封装结构及智能设备的制作方法

文档序号:15316735发布日期:2018-08-31 23:41阅读:117来源:国知局

本公开涉及封装技术领域,具体而言,涉及一种封装结构及智能设备。



背景技术:

CIS(CMOS Image Sensor,图像传感器)是一种典型的固体成像传感器,通常由像敏单元阵列、行驱动器、列驱动器、时序控制逻辑、AD转换器、数据总线输出接口、控制接口等几部分组成,这几部分通常都被集成在同一块芯片上。

目前,CIS采用CSP(Chip Scale Package)进行封装,CSP封装是一种芯片级封装。但是CSP封装结构需要额外的一层玻璃作为盖板,导致封装后的产品厚度较大,不利于将其与其他组件进行集成。

因此,现有技术中对CIS进行封装的技术方案还存在有待改进之处。

需要说明的是,在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解,因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。



技术实现要素:

本公开的目的在于提供一种封装结构及智能设备,进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得清晰,或者部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的一个方面,提供一种封装结构,包括:

图像传感器,具有一非感光区;以及

光学组件,包括至少一透镜和支撑部;

其中所述至少一透镜设置在所述支撑部的一端,所述支撑部的另一端与所述图像传感器的所述非感光区贴合连接。

在本公开的一种示例性实施例中,所述图像传感器还具有一感光区,所述非感光区包围在所述感光区的外周。

在本公开的一种示例性实施例中,所述至少一透镜的光通路的横截面积与所述感光区的面积相对应。

在本公开的一种示例性实施例中,所述至少一透镜的焦点在所述图像传感器上的投影与所述感光区的中心点重合。

在本公开的一种示例性实施例中,所述支撑部的另一端与所述非感光区通过键合方式连接。

在本公开的一种示例性实施例中,所述支撑部的另一端与所述非感光区通过粘合剂进行连接。

在本公开的一种示例性实施例中,所述粘合剂为玻璃胶、紫外光固化胶、二氧化硅、氮化硅其中之一。

在本公开的一种示例性实施例中,还包括:

一密封部,由所述图像传感器的内表面、所述至少一透镜以及所述支撑部密封而成。

在本公开的一种示例性实施例中,所述密封部为真空,或所述密封部中填充有氮气或惰性气体。

根据本公开的第二方面,还提供一种智能设备,包含以上所述的封装结构。

本公开的某些实施例提供的封装结构及智能设备,该封装结构中省去CSP封装结构中设置在图像传感器外部用于对其进行保护的玻璃盖板,而是将图像传感器直接与光学组件进行贴合,一方面,该封装结构由于省去玻璃盖板可以大幅减小封装产品的厚度;再一方面,还能够简化封装工艺,节省加工成本。

应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本公开的实施例,并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本公开的相关实施例中传统的CSP封装结构的示意图。

图2示出本公开提供的一种封装结构的剖面图。

图3示出本公开提供的另一种封装结构的剖面图。

图4示出本公开另一实施例中提供的一种图像传感器的封装方法的流程图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而,示例实施方式能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的范例;相反,提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整,并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本公开的示意性图解,并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分,因而将省略对它们的重复描述。

此外,所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中,提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而,本领域技术人员将意识到,可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多,或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下,不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

在本文中,“内侧”、“外侧”的方位术语分别是指朝向液晶层的一侧和背离液晶层的一侧,例如,衬底基板的内侧是指衬底基板朝向液晶层的一层。另外,“上”、“下”、“左”以及“右”等方位术语是相对于附图中显示器件示意置放的方位来定义的。应当理解到,上述方向性术语是相对的概念,它们用于相对于的描述和澄清,其可以根据显示器件所放置的方位的变化而相应地发生变化。

图1示出本公开的相关实施例中传统的CSP封装结构的示意图,如图1所示,CSP封装结构需要额外的一层玻璃作为盖板,即封装结构100具体为:CIS等芯片101贴合在玻璃盖板102的一侧,而Lens(镜头)等组件103贴合在玻璃盖板102的另一侧。CSP封装结构的工艺流程一般为:首先,将玻璃盖板102与CIS等芯片101贴合在一起;然后,在玻璃盖板102的外层(即与贴合芯片101相反的一侧)贴合Lens等组件103,从而完成组装。之后,再按照需求将其切割成单个芯片的封装结构,即得到图1所示的封装结构。这种传统的CSP封装结构需要额外的一层玻璃盖板,玻璃盖板的厚度约为0.5mm,虽然玻璃盖板能够对芯片起到保护作用,但是封装工艺较为繁琐,且封装后的产品厚度较大,不利于产品实现轻薄化,也不利于将其与其它组件进行集成。

基于上述,本公开提出了一种无须玻璃盖板的封装结构,可以大幅减薄封装结构的厚度,而且还可以简化封装工艺。

图2示出本公开提供的一种封装结构的剖面图,图3示出本公开提供的另一种封装结构的剖面图。

如图2和图3所示,该封装结构200包括图像传感器210和光学组件220,其中图像传感器210具有一非感光区210A;光学组件220包括至少一透镜221和支撑部222,至少一透镜221设置在支撑部222的一端,支撑部222的另一端与图像传感器210的非感光区210A贴合连接。

在本公开的一种示例性实施例中,图像传感器210可以为COMS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体)图像传感器,即CIS。CIS具有高灵敏度、低噪声、较宽的光谱响应范围等特点,光谱响应范围能够覆盖从可见光到红外光。

在本公开的一种示例性实施例中,如图2和图3所示,图像传感器210不仅具有非感光区210A,还具有一感光区210B,且非感光区210A包围在感光区210B的外周。其中感光区210B上具有像素单元,用于感光成像,而非感光区210A上预留空白区,用于图像传感器210与光学组件220进行贴合。

