基于倒装图像传感器芯片的封装结构和封装方法
【专利摘要】本发明提供一种基于倒装图像传感器芯片的封装结构，包括一基板，所述基板上开有一透窗，在基板的正面和背面均设有布线结构且相互电连接；倒置的图像传感器芯片通过倒装焊方式贴装在基板的背面，且图像传感器芯片的传感面朝向透窗；图像传感器芯片与所在面上的布线结构电连接；玻璃固定在基板的正面且完全覆盖住透窗；热沉通过散热胶粘接在图像传感器芯片的背面；无源器件和图像传感器驱动芯片贴装在基板正面透窗以外的部位，并与正面的布线结构电连接；基板背面布线结构所在区域植有BGA焊球，BGA焊球电连接布线结构。本发明有利于提高组装精度，且该封装结构具有更好的抗振动性和可靠性，散热性亦佳。
【专利说明】基于倒装图像传感器芯片的封装结构和封装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种封装技术，尤其是一种基于倒装图像传感器芯片的封装结构和封装方法。
【背景技术】
[0002]目前传统的CIS(图像传感器)封装通常采用引线键合的方式进行封装，存在有一些问题，比如形成的CIS封装结构的散热性能比较差，影响了 CIS芯片的成像性能，另外传统的CIS封装过程中面临的工艺比较繁琐。而且由于引线键合方式封装时，CIS芯片背后贴片胶的厚度控制问题以及在贴装用于保护Cis芯片的玻璃片时的偏差，CIS芯片组装过程中CIS芯片的传感区面于玻璃面之间的平行度精度不佳。并且引线键合方式中的打线影响了封装结构整体上的抗振动性。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于倒装图像传感器芯片的封装结构及相应的封装方法，有效解决了散热问题和CIS芯片组装过程中精度不佳的问题，并且相对于引线键合方式具有更好的抗振动性，能够提高封装结构的可靠性。本发明采用的技术方案是:
一种基于倒装图像传感器芯片的封装结构，包括一基板，所述基板上开有一透窗，在基板的正面和背面均设有布线结构且相互电连接；倒置的图像传感器芯片贴装在基板的背面，且图像传感器芯片的传感面朝向透窗；图像传感器芯片与所在面上的布线结构电连接；玻璃固定在基板的正面且完全覆盖住透窗；热沉固定在图像传感器芯片的背面；无源器件和图像传感器驱动芯片贴装在基板正面透窗以外的部位，并与正面的布线结构电连接；基板背面布线结构所在区域植有BGA焊球，BGA焊球电连接布线结构。
[0004]优选地，所述图像传感器芯片通过倒装焊方式贴装在基板的背面。
[0005]进一步地，图像传感器芯片的焊接部与基板之间填充有底填料。
[0006]进一步地，所述热沉通过散热胶粘接在图像传感器芯片的背面。
[0007]进一步地，所述无源器件通过表面贴装工艺贴装在基板的正面并与正面的布线结构电连接。
[0008]进一步地，所述图像传感器驱动芯片通过倒装焊方式贴装在基板的正面并与正面的布线结构电连接。
[0009]更进一步地，所述图像传感器驱动芯片的底部填充有底填料。
[0010]所述基板可采用有机基板或陶瓷基板。
[0011]本发明还提供了一种基于倒装图像传感器芯片的封装方法，包括下述步骤: 步骤一.提供基板，在所述基板上开一透窗，在透窗以外的基板的正面和反面均布设
布线结构且相互电连接；
步骤二.将倒置的图像传感器芯片通过倒装焊方式贴装在基板的背面，使得图像传感器芯片的传感面朝向透窗；并使得图像传感器芯片与所在面上的布线结构通过倒装焊的焊球电连接；
步骤三.在图像传感器芯片的焊接部与基板之间填充底填料；
步骤四.将玻璃安装在基板的正面且完全覆盖住透窗；
步骤五.在基板正面透窗以外的部位贴装无源器件和图像传感器驱动芯片；使得无源器件和图像传感器驱动芯片与基板正面的布线结构电连接；
步骤六.通过植球工艺在基板背面布线结构所在区域植BGA焊球，BGA焊球电连接布线结构；
步骤七.将热沉通过散热胶粘接在图像传感器芯片的背面；基于倒装图像传感器芯片的封装结构形成。
[0012]进一步地，所述步骤五中，无源器件通过表面贴装工艺贴装在基板的正面并与正面的布线结构电连接；
图像传感器驱动芯片采用倒装焊方式贴装在基板的正面并与正面的布线结构电连接；在图像传感器驱动芯片的底部填充底填料。
[0013]本发明的优点如下:
I)采用了精度更好的倒装焊工艺进行图像传感器芯片的微组装，更好的控制图像传感器芯片的在组装过程中的组装精度。
[0014]2)封装结构具有更好的抗振动性和可靠性。
