具有暴露的传感器阵列的传感器封装以及制造其的方法_3

文档序号:9493831阅读:来源:国知局
上。光刻胶80使用本领域中公知的适当光刻工艺被曝光和选择性地被蚀刻以移除接触垫18之上并且沿着间隔物材料26、保护衬底22和带28以及它们之上的光刻胶的那些部分(由此暴露这些区域之上的钝化层78的部分)。通过例如等离子体蚀刻移除钝化层78的所暴露的部分以暴露接触垫18、间隔物材料26、保护衬底22和带28。如果钝化层78是二氧化硅,则可以使用蚀刻剂CF4、SF6、NF3或者任何其它适当的蚀刻剂。如果钝化层78是氮化硅,则可以使用蚀刻剂CF4、SF6、NF3、CHF3或者任何其它适当的蚀刻剂。所得结构在图4B中示出。
[0034]在移除光刻胶80之后,在结构之上沉积导电材料82。导电材料82可以是铜、铝、传导聚合物或者(一个或多个)任何其它适当的导电材料。导电材料可以通过物理气相沉积(?乂0)、化学气相沉积(00))、电镀或者(一个或多个)任何其它适当的沉积方法而沉积。优选地,导电材料82是铝并且通过PVD沉积。光刻胶层84沉积在结构之上。光刻胶84使用适当的光刻工艺被曝光和被蚀刻以形成接触垫18之上和沟槽76中的导电层82之上的掩模。光刻胶84在带28、保护层22、间隔物材料26以及可选地衬底10将在沟槽76中切分的地方之上移除,从而可选地暴露那些区域处的导电层82。导电层82的所暴露的部分例如使用干法或湿法蚀刻方法而移除。导电层82的剩余部分形成多个离散迹线(引线),每一个从接触垫18中的一个向下延伸到沟槽76中的一个的底部。用于湿法蚀刻的蚀刻剂可以是磷酸(H3P04)、醋酸、硝酸(HN03)或者(一个或多个)任何其它适当的蚀刻剂。用于干法蚀刻的蚀刻剂可以是C12、CC14、SiC14、BC13或者(一个或多个)任何其它适当的蚀刻剂。干法蚀刻是用于该引线形成的优选方法。可选地,导电材料82可以保留在保护衬底的侧壁上。所得结构在图4C中示出。
[0035]然后移除剩余的光刻胶84。可选地,可以在引线(传导层82)上执行电镀工艺(例如Ni/Pd/Au)。将可选的包封剂层86沉积在传导引线结构之上。包封剂层86可以是聚酰亚胺、陶瓷、聚合物、聚合物合成物、聚对二甲苯、金属氧化物、二氧化硅、氮化硅、环氧化物、硅酮、瓷、氮化物、玻璃、离子晶体、树脂、以及前述材料的组合或者(一个或多个)任何其它适当的电介质材料。包封剂层86在厚度上优选地为0.1到2μπι,并且优选的材料是诸如焊料掩模之类的液体光刻聚合物,其可以通过喷涂沉积。执行光刻工艺,其中移除所显影/固化的包封84,除引线之上的之外。重路由的接触件88可以通过形成沟槽76的底部处的包封层86中的开口而创建。可选地,包封材料可以保留在保护衬底22的侧壁上和/或带28上。所得结构在图4D中示出。
[0036]组件的晶片级切分/单分可以利用机械刀片切分设备、激光切割或者任何其它适当的工艺优选地在沟槽76的底部完成。互连90可以形成在重路由的接触垫上或者挠性PCB上。互连90可以是BGA、LGA、柱形凸起、所电镀的凸起、粘合凸起、聚合物凸起、铜柱、微杆或者(一个或多个)任何其它适当的互连方法。优选地,互连90由粘合凸起制成,其是(一个或多个)传导材料和(一个或多个)粘合材料的合成物。(一个或多个)传导材料可以是焊料、铜、银、铝、金、前述材料的组合或者(一个或多个)任何其它适当的传导材料。(一个或多个)粘合材料可以是清漆、树脂和前述材料的组合或者(一个或多个)任何其它适当的粘合材料。传导粘合剂可以通过风动分配枪或(一个或多个)任何其它适当的分配方法沉积并且然后通过热量、UV或者(一个或多个)任何其它适当的固化方法固化,由此形成凸起。
