用于影像感测器的FBGA及BOC封装结构.pdf

一种封装结构包括一晶粒配置于印刷电路板上，一玻璃基板黏著于一黏性薄膜图案上以形成一空气间隙区域于上述玻璃基板以及上述晶片之间，微透镜是配置于上述晶片之上，一透镜座是固定于印刷电路板上。上述玻璃基板可以防止上述微透镜受到微粒污染。

1.  一种微小间距球阵列封装结构，其特征在于，包括：
晶粒，形成于一基板上，该晶粒具有一微透镜区域；
黏性薄膜图案，形成于该晶粒上；
透明材料，附著于该黏性薄膜图案之上，以覆盖该晶片上的该微透镜区域，进而产生一空气间隙于其中；
第一焊垫形成于该基板之上以及第二焊垫形成于该晶粒上；
导线，连接于该第一焊垫以及第二焊垫之间；
封装材料覆盖该导线；以及
导电凸块附著于该基板的下表面上。

2.  如权利要求1所述的微小间距球阵列封装结构，其特征在于，其中该晶粒为一影像感测器。

3.  如权利要求1所述的微小间距球阵列封装结构，其特征在于，其中该黏性薄膜图案为一弹性材料，其中该弹性材料包括紫外线型态或热型态材料。

4.  如权利要求1所述的微小间距球阵列封装结构，其特征在于，其中该透明材料包括玻璃或石英，其中该透明材料的厚度约为100微米至200微米。

5.  如权利要求1所述的微小间距球阵列封装结构，其特征在于，其中该封装材料包括复合物或液体复合物。

6.  一种封装模组的COB结构，其特征在于，包括：
一基板；
一晶粒，置于该基板之上，该晶粒具有复数个焊垫分别透过复数个连接导线连接；
黏性薄膜图案，形成于该晶粒上；
一透明材料附著于该黏性薄膜图案上以覆盖该晶粒上的一微透镜区域，进而产生一空气间隙于其间；
一透镜座固定于该基板上，该透镜座包含至少一透镜置放于其中；
第一焊垫，形成于该基板上，以及第二焊垫形成于该晶粒上；
导线，连接于该第一焊垫以及第二焊垫之间；以及
封装材料，覆盖上述的导线。

7.  如权利要求6所述的封装模组的COB结构，其特征在于，其中该晶粒为一影像感测器。

8.  如权利要求6所述的封装模组的COB结构，其特征在于，其中该黏性薄膜的材料为弹性材料，其中该弹性材料包括紫外线型态或是热型态材料。

9.  如权利要求6所述的封装模组的COB结构，其特征在于，其中该透明材料包括玻璃或石英，其中该透明材料的厚度为100微米至200微米。

10.  如权利要求6所述的封装模组的COB结构，其特征在于，其中该基板包括印刷电路板。

11.  如权利要求6所述的封装模组的COB结构，其特征在于，其中该封装材料包括复合物或液体复合物。

12.  如权利要求6所述的封装模组的COB结构，其特征在于，其中还包括一滤光器形成于该透镜座的内，其中该滤光器为一红外线滤光层形成于该基板的一表面上，其中该红外线滤光层的材料包括二氧化钛、光触媒。

