CN102262251A - 晶片级光学透镜基板、晶片级光学透镜模块及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种晶片级光学透镜基板、晶片级光学透镜模块及其制作方法。晶片级光学透镜基板包括一基板以及至少一透镜。基板具有至少一贯孔与至少一凸缘，其中每一凸缘位于每一贯孔内的一侧壁上。每一透镜位于每一贯孔内并与每一凸缘嵌合。一种晶片级光学透镜基板的制作方法与一种晶片级光学透镜模块也分别被提出。

Description

晶片级光学透镜基板、晶片级光学透镜模块及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种透镜基板、透镜模块及其制作方法，且特别是涉及一种晶片级光学透镜基板、晶片级光学透镜模块及其制作方法。 

背景技术

随着电子产品的模块微型化与低价化的趋势，晶片级模块(Wafer LevelModule，WLM)技术的出现备受关注。晶片级模块的技术主要是可将电子产品利用晶片级的制造技术，而将电子产品的体积微型化并降低成本。其中，晶片级模块的技术也可以是应用于制作晶片级光学透镜模块上，而使得晶片级光学透镜模块在体积上远较传统的透镜模块得以获得缩减，进而可应用在如手机上的相机模块上。 

图1A为现有一种晶片级光学透镜模块的局部上视图，而图1B为沿图1A的AA’线所绘示的晶片级光学透镜模块的局部剖示图。请同时参考图1A与图1B，现有的晶片级光学透镜模块100至少包括一透镜基板110、一第一间隙层120、一第二间隙层130以及一对基板142、144。透镜基板110具有一透光基板112与配置于透光基板112两侧的至少一透镜114。透镜基板110位于对基板142、144之间，且第一间隙层120位于基板142与透光基板112之间以于其间保持一第一间隙S1，而第二间隙层130位于基板144与透光基板112之间以于其间保持一第二间隙S2。透镜114分别位于第一间隙S1与第二间隙S2，如图1B所示。 

在晶片级光学透镜模块100中，透镜基板110与对基板142、144分别采用独立的基板，因此在封装对位上，透镜基板110、基板142、144与间隙层120、130在进行贴合时便可能产生移位(alignment shift)的问题，而降低制作晶片级光学透镜模块100的制作工艺可靠度，进而影响成像品质。另外，间隙层120、130通常是采用玻璃或是塑胶之类的透光材料，因此，晶片级光学透镜模块100在进行光学成像时，杂散光便容易穿透此间隙层而无法有 效地被隔离，而造成杂音的比例过大，进而在成像品质上无法有效获得提高。 

此外，在制作晶片级光学透镜模块100的过程中，透镜基板110、对基板142、144与间隙层120、130分别采用独立的零组件，因此制作成本上也不易获得降低。 

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种晶片级光学透镜基板，其在进行成像时具有较佳的成像品质，并具有较低廉的制作成本。 

本发明另一目的在于提供一种晶片级光学透镜基板的制作方法，其可制作出上述的晶片级光学透镜基板。 

本发明还一目的在于提供一种晶片级光学透镜模块，其采用上述的晶片级光学透镜基板，而可在进行成像时具有较佳的成像品质，并同时具有较低廉的制作成本。 

为达上述目的，本发明提出一种晶片级光学透镜基板，其包括一基板以及至少一透镜。基板具有至少一贯孔与至少一凸缘，其中每一凸缘位于每一贯孔内的一侧壁上。每一透镜位于每一贯孔内并与每一凸缘嵌合。 

在本发明的一实施例中，基板具有一第一表面，而第一表面上具有至少一对位孔。在本发明的一实施例中，基板具有相对第一表面的一第二表面，其中第二表面上具有一相对每一对位孔的对位凸部。 

在本发明的一实施例中，基板具有一第一表面，而第一表面上具有至少一对位凸部。 

在本发明的一实施例中，位于每一侧壁上的凸缘的形状为一长方体。在本发明的一实施例中，位于每一侧壁上的凸缘的形状为一三角柱体。在本发明的一实施例中，三角柱体具有一第一倾斜面与一连接第一倾斜面的第二倾斜面。 

在本发明的一实施例中，基板的材质为一遮光材质。在本发明的一实施例中，遮光材质为一黑色胶质。 

在本发明的一实施例中，透镜为一凸透镜或一凹透镜。 

本发明另提出一种制作出上述晶片级光学透镜基板的方法。其制作方法包括下列步骤。首先，提供一基板。接着，在基板上形成至少一贯孔，并在每一贯孔内的一侧壁上形成一凸缘。然后，形成一透镜在每一贯孔内的凸缘 上，并使凸缘与透镜嵌合。 

