专利名称：影像传感器封装法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种CMOS/CCD(互补式金属氧化半导体/电荷或光电藕合元件)影像传感器封装法。
(2)
图15所示塑料基板装配(PLCC)需在PCB板射出(Pre-mold)侧墙80a，L/F塑料射出装配(KLCC)的基板80b需与导线架射出，此两种装配法制程需另备射出模具，故制程繁杂且成本仅较陶瓷装配低，且两者封装体散热不佳易造成晶粒或产品翘曲(Warpage)及受潮问题，导致产品的可靠度较差。
(3)图16所示的塑料基板装配(PLCC)，其基板主要是在具电路布线的PCB板81b上方再叠架另一PCB板并胶合而成，故其制程较复杂，并会导致两层PCB板会因胶合瑕疵而剥离。
(4)塑料基板装配(PLCC)及L/F塑料射出装配增加导线架(Leadfram)81、82的制程，虽可自动化大量制造，但需考虑导线架精密度来克服打线接合的可靠度问题，且不易应用在高I/O的芯片封装。
基于前述装配技术均需进行打线(Wire bonding)，除了增添设备，不易提高生产效率，且受限于基板的需求使其最终封装体体积过大，故对于移动电话、PDA、网络摄影机等之类的移动式电子产品仍属过大，所以，目前装配技术的趋势朝向覆晶(Flip chip)封装方式，此种制程需在晶圆(Wafer)上设置长凸块(Bump)，再与基板上的电路接点接合，因此需将晶粒顶面面向基板，故限制了影像传感器的感测区必须开放的先决条件，所以，虽然覆晶拥有最佳电器特性、晶粒散热佳及较小封装尺寸，此技术在影像传感器的应用仍具有难度，如图18所示，为现有一种影像传感器覆晶式装配结构9，其上方的玻璃板91内面是利用光罩蚀刻技术架构出电路910，所以其制程颇为复杂并可能因玻璃板与晶粒间的填胶缺点而影响光学特性或晶粒受潮等影响其封装产品可靠度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种影像传感器封装法，其特征在于，包括以下步骤一PCB电路基板至少一表面具有导电层，将其开设一窗口从具导电层的表面贯穿至另一对应的表面，窗口的规格与一影像传感器的感测区大小相近，且窗口的壁缘四周覆上遮蔽物；将该PCB电路基板进行光罩蚀刻(Etching)使该导电层在窗口侧形成多个引脚(Lead)，各引脚(Lead)包括内引脚及外引脚两部位；在PCB电路基板各内引脚局部覆着具导电性连接介质；将一影像传感器晶粒(Chip)以其焊垫对应内引脚所覆着电性连接介质位置用覆晶法接合至PCB电路基板而构成电性连接；清洗影像传感器晶粒表面(Spin dry)将残留物去除；在晶粒周围及与PCB电路基板间缝隙充填(Underfill)胶材借以构成气密；对应影像传感器晶粒位置用一玻璃胶合封盖。
前述的影像传感器封装法，其中玻璃是封盖于对应晶粒的PCB电路基板另一表面的窗口位置。
前述的影像传感器封装法，其中对应影像传感器的晶粒感应区以一玻璃胶合封盖。
前述的影像传感器封装法，其中窗口的壁缘四周覆上遮蔽物方式包括涂上防焊层(Solder mask)或镀金覆盖。
前述的影像传感器封装法，其中PCB电路基板各内引脚所覆着具导电性连接介质为银胶，覆着方式是以网印法涂覆、点胶法或针状治具转印法，而在影像传感器晶粒置在内引脚上后接续进行烘烤接合。
前述的影像传感器封装法，其中PCB电路基板各内引脚所覆着具导电性连接介质为锡膏，覆着方式是以网印法涂覆、以点胶法或针状治具转印法，而在影像传感器晶粒置于内引脚上后接续进行回焊(Reflow)接合。
前述的影像传感器封装法，其中在该PCB电路基板进行光罩蚀刻(Etching)使该导电层在窗口侧形成多个引脚(Lead)后，至少在各引脚(Lead)间涂上防焊层(Solder mask)。
前述的影像传感器封装法，其中晶粒周围与PCB电路基板间缝隙充填胶材(Underfill)为一UV胶，封盖于窗口位置的玻璃是以UV胶点胶后封盖在玻璃周边再行充填胶材，各处UV胶接续以紫外线照射进行硬化。
前述的影像传感器封装法，其中利用上片机或SMT设备将玻璃封盖于PCB电路基板窗口位置。
前述的影像传感器封装法，其中玻璃先予镀膜，一面镀AR膜另一面镀IR膜。
