专利名称：图像感测装置的封装方法
技术领域：
本发明涉及半导体封装方法，尤其涉及一种图像感测装置的封装方法。
背景技术：
近些年来，如电荷耦合装置(CCD)图像感测器或互补金属氧化物半导 体(CMOS)图像感测器等固态图像感测器已广泛应用于电子产品，以将光 线转换为电信号。图像感测器元件的应用包括显示器、手机、转录机、扫瞄 仪、数码相机等。
传统上，感测器安装在基板上并封入外壳组合，以备封装使用。外壳组 合包括透明盖座以使感测器得以接收光线或其他形式的射线。盖座可为扁平 窗或呈透镜状以提供光学特性。基板和外壳通常由陶瓷材料制成，盖座为以 胶剂粘附在外壳上的玻璃或近似透明的物质。然而，现有技术所采用的封装 材料与结构恐有成本高和制造上的困难。此外，能适用于极端环境且具备耐 久、微小等特性的便携式电子装置己成为产业重点。
图1示出了现有图像感测元件的封装结构。如图1所示，图像感测或 CCD晶片11切割成某特定尺寸并使用导电胶17使该图像感测或CCD晶片 ll粘附在引线框架的焊盘区16上。介电壁12 (为介电膜或树脂壁)形成在 焊垫10和光接收区19间的晶片表面上，为了相互的电连接而进行打线，以 使焊垫10经由线14和连接引线15相互连接。之后将透明玻璃盖座13粘附 在介电壁12上，封装本体18则由模制步骤形成，在此模制步骤中玻璃盖座 13的表面配置在该封装本体18的模制复合物的上表面。随后进行修整和成 形处理，从而生成图像感测装置的塑胶封装。
在传统的固态图像感测装置的封装中，介电壁形成在晶片表面上的焊垫和光接收区之间。在如此狭窄的空间中形成具有一定体积和高度的介电壁是 相当困难的。此外，采用打线来实现相互连接也造成了空间上的限制。
美国第5,773,323号专利公开了制造封装的方法，其中在图像感测装置 21的焊垫20上形成有金属接合块22,如图2A所示。内引线25利用压焊粘 固在接合块22上，因此完成了电连接。如图2B所示，为形成具有一定程度 的体积和高度并覆盖引线连接部分的介电壁23，在晶片表面上(非光接收区 29)使用光阻罩幕来界定介电壁形成区。介电壁23包覆着聚合物而顺利形 成。优选实施例中的聚合物是指胶粘剂热固聚合物(adhesive dielectric thermoset-polymer)，该胶粘剂热固聚合物可改善对图像感测装置和玻璃盖座 的粘附。接合块材料的熔点应高于所述聚合物。可沉积合适的介电壁并经光 阻罩幕定出图案。如图2C所示，高透光玻璃盖座24粘附在介电壁上，因而 在装置上方形成具有相当空间的空腔27。在树脂成型的步骤中，在预定形状 的模具上形成有封装本体26，其中该封装本体26的上表面配置在玻璃盖座 24的上表面，如图2D所示。然而，介电壁23的表面并不平滑。当高透光 玻璃盖座24倾斜地粘附在介电壁23上而无进一歩研磨时，高透光玻璃盖座 24无法正确输送光线因而影响折射角度。可见采用上述封装方法的固态图像 感测装置无法满足产业需求。
图3示出了美国第6,930,398号专利，该专利公开了光学图像感测装置 的封装结构。图像感测IC晶片31包括位于光接收区36的感光区32以及多 个分布在该图像感测IC晶片31 —侧的焊垫。焊垫33可沿着图像感测IC晶 片31四个侧边的其中一边排列。本方法未将感光区置于中心，而是将感光 区32置于邻近晶片的一角。如此可縮小晶片和封装尺寸。同时，不透明、 黑色的胶框34覆盖在图像感测IC晶片31光接收区36上的感光区32周围。 玻璃盖座35利用胶框34来粘附在图像感测IC晶片31的光接收区36上。 在理想的情况下，玻璃盖座35与感光区32平行。实际上，由于胶框34的表面并不平整，所以玻璃盖座35很难与感光区32平行，因此造成光线折射。
美国第7，195，940号专利进一歩公开了组合感光电子装置封装的方法。 该电子装置安装在载板上。电子装置上的焊垫和载板间至少提供有一个相互 的电连接。在将载板安装到电子装置前，在载板上形成模制障壁，其中模制 障壁围绕包括电子装置和至少一个相互电连接的中央暴露区。模制障壁的中 央暴露区充满清透的复合物以形成透明外罩来封装电子装置、焊垫以及至少 一个相互的电连接。将活化胶涂抹在透明盖座外部周围和模制障壁内部周围 并将该活化胶凝固，使得透明盖座固定在中央暴露区上方。然而，现有技术 公开的模制处理会损害至少一个相互的电连接和电子装置中央暴露区的表 面。在未将模制障壁进一歩平坦化的情况下，透明盖座无法和电子装置表面 平行，所以当光线穿透透明盖座时会造成光线折射。
