專利名稱：用于影像感測器的fbga及boc封裝結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是與一種封裝結構有關，特別是有關于一種影像感測器封裝結構，可防止微透鏡受到微粒污染。
背景技術：
封裝(package)可以包含一核心晶片(core)，并由一通用材料例如玻璃環(huán)氧樹脂(glass epoxy)包覆所形成，并且其中可以包含附加層(additional layer)疊加(laminated)于上述核心晶片之上。上述附加層即熟知的“內(nèi)建”層(build-up layer)。上述內(nèi)建層通常由介電材料以及導電材料的交替層形成。透過各種蝕刻制程，例如濕蝕刻，可以形成金屬或導電層的，上述濕蝕刻是一已知技術，在此將不進一步描述。金屬形成于孔洞中一般稱為vias，其是用于連接不同金屬層以產(chǎn)生內(nèi)連線(interconnects)。使用這些膜層以及vias可以建立一些內(nèi)連線(interconnections)。
數(shù)字影像技術已廣泛應用至射影(image shooting)儀器，例如數(shù)字相機、影像掃描器等。上述常見的互補式金氧半導體(CMOS)感測器是配置于一電路板上。上述互補式金氧半導體感測器具有一晶粒(die)固定(secured)于其中。上述鏡座(lens seat)具有一聚焦鏡(focuslens)，用于將上述影像聚焦至上述互補式影像感測器的晶粒上。透過上述透鏡，上述影像信號由上述晶粒傳送至一數(shù)字處理器中，以轉換模擬信號為數(shù)字信號。上述互補式金氧半導體感測器的晶粒對于紅外線(infrared ray)或灰塵微粒相對地敏感。若上述有害(unwanted)的微粒未自上述感測器去除，會導致上述裝置的品質(zhì)降低。為了達到上述目的，由人工去除可能會傷害上述感應晶片。通常，上述影像感測器模組是使用Chip On Board(COB)封裝型態(tài)或是無引線晶片載體(LeadlessChip CarrierLCC)的方法形成。上述COB的一缺點為良率低，其是由于封裝過程中感應區(qū)域上的微粒污染所造成。此外，上述無引線晶片載體的缺點為封裝成本較高并且良率偏低，其是由于感應區(qū)域上的微粒污染所造成。
再者，微透鏡(micro lens)為半導體上的光學元件，其是用來作為固態(tài)影像元件。微透鏡的設計以及制造最重要考量的一為光感度(photosensitivity)。微透鏡光感度降低原因之一為每一個微透鏡的區(qū)域降低至一最佳值之下。此外，SHELL CASE公司也發(fā)展晶圓級封裝(waferlevel)技術，由于制造需要兩塊玻璃板以及制程復雜，上述SHELL CASE封裝的影像感測器晶粒的成本較高。而且，由于環(huán)氧樹脂(epoxy)的磨損使得透明度不佳，可能降低其可靠度(reliability)。公告于1996年5月7日的第5,514,888號的美國專利，其中提出On-DieScreen型固態(tài)影像感測器及其制造方法，其是由Yoshikazu Sano等人申請，其教示一種用于形成電荷耦合元件(CCD)于一硅基板上的方法。其中說明可利用一微透鏡陣列使用傳統(tǒng)的微影以及熱回流(re-flow)技術制作形成于電荷耦合元件(CCD)之上。
鑒于前面所述的觀點，本發(fā)明提供一改進的封裝結構以克服上述缺點。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于影像感測器的封裝及其制造方法，上述封裝例如晶片直接封裝(COB(Chip On Board)或微小間距球陣列(FBGA，F(xiàn)ine-pitch Ball Grid Array)封裝結構，該結構于微透鏡上不會產(chǎn)生微粒污染。
本發(fā)明的另一目的在于使用玻璃基板以避免上述微透鏡受到微粒污染。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種互補式金氧半導體影像感測器封裝模組結構，上述封裝可直接清洗以去除微粒污染。
