基于玻璃基板的图像传感器封装结构及封装方法
【专利摘要】本发明提供种一种基于玻璃基板的图像传感器封装结构，包括一透明的玻璃基板，所述玻璃基板的正面和背面上均设有布线结构且相互电连接；玻璃基板上至少具有一块不含布线结构的通透区域，倒置的图像传感芯片通过倒装焊方式贴装在玻璃基板的背面，且图像传感芯片的传感面朝向玻璃基板的通透区域；图像传感芯片与玻璃基板背面通透区域以外的布线结构电连接；热沉固定在图像传感芯片的背面；无源器件和图像传感器驱动芯片贴装在玻璃基板正面通透区域以外的部位并与正面的布线结构电连接；玻璃基板背面布线结构所在区域植有BGA焊球。本发明的图像传感芯片的传感面与玻璃基板平面之间的平行度更好，且散热效果佳。
【专利说明】基于玻璃基板的图像传感器封装结构及封装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种封装技术，尤其是一种基于玻璃基板的图像传感器封装结构及封 装方法。
【背景技术】
[0002]目前传统的CIS(图像传感器)封装通常采用引线键合的方式进行封装，存在有一 些问题，比如形成的CIS封装结构的散热性能比较差，影响了 CIS芯片的成像性能，另外传 统的CIS封装过程中面临的工艺比较繁琐。而且由于引线键合方式封装时，CIS芯片背后 贴片胶的厚度控制问题以及在贴装用于保护CIS芯片的玻璃片时的偏差，均导致CIS封装 中芯片的传感面与玻璃面的平行度存在问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于玻璃基板的图像传感 器封装结构及相应的封装方法，有效解决了散热问题和CIS芯片传感面与玻璃面的平行度 问题。本发明采用的技术方案是:
一种基于玻璃基板的图像传感器封装结构，包括一透明的玻璃基板，所述玻璃基板的 正面和背面上均设有布线结构且相互电连接；玻璃基板上至少具有一块不含布线结构的通 透区域，倒置的图像传感芯片贴装在玻璃基板的背面，且图像传感芯片的传感面朝向玻璃 基板的通透区域；图像传感芯片与玻璃基板背面通透区域以外的布线结构电连接；热沉固 定在图像传感芯片的背面；无源器件和图像传感器驱动芯片贴装在玻璃基板正面通透区域 以外的部位并与正面的布线结构电连接；玻璃基板背面布线结构所在区域植有BGA焊球， BGA焊球电连接布线结构。
[0004]优选地，所述图像传感芯片通过倒装焊方式贴装在玻璃基板背面通透区域部位且 与背面的布线结构电连接。
[0005]进一步地，所述图像传感芯片的传感面与玻璃基板之间填充有透明光学胶。
[0006]进一步地，所述热沉通过散热胶粘接在图像传感芯片的背面。
[0007]进一步地，所述无源器件通过表面贴装工艺贴装在玻璃基板的正面并与正面的布 线结构电连接。
[0008]可选地，所述图像传感器驱动芯片通过倒装焊方式贴装在玻璃基板的正面并与正 面的布线结构电连接；所述图像传感器驱动芯片的底部填充有底填料。
[0009]可选地，所述图像传感器驱动芯片通过引线键合方式与玻璃基板正面的布线结构 电连接；所述图像传感器驱动芯片被封装材料塑封。
[0010]本发明还提供一种基于玻璃基板的图像传感器封装方法，包括下述步骤:
步骤一.提供透明的玻璃基板，在所述玻璃基板的正面和背面均布设布线结构且相互
电连接，并且使得玻璃基板上空出一块不含布线结构的通透区域；
步骤二.将倒置的图像传感芯片通过倒装焊方式贴装在玻璃基板的背面，使得图像传感芯片的传感面朝向玻璃基板的通透区域，并使得图像传感芯片与玻璃基板背面通透区域以外的布线结构电连接；
步骤三.在图像传感芯片的传感面与玻璃基板之间填充透明光学胶；
