Camtech CIS Module Assembly Training

1、什么是什么是 CMOS IMAGE SENSORCMOS: Complementary Metal-Oxide Semiconductor 互补金属氧化物半导体互补金属氧化物半导体 主要是利用硅和锗这两种元素做城的半导体，使其在CMOS上共存着 带 N(带负电）和P（带正电）级的半导体，这两种互补效应所产生 的电流即 可被处理芯片记录和解析成影像CMOS图像感测元件图像感测元件 CMOS图像感测元件是一种利用光电相关技术原理制造的图像感测元件， 其设计方式可分为：主动像素感测器（Active Pixel Sensor）与被动像素 感测器（Passive Pixel Sensor）。被动像素感测

2、器主要设计是将每一个 独立电晶体（电容器）置于每个图像感测单元处（像素）充当开关，当 光线激发电子后，将电子存储于电容器中，在由每一行末端的放大器读取 位于（行，列）交会处电容器所存储的电信号进行放大。主动像素感测元 件是直接在每一像素位上加上的放大器及信号控制元件，让信号得到控 制，图像品质的到明显的改善 CMOS IMAGE SENSOR STRUCTUREV Shift Register H Shift RegisterCMOS IMAGE SENSOR 封装方式封装方式COB (Chip On Board） COB是传统IC 封装在图像感测元件封装的一个分支，由于COB技术相对比较复杂

3、，主要在对影像模组要求较高的客户端使用CSP（Chip Scale Package） CSP Image Sensor 封装是一种基于SMT技术的封装技术，目前CSP封装主要在低像素领域占有绝大部分份额COF (Chip On Flex） COF 是一种基于软板级别的封装模式，目前主要用于高端影像模组的封装ChipLensBarrelHolderIR FilterFingerstiffenerFPCSolder BallChipLensBarrelHolderIR FilterFingerGold WirestiffenerFPCChipLensBarrelHolderIR FilterFin

4、gerGold WireFPCCOB (Chip On Board)CSP (Chip Scale Package)COF (Chip On Flex)GlassPCB各种封装示意图各种封装示意图LensHolderIR-filterPCBSensorLensHolderCMOS SensorFPC CSP COB&COF透光量差。Sensor上的玻璃会损耗10左右的通光量，影响成像质量。 好芯片成本高。1。CSP封装费用。2。在wafer上给CSP封装预留的空间会增大die的尺寸。 低设备成本低。只需SMT。高.需要Die bonder,wire bonder,投入成本很大。 制程简

5、单。复杂。有die bonding，wire bonding，热压制程，可能还有wafer dicing，wafer griding，filter mount图像质量差（有光晕） 好良率高。95以上。芯片表面灰尘能修复。低。85左右。Sensor表面灰很难去除。CSP VS COBCSP VS COB100%97%97%100%97%92%Class 100Class 1000模组分类模组分类一：按模组的构造分一：按模组的构造分 1：Socket Type （1） B-To-B Connector Type （2） Golden Finger Type （3） Four Side With P

6、lating Type 2：FPC Type （1） FPC With Connector Type （2） Golden Finger Type （3） Manual Solder Type一：按模组的调焦方式分一：按模组的调焦方式分 1：Fixed Focus Type（FF Type）固定焦距模组）固定焦距模组 2：Manual Focus Type（MF Type）手动调焦模组）手动调焦模组 3：Auto Focus Type（AF Type）自动调焦模组）自动调焦模组 4：Auto Focus +Mechanic Shutter 自动调焦加机械快门模组自动调焦加机械快门模组模组分类模

7、组分类Socket Type1 (B-To B Connector)Socket Type2 模组分类模组分类Socket Type3 模组分类模组分类模组分类模组分类FPC Type1(With Connector)模组分类模组分类FPC Type2(Golden Finger)模组分类模组分类FPC Type3(Manual Solder Type )模组分类模组分类FF MF AF封裝簡介封裝簡介晶片晶片 Sensor金線金線 Gold Wire導線架導線架Lead frameSubstrate黑胶黑胶EpoxyIR Glass镜头镜头LensPower/GNDFinger连接器连接器C