在本发明的一实施例中，形成贯孔以及位于侧壁上的凸缘包括使用电脑数值控制(Computer Numerical Control，CNC)技术、冲压或激光雕刻技术。 

在本发明的一实施例中，形成透镜在每一贯孔内的凸缘并使凸缘与透镜嵌合的方式包括下列步骤。首先，使用一卡榫模具承靠凸缘。然后，注入一透光材料于卡榫模具。接着，固化透光材料，以形成透镜。而后，移除卡榫模具。 

在本发明的一实施例中，基板具有一第一表面与一相对第一表面的一第二表面，而晶片级光学透镜基板的制作方法更包括在第一表面上形成至少一对位孔以及在第二表面上形成一相对每一对位孔的一对位凸部。 

本发明还提出一种晶片级光学透镜模块(wafer level optical lens module，WLO lens module)，其包括一第一晶片级光学透镜基板以及一第二晶片级光学透镜基板。第一晶片级光学透镜基板包括一第一基板与至少一第一透镜。第一基板具有至少一第一贯孔与至少一第一凸缘，其中每一第一凸缘位于每一第一贯孔内的一侧壁上。第一基板具有一第一表面，而第一表面上具有一对位凸部。每一第一透镜位于每一第一贯孔内并与每一第一凸缘嵌合。第二晶片级光学透镜基板连接第一晶片级光学透镜基板，第二晶片级光学透镜基板包括一第二基板与至少一第二透镜。第二基板具有至少一第二贯孔与至少一第二凸缘，其中每一第二凸缘位于每一第二贯孔内的一侧壁上。第二基板具有一第二表面，而第二表面上具有至少一相对每一对位凸部的对位孔。每一第二透镜位于每一第二贯孔内并与每一第二凸缘嵌合。第一晶片级光学透镜基板的第一对位凸部与第二晶片级光学透镜基板的第二对位孔嵌合，以连接第一晶片级光学透镜基板与第二晶片级光学透镜基板。 

在本发明的一实施例中，位于每一侧壁上的第一凸缘或第二凸缘的形状为一长方体或一三角柱体。 

在本发明的一实施例中，第一透镜与第二透镜各包括一凸透镜或一凹透镜。 

基于上述，本发明的晶片级光学透镜基板通过在基板上形成至少一贯孔，且在每一贯孔的侧壁上形成一凸缘，而透镜与凸缘互相嵌合，如此相较于现有技术可省略透光基板的使用，而可降低制作成本的负担。另外，透镜位于贯孔内，因此，周围的杂散光便不易传递至位于贯孔内的透镜，进而可 提升晶片级光学透镜基板的成像品质。再者，基板的材质若采用不易透光的材质，可更进一步地避免周围的杂散光传递至位于贯孔内的透镜，而更可提升晶片级光学透镜基板的成像品质。 

另外，本发明也提供一种前述的晶片级光学透镜基板，而可具有前述的优点。再者，本发明也可提出一种应用前述晶片级光学透镜基板的晶片级光学透镜模块，而同样具有上述的优点。 

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。 

附图说明

图1A为现有一种晶片级光学透镜模块的局部上视图； 

图1B为沿图1A的AA’线所绘示的晶片级光学透镜模块的局部剖示图； 

图2A为本发明一实施例的晶片级光学透镜基板的上视示意图； 

图2B为沿图2A的BB’线所绘示的晶片级光学透镜基板的局部剖示图； 

图3为本发明再一实施例的晶片级光学透镜基板的局部剖示图； 

图4A～图4C为本发明另一实施例的晶片级光学透镜基板的局部剖示图； 

图5A～图5E为本发明一实施例的晶片级光学透镜基板的制作流程图； 

图6A为本发明一实施例的晶片级光学透镜模块的局部剖示图； 

图6B为本发明另一实施例的晶片级光学透镜模块的局部剖示图。 

主要元件符号说明 

100：晶片级光学透镜模块 

110：透镜基板 

120：第一间隙层 

130：第二间隙层 

142、144、210、510：基板 

112：透光基板 

114、220：透镜 

S1：第一间隙 

S2：第二间隙 

200、300、400a、400b、400c：晶片级光学透镜基板 

212、512：贯孔 

214、214a、514：凸缘 

522：透光材料 

600a、600b：晶片级光学透镜模块 

610：第一晶片级光学透镜基板 

620：第二晶片级光学透镜基板 

630：第三晶片级光学透镜基板 

AA’、BB’：线 

L1：厚度 

L2：厚度 

P1：对位凸部 

H1：对位孔 

M1：卡榫模具 

S1：第一表面 

S2：第二表面 

S3：第一倾斜面 

S4：第二倾斜面 

W1：侧壁 

具体实施方式

图2A为本发明一实施例的晶片级光学透镜基板的上视示意图，而图2B为沿图2A的BB’线所绘示的晶片级光学透镜基板的局部剖示图。请参考图2A与图2B，本实施例的晶片级光学透镜基板200包括一基板210以及至少一透镜220。基板210具有至少一贯孔212与至少一凸缘214，其中每一凸缘214位于每一贯孔212内的一侧壁W1上。 

