陶瓷封装在 CMOS 图像传感器中的应用

CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor），即互补金属氧化物半导体，CMOS 图像传感器（CIS,CMOS Image Sensor）是采用 CMOS 工艺制造的图像传感器。CMOS图像传感器因具有高集成度、低功耗以及低成本的优点而被广泛应用于智能驾驶、消费电子、医疗影像、安防、航空航天等领域。

图 CMOS图像传感器，来源：Gpixel

根据 Yole Group 报告数据，2023年全球CMOS 图像传感器市场规模将达218 亿美元，预计到2029年市场规模将达286亿美元，年复合增长率达4.7%。随着CMOS 图像传感器的发展，上游陶瓷封装材料也将受益。艾邦建有陶瓷封装全产业链微信群，欢迎陶瓷封装产业链上下游加入，请您识别二维码加入。

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一、CMOS 图像传感器封装种类

CMOS图像传感器属于光敏器件或称感光器件，其封装中通常采用一个光学玻璃盖板对封装腔体内的芯片进行保护。根据CMOS图像传感器封装结构的不同，CMOS图像传感器通常有塑料封装和陶瓷封装两种主要的封装形式。

表不同基板材料封装CMOS性能对比

图像传感器芯片的塑料封装与普通集成电路的塑料封装不同，其需要在封装内部形成一个空腔结构，空腔上方采用光学玻璃盖板进行密封，玻璃盖板的作用除了保护芯片免受外部环境污染外，另一个重要的作用是便于光线进入芯片表面感光单元，在该封装结构中，仅仅只有芯片安装基底材料为塑料材质。

CMOS图像传感器芯片的陶瓷封装则与普通集成电路的陶瓷封装基本相同，两者都采用了空腔型封装结构。两种封装形式中都是采用光学玻璃盖板对封装腔体进行密封(又称封帽)，密封材料主要为有机胶，如环氧胶、UV胶等，采用胶粘接工艺(简称粘盖)进行封帽。

图 CMOS图像传感器CLCC封装示意图

目前，CMOS图像传感器封装形式主要包括无引线芯片载体(LCC：Leadless Chip Carrier)、针栅阵列(PGA：Pin Grid Array)、双列直插封装(DIP：Dual In-line Package)和球栅阵列(BGA：Ball Grid Array)等几种类型。其中，LCC、BGA封装主要用于小尺寸的芯片，DIP和PGA封装则多用于引脚数超过100、尺寸较大的芯片。

此外，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。

二、CMOS 图像传感器陶瓷封装的优势

CIS封装最初采用的是带有玻璃盖板的陶瓷封装，因为陶瓷材料具有优越的特性：

● 陶瓷封装允许CTE(热膨胀系数)失配最小化，从而减少热循环期间封装翘曲。这种翘曲的减少有助于提高封装的可靠性以及光学性能。

● 陶瓷封装提供的与CIS管芯的良好共面性，有助于提供更好的光学性能。

● 陶瓷封装具有更好的防潮和热性能，因为低吸湿率和更高的导热系数，这些也是CIS所需的特性。

● 陶瓷封装的多层结构允许处理相当复杂和大量的互连，同时仍能保持较小的封装尺寸。

图安森美CLCC封装的 CMOS图像传感器

目前CMOS图像传感器陶瓷封装形式主要有陶瓷双列直插封装(CDLP)、陶瓷无引线芯片载体(CLCC)、陶瓷格栅阵列(CLGA)、陶瓷针栅阵列(CPGA)和陶瓷球栅阵列(CBGA)，它们均为底座和堤坝构成的空腔结构。尽管陶瓷封装的成本较高，开发周期也更长，陶瓷封装在今天仍然是CIS的关键封装解决方案之一，特别是在需要非常高的性能和恶劣的环境下。

资料来源：

1.《CMOS IMAGE SENSOR PACKAGING TECHNOLOGY FOR AUTOMOTIVE APPLICATIONS》，Teoh Eng Kang，等.

