CN110459553A - 镜头组件及形成方法、光学传感器和封装结构及封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种镜头组件及形成方法、光学传感器和封装结构及封装方法，所述镜头组件包括：基板，具有相对的第一表面和第二表面；位于所述基板第一表面上的至少一个透镜；位于所述基板第一表面上围绕所述透镜设置的保护结构，所述保护结构顶部高于所述透镜顶部。所述镜头组件能够保护透镜不受损伤。
Description
技术领域
本发明涉及芯片封装领域，尤其涉及一种镜头组件及形成方法、光学传感器和封装结构及封装方法。
背景技术
现如今摄像头模组已经被广泛的应用于相机、手机、笔记本、监控、车载等诸多领域，对摄像头模组的需求也越来越多。手机等更多的移动终端设备向越来越轻薄的方向发展，这就对摄像头模组的尺寸规格要求越来越严苛，带有小尺寸透镜的芯片及模组的制作就显得尤为重要。
具有光学成像特性的芯片会因透镜裸露在覆盖芯片的玻璃基板表面，而在芯片的封装和模组制作过程中容易受到损伤。为确保透镜良好的光学成像特性，需严格控制降低对透镜的污染和划伤等，这对芯片的封装以及模组的制作等都提出了较高的要求。
现有技术通常在对芯片进行封装后，在安装到设备上之前，需要在封装后的芯片模组上单个贴合用于支撑的承托件，用于保护透镜，避免透镜与设备直接接触。由于需要针对单个芯片模组逐个进行承托件的贴合，因此效率较低，且为了便于操作，承托件通常尺寸较大，使得模组的总厚度提高。
如何在对芯片进行封装的同时保护镜头，同时降低模组厚度是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种镜头组件及形成方法、光学传感器和封装结构及封装方法。
为了解决上述问题，本发明提供了一种镜头组件，包括：基板，具有相对的第一表面和第二表面；位于所述基板第一表面上的至少一个透镜；位于所述基板第一表面上围绕所述透镜设置的保护结构，所述保护结构顶部高于所述透镜顶部。
可选的，所述保护结构为围栏形状，设置于所有透镜的外围，或者包括多个子围栏，每个所述子围栏设置于其中一个或多个透镜外围。
可选的，所述保护结构包括具有至少一个孔洞的保护层，所述孔洞暴露出所述透镜。
可选的，所述保护结构与透镜之间的距离大于1μm。
可选的，所述保护结构的材料为光刻胶或树脂。
本发明的技术方案还提供一种镜头组件的形成方法，包括：提供一基板，所述基板包括相对的第一表面和第二表面；在所述基板的第一表面上形成至少一个透镜；在所述基板第一表面上形成围绕所述透镜设置的保护结构，所述保护结构顶部高于所述透镜顶部。
可选的，所述保护结构的形成方法包括：形成覆盖所述基板第一表面以及所述透镜的保护材料层；对所述保护材料层进行图形化，暴露出所述透镜；或者采用丝网印刷工艺在所述基板的第一表面形成所述保护结构。
可选的，所述保护结构与透镜之间的距离大于1μm。
可选的，所述保护结构的材料为光刻胶或树脂。
本发明的技术方案还提供一种光学传感器，包括：上述任一项所述的镜头组件；光学传感芯片，贴附于所述基板的第二表面；连接所述光学传感芯片的互连线路。
本发明的技术方案还提供一种光学传感器的封装方法，包括：形成上述任一项所述的镜头组件；在所述基板的第二表面上粘贴光学传感芯片；形成连接所述光学传感芯片的互连线路。
本发明的技术方案还提供一种光学传感器的扇出型封装结构，包括：若干光学传感器；所述光学传感器的保护结构顶部粘贴于一支撑层上；相邻光学传感器之间具有填充层。
可选的，所述填充层受过平坦化处理，暴露出连接所述光学传感器芯片的互连线路的连接端。
可选的，还包括：位于所述填充层表面的与所述连接端连接的重分布线路。
本发明的技术方案还提供一种光学传感器的扇出型封装方法，包括：提供若干光学传感器；将所述光学传感器的保护结构顶部粘贴于一支撑层上；
在相邻光学传感器之间形成填充层。
可选的，还包括：对所述填充层进行平坦化处理，暴露出连接所述光学传感器芯片的互连线路的连接端。
可选的，还包括：在所述填充层表面形成连接所述连接端的重分布线路。