步骤四.在玻璃基板正面通透区域以外的部位贴装无源器件和图像传感器驱动芯片，并使无源器件和图像传感器驱动芯片与玻璃基板正面的布线结构电连接；
步骤五.通过植球工艺在玻璃基板背面布线结构所在区域植BGA焊球，BGA焊球电连接布线结构；
步骤六.将热沉通过散热胶粘接在图像传感芯片的背面；最终形成图像传感器封装结构。
[0011]进一步地，所述步骤四中，采用表面贴装工艺将无源器件贴装在玻璃基板的正面并与正面的布线结构电连接；
所述图像传感器驱动芯片通过倒装焊方式贴装在玻璃基板的正面并与正面的布线结构电连接，且在图像传感器驱动芯片的底部填充底填料；或者:所述图像传感器驱动芯片通过引线键合方式与玻璃基板正面的布线结构电连接，且图像传感器驱动芯片被封装材料塑封。
[0012]本发明的优点如下:
I)采用了精度更好的倒装工艺进行图像传感芯片的微组装，更好的控制图像传感芯片的在组装过程中的组装精度；从而使得图像传感芯片的传感面与玻璃基板平面之间的平行度更好。
[0013]2)在图像传感芯片背面安装热沉，并且热沉裸露在封装结构之外，利于散热，更好的提高图像传感芯片的热管理性能。
[0014]3)有利于提高图像传感芯片封装的密封性能，提高封装的可靠性。
[0015]4)使用玻璃基板进行封装使得整个封装的成本较低，该封装方式方便集成其它的图像传感器驱动芯片及无源器件等。
[0016]5)玻璃基板具有很好的高频高速性能，更适合应用于高速的图像传感芯片封装。【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为玻璃基板示意图。
[0018]图2为贴装图像传感芯片不意图。
[0019]图3为图像传感芯片底部填充透明光学胶示意图。
[0020]图4为贴装无源器件和图像传感器驱动芯片示意图。
[0021]图5为芯片底部填充底填料示意图。
[0022]图6为植BGA球示意图。
[0023]图1为图像传感芯片背面粘接热沉不意图。
[0024]图8为传感器封装结构与测试板连接示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0026]如图1?图7所示:一种基于玻璃基板的图像传感器封装结构，包括一透明的玻璃基板1，所述玻璃基板I的正面和背面上均设有布线结构2且相互电连接；玻璃基板I上至少具有一块不含布线结构2的通透区域3，倒置的图像传感芯片4贴装在玻璃基板I的背面，且图像传感芯片4的传感面朝向玻璃基板I的通透区域3 ;图像传感芯片4与玻璃基板I背面通透区域3以外的布线结构2电连接；热沉10通过散热胶11粘接在图像传感芯片4的背面。无源器件5和图像传感器驱动芯片6贴装在玻璃基板I正面通透区域3以外的部位并与正面的布线结构2电连接；玻璃基板I背面布线结构2所在区域植有BGA焊球9，BGA焊球9电连接布线结构2。
[0027]所述图像传感芯片4优选通过倒装焊方式贴装在玻璃基板I背面通透区域部位且与背面的布线结构2电连接。
[0028]进一步地，图像传感芯片4的传感面与玻璃基板I之间填充有透明光学胶7。
[0029]进一步地，无源器件5通过表面贴装工艺贴装在玻璃基板I的正面并与正面的布线结构2电连接。
[0030]图像传感器驱动芯片6可以通过倒装焊方式贴装在玻璃基板I的正面并与正面的布线结构2电连接，采用此种安装方式时，最好在图像传感器驱动芯片6的底部填充底填料8。
[0031]图像传感器驱动芯片6也可以通过引线键合方式与玻璃基板I正面的布线结构2电连接；此时需要用封装材料将图像传感器驱动芯片6塑封起来。
[0032]下面详细介绍基于玻璃基板的图像传感器封装方法，具体包括下述步骤:
