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TWI398949B - 模造成型之影像感測器封裝結構製造方法及封裝結構 - Google Patents

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TWI398949B
TWI398949B TW098128593A TW98128593A TWI398949B TW I398949 B TWI398949 B TW I398949B TW 098128593 A TW098128593 A TW 098128593A TW 98128593 A TW98128593 A TW 98128593A TW I398949 B TWI398949 B TW I398949B
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TW
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sensor package
mold
substrate
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Application number
TW098128593A
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English (en)
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TW201104849A (en
Inventor
Hsiu Wen Tu
Ren Long Kuo
Young Houng Shiao
Tsao Pin Chen
Mon Nan Ho
Chih Cheng Hsu
Chin Fu Lin
Chung Hsien Hsin
Original Assignee
Kingpak Tech Inc
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Publication date
Application filed by Kingpak Tech Inc filed Critical Kingpak Tech Inc
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Description

模造成型之影像感測器封裝結構製造方法及封裝結構
本發明係為一種模造成型之影像感測器封裝結構製造方法及其影像感測器封裝結構，特別為一種應用於影像感測器之模造成型之影像感測器封裝結構製造方法及其影像感測器封裝結構。
傳統影像感測器封裝結構(Image sensor package)主要是將影像感測晶片(Sensor chip)放置於一基板上，並且可藉由金屬導線電性連接影像感測晶片及基板，之後可再將一透光蓋(例如玻璃)設置於影像感測晶片的上方，進而使光線可穿透過透光蓋並被影像感測晶片所擷取。因此，完成封裝後的影像感測器結構即可供系統廠進行整合至印刷電路板等外部裝置，並可應用於數位相機(DSC)、數位攝影機(DV)、安全監控、行動電話、車用影像感測模組等各式電子產品。
習知製造影像感測器結構之方式主要是將透光蓋預先黏置在影像感測晶片上，以避免外界環境的污染粒子污染了影像感測晶片。而在黏置透光蓋後再設置金屬導線，以使得影像感測晶片可與基板或承載座電性連接後，利用高分子之液態封膠(Liquid Compound)將金屬導線包覆在其中，但是由於液態封膠的成本極高，並且需利用點膠(dispensing)方式設置，因此造成影像感測器製造速度慢及成本高之缺點。
為了解決上述問題，在美國專利第7,312,106號案所揭露的一種封裝具有感測表面晶片之方法(method for encapsulating a chip having a sensitive surface)，其係將具有感測表面的晶片放置在承載器上，並且電性連接晶片及承載器上的接觸焊點，接著沿著感測表面的周圍塗佈一封閉的攔壩(dam)，以使得攔壩之中定義出一開口，並藉由放置一透光蓋而封閉攔壩之開口。最後將晶片及承載器放置於模具中，並注入封裝材料於模具之模穴中，以利用模具轉移成型後烘烤以完成影像感測器之封裝。
