CN1979882B - 固态成像装置及其制造方法以及照相机模块 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种半导体成像装置,其包括:安装固态图像传感器的半导体封装载体;电连接形成在固态图像传感器上的第一终端和形成在半导体封装载体上的第二终端的接合线;至少密封与接合线连接的第二终端的密封构件;以及由透光材料制成的且设置在固态图像传感器上面的透光构件,其中通过形成在半导体封装载体上非单一直线上的三个或更多位置处的不同支撑构件支撑透光构件。
Description
技术领域
本发明涉及一种固态成像装置及其制造方法以及照相机模块。特别是,本发明涉及一种使用安装固态图像传感器的半导体封装载体的固态成像装置及其制造方法以及照相机模块。
背景技术
最近,在移动终端,例如移动电话和个人数字助理(PDA)上需要一种使用安装了CCD成像器或CMOS成像器的固态成像照相机模块来作为包括信号处理单元的照相机系统。
将参考附图描述现有技术的固态成像照相机模块。图6是示出现有技术的固态成像照相机模块的示意性横截面图。图中所示的固态成像照相机模块101具有CCD固态成像装置(半导体封装)102和透镜筒103。
上述CCD固态成像装置102具有用管芯胶(die paste)105粘着到半导体封装载体104的CCD固态图像传感器106。形成在CCD固态图像传感器106上的第一终端116用接合线107电连接至形成在半导体封装载体上的第二终端117。半导体封装载体上形成有台阶118。用台阶附近的密封树脂109将密封玻璃110安装在、或设置并且固定到台阶上,以闭合半导体封装载体的开口108。
透镜筒103具有用于将图像聚焦到CCD固态图像传感器上的透镜111及用于屏蔽红外线的滤光器(未示出),且该透镜筒用透镜固定树脂112固定到CCD固态成像装置上。
此外,CCD固态成像装置102用形成在半导体封装载体的底部上的焊接凸起113连接到挠性电路板114,用于电连接CCD固态图像传感器和其它电路。在挠性电路板114上安装有电子元件115,以形成电路。
为了满足紧凑固态成像装置的需要,提出了下述一种固态成像装置,其具有在半导体封装载体的上表面安装密封玻璃的结构(参见图7A)。
在半导体封装载体上形成台阶并在台阶上安装密封玻璃的情形中,例如在图6中所示的情形中,固态成像装置的尺寸比密封玻璃要大出台阶之外的区域(图6中由符号A表示的区域)。相反,如图7A所示,在半导体封装载体的上表面安装密封玻璃的情形中,固态成像装置一般具有与密封玻璃相同的尺寸,从而可使固态成像装置比较紧凑。这是提出具有在半导体封装载体上表面上安装密封玻璃的结构的固态成像装置的原因。
现在,制造更紧凑的固态成像装置的需求更加强烈。为了满足这些需求,提出了下述一种固态成像装置,其具有用树脂材料或类似物的密封构件119密封接合线并在密封构件上表面安装密封玻璃的结构,如日本专利申请公开No.2003-332542(参见图7B)中所述。
在如图7A所示结构的情形中,必需在形成在半导体封装载体的第二终端之外的区域(在图7A中由符号B表示的区域中)内形成用于支撑密封玻璃的区域。相反,如图7B所示,在用密封构件密封接合线并在密封构件上表面安装密封玻璃的结构的情形中,不必在第二终端之外的区域中形成用于支撑密封玻璃的区域,从而可紧凑地制造固态成像装置。这是提出具有用密封构件密封接合线并在密封构件上表面安装密封玻璃的结构的原因。
发明内容
但是,对于上述的固态成像装置,在树脂材料等的密封构件上表面安装的密封玻璃难以保持水平度。
在密封构件上表面安装其密封玻璃的固态成像装置制造如下。用树脂材料等密封接合线,且在树脂材料硬化前,在树脂材料的上表面设置密封玻璃,之后使树脂材料硬化,以固定密封玻璃。但是,在这种情况下,当在树脂材料上设置密封玻璃时,树脂材料还未硬化,以至于在非硬化状态下(在柔软状态下)的树脂材料上设置密封玻璃,导致难以保持密封玻璃的水平度。
