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圖像傳感器封裝：CMOS圖像傳感器封裝與測試技術

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CMOS圖像傳感器封裝與測試技術
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《CMOS圖像傳感器封裝與測試技術》是電子工業出版社，出版的圖書，作者是陳榕庭。
書    名
CMOS圖像傳感器封裝與測試技術
作    者
陳榕庭
出版社
電子工業出版社
出版時間
2006年07月01日
頁    數
294 頁
開    本
16 開
裝    幀
平裝
ISBN
目錄
1
內容簡介
2
圖書目錄
CMOS圖像傳感器封裝與測試技術內容簡介
編輯
語音
本書首先介紹整個半導體封裝業的歷史及演進過程，然后以光感芯片為例說明晶圓廠的芯片制造過程，光感應芯片的應用范圍、結構及各種常見的CMOS模塊種類等。具體內容涉及了材料使用、設備及各工序簡介、缺陷模式及熱效應分析、產品可靠性的測試方法，最后闡述了目前CMOS光感測試的最新技術及多樣化工序。本書可作為微電子專業高年級本科生和研究生的教材，也可作為想從事或剛從事封裝測試產業的工程師或技術人員的參考。本書中文簡體字版臺灣全華科技圖書股份公司獨家授權，僅限于中國大陸地區出版發行，未經許可，不得以任何方式復制或抄襲本書的任何部分。
[1]
CMOS圖像傳感器封裝與測試技術圖書目錄
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語音
第1章　半導體封裝基本知識及CMOS圖像傳感器發展歷史1—1　半導體的定義微電子工業發展微電子材料1—2何謂半導體封裝1—3　現今半導體封裝與圖像傳感器發展趨勢1—4　何謂半導體圖像傳感器CMOS(Complementary metal—Oxide Semiconductor)CMOS圖像傳感器1—5　半導體圖像傳感器演變歷程1—6　CMOS傳感器應用及市場規模預估CMOS傳感器的應用1—7　CMOS/CCD圖像傳感器的未來發展國內市場趨勢可照相手機市場趨勢日本市場趨勢光學鼠標市場趨勢參考文獻第2章　半導體圖像傳感器封裝流程2—l　CMOS光學圖像處理流程圖示2—2　CMOS圖像光感應原理BIn#(缺陷判定)的定義視覺成像圖素2—3　半導體圖像傳感器——芯片制造流程參考文獻第3章　半導體圖像傳感器基本結構3—1　半導體圖像傳感器與數碼相機3—2　半導體圖像傳感器封裝技術的層次及功能3—3　半導體圖像傳感器封裝種類3—4　CMOS圖像傳感器模塊結構設計參考文獻第4章　半導體圖像傳感器封裝材料簡介4—1　封裝材料簡介基板材料引線框材料引線框的制作程序粘膠材料4—2　高分子封裝材料的性質結晶化、熔融及玻璃轉換現象結晶化(crystallization)熔融(melting)玻璃轉換(glass transition)熔點及玻璃轉換溫度高分子材料的粘彈性熱塑性和熱固性材料(thermoplastic/thermosetting polymers)4—3　金屬引線框和高分子基板的受力分析引線框的彈性和塑性形變引線框金屬部分的塑性形變方式——滑移與孿晶引線框金屬體內的晶體滑移高分子基板的受力斷裂(fracture of polymers)參考文獻第5章　半導體圖像傳感器封裝工藝介紹(半自動)5—1　CMOS封裝設備簡介(半自動)5—2　CMOS封裝前段制作工序(1)晶圓進料檢驗貼片研磨(grinding)撕片(de—taping)晶圓貼片(wafer mount)工序關鍵要點提示5—3　CMOS封裝前段制作工序(2)晶圓切割(wafer saw/clean)切割后目檢(post saw inspection)上片(die attach)銀膠烘烤(epoxy cure)引線鍵合(wire bond)工序關鍵點提示5—4　后段工序點膠/封蓋(dispensor/sealing)膠體固化(UV/thermo cure)蓋印(marking)蓋印后烘烤/UV并檢測(post marking cure)參考文獻第6章　半導體圖像傳感器封裝工藝介紹(全自動)6—1　CMOS封裝工藝簡介(全自動)6—2　前段工藝(1)、(2)6—3　前段工序(3)、(4)全自動工藝人員檢測部分關鍵工藝第7章　半導體圖像傳感器封裝可靠性分析第8章　材料界面的失效分析與設計第9章　測試概論第10章　新型工藝藝術第11章　半導體圖像傳感器相關技術名詞解釋附錄A　常見的CMOS圖像傳感器各封裝工序失效模式
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1.

