CN112188043A - 芯片封装结构、摄像头模组和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种芯片封装结构、摄像头模组及电子设备，该芯片封装结构包括补强板、电路板、感光芯片和封装层，电路板设置于补强板上，且电路板开设有开口并形成镂空空间，感光芯片设置在补强板上，且容置在镂空空间内，电路板与感光芯片通过引线电连接，封装层层叠在电路板、引线、电路板和感光芯片上，以将补强板、电路板、感光芯片和引线封装成整体，封装层开设有通孔，以露出所述感光芯片的感光面，封装层背向补强板的顶部用于设置镜头，光线经镜头射入并经封装层的通孔传输至感光芯片。通过将补强板作为支撑基础，感光芯片容置在电路板的镂空空间内，封装层进行封装，使得芯片封装结构的整体厚度尺寸缩减。

Description

芯片封装结构、摄像头模组和电子设备

技术领域

本发明属于摄像头技术领域，尤其涉及一种芯片封装结构、摄像头模组和电子设备。

背景技术

例如智能手机等移动终端的发展趋势之一为厚度薄，随着技术的发展，摄像头模组的厚度成为制约移动终端厚度进一步变薄的主要因素。摄像头模组通常包括镜头、支架、电路板、感光芯片以及滤光片，电路板作为支撑基础，支架和感光芯片设置在电路板上，镜头和滤光片设置在支架上。

摄像头模组的整体厚度为电路板至支架的厚度与镜头的厚度之和，由于镜头已很难进一步变薄，因此，电路板至支架的厚度变薄成为改进的方向。现有技术通过各种手段所取得的最佳的结构，已将电路板至支架的厚度降低至0.71mm，无法进一步降低此厚度。

发明内容

本发明的目的是提供一种芯片封装结构、摄像头模组和电子设备，能进一步减薄摄像头模组的厚度。

为实现本发明的目的，本发明提供了如下的技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种芯片封装结构，包括补强板、电路板、感光芯片和封装层，所述电路板设置于所述补强板上，且所述电路板开设有开口并形成镂空空间，所述感光芯片设置在所述补强板上，且容置在所述镂空空间内，所述电路板与所述感光芯片通过引线电连接，所述封装层层叠在所述补强板、所述引线、所述电路板和所述感光芯片上，以将所述补强板、所述电路板、所述感光芯片和所述引线封装成整体，所述封装层开设有通孔，以露出所述感光芯片的感光面，所述封装层背向所述补强板的顶部用于设置镜头，光线经所述镜头射入并经所述封装层的通孔传输至所述感光芯片。

通过将补强板作为支撑基础，电路板和感光芯片设置在补强板上，电路板设镂空空间，并将感光芯片容置在镂空空间内，使得芯片封装结构的整体厚度尺寸缩减。

其中，所述电路板上还设有电气器件，所述电气器件埋设于所述封装层内；在垂直于所述补强板板面的方向上，所述电气器件在所述补强板上的正投影与所述镜头在所述补强板上的正投影相互错开。

通过将电气器件外移，即所述电气器件在所述补强板上的正投影与所述镜头在所述补强板上的正投影相互错开而不重合，减少在Z方向上与镜头正投影重合所需布置的元器件，从而减薄厚度。

其中，所述封装层的通孔包括自远离所述感光芯片的一侧向靠近所述感光芯片的方向依次形成的第一通孔部和第二通孔部，所述第二通孔部的横截面小于所述第一通孔部的横截面以形成第一阶梯，所述镜头设置在所述第一阶梯上，所述电气器件位于所述第一通孔部外侧。

通过设置第一阶梯，将封装层设置在第一阶梯上，可降低摄像头模组的厚度。

其中，所述芯片封装结构还包括滤光片，所述滤光片设置在所述感光芯片背向所述补强板的一侧且与感光芯片正对，所述滤光片位于所述镂空空间内，且所述滤光片与所述感光芯片之间具有间隙。

设置滤光片与感光芯片之间具有间隙，使得滤光片无论是反射或是吸收红外光时，都与感光芯片具有间隔，避免两者直接接触而有红外光进入感光芯片。

其中，所述滤光片的端部胶接在所述感光芯片上，所述第一阶梯层叠在所述滤光片上，且所述滤光片通过所述封装层的通孔露出，使得滤光片更靠近补强板，也即第一阶梯的高度降低，可以使得摄像头模组的厚度更薄。

