芯片上鏤空基板的模塊結構的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種芯片上鏤空基板的模塊結構，包括：一第一基板；一芯片，配置于第一基板之上，具有一第一接觸墊及一感測區域；一第二基板，配置于第一基板與芯片之上，具有凹槽結構、穿孔結構以及第二接觸墊，其中芯片置于凹槽結構中，第一接觸墊透過一焊接線電性連接第二接觸墊，第一接觸墊及感測區域裸露于穿孔結構；一透明基板，配置于第二基板之上，約略對準感測區域；以及一透鏡架，配置于第二基板之上，一透鏡位于透鏡架之上方約略對準透明基板及感測區域。
【專利說明】芯片上鏤空基板的模塊結構
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種半導體組件結構，特別涉及一種整合透鏡架以及影像傳感器以降低組件尺寸的芯片上鏤空基板的模塊結構。
【背景技術】
[0002]半導體技術快速發展，傳統的覆晶結構中，錫球數組形成于晶粒的表面，透過傳統的錫膏藉由錫球罩幕制作以形成所欲之圖案。封裝功能包括散熱、訊號傳輸、電源分配、保護等，當芯片更加復雜，傳統的封裝如導線架封裝、軟式封裝、剛性封裝、無法滿足高密度小尺寸芯片的需求。晶圓級封裝技術為高級封裝技術，藉其晶粒系于晶圓上加以制造及測試，且接著藉切割而分離以用于在表面黏著生產線中組裝。因晶圓級封裝技術利用整個晶圓作為目標，而非利用單一芯片或晶粒，因此于進行分離程序之前，封裝及測試皆已完成。此外，晶圓級封裝系如此之高級技術，因此打線接合、晶粒黏著及底部填充的程序可予以省略。藉利用晶圓級封裝技術，可減少成本及制造時間且晶圓級封裝的最后結構尺寸可相當于晶粒大小，故此技術可滿足電子裝置的微型化需求。
[0003]現用于照相模塊的覆晶技術系以打線設備在整片晶圓上進行結線凸塊(studbump)的制程，由結線凸塊來取代錫球。
[0004]藉由電子封裝技術，互補式金氧半場效晶體管(CMOS)影像傳感器芯片系制作于CMOS影像傳感器模塊之中。此模塊被應用到各種電子產品中，并且CMOS影像傳感器模塊所需的封裝規格需求取決于此產品的特性。尤其是最近的CMOS影像傳感器模塊的傾向，高電性能力、小型化、高密度、低功耗、多功能、高速信號處理以及可靠度等，是電子產品的小型化的典型特征。
[0005]相反于一般的CMOS芯片，CMOS影像傳感器在過去的物理環境是可行的，然可能被雜質污染；當其大小不被認為是重要的，無引線芯片載體LCC型態封裝可以被使用。然而，在最近的市場趨勢，要求薄化以及簡單化的特點，例如照相手機、智能型手機，板上芯片(chip-on-board:C0B)、薄膜上芯片(chip-on-film:C0F)或芯片尺寸封裝(CSP)等，也普遍地被使用。
[0006]在目前的覆晶封裝結構中，雖然可以降低模塊結構的高度，然而覆晶封裝的機器設備過于昂貴并且其量產速度(Unit Per Hour)過慢。因此，其投資需要龐大的經費，且良率低及不易控制。
[0007]根據以上的習知技術的缺點，本發明提出一種嶄新的芯片上鏤空基板的模塊結構，無需新增的投資成本，并且可以得到較佳的制程良率。
【發明內容】
[0008]鑒于上述的缺點，本發明的一目的在于提供一種芯片上鏤空基板的模塊結構，具有較小(薄)的模塊結構高度。
[0009]本發明另一目的在于提供一整合透鏡架以及影像傳感器的芯片上鏤空基板模塊結構，以提升良率、可靠度以及降低模塊結構尺寸。
[0010]本發明再一目的在于提供具有良好的熱效能(thermal performance)、成本低廉且制程簡易的芯片上鏤空基板模塊結構。
[0011]為達到上述目的，本發明采用以下技術方案:
[0012]一種芯片上鏤空基板的模塊結構，包括:一第一基板；一芯片，配置于第一基板之上，具有一第一接觸墊及一感測區域；一第二基板，配置于第一基板與芯片之上，具有凹槽結構、第一穿孔結構、第二穿孔結構及第二接觸墊，其中芯片置于凹槽結構中，第一接觸墊透過一焊接線電性連接第二接觸墊，第一接觸墊裸露于第一穿孔結構，感測區域裸露于第二穿孔結構；以及一透鏡架，配置于第二基板之上，一透鏡位于透鏡架的上方對準透明基板及感測區域。
