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CN112532942B - 一种图像传感器装置及其制造方法、摄像头以及教育行为分析监控设备 - Google Patents

一种图像传感器装置及其制造方法、摄像头以及教育行为分析监控设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于摄像头的教育行为分析监控设备及其制造方法。本发明的半导体传感器装置设置具有曲面部的柔性电路板，并利用柔性电路板电连接功能芯片和传感器芯片，可以保证多个焊球的焊接高度。本发明的柔性电路板的凹面部采用树脂材料进行共形形成，方法简单，该树脂材料充当支撑材料，保证焊接时对功能芯片的影响。由此得到的摄像头以及监控设备具有可靠性强，且监控视角宽，控制方便。

Description

一种图像传感器装置及其制造方法、摄像头以及教育行为分 析监控设备
技术领域
本发明涉及半导体芯片封装领域，具体涉及一种图像传感器装置，基于该图像传感器的摄像头，以及基于该摄像头的教育行为分析监控设备及其制造方法。
背景技术
现在的教育活动中，需要使用监控设备对学员的学习行为进行督导，其主要是基于摄像头的监控行为来进行的。而摄像头的基本构件是图像感测组件，即本申请的图像传感器装置，其稳定性和可视角度直接影响监控的可靠性。图像传感器装置可以实现小型化、多功能化以及低成本化，但是随着要集成度的不断提升，其产热效率，以及光传输质量都受到极大的限制。现有的图像传感器装置往往是将光电芯片与控制芯片、存储芯片、转化芯片等集成到同一PCB板上，然后再将其统一电连接至封装基板上，例如母板上。但是为了感光的广角度，需要将光电传感器芯片形成为具有凹面的感光面，当光电传感器芯片设置于控制芯片、存储芯片、转化芯片或PCB板之上时，其焊接的焊球需要设置为不同的高度，其对于电连接的可靠性是不利的。
发明内容
基于解决上述问题，本发明提供了一种图像传感器装置的制造方法，其包括以下步骤：
(1)提供封装基板，在所述封装基板上固定第一芯片；
(2)在所述第一芯片上点涂树脂材料；
(3)在所述第一芯片上键合一柔性电路板，所述柔性电路板包括平面部、相对的第一连接端和第二连接端以及相对的第一弯曲部和第二弯曲部，其中，所述树脂材料、第一连接端和第二连接端位于所述平面部之下，所述第一连接端和第二连接端分别通过第一弯曲部和第二弯曲部连接至所述平面部；
(4)利用模具芯片的背面压合所述柔性电路板的平面部，所述模具芯片的背面具有向下突起的第一曲面，所述第一曲面与所述平面部共形，使得所述平面部变为凹面部，固化所述树脂材料；
(5)提供传感器芯片，所述传感器芯片的下表面为与所述第一曲面相同曲率半径的第二曲面，利用多个焊球将所述传感器芯片焊接于所述凹面部上。
根据本发明的实施例，在步骤(5)中，还包括利用焊线将所述第一芯片电连接至所述封装基板。
根据本发明的实施例，还包括步骤(6)：在所述封装基板上形成密封体，所述密封体包裹所述第一芯片、所述柔性电路板与所述传感器芯片，并露出所述传感器芯片的上表面。
根据本发明的实施例，所述传感器芯片的上表面也为曲面，且具有与所述第一曲面相同的曲率半径。
本发明还提供了一种图像传感器装置，其由上述的图像传感器装置的制造方法形成，具体包括：
封装基板；
第一芯片，固定于所述封装基板上；
树脂材料，设置于所述第一芯片之上；
柔性电路板，键合于所述第一芯片上，所述柔性电路板包括凹面部、相对的第一连接端和第二连接端以及相对的第一弯曲部和第二弯曲部，其中，所述树脂材料、第一连接端和第二连接端位于所述凹面部之下，所述第一连接端和第二连接端分别通过第一弯曲部和第二弯曲部连接至所述曲面部；
