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TWI810981B - 影像感測裝置的扇出型封裝結構及其製作方法 - Google Patents

影像感測裝置的扇出型封裝結構及其製作方法 Download PDF

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Abstract

一種影像感測裝置的扇出型封裝結構，包含一影像感測單元、一影像訊號處理器、一重佈線路層，及一封裝層。該影像感測單元包括一影像感測器、一間隔層，及一透光蓋板，該影像感測器具有一感測面、一連接面、多個矽穿孔，及多個設置在該等矽穿孔的導電件，該間隔層圍繞該感測面設置，該透光蓋板設置在該間隔層上，用以遮蓋該感測面且與該感測面相間隔。該影像訊號處理器設置在該連接面。該重佈線路層包覆該影像訊號處理器，並包括一凸出該影像感測單元側邊的扇出區、一與該影像訊號處理器電連接的金屬線路，及多個電連接該等導電件的導電通孔。該封裝層設置在該扇出區，而圍繞包覆該影像感測單元側邊，並讓該透光蓋板的頂面露出。

Description

影像感測裝置的扇出型封裝結構及其製作方法
本發明是有關於一種封裝結構及製作方法，特別是指一種影像感測裝置的扇出型封裝結構及其製作方法。
現有結合CMOS影像感測器(CMOS image sensor，CIS)與影像訊號處理器(image signal processor，ISP)的晶片封裝結構中，一般是將影像訊號處理器(ISP)與CMOS影像感測器(CIS)設置在中介層的兩相反側，再將其接合至一印刷電路板(PCB)上。
然而，現有半導體封裝技術已朝小體積、高密度的封裝需求發展，前述現有的封裝結構會因中介層與印刷電路板的存在，使得整體封裝體積仍大。
因此，本發明的目的，即在提供一種影像感測裝置的扇出型封裝結構。
於是，本發明影像感測裝置的扇出型封裝結構，包含一影像感測單元、一影像訊號處理器、一重佈線路層，及一封裝層。
該影像感測單元包括一影像感測器、一間隔層，及一透光蓋板，該影像感測器具有一感測面、一反向該感測面的連接面、多個矽穿孔，及多個對應設置在該等矽穿孔且露出在該連接面的導電件，該間隔層圍繞該感測面設置，該透光蓋板設置在該間隔層上，用以遮蓋該感測面且與該感測面相間隔。
該影像訊號處理器設置在該連接面。
該重佈線路層包覆該影像訊號處理器，並包括一凸出該影像感測單元側邊的扇出區、一與該影像訊號處理器電連接的金屬線路，及多個對應電連接該等矽穿孔的導電件的導電通孔。
該封裝層設置在該重佈線路層的扇出區，而圍繞包覆該影像感測單元側邊，並讓該透光蓋板的頂面露出。
本發明的功效在於，將透光蓋板與具有多個矽穿孔的影像感測器共同形成影像感測單元，而在其連接面設置影像訊號處理器，再直接以重佈線路層包覆該影像訊號處理器，以於側邊構成扇出區，不僅有效縮小整體封裝體積，且提供更短信號傳輸路徑來加速影像訊號處理器對影像感測器的訊號處理，還可透過該扇出區來 定義後續的封裝面積尺寸，此外，該封裝層圍繞包覆該影像感測單元側邊能為該影像感測器提供良好的保護。
1:影像感測裝置
2:影像感測單元
21:影像感測器
210:矽穿孔
211:感測面
212:連接面
213:導電件
22:間隔層
23:透光蓋板
231:頂面
31:影像訊號處理器
4:重佈線路層
40:通孔
400:內接面
41:扇出區
42:金屬線路
43:導電通孔
44:導電材
5:封裝層
50:間隔區
6:電連接單元
61:錫球
7:晶片黏結薄膜
8:暫時載板
