專利名稱：布線襯底、使用該布線襯底的固態(tài)成像裝置及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種固態(tài)成像裝置，并且更具體地，涉及如下一種固態(tài)成像裝置，其中半導體芯片具有在透鏡部件和第二布線襯底之間電耦合的第一布線襯底。
背景技術：
通常，移動電子設備，如個人數(shù)字助理(PDA)、數(shù)字照相機(DSC)或者移動電話，具有其中半導體芯片與鏡頭結合的嵌入式固態(tài)成像裝置。在裝配有小的數(shù)字照相機的移動電話中，主叫用戶的圖像通過照相機拾取并且作為圖像數(shù)據(jù)輸入到移動電話，并且輸入圖像數(shù)據(jù)可以被傳送到被叫用戶。
由于這樣的移動設備變得越來越小，所以用于這種移動設備中的固態(tài)成像裝置的小型化的要求增加。為了滿足固態(tài)成像裝置的這一小型化要求，正開發(fā)其中透鏡和半導體芯片合并的半導體封裝。
圖1是傳統(tǒng)的固態(tài)成像裝置100的示意圖。傳統(tǒng)的固態(tài)成像裝置100包括固態(tài)成像透鏡160附于其上的透鏡安裝部分150，撓性印刷電路板(FPC)110和半導體芯片140。
在此，固態(tài)成像透鏡160和紅外截斷濾光器165附于其上的透鏡安裝部分150通過粘合劑與FPC110的頂表面連接。半導體芯片140將來自固態(tài)成像透鏡160的光轉換為圖像信號并且處理該圖像信號。半導體芯片140安裝在FPC110上并且通過鍵合引線145與在FPC110頂表面預定區(qū)域上形成的焊墊相連接。
并且，正在開發(fā)安裝于固態(tài)成像裝置100中的、具有無源元件120如電阻或電容的集成半導體器件。
也就是，無源元件120可安裝在FPC110的預定區(qū)域上。參考圖1，無源元件120安裝在半導體芯片黏附的部分附近。特別地，無源元件120安裝在透鏡安裝部分150中，以形成集成固態(tài)成像裝置100。
當無源元件120安裝在固態(tài)成像裝置100中時，參考圖1，固態(tài)成像裝置100的水平長度(L1)增加，由此阻礙了固態(tài)成像裝置100的小型化。

發(fā)明內容
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種為小型化而減小水平長度的固態(tài)成像裝置及其制造方法。
并且，本發(fā)明提供了一種適用于固態(tài)成像裝置的布線襯底。
在一個實施例中，小型化的固態(tài)成像裝置包括具有用來安裝半導體芯片的空腔的本體。本體具有朝空腔延伸的懸伸部分。而且，引線設置于本體內，引線具有通過本體的頂表面暴露出的一端和通過本體的底表面暴露的另一端，用于其電連接。
在本發(fā)明的一個方面，固態(tài)成像裝置包括具有定義其上安裝半導體芯片的區(qū)域的空腔的本體；從本體的內表面朝空腔向內延伸的懸伸部分；和一端耦合至本體頂表面和另一端耦合至本體底表面的引線。
在本發(fā)明的另一方面，布線襯底包括具有定義其上安裝半導體芯片的區(qū)域的空腔的本體；從本體的內表面朝空腔向內延伸的懸伸部分；和一端從本體的懸伸部分朝空腔向內延伸且另一端耦合至本體底表面的引線。
在本發(fā)明的再一方面，固態(tài)成像裝置包括具有固態(tài)成像透鏡的透鏡部件；具有空腔的第一布線襯底；具有一端從其內表面朝空腔向內延伸和另一端耦合至透鏡部件底表面的懸伸部分，使得固態(tài)成像透鏡和空腔相對和彼此面對；電連接至第一布線襯底的第二布線襯底；和半導體芯片，該半導體芯片粘結在被密封在空腔內的第二布線襯底的頂表面上，并且電耦合至第一布線襯底。


參考附圖，通過詳細描述其優(yōu)選實施例，本發(fā)明的上述的和其他的特征以及優(yōu)點將變得更清楚。
