CN102955215A - 镜头模块及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种镜头模块及其制造方法，镜头模块适应用于晶圆(圆片)级工艺，用以搭配一影像传感器使用，镜头模块包括有一基板、一透镜及一间隔件，透镜设置于基板的其中一表面上，用以汇聚光线，间隔件设置于基板上相对于透镜的周围，以阻挡光线自透镜周围穿过基板，其中基板及透镜是由透光材料所制成，而间隔件则是由非透光材料所制成，用以隔离来自于外界的杂散光，以提升影像传感器的感测效能。

Description

镜头模块及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种镜头模块及其制造方法，特别涉及一种适用于晶圆(圆片)级工艺，并用以搭配一影像传感器使用的镜头模块及其制造方法。

背景技术

一般应用于手持式电子装置的镜头模块主要包括一影像传感器，及一罩设于影像传感器的镜片座(lens holder)。镜片座具有一可旋转的镜片筒(lensbarrel)，镜片筒并具有一镜片组。当镜片组成像于影像传感器时，可通过镜片筒相对镜片座旋转以改变镜片组与影像传感器之间的距离，进而使光线聚焦于影像传感器上。然而，在这种镜头模块中由于镜片筒可于镜片座内部旋转的设置方式，使得镜片座在镜头模块中占有一定的空间，进而使镜头模块的体积无法缩减，而不适用于日益讲求轻量化及小型化的手持式电子装置上。

因此，目前市场上出现一种晶圆级镜头模块(wafer level lens module)，例如美国公告专利第7,564,496号专利案所揭露的晶圆级镜头模块，其包括一影像撷取组件(image capturing element)以及依序堆栈并相互贴合于影像撷取元件上方的间隔件(spacer)、盖板(cover plate)和具有透镜的透镜基板(lens substrate)。间隔件并具有一孔洞，用以让光线可经由透镜成像于影像传感器上。其中，间隔件、盖板以及透镜基板均是由玻璃材质所组成，其主要是为了避免在晶圆级镜头模块的制造过程中，间隔件与盖板或透镜基板之间，因为热膨胀系数(coefficient of thermal expansion，CTE)的匹配误差(mismatch)而产生断裂。同时，由于此镜头模块的组成元件均采用集成电路工艺制造，因此，使其相较于传统镜头模块具有较小的体积，而可应用在手机等小型电子设备上。

然而，在上述的晶圆级镜头模块中，由于间隔件是采用具有透光性质的玻璃所组成，因此在制造上无法快速的大量生产。并且，在晶圆级镜头模块的后续工艺中，必须另外增加一遮光罩(sunshade)或罩框(housing)等遮光元件包覆在间隔件、盖板和透镜基板的***；或者是，在间隔件、盖板和透镜基板的***涂覆一层遮光涂料，用以隔离外界环境所产生的杂散光，以避免这些杂散光传递至影像撷取元件，而影像撷取元件的影像感测效能及影像质量。

如此，除了造成晶圆级镜头模块的体积增加外，并同时增添晶圆级镜头模块制造上的复杂度和困难度，而导致制造生产成本上升的问题。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明的目的在于提供一种镜头模块及其制造方法，藉以改进现有晶圆级镜头模块中必须额外安装遮光元件，导致晶圆级镜头模块的体积无法缩减以及在生产制造时的复杂度及困难度增加，进而造成制造生产成本上升的问题。

本发明揭露一种镜头模块，适用于晶圆级工艺，此镜头模块用以搭配一影像传感器使用，以使光线适当地通过镜头模块汇聚于影像传感器。在晶圆级工艺当中，可以适当地加入非透光的间隔件，以搭配透镜来汇聚光线。为了达到此目的，透镜设置于一基板的表面，而间隔件相对于透镜，设置于透镜的周围，以不阻挡透镜汇聚光线，其中基板及透镜是由透光材料所制成，间隔件是由非透光材料所制成。

本发明并揭露一种镜头模块的制造方法，以制作出如同前述的镜头模块。所述之制造方法主要为在形成多个镜头模块之后，才进行切割，以形成多个分离的镜头模块，便可简化晶圆级镜头模块制造上的复杂度和困难度。

本发明的功效在于，通过间隔件的非透光特性，使镜头模块在应用于影像撷取模块时，可直接以间隔件隔离来自于外界的杂散光，而省略现有镜头模块中罩框或遮光罩等遮光元件的设置，可进一步缩减镜头模块和影像撷取模块的体积，并同时具有简化镜头模块的制造程序以及降低镜头模块的制造成本等优点。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明第一实施例的影像撷取模块的剖面示意图，