在本实施例中，基板210的材质例如是采用遮光材质或吸光材质。举例而言，遮光材质可以是一黑色胶质。另外，位于每一侧壁W1上的凸缘214的形状可以是一长方体，如图2B所示的方形凸缘。 

每一透镜220位于每一贯孔212内并与每一凸缘214嵌合，且透镜220的厚度L1小于基板210的厚度L2，如图2B所示。在本实施例中，透镜220 可以是采用凸透镜、凹透镜、凹凸透镜或凸凹透镜，或其组合，此部分视使用者的需求与设计而定。本实施例是以图2B所绘示的凸透镜为举例说明，但不仅以此为限。另外，透镜220可以是采用塑胶材质、玻璃材质或是其他适当的透光材质，本实施例是以塑胶材质作为举例说明，但不仅限于此。 

在本实施例中，由于基板210的材质是采用不易透光的材质(如前述的遮光材质)，因此，周围的杂散光便不易传递至位于贯孔212内的透镜220，如此便可提升晶片级光学透镜基板的光学品质，如透镜成像的品质。另外，由于透镜220是与位于贯孔212内的凸缘214嵌合，换言之，相对现有技术是采用将透镜形成于透光基板上，本实施例的晶片级光学透镜基板200可省略透光基板的使用，而可降低制作成本的负担。 

此外，透镜220是位于贯孔212内，且透镜220的厚度L1小于基板210的厚度L2，因此位于透镜220两侧的基板厚度L2便具有如同现有技术中间隙层的功用，而可在晶片级光学透镜基板200与其他基板进行贴合时，使透镜220与其他基板保持一间隙而避免在进行贴合制作工艺时与其他基板产生碰撞，进而造成透镜220的损坏，再者，为了配合透镜220的焦距或成像距离，也可通过适当地设计基板210的厚度L2来达成。换言之，本实施例的晶片级光学透镜基板200主要是利用如图2B所绘示的基板210结构，而同时具有类似现有技术的间隙层与透光基板的结构与功效(即采用类似将间隙层与透光基板一体成型的概念)，进而可避免传统间隙层与透光基板贴合可能产生的移位(alignment shift)的问题。 

在另一实施例中，凸缘214的形状也可以采用如图3所绘示的凸缘214a的设计，而形成另一种晶片级光学透镜基板300。在图3中，晶片级光学透镜基板300与晶片级光学透镜基板200结构相似，但二者不同处在于，凸缘214a的形状呈现一三角柱体。详细而言，此三角柱体具有一第一倾斜面S3与一连接第一倾斜面S3的第二倾斜面S4，如此，利用晶片级光学透镜基板300进行成像时，将可增加其光线进入透镜220的角度，即位于较边缘的光线也可被第一倾斜面S3或第二倾斜面S4反射，而提高整体成像的亮度与品质。 

另外，图4A～图4C为本发明另一实施例的晶片级光学透镜基板的局部剖示图。请同时参考图2B与图4A～图4C，晶片级光学透镜基板400a、400b、400c与晶片级光学透镜基板200结构相似，但不同处在于，晶片级光学透镜 基板400a、400b、400c的基板210具有一第一表面S1与相对第一表面S1的一第二表面S2，其中第一表面S1上可具有至少一对位孔H1，而第二表面S2上可具有一相对每一对位孔H1的对位凸部P1，并在不同的实施形态下，而可呈现如图4A～图4C所绘示的结构，其中对位孔H1与对位凸部P1主要是来用来将多个晶片级光学透镜基板进行对位并将这些晶片级光学透镜基板连接组立。其中，更为详细的实施型态可参考之后关于晶片级光学透镜模块的结构的描述。 

基于上述，本发明也提供一种制作上述晶片级光学透镜基板的方法，其说明如下。

图5A～图5E为本发明一实施例的晶片级光学透镜基板的制作流程图。请参考图5A，首先，提供一基板510，其中基板510的材质例如是遮光材质。举例而言，遮光材质可以是一黑色胶质。 

