TW200834907A - Image sensor module - Google Patents

Description

200834907 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於影像感測器，特別係關於影像感測器模 組及其形成方法。 【先前技術】 因為數位攝影機的普及，近幾年固態影像農置的需求 有上升的趨勢。最近的焦點係集中於利用互補式金氧半導

體（Complementary Metdl-Oxide Semiconductors，CMOS)技 術所製造的CMOS影像感測器；其產量的單位成本相對較 低廉。CMOS景> 像感测為的像素區域包括複數個單位像素 所排列而成的矩陣形狀區域。每一個單位像素包括一個光 二極體與一讀出電機體（readout transist〇r)，用以讀出累積 於上述光二極體内的單一電荷。一間極電壓產生器連接至 上述讀出二極體之閘極電極。—選擇開關轉換施加至間極 電極之電壓，以便開啟或關閉上述讀出電晶 由上述可知，數位影像技術已被廣為應用至影像攝影 =備，例如，數位攝影機；影像掃描機料。傳統cm〇s =益係配置於電路板。CM0S_器具有一晶粒固定於 像鏡座具有一聚焦的透鏡’以聚焦影像至CMOS影 晶粒上。透過上述透鏡’晶粒傳送影像信號至 曰轉換類比信號成數位信號。cm〇s感測器的 二=及灰塵相當敏感。若不將上咖^ 為達成上述目的，丰^1 將降低感測器的品質。 手動私除的方式將會破壞感測器晶粒。 5 200834907 影像感測器模組一般係利用晶片直接封裝（Chip On Board, COB)或LCC(Leadless Chip Carrier)的方式形成。晶片直接 封裝的缺點係在封裝製程期間有較低的生產率，因為微粒 污染感測區域。此外，上述LCC的缺點為較高的封裝成本 與較低的生產率，因為微粒污染感區域。 再者，微透鏡是在固態影像裝置之半導體上的光學元 件。在設計與製造微透鏡上最重要考慮的因素是感光性 (photosensitivity)。可減少微透鏡的感光性的一個理由是每 一個微透鏡區域已降低至一最佳值之下。因為環氧材質的 磨損，其透明度不佳，且可靠度可能降低。1996年5月7 號所公告的美國專利第5,514,888號「ON-CHIP SCREEN TYPE SOLID STATE IMAGE SENSOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF」教示了一 種形成 電荷耦合裝置（CCD)於係基材上之方法。使用傳統的微影 與回流（re-flow)技術，形成微透鏡陣列於CCD陣列上。 有鑒於上述，本發明提供一改良之封裝結構以克服上 述問題。 【發明内容】 因此，本發明之主要目的係提供一種用於影像感測器 之封裝，無須連接器，可直接連接至電路板。 本發明之另一目的係提供一具有較小的腳印（尺寸 (form factor))的影像感測器。 本發明之另一目的係提供可於母板（Mother Board， MB)上重複使用的影像感測器模組。 6 200834907 本發明係揭露一種影像感測器模組，包含：一晶粒， 具有一微透鏡，其中該晶粒形成於一基材上；一透鏡座， 形成於該基材上，並覆蓋該晶粒；一透鏡，形成於該透鏡 座内；一濾波器，形成於該透鏡座内，且位於該透鏡與該 晶粒間；至少一個被動裝置，形成於該基材上，且被覆蓋 於該透鏡座内。一導電凸塊（conductive bumps)或LGA錫 接點，形成於該基材之底部表面上。3.如請求項1之影像 感測器模組，其中所述之影像感測器為CMOS影像感測 鲁器。上述影像感測器為CMOS或CCD影像感测器。上述 基材包括陶兗、玻璃、樹脂材料、石英、金屬、合金、塑 膠材料或印刷電路板（Print Circuit Board, PCB)材料。紅外 線濾光層之材質包含Ti02或光觸媒（light catalyzer)。 於本發明之技術中，其模組可與晶片直接封裝（Chip On Board, COB)或晶片級封裝（CSP)形式的封裝相容，且其 模組無須連接器，即可連接至母板。再者，本發明之技術 0可提供較小的腳印，此可減少裝置的尺寸。其錫接點可為 LGA(Leadless grid array)或球形閘陣列（BGA)。再者，上述 之影像感測器模組可於母板上重複使用。因為保護層形成 於微透鏡區域上，避免微粒於模組組裝（module assembly) 期間，污染透鏡，此技術可於模組組裝/系統組裝期間獲得 較高的產量。 【實施方式】 本發明將配合其較佳實施例與隨附之圖示詳述於下。 應可理解者為本發明中所有之較佳實施例僅為例示之用， 7 200834907 ίΙ= 此除文中之較佳實施例外，本發明亦可 廣泛地應用在其他實施财。且本發明並不受限於= 施例，應以隨附之中請專利範圍及其同等領域而定。