在上述前案中使用的模具包括了一上模具及一下模具，並且上模具可具有一插入部，並且與晶片的感測表面相對設置，以使得封裝材料可完全包覆透光蓋的邊緣，但不包覆到透光蓋的中央上表面，藉以保護透光蓋周邊的結構。但是具有插入部的上模具製作成本較高，因此對於降低影像感測器製造成本來說實在是相當有限。另外，此前案亦有提出以不具有插入部的上模具製造影像感測器結構，但是由於是直接以上模具施壓於透光蓋上，因此需要在上模具與透光蓋之間加設彈性材料，以避免透光蓋因此而受損，但是以此方式製造影像感測器結構仍是具有損壞影像感測器結構之疑慮，並且造成影像感測器製造良率下降的問題。
本發明係為一種模造成型之影像感測器封裝結構製造方法及其影像感測器封裝結構，藉由在透光蓋上設置攔壩，以避免模具需直接施壓於透光蓋上之問題，進而達到提高影像感測器結構之製造良率。
本發明係為一種模造成型之影像感測器封裝結構製造方法及其影像感測器封裝結構，由於透光蓋上設置有攔壩，因此塑模封膠可環繞設置於晶片、透光蓋及攔壩的四周，藉以延長水氣入侵的途徑。
本發明係為一種模造成型之影像感測器封裝結構製造方法及其影像感測器封裝結構，利用攔壩之設置用以延長水氣入侵的途徑，以提升影像感測器封裝結構之可靠度。
本發明係為一種模造成型之影像感測器封裝結構製造方法及其影像感測器封裝結構，藉由以模造之方式製造影像感測器封裝結構，以大幅縮短製程的週期時間(Cycle Time)，進而提升單位時間產出(throughput)。
本發明係為一種模造成型之影像感測器封裝結構製造方法及其影像感測器封裝結構，利用模造成型而大量以批次方式(batch-type)生產，進而降低製程成本。
本發明係為一種模造成型之影像感測器封裝結構製造方法及其影像感測器封裝結構，以避免習知使用液態封膠所造成的材料成本高及以點膠方式生產所造成製程速度慢之缺點。
為達上述功效，本發明係提供一種模造成型之影像感測器封裝結構製造方法，其包括下列步驟：提供待封裝之一影像感測器半成品，並且影像感測器半成品具有：一基板，其具有一承載面，並且承載面上形成有複數個第一導電接點；至少一晶片，其具有：一第一表面；一第二表面；以及複數個第二導電接點，其中第一表面係結合於承載面上，而第二表面上具有一 感光區，並且第二導電接點圍繞設置於感光區之周圍，又第二導電接點係與第一導電接點電性連接；以及至少一透光蓋，其係分別設置於第二表面上，並覆蓋於感光區之上方以形成一氣室；設置一攔壩於透光蓋上，其係沿著透光蓋之頂面邊緣設置；藉由一模具將影像感測器半成品包覆於其中，並且模具具有一上模具及一下模具，其中上模具係與攔壩之頂面相接觸，而下模具則與基板之底面相接觸，並形成有一模穴；以及注入一塑模封膠於模穴中，以模造成型一影像感測器封裝結構後開模並烘烤固化；其中攔壩係為一環氧樹脂或一膠膜。
為達上述功效，本發明又提供一種模造成型之影像感測器封裝結構，其包括：一基板，其具有一承載面，並且承載面上形成有複數個第一導電接點；一晶片，其具有：一第一表面，其係結合於承載面上；一第二表面，其係具有一感光區；以及複數個第二導電接點，其係圍繞設置於感光區之周圍，又第二導電接點係與第一導電接點電性連接；一透光蓋，其係設置於第二表面上，並覆蓋於感光區之上方以形成一氣室；一攔壩，其係沿著透光蓋之頂面邊緣設置；以及一塑模封膠，其係包覆住晶片、透光蓋及攔壩的四周；其中攔壩係為一環氧樹脂或一膠膜。
藉由本發明的實施，至少可達到下列進步功效：
一、藉由在透光蓋上設置攔壩，以避免模具需直接施壓於透光蓋上之問題，並可防止透光蓋因受壓而損壞，進而達到提高影像感測器結構之製造良率。
二、由於在透光蓋上設置有攔壩，因此無需再因應各種不同透 光蓋之大小而開立不同尺寸具有插入部之上模具，因此可大幅降低開立模具之成本。
三、藉由在透光蓋上設置攔壩以使得塑模封膠可環繞封裝於晶片、透光蓋及攔壩的四周，藉以延長水氣入侵的途徑。
四、利用攔壩之設置用以延長水氣入侵的途徑，以提升影像感測器封裝結構之可靠度。
五、藉由模造方式製造影像感測器封裝結構，用以縮短製程的週期時間，進而提升單位時間產出。
六、利用模造成型並且大量以批次方式生產影像感測器封裝結構，以達到降低影像感測器封裝結構製程成本之功效。
七、避免習知使用液態封膠所產生的材料成本高以及藉由點膠方式封裝影像感測器結構所造成製程速度慢之缺點。
