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CN110071129B - 具有柔性互连层的图像传感器装置及相关方法 - Google Patents

具有柔性互连层的图像传感器装置及相关方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及具有柔性互连层的图像传感器装置及相关方法。图像传感器装置可以包括：互连层，具有延伸穿过该互连层的开口；图像传感器IC，位于开口中并且具有图像感测表面；以及IR滤光器，与图像感测表面对准。图像传感器装置可以包括：封装材料，横向地围绕图像传感器IC，并且填充开口；以及柔性互连层，耦合至与图像感测表面相对的互连层。

Description

具有柔性互连层的图像传感器装置及相关方法
本申请为申请日为2014年10月11日、申请号为201410537531.4、题为“具有柔性互连层的图像传感器装置及相关方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本公开涉及电子设备领域，并且更具体地涉及图像传感器以及相关方法。
背景技术
典型地，电子设备包括一个或多个摄像模块，用于提供增强的媒体功能。例如，典型的电子设备可以使用摄像模块进行照片拍摄以及视频电话会议。在具有多个摄像模块的典型的电子设备中，主摄像模块具有高像素密度和可调焦透镜系统，而次摄像模块为前置且具有较低像素密度。另外，次摄像模块可以具有定焦透镜系统。
例如，Brodie等人的美国专利申请第2009/0057544号(转让给本申请的受让人)披露了一种用于移动设备的摄像模块。该摄像模块包括透镜、携带透镜的壳体、以及位于透镜和壳体上方的镜头盖。摄像模块包括用于调节透镜的筒体机构(barrel mechanism)。在制造包含一个或多个摄像模块的电子设备的过程中，期望尽可能快速地制造电子设备，尤其是在大批量生产运作中。
典型的摄像模块是在多步工艺中制得的。第一步包括半导体处理，以提供图像传感器集成电路(IC)。下一步包括对图像传感器IC的一些形式的测试以及封装。图像传感器IC可以装配在摄像模块中，如果需要，还可以和透镜以及可移动的筒体一起装配。摄像模块的这种装配可以手动完成也可以通过机器完成。例如，在使用面装式部件的电子设备中，贴装(PNP)机可以将部件装配到印刷电路板(PCB)上。这种单封装的缺点在于其可能会相对低效，并且还可能需要每个设备单独测试，从而增加了制造时间。
在一些应用中，将图像传感器IC制造为包括红外光(IR)滤光镜片可能是有利的。在一种方式中，将IR滤光镜片附接在图像传感器IC上方。这种方式的潜在缺陷在于可能增加设备的总厚度，这对于紧密设置的移动应用而言可能是不期望的。
参照图1，示出了一种图像传感器装置20的方式。图像传感器装置20示例性地包括互连层21、位于互连层上的图像传感器IC 22、位于图像传感器IC和互连层之间的粘合层29、以及将图像传感器IC耦合至互连层的多个键合线23a-23b。另外，图像传感器装置20示例性地包括位于互连层21上方的透镜模块27、以及将透镜模块和互连层21耦合在一起的粘合层72。图像传感器装置20示例性地包括位于透镜模块27上的粘合层25、以及位于粘合层上的红外光(IR)滤光器26。互连层21示例性地包括多个接触件71a-71c。
发明内容
图像传感器装置可以包括：互连层，具有延伸穿过该互连层的开口；图像传感器IC，位于开口中，并且具有图像感测表面；以及IR滤光器，与图像感测表面对准。图像传感器装置可以包括：封装材料，横向地围绕图像传感器IC，并且填充开口；以及柔性互连层，耦合至与图像感测表面相对的互连层。
具体地，柔性互连层可以具有位于该柔性互连层中的开口，并且封装材料可以延伸通过与图像感测表面相对的互连层，限定凸缘部。柔性互连层的开口可以与凸缘部对准。
柔性互连层可以包括：柔性衬底，从互连层向外横向延伸；多个导电迹线，位于柔性衬底上；以及连接件，由柔性衬底承载，并且耦合至多个导电迹线。该图像传感器装置可以进一步包括与IR滤光器对准的透镜组件。
附加地，图像传感器装置可以进一步包括位于互连层和透镜组件之间的粘合层。图像传感器IC可以包括半导体衬底和邻近图像感测表面的多个导电键合焊盘。
在一些实施例中，图像传感器装置可以进一步包括电子部件，该电子部件位于封装材料中并且耦合至互连层。互连层可以包括位于互连层中的多个导电迹线、以及分别耦合至多个导电迹线的多个导电接触件。图像传感器装置可以进一步包括耦合在多个导电接触件和图像传感器IC之间的多个键合线。
另一方面涉及一种制造图像传感器装置的方法。该方法可以包括：形成互连层，以具有延伸穿过互连层的开口；以及将图像传感器IC定位成位于开口中并且具有图像感测表面。该方法可以包括：将IR滤光器定位成与图像感测表面对准；形成封装材料，以横向地围绕图像传感器IC并且填充开口；以及将柔性互连层定位成耦合至与图像感测表面相对的互连层。
附图说明
图1是根据现有技术的图像传感器装置的截面图。
图2A是根据本公开的图像传感器装置的截面图。
图2B是图2A的图像传感器装置的底部平面图。
图3-图6是用于制造图2A-图2B的图像传感器装置的方法的各步骤的截面图。
图7A和图7B分别是不具有柔性互连层的图2A-图2B的图像传感器装置的截面图(沿线7A)和底部平面图。
具体实施方式
