CN101685767B - 晶圆级图像模块的制造方法及其结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶圆级图像模块(wafer lens)的制造方法及其结构，该方法包括：步骤一：提供一种耐高温塑料材料，该耐高温塑料材料的操作条件在回焊温度250℃以上；以及步骤二：提供一成型步骤，将该耐高温塑料材料成型为一个晶圆级图像模块，其中该晶圆级图像模块包括：一本体部；以及两个分别成型于该本体部的两相对侧面的光学结构，该晶圆级图像模块不需要使用间隔环。本发明可形成一种一体成型的晶圆级图像模块，以达成制程简化的目的，更可有效地提升光学成像的质量。
Description
技术领域
本发明有关于一种晶圆级图像模块的制造方法及其结构，尤指一种利用耐高温塑料材料，以一体成型方法制作晶圆级图像模块的制造方法及其结构。
背景技术
图像对人类来说，可说是最直觉化的目标，人们可以借着视觉上的效果而产生不同的行为模式。一般来说，光学组件可谓相当广泛应用于生活中，诸如目前的3G图像电话将图像镜头装置于手机中，让使用者得以接收图像电话，并提高通信的整体质量。
请参考图1，其为传统的wafer lens的结构，其中晶圆级图像单元1′为一个2G(2glass)的镜头单元，其主要包括下方的下晶圆级图像模块10′及迭合于该下晶圆级图像模块10′的上晶圆级图像模块11′。该下晶圆级图像模块10′主要有一玻璃材质的基材层101′，其上下则分别设有一第一上透镜102′及一第一下透镜103′，该第一上透镜102′及该第一下透镜103′则分别具有不同的光学特性；另外，该上晶圆级图像模块11′同样为一基材层111′、一第二上透镜112′及一第二下透镜113′所组成，上述的玻璃基材及透镜则是利用封装制程将其所组装完成。然而为了达成光学路径的要求，该下晶圆级图像模块10′及上晶圆级图像模块11′之间需设有一第一间隔环(spacer)12′，同时该第一间隔环(spacer)12′也有保护透镜不被磨损或刮伤的作用。同样的，在下晶圆级图像模块10′的底面也设有一第二间隔环(spacer)13′。传统制程中，上述的间隔环必须利用后加工的方式装设于该晶圆级图像单元1′的结构上，例如利用点胶的方式将第二间隔环13′贴附于该下晶圆级图像模块10′的基材层101′，亦即以宏观的角度观之，该第二间隔环13′与该下晶圆级图像模块10′的基材层101′之间会有一胶层，然而该胶层的厚度不易控制，故造成光学路径的偏移或是图像的失焦。
另外，上述的间隔环通常为塑料材料，故其在组装过程中常会出现尺寸精度的问题，如此会使得上下图像模块在堆栈组装的时候有可能造成位置偏移的问题，而造成光轴无法对准的情况，同样会产生成像质量不佳的缺陷。
本发明人有感上述缺失有待改善，提出一种设计合理且有效改善上述缺失的发明。
发明内容
本发明解决的主要技术问题，在于提供一种晶圆级图像模块(wafer lens)的制造方法及其结构，该制造方法可以制作一体成型的图像模块，并以其取代传统的镜头，且本发明所提出的晶圆级图像模块在组装迭合时并不需使用间隔环(spacer)，故可避免镜头位移的情况。
为了达成上述的目的，本发明提供一种晶圆级图像模块的制造方法，包括以下步骤：
步骤一：提供一种耐高温塑料材料，该耐高温塑料材料的操作条件在回焊温度250℃以上；以及
步骤二：提供一成型步骤，将该耐高温塑料材料成型为一个晶圆级图像模块，其中该晶圆级图像模块包括：一本体部；以及两个分别成型于该本体部的两相对侧面的光学结构，该晶圆级图像模块不需要使用间隔环。
步骤二之后还包括一组装步骤，将至少两个该晶圆级图像模块上下迭合以形成一晶圆级图像单元。
