CMOS图像传感器(CIS)正向着高速、大像素和低成本的方向发展,近年来晶圆级封装技术由于其小型化、低成本的优点受到广泛关注。与此同时,随着无人驾驶的兴起,CIS在汽车摄像头市场也得到了迅猛的发展;其他新的应用,如安防、无人机、机器人、虚拟现实、增强现实等,也将给全球CIS市场的增长提供动力。图像传感器主要生产商有索尼、三星、豪威科技、安森美半导体、格科微、海力士、思特威等。
据麦姆斯咨询报道,华天科技马书英等人以“浅析CMOS图像传感器晶圆级封装技术”为题在《电子与封装》期刊中发布论文,介绍了CIS的主要结构,回顾了CIS的封装技术演变,并根据结构和应用领域的差异详细介绍了基于硅通孔(Through Silicon Via,TSV)技术的多种CIS晶圆级封装技术,指出了CIS晶圆级封装技术的发展趋势。
CIS结构
目前CIS可以分为三种结构,前照式(Front Side Illuminated,FSI)、背照式(Back Side Illuminated,BSI)、堆栈式(Stack)及在Stack基础上演变的Triple Stack,如上图所示。一般的CIS像素都由以下几部分构成:片上透镜(Micro Lenses)、彩色滤光片(On-Chip Color Filters)、金属排线、光电二极管以及基板。
表:CIS各环节主要厂商
CIS封装最初采用的是带有玻璃盖板的陶瓷封装,例如安靠(Amkor)公司的VisionPak就是一种陶瓷无铅芯片载体。这种方案比较昂贵而且会占用很大的相机内空间。如今全球只有台积电(TSMC)下属公司精材科技、华天科技(昆山)电子有限公司、晶方科技、科阳光电4家OSAT厂商可以提供图像传感器WLP解决方案。
平面停留工艺封装工艺流程
“浅析CMOS图像传感器晶圆级封装技术”论文总结了激光打孔技术、平面停留技术、UT(Ultra Thin Process)半切技术、直孔技术等常见的图像传感器晶圆级封装技术,可以满足FSI、BSI和Stack三种不同CIS的晶圆级封装需求。由于晶圆级封装具有小尺寸、低成本的特点,越来越多不同像素的CIS采用晶圆级封装技术,目前2M/5M像素产品是主流,未来随着晶圆级封装技术的不断更新迭代,8M/13M像素产品也有望实现晶圆级封装。