晶圆级摄像头模组的组装与可靠性分析

 晶圆级摄像头模组（Wafer Level Camera, WLC）是由基于硅通孔（ThroughSilicon Via, TSV）图像传感器芯片和晶圆级镜头（Wafer Level Optics，WLO）组装起来形成的摄像头模组。与传统摄像头模组相比，WLC最突出的特点在于轻薄化。传统摄像头由10-20个组件组成，高度5.2-6.0mm，成为限制手机轻薄化的瓶颈环节。而WLC仅由简单的3个组件组成，高度在2.7-3.3mm。在标准品且量大的情况下，WLC的全自动化半导体制造工艺可以体现出低成本优势。如今，高像素摄像头已经成为生活中的必需品，这就对WLC的发展提出新的要求以及动力。

晶圆级摄像头模组


晶圆级摄像头模组通过TSV技术封装好的图像传感器，WLO和外壳组装成型，因此提高组装工艺水平和可靠性是提高WLC量产良率的关键。本文针对晶圆级摄像头模组组装工艺主要完成了以下研究工作：


（1）晶圆级摄像头模组结构应力仿真。针对摄像头模组采用的平行点胶方式与四边形点胶方式组装的摄像头模组建立对应的应力分布模型，并且在两种组装结构上外加一定的拉力来迸一步模拟研究拉力条件下的应力分布情况。


（2）优化WLC模组组装的工艺。选取TSV封装的芯片和WLO组件进行组装，研究了模组组装工艺中的点胶工艺，清洗工艺等环节。重点研究了不同的胶水材料的粘结性能；讨论了不同清洗方法对组装器件的工艺影响，比较了不同回温次数对摄像头模组组装完成后胶水粘结性能的影响。


（3）模组的可靠性测试分析。开展了产品推拉试验，高温存储试验，温度冲击试验，恒定湿热试验，自由跌落试验。对影响可靠性的因素进行分析，进一步通过热应力仿真研究失效的机理，依据可靠性分析结果改进了组装工艺制程，从而提高了封装器件的可靠性以及良率。


通过研究工作，在有效减薄摄像头模组的前提下，优化了包括点胶，清洗等工艺制程；并且通过该摄像头模组的应力仿真模型，结合对器件的各项可靠性测试结果，筛选出了最适宜晶圆级摄像头模组组装的胶水材料和组装工艺制程。最终运用到规模化晶圆级模组组装生产中，达到了规模化牛产的良率要求。