CN103378217A - 光感装置及其制法 - Google Patents

Abstract

一种光感装置及其制法，该光感装置包括：一电路板、设于该电路板上的一封装件、覆盖该封装件且具有通孔的一支撑件、以及设于该通孔上的一镜片。该封装件具有设于该电路板上的一芯片及设于该芯片上的一透光片，该透光片具有显露于该通孔的一滤光层，且该滤光层的面积大于或等于该芯片作用面的面积，令该滤光层涵盖整个作用面，以令所有由该镜片进入的光线均会经该滤光层过滤才会进入该作用面的感光区，所以可有效避免未经过滤的光线经透光片的侧边干扰该感光区。

Description

光感装置及其制法

技术领域

本发明涉及一种半导体感测装置，尤指一种光感装置及其制法。

背景技术

随着电子产业的蓬勃发展，电子产品的功能需求随之增加，而为满足多功能的使用需求，电子产品中的电路板上则需布设多样功能的半导体封装件与电子组件。然而，半导体封装件与电子组件的数量增加，势必增加电路板的布设空间，因而增加电子产品的体积，导致电子产品无法满足微小化的需求。因此，为了满足微小化的需求，现有技术为提高整合度，也就是将半导体封装件整合电子组件以成为微机电系统(Micro Electro Mechanical System,MEMS)封装件，不仅可减少电路板的布设空间而减少电子产品的体积，且能维持多功能的需求。

其中，晶圆经堆栈、封装、切单后所形成的半导体封装件可应用于，例如各种微机电系统(Micro Electro Mechanical System;MEMS)，尤其是利用电性或电容变化来测量的影像传感器（image sensor device）。也可选择使用晶圆级封装(wafer scale package;WSP)制程对影像感测组件、射频组件(RFcircμits)、加速计(accelerators)、陀螺仪(gyroscopes)、微制动器(micro actμators)或压力传感器(process sensors)等半导体封装件。

如图1所示的现有光感装置1，也就是影像传感器，为于一电路板12上设置一封装件1a，再设置一支撑件13于该电路板12上，且该支撑件（holder）13具有一通孔130以放置一滤光片（infrared ray filter）15及镜片14。其中，该封装件1a具有相叠的芯片10与玻璃片11，该芯片10具有相对的作用面10a与非作用面10b，该非作用面10b通过多个导电凸块101结合及电性连接于该电路板12，而该作用面10a上具有对应该滤光片15与镜片14的感光区S，又该玻璃片11是通过多个坝块111设于该作用面10a上。通过该滤光片15用于防止红外线的设计，使该感光区S可接收由该镜片14进入而经该滤光片15过滤后的光线。

然而，现有光感装置1中，于量产的组装制程中，需一片一片地将滤光片15放入支撑件13的通孔130中，造成组装时间冗长，因而导致成本提高。

此外，该支撑件13的通孔130长度H需预留放置滤光片15的空间，所以需增加该通孔130的长度H，因而导致整体结构的高度增加，致使无法满足微小化的需求。

因此，为了改良上述缺失，遂发展出一种光感装置，是将滤光层直接形成于玻璃片上，可参考图2或第7227236号美国专利。

如图2所示，现有光感装置2通过于一电路板22上设置一封装件2a，再设置一支撑件23于该封装件2a上，且该支撑件23具有一通孔230以放置镜片24。其中，该封装件2a具有相叠的芯片20与玻璃片21，该芯片20具有相对的作用面20a与非作用面20b，该非作用面20b结合于该电路板22上，而该作用面20a上具有感光区S与多个打线垫200，以通过焊线201电性连接所述打线垫200与电路板22，又该玻璃片21上具有显露于该通孔230的滤光层210。

通过制作该封装件2a时，于该玻璃片21上形成该滤光层210，所以于后续组装制程中，无须再一片一片地放置滤光片，且于制作该支撑件23时可缩短该通孔230的长度，所以可同时达到降低制作成本及微小化的需求。

然而，现有光感装置2中，因芯片20的作用面20a周围需布设多个个打线垫200，使得该玻璃片21的面积X需小于该芯片20的作用面20a的面积Z，以免无法制作焊线201，所以该滤光层210无法过滤所有由该镜片14进入的光线，导致未经过滤的光线经由该玻璃片21的侧边进入该感光区S，致使该感光区S受到干扰而传递错误信号，因而破坏芯片20的运作，造成该光感装置2成为不良品。

此外，该感光区S的布设面积受限于所述打线垫200，而无法增加，致使该芯片20的功能无法提升。

又，该玻璃片21的尺寸需小于该芯片20的尺寸，所以于制作该封装件2a时，需先将整版面玻璃板切割成多个玻璃片21，再将各该玻璃片21一一置放于晶圆上的位置，再切割晶圆，以令各该玻璃片21对应位于各该芯片20上，因而增加量产制程的时间，导致制作成本大幅提高。

