TWI556422B - 影像模組封裝及其製作方法 - Google Patents

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Description

影像模組封裝及其製作方法
本發明說明係有關一種影像模組封裝，更特別有關一種具有利用覆蓋成形製程或澆鑄成形製程形成之一次組件之影像模組封裝其製作方法。
光感測模組，例如近接感測器(proximity sensor)、環境光感測器(ambient light sensor)及色彩感測器(color sensor)，通常用以感測一預設頻譜的光能量，並輸出感測信號供一處理器進行後處理。
為了能夠感測該預設頻譜，可於其光感測晶片(photo sensor chip)之一感測面上直接塗佈(coating)有機(organic)或無機(inorganic)的濾光層，或者於該感測面上設置一玻璃濾光片。
例如，第1圖為習知光感測模組之立體圖，其包含一基板90。該基板90上設置有一光感測晶片91及一光源92；其中，該光源92用以照明一近接物件(未繪示)而該光感測晶片91則用以感測該近接物件之反射光。為了使該光感測晶片91針對該光源92所發出光之頻譜有良好的響應(response)，一玻璃濾光片93直接設置於該光感測晶片91之一畫素陣列(pixel array)上以阻擋環境光。
然而，發明人注意到，若直接放置該玻璃濾光片93於該感測面上會損傷該感測面，而且該玻璃濾光片93之設置另有對位的問題。
有鑑於此，本發明說明另提出一種於製程中搭配覆蓋成形製程(over-molding process)或澆鑄成形製程(casting process)之影像模組封裝及其製作方法。
本發明說明提供一種影像模組封裝及其製作方法，其可簡化製程並可消除其感測面之機械損傷(mechanical damage)。
本發明說明另提供一種影像模組封裝及其製作方法，其可透過覆蓋成形或澆鑄成形製作的次組件(sub-assembly)提高發光晶粒之照明效率。
本發明說明提供一種影像模組封裝，包含一基板、一光感測晶片、一第一透光層以及一玻璃濾光片。該基板具有一上表面。該光感測晶片設置於該基板之該上表面並與該基板電性連接。該第一透光層覆蓋該光感測晶片及該基板之部份該上表面，其中該第一透光層之一頂面相對該光感測晶片形成有一收容槽。該玻璃濾光片容置於該收容槽內。
本發明說明另提供一種影像模組封裝之製作方法，包含下列步驟：於一印刷電路板上附接一光感測晶片及一發光晶粒；於該光感測晶片及該發光晶粒上模製一透光層，其中該透光層之一頂面相對該光感測晶片形成有一收容槽；以及於該收容槽設置一玻璃濾光片。
本發明說明另提供一種影像模組封裝之製作方法，包含下列步驟：於一印刷電路板上附接一光感測晶片及一發光晶粒；於該光感測晶片上模製一第一透光層，其中該第一透光層之一頂面相對該光感測晶片形成有一收容槽；於該發光晶粒上模製一第二透光層；以及於該收容槽設置一玻璃濾光片。
為了讓本發明說明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯，下文將配合所附圖示，詳細說明如下。此外，於本發明說明中，相同之構件係以相同之符號表示，於此先述明。
2‧‧‧影像模組封裝
20‧‧‧基板
20S‧‧‧基板之上表面
21‧‧‧光感測晶片
211‧‧‧像素陣列
22‧‧‧發光晶粒
23‧‧‧透光層
231‧‧‧第一透光層
2312‧‧‧收容槽
232‧‧‧第二透光層
2322‧‧‧導光結構
233‧‧‧溝槽
24‧‧‧玻璃濾光片
25‧‧‧不透光層
251、252‧‧‧透孔
90‧‧‧基板
91‧‧‧光感測晶片
92‧‧‧光源
93‧‧‧玻璃濾光片
第1圖為習知光感測模組之立體圖。
第2圖為本發明說明一實施例之影像模組封裝之剖視圖。
第3A-3E圖為本發明說明一實施例之影像模組封裝之製作過程之立體圖。
請參照第2圖所示，其為本發明說明一實施例之影像模組封裝2之剖視圖。該影像模組封裝2包含一基板20、一光感測晶片21、一發光晶粒22、一第一透光層231、一第二模光層232、一玻璃濾光片(glass filter)24以及一不透光層(opaque layer)25。該影像模組封裝2中，該發光晶粒22用以照明一物件(未繪示)，該光感測晶片21用以接收來自該物件的反射光並轉換成電信號；其中該物件例如為一手指。一實施例中，該光感測晶片21根據轉換後的電信號直接進行後處理，例如計算物件距離或環境光強度。某些實施例中，該光感測晶片21將轉換後的電信號透過該基板20傳送至一外部處理器以進行後處理。
