CN111769125A - 感测器封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种感测器封装结构，其包括基板、感测芯片、透光盖板以及粒子挡墙。感测芯片电性连接于基板，且透光盖板设置在基板上。粒子挡墙围绕于感测芯片上方，并由透光盖板延伸而出，以接触或者接近感测芯片。如此，可降低微尘或者微粒附着在感测芯片的感测区上，而影响所撷取的影像。
Description
技术领域
本发明涉及一种感测器封装结构，特别是涉及一种影像感测器封装结构。
背景技术
现有的影像感测器封装结构至少包括封装基板、影像感测芯片以及盖板。盖板与封装基板共同定义出封闭的容置空间，以设置影像感测芯片。影像感测芯片设置在封装基板上，并与封装基板电性连接。
在影像感测器封装结构的制造过程中，微尘难以避免地会与影像感测芯片共存于封闭的容置空间内。另一方面，影像感测器封装结构所使用的材料也可能发尘(dustgeneration)。在影像感测器封装结构搬运或者是被震动时，会使被封闭于容置空间内的微尘飞散，进而可能会附着在影像感测芯片的感测区上。
如此，可能导致影像感测芯片所感测到的影像含有杂讯或者产生阴影，影响辨识结果。特别是当影像感测芯片应用于车辆时，若附着于影像感测芯片上的微尘造成影像感测芯片所撷取到的影像失真，可能会导致意外的发生。因此，如何通过结构设计的改良，来减少微尘因为产品搬运或震动而附着在影像感测芯片的感测区上，仍为该项事业所欲解决的重要课题之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种感测器封装结构，以避免微尘或微粒影响感测器封装结构所撷取的影像。
为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是，提供一种感测器封装结构，其包括基板、感测芯片、透光盖板以及粒子挡墙。基板具有芯片容置区，且感测芯片设置于芯片容置区内，并电性连接于基板。感测芯片的顶面至少被区分为感测区以及位于感测区周围的接垫区。透光盖板设置于基板上，并封闭芯片容置区。透光盖板具有对应于感测区的一收光区。粒子挡墙设置于透光盖板上并围绕收光区，且粒子挡墙从透光盖板朝感测芯片延伸，以接触或者接近感测芯片。构成粒子挡墙的材料为弹性材料，且粒子挡墙在顶面的垂直投影是落在感测区与接垫区之间。
更进一步地，粒子挡墙的一底端面接触感测芯片的顶面，并位于感测区与接垫区之间。
更进一步地，粒子挡墙的一底端面与感测芯片的顶面彼此分隔一预定距离，而在粒子挡墙与顶面之间定义出一开口，且预定距离小于5μm。
更进一步地，感测器封装结构还进一步包括：一微粒包覆层，位于感测芯片周围，其用以由一初始状态转变至用以固定微粒的一包覆状态。
更进一步地，当微粒包覆层处于包覆状态时，微粒包覆层覆盖基板并连接于感测芯片的一侧表面，且基板表面至微粒包覆层顶面的最大厚度小于感测芯片的厚度。
更进一步地，当微粒包覆层处于初始状态时，微粒包覆层设置于透光盖板的一内表面上，并与粒子挡墙彼此分离。
更进一步地，微粒包覆层的材料为半固化胶，且半固化胶的相转变温度低于粒子挡墙的熔点。
更进一步地，感测芯片还进一步包括：多个接垫，其设置于接垫区内，且粒子挡墙的垂直投影位于每一接垫与感测区之间；感测器封装结构还进一步包括：多条导线，其分别连接于接垫区内的多个接垫与基板之间，感测芯片通过多条导线以电性连接于基板，其中，粒子挡墙避开多条导线所涵盖的区域。
更进一步地，粒子挡墙的材料为吸光材料或是低穿透率材料。
为了解决上述的技术问题，本发明所采用的另外一技术方案是，提供一种感测器封装结构，其包括基板、感测芯片、透光盖板以及粒子挡墙。感测芯片电性连接于基板，且透光盖板设置在基板上。粒子挡墙围绕于感测芯片上方，且粒子挡墙由透光盖板延伸而出，以接触或者接近感测芯片。
本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的感测器封装结构，其能通过“粒子挡墙设置于透光盖板上，并由透光盖板朝感测芯片延伸，以接触或接近感测芯片”的技术方案，以降低微尘或者微粒附着在感测芯片的感测区上，而影响所撷取的影像。
