用于降低功耗的图像传感器封装方法与流程

本发明涉及半导体封装技术领域，特别涉及一种用于降低功耗的图像传感器封装方法。

背景技术：

随着半导体技术的发展，图像传感器已广泛应用于各种需要进行数字成像的领域，例如手机、数码照相机、数码摄像机等电子产品中。根据光电转换方式的不同，图像传感器通常可以分为两类：电荷耦合器件(chargecoupleddevice，ccd)图像传感器和互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器。其中，cmos图像传感器具有体积小、功耗低、生产成本低等优点，因此，cmos图像传感器易于集成在例如手机、笔记本电脑、平板电脑等便携电子设备中，作为提供数字成像功能的摄像模组使用。

摄像模组通常由图像传感器芯片与镜头构成。其中，图像传感器芯片需要通过封装工艺来将其中的焊盘引出。在完成封装之后，图像传感器芯片再与镜头组装到一起以构成完整的摄像模组。在图像传感器芯片的封装工艺中，一般都采用将陶瓷基体与图像传感器芯片接触的陶瓷封装，陶瓷封装中陶瓷基体具有热导率高、电绝缘强度高等特点，成为了理想的封装材料，因为图像传感器芯片在运行过程中会发热，在发热情况下会增加功耗，而采用陶瓷基体能够帮助图像传感器芯片的散热，从而达到降低功耗的作用。

现有的图像传感器的陶瓷封装一般包括：带有内腔的陶瓷基体，所述陶瓷基体包括围绕内腔且内设导电层的侧壁，所述侧壁向内侧衍生延伸出凸台；外部电子元器件，所述外部电子元器件固定在陶瓷基体的上表面；层片状的红外滤光片，所述红外滤光片固定在凸台的上表面，红外滤光片的上表面不超出陶瓷基体的上表面；层片状的图像传感器和设有凹形区域的底板，将所述图像传感器固定在底板的凹形区域内；其中，所述底板通过胶水固定在陶瓷基体的下表面。

但是现有的图像传感器的陶瓷封装存在着以下问题：

1、图像传感器和红外滤光片之间留有空间，既增大了整个陶瓷封装的体积，又不利于图像传感器散热。

2、红外滤光片与陶瓷基体粘接、陶瓷基体与底板粘接时，都需要通过胶水等粘接剂，在大气环境下，粘接剂中容易渗入空气和灰尘，从而让粘接剂凝固时粘接剂内容易留有气泡和灰尘，让两个物体之间粘接得不牢固和平整，从而影响整个图像传感器的成像效果。

技术实现要素：

本发明意在提供一种用于降低功耗的图像传感器封装方法，通过提高图像传感器的散热效果来降低功耗。

为解决上述技术问题，本发明提供的基础方案如下：

用于降低功耗的图像传感器封装方法，包括以下步骤：

红外滤光片安装步骤：在陶瓷基体上开设通槽，将立柱固接在红外滤光片的四个转角处，并将呈片状的红外滤光片固接在陶瓷基体的通槽内，并使立柱伸出通槽外；

图像传感器安装步骤：在pcb板上开设凹槽，并将呈片状的图像传感器固定在pcb板上的凹槽内，凹槽内留有供立柱插入的空隙；

抽真空步骤：将陶瓷基体和pcb板均放置在安装箱内，利用抽真空机将安装箱内抽为真空；

点胶对合步骤：利用点胶机点胶至图像传感器和pcb板上，再将立柱插入空隙中使陶瓷基体和pcb板对合，并使立柱底部与凹槽底部之间留有一定空间；

大气压压紧步骤：将对合后的陶瓷基体和pcb板一并取出安装箱，通过外界的大气压将陶瓷基体和pcb板压紧。

基础方案的有益效果为：

1、与现有的图像传感器封装方法相比，本发明将安装有红外滤光片的陶瓷基体与安装有图像传感器的pcb板对合后从真空中的安装箱内取出，由于陶瓷基体和pcb板对合，红外滤光片与图像传感器对合，而图像传感器和pcb板上均被点胶机点胶，插入凹槽内的立柱底部与凹槽底部之间留有一定空间，所以立柱底部还能够进一步靠近凹槽底部，在压强差的条件下，外界的大气压会将红外滤光片与图像传感器压紧，同时将陶瓷基体和pcb板压紧，此时立柱会进一步伸进空隙中，利用压强差即可使红外滤光片与图像传感器以及陶瓷基体与pcb板牢固地粘贴在一起，省去了额外的压紧机构；并且不需要将胶涂抹均匀，通过大气压的压力即可将位于中间位置的胶压至四周，省去了涂抹胶的工序；并且相对于利用压紧机构将红外滤光片与图像传感器压紧的方式来说，利用压强差能够避免压紧机构接触红外滤光片而损坏红外滤光片，实现了对红外滤光片、图像传感器和陶瓷基体的保护。