本发明的镜头组件的透镜周围形成有保护结构，在对所述透镜组件进行移动或在透镜组件的基板的第二表面上进行其他工艺步骤时，可以首先对所述镜头组件进行倒膜，在所述保护结构表面帖覆保护膜，用于保护结构高于透镜。透镜不会与保护膜接触，可以对透镜进行保护，便于进行芯片封装等后续步骤。
附图说明
图1A至图1B为本发明一具体实施方式的镜头组件的结构示意图；
图2为本发明一具体实施方式的镜头组件的结构示意图；
图3为本发明一具体实施方式的镜头组件的结构示意图；
图4为本发明一具体实施方式的镜头组件的结构示意图；
图5A至图5C为本发明一具体实施方式的镜头组件的形成过程的结构示意图；
图6为本发明一具体实施方式的光学传感器的结构示意图；
图7为本发明一具体实施方式的用吸嘴吸取镜头组件时的示意图；
图8A至图8G为本发明一具体实施方式的学传感器的扇出型封装结构的形成过程的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的镜头组件及形成方法、光学传感器和封装结构及封装方法的具体实施方式做详细说明。
请参考图1A至1B，为本发明一具体实施方式的镜头组件的结构示意图。其中图1A为沿图1B中割线AA’的剖面示意图。
所述镜头组件包括基板100，具有相对的第一表面110和第二表面120；位于所述基板100第一表面110上的至少一个透镜101；位于所述基板100的第一表面110上围绕所述透镜101设置的保护结构102，所述保护结构102顶部高于所述透镜101顶部。
在该具体实施方式中，所述基板100为透明基板，可以是玻璃、有机玻璃等透明材料。所述基板100的第一表面110上形成有单个透镜。所述保护结构102位于所述透镜101的周围，包围所述透镜101设置。
所述保护结构102与所述透镜101之间具有一定的间距。在该具体实施方式中，所述保护结构102为围栏形状，围绕所述透镜101形成一个矩形空间。请参考图2，在另一具体实施方式中，所述保护结构102还可以围绕所述透镜101形成一圆形空间。在其他具体实施方式中，所述保护结构朝向透镜一侧的边缘还可以围成三角形、正方形、梯形或多边形等形状，可以根据光学光路需求进行调整，以提高透镜的光学成像特性。为了避免与所述透镜101接触，或者与所述透镜101距离过近影响到透镜101的成像，所述保护结构102与所述透镜101之间的横向距离需要大于1μm；为了提高支撑效果，所述保护结构102与所述透镜101之间的横向距离小于透镜之间间距的1/2。
在所述保护结构102包围的空间内，还可以形成有两个或两个以上的透镜101。
所述保护结构102的顶部高于所述透镜101的顶部，能够在所述透镜101周围起到保护和支撑作用，避免外界与所述基板接触时，直接触碰到透镜101。为了起到足够的支撑和保护作用，所述透镜101顶部与所述保护结构102的顶部之间的距离可以为1μm～2mm之间，本领域技术人员可以根据实际情况进行合理的调整。
所述保护结构102的材料为光刻胶或树脂等聚合物材料，也可以是金属或其他机械材料，易于成型且对光传播影响较小。所述保护结构102的材料的杨氏模量较大，具有一定的硬度，不易变形，从而能起到较强的支撑作用。
请参考图3，为本发明另一具体实施方式的镜头组件的结构示意图。
该具体实施方式中，所述基板300的表面形成有多个阵列排布的透镜301，所述保护结构302设置于所有透镜301所在区域的外围。
在透镜数量较大的情况下，仅在所有透镜最外围设置保护结构，可能无法对所有透镜都起到足够的保护作用，可以适当提高保护结构的面积，在透镜301之间增加保护结构。
请参考图4，为本发明另一具体实施方式的镜头组件的结构示意图。
该具体实施方式中，所述镜头组件的基板400表面形成有多个阵列排布的透镜401。所述保护结构包括具有至少一个孔洞4021的保护层402，所述孔洞4021暴露出所述透镜401。
在其他具体实施方式中，所述保护结构可以包括多个子围栏，每个所述自围栏设置于其中一个或多个透镜401外围。
上述镜头组件的透镜周围形成有保护结构，在对所述透镜组件进行移动或在透镜组件的基板的第二表面上进行其他工艺步骤时，可以首先对所述镜头组件进行倒膜，在所述保护结构表面帖覆保护膜，用于保护结构高于透镜。透镜不会与保护膜接触，可以对透镜进行保护，便于进行芯片封装等后续步骤。