上述提及的现有技术在技术上虽有其可行性，但在实务上是很难实现 的。现有模制处理恐损害接合线和图像感测装置的中央暴露区。另一方面， 透镜可能无法和图像感测装置表面平行，因而当光线穿透透镜时，会造成光 线折射。为固定透明盖座，使该透明盖座与感测装置平行，本发明提出模制 障壁的平坦化方法。由于平坦化处理往往会损害感测装置表面或暴露的接合 线，故本发明为目前所未有的。
发明内容
本段描述了本发明的某些特征，其他特征将在后续的段落中叙述。本发 明通过所附的权利要求定义，该权利要求合并于此段落作为参考。
本发明的主要目的为提供一种图像感测装置封装方法，该封装方法包括 以下步骤a)将具有暴露的光接收区的图像感测模块安装在基板上；b)通 过多条接合线将图像感测模块和基板相连接；c)在图像感测模块的光接收 区上形成保护层；d)形成模制层以密封多条接合线；e)将保护层和模制层平坦化；f)移除保护层以暴露图像感测模块的光接收区；以及g)形成透明 盖座。
根据本发明的构想，其中步骤c)进一歩包括步骤cl)在图像感测模块 上形成障壁，其中该障壁设置在图像感测模块的光接收区的周围。
根据本发明的构想，其中所述图像感测模块包括互补金属氧化物半导体 图像感测器或电荷耦合装置图像感测器。
根据本发明的构想，其中所述基板包括氮化铝陶瓷、玻璃纤维强化环氧 树脂或双马来酰亚胺三嗪树脂(bismaleimide-triazine resin)。
根据本发明的构想，其中所述保护层通过传递成型(transfermolding)、 罐形模制(pot molding )、注射成型(injection molding)、光刻工艺 (photolithographic process)、曝光显影工艺(exposure development process)、 激光切割工艺(laser cutting process)或立体蚀刻工艺(stereolithographic process)而形成。
根据本发明的构想，其中使用光阻罩幕来界定所述保护层。
根据本发明的构想，其中所述保护层由环氧树脂、阻焊剂(soldermask) 或光阻制成。
根据本发明的构想，其中在所述透明盖座与所述图像感测模块的光接收 区之间形成空腔。
本发明的主要目的为提供一种图像感测装置的封装方法，该封装方法包 括下列步骤a)提供具有光接收区的图像感测模块；b)在图像感测模块的 光接收区上形成保护层；c)在保护层周围形成未覆盖该保护层的模制层；d) 将保护层和模制层平坦化；e)移除所述保护层以暴露所述图像感测模块的 光接收区；以及f)形成透明盖座。
图1示出了现有的图像感测元件的封装结构；
图2A至2D示出了现有的图像感测装置的封装方法；
图3示出了现有的另一个图像感测元件的封装结构；以及
图4A至41示出了本发明的图像感测装置的封装方法的实施例。
主要附图标记说明
10焊垫11感测晶片
12介电壁13玻璃盖座
14线15连接引线
16焊盘区17导电胶
18封装本体19光接收区
20焊垫21图像感测装置
22接合块23介电壁
24高透光玻璃盖座25内引线
26封装本体27空腔
29光接收区31图像感测IC晶
32感光区33焊垫
34胶框35玻璃盖座
36光接收区41基板
411粘接层42图像感测模块
421光接收区43接合线
44障壁45保护层
46模制层47透明盖座
471粘着复合物48空腔
具体实施例方式