其中，所述通孔还包括一端连接于所述第二通孔部的第三通孔部，所述第三通孔部的横截面小于所述第二通孔部的横截面，以形成第二阶梯，所述第三通孔部的另一端与所述感光芯片相邻，所述滤光片设置在所述第二阶梯上。

其中，在垂直于所述补强板板面的方向上，所述间隙的尺寸为0.02mm-0.1mm。

其中，所述电路板为柔性电路板，所述补强板为金属片。

其中，在所述镂空空间内，所述感光芯片与所述电路板相对的端部之间具有间隔，所述封装层还层叠在所述感光芯片和所述电路板之间的间隔的所述补强板上，以将所述引线埋设在所述封装层内，以将所述引线进行封装。

其中，所述感光芯片与所述补强板之间，以及所述镜头与所述封装层之间通过胶接固定。

第二方面，本发明实施例还提供一种摄像头模组，包括镜头和第一方面各种实施例中任一项所述的芯片封装结构，所述镜头设置在所述芯片封装结构的封装层上。由于芯片封装结构厚度减薄，可使得摄像头模组整体的厚度减薄。

第三方面，本发明实施例还提供一种电子设备，包括壳体、和第二方面所述的摄像头模组，所述摄像头模组设置在所述壳体内。由于摄像头模组的厚度薄，可以使得电子设备的厚度薄。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种实施例的摄像头模组的剖视结构示意图；

图2是一种实施例的电路板的平面结构示意图；

图3是图1的除镜头外的局部剖视结构示意图；

图4是一种实施例的摄像头模组的剖视结构示意图；

图5是图4的除镜头外的局部剖视结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种电子设备，以智能手机为例，包括壳体、显示屏、以及本发明实施例提供的摄像头模组，显示屏及摄像头模组均设置在壳体内。由于摄像头模组的厚度薄，可以使得电子设备的厚度薄。该电子设备可以为智能手机、个人数字助理(PDA)、手提电脑，可穿戴设备等。

请参考图1，本发明实施例提供了一种摄像头模组，包括镜头60和本发明实施例提供的芯片封装结构，镜头60设置在芯片封装结构的封装层40上。镜头60包括若干镜片，用于接收光线，并将光线投入到感光芯片20中以形成图像。镜头60外周或者下方还可以设置音圈马达，以实现防抖或者调焦功能。由于芯片封装结构厚度减薄，可使得摄像头模组整体的厚度减薄。

具体的，芯片封装结构包括补强板10、感光芯片20、电路板30和封装层40。补强板10为金属片，具体可以为钢片或铜片，用于作为结构基础，支撑其他结构。感光芯片20为CMOS或CCD传感器，用于接收光线并转化为电信号，以形成图像。电路板30优选为柔性电路板(FPC)，厚度更薄。其他实施例中，电路板30也可以为印刷电路板(PCB)。电路板30用于提供电信号以及传输电信号，电路板30上还可以设置ISP(Image Signal Processor，图像信号处理器)，用于处理感光芯片20输入的电信号并形成图像。封装层40用于将补强板10、电路板30、引线31和感光芯片20封装形成整体。此外，封装层40还可以提供支撑，即支撑镜头60。封装层40的材质优选为EMC(Epoxy Molding Compound)，即环氧树脂模塑料、环氧塑封料，EMC是由环氧树脂为基体树脂，以高性能酚醛树脂为固化剂，加入硅微粉等为填料，以及添加多种助剂混配而成的粉状模塑料。塑封过程是用传递成型法将EMC挤压入模腔并将其中的半导体芯片包埋，同时交联固化成型，成为具有一定结构外型的半导体器件。。

请参考图1和图2，电路板30可采用胶接的方式设置于补强板10上。电路板30开设有开口并形成镂空空间35，镂空空间35的形状可与感光芯片20的形状对应，例如为矩形或圆形等。感光芯片20可采用胶接的方式设置在补强板10上，且感光芯片20容置在镂空空间35内。电路板30与感光芯片20通过引线31电连接，引线31可采用金线、银线、铜线等。引线31的两端分别连接在电路板30和感光芯片20相对的端部，例如：可连接在电路板30和感光芯片20相对的端部的上表面或相对的端面，数量可以为1条及以上，如图1示出了2条。