[0013]上述模塊結構還包括至少一被動組件或主動組件配置于該第一基板及/或第二基板之上。第一基板透過一導電層附著于第二基板之上，以電性連接彼此。第二基板的材質包括環氧樹脂型FR5或FR4 (玻纖布環氧樹脂)、雙馬來酰亞胺-三氮雜苯樹脂(BT)、印刷電路板、玻璃、娃或陶瓷。此外，第一基板為一印刷電路板或軟性印刷電路板，第一基板上具有一導線。芯片透過一黏著層附著于第一基板之上。透鏡架透過一黏著層而附著于第二基板上。
[0014]以上所述系用以闡明本發明的目的、達成此目的的技術手段、以及其產生的優點等等。而本發明可從以下較佳實施例的敘述并伴隨后附圖式及權利要求使讀者得以清楚了解。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]上述組件，以及本創作其它特征與優點，藉由閱讀實施方式的內容及其圖式后，將更為明顯:
[0016]圖1為覆晶封裝結構的截面示意圖。
[0017]圖2為另一例子的覆晶封裝結構的截面示意圖。
[0018]圖3為根據本發明的整合透鏡架以及影像傳感器的芯片上鏤空基板的模塊結構的截面圖。
[0019]圖4為根據本發明的另一實施例的整合透鏡架以及影像傳感器的芯片上鏤空基板的模塊結構的截面圖。
[0020]圖5為本發明的實施例的基板的上視圖。
[0021]主要組件符號說明
[0022]100覆晶封裝結構 101、201透鏡102、202透明基板 103夾具部分
[0023]104、204透鏡架 105、206芯片106、211基板107被動組件
[0024]108導電層109印刷電路板110、210a導電層111散熱
層
[0025]200芯片上鏤空基板的204、204b黏著層 204c、204d接觸墊 204e黏著層(膠)圖案[0026]模塊結構
[0027]205焊接線206a感測區域207、208主動組件或被209鏤空
基板
[0028]動組件
[0029]210黏著層(膠)圖案220a、220b、220c開口 230焊接區域
[0030]區域
【具體實施方式】
[0031]本發明將配合實施例與隨附之圖式詳述于下。應可理解者為本發明中所有之實施例僅為例示之用，并非用以限制。因此除文中之實施例外，本發明亦可廣泛地應用在其它實施例中。且本發明并不受限于任何實施例，應以隨附之權利要求及其同等領域而定。
[0032]一種芯片上鏤空基板的模塊結構(pierced substrate on chip modulestructure),此結構可以利用芯片直接封裝(chip-on-board:C0B)的制程來完成。芯片直接封裝是集成電路封裝的一種方式，其系將芯片直接黏附在電路板或基板上，可有效地將芯片的封裝與測試步驟轉移到電路板組裝之后進行。
[0033]圖1為覆晶封裝結構的截面圖。如圖1所示，其中覆晶封裝結構100包括基板106、芯片105、被動組件107、透鏡架104、透鏡101以及透明基板102。基板106具有形成于其內的凹槽結構以接收芯片105以及導電層108。芯片105與導電層108形成于基板106之下，其中導電層108電性連接基`板106與芯片105上的電性接觸墊。透鏡架104包括一夾具部分103，以用于固定透鏡101。至少一被動組件107可以形成(附著)于透鏡架104內的基板106上。透鏡101形成于透鏡架104的最上方。另外，透明基板102，可選擇性地配置于透鏡架104內，以及透鏡101與芯片105之間。透鏡架104可以利用一黏著層附著于基板106上。
[0034]圖2顯示另一例子的覆晶封裝結構的截面圖。如圖2所示，在本例子中，覆晶封裝結構還包括一印刷電路板109 (其上具有導線以電性連接其它電子部件)、導電層110及散熱層111。芯片105與印刷電路板109之間有一散熱層111以利于散熱。第一基板106透過一導電層110附著于第二基板109上，以電性連接彼此。