8、onnector软板软板FPC粘结剂粘结剂ACF上片图上片图Holder Mount图纸图纸焊线图焊线图热压图纸热压图纸模组的规格书模组的规格书拼版图拼版图Holder图纸图纸模组的开发及组装模组的开发及组装模组的开发过程模组的开发过程 模组开发所需资料模组开发所需资料 客户的客户的sensor详细详细DATA SHEET 客户模组规格书客户模组规格书 客户对模组的其它要求客户对模组的其它要求解读解读Sensor Data Sheet For PCB designer make PCB Pin define and Wire bond drawing解读解读Sensor Data SheetC

9、ustomer DeviceFor Wafer SawCPISFor Lens ChoiceFor Wafer SawFor Wafer BGFor Wafer Mount&DBFor Wafer BGFor Wire Bond CapillaryReturn解读解读Sensor Data Sheet For PCB Lay out and Test system, module approve sheet解读解读Sensor Data Sheet For Wafer SawThis Page be used for:1:Die Bond Rubber Tip Design2:For

10、PCB designer do DB drawing3:For PCB designer identify image top解读解读Sensor Data Sheet解读解读Sensor Data SheetThis Page be used for:1:WB Engineer choice capillary2:For PCB designer do WB drawing解读解读Sensor Data SheetThis Page be used for:1:For PCB designer do WB diagram pad location解读解读Sensor Data SheetTh

11、is Page be used for:1:For PCB designer do WB Bonding diagram and layout finger layout解读解读Sensor Data SheetThis Page be used for:1:For PCB designer do WB diagram pad location模组元器件的选择模组元器件的选择 Lens Holder PCB FPC PCB ConnectorLens 的相关参数的相关参数 F/N 镜头的光圈大小镜头的光圈大小 EFL 镜头的有效焦距镜头的有效焦距 BFL 镜头的光学后焦镜头的光学后焦 TTL

12、镜头的光学总长度镜头的光学总长度 FOV 镜头的视角镜头的视角 Image Cycle CRA 镜头的主入射角镜头的主入射角 Construction 镜头的构成镜头的构成 TV Distortion Relative illumination模组镜头及参数模组镜头及参数主光线决定像高；边缘光线决定成像位置（焦距）主光线决定像高；边缘光线决定成像位置（焦距）镜头的光路图镜头的光路图镜头的光学定义镜头的光学定义MTF(Modulation Transfer Function):空间传递函数空间传递函数空间传递函数的单位为：空间传递函数的单位为：lp/mm;即每平即每平mm所包含的线对数所包含的线

13、对数 line pairMTF(Modulation Transfer Function):空间传递函数空间传递函数低频层次感不强高频解像力不足EFL有效焦距：定义为有效焦距：定义为Lens等效透镜的焦点到等效透镜的焦点到sensor表面（成像面）的距离表面（成像面）的距离BFL 镜头的光学后焦距：定义为镜头的最后一透镜的凸起部分到镜头的光学后焦距：定义为镜头的最后一透镜的凸起部分到sensor表面的距离表面的距离TTL（Total Track Length）：定义为镜头表面到）：定义为镜头表面到sensor表面的距离表面的距离 Note：有的镜头厂有：有的镜头厂有OTTL和和MTTL之分之分

14、 OTTL：Lens中第一片透镜中心到中第一片透镜中心到sensor表面的距离表面的距离 MTTL：定义为镜头表面到：定义为镜头表面到sensor表面的距离表面的距离镜头的光学定义镜头的光学定义FOV：镜头的视角：镜头的视角 通常说的视角是如图所示的对角线视角，也有说水通常说的视角是如图所示的对角线视角，也有说水平视角和垂直视角平视角和垂直视角 在在lens的光学系统中，还有一个等效光学入射点，的光学系统中，还有一个等效光学入射点，视角的起点就是从光学入射点开始。视角的起点就是从光学入射点开始。镜头的机械后焦：镜头的机械后焦： 镜头的机械后焦镜头的机械后焦=TTL- MTTL；要求机械后焦大于