传感器芯片，通过多个焊球将所述传感器芯片焊接于所述凹面部上，所述传感器芯片的下表面呈向下突起的第二曲面，所述第二曲面与所述凹面部的曲率半径相同。
根据本发明的实施例，还包括焊线，其将所述第一芯片电连接至所述封装基板。
根据本发明的实施例，还包括密封体，形成在所述封装基板上，所述密封体包裹所述第一芯片、所述柔性电路板与所述传感器芯片，并露出所述传感器芯片的上表面。
根据本发明的实施例，所述传感器芯片的上表面也为曲面，且具有与所述第一曲面相同的曲率半径。
本发明还提供了一种摄像头，其包括权上述的图像传感器以及透镜结构。
此外，本发明进一步提供了一种教育行为分析监控设备，其包括：
上述的摄像头；
摄像头控制单元，用于控制该摄像头的角度摆动；
图像数据采集单元，用于采集摄像头所传输的图像信号；
图像数据处理单元，用于分析和处理所述图像信号；
显示单元，用于显示所述图像信号。
本发明的优点如下：
本发明的图像传感器装置设置具有曲面部的柔性电路板，并利用柔性电路板电连接功能芯片和传感器芯片，可以保证多个焊球的焊接高度。本发明的柔性电路板的凹面部采用树脂材料进行共形形成，方法简单，该树脂材料充当支撑材料，保证焊接时对功能芯片的影响。
由此得到的摄像头以及监控设备具有可靠性强，且监控视角宽，控制方便。
附图说明
图1-7为第一实施例的图像传感器装置/摄像头的制造过程示意图；
图8-12为第二实施例的图像传感器装置/摄像头的制造过程示意图。
具体实施方式
本技术将通过参考实施例中的附图进行描述，可以理解的是，本技术可以以许多不同的形式实现，并且不应被解释为限于在此阐述的实施例。当然，提供这些实施例，为的是使本公开彻底且全面，并且将该技术充分地传达给本领域技术人员。的确，该技术旨在涵盖这些实施例的替代、修改和等同物，其包含在由所附权利要求所限定的技术的范围和精神内。此外，在本技术的以下具体描述中，大量特定的细节被提出，以便提供对本技术彻底的理解。但是，对本领域技术人员显而易见的是，本技术在没有这些特定的细节时是可以实现的。
本文所用的术语“顶部的”和“底部的”，上部的”和“下部的”以及“垂直的”和“水平的”和它们的各种形式，只作示例和说明的目的，并不意味着限定本技术的描述，因为提及的项目可以在位置和方向上交换。并且，这里所用的术语“大体上”和/或“大约”的意思是，指定的尺寸或参数在给定应用的可接受制造公差内是可以变化的。
第一实施例
下面结合本申请的图1-7详细介绍第一实施例的图像传感器装置的制造方法及其相应的装置结构。
首先参考图1，本实施例的图像传感器装置其需要集成在封装基板10之上，该封装基板10可以是PCB板、DBC板或者共烧陶瓷基板。该封装基板10上具有布线层(未示出)，其可以是板状的长方形、多边形、圆形等形状。该封装基板10是大面积的，其除了集成功能芯片11和传感器芯片19之外，还可以集成其他芯片。
在所述封装基板10上通过粘合层(未示出)固定一第一芯片11，所述第一芯片11为功能芯片，例如可以是控制芯片、存储芯片、转化芯片等。所述第一芯片11的上表面具有多个焊盘。
在所述第一芯片11的中间位置点涂树脂材料12，该树脂材料12未覆盖任何焊盘。所述树脂材料12可以是热固化环氧树脂材料，其点涂时是液态材料。
参见图2，在所述第一芯片11上键合一柔性电路板13，所述柔性电路板13包括平面部 14、相对的第一连接端17和第二连接端18以及相对的第一弯曲部16和第二弯曲部15，所述第一连接端17和第二连接端18分别通过第一弯曲部16和第二弯曲部15连接至所述平面部14。