本发明还提供了一种晶圆级图像模块的制造方法，包括以下步骤：
步骤一：提供一种耐高温塑料材料，该耐高温塑料材料的操作条件在回焊温度250℃以上；以及
步骤二：提供一成型步骤，将该耐高温塑料材料成型为一个晶圆级图像模版，该晶圆级图像模版包括有多个第一晶圆级图像模块，其中每一个第一晶圆级图像模块包括：一本体部；以及两个分别成型于该本体部的两相对侧面的光学结构，该第一晶圆级图像模块不需要使用间隔环。
步骤二之后还包括一组装步骤，其提供多个第二晶圆级图像模块，且将每一个该第二晶圆级图像模块迭合于其所对应的该第一晶圆级图像模块以形成多个晶圆级图像单元。
在组装步骤之后还包括一切割步骤，以形成单一的该晶圆级图像单元。
本发明还提供了一种晶圆级图像模块，该晶圆级图像模块不需要使用间隔 环，该晶圆级图像模块包括：
一本体部，其具有一顶面及一底面；
一第一光学结构，其成型于该本体部的该顶面；以及
一第二光学结构，其成型于该本体部的该底面；其中该本体部、该第一光学结构及该第二光学结构由一种耐高温塑料材料所一体成型者。
该本体部进一步包括一卡合部，其设于该顶面且对应于该第一光学结构。
该本体部进一步包括一保护部，其设于该底面且对应该第二光学结构。
该保护部在该顶面与该底面形成的方向所延伸的距离大于等于(≥)该第二光学结构的最大结构深度。
该卡合部用以嵌卡另一晶圆级图像模块，该另一晶圆级图像模块为一玻璃镜头模块。
本发明具有以下有益的效果：本发明提出的制造方法，将耐高温塑料材料应用于wafer lens的制作，以一体成型的方式将传统的镜头组件如光学结构件、玻璃基板及间隔环(spacer)等制作成单一模块，故在生产制程中可以节省相当多的道次，以达成简化制程的目的。
另外，本发明所提出的制造方法可以利用图像模块的无效区域设计卡合的结构，让必须上下堆栈的图像模块可以互相嵌卡而使其增加光学偏移精度，进而提高光学的特性。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为公知的晶圆级图像模块的结构示意图；
图2为本发明的晶圆级图像模块的结构示意图；
图2A为本发明的晶圆级图像模块的堆栈示意图；
图3为本发明的晶圆级图像模版的示意图。
其中，附图标记：
1′晶圆级图像单元 10′下晶圆级图像模块
101′基材层 102′第一上透镜
103′第一下透镜 11′上晶圆级图像模块
111′基材层 112′第二上透镜
113′ 第二下透镜 12′ 第一间隔环
13′ 第二间隔环 1 晶圆级图像单元
10 晶圆级图像模块 10A 第一晶圆级图像模块
10B 第二晶圆级图像模块 100 本体部
101 第一光学结构 102 第二光学结构
103 卡合部 104 保护部
20 晶圆级图像模版 H1 距离
H2 最大结构深度
具体实施方式
请参阅图2，本发明提供一种一体成型的晶圆级图像模块(wafer lens)的制造方法，其制造方法利用一种可耐高温的塑料材料制作上述的晶圆级图像模块，且该晶圆级图像模块可通过较高温的回焊(reflow)制程，以使该晶圆级图像模块具有较佳对位精准度的特点，该制造方法包括如下步骤(请同时参阅图2A及图3)：
步骤(一)：提供一种耐高温塑料材料，该耐高温塑料材料的操作条件为回焊温度(reflow temperature)在250℃以上。由于晶圆级图像模块10必须经过回焊(reflow)制程与基板达成连结，故本发明利用一种耐高温塑料材料来制作上述的晶圆级图像模块10，使其能不受回焊温度的影响。
该耐高温塑料材料具有以下特性：包括耐化学性、在高温和潮湿环境下仍能保持稳定且优良的机械性能、良好尺寸稳定性、以及高韧性和优异的耐高温性等性能优势，因此该耐高温塑料材料可应用于必须经过回焊炉等高温制程的产品。另一方面，该耐高温塑料材料除了具有上述的效能，其更能够满足图像模块对于塑料材料在光学特性、耐高温、抗化学性以及尺寸安定性(体积膨胀的限制)上的要求。