圖1是示意說明傳統(tǒng)固態(tài)成像裝置的截面圖；圖2A是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的固態(tài)成像裝置的截面圖，并且圖2B是示于圖2A中的第一布線襯底的部分分解透視圖；圖3A到3D是表示示于圖2A中的固態(tài)成像半導體裝置的制造方法的截面圖；圖4A到4E分別是圖3A到3D和圖2A的平面圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的固態(tài)成像裝置的截面圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的固態(tài)成像裝置的截面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的固態(tài)成像裝置的截面圖；圖8A是根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的固態(tài)成像裝置的截面圖，并且圖8B是示于圖8A中的第一布線襯底的部分分解透視圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的固態(tài)成像裝置的截面圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的第七實施例的固態(tài)成像裝置的截面圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的第八實施例的固態(tài)成像裝置的截面圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的優(yōu)勢和特征以及實現(xiàn)本發(fā)明的方法，將通過參考以下優(yōu)選實施例的詳細描述和附圖變得更容易理解。然而，本發(fā)明可以有多種不同的表現(xiàn)形式且不應理解為局限于在此指出的實施例。相反，提供這些實施例，以便該公開將是徹底且完整的，且將本發(fā)明各個實施例的范圍充分地傳達給本領域技術人員。本發(fā)明的范圍僅由所附權利要求限定。在整個說明書和附圖中，相同的附圖標記表示相同的元件。
參考圖2A到4E，現(xiàn)在將描述本發(fā)明的實施例。
圖2A是固態(tài)成像裝置200的截面圖，并且圖2B是示于圖2A中的第一布線襯底230的部分分解透視圖。
參考圖2A到2B，固態(tài)成像裝置200包括透鏡部件250、第一布線襯底230、第二布線襯底210和半導體芯片240。透鏡部件250具有貼附于其上的固態(tài)成像透鏡260。
透鏡部件250具有形成于使光通過的部分處的光接收孔252。固態(tài)成像透鏡260貼附于光接收孔252上。優(yōu)選地，紅外截斷濾光器265或高頻截斷濾光器安裝在可使光通過的部分上。為方便起見，借助實例將結合紅外截斷濾光器描述本發(fā)明。
第一布線襯底230包括本體232和引線234。本體232可通過黏合劑(未示出)與透鏡部件250的底部連接。本體232包括位于固態(tài)成像透鏡260下方的空腔236。空腔236定義出用來在本體232中安裝半導體芯片240的區(qū)域。參考圖2B，具有相對于空腔236向內延伸的上部的懸伸部分238形成在本體232中。因為第一布線襯底230的底部連接至第二布線襯底210的上表面，所以在懸伸部分238和第二布線襯底210之間形成預定空間。因此，無源元件220可安裝在位于懸伸部分238和第二布線襯底210之間的預定空間中。電阻、電容或電感可用作無源元件220。
另一方面，引線234可形成在本體232內。引線234的一端234a通過本體232的頂表面暴露出，且引線234的另一端234b通過本體232的底表面暴露出。引線234典型材料的例子包括Cu及Ni和Fe的合金。引線234可以是蝕刻類型，其中除了其預定部分外蝕刻掉基底板，或沖壓類型，其中使用模具把基底板壓制成預定圖形?？蓛?yōu)選用如Ni或Au等貴金屬電鍍引線234。
