[发明专利]图像传感器芯片的自动化封装系统和自动化封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种图像传感器芯片的自动化封装系统和自动化封装方法。

背景技术

图像传感器(CIS：CMOS Image Sensor)是能够感受光学图像信息并将其转换成可用输出信号的传感器。图像传感器可以提高人眼的视觉范围，使人们看到肉眼无法看到的微观世界和宏观世界，看到人们暂时无法到达处发生的事情，看到超出肉眼视觉范围的各种物理、化学变化过程，生命、生理、病变的发生发展过程，等等。可见图像传感器在人们的文化、体育、生产、生活和科学研究中起到非常重要的作用。

在实际应用中，图像传感器是以图像传感器芯片的形式发挥其感受光学图像信息并将其转换成可用输出信号的功能的。图像传感器芯片在工作过程中容易受到外界环境的污染，所以需要对图像传感器芯片进行封装，使图像传感器芯片处于密封环境下，从而避免外界环境对图像传感器芯片的影响，从而提高图像传感器芯片的性能和使用寿命。

目前，所有的图像传感器的封装采用极高洁净环境、高污染复杂工艺设备及材料的生产线封装，主要包括板上芯片封装(COB：Chip On Board)生产线、晶圆级封装(CSP：Chip Scale Package)生产线及倒装芯片封转(FC：Flip Chip)生产线。

COB封装生产线主要应用在高像素产品，该封装生产线主要包括PCB基板的线路制作，PCB板上点胶把裸芯片(Die)粘结在PCB上，然后进行固化，使用金线邦定机使Die的焊盘(PAD)点与PCB的PAD点进行金属线邦定，清洗后安装镜头座和镜头，完成固定模块结构。但是，该生产线存在如下明显的问题：1全线必须10级的洁净室环境，维护费用高；2产品表面全程曝露在空气中，微尘颗粒控制难度大，一次良品率不高；3模块化产品的定制化比较严重，灵活程度不高；4单条生产线产量不高，一次投资太高。

CSP封装生产线主要应用在中低端、低像素(2M像素或以下)图像传感器的Wafer Level(晶圆级)封装生产。该封装生产使用晶圆级玻璃与晶圆绑定，并在晶圆的图像传感器芯片之间使用围堰隔开，然后在研磨后的晶圆焊盘区域通过制作焊盘表面或焊盘面内孔侧面环金属连接的硅穿孔技术(TSV：Through Silicon Via)或切割后焊盘侧面的T型金属连接芯片尺寸封装技术，并在晶圆背面延伸线路上制作焊球栅阵列(BGA：Ball Grid Array)，然后切割后形成单个密封空腔的图像传感器单元。后端通过表面贴片技术(SMT)形成模块结构。但是，CSP封装线存在如下明显问题：1晶圆级玻璃厚度较大影响产品的性能，尤其是小像素产品及PAD金属部分的有机保护层影响产品的可靠性；2晶圆的尺寸升级后，需要建立完全新的生产线；3生产高像素(大空腔)产品难度很大；4环境污染大，投资规模大。

FC封装线是最近兴起的高端、高像素(5M或以上)图像传感器的Die Level(芯片级)封装生产线。该生产线把在焊盘做好金属凸块经研磨切割后的芯片直接与PCB的焊盘通过热超声的作用一次性将所有接触凸块与焊盘进行连接，形成封装结构单元。后端通过PCB外侧的焊盘或锡球采用表面贴片技术(SMT)形成模块结构。但是，FC封装线存在如下问题：1PCB成本很高；2制造可靠性难度大，凸块与焊盘硬连接的一致性设备要求高；3微尘控制难度大、工艺环境要求高；3凸块制作成本高。

综上所述，亟需一种实现高像素、大芯片尺寸图像传感器的低成本、高性能、高可靠性、超薄的无清洗自动化一体化封装系统。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种图像传感器芯片的自动封装系统和自动封装方法，以提高图像传感器封装的效率及图像传感器芯片的封装质量。

为解决上述问题，本发明提供一种图像传感器芯片的自动封装系统，包括：系统基台；芯片载台，置于所述系统基台上，适于装配图像传感器芯片；机械操作装置，置于所述系统基台上、所述芯片载台的一侧，适于自动拾取和传送所述图像传感器芯片；打线装置，置于所述系统基台上、所述芯片载台的另一侧，适于匹配由所述机械操作装置拾取的图像传感器芯片与打线装置，对所述图像传感器芯片进行金属键合；粘合装置，置于所述系统基台上，适于接收并粘合封装基板与完成金属键合的图像传感器芯片形成封装件。

可选的，所述芯片载台适于装载包含有若干分离的图像传感器芯片的晶圆。

可选的，所述机械操作装置包括设置在一端的芯片拾取部件。

可选的，所述机械操作装置包括机械臂，包含至少一轴承，所述轴承适于控制所述芯片拾取部件沿三维空间范围内的任一方向移动。