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，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明第一实施例的感测器封装结构的剖面示意图。
图2为本发明第一实施例的透光盖板的俯视示意图。
图3为本发明另一实施例的透光盖板的俯视示意图。
图4为本发明第二实施例的感测器封装结构的剖面示意图。
图5为本发明第三实施例的感测器封装结构的剖面示意图。
图6为本发明第四实施例的感测器封装结构的微粒包覆层在初始状态的剖面示意图。
图7为本发明第四实施例的感测器封装结构的微粒包覆层在包覆状态的剖面示意图。
具体实施方式
[第一实施例]
参阅图1至图2所示，本发明第一实施例提供一种传感器封装结构M1，其包括：基板10、感测芯片20、透光盖板30以及粒子挡墙40。
基板10可以是电路板、陶瓷基板、金属基板或者是复合基板，其中复合基板例如是硬式印刷线路板(printed circuit board,PCB)或是软式印刷线路板(flexible printedcircuit,FPC)。在本实施例中，基板10为陶瓷基板，并具有一芯片容置区100。芯片容置区100可以是由基板10的顶表面101凹陷而形成的凹陷区。
另外，基板10已预先配置多条线路以及设置于基板10上的多个焊垫103。线路可以包含基板10的导电线路层以及导电孔(conductive via)的至少其中一者，且多个焊垫103可通过线路分别电性连接于多个焊球104。
值得注意的是，在本实施例中，芯片容置区100的侧壁面为阶梯面，而多个焊垫103设置在芯片容置区100的阶梯面上。基板10并具有位于底侧102的多个焊球104，以使传感器封装结构M1可通过多个焊球104设置并电性连接于另一载板(图未示)。
如图1所示，感测芯片20设置于基板10上，并设置于芯片容置区100内。详细而言，感测芯片20是设置在芯片容置区100的底表面100s上。另外，在本实施例中，感测芯片20的顶面201相对于芯片容置区100的底表面100s之间的高度H1，会低于基板10的顶表面101相对于芯片容置区100的底表面100s之间的高度H2。
在本实施例中，感测芯片20为一影像感测芯片，但本发明并不限制。感测芯片20(的外表面)具有分别位于两相反侧的顶面201及底面202，以及相连于顶面201与底面202之间的一侧表面203。
感测芯片20的顶面201设有至少一感测区AR以及位于感测区AR周围的接垫区WR。在接垫区WR内已设有与感测区AR电性连接的控制电路(图未示)以及位于接垫区WR内的多个接垫50，以将感测区AR所感测的信号传递至外部电路。
进一步而言，传感器封装结构M1还进一步包括多条导线60，以使感测芯片20的每一个接垫50可分别通过对应的导线60连接于基板10上对应的焊垫103。
请参照图1，透光盖板30设置于基板10上，并与基板10共同定义出一封闭空间。详细而言，透光盖板30是设置在基板10的顶表面101上，以封闭芯片容置区100。透光盖板30具有位于两相反侧的一外表面301以及一内表面302，其中透光盖板30是以内表面302朝向感测芯片20设置于基板10上。
另外，透光盖板30并具有一对应于感测区AR设置的收光区30A。据此，透光盖板30的收光区30A可以允许感测芯片20所要感测的光束通过。举例而言，感测芯片20所要接收的光束为可见光，则收光区30A可允许大部分的可见光通过。在另一实施例中，收光区30A也可以只允许感测芯片20所要感测的光束通过，并屏蔽其他波段的光束。举例而言，感测芯片20所要感测的光束为红外光，则收光区30A可以只允许红外光通过，而屏蔽可见光。
如图1与图2所示，本发明实施例的传感器封装结构M1包括粒子挡墙40。粒子挡墙40设置在透光盖板30上，并且由透光盖板30的内表面302朝向感测芯片20延伸，以接触或者接近感测芯片20。如此，可减少位于芯片容置区100内的微粒P因晃动或震动而附着在感测区AR的机率。