包括本體232和引線234的第一布線襯底230的例子包括但不限于PCB、陶瓷無引線芯片載體(CLCC)、預模制無引線芯片載體(PLCC)等。例如，PLCC由環(huán)氧模制復合物(EMC)制成。但是，本領域技術人員應意識到上述第一布線襯底230的例子僅用于說明，并且本發(fā)明不限于此。
第二布線襯底210電耦合至第一布線襯底230。從而，半導體芯片240、電連接裝置例如鍵合引線245、第一布線襯底230、和第二布線襯底210彼此電耦合，并且固態(tài)成像器件200和外部本體(未示出)通過第二布線襯底210電耦合。在本發(fā)明說明性的實施例中，F(xiàn)PC可用作第二布線襯底210。
參考圖2A和2B，半導體芯片240粘結至第二布線襯底210使得它位于本體232的空腔236內。形成在半導體芯片240頂表面的電極焊墊(未示出)和引線234的一端234a通過電連接裝置245彼此電耦合。在本發(fā)明的說明性實施例中，電連接裝置245可以是鍵合引線。然而，可在本發(fā)明的精神和范圍內使用其它電連接裝置。
半導體芯片240可以是其中合并了固態(tài)成像器件和圖像處理器件的單一半導體芯片。
固態(tài)成像器件優(yōu)選包括一組光電轉換元件，用于通過本領域技術人員熟知的方法和元件將來自固態(tài)成像透鏡260的光轉換成圖像信號。例如，固態(tài)成像器件包括光電轉換單元(傳感器)、驅動電路、音頻向數(shù)字(A/D)轉換單元、信號處理單元和半導體電路。光電轉換單元優(yōu)選具有以二維矩陣排列的一組光電轉換元件，形成CMOS圖像傳感(CIS)單元。驅動電路單元順序驅動光電轉換元件來獲得信號電荷。A/D轉換單元將信號電荷轉化為數(shù)字信號。信號處理單元處理數(shù)字信號來輸出圖像信號。半導體電路具有形成在同一半導體芯片上的曝光控制器，曝光控制器根據(jù)數(shù)字信號的輸出電平來電性控制曝光時間。半導體芯片可包括電荷耦合器件(CCD)。
圖像處理芯片處理從半導體芯片輸出的圖像信號。
半導體芯片240通過固態(tài)成像透鏡260和紅外截斷濾光器265在半導體芯片240的傳感器上形成物像，并且光電轉換物像和輸出轉換了的像作為數(shù)字或模擬形式的圖像信號。然后半導體芯片240處理圖像信號并輸出該信號到引線234。
半導體芯片240的傳感器置于固態(tài)成像透鏡260的下面。
如上所述，半導體芯片240和第二布線襯底210通過具有懸伸部分238的第一布線襯底230彼此電耦合，而不是象現(xiàn)有技術中彼此直接耦合。從而，與圖1中示出的傳統(tǒng)固態(tài)成像裝置相比，在固態(tài)成像器件200的高度上沒有變化。然而，由于無源元件220被安裝在第一布線襯底230的懸伸部分238和第二布線襯底210之間的預定空間內，并且無需在第二布線襯底210上形成用于與半導體芯片240電連接的焊墊，所以可以實現(xiàn)減小了水平長度(L2)的固態(tài)成像器件200。
示于圖2A中的固態(tài)成像器件200的制造方法將參考圖3A到3D和圖4A到4E解釋。
圖3A到3D是說明示于圖2A中的固態(tài)成像裝置200制造方法的截面圖。圖4A到4E分別是圖3A到3D和圖2A的平面圖。
參考圖3A和4A，第二布線襯底210將固態(tài)成像裝置200與外部系統(tǒng)(未示出)連接。鍵合焊墊215被形成在第二布線襯底210上。第二布線襯底210包括電耦合至外部系統(tǒng)的連接端子217、和定義其上安裝無源元件220的區(qū)域(圖4B)的鍵合焊墊215。
參考圖3A和4B，無源元件220安裝在第二布線襯底210上。無源元件220優(yōu)選布置在安裝了半導體芯片240的區(qū)域附近，后面將會做出描述。通常，無源元件220通過表面安裝技術(SMT)排列于第二布線襯底210上。
參考圖3C和4C，具有懸伸部分238的第一布線襯底230安裝在第二布線襯底210上。無源元件220定位在懸伸部分238下面。