封装层40层叠在补强板10、引线31、电路板30和感光芯片20上，且封装层40开设有通孔，以露出感光芯片20的感光面。具体的，封装层40的形状可呈中部开设通孔的环形，其层叠在感光芯片20和电路板30相对的端部附近。镜头60可采用胶接的方式设置在封装层40上，光线经镜头60射入并经封装层40的通孔传输至感光芯片20。

具体而言，感光芯片20与补强板10之间设有厚度均匀的第一胶层71，第一胶层71例如可以为导电胶或者导热胶。第一胶层71可仅设在感光芯片20与补强板10之间，也可覆盖整个补强板10的表面，使得电路板30也通过第一胶层71与补强板10连接固定。

镜头60与封装层40之间可设置第三胶层73，第三胶层73可环绕一周而呈环形，其材质可以为AA(active alignment)胶，用于与镜头60的镜筒(图中未示出)连接固定。镜筒内容置有若干镜片。当镜头60外周设有音圈马达时，第三胶层73与音圈马达连接固定，使得镜头60可在音圈马达的驱动下移动。

镂空空间35的尺寸比感光芯片20略大，感光芯片20容置在镂空空间35内时，感光芯片20的四周均与电路板30对应镂空空间35的内壁具有间隔。封装层40还层叠在该间隔处的补强板10上，以将引线31埋设在封装层40内，以将引线31进行封装。

由以上描述可知，相对现有技术的将支架及感光芯片设置在电路板上的方案，本发明通过将补强板10作为支撑基础，电路板30和感光芯片20设置在补强板10上，电路板30设镂空空间35，并将感光芯片20容置在镂空空间35内，使用封装层40进行封装，使得芯片封装结构的整体厚度尺寸缩减。再将镜头60设置在封装层40上，从而减薄了摄像头模组的整体厚度。结合图1和图3，摄像头模组的整体厚度是指垂直于补强板10板面的方向(即Z方向)上的摄像头模组的整体尺寸，即为补强板10和封装层40的总厚度H1与镜头60和第三粘胶层73的总厚度H2之和。

请参考图1，电路板30上还设有电气器件，电气器件埋设于封装层40内。电气器件的数量不限，可为1个及以上，如图1示出了2个电气器件32、33。电气器件可以为电阻、电容、电感等元器件，用于实现电路的各种功能。

在垂直于补强板10板面的方向(即Z方向)上，电气器件在补强板10上的正投影与镜头60在补强板10上的正投影相互错开而不重合。其中，不重合的状态为电气器件位于镜头60远离中部的方向的外侧。

现有技术通常是感光芯片设置在电路板上，且电气器件设置在电路板上，在Z方向上，电气器件在补强板上的正投影与镜头在补强板上的正投影重合，从而在Z方向上的摄像头模组需设置电路板、电气器件和镜头，摄像头模组的尺寸很难缩减。本发明通过将电气器件外移，即电气器件在补强板10上的正投影与镜头60在补强板10上的正投影相互错开而不重合，减少在Z方向上与镜头60正投影重合所需布置的元器件，从而减薄厚度。

请参考图1和图2，通过将电气器件外移，将现有的在Z方向的厚度尺寸转移到电路板30的平面的长度X或宽度Y方向上，从而减薄摄像头模组的厚度。其中，在满足条件“在垂直于补强板10板面的方向(即Z方向)上，电气器件在补强板10上的正投影与镜头60在补强板10上的正投影相互错开而不重合”时，电气器件可以任意设置。例如，图2中示出的实施例为电气器件32、33分别设置在镂空空间35相对的两端的电路板30上。可以理解的，电气器件为1个时，可设置在电路板30的任意位置，电气器件为2个时，亦可设置在镂空空间相邻的两端的电路板30上，电气器件数量为2个以上时类似，不再赘述。