貝 不同部件之組成Μ並不完全依照其尺寸描繪。相關 兀之尺寸將放大，而不重要的部份則省略，以清楚敎述 亚理解本發明。本發明之影像感測模組之結構係適用於晶 片級封裝（CSP)、標準精細間距球形閘陣列（Fine_piteh Β⑶ Gnd Array，FBGA)以及晶片直接封裝（Chip 〇n…㈣，c〇b) l式的封$。本發明較傳統晶粒封裝技術更能減少成本並 ，化製程。本發明可解決傳統封裝技術所引起的成本問 題。再者，標準精細間距球形閘陣列封裝的資料處理速度 係比傳統互連接線設計的薄型小尺寸封裝（ΤΜη SmaU Outline Package,TSOP)快速。 已處理a曰片302為具有元件形成於其上之複數晶粒 (chce)。上述元件包括影像感測器。其影像感測器包括cCD 鲁或CMOS影像感測為。請參照第}圖，影像感測模組 包括影像晶粒302’其晶粒302藉由黏著層（未顯示）形成於 基材301上。黏著層的材料可為任何適當的黏性材料。於 較仏貝施例’黏性材料包含苯環丁稀（Benz〇CyCi〇Butene， BCB)、硅氧類高分子（Siloxane polymer, SINR)、環氧樹脂 (Epoxy)、聚亞醯胺（polyimide)或樹脂。此外，其黏著層可 利用印刷、塗佈或貼帶法（tapping)所形成。基材301之材 質包含陶瓷、玻璃、樹脂材料、石英、金屬、合金、石夕、 塑膠材料或印刷電路板（Print Circuit Board，PCB)材料。例 8 200834907 如’基材301之材質可包括印刷電路板材料、ΒΤ、FR4、 FR5。基材3〇1之厚度約為3〇〇毫米至600毫米。接合線 303連接於晶粒302與形成於基材301之下的接墊309之 間。其接塾309可藉由銅、鋁或合金等材質所形成。因此， k说可自接墊309輸入或輸出，其接墊可為LGA(leadless grid array)之接腳。透鏡座3〇6係固定於基材3〇1，以固定 透鏡308。濾波器307，例如，紅外線濾波器，固定至3〇6， 且位於透鏡308與晶粒302。選擇地，本發明可包含一形 鲁成於一玻螭上之濾光層，其動作如同紅外線濾光層。其濾 光層可塗佈於玻璃之上或下表面，使功效如同一濾波器。 於較佳實施例，紅外線濾光層之材質可包含Ti〇2或光觸媒 (light catalyzer)。濾波器307可過濾不想要的紅外線輻射 或/及防止微透鏡污染。使用者可使用液體或空氣沖洗，無 須損害微透鏡，即可移除於玻璃上的微粒。 微透鏡區域一般形成於晶粒3 02頂部表面上。防護層 _ 3 10形成於微透鏡區域上方。另一種層結構一般形成於彩 色濾光層上。上述為幾種習知的處理微透鏡形成方法。三 聚氰胺樹脂（Melamine Resin)與廣義的酚醛清漆基樹脂 (generic novolac based resin)之混合物為適合用於微透鏡 的材料。 參照第1圖，至少一個被動裝置304可形成於基材上， 且鄰近晶粒302並位於透鏡座306内。從影像感測模組3〇〇 看來’微透鏡是形成於晶粒3 02頂部表面上。接墊3 位 於基材301底部表面處。晶粒302與濾波器307間產生了 9 200834907 :空間。透一鏡座306的導銷(guide pins)3〇5形成於基材則 以固疋透鏡座306。基材的外形可為 他適合的形狀。被動譽w 304爭此η 处矣 動衣置304取好形成於透鏡座306内， 使透鏡座规保護被動裝置3()4。其被動裝置包括但不限 於電谷、電阻、電感等等。參照第1圖，接墊309以LGA 方式排列，圍繞基材之周邊區域。選擇地，其接觸也可配 置成㈣料，如第2圖所示，利用球形間陣列形式形成。 參妝第2圖，顯示本發明另一個較佳實施例。其大部 分的技術與7^排列配置皆類似上述實施例，因此，類似 的敘述將不再贅述。接合線3〇3|馬合於晶粒3〇2與接墊· 之間，接塾309係形成於基材3〇1下表面處，且利用銅、 紹或合金等材質所形成。因此，信號可自接塾辦輸入或 輸出’其接墊可為LGA之接腳。透鏡座3〇6附著於基材 301上以固疋並谷納透鏡308。濾波器307位於透鏡308 與晶粒302之間。第1圖内的接墊309由導電凸塊409所 代替。此技術與LGA有關。選擇地，；lGA錫接點5〇3形 成於曰曰粒501之下’如第3圖所示。在此例中，並沒有如 第1圖所出現的導線。LGA錫接點LGA錫接點5〇3為矩 陣形式排列，並連接至晶粒5〇1下方的接墊。利用此方法， 其晶粒尺寸比一般封裝更小，此即為晶片級封裝（CSP)。無 須任何接合線（bonding wire)，晶粒透過晶粒5〇1下方的 LGA錫接點503至LGA錫接點509 ,與外界溝通。此晶片 級封裝具有一防護層於晶粒5〇1上方。其防護層可防止微 透鏡遭微粒污染，使用者可使用液體或氣體沖洗，不須破 200834907 壞微透鏡，即可移除玻璃上的微粒。 本發明之技術可適用於晶片直接封裝（Chip