前述的影像传感器封装法，其中PCB电路基板两侧表面均具有导电层，使得该PCB电路基板进行光罩蚀刻(Etching)后其中一导电层在窗口侧形成多个内引脚(Inner lead)，各内引脚电性连接至另一导电层在窗口侧蚀刻形成的多个外引脚(Out lead)。
本发明的有益效果是，能以SMT(表面黏着)装配设备完成组装，以简化制程所需机械设备及提升产品可靠度，并且使封装体积大幅缩减以更符合市场需求。
图1为本发明封装法中所需PCB电路基板示意图。
图2为本发明封装法中PCB电路基板开一窗口的示意图。
图3为本发明封装法中PCB电路基板导电层光罩蚀刻后形成引脚的示意图。
图4为本发明封装法中PCB电路基板的引脚覆着电性连接介质的主视图。
图4A为本发明封装法中PCB电路基板的引脚覆着电性连接介质的俯视图。
图5为本发明封装法中一影像传感器晶粒接合至PCB电路基板窗口位置的主视图。
图5A为本发明封装法中一影像传感器晶粒接合至PCB电路基板窗口位置的俯视图。
图6为接续图5制程后于晶粒周围充填胶材的示意图。
图7为本发明封装法中PCB电路基板另一面窗口位置以一玻璃胶合封盖的示意图。
图8为本发明封装法所完成的影像传感器实施例之一的示意图。
图9将图8所示的影像传感器应用在一印刷电路模块的示意图。
图10为本发明封装法所完成的影像传感器实施例之二示意图。
图11为本发明封装法所完成的影像传感器实施例之三示意图。
图12为本发明封装法所完成的影像传感器实施例之四示意图。
图13为本发明封装法所完成的影像传感器实施例之五示意图。
图14为本发明封装法所完成的影像传感器实施例之六示意图。
图15、图16为现有塑料基板装配(PLCC)影像传感器的示意图。
图17为现有C/F塑料射出装配(KLCC)影像传感器的示意图。
图18为现有覆晶(Flip chip)封装影像传感器的示意图。
步骤二如图3所示，将前述PCB电路基板进行光罩蚀刻(Etching)使该导电层在窗口侧形成多个引脚(Lead)110，各引脚设定为包括内引脚110a及外引脚110b两部位。
步骤三如图4所示，在PCB电路基板至少各引脚(Lead)间涂上防焊层(Solder mask)，再依影像传感器晶粒(Chip)焊垫位置进行各内引脚局部覆着具导电性连接介质13，介质材料包括银胶、锡膏或具有导电特性的接合胶材，局部覆着方式则可利用网印法涂覆、针状治具转印法或是以点胶法在内引脚形成一焊点。
步骤四如图5所示，用SMT设备将一影像传感器晶粒(Chip)20焊垫对应PCB电路基板内引脚所覆着电性连接介质13位置进行覆晶法接合构成电性连结，而在影像传感器晶粒置于内引脚上之后，然后视电性连接介质为银胶或锡膏选择进行烘烤接合或回焊(Reflow)接合。
步骤五以离心式清洗(Spin dry)将影像传感器晶粒表面残留物去除。
步骤六如图6所示，晶粒周围及与PCB电路基板间缝隙充填(Underfill)UV胶材201以构成气密，然后用紫外线照射进行硬化。
步骤七如图7所示，对应晶粒的PCB电路基板另一表面窗口12周围用UV胶点胶后再利用上片机或SMT设备将一玻璃3封盖窗口位置，然后在玻璃周围充填UV胶材31以构成气密，再用紫外线照射进行硬化。
图8所示为根据前述本发明封装法完成的影像传感器结构，而由前述制程明显地可看出，此影像传感器利用PCB电路基板取代塑料射出基板，光罩蚀刻导电层制成引脚以取代旧有导线架，所以封装品质同样具有覆晶法所具备的最佳电器特性、晶粒散热佳及较小封装尺寸等优势，与其它影像传感器装配技术相比，本发明除了结构简化而降低封装成本外，还特别在设备需求或委外代工的时程上减少许多，与一般覆晶技术相比，亦不用在晶粒上表面进行充填(Underfill)，更确保产品可靠度。
在应用方面，本发明封装法完成的影像传感器可利用其PCB电路基板外引脚以表面黏着方式固定于印刷电路板，如图9所示的印刷电路板4可预留一开口41，故可将影像传感器的晶粒嵌入开口内而镜头座(Holder)51则可罩设在影像传感器的PCB电路基板外。
另外，影像传感器封装玻璃可在其前置作业先予镀膜，一面镀AR膜，另一面镀IR膜，可增加光贯穿率及减少光线反射以防止强光照射使影像白雾、防止鬼影，因而省略设置镜头组5内滤光片，故镜头组的高度可再降低，进而大幅降低印刷电路板整体高度，此对于改善后续产品的应用有显著效益。
