(57)【要約】【課題】  全体の高さが低い画像センサパッケージの構造を提供すること。  【解決手段】        この画像センサパッケージは、基板と、チップと、透明カバーと、レンズモジュールとを備える。基板は、上面と下面と下面に配置された複数の接続パッドと貫通孔とを有する。チップは、活性面とこの活性面に配置され基板の貫通孔に対応するように配置された画像センサを有する。また、複数の隆起部が活性面の周囲領域に配置され且つ接続パッドに電気的に接続される。透明カバーは、基板の貫通孔内に配置されて画像センサを被覆する。レンズモジュールは、光を画像センサに伝達するため基板の上面に配置される。【選択図】    図３
2005197717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面と下面と前記下面に配置された複数の第一の接続パッドと貫通孔とを有する基板と、
活性面と該活性面に配置された光学検出素子と前記活性面の周囲で前記第一の接続パッドと電気的接続状態で配置された複数の隆起部とを有するチップと、
前記基板の貫通孔内に配置され前記光学検出素子を被覆する透明カバーと、
前記基板の上面に配置されたレンズモジュールと、を備えている画像センサパッケージの構造。
【請求項２】
前記透明カバーを前記チップに接着するように透明カバーとチップとの間に配置されたシーラントを更に備えている請求項１記載の画像センサパッケージの構造。
【請求項３】
前記透明カバーとチップとの間の距離を制御するように前記シーラントに配置された複数のスペーサを更に備えている請求項２記載の画像センサパッケージの構造。
【請求項４】
前記チップと基板との間に配置され前記隆起部を囲む下側充填材を更に備えている請求項１記載の画像センサパッケージの構造。
【請求項５】
前記基板は、更に、基板の下面に配置され、前記第一の接続パッド、更には外部の回路に電気的に接続する複数の第二の接続パッドを備えている請求項１記載の画像センサパッケージの構造。
【請求項６】
前記基板は、更に、前記第二の接続パッドを前記外部の回路に電気的に接続するように用いられた複数の半田ボールを備えている請求項５記載の画像センサパッケージの構造。
【請求項７】
前記レンズモジュールは、レンズと、前記レンズを支持し基板の上面に接着するハウジングとを備えている請求項１記載の画像センサパッケージの構造。
【請求項８】
前記レンズモジュールは、更に、レンズと光学検出素子との間の距離を調節するように用いられた調節装置を備えている請求項７記載の画像センサパッケージの構造。
【請求項９】
前記透明カバーが光学フィルタ板である請求項１記載の画像センサパッケージの構造。
【請求項１０】
前記光学検出素子は、相補金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）素子又は電荷結合素子（ＣＣＤ）である請求項１記載の画像センサパッケージの構造。
【請求項１１】
活性面と背面とを有し前記活性面が各チップを形成するための複数の第一の切断線を有し該チップが活性面に配置された光学検出素子を有するウエハーを用意し、
前記チップの活性面に複数の隆起部を形成し、
面を有する透明カバー基板を用意し、
前記透明カバー基板の面に複数の溝を形成し、前記溝のそれぞれの両側は、複数の透明カバーを形成するようにそれぞれ二つの第二の切断線を形成し、
前記透明カバー基板をウエハーに整列させて配置し、
前記ウエハーをこのウエハーの背面から前記第一の切断線に沿って切断し且つ単一の光学素子パッケージ構造を形成するように透明カバー基板を第二の切断線に沿って切断し、
上面と下面と前記下面に配置された複数の第一の接続パッドと貫通孔とを有する基板を用意し、
前記透明カバーが貫通孔内に配置され且つチップ上の隆起部が電気接続状態で接続パッド上に配置されるように前記光学装置のパッケージ構造を前記基板と整列させ、
画像センサパッケージの構造を形成するように前記レンズモジュールを用意し且つ前記基板の上面に接着するようにした画像センサパッケージの構造を形成する方法。
【請求項１２】
前記ウエハーを前記背面から切断させるようにウエハーに一組の整列マークを形成することを更に含む請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記透明カバー基板が前記チップに接着されるように、透明カバー基板とチップとの一つにシーラントを配置することを更に含む請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
前記透明カバー基板とチップとの間の距離を制御するように、複数のスペーサ粒子をシーラントに混入させることを更に含む請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記チップと基板との間で前記隆起部を囲むように配置された下側充填材を設けることを更に含む請求項１１記載の方法。
【請求項１６】
前記基板が該基板の下面に配置され第一の接続パッド、更には外部の回路に電気的に接続する複数の第二の接続パッドを備え、複数の半田ボールを前記第二の接続パッドに配置し、該半田ボールを前記外部の回路に電気的に接続することを更に含む請求項１１記載の方法。
【請求項１７】
複数の電子装置を前記基板の上面に配置し更に前記第一の接続パッドに電気的に接続することを更に含む請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記レンズモジュールを設ける段階がレンズを設け、該レンズを支持して基板の上面に接着するハウジングを設けることを備えている請求項１１記載の方法。
【請求項１９】
レンズモジュールを設ける段階がレンズと光学検出素子との間の距離を調節するように用いられた調節装置を設けることを更に含む請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
活性面と該活性面に配置された光学検出素子と前記活性面の周辺に配置された複数の隆起部とを有するチップと、前記光学検出素子を被覆する透明カバーとを備えている光学素子パッケージの構造。
【請求項２１】
前記透明カバーを前記チップに接着するように、透明カバーとチップとの間に配置されたシーラントと、前記透明カバーとチップとの間の距離を制御するように前記シーラントに配置された複数のスペーサとを更に備えている請求項２０記載の光学素子パッケージの構造。
【請求項２２】