13.  如权利要求6所述的封装模组的COB结构，其特征在于，其中该滤光器为红外线滤光器，固定于该透镜座中。

用于影像感测器的FBGA及BOC封装结构
技术领域
本发明是与一种封装结构有关，特别是有关于一种影像感测器封装结构，可防止微透镜受到微粒污染。
背景技术
封装(package)可以包含一核心晶片(core)，并由一通用材料例如玻璃环氧树脂(glass epoxy)包覆所形成，并且其中可以包含附加层(additional layer)叠加(laminated)于上述核心晶片之上。上述附加层即熟知的“内建”层(build-up layer)。上述内建层通常由介电材料以及导电材料的交替层形成。透过各种蚀刻制程，例如湿蚀刻，可以形成金属或导电层的，上述湿蚀刻是一已知技术，在此将不进一步描述。金属形成于孔洞中一般称为vias，其是用于连接不同金属层以产生内连线(interconnects)。使用这些膜层以及vias可以建立一些内连线(interconnections)。
数字影像技术已广泛应用至射影(image shooting)仪器，例如数字相机、影像扫描器等。上述常见的互补式金氧半导体(CMOS)感测器是配置于一电路板上。上述互补式金氧半导体感测器具有一晶粒(die)固定(secured)于其中。上述镜座(lens seat)具有一聚焦镜(focuslens)，用于将上述影像聚焦至上述互补式影像感测器的晶粒上。透过上述透镜，上述影像信号由上述晶粒传送至一数字处理器中，以转换模拟信号为数字信号。上述互补式金氧半导体感测器的晶粒对于红外线(infrared ray)或灰尘微粒相对地敏感。若上述有害(unwanted)的微粒未自上述感测器去除，会导致上述装置的品质降低。为了达到上述目的，由人工去除可能会伤害上述感应晶片。通常，上述影像感测器模组是使用Chip On Board(COB)封装型态或是无引线晶片载体(LeadlessChip Carrier：LCC)的方法形成。上述COB的一缺点为良率低，其是由于封装过程中感应区域上的微粒污染所造成。此外，上述无引线晶片载体的缺点为封装成本较高并且良率偏低，其是由于感应区域上的微粒污染所造成。
再者，微透镜(micro lens)为半导体上的光学元件，其是用来作为固态影像元件。微透镜的设计以及制造最重要考量的一为光感度(photosensitivity)。微透镜光感度降低原因之一为每一个微透镜的区域降低至一最佳值之下。此外，SHELL CASE公司也发展晶圆级封装(waferlevel)技术，由于制造需要两块玻璃板以及制程复杂，上述SHELL CASE封装的影像感测器晶粒的成本较高。而且，由于环氧树脂(epoxy)的磨损使得透明度不佳，可能降低其可靠度(reliability)。公告于1996年5月7日的第5,514,888号的美国专利，其中提出On-DieScreen型固态影像感测器及其制造方法，其是由Yoshikazu Sano等人申请，其教示一种用于形成电荷耦合元件(CCD)于一硅基板上的方法。其中说明可利用一微透镜阵列使用传统的微影以及热回流(re-flow)技术制作形成于电荷耦合元件(CCD)之上。
鉴于前面所述的观点，本发明提供一改进的封装结构以克服上述缺点。
发明内容：
因此，本发明的主要目的在于提供一种用于影像感测器的封装及其制造方法，上述封装例如晶片直接封装(COB(Chip On Board)或微小间距球阵列(FBGA，Fine-pitch Ball Grid Array)封装结构，该结构于微透镜上不会产生微粒污染。
本发明的另一目的在于使用玻璃基板以避免上述微透镜受到微粒污染。
本发明的又一目的在于提供一种互补式金氧半导体影像感测器封装模组结构，上述封装可直接清洗以去除微粒污染。
本发明提供一种微小间距球阵列封装结构，其特征在于，包括：
晶粒，形成于一基板上，该晶粒具有一微透镜区域；
黏性薄膜图案，形成于该晶粒上；
透明材料，附著于该黏性薄膜图案之上，以覆盖该晶片上的该微透镜区域，进而产生一空气间隙于其中；
第一焊垫形成于该基板之上以及第二焊垫形成于该晶粒上；