為了使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點，因此將在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點。
第1圖係為本發明之一種模造成型之影像感測器封裝結構製造方法S100之流程實施例圖。第2圖係為本發明之一種影像感測器半成品10之結構實施例圖。第3A圖係為本發明之一種設置有攔壩20之影像感測器半成品10之第一實施態樣。第3B圖係為第3A圖之俯視實施例圖。第4A圖係為本發明之一 種以模具包覆設置有攔壩20之影像感測器半成品10之第一實施態樣。第4B圖係為本發明之一種注入塑模封膠40於模具之模穴33之第一實施態樣。第4C圖係為本發明之一種模造成型之影像感測器封裝結構之實施例圖。第5A圖係為本發明之一種設置有攔壩20之影像感測器半成品10之第二實施態樣。第5B圖係為本發明之一種以模具包覆設置有攔壩20之影像感測器半成品10之第二實施態樣。第5C圖係為本發明之一種注入塑模封膠40於模具之模穴33之第二實施態樣。第5D圖係為將第5C圖中模具開模後之實施例示意圖。第5E圖係為將第5D圖中之模造成型之影像感測器封裝結構切割為單體之實施例示意圖。第6A圖係為本發明之一種基板10之底面114設置有焊墊60之第一實施態樣。第6B圖係為本發明之一種基板10之底面114設置有焊墊60之第二實施態樣。
如第1圖所示，本實施例係為一種模造成型之影像感測器封裝結構製造方法S100，其包括下列步驟：提供待封裝之一影像感測器半成品S10；設置一攔壩於透光蓋上S20；藉由一模具將影像感測器半成品包覆於其中S30；注入一塑模封膠於模穴中S40；以及模造成型影像感測器封裝結構並開模及烘烤固化S50。
提供待封裝之一影像感測器半成品S10：如第2圖所示，提供待封裝之一影像感測器半成品10，並且待封裝之影像感測器半成品10具有：一基板11；至少一晶片12；以及至少一透光蓋13(Transparent Lid)，又或者如第5A圖所示，可使複數個晶片12設置於同一基板11上，進而可同時製造複數個影像感 測器封裝結構。
基板11，其係為一般影像感測器所使用的基板11，並且可以為一電路基板，而且基板11具有一承載面111，用以承載晶片12，另外在承載面111上又形成有複數個第一導電接點112(如第3B圖所示)。
晶片12係以一第一表面121與基板11之承載面111結合，以使得晶片12可設置於基板11上，又晶片12與基板11間可設置有一膠黏層113，藉以將晶片12黏著於基板11上，並且晶片12可以為一互補式金氧半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)影像感測晶片或一電荷耦合元件(Charged Couple Device,CCD)，可用以感測光線。此外，晶片12具有複數個感光元件以及複數個第二導電接點124(如第3B圖所示)，其中感光元件係設置於晶片12的第二表面122上以形成一感光區123，而在感光區123的周圍圍繞設置有第二導電接點124，並且第二導電接點124係用以與感光元件電性連接，而且可藉由金屬導線15以打線之方式使晶片12上的第二導電接點124及基板11上的第一導電接點112電性連接，其中上述晶片12的第一表面121即為晶片12的下表面，而晶片12的第二表面122即為晶片12的上表面。
透光蓋13，其係用以保護晶片12並可避免污染物污染晶片12上的感光區123，而且光線可透射過透光蓋13並且入射至晶片12的感光區123上。透光蓋13係以一黏著層14黏附於一晶片12的第二表面122上以覆蓋感光區123的上方，以使得透光蓋13與晶片12間形成一氣室，並且黏著層14可以 為一環氧樹脂。由於黏著層14係設置於感光區123與第二導電接點124間，並不會覆蓋到感光區123，因此並不影響到晶片12感測光線的功能。
設置一攔壩於透光蓋上S20：如第3A圖及第5A圖所示，設置一攔壩20(Dam)於透光蓋13上，並且攔壩20是沿著透光蓋13的周圍設置，而且並不會覆蓋到晶片12的感光區123(如第3B圖所示)的上方，因此光線仍可順利地穿透過透光蓋13入射至晶片12的感光區123。而攔壩20可以為一環氧樹脂(Epoxy)或一膠膜(Film)，可先將環氧樹脂或膠膜(Film)，預先塗布在預定的位置，並可利用紫外光照射或烘烤使其半固化，藉此使其可保持適度彈性，並在後續的製程中再度加以烘烤以使其完全固化。