On Board， ”、曰曰片級封裝類型的封裝。本發明之影響感測器模組 連接☆，可直接連接至母板(mb)。可引人表面黏著技 =SMT)之製程，以設置影像感測器（cis)模組於母板上。 ^發明之另—優點為其模組佔據更小面積（foot pdnt)。其 水妾，占（solder joint)可為LGA、球形閉陣列類型（BGA)。再 籲發明之影像感測器模㈣母板上可重複使用。因為 保4層形成於微透鏡區域h避免微粒於模組組裝（module assembly)期間，污染透鏡，此技術可 期間獲得較高的產量。 表糸、、充、、且衣 於較佳實施例，其防護層之材料包含透明材料，其防 羞曰可利用塗佈法、黏著法所形成。基材3〇ι &含ΜΑ之 界裝置連接。在上述模組内，微透鏡形 成於从透鏡區域上，基材3()1與濾波器3〇7間產生一空間。 方ί微透鏡受到微粒污染。使用者可使用：體或 才、二’…仙告微透鏡1可移除其玻璃上的微粒。 2悉此領域技藝者，本發明雖以較佳實例閣明如 t由 非用以限定本發明之精神。在不脫離本發明之 ==_所作之修改與類似的配置’均應包含在下述 利範圍内，此範圍應覆蓋所有類似修改與類似結 構且應做最寬廣的詮釋。 【圖式簡單說明】 上述元件’以及本發明其他特徵與優點，藉由閱讀實 11 200834907 施方式之内容及其圖式後，將更為明顯： 第1圖根據本發明之較佳實施例，為本發明之影 測模組之示意圖。 〜 第2圖根據本發明之較佳實施例，為本發明之影 測模組之示意圖。 〜 第3圖根據本發明之較佳實施例，為本發明之影 測模組之示意圖。 &

【主要元件符號說明】 300 影像感測模組 308 透鏡 301 基材 309 接墊 302 晶粒 310 防護層 303 接合線 409 導電凸塊 304 被動裝置 501 晶粒 305 導銷 503 LGA錫接點 306 透鏡座 509 LGA錫接點 307 渡波器 12

Claims (1)