因此，如何克服上述现有技术中的种种问题，实已成目前亟欲解决的课题。

发明内容

为克服上述现有技术的问题，本发明提供一种光感装置，通过改良封装件中的芯片与透光片，令该透光片表面上的滤光层面积大于或等于该芯片作用面的面积，使所有由该镜片进入的光线均经过滤光层的过滤才进入芯片的作用面的感光区，以避免未经过滤的光线经由透光片的侧边进入该感光区。

此外，该芯片的非作用面可通过导电凸块结合及电性连接于该电路板，使该芯片作用面上不需形成打线垫或其它接点，所以该感光区的布设面积可依需求作设计而不受限，以提升该芯片的功能。

因此，本发明提供一种光感装置，其包括：电路板；封装件，其设于该电路板上，具有芯片与透光片，其中，该芯片具有相对的作用面与非作用面，使该芯片通过其非作用面设于该电路板上，该透光片则具有相对的第一表面与第二表面，使该透光片通过其第二表面设于该作用面上，该作用面上并具有感光区，又该透光片的第一表面具有滤光层，且该滤光层的面积大于或等于该作用面的面积；支撑件，其盖设于该封装件上方且具有通孔，以令该透光片的滤光层显露于该通孔中；以及镜片，其设于该支撑件的通孔上。

本发明还提供一种光感装置的制法，其包括：提供一包含有多个芯片的基板，该芯片具有相对的作用面与非作用面，且该作用面上具有感光区；将一具有相对的第一表面与第二表面的透光板设于该基板的具有该作用面的一侧上，且该透光板的整个第一表面上形成有滤光层，该透光板通过其第二表面设于该基板上；沿各该芯片的边缘进行切割，以形成多个封装件，令该透光板成为多个对应该芯片的透光片，且该滤光层的面积大于或等于该作用面的面积，以遮盖整个该作用面；将该封装件以其非作用面设于一电路板上；盖设具有通孔的支撑件于该封装件上方，以令该透光片的滤光层显露于该通孔；以及设置镜片于该支撑件的通孔上。

前述的本发明制法中，因滤光层的面积需大于或等于该作用面的面积，所以于制作该封装件时，可将整版面的透光板直接置放于该基板上，再以切割方式一并切出芯片与透光片，所以相较于现有技术的两次切割制程与单一置放玻璃片制程，本发明的制法可大幅减少量产制程的时间，而可大幅降低制作成本。

附图说明

图1及图2为现有光感装置的各实施例的剖面示意图。

图3A至图3D为本发明光感装置的制法的第一实施例的剖面示意图，其中，图3D’为图3D的另一实施例。

图4A至图4F为本发明光感装置的制法的第二实施例的剖面示意图。

附图中符号的简单说明如下：

1、2、3、4：光感装置

1a、2a、3a、4a：封装件

10、20、30、40：芯片

10a、20a、30a、40a：作用面

10b、20b、30b、40b：非作用面

101、301：导电凸块

11、21：玻璃片

111、311：坝块

12、22、32：电路板

13、23、33：支撑件

130、230、330：通孔

14、24、34：镜片

15：滤光片

200：打线垫

201：焊线

210、310：滤光层

30’、40’：基板

300：硅穿孔

31’：透光板

31：透光片

31a：第一表面

31b：第二表面

42：定位部

5：12寸晶圆

6：承载件

60：粘着层

S：感光区

T、W、X、Z：面积

r：距离

d：间距

L：切割线

H：长度。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供本领域技术人员的了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，所以不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“一”、“上”等的用语，也仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当也视为本发明可实施的范畴。

请参阅图3A至图3D，其为本发明的光感装置3的第一实施例的制法。

如图3A所示，提供一包含有多个芯片30的基板30’，该芯片30具有相对的作用面30a与非作用面30b。

于本实施例中，该基板30’为晶圆，其由所述芯片30所组成，且各该芯片30的作用面30a上具有感光区S，而该感光区S的分布面积小于该作用面30a的面积。

如图3所示，提供一具有相对的第一表面31a与第二表面31b的透光板31’，且涂覆（coating）形成一滤光层（infrared ray）310于该透光板31’的第一表面31a上，再形成多个坝块311于该透光板31’的第二表面31b上。

接着，将该透光板31’通过所述坝块311结合于该基板30’的芯片30的作用面30a上。

于本实施例中，该透光板31’为玻璃板，且该滤光层310也可选择性地形成于该透光板31’的第二表面31b上，而该滤光层310与作用面30a之间的距离r小于600μm或小于500μm，例如440μm。