导线，连接于该第一焊垫以及第二焊垫之间；
封装材料覆盖该导线；以及
导电凸块附著于该基板的下表面上。
其中该晶粒为一影像感测器。
其中该黏性薄膜图案为一弹性材料，其中该弹性材料包括紫外线型态或热型态材料。
其中该透明材料包括玻璃或石英，其中该透明材料的厚度约为100微米至200微米。
其中该封装材料包括复合物或液体复合物。
本发明一种封装模组的COB结构，其特征在于，包括：
一基板；
一晶粒，置于该基板之上，该晶粒具有复数个焊垫分别透过复数个连接导线连接；
黏性薄膜图案，形成于该晶粒上；
一透明材料附著于该黏性薄膜图案上以覆盖该晶粒上的一微透镜区域，进而产生一空气间隙于其间；
一透镜座固定于该基板上，该透镜座包含至少一透镜置放于其中；
第一焊垫，形成于该基板上，以及第二焊垫形成于该晶粒上；
导线，连接于该第一焊垫以及第二焊垫之间；以及
封装材料，覆盖上述的导线。
其中该晶粒为一影像感测器。
其中该黏性薄膜的材料为弹性材料，其中该弹性材料包括紫外线型态或是热型态材料。
其中该透明材料包括玻璃或石英，其中该透明材料的厚度为100微米至200微米。
其中该基板包括印刷电路板。
其中该封装材料包括复合物或液体复合物。
其中还包括一滤光器形成于该透镜座的内，其中该滤光器为一红外线滤光层形成于该基板的一表面上，其中该红外线滤光层的材料包括二氧化钛、光触媒。
其中该滤光器为红外线滤光器，固定于该透镜座中。
附图说明
图1A为本发明的包含一弹性薄膜图案的一玻璃基板的示意图。
图1B为本发明的一已处理晶圆的示意图。
图2为本发明的晶圆与玻璃的结合的示意图。
图3为本发明的一互补式金氧半导体/电荷耦合元件影像感测器晶粒的示意图。
图4为本发明的一个别细密球型网阵列封装结构的示意图。
图5为本发明的一个别晶片直接封装的封装模组结构的示意图。
具体实施方式
本发明的一些实施例将详细地叙述。然而，应该了解的是除了这些明确的叙述外，本发明可以实施在一广泛范围的其它实施例中，并且本发明的范围没有明确限制于上述实施例中，当视其后面的专利申请范围而定。此外，不同元件的部件并未依照比例显示。上述相关部件的尺寸是被扩大，并且无意义的部份将不显示，以提供本发明更清楚的叙述与理解。上述结构可适应于微小间距球阵列(FBGA)以及COB型态的封装。本发明的封装与晶片尺寸封装(CSP)比较，具有成本低以及制程简单的优势。上述晶片尺寸封装型态的封装具有较高成本的问题。此外，上述微小间距球阵列封装的资料处理速度远比传统地利用内连接线设计的薄型小尺寸封装(TSOP，Thin Small Outline Package)来的快。
首先参考图1A，提供一已处理晶圆100。上述已处理晶圆100包含复数个晶粒，其具有元件形成于其中。在一例子中，上述元件包括影像感测器形成于其上。上述影像感测器包括电荷耦合元件或互补式金氧半导体感测器。一黏性薄膜图案102形成于一基板101上，显示如图1B。上述黏性薄膜图案102的材料为弹性材料，例如紫外线型态或热型态材料。在一实施例中，上述弹性材料包括苯并环丁烷(BCB)、硅氧烷聚合物(SINR，Siloxane polymer)、环氧树脂、聚醯亚胺(polyimides)或树脂。此外，弹性薄膜图案102可以由印刷、涂布或黏贴方法形成。上述基板101包括玻璃或石英。上述基板101的厚度大约自100微米至200微米。接着，上述晶圆100的晶片边(或元件边)连接至上述玻璃101的一弹性薄膜图案102以暴露焊垫105，例如铝垫，显示于图2中。因此，晶圆100中的影像感测器(未显示)的一微透镜区域104，覆盖于上述玻璃101之下。一微透镜通常形成于影像感测器上表面之上。上述晶粒的边缘可以与上述弹性薄膜图案102接触。铝垫105不与上述弹性薄膜图案102接触。上述已处理晶圆100包括一复数个影像感测器元件于感测区域中。在已知技术中，上述影像感测器包括一绝缘层形成于晶圆100上。一彩色滤光层接着形成于具有次像素区域(sub-pixel areas)的上述绝缘层之上，其适当地对准晶圆100中的主动元件。另一层通常形成于上述彩色滤光层之上。一微透镜可以利用熟知该项技术的技艺的一些方法来处理。适合作为微透镜的一材料为三聚氰胺树脂(melamine resin)以及通用酚醛清漆(novolac)基板树脂的一混合物。接着，一光阻形成于上述玻璃101之上。然后使用传统的微影技术透过曝光以及显影步骤形成图案103于上述光阻中。上述步骤实施于上述晶粒形成的程序而非封装中。