由于本发明封装法可在PCB电路基板两侧表面均具有导电层(如图10、11所示)，使得该PCB电路基板进行光罩蚀刻(Etching)后其中一导电层在窗口侧形成多个内引脚111a，各内引脚电性连接至另一导电层在窗口侧蚀刻形成的多个外引脚111b，所以在应用方面可利用双层印刷电路板。
图12所示为另一影像传感器封装结构，主要是利用本发明封装法改变其中步骤，差异点在于影像传感器的晶粒感测区21外围被涂上UV胶后，玻璃6则被置入PCB电路基板窗口内直接黏合在晶粒表面，再在玻璃外围充填UV胶61后进行UV照射固化完成胶合封盖，此一做法特别可省略玻璃厚度所占空间，而适用于移动电话之类的电子产品。
图13、14所示玻璃同样被置入PCB电路基板窗口内直接黏合在晶粒表面，不同之处在于PCB电路基板两侧表面均具有导电层，其中一导电层在窗口侧形成多个内引脚12a、13a，各内引脚电性连接至另一导电层在窗口侧蚀刻形成的多个外引脚12b、13b，此两种型式影像传感器可供后续应用的黏着位置进行不同选择。
权利要求
1.一种影像传感器封装法，其特征在于，包括以下步骤一PCB电路基板至少一表面具有导电层，将其开设一窗口从具导电层的表面贯穿至另一对应的表面，窗口的规格与一影像传感器的感测区大小相近，且窗口的壁缘四周覆上遮蔽物；将该PCB电路基板进行光罩蚀刻使该导电层在窗口侧形成多个引脚，各引脚包括内引脚及外引脚两部位；在PCB电路基板各内引脚局部覆着具导电性连接介质；将一影像传感器晶粒以其焊垫对应内引脚所覆着电性连接介质位置用覆晶法接合至PCB电路基板而构成电性连接；清洗影像传感器晶粒表面将残留物去除；在晶粒周围及与PCB电路基板间缝隙充填胶材借以构成气密；对应影像传感器晶粒位置用一玻璃胶合封盖。
2.根据权利要求1所述的影像传感器封装法，其特征在于所述玻璃是封盖于对应晶粒的PCB电路基板另一表面的窗口位置。
3.根据权利要求1所述的影像传感器封装法，其特征在于所述对应影像传感器的晶粒感应区以一玻璃胶合封盖。
4.根据权利要求2或3所述的影像传感器封装法，其特征在于所述窗口的壁缘四周覆上遮蔽物方式包括涂上防焊层或镀金覆盖。
5.根据权利要求4所述的影像传感器封装法，其特征在于所述PCB电路基板各内引脚所覆着具导电性连接介质为银胶，覆着方式是以网印法涂覆、点胶法或针状治具转印法，而在影像传感器晶粒置在内引脚上后接续进行烘烤接合。
6.根据权利要求4所述的影像传感器封装法，其特征在于所述PCB电路基板各内引脚所覆着具导电性连接介质为锡膏，覆着方式是以网印法涂覆、以点胶法或针状治具转印法，而在影像传感器晶粒置于内引脚上后接续进行回焊接合。
7.根据权利要求1、5或6所述的影像传感器封装法，其特征在于在该PCB电路基板进行光罩蚀刻使该导电层在窗口侧形成多个引脚后，至少在各引脚间涂上防焊层。
8.根据权利要求7所述的影像传感器封装法，其特征在于所述晶粒周围与PCB电路基板间缝隙充填胶材为一UV胶，封盖于窗口位置的玻璃是以UV胶点胶后封盖在玻璃周边再行充填胶材，各处UV胶接续以紫外线照射进行硬化。
9.根据权利要求8所述的影像传感器封装法，其特征在于利用上片机或SMT设备将玻璃封盖于PCB电路基板窗口位置。
10.根据权利要求9所述的影像传感器封装法，其特征在于所述玻璃先予镀膜，一面镀AR膜另一面镀IR膜。
11.根据权利要求1或10所述的影像传感器封装法，其特征在于所述PCB电路基板两侧表面均具有导电层，使得该PCB电路基板进行光罩蚀刻后其中一导电层在窗口侧形成多个内引脚，各内引脚电性连接至另一导电层在窗口侧蚀刻形成的多个外引脚。
全文摘要
一种影像传感器封装法，主要将影像传感器装配在一PCB电路基板上，而其PCB电路基板至少一表面具备导电层及开设一窗口，窗口的规格与一影像传感器晶粒的感测区大小相近，利用光罩蚀刻使该导电层形成多数的引脚，对应一影像传感器晶粒焊垫位置而于引脚局部覆着电性连接介质，而供晶粒利用SMT制程接合至PCB电路基板而构成电性连结，接续清洗影像传感器晶粒表面将残留物去除，再依对应影像传感器的晶粒感测区位置以一玻璃胶合封盖晶粒，在晶粒及玻璃周围充填胶材以构成气密并完成封装主体流程。本发明可简化制程所需机械设备及提升产品可靠度，并且使封装体积大幅缩减以更符合产品轻薄短小的市场需求。
文档编号H01L21/50GK1476065SQ0312975
公开日2004年2月18日 申请日期2003年5月15日 优先权日2003年5月15日
发明者王鸿仁 申请人:王鸿仁