图4A至4I示出了本发明的图像感测装置的封装方法的实施例。首先， 请参照图4A。提供可由塑胶、玻璃纤维强化环氧树脂或双马来酰亚胺三嗪 树脂制成的基板41。此外，基板41可由氮化铝陶瓷制成以提升热传导系数。 如图4B所示，安装在基板41上的图像感测模块42具有暴露的光接收区421 。 传统上，图像感测模块42利用带式层叠工艺(tape lamination process)安装 在基板41上。在本实施例中，图像感测模块42通过粘接层411安装在基板 41上。通常图像感测模块42和基板41上设置有许多连接垫片(图中未示出)。 图像感测模块42和基板41的连接垫片经由多条接合线43来传导，如图4C 所示。之后在图像感测模块42上形成障壁44，如图4D所示。障壁44设置 在图像感测模块42的光接收区421的周围。此外，在图像感测模块42的光 接收区421的上方进一歩形成有保护层45，以在后续模制处理保护光接收区 421，如图4E所示。接下来可执行模制处理。提供模制复合物以形成模制层 46。模制层46完全密封多条接合线43，如图4F所示。障壁44、保护层45 以及模制层46的整个表面可能不平坦或不平滑。此时可部分研磨障壁44、 保护层45以及模制层46以获得完整的平面，如图4G所示。在平坦化之后， 可移除保护层45以暴露图像感测模块42的光接收区421，如图4H所示。 最后，将透明盖座47覆盖在整个平坦化后的平面上，并通过粘着复合物471 来将透明盖座47粘附在障壁44和模制层46上，如图41所示。
本发明的图像感测模块42可为互补金属氧化物半导体图像感测器或电 荷耦合装置图像感测器。在本实施例中，保护层45和障壁44可由环氧树脂、 阻焊剂或光阻制成，并可通过传递成型、罐形模制、注射成型、光刻工艺、 曝光显影工艺、激光切割工艺或立体蚀刻工艺而形成。由于障壁44和保护 层45各自具有相当程度的体积和高度，故通常使用光阻罩幕(photoresist mask)来界定。再者，在透明盖座47下及图像感测模块42的光接收区421上方形成空腔48。不同于现有技术，本发明利用保护层45在模制和平坦化 处理中保护图像感测模块42的光接收区421，并利用平坦化处理将障壁44 和模制层46的上表面平坦化，因此可避免对图像感测模块42的光接收区421 和多条接合线43所造成的损害。接着将透明盖座47设置在平坦表面上，使 该透明盖座47与图像感测模块42的光接收区421表面平行。当光线穿透图 像感测模块42的透明盖座47时，以避免光线折射。此外，平坦化处理可视 不同需求而用来调整空腔48的高度。
本发明进一歩公开了具有下列步骤的图像感测装置的封装方法。首先， 提供安装有图像感测模块42的基板41。图像感测模块42具有暴露的光接收 区421以及和基板41电性连接的多条接合线43，如图4C所示。接着在图 像感测模块42的光接收区421上方形成保护层45。障壁44形成在图像感测 模块42上。在图像感测模块42的光接收区421周围设有障壁44，该障壁 44的结构如图4E所示。之后形成用来密封多条接合线43的模制层46，如 图4F所示。之后，保护层45、障壁44以及模制层46经部分研磨以获得完 整的平面，如图4G所示。移除保护层45以暴露图像感测模块42的光接收 区421，如图4H所示。最后，将透明盖座47覆盖在完整的平面上，如图41 所示。
同样地，本发明的图像感测模块42可为互补金属氧化物半导体图像感 测器或电荷耦合装置图像感测器。保护层45和障壁44可由环氧树脂、阻焊 剂或光阻制成，并可通过传递成型、罐形模制、注射成型、光刻工艺、曝光 显影工艺、激光切割工艺或立体蚀刻工艺而形成。与上述实施例不同的是， 障壁44可在保护层45之后形成。在图像感测模块42的光接收区421上及 透明盖座47下形成空腔48，如图4I所示。由于保护层45可在模制处理时 保护图像感测模块42的光接收区421，且平坦化处理可将模制层46和障壁 44的上表面平坦化，因此，得以防止损害图像感测模块42的光接收区421和多条接合线43。将透明盖座47设置在平坦化后的表面上，以使该透明盖 座47与图像感测模块42的光接收区421的表面平行，以避免光线穿透图像 感测模块42的透明盖座47时产生的光线折射。再者，平坦化处理亦可视不 同需求而调整空腔48的高度。
综上所述，本发明将平坦化处理应用于图像感测装置的封装方法，将模 制层和障壁的上表面加以平坦化，使得透镜和图像感测装置表面平行，因而 避免当光线穿透图像感测装置透镜时产生的光线折射。此外，平坦化处理亦 可应不同需求来调整空腔的高度。
纵使本发明已由上述实施例详细叙述，但本领域技术人员可在不脱离本 发明所附权利要求限定的保护范围的情况下，对本发明进行任意的变化和修 改。