接着，在基板510上形成至少一贯孔512，并在每一贯孔512内的一侧壁W1上形成一凸缘514，如图5B所绘示。在本实施例中，形成贯孔512以及位于侧壁W1上的凸缘514的方式包括使用电脑数值控制(ComputerNumerical Control，CNC)加工技术、冲压或激光雕刻技术。 

然后，形成一透镜520在每一贯孔512内的凸缘514上，并使凸缘514与透镜520嵌合，如图5C至图5E所示。详细来说，例如是先使用一卡榫模具M1承靠于凸缘514，并注入一透光材料522在卡榫模具M1内，如图5C所示。接着，固化透光材料522，以形成透镜520的模型，如图5D所示。最后，移除卡榫模具M1，如图5E所示，如此即可大致完成形成透镜520在凸缘514上的方法。此外，承上述图5A～图5E的步骤，大致完成前述晶片级光学透镜基板200的制作方法。 

在一实施例中，若在基板510的一第一表面(未绘示)上形成至少一对位孔(未绘示)，或在第二表面(未绘示)上形成一相对每一对位孔的一对位凸部(未绘示)，即可形成如图4A、图4B与图4C所绘示的晶片级光学透镜基板400a、400b、400c。 

基于上述，本发明更可提供一种晶片级光学透镜模块(wafer level opticallens module，WLO lens module)，如图6A所示。本实施例的晶片级光学透镜模块600a包括一第一晶片级光学透镜基板610以及一第二晶片级光学透镜基板620。第一晶片级光学透镜基板610与第二晶片级光学透镜基板620例 如是分别采用前述晶片级光学透镜基板400c与晶片级光学透镜基板400b所绘示的结构。从图6A可知，第一晶片级光学透镜基板610的第一对位凸部P1与第二晶片级光学透镜基板620的第二对位孔H1嵌合，而将第一晶片级光学透镜基板610与第二晶片级光学透镜基板620连接，进而形成一种晶片级光学透镜模块600a的结构。此时，搭配使用透明基板将晶片级光学透镜模块600a进行封装，并再结合感测器的使用，便可形成一种晶片级的成像系统模块。在本实施例中，由于晶片级光学透镜基板610、620是采用相似前述晶片级光学透镜基板200、300、400a、400b、400c的结构，因此，晶片级光学透镜模块600a同样地具有上述所提及的优点。 

在另一实施例中，结合其他可能的晶片级光学透镜基板400a、400b、400c的组合，也可形成另一种晶片级光学透镜模块600b，如图6B所示。本实施例的晶片级光学透镜模块600b与晶片级光学透镜模块600a结构相似，但不同处在于，晶片级光学透镜模块600b更包括一第三晶片级光学透镜基板630，其中第三晶片级光学透镜基板630位于第一晶片级光学透镜基板610与第二晶片级光学透镜620之间。在本实施例中，第三晶片级光学透镜基板630例如采用前述的晶片级光学透镜基板400a的结构，如此一来，第三晶片级光学透镜基板630便可通过对位孔H1与对位凸部P1而可与第一晶片级光学透镜基板610与第二晶片级光学透镜620连接，进而形成如图6B所绘示的晶片级光学透镜模块600b的结构。 

同样地，若搭配使用透明基板将晶片级光学透镜模块600b进行封装，并再结合感测器的使用，便可形成另一种晶片级的成像系统模块。在本实施例中，由于晶片级光学透镜基板610、620、630是采用类似前述晶片级光学透镜基板200、300、400a、400b、400c的结构，因此，晶片级光学透镜模块600b同样地具有上述所提及的优点。 

综上所述，本发明的晶片级光学透镜基板通过基板的材质采用不易透光的材质，且透镜位于贯孔内，因此，周围的杂散光便不易传递至位于贯孔内的透镜，而可提升晶片级光学透镜基板的成像品质。另外，透镜可与位于贯孔内的凸缘嵌合，如此，相对现有技术采用将透镜形成于透光基板上的作法，本发明的晶片级光学透镜基板省略透光基板的使用，而可降低制作成本的负担。 

此外，透镜位于贯孔内，且透镜的厚度小于基板的厚度，因此位于透镜 两侧的基板厚度便可具有类似间隙层的功用，而可在晶片级光学透镜基板与其他基板进行贴合时，使透镜与其他基板保持一间隙而避免与其他基板产生碰撞，造成透镜的损坏。因此，本发明的晶片级光学透镜基板的基板结构同时具有类似现有技术的间隙层与透光基板的结构与功效(即采用类似将间隙层与透光基板一体成型的概念)，如此可避免传统间隙层与透光基板贴合可能产生的移位(alignment shift)的问题。 