活性面と背面とを有し前記活性面が各チップを形成するための複数の第一の切断線を有し該チップが活性面に配置された光学検出素子を有するウエハーを用意し、
前記チップの活性面に複数の隆起部を形成し、
面を有する透明カバー基板を用意し、
前記透明カバー基板の面に複数の溝を形成し、前記溝のそれぞれの両側が複数の透明カバーを形成するように二つの第二の切断線をそれぞれ形成し、
前記透明カバー基板をウエハーに整列させて配置し、
前記ウエハーをこのウエハーの背面から前記第一の切断線に沿って切断し且つ単一の光学素子パッケージ構造を形成するように透明カバー基板を前記第二の切断線に沿って切断するようにした光学素子パッケージの構造を形成する方法。
【請求項２３】
前記ウエハーを前記背面から切断させるように前記ウエハーに一組の整列マークを形成することを更に含む請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記透明カバー基板がチップに接着されるように前記透明カバー基板およびチップの一つにシーラントを配置し、前記透明カバー基板とチップとの間の距離を制御するように、複数のスペーサを前記シーラントに混入させることを更に含む請求項２２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像センサパッケージの構造に関する。更に詳細には、本発明は、構造全体の高さを低くした画像センサパッケージの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像センサ半導体は、出力信号が電気信号に変換される半導体チップである。この画像センサ半導体は、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）素子又は電荷結合素子（ＣＣＤ）の如き光学検出素子を含む。
【０００３】
本発明の参考として、米国特許第５、６３６、１０４号を例にとると、この米国特許は、図１に示すように、画像センサパッケージ１０の構造を開示している。この画像センサパッケージ１０の構造は、チップ３０、ハウジング１４、レンズ１６、ガラス１８、および基板２０を備えている。チップ３０は、ボンデング接続の技術を用いて基板２０に電気的に結合される。このチップ３０は、ハウジング１４内に配置された光学検出素子３２を有する。ハウジング１４は、基板２０に接着してレンズ１６およびガラス１８を支持する。これらハウジング１４、ガラス１８および基板２０は、チップ３０を適合させるように厳密なスペース１２を形成している。光がレンズおよびガラス１８を通って光学検出素子３２に達すると、この光学検出素子３２は、この光によって反応して光を電気信号に変換する。基板２０には、複数の金属回路ライン２２、複数のボンデングパッド２４および複数の半田ボール２６が配置されている。半田ボール２６は、金属回路ライン２２およびボンデングパッド２４を介してチップ３０に電気的に結合され、更には外部の回路（図示せず）に電気的に結合されて光学検出素子３２からの信号を送信するようにする。
【０００４】
この従来の画像センサパッケージ１０の構造は、チップ３０を基板２０に取付けるためにボンデング技術を用いる形態に限定されている。レンズと基板との間の距離である全体の高さが高過ぎるので、焦点距離の調節を制限している。更に、この従来の画像センサパッケージ１０の構造は、電子装置に配置され、画像センサパッケージ１０の構造の全体の高さが高過ぎるために、この電子装置の容量が大きくなってしまう。
【０００５】
図２を参照すると、他の従来の画像センサパッケージの構造が示してあり、この画像センサパッケージの構造は、主に、チップ８０、ハウジング６４、レンズ６６、ガラス６８、および樹脂層７０を備えている。チップ８０は、フリップ-チップ技術によって樹脂層７０に電気的に結合されている。チップ８０は、光学検出素子８２と複数の隆起部８４とを有する。ハウジング６４は、樹脂層７０に接着してレンズ６６を支持する。ガラス６８は、ハウジング６４と樹脂層７０との間に配置されている。樹脂層７０は、複数の金属回路ライン７２と複数の接続端部７６とを有する。金属回路ライン７２は、接続端部７６をチップ８０の隆起部８４に電気的に接続するように用いられる。接続端部７６は、光学検出素子８２の信号を送信するように、外部の回路９０に電気的に結合されている。上述の画像センサパッケージの構造において、レンズ６６からチップ８０までの距離である全体の高さが低くされたとしても、画像センサパッケージ６０の全体の高さは、小さな製品については、なお、高過ぎる。
【０００６】
従って、上記従来技術の欠点を解消するためウエハーレベルで画像センサパッケージの構造を提供することが必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、高さを低くした画像センサパッケージの構造を提供することにある。
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、基板と、チップと、透明カバーと、レンズモジュールとを備えた画像センサパッケージを提供する。
基板は、上面と、下面と、この下面に配置された複数の接続パッドと、貫通孔とを有する。
チップは、活性面と、この活性面に配置された光学検出素子と、活性面にその周囲で接続パッドと電気的接続状態で配置された複数の隆起部とを有する。
透明カバーは、基板の貫通孔内に配置されて光学検出素子を被覆する。
レンズモジュールは、基板の上面に配置されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明における画像センサパッケージの構造によれば、チップは、画像センサパッケージの構造の高さを低くすることができるようにフリップ-チップ型によって基板に結合される。また、透明カバーは、チップを被覆し、このため、画像センサパッケージの構造の高さを低くすることができる。この結果、従来の画像センサパッケージの構造と比較して、この新規な画像センサパッケージの構造は、高さが低い構造を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を添付図面に示す実施例について詳細に説明する。
添付図面は、本発明を理解するために含まれ明細書に導入されて明細書の一部を構成する。添付図面は、明細書と共に本発明の実施例を示し本発明の原理を説明するために役立つ。
【００１１】