該基板20例如可為一板上晶片印刷電路板(chip on board printed circuit board)，其具有降低因板上晶片封裝翹曲(warping)所造成的失效的優點，但本發明說明並不以此為限，該基板20只要為一適當電路板即可。該基板20具有一上表面20S用以設置元件。
該光感測晶片21設置於該基板20之該上表面20S並與該基板20電性連接；其中，該光感測晶片21與該基板20例如可利用引線接合(wire bonding)進行電性連接，但並不以此為限，可使用任何習知晶片接合方式。該光感測晶片21包含一像素陣列211用以將光能量轉換為電信號，其例如為複數光二極體(photodiode)排列而成的陣列。該像素陣列211形成於該光感測晶片21之一感測面。
該發光晶粒22例如為一發光二極體晶粒(LED die)或一雷射二極體晶粒(laser diode die)，其設置於該基板20之該上表面20S並與該基板20電性連接；其中，該發光晶粒22例如可利用引線接合與該基板20進行電性連接，但並不以此為限，可使用任何習知晶粒接合方式。該發光晶粒22發光之一波長例如大約為940奈米，但並不以此為限，亦可為其他不可見光。
該第一透光層231例如透過覆蓋成形製程(over-molding process)或澆鑄成形製程(casting process)覆蓋該光感測晶片21及該基板20之部份上表面。一實施例中，該第一透光層231之一頂面為一平面，其大致平行於該基板20之該上表面20S。該第一透光層231之該頂面相對該光感 測晶片21形成有一收容槽2312，用以容納該玻璃濾光片24。必須說明的是，雖然第2圖中該收容槽2312顯示為一矩形，但並不以此為限。該收容槽2312之形狀係根據該玻璃濾光片24之形狀而定，例如當該玻璃濾光片24為圓盤狀時，該收容槽2312呈圓形，且其深度根據所欲容置的玻璃濾光片24而決定。該收容槽2312之面積較佳至少大於該像素陣列211之面積。
一實施例中，該玻璃濾光片24之穿透頻譜為920~960奈米，但並不以此為限。該玻璃濾光片24之穿透頻譜係根據該發光晶粒22之一發光頻譜決定。該玻璃濾光片24例如可利用透光黏膠固定於該收容槽2312內。
該第二透光層232例如透過覆蓋成形製程(over-molding process)或澆鑄成形製程(casting process)覆蓋該發光晶粒22及該基板20之部份上表面。一實施例中，為了提升該發光晶粒22之照明效率，該第二透光層232之一頂面相對該發光晶粒22形成有一導光結構2322；其中，該導光結構2322呈一曲面，例如可為一圓頂狀(convex dome)或一凹陷狀(concave depression)，並與該第二透光層232一體成型而形成。
此外，為了避免該發光晶粒22所發出的光直接經過透光層被該光感測晶片21接收，該第一透光層231與該第二透光層232彼此分離，例如可於製作時即分別製作或同時製作後再切割成兩部分。
某些實施例中，為了避免環境光被該光感測晶片21接收而造成干擾，該影像模組封裝2另包含一不透光層25覆蓋該第一透光層231及該第二透光層232，且該不透光層25包含兩透孔251、252位於其一頂面並分別相對該收容槽2312(或該玻璃濾光片24)及該導光結構2322(或該發光晶粒22)。一實施例中，該不透光層25為一罩體(cover)，其可另外製作並於製作該影像模組封裝2時覆蓋於該第一透光層231及該第二透光層232的外部。另一實施例中，該不透光層25為一模製阻光層，其可透過覆蓋成形製程或澆鑄成形製程包覆於該第一透光層231及該第二透光層232的外部。如上所述，為了進一步避免該發光晶粒22所發出的光直接傳遞至該光感測晶片21，該不透光層25沿著該第一透光層231及該第二透光層232間的溝槽(參照第3C及3D圖所示)233延伸至該基板20之上表面20S。
請參照第3A-3E圖所示，其為本發明說明一實施例之影像 模組封裝之製作過程之立體圖，接著說明其詳細實施方式。
請參照第3A圖所示，在清洗過印刷電路板20後，於該印刷電路20板之一上表面20A上附接一光感測晶片21及一發光晶粒22。接著，將該光感測晶片21及該發光晶粒22與該印刷電路板20進行電性連結，例如利用打線接合，但並不以此為限，亦可利用其他已知接合方式。
請參照第3B圖所示，接著利用覆蓋成形製程或澆鑄成形製程，於該光感測晶片21及該發光晶粒22上模製一透光層23，某些實施例中可覆蓋該基板20之部分上表面，其中於該模製過程中該透光層23之一頂面相對該光感測晶片21形成有一收容槽2312。該收容槽2312係用以容置一玻璃濾光片，因此該收容槽2312形狀係根據該玻璃濾光片的形狀而設計，並不限於第3B圖所示者。