另外，本发明也提供一种前述的晶片级光学透镜基板，而可具有前述的优点。且，本发明也可提出一种应用前述晶片级光学透镜基板的晶片级光学透镜模块，而同样具有上述的优点。 

虽然已结合以上实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中术熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。 

Claims (19)

1.一种晶片级光学透镜基板，包括：

基板，具有至少一贯孔与至少一凸缘，其中每一该凸缘位于每一该贯孔内的一侧壁上；以及

至少一透镜，每一该透镜位于每一该贯孔内并与每一该凸缘嵌合，且该透镜的厚度小于该基板的厚度。

2.如权利要求1所述的晶片级光学透镜基板，其中该基板具有第一表面，而该第一表面上具有至少一对位孔。

3.如权利要求2所述的晶片级光学透镜基板，其中该基板具有相对该第一表面的第二表面，该第二表面上具有相对每一该对位孔的对位凸部。

4.如权利要求1所述的晶片级光学透镜基板，其中该基板具有第一表面，而该第一表面上具有至少一对位凸部。

5.如权利要求1所述的晶片级光学透镜基板，其中位于每一该侧壁上的该凸缘的形状为长方体。

6.如权利要求1所述的晶片级光学透镜基板，其中位于每一该侧壁上的该凸缘的形状为三角柱体。

7.如权利要求6所述的晶片级光学透镜基板，其中该三角柱体具有第一倾斜面与连接该第一倾斜面的第二倾斜面。

8.如权利要求1所述的晶片级光学透镜基板，其中该基板的材质为遮光材质或吸光材质。

9.如权利要求8所述的晶片级光学透镜基板，其中该遮光材质为黑色胶质。

10.如权利要求1所述的晶片级光学透镜基板，其中该透镜为凸透镜或凹透镜。

11.一种晶片级光学透镜基板的制作方法，包括：

提供一基板；

在该基板上形成至少一贯孔，并在每一该贯孔内的一侧壁上形成一凸缘；以及

形成一透镜在每一该贯孔内的该凸缘上，并使该凸缘与该透镜嵌合。

12.如权利要求11所述的晶片级光学透镜基板的制作方法，其中形成该 贯孔以及位于该侧壁上的该凸缘包括使用电脑数值控制技术、冲压或激光雕刻技术。

13.如权利要求11所述的晶片级光学透镜基板的制作方法，其中形成该透镜在每一该贯孔内的该凸缘并使该凸缘与该透镜嵌合的方式包括：

使用一卡榫模具承靠该凸缘；

注入一透光材料于该卡榫模具；

固化该透光材料，以形成该透镜；以及

移除该卡榫模具。

14.如权利要求11所述的晶片级光学透镜基板的制作方法，该基板具有第一表面与相对该第一表面的第二表面，而该制作方法还包括：

在该第一表面上形成至少一对位孔；以及

在该第二表面上形成一相对每一该对位孔的对位凸部。

15.一种晶片级光学透镜模块(wafer level optical lens module，WLO lensmodule)，包括：

第一晶片级光学透镜基板，包括：

第一基板，具有至少一第一贯孔与至少一第一凸缘，其中每一该第一凸缘位于每一该第一贯孔内的一侧壁上，且该第一基板具有第一表面，而该第一表面上具有对位凸部；

至少一第一透镜，每一该第一透镜位于每一该第一贯孔内并与每一该第一凸缘嵌合，且该第一透镜的厚度小于该第一基板的厚度；

第二晶片级光学透镜基板，连接该第一晶片级光学透镜基板，该第二晶片级光学透镜基板包括：

第二基板，具有至少一第二贯孔与至少一第二凸缘，其中每一该第二凸缘位于每一该第二贯孔内的一侧壁上，且该第二基板具有第二表面，该第二表面上具有至少一相对每一该对位凸部的对位孔；以及

至少一第二透镜，每一该第二透镜位于每一该第二贯孔内并与每一该第二凸缘嵌合，且该第二透镜的厚度小于该第二基板的厚度，

其中，该第一晶片级光学透镜基板的该第一对位凸部与该第二晶片级光学透镜基板的该第二对位孔嵌合，以连接该第一晶片级光学透镜基板与该第二晶片级光学透镜基板。

16.如权利要求15所述的晶片级光学透镜模块，其中位于每一该侧壁上 的该第一凸缘或该第二凸缘的形状为长方体或三角柱体。

17.如权利要求15所述的晶片级光学透镜模块，其中该基板的材质为遮光材质或吸光材质。

18.如权利要求17所述的晶片级光学透镜模块，其中该遮光材质为黑色胶质。

19.如权利要求15所述的晶片级光学透镜模块，其中该第一透镜与该第二透镜各包括凸透镜或凹透镜。 

Images