1 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)
CMOS 中文為互補金屬氧化物半導體。一般所謂的CIS即是CMOS Image Sensor的縮寫。其感光像素的構(gòu)成是陣列式結(jié)構(gòu),它主要以MOS電容或p-n結(jié)感光二極管組成(若以MOS電容為剛光像素元件者稱為Photogate型;若以二極管為感光像素元件稱為Photodiode型)。一般而言,Photogate型的CMOS容易吸收藍光,故目前市場上的發(fā)展還是以Photodiode型為主流。
在設(shè)計方面,CMOS圖像傳感器主要可分為主動像素傳感器(Acitve Pixel Sensor)與被動像素傳感器(Passive Pixel Sensor)兩種
被動像素傳感器的主要設(shè)計是將每個獨立的晶體管置于每個圖像傳感單元處(像素)充當開關(guān),當光纖激發(fā)處電子后,將電子存儲與電容中,再有每行末端的放大器讀取位于(行,列)交會處電容器所積存的電子信號進行放大。
主動像素傳感器則是直接在每一個單位像素加上放大器及噪聲控制組件,讓噪聲收到控制,圖像質(zhì)量得到明顯的改善。
2 CMOS封裝種類
下圖1 所示為COMS圖像傳感器的基本結(jié)構(gòu)。一般而言,整個支撐芯片基座的主要材料可以分為兩種:
一種為BT材質(zhì)的塑膠底座,再加上它上面的基板堤壩(Dam),就可形成所謂“基板”主體。
另一種為陶瓷基板基座(Ceramic Substrate),其封裝方式大都是陶瓷底座與它上面的基板堤壩以共燒結(jié)的方式結(jié)合,如圖2的剖面。上述兩種類型的封裝結(jié)構(gòu)為目前大部分圖像傳感器封裝公司所采用。

圖1 COMS圖像傳感器的基本結(jié)構(gòu)

圖2 COMS圖像傳感器封裝測面基本結(jié)構(gòu)
除了上述兩種類型的支持基座以外,還有現(xiàn)在采用的一種特殊的COB封裝方案如下圖3,以電路板FR4為支持基礎(chǔ)芯片材料,將芯片通過膠水粘結(jié)在電路板子表面,然后通過綁線與電路板的pad進行電連接。

圖3 COMS圖像傳感器COB封裝基本結(jié)構(gòu)
3 CMOS圖像傳感器模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計
一般來說,用于COMS圖像傳感器的模塊稱為CCM(Compact Camera Module),它的封裝結(jié)構(gòu)可分為三種基本類型。
第一種所謂的POF(Package On Flex)類型的主體架構(gòu),顧名思義既是將整個封裝的圖像傳感器芯片CMOS,連同之程基板(Substate)一起粘結(jié)在可彎曲的柔性基板上,如圖4所示

圖4 CCM 模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計類型-POF
另一種模塊類型則是所謂的COF(Chip On Flex)類型的主體架構(gòu),其結(jié)構(gòu)體中的傳感器芯片不經(jīng)過任何支撐基座而直接與可彎曲的柔性基板結(jié)合,chip柔板由柔性部分和芯片底部分的硬板或者銅板組成。如圖5 所以。

圖5 CCM 模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計類型-COF
最后一種模塊結(jié)構(gòu)類型以鏡座(Holder)為主題的結(jié)構(gòu),它與第一種POF結(jié)構(gòu)相類似,唯一不同的是它是將鏡座整個罩在芯片上而進行封裝模塊的一種形式。

圖6 CCM 模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計類型-鏡座
目前市場上面各家的模塊封裝工藝稍有不同但是大都大同小異,如下圖為iphone紅外人臉識別模組與一般普通的手機模塊拆解結(jié)構(gòu)。

圖7 Iphone人臉識別Sensor 模組結(jié)構(gòu)

圖8 普通可變焦Sensor 模組結(jié)構(gòu)