步骤一.如图1所示，提供透明的玻璃基板1，在所述玻璃基板I的正面和背面均布设
布线结构2且相互电连接，并且使得玻璃基板I上空出一块不含布线结构2的通透区域3 ；布设布线结构2可采用现有技术中的方法，每一面上的布线结构2可以是一层或两层以上。可以在玻璃基板I中打导通孔，并在导通孔内填充导电材料来使得玻璃基板I正面和背面的布线结构2电连接。玻璃基板I是透明的，要求玻璃基板I具有良好的透光性能以满足图像传感芯片的要求。另外玻璃基板I的布线结构2所在区域设计有有利于组装芯片和无源器件的焊盘。
[0033]通透区域3通常可位于玻璃基板I靠近中央位置处，但并不限定一定是位于中央位置处。图1中玻璃基板I的上表面或者下表面都可作为正面或者背面，并不限定上表面就是正面。
[0034]步骤二.如图2所示，将倒置的图像传感芯片4通过倒装焊方式贴装在玻璃基板I的背面，使得图像传感芯片4的传感面朝向玻璃基板I的通透区域3，并使得图像传感芯片4与玻璃基板I背面通透区域3以外的布线结构2电连接；
在此步骤中，通过倒装焊方式将图像传感芯片4贴装在玻璃基板I背面通透区域部位，倒装焊时的焊球能够很好地保持整个图像传感芯片4与基板平面之间的平行度，这主要是因为焊球在焊盘上进行焊接的过程中焊球经过回流工艺后整个面上的焊球的高度一致性比较高，从而可以控制图像传感芯片4的传感面与玻璃基板平面之间的平行度。
[0035]步骤三.如图3所示，在图像传感芯片4的传感面(即底部)与玻璃基板I之间填充透明光学胶7;
填充的透明光学胶7要求具有良好的光学性能以及可靠性，能够满足图像传感芯片4对于光衰减的要求。填充了光学胶以后一方面可以保护图像传感芯片4传感面，另外一方面可以使封装结构更加牢固。
[0036]步骤四.如图4所示，在玻璃基板I正面通透区域3以外的部位贴装无源器件5 和图像传感器驱动芯片6，并使无源器件5和图像传感器驱动芯片6与玻璃基板I正面的布 线结构2电连接；
通常采用表面贴装工艺(SMT)将无源器件5贴装在玻璃基板I的正面并与正面的布线 结构2电连接。
[0037]图像传感器驱动芯片6可以通过倒装焊方式贴装在玻璃基板I的正面并与正面的 布线结构2电连接；采用此种安装方式时，可进一步在图像传感器驱动芯片6的底部填充底 填料8，如图5所示。
[0038]图像传感器驱动芯片6也用别的方式完成与布线结构2的电连接。比如在将图像 传感器驱动芯片6贴装在玻璃基板I上后(此时不采用SMT工艺或倒装焊接工艺)，可以通 过引线键合方式使其与玻璃基板I正面的布线结构2电连接，然后用封装材料将图像传感 器驱动芯片6塑封起来。
[0039]步骤五.如图6所示，通过植球工艺在玻璃基板I背面布线结构2所在区域植BGA 焊球9，BGA焊球9电连接布线结构2 ；
步骤六.如图7所示，将热沉10通过散热胶11粘接在图像传感芯片4的背面；最终形 成图像传感器封装结构。
[0040]散热胶11可采用TIM导热胶，有利于热传导。在图像传感芯片4的背面粘接热沉 10后，可以直接将图像传感芯片4的热量通过热沉10进行导出。热沉10可采用金属材料 或者其它高导热性能的材料。热沉10裸露在封装结构之外，利于散热。
[0041]最后，若需要对图像传感器封装结构进行测试，则可以如图8所示，将图像传感器 封装结构直接通过BGA焊球安装到测试板上。测试板上可以开一个空腔，以容纳热沉10。
【权利要求】
