倒装芯片图像传感器封装的制作方法

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及倒装芯片图像传感器封装。

背景技术：

由互补金属氧化物半导体(cmos)技术制造的照相机模块的晶圆级制造有助于大容量消费品(例如移动设备和电动车辆)中照相机模块的包含。例如，图1示出移动设备190中集成的照相机模块180。照相机模块180包括优化的与isp100一起使用的成像透镜170下方的图像传感器封装(isp)100。

技术实现要素：

在一个实施例中，公开倒装芯片图像传感器封装(isp)。倒装芯片isp包括基板、保护玻璃、导电层和图像传感器。基板具有穿过其的孔和各自至少部分地围绕孔的第一区域和第二区域。孔具有由第一区域的边界限定的第一宽度和由第二区域的边界限定的第二宽度，其中第二宽度超过第一宽度。保护玻璃跨越孔并位于第一区域的上表面上。导电层和基板相邻。图像传感器位于保护玻璃的下方并电连接至导电层。

附图说明

图1示出具有其中集成的包括isp的照相机模块的移动设备。

图2是与可兼容用作图1的isp的板上芯片(cob)对齐的透镜的剖视图。

图3是示例性倒装芯片isp的剖视图。

图4是实施例中示例性倒转芯片isp的剖视图。

图5是图4的倒装芯片isp的俯视图。

图6示出实施例中用于图4的倒装芯片isp的保护玻璃的光学涂层的第一透射光谱。

图7示出另一实施例中用于图4的倒装芯片isp的保护玻璃的光学涂层的第二透射光谱。

图8示出另一实施例中用于图4的倒装芯片isp的保护玻璃的光学涂层的第三透射光谱。

具体实施方式

图2是与可兼容用作移动设备190的照相机模块180内的isp100的板上芯片(cob)isp200对齐的透镜270的剖视图。应该理解的是，isp200还可以被用于任何其他成像应用，例如但不限于，电脑照相机，手持式照相机和汽车的成像系统。透镜270是成像透镜170的示例并被优化用于与cobisp200一起使用。cobisp200包括印刷电路板202上的图像传感器210。图像传感器210具有上表面210t并包括像素阵列212。可选地，ir截止滤光片252可以在透镜270和cobisp200之间。

透镜270具有在上表面210t之上的工作距离272处的下表面270b。在透镜270下方的区域中，cobisp200的上表面与图像传感器210的上表面210t对应。因此，在存在或不存在ir截止滤光片252的情况下，可以共同地优化透镜270和工作距离272，使得透镜270在图像传感器210上形成对焦图像。在这样的优化中，且在透镜270和图像传感器210之间没有任何光学元件(例如滤光片)的情况下，工作距离272具有理论下限0。在此，工作距离272还可以被称为cob优选工作距离272，与透镜270在图像传感器210之上的高度对应，使得透镜270在与上表面210t对应的像平面处形成对焦图像。

图3是可兼容用作isp100的倒装芯片isp300的剖视图。倒装芯片isp300包括图像传感器310、导电衬垫320、导电迹线330、基板340和保护玻璃350。保护玻璃350具有厚度350h和上表面350t。图像传感器310包括像素阵列312且具有上表面310t。保护玻璃350和上表面310t被分隔开距离332。上表面350t和图像传感器310之间的距离360是距离332和厚度350h的总和。倒装芯片isp300还可以包括多个球栅阵列球302。

用于表述的目的，图3还表示出cob优选工作距离272以说明倒装芯片isp300与透镜270不兼容。特别地，保护玻璃350在图像传感器310之上的成像透镜270的透镜高度上强加下限(距离360)。保护玻璃350防止透镜270被布置充分靠近表面310t(在优选工作距离272处)，使得透镜270不能在像素阵列312上形成对焦图像。

图4是可兼容用作isp100的示例性倒装芯片isp400的剖视图。图5是倒装芯片400的俯视图。在下面的讨论中，最好一起查看图4和图5。倒装芯片isp400包括基板440、保护玻璃450、多个导电迹线430、导电衬垫320和具有像素阵列412的图像传感器410。倒装芯片isp400还可以包括多个球栅阵列球402。

保护玻璃450具有位于图像传感器410的上表面410t之上的距离452处的上表面450t。距离452小于透镜270的cob优选工作距离272，这使得倒装芯片isp400与透镜270兼容。即，倒装芯片isp400的部分不干扰被布置在上表面410t之上的等于或超过cob优选工作距离272的距离处的透镜270。例如，保护玻璃450(和其上的任何涂层)的折射率导致上表面410t之上的透镜270的优选工作距离偏离cob优选工作距离272，使得其等于工作距离472，以便上表面410t与透镜270的像平面对应。