本發(fā)明提供一種微小間距球陣列封裝結構，其特征在于，包括晶粒，形成于一基板上，該晶粒具有一微透鏡區(qū)域；黏性薄膜圖案，形成于該晶粒上；透明材料，附著于該黏性薄膜圖案之上，以覆蓋該晶片上的該微透鏡區(qū)域，進而產(chǎn)生一空氣間隙于其中；第一焊墊形成于該基板之上以及第二焊墊形成于該晶粒上；導線，連接于該第一焊墊以及第二焊墊之間；封裝材料覆蓋該導線；以及導電凸塊附著于該基板的下表面上。
其中該晶粒為一影像感測器。
其中該黏性薄膜圖案為一彈性材料，其中該彈性材料包括紫外線型態(tài)或熱型態(tài)材料。
其中該透明材料包括玻璃或石英，其中該透明材料的厚度約為100微米至200微米。
其中該封裝材料包括復合物或液體復合物。
本發(fā)明一種封裝模組的COB結構，其特征在于，包括一基板；一晶粒，置于該基板之上，該晶粒具有復數(shù)個焊墊分別透過復數(shù)個連接導線連接；黏性薄膜圖案，形成于該晶粒上；一透明材料附著于該黏性薄膜圖案上以覆蓋該晶粒上的一微透鏡區(qū)域，進而產(chǎn)生一空氣間隙于其間；一透鏡座固定于該基板上，該透鏡座包含至少一透鏡置放于其中；第一焊墊，形成于該基板上，以及第二焊墊形成于該晶粒上；導線，連接于該第一焊墊以及第二焊墊之間；以及封裝材料，覆蓋上述的導線。
其中該晶粒為一影像感測器。
其中該黏性薄膜的材料為彈性材料，其中該彈性材料包括紫外線型態(tài)或是熱型態(tài)材料。
其中該透明材料包括玻璃或石英，其中該透明材料的厚度為100微米至200微米。
其中該基板包括印刷電路板。
其中該封裝材料包括復合物或液體復合物。
其中還包括一濾光器形成于該透鏡座的內(nèi)，其中該濾光器為一紅外線濾光層形成于該基板的一表面上，其中該紅外線濾光層的材料包括二氧化鈦、光觸媒。
其中該濾光器為紅外線濾光器，固定于該透鏡座中。


圖1A為本發(fā)明的包含一彈性薄膜圖案的一玻璃基板的示意圖。
圖1B為本發(fā)明的一已處理晶圓的示意圖。
圖2為本發(fā)明的晶圓與玻璃的結合的示意圖。
圖3為本發(fā)明的一互補式金氧半導體/電荷耦合元件影像感測器晶粒的示意圖。
圖4為本發(fā)明的一個別細密球型網(wǎng)陣列封裝結構的示意圖。
圖5為本發(fā)明的一個別晶片直接封裝的封裝模組結構的示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的一些實施例將詳細地敘述。然而，應該了解的是除了這些明確的敘述外，本發(fā)明可以實施在一廣泛范圍的其它實施例中，并且本發(fā)明的范圍沒有明確限制于上述實施例中，當視其后面的專利申請范圍而定。此外，不同元件的部件并未依照比例顯示。上述相關部件的尺寸是被擴大，并且無意義的部份將不顯示，以提供本發(fā)明更清楚的敘述與理解。上述結構可適應于微小間距球陣列(FBGA)以及COB型態(tài)的封裝。本發(fā)明的封裝與晶片尺寸封裝(CSP)比較，具有成本低以及制程簡單的優(yōu)勢。上述晶片尺寸封裝型態(tài)的封裝具有較高成本的問題。此外，上述微小間距球陣列封裝的資料處理速度遠比傳統(tǒng)的利用內(nèi)連接線設計的薄型小尺寸封裝(TSOP，Thin Small Outline Package)來的快。
首先參考圖1A，提供一已處理晶圓100。上述已處理晶圓100包含復數(shù)個晶粒，其具有元件形成于其中。在一例子中，上述元件包括影像感測器形成于其上。上述影像感測器包括電荷耦合元件或互補式金氧半導體感測器。一黏性薄膜圖案102形成于一基板101上，顯示如圖1B。上述黏性薄膜圖案102的材料為彈性材料，例如紫外線型態(tài)或熱型態(tài)材料。在一實施例中，上述彈性材料包括苯并環(huán)丁烷(BCB)、硅氧烷聚合物(SINR，Siloxane polymer)、環(huán)氧樹脂、聚醯亞胺(polyimides)或樹脂。此外，彈性薄膜圖案102可以由印刷、涂布或黏貼方法形成。上述基板101包括玻璃或石英。上述基板101的厚度大約自100微米至200微米。接著，上述晶圓100的晶片邊(或元件邊)連接至上述玻璃101的一彈性薄膜圖案102以暴露焊墊105，例如鋁墊，顯示于圖2中。