藉由一模具將影像感測器半成品包覆於其中S30：如第4A圖及第5B圖所示，模具包括一下模具31及一上模具32，其中下模具31係設置於基板11的底面114，並且與基板11的底面114相接觸，上模具32的側壁321則設置於基板11的頂面上，並與下模具31分別夾持住基板11的承載面111及底面114。此外，上模具32內部的上表面係為一平面，並且上模具32內部的上表面係與攔壩20的頂面相接觸，以使得上模具32與下模具31間形成一模穴33。
注入一塑模封膠於模穴中S40：如第4B圖及第5C圖所示，將塑模封膠40注入上模具32及下模具31所形成的模穴33中，因此塑模封膠40得以將金屬導線15包覆在其中，並包覆住晶片12、透光蓋13及攔壩20的四周。因為攔壩20可在 透光蓋13及上模具32之間形成擋牆，因此藉由攔壩20的設置，塑模封膠40可被攔壩20阻隔於透光蓋13之外，而不會溢流至透光蓋13上表面的中央區域，並且上模具32直接壓制於攔壩20上，所以可避免上模具32直接與透光蓋13接觸，以防止透光蓋13受損或是透光蓋13表面受到污染等問題之產生。
模造成型影像感測器封裝結構並開模及烘烤固化S50：藉由上模具32及下模具31使塑模封膠40轉移成型(Transfer Molding)，並在開模後再進行後烘烤固化(Post Mold Cure)，以使得影像感測器封裝結構成為如第4C圖之結構，並且在進行後烘烤固化的同時，也完成了攔壩20的烘烤的程序，以使得攔壩20完全的固化。
此外，最後還可包括一焊球植球步驟，例如第4C圖及第5D圖所示，可在基板11的底面114上植入複數個焊球50(Solder Ball)，並使得焊球50可以藉由基板11中的電路結構與承載面111上的第一導電接點112電性連接，藉此可利用焊球50使影像感測器封裝結構可與其他的電路裝置進行電性連接。
由於塑模封膠40的材料成本較原有的液態封膠(Liquid Compound)的材料成本來得低，因此以塑模封膠40取代原有的液態封膠可大幅降低封裝的材料成本。此外，由於液態封膠需以點膠(Dispensing)方式塗膠，因此產出非常地慢，但是改用塑模封膠40則可使用轉移成型(Transfer Molding)技術使塑模封膠40成型，因此可大幅縮短製程的週期時間(Cycle Time)，進 而提升單位時間產出(throughput)並可間接降低成本。此外，因為在透光蓋13上多了一圈攔壩20，所以可延長水氣入侵至晶片12的路徑，進而可達到有效提高影像感測器封裝結構的可靠度。
又如第5A圖至第5E圖所示，上述之模造成型之影像感測器封裝結構製造方法S100亦可以應用於同時製造複數個影像感測器封裝結構，其將設置有複數個晶片12之基板11放置於一模具中(如第5B圖所示)，並將塑模封膠40注入模具所形成的模穴33中(如第5C圖所示)，以使得塑模封膠40轉移成型後再開模並進行後烘烤固化。此外還可在進行後烘烤固化後植上焊球50，以使得焊球50可藉由基板11中的電路結構與基板11上的第一導電接點112電性連接，以便利用焊球50使影像感測器封裝結構與其他的電路裝置進行電性連接。最後如第5D圖及第5E圖所示，當完成影像感測器封裝結構之後烘烤固化及焊球植球步驟後，可再進一步進行一切割步驟，以利用切割技術切割複數個已封裝完成之影像感測器封裝結構，使其成為影像感測器封裝結構單體，藉此可更有效地提升單位時間產出。
此外如第6A圖及第6B圖所示，基板11之底面114除了可植上焊球50外，也可設置有焊墊60，並與基板11內部的電路結構電性連接，以使得焊墊60可與基板11上的第一導電接點112電性連接，以便利用焊墊60使影像感測器封裝結構可與其他的電路裝置進行電性連接。更佳的是，焊墊60可以環繞設置於底面114之周緣(如第6A圖所示)，或是以一陣列方 式排列(如第6B圖所示)。
此外，模造成型之影像感測器封裝結構可應用於車用影像感測器，並可使影像感測器封裝結構具有可有效阻擋水氣入侵之優點。
惟上述各實施例係用以說明本發明之特點，其目的在使熟習該技術者能瞭解本發明之內容並據以實施，而非限定本發明之專利範圍，故凡其他未脫離本發明所揭示之精神而完成之等效修飾或修改，仍應包含在以下所述之申請專利範圍中。
