CN110648981A - 一种影像传感芯片封装结构及其封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种影像传感芯片封装结构及其封装方法，该封装结构包括：电路基板；影像传感芯片，其正面具有感光区以及设置于感光区周围的多个焊垫，其背面贴附于所述电路基板上，所述影像传感芯片与所述电路基板电性连接；透光盖板，覆盖在所述影像传感芯片的正面，所述透光盖板的表面积大于所述影像传感芯片的正面面积，所述影像传感芯片的正面被所述透光盖板完全覆盖；该影像传感芯片封装结构还包括：光学透明胶，设置在所述透光盖板与所述影像传感芯片之间，所述光学透明胶至少覆盖所述感光区；支撑点胶，设置在所述电路基板上，所述支撑点胶包围所述影像传感芯片且支撑所述透光盖板。
Description
技术领域
本发明涉及半导体芯片封装技术，尤其涉及影像传感芯片的封装结构以及封装方法。
背景技术
随着数字时代的来临，各种数字影像设备的应用与发展备受瞩目，如：数字摄录像机、数字相机。且随着半导体工艺的进步，目前已可将数字影像设备整合于多种消费性电子商品上，例如行动电话、个人数字助理(PDA)等等，也带动了相关商品的消费需求。
这些数字影像设备的主要核心组件为影像传感芯片，再搭配信号处理、储存和输出等外围技术，结合成为数字时代的代表性产品。影像传感芯片是一种能够感测外部光线并将其转换成电信号的电子器件。影像传感芯片通常采用半导体制造工艺进行芯片制作。在影像传感芯片制作完成后，再通过对影像传感芯片进行一系列封装工艺从而形成封装好的封装结构，以用于诸如数码相机、数码摄像机等等的各种电子设备。
现有技术公开一种影像传感芯片的扇出封装方案，影像传感芯片贴附在电路基板的正面上，并且通过打线的方式实现两者的电性连接，在电路基板的背面设置焊接凸起或者连接焊垫，将电路基板作为转接板，实现影像传感芯片与外部电路的电性连接。影像传感芯片对在封装和使用期间存在的灰尘和微粒敏感。因此，影像传感芯片封装一般包括在影像传感芯片的正面设置透光盖板用于保护影像传感芯片的感光区，透光盖板在所述感光区形成密闭空腔，防止粉尘污染感光区。
请参考现有的专利技术，中国专利申请号200910158498.3。由于透光盖板仅仅覆盖感光区域，对透光盖板与影像传感芯片的对位精度要求高，该扇出封装结构包括塑封胶材，进一步的，如果在电路基板的背面形成焊接凸起通常还具有一个回流焊的制程，由于塑封胶材的热膨胀且空腔内的气体热胀冷缩，容易造成透光盖板的倾斜或者错位，且造成空腔的气密性破坏，降低了影像传感芯片的封装合格率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种小型、超薄的影像传感芯片封装结构及其封装方法，该封装方法涉及的工艺更简单，提升了影像传感芯片的封装合格率。
本发明提供一种影像传感芯片封装结构，包括：电路基板；影像传感芯片，其正面具有感光区以及设置于感光区周围的多个焊垫，其背面贴附于所述电路基板上，所述影像传感芯片与所述电路基板电性连接；透光盖板，覆盖在所述影像传感芯片的正面，所述透光盖板的表面积大于所述影像传感芯片的正面面积，所述影像传感芯片的正面被所述透光盖板完全覆盖；该影像传感芯片封装结构还包括：光学透明胶，设置在所述透光盖板与所述影像传感芯片之间，所述光学透明胶至少覆盖所述感光区；支撑点胶，设置在所述电路基板上，所述支撑点胶包围所述影像传感芯片且支撑所述透光盖板。
优选的，所述透光盖板与所述影像传感芯片之间无空腔连接。