[0015]3)热沉固定在图像传感器芯片背面且裸露在封装结构外，非常利于散热。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为基板及透窗示意图。
[0017]图2为贴装图像传感器芯片示意图。
[0018]图3为图像传感器芯片底填不意图。
[0019]图4为安装玻璃示意图。
[0020]图5为贴装无源器件和图像传感器驱动芯片示意图。
[0021]图6为植BGA球示意图。
[0022]图7为图像传感器芯片背面粘接热沉示意图。
[0023]图8为传感器封装结构与测试板连接示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0025]如图1?图7所示:一种基于倒装图像传感器芯片的封装结构，包括一基板1，所述基板I上开有一透窗3，在基板I的正面和背面均设有布线结构2且相互电连接；倒置的图像传感器芯片4贴装在基板I的背面，且图像传感器芯片4的传感面朝向透窗3 ;图像传感器芯片4与所在面上的布线结构2电连接；玻璃5固定在基板I的正面且完全覆盖住透窗3 ;热沉10通过散热胶11粘接在图像传感器芯片4的背面；无源器件7和图像传感器驱动芯片8贴装在基板I正面透窗3以外的部位，并与正面的布线结构2电连接；基板I背面布线结构2所在区域植有BGA焊球9，BGA焊球9电连接布线结构2。[0026]图像传感器芯片4优选通过倒装焊方式贴装在基板I的背面。还可以进一步在图像传感器芯片4的焊接部与基板I之间填充底填料6。
[0027]所述无源器件7可以通过表面贴装工艺(SMT)贴装在基板I的正面并与正面的布线结构2电连接。
[0028]所述图像传感器驱动芯片8可以通过倒装焊方式贴装在基板I的正面并与正面的布线结构2电连接。进一步地，所述图像传感器驱动芯片8的底部填充有底填料6。
[0029]下面详细介绍基于倒装图像传感器芯片的封装方法，具体包括下述步骤:
步骤一.如图1所示，提供基板1，在所述基板I上开一透窗3，在透窗3以外的基板I
的正面和反面均布设布线结构2且相互电连接；
基板I可以采用有机基板或者陶瓷基板。透窗3可以使得后续步骤中贴装好了图像传感器芯片4以后，图像传感器芯片4的传感面可以获得外界信息。布设布线结构2可采用现有技术中的方法，基板每一面上的布线结构2可以是一层或两层以上。布线结构2分布在透窗3以外的部位。可以在基板I上打导通孔，并在导通孔内填充金属导电材料来使得基板I正面和背面的布线结构2电连接。另外基板I的布线结构2所在区域设计有有利于组装芯片和无源器件的焊盘。
[0030]步骤二.如图2所示，将倒置的图像传感器芯片4通过倒装焊方式贴装在基板I的背面，使得图像传感器芯片4的传感面朝向透窗3 ;并使得图像传感器芯片4与所在面上的布线结构2通过倒装焊的焊球电连接；
在此步骤中，通过倒装焊方式将图像传感器芯片4贴装在基板I的背面，图像传感器芯片4的焊接部通过倒装焊的焊球与基板I背面透窗3之外部位的焊盘连接，进而电连接布线结构2 ;倒装焊时的焊球能够很好地保持整个图像传感器芯片4与基板平面之间的平行度，这主要是因为焊球在焊盘上进行焊接的过程中焊球经过回流工艺后整个面上的焊球的高度一致性比较高，从而可以控制图像传感器芯片4的传感面与基板平面之间的平行度。因此图像传感器芯片4的组装精度更高。
[0031]步骤三.如图3所示，在图像传感器芯片4的焊接部与基板I之间填充底填料6 ； 底填料6可以对图像传感器芯片4的焊接区域起到保护和进一步的固定作用。
[0032]步骤四.如图4所示，将玻璃5安装在基板I的正面且完全覆盖住透窗3 ；
可以在基板I正面开槽以固定玻璃5。玻璃5能够对图像传感器芯片4的传感面进行保护，避免在后面工艺过程中对传感面的污染。并且安装了玻璃5后，在图像传感器的实际使用中，也可以避免对图像传感器芯片4的传感面造成污染或损坏。
[0033]应用倒装方式贴装图像传感器芯片能够提高贴装玻璃后玻璃与图像传感器芯片之间的平行度，提高图像传感器性能。
[0034]步骤五.如图5所示，在基板I正面透窗3以外的部位贴装无源器件7和图像传感器驱动芯片8 ;使得无源器件7和图像传感器驱动芯片8与基板正面的布线结构2电连接;
其中，无源器件7可以通过表面贴装工艺(SMT)贴装在基板I的正面并与正面的布线结构2电连接。SMT工艺可以使得无源器件7的安装比较牢固且组装地比较紧凑。
[0035]图像传感器驱动芯片8可采用倒装焊方式贴装在基板I的正面并与正面的布线结构2电连接。图像传感器驱动芯片8采用倒装焊方式时，可进一步在图像传感器驱动芯片8的底部填充底填料6。