进一步的，请参考图1和图3，封装层40的通孔包括自远离感光芯片20一侧向靠近感光芯片20的方向依次形成的第一通孔部和第二通孔部，第二通孔部的横截面小于第一通孔部的横截面以形成第一阶梯42。镜头60设置在第一阶梯42上，电气器件位于第一通孔部外侧。通过设置第一阶梯42，将镜头60设置在第一阶梯42上，可降低摄像头模组的厚度。其中，封装层40的环形结构包括相对的内侧和外侧，内侧靠近感光芯片20，外侧远离感光芯片20。封装层40还包括位于外侧的顶部41，由于设置第一通孔部，使得第一阶梯42相对顶部41朝向补强板10的方向(Z方向)下凹。在垂直于补强板10板面方向上的正投影中，顶部41覆盖电气器件，而第一阶梯42位于第一通孔部外侧而与电气器件相互错开而不重合。请参考图3，补强板10的底面到第一阶梯42的表面的距离H1小于到顶部41的表面的距离H3。结合图1，摄像头模组的总厚度为补强板10的底面到第一阶梯42的表面的距离H1和镜头60及第三胶层73的总厚度H2之和。从电路板30背向补强板10的表面到第一阶梯42的表面的垂直距离H5优选小于电气器件在垂直于补强板10板面的方向Z的尺寸，以尽可能降低补强板10的底面到第一阶梯42的表面的距离H1，从而降低摄像头模组厚度。

一种实施例中，请参考图1至图3，摄像头模组还包括滤光片50。滤光片50设置在感光芯片20背向补强板10的一侧且与感光芯片20正对。滤光片50位于镂空空间35内，且滤光片50与感光芯片20之间具有间隙H4。滤光片50可选为红外光滤光片，可以为反射式或吸收式滤光片，用于滤除红外光，使得进入感光芯片20的光线为可见光，避免红外光影响成像质量。在其他实施例中，滤光片50也可以为其他波段光对应的滤光片，本申请实施例对此不做限制。而设置滤光片50与感光芯片20之间具有间隙H4，使得滤光片50无论是反射或是吸收红外光时，都与感光芯片20具有间隔，避免两者直接接触而有红外光进入感光芯片20。其中，间隙H4的尺寸为0.02mm-0.1mm。

进一步的，滤光片50的相对的两个端部或四周的四个端部通过第二胶层72胶接在感光芯片20上，第一阶梯42层叠在在滤光片50上。由于滤光片50直接胶接在感光芯片20上，此时的间隙H4优选为0.02mm-0.05mm，例如0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm等，此种方式又称为GMP(Glass molding package)，即为将滤光片50和感光芯片20均封装在封装层40内。此种方式可以使得滤光片50更靠近补强板10，也即第一阶梯42的高度降低，可以使得摄像头模组的厚度更薄。此实施例由于滤光片50与感光芯片20距离近，要求滤光片50具有较好的性能，具体为滤光片50上的镀膜要求高，避免镀膜的缺陷影响感光芯片20成像。

另一种实施例中，请参考图4和图5，与前一实施例基本相同，区别在于，封装层40的通孔还包括一端连接于第二通孔部的第三通孔部，第三通孔部的横截面小于第二通孔部的横截面，以形成第二阶梯43，第三通孔部的另一端与感光芯片20相对，滤光片50通过第二胶层43胶接在第二阶梯43上。相比于前一实施例，本实施例将滤光片50设置在第二阶梯43上，此时的间隙H4优选为0.05mm-0.1mm，例如0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm、0.1mm等，此方式又称为CMP(chip molding package)，即为将感光芯片20封装在封装层40内，滤光片50设置在封装层40外。此种方式的滤光片50与补强板10的距离稍远，考虑到第二阶梯43在垂直于补强板10板面的方向(Z方向)的下凹程度，以及滤光片50在垂直于补强板10板面的方向上的厚度尺寸，可设置第一阶梯42的表面大致与滤光片50背向补强板10的表面平齐，以避免滤光片50与镜头60干涉，此方式也可使得摄像头模组的厚度减薄。此实施例由于滤光片50与感光芯片20距离稍远，对滤光片50的性能要求较低，可降低加工难度和生产成本，并且可以使得感光芯片20具有良好的散热空间，提升散热性能。

其中，从感光芯片20背向补强板10的表面到第二阶梯43的表面的距离H6越小越好，但考虑到封装层40需对引线31完全封装，因此，H6的尺寸可选为0.19mm及以上。

