TWI396432B

TWI396432B - 影像感測模組及其製作方法

Info

Publication number: TWI396432B
Application number: TW99111957A
Authority: TW
Inventors: Chuan Hui Yang; Hsin Chang Hsiung; Yi Chuan Lo; Han Yi Kuo
Original assignee: Himax Semiconductor Inc
Priority date: 2010-04-16
Filing date: 2010-04-16
Publication date: 2013-05-11
Also published as: TW201138429A

Description

影像感測模組及其製作方法

本發明是有關於一種影像感測模組及其製作方法，且特別是有關於一種具有高結構強度的影像感測模組及其製作方法。

隨著電子產品的模組微型化與低價化之趨勢，晶圓級模組(Wafer Level Module，WLM)技術之出現備受關注。晶圓級模組的技術主要是利用晶圓級的製造技術，而將電子產品的體積微型化並降低成本。其中，晶圓級模組的技術也可以應用於製作影像感測模組的鏡頭上，而使得鏡頭模組在體積上遠較傳統的鏡頭模組得以獲得縮減，進而可應用在電子裝置(如筆記型電腦、手機等)的相機模組上。

圖1繪示習知一種採用晶圓級模組技術的影像感測模組的剖面圖。請參照圖1，習知的影像感測模組100具有一影像感測元件110、一分隔物120以及一透鏡元件130，其中分隔物120具有一通孔122，以使照射到透鏡元件130的光線可經由通孔122而照射到影像感測元件110。

由於習知的影像感測元件110與分隔物120之間或是分隔物120與透鏡元件130之間的接合面積較小，因此，彼此之間容易有接著力不足的問題。也因此，在後續的加工製程或是搬運的過程中，容易因影像感測模組100受到撞擊而導致影像感測元件110與分隔物120(或是分隔物120與透鏡元件130)之間產生位移甚至是彼此分離，以致於降低影像感測模組100的成像品質或是損壞影像感測模組100。此外，習知的分隔物120通常是採用玻璃或是塑膠之類的透光材料，因此，在進行光學成像時，雜散光(flare)容易穿透分隔物120，以致於影像感測模組100在進行成像時雜訊的比例過大，從而降低成像品質。

本發明提供一種影像感測模組，具有較高的結構強度。

本發明提供一種影像感測模組的製作方法，可有效固定影像感測模組中的元件。

本發明提出一種影像感測模組，具有一集光區與一非集光區，影像感測模組包括一影像感測器、一第一遮光間隔物、一透鏡層以及一固定殼體。第一遮光間隔物配置於影像感測器上，並位於非集光區內，且第一遮光間隔物具有一第一通孔，第一通孔暴露出影像感測器之位於集光區中的部分。透鏡層配置於第一遮光間隔物上，並覆蓋第一通孔，透鏡層包括一透光基板與一第一透鏡，第一透鏡配置於透光基板上且位於集光區中。固定殼體連續性地包覆影像感測器、第一遮光間隔物與透鏡層的側壁，且固定殼體位於非集光區中，固定殼體的材質包括一熱固性材料。

在本發明之一實施例中，固定殼體係共形地覆蓋影像感測器、第一遮光間隔物與透鏡層的側壁。

在本發明之一實施例中，固定殼體為一單層結構或是一多層結構。

在本發明之一實施例中，熱固性材料為一不透光材料。

在本發明之一實施例中，固定殼體包括一不透光材料層。

在本發明之一實施例中，固定殼體的厚度約大於10微米。

在本發明之一實施例中，透光基板具有相對的一第一表面與一第二表面，且第一表面朝向影像感測器，透鏡層更包括一第二透鏡，第一透鏡與第二透鏡分別配置於第一表面與第二表面上。

在本發明之一實施例中，第一透鏡為一凹透鏡或一凸透鏡。

在本發明之一實施例中，第一遮光間隔物的材質包括一不透光材料。

在本發明之一實施例中，影像感測模組更包括一第二遮光間隔物以及一透光蓋板，其中第二遮光間隔物配置於透光基板上，並位於非集光區中，且第二遮光間隔物具有一第二通孔，第二通孔暴露出透光基板之位於集光區中的部分，透光蓋板配置於第二遮光間隔物上，並覆蓋第二通孔，其中固定殼體更包覆第二遮光間隔物與透光蓋板的側壁。