10‧‧‧影像感測器半成品
11‧‧‧基板
111‧‧‧承載面
112‧‧‧第一導電接點
113‧‧‧膠黏層
114‧‧‧底面
12‧‧‧晶片
121‧‧‧第一表面
122‧‧‧第二表面
123‧‧‧感光區
124‧‧‧第二導電接點
13‧‧‧透光蓋
14‧‧‧黏著層
15‧‧‧金屬導線
20‧‧‧攔壩
31‧‧‧下模具
32‧‧‧上模具
321‧‧‧側壁
33‧‧‧模穴
40‧‧‧塑模封膠
50‧‧‧焊球
60‧‧‧焊墊
第1圖係為本發明之一種模造成型之影像感測器封裝結構製造方法之流程實施例圖。
第2圖係為本發明之一種影像感測器半成品之結構實施例圖。
第3A圖係為本發明之一種設置有攔壩之影像感測器半成品之第一實施態樣。
第3B圖係為第3A圖之俯視實施例圖。
第4A圖係為本發明之一種以模具包覆設置有攔壩之影像感測器半成品之第一實施態樣。
第4B圖係為本發明之一種注入塑模封膠於模具之模穴之第一實施態樣。
第4C圖係為本發明之一種模造成型之影像感測器封裝結構之實施例圖。
第5A圖係為本發明之一種設置有攔壩之影像感測器半成品之第二實施態樣。
第5B圖係為本發明之一種以模具包覆設置有攔壩之影像感測器半成品之第二實施態樣。
第5C圖係為本發明之一種注入塑模封膠於模具之模穴之第二實施態樣。
第5D圖係為將第5C圖中模具開模後之實施例示意圖。
第5E圖係為將第5D圖中之模造成型之影像感測器封裝結構切割為單體之實施例示意圖。
第6A圖係為本發明之一種基板之底面設置有焊墊之第一實施態樣。
第6B圖係為本發明之一種基板之底面設置有焊墊之第二實施態樣。
S10．．．提供待封裝之一影像感測器半成品
S20．．．設置一攔壩於透光蓋上
S30．．．藉由一模具將影像感測器半成品包覆於其中
S40．．．注入一塑模封膠於模穴中
S50．．．模造成型影像感測器封裝結構並開模及烘烤固化

Claims (27)

  1. 一種模造成型之影像感測器封裝結構製造方法，其包括下列步驟：提供待封裝之一影像感測器半成品，並且該影像感測器半成品具有：一基板，其具有一承載面，並且該承載面上形成有複數個第一導電接點；至少一晶片，其具有：一第一表面；一第二表面；以及複數個第二導電接點，其中該第一表面係結合於該承載面上，而該第二表面上具有一感光區，並且該些第二導電接點圍繞設置於該感光區之周圍，又該些第二導電接點係與該些第一導電接點電性連接；以及至少一透光蓋，其係分別設置於該第二表面上，並覆蓋於該感光區之上方以形成一氣室；設置一攔壩於該透光蓋上，其係沿著該透光蓋之頂面邊緣設置；藉由一模具將該影像感測器半成品包覆於其中，並且該模具具有一上模具及一下模具，其中該上模具係與該攔壩之頂面相接觸，而該下模具則與該基板之底面相接觸，以形成有一模穴；注入一塑模封膠於該模穴中；以及模造成型一影像感測器封裝結構並開模及烘烤固化；其中該攔壩係為一環氧樹脂或一膠膜。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器封裝結構製造方法，其中該基板係為一電路基板。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器封裝結構製造方 法，其中該晶片係為一互補式金氧半導體影像感測晶片。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器封裝結構製造方法，其中該晶片係為一電荷耦合元件。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器封裝結構製造方法，其中該些第二導電接點與該些第一導電接點係利用打線之方式以一金屬導線電性連接。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器封裝結構製造方法，其中該感光區係由複數個感光元件所形成。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器封裝結構製造方法，其中該透光蓋係以一黏著層黏附於該第二表面上。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之影像感測器封裝結構製造方法，其中該黏著層係為一環氧樹脂。