CMOS圖像傳感器封裝與測試技術
．豆瓣[引用日期2019-03-14]

圖像傳感器封裝：CMOS圖像傳感器的晶圓級封裝方法與流程

本發明涉及半導體領域，尤其涉及一種cmos圖像傳感器的晶圓級封裝方法。
背景技術：
目前，主流的cis（cmosimagesensor）芯片封裝技術包括：cob(chipsonboard)、csp(chipscalepackaging)。
在csp的晶圓級（waferlevel）封裝的過程中，往往首先將包含有若干cis芯片的晶圓本體鍵合于玻璃材質的封裝基板上，在封裝基板上預先制作對應環繞于每一cis芯片的支撐側墻。然后進行對晶圓背面線路工藝的處理例如：tsv（throughsiliconvia）或t-contact，在完成相關的工藝后針對晶圓進行切割，形成單個cis芯片的封裝結構。封裝基板的作用在于：可形成一密閉的空間，無論是在封裝的過程中還是封裝完畢后的模組制造中防止塵埃、水汽以及外部的直接接觸等因素污染cis芯片的感光面，并且封裝基板在封裝加工中會提供一定的支撐以加強加工強度。但是，csp封裝芯片存在如下問題：1、表面的封裝基板會帶來入光線損失并帶來反射光的眩擾（flare）；2、由于csp封裝的結構是由上表面（玻璃）和下表面（硅片）及四周側墻所形成的的密封結構，當芯片尺寸較大時，在模組制作的熱過程中，封裝基板和硅片之間的氣壓變化容易造成硅片的應力過大，帶來芯片的失效的問題。
由于csp封裝的上述問題，目前csp封裝主要被用于中低端、低像素cmos圖像傳感器產品。而高像素或超高像素cis芯片的封裝采用的是cob技術，以滿足性能和可靠性方面的要求。但是另一方面，cob封裝也存在量產規模化投資巨大，設計、生產周期長、不靈活等劣勢。
技術實現要素：
為了提高cmos圖像傳感器的封裝性能，本發明提供一種cmos圖像傳感器的晶圓級封裝方法，包括：
提供第一晶圓，所述第一晶圓具有多個圖像傳感器芯片，所述圖像傳感器芯片相互之間具有切割道，所述圖像傳感器芯片具有感光區域和非感光區域，所述感光區域上具有像素單元，所述非感光區域上具有焊盤；
提供塑模，所述塑模的第一表面有若干第一凹槽，所述第一凹槽對應于圖像傳感器的感光區域和部分非感光區域；貼附金屬薄片于所述塑模的第一表面，去除對應于所述第一凹槽的部分金屬薄片；彎折金屬薄片至貼附于所述第一凹槽的側表面；于所述第一凹槽中粘合透光蓋板；
將所述塑模的第一表面與第一晶圓進行鍵合，所述焊盤與金屬薄片的水平區域電氣連接；去除塑模，暴露出透光蓋板、金屬薄片，填充覆蓋金屬薄片之間的第二凹槽；
沿所述切割道切割鍵合的晶圓形成封裝件。
優選的，所述步驟還包括：于所述金屬薄片對應于芯片感光區域外與焊盤之間的區域覆蓋膠水；在所述塑模與第一晶圓進行鍵合后，膠水固化與透光蓋板密封單個感光區域。
優選的，采用臨時膠合方式貼附金屬薄片于所述塑模的第一表面，所述臨時膠合方式為：水溶膠合方式、uv照射膠合方式、加熱膠合方式。
優選的，去除塑模及臨時膠水清除后，填充膠水于金屬薄片與傳感器非感光區域之間的間隙，保護焊盤的電氣連接點。
優選的，填充膠水于彎折的金屬薄片之間的第二凹槽，固化后，膠水的高度低于彎折的金屬薄片的高度。
優選的，永久粘合透光蓋板和金屬薄片；所述透光蓋板低于彎折的金屬薄片的頂部。
優選的，所述暴露出透光蓋板的步驟后，減薄第一晶圓。
優選的，所述金屬薄片的材質為銅、鋁、金或合金。
優選的，于所述第一晶圓的焊盤表面形成合金材質凸點，所述合金材質凸點于晶圓鍵合時電氣連接于所述金屬薄片。
優選的，采用銀漿連接、異方性導電膠連接、脈沖焊接連接、超聲波連接、焊球熱連接的方式鍵合所述焊盤和金屬薄片。
優選的，所述第一凹槽的深度為100微米至400微米，寬度為大于芯片感光區域的寬度。
優選的，所述透光蓋板為紅外濾光片、藍玻璃。
本發明提供一種cmos圖像傳感器晶圓級封裝方法，于圖像傳感器的芯片正面進行電氣連接，可以通過bga、bump及lead的多種結構，并在組裝過程中采用表面貼裝技術smt、脈沖焊接及異方性導電膠方式進行貼裝；可實現cmos圖像傳感器封裝件的超薄及光學高性能；并且工藝簡單，封裝成本低。
附圖說明
通過說明書附圖以及隨后與說明書附圖一起用于說明本發明某些原理的具體實施方式，本發明所具有的其它特征和優點將變得清楚或得以更為具體地闡明。其中：
圖1為本發明一實施例中塑模的部分結構示意圖；
圖2為本發明一實施例中第一晶圓的部分結構示意圖；