[0037]挠性PCB可以安装在衬底10的所有侧面、三个侧面、两个侧面或单个侧面上。例如,两个挠性PCB 92可以键合到衬底10的相对侧面。可替换地,可以使用具有窗口开口的单个挠性PCB 92,并且延伸离开衬底10的一个、两个、三个或所有侧面。挠性PCB 92可以是具有一个或多个电路层93和连接到其的接触垫18a的任何刚性或柔性衬底。互连90电气连接在接触垫18a与传导迹线82之间。传感器封装放置在预铸型的模具内,并且然后将所选的外模化合物94注入到模具中。外模材料94可以是环氧化物、聚合物、树脂或者本领域中公知的(一个或多个)任何其它外模材料。固化的外模材料的顶表面可以与保护衬底22的顶表面一样高,但是优选地不延伸成任何更高。固化的外模材料94优选地不延伸超出衬底10。保护带28然后被移除,由此将传感器有源区域暴露于环境。所得结构在图4E中示出。如上文描述的可选透镜模块60可以附连在结构的顶部上,如图4F中所示。
[0038]以上所述结构提供比已知封装更为紧凑的覆晶薄膜(C0F)封装。较薄的结构可以通过创建衬底管芯10的边缘上的台阶结构而获得,然后在经由金属迹线连接到顶表面接触垫18的第二台阶表面上形成多个金属迹线和重路由接触垫。柔性线缆和/或PCB键合到该第二台阶表面。该结构通过将其直接键合到传感器管芯10而不是将其安装在主衬底上而降低了保护衬底22的高度,由此减小封装厚度。
[0039]以上所述结构还通过封装结构增加图像传感器的灵敏度。特别地,较大的光子灵敏度可以通过简单地不妨碍光路径而获得。通过创建保护衬底22中的开口 24并且不使用传感器区域腔室处的任何透明未充满,更多的光子能够以更大的准确度到达有源区域。常规设备依赖于保护衬底和透明未充满以通过气密地密封它来保护传感器区域。然而,可以利用透镜模块60实现相同气密密封。最后地,通过使用外模材料52/94围封整个键合区域而不是仅仅应用作为粘合剂/未充满的键合表面周围的模具实现更好的结构整体性。
[0040]对于化学传感器实施例,多个开口 24可以用于促进物理物质通过腔室30以及在传感器的有源区域之上的流动。输入和输出附连96和98连接到保护衬底22上的开口 24,由此诸如气体或液体之类的物理物质流过所封装的结构,如通过图5A和5B中的箭头所指示的。可选的屏障结构100可以被包括在腔室30中以在非线性路径中引导物理物质通过腔室,如图6中所示。
[0041]要理解到,本发明不限于以上描述的和本文图示的(一个或多个)实施例,而是涵盖落在随附权利要求的范围内的任何和全部变型。例如,本文中对本发明的引用不意图限制任何权利要求或权利要求术语的范围,而是代替地仅仅引用可以由一个或多个权利要求覆盖的一个或多个特征。以上描述的材料、工艺和数值示例仅为示例性的,并且不应当视为限制权利要求。另外,如从权利要求和说明书显而易见的,并不需要以所图示或要求保护的确切次序执行所有方法步骤,而是以允许所封装传感器组装件1的恰当形成的任何次序。最后地,材料的单个层可以形成为这样或类似材料的多个层,并且反之亦然。
[0042]应当指出的是,如本文所使用的,术语“在...之上”和“在...上” 二者非排他性地包括“直接在...上”(没有设置在其之间的中间材料、元件或空间)以及“间接在...上”(具有设置在其之间的中间材料、元件或空间)。同样地,术语“安装到...”包括“直接安装至IJ...”(没有设置在其之间的中间材料、元件或空间)以及“间接安装到...”(具有设置在其之间的中间材料、元件或空间),并且“电气耦合”包括“直接电气耦合到...”(没有将元件电气连接在一起的之间的中间材料或元件)和“间接电气耦合到”(具有将元件电气连接在一起的之间的中间材料或元件)。例如,“在衬底之上”形成元件可以包括在没有其之间的中间材料/元件的情况下直接在衬底上形成元件,以及在具有其之间的中间材料/元件的情况下间接在衬底上形成元件。
【主权项】
1.一种封装的传感器组装件,包括: 第一衬底,具有相对的第一与第二表面和各自在第一与第二表面之间延伸的多个传导元件; 第二衬底,包括: 相对的前表面与后
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