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一示意圖，說明本發明影像感測裝置的扇出型封裝結構的一實施例；圖2是一流程示意圖，說明本發明影像感測裝置的扇出型封裝結構的製作方法中，將多個影像感測單元與一暫時載板連接後，薄化該封裝層的頂面；圖3是一流程示意圖，說明本發明影像感測裝置的扇出型封裝結構的製作方法中，將多個影像訊號處理器分別設置至多個影像感測器的連接面上；圖4是一流程示意圖，說明本發明影像感測裝置的扇出型封裝結構的製作方法中，形成一重佈線路層與一電連接單元；及圖5是一流程示意圖，說明本發明影像感測裝置的扇出型封裝結構的製作方法中，移除該暫時載板並切斷該重佈線路層與該封裝層而獲得多個影像感測裝置。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1，本發明影像感測裝置的扇出型封裝結構的一實施例，包含一影像感測單元2、一影像訊號處理器(ISP)31、一重佈線路層4、一封裝層5，及一電連接單元6。
該影像感測單元2包括一影像感測器21、一蓋設在該影像感測器21上方用以保護該影像感測器21的透光蓋板23，並透過在該影像感測器21與該透光蓋板23之間設置一間隔層22，使該透光蓋板23與該影像感測器21彼此相間隔，也就是說，該影像感測單元2屬於影像感測封裝半成品，是只有該透光蓋板23保護該影像感測器21的結構。
具體地說，該影像感測器21具有一感測面211、一反向該感測面211的連接面212、多個矽穿孔(TSV)210，及多個對應設置在該等矽穿孔210且露出該連接面212的導電件213。該間隔層22圍繞該感測面211，該透光蓋板23設置在該間隔層22上，能在遮蓋該感測面211的同時，與該感測面211相間隔。
在本實施例中，該影像感測器21是選用互補式金屬氧化半導體影像感測器(CIS)，且是以形成該等矽穿孔210方式作為後續影像感測器21的訊號傳導，無須如現有使用打線接合(wire bond)製程，該間隔層22為選用UV光硬化樹脂(UV Epoxy)，而該 透光蓋板23則是以選用玻璃蓋板為例做說明。
該影像訊號處理器31設置在該連接面212，較佳地，該影像訊號處理器31是透過一晶片黏結薄膜(die attach film，DAF)7直接黏貼在影像感測器21的連接面212上。
該重佈線路層4包覆該影像訊號處理器31，並包括一凸出該影像感測單元2側邊的扇出區41、一與該影像訊號處理器31電連接的金屬線路42，及多個對應電連接該等矽穿孔210的導電件213的導電通孔43；其中，每一個導電通孔43是透過先在該重佈線路層4中形成通孔40後，在於該通孔40中設置導電材44，從而構成該導電通孔43。要說明的是，該導電材44可填滿該通孔40或不填滿該通孔40而僅沿該通孔40的內壁面設置，其態樣並沒有特別限制。
因此，該重佈線路層4與該影像感測器21電連接的方式便是透過該等通孔40中的導電材44與該等矽穿孔210中的導電件213彼此電連接，使得該導電材44與該導電件213之間具有一內接面400。適用於本實施例的該導電件213與該導電材44的材料可以是銅(Cu)，而用以提供該導電件213與該導電材44電鍍連接的晶種層(seed layer)所構成的該內接面400可以選自鈦(Ti)或銅(Cu)，但不以此為限。要說明的是，由於該重佈線路層4的厚度較薄，因此，該等導電通孔43中的導電材44與該等矽穿孔210中的導電件 213兩者彼此易於對位，良率高，若是直接對該等通孔40與該等矽穿孔210進行一次電鍍，也就是直接在通孔40與矽穿孔210之間形成導電材料而不會產生如本案的內接面400，此時要直接在兩個對位孔(通孔40與矽穿孔210)進行一次性電鍍時，容易因為深寬比問題，造成電鍍不均而影響產品良率。
該封裝層5設置在該重佈線路層4的扇出區41，而圍繞包覆該影像感測單元2側邊，並讓該透光蓋板23的頂面231露出。透過該封裝層5完整的包覆該影像感測器21與該透光蓋板23的側邊能為該影像感測器21提供良好的保護；其中，適用於本實施例的該封裝層5材料可選自例如熱固型環氧樹脂。在本實施例中，是讓該扇出區41的頂面、該影像感測器21的連接面212，及該內接面400三者共平面，以使該封裝層5能完整的包覆該影像感測器21的側邊。