図３を参照すると、本発明の実施例に係る画像センサパッケージ１００の構造を概略的に示している。この画像センサパッケージ１００の構造は、チップ１３０、透明カバー１１８、基板１２０およびレンズモジュール１１６を含む。チップ１３０は、活性面１３６、背面１３７、光学検出素子１３２および活性面１３６に配置された複数の隆起部（バンプ）１３４を有する。これら隆起部１３４は、チップ１３０の活性面１３６の周辺領域に配置されている。更に詳細には、隆起部１３４を、活性面１３６の一つの側、二つの側、三つの側、又は四つの側に配置することができる。この光学検出素子１３２を相補金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）素子又は電荷結合素子（ＣＣＤ）にすることができる。隆起部１３４を、金製の隆起部又は半田製の隆起部にすることができる。
【００１２】
透明カバー１１８は、シーラント１４６によってチップ１３０に接着されて光学検出素子１３２を被覆している。このシーラント１４６は、ＵＶ接着剤にすることができ、好ましくは、この接着剤に幾つかのスペース粒子１４４が混入される。このシーラント１４６は、透明カバー１１８とチップ１３０との間に配置され、それらの間の距離はスペース粒子１４４の寸法によって定められる。透明カバー１１８は、赤外線低貫通フィルタの如き光学フィルタにすることができ、又はガラスの如き透明材料から形成される。スペース粒子１４４を、例えば、ホウケイ酸ガラスによって形成することができる。
【００１３】
基板１２０は、上面１２８と、この上面に対向する下面１２９と、基板を貫通し且つチップ１３０の光学検出素子１３２に対応する貫通孔１２１とを有する。チップ１３０の隆起部１３４は、フリップ-チップ技術によって基板１２０の下面１２９上の接続パッド１２３に接続され、また、透明カバー１１８は、貫通孔１２１内に配置されている。下側充填材（アンダーフィル）１４８がチップ１３０と基板１２０の下面１２９との間で隆起部１３４を囲んで配置されている。接続パッド１２６は、基板１２０の下面１２９に配置され、且つ複数の第一の金属回路ライン１２２と接続パッド１２３とを介してチップ１３０の隆起部１３４に電気的に接続されている。接続パッド１２６を、複数の半田ボール１２７によって可撓性のプリント回路の如き外部の回路１４０に電気的に接続することができ、半田ボールは、熱間押圧工程によって処理される。基板１２０が、また、接続パッド１２３および接続パッド１２６を形成するように、下面１２９に配置された半田マスク層（図示せず）を有することができることを当業者は理解することができる。基板１２０は、ＦＲ４ファイバグラス補強エポキシ樹脂基板又はファイバグラス補強ビスマレイミドトリアジン（BT）樹脂基板の如きファイバグラス補強エポキシ樹脂の材料によって形成されている。
【００１４】
基板１２０は、多層基板である。更に、複数の第二の回路ライン１５６は、基板１２０の上面１２８および複数の導電体１５２に配置されて第一の回路ライン１２２と第二の回路ライン１５６とを電気的に接続する。パッシブ素子の如き複数の電子素子１５８が基板１２０の上面１２８に配置され且つ第二の金属回路ライン１５６に電気的に接続されている。導電体１５２をレーザ導電体にすることができる。
【００１５】
レンズモジュール１１６は、光を光学検出素子１３２に結像させるように基板１２０の上面１２８に、ハウジング１１４によって支持されたレンズ１１７を有する。このハウジング１１４は、基板１２０の上面１２８に接着される。レンズモジュール１１６は、追加的に、レンズ１１７と光学検出素子１３２との間の距離を調節するように用いられた調節装置１１５を含む。
【００１６】
図４乃至図１４を参照すると、これら図面は、本発明に係る画像センサパッケージの構造１００を製造する方法を概略的に示す。
【００１７】
図４および図５において、ウエハー１６０が複数のチップ１３０を有し、これらチップ１３０は切断線１６４によって分割される。ウエハー１６０、即ち、チップ１３０は、活性面１３６および背面１３７を有する。各チップ１３０は、活性面１３６に配置された光学検出素子１３２を有する。切断線１６４は、ウエハー１６０、即ち、チップ１３０の活性面１３６に配置されている。
【００１８】
最初に、二つの切断開口１６３の如き一組の整列マークが切削によってウエハー１６０に形成されて二次元座標１６２を形成する。この二次元座標１６２、また、チップ１３０の長さと幅とを基準にして、切断線をウエハー１６０の背面１３７に形成することができ、且つウエハー１６０を正確に切断することができる。本発明の方法の次の製造工程において、ウエハー１６０が単一のチップ１３０を切り出すように切断ライン１６４に沿って切断されることが留意されるべきである。しかし、好ましい状態では、ウエハー１６０は、このウエハーの背面１３７で切断されるが、この背面１３７には切断線がない。この場合には、整列マークをウエハー１６０に設けてウエハーを背面１３７から切断することができるようにする。この整列マークは、ウエハー１６０の背面１３７に切断座標又は切断線を形成するように用いられる切断孔、貫通孔あるいは溝の如き、任意の型式の開口にすることができる。
【００１９】
図６および図７を参照すると、複数の隆起部１３４は、チップの１３０の活性面１３６に形成され、且つ活性面１３６の周囲に配置されている。
【００２０】
図８および図９を参照すると、透明カバー基板１７０が先ず設けられる。複数の溝１７２が透明カバー基板１７０の面１４２に縦方向および横方向に形成されている。各溝１７２の両側１７４は、二つの切断線１７６をそれぞれ形成し、また、この方法によって複数のカバー１１８を形成する。
【００２１】
図１０を参照すると、この図に示された構造は、好ましくは、複数のシーラント１４６を含んでいる。各シーラントには、複数のスペーサ１４４が混入され、且つ各シーラントは、チップ１３０をおよび光学検出素子１３２をそれぞれ囲むようにチップ１３０の活性面１３６に配置されている。スペーサ１４４が混入されたシーラント１４６を透明カバー基板１７０の面１４２に配置することができることを当業者は理解することができる。
【００２２】
図１１を参照すると、透明カバー基板１７０は、整列されてウエハー１６０を被覆することが示されている。溝１７２は、それぞれ切断線１６４に対応し、且つ隆起部１３４に合致している。次いで、シーラント１４６は、透明カバー基板１７０がウエハー１６０に接着されるように硬化される。この場合に、光学検出素子１３２は、シーラント１４６および透明カバー基板１７０に封入される。
【００２３】