通过将密封接合线的树脂材料硬化以及之后在硬化的树脂材料上设置密封玻璃来保持密封玻璃的水平度是可能的。但是,在将树脂材料硬化以及之后在硬化的树脂材料上设置密封玻璃的情形中,必需等待直到树脂材料硬化,从而产率下降,下降的量对应于硬化树脂花费的时间。此外,为了固定设置在硬化的树脂材料上的密封玻璃,必需在硬化的树脂材料上或在密封玻璃上涂覆密封树脂,且在硬化的树脂上设置密封玻璃,在其间具有密封树脂。由于密封用树脂的涂覆操作,所以需要额外的工序和材料。因此应用这种使树脂材料硬化及在硬化的树脂材料上安装密封玻璃的方法并不总是合适的。
本发明针对上面的问题而完成,提供了一种能做得紧凑并可改善密封玻璃水平度的固态成像装置及其制造方法,以及使用这种类型的固态成像装置的照相机模块。
按照本发明实施例的固态成像装置包括半导体封装载体、接合线、密封构件和透光构件。半导体封装载体安装固态图像传感器。接合线将形成在固态图像传感器上的第一终端和形成在半导体封装载体上的第二终端电连接。密封构件至少密封与接合线连接的第二终端。透光构件由透光材料制成,且设置在固态图像传感器的上面。该装置内,通过在半导体封装载体上非单一直线上的三个或更多位置处形成的不同支撑构件支撑透光构件。
因为通过在半导体封装载体上非单一直线上的三个或更多位置处形成的不同支撑构件支撑透光构件,所以不必要在密封构件硬化之前仅通过密封构件支撑透光构件。因此即使在密封构件硬化之前设置透光构件,也可保持透光构件的水平度。
该“在半导体封装载体上非单一直线上的三个或更多位置处形成的不同支撑构件”可与半导体载体一体形成,或者支撑构件与半导体载体分开形成并安装在半导体载体上。
采用“在非单一直线上的三个或更多位置处的不同支撑构件”的原因如下所述。通过不是处于一直线上的三个或更多点可以确定一平面。因此,可以由通过“在非单一直线的三个或更多位置处的不同支撑构件”确定透光构件形成的平面。
通过利用密封构件不仅密封第二终端而且密封第一终端,可减少湿气渗透入终端和接合线之间的连接区域,并抑制腐蚀及改善产品品质。此外,因为第一和第二终端及接合线全部用密封构件密封,所以可抑制接合线自身的腐蚀,从而可期望更进一步提高产品品质。
按照本发明实施例制造固态成像装置的方法是一种用于固态成像装置的制造方法,该固态成像装置包括:安装固态图像传感器的半导体封装载体、电连接形成在固态图像传感器上的第一终端和形成在半导体封装载体上的第二终端的接合线、用于至少密封与接合线连接的第二终端的密封构件、以及由透光材料制成的且设置在固态图像传感器上面的透光构件,其中通过在半导体封装载体上非单一直线上的三个或更多位置处形成的不同支撑构件支撑透光构件。该方法包括如下步骤:在半导体封装载体上安装固态图像传感器并通过接合线电连接第一终端和第二终端;用密封构件密封与接合线连接的第二终端,并之后在支撑构件和密封构件上设置透光构件;以及将密封构件硬化,以固定透光构件。
按照本发明实施例制造固态成像装置的方法是一种用于固态成像装置的制造方法,该固态成像装置包括:安装固态图像传感器的半导体封装载体、电连接形成在固态图像传感器上的第一终端和形成在半导体封装载体上的第二终端的接合线、用于至少密封与接合线连接的第二终端的密封构件、以及由透光材料制成的且设置在固态图像传感器上面的透光构件,其中通过在半导体封装载体上非单一直线上的三个或更多位置处形成的不同支撑构件支撑透光构件。该方法包括如下步骤:在半导体封装载体上安装固态图像传感器并通过接合线电连接第一终端和第二终端;通过利用密封构件在支撑构件上设置透光构件,以固定透光构件,且之后用密封构件密封与接合线连接的第二终端;以及将密封构件硬化。
通过形成在半导体封装载体上非单一直线上的三个或更多位置处形成的不同支撑构件,不必在硬化之前仅通过密封构件来支撑透光构件。因此即使在密封构件硬化前设置透光构件,也可保持透光构件的水平度。
按照本发明实施例的照相机模块包括固态成像装置、透镜和透镜筒。固态成像装置包括安装固态图像传感器的半导体封装载体、电连接形成在固态图像传感器上的第一终端和形成在半导体封装载体上的第二终端的接合线、至少密封与接合线连接的第二终端的密封构件、及由透光材料制成的且设置在固态图像传感器上面的透光构件。透镜设置在固态成像装置上面。透镜筒支撑透镜。在该照相机模块内,通过形成在半导体封装载体上非单一直线上的三个或更多位置处的不同支撑构件支撑透光构件。