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器封裝結構製造方法，其中該上模具內部之上表面係為一平面，並與該攔壩之頂面相接觸。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器封裝結構製造方法，其中該塑模封膠注入於該模穴後，該塑模封膠係包覆住該晶片、該透光蓋及該攔壩的四周。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器封裝結構製造方法，其進一步包括一焊球植球步驟，其係將複數個焊球設置於該基板之底面，並使該些焊球藉由該基板中之電路結構與該些第一導電接點電性連接。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器封裝結構製造方法，其進一步包括一焊墊設置步驟，其係將複數個焊墊設 置於該基板之底面，並使該些焊墊藉由該基板中之電路結構與該些第一導電接點電性連接。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之影像感測器封裝結構製造方法，其中該些焊墊係環繞設置於該基板之底面之周緣。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之影像感測器封裝結構製造方法，其中該些焊墊係以一陣列方式排列。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器封裝結構製造方法，其中該影像感測器半成品具有至少二該晶片時，於烘烤固化該影像感測器封裝結構後進一步進行一切割步驟，其係切割該些影像感測器封裝結構使其成為複數個影像感測器封裝結構單體。
  16. 一種模造成型之影像感測器封裝結構，其包括：一基板，其具有一承載面，並且該承載面上形成有複數個第一導電接點；一晶片，其具有：一第一表面，其係結合於該承載面上；一第二表面，其係具有一感光區；以及複數個第二導電接點，其係圍繞設置於該感光區之周圍，又該些第二導電接點係與該些第一導電接點電性連接；一透光蓋，其係設置於該第二表面上，並覆蓋於該感光區之上方以形成一氣室；一攔壩，其係沿著該透光蓋之頂面邊緣設置；以及一塑模封膠，其係包覆住該晶片、該透光蓋及該攔壩的四周；其中該攔壩係為一環氧樹脂或一膠膜。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之影像感測器封裝結構，其中該基板係為一電路基板。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之影像感測器封裝結構，其中該晶片係為一互補式金氧半導體影像感測晶片。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之影像感測器封裝結構，其中該晶片係為一電荷耦合元件。
  20. 如申請專利範圍第16項所述之影像感測器封裝結構，其中該些第二導電接點與該些第一導電接點係利用打線之方式以一金屬導線電性連接。
  21. 如申請專利範圍第16項所述之影像感測器封裝結構，其中該感光區係由複數個感光元件所形成。
  22. 如申請專利範圍第16項所述之影像感測器封裝結構，其中該透光蓋係以一黏著層黏附於該第二表面上。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之影像感測器封裝結構，其中該黏著層係為一環氧樹脂。
  24. 如申請專利範圍第16項所述之影像感測器封裝結構，其進一步包括複數個焊球，其係設置於該基板之底面，並使該些焊球藉由該基板中之電路結構與該些第一導電接點電性連接。
  25. 如申請專利範圍第16項所述之影像感測器封裝結構，其進一步包括複數個焊墊，其係設置於該基板之底面，並使該些焊墊藉由該基板中之電路結構與該些第一導電接點電性連接。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之影像感測器封裝結構，其中 該些焊墊係環繞設置於該基板之底面之周緣。
  27. 如申請專利範圍第25項所述之影像感測器封裝結構，其中該些焊墊係以一陣列方式排列。
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