可以了解的是，所述模製係利用下列步驟完成：覆蓋一模具(mold)於該基板20上並使該光感測晶片21及該發光晶粒22位於其腔室(cavity)內。接著，於該模具之腔室內注入(inject)流質材料(fluid material)，並待該流質材料固化後移除該模具以留下模製透光層覆蓋該光感測晶片21及該發光晶粒22；其中，該腔室的形狀則根據所欲製作的該透光層23的形狀事先決定。
某些實施例中，該透光層23之該頂面相對該發光晶粒22另形成有一導光結構2322，其可為一凸面或一凹面，用以提升照明效率。某些實施例中，當該發光晶粒22本身具有良好的發光場型(light emission pattern)時，亦可不實施該導光結構2322。
請參照第3C圖所示，接著可利用鑽石割刀(diamond blade)於該光感測晶片21及該發光晶粒22之間切割該透光層23以分離該透光層23為兩部份，例如一第一透光層231及一第二透光層232。藉此，該發光晶粒22所發出的光不會直接經過該透光層23被該光感測晶片21接收而造成干擾。
另一實施例中，該第一透光層231及該第二透光層232係分別利用覆蓋成形製程或澆鑄成形製程形成於該印刷電路板20上。本實施例中，於該光感測晶片21上模製一第一透光層231且覆蓋該基板20之部分上表面，其中該第一透光層231之一頂面相對該光感測晶片21同樣形成有一 收容槽2312；於該發光晶粒22上模製一第二透光層232且覆蓋該基板20之部分上表面，其中該第二透光層232之一頂面相對該發光晶粒22可選擇性地形成有一導光結構2322。因此，本實施例不包含第3B圖的步驟，亦即不需對該透光層23進行切割。
換句話說，本發明說明之實施例中，該第一透光層231及該第二透光層232可同時或依序地被形成，且彼此分離。
請參照第3D圖所示，接著將一玻璃濾光片24設置於該收容槽2312內，並利用透光黏膠固定於該收容槽2312內。由於該收容槽2312於形成時便已對位於該光感測晶片21，因此當該玻璃濾光片24置入該收容槽2312內時，即已同時完成定位程序。
請參照第3E圖所示，最後於該透光層23(或該第一透光層231及該第二透光層232)外覆蓋一不透光層25，例如一不透光罩體或利用覆蓋成形製程或澆鑄成形模製之一阻光層。該不透光層25包含兩透孔251、252分別對應該光感測晶片21及該發光晶粒22，以供模組光從該透孔252射出且反射光從該透孔251進入該影像模組封裝2。
此外，上述製程中，當有利用黏膠(adhesive)進行黏合時，例如晶片附接(die attachment)及設置玻璃濾光片(disposition of glass filter)等，另可包含一固化程序(curing process)。
必須說明的是，雖然上述實施例中顯示一印刷電路板20上僅製作一個影像模組封裝，然而本發明說明並不以此為限。實際製作時可於一印刷電路板20同時製作複數個影像模組封裝，待完成如第3E圖之步驟後再以一切割程序切割該等影像模組封裝。
必須說明的是，雖然上述實施例中該影像模組封裝2包含該光感測晶片21及該發光晶粒22，但本發明說明並不以此為限。根據不同應用，該影像模組封裝2可僅包含該光感測晶片21而不包含該發光晶粒22，例如在包含外部光源之一影像系統中，該影像模組封裝2可以不包含該發光晶粒22，這種實施例中只要將上述實施例的說明中關於該發光晶粒22、該第二透光層232及該第二透光層232外的不透光層的相關部分忽略即可，其他部分則相同。
綜上所述，在習知光感測模組中，由於係將玻璃濾光片直 接放置於光感測晶片之畫素陣列上，故存在有損傷該光感測晶片及該玻璃濾光片不易對位的問題。因此，本發明說明另提供一種影像模組封裝(第2圖)及其製作方法(第3A~3E圖)，其於光感測晶片上直接利用覆蓋成形製程或澆鑄成形製程形成一透明次組件(即透光層)，因此一玻璃濾光片不會直接放置於光感測晶片上；其中，該透明次組件可於成形時直接形成一收容槽(receptacle)以簡化玻璃濾光片的放置程序。此外，可選擇於該透明次組件形成一導光結構，以增加影像模組封裝的操作效能。
雖然本發明說明已以前述實例揭示，然其並非用以限定本發明說明，任何本發明說明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明說明之精神和範圍內，當可作各種之更動與修改。因此本發明說明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
2‧‧‧影像模組封裝
20‧‧‧基板