基板440具有穿过其的孔444、内部区域441、外部区域442、上表面440t和下表面440b。基板440可以由陶瓷材料或本领域中已知的其他适合的材料形成。内部区域441至少部分地围绕孔444，并具有第一厚度441h和上表面441t。外部区域442至少部分地围绕内部区域441且具有超过第一厚度441h的第二厚度442h。

内部区域441具有围绕孔444且限定其内部宽度444(1)的表面441s。外部区域442具有围绕孔444且限定其外部宽度444(2)的表面442s。图5示出孔444为方形。在不脱离其范围的情况下，孔444可以是不同的形状。在实施例中，孔444是圆形的使得宽度444(1)和444(2)分别是孔444的内直径和外直径。如图5的平面图中所示，孔444的形状可以是多边形、椭圆形、凸多边形、凹多边形、其任何组合，最普遍的约当曲线。

保护玻璃450在上表面441t上并跨越孔444，使得保护玻璃450的至少部分在凹陷区域445内。保护玻璃450具有下表面450b和上表面450t，并可以包括上涂层458和下涂层451的至少一个。保护玻璃450具有包括其上的任何涂层的厚度的保护玻璃厚度450h。在示于图4的实施例中，保护玻璃厚度450h等于是第二厚度442h和第一厚度441h之间的差值的凹陷深度445h。在不脱离其范围的情况下，保护玻璃厚度450h可以大于或小于凹陷深度445h。当凹陷深度445h等于或超过保护玻璃厚度450h时，保护玻璃450整体地在凹陷区域445内。

保护玻璃450包括侧表面450s。图4包括相对于上表面450t以非法线角入射到保护玻璃450上的示例性杂散光线490。侧表面450s反射杂散光线490，且杂散光线490朝着像素阵列412传播。在没有内部区域441的上表面441t的情况下，杂散光线490将被像素阵列412探测，这将导致图像伪影。表面441t与下表面450b重叠距离453使得表面441t用作阻挡杂散光线490。距离453是0.5mm且在不脱离其范围的情况下，距离453可以变化。例如，距离453可以取决于保护玻璃450的厚度450h。表面441t可以包括用于至少部分地吸收杂散光线490的吸收层(未示出)，且因此最小化保护玻璃450的表面反射杂散光线490。

导电迹线430附接至下表面440b。图像传感器410包括像素阵列412并通过导电衬垫320电连接至导电迹线430。在图5中，像素阵列412和内部区域441的内边缘被以虚线示出以指示其各自在保护玻璃450下方。相似地，导电迹线430被以虚线示出以指示其各自在基板440的下方。若被包括，多个球栅阵列球402的每个电连接至各自的导电迹线430。

在实施例中，倒装芯片isp400还包括基板440的表面440b和表面440t之间的一个或多个导电迹线。例如，图4示出可以电连接至图像传感器410的嵌入式导电迹线433。在实施例中，倒装芯片isp400没有导电迹线430且嵌入式导电迹线433是各自电连接至图像传感器410的多个嵌入式导电迹线433的一个。

像素阵列412包括n个像素412(1，2,…,n)。每个像素412(i)具有用于收集入射到像素上的光的显微透镜。图像传感器410具有与保护玻璃450的下表面450b分隔开非零距离432的上表面410t。由于非零距离432，与上表面410t接触的保护玻璃强加(倒装芯片isp400中不存在的)约束至显微透镜设计。大于0的距离432允许一个或多个像素412(1,2,…,n)的像素显微透镜的较大的设计灵活性，例如显微透镜的形状和高度。例如，像素412(i)可以具有平下表面和凸上表面(靠近保护玻璃450)的显微透镜，凸上表面相对于与平下表面正交的轴没有径向对称性。可以优化这样的透镜，以在上表面410t上收集以相对于法线入射(cra＝0°)的大的主光线角(cra)入射到图像传感器410上的光。例如，作为其具有各自的不同高度的显微透镜的结果，两个像素412(m)和412(n)可以具有不同的高度。