优选的，所述影像传感芯片与所述透光盖板相叠的区域全部填充有光学透明胶。
优选的，所述影像传感芯片与所述透光盖板相叠的区域由光学透明胶与所述支撑点胶填充。
优选的，所述支撑点胶还包围所述透光盖板且暴露所述透光盖板的顶面。
优选的，所述电路基板上具有芯片贴附区域以及设置在芯片贴附区域周围的多个连接垫，所述影像传感芯片贴附在所述电路基板的芯片贴附区域，所述焊垫与所述连接垫通过金属线电性连接。
优选的，所述影像传感芯片封装结构还包括塑封体，所述塑封体设置在所述电路基板上且包围所述影像传感芯片和所述透光盖板，所述塑封体暴露所述透光盖板的顶面。
优选的，所述塑封体包括第一塑封胶层以及第二塑封胶层，所述第一塑封胶层的上表面不平坦且低于所述透光盖板的顶面，所述第二塑封胶层覆盖在所述第一塑封胶层上，所述第二塑封胶层的上表面平坦且与所述透光盖板的顶面位于同一平面上，所述第二塑封胶层暴露所述透光盖板的顶面。
优选的，所述支撑点胶为紫外光固化胶或者热固化胶或具接着性的聚酰亚胺或酰胺树脂。
优选的，所述透光盖板为光学玻璃或者抗反射玻璃或者透明塑料片或者红外滤光片。
优选的，所述电路基板的材质为聚双酰胺叠氮树脂、玻璃纤维板、耐高温印刷电路板、聚酰亚胺板或陶瓷电路板。
本发明还提供一种影像传感芯片封装方法，包括：提供电路基板；提供影像传感芯片，其正面具有感光区以及设置于感光区周围的多个焊垫；将所述影像传感芯片的背面贴附到所述电路基板上，并将所述影像传感芯片与所述电路基板电性连接；提供透光盖板；在所述透光盖板或者所述影像传感芯片上设置光学透明胶；在所述电路基板上且在所述影像传感芯片的周围设置支撑点胶；将所述透光盖板覆盖在所述影像传感芯片的正面，所述透光盖板的表面积大于所述影像传感芯片的正面面积，所述影像传感芯片的正面被所述透光盖板完全覆盖，所述光学透明胶位于所述透光盖板与所述影像传感芯片之间，所述支撑点胶位于所述电路基板与所述透光盖板之间，所述支撑点胶包围所述影像传感芯片且支撑所述透光盖板。
优选的，将所述透光盖板覆盖于所述影像传感芯片的正面之后，通过点胶的方式在所述电路基板上且在所述影像传感芯片的周围形成支撑点胶。
优选的，所述的影像传感芯片封装方法还包括如下步骤：对支撑点胶进行固化；在所述电路基板上形成塑封体，所述塑封体包围所述影像传感芯片和所述透光盖板，所述塑封体暴露所述透光盖板的顶面。
本发明的有益效果是：通过设置透光盖板的表面积大于像传感芯片的正面面积，透光盖板完全覆盖影像传感芯片的正面，降低了两者对位的工艺难度，且设置影像传感芯片的感光区与透光盖板之间的无空腔连接方式，能够对感光区进行很好的防护。在形成塑封体对影像传感芯片进行密封保护时，透光盖板可以承受较大的压力，防止损坏影像传感芯片，注塑成型的塑封模具可以直接作用在透光盖板上，工艺简单，降低成本。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明第一实施例的影像传感芯片封装结构示意图；
图2为本发明第二实施例的影像传感芯片封装结构示意图；
图3为本发明第三实施例的影像传感芯片封装结构示意图；
图4为本发明第四实施例的影像传感芯片封装结构示意图；
图5(a)-图5(f)为本发明形成如图1所示影像传感芯片封装结构的封装流程的结构示意图；
图6(a)-图6(g)为本发明形成如图2所示影像传感芯片封装结构的封装流程的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，为本发明第一实施例的影像传感芯片封装结构示意图。影像传感芯片可以为互补式金氧半导体影像感测芯片或一电荷耦合元件。