圖3至11本發明一實施例中涉及的cmos圖像傳感器晶圓級封裝方法的各步驟的封裝結構示意圖；
圖12為本發明一實施例cmos圖像傳感器的晶圓級封裝的步驟示意圖。
具體實施方式
本發明在基于現有的cmos圖像傳感器的芯片級封裝及晶圓級封裝分析的基礎上，針對性的提供高性能的cmos圖像傳感器的晶圓級封裝方法，并且整個封裝件的電氣連接接觸區域位于其上部，在后續的裝配過程中具有優勢，結合如下具體實施方式對本發明內容進行說明。
請參考圖1、圖2、圖3至圖11，圖1為本發明一實施例中塑模的部分結構示意圖；圖2為本發明一實施例中第一晶圓的部分結構示意圖；
圖3至11本發明一實施例中涉及的cmos圖像傳感器晶圓級封裝方法的各步驟的封裝結構示意圖。請參考圖2，圖2中，提供第一晶圓400，第一晶圓400具有多個圖像傳感器芯片500，在本實施例中舉例兩個圖像傳感器芯片500。圖像傳感器芯片500相互之間具有切割道410，圖像傳感器芯片具有感光區域和非感光區域，所述感光區域上具有像素單元，所述非感光區域上具有焊盤510；
圖1中，提供塑模100，所述塑模100的第一表面有若干第一凹槽110，在本實施例中舉例對應于圖像傳感器芯片的兩個第一凹槽110。第一凹槽110對應于圖像傳感器芯片500的感光區域和部分非感光區域；請繼續參考圖3至圖11貼附金屬薄片200于塑模100的第一表面，去除對應于第一凹槽110的部分金屬薄片；彎折金屬薄片至貼附于所述第一凹槽的側表面，金屬薄片包括水平方向的水平部分220及彎折部分230；于所述第一凹槽110中粘合透光蓋板300；
塑模100的第一表面與第一晶圓400進行鍵合，焊盤510與金屬薄片的水平部分220電氣連接；去除塑模100，暴露出透光蓋板300、金屬薄片200，填充膠水700覆蓋金屬薄片之間的第二凹槽240；
沿切割道410切割鍵合的晶圓形成單個的封裝件。
在一實施方式中，圖7中，于金屬薄片200對應于芯片感光區域外與焊盤之間的區域600覆蓋膠水；塑模100與第一晶圓400進行鍵合后，膠水固化與透光蓋板密封單個感光區域。
圖3中，采用臨時膠合方式貼附金屬薄片200于塑模100的第一表面，臨時膠合方式為：水溶膠合方式、uv照射膠合方式、加熱膠合方式。
圖9中，去除塑模100及臨時膠水清除后，填充膠水于金屬薄片與傳感器非感光區域之間的間隙800，保護焊盤的電氣連接點。
圖9中，填充膠水于彎折的金屬薄片之間的第二凹槽，固化后，膠水的高度低于彎折的金屬薄片的高度。
圖6中，永久粘合透光蓋板300和金屬薄片的彎折部分230；透光蓋板300低于彎折的金屬薄片的頂部。
圖10中，暴露出透光蓋板的步驟后，減薄第一晶圓。
在一實施例中，金屬薄片200的材質為銅、鋁、金或合金。
圖7中，于第一晶圓400的焊盤510表面形成合金材質凸點520，合金材質凸點520于晶圓鍵合時電氣連接于所述金屬薄片200。
在一實施例中，采用銀漿連接、異方性導電膠連接方式、脈沖焊接連接、超聲波連接、焊球熱連接的方式鍵合所述焊盤和金屬薄片。
在一實施例中，第一凹槽110的深度為100微米至400微米，寬度為大于芯片感光區域的寬度。
在一實施例中，透光蓋板300為紅外濾光片、藍玻璃。
圖12為本發明一實施例cmos圖像傳感器的晶圓級封裝的步驟示意圖，
提供第一晶圓，所述第一晶圓具有多個圖像傳感器芯片，所述圖像傳感器芯片相互之間具有切割道，所述圖像傳感器芯片具有感光區域和非感光區域，所述感光區域上具有像素單元，所述非感光區域上具有焊盤；
提供塑模，所述塑模的第一表面有若干第一凹槽，所述第一凹槽對應于圖像傳感器的感光區域和部分非感光區域；貼附金屬薄片于所述塑模的第一表面，去除對應于所述第一凹槽的部分金屬薄片；彎折金屬薄片至貼附于所述第一凹槽的側表面；于所述第一凹槽中粘合透光蓋板；
將所述塑模的第一表面與第一晶圓進行鍵合，所述焊盤與金屬薄片的水平區域電氣連接；去除塑模，暴露出透光蓋板、金屬薄片，填充覆蓋金屬薄片之間的第二凹槽；
沿所述切割道切割鍵合的晶圓形成封裝件。
本發明提供一種cmos圖像傳感器晶圓級封裝方法，于圖像傳感器的芯片正面進行電氣連接，可以通過bga、bump及lead的多種結構，并在組裝過程中采用表面貼裝技術smt、脈沖焊接及異方性導電膠方式進行貼裝；可實現cmos圖像傳感器封裝件的超薄及光學高性能；并且工藝簡單，封裝成本低。
雖然本發明披露如上，但本發明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。