図１２を参照すると、二次元基準座標およびチップ１３０の長さと幅とを基準にすることによって、切断工具１８３がウエハー１６０の背面１３７からこのウエハー１６０を切断することが示されている。他の切断工具１８２は、透明カバー基板を切断線１７６に沿って切断する。実際の作用において、切断工具１８３および１８２は、ウエハー１６０および透明カバー基板１７０を通して完全に切断することができない。次に、制動（ブレーキ）工程が続いて行われて、図１３に示すように、光学素子パッケージ１９０の単一の構造を形成する。
【００２４】
図１４を参照すると、他の実施例が示され、この実施例では、上面および下面１２９を有する基板１２０が、貫通開口１２１と、下面１２９に配置された複数の第一の金属回路ライン１２２と、上面１２８に配置された複数の第二の金属回路ライン１５６と、第二の回路ライン１６５を第一の回路ライン１２２に電気的に接続する複数の導電体１５２とを備えている。基板１２０は、追加的に、複数の電子素子１５８を備えることができる。例えば、電子素子１５８は、上面１２８に配置され且つ第二の金属回路ライン１５６に接続される。
【００２５】
基板１２０は、更に、下面１２９に配置され第一の金属回路ライン１２２に電気的に接続された複数の接続パッド１２３、１２６を有する。光学素子パッケージ１９０の構造は、フリップ-チップ技術によって基板１２０の下面１２９に取付けられ、この場合に、透明カバー１１８は貫通開口１２１内に配置されている。チップ１３０の隆起部１３４を、リフロー工程によって接続パッド１２３に接続することができる。次いで、下側充填材１４８がチップ１３０と基板１２０との間を満たすように毛細管効果によって施される。接続パッド１２６は、半田ボール１２７により熱間押圧処理をもって可撓性のプリント基板の如き外部の回路１４０に電気的に接続され得る。当業者は、外部の回路１４０を任意の型式の回路ボードにすることができ且つ基板１２０を種々の方法によって外部の回路ボード１４０に取付けることができることを理解することができる。
【００２６】
次いで、ハウジング１１４および調節装置１１５を有するレンズモジュール１１６が基板１２０の上面１２８に取付けられ、この結果、画像センサパッケージの構造１００を、図３に示された如く形成することができる。
【００２７】
本発明の上記実施例によれば、画像センサパッケージの構造１００のチップ１３０がフリップ-チップ型によって基板１２０に接続され、これによって画像センサパッケージの構造１００の高さがレンズ１１７からチップ１３０までの距離になるように低くすることができる。更に、透明カバー１１８は、チップ１３０を直接被覆し、且つ画像センサパッケージの構造１００の高さを低くすることができる。この結果、従来の画像センサパッケージの構造と比較して、画像センサパッケージの構造１００は、全体の高さが低い。
【００２８】
種々の変更および改変が本発明の範囲または概念を逸脱することなく本発明の構造になされ得ることが当業者にとって明らかである。上記の説明を考慮して、本発明の変更および改変が請求の範囲および均等の範囲内であるなら、本発明は、これらを含むことが企図される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来の画像センサパッケージの構造を概略的に示す横断面図。
【図２】他の従来の画像センサパッケージの構造を概略的に示す横断面図。
【図３】本発明の実施例に係る画像センサパッケージの構造を概略的に示す横断面図。
【図４】本発明の実施例に係る画像センサパッケージの製造工程を概略的に示す説明図。
【図５】本発明の実施例に係る画像センサパッケージの製造工程を概略的に示す説明図。
【図６】本発明の実施例に係る画像センサパッケージの製造工程を概略的に示す説明図。
【図７】本発明の実施例に係る画像センサパッケージの製造工程を概略的に示す説明図。
【図８】本発明の実施例に係る画像センサパッケージの製造工程を概略的に示す説明図。
【図９】本発明の実施例に係る画像センサパッケージの製造工程を概略的に示す説明図。
【図１０】本発明の実施例に係る画像センサパッケージの製造工程を概略的に示す説明図。
【図１１】本発明の実施例に係る画像センサパッケージの製造工程を概略的に示す説明図。
【図１２】本発明の実施例に係る画像センサパッケージの製造工程を概略的に示す説明図。
【図１３】本発明の実施例に係る画像センサパッケージの製造工程を概略的に示す説明図。
【図１４】本発明の実施例に係る画像センサパッケージの製造工程を概略的に示す説明図。
【符号の説明】
【００３０】
１００  画像センサパッケージ
１１６  レンズモジュール
１１８  透明カバー
１２０  基板
１２１  貫通孔
１２８  上面
１２９  下面
１３０  チップ
１３２  光学検出素子
１３４  隆起部
１３６  活性面
【図１】
2005197717.tif 000003
【図２】
2005197717.tif 000004
【図３】
2005197717.tif 000005
【図４】
2005197717.tif 000006
【図５】
2005197717.tif 000007
【図６】
2005197717.tif 000008
【図７】
2005197717.tif 000009
【図８】
2005197717.tif 000010
【図９】
2005197717.tif 000011
【図１０】
2005197717.tif 000012
【図１１】
2005197717.tif 000013
【図１２】
2005197717.tif 000014
【図１３】
2005197717.tif 000015
【図１４】
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【外国語明細書】
Title of Invention
IMAGE SENSOR PACKAGE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
TECHNICAL FIELD
[0001] The present invention relates to structure of image sensor package.  More particularly, the present invention relates to structure of image sensor package having a reduced height in whole structure.
