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   產品生產技術說明
我司影像傳感芯片封裝技術,采用的是目前高端影像傳感器所用的主流封裝技術——COB(Chip On Board)。
COB封裝技術相對于低端產品采用的BGA錫球焊接,可以將產品做的更薄、更小、像素更高,這方面的優勢主要體現在線路焊接部分。COB 封裝技術按產品生產前后順序,主要分為三大部分:芯片貼合部分,線路焊接部分,成品封裝部分;
其主要流程如下圖所示(其中▲為關鍵工序):

 
一、芯片貼合
芯片貼合是指將影像傳感芯片(COMS)粘結到印刷電路板(PCB)上的過程。其關鍵技術在于芯片在電路板上的位置精度及平行精度,不同產品其精度要求略有不同,但基本上都需要精確到50微米以下。
芯片貼合部分包含:PCB貼膜、PCB精密切割、PCB排版、PCB超聲波清洗、PCB貼片和芯片熱固化六個工序;其中PCB精密切割和貼片是關鍵工序,其它為輔助工序;以下簡單介紹這兩個關鍵工序。
1. PCB精密切割
因影像傳感器較小,在設計制作電路板時為提高效率和降低成本會制作成多個產品電路板陣列的大電路板,生產時再切割成單個產品的電路板。
PCB精密切割主要是通過設備的影像識別系統(PR System),和高速切割兩個模塊來完成;影像識別系統負責捕捉PCB Panel的標識點并計算其坐標位置,而高速切割模塊則通過坐標參數對PCB Panel進行切割,切割精度達10微米。高速切割使PCB切割面光滑發塵量低,對于產品的質量有著重大影響。

印刷電路連板(PCB Panel)
2. PCB貼片(Die Bonding)
PCB貼片同樣需要設備具備影像識別系統,搭配設備的高精度機械手臂完成貼片功能。PCB在設備上先進行點膠,完成后影像識別系統在晶元片(Wafer)上辨別芯片并計算其中心點,再由機械手臂吸取該芯片貼到PCB上。
為滿足成品的光學同軸度及平面清晰均勻性要求,芯片在PCB上的位置精度通常要求控制在50微米以下,平整度要30微米以下。而為了適應產品在不同的自然環境下正常工作,芯片在PCB上的粘合力要求在10Kg以上。

PCB貼片
二、線路焊接
線路焊接(Wire Bonding)屬于COB封裝的關鍵技術,是對COMS芯片上的金屬連接點和PCB上的金手指,利用金線進行焊接連通而形成電子元件的制程。其中CMOS芯片借由金線將其IO經封裝體的線路延伸出來,與外界的各種視頻裝置連接而成為一定功能的電子產品。
線路焊接部分包含線路焊接和線路檢查兩個工序,以下主要介紹線路焊接工序。
線路焊接是熱壓和超聲波焊接的結合應用,其焊接過程如下:
1. 焊針上金線末端由電火花熔化成球狀,稱為金球;
2. 焊針將金球壓在PCB金手指上,并通過超聲波摩擦使金球粘結在金手指上并切斷金線與金球的連接;
3. 焊針返回再次熔一個金球,將金球壓焊在芯片金屬連接點上;
4. 焊針通過設定的軌跡移動,拉動金線形成弧形后將金線壓焊在PCB金手指上先前粘好的金球上,而后切斷金線;完成一條線路的焊接。


金線焊接示意圖
線路焊接時金球的大小、形狀,金球粘結在芯片上和在PCB上的粘力,金線弧度形狀等對產品的性能都有直接影響,因此這幾個項目都是線路焊接的重點管控項目。金球、金線等都比較細小,只有幾十微米,所以需要特殊的測量設備進行測量。
線路焊接的品質受到材料的影響比較大,比如PCB金手指鍍金的好壞,金線、PCB是否受到污染等,不良會造成金球虛焊或金線彈起,直接造成產品功能問題;因此需要在線路焊接后檢查焊線狀況。
這種線路焊接的模式比低端產品采用的BGA錫球焊接模式,主要優勢在于能夠將產品做的更薄,而金線比錫球細小,能夠在尺寸有優勢的情況下封裝更高像素的芯片。
三、成品封裝
相對于前面對精度的高要求,成品封裝則更重于封裝的潔凈度。
成品封裝是在確保材料完全潔凈無灰塵的情況下,用光學玻璃將CMOS芯片完全密封在PCB上;其封裝過程與PCB貼片類似。
成品封裝包含:光學玻璃檢查、PCB超純水清洗、光學玻璃與PCB組裝、光學玻璃固化、成品電性能測試五個工序。
光學玻璃與PCB組裝對作業環境要求猶為嚴格,這是由產品的特性決定的。CMOS芯片上的感光元素——光敏像素點,大小約1.5~2.0微米,任何一個比像素點大的灰塵掉落在芯片表面,都會造成灰塵下面的像素點感光不足,導致影像上出現黑色塊。因此,光學玻璃密封前材料的清潔和環境的控制是整個產品生產流程中品質保障的最關鍵環節。

光學玻璃封裝示意圖
產品封裝完成后,最后一環則是電性能測試。芯片將透過光學玻璃的影像光線投射在傳感芯片表面,傳感芯片感光后轉換為電子信號;電子信號從印刷電路板四周的引腳輸出。電性能測試模擬攝像裝置連接引腳輸出的信號,對芯片的影像進行檢測,攔截影像出現異常的不良品。
至此,產品封裝生產流程完成。

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