2、相对于现有技术中的红外滤光片与图像传感器之间留有空间的方案而言，本发明中的红外滤光片与图像传感器紧紧地贴合在一起，能够减小红外滤光片与图像传感器安装的体积，节省空间；并且当图像传感器在运行状态下发热时，热量不仅可传递给陶瓷基体进行散热，还能够将热量传递给红外滤光片以及红外滤光片前面的镜头，通过热交换的方式能够有效帮助图像传感器的散热，从而降低了图像传感器的功耗。

3、在真空环境下利用点胶机对图像传感器和pcb板进行点胶，相对于在大气环境下点胶来说，能够避免气体进入胶内，从而当陶瓷基体和pcb板拿出后被压紧时，胶内不会残留有气泡，让红外滤光片与图像传感器以及陶瓷基体与pcb板之间压合得更加平整和牢固。

4、本发明中的立柱可插入凹槽内的空隙中，当利用压强差将安装有红外滤光片的陶瓷基体与安装有图像传感器的pcb板压紧时，立柱既起到导向的作用，使红外滤光片和图像传感器能够对准而不出现偏离，又能够起到对图像传感器的固定作用，防止图像传感器发生晃动而影响成像效果。

进一步，所述抽真空步骤之前还包括：

超声波除尘步骤：利用放置在安装箱内的超声波发生器发射超声波。

超声波能够通过每秒数万次的超高速度振动，将吸附在感光器上的灰尘碎屑震落，然后利用抽真空机将安装箱内抽为真空，从而能够将安装箱内的灰尘吸附出安装箱，既达到对图像传感器和红外滤光片的除尘作用，又能够让安装箱内保持一个无尘的环境。

进一步，所述点胶压紧步骤具体包括：

s1：利用点胶机点胶至图像传感器的中央和pcb板的上表面；

s2：通过控制器控制机械手按照电脑主机中的预设程序抓取陶瓷基体，当陶瓷基体和pcb板对准后，使红外滤光片的立柱插入凹槽内的空隙中，再将陶瓷基体放置在pcb板上；

s3：通过控制器控制安装箱上的电动门打开，并控制电动推杆将对合的陶瓷基体和pcb板送出安装箱；

s4：通过外界的大气压将陶瓷基体和pcb板压紧，使立柱进一步伸进空隙中。

当将安装有红外滤光片的陶瓷基体与安装有图像传感器的pcb板取出安装箱时，外界的大气压能够将处于图像传感器中央的胶压至四周，所以点胶机点胶至图像传感器的中央，能够保证在压强的作用下均匀地向四周散开，让图像传感器和红外滤光片贴合得更加平整。通过机械手抓取陶瓷基体对准pcb板并放置在pcb板上，以及电动门打开和电动推杆自动将对合的陶瓷基体和pcb板送出，可代替人工手动操作，提高效率。

进一步，所述红外滤光片是通过紫外光固化技术固定在陶瓷基体的通槽内，所述红外滤光片的上表面与陶瓷基体的上表面平行。

采用上述设计，利用紫外线可短时间完成将红外滤光片固定在陶瓷基体的通槽内，并且紫外线不产生高热，被照射物温度不上升即可完成固化与干燥，避免高热对红外滤光片产生影响。采用红外滤光片的上表面与陶瓷基体的上表面平行，能够减小红外滤光片占用的空间。