BACK GROUND ART
[0002] The image sensor semiconductor is a semiconductor chip, in which the
optical signals are converted into electric signals.  The image sensor semiconductor includes an optical sensing device, such as a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) device or a charge coupled device (CCD).
[0003] Taking the U. S. Patent No. 5,636,104 as a reference of the invention, it discloses a structure of image sensor package 10, as shown in FIG. 1.  The
structure of image sensor package 10 includes a chip 30, a housing 14, a lens 16, a glass 18, and a substrate 20.   The chip 30 is electrically coupled on the
substrate 20, using the technology of bonding connection.  The chip 30 has an
optical sensing device 32, located within the housing 14.  The housing 14
adheres to the substrate 20, and supports the lens 16 and the glass 18.  The
housing 14, the glass 18, the substrate 20 form a close space 12, so as to adapt
the chip 30.  When the light passes the lens 16 and the glass 18 and reaches to the optical sensing device 32, the optical sensing device 32 reacts with the
light and converts the light into electric signals.  The substrate 20 is
disposed with multiple metal circuit lines 22, multiple bonding pads 24, and
multiple solder balls 26.  The solder balls 26 are electrically coupled to the
chip 30 through the metal circuit lines 22 and the bonding pads 24, and further
electrically coupled to an external circuit (not shown), so as to transmit the
signals from the optical sensing device 32.
[0004] The conventional structure of image sensor package 10 is restricted to the manner of using the bonding technology for mounting the chip 30 to the substrate 20.  Since the total height, which is a distance between the lens and the substrate, is too large, it restricts the adjustment on the focal distance.  Moreover, when the conventional structure of image sensor package 10 is disposed on an electronic apparatus, the volume of the electronic apparatus becomes large due to the total height of the structure of image sensor package 10 being over long.
[0005] Referring to FIG. 2, another conventional structure of image sensor package mainly includes a chip 80, a housing 64, a lens 66, a glass 68, and a resin layer 70.  The chip 80 is electrically coupled to the resin layer 70 by a flip-chip technology.  The chip 80 has an optical sensing device 82 and multiple bumps 84.  The housing 64 adheres to the resin layer 70 and supports the lens 66.  The glass 68 is disposed between the housing 64 and the resin layer 70.  The resin layer 70 has multiple metal circuit lines 72 and multiple connection ends 76.  The metal circuit lines 72 are used to electrically connect the connection ends 76 to the bumps 84 of the chip 80.  The connection ends 76 is electrically coupled to an external circuit 90, so as to transmit the signals of the optical sensing device 82.  Even though the total height of the foregoing structure of the image sensor package, which is the distance from the lens 66 to the chip 80, has been reduced, the total height of the structure of the image sensor package 60 is still over long, with respect to a small electronic products.
[0006] Therefore, it is necessary to provide a structure of image sensor package at a wafer level, so as to solve the foregoing disadvantages.
Disclosure of the Invention
PROBLEM TO BE SOLVED BY THE INVENTION
[0007] An object of the invention is to provide a structure of image sensor package, having a reduced package height.
[0008] For achieving the foregoing object, the invention provides a structure of image sensor package, including a substrate, a chip, a transparent cover, and a lens module.  The substrate has an upper surface and a lower surface, multiple connection pads disposed on the lower surface, and a through hole.  The chip has an active surface, an optical sensing device disposed on the active surface, and multiple bumps disposed on the active surface at the peripheral regions with electrical coupling to the connection pads.  The transparent cover is disposed in the through hole of the substrate and covers over the optical sensing device.  The lens module is disposed on the upper surface of the substrate.
EFFECT OF THE INVENTION
[0009] According to the structure of the image sensor package in the invention, the chip is coupled to the substrate by a flip-chip type, so that the structure height of the image sensor package can be reduced.  Moreover, the transparent cover directly covers over the chip, so that the structure height of the image sensor package can also be reduced.  As a result, in comparing with the conventional structure of image sensor package, the novel structure of image sensor package has the smaller structure height.
BEST MODES FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0010] Modes for carrying out the present invention will be explained in detail with respect to embodiments shown in the accompanying drawings below. 
The accompanying drawings are included to provide a further understanding of the invention, and are incorporated in and constitute a part of this specification.  The drawings illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.
[0011] Referring to FIG. 3, it is a cross-sectional view, schematically illustrating a structure of an image sensor package 100, according to embodiment of the invention.  The structure of an image sensor package 100 includes a chip 130, a transparent cover 118, a substrate 120, and a lens module 116.  The chip 130 has an active surface 136, a back surface 137, an optical sensing device 132, and multiple bumps 134 disposed on the active surface 136.  The bumps 134 are located at the peripheral region of the active surface on the chip 130.  In detail, the bumps 134 can be disposed on one side, two sides, three sides, or four sides of the active surface 136.  The optical sensing device 132 can be a Complementary Metal-Oxide Semiconductor (CMOS) device or a charge coupled device (CCD).  The bumps 134 can be a gold bump or a solder bump.