因为通过形成在半导体封装载体上非单一直线上的三个或更多位置处的不同支撑构件支撑透光构件,所以不必在硬化之前通过密封构件支撑透光构件。因此可保持透光构件的水平度。
附图说明
图1A和1B是示出应用本发明实施例的固态成像装置的示意性平面图和示意性横截面图;
图2是示出应用本发明实施例修改例的固态成像装置的示意性横截面图;
图3A和3B是示出应用本发明实施例的固态成像装置的制造方法的流程图;
图4是显示陶瓷衬底的示意图;
图5A和5B是解释密封玻璃位移的示意性平面图和示意性横截面图;
图6是显示现有技术的固态成像照相机模块的示意性横截面图;及
图7A和7B是显示现有技术的固态成像装置的示意性横截面图。
具体实施方式
现在将参考附图描述本发明的实施例,以帮助理解本发明。
图1A是CCD固态成像装置的示意性平面图,其是一种应用本发明实施例的固态成像装置,而图1B是沿图1A所示I-I符号的示意性横截面图。
在图1A和1B所示的CCD固态成像装置1中,在陶瓷载体2上用管芯胶3安装有CCD固态图像传感器4,形成在CCD固态图像传感器上的第一终端5通过细金线7电连接到形成在陶瓷载体上的第二终端6。在陶瓷载体的四角上形成有支撑构件8,用于支撑下述的密封玻璃。陶瓷载体是半导体封装载体的一个例子,CCD固态图像传感器是固态图像传感器的一个例子,细金线是接合线的一个例子。
用环氧树脂9密封第二终端和连接到第二终端的细金线,在支撑构件和环氧树脂上安装有、或设置并固定有密封玻璃10。因为环氧树脂密封第二终端和细金线,所以必需选择不含可引起第二终端和细金线腐蚀的化学物质的树脂,该化学物质例如,碘、醋酸等。环氧树脂是密封构件的一个例子,而密封玻璃是透光构件的一个例子。
图1A和1B中所示的固态成像装置1具有中空结构。因此当环氧树脂被热硬化时,存在由固态成像装置内侧和外侧压差导致密封玻璃的位移的担心。为避免它,形成贯穿陶瓷载体2的通风孔11,从而采用可消除固态成像装置1内侧和外侧之间压差的结构。此外,当在陶瓷载体2上安装CCD固态成像装置时,为了通风孔11的通风路径不被涂覆的管芯胶3阻塞,在陶瓷载体2的表面上形成铝涂层12,以保护通风路径。
在这一实施例中,用环氧树脂密封第二终端6和连接到第二终端6的细金线7,即用环氧树脂9密封第二终端6和部分细金线7。替代地,可用环氧树脂9密封全部第一终端5、第二终端6和细金线7。
下面,将描述如上构造的CCD固态成像装置的制造方法。即,将描述应用本发明实施例的固态成像装置的制造方法。
[第一种制造方法](参见图3A)
在应用本发明实施例的固态成像装置制造方法的例子中,首先,使形成在晶片上的CCD固态图像传感器经过划片工序(晶片划片),以将它们分离成分散的CCD固态图像传感器(参见图3A中的符号a)。分散的CCD固态图像传感器在各自陶瓷载体2的预定面积内(参见图3A中的符号b)管芯键合到形成有多个陶瓷载体2的陶瓷衬底20(陶瓷载体的集合体,参见图4)。
接下来,执行引线键合工序,以通过细金线7电连接形成在每个CCD固态图像传感器上的第一终端5和形成在每个陶瓷载体2上的第二终端6(参见图3A中的符号c)。之后,涂覆热硬化性的环氧树脂9,以覆盖第二终端6和连接到第二终端6的细金线7(参见图3A中的符号d)。
接下来,在支撑构件上设置密封玻璃10(参见图3A中的符号e),并且执行加热工序,以硬化所涂覆的覆盖第二终端6和连接到第二终端6的细金线7的环氧树脂9,并固定密封玻璃10(参见图3A中的符号f)。
接下来,在密封玻璃的侧端区域上涂覆热硬化性的环氧树脂9(参见图3A中的符号g),并执行加热工序,以硬化涂覆在密封玻璃的侧端区域中的环氧树脂9(参见图3A中的符号h)。
在密封玻璃的侧端区域上涂覆热硬化性的环氧树脂并硬化该树脂,从而改善了固态成像装置的气密性。如果未在密封玻璃的侧端区域涂覆环氧树脂就可得到足够的气密性,则不必在密封玻璃的侧端区域上涂覆环氧树脂。