15、；要求机械后焦大于200um以上以上镜头的光学定义镜头的光学定义F/N：镜头的光圈：镜头的光圈F：镜头的有效焦距：镜头的有效焦距D：镜头的透光孔直径：镜头的透光孔直径 镜头的光学定义镜头的光学定义Relative illumination相对照度相对照度 定义为中心镜头中心光强和边定义为中心镜头中心光强和边缘光强的比值（通常取缘光强的比值（通常取0.7）镜头的光学定义镜头的光学定义Distortion：描述图像的畸变程度：描述图像的畸变程度镜头的光学定义镜头的光学定义因为光学系统的放大倍率不同而造成的畸变因为光学系统的放大倍率不同而造成的畸变Lens 的选择前准备的选择前准备Lens 的相关参

16、数的相关参数 F/N 镜头的光圈大小镜头的光圈大小 EFL 镜头的有效焦距镜头的有效焦距 BFL 镜头的光学后焦镜头的光学后焦 TTL 镜头的光学总长度镜头的光学总长度 FOV 镜头的视角镜头的视角 Image Cycle CRA 镜头的主入射角镜头的主入射角 Construction 镜头的构成镜头的构成 TV Distortion Relative illuminationLens 的光学定义的光学定义Lens 的光学定义的光学定义EFL有效焦距：定义为有效焦距：定义为Lens为等效单片透镜的中心点到为等效单片透镜的中心点到sensor表面的距离表面的距离BFL 镜头的光学后焦距：定义为镜

17、头的最后一透镜的凸起部分到镜头的光学后焦距：定义为镜头的最后一透镜的凸起部分到sensor表面的距离表面的距离TTL（Total Track Length）：定义为镜头表面到）：定义为镜头表面到sensor表面的距离表面的距离 Note：有的镜头厂有：有的镜头厂有OTTL和和MTTL之分之分 OTTL：Lens中第一片透镜中心到中第一片透镜中心到sensor表面的距离表面的距离 MTTL：定义为镜头表面到：定义为镜头表面到sensor表面的距离表面的距离Lens 的光学定义的光学定义FOV：镜头的视角：镜头的视角 通常说的视角是如图所示的对角线视角，也有说水通常说的视角是如图所示的对角线视角，

18、也有说水平视角和垂直视角平视角和垂直视角 在在lens的光学系统中，还有一个等效光学入射点，的光学系统中，还有一个等效光学入射点，视角的起点就是从光学入射点开始。视角的起点就是从光学入射点开始。镜头的机械后焦：镜头的机械后焦： 镜头的机械后焦镜头的机械后焦=TTL- MTTL；要求机械后焦大于；要求机械后焦大于200um以上以上Lens 的光学定义的光学定义F/N：镜头的光圈：镜头的光圈F：镜头的有效焦距：镜头的有效焦距D：镜头的透光孔直径：镜头的透光孔直径 Lens 的光学定义的光学定义Relative illumination相对照度相对照度 定义为中心镜头中心光强和边定义为中心镜头中心光

19、强和边缘光强的比值（通常取缘光强的比值（通常取0.7）Lens 的光学定义的光学定义Distortion：描述图像的畸变程度：描述图像的畸变程度Lens 的选择的选择选定选定Lens的条件的条件Sensor的的image Cycle 要求要求Lens Image Cycle -Sensor Image Cycle0.10.15mmSensor的像数大小的像数大小 （Sensor 解析比例解析比例 VGA 1.3M。，。，Sensor Pixel Size)模组的整个高度模组的整个高度 (Sensor TTL+Sensor Height+Epoxy Height+ PCB Height+?)客户

20、的特殊要求客户的特殊要求 (Lens 的外观及其他要求，如的外观及其他要求，如IR的波长，的波长，IR的类型）的类型）实际例子如下实际例子如下（以（以Pixelplus 2.0M 为例）为例） Sensor Data通过计算我们得到如下数据：通过计算我们得到如下数据： Sensor Effective Image Cycle= 6.60mm Sensor Maximal Image Cycle=6.74mm,和迪和迪F010客户模组规格书客户模组规格书Camtech CIS Module Assembly TrainingHAWK LONGCamtechProcessFlowWafer IQC

