سه فرآیند بسته بندی اصلی برای سنسورهای CMOS: CSP، COB و PLCC توضیح داده شده است.

CSP مخفف Chip Scale Package است. همانطور که از نام آن پیداست، ویژگی کلیدی آن این است که اندازه بسته تقریباً با اندازه هسته خود تراشه یکسان است. طبق استاندارد، نسبت مساحت هسته به مساحت بسته معمولاً از 1:1.1 تجاوز نمی کند.

جریان فرآیند:

CSP یک فرم بسته بندی است که در سطح ویفر پردازش می شود. فرآیند اولیه شامل پردازش مستقیم ریز لنزها و فیلترهای رنگی (در صورت نیاز) روی ویفر مدار تکمیل شده، و به دنبال آن تشکیل یک آرایه شبکه توپ از طریق فرآیند ضربه زدن، و در نهایت خرد کردن ویفر به واحدهای حسگر جداگانه است. در تولید ماژول دوربین، سنسورهایی که از بسته بندی CSP استفاده می کنند معمولاً با استفاده از ماشین های قرار دادن SMT مستقیماً روی PCB نصب می شوند.

COB مخفف Chip On Board است. این یک فناوری بسته بندی است که در آن قالب برهنه مستقیماً نصب شده و به صورت الکتریکی به برد مدار نهایی متصل می شود.

جریان فرآیند:

فرآیند COB پیچیده تر است، در درجه اول در سطح تراشه فردی انجام می شود و معمولاً به یک اتاق تمیز کلاس 1000 یا حتی کلاس 100 نیاز دارد.

1. دای اتچ: تراشه لخت برش خورده (Die) با استفاده از رزین اپوکسی رسانای حرارتی (مثلاً خمیر نقره) به محل تعیین شده روی PCB متصل می شود.
2. پخت: خمیر نقره با حرارت دادن سخت می شود و تراشه را محکم می بندد
3. اتصال سیم: با استفاده از سیم‌های طلایی یا آلومینیومی، لنت‌های روی تراشه از طریق اتصال حرارتی، جوشکاری اولتراسونیک یا جوش حرارتی به لنت‌های مربوطه روی PCB متصل می‌شوند.
4. تست و آب بندی: آزمایش الکتریکی اولیه انجام می شود. سپس یک اپوکسی یا رزین مشکی مخصوص برای پوشش تراشه و سیم های طلایی برای محافظت پخش می شود. پس از آن پخت نهایی و آزمایش نهایی انجام می شود.

PLCC مخفف Plastic Leaded Chip Carrier است. این یک نوع قدیمی‌تر از بسته‌بندی سطحی- است که در آن سرنخ‌ها از هر چهار طرف بدنه بسته امتداد یافته و در پیکربندی سرب «J»-به سمت پایین خم می‌شوند.​

جریان فرآیند:

1. بسته‌بندی PLCC شامل بسته‌بندی اولیه تراشه برای تشکیل یک جزء مستقل با شکل و پین‌های استاندارد می‌شود.​
2. تراشه به یک قاب سربی متصل است
3. اتصالات الکتریکی داخلی از طریق اتصال سیم انجام می شود
4. این مجموعه با مواد پلاستیکی قالب گیری و محصور شده است
5. سنسور PLCC تشکیل شده، به عنوان یک جزء استاندارد، با استفاده از لحیم کاری مجدد بر روی PCB نصب می شود.

مزایا:

• اندازه{0}فوق العاده از کوچک سازی دستگاه های ترمینال پشتیبانی می کند، مخصوصاً برای دوربین های میکرو در تلفن های همراه، ساعت های هوشمند و غیره مناسب است، که اندازه حسگر را به حداقل می رساند و باعث صرفه جویی در فضا برای ماژول های لنز می شود.​
• عملکرد الکتریکی عالی: مسیرهای اتصال کوتاه از دست دادن سیگنال را کاهش می دهد و سرعت انتقال داده را بهبود می بخشد
• راندمان اتلاف گرما خوب: لایه بسته بندی نازک و بدون انسداد براکت، اتلاف گرما از سنسور را تسهیل می کند.

معایب:

• الزامات دقت بالای فرآیند منجر به هزینه های بسته بندی به طور قابل توجهی بالاتر از دو روش دیگر می شود
• انتقال نور ضعیف: سطح محافظ شیشه ممکن است به دلیل نفوذ نور پس زمینه باعث ایجاد شبح شود که بر کیفیت تصویربرداری سنسورهای CMOS تأثیر می گذارد.
• مقاومت ضعیف در برابر آلودگی: اگرچه قابلیت کار مجدد دارد، اما هنوز الزامات خاصی برای محیط تولید دارد.

مزایا:

• قابلیت اطمینان بالا: ترکیب بدنه بسته بندی پلاستیکی و قاب فلزی سربی مقاومت عالی در برابر ضربه و لرزش را ایجاد می کند
• نصب و کار مجدد راحت: پین‌های -J شکل لحیم کاری مجدد را تسهیل می‌کنند و به راحتی جدا می‌شوند.​
• عملکرد سیگنال پایدار: سرعت پین معقول، تداخل بین پین ها را کاهش می دهد، مناسب برای انتقال سیگنال با سرعت متوسط.​

معایب:

• اندازه بسته بزرگ باعث می شود که نتواند نیازهای کوچک سازی سنسورهای میکرو CMOS را برآورده کند
• تراکم پین محدود، سازگاری با تراشه های حسگر پیچیده با تعداد پین های زیاد را دشوار می کند
• میانگین عملکرد اتلاف گرما: رسانایی حرارتی کم مواد پلاستیکی آن را برای سنسورهای-قدرت بالا نامناسب می‌کند.