[0012] Thetransparent cover 118 is adhered to the chip 130 by a sealant 146 and covers the optical sensing device 132.  The sealant 146 can be an UV adhesive, and preferably, several spacing particles 144 are mixed therein.  The sealant 146 is disposed between the transparent cover 118 and the chip 130, and a distance between them is determined by the size of the spacing particles 144.  The transparent cover 118 can be an optical filter, such as an infrared low pass filter, or is formed from transparent material, such as glass.  The spacing particles 144 can be formed by, for example, borosilicate glasses.
[0013] The substrate 120 has an upper surface 128 and a lower surface 129 against to each other, and a through hole 121 penetrating through the substrate 120 and corresponding to the optical sensing device 132 of the chip 130.  The bumps 134 of the chip 130 are connected to the connection pads 123 on the lower surface 129 of the substrate 120 by the flip-chip technology, and the transparent cover 118 is located within the through hole 121.  An underfill 148 is disposed between the chip 130 and the lower surface 129 of the substrate 120, and encapsulating the bumps 134.  The connection pads 126 are disposed on the lower surface 129 of the substrate 120, and are electrically connected to the bumps 134 of the chip 130 via multiple first metal circuit lines 122 and connections pads 123.  The connection pad 126 can be electrically connected to an external circuit 140, such as a flexible printed circuit, by multiple solder balls 127, which are processed by thermal pressing process.   The ordinary skilled artisans can know that the substrate 120 can also have a solder mask layer (not shown), disposed on the lower surface 129, so as to define the connection pad 123 and connection pad 126.  The substrate 120 is formed by material of Fiber Glass Reinforced Epoxy Resin, such as FR4 Fiber Glass Reinforced Epoxy Resin substrate or Fiber Glass Reinforced Bismalemide Triazine (BT) resin substrate.
[0014] The substrate 120 is a multi-layer substrate.  In addition, multiple second circuit lines 156 are disposed on the upper surface 128 of the substrate 120, and multiple electrical vias 152 for electrically connecting the first circuit lines 122 and the second circuit lines 156.  Multiple electronic devices 158, such as passive devices, are disposed on the upper surface 128 of the substrate 120, and are electrically connected to the second metal circuit lines 156.  The electrical via 152 can be a laser via.
[0015] The lens module 116 has a lens 117, which is supported on the upper surface 128 of the substrate 120 by a housing 114, so as to focus the light onto the optical sensing device 132.  The housing 114 is adhered to the upper surface 128 of the substrate 120.  The lens module 116 additionally includes an adjusting device 115, used to adjust a distance between the lens 117 and the optical sensing device 132.
[0016] Referring to FIGs. 4-14, they are the drawings, schematically illustrating the method for fabricating the structure of image sensor package 100, according to the present invention.
[0017] In FIGs. 4 and 5, a wafer 160 has multiple chips 130, and the chips 130 are separated by the cutting line 164.  The wafer 160 or the chips 130 has an active surface 136 and a back surface 137.  Each the chip 130 has an optical sensing device 132, disposed on the active surface 136.  The cutting line 164 is located on the active surface 136 of the wafer 160 or the chip 130.
[0018] At first, a set of alignment mark, such as two cutting openings 163, is formed on the wafer 160 by cutting, so as to define a two-dimensional coordinate 162.  By this two-dimensional coordinate 162, and also referencing to the length and the width of the chip 130, the cutting line can be defined on the back surface 137 of the wafer 160, and the wafer 160 can be precisely cut.  It should be noted that, in the subsequent fabrication processes of the method of the invention, the wafer 160 is cut along the cutting line 164 for cutting-out the singulated chip 130.  However, in preferred situation, the wafer 160 is cut on the back surface 137 of the wafer 160, but the back surface 137 has no cutting line.  In this situation, the wafer 160 should provide an alignment mark, so as to be able to cut the wafer 160 from the back surface 137.  The alignment mark can be any type of opening, such as a cutting hole, through hole, or groove, which are used to define the cutting coordinate or cutting line on the back surface 137 of the wafer 160.
[0019] Referring to FIG. 6 and FIG. 7, multiple bumps 134 are formed on the active surface 136 of the chip 130, and are disposed at the periphery of the active surface 136.
[0020] Referring to FIGs. 8 and 9, a transparent cover substrate 170 is first provided.  A plurality of grooves 172 in longitudinal and transversal directions are formed in a surface 142 of the transparent cover substrate 170.  Both sides 174 of each groove 172 respectively define the two cutting lines 176, and also define multiple cover 118 by this way.
[0021] Referring to FIG. 10, it preferably includes multiple sealant 146.  Each sealant is mixed with multiple spacers 144, and is disposed on the active surface 136 of the chips 130 in surrounding manner, and respectively surrounding the optical sensing device 132.  The one ordinary skill in the art can understand that the sealant 146, mixed with the spacers 144, can be disposed on the surface 142 of the transparent cover substrate 170.
[0022] Referring to FIG. 11, the transparent cover substrate 170 is aligned and covers over the wafer 160.  The grooves 172 are respectively corresponding to the cutting lines 164 and the grooves 172 adapt the bumps 134.  After then, the sealant 146 is cured, so that the transparent cover substrate 170 is adhered to the wafer 160.  In this situation, the optical sensing device 132 is encapsulated in the sealant 146 and the transparent cover substrate 170.
[0023] Referring to FIG. 12, by the 2-dimensional reference coordinate and referencing to the length and width of the chip 130, a cutting tool 183 cuts the wafer 160 from the back surface 137 of the wafer 160.  Another cutting tool 182 is cutting the transparent cover substrate along the cutting line 176. In practical operation, the cutting tool 183 and 182 can be not completely cutting through the wafer 160 and the transparent substrate 170.  And then, a braking process is subsequently performed, so as to form the singulatedstructure of optical device package 190, as shown in FIG. 13.