[0036]步骤六.如图6所示，通过植球工艺在基板I背面布线结构2所在区域植BGA焊球9，BGA焊球9电连接布线结构2 ；
步骤七.如图7所示，将热沉10通过散热胶11粘接在图像传感器芯片4的背面；基于倒装图像传感器芯片的封装结构形成。
[0037]散热胶11可采用TIM导热胶，有利于热传导。热沉10可采用金属材料或者其它高导热性能的材料。热沉10裸露在封装结构之外，形成比较好的散热通路，非常利于散热。
[0038]最后，若需要对该封装结构进行测试，则可以如图8所示，将该封装结构直接通过BGA焊球安装到测试板上。测试板上可以开一个空腔，以容纳热沉10。
【权利要求】
1.一种基于倒装图像传感器芯片的封装结构，包括一基板(1)，其特征在于:所述基板(I)上开有一透窗(3)，在基板(I)的正面和背面均设有布线结构(2)且相互电连接； 倒置的图像传感器芯片(4)贴装在基板(I)的背面，且图像传感器芯片(4)的传感面朝向透窗(3);图像传感器芯片(4)与所在面上的布线结构(2)电连接； 玻璃(5)固定在基板(I)的正面且完全覆盖住透窗(3)； 热沉(10)固定在图像传感器芯片(4)的背面； 无源器件(7)和图像传感器驱动芯片(8)贴装在基板(I)正面透窗(3)以外的部位，并与正面的布线结构(2)电连接； 基板(I)背面布线结构(2)所在区域植有BGA焊球(9)，BGA焊球(9)电连接布线结构⑵。
2.如权利要求1所述的基于倒装图像传感器芯片的封装结构，其特征在于:所述图像传感器芯片(4)通过倒装焊方式贴装在基板(I)的背面。
3.如权利要求2所述的基于倒装图像传感器芯片的封装结构，其特征在于:图像传感器芯片(4)的焊接部与基板(I)之间填充有底填料(6)。
4.如权利要求3所述的基于倒装图像传感器芯片的封装结构，其特征在于:所述热沉(10)通过散热胶(11)粘接在图像传感器芯片⑷的背面。
5.如权利要求1~4中任一项所述的基于倒装图像传感器芯片的封装结构，其特征在于:所述无源器件(7)通过表面贴装工艺贴装在基板(I)的正面并与正面的布线结构(2)电连接。
6.如权利要求1~4中任一项所述的基于倒装图像传感器芯片的封装结构，其特征在于:所述图像传感器驱动芯片(8)通过倒装焊方式贴装在基板(I)的正面并与正面的布线结构⑵电连接。
7.如权利要求6所述的基于倒装图像传感器芯片的封装结构，其特征在于:所述图像传感器驱动芯片(8)的底部填充有底填料(6)。
8.如权利要求1~4中任一项所述的基于倒装图像传感器芯片的封装结构，其特征在于:所述基板(I)为有机基板或陶瓷基板。
9.一种基于倒装图像传感器芯片的封装方法，其特征在于，包括下述步骤: 步骤一.提供基板(I)，在所述基板(I)上开一透窗(3)，在透窗(3)以外的基板(I)的正面和反面均布设布线结构(2)且相互电连接； 步骤二.将倒置的图像传感器芯片(4)通过倒装焊方式贴装在基板(I)的背面，使得图像传感器芯片(4)的传感面朝向透窗(3);并使得图像传感器芯片(4)与所在面上的布线结构(2)通过倒装焊的焊球电连接； 步骤三.在图像传感器芯片(4)的焊接部与基板(I)之间填充底填料(6)； 步骤四.将玻璃(5)安装在基板(I)的正面且完全覆盖住透窗(3)； 步骤五.在基板⑴正面透窗⑶以外的部位贴装无源器件(7)和图像传感器驱动芯片(8);使得无源器件(7)和图像传感器驱动芯片(8)与基板正面的布线结构(2)电连接；步骤六.通过植球工艺在基板(I)背面布线结构(2)所在区域植BGA焊球(9)，BGA焊球(9)电连接布线结构⑵； 步骤七.将热沉(10)通过散热胶(11)粘接在图像传感器芯片(4)的背面；基于倒装图像传感器芯片的封装结构形成。
10.如权利要求9所述的基于倒装图像传感器芯片的封装方法，其特征在于: 所述步骤五中，无源器件(7)通过表面贴装工艺贴装在基板(I)的正面并与正面的布线结构⑵电连接； 图像传感器驱动芯片(8)采用倒装焊方式贴装在基板(I)的正面并与正面的布线结构(2)电连接；在图像传感器驱动芯片⑶的底部填充底填料(6)。
【文档编号】H01L27/146GK103579277SQ201310563870
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2013年11月14日
【发明者】郭学平, 宋见 申请人:华进半导体封装先导技术研发中心有限公司