现在将参照附图更为全面地描述本发明，其中示出了本公开的若干实施例。然而，这些实施例可以很多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文所描述的实施例。当然，提供这些实施例是为了使本公开充分和完整，并且可以向本领域技术人员全面传达本公开的范围。本文中相同的标号表示相同的组件。
首先参照图2A-图2B，现在描述根据本公开的图像传感器装置100。图像传感器装置100示意性地包括：互连层101，具有延伸穿过该互连层的开口103(示意性地，形状为正方形/矩形)；图像传感器IC 102，位于开口中，并且具有图像感测表面120；以及IR滤光器104，与图像感测表面邻近并且对准。图像传感器IC 102示意性地包括半导体衬底140和邻近图像感测表面120的多个导电键合焊盘122a-122b。
图像传感器装置100示意性地包括：封装材料105，横向地围绕图像传感器IC 102，并且填充开口103；以及柔性互连层106，对准并耦合至与图像感测表面120相对的互连层。柔性互连层106示意性地包括：位于该柔性互连层中的开口107(示意性地，形状为正方形/矩形)。
封装材料105示意性地垂直延伸通过与图像感测表面120相对的互连层101，限定凸缘部，并且在互连层上横向延伸以提供机械安全耦合。如图2A中可能最优可见的，凸缘部为蘑菇/铆钉形状。柔性互连层106的开口107与凸缘部对准并且邻接封装材料105的凸缘部。
柔性互连层106示意性地包括：柔性衬底108，从互连层101向外横向延伸；多个导电迹线109，位于柔性衬底上；以及连接件110，由柔性衬底承载，并且耦合至多个导电迹线。连接件110将耦合至承载图像传感器装置100的电子设备的外部电路。
图像传感器装置100示意性地包括邻近互连层101并且与IR滤光器104对准的透镜组件111。透镜组件111示意性地包括壳体124、由壳体承载的镜筒112、以及由镜筒承载的多个透镜113a-113b。附加地，图像传感器装置100示意性地包括位于互连层101和透镜组件111之间的粘合层114、和位于透镜组件与IR滤光器104之间的另一粘合层115。
在示意性实施例中，图像传感器装置100示意性地包括电子部件116(例如，电容器、电阻器、处理器)，该电子部件位于封装材料105中并且耦合至互连层101。在其它实施例中，电子部件116可以表面安装在柔性互连层106上。
互连层101示意性地包括衬底117、由衬底承载的多个导电迹线118、分别耦合至该衬底的上表面上的多个导电迹线的多个第一导电接触件123a-123b、以及分别耦合至该衬底的下表面上的多个导电迹线的多个第二导电接触件121a-121b。如图7B中可能最优可见的，多个第二导电接触件121a-121b布置在正方形焊盘中，而凸缘部在开口103的全部四侧上的互连层101上方延伸。
图像传感器装置100示意性地包括耦合在图像传感器IC 102的多个导电键合焊盘122a-122b和多个第一导电接触件123a-123b之间的多个键合线119a-119b。多个第二导电接触件121a-121b耦合至柔性衬底108上的多个导电迹线109。
应理解，上述任一导电部件均可以包括铜、铝、金、锡和银中的至少一种。以上列出的仅是示例性的，并且也可以使用很多其他导电材料。此外，衬底117、108可以包括介电材料。
有利地，图像传感器装置100提供低剖面(profile)装置，这对于移动设备应用来说是期望的。此外，这种低剖面是在不使用成本很高的硅通孔技术的情况下实现的。该图像传感器装置100在图像传感器IC 102和透镜113a-113b之间提供了缩小的距离。此外，使用封装材料105的凸缘部，使柔性互连层106的附接不会增加到图像传感器设备100的整个高度。
另一方面涉及一种制造图像传感器装置100的方法。该方法可以包括：形成互连层101，以具有延伸穿过该互连层的开口103；以及将图像传感器IC 102定位成位于开口中并且具有图像感测表面120。该方法可以包括：将IR滤光器104定位成与图像感测表面120邻近且对准；形成封装材料105，以横向地围绕图像传感器IC 102并且填充开口103；以及将柔性互连层106定位成对准与图像感测表面相对的互连层101。
现在附加地参照图3-图7B，描述用于制造图像传感器装置100的方法的示例性实施例。在图3中，由载体层130和在载体层130上的粘合层131形成基底。衬底部分附接至载体层130，以限定用于第一图像传感器装置100a和第二图像传感器装置100b的互连层101。应理解，示出的示例产生了两个图像传感器装置100a、100b，仅用于图示目的，并且公开的方法可以同时制造更多的装置。
在图4中，在模制工艺期间形成封装材料105a、105b。在图5中，释放载体层130并且翻转衬底部分，并且形成多个键合线119aa-119bb用于在图像传感器IC 102a、102b的多个导电键合焊盘122aa-122bb和多个导电接触件123aa-123bb之间进行耦合。
在图6中，将透镜组件111a、111b附接至衬底部分。在图7A-图7B中，例如通过切割刀分离图像传感器装置100a、100b。最后，将柔性互连层106耦合至图像传感器装置100a、100b。
本领域技术人员在得到上文描述和相关附图中呈现的教导之后能够想到本公开的很多修改和其他实施例。因此，应理解，本公开不旨在限于披露的特定实施例，而是旨在将各种修改和实施例包含在所附权利要求的范围内。