[0024] Referring to FIG. 14, a substrate 120 with an upper surface and a lower surface 129 has a through opening 121, multiple first metal circuit lines 122 disposed on the lower surface 129, multiple second metal circuit lines 156 disposed on the upper surface 128, and multiple conductive vias 152 for electrically connecting the second circuit lines 165 to the first circuit lines 122.  The substrate 120 can additionally provide multiple electronic devices 158.  For example, the electronic device 158 is disposed on the upper surface 128 and is connected to the second metal circuit lines 156.
[0025] The substrate 120 further has multiple connection pads 123 and 126, disposed on the lower surface 129, electrically connected to the first metal circuit line 122.  The structure of optical device package 190 is affixed to the lower surface 129 of the substrate 120 by a flip-chip technology, in which the transparent cover 118 is located within the through opening 121.  The bumps 134 of the chip 130 can be connected to the connection pads 123 by a reflow process.  Then, an underfill 148 is dispensed with capillary effect, so as to fill between the chip 130 and the substrate 120.  The connection pads 126 can be electrically connected to an external circuit 140, such as the flexible printed circuit, by the solder balls 127 with a thermal pressing process.  The ordinary skilled artisans can understand that the external circuit 140 can be any type of circuit board, and substrate 120 can be affixed to the external circuit board 140 by various methods.
[0026] After then, the lens module 116 with the housing 114 and the adjusting device 115 is adhered to the upper surface 128 of the substrate 120, so that the structure of image sensor package 100 can be formed, as shown in FIG. 3.
[0027] According to the embodiment of the invention, the chip 130 of the structure of image sensor package 100 is connected to the substrate 120 by the flip-chip type, so that a height of the structure of image sensor package 100 can be reduced, in which the height is a distance from the lens 117 to the chip 130.  Moreover, the transparent cover 118 is directly covering over the chip 130, and can further reduce the height of the structure of image sensor package 100.  As a result, comparing with the conventional structure of image sensor package, the structure of image sensor package 100 has a smaller total height.
[0028] It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made to the structure of the present invention without departing from the scope or spirit of the invention.  In view of the foregoing descriptions, it is intended that the present invention covers modifications and variations of this invention if they fall within the scope of the following claims and their equivalents.
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
[0029] 
FIG. 1 is a cross-sectional view, schematically illustrating a conventional structure of an image sensor package.
FIG. 2 is a cross-sectional view, schematically illustrating another conventional structure of an image sensor package.
FIG. 3 is a cross-sectional view, schematically illustrating a structure of an image sensor package, according to embodiment of the invention.
FIG. 4 is an explanatory view, schematically illustrating the fabrication processes for the image sensor package, according to embodiment of the invention.
FIG. 5 is an explanatory view, schematically illustrating the fabrication processes for the image sensor package, according to embodiment of the invention.
FIG. 6 is an explanatory view, schematically illustrating the fabrication processes for the image sensor package, according to embodiment of the invention.
FIG. 7 is an explanatory view, schematically illustrating the fabrication processes for the image sensor package, according to embodiment of the invention.
FIG. 8 is an explanatory view, schematically illustrating the fabrication processes for the image sensor package, according to embodiment of the invention.
FIG. 9 is an explanatory view, schematically illustrating the fabrication processes for the image sensor package, according to embodiment of the invention.
FIG. 10 is an explanatory view, schematically illustrating the fabrication processes for the image sensor package, according to embodiment of the invention.
FIG. 11 is an explanatory view, schematically illustrating the fabrication processes for the image sensor package, according to embodiment of the invention.
FIG. 12 is an explanatory view, schematically illustrating the fabrication processes for the image sensor package, according to embodiment of the invention.
FIG. 13 is an explanatory view, schematically illustrating the fabrication processes for the image sensor package, according to embodiment of the invention.
FIG. 14 is an explanatory view, schematically illustrating the fabrication processes for the image sensor package, according to embodiment of the invention.
DESCRIPTION OF NUMERALS
【0030】
100   Image sensor package
116   Lens Module
118   Transparent cover
120   Substrate
121   Through Hole
128   Upper Surface
129   Lower Surface
130   Chip
132   Optical Sensing Device
134   Bumps
136   Active Surface
1.    A structure of image sensor package, comprising:
a substrate, having an upper surface and a lower surface, and a plurality of first connection pads disposed on the lower surface, and a through hole;
a chip, having an active surface, an optical sensing device disposed on the active surface, and a plurality of bumps disposed at a periphery of the active surface with electric connection to the first connection pads;
a transparent cover, disposed within the through hole of the substrate, and covering the optical sensing device; and
a lens module, disposed on the upper surface of the substrate.
2.    The structure of image sensor package of claim 1, further comprising:
a sealant, disposed between the transparent cover and the chip, so as to adhere the transparent cover to the chip.
3.    The structure of image sensor package of claim 2, further comprising:
a plurality of spacers, disposed in the sealant, so as to control a distance between the transparent cover and the chip.
4.    The structure of image sensor package of claim 1, further comprising:
an underfill, disposed between the chip and the substrate, and encapsulating the bumps.
5.    The structure of image sensor package of claim 1, wherein the substrate further comprises:
a plurality of second connection pads, disposed on the lower surface of the substrate, electrically connecting to the first connection pads for further connecting to an external circuit.
6.    The structure of image sensor package of claim 5, wherein the substrate further comprises a plurality of solder balls, used to electrically connect the second connection pads to the external circuit.
7.    The structure of image sensor package of claim 1, wherein the lens module comprises:
a lens; and 
a housing, supporting the lens, and adhering on the upper surface of the substrate.