[0035]圖3顯示根據本發明的整合透鏡架以及影像傳感器的芯片上鏤空基板的模塊結構的截面圖。如圖3所示，其中透明基板于芯片上的模塊結構200整合透鏡架以及影像傳感器而成為一具有感光作用的模塊結構，其可以應用于手機的照相模塊。其中透明基板于芯片上的模塊結構200包括鏤空基板209及基板211、芯片206、主動組件或被動組件207及208、透鏡架203、透鏡201以及透明基板202。
[0036]芯片206可以透過一導電層或非導電黏著層附著于基板211上。在一例子中，主動組件或被動組件208電性連接基板211上的導線。舉例而言，芯片206為一影像傳感器，其上表面具有一感測區域206a以及接觸墊204d形成于其上；主動組件208為一半導體集成電路(IC)，被動組件208包括電容或電感；基板211為一印刷電路板或軟性印刷電路板。
[0037]舉一實施例而言，基板209具有形成于其內的凹槽結構，以接收或容納芯片206以及主動組件或被動組件208得以配置于該凹槽結構之內，與穿孔結構具有開口區域(openarea) 220a、220b、220c以利于芯片206的感測(主動)區域206a以及接觸墊204d可以裸露出來，如圖5所示。開孔(口)的位置與數量僅為示意并非用以限制本發明。基板209的尺寸較芯片的尺寸大。舉例而言，上述穿孔結構(開口區域220a、220b、220c)可以藉由沖孔或鉆孔等制程而形成于基板209之中。上述開口區域220a、220b及220c分別對準感測區域206a、接觸墊(I/O墊)204d。此外，基板209上形成一接觸墊204c。基于基板209內具有凹槽結構，因此有更多的空間可以容納電子組件，以配置于模塊結構中。
[0038]其中焊接線205電性連接基板209上的接觸墊204c以及芯片206上的接觸墊204d。其中接觸墊204c系形成于基板209上的焊接區域(wire bonding area) 230之上。透明基板202形成于基板209之上。一黏著層204b形成于基板209之上，而透明基板202系藉由黏著層204b而附著于基板209之上。透明基板202例如為一玻璃基板或其它透明材料所形成的基板，形成于基板209之上以覆蓋感測區域206a，結果產生透明基板202及感測區域206a之間的間隙(凹洞)。透明基板202覆蓋影像感測芯片206的感測區域206a，可以降低粒子污染以提升模塊結構的良率。透明基板202可以與感測區域206a所占面積相同或者比其稍大。此外，至少一被動組件207可以選擇性地形成(附著)于透鏡架內的基板209之上。
[0039]透明基板(玻璃基板)202可以為圓形或方形型態。透明基板(玻璃基板)202可以選擇性地涂布紅外線涂層以作為濾波之用，例如為紅外線濾波器，用于過濾通過透鏡201的某一波段的光波。
[0040]透鏡架203，其可以為單純塑料件或驅動機構(Actuator)，附著于基板209之上，以完成本發明的模塊結構200。一黏著層204形成于基板209之上，而透鏡架203的底部藉由黏著層204而附著于基板209之上。其中透鏡201系固定于透鏡架203之中，透過透鏡架203以支撐透鏡201。此外，透鏡架203亦可以固定于基板209上以支撐透鏡201。透鏡201可以選擇性地配置于透鏡架203的最上方。在本實施例的模塊結構200中，透明基板202可選擇性地配置于透鏡架203之內，以及透鏡201與芯片206之間。換言之，透鏡201對準透明基板202與芯片206。基板209上的導線得以透過導電層210a而電性連接基板211上的導線。導電層210a可以作為一黏著層，形成于基板209的二側。在本發明的一實施例中，導電層210a的材料包括導電膠或導電膜，透過一印刷、涂布或其它制程以形成一圖案膠于基板之上。導電材料層210a可以選擇性地涂布于基板211之上。基板211的尺寸大于基板209的尺寸，使得二者黏著之后，基板211得以向基板209之外延伸。而透鏡架整合透明基板202、基板209、基板211的一部分以及影像傳感器106，以形成立方體模塊結構。基于基板211向立方體模塊結構之外延伸，透過基板211上的導線得以將模塊結構200上的電訊號傳遞至結構體外的其它組件。