其中，所述第一连接端17电连接至所述第一芯片11的中心线的一侧，所述第二连接端 18电连接所述第一芯片11的中心线的另一侧。并且，使得所述树脂材料12、第一连接端 17和第二连接端18位于所述平面部14之下。以此，使得所述平面部14接触所述树脂材料12。
接着参见图3，利用模具芯片19的背面压合所述柔性电路板13的平面部14，所述模具芯片19的背面具有向下突起的第一曲面21，所述第一曲面21与所述平面部14共形，使得所述平面部14变为凹面部22，并固化所述树脂材料12。
为了使得所述模具芯片19的结构与传感器芯片完全一致，该模具芯片19的材质可以选择为硅，且其可以同样具有凹陷的顶面20，该顶面20也是一曲面结构。压合之后，所述树脂材料12的顶面直接接合所述曲面部22，并且使得该树脂材料12能够完全支撑后续的多个焊球25。
参见图4，移除所述模具芯片19，并且利用焊线23将所述第一芯片11电连接至所述封装基板10上。焊线23可以铜线、铝线等接合用导线。
然后，参见图5，提供传感器芯片24，所述传感器芯片24的下表面为与所述第一曲面 21相同曲率半径的第二曲面，利用多个焊球25将所述传感器芯片24焊接于所述凹面部22 上。该传感器芯片24为光电传感器芯片，其上表面也为曲面，且具有与所述第一曲面相同的曲率半径。
在焊接时，多个焊球25可以隔着所述树脂材料12进行回流，以保证第一芯片11不受热的影响。此时，凹面部22的凹陷曲率半径与所述传感器芯片24的第二曲面的曲率半径一致，多个焊球25可以保证大致相同甚至是完全相同的高度，在焊接时候，可以实现相同的压力下，进行同时接合。
参见图6，在所述封装基板10上形成密封体26，所述密封体26包裹所述第一芯片11、所述柔性电路板13与所述传感器芯片24，并露出所述传感器芯片24的上表面。至此形成第一实施例的图像传感器装置。
进一步的，为了得到摄像头结构，参见图7，在所述封装基板10上安装透镜结构，所述透镜结构包括支架27，所支架27上具有卡合部28，所述卡合部28中具有卡合口，所述卡合口中卡合有由支撑座29支撑的透镜30。
本发明的图像传感器装置设置具有曲面部的柔性电路板，并利用柔性电路板电连接功能芯片和传感器芯片，可以保证多个焊球的焊接高度。本发明的柔性电路板的凹面部采用树脂材料进行共形形成，方法简单，该树脂材料充当支撑材料，保证焊接时对功能芯片的影响。
本发明还提供了一种图像传感器装置，其由上述的图像传感器装置的制造方法形成，具体包括：封装基板10；第一芯片11，固定于所述封装基板10上；树脂材料12，设置于所述第一芯片11之上；柔性电路板13，键合于所述第一芯片11上，所述柔性电路板13包括凹面部22、相对的第一连接端17和第二连接端18以及相对的第一弯曲部16和第二弯曲部 15，其中，所述树脂材料12、第一连接端17和第二连接端18位于所述凹面部22之下，所述第一连接端17和第二连接端18分别通过第一弯曲部16和第二弯曲部15连接至所述曲面部22；
传感器芯片24，通过多个焊球25将所述传感器芯片24焊接于所述凹面部22上，所述传感器芯片24的下表面呈向下突起的第二曲面，所述第二曲面与所述凹面部22的曲率半径相同。
还包括焊线23，其将所述第一芯片11电连接至所述封装基板10；密封体26，形成在所述封装基板10上，所述密封体26包裹所述第一芯片11、所述柔性电路板13与所述传感器芯片24，并露出所述传感器芯片24的上表面。
其摄像头还包括上述的透镜结构，在此不再赘述。
基于该摄像头的教育行为分析监控设备，其包括：
上述的摄像头；
摄像头控制单元，用于控制该摄像头的角度摆动；
图像数据采集单元，用于采集摄像头所传输的图像信号；
图像数据处理单元，用于分析和处理所述图像信号；
显示单元，用于显示所述图像信号。
第二实施例
下面结合本申请的图8-12详细介绍第二实施例的图像传感器装置的制造方法及其装置结构。