在本發明之一實施例中，透光蓋板具有遠離透光基板的一第三表面，且固定殼體更覆蓋第三表面之位於非集光區的部分。

在本發明之一實施例中，影像感測模組更包括一光圈結構，其配置於透光蓋板之遠離透光基板的一第三表面，且光圈結構具有一開口，開口暴露出透光基板之位於集光區的部分。

在本發明之一實施例中，影像感測模組更包括一黏著層，其配置於透光基板與第一遮光間隔物之間。

本發明提出一種影像感測模組的製作方法如下所述，其中影像感測模組具有一集光區與一非集光區。首先，提供一影像感測器、一第一遮光間隔物以及一透鏡層。第一遮光間隔物配置於影像感測器上，並位於非集光區內，且第一遮光間隔物具有一第一通孔，第一通孔暴露出影像感測器之位於集光區中的部分，透鏡層配置於第一遮光間隔物上，並覆蓋第一通孔，透鏡層包括一透光基板與一第一透鏡，第一透鏡配置於透光基板上且位於集光區中。接著，於影像感測器、第一遮光間隔物與透鏡層的側壁上形成一固定殼體，且固定殼體位於非集光區中，固定殼體的材質包括一熱固性材料。

在本發明之一實施例中，形成固定殼體的方法包括在影像感測器、第一遮光間隔物與透鏡層的側壁上噴塗熱固性材料，以及加熱固化熱固性材料。

在本發明之一實施例中，在噴塗熱固性材料時，熱固性材料係共形且連續地覆蓋影像感測器、第一遮光間隔物與透鏡層的側壁。

在本發明之一實施例中，影像感測模組的製作方法更包括在噴塗熱固性材料之前，於透鏡層之遠離第一遮光間隔物的一表面上形成一保護層，且保護層至少位於集光區中，以及在噴塗熱固性材料之後，移除保護層。

在本發明之一實施例中，影像感測模組的製作方法更包括在形成固定殼體之前，提供一第二遮光間隔物以及一透光蓋板，其中第二遮光間隔物配置於透光基板上，並位於非集光區中，且第二遮光間隔物具有一第二通孔，第二通孔暴露出透光基板之位於集光區中的部分，透光蓋板配置於第二遮光間隔物上，並覆蓋第二通孔，其中，形成固定殼體的方法包括在影像感測器、第一遮光間隔物、透鏡層、第二遮光間隔物以及透光蓋板的側壁上噴塗熱固性材料。

在本發明之一實施例中，形成固定殼體的方法包括於影像感測器、第一遮光間隔物與透鏡層的側壁上噴塗一不透光材料，以形成一不透光材料層，以及於影像感測器、第一遮光間隔物與透鏡層的側壁上噴塗熱固性材料，以形成一熱固性材料層，且熱固性材料層與不透光材料層重疊。

基於上述，由於本發明的固定殼體可有效地拘束固定其包覆的所有元件(如影像感測器、遮光間隔物、透鏡層與透光蓋板)，故可增加本發明之影像感測模組的結構強度，並可確保影像感測模組的成像品質。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖2A～圖2C繪示本發明一實施例之影像感測模組的製程剖面圖。圖3繪示本發明一實施例之影像感測模組的剖面圖。圖4繪示本發明另一實施例之影像感測模組的剖面圖。

首先，請參照圖2A，提供一影像感測器210、一第一遮光間隔物220以及一透鏡層230，其中第一遮光間隔物220配置於影像感測器210上，第一遮光間隔物220的材質包括一不透光材料。第一遮光間隔物220具有一第一通孔222，第一通孔222可定義出一集光區A1，而第一遮光間隔物220配置於圍繞集光區A1的一非集光區A2中。第一通孔222暴露出影像感測器210之位於集光區A1中的部分。

透鏡層230配置於第一遮光間隔物220上，並覆蓋第一通孔222。在本實施例中，透鏡層230包括一透光基板232、一第一透鏡234與一第二透鏡236。透光基板232具有相對的一第一表面232a與一第二表面232b，且第一表面232a朝向影像感測器210。第一透鏡234與第二透鏡236分別配置於第一表面232a與第二表面232b上且位於集光區A1中。

在其他未繪示的實施例中，可視實際的需求而使透鏡層230的數量為單層或是多層，且各透鏡層230可以僅具有第一透鏡234或第二透鏡236，也可以同時具有第一透鏡234與第二透鏡236。各透鏡層230的第一透鏡234或第二透鏡236的數量可為一個或多個。

在本實施例中，第一透鏡234與第二透鏡236為凸透鏡，在其他實施例中，第一透鏡234與第二透鏡236至少其中之一可為凹透鏡。

在本實施例中，為保護第二透鏡236免於受到外力撞擊或刮傷，可選擇性地提供一第二遮光間隔物240以及一透光蓋板250。第二遮光間隔物240配置於透光基板232上，並位於非集光區A2中，且第二遮光間隔物240具有一第二通孔242，第二通孔242暴露出透鏡層230之位於集光區A1中的部分。透光蓋板250配置於第二遮光間隔物240上，並覆蓋第二通孔242。

