[发明专利]用于CMOS图像传感器的内插板封装及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子器件的封装，更具体地说涉及光学半导体器件的封装。

背景技术

半导体器件的趋势是更小的集成电路（IC）器件（也称作芯片）、以更小的封装体封装（其保护芯片而同时提供片外信号连接性）。一个实例是图像传感器，其是包括将入射光变换成电信号的光电检测器（其准确地反映具有良好空间分辨率的入射光的强度和颜色信息）的IC器件。

在图像传感器的晶片级封装方案的开发后面存在不同的驱动力。例如，降低的形状因数（即增加的密度，用来实现最高容量/体积比）克服了空间限制并且能够实现更小的相机模块方案。可以以更短的互连长度来实现增加的电性能，这可以改善电性能并且因此改善器件速度，并且这大大减小了芯片功耗。异构集成允许集成不同的功能层（例如高分辨率和低分辨率图像传感器的集成、具有其处理器的图像传感器的集成等）。可以通过仅封装那些已知良好的芯片（即仅封装已知良好的管芯－KGD）来实现每单元封装的成本减少。

 目前，板上芯片（COB—其中裸片被直接安装在印刷电路板上）和谢尔卡斯（Shellcase）晶片级CSP（其中晶片被层叠在两个玻璃薄片之间）是用来构造图像传感器模块（例如用于移动器件照相机、光学鼠标等）的主流的封装和装配工艺。然而，随着使用较高像素图像传感器，由于针对封装8和12英寸图像传感器晶片的投资支出、装配限制、尺寸限制（该要求是对于较低剖面器件的）以及产率问题，COB和Shellcase WLCSP装配变得愈加困难。例如，Shellcase WLCSP技术包括在晶片被单体化成独立的封装芯片之前在晶片上封装图像传感器，意味着来自每个晶片的有缺陷的那些芯片在它们可被测试之前仍然被封装（其抬高了成本）。另外，标准WLP封装是扇入封装，其中芯片面积等于封装面积，因此限制了I/O连接的数目。最后，标准WLP封装是裸管芯封装，其在测试处理、组装和SMT过程中可能是复杂的。

 存在对用于诸如已经被单体化和测试的图像传感器的芯片的改进的封装和封装技术的需要，并且其提供节省成本和可靠的低剖面封装解决方案（即提供必要的机械支持和电连接性）。

发明内容

在本发明的一个方面中，图像传感器封装包括装卸器组件、传感器芯片和基板组件。装卸器组件包括具有相对的第一和第二表面的晶体装卸器和形成到第一表面中的腔体，和均通过所述晶体装卸器从第一表面延伸到第二表面的多个导电元件。传感器芯片设置在腔体中并且包括具有前和后相对表面的基板、形成在前表面处的多个光电检测器、和形成在前表面处、电耦合到光电检测器的多个接触焊盘。基板组件包括：基板，所述基板具有相对的顶和底表面并且对至少一个范围的光波长是光学透明的；和形成在底表面上的多个导电迹线。基板被设置在腔体上并且被结合到晶体装卸器和传感器芯片使得接触焊盘中的每一个电连接到导电迹线中的至少一个，并且所述导电迹线中的每一个电连接到导电元件中的至少一个。

本发明的另一方面是封装传感器芯片的方法，所述传感器芯片包括具有前和后相对表面的基板、形成在前表面处的多个光电检测器、和形成在前表面处、电耦合到光电检测器的多个接触焊盘。所述方法包括：提供具有相对的第一和第二表面的晶体装卸器；将腔体形成到第一表面中；形成均通过所述晶体装卸器从第一表面延伸到第二表面的多个导电元件；提供具有相对的顶和底表面的基板，其中基板对至少一个范围的光波长是光学透明的；在底表面上形成多个导电迹线；将传感器芯片插入腔体中；将基板结合到晶体装卸器和传感器芯片使得基板被设置在腔体上，并且接触焊盘中的每一个被电连接到所述导电迹线中的至少一个并且导电迹线中的每一个被电连接到导电元件中的至少一个。

在本发明的另一方面中，形成多个图像传感器封装的方法包括：提供具有相对的第一和第二表面的晶体装卸器；将多个腔体形成到第一表面中；形成均通过所述晶体装卸器从第一表面延伸到第二表面的多个导电元件；提供具有相对的顶和底表面的基板，其中基板对至少一个范围的光波长是光学透明的；在底表面上形成多个导电迹线；提供多个传感器芯片（其中传感器芯片中的每一个包括具有前和后相对表面的基板、形成在前表面处的多个光电检测器、和形成在前表面处、电耦合到光电检测器的多个接触焊盘）；将传感器芯片插入腔体中；将基板结合到晶体装卸器和传感器芯片使得基板被设置在腔体上，并且接触焊盘中的每一个被电连接到所述导电迹线中的至少一个并且导电迹线中的每一个被电连接到导电元件中的至少一个；以及切割晶体装卸器和基板以形成分开的封装，所述分开的封装均包括腔体中的一个和传感器芯片中的一个。