如图3C所示，通过切割工具（图未示）沿各该芯片30的边缘（如图3B所示的切割线L）切割该基板30’与透光板31’，以形成多个封装件3a，且该透光板31’成为多个对应该芯片30的透光片31，而该透光片31的第一表面31a或第二表面31b的面积T大于或等于该芯片30的作用面30a的面积W，以遮盖整个该作用面30a。

于本实施例中，该封装件3a为芯片尺寸封装件（Chip Scale Package,CSP），且该封装件3a为应用于影像传感器的微机电系统(Micro ElectroMechanical System;MEMS)。又，于切割时，可一并切割该坝块311。

另外，于本实施例中，有关芯片30的其它加工制程，并非本案的技术特征，所以不详加赘述，特此述明。

如图3D所示，将该封装件3a以该芯片30的非作用面30b通过多个导电凸块301结合及电性连接于一电路板32上。接着，设置一具有一通孔330的支撑件33于该电路板32上，使该支撑件33盖设于该封装件3a上方，以令该透光片31的滤光层310显露于该通孔330。最后，设置一镜片34于该支撑件33的通孔330上。

本发明的制法中，该芯片30通过该非作用面30b以导电凸块301电性连接该电路板32，因而无须如现有技术的芯片于作用面上形成打线垫或进行打线制程，所以该透光片31的第一表面31a的面积T（或滤光层310的分布面积）可大于或等于该芯片30的作用面30a的面积W，使所有由该镜片34进入该支撑件33内的光线均须经过该滤光层310的过滤才可进入该感光区S。因此，本发明的制法可有效避免未经过滤的光线经由该透光片31的侧边进入该感光区S。

此外，因该芯片30的作用面30a上不需形成打线垫或其它接点，所以相较于现有技术，该感光区S的布设面积可依需求作设计，例如该感光区S的布设面积等于该作用面30a的面积W，因而可提升该芯片30的功能。

又，因该透光片31的第一表面31a的面积T（滤光层310的分布面积）需大于或等于该作用面30a的面积W，所以于制作该封装件3a时，可将整版面的透光板31’直接置放于该基板30’上，再于切割制程时，一并切割该基板30’与透光板31’。因此，相较于现有技术，本发明制作该封装件3a时，仅需一次切割制程，且无需进行单一置放透光片31的制程，所以可大幅减少制作该封装件3a的量产时间，以达到降低制作成本的目的。

又，该芯片30的另一实施例中，可具有连通该作用面30a与非作用面30b的硅穿孔300，如图3D’所示。

请参阅图4A至图4F，其为本发明的光感装置4的第二实施例的制法。本实施例与第一实施例的差异在于该芯片40的制程及该基板40’为散热胶带、硅质板或玻璃板。

如图4A所示，将一12寸晶圆5设于一承载件6上，再切割该12寸晶圆5，以形成多个芯片40。于本实施利中，该承载件6为玻璃板，其通过粘着层60结合该12寸晶圆5。

如图4B所示，将各该芯片40由该承载件6移至一具有多个定位部42的基板40’上，且各该芯片40的非作用面40b结合于该基板40’上，令所述定位部42对应位于各该芯片40之间，使各该芯片40之间具有间距d。

于本实施例中，该基板40’为散热胶带、硅质板或玻璃板，且该定位部42为该基板40’上的凸状物，以通过所述定位部42，使该12寸晶圆5所切割出的芯片40重新排设为对应8寸晶圆的样式，即各该芯片40之间的间距d等同于8寸晶圆切割后各芯片间的间距。

如图4C所示，将图3A所示的透光板31’通过所述坝块311结合于该芯片40的作用面40a上。

如图4D所示，移除该基板40’及所述定位部42。

另外，于本实施例中，有关芯片40的其它加工制程，并非本案的技术特征，所以不详加赘述，特此述明。

如图4E所示，通过切割工具（图未示）沿各该芯片40之间的间距d切割该透光板31’（如图4D所示的切割线L），以形成多个封装件4a。

如图4F所示，后续制程请参考图3D的说明，所以不再赘述。

本发明还提供一种光感装置3、4，包括：一电路板32、设于该电路板32上的一封装件3a、4a、设于该电路板32上且具有一通孔330的一支撑件33、以及设于该通孔330上的一镜片34。

所述的封装件3a、4a可为芯片尺寸封装件，其具有一芯片30、40与一透光片31。

所述的芯片30、40具有相对的作用面30a、40a与非作用面30b、40b，该芯片30、40的非作用面30b、40b通过多个导电凸块301结合及电性连接于该电路板32，而该作用面30a、40a上具有一感光区S。

所述的透光片31为玻璃片，且具有相对的第一表面31a与第二表面31b，该透光片31的第一表面31a上具有一滤光层310，且该透光片31的第二表面31b结合多个坝块311以将该透光片31设于该芯片30、40的作用面30a、40a上，而令该透光片31的滤光层310显露于该支撑件33的通孔330，又该滤光层310的面积T大于或等于该作用面30a的面积W。