20S‧‧‧基板之上表面
21‧‧‧光感測晶片
211‧‧‧像素陣列
22‧‧‧發光晶粒
231‧‧‧第一透光層
2312‧‧‧收容槽
232‧‧‧第二透光層
2322‧‧‧導光結構
24‧‧‧玻璃濾光片
25‧‧‧不透光層
251、252‧‧‧透孔

Claims (16)

  1. 一種影像模組封裝，包含：一基板，包含一上表面；一發光晶粒，設置於該基板之該上表面並與該基板電性連接；一光感測晶片，設置於該基板之該上表面並與該基板電性連接；一第一透光層，覆蓋該光感測晶片及該基板之部份該上表面，其中該第一透光層之一頂面相對該光感測晶片形成有一收容槽；一第二透光層，覆蓋該發光晶粒及該基板之部份該上表面，該第二透光層之一頂面相對該發光晶粒形成有一導光結構；一玻璃濾光片，容置於該收容槽內；以及一不透光層覆蓋該第一透光層及該第二透光層，且該不透光層包含兩透孔分別相對該收容槽及該導光結構。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之影像模組封裝，其中該第一透光層與該第二透光層彼此分離。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之影像模組封裝，其中該不透光層為一罩體或一模製阻光層。
  4. 一種影像模組封裝之製作方法，包含：於一印刷電路板上附接一光感測晶片及一發光晶粒；於該光感測晶片及該發光晶粒上模製一透光層，其中該透光層之一頂面相對該光感測晶片形成有一收容槽；以及 於該收容槽設置一玻璃濾光片。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之製作方法，另包含：於該光感測晶片及該發光晶粒之間切割該透光層以分離該透光層為兩部份。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之製作方法，另包含：於該透光層外覆蓋一不透光罩體，其中該不透光罩體包含兩透孔分別相對該收容槽及該發光晶粒。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之製作方法，另包含：於該透光層外模製一阻光層，其中該阻光層包含兩透孔分別相對該收容槽及該發光晶粒。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之製作方法，其中該透光層之該頂面相對該發光晶粒另形成有一導光結構。
  9. 一種影像模組封裝之製作方法，包含：於一印刷電路板上附接一光感測晶片及一發光晶粒；於該光感測晶片上模製一第一透光層，其中該第一透光層之一頂面相對該光感測晶片形成有一收容槽；於該發光晶粒上模製一第二透光層；以及於該收容槽設置一玻璃濾光片。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之製作方法，另包含：於該第一透光層及該第二透光層外覆蓋一不透光罩體，其中該不透光罩體包含兩透孔分別相對該收容槽及該發光晶粒。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之製作方法，另包含： 於該第一透光層及該第二透光層外模製一阻光層，其中該阻光層包含兩透孔分別相對該收容槽及該發光晶粒。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之製作方法，其中該第二透光層之一頂面相對該發光晶粒形成有一導光結構。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之製作方法，其中該第一透光層及該第二透光層同時地被形成且彼此分離。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之製作方法，其中該第一透光層及該第二透光層依序地被形成且彼此分離。
  15. 一種影像模組封裝，包含：一基板，包含一上表面；一光感測晶片，設置於該基板之該上表面並與該基板電性連接；一第一透光層，覆蓋該光感測晶片及該基板之部份該上表面，其中該第一透光層之一頂面相對該光感測晶片形成有一收容槽；一玻璃濾光片，容置於該收容槽內；以及一不透光層覆蓋該第一透光層，且該不透光層包含一透孔相對於該收容槽。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之影像模組封裝，其中該不透光層為一罩體或一模製阻光層。
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