影像传感芯片封装结构包括：电路基板10、影像传感芯片20以及透光盖板30。影像传感芯片20的正面具有感光区21以及设置于感光区周围的多个焊垫22。影像传感芯片20的背面贴附于电路基板10上，影像传感芯片20与电路基板10电性连接。透光盖板30覆盖在影像传感芯片20的正面，透光盖板30的表面积大于影像传感芯片20的正面面积，影像传感芯片20的正面被透光盖板30完全覆盖。
在影像传感芯片20与透光盖板30之间设置有光学透明胶40，在电路基板10与透光盖板30之间设置有支撑点胶50，支撑点胶50包围影像传感芯片20的侧面，支撑点胶50用于支撑透光盖板30。
在影像传感芯片20的感光区21具有微透镜阵列。
光学透明胶40可以是单一材质的光学胶层，光学透明胶40的折射率小于透光盖板30的折射率，优选的，光学透明胶40的折射率与空气的折射率相近。
光学透明胶40也可以是多层具有不同光折射率的光学胶层堆叠形成，第一光学胶层覆盖影像传感芯片20的微透镜阵列，第二光学胶层覆盖在第一光学胶层上，透光盖板覆盖在第二光学胶层上，第一光学胶层与第二光学胶层组合成光学透明胶40。第二光学胶层的折射率小于透光盖板30的折射率，第一光学胶层的折射率小于第二光学胶层的折射率，如此，大角度的入射光线在第一光学胶层与第二光学胶层的分界面发生全反射，进而使得大角度斜入射的光线发生全反射，使得微透镜阵列具有更好的准直效果，避免不同感光像素之间的检测结果产生串扰问题。
于本实施例中，光学透明胶40完全覆盖影像传感芯片20的正面，影像传感芯片20与透光盖板30之间形成无空腔的连接结构。
支撑点胶50可以为紫外光固化胶或者热固化胶或具接着性的聚酰亚胺或酰胺树脂。本实施例中，支撑点胶50为紫外光固化胶，因此在支撑点胶50尚未经由照射紫外光固化前，其呈现凝胶态。
透光盖板30为光学玻璃或者抗反射玻璃或者透明塑料片或者红外滤光片。
透光盖板30经由光学透明胶40以及支撑点胶50而被固定在影像传感芯片20的正面上方，因为光学透明胶40以及支撑点胶50的硬度低于透光盖板30的硬度，所以相较于现有技术中的空腔结构，光学透明胶40以及支撑点胶50能够起到缓解从影像传感芯片封装结构的外部施加到透光盖板30上的应力向该装置内部的传递的作用。
电路基板10的材质为聚双酰胺叠氮树脂、玻璃纤维板、耐高温印刷电路板、聚酰亚胺板或陶瓷电路板。
请参考图2，为本发明第二实施例的影像传感芯片封装结构示意图，于第二实施例中，光学透明胶40’未完全覆盖影像传感芯片20的正面，光学透明胶40’覆盖了影像传感芯片20的感光区21，使得透光盖板30与影像传感芯片20的感光区21之间无空腔连接。为了提高封装结构整体的稳固性，通过点胶的工艺形成包围影像传感芯片20侧面的支撑点胶50’，支撑点胶50’设置在电路基板10与透光盖板30之间且填充在透光盖板30与影像传感芯片20之间未被光学透明胶40’填充的区域，使得封装结构整体无空腔。
请参考图1电路基板10上具有芯片贴附区域以及设置在芯片贴附区域周围的多个连接垫11，影像传感芯片20贴附在电路基板10的芯片贴附区域，影像传感芯片20的焊垫22与电路基板10上的连接垫11通过金属线60电性连接。
影像传感芯片20的背面可通过胶体结合于电路基板10的芯片贴附区域以使影像传感芯片20结合于电路基板10上。