而在本发明中晶圆级图像模块10所通过的回焊温度(reflowtemperature)约在250℃左右，故该耐高温塑料材料的条件在于其所能抵抗的回焊温度(reflow temperature)在250℃以上，使得该耐高温塑料材料所制成的晶圆级图像模块10则可应用于其相关的生产制程。
步骤(二)：提供一成型步骤，将该耐高温塑料材料成型为一个晶圆级图 像模块10。其中该成型步骤利用一射出方法将该耐高温塑料材料一体成型为该晶圆级图像模块10，但不以上述为限，例如也可以利用模造的方式进行该晶圆级图像模块10的生产作业。再者，该晶圆级图像模块10的结构特征可以随着光学成像的差异进行调整。以下本发明以2G(2glass)的镜头模块(图像模块)做一说明，但并非用以限制本发明。
在本具体实施例中，该晶圆级图像模块10包括一本体部100；以及两个分别成型于该本体部100的两相对侧面的光学结构，即第一光学结构101成型于该本体部100的顶面及第二光学结构102成型于该本体部100的底面。该晶圆级图像模块10的特征在于其整体为耐高温塑料材料所一体成型，亦即本具体实施例直接射出该耐高温塑料材料于一模具上，使其成型有一本体部100、一凹设于该本体部100的顶面的第一光学结构101及一凸设于该本体部100的底面的第二光学结构102，该第一光学结构101及第二光学结构102的光学特性可根据不同的光学成像要求进行调整。
而在制作上述的一体成型的晶圆级图像模块10之后，还可以进行一组装步骤以将两个或两个以上的图像模块上下迭合以形成一晶圆级图像单元(lensunit)1，同样以2G(2glass)的镜头模块做一说明，请参考图2A，该晶圆级图像单元1包括一第二晶圆级图像模块10B及第一晶圆级图像模块10A，该第一晶圆级图像模块10A与图2中的晶圆级图像模块10具有相同的结构，亦即该第一晶圆级图像模块10A同样具有一本体部100、一凹设于该本体部100的顶面的第一光学结构101及一凸设于该本体部100的底面的第二光学结构102，而该第二晶圆级图像模块10B可以为玻璃镜头模块，例如该第二晶圆级图像模块10B的基材为一玻璃基板，而其上下两侧面则分别成型有光学结构，而该光学结构可为一般的光学透镜，亦或者为本发明的耐高温塑料材料利用模造方法成型于该玻璃基板上，而该第二晶圆级图像模块10B的下方的光学透镜的结构最佳地对应于该第一晶圆级图像模块10A的第一光学结构101。
该本体部100的顶面更进一步设有一卡合部103，该卡合部103对应于该第一光学结构101，该卡合部103的作用在于可将另一个晶圆级图像模块10(即第二晶圆级图像模块10B)卡合于其中，使得第二晶圆级图像模块10B及第一晶圆级图像模块10A可以达成精密组装的目的，故在本实施例中，该卡合部103为一嵌崁槽，而该第二晶圆级图像模块10B的尺寸对应于该嵌崁槽的尺 寸，故该第二晶圆级图像模块10B可精准地组装于第一晶圆级图像模块10A，使得第二晶圆级图像模块10B及第一晶圆级图像模块10A的光轴可以维持一重合的状态，亦即第二晶圆级图像模块10B及第一晶圆级图像模块10A在堆栈时不会产生偏位的现象，以保持良好的光轴对位精准度。