保护玻璃450可以由本领域中已知的保护玻璃材料形成。示例包括硼硅酸盐玻璃，schott公司的dm和阻挡近ir光的蓝色滤光片玻璃。

倒装芯片isp400具有封装高度400h且球栅阵列球402具有高度402h。在实施例中，封装高度400h在680μm和800μm之间，距离452在400μm和500μm之间，且高度402h在100μm和160μm之间。例如，距离432在40μm和50μm之间。例如，保护玻璃450(包括其上的任何涂层)的厚度450h在375μm和425μm之间。

保护玻璃450的下涂层451和上涂层458的至少一个可以是抗反射涂层，例如，具有氧化钽层和二氧化硅层的多层涂层。下涂层451和上涂层458的至少一个可以是红外(ir)截止滤光片(例如，与ir截止滤光片252相似)，例如，具有二氧化钛和二氧化硅层的多层涂层。保护玻璃450还可以具有其上的吸收层(例如，用于阻止近ir光)，例如吸收层位于下涂层451和上涂层458之间。在具体的实施例中，上涂层458是抗反射涂层且下涂层451是ir截止滤光片。

图6-图8示出下涂层451和上涂层458的示例性透射光谱。图6是具有分别与0度和35度的光入射角度对应的透射光谱600和635的低偏移ir通滤光片的透射图。图7是具有分别与0度、20度和30度的光入射角度对应的透射光谱700、720和730的带通滤光片的透射图。图8是具有分别与0度和30度的光入射角度对应的透射光谱800和830的带通滤光片的透射图。

特征组合

在不脱离其范围的情况下，上述的和下面所请求的特征可以以各种方式进行组合。以下示例示出一些可能的、非限制性的组合：

(a1)倒装芯片isp包括基板、保护玻璃、导电层和图像传感器。基板具有穿过其的孔和各自至少部分地围绕孔的第一区域和第二区域。孔具有由第一区域的边界限定的第一宽度和由第二区域的边界限定的第二宽度，其中第二宽度超过第一宽度。保护玻璃跨越孔并位于第一区域的上表面上。导电层与基板相邻。图像传感器位于保护玻璃的下方并电连接至导电层。

(a2)在如(a1)表示的倒装芯片isp中，保护玻璃的至少部分可以位于基板中的由第一区域的上表面和第二区域的侧表面的交界面形成的凹陷区域内，孔穿过凹陷区域。

(a3)在如(a1)和(a2)的一个表示的倒装芯片isp中，第二区域可以至少部分地围绕保护玻璃。

(a4)在如(a1)至(a3)的一个表示的倒装芯片isp中，保护玻璃可以具有不超过第二区域和第一区域之间的厚度差值的厚度。

(a5)在如(a1)至(a4)的一个表示的倒装芯片isp中，第二区域可以比第一区域厚。

(a6)在如(a1)至(a5)的一个表示的倒装芯片isp中，第一区域具有第一下表面，第二区域可以具有与第一下表面共平面的第二下表面。

(a7)在如(a1)至(a6)的一个表示的倒装芯片isp中，基板具有接近图像传感器并在下平面内的下表面，第二区域具有与下表面相对并在上平面内的上表面，保护玻璃的全部可以在下平面和上平面之间。

(a8)在如(a1)至(a7)的一个表示的倒装芯片isp中，保护玻璃和图像传感器可以被空间分隔开至少第一区域的厚度。

(a9)在如(a1)至(a8)的一个表示的倒装芯片isp中，图像传感器可以具有不同高度的多个像素。

(a10)在如(a1)至(a9)的一个表示的倒装芯片isp中，基板具有接近图像传感器并在下平面内的下表面，第二区域具有与下表面相对并在上平面内的上表面，导电迹线可以在下平面和上平面之间。

(a11)在如(a1)至(a10)的一个表示的倒装芯片isp中，保护玻璃可以具有(i)在保护玻璃的接近图像传感器的下表面上的下涂层和(ii)在保护玻璃的与图像传感器相对的上表面上的上涂层中的至少一个。

(a12)在如(a1)至(a11)的一个表示的倒装芯片isp中，下涂层和上涂层的至少一个可以是ir截止滤光片。

(a13)在如(a1)至(a12)的一个表示的倒装芯片isp中，下涂层和上涂层的至少一个可以是抗反射涂层。

在不脱离其范围的情况下，可以对上述方法和系统做出改变。因此，应该注意的是，在上述描述中包含的或在附图中示出的方式，应该被理解为说明性的且不具有限制意义。所附权利要求旨在覆盖在此描述的所有通用和特定特征，以及本方法和本系统的范围的在语言上的所有声明应被认为落入其间。