进一步，所述图像传感器是采用芯片焊接技术固定在pcb板的凹槽内。

利用常规的芯片焊接技术将图像传感器固定在pcb板的凹槽内，操作简单，节省加工成本。

进一步，所述点胶机点出的为无色透明的粘胶。

采用无色透明的粘胶，当红外滤光片与图像传感器贴合时，能够防止对图像传感器的成像造成影响。

附图说明

图1为本发明基于用于降低功耗的图像传感器封装方法所设计的封装设备的俯视图；

图2为本发明基于用于降低功耗的图像传感器封装方法所设计的封装设备的陶瓷基体和pcb板的主视图；

图3为本发明基于用于降低功耗的图像传感器封装方法所设计的封装设备的陶瓷基体和pcb板的剖视图；

图4为本发明基于用于降低功耗的图像传感器封装方法所设计的封装设备的红外滤光片的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：安装箱1、抽真空机2、工作台3、超声波发生器4、电动推杆5、滑轨6、通槽7、凹槽8、立柱9、机械手10、红外滤光片11、图像传感器12、pcb板13、陶瓷基体14。

如图1所示，本实施例使用了一种封装设备，包括操作台，操作台上放置有：

抽真空装置，包括安装箱1和抽真空机2，安装箱1内设有工作台3，抽真空机2通过抽真空管道与安装箱1连接；

超声除尘装置，包括用于给安装箱1内提供超声波的超声波发生器4，超声波发生器4放置于安装箱1内；

移动装置，包括安装箱1侧壁上设置的电动门、安装箱1内的电动推杆5和滑轨6，滑轨6的一端伸出安装箱1外，电动门安装在安装箱1朝向滑轨6伸出安装箱1的一侧，所述工作台3滑动连接在滑轨6上，电动推杆5与工作台3固接，还包括控制器，控制器与电动门和电动推杆5信号连接；

陶瓷基体14，如图2和图3所示，陶瓷基体14上开设有通槽7；

pcb板13，pcb板13上开设有凹槽8，pcb板13可与陶瓷基体14上下对合；

红外滤光片11，如图4所示，红外滤光片11呈片状，红外滤光片11的四个转角处设有呈“l”型的立柱9，红外滤光片11与陶瓷基体14固接，红外滤光片11的上表面与陶瓷基体14的上表面平行；

图像传感器12，如图2和图3所示，图像传感器12呈片状，图像传感器12通过焊接技术固定在pcb板13上的凹槽8内，凹槽8内图像传感器12的四周留有供立柱9插入的空隙；

抓取装置，如图1所示，包括与控制器信号连接的机械手10；

点胶装置，如图1所示，包括位于安装箱1内的点胶机；本实施例采用智能自动的三轴点胶机；

还包括与控制器信号连接的电脑主机(附图中未示出)，控制器用于根据电脑主机中的预设程序抓取固接在一起的红外滤光片11和陶瓷基体14，还用于当陶瓷基体14和pcb板对准后，使红外滤光片11的立柱9插入pcb板13凹槽8内的空隙中，再将陶瓷基体14放置在pcb板13上；控制器还用于根据电脑主机中的预设程序控制点胶头对图像传感器12的中央和pcb板13的上表面进行点胶；当点胶完成后，控制器还用于控制电动门打开和电动推杆5移动。

本发明用于降低功耗的图像传感器12封装方法，包括以下步骤：

红外滤光片11安装步骤：在陶瓷基体14上开设通槽7，将立柱9固接在红外滤光片11的四个转角处，并将呈片状的红外滤光片11固接在陶瓷基体14的通槽7内，具体地，立柱9呈“l”形，并固接在红外滤光片11四个转角处的下表面；红外滤光片11通过紫外光固化技术固定在陶瓷基体14的通槽7内，并使立柱9伸出通槽7外，以及红外滤光片11的上表面与陶瓷基体14的上表面平行；

图像传感器12安装步骤：在pcb板13上开设凹槽8，并将呈片状的图像传感器12固定在pcb板13上的凹槽8内，凹槽8内留有供立柱9插入的空隙；具体地，图像传感器12是采用芯片焊接技术固定在pcb板的凹槽8内；

超声波除尘步骤：利用超声波发生器4发射超声波；超声波能够通过每秒数万次的超高速度振动，将吸附在感光器上的灰尘碎屑震落；

抽真空步骤：将陶瓷基体14和pcb板13均放置在安装箱1内，利用抽真空机2将安装箱1内抽为真空；

点胶对合步骤：利用点胶机点胶至图像传感器12和pcb板13上，再将立柱9插入空隙中使陶瓷基体14和pcb板13对合，并使立柱9底部与凹槽8底部之间留有一定空间；

大气压压紧步骤：将对合后的陶瓷基体14和pcb板13一并取出安装箱1，通过外界的大气压将陶瓷基体14和pcb板13压紧。

具体地，本实施例中点胶压紧步骤具体包括：

s1：控制器根据电脑主机中的预设程序控制点胶机的点胶头对图像传感器12的中央和pcb板的上表面进行点胶，具体地，将粘胶点胶至pcb板13的上表面的四个边；

s2：通过控制器控制机械手10按照电脑主机中的预设程序抓取陶瓷基体14，当陶瓷基体14和pcb板13对准后，使红外滤光片11的立柱9插入凹槽8内的空隙中，再将陶瓷基体14放置在pcb板13上；