首先参考图8，在封装基板10上通过粘合层(未示出)固定一第一芯片11，所述第一芯片11为功能芯片，例如可以是控制芯片、存储芯片、转化芯片等。所述第一芯片11的上表面具有多个焊盘。
在所述封装基板10上键合柔性电路板40，所述柔性电路板所述柔性电路板40包括平面部43、相对的第一连接端41和第二连接端42以及相对的第一弯曲部44和第二弯曲部45，所述第一连接端41和第二连接端42分别通过第一弯曲部44和第二弯曲部45连接至所述平面部43。
其中，所述第一连接端41电连接至所述第一芯片11，所述第二连接端42电连接所述封装基板10。并且，使得第一连接端41和第二连接端42位于所述平面部43之下。
在所述平面部43以下填充树脂材料46，以此，使得所述平面部14接触所述树脂材料 46。参见图8，所述树脂材料46还延伸至所述第一芯片11的侧面以及封装基板10的上表面。
接着参见图9，利用模具芯片19的背面压合所述柔性电路板13的平面部14，所述模具芯片19的背面具有向下突起的第一曲面21，所述第一曲面21与所述平面部43共形，使得所述平面部43的一部分变为凹面部47，并固化所述树脂材料46。所述凹面部43位于第一芯片11的正上方。
为了使得所述模具芯片19的结构与传感器芯片完全一致，该模具芯片19的材质可以选择为硅，且其可以同样具有凹陷的顶面20，该顶面20也是一曲面结构。压合之后，所述树脂材料46的顶面直接接合所述曲面部43，并且使得该树脂材料46能够完全支撑后续的多个焊球25。
参见图10，移除所述模具芯片19，以使得凹面部43外露。
然后，参见图11，提供传感器芯片24，所述传感器芯片24的下表面为与所述第一曲面 21相同曲率半径的第二曲面，利用多个焊球25将所述传感器芯片24焊接于所述凹面部43 上。该传感器芯片24为光电传感器芯片，其上表面也为曲面，且具有与所述第一曲面相同的曲率半径。
在焊接时，多个焊球25可以隔着所述树脂材料12进行回流，以保证第一芯片11不受热的影响。此时，凹面部43的凹陷曲率半径与所述传感器芯片24的第二曲面的曲率半径一致，多个焊球25可以保证大致相同甚至是完全相同的高度，在焊接时候，可以实现相同的压力下，进行同时接合。
参见图12，在所述封装基板10上形成密封体48，所述密封体48包裹所述第一芯片11、所述柔性电路板40与所述传感器芯片24，并露出所述传感器芯片24的上表面。
最后，和第一实施例相同，在所述封装基板10上可以安装透镜结构以得到摄像头结构，所述透镜结构也与第一实施例相同。
在该实施例中，没有焊线连接，利用柔性电路板40进行传感器芯片24、第一芯片11和封装基板10之间的电互连，节省工艺步骤。
其摄像头还包括上述的透镜结构，在此不再赘述。
基于该摄像头的教育行为分析监控设备，其包括：
上述的摄像头；
摄像头控制单元，用于控制该摄像头的角度摆动；
图像数据采集单元，用于采集摄像头所传输的图像信号；
图像数据处理单元，用于分析和处理所述图像信号；
显示单元，用于显示所述图像信号。
由此得到的摄像头以及监控设备具有可靠性强，且监控视角宽，控制方便。
为了说明和描述的目的，本技术的前面的详细描述已经呈现。其并不旨在将本技术详尽或限制于所公开的精确形式。根据上述教导的许多修改和变化是可以的。选择所描述的实施例是为了最好地解释本技术的原理及其实际应用，从而确保其他本领域的技术人员最好地利用各种实施例中的技术和适用于预期的特定用途的各种修改。本技术的范围由所附的权利要求限定。
本发明中使用的表述“示例性实施例”、“示例”等不是指同一实施例，而是被提供来着重描述不同的特定特征。然而，上述示例和示例性实施例不排除他们与其他示例的特征相组合来实现。例如，即使在另一示例中未提供特定示例的描述的情况下，除非另有陈述或与其他示例中的描述相反，否则该描述可被理解为与另一示例相关的解释。