8.    The structure of image sensor package of claim 7, wherein the lens module further comprises:
an adjusting device, used to adjust a distance between the lens and the optical sensing device.
9.    The structure of image sensor package of claim 1, wherein the transparent cover is an optical filtering plate.
10.   The structure of image sensor package of claim 1, wherein the optical sensing device is a Complementary Metal-Oxide Semiconductor (CMOS) device or a charge coupled device (CCD).
11.   A method for forming a structure of image sensor package, comprising:
providing a wafer, having an active surface and a back surface, the active surface having a plurality of first cutting lines to define each chip, the chip having an optical sensing device disposed on the active surface;
forming a plurality of bumps on the active surface of the chip;
providing a transparent cover substrate, having a surface;
forming a plurality of grooves on the surface of the transparent cover substrate, wherein both sides of each of the grooves respectively define two second cutting lines, so as to define a plurality of transparent covers;
aligning and disposing the transparent cover substrate to wafer;
cutting the wafer from the back surface of the wafer and along the first cutting lines, and cutting the transparent cover substrate along the second cutting lines, so as to form a package structure of optical device in a singulatedunit;
providing a substrate, having an upper surface and a lower surface, and having a plurality of first connection pads disposed on the lower surface, and having a through opening;
aligning the package structure of optical device with the substrate, so that the transparent cover is located within the through opening, and the bumps on the chip are disposed on the connection pads with electric connection; and
providing a lens module, adhering to the upper surface of the substrate, so as to form the structure of image sensor package.
12.   The method in claim 11, further comprising:
forming a set of alignment marks on the wafer, for allowing the wafer to be cut from the back surface.
13.   The method in claim 11, further comprising:
disposing a sealant on one of the transparent cover substrate and the chip, so that the transparent cover substrate is adhered on the chip.
14.   The method in claim 13, further comprising:
providing a plurality of spacers mixed into the sealant, so as to control a distance between the transparent cover substrate and the chip.
15.   The method in claim 11, further comprising:
providing an underfill, disposed between the chip and the substrate, and encapsulating the bumps.
16.   The method in claim 11, wherein the substrate comprises a plurality of second connection pads, disposed on the lower surface of the substrate, electrically connecting to the first connection pads for further connecting to an external circuit, and the method  further comprises:
disposing a plurality of solder balls on the second connection pads; and
electrically connecting the solder balls to the external circuit.
17.   The method in claim 16, wherein the method further comprises:
disposing a plurality of electronic devices onto the upper surface of the substrate and further electrically connecting to the first connection pads.
18.   The method in claim 11, wherein the step of providing the lens module comprises:
providing a lens; and 
proving a housing, for supporting the lens, and adhering on the upper surface of the substrate.
19.   The method in claim 18, wherein the step of providing the lens module further comprises:
providing an adjusting device, used to adjust a distance between the lens and the optical sensing device.
20.    A structure of optical device package, comprising:
a chip, having an active surface, an optical sensing device disposed on the active surface, and a plurality of bumps disposed at a periphery of the active surface; and
a transparent cover, covering over the optical sensing device.
21.   The structure of optical device package of claim 20, further comprising:
a sealant, disposed between the transparent cover and the chip, so as to adhere the transparent cover to the chip; and
a plurality of spacers, disposed in the sealant, so as to control a distance between the transparent cover and the chip.
22.   A method for forming a structure of optical device package, comprising:
providing a wafer, having an active surface and a back surface, the active surface having a plurality of first cutting lines to define each chip, the chip having an optical sensing device disposed on the active surface;
forming a plurality of bumps on the active surface of the chip;
providing a transparent cover substrate, having a surface;
forming a plurality of grooves on the surface of the transparent cover substrate, wherein both sides of each of the grooves respectively define two second cutting lines, so as to define a plurality of transparent covers;
aligning and disposing the transparent cover substrate to wafer; and
cutting the wafer from the back surface of the wafer and along the first cutting lines, and cutting the transparent cover substrate along the second cutting lines, so as to form the structure of optical device package in a singulated unit.
23.   The method of claim 22, further comprising:
forming a set of alignment marks on the wafer, for allowing the wafer to be cut from the back surface.
24.   The method in claim 22, further comprising:
disposing a sealant on one of the transparent cover substrate and the chip, so that the transparent cover substrate is adhered on the chip; and
providing a plurality of spacers mixed into the sealant, so as to control a distance between the transparent cover substrate and the chip.
Abstract
Object
Providing a structure of an image sensor package having a lower height as a whole.
Solving Means
An image sensor package includes a substrate, a chip, a transparent cover, and a lens module.  The substrate has an upper surface and a lower surface, and has a plurality of connection pads disposed on the lower surface and a though opening.  The chip has an active surface, and has an image sensor disposed on the active surface, corresponding to the through opening of the substrate.  Also and, a plurality of bumps are disposed at peripheral region of the active surface and are electrically connected to the pads.  The transparent cover is disposed in the through opening of the substrate and covers the image sensor.  The lens module is disposed on the upper surface for transmitting light to the image sensor.
【Selected Drawing】FIG.3
【FIG.1】
2005197717.tif 000017
【FIG.2】
2005197717.tif 000018
【FIG.3】
2005197717.tif 000019
【FIG.4】
2005197717.tif 000020
【FIG.5】
2005197717.tif 000021
【FIG.6】
2005197717.tif 000022
【FIG.7】
2005197717.tif 000023
【FIG.8】
2005197717.tif 000024
【FIG.9】
2005197717.tif 000025
【FIG.10】
2005197717.tif 000026
【FIG.11】
2005197717.tif 000027
【FIG.12】
2005197717.tif 000028
【FIG.13】
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【FIG.14】
2005197717.tif 000030