权利要求
1.一种图像感测装置的封装方法，该封装方法包括以下步骤a)将具有暴露的光接收区的图像感测模块安装在基板上；b)通过多条接合线将所述图像感测模块和所述基板相连接；c)在所述图像感测模块的光接收区上形成保护层；d)形成模制层以密封所述多条接合线；e)将所述保护层和所述模制层平坦化；f)移除所述保护层以暴露所述图像感测模块的光接收区；以及g)形成透明盖座。
2. 如权利要求1所述的封装方法，其中所述图像感测模块包括互补金 属氧化物半导体图像感测器或电荷耦合装置图像感测器。
3. 如权利要求1所述的封装方法，其中所述基板包括氮化铝陶瓷、玻 璃纤维强化环氧树脂或双马来酰亚胺三嗪树脂。
4. 如权利要求1所述的封装方法，其中所述保护层通过传递成型、罐 形模制、注射成型、光刻工艺、曝光显影工艺、激光切割工艺或立体蚀刻工 艺而形成。
5. 如权利要求1所述的封装方法，其中使用光阻罩幕来界定所述保护层。
6. 如权利要求1所述的封装方法，其中所述保护层由环氧树脂、阻焊 剂或光阻制成。
7. 如权利要求1所述的封装方法，其中所述步骤c)进一歩包括下列步骤Cl)在所述图像感测模块上形成障壁，其中该障壁设置在所述图像感测 模块的光接收区的周围。
8. 如权利要求7所述的封装方法，其中所述障壁通过传递成型、罐形 模制、注射成型、光刻工艺、曝光显影工艺、激光切割工艺或立体蚀刻工艺 而形成。
9. 如权利要求7所述的封装方法，其中使用光阻罩幕来界定所述障壁。
10. 如权利要求7所述的封装方法，其中所述障壁由环氧树脂、阻焊剂 或光阻制成。
11. 如权利要求1所述的封装方法，其中在所述透明盖座与所述图像感 测模块的光接收区之间形成空腔。
12. —种图像感测装置的封装方法，该封装方法包括下列步骤a) 提供具有光接收区的图像感测模块；b) 在所述图像感测模块的光接收区上形成保护层；c) 在所述保护层周围形成模制层，该模制层不覆盖所述保护层;d) 将所述保护层和所述模制层平坦化；e) 移除所述保护层以暴露所述图像感测模块的光接收区；以及f) 形成透明盖座。
13.如权利要求12所述的封装方法，其中所述图像感测模块安装在所 述基板上，并具有多条与所述基板电性连接的接合线。
14. 如权利要求13所述的封装方法，其中所述基板包括氮化铝陶瓷、 玻璃纤维强化环氧树脂或双马来酰亚胺三嗪树脂。
15. 如权利要求12所述的封装方法，其中所述保护层通过传递成型、 罐形模制、注射成型、光刻工艺、曝光显影工艺、激光切割工艺或立体蚀刻 工艺而形成。
16. 如权利要求12所述的封装方法，其中使用光阻罩幕来界定所述保 护层。
17. 如权利要求12所述的封装方法，其中所述保护层由环氧树脂、阻 焊剂或光阻制成。
18. 如权利要求12所述的封装方法，其中所述步骤b)进一歩包括下列步骤bl)在所述图像感测模块上形成障壁，其中该障壁设置在所述图像感测 模块的光接收区的周围。
19. 如权利要求18所述的封装方法，其中所述障壁通过传递成型、罐 形模制、注射成型、光刻工艺、曝光显影工艺、激光切割工艺或立体蚀刻工 艺而形成。
20. 如权利要求18所述的封装方法，其中使用光阻罩幕来界定所述障壁。
21. 如权利要求18所述的封装方法，其中所述障壁由环氧树脂、阻焊剂或光阻制成。
22. 如权利要求12所述的封装方法，其中所述图像感测模块包括互补 金属氧化物半导体图像感测器或电荷耦合装置图像感测器。
23. 如权利要求12所述的封装方法，其中在所述透明盖座与所述图像 感测模块的光接收区之间形成空腔。
全文摘要
本发明公开了一种图像感测装置的封装方法，该封装方法包括以下步骤a)将具有暴露的光接收区的图像感测模块安装在基板上；b)通过多条接合线将图像感测模块和基板相连接；c)在图像感测模块的光接收区上形成保护层；d)形成模制层以密封多条接合线；e)将保护层和模制层平坦化；f)移除保护层以暴露图像感测模块的光接收区；以及g)形成透明盖座。
文档编号H01L21/50GK101567321SQ20081008924
公开日2009年10月28日 申请日期2008年4月25日 优先权日2008年4月25日
发明者许志扬, 黄吉志 申请人:印像科技股份有限公司