Claims (18)

1.一种图像传感器装置，包括：
互连层，包括电介质层、以及在所述电介质层中内部承载的至少一个电导体，所述互连层具有延伸穿过所述互连层的开口；
图像传感器集成电路IC，位于所述开口内，并且具有图像感测表面；
红外光IR滤光器，与所述图像感测表面对准；
封装材料，横向地围绕所述图像传感器IC，并且填充所述开口；以及
柔性互连层，耦合至与所述图像感测表面相对的所述互连层。
2.根据权利要求1所述的图像传感器装置，其中，所述柔性互连层具有位于所述柔性互连层中的开口；其中，所述封装材料延伸通过与所述图像感测表面相对的所述互连层，限定凸缘部；以及其中，所述柔性互连层的开口与所述凸缘部对准。
3.根据权利要求1所述的图像传感器装置，其中，所述柔性互连层包括：柔性衬底，从所述互连层向外横向延伸；多个导电迹线，位于所述柔性衬底上；以及连接件，由所述柔性衬底承载，并且耦合至所述多个导电迹线。
4.根据权利要求1所述的图像传感器装置，进一步包括与所述IR滤光器对准的透镜组件。
5.根据权利要求4所述的图像传感器装置，进一步包括位于所述互连层和所述透镜组件之间的粘合层。
6.根据权利要求1所述的图像传感器装置，其中，所述图像传感器IC包括半导体衬底、以及邻近所述图像感测表面的多个导电键合焊盘。
7.根据权利要求1所述的图像传感器装置，进一步包括电子部件，所述电子部件位于所述封装材料中并且耦合至所述互连层。
8.根据权利要求1所述的图像传感器装置，其中，所述互连层包括位于所述互连层中的多个导电迹线、以及分别耦合至所述多个导电迹线的多个导电接触件。
9.根据权利要求8所述的图像传感器装置，进一步包括耦合在所述多个导电接触件和所述图像传感器IC之间的多个键合线。
10.一种制造图像传感器装置的方法，包括：
形成互连层，所述互连层包括电介质层、以及在所述电介质层中内部承载的至少一个电导体，所述互连层具有延伸穿过所述互连层的开口；
将图像传感器集成电路IC定位成位于所述开口内并且具有图像感测表面；
将红外光IR滤光器定位成与所述图像感测表面对准；
形成封装材料，以横向地围绕所述图像传感器IC并且填充所述开口；以及
将柔性互连层定位成耦合至与所述图像感测表面相对的所述互连层。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述柔性互连层具有位于所述柔性互连层中的开口；其中，所述封装材料延伸通过与所述图像感测表面相对的所述互连层，限定凸缘部；以及其中，所述柔性互连层的开口与所述凸缘部对准。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述柔性互连层包括：柔性衬底，从所述互连层向外横向延伸；多个导电迹线，位于所述柔性衬底上；以及连接件，由所述柔性衬底承载，并且耦合至所述多个导电迹线。
13.根据权利要求10所述的方法，进一步包括将透镜组件定位成与所述IR滤光器对准。
14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括将粘合层形成为位于所述互连层和所述透镜组件之间。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，所述图像传感器IC包括半导体衬底、以及邻近所述图像感测表面的多个导电键合焊盘。
16.根据权利要求10所述的方法，进一步包括将电子部件定位成位于所述封装材料中并且耦合至所述互连层。
17.根据权利要求10所述的方法，其中，所述至少一个电导体包括多个电导体；以及其中，所述互连层包括分别耦合至所述多个电导体的多个导电接触件。
18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括将多个键合线形成为耦合在所述多个导电接触件和所述图像传感器IC之间。
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