參考圖3D和4D，利用傳統(tǒng)技術和材料，半導體芯片240被安裝在第二布線襯底210上，以使半導體芯片240位于第一布線襯底230的空腔236中。
參考圖2A和4E，透鏡部件250包括固態(tài)成像透鏡260和紅外截斷濾光器265。透鏡部件250利用傳統(tǒng)技術連接至第一布線襯底230的上部。然后，形成在半導體芯片240上的鍵合焊墊242經(jīng)由電連接裝置例如鍵合引線245與引線234的一端234a電連接。
本發(fā)明的另一實施例現(xiàn)將參考圖5描述，其中與前面圖2A到4E示出的實施例相同或相應的元件由相同的附圖標記表示，且為簡便起見不再做出說明。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的固態(tài)成像裝置500的截面圖。
參考圖5，固態(tài)成像器件500與根據(jù)前一實施例的固態(tài)成像器件200的不同點在于使用的第二布線襯底510為插座類型。在本實施例中使用的插座型第二布線襯底510具有形成于第二布線襯底510背面一側或下部分的外部連接端子515。
現(xiàn)將參考圖6描述本發(fā)明的再一實施例，其中與前面圖2A到4E示出的實施例相同或相應的元件由相同的附圖標記表示，且不再做出說明。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的再一實施例的固態(tài)成像裝置600的截面圖。
參考圖6，固態(tài)成像裝置600與固態(tài)成像裝置200的不同點在于使用的第二布線襯底610為插座類型。插座型第二布線襯底610具有形成于第二布線襯底610側表面的外部連接端子615。
本發(fā)明的再一實施例現(xiàn)將參考圖7被描述，其中與前面圖2A到4E示出的實施例相同或相應的元件由相同的附圖標記表示，且不再做出說明。
參考圖7，說明性實施例與第一次描述的實施例的不同之處在于使用剛性-撓性PCB(RF-PCB)作為第二布線襯底710。RF-PCB710是具有多層的、剛性PCB714(其為本領域通常使用的)和撓性PCB712結合其中的印刷電路襯底，使實現(xiàn)三維電路連接，從而實現(xiàn)高性能、小型便攜式電子器件。使用的剛性PCB714、716和撓性PCB712的數(shù)量沒有限制。
本發(fā)明的再一實施例現(xiàn)將參考圖8A和8B被描述，其中與前面圖2A到4E示出的第一次描述實施例相同或相應的元件由相同的附圖標記表示，且不再做出說明。
圖8A是根據(jù)本發(fā)明本實施例的固態(tài)成像裝置800的截面圖，并且圖8B是示于圖8A中的第一布線襯底830的部分分解透視圖。
如圖8A所示，本發(fā)明的固態(tài)成像裝置800包括固態(tài)成像透鏡260貼附于其上的透鏡部件250、第一布線襯底830、第二布線襯底210和半導體芯片240。根據(jù)說明性實施例的固態(tài)成像裝置800與根據(jù)第一次描述實施例的固態(tài)成像裝置200的不同之處在于改變了第一布線襯底830的結構，并且連接半導體芯片240到第一布線襯底830的電連接裝置845是倒裝芯片鍵合焊墊，代替了鍵合引線。
參考圖8A和圖8B，第一布線襯底830包括本體832和引線834。本體832例如通過黏合劑連接至透鏡部件250的下部。本體832具有設置于固態(tài)成像透鏡260下面的空腔836。空腔836是安裝了半導體芯片240的區(qū)域。
參考圖8B，本體832包括朝空腔836向內延伸的懸伸部分838。因為第一布線襯底830的底部和第二布線襯底210連接，所以在第一布線襯底830的懸伸部分838和第二布線襯底210之間形成了預定空間。因此，無源元件220可安裝在第一布線襯底830的懸伸部分838和第二布線襯底210之間的預定空間中。引線834形成在本體832之中。引線834的一端834a向空腔836延伸，且引線834的另一端834b通過本體832的底表面暴露出。引線834可包括Cu及Ni和Fe的合金。引線834可是蝕刻類型，其中除了其預定部分外蝕刻掉基底板，和可以是沖壓類型，其中使用模具把基底板壓制成預定圖形?？蓛?yōu)選用如Ni或Au等貴金屬電鍍引線834。
