CMOS センサーの 3 つの主要なパッケージング プロセス: CSP、COB、および PLCC について説明

CSPはチップスケールパッケージの略です。名前が示すように、その主な特徴は、パッケージ サイズがチップ自体のコア サイズとほぼ同じであることです。標準では、コア面積とパッケージ面積の比率は通常 1:1.1 を超えません。

プロセス フロー:

CSPはウェハレベルで加工されるパッケージングフォームです。基本的なプロセスでは、完成した回路ウエハー上にマイクロレンズとカラーフィルター（必要に応じて）を直接加工し、バンピングプロセスを通じてボールグリッドアレイを形成し、最後にウエハーを個々のセンサーユニットにダイシングします。カメラ モジュールの製造では、CSP パッケージを使用するセンサーは通常、SMT 実装機を使用して PCB に直接取り付けられます。

COBはチップオンボードの略です。これは、ベア ダイが直接実装され、最終回路基板に電気的に接続されるパッケージング技術です。

プロセス フロー:

COB プロセスはより複雑で、主に個々のチップ レベルで実行され、通常はクラス 1000、さらにはクラス 100 のクリーンルームが必要です。

1. ダイアタッチ: ダイスカットされたベアチップ (ダイ) は、熱伝導性エポキシ樹脂 (銀ペーストなど) を使用して PCB 上の指定された位置に取り付けられます。
2. 硬化: 銀ペーストは加熱により硬化し、チップをしっかりと固定します。
3. ワイヤボンディング: 金またはアルミニウムのワイヤを使用し、熱圧着、超音波溶接、または熱音波溶接を通じてチップ上のパッドを PCB 上の対応するパッドに接続します。
4. テストとシール: 予備の電気テストが実行されます。次に、特別な黒色のエポキシまたは樹脂が塗布され、チップと金線を覆って保護されます。その後、最終硬化と最終テストが行​​われます。

PLCCはプラスチックリードチップキャリアの略です。これは古いタイプの表面実装パッケージです。-リードがパッケージ本体の 4 つの側面すべてから伸びており、「J」-リード構成で下に曲がっています。

プロセス フロー:

1. PLCC のパッケージ化には、標準の形状とピンを備えた独立したコンポーネントを形成するためにチップを事前にパッケージ化することが含まれます。{0}
2. チップはリードフレームに取り付けられています。
3. 内部の電気接続はワイヤボンディングによって行われます。
4. アセンブリはプラスチック材料で成形および封入されます。
5. 形成されたPLCCセンサーは、標準コンポーネントとして、リフローはんだ付けを使用してPCBに実装されます。

利点:

• 超コンパクトなサイズは端末デバイスの小型化をサポートし、特に携帯電話やスマートウォッチなどのマイクロカメラに適しており、センサー サイズを最小限に抑え、レンズ モジュールのスペースを節約できます。
• 優れた電気的性能: 短い相互接続パスにより信号損失が軽減され、データ伝送速度が向上します。
• 優れた放熱効率: 薄いパッケージ層とブラケットの障害物がないため、センサーからの熱放散が促進されます。

短所:

• 高いプロセス精度が要求されるため、他の 2 つの方法よりもパッケージング コストが大幅に高くなります。
• 光の透過率が低い: ガラス保護面はバックライトの透過によりゴーストを引き起こし、CMOS センサーの画質に影響を与える可能性があります。
• 弱い汚染耐性: 再加工可能ではありますが、生産環境には依然として一定の要件があります。

利点:

• 高い信頼性: プラスチックパッケージ本体と金属リードフレームの組み合わせにより、優れた耐衝撃性と耐振動性を実現します。
• 取り付けと再加工が便利: J- 型のピンによりリフローはんだ付けが容易になり、分解も簡単です。
• 安定した信号性能: 適度なピンピッチによりピン間のクロストークが低減され、中速信号伝送に適しています。-

短所:

• パッケージサイズが大きいため、マイクロCMOSセンサーの小型化ニーズを満たすことができません。
• ピン密度が限られているため、ピン数が多い複雑なセンサー チップに適応することが困難です。
• 平均的な放熱性能: プラスチック材料は熱伝導率が低いため、高出力センサーには適していません。-

利点:

• コストの大幅な利点: ブラケットと独立したパッケージングプロセスが不要になり、材料コストとプロセスコストが最小限に抑えられます。
• パッケージの高さが最も低く、モジュール全体の薄さに貢献し、厚さに敏感なデバイスに適しています。
• 成熟したプロセスと高度な統合: マルチチップ共基板パッケージングをサポートしており、デッド ピクセル レートは 100,000 個あたり 5 個以内に制御可能です。

短所:

• メンテナンス性が非常に悪い: ポッティング後にベアチップを個別に交換することはできず、故障した場合には基板全体を交換する必要があります。
• 生産環境に対する厳しい要件: ベアチップは汚染されやすいため、PCB の実装には塵や湿気の防止が必要です。
• 工程時間が長く、歩留まりの変動が大きいため、厳密な工程管理が必要です。

• CSP パッケージングは​​、CMOS センサー、特に携帯電話やスマート ウォッチなどのポータブル デバイスのマイクロ カメラの小型化における中心的な選択肢です。センサーサイズを最小限に抑え、レンズモジュールのスペースを節約できます。
• サイズ制限のため、PLCC パッケージは、初期の監視カメラや工業用低解像度センサーなど、サイズ要件が緩やかな少数の CMOS センサーでのみ使用されており、徐々に置き換えられてきました。-
• COB パッケージの高さは最も低いですが、ボンディングとポッティングのための確保されたスペースが必要です。これは主に、セキュリティ監視やアフターマーケットの自動車デバイスなど、コストに敏感でサイズ制限が緩いセンサー モジュールで使用されます。-

• CSP パッケージのガラス保護表面は光の透過率を低下させるため、CMOS センサーの感度に影響を与える可能性があります。ゴーストを相殺するには光学設計の最適化が必要です。
• PLCC パッケージのプラスチック パッケージ本体とピン配置は光の干渉をほとんど受けませんが、信号経路が CSP よりも長いため、高速イメージング センサーで信号遅延が発生する可能性があります。-
• COB パッケージには光を遮断するための追加のパッケージ層がないため、理論的にはより高い光感度が実現されます。ただし、ベアチップはポッティングに直接さらされます。防塵対策が不十分だとセンサー表面に汚れが付着し、画質に影響を与える可能性があります。

• CSPパッケージのCMOSセンサーはプロセス時間が短く、設備コストも低いですが、チップ単価が高くなります。これらは、極端なパフォーマンスとサイズを追求するミッドエンドからハイエンドのフラッグシップ デバイスに適しています。---
• PLCC パッケージを使用したセンサーは、プロセス互換性が高く、メンテナンス コストが低くなりますが、材料コストは COB よりも高くなります。高い信頼性が要求される産業用センサーに適しています。
• COB パッケージングを備えたセンサーはパッケージング コストが最も低くなりますが、プロセス装置に多額の投資が必要であり、歩留まりの管理が困難です。これらは、中級から-低級-消費者向け-グレードのセンサーや量産監視機器に適しています。-

• CSP- パッケージ化されたセンサーは耐衝撃性が弱く、過酷な環境では故障しやすいため、屋内の常温シナリオにより適しています。
• PLCC- パッケージ センサーは、優れた機械的保護と安定した J- 形状のピン接続を備えており、自動車や産業用途などの適度に過酷な環境に適応します。
• COB- パッケージ センサーは、処理にデッド コーナーがなく、ポッティングによって IP65 レベルの保護を実現します。湿気、熱、塩水噴霧に対する強い耐性があり、屋外監視などの複雑な環境に適しています。