再者，该第一晶圆级图像模块10A的本体部100更进一步包括一保护部104，请参考图2。由于光学路径上的考虑，该晶圆级图像模块10必须形成有空间上的延伸架构，同时更必须保护光学结构不受外力的碰撞或刮伤，故在本具体实施例中，该第一晶圆级图像模块10A的本体部100设有一保护部104，且该保护部104形成于该本体部100的底面且对应该第二光学结构102，换句话说，该保护部104的作用在于达成较佳的光学成像路径，且可以保护该第二光学结构102，以避免第二光学结构102受到外力的撞击而损伤。而在本具体实施例中，该保护部104在该本体部100的顶面与该本体部100的底面形成的方向所延伸的距离H1大于等于(≧)该第二光学结构102的最大结构深度H2，亦即该保护部104在光轴方向的延伸的距离H1大于等于(≧)该第二光学结构102在光轴方向的最大结构深度H2，藉此该第二光学结构102会被该保护部104所保护且该保护部104的高度亦可使该晶圆级图像单元1达成光学上较佳的特性。从上述说明可以得知，本发明所制作的第一晶圆级图像模块10A，其为一个一体成型的结构，且该第一晶圆级图像模块10A可以完全取代图1中的下晶圆级图像模块10′、第一间隔环12′及第二间隔环13′，换句话说，本发明仅利用一次性的成型方法所制作的单一图像模块就可以取代现有的公知结构中的三个组件，故本发明可以有效的减少生产的道次，且间隔环的点胶连接方式所造成的偏移问题也获得有效改善。
本发明还提出一种利于生产的晶圆级图像模块的制造方法。首先，与前文相同，选用一种耐高温塑料材料，其必须满足通过回焊温度(250℃以上)而不产生变形或其它受回焊温度而产生的失效。
接着将上述耐高温塑料材料成型为一个晶圆级图像模版(panel)20，请参考图3，该晶圆级图像模版20包括有多个晶圆级图像模块10，而此一成型步骤可为一模造方法(molding)，亦即利用模具的方式将该耐高温塑料材料一体成型为该晶圆级图像模版20，但不以上述为限。
图3显示上述以模版方式进行生产作业的具体实施态样，其中本具体实施 例同样以2G(2glass)的镜头模块做一说明，该耐高温塑料材料所一体成型的晶圆级图像模版20为一个五乘五的模版(但不以上述为限)，亦即该晶圆级图像模版20包括有二十五个第一晶圆级图像模块10A。然而与图2所示的实施例相同，该第一晶圆级图像模块10A包括本体部100、第一光学结构101、第二光学结构102、卡合部103及保护部104等，故在此不再加以赘述。
在该成型步骤的后更进一步包括一组装步骤，其提供多个第二晶圆级图像模块10B，且将每一个该第二晶圆级图像模块10B迭合于其所对应的第一晶圆级图像单元10A以形成多个晶圆级图像单元(lens unit)1。例如在图3中最左上角的镜头单元，该第二晶圆级图像模块10B已组装于第一晶圆级图像单元10A而形成晶圆级图像单元1，故上述的组装步骤依序将第二晶圆级图像模块10B嵌卡于第一晶圆级图像单元10A的卡合部103，以提高图像单元的组装精准度。
再者，在组装步骤之后更包括一切割步骤，以形成单一的该晶圆级图像单元1。该切割步骤的目的在于将上述的晶圆级图像模版20进行一分割的动作，以使上述彼此连接的晶圆级图像单元1加以分离，进而形成单一的晶圆级图像单元1。
本发明利用上述的制作方法，可以得到一种结构一体成型且具有保护光学结构的晶圆级图像模块10，其包括一本体部100，其具有一顶面及一底面；一第一光学结构101，其成型于该本体部100的该顶面；以及一第二光学结构102，其成型于该本体部100的该底面；其中该本体部100、该第一光学结构101及该第二光学结构102由一种耐高温塑料材料所一体成型者。而本发明更可以利用上述的晶圆级图像模块10，以单一的晶圆级图像单元1的制造流程或是以晶圆级图像模版20的方法，均可以形成上下图像模块对位精准的晶圆级图像单元1。以一个2G(2glass)的镜头单元为例，该第一晶圆级图像模块10A(即相当于上述的晶圆级图像模块10)的顶面可设有一卡合部103，其用以嵌卡另一图像模块(即第二晶圆级图像模块10B)，藉此上下的图像模块可精准的对位，以提高光轴的精准度。