一光阻形成图案于玻璃101上，并暴露不与上述影像感测器区域或微透镜区域104对齐的区域。然后上述玻璃101由一湿蚀刻制程蚀刻以去除位于一区域106下的光阻曝露区域的部份玻璃，结果曝露铝垫105以及部分硅晶粒。举例而言，上述湿蚀刻溶液为氢氟酸(HF)或氧化蚀刻缓冲液(BOE)等。然后去除光阻。上述微透镜区域104由玻璃101保护以避免微粒污染。
参考图3，切割上述晶圆以得到一复数个个别的互补式金氧半导体或电荷耦合元件影像感测器晶粒110。由上述个别的封装结构，微透镜形成于上述晶粒110的上表面上，上述分离玻璃111的边缘与弹性薄膜图案112相接触。位于晶粒110边缘的接触垫113未与弹性薄模图案112接触。玻璃101透过上述弹性薄膜图案112附著于晶粒110的上表面。一空气间隙115产生于上述晶粒110与玻璃111之间以及微透镜区域114之上。
参考图4，其为一细密球型网阵列封装。上述微小间距球阵列(FBGA)封装的资料处理速度远比传统的利用内连接线设计的薄型小尺寸封装(TSOP)来的快。类似以上的叙述，一玻璃123是透过弹性薄膜图案124附著于一晶粒121之上表面。接触垫129形成于晶粒121之上边以用于连接导线。上述晶粒121包括互补式金氧半导体感测器或电荷耦合元件。铝垫129分别透过复数条焊接线125连接至一基板120的连接垫128。接着，一保护材料或封装材料126约略覆盖玻璃123上的外的顶端复数条连接导线125、铝垫129以及连接垫128，以允许光通过其中。在一实施例中，保护材料126包括复合物、液体复合物，并且保护材料126可以由灌胶或黏胶方法形成。举例而言，上述基板120包括一复数个焊接球122连接外部装置。相同地，一微透镜可形成于微透镜区域127之上，并且空气间隙产生于上述晶粒121以及玻璃123之间。玻璃123可以防止微透镜受到微粒污染。使用者可以使用液体或空气冲洗以去除玻璃123上的微粒而不伤害微透镜。
参考图5，其是为一个别直接晶片封装的封装模组。类似以上所述，玻璃132透过弹性薄膜图案133附著于一晶粒131的上表面，并暴露铝垫134以利于导线的连接。上述晶粒121包括互补式金氧半导体感测器或电荷耦合元件影像感测器。铝垫134分别透过复数个连接导线136连接至一印刷电路板130的连接垫135。接着，一保护材料137约略覆盖玻璃132上部的外的复数个连接导线136、铝垫134以及连接垫135，以允许光透过其中。在一实施例中，保护材料137包括复合物、液体复合物，并且保护材料137可以由灌胶或黏胶方法形成。同理，一微透镜可以形成于微透镜区域141之上，并且一空气间隙产生于上述晶粒131以及玻璃132之间。一透镜座138是固定于印刷电路板130上以固定一透镜140。一滤光器139，例如红外线滤除装置(IR CART)，固定至透镜座138，用以滤除红外线。在其它是实例中，上述滤光器139包括一滤光膜层，例如红外线滤光层用以滤除红外线，形成于玻璃132之上表面或下表面以作为一滤光器。在一实施例中，红外线滤光层包括二氧化钛(TiO₂)、光触媒。上述玻璃132可以防止微透镜受到微粒污染。使用者可以使用液体或空气以去除玻璃132上的微粒而不伤害微透镜。
因此，根据本发明，前述封装结构有以下优点：本发明的上述微小间距球阵列或晶片直接封装可防止微透镜受到微粒污染。此外，互补式金氧半导体/电荷耦合元件影像感测器封装模组结构可以直接清洗以去除微粒污染。本发明的细密球型网阵列或晶片直接封装的制程十分简单。
虽然特殊实施例已被描述与叙述，凡熟悉此领域的技术者，在不脱离本专利精神或范围内，所作的更动或润饰，均属于本发明所揭示精神下所完成的等效改变或设计，且应包含在下述的申请专利范围内。