包括本體832和引線834的第一布線襯底830可以包括但不限于PCB、CLCC、PLCC等。例如，PLCC由環(huán)氧模制復合物(EMC)制成。但是，提供的上述第一布線襯底830的例子僅用于說明。
參考圖8A和8B，半導體芯片240結合至第二布線襯底210使得它位于本體832的空腔836之內。形成在半導體芯片240頂表面的電極焊墊(未示出)和引線834的一端834a通過電連接裝置845彼此電耦合。在本發(fā)明的說明性實施例中，電連接裝置845優(yōu)選為用于倒裝芯片鍵合的導體。
本發(fā)明的再一實施例現(xiàn)將參考圖9描述，其中與圖8A到8B示出的實施例相同或相應的元件由相同的附圖標記表示，且不再做出說明。
圖9是根據(jù)本發(fā)明再一實施例的固態(tài)成像裝置900的截面圖。
參考圖9，根據(jù)說明性實施例的固態(tài)成像器件900與根據(jù)最后描述的實施例的固態(tài)成像器件800的不同之處在于第二布線襯底510為插座類型。插座型第二布線襯底510具有形成于第二布線襯底510背面一側或下部分的外部連接端子515。
本發(fā)明的再一實施例現(xiàn)將參考圖10被描述，其中與圖8A和8B示出的實施例相同或相應的元件由相同的附圖標記表示，且不再做出說明。
參考圖10，根據(jù)說明性實施例的固態(tài)成像器件1000與根據(jù)圖8A和圖8B中示出的實施例的固態(tài)成像器件800的不同之處在于第二布線襯底610為插座類型。插座型第二布線襯底610具有形成于第二布線襯底610側表面的外部連接端子615。
本發(fā)明的再一實施例現(xiàn)將參考圖11被描述，其中與圖8A和8B示出的實施例相同或相應的元件由相同的附圖標記表示，且不再做出說明。
圖11是根據(jù)本發(fā)明本實施例的固態(tài)成像裝置1100的截面圖。
參考圖11，固態(tài)成像器件1100與固態(tài)成像裝置800的區(qū)別在于使用剛性-撓性PCB(RF-PCB)作為第二布線襯底710。RF-PCB710是具有多層的、剛性PCB714、716(其為本領域中常用的)和撓性PCB712結合而成的組合印刷電路襯底，使實現(xiàn)三維電路連接，從而實現(xiàn)高性能、小型便攜的電子器件。這里，使用的剛性PCB714、716和撓性PCB712的數(shù)量沒有限制。
雖然結合其說明性的實施例已具體示出和描述了本發(fā)明，但本領域技術人員應當理解，在不脫離應當僅僅由所附權利要求的保護范圍限定的本發(fā)明的精神或范圍的條件下，可進行形式和細節(jié)上的前述和其它修改。從而，上面公開的本發(fā)明優(yōu)選實施例僅作為一般的描述性說明，并無限定的作用。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像裝置中，不是直接將半導體芯片和第二布線襯底連接，而是半導體芯片和第二布線襯底通過具有懸伸部分的第一布線襯底電性連接。無源元件可安裝在第一布線襯底的懸伸部分和第二布線襯底之間的預定空間。同時，無需在第二布線襯底上形成用于與半導體芯片電連接的焊墊，這縮短了裝置的水平長度，從而獲得了小型化的固態(tài)成像裝置。
權利要求
1.一種布線襯底，包括本體，具有用來在其中安裝半導體芯片的空腔，該本體具有向所述空腔延伸的懸伸部分；以及設置于所述本體內的引線，所述引線的一端通過所述本體的頂表面露出且另一端通過所述本體的底表面暴露出，用于其電連接。
2.如權利要求1所述的布線襯底，其中所述半導體芯片電耦合至所述引線的所述一端。