21、使用高倍显微镜检验客户提供或者购买的wafer的品质是否有不良在我们公司采取抽样检验，为5区，每一区域抽25ea sensorWafer Taping将装有产品的晶舟盒放入贴片机器并在晶园正面贴上胶膜（通常为Blue Tape）用以保护产品在研磨过程中不受到刮伤关键控制点： 滚轮压力 Micro Lens压伤滚轮速度 Blue Tape 气泡 防静电 影响IC电气性能关键控制点： 滚轮压力 Micro Lens压伤滚轮速度 Blue Tape 气泡Wafer Grinding将装有已经帖片好的产品放入研磨机器内，机器自动上下料进行加工。经过粗磨和细磨后达到我们制程要求之研磨高度。通常研磨机器的

22、精度控制在2um以内。关键控制点： 砂轮寿命 研磨进给速度 DI water电阻率Wafer Detaping将研磨好的产品放入撕片机器中，机器自动取片，并用带粘性之tape将晶圆正面的Blue tape撕起.关键控制点： 揭膜速度 晶片损伤防静电 影响IC电气性能 UV能量 UV Tape残胶Wafer Mount将晶圆，铁环，蓝膜同时置于机器上，利用机器滚轮将晶圆正贴月蓝膜上，同时蓝膜也固定在铁环上.关键控制点： 滚轮速度 气泡 滚轮压力 Micro Lens制程关键因素制程关键因素 贴片前需要检查晶圆上Ink的大小，避免有凸块效应，造成研磨破片 贴片机器的切割到需要严格的控制寿命，以避免

23、胶丝残留造成研磨破片 粗磨和精磨的砂轮需要定时清理，以控制研磨后的表明粗糙度 研磨机器的5S需要特别注意，避免硅渣掉落在Chuck Table上，造成研磨破片 贴片和撕片过程中有高 静电产生，ESD防护需要特别注意 贴片时Tape与晶圆结合面的气泡大小需要控制，避免wafer 切割产生飞Die现象 Wafer Saw将晶圆片送入切割机器中切割成我们设定大小的die。在此作业中需要先设定坐标，且在切割后需要用高压DI水清洗表明的硅粉. PS:对于CIS wafer，在切割过程中最好加入Diama Flow液体或者机器加上二流体以减少硅粉残留对sensor的影响.关键控制点： 切割进刀速度 芯片崩

24、裂 喷水柱方向 硅粉残留 清洗水压 硅粉残留 清洗转速 硅粉残留Post Saw Inspection使用高倍显微镜已100%全检切割后的品质。主要检验项目：切割道宽度 晶圆嘣角硅粉残留晶圆表面是否有残胶像素点是否有破坏外物Die Bond Process上片的目的是将sensor置于基板上并以银胶或者环氧树脂黏着固定。PS:对于对于sensor需要特别注意需要特别注意: Sensor的偏移量（offset） 1mil Epoxy的高度（Thickness）5kgEpoxy Cure银胶烘烤的目的是将上片完成之半成品置于烤箱中使sensor与基板完成粘结PS: Epoxy Cure需要特别注意

25、需要特别注意: 烘烤温度曲线 烘烤时氮气流量Wire Bond Process焊线是将sensor上的节点（I/0)用1830um的金线连接到基板的相应管脚，从而使senor的相关电性讯号传输至外界 PS: Wire Bond需要特别注意需要特别注意: 参数控制 线弧控制 焊点精度控制 QA需要控制 Wire Pull 1mil 5g,0.8mil 4g Ball Shear Base On Pad Open(6.5g/mil) Ball Size Base On Pad Open Loop Height Base On Control PlanPost Bond Inspection 使用5

26、X40X显微镜100%检验焊线的连接情况，并确认品质是否有异常PS PBI需要特别注意需要特别注意: 漏线 焊球偏移 焊球大小 金线相互短路 金线断路 第一焊点不黏（NSOP) 第二焊点不黏（NSOL) 线弧高度Sensor Clean Process 使用5X100X显微镜100%检验sensor表面的尘埃情况PS: PBI需要特别注意需要特别注意: Sensor 脏点 像素点顺坏 硅粉残留 外物残留 切割水渍 切割残胶Holder Mount 在PCB基板上加盖已经装上镜头的底座.底座安装提示底座安装提示: 支撑及定位镜头; 保护sensor 需要注意事项; 底座方向; 底座和PCB结合之