图2为本发明第一实施例的镜头模块的制造流程图，

图3为本发明第一实施例的镜头模块的分解示意图，

图4为本发明第一实施例的单一镜头模块的组合示意图，

图5为本发明第一实施例的单一镜头模块的剖面示意图，

图6为本发明第二实施例的单一镜头模块的剖面示意图，

图7为本发明第二实施例的镜头模块的制造流程图。

其中，附图标记

10影像撷取模块

110电路板

120影像传感器

20镜头模块

210基板

211第一表面

212第二表面

213透镜

220、220′间隔件

221通孔

230、230′黏着层

具体实施方式

本发明所揭露的镜头模块及其制造方法适用于晶圆级工艺中，并且所制成的镜头模块在使用上，是配置于一影像撷取模块中，用以搭配一影像传感器使用。需注意的是，说明书的附图是为辅助文字，使本领域的技术人员可以理解如何应用本发明，因此附图仅绘示出本发明的必要特征，而且附图中各元件的尺寸与相对的尺寸关系也是用以凸显本发明的必要技术特征，与实际产品的尺寸可能有所不同，并非用以限制本发明的适用范围。

图1绘示本发明的影像撷取模块的剖视示意图，在本发明第一实施例所揭露的影像撷取模块10中，包括有一电路板110、一影像传感器120及一镜头模块20，影像传感器120电性设置于电路板110上，镜头模块20设置于电路板110上，并且与影像传感器120位于电路板110的同一侧面。

需注意的是，本发明所能适用的光线，除了可见光以外，还包含不可见光，因此本发明所称的透光材料，是指能够让可见光及/或不可见光穿透的材料。在某些会发射出光线的应用中，不可见光具有人眼不可见的特性，对使用者来说，比较不会伤害眼睛。

图1至图5分别绘示本发明的镜头模块制造流程图以及镜头模块的各种示意图。图2为本发明第一实施例的镜头模块的制造流程图，图3为本发明第一实施例的镜头模块的分解示意图，图4为本发明第一实施例的单一镜头模块的组合示意图，图5为本发明第一实施例的单一镜头模块的剖视示意图。以下一并说明镜头模块的制造流程以及元件特征，元件标号请对照各附图的标示，其中相同的元件标号代表相同的元件。

在镜头模块20的制造上，首先提供一基板210(S101)，基板210是由透光材料所组成，例如为玻璃。基板210具有相对的一第一表面211及一第二表面212，并且于基板210上间隔配置有多个透镜213。多个透镜213配置于基板210的第一表面211及/或第二表面212，因应不同的需求，在本实施例中，透镜213可以以凸透镜或凹透镜的形式配置。在第一实施例所揭露的镜头模块20中，透镜213是以凸透镜的形式间隔配置于基板210的第一表面211做为举例说明，但并不以此为限。

接着，形成一间隔件220于基板的第二表面(S102)，此间隔件220是由非透光材料所制成，例如为黑色耐高温塑料，设置于该第二表面212上，该间隔件220相对该透镜213，设置于该透镜的周围，以不阻挡该透镜汇聚该光线。并且，间隔件220具有熔点高于摄氏200度(℃)以及热膨胀系数匹配于基板210热膨胀系数的特性。例如当基板210的组成材料为玻璃时，间隔件220的热膨胀系数不大于100ppm/℃(百万分之一/摄氏度)，例如为100ppm/℃、60ppm/℃或30ppm/℃等；或者是热膨胀系数α1低于50ppm/℃以及热膨胀系数α2低于100ppm/℃等，以避免在镜头模块20的使用过程中，基板210与间隔件220之间因热膨胀系数的匹配误差而产生应力，所导致间隔件220自基板210上断裂的情形发生。

因此，上述间隔件220的组成材料具有低热膨胀系数的特性，以配合该基板的热膨胀系数，减低因热膨胀系数的匹配误差而产生的应力，较佳地，该间隔件的组成材料具有低热膨胀系数，其可以是但并不局限于热膨胀系数约低于30ppm/℃的液晶高分子(liquid crystalline polymer，LCP)、热膨胀系数αl和α2分别低于20ppm/℃和60ppm/℃的环氧树脂模制化合物(epoxy moldingcompound，EMC)或者是热膨胀系数约低于47ppm/℃的聚醚醚酮(polyaryletherketone，PEEK)等非透光材料。