本发明中使用的术语仅用于示出示例，而无意限制本发明。除非上下文中另外清楚地指明，否则单数表述包括复数表述。
虽然以上示出并描述了示例实施例，但对本领域技术人员将明显的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下，可做出变型和改变。

Claims (10)

1.一种图像传感器装置的制造方法，其包括以下步骤：
(1)提供封装基板，在所述封装基板上固定第一芯片；
(2)在所述第一芯片上点涂树脂材料；
(3)在所述第一芯片上键合一柔性电路板，所述柔性电路板包括平面部、相对的第一连接端和第二连接端以及相对的第一弯曲部和第二弯曲部，其中，所述树脂材料、第一连接端和第二连接端位于所述平面部之下，所述第一连接端和第二连接端分别通过第一弯曲部和第二弯曲部连接至所述平面部；
(4)利用模具芯片的背面压合所述柔性电路板的平面部，所述模具芯片的背面具有向下突起的第一曲面，所述第一曲面与所述平面部共形，使得所述平面部变为凹面部，固化所述树脂材料；
(5)提供传感器芯片，所述传感器芯片的下表面为与所述第一曲面相同曲率半径的第二曲面，利用多个焊球将所述传感器芯片焊接于所述凹面部上；其中，所述模具芯片的结构与传感器芯片的结构完全一致。
2.根据权利要求1所述的图像传感器装置的制造方法，其特征在于：在步骤(5)中，还包括利用焊线将所述第一芯片电连接至所述封装基板。
3.根据权利要求2所述的图像传感器装置的制造方法，其特征在于：还包括步骤(6)：在所述封装基板上形成密封体，所述密封体包裹所述第一芯片、所述柔性电路板与所述传感器芯片，并露出所述传感器芯片的上表面。
4.根据权利要求1所述的图像传感器装置的制造方法，其特征在于：所述传感器芯片的上表面也为曲面，且具有与所述第一曲面相同的曲率半径。
5.一种图像传感器装置，其由权利要求1-4任一项所述的图像传感器装置的制造方法形成，具体包括：
封装基板；
第一芯片，固定于所述封装基板上；
树脂材料，设置于所述第一芯片之上；
柔性电路板，键合于所述第一芯片上，所述柔性电路板包括凹面部、相对的第一连接端和第二连接端以及相对的第一弯曲部和第二弯曲部，其中，所述树脂材料、第一连接端和第二连接端位于所述凹面部之下，所述第一连接端和第二连接端分别通过第一弯曲部和第二弯曲部连接至所述凹面部；
传感器芯片，通过多个焊球将所述传感器芯片焊接于所述凹面部上，所述传感器芯片的下表面呈向下突起的第二曲面，所述第二曲面与所述凹面部的曲率半径相同；其中，所述模具芯片的结构与传感器芯片的结构完全一致。
6.根据权利要求5所述的图像传感器装置，其特征在于：还包括焊线，其将所述第一芯片电连接至所述封装基板。
7.根据权利要求5所述的图像传感器装置，其特征在于：还包括密封体，形成在所述封装基板上，所述密封体包裹所述第一芯片、所述柔性电路板与所述传感器芯片，并露出所述传感器芯片的上表面。
8.根据权利要求5所述的图像传感器装置，其特征在于：所述传感器芯片的上表面也为曲面，且具有与所述第一曲面相同的曲率半径。
9.一种摄像头，其包括权利要求5-8任一项所述的图像传感器以及透镜结构。
10.一种教育行为分析监控设备，其包括：
权利要求9所述的摄像头；
摄像头控制单元，用于控制该摄像头的角度摆动；
图像数据采集单元，用于采集摄像头所传输的图像信号；
图像数据处理单元，用于分析和处理所述图像信号；
显示单元，用于显示所述图像信号。
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