CCD和CMOS圖像傳感器芯片封裝測試制程發展

在影像應用需求大幅提升的推波助瀾下，60年代早已問世的影像傳感器芯片，也再度受到市場重視。影像感測芯片在系統中的作用，正如同人的眼睛，在影像擷取功能上占十分重要地位。本文將深入介紹影像傳感器芯片在封裝測試制程上的特色，以及目前相關技術的發展趨勢與挑戰。 

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近年來由于技術之不斷精進，新一代數位產品不僅可整合來自信息、消費及通訊三大領域的技術，更同時具備多媒體效能的特性。而在此特性中，影像處理技術也隨著各種零組件技術的成熟及日益增加的應用面，逐漸成為受消費者注目的發展領域。 

影像處理技術的應用，除了在傳統的傳真機或掃瞄器可看到之外，我們發現愈來愈多的數字產品也都具有此功能，例如，目前廣受市場歡迎的數字式攝錄像機、數字相機，而具備照相功能的行動電話更是當下炙手可熱的產品；此外，其它如監視用相機、玩具等也是影像處理廠商不會忽視的應用領域。

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影像傳感器的分類

在影像應用需求大幅提升的推波助瀾下，60年代早已問世的影像傳感器芯片，也再度受到市場重視。影像感測芯片在系統中的作用，正如同人的眼睛，在影像擷取功能上占十分重要地位。目前具備此功能的組件主要為CCD（電荷耦合器）傳感器與CMOS（互補式金屬氧化物半導體）傳感器兩種。

CCD與CMOS兩種組件分別早在1969年與1967年就已問世，雖然兩者的功能相同，其信號傳遞方式卻是大異其趣?，F在就讓我們來看看這兩者運作邏輯與特色。

CCD影像傳感器

為因應不同的產品應用需求，CCD傳感器可分為線型與面型兩種。其中線型CCD傳感器常見于數字復印機、掃瞄器與傳真機，面型CCD傳感器則主要應用在數字相機與攝錄像機等產品中。

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當感測到外界傳送來的信號時，CCD傳感器會先把這些信號轉換成電荷，透過系統施加電流脈沖后再以一個圖素接一個圖素的方式傳遞電荷，最后匯集于輸出放大器并一一被轉換成電壓訊號。經由其它系統芯片讀取這些電壓訊號并最后轉換成可儲存或顯示之影像。電壓高低對應著影像亮度強弱，雖然速度較慢，但具有較高的外界噪聲干擾抵抗能力及較佳的動態影像功能，因此影像的品質較佳。另外CCD傳感器由MOS（金屬氧化物半導體）設計法則制成，而絕大多數之系統支持芯片為CMOS設計法則制成，因兼容問題無法整合成單一芯片。

CMOS影像傳感器

CMOS傳感器雖然比CCD傳感器較早問世，但因量產技術的開發腳步較慢，因此未能掌握先發者的優勢。CMOS傳感器可分為被動式與主動式兩種，早期的產品多屬被動式產品，但由于所獲得的影像品質不佳，因此有了主動式CMOS傳感器的產生，并使得CMOS傳感器的應用可以不再局限于中、低階像素產品，可向上延伸至原本由CCD傳感器主導的高階產品。

由于利用半導體CMOS制程，且七成以上與傳統半導體產品諸如微處理器，微控制器及記憶芯片的制程邏輯相似，因此CMOS影像傳感器的制造廠商，不必再另外購買昂貴的半導體設備，即可利用既有設備從事生產。此外，CMOS傳感器尚具有低耗電量的特性。由于CMOS影像傳感器中的每一個圖素都內建有晶體管，雖然這樣的設計限制了圖素在晶圓上的數目，使其畫素值通常不及CCD傳感器，但這種方式讓驅動信號的電壓降低許多，進而協助產品免去對額外電壓支持的需求。

雖然CMOS影像傳感器具備成本效益的優勢，但基于原有設計上之限制，在某些效能表現上，CMOS并沒有辦法達到像CCD傳感器一樣的品質，當它遭遇外界干擾時，即無法對影像做非常細致化的處理，尤其在面對一些動態影像時，更是如此。

影像傳感器芯片的應用趨勢

CCD與CMOS影像傳感器因為各有不同優勢，也造就了它們在不同應用領域之發展。CCD傳感器的影像品質較佳，因此在某些對影像產品要求較嚴格的高階應用領域，保有十分堅固的地位。

而CMOS影像傳感器則因為其設計方式及采用半導體制程，具備了省電與整合的優勢，再加上制程技術成熟，所以價格比較低，并且被廣泛地應用在各種對價格敏感的信息及消費性電子產品中。尤其重要的是，這些特性也正符合目前市場上許多數字產品所強調的輕薄短小設計概念，因此其發展亦不容小覷之。

也正因為是采半導體制程來生產，所以市占率不斷提升的CMOS影像傳感器，不僅為前段的芯片制造廠商帶來商機，也同樣為后段封裝測試廠商帶來新的發展領域。不過，由于CMOS影像傳感器本質上可同時處理光學與電子訊號，與傳統芯片不同，對作業環境與制程的要求因而更嚴格。接下來，我們將針對CMOS傳感器談談其技術架構與發展現況。

CMOS影像傳感器之封裝技術

目前CMOS影像傳感器所采用的封裝型態，分為CLCC（Ceramic Leadless Chip Carrier；陶瓷無引線芯片載具）、OLCC（Organic Leadless Chip Carrier；有機無引線芯片載具）和相機模塊式（Camera Module）封裝等三種。其中，CLCC技術主要應用于封裝尺寸較大或130萬畫素以上之影像傳感器的封裝；而OLCC封裝技術則由于可使用混合型基板，成本相對上較低，同時在基板設計方面也具有高度彈性，因此多半應用在對價格敏感的消費性數字產品上；至于相機模塊式的封裝則將應用鎖定在新興的相機手機市場。