赵立新:新型封装技术 推动双摄发展

为什么会比COB还要低呢?因为COB的基板厚度要~0.3mm,一定厚度才能保证基板经过SMT高温后,有较好的平整度,而CSM的底部基板只是一个支撑,没有这些苛刻的要求,可以做薄。
  格科微在2015年推出了从VGA到8M的七款不同产品。目前,格科微的八万像素月出货量约20KK,VGA级别出货约40KK,而2M到5M约有25KK的出货。其中部分2M,5M采用了背照式的技术,经过了三年多的努力,我们第二代高端背照式TSI的产品已经非常成熟。

  今年我们推介的sensor产品,从低端往高端来介绍,格科微在VGA这个档次上继续推出一些性价比较高的产品,推出GC0409,这是1/9英寸,800480的WVGA的产品。GC030A,这是1/10英寸,VGA的产品。还有GC0406,这是1/6.5英寸,WVGA的产品。这些产品都比较适合做低端智能机的前摄,也可以做超低端机后摄。全部为RAWdata的sensor,代替目前GC0329,GC0328,GC0308,GC0339这些VGAYUV的老产品,也表示格科会在VGA这个档位继续提供更具性价比的产品。

  目前主推的5M的sensor是GC5005,这是1/5英寸第二代高端背照式TSI工艺,1.12um的产品。是一个性能优异,成本优异的产品,应该能在2016年中国5M这个竞争最激烈的市场上胜出。中国市场500万的产品需求比较大,除了需要成本好的1/5产品,还有对性能高的1/4产品的需求。格科微也推出GC5024,这是1/4英寸第二代高端背照式TSI工艺,1.4um的产品,相比1.12um的产品,信噪比,动态范围都更优。

  格科微推出的8M主打产品是GC8024,这是1/4英寸第二代高端背照式TSI工艺,1.12um的产品。2015年底,格科微还将推出13M的产品。采用格科微的5M,8M,13M的sensor,我相信大家能做出更具性价比的双摄像头的手机。格科微后续主推产品中,在sensor性能提高的同时,将大幅度降低芯片的功耗,支持新一代更高速的接口,让双摄像头的技术更具实用性。

  我今天演讲主题是格科微发明的sensor新封装技术CSM。

  大家比较熟悉的CSP(Chipscalepackage),这是通过玻璃隔离particle对sensor的影响,用类TSV/TSV的方式,将pad连到背部的锡球,然后就可以用简单的SMT来组装摄像头模组。

  CSP是一个很成功的工艺,因成本低,中低端模组几乎都采用这种方式组装。但是,和高端模组COB技术相比,在高度,可靠性,光学性能上都有不足。

  格科微经过了三年多的努力,推出CSM(ChipScaleModule)。这是格科微发明的一种新的封装方法;分两步1)将sensor芯片的pad上bonding金线,金线的第二焊点悬空,再将sensor直接粘接到sensor模组的holder上面,做成标准头,标准头完成摄像头模组的光学,电气测试。2)将过完SMT带电容和连接器的FPC和标准头组装,制作成完整的摄像头模组。

  如果采用CSM的工艺,可以同时将两个芯片组装成一个标准头,由于两个芯片是直接和Holder的光学基准面对准粘接的,芯片相对Holder精度高。两个芯片相对误差也很小,这对于双摄需要两个光轴都校准的模组,精度的提升,良品率的改进,帮助都很大。

  关于CSM的模组技术,我介绍一下它的六个优势。即:模组高度,模组可靠性、光学性能、Tilt、模组制造成本、服务模式。

  CSM的第一个优势是高度。大家都知道CSP的SMT工艺,芯片下面的锡球会占掉0.3mm的高度。对于智能手机来说,这几乎是不可接受的缺点。一般来说,CSP的模组,芯片的感光面离模组底部的距离是0.7mm。而COB的封装,芯片的感光面离模组底部的距离是0.5mm,我们推出的CSM封装,芯片的感光面离模组底部的距离可以降到是0.4mm。

  为什么会比COB还要低呢?因为COB的基板厚度要~0.3mm,一定厚度才能保证基板经过SMT高温后,有较好的平整度,而CSM的底部基板只是一个支撑,没有这些苛刻的要求,可以做薄。同时CSM芯片也可以薄,因为CSM是特制的专业设备。CSM设备在芯片厚度0.15mm的情况下,良品率没有影响。

  CSM的第二个优势是可靠性。我们知道,COB的模组长期可靠性是比较好,它是通过金线将芯片和基板的连接,芯片和基板是一个soft连接。而CSP,不管是类TSV,TSV,Flipchip,都是芯片和基板的直接连接,是一个硬的连接。由于硅材料和基板有机材料热膨胀系数不匹配,存在长期可靠性的问题。这个方面,大家做了十几年,还是逃不掉的千分之二左右的长期失效率。而在这个方面CSM是唯一可以达到COB这样的可靠性的封装方法。因为CSM也是用金线连接芯片和基板,是一个soft连接,金线可以吸收材料热膨胀系数不匹配。这真的很幸运。

  CSM的第三个优势是光学性能。由于CSP的芯片表面多一层玻璃,MTF低,杂散光严重,光学性能比较差。CSM就不和CSP做比较了。我们这里主要比较CSM和COB的光学性能。CSM的光路设计几乎和COB一样,可以用同样的镜头,MTF性能优越。但是,由于CSM有一个内圈的设计,这个结构不仅提高了模组的机械强度,同时,遮挡了照到芯片PAD和金线上产生的杂散光的光线。CSM的模组杂散光性能优于COB模组。另外,CSM制造工艺的标准化程度高,OTP在线烧录,光学品质SPC控制,也是CSM在光学性能上赢COB的重要原因。

  CSM的第四个优势是Tilt。CSP由于采用SMT工艺,Tilt问题非常严重,这里就不讲了。这里主要讲CSM和COB的比较。COB的Tilt来源于四个方面,1)基板不平,2)Diebonding,3)Holder和基板的粘接,4)镜头本身,目前,COB的Tilt控制在40um左右。由于智能机更多的会采用大光圈,镜头的景深在15um左右,不采用昂贵的AA设备,高端模组产品的良品率很低。

  由于CSM是直接将芯片粘合在Holder上面,Tilt可以控制在20微米之内,非常适合大光圈产品的制作,不需要昂贵且低效的AA工艺,性能和成本都有优势。

  最后,讲一下CSM制造成本和服务模式的优势。由于CSM的标准头生产是标准化,全自动,人工成本低。原材料是采用CSP模组的低成本FPC,同时,没有particle的问题,良品率非常高。因此成本是三种封装方式中最具竞争力的。

  在服务模式上,标准头的组装,制造难度比CSP还要低,因此CSP的模组厂可以像做CSP的模组一样,生产高端产品。从标准头到CSM的模组,生产周期短,交样品快,没有库存风险,可以给终端厂商提供更好的服务。

  展望2016年,格科微希望拿出更漂亮的13Msensor和CSM产品,将双摄做到12个美金以下这样的水平。我想通过各位终端厂商,平台AP公司,ISP芯片公司,双摄像头算法公司的努力,双摄的产品会非常成功,带给消费者更好的拍照体验。 
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