于另一实施例中，该芯片30中还可具有连通该作用面30a与非作用面30b的至少一硅穿孔300，且该透光片31的第二表面31b也可具有该滤光层310。

综上所述，本发明光感装置及其制法，通过芯片以覆晶方式电性连接该电路板，因而该透光片的第一表面的面积大于或等于该芯片的作用面的面积，使所有由该镜片进入的光线均须经过该滤光层的过滤才可进入该感光区，所以可避免未经过滤的光线干扰感光区，而有效避免芯片不当运作，以提升该光感装置的可靠度。

此外，因该作用面上不需形成打线垫或其它接点，所以该感光区的布设面积可依需求作设计，因而有效提升该芯片的功能。

又，该透光片的第一表面的面积大于或等于该作用面的面积，因而当制作封装件时，可将整版面透光板直接置放于基板上，再一并切割该基板与透光板，所以于制作该封装件时，仅需一次切割制程，且无需进行单一置放透光片的制程，因而有效大幅减少量产时间，以达到降低制作成本的目的。

以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (19)

1.一种光感装置，其特征在于，包括：

电路板；

封装件，其设于该电路板上，具有芯片与透光片，其中，该芯片具有相对的作用面与非作用面，使该芯片通过其非作用面设于该电路板上，该透光片则具有相对的第一表面与第二表面，使该透光片通过其第二表面设于该作用面上，该作用面上并具有感光区，又该透光片的第一表面具有滤光层，且该滤光层的面积大于或等于该作用面的面积；

支撑件，其盖设于该封装件上方且具有通孔，以令该透光片的滤光层显露于该通孔中；以及

镜片，其设于该支撑件的通孔上。

2.根据权利要求1所述的光感装置，其特征在于，该封装件为芯片尺寸封装件。

3.根据权利要求1所述的光感装置，其特征在于，该芯片中具有连通该作用面与该非作用面的硅穿孔。

4.根据权利要求1所述的光感装置，其特征在于，该芯片的非作用面通过导电凸块结合及电性连接于该电路板。

5.根据权利要求1所述的光感装置，其特征在于，该透光片为玻璃片。

6.根据权利要求1所述的光感装置，其特征在于，该透光片的第二表面通过坝块结合于该芯片的作用面上。

7.根据权利要求6所述的光感装置，其特征在于，该透光片的第二表面还具有该滤光层。

8.根据权利要求1所述的光感装置，其特征在于，该滤光层与该作用面之间的距离小于500μm或600μm。

9.一种光感装置的制法，其特征在于，包括：

提供一包含有多个芯片的基板，该芯片具有相对的作用面与非作用面，且该作用面上具有感光区；

将一具有相对的第一表面与第二表面的透光板设于该基板的具有该作用面的一侧上，且该透光板的整个第一表面上形成有滤光层，该透光板通过其第二表面设于该基板上；

沿各该芯片的边缘进行切割，以形成多个封装件，令该透光板成为多个对应该芯片的透光片，且该滤光层的面积大于或等于该作用面的面积，以遮盖整个该作用面；

将该封装件以其非作用面设于一电路板上；

盖设具有通孔的支撑件于该封装件上方，以令该透光片的滤光层显露于该通孔；以及

设置镜片于该支撑件的通孔上。

10.根据权利要求9所述的光感装置的制法，其特征在于，该基板为晶圆、散热胶带、硅质板或玻璃板。

11.根据权利要求10所述的光感装置的制法，其特征在于，该基板为散热胶带、硅质板或玻璃板，且该光感装置的制法还包括先移除该基板，再沿各该芯片的边缘切割。

12.根据权利要求11所述的光感装置的制法，其特征在于，该光感装置的制法还包括于该基板上形成多个定位部，再将所述芯片置于该基板上，令所述定位部位于各该芯片之间，使各该芯片之间具有间距，且于移除该基板时，一并移除该定位部。

13.根据权利要求9所述的光感装置的制法，其特征在于，该透光板为玻璃板。

14.根据权利要求9所述的光感装置的制法，其特征在于，该透光板的第二表面通过坝块结合于该芯片的作用面上。

15.根据权利要求14所述的光感装置的制法，其特征在于，该透光板的第二表面还具有该滤光层。

16.根据权利要求9所述的光感装置的制法，其特征在于，该滤光层与该作用面之间的距离小于500μm或600μm。

17.根据权利要求9所述的光感装置的制法，其特征在于，该封装件为芯片尺寸封装件。

18.根据权利要求9所述的光感装置的制法，其特征在于，该芯片中具有连通该作用面与该非作用面的硅穿孔。

19.根据权利要求9所述的光感装置的制法，其特征在于，该芯片的非作用面通过导电凸块结合及电性连接于该电路板。

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