2.《关于CMOS图像传感器封装标准的探讨》，肖汉武.

3.《多层陶瓷基板制造工艺研究》，陈辉.

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推荐活动：【邀请函】第二届陶瓷封装产业论坛（11月·石家庄）

第二届陶瓷封装产业论坛

The 2nd Ceramic Packages Industry Forum

2024年11月

河北·石家庄

一、会议议题

序号	暂定议题	拟邀请
1	集成电路陶瓷封装的发展概况	拟邀请陶瓷封装厂商/高校研究所
2	光通信技术的发展及陶瓷封装外壳的应用趋势	拟邀请光通信企业/封装厂商/高校研究所
3	电子封装陶瓷的研究进展	拟邀请陶瓷封装厂商/高校研究所
4	陶瓷封装技术在传感器领域的应用	拟邀请陶瓷封装厂商/高校研究所
5	基于DPC的3D成型陶瓷封装技术	拟邀请陶瓷封装厂商/高校研究所
6	集成电路陶瓷封装外壳仿真设计	拟邀请陶瓷封装厂商/高校研究所
7	系统级封装用陶瓷材料研究进展和发展趋势	拟邀请陶瓷封装厂商/高校研究所
8	基于3D-SiP集成技术的新型微波模块	拟邀请陶瓷封装厂商/高校研究所
9	陶瓷封装结构优化及可靠性分析	拟邀请陶瓷封装厂商/高校研究所
10	低温玻璃-陶瓷封装技术的研究进展	拟邀请陶瓷封装厂商/高校研究所
11	低温共烧陶瓷基板及其封装应用	拟邀请陶瓷封装厂商/高校研究所
12	微电子陶瓷封装的金属化技术	拟邀请陶瓷封装厂商/高校研究所
13	高温共烧陶瓷金属化膜厚影响因素分析	拟邀请陶瓷封装厂商/高校研究所
14	铜浆在多层陶瓷封装外壳制备技术中的应用	拟邀请陶瓷封装/浆料厂商/高校研究所
15	电子陶瓷封装用玻璃粉的开发	拟邀请陶瓷封装/玻璃粉厂商/高校研究所
16	金属陶瓷胶黏剂封装工艺及可靠性研究	拟邀请陶瓷封装/材料厂商/高校研究所
17	陶瓷封装外壳钎焊工艺研究	拟邀请钎焊设备企业/高校研究所
18	高密度陶瓷封装外壳散热问题探讨	拟邀请陶瓷封装/材料厂商/高校研究所
19	陶瓷封装平行缝焊工艺与技术	拟邀请陶瓷封装/设备厂商/高校研究所
20	陶瓷封装缺陷自动检测技术	拟邀请检测方案商
21	传感器技术的发展及陶瓷封装的应用趋势	拟邀请传感器/封装厂商/高校院所
22	红外探测器技术的发展及陶瓷封装的应用趋势	拟邀请探测器/封装厂商/高校院所

更多议题征集中，欢迎自拟或者推荐议题。演讲&赞助&会议报名请联系李小姐：18124643204（同微信）

二、报名方式

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先进封装设备类似前道晶圆制造设备，供应商受益先进封测产业增长。随着先进封装的发展，Bumping(凸块)、Flip(倒装) 、TSV 和 RDL(重布线)等新的连接形式所需要用到的设备也越先进。以长球凸点为例，主要的工艺流程为预清洗、UBM、淀积、光刻、焊料电镀、去胶、刻蚀、清洗、检测等，因此所需要的设备包括清洗机、PVD 设备、光刻机、刻蚀机、电镀设备、清洗机等，材料需要包括光刻胶、显影剂、刻蚀液、清洗液等。为促进行业发展，互通有无，欢迎芯片设计、晶圆制造、装备、材料等产业链上下游加入艾邦半导体先进封装产业链交流群。

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Bygan, lanjie

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