下面以具体产品尺寸为例说明本发明的摄像头模组的厚度减薄情况，下述描述中所指的厚度，均是指沿垂直于补强板10的板面的方向Z的尺寸。

补强板10的厚度为0.1mm-0.15mm，当采用钢片时厚度为0.1mm，采用铜片时厚度为0.15mm，第一胶层71的厚度为0.04mm，感光芯片20的厚度为0.15mm，滤光片50与感光芯片20之间的间隙H4的厚度为0.02mm-0.1mm，第二胶层72的厚度为0.02mm，滤光片50的厚度为0.1mm，电路板30的厚度为0.12mm，电气器件的厚度为0.3mm，补强板10底面到第一阶梯42的表面的厚度H1为0.45mm-0.5mm，补强板10底面到顶部41的表面的厚度H3为0.67mm-0.72mm，感光芯片20背向补强板10的表面到第二阶梯43的表面的距离H6的厚度为0.19mm，第三胶层73的厚度为0.1mm，与现有技术的相同，镜头60的尺寸根据不同焦段而定，本发明的方案中不改变其厚度。

摄像头模组的总厚度为H1+H2，由于H2不变，H1为0.45mm-0.5mm，而现有技术的H1为0.71mm，因此，相比于现有技术，最少可减薄0.21mm，有效的减薄了摄像头模组的厚度。

对于感光芯片20堆叠区域的厚度，由以上参数的累加可得，补强板10底面到滤光片50背向补强板10的表面的总厚度为0.47mm-0.52mm。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施方式的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种芯片封装结构，其特征在于，包括补强板、电路板、感光芯片和封装层，所述电路板设置于所述补强板上，且所述电路板开设有开口并形成镂空空间，所述感光芯片设置在所述补强板上，且所述感光芯片容置在所述镂空空间内，所述电路板与所述感光芯片通过引线电连接，所述封装层层叠在所述补强板、所述引线、所述电路板和所述感光芯片上，以将所述补强板、所述电路板、所述感光芯片和所述引线封装成整体，所述封装层开设有通孔，以露出所述感光芯片的感光面，所述封装层背向所述补强板的顶部用于设置镜头，光线经所述镜头射入并经所述封装层的通孔传输至所述感光芯片。

2.如权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述电路板上还设有电气器件，所述电气器件埋设于所述封装层内；在垂直于所述补强板板面的方向上，所述电气器件在所述补强板上的正投影与所述镜头在所述补强板上的正投影相互错开。

3.如权利要求2所述的芯片封装结构，其特征在于，所述封装层的通孔包括自远离所述感光芯片的一侧向靠近所述感光芯片的方向依次形成的第一通孔部和第二通孔部，所述第二通孔部的横截面小于所述第一通孔部的横截面以形成第一阶梯，所述镜头设置在所述第一阶梯上，所述电气器件位于所述第一通孔部外侧。

4.如权利要求3所述的芯片封装结构，其特征在于，所述芯片封装结构还包括滤光片，所述滤光片设置在所述感光芯片背向所述补强板的一侧且与感光芯片正对，所述滤光片位于所述镂空空间内，且所述滤光片与所述感光芯片之间具有间隙。

5.如权利要求4所述的芯片封装结构，其特征在于，所述滤光片胶接在所述感光芯片上，所述第一阶梯层叠在所述滤光片上，且所述滤光片通过所述封装层的通孔露出。

6.如权利要求4所述的芯片封装结构，其特征在于，所述通孔还包括一端连接于所述第二通孔部的第三通孔部，所述第三通孔部的横截面小于所述第二通孔部的横截面，以形成第二阶梯，所述第三通孔部的另一端与所述感光芯片相邻，所述滤光片设置在所述第二阶梯上。

7.如权利要求4所述的芯片封装结构，其特征在于，在垂直于所述补强板板面的方向上，所述间隙的尺寸为0.02mm-0.1mm。

8.如权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，在所述镂空空间内，所述感光芯片与所述电路板相对的端部之间具有间隔，所述封装层还层叠在所述感光芯片和所述电路板之间的间隔的所述补强板上，以将所述引线埋设在所述封装层内。

9.一种摄像头模组，其特征在于，包括镜头和如权利要求1至8任一项所述的芯片封装结构，所述镜头设置在所述芯片封装结构的封装层上。

10.一种电子设备，其特征在于，包括壳体和如权利要求9所述的摄像头模组，所述摄像头模组设置在所述壳体内。

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