s3：当点胶完成后，控制器控制安装箱1上的电动门打开，并控制电动推杆5将对合的陶瓷基体14和pcb板送出安装箱1；

s4：通过外界的大气压将陶瓷基体14和pcb板13压紧，使立柱9进一步伸进空隙中。

本实施例中用于降低功耗的图像传感器12封装方法具体的过程为：

①将安装有红外滤光片11的陶瓷基体14与安装有图像传感器12的pcb板13放置与安装箱1内，然后启动超声波发生器4，超声波能够通过每秒数万次的超高速度振动，将吸附在感光器上的灰尘碎屑震落，同时将附着在安装箱1内的灰尘震落，然后启动抽真空机2将安装箱1内抽为真空，从而能够将安装箱1内的灰尘吸附出安装箱1，既达到对图像传感器12和红外滤光片11的除尘作用，又能够让安装箱1内保持一个无尘的环境。

②然后在真空环境下利用点胶机对图像传感器12和pcb板进行点胶，具体地点胶过程是通过控制器实现的，并且点胶机点胶至图像传感器12的中央，能够保证取出安装箱1时在压强的作用下均匀地向四周散开，让图像传感器12和红外滤光片11贴合得更加平整。在真空环境下利用点胶机对图像传感器12和pcb板13进行点胶，相对于在大气环境下点胶来说，能够避免气体进入胶内，从而当陶瓷基体14和pcb板13拿出后被压紧时，胶内不会残留有气泡，让红外滤光片11与图像传感器12以及陶瓷基体14与pcb板13之间进一步压合得更加平整和牢固。当点胶完成后，通过机械手10抓取陶瓷基体14对准pcb板并放置在pcb板13上，以及电动门打开和电动推杆5自动将对合的陶瓷基体14和pcb板13送出，可代替人工手动操作，提高效率。

③当将安装有红外滤光片11的陶瓷基体14与安装有图像传感器12的pcb板13对合后从真空中的安装箱1内取出时，由于陶瓷基体14和pcb板13对合，红外滤光片11与图像传感器12对合，而图像传感器12和pcb板13上均被点胶机点胶，插入凹槽8内的立柱9底部与凹槽8底部之间留有一定空间，所以立柱9底部还能够进一步靠近凹槽8底部，在压强差的条件下，外界的大气压会将红外滤光片11与图像传感器12压紧，同时将陶瓷基体14和pcb板13压紧，此时立柱9会进一步伸进空隙中，利用压强差即可使红外滤光片11与图像传感器12以及陶瓷基体14与pcb板13牢固地粘贴在一起，省去了额外的压紧机构；并且不需要将胶涂抹均匀，通过大气压的压力即可将位于中间位置的胶压至四周，省去了涂抹的工序；并且相对于利用压紧机构将红外滤光片11与图像传感器12压紧的方式来说，利用压强差能够避免压紧机构接触红外滤光片11而损坏红外滤光片11，实现了对红外滤光片11、图像传感器12和陶瓷基体14的保护。

④当利用压强差将安装有红外滤光片11的陶瓷基体14与安装有图像传感器12的pcb板13压紧时，立柱9既起到导向的作用，使红外滤光片11和图像传感器12能够对准而不出现偏离，又能够起到对图像传感器12的固定作用，防止图像传感器12发生晃动而影响成像效果。

⑤当安装有红外滤光片11的陶瓷基体14与安装有图像传感器12的pcb板13完全压紧时，红外滤光片11与图像传感器12紧紧地贴合在一起，能够减小红外滤光片11与图像传感器12安装的体积，节省空间；并且当图像传感器12在运行状态下发热时，热量不仅可传递给陶瓷基体14进行散热，还能够将热量传递给红外滤光片11以及红外滤光片11前面的镜头，通过热交换的方式能够有效帮助图像传感器12的散热，从而降低了图像传感器12的功耗。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。