此外，在本實施例中，為使透光基板232與第一遮光間隔物220可更加穩固地接合，可在透光基板232與第一遮光間隔物220之間配置一黏著層D1。同理，可在透光基板232與第二遮光間隔物240之間配置一黏著層D2，可在第二遮光間隔物240與透光蓋板250之間配置一黏著層D3，可在第一遮光間隔物220與影像感測器210之間配置一黏著層D4。黏著層D1、D2、D3、D4可為雙面膠或是紫外線固化膠等黏著性良好的膠體。

接著，在本實施例中，可於透光蓋板250之遠離第二遮光間隔物240的一表面252上以及影像感測器210之遠離第一遮光間隔物220的一表面212上分別形成二保護層262、264。

之後，請參照圖2B，於影像感測器210、第一遮光間隔物220、透鏡層230、第二遮光間隔物240與透光蓋板250的側壁S上形成一固定殼體270，且固定殼體270位於非集光區A2中，固定殼體270的材質包括熱固性材料。在本實施例中，固定殼體270的厚度T約大於10微米(例如40～50微米)。固定殼體270的材質例如為可耐高溫(250℃以上)的材料。

然後，請參照圖2C，移除保護層262、264，以移除固定殼體270之位於保護層262、264上的部分，此時，已初步形成本實施例之影像感測模組200。此外，可選擇性地在影像感測器210的表面212上形成多個導電凸塊B，以使影像感測器210可藉由導電凸塊B而電性連接至其他的電子元件(例如線路板)。

詳細而言，形成固定殼體270的方法例如為在影像感測器210、第一遮光間隔物220與透鏡層230、第二遮光間隔物240與透光蓋板250的側壁S上噴塗熱固性材料，之後，加熱固化熱固性材料。

在噴塗熱固性材料時，熱固性材料係共形且連續地覆蓋影像感測器210、第一遮光間隔物220與透鏡層230、第二遮光間隔物240與透光蓋板250的側壁S以及影像感測器210之朝向第一遮光間隔物220的一表面214。

在加熱固化熱固性材料之後，固化的熱固性材料可有效地拘束固定其包覆的所有元件(影像感測器210、第一遮光間隔物220、透鏡層230、第二遮光間隔物240與透光蓋板250)而避免這些元件移位，進而增加本實施例之影像感測模組200的結構強度，並可確保影像感測模組200的成像品質。詳細而言，固定殼體270可抵抗施加在影像感測模組200上的側向力以及垂直拉力，故可確保固定殼體270所包覆的元件皆可穩固地接合。

再者，由於本實施例之固定殼體270係直接形成在影像感測器210、第一遮光間隔物220、透鏡層230、第二遮光間隔物240與透光蓋板250的側壁S上，因此，無論前述元件(影像感測器210、第一遮光間隔物220與透鏡層230、第二遮光間隔物240與透光蓋板250)的外型為何，固定殼體270皆可有效地包覆前述元件。

另外，在本實施例中，固定殼體270可為一不透光材料層，因此，固定殼體270可有效遮蔽外界環境的光線，以避免雜散光的問題產生，進而提升影像感測模組200的成像品質。在本實施例中，熱固性材料可為一不透光材料。

此外，由於本實施例之固定殼體270可耐高溫(250℃以上)，因此，本實施例之影像感測模組200可過錫爐而與其他的電子元件(如線路板)電性連接。

此外，為防止雜散光進入第二通孔242中，可在透光蓋板250的表面252上配置一光圈結構290，且光圈結構290具有一開口292，開口292暴露出透鏡層230之位於集光區A1的部分。

在另一實施例中，保護層(未繪示)可暴露出透光蓋板250的部分表面252，因此，當移除保護層之後，固定殼體270可覆蓋部分表面252(如圖3所示)。如此一來，固定殼體270可藉由遮蔽部分透光蓋板250來阻擋雜散光進入第二通孔242中，而且，固定殼體270可藉由其覆蓋表面252的部分而更加穩固地固定透光蓋板250。

在又一實施例中，形成固定殼體270的方法可以是先在影像感測器210、第一遮光間隔物220、透鏡層230、第二遮光間隔物240與透光蓋板250的側壁S上噴塗一不透光材料，以形成一不透光材料層272(如圖4所示)。之後，在不透光材料層272上噴塗熱固性材料，以形成一熱固性材料層274，然後，加熱固化熱固性材料層274。換言之，本實施例之固定殼體270為一多層結構。在其他實施例中，亦可以是先形成熱固性材料層274，之後再形成不透光材料層272。

當然，本發明並不限定固定殼體270只能具有不透光材料層272以及熱固性材料層274，舉例來說，固定殼體270可依實際需求而具有多層彼此顏色不同的材料層、多層彼此材質不同的材料層或是多層彼此強度不同的材料層。