通过沿图4中的符号X表示的划片线将陶瓷衬底20划片,陶瓷衬底可分离成分散的陶瓷载体,从而得到每个固态成像装置(参见图3A中的符号i)。在图像质量检查之后,将以这种方式得到的固态图像传感器装运(参见图3A中的符号j)。
[第二种制造方法](参见图3B)
在应用本发明实施例的固态成像装置制造方法的例子中,与上述第一种制造方法相似,首先,使形成在晶片上的CCD固态图像传感器经过划片工序(晶片划片),以将它们分离成分散的CCD固态图像传感器(参见图3B中的符号a)。分散的CCD固态图像传感器在各自陶瓷载体2的预定面积内芯片连接到形成有多个陶瓷载体2的陶瓷衬底20(参见图3B中的符号b)。
接下来,执行引线键合工序,以通过细金线7电连接形成在每个CCD固态图像传感器4上的第一终端5和形成在每个陶瓷载体上的第二终端6(参见图3B中的符号c)。
接下来,在支撑构件的表面涂覆密封树脂(图1A和1B未示出)(参见图3B中的符号d),设置并用密封树脂固定密封玻璃10(参见图3B中的符号e)。在上述第一种制造方法中,在支撑构件上设置密封玻璃10而没有涂覆密封树脂,以至于直到树脂材料硬化密封玻璃10才被固定。但在第二种制造方法中,因为在支撑构件的表面上涂覆密封树脂的状态下将密封玻璃10设置在支撑构件上,所以将密封玻璃10固定到支撑构件上。
此外,涂覆热硬化性的环氧树脂9,以覆盖第二终端6和连接到第二终端6的细金线7,并且在密封玻璃10的侧端区域上涂覆热硬化性的环氧树脂9(参见图3B中的符号f),之后执行加热工序,以使所涂覆的用来覆盖第二终端6和连接到第二终端6的细金线7的环氧树脂9、及在密封玻璃10侧端区域上涂覆的环氧树脂9硬化(参见图3B中的符号g)。
与上述第一种制造方法类似,在密封玻璃的侧端区域涂覆热硬化性的环氧树脂,并将该树脂硬化,从而改善了固态成像装置的气密性。如果未在密封玻璃的侧端区域上涂覆环氧树脂就可以得到足够的气密性,则不必在密封玻璃的侧端区域上涂覆环氧树脂。
之后,通过将陶瓷衬底划片,陶瓷衬底可分离成分散的陶瓷载体,从而得到每个固态成像装置(参见图3B中的符号h)。在图像质量检查之后,将以这种方式得到的固态成像装置装运(参见图3B中的符号i)。
在应用本发明实施例的固态成像装置中,因为通过形成在陶瓷载体上的支撑构件支撑密封玻璃,所以可保持安装在环氧树脂上的密封玻璃的水平度。
简言之,即使在非硬化状态的环氧树脂上设置密封玻璃,密封玻璃的水平度也可因支撑构件支撑密封玻璃而保持。
特别是,在固态成像装置的第一种制造方法中,涂覆热硬化性的环氧树脂,以覆盖第二终端和连接到第二终端的细金线(参见图3A中的符号d),在环氧树脂上设置密封玻璃(参见图3A中的符号e),并将环氧树脂热硬化,以固定密封玻璃(参见图3A中的符号f)。如果未提供支撑构件,那么必需用非硬化状态下的环氧树脂支撑设置在环氧树脂上的密封玻璃。因此,存在密封玻璃的水平度因在非硬化状态下的环氧树脂上设置密封玻璃而降低的可能性。相反,按照其中在陶瓷载体上形成支撑构件的实施例,因为通过支撑构件支撑设置在环氧树脂上的密封玻璃,所以即使环氧树脂在非硬化状态下,也可通过支撑构件保持密封玻璃的水平度。
在应用本发明实施例的固态成像装置中,因为在四角处支撑密封玻璃,密封玻璃的水平度与在四条侧边处支撑密封玻璃相比可保持更好。这点将参考图5A和5B阐明。
在现有技术的具有在四条侧边处支撑密封玻璃结构的固态成像装置的情形中,如果在密封玻璃的支撑表面上存在因变形等引起的非有意形成的凸起13,那么在密封玻璃的一侧边(在图5A中的符号D侧的一侧)出现高于凸起高度的位移,陶瓷载体支撑相对的一侧边(在图5A中的符号C侧的一侧)。具体地说,出现比凸起的高度(由图5A中的符号T表示的高度)高的位移(由图5A中的符号S表示的位移)。
相反,在其中支撑密封玻璃的四角的实施例的固态成像装置中,即使在密封玻璃的支撑表面上存在因变形等引起的非有意形成的凸起,也可将由凸起引起的密封玻璃位移的范围抑制到不超过凸起的高度(由图5B中的符号T表示的高度)(参见图5B)。支撑密封玻璃的四角可使密封玻璃的水平度高于如上述的支撑四条侧边的固态成像装置。
按照本发明实施例的固态成像装置中,因为在陶瓷载体上形成通风孔,所以当热硬化环氧树脂时,可抑制由密封空间内的温度/压力差引起的位移。