本发明中透光盖板30的表面积大于影像传感芯片20的正面面积，进一步的，当透光盖板30覆盖在所述影像传感芯片20的正面时，透光盖板30在电路基板10上的投影区域覆盖了电路基板10的芯片贴附区域以及设置在芯片贴附区域周围的多个连接垫11，当影像传感芯片20与电路基板10通过金属线电性连接时，该投影区域也覆盖了金属线。使得影像传感芯片20与电路基板10的电性连接结构也得到进一步的防护。
影像传感芯片封装结构还包括塑封体70，塑封体70设置在电路基板10上且包围影像传感芯片20和透光盖板30，塑封体70暴露透光盖板30的顶面。塑封体70通过molding工艺(注塑成型)形成在电路基板10上，且形成平整结构，具有平整的顶面和侧面，塑封体70的顶面与透光盖板30的顶面位于同一水平面上。
现有技术中透光盖板与影像传感芯片之间具有空腔，且透光盖板的尺寸小于或者等于影像传感芯片的尺寸，透光盖板的承受压力能力较弱，为了避免透光盖板破碎，透明盖板无法直接承载注塑成型的塑封模具，而本发明中的透光盖板30的尺寸大于影像传感芯片20的尺寸，且透光盖板30与影像传感芯片10的感光区之间无空腔，因此，可以采用注塑成型的工艺直接一次成型结构平整的塑封体70。工艺简单，节约生产成本。
于本发明的第三实施例中，塑封体包括第一塑封胶层71以及第二塑封胶层72，第一塑封胶层71的上表面不平坦且低于透光盖板30的顶面，第二塑封胶层72覆盖在第一塑封胶层71上，第二塑封胶层72的上表面平坦且与透光盖板30的顶面位于同一平面上且暴露透光盖板30的顶面。
于本发明的第四实施例中，也可以不使用塑封体进行塑封，直接通过支撑点胶50”进行影像传感芯片20的塑封，具体到本实施例中，透光盖板30与影像传感芯片20对位压合之后，光学透明胶40’覆盖了影像传感芯片20的感光区21，使得透光盖板30与影像传感芯片20的感光区21之间无空腔连接，光学透明胶40’未完全覆盖影像传感芯片20的正面，通过点胶工艺或者注塑工艺形成如图4所示的支撑点胶50”并进行固化。在本实施例中，支撑点胶50”包围所述影像传感芯片20的侧边并支撑透光盖板30上未与影像传感芯片20相叠的区域，且支撑点胶50”填充在支撑透光盖板30与影像传感芯片20相叠的区域，即透光盖板30与影像传感芯片20相叠的区域填充有光学透明胶40’以及支撑点胶50”，使得影像传感芯片20的整体封装结构无空腔。
本发明采用规模化生产工艺形成影像传感芯片封装结构，图1或图2或图3或图4所示的封装结构是在切割工艺之后得到的小单元，通常在一个大尺寸电路基板上进行相关的封装工艺，大尺寸电路基板由图1或图2或图3或图4所示的电路基板10阵列排布形成，在大尺寸电路基板上，电路基板10与相邻的电路基板10之间具有切割区域，通过在大尺寸电路基板上沿切割区域切割，形成了如图1或者图2或者图3或图4所示的封装结构。
请参考图5(a)至图5(f)为本发明形成如图1所示影像传感芯片封装结构的封装流程的结构示意图。
请参考图5(a)，提供电路基板10，在规模化生产中，是提供大尺寸电路基板，大尺寸电路基板由多个电路基板10阵列排布，在大尺寸电路基板上电路基板10与相邻的电路基板10之间具有切割区域。本实施例中仅显示了一个电路基板10。
电路基板10上具有芯片贴附区域以及设置在芯片贴附区域周围的多个连接垫11。
将影像传感芯片20贴附在电路基板10的芯片贴附区域。
请参考图5(b)，采用打线工艺，将影像传感芯片20的焊垫22与电路基板10上的连接垫11通过金属线60电性连接。
请参考图5(c)，通过点胶工艺在电路基板10上形成支撑点胶50，支撑点胶50包围影像传感芯片20的侧面。