请参考图7，为用吸嘴730吸取镜头组件710时的示意图。在镜头组件表面贴敷一层保护膜720，用于保护所述透镜7011，然后利用吸嘴730直接吸附所述保护膜720，从而可以避免透镜7011收到损伤。
本发明的具体实施方式还提供一种镜头组件的形成方法。
请参考图5A，提供一基板500，所述基板500包括相对的第一表面510和第二表面520；在所述基板500的第一表面510上形成至少一个透镜501。
所述基板500为透明基板，可以是玻璃、有机玻璃等透明材料。该具体实施方式中，在所述基板500的第一表面510上形成单个透镜；在其他具体实施方式中，可以根据需求，在所述基板500的第一表面510上形成多个透镜，例如形成若干透镜组成的透镜阵列。
随后，在所述基板500的第一表面上形成围绕所述透镜501的保护结构。
请参考图5B，形成覆盖所述基板500第一表面510以及所述透镜501的保护材料层530。
该具体实施方式中，所述保护材料层530为光刻胶层。可以通过旋涂工艺在所述基板500表面形成所述光刻胶层530。在其他具体还是方式中，也可以通过沉积或其他工艺在所述基板500表面形成所述保护材料层530。所述保护材料层530的表面高于所述透镜501的顶部。
请参考图5C，对所述保护材料层530进行图形化，暴露出所述透镜501。
该具体实施方式中，所述保护材料层530的材料为光刻胶，可以对所述保护材料层530进行曝光显影，去除覆盖所述透镜501及其周围一段距离的光刻胶，使得透镜501暴露在所述基板500表面，由此形成位于所述透镜501外围的保护结构531。
在其他具体实施方式中，所述保护材料层530也可以采用金属或介质层等材料，可以通过刻蚀工艺，对所述保护材料层530进行图形化。
在其他具体实施方式中，也可以通过丝网印刷工艺，在所述基板500表面形成所述保护结构531。
所述保护结构531距离透镜501的之间的距离大于1μm，所述保护结构531顶部与所述透镜501的顶部之间的距离为1μm～2mm。
根据在基板的第一表面上形成的透镜分布，可以对保护材料层的图形化的具体形状进行调整，形成如图2、图3和图4所示的镜头组件。
在一些具体实施方式中，可以在一整块晶圆或面板大小的基板上对应的各个芯片区域上分别形成对应的透镜，并通过一次图形化，形成各个芯片区域上的透镜周围的保护结构，再对基板进行切割，可以形成若干分立的镜头组件，这样可以提高形成镜头组件的效率。
本发明的具体实施方式还提供一种光学传感器。
请参考图6，为本发明一具体实施方式的光学传感器的结构示意图。
所述光学传感器包括：镜头组件610，所述镜头组件包括基板601，位于基板601第一表面上的透镜6011以及围绕所述透镜6011设置的保护结构6012。
所述光学传感器还包括光学传感芯片630，贴附于所述基板601的第二表面。具体的，所述基板601与所述光学传感芯片630之间通过一黏胶层620固定。所述光学传感芯片630的感光面(正面)朝向所述镜头组件610，且所述光学传感芯片630的感光区域位于所述透镜6011所在区域的下方。
所述光学传感芯片630的背面上形成有连接所述光学传感芯片630的互连线路640，以及覆盖所述互连线路640绝缘层650，所述绝缘层650暴露出所述互连线路640的两个连接端660，所述连接端660可以是焊盘或者是焊球、金属凸块等，用于与外部形成电连接。
所述互连线路640通过TSV工艺形成，通过刻蚀所述光学传感芯片630的背面，形成凹槽，然后再所述凹槽内形成所述互连线路640。该具体实施方式中，所述凹槽侧壁倾斜，在其他具体实施方式中，所述凹槽的侧壁还可以垂直。
在其他具体实施方式中，也可以在通过在所述基板610的第二表面上形成重布线层，将所述光学传感芯片630正面的焊点与所述重布线层连接，可以通过所述重布线层实现所述光学传感芯片630与外部的电连接。
在其他具体实施方式中，也可以通过其他合适的方法形成连接所述光学传感芯片630的互连线路，本领域技术人员，可以根据具体需求，选择合适的方法。
所述光学传感器的镜头组件包括围绕镜头设置的保护结构，能够在所述光学传感器移动或者安装到设备上等情况时，包括所述透镜，确保所述光学组件能够有良好的光学成像性能，为芯片的封装测试等制作过程带来了方便。