综上所述，本发明具有下列诸项优点：
1、具有制程简化的功效，由于本发明利用耐高温塑料材料的特性，将耐高温塑料材料应用于wafer lens的制作，以一体成型的方式将传统的镜头组 件如光学结构件、玻璃基板及间隔环(spacer)等加以制作成型，亦即本发明的单一结构即可取代传统的互相堆栈黏合的多个组件，故在生产制程中可以节省相当多的道次，以达成简化制程的功效。
2、另一方面，本制程所制作的晶圆级图像模块可以预先在该图像模块的无效区域设计卡合的结构，让必须上下堆栈的图像模块可以互相嵌卡而使其增加光学偏移精度，以提高镜头模块的光学特性及成像质量。
3、本发明更提出一种利用晶圆级图像模版(panel)进行生产的制造方法，以批次生产的方法，可以大幅提高图像单元的生产产能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，非意欲局限本发明的专利保护范围，故凡运用本发明说明书及附图内容所做的等效变化，均同理皆包含于本发明的权利保护范围内。
Claims (10)
1.一种晶圆级图像模块的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：提供一种耐高温塑料材料，该耐高温塑料材料的操作条件在回焊温度250℃以上；以及
步骤二：提供一成型步骤，将该耐高温塑料材料成型为一个晶圆级图像模块，其中该晶圆级图像模块包括：一本体部；以及两个分别成型于该本体部的两相对侧面的光学结构，该晶圆级图像模块不需要使用间隔环。
2.如权利要求1所述的晶圆级图像模块的制造方法，其特征在于：步骤二之后还包括一组装步骤，将至少两个该晶圆级图像模块上下迭合以形成一晶圆级图像单元。
3.一种晶圆级图像模块的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：提供一种耐高温塑料材料，该耐高温塑料材料的操作条件在回焊温度 250℃以上；以及
步骤二：提供一成型步骤，将该耐高温塑料材料成型为一个晶圆级图像模版，该晶圆级图像模版包括有多个第一晶圆级图像模块，其中每一个第一晶圆级图像模块包括：一本体部；以及两个分别成型于该本体部的两相对侧面的光学结构，该第一晶圆级图像模块不需要使用间隔环。
4.如权利要求3所述的晶圆级图像模块的制造方法，其特征在于：步骤二之后还包括一组装步骤，其提供多个第二晶圆级图像模块，且将每一个该第二晶圆级图像模块迭合于其所对应的该第一晶圆级图像模块以形成多个晶圆级图像单元。
5.如权利要求4所述的晶圆级图像模块的制造方法，其特征在于：在组装步骤之后还包括一切割步骤，以形成单一的该晶圆级图像单元。
6.一种晶圆级图像模块，其特征在于，该晶圆级图像模块不需要使用间隔环，该晶圆级图像模块包括：
一本体部，其具有一顶面及一底面；
一第一光学结构，其成型于该本体部的该顶面；以及
一第二光学结构，其成型于该本体部的该底面；其中该本体部、该第一光学结构及该第二光学结构由一种耐高温塑料材料所一体成型者。
7.如权利要求6所述的晶圆级图像模块，其特征在于：该本体部进一步包括一卡合部，其设于该顶面且对应于该第一光学结构。
8.如权利要求7所述的晶圆级图像模块，其特征在于：该本体部进一步包括一保护部，其设于该底面且对应该第二光学结构。
9.如权利要求8所述的晶圆级图像模块，其特征在于：该保护部在该顶面与该底面形成的方向所延伸的距离大于等于(≥)该第二光学结构的最大结构深度。
10.如权利要求9所述的晶圆级图像模块，其特征在于：该卡合部用以嵌卡另一晶圆级图像模块，该另一晶圆级图像模块为一玻璃镜头模块。
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