該電連接單元6與該金屬線路42及該等導電通孔43電連接，且包括多個與該金屬線路42及該等導電通孔43電連接的錫球61。
要特別說明的是，藉由該重佈線路層4的直接設置，使本發明影像感測裝置的扇出型封裝結構無須設置如現有的中介層或印刷電路板，能有效縮小封裝體積，且透過重佈線路層4向外定義出扇出區41，使該金屬線路42及對應的該等錫球61能往該扇出區41方向延伸，還能自由定義整個封裝結構的尺寸。
為了更清楚瞭解前述該實施例的結構特徵，茲將製作本發明影像感測裝置的扇出型封裝結構的方法流程詳述如下。
參閱圖2，前述影像感測裝置的扇出型封裝結構的製作方法是先準備多個影像感測單元2半成品，也就是只具有透光蓋板23保護的影像感測器21。將該等透光蓋板23的頂面231與一暫時載板8連接，且讓該等影像感測單元2彼此間隔排列在該暫時載板8上。
接著，在該暫時載板8上設置包覆該等影像感測單元2的封裝層5，由於該等影像感測單元2為彼此間隔排列，因此，相鄰的該等影像感測單元2之間會形成有一間隔區50。在設置完該封裝層5後，對該封裝層5的頂面進行薄化，以讓該等影像感測器21的連接面212露出，其薄化的方式可以透過例如以物理性的研磨方式進行薄化，但不限於此。
參閱圖3，接著，將多個影像訊號處理器31分別以晶片黏結薄膜(DAF)7直接黏貼在對應的影像感測器21的連接面212上。
參閱圖4，形成一同時覆蓋該等影像訊號處理器31，並連接該封裝層5與該連接面212的重佈線路層(RDL)4，該重佈線路層4具有與對應的該等影像訊號處理器31電連接的金屬線路42，及多個對應電連接該等矽穿孔210的導電件213的導電通孔43。
在本實施例中，是透過微影製程(曝光(exposure)、顯影 (developer))方式在該重佈線路層4形成多個通孔40(見圖1)，並在每一個通孔40中設置導電材44(見圖1)，從而在構成該等導電通孔43。以微影製程方式形成該等通孔40能避免現有透過雷射方式造成的熱源過熱，影響影像感測器21與影像訊號處理器31的功能。
接著，在該重佈線路層4上形成多個對應該等影像感測單元2並與該金屬線路42電連接的電連接單元6，在本實施例中，該電連接單元6是以多個錫球61所構成，但不限於此。
配合參閱圖5，移除該暫時載板8(見圖4)讓透光蓋板23的頂面231露出，並從該等間隔區50切斷該重佈線路層4與該封裝層5，並維持讓該封裝層5圍繞著該影像感測單元2側邊，從而獲得多個影像感測裝置1。
綜上所述，本發明影像感測裝置的扇出型封裝結構，將透光蓋板23與具有多個矽穿孔210的影像感測器21共同構成影像感測單元2，且在影像感測器21的連接面212上設置影像訊號處理器31，並讓重佈線路層4包覆該影像訊號處理器31，而於側邊構成扇出區41，該扇出區41上設置有包覆該影像感測單元2的封裝層5，能為該影像訊號處理器31提供良好的保護，具有矽穿孔210結構的影像感測器21能提供更短信號傳輸路徑，加速影像訊號處理器31對影像感測器的訊號處理，此外，該電連接單元6更可配合該扇出區41與該封裝層5來定義後續的封裝面積尺寸，故確實能達成本 發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
1:影像感測裝置
2:影像感測單元
21:影像感測器
210:矽穿孔
211:感測面
212:連接面
213:導電件
22:間隔層
23:透光蓋板
231:頂面
31:影像訊號處理器
4:重佈線路層
40:通孔
400:內接面
41:扇出區
42:金屬線路
43:導電通孔
44:導電材
5:封裝層
6:電連接單元
61:錫球
7:晶片黏結薄膜