圖像傳感器封裝：一種CMOS圖像傳感器封裝結構及其制造方法

摘要：

一種CMOS圖像傳感器封裝結構及其制造方法,屬傳感器領域.光學交互區位于硅襯底正面第一表面的中央,在光學交互區的上方形成有金屬互連層,微鏡頭陣列放置在金屬互聯層上方,金屬互聯層外側有第一保護層;在第一表面制作未穿透硅襯底的硅通孔和重分布層,光學交互區周圍的I/O通過重分布層連接硅通孔;硅通孔孔壁上有作鈍化層并填充;在重分布層上有第二保護層;硅襯底同玻璃片鍵合,玻璃片和硅襯底之間設空腔;硅襯底的第二表面減薄暴露出硅通孔;硅襯底第二表面上制作線路層將硅通孔連接到焊盤墊,線路層上制作防焊層并暴露出焊盤墊;焊球在焊盤墊上.本發明改善了封裝結構中玻璃和硅襯底之間的分層問題,提高了可靠性,封裝結構適合更大尺寸芯片.

展開

圖像傳感器封裝：圖像傳感器用零部件

  圖像傳感器用零部件

京瓷提供用于 CCD/CMOS 圖像傳感器的陶瓷封裝、光學膜蒸鍍玻璃板以及芯片的組裝。由于陶瓷具備高強度、高剛性的物理特性，同時可以實現腔體結構設計，所以可以更好地滿足產品的小型化、薄型化要求。此外，陶瓷本身很少產生灰塵，對防塵要求很高的圖像傳感器來說，陶瓷封裝是合適的封裝材料。
除可視光外，我司同時也提供紫外線傳感器、紅外線傳感器陶瓷封裝，歡迎咨詢。

※CCD：電荷耦合器件
※CMOS：互補型金屬氧化物半導體

→ 圖像傳感器用陶瓷管殼及光學部品(0.2MB)

※硼硅酸鹽玻璃（熱膨脹系數：7.2ppm/K）條件下，推薦使用氧化鋁陶瓷封裝（熱膨脹系數：7.1-7.3ppm/K）。
※可提供在表面形成環氧樹脂涂層的玻璃。
※在需要氣密密封的用途、提供帶有玻璃窗的金屬蓋帽。
※承接防紅外線膜蒸鍍玻璃鏡頭支架的組裝（使用環氧樹脂）服務。