3.一種布線襯底，包括本體，具有用來在其中安裝半導體芯片的空腔，該本體具有向所述空腔延伸的懸伸部分；以及位于所述本體內的引線，該引線具有向所述空腔延伸的并且通過所述懸伸部分的底表面暴露的一端；和通過所述本體的底表面暴露的另一端，用于其電連接。
4.如權利要求3所述的布線襯底，其中所述半導體芯片通過導電凸點與所述引線的所述一端電耦合。
5.一種裝置，包括具有成像透鏡的透鏡部件；具有空腔和向所述空腔延伸的懸伸部分的第一布線襯底，該第一布線襯底的頂表面和所述透鏡部件的底表面耦合，該成像透鏡和該空腔彼此相對；第二布線襯底，其中所述第一布線襯底的底表面和所述第二布線襯底的頂表面耦合；以及半導體芯片，安裝在所述空腔內、所述第二布線襯底的頂表面上并與所述第一布線襯底電耦合。
6.如權利要求5所述的裝置，進一步包括安裝在所述第二布線襯底的所述頂表面上且設置于所述懸伸部分的下面的無源元件。
7.如權利要求5所述的裝置，其中所述半導體芯片適用于將來自所述固態(tài)成像透鏡的光轉換成圖像信號并處理該圖像信號。
8.如權利要求5所述的裝置，其中所述第一布線襯底選自由印刷電路板(PCB)、陶瓷無引線芯片載體(CLCC)、和預模制無引線芯片載體(PLCC)構成的組中的一種。
9.如權利要求5所述的裝置，其中所述第二布線襯底選自由撓性印刷電路板(FPC)、一個或多個撓性PCB和一個或多個剛性PCB的結合以及插座式封裝構成的組中的一種。
10.如權利要求5所述的裝置，其中所述第一布線襯底和所述半導體芯片通過鍵合引線電耦合。
11.如權利要求5所述的裝置，其中所述第一布線襯底和所述半導體芯片通過導電凸點電耦合。
12.如權利要求5所述的裝置，進一步包括設置于所述成像透鏡和所述半導體芯片之間并間隔開預定距離的紅外截斷濾光器，其中該紅外截斷濾光器固定在所述透鏡部件上。
13.如權利要求5所述的裝置，進一步包括形成在所述第二布線襯底的側表面上的外部連接端子。
14.如權利要求1所述的裝置，其中所述引線具有在所述懸伸部分中的彎曲部。
15.一種裝置的制造方法，該方法包括提供第二布線襯底；在所述第二布線襯底上提供第一布線襯底，該第二布線襯底電耦合至該第一布線襯底，該第一布線襯底具有空腔和向該空腔延伸的懸伸部分；在所述空腔內、所述第二布線襯底的頂表面上安裝半導體芯片；電耦合所述半導體芯片到所述第一布線襯底；以及將具有成像透鏡的透鏡部件結合到所述第一布線襯底的頂表面。
16.如權利要求15所述的方法，其中所述半導體芯片與所述第一布線襯底的電耦合包括倒裝芯片鍵合。
17.如權利要求15所述的方法，所述半導體芯片與所述第一布線襯底的電耦合包括引線鍵合。
18.如權利要求15所述的方法，進一步包括在所述第二布線襯底的側表面上形成外部連接端子。
19.如權利要求15所述的方法，其中所述第一布線襯底選自由印刷電路板(PCB)、陶瓷無引線芯片載體(CLCC)、和預模制無引線芯片載體(PLCC)構成的組中的一種。
20.如權利要求15所述的方法，其中所述第二布線襯底選自由撓性印刷電路板(FPC)、一個或多個撓性PCB和一個或多個剛性PCB的結合以及插座式封裝構成的組中的一種。
全文摘要
本發(fā)明提供一種布線襯底、使用該布線襯底的固態(tài)成像裝置及其制造方法。在一個實施例中，小型化的固態(tài)成像裝置包括具有用來安裝半導體芯片于其中的空腔的本體。本體具有向空腔延伸的懸伸部分。而且，引線設置在本體內。引線具有通過本體的頂表面暴露出的一端和通過本體底表面暴露出的另一端，用來其電連接。半導體芯片和第二布線襯底通過具有懸伸部分的第一布線襯底電性連接。無源元件可安裝在第一布線襯底的懸伸部分和第二布線襯底之間的預定空間。同時，無需在第二布線襯底上形成用于與半導體芯片電連接的焊墊，這縮短了裝置的水平長度，從而獲得了小型化的固態(tài)成像裝置。
文檔編號H04N5/335GK1674264SQ200510056529
公開日2005年9月28日 申請日期2005年2月8日 優(yōu)先權日2004年2月11日
發(fā)明者曹民教, 都載天, 權寧信 申請人:三星電子株式會社