27、缝隙; 底座的偏移量; 底座是否有压伤sensor的危险.Lu Cut Process将PCB基板切割成单独LU.LU CUT提示提示: 根据机种正确选择程式; 严格按照SOP选择铣刀和进刀速度; 及时清洗切割后的产品; 检查切割后产品的尺寸; 清点产出产品,检查产品外观; 保持机台清洁;机器工作时不能打开安全盖.ACF Attach ACF ACF 胶贴附胶贴附ACF AttachACF Attach在LU 金手指上贴附ACF胶.ACF胶贴附提示胶贴附提示: ACF胶为异向导电胶; ACF胶作用是将金手指和FPC进行电气连接; 在贴附前需用酒精搽拭金手指; ACF胶保存在-5冰箱中,使用时在

28、室温下回温30min.Pre Heat Bonding 假压假压Pre Heat BondingPre Heat Bonding使用显示器把FPC在LU上对位,进行预压.假压提示假压提示: : 查看生产机种热压图,查看热压方向; 根据BOM表,选择正确FPC;按照SOP 查看机台温度,压着时间,压力 产品对位应准确,无倾斜,无偏移; 取下和拿放产品应轻拿轻放; LU上的ACF胶应完全覆盖需压着金手指部分;一次压一个批次,不得混批.Heat Bonding 本压本压Heat BondingHeat Bonding在180下,压着20秒,使FPC完全贴附在LU上.本压提示本压提示:按照SOP 查看

29、机台温度,压着时间,压力按照SOP做首件; 压头温度每2小时测量一次,并做记录; 压力每4小时测量一次,并做记录.Enhance Glue Dispenser 点补强胶点补强胶Enhance GlueEnhance Glue在FPC和LU连接处点UV胶,增强FPC和LU的连接力.点补强胶提示点补强胶提示:UV胶应避光使用,使用深色针筒;调节点胶机气压值0.30.75MPa之间;针头使用27#针头;UV照射时间为5分钟.Function Test 调焦调焦Function TestFunction Test使用测试主板和治具,调整Lens高度,使产品满足客户要求.本压提示本压提示:按照生产机种选

30、取正确主板和治具;查看BOM,了解测试标准;测试光箱高度,按照SOP点检光箱参数;每测试产品50ea后应检查头板上Connector 一次;调胶后在Lens螺纹上点1/3周长胶水;烤箱温度:80 ,时间为15分钟;如有异常及时通知组长和相关人员.Final Visual Inspection外观检验外观检验FVIFVI检查产品表面是否符合外观检验标准.外观检验提示外观检验提示:按照Lens,Holder,FPC,Connector顺序依次检验;检验项目尺寸,溢胶,划痕,刮伤,脏物;维修影响性能的产品应重新测试准确填写流程卡.Package 包装包装PackagePackage把通过检验的产品,

31、按照客户要求进行包装.包装提示包装提示:包装方式按照BOM表要求保护膜,垫片,托盘,泡沫应按照包装说明清点入箱产品,做好记录按实际出货打印标签Die Bonder 基本知识基本知识Die Bond Process MaterialWire Bond 原理原理GLASSSiO2SiGOLD BALL B.PRINCIPLE銲接條件銲接條件 HARD WELDING Pressure (Force)Amplify & Frequecy Welding Time (Bond Time)Welding Tempature (Heater)THERMAL BONINGThermal Compre

32、ssure Ultrasonic Energy (Power)Eagle60Bonding SystemBonding Method Thermosonic (TS)BQM Mode Constant Current, Voltage, Power and Normal (Programmable)Loop Type Normal, Low, Square & JXY Resolution 0.2 umZ Resolution (capillary travelling motion)2.5 umFine Pitch Capability 35 mm pitch 0.6 mil wir