Claims (9)

  1. 一種影像感測裝置的扇出型封裝結構，包含： 一影像感測單元，包括一影像感測器、一間隔層，及一透光蓋板，該影像感測器具有一感測面、一反向該感測面的連接面、多個矽穿孔，及多個對應設置在該等矽穿孔且露出在該連接面的導電件，該間隔層圍繞該感測面設置，該透光蓋板設置在該間隔層上，用以遮蓋該感測面且與該感測面相間隔； 一影像訊號處理器，設置在該連接面； 一重佈線路層，包覆該影像訊號處理器，並包括一凸出該影像感測單元側邊的扇出區、一與該影像訊號處理器電連接的金屬線路，及多個對應電連接該等矽穿孔的導電件的導電通孔；及 一封裝層，設置在該重佈線路層的扇出區，而圍繞包覆該影像感測單元側邊，並讓該透光蓋板的頂面露出。
  2. 如請求項1所述影像感測裝置的扇出型封裝結構，還包含一與該金屬線路及該等導電通孔電連接的電連接單元。
  3. 如請求項2所述影像感測裝置的扇出型封裝結構，其中，該金屬線路能往該扇出區方向延伸，該電連接單元包括多個錫球，該等錫球分別電連接該金屬線路及該等導電通孔。
  4. 如請求項1所述影像感測裝置的扇出型封裝結構，其中，以微影製程在該重佈線路層形成多個通孔，並在該等通孔中設置多個導電材，以構成該等導電通孔。
  5. 如請求項4所述影像感測裝置的扇出型封裝結構，其中，該等通孔中的導電材與該等矽穿孔中的導電件之間具有一內接面。
  6. 如請求項5所述影像感測裝置的扇出型封裝結構，其中，該扇出區的頂面、該影像感測器的連接面，及該內接面三者共平面。
  7. 如請求項1所述影像感測裝置的扇出型封裝結構，還包含一設置在該影像感測單元與該影像訊號處理器之間的晶片黏結薄膜。
  8. 一種影像感測裝置的扇出型封裝結構的製作方法，包含： 準備多個如請求項1所述的影像感測單元； 將該等透光蓋板的頂面與一暫時載板連接，且讓該等影像感測單元彼此間隔排列在該暫時載板上； 在該暫時載板上設置一包覆該等影像感測單元的封裝層，且在相鄰的該等影像感測單元間構成一間隔區； 薄化該封裝層的頂面，以讓該等影像感測器的連接面露出； 將多個影像訊號處理器分別對應設置在該等影像感測器的連接面上； 形成一同時覆蓋該等影像訊號處理器，並連接該封裝層與該連接面的重佈線路層，該重佈線路層具有與對應的該等影像訊號處理器電連接的金屬線路，及多個對應電連接該等矽穿孔的導電件的導電通孔； 在該重佈線路層上形成多個對應該等影像感測單元並與該金屬線路電連接的電連接單元；及 移除該暫時載板，並從該等間隔區切斷該重佈線路層與該封裝層，且讓該封裝層圍繞該影像感測單元，而獲得多個影像感測裝置。
  9. 如請求項8所述影像感測裝置的扇出型封裝結構的製作方法，其中，以微影製程在該重佈線路層形成多個通孔，並在該等通孔中設置多個導電材，以構成該等導電通孔。
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