因此，晶圓100中的影像感測器(未顯示)的一微透鏡區(qū)域104，覆蓋于上述玻璃101之下。一微透鏡通常形成于影像感測器上表面之上。上述晶粒的邊緣可以與上述彈性薄膜圖案102接觸。鋁墊105不與上述彈性薄膜圖案102接觸。上述已處理晶圓100包括一復數(shù)個影像感測器元件于感測區(qū)域中。在已知技術中，上述影像感測器包括一絕緣層形成于晶圓100上。一彩色濾光層接著形成于具有次像素區(qū)域(sub-pixel areas)的上述絕緣層之上，其適當?shù)貙示A100中的主動元件。另一層通常形成于上述彩色濾光層之上。一微透鏡可以利用熟知該項技術的技藝的一些方法來處理。適合作為微透鏡的一材料為三聚氰胺樹脂(melamine resin)以及通用酚醛清漆(novolac)基板樹脂的一混合物。接著，一光阻形成于上述玻璃101之上。然后使用傳統(tǒng)的微影技術透過曝光以及顯影步驟形成圖案103于上述光阻中。上述步驟實施于上述晶粒形成的程序而非封裝中。
一光阻形成圖案于玻璃101上，并暴露不與上述影像感測器區(qū)域或微透鏡區(qū)域104對齊的區(qū)域。然后上述玻璃101由一濕蝕刻制程蝕刻以去除位于一區(qū)域106下的光阻曝露區(qū)域的部份玻璃，結果曝露鋁墊105以及部分硅晶粒。舉例而言，上述濕蝕刻溶液為氫氟酸(HF)或氧化蝕刻緩沖液(BOE)等。然后去除光阻。上述微透鏡區(qū)域104由玻璃101保護以避免微粒污染。
參考圖3，切割上述晶圓以得到一復數(shù)個個別的互補式金氧半導體或電荷耦合元件影像感測器晶粒110。由上述個別的封裝結構，微透鏡形成于上述晶粒110的上表面上，上述分離玻璃111的邊緣與彈性薄膜圖案112相接觸。位于晶粒110邊緣的接觸墊113未與彈性薄模圖案112接觸。玻璃101透過上述彈性薄膜圖案112附著于晶粒110的上表面。一空氣間隙115產(chǎn)生于上述晶粒110與玻璃111之間以及微透鏡區(qū)域114之上。
參考圖4，其為一細密球型網(wǎng)陣列封裝。上述微小間距球陣列(FBGA)封裝的資料處理速度遠比傳統(tǒng)的利用內(nèi)連接線設計的薄型小尺寸封裝(TSOP)來的快。類似以上的敘述，一玻璃123是透過彈性薄膜圖案124附著于一晶粒121之上表面。接觸墊129形成于晶粒121之上邊以用于連接導線。上述晶粒121包括互補式金氧半導體感測器或電荷耦合元件。鋁墊129分別透過復數(shù)條焊接線125連接至一基板120的連接墊128。接著，一保護材料或封裝材料126約略覆蓋玻璃123上的外的頂端復數(shù)條連接導線125、鋁墊129以及連接墊128，以允許光通過其中。在一實施例中，保護材料126包括復合物、液體復合物，并且保護材料126可以由灌膠或黏膠方法形成。舉例而言，上述基板120包括一復數(shù)個焊接球122連接外部裝置。相同地，一微透鏡可形成于微透鏡區(qū)域127之上，并且空氣間隙產(chǎn)生于上述晶粒121以及玻璃123之間。玻璃123可以防止微透鏡受到微粒污染。使用者可以使用液體或空氣沖洗以去除玻璃123上的微粒而不傷害微透鏡。
參考圖5，其是為一個別直接晶片封裝的封裝模組。類似以上所述，玻璃132透過彈性薄膜圖案133附著于一晶粒131的上表面，并暴露鋁墊134以利于導線的連接。上述晶粒121包括互補式金氧半導體感測器或電荷耦合元件影像感測器。鋁墊134分別透過復數(shù)個連接導線136連接至一印刷電路板130的連接墊135。接著，一保護材料137約略覆蓋玻璃132上部的外的復數(shù)個連接導線136、鋁墊134以及連接墊135，以允許光透過其中。在一實施例中，保護材料137包括復合物、液體復合物，并且保護材料137可以由灌膠或黏膠方法形成。同理，一微透鏡可以形成于微透鏡區(qū)域141之上，并且一空氣間隙產(chǎn)生于上述晶粒131以及玻璃132之間。一透鏡座138是固定于印刷電路板130上以固定一透鏡140。一濾光器139，例如紅外線濾除裝置(IR CART)，固定至透鏡座138，用以濾除紅外線。在其它是實例中，上述濾光器139包括一濾光膜層，例如紅外線濾光層用以濾除紅外線，形成于玻璃132之上表面或下表面以作為一濾光器。在一實施例中，紅外線濾光層包括二氧化鈦(TiO2)、光觸媒。上述玻璃132可以防止微透鏡受到微粒污染。使用者可以使用液體或空氣以去除玻璃132上的微粒而不傷害微透鏡。