在透光盖板30的表面上整面涂布光学透明胶40。
请参考图5(d)，通过压合工艺将透光盖板30与影像传感芯片20的正面进行压合。使得光学透明胶40完全覆盖影像传感芯片20的正面，且支撑点胶50支撑透光盖板30。
于本发明的其他实施例中，为了形成如图1所示影像传感芯片封装结构，可以在将透光盖板30与影像传感芯片20对位压合之后，在通过点胶工艺形成支撑点胶50。
请参考图5(e)，利用注塑成型工艺形成塑封体70，塑封体70设置在电路基板10上且包围影像传感芯片20和透光盖板30，塑封体70暴露透光盖板30的顶面。通过注塑成型工艺形成的塑封体70具有平整的顶面，塑封体70的顶面与透光盖板30的顶面位于同一水平面上。
在形成塑封体70之前，通过固化工艺使得支撑点胶50固化。
请参考图5(f)，通过植球工艺在电路基板10的背面形成焊接凸起80。
本发明不对电路基板10的结构做特别限定，电路基板10的背面可以设置焊接凸起80用于与外部电路电性连接，也可以不设置焊接凸起80而仅仅具有金属连接端子通过SMT工艺实现与外部电路电性连接。
最后通过切割工艺沿大尺寸电路基板的切割区域进行切割，形成如图1所示的影像传感芯片封装结构。
请参考图6(a)至图6(g)为本发明形成如图2所示影像传感芯片封装结构的封装流程的结构示意图。
请参考图6(a)，提供电路基板10，在规模化生产中，是提供大尺寸电路基板，大尺寸电路基板由多个电路基板10阵列排布，在大尺寸电路基板上电路基板10与相邻的电路基板10之间具有切割区域。本实施例中仅显示了一个电路基板10。
电路基板10上具有芯片贴附区域以及设置在芯片贴附区域周围的多个连接垫11。
将影像传感芯片20贴附在电路基板10的芯片贴附区域。
请参考图6(b)，采用打线工艺，将影像传感芯片20的焊垫22与电路基板10上的连接垫11通过金属线60电性连接。
请参考图6(c)，在影像传感芯片20的感光区21上形成光学透明胶40’，当然，在本发明的其他实施例中，也可以是在透明基板30上对应感光区21的区域形成光学透明胶40’。
请参考图6(d)，通过压合工艺将透光盖板30与影像传感芯片20的正面进行压合。使得透光盖板30与影像传感芯片20的感光区21之间无空腔。
请参考图6(e)，通过点胶工艺在电路基板10上形成支撑点胶50’，支撑点胶50’包围影像传感芯片20的侧面且填充在透光盖板30与影像传感芯片20之间未被光学透明胶40’填充的区域，使得封装结构整体无空腔。支撑点胶50’支撑透光盖板30。
请参考图6(f)利用注塑成型工艺形成塑封体70，塑封体70设置在电路基板10上且包围影像传感芯片20和透光盖板30，塑封体70暴露透光盖板30的顶面。通过注塑成型工艺形成的塑封体70具有平整的顶面，塑封体70的顶面与透光盖板30的顶面位于同一水平面上。
请参考图6(g)，通过植球工艺在电路基板10的背面形成焊接凸起80。
最后通过切割工艺沿大尺寸电路基板的切割区域进行切割，形成如图1所示的影像传感芯片封装结构。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种影像传感芯片封装结构，包括：
电路基板；
影像传感芯片，其正面具有感光区以及设置于感光区周围的多个焊垫，其背面贴附于所述电路基板上，所述影像传感芯片与所述电路基板电性连接；
其特征在于，该影像传感芯片封装结构还包括：
透光盖板，覆盖在所述影像传感芯片的正面，所述透光盖板的表面积大于所述影像传感芯片的正面面积，所述影像传感芯片的正面被所述透光盖板完全覆盖；