间隔件220可以由射出成型的加工方式获得，并且在间隔件220上形成有多个通孔221。多个通孔221贯穿间隔件220的相对二侧面，且多个通孔221位于间隔件220上的位置对应于基板210的多个透镜213，同时每一通孔221的内径略大于每一透镜213的外径(如图3所示)。

接着，形成一黏着层230于间隔件220的一侧面上(S103)，黏着层230的组成材料可以是但不局限于热固性树脂(thermoset)或紫外光胶(ultravioletglue)。然后，以基板210的第二表面212设置于黏着层230上，或是以黏着层230附着于基板210的第二表面212(S104)，使间隔件220结合于基板210的第二表面212，并且以多个通孔221对应于多个透镜213。因此，使间隔件220与透镜213之间的相对位置，是以环绕于透镜213周围的方式设置于第二表面212上。之后，沿着多个透镜213之间的间隙裁切基板210(S105)，以形成多个镜头模块20。其中，如图5所示，每一镜头模块20具有一基板210、一间隔件220及至少一透镜213，透镜213设置于基板210的第一表面211，间隔件220通过黏着层230结合于基板210的第二表面212，且间隔件220以通孔221对应于透镜213，而于第二表面212上的相对位置，环绕于透镜213的周围。

虽然上述的第一实施例是先经由射出成型的方式制作间隔件220，然后再经由黏着层230将间隔件220黏合于第二表面212上。但是，上述的实施例并非用以限定间隔件220与基板210的结合方式。在部分的实施例中，也可以直接使间隔件220接触并且固定于第二表面上。举例而言，可以经由印刷的方式将间隔件220的材料印刷于第二表面212上，并且于印刷的同时形成这些通孔221。接着再固化印刷于第二表面212上的材料，以形成间隔件220。再举例而言，使间隔件220接触并且固定于第二表面212上的方法也可以是采用微影蚀刻工艺来将间隔件220形成于第二表面上。

请再次参阅图1，因此，当镜头模块20应用于影像撷取模块10时，可通过另一黏着层230′将间隔件220结合于电路板110上，使镜头模块20以间隔件220支撑于电路板110上，并以通孔221套设于影像传感器120，使透镜213与影像传感器120之间产生间距而悬置于影像传感器120上方，并垂直对应于影像传感器120。此时，由于影像传感器120受到镜头模块20的包围，而容置于基板210与间隔件220之间所形成的容置空间内，使来自于外界环境的光线只能经由透镜213及通孔221传递至影像传感器120，并可通过间隔件220将来自于外界环境的其它杂散光隔离于镜头模块20外，因此可避免影像传感器120受到杂散光的影响而降低影像感测的效能与质量。

请参阅图6和图7，为本发明第二实施例所揭露的镜头模块20，其与第一实施例之间的差异在于此镜头模块20具有二间隔件220、220′。其是于镜头模块20的制造过程中，在提供基板210的步骤后，提供二间隔件220、220′。接着，分别形成黏着层230于二间隔件220、220′的一侧面上，或者是分别形成黏着层230于基板210的第一表面211及第二表面212上，以通过黏着层230分别将二间隔件220、220′附着于基板210的第一表面211及第二表面212，使二间隔件220、220′结合于基板210上而构成镜头模块20。此外，二间隔件220、220′的设置方式，另可如第一实施例在提供基板210的步骤(S201)后，提供二间隔件220、220′(S202)。接着，形成一黏着层230于其中一间隔件220上(S203)，并通过黏着层230将此间隔件220设置于基板210的第二表面212(S204)。之后，在裁切基板210的步骤(S207)前，形成一黏着层230于另一间隔件220′上(S205)，并通过黏着层230将另一间隔件220′设置于基板210的第一表面211上(S206)，此仅为二间隔件220、220′在镜头模块20上的设置方式不同，但并非用以限定本发明。

如同前述对于将间隔件220结合于第二表面212的描述，上述第二实施例并非用以限定间隔件220′与基板210的结合方式。同样地，间隔件220′也可以经由印刷或是微影蚀刻工艺来接触并且固定于第一表面211上。

基于上述的结构，由于在基板的第一表面及第二表面同时具有间隔件的设置，因此当镜头模块应用于影像撷取模块时，可同时通过二间隔件将来自于外界的杂散光隔离于镜头模块外，而进一步的提升影像传感器的感测效能与质量。