并且，在将所述光学传感器安装到具体的电子设备上时，无需再额外在镜头侧贴装承托件，因此，可以降低成本，提高效率。
本发明的具体实施方式还提供一种上述光学传感器的封装方法。所述光学传感器的封装方法，包括：形成前述具体实施方式中的镜头组件；在所述基板的第二表面上粘贴光学传感芯片；形成连接所述光学传感芯片的互连线路。
在一个具体实施方式中，可以先形成所述镜头组件，再在所述镜头组件的基板的第二表面上粘贴光学传感芯片以及形成互连线路等封装步骤。在该具体实施方式中，可以在镜头组件的透镜侧贴敷保护膜，由于保护结构顶部高于透镜，起到支撑作用，因此，透镜不会与外界接触。在进行粘贴光学传感芯片以及形成互连线路等封装过程时，透镜不会受到损伤。可以是在晶圆大小或面板大小的基板上进行芯片封装之后，进行切割，形成单个的光学传感器。
在另一具体实施方式中，也可以先在基板的第二表面上粘贴光学传感芯片以及形成互连线路之后，再在基板的第一表面上形成透镜以及保护结构。
本发明的具体实施方式还提供一种光学传感器的扇出型封装结构及其封装方法。
请参考图8A，提供若干如前述具体实施方式所述的光学传感器，将所述光学传感器的保护结构顶部粘贴于一支撑层810上。
以图8A中仅示出两个光学传感器，所述光学传感器结构如图6所示。将所述光学传感器的镜头组件610的保护结构6012粘贴于所述支撑层810表面。所述支撑层810可以为保护膜或者透明基材。所述支撑层820可以为晶圆尺寸或面板尺寸，以满足不同尺寸的封装。
由于所述保护结构6012高度高于所述透镜6011，能够避免透镜6011与所述支撑层810接触，从而在封装过程中，保护所述透镜6011。
请参考图8B，为支撑层810上，粘贴光学传感器801之后的俯视示意图。各光学传感器801在所述支撑层810上阵列排布。
请参考图8C，在相邻光学传感器之间形成填充层820。
所述填充层820的材料可以为绝缘聚合物材料，可以通过涂覆、旋涂等方式对光学传感器之间的间隙进行填充，形成所述填充层820。
所述填充层820覆盖所述光学传感器。在形成所述填充层820的过程中，由于所述保护结构6012围绕透镜6011设置，能够避免填充层820的材料渗透至透镜6011周围对透镜6011造成污染，影响透镜6011的成像效果。
请参考图8D，对所述填充层820进行平坦化处理，暴露出连接所述光学传感器的互连线路的连接端。
所述平坦化处理可以采用刻蚀或化学机械研磨工艺。在对所述填充层820进行平坦化处理的过程中，所述保护结构6012围绕透镜6011，对所述镜头6011起到保护作用。
请参考图8E，在研磨后的填充层821表面形成连接所述连接端660的重分布线路830，以及覆盖所述重分布线路830的绝缘层840，所述绝缘层840内具有暴露出所述重分布线路830的连接处的开口。本领域技术人员可以根据需要，在所述开口处形成连接所述重分布线路830的焊球、金属凸块等连接点，以满足不同的封装形式的需求。
若所述支撑层810为保护膜，可以在完成封装之后，去除所述支撑层810。若所述支撑层810为透明基材，也可以在封装完成后继续保留。
在进行上述扇出型封装之后，可以对上述封装结构进一步分割，形成扇出型光学传感模组。
请参考图8F和图8G，为对图8E中封装结构进行分割后，形成光学传感模组并去除支撑层810之后剖面及俯视示意图。作为示例，该光学传感模组内包含两颗光学传感器801。
由于透镜6011受到保护结构6012的保护，因此能够实现上述扇出形式的封装以及模组的切割，在上述过程中，透镜保持完好，不会受到损伤及污染。
本发明的具体实施方式，可以根据具体的模组要求，设定模组内包含的光学传感器的数量，将多颗带有光学镜头组件的光学传感器通过扇出封装方法，集成在一个产品上，增大光学传感模组的进光面积和进光量的同时，对镜头有很好的支撑和保护，实现了更大面积的光学识别，增强了光学传感模组的最终输出的功能。
在其他具体实施方式中，还可以首先将晶圆级的未经分割的对应多颗光学传感芯片的镜头组件粘贴于支撑层810表面后，再将若干颗光学传感芯片对应于各镜头组件进行粘贴，进行扇出型封装。在该具体实施方式中，无需提前对镜头组件进行分割，从而可以节约工艺步骤。
