限制到说明书以及权利要求书中公开的特定实施例上。相反，本发明的范围完整地由后面的根据已建立的权利要求的解释原则构建的权利要求书来确定。

Claims (9)

1.一种方法，包括：

在半导体晶片上形成多个图象传感器小片，所述多个图象传感器小片具有一个围绕所述图象传感器小片上的一个象素阵列的间隔圈；

在所述间隔圈上放置一个玻璃罩，所述玻璃罩被固定在所述间隔圈上；以及

把所述晶片切割成单个图象传感器小片；

在所述多个图象传感器小片上形成叠耳，所述叠耳相对于所述图象传感器小片的表面突起；以及

通过所述叠耳把所述图象传感器小片附着到软带上。

2.如权利要求1的方法，其中所述间隔圈是聚酰亚胺形成的。

3.如权利要求1的方法，其中所述间隔圈是用树脂或环氧树脂形成的。

4.如权利要求1的方法，其中所述叠耳高于所述间隔圈。

5.一种图象传感器小片，包括：

一个象素阵列；

一个信号处理块；

一个包围所述象素阵列的间隔圈；以及

从所述图象传感器小片的表面上突起的叠耳，其中可通过所述叠耳把所述图象传感器小片附着到软带上。

6.如权利要求5的图象传感器小片，还包括一个固定在所述间隔圈上的玻璃罩。

7.如权利要求5的图象传感器小片，其中所述叠耳高于所述间隔圈。

8.如权利要求5的图象传感器小片，其中所述间隔是用聚酰亚胺形成的。

9.如权利要求5的图象传感器小片，其中所述间隔圈是用树脂或环氧树脂形成的。

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