綜上所述，由於本發明的固定殼體可有效地拘束固定其包覆的所有元件(如影像感測器、遮光間隔物、透鏡層與透光蓋板)，故可增加本發明之影像感測模組的結構強度，並可確保影像感測模組的成像品質。此外，由於本發明的固定殼體係直接形成在影像感測器、遮光間隔物、透鏡層與透光蓋板等元件的側壁上，因此，無論前述元件的外型為何，本發明的固定殼體皆可有效地包覆前述元件。再者，由於本發明的固定殼體可阻擋光線，因此，固定殼體可避免雜散光進入影像感測模組中，進而提升影像感測模組的成像品質。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、200．．．影像感測模組

110．．．影像感測元件

120．．．分隔物

122．．．通孔

130．．．透鏡元件

210‧‧‧影像感測器

212、214、252‧‧‧表面

220‧‧‧第一遮光間隔物

222‧‧‧第一通孔

222a‧‧‧內壁

230‧‧‧透鏡層

232‧‧‧透光基板

232a‧‧‧第一表面

232b‧‧‧第二表面

234‧‧‧第一透鏡

236‧‧‧第二透鏡

240‧‧‧第二遮光間隔物

242‧‧‧第二通孔

250‧‧‧透光蓋板

262、264‧‧‧保護層

270‧‧‧固定殼體

272‧‧‧不透光材料層

274‧‧‧熱固性材料層

290‧‧‧光圈結構

292‧‧‧開口

A1‧‧‧集光區

A2‧‧‧非集光區

B‧‧‧導電凸塊

D1、D2、D3、D4‧‧‧黏著層

S‧‧‧側壁

T‧‧‧厚度

圖1繪示習知一種採用晶圓級模組技術的影像感測模組的剖面圖。

圖2A～圖2C繪示本發明一實施例之影像感測模組的製程剖面圖。

圖3繪示本發明一實施例之影像感測模組的剖面圖。

圖4繪示本發明另一實施例之影像感測模組的剖面圖。

200．．．影像感測模組

210．．．影像感測器

212、214、252．．．表面

220．．．第一遮光間隔物

222．．．第一通孔

222a．．．內壁

230．．．透鏡層

232．．．透光基板

240．．．第二遮光間隔物

242．．．第二通孔

250．．．透光蓋板

270．．．固定殼體

290．．．光圈結構

292．．．開口

A1．．．集光區

A2．．．非集光區

B．．．導電凸塊

S．．．側壁

Claims

一種影像感測模組的製作方法，其中該影像感測模組具有一集光區與一非集光區，包括：提供一影像感測器、一第一遮光間隔物以及一透鏡層，其中第一遮光間隔物配置於該影像感測器上，並位於該非集光區內，且該第一遮光間隔物具有一第一通孔，該第一通孔暴露出該影像感測器之位於該集光區中的部分，該透鏡層配置於該第一遮光間隔物上，並覆蓋該第一通孔，該透鏡層包括一透光基板與一第一透鏡，該第一透鏡配置於該透光基板上且位於該集光區中；以及於該影像感測器、該第一遮光間隔物與該透鏡層的側壁上形成一固定殼體，且該固定殼體位於該非集光區中，該固定殼體的材質包括一熱固性材料，其中形成該固定殼體的方法包括：於該影像感測器、該第一遮光間隔物與該透鏡層的側壁上噴塗一不透光材料，以形成一不透光材料層；以及於該影像感測器、該第一遮光間隔物與該透鏡層的側壁上噴塗該熱固性材料，以形成一熱固性材料層，且該熱固性材料層與該不透光材料層重疊。
如申請專利範圍第1項所述之影像感測模組的製作方法，其中在噴塗該熱固性材料時，該熱固性材料係共形且連續地覆蓋該影像感測器、該第一遮光間隔物與該透鏡層的側壁。
如申請專利範圍第1項所述之影像感測模組的製作方法，更包括：在噴塗該熱固性材料之前，於該透鏡層之遠離該第一遮光間隔物的一表面上形成一保護層，且該保護層至少位於該集光區中；以及在噴塗該熱固性材料之後，移除該保護層。
如申請專利範圍第1項所述之影像感測模組的製作方法，更包括：在形成該固定殼體之前，提供一第二遮光間隔物以及一透光蓋板，其中該第二遮光間隔物配置於該透光基板上，並位於該非集光區中，且該第二遮光間隔物具有一第二通孔，該第二通孔暴露出該透光基板之位於該集光區中的部分，該透光蓋板配置於該第二遮光間隔物上，並覆蓋該第二通孔。