本发明的具体实施方式还提供一种光学传感器的扇出型封装结构。
请参考图8E，所述光学传感器的扇出型封装结构包括：若干光学传感器801；所述光学传感器的保护结构6012顶部粘贴于一支撑层810上；相邻光学传感器之间具有填充层821。
所述光学传感器请参考前述具体实施方式的描述，在此不再赘述。
所述填充层821暴露出连接所述光学传感器芯片的互连线路640的连接端660。
所述填充层821表面还可以形成有与所述连接端660连接的重分布线路830。还包括覆盖所述重分布线路830的绝缘层840，所述绝缘层840内还形成有暴露出所述重分布线路830的连接处的开口。在所述开口处还可以形成有连接所述重分布线路830的焊球、金属凸块等连接点，以满足不同的封装形式的需求。
在其他具体实施方式中，所述扇出型封装结构还可以去除所述支撑层810(请参考图8F)，最直接暴露出所述透镜6011及保护结构6012，所述透镜6011在任何情况下，均受到所述保护结构6012的保护。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (17)
1.一种镜头组件，其特征在于，包括：
基板，具有相对的第一表面和第二表面；
位于所述基板第一表面上的至少一个透镜；
位于所述基板第一表面上围绕所述透镜设置的保护结构，所述保护结构顶部高于所述透镜顶部。
2.根据权利要求1所述的镜头组件，其特征在于，所述保护结构为围栏形状，设置于所有透镜的外围，或者包括多个子围栏，每个所述子围栏设置于其中一个或多个透镜外围。
3.根据权利要求1所述的镜头组件，其特征在于，所述保护结构包括具有至少一个孔洞的保护层，所述孔洞暴露出所述透镜。
4.根据权利要求1所述的镜头组件，其特征在于，所述保护结构与透镜之间的距离大于1μm。
5.根据权利要求1所述的镜头组件，其特征在于，所述保护结构的材料为光刻胶或树脂。
6.一种镜头组件的形成方法，其特征在于，包括：
提供一基板，所述基板包括相对的第一表面和第二表面；
在所述基板的第一表面上形成至少一个透镜；
在所述基板第一表面上形成围绕所述透镜设置的保护结构，所述保护结构顶部高于所述透镜顶部。
7.根据权利要求6所述的镜头组件的形成方法，其特征在于，所述保护结构的形成方法包括：形成覆盖所述基板第一表面以及所述透镜的保护材料层；对所述保护材料层进行图形化，暴露出所述透镜；或者采用丝网印刷工艺在所述基板的第一表面形成所述保护结构。
8.根据权利要求6所述的镜头组件的形成方法，其特征在于，所述保护结构与透镜之间的距离大于1μm。
9.根据权利要求6所述的镜头组件的形成方法，其特征在于，所述保护结构的材料为光刻胶或树脂。
10.一种光学传感器，其特征在于，包括：
如权利要求1至5中任一项所述的镜头组件；
光学传感芯片，贴附于所述基板的第二表面；
连接所述光学传感芯片的互连线路。
11.一种光学传感器的封装方法，其特征在于，包括：
形成如权利要求1至5中任一项所述的镜头组件；
在所述基板的第二表面上粘贴光学传感芯片；
形成连接所述光学传感芯片的互连线路。
12.一种光学传感器的扇出型封装结构，其特征在于，包括：
若干如权利要求10所述的光学传感器；
所述光学传感器的保护结构顶部粘贴于一支撑层上；
相邻光学传感器之间具有填充层。
13.根据权利要求12所述的扇出型封装结构，其特征在于，所述填充层受过平坦化处理，暴露出连接所述光学传感器芯片的互连线路的连接端。
14.根据权利要求13所述的扇出型封装结构，其特征在于，还包括：位于所述填充层表面的与所述连接端连接的重分布线路。
15.一种光学传感器的扇出型封装方法，其特征在于，包括：
提供若干如权利要求10所述的光学传感器；
将所述光学传感器的保护结构顶部粘贴于一支撑层上；
在相邻光学传感器之间形成填充层。
16.根据权利要求15所述的光学传感器的扇出型封装方法，其特征在于，还包括：对所述填充层进行平坦化处理，暴露出连接所述光学传感器芯片的互连线路的连接端。
17.根据权利要求16所述的光学传感器的扇出型封装方法，其特征在于，在所述填充层表面形成连接所述连接端的重分布线路。
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