光学透明胶，设置在所述透光盖板与所述影像传感芯片之间，所述光学透明胶至少覆盖所述感光区；
支撑点胶，设置在所述电路基板上，所述支撑点胶包围所述影像传感芯片的侧边且支撑所述透光盖板。
2.根据权利要求1所述的影像传感芯片封装结构，其特征在于，所述透光盖板与所述影像传感芯片之间无空腔连接。
3.根据权利要求2所述的影像传感芯片封装结构，其特征在于，所述影像传感芯片与所述透光盖板相叠的区域全部填充光学透明胶。
4.根据权利要求2所述的影像传感芯片封装结构，其特征在于，所述影像传感芯片与所述透光盖板相叠的区域由光学透明胶与所述支撑点胶填充。
5.权利要求4所述的影像传感芯片封装结构，其特征在于，所述支撑点胶还包围所述透光盖板且暴露所述透光盖板的顶面。
6.根据权利要求1所述的影像传感芯片封装结构，其特征在于，所述电路基板上具有芯片贴附区域以及设置在芯片贴附区域周围的多个连接垫，所述影像传感芯片贴附在所述电路基板的芯片贴附区域，所述焊垫与所述连接垫通过金属线电性连接。
7.根据权利要求1所述的影像传感芯片封装结构，其特征在于，所述影像传感芯片封装结构还包括塑封体，所述塑封体设置在所述电路基板上且包围所述影像传感芯片和所述透光盖板，所述塑封体暴露所述透光盖板的顶面。
8.根据权利要求7所述的影像传感芯片封装结构，其特征在于，所述塑封体包括第一塑封胶层以及第二塑封胶层，所述第一塑封胶层的上表面不平坦且低于所述透光盖板的顶面，所述第二塑封胶层覆盖在所述第一塑封胶层上，所述第二塑封胶层的上表面平坦且与所述透光盖板的顶面位于同一平面上，所述第二塑封胶层暴露所述透光盖板的顶面。
9.根据权利要求1所述的影像传感芯片封装结构，其特征在于，所述支撑点胶为紫外光固化胶或者热固化胶或具接着性的聚酰亚胺或酰胺树脂。
10.根据权利要求1所述的影像传感芯片封装结构，其特征在于，所述透光盖板为光学玻璃或者抗反射玻璃或者透明塑料片或者红外滤光片。
11.根据权利要求1所述的影像传感芯片封装结构，其特征在于，所述电路基板的材质为聚双酰胺叠氮树脂、玻璃纤维板、耐高温印刷电路板、聚酰亚胺板或陶瓷电路板。
12.一种影像传感芯片封装方法，其特征在于，包括：
提供电路基板；
提供影像传感芯片，其正面具有感光区以及设置于感光区周围的多个焊垫；
将所述影像传感芯片的背面贴附到所述电路基板上，并将所述影像传感芯片与所述电路基板电性连接；
提供透光盖板；
在所述透光盖板或者所述影像传感芯片上设置光学透明胶；
在所述电路基板上且在所述影像传感芯片的周围设置支撑点胶；
将所述透光盖板覆盖在所述影像传感芯片的正面，所述透光盖板的表面积大于所述影像传感芯片的正面面积，所述影像传感芯片的正面被所述透光盖板完全覆盖，所述光学透明胶位于所述透光盖板与所述影像传感芯片之间，所述支撑点胶位于所述电路基板与所述透光盖板之间，所述支撑点胶包围所述影像传感芯片且支撑所述透光盖板。
13.根据权利要求12所述的影像传感芯片封装方法，其特征在于，将所述透光盖板覆盖于所述影像传感芯片的正面之后，通过点胶的方式在所述电路基板上且在所述影像传感芯片的周围形成支撑点胶。
14.根据权利要求13所述的影像传感芯片封装方法，其特征在于，还包括如下步骤：
对支撑点胶进行固化；
在所述电路基板上形成塑封体，所述塑封体包围所述影像传感芯片和所述透光盖板，所述塑封体暴露所述透光盖板的顶面。
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