在本公开的一种示例性实施例中,光学组件220可以是Lens(镜头)等组件,其中光学组件中的支撑部可以是镜筒。需要说明的是,本实施例以及图2、图3中的光学组件是以一片透镜为例进行介绍和说明的,在本公开其他实施例中还可以包括多片透镜,多片透镜也是设置在支撑部的一端,具有多片透镜的光学组件可以提高成像质量,减少像差和色差,使成像更加逼真。

需要的说明的是,本实施例中的光学组件220不仅能够代替CSP封装结构中的玻璃盖板对CIS起到保护作用,而且位于支撑部一端的透镜还能够起到聚光作用。

在本公开的一种示例性实施例中,以图2和图3所示的单片透镜构成的光学组件为例,透镜221的光通路的横截面积与感光区210B的面积相对应。更进一步的,透镜221的焦点在图像传感器210上的投影与感光区210B的中心点重合,具体而言,是透镜221的焦点在图像传感器210感光区210B上的投影与感光区210B的中心点重合,以保证穿过透镜的光能够在感光区的像素单元上感光成像。

在本公开中,支撑部的另一端与图像传感器的非感光区的贴合方式可以包括但不限于以下两种方式:

方式一,支撑部的另一端与非感光区通过键合方式连接,其中键合就是将两片表面清洁、原子级平整的同质或异质半导体材料经表面清洗和活化处理,在一定条件下直接结合,通过范德华力、分子力甚至原子力使晶片键合成为一体的技术,通过键合方式得到如图2所示的封装结构。

方式二,支撑部的另一端与非感光区通过粘合剂230进行连接,其中所使用的粘合剂可以包括但不限于玻璃胶(Frit Gule)、紫外光固化胶(UV胶)、二氧化硅(SiO2)、氮化硅其中之一,通过粘合剂粘贴的方式得到如图3所示的封装结构。

除了上述两种方式,在本公开其他实施例中还可以采用任何能用于实现此目的的粘合剂或键合方式均可,这里不做具体限定和赘述。

最后,如图2和图3所示所示,在封装结构200中还包括一密封部240,由图像传感器210的内表面、至少一透镜221以及支撑部222密封而成。由于该封装结构并不是在空气中完成的,而是需要在真空、氮气或惰性气体中完成贴合封装的,因此密封部240中可以为真空,或密封部240中填充有氮气或惰性气体。惰性气体可以使用常用的氩(Ar),以及氦(He)、氖(Ne)、氪(Kr)、氙(Xe)等天然气体或人工合成的惰性气体。

本公开实施例中提供一种实现WLP(Wafer Level Package,晶圆级封装)的封装结构,WLP为直接在晶圆上进行大多数或是全部的封装测试程序,之后再进行切割制成单颗组件。通过对传统的芯片级封装CSP进行改进和升级,WLP封装相比较于芯片级封装CSP具有较小封装尺寸和较佳电性表现的优势,能够实现封装产品的轻薄化。

综上所述,本公开的某些实施例提供的封装结构,省去CSP封装结构中设置在图像传感器外部用于对其进行保护的玻璃盖板,而是将图像传感器直接与光学组件进行贴合,一方面,该封装结构由于省去玻璃盖板可以大幅减小封装产品的厚度,可减小玻璃盖板0.5mm的厚度;再一方面,还能够简化封装工艺,节省加工成本。

基于上述,以粘合剂进行贴合的方式为例,图4示出本公开另一实施例中提供的一种图像传感器的封装方法的流程图,其中图像传感器以CMOS图像传感器(即CIS)为例。

如图4所示,在步骤S41中,在CIS的非感光区涂覆一层粘合剂,用于和光学组件的支撑部进行贴合。

这一步骤中的粘合剂可以包括但不限于玻璃胶(Frit Gule)、紫外光固化胶(UV胶)、二氧化硅(SiO2)、氮化硅其中之一。

如图4所示,在步骤S42中,将光学组件与CIS进行对位,例如,将光学组件中支撑部的接触面与CIS的非感光区进行对合。

如图4所示,在步骤S43中,对粘合剂进行固化,该步骤中需要根据步骤S41中涂覆的粘合剂选取适当的方式进行固化,使得光学组件与CIS进行键合,如:如果步骤S41涂覆玻璃胶(Frit Glue),则在该步骤中可使用激光进行固化;如果步骤S41涂覆UV胶,则在该步骤中可使用UV进行固化。

还需要说明的是,上述工艺过程需要在真空、氮气或惰性的保护气体(Ar)中完成。

通过上述步骤S41~S43,实现CIS超薄化的晶圆级封装结构,省去CSP封装结构中用于保护图像传感器的玻璃盖板,直接将光学组件与CIS贴合,从而完成封装过程,可以大幅减小封装产品的厚度,可减小玻璃盖板约0.5mm的厚度,另外,由于省去玻璃盖板,可以简化工艺,从工艺次数和材料方面均可以节省加工成本。

基于上述,在步骤S42中还可以以键合的方式进行贴合,具体工艺流程与上述图4类似,不同之处在于:步骤S41不再是涂覆粘合剂,而是对待贴合的组件进行清洗或活化处理,步骤S43也不是粘合剂固化,而是按照键合方式的需求静置预设时间等,也能够得到上述晶圆级封装结构,且具有上述技术效果,此处不再赘述。

本公开还提供了一种智能设备,且在该智能设备中包含上述封装结构。需要说明的是,该智能设备可以为:数码相机、数码摄像机或医用微型摄像机等电子产品。

应清楚地理解,本公开描述了如何形成和使用特定示例,但本公开的原理不限于这些示例的任何细节。相反,基于本公开公开的内容的教导,这些原理能够应用于许多其它实施方式。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施方式。应可理解的是,本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法;相反,本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

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