[0041]如圖4所示，顯示本發明的芯片上鏤空基板的模塊結構的另一實施例。在本實施例中，基板209系附著于芯片206表面之上。在本實施例中，基板209與芯片206表面之間系透過黏著層(膠)圖案204e而彼此黏附。同時芯片206亦形成(附著)于基板211之上；亦即基板209與芯片206透過導電層210 —起附著于基板211之上。其它結構類似第三圖，因此詳細描述省略之。
[0042]在本發明的一實施例中，基板209為一印刷電路板，其材質可為有機基板，例如具有預設開孔的環氧樹脂型FR5或FR4 (玻纖布環氧樹脂)、雙馬來酰亞胺-三氮雜苯樹脂(BTBismaleimide Triazine)。此外,玻璃、陶瓷以及娃亦可以作為基板209的材質。[0043]本發明的優點包含:具有較小(薄)的模塊結構高度，具有較多的空間可以容納組件，利用目前容易且較便宜的焊接線制程，良好的熱效能，成本低廉且制程簡易，易制作多芯片封裝。
[0044]以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種芯片上鏤空基板的模塊結構，其特征在于包括: 一第一基板; 一芯片，配置于第一基板之上，具有一第一接觸墊及一感測區域； 一第二基板，配置于該第一基板與芯片之上，具有凹槽結構、第一穿孔結構、第二穿孔結構及第二接觸墊，其中芯片置于凹槽結構中，該第一接觸墊透過一焊接線電性連接第二接觸墊，該第一接觸墊裸露于第一穿孔結構，感測區域裸露于第二穿孔結構；以及 一透鏡架，配置于第二基板之上，一透鏡位于透鏡架的上方對準感測區域。
2.如權利要求1所述的芯片上鏤空基板的模塊結構，其特征在于還包括至少一組件，配置于第一基板或第二基板上、或第一基板和第二基板二者之上，該組件為一被動組件或一主動組件。
3.如權利要求1所述的芯片上鏤空基板的模塊結構，其特征在于所述第一基板透過一導電層附著于第二基板之上。
4.如權利要求1所述的芯片上鏤空基板的模塊結構，其特征在于所述第一基板為一印刷電路板或一軟性印刷電路板，第二基板為一印刷電路板，第二基板的材質包括玻纖布環氧樹脂、雙馬來酰亞胺-三氮雜苯樹脂、玻璃、硅或陶瓷，其中印刷電路板或軟性印刷電路板之上具有其各自的導線。
5.如權利要求1所述的芯片上鏤空基板的模塊結構，其特征在于所述芯片透過一導電層或非導電黏著層附著于第一基板之上。
6.如權利要求1所述的芯片上鏤空基板的模塊結構，其特征在于所述第二基板透過一黏著層而附著于芯片之上。
7.如權利要求1所述的芯片上鏤空基板的模塊結構，其特征在于所述透鏡架透過一黏著層而附著于第二基板之上。
8.如權利要求1所述的芯片上鏤空基板的模塊結構，其特征在于還包括一透明基板，配置于第二基板以及芯片之上，對準感測區域。
9.如權利要求8所述的芯片上鏤空基板的模塊結構，其特征在于還包括至少一組件，配置于第一基板或第二基板上、或第一基板和第二基板二者之上，該組件為一被動組件或一主動組件。
10.如權利要求8所述的芯片上鏤空基板的模塊結構，其特征在于所述第一基板透過一導電層附著于第二基板之上。
11.如權利要求8所述的芯片上鏤空基板的模塊結構，其特征在于所述第一基板為一印刷電路板或一軟性印刷電路板，該第二基板為一印刷電路板，該第二基板的材質包括玻纖布環氧樹脂、雙馬來酰亞胺-三氮雜苯樹脂、玻璃、硅或陶瓷，其中該印刷電路板或該軟性印刷電路板的上具有其各自的導線。
12.如權利要求8所述的芯片上鏤空基板的模塊結構，其特征在于所述芯片透過一導電層或非導電黏著層附著于第一基板之上。
13.如權利要求8所述的芯片上鏤空基板的模塊結構，其特征在于所述第二基板透過一黏著層而附著于芯片之上。
14.如權利要求8所述的芯片上鏤空基板的模塊結構，其特征在于所述透鏡架透過一黏著層而附著于第二基板之上。
【文檔編號】H01L23/13GK103531546SQ201210236200
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年7月6日 優先權日:2012年7月6日
【發明者】詹欣達 申請人:宏翔光電股份有限公司