1. 200834907 十、申請專利範圍： 1· 一種影像感測器模組，包含： 一晶粒，具有一微透鏡，其中該晶粒形成於一基材 上； 一透鏡座，形成於該基材上，並覆蓋該晶粒； 一透鏡，形成於該透鏡座内； 一濾波器，形成於該透鏡座内，且位於該透鏡與該晶 粒間； 鲁 至少一個被動裝置，形成於該基材上，且被覆蓋於該 透鏡座内；以及 導電凸塊（conductive bumps)，形成於該基材之底部表 面上。 2. 如申請項1之影像感測器模組，其中所述之晶粒係藉 由形成於該晶粒上的導線連接至該導電凸塊。 3. 如申請項i之影像感測器模組’其中所述之 器為CMOS影像感測器。 ^ 4·如申請項1之影像感測器模 m^ 倮、、且其中所迷之影像感測 态為CCD影像感測器。 5.如申請項1之影像感測器模組，其中所述之基材包括 陶瓷、玻璃、樹脂材料、石英、 土 犬至屬合金、塑膠材 13 200834907 料或印刷電路板（Print Circuit Board，PCB)材料。 6·如申睛項1之影像感測器模組，其中所述之濾波器為 紅外線濾光層。 7·如申凊項6之影像感測器模組，其中所述之紅外線濾 光層之材質包含Ti〇2或光觸媒（light catalyzer)。 8·如申請項！之影像感測器模組，更包含一保護層，形 成於該晶粒之微透鏡上。 9·如申請項8之影像感測器模組，其中所述之保護層包 含透明材料。 10·—種影像感測模組，包含： 一晶粒，具有一微透鏡，其中該晶粒形成於一基材 上； 一透鏡座，形成於該基材上，並覆蓋該晶粒； 一透鏡，形成於該透鏡座内； 一濾波器，形成於該透鏡座内，且位於該透鏡與該晶 粒間； 至少一個被動裝置，形成於該基材上，且被覆蓋於該 透鏡座内；以及 一第一 LGA(Leadless grid array)錫接點，形成於該基 14 200834907 材之底部表面上。 11 ·女口申含香jg -I A _ 、 0之影像感測器模組，其中所述之晶粒係 藉由形成於該晶粒上的導線連接至該第一 LGA錫 點。 12·如申明項1〇之影像感測器模組，其中所述之影像感 測器為CMOS影像感測器。 13·如申請項1〇之影像感測器模組，其中所述之影像感 測器為CCD影像感測器。 14·如申請項1〇之影像感測器模組，其中所述之基材包 括陶瓷、玻璃、樹脂材料、石英、金屬、合金、塑膠 材料或印刷電路板（Print Circuit Board，PCB)材料。 15·如申請項10之影像感測器模組，其中所述之濾波器 為紅外線濾光層。 16·如申請項15之影像感測器模組，其中所述之紅外線 濾光層之材質包含Ti〇2或光觸媒（light catalyzer)。 17·如申請項1〇之影像感測器模組，更包含一第二LGA 錫接點，形成於該晶粒之下。 15 200834907 18·如申請項17之影像感測器模組，其中所述之第二 LGA錫接點包含接墊（contact pads)，形成於該基材底 部表面處之周圍區域。 19·如申請項1〇之影像感測器模組，更包含一保護層， 形成於該晶粒之微透鏡上。 20·如申請項19之影像感測器模組，其中所述之保護層 包含透明材料。 21·—種影像感測模組，包含： 一晶片級封裝（CSP，Chip Scale Package)，具有一微透 鏡區域，其中該晶片級封裝形成於一基材上； 一透鏡座，形成於該基材上，並覆蓋該晶粒； 一透鏡，形成於該透鏡座内； 濾波杰，形成於该透鏡座内，且位於該透鏡與該晶 粒間； X 至少一個被動裝置，形成於該基材上，且被覆蓋於該 透鏡座内；以及 一第一 LGA錫接點，形成於該晶粒底部表面上與一 第二LGA錫接點’形成於該基材底部表面上。 22·如申凊項21之景> 像感測器模組，其中所述之晶粒係 16 200834907 藉由該第一 LGA錫接點連接至該第二LGA錫接點。 23·如申請項21之影像感測器模組，其中所述之影像感 測器為CMOS影像感測器。 u 24·如申凊項21之影像感測器模組，其中所述之影像感 測器為CCD影像感測器。 25·如申明項21之影像感測器模組，其中所述之基材包 括陶瓷、玻璃、樹脂材料、石英、金屬、合金、塑膠 材料或印刷電路板(hint Circuit Board，PCB)材料/ 26·如申請項21之影像感測器模組，其中所述之濾波器 為紅外線濾光層。 、申月員26之影像感測器模組，其中所述之紅外線 濾光層之材質包含Tic^或光觸媒（ΜΗ⑶Wyz⑻。 y申月員1 〇之影像感測器模組，更包含一保護層， 形成於該晶粒之微透鏡上。 模組，其中所述之保護層 29·如申請項19之影像感測器 包含透明材料。 17