33、eNo. of Bonding Wires up to 1000Program Storage 1000 programs on Hard DiskMultimode Transducer System Programmable profile, control and vibration modesEagle60 Vision SystemPattern Recognition Time 70 ms / pointPattern Recognition Accuracy + 0.37 umLead Locator Detection 12 ms / lead (3 leads/frame)L

34、ead Locator Accuracy + 2.4 umPost Bond Inspection First Bond, Second Bond Wire TracingMax. Die Level Different 400 500 umFacilitiesVoltage 110 VAC (optional 100/120/200/210/220/230/240 VACEagle60 Material Handling SystemIndexing Speed 200 250 ms 0.5 “ pitchIndexer Resolution 1umLeadframe Position Ac

35、curacy + 2 milApplicable Leadframe W = 17 75 mm bonding area in Y = 65mm = 17 90 mm bonding area in Y = 54mm L = 280 mm Maximum T = 0.075 0.8 mmApplicable Magazine W = 100 mm (Maximum) L = 140 300 mm H = 180 mm (Maximum)Magazine Pitch 2.4 10 mm (0.09” 0.39 “)Device Changeover 4 minutesPackage Change

36、over 100 0,4 90/1004,8,11 9011,15IC type loop typeGold Wire Gold Wire Manufacturer (Nippon , SUMTOMO , TANAKA. ) Gold Wire Data ( Wire Diameter , Type , )SPEC Pad Open & Bond Pad Pitch Ball Size Ball Thickness Loop height Wire Pull Ball short Crater TestBPO&BPP 單位單位: um or Mil BPO :是指是指Pad內層

37、內層X方向及方向及Y方向的方向的size,一般是取最小值為一般是取最小值為 我們的我們的data BPO :是指是指Pad如左邊內層至右邊如左邊內層至右邊Pad左邊外層邊緣其它依左邊外層邊緣其它依此類推此類推;或著一個或著一個Die上出現不同上出現不同Pad大小那就是以兩個大小那就是以兩個Pad中中心距離為心距離為BPP,但是一般我們要取一個但是一般我們要取一個Die上最小的上最小的BPPBond Pad PitchBond Pad OpenBond Pad OpenBall SizeBall ThicknessBall Size & Ball Thickness 單位單位: um，M

38、il 量測倍率量測倍率: 50X Ball Thickness 計算公式 60 um BPP 1/2 WD=50% 60 um BPP 1/2 WD=40%50%Ball SizeLoop Heigh 單位單位: um，Mil 量測倍率量測倍率: 20XLoop Height 線長線長Wire Pull 1 Lifted Bond (Rejected) 2 Break at neck (Refer wire-pull spec) 3 Break at wire ( Refer wire-pull spec) 4 Break at stitch (Refer stitch-pull spec)

39、5 Lifted weld (Rejected)Ball Shear 單位單位: gram or g/milg/mil Ball Shear Ball Shear 計算公式計算公式 IntermetallicIntermetallic（IMCIMC）有有75%75%的共晶的共晶, ,SHEAR STRENGTH SHEAR STRENGTH 標準為標準為6.06.0g/milg/mil。 SHEAR STRENGTHBall Shear/Area (g/mil) Ball Shear/Area (g/mil) Ball Shear = x; Ball Size = y; Area = (y/2

40、) Ball Shear = x; Ball Size = y; Area = (y/2) x/(y/2) = z g/mil x/(y/2) = z g/milCBall bondTest specimenSpecimen clampShearing ramWireBond shoulderInterfacial contactball bond weld areaBonding padh(A) UnshearedCLCBall bondCLTest specimenSpecimen clampBonding padFull ball attached towire-except for r

41、egionsof intermetallic voidingBall separated at bonding pad-Ball interface-residual intermetallic(and sometimes portion of unalloyedball and metal) on pad in bondinteraction area(D) Ball bond-bonding pad interface separation (typical Au to Al)CTest specimenSpecimen clampShearing ramWireMinor fragment of ballattached to wireBonding padCLBall sheared too high(off line, etc.)only aportion of shoulder andball top removedInterfacial contactball bond weld area(B) Wire (ball top and/or side) shearCBall bondCLTest specimenSpecimen clampShearing ramBonding padMajor portionof ball atta