مزایا:

• مزیت هزینه قابل توجه: براکت ها و فرآیندهای بسته بندی مستقل را حذف می کند که منجر به کمترین هزینه مواد و فرآیند می شود.
• کمترین ارتفاع بسته بندی، به نازکی کلی ماژول کمک می کند و برای دستگاه های حساس به ضخامت مناسب است.
• فرآیند بالغ و یکپارچگی بالا: از بسته‌بندی زیرلایه‌های چند{0}}تراشه‌ای- پشتیبانی می‌کند، با نرخ پیکسل مرده قابل کنترل در 5 در 100000.​

معایب:

• قابلیت نگهداری بسیار ضعیف: تراشه های لخت را نمی توان به صورت جداگانه پس از گلدان تعویض کرد و در صورت خرابی، کل بستر باید تعویض شود.
• الزامات سختگیرانه برای محیط تولید: نصب PCB نیاز به جلوگیری از گرد و غبار و رطوبت دارد، زیرا تراشه های لخت مستعد آلودگی هستند.
• زمان طولانی فرآیند و نوسانات زیاد در نرخ بازده، نیاز به کنترل دقیق فرآیند دارد.

• بسته بندی CSP انتخاب اصلی برای کوچک سازی حسگرهای CMOS، به ویژه برای دوربین های میکرو در دستگاه های قابل حمل مانند تلفن های همراه و ساعت های هوشمند است. این می تواند اندازه سنسور را به حداقل برساند و فضا را برای ماژول های لنز ذخیره کند
• با توجه به محدودیت‌های اندازه، بسته‌بندی PLCC فقط در تعداد کمی از حسگرهای CMOS با نیازهای اندازه کم استفاده می‌شود، مانند دوربین‌های نظارت اولیه یا سنسورهای صنعتی{0} وضوح پایین، و به تدریج جایگزین شده است.​
• اگر چه بسته بندی COB کمترین ارتفاع را دارد، اما به فضای اختصاصی برای چسباندن و گلدان نیاز دارد. این بیشتر در ماژول‌های حسگر حساس به هزینه و با محدودیت‌های اندازه کم، مانند نظارت امنیتی و دستگاه‌های خودرویی پس از فروش{1} استفاده می‌شود.

• سطح محافظ شیشه بسته بندی CSP عبور نور را کاهش می دهد که ممکن است بر حساسیت سنسورهای CMOS تأثیر بگذارد. بهینه‌سازی طراحی نوری برای جبران شبح‌سازی مورد نیاز است
• بدنه بسته‌بندی پلاستیکی و طرح پین بسته‌بندی PLCC تداخل کمی با نور دارند، اما مسیر سیگنال طولانی‌تر از CSP است، که ممکن است باعث تأخیر سیگنال در سنسورهای-تصویر با سرعت بالا شود.​
• بسته بندی COB هیچ لایه بسته بندی اضافی برای جلوگیری از نور ندارد و از نظر تئوری به حساسیت نوری بالاتری دست می یابد. با این حال، چیپس های لخت مستقیماً در معرض گلدان قرار می گیرند. جلوگیری از گرد و غبار نامناسب می تواند منجر به ایجاد لکه بر روی سطح سنسور شود که بر کیفیت تصویربرداری تأثیر می گذارد.

• سنسورهای CMOS با بسته بندی CSP زمان فرآیند کوتاه و هزینه تجهیزات کم اما قیمت واحد تراشه بالایی دارند. آن‌ها برای دستگاه‌های پرچم‌دار متوسط-تا{-بالا-که عملکرد و اندازه بسیار بالایی دارند، مناسب هستند.​
• سنسورهای دارای بسته بندی PLCC سازگاری قوی با فرآیند و هزینه های نگهداری پایین اما هزینه مواد بالاتر از COB دارند. آنها برای سنسورهای صنعتی با الزامات اطمینان بالا مناسب هستند
• سنسورهای با بسته بندی COB کمترین هزینه بسته بندی را دارند اما نیاز به سرمایه گذاری زیادی در تجهیزات فرآیند دارند و در کنترل نرخ بازده با مشکلاتی روبرو هستند. آنها برای حسگرهای-میانگین تا-پایین{3}}مصرف کننده نهایی-یا تجهیزات نظارتی تولید انبوه- مناسب هستند.

• حسگرهای بسته‌بندی شده CSP{0}}مقاومت در برابر ضربه ضعیفی دارند و در محیط‌های خشن مستعد خرابی هستند، که آنها را برای سناریوهای دمای معمولی داخل ساختمان مناسب‌تر می‌کند.​
• حسگرهای بسته بندی شده PLCC{0}}حفاظت مکانیکی خوب و اتصالات پین J{1}شکل پایدار دارند که با محیط های نسبتاً خشن مانند کاربردهای خودرویی و صنعتی سازگار می شوند.​
• حسگرهای بسته‌بندی شده COB{0}}از طریق گلدان، بدون گوشه‌های مرده در درمان، به محافظت در سطح IP65 می‌رسند. آنها مقاومت بالایی در برابر رطوبت، گرما و اسپری نمک دارند و برای محیط های پیچیده مانند نظارت در فضای باز مناسب هستند.