如上所述,因为按照本发明实施例的固态成像装置可保持密封玻璃的水平度并抑制密封玻璃的位移,所以期望可以抑制由固态成像装置表面形状引起的光学影响。
按照本发明实施例的固态成像装置的制造方法(第一种制造方法),通过利用用于密封的环氧树脂的粘着力而不使用用于将密封玻璃固定到支撑构件的密封树脂,在环氧树脂上固定密封玻璃。因此可通过使用单一树脂材料用环氧树脂执行固定密封玻璃并予以密封。
按照本发明实施例的固态成像装置的制造方法(第二种制造方法),通过使用密封树脂在支撑构件上固定密封玻璃,且之后在陶瓷载体和密封玻璃之间的空间内填充环氧树脂用于密封。因为在固定密封玻璃之后填充(涂覆)环氧树脂,所以可高精度地安装密封玻璃。
对于按照上述本发明实施例的固态成像装置、其制造方法和照相机模块,可使装置的尺寸紧凑并可改善透光构件的水平度。
应当理解到,该技术领域内的普通技术人员可根据设计需求和其它因素做各种修改、组合、分项组合和替换,因为它们都在所附权利要求及其等价物的范围内。
Claims (6)
1.一种固态成像装置,包括:
安装固态图像传感器的半导体封装载体;
电连接形成在该固态图像传感器上的第一终端和形成在该半导体封装载体上的第二终端的接合线;
至少密封与该接合线连接的该第二终端的密封构件;以及
由透光材料制成的且设置在该固态图像传感器上面的透光构件,
其中通过形成在该半导体封装载体上非单一直线上的三个或更多位置处的不同支撑构件支撑该透光构件;
其中该支撑构件形成在该半导体封装载体上四个角的至少三个上。
2.根据权利要求1的固态成像装置,其中:
该透光构件安装在该密封构件的上表面上。
3.根据权利要求1的固态成像装置,其中:
该密封构件密封该接合线及与该接合线连接的该第一终端。
4.一种固态成像装置的制造方法,该固态成像装置包括:安装固态图像传感器的半导体封装载体;电连接形成在该固态图像传感器上的第一终端和形成在该半导体封装载体上的第二终端的接合线;用于至少密封与该接合线连接的该第二终端的密封构件;以及由透光材料制成的且设置在该固态图像传感器上面的透光构件,其中通过形成在该半导体封装载体上非单一直线上的三个或更多位置处的不同支撑构件支撑该透光构件,该制造方法包括以下步骤:
在该半导体封装载体上安装该固态图像传感器,并通过该接合线电连接该第一终端和该第二终端;
用密封构件密封与该接合线连接的该第二终端,且之后在该支撑构件和该密封构件上设置该透光构件;以及
硬化该密封构件,以固定该透光构件;
其中该支撑构件形成在该半导体封装载体上四个角的至少三个上。
5.一种固态成像装置的制造方法,该固态成像装置包括:安装固态图像传感器的半导体封装载体;电连接形成在该固态图像传感器上的第一终端和形成在该半导体封装载体上的第二终端的接合线;用于至少密封与该接合线连接的该第二终端的密封构件;以及由透光材料制成的且设置在该固态图像传感器上面的透光构件,其中通过形成在该半导体封装载体上非单一直线上的三个或更多位置处的不同支撑构件支撑该透光构件,该制造方法包括以下步骤:
在该半导体封装载体上安装该固态图像传感器,并通过该接合线电连接该第一终端与该第二终端;
通过使用密封材料在该支撑构件上设置该透光构件,以固定该透光构件,且之后用该密封构件密封与该接合线连接的该第二终端;以及
硬化该密封构件;
其中该支撑构件形成在该半导体封装载体上四个角的至少三个上。
6.一种照相机模块,包括:
固态成像装置,包括:安装固态图像传感器的半导体封装载体;电连接形成在该固态图像传感器上的第一终端和形成在该半导体封装载体上的第二终端的接合线;用于至少密封与该接合线连接的该第二终端的密封构件;以及由透光材料制成的且设置在该固态图像传感器上面的透光构件;
设置在该固态成像装置上面的透镜;及
用于支撑该透镜的透镜筒,
其中通过形成在该半导体封装载体上非单一直线上的三个或更多位置处的不同支撑构件支撑该透光构件;
其中该支撑构件形成在该半导体封装载体上四个角的至少三个上。
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