晶圆级摄像头模组的组装与可靠性分析

发布时间：2017-08-05 10:22

  本文关键词：晶圆级摄像头模组的组装与可靠性分析

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【摘要】：晶圆级摄像头模组(Wafer Level Camera, WLC)是由基于硅通孔(Through Silicon 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进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,达到了规模化生产的良率要求。
【关键词】：晶圆级摄像头模组 结构仿真 组装工艺 可靠性
【学位授予单位】：中国科学院大学（工程管理与信息技术学院）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP334.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 研究背景与意义9-13
• 1.2 国内外研究现状13-16
• 1.3 本文主要研究内容16-17
• 第二章 晶圆级摄像头模组结构仿真17-27
• 2.1 晶圆级摄像头模组结构17-18
• 2.2 摄像头模组结构应力仿真18-24
• 2.2.1 结构应力18-20
• 2.2.2 摄像头模组仿真模型20
• 2.2.3 摄像头模组热应力仿真20-22
• 2.2.4 摄像头模组拉力剥离仿真22-24
• 2.3 本章小结24-27
• 第三章 晶圆级摄像头模组组装工艺27-47
• 3.1 点胶技术27-30
• 3.2 影响模组组装点胶工艺的主要因素30-31
• 3.3 晶圆级摄像头模组组装点胶工艺31-36
• 3.3.1 点胶工艺参数31-33
• 3.3.2 胶水参数33-36
• 3.4 晶圆级摄像头模组拉力测试36-41
• 3.4.1 拉力测试原理36-37
• 3.4.2 拉力测试结果分析37-41
• 3.5 模组组装工艺优化41-45
• 3.5.1 超声波清洗原理43-44
• 3.5.2 超声波清洗效果44-45
• 3.6 本章小结45-47
• 第四章 晶圆级摄像头模组可靠性分析47-61
• 4.1 晶圆级摄像头模组可靠性分析实验47-52
• 4.1.1 LPD4530回温拉力测试47-49
• 4.1.2 摄像头模组恒定湿热实验49-50
• 4.1.3 摄像头模组高温贮存实验50-51
• 4.1.4 摄像头模组温度冲击实验51-52
• 4.1.5 摄像头模组自由跌落实验52
• 4.2 摄像头模组可靠性实验结果分析52-58
• 4.2.1 摄像头模组功能检测53-56
• 4.2.2 摄像头模组外观检测56-58
• 4.3 摄像头模组量产良率结果58-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第五章 结论与展望61-63
• 5.1 本文主要工作61
• 5.2 未来工作展望61-63
• 参考文献63-67
• 致谢67-69
• 个人简历、在学期间发表的论文与研究成果69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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本文编号：624391