综合前述说明，可知本发明的功效在于，通过镜头模块中间隔件的非透光特性，使镜头模块在应用于影像撷取模块时，可直接的以间隔件隔离外界的杂散光，而省略现有镜头模块中外罩或遮光罩等遮光元件的设置，可进一步缩减镜头模块和影像撷取模块的体积。并且，通过间隔件的组成材料同时具有高熔点及低热膨胀系数等特性，可避免间隔件与基板之间在影像撷取模块进行回焊(reflow)工艺时，因热膨胀系数的匹配误差而产生断裂、毁坏的情形发生。

同时，在镜头模块的制造上，相较于现有镜头模块采用玻璃材料做为间隔件的设置方式，本发明所揭露的镜头模块除了可省略如外罩或遮光罩等遮光元件的设置外，另可通过射出成型的方式形成间隔件，而具有简化镜头模块的制造程序以及降低镜头模块的制造成本等优点。且影像传感器可以是但不局限于金氧互补半导体影像传感器(CMOS image sensor，CIS)，例如也可为光电耦合元件(Charge Coupled Device)影像传感器。镜头模块则可选用可与晶圆工艺配合的成品或者整合于制造过程中形成，因此并不局限于晶圆级镜头模块。

另外值得注意的是，前述间隔件也可通过工艺，直接形成于基板上所要结合的第一表面及/或第二表面上，而无须其它黏着材料。例如通过在第一表面及/或第二表面上直接印制上述的非透光材料，待其固化后即于基板的第一表面及/或第二表面上形成间隔件，以使前述的间隔件直接与第一表面及/或第二表面接触，并且固定于第一表面及/或第二表面上，类似的技术为熟知半导体工艺技术者所知悉，在此不加赘述。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.一种镜头模块，适用于晶圆级工艺，该镜头模块用以搭配一影像传感器使用，以使光线适当地通过该镜头模块汇聚于该影像传感器，其特征在于，该镜头模块包括有：

一基板，具有相对的一第一表面及一第二表面；

一透镜，设置于该第一表面及该第二表面其中的一表面上，用以汇聚该光线；以及

一间隔件，设置于该第二表面上，该间隔件相对该透镜，设置于该透镜的周围，以不阻挡该透镜汇聚该光线；

其中该基板与该透镜由透光材料所制成，该间隔件由非透光材料所制成。

2.根据权利要求1所述的镜头模块，其特征在于，该间隔件的组成材料选自于液晶高分子、环氧树脂模制化合物或聚醚酮。

3.根据权利要求1所述的镜头模块，其特征在于，该间隔件的热膨胀系数以及该基板的热膨胀系数不大于100ppm/℃。

4.根据权利要求1所述的镜头模块，其特征在于，还包括另一间隔件，设置于该基板的该第一表面上，并且该二间隔件相对该透镜，设置于该透镜的周围，以不阻挡该透镜汇聚该光线。

5.根据权利要求1所述的镜头模块，其特征在于，还包括一黏着层，位于该间隔件及该基板之间，该间隔件通过该黏着层结合于该基板上。

6.一种镜头模块的制造方法，适用于晶圆级工艺，该镜头模块用以搭配一影像传感器使用，以使光线适当地通过该镜头模块汇聚于该影像传感器，其特征在于，该制造方法包括以下步骤：

提供一基板，该基板的一第一表面或/及一第二表面设置有多个透镜；

设置一第一间隔件于该基板的该第二表面，该第一间隔件相对该多个透镜，设置于该多个透镜的周围；以及

切割该基板以形成多个镜头模块，且每一该镜头模块具有至少一透镜。

7.根据权利要求6所述的镜头模块的制造方法，其特征在于，切割该基板的步骤前，还包括有设置一第二间隔件于该基板的该第一表面的步骤。

8.根据权利要求7所述的镜头模块的制造方法，其特征在于，设置第二间隔件的步骤还包括有：

通过一黏着层将该第二间隔件结合于该基板的该第一表面。

9.根据权利要求7所述的镜头模块的制造方法，其特征在于，设置该第二间隔件的步骤还包括有：

使该第二间隔件直接接触并且固定于该基板的该第一表面。

10.根据权利要求7所述的镜头模块的制造方法，其特征在于，设置该第一间隔件的步骤还包括有：

使该第一间隔件直接接触并且固定于该基板的该第二表面。

11.根据权利要求6所述的镜头模块的制造方法，其特征在于，设置第一间隔件的步骤还包括有：

通过一黏着层将该第一间隔件结合于该基板的该第二表面。

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