因此，根據(jù)本發(fā)明，前述封裝結構有以下優(yōu)點本發(fā)明的上述微小間距球陣列或晶片直接封裝可防止微透鏡受到微粒污染。此外，互補式金氧半導體/電荷耦合元件影像感測器封裝模組結構可以直接清洗以去除微粒污染。本發(fā)明的細密球型網(wǎng)陣列或晶片直接封裝的制程十分簡單。
雖然特殊實施例已被描述與敘述，凡熟悉此領域的技術者，在不脫離本專利精神或范圍內(nèi)，所作的更動或潤飾，均屬于本發(fā)明所揭示精神下所完成的等效改變或設計，且應包含在下述的申請專利范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種微小間距球陣列封裝結構，其特征在于，包括晶粒，形成于一基板上，該晶粒具有一微透鏡區(qū)域；黏性薄膜圖案，形成于該晶粒上；透明材料，附著于該黏性薄膜圖案之上，以覆蓋該晶片上的該微透鏡區(qū)域，進而產(chǎn)生一空氣間隙于其中；第一焊墊形成于該基板之上以及第二焊墊形成于該晶粒上；導線，連接于該第一焊墊以及第二焊墊之間；封裝材料覆蓋該導線；以及導電凸塊附著于該基板的下表面上。
2.如權利要求1所述的微小間距球陣列封裝結構，其特征在于，其中該晶粒為一影像感測器。
3.如權利要求1所述的微小間距球陣列封裝結構，其特征在于，其中該黏性薄膜圖案為一彈性材料，其中該彈性材料包括紫外線型態(tài)或熱型態(tài)材料。
4.如權利要求1所述的微小間距球陣列封裝結構，其特征在于，其中該透明材料包括玻璃或石英，其中該透明材料的厚度約為100微米至200微米。
5.如權利要求1所述的微小間距球陣列封裝結構，其特征在于，其中該封裝材料包括復合物或液體復合物。
6.一種封裝模組的COB結構，其特征在于，包括一基板；一晶粒，置于該基板之上，該晶粒具有復數(shù)個焊墊分別透過復數(shù)個連接導線連接；黏性薄膜圖案，形成于該晶粒上；一透明材料附著于該黏性薄膜圖案上以覆蓋該晶粒上的一微透鏡區(qū)域，進而產(chǎn)生一空氣間隙于其間；一透鏡座固定于該基板上，該透鏡座包含至少一透鏡置放于其中；第一焊墊，形成于該基板上，以及第二焊墊形成于該晶粒上；導線，連接于該第一焊墊以及第二焊墊之間；以及封裝材料，覆蓋上述的導線。
7.如權利要求6所述的封裝模組的COB結構，其特征在于，其中該晶粒為一影像感測器。
8.如權利要求6所述的封裝模組的COB結構，其特征在于，其中該黏性薄膜的材料為彈性材料，其中該彈性材料包括紫外線型態(tài)或是熱型態(tài)材料。
9.如權利要求6所述的封裝模組的COB結構，其特征在于，其中該透明材料包括玻璃或石英，其中該透明材料的厚度為100微米至200微米。
10.如權利要求6所述的封裝模組的COB結構，其特征在于，其中該基板包括印刷電路板。
11.如權利要求6所述的封裝模組的COB結構，其特征在于，其中該封裝材料包括復合物或液體復合物。
12.如權利要求6所述的封裝模組的COB結構，其特征在于，其中還包括一濾光器形成于該透鏡座的內(nèi)，其中該濾光器為一紅外線濾光層形成于該基板的一表面上，其中該紅外線濾光層的材料包括二氧化鈦、光觸媒。
13.如權利要求6所述的封裝模組的COB結構，其特征在于，其中該濾光器為紅外線濾光器，固定于該透鏡座中。
全文摘要
一種封裝結構包括一晶粒配置于印刷電路板上，一玻璃基板黏著于一黏性薄膜圖案上以形成一空氣間隙區(qū)域于上述玻璃基板以及上述晶片之間，微透鏡是配置于上述晶片之上，一透鏡座是固定于印刷電路板上。上述玻璃基板可以防止上述微透鏡受到微粒污染。
文檔編號H04N5/335GK1801493SQ20051006385
公開日2006年7月12日 申請日期2005年4月7日 優(yōu)先權日2005年1月5日
發(fā)明者楊文焜, 楊錦成, 孫文彬, 張瑞賢, 余俊輝, 袁禧霙 申請人:育霈科技股份有限公司