1.一种基于玻璃基板的图像传感器封装结构，其特征在于，包括一透明的玻璃基板(1)，所述玻璃基板(I)的正面和背面上均设有布线结构(2)且相互电连接；玻璃基板(I)上至少具有一块不含布线结构(2)的通透区域(3)，倒置的图像传感芯片(4)贴装在玻璃基板⑴的背面，且图像传感芯片⑷的传感面朝向玻璃基板⑴的通透区域⑶；图像传感芯片⑷与玻璃基板⑴背面通透区域⑶以外的布线结构⑵电连接；热沉(10)固定在图像传感芯片(4)的背面； 无源器件(5)和图像传感器驱动芯片(6)贴装在玻璃基板(I)正面通透区域(3)以外的部位并与正面的布线结构(2)电连接； 玻璃基板(I)背面布线结构(2)所在区域植有BGA焊球(9)，BGA焊球(9)电连接布线结构⑵。
2.如权利要求1所述的基于玻璃基板的图像传感器封装结构，其特征在于:所述图像传感芯片(4)通过倒装焊方式贴装在玻璃基板(I)背面通透区域部位且与背面的布线结构(2)电连接。
3.如权利要求2所述的基于玻璃基板的图像传感器封装结构，其特征在于:所述图像传感芯片(4)的传感面与玻璃基板(I)之间填充有透明光学胶(7)。
4.如权利要求1、2或3所述的基于玻璃基板的图像传感器封装结构，其特征在于:所述热沉(10)通过散热胶(11)粘接在图像传感芯片(4)的背面。
5.如权利要求1、2或3所述的基于玻璃基板的图像传感器封装结构，其特征在于:所述无源器件(5)通过表面贴装工艺贴装在玻璃基板(I)的正面并与正面的布线结构(2)电连接。
6.如权利要求1、2或3所述的基于玻璃基板的图像传感器封装结构，其特征在于:所述图像传感器驱动芯片(6)通过倒装焊方式贴装在玻璃基板(I)的正面并与正面的布线结构⑵电连接。
7.如权利要求6所述的基于玻璃基板的图像传感器封装结构，其特征在于:所述图像传感器驱动芯片出)的底部填充有底填料(8)。
8.如权利要求1、2或3所述的基于玻璃基板的图像传感器封装结构，其特征在于:所述图像传感器驱动芯片(6)通过引线键合方式与玻璃基板(I)正面的布线结构(2)电连接；所述图像传感器驱动芯片(6)被封装材料塑封。
9.一种基于玻璃基板的图像传感器封装方法，其特征在于，包括下述步骤: 步骤一.提供透明的玻璃基板1，在所述玻璃基板I的正面和背面均布设布线结构2且相互电连接，并且使得玻璃基板I上空出一块不含布线结构2的通透区域3 ； 步骤二.将倒置的图像传感芯片4通过倒装焊方式贴装在玻璃基板I的背面，使得图像传感芯片4的传感面朝向玻璃基板I的通透区域3，并使得图像传感芯片4与玻璃基板I背面通透区域3以外的布线结构2电连接； 步骤三.在图像传感芯片4的传感面与玻璃基板I之间填充透明光学胶7 ； 步骤四.在玻璃基板I正面通透区域3以外的部位贴装无源器件5和图像传感器驱动芯片6，并使无源器件5和图像传感器驱动芯片6与玻璃基板I正面的布线结构2电连接；步骤五.通过植球工艺在玻璃基板I背面布线结构2所在区域植BGA焊球9，BGA焊球9电连接布线结构2 ；步骤六.将热沉10通过散热胶11粘接在图像传感芯片4的背面；最终形成图像传感器封装结构。
10.如权利要求9所述的基于玻璃基板的图像传感器封装方法，其特征在于:所述步骤四中，采用表面贴装工艺将无源器件5贴装在玻璃基板I的正面并与正面的布线结构2电连接；所述图像传感器驱动芯片6通过倒装焊方式贴装在玻璃基板I的正面并与正面的布线结构2电连接，且在图像传感器驱动芯片6的底部填充底填料8 ;或者:所述图像传感器驱动芯片6通过引线键合方式与玻璃基板I正面的布线结构2电连接，且图像传感器驱动芯片6被封装材料塑封。
【文档编号】H01L27/146GK103579278SQ201310567095
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2013年11月14日
【发明者】郭学平, 宋见 申请人:华进半导体封装先导技术研发中心有限公司