请参照图2，在本实施例中，粒子挡墙40环绕透光盖板30的收光区30A。当透光盖板30设置在基板10上时，粒子挡墙40在感测芯片20顶面201上的垂直投影会落在感测区AR与接垫区WR之间。换句话说，粒子挡墙40在感测芯片20顶面201上的垂直投影会位于每一接垫50与感测区AR之间。在本实施例中，粒子挡墙40的底端面40s会接触感测芯片20的顶面201，且粒子挡墙40的底端面40s位于感测区AR与接垫区WR之间，可将微粒P隔绝在感测区AR之外。
在本实施例中，构成粒子挡墙40的材料为弹性材料。前述的弹性材料例如是UV胶、环氧树脂(Epoxy)胶或者是橡胶。据此，粒子挡墙40可做为缓冲材。当透光盖板30组装到基板10上时，粒子挡墙40可受压而产生形变，以避免对感测芯片20施加过大的压力，而损坏感测芯片20。
另一方面，由于侧向光或者杂散光可能会使感测芯片20所撷取到的影像产生杂讯，因此粒子挡墙40的材料也可以选择吸光材料或者是低穿透材料，以吸收或者是屏蔽侧向光或杂散光。前述的侧向光例如是相对于感测区AR的光轴(垂直于透光盖板30的外表面301)倾斜超过70度入射于感测区AR的光束。也就是说，非来自于感测区AR正上方的光束可被粒子挡墙40挡住，以提升感测影像质量。前述的低穿透材料是指无法使侧向光或杂散光穿透的材料。
须说明的是，在图2的实施例中，粒子挡墙40的俯视形状为封闭环形，且环绕整个收光区30A。然而，粒子挡墙40的俯视形状并不以此为限。请参照图3，显示本发明另一实施例的透光盖板的俯视示意图。
在本实施例中，粒子挡墙40具有多个彼此分离的隔离部40a～40d，且这些隔离部40a～40d环绕地设置在收光区30A周围。只要任两个隔离部40a～40d之间相隔不超过2μm，仍可阻隔微粒P进入感测区AR内。如此，可以简化工艺，并节省成本。
除此之外，粒子挡墙40会避开多条导线60所涵盖的区域。也就是说，当透光盖板30被组装到基板10上时，粒子挡墙40不会与多条导线60相互干涉，以避免损坏导线60。
[第二实施例]
请参照图4，其为本发明第二实施例的传感器封装结构的剖面示意图。本实施例的传感器封装结构中，粒子挡墙40的底端面40s为弧形底端面。当透光盖板30组装到基板10上时，具有弧形底端面40s的粒子挡墙40可进一步降低粒子挡墙40因为组装误差而接触并压折到导线60的机率。另外，由于粒子挡墙40的弧形底端面40s与感测芯片20之间的接触面积变小，可避免感测芯片20受到压力而损坏。
[第三实施例]
请参照图5，其为本发明的第三实施例之传感器封装结构的剖面示意图。需先说明的是，粒子挡墙40’的底端面40s’并非一定要完全接触或者完全不接触感测芯片20的顶面201。请参照图5，其为本发明第三实施例的传感器封装结构的剖面示意图。
在本实施例的传感器封装结构M2中，粒子挡墙40’的底端面40s’在不同的部位相对于透光盖板30的内表面302分别具有不同的高度。具体而言，粒子挡墙40’的底部可具有锯齿状结构或者是波浪状结构，从而使粒子挡墙40’可局部地接触感测芯片20的顶面201，以避免感测芯片20在组装透光盖板30时受到过大的压力而损坏。然而，前述举例只是其中一可行的实施例而并非用以限定本发明。
[第四实施例]
请参照图至6图7，在本实施例的传感器封装结构M3中，粒子挡墙40的底端面40s与感测芯片20的顶面201彼此分隔一预定距离d，而在粒子挡墙40与顶面201之间定义出一开口。也就是说，粒子挡墙40并未接触到感测芯片20。在一实施例中，粒子挡墙40的底端面40s与感测芯片20的顶面201之间的预定距离d小于5μm，即可阻隔微粒P进入感测区AR。除此之外，粒子挡墙40的底端面40s不接触感测芯片20的顶面201，也可避免在组装透光盖板30时对感测芯片20施加压力。
另外，传感器封装结构M3还进一步包括一微粒包覆层70(70’)。须说明的是，微粒包覆层70(70’)可用以由一初始状态转变至用以固定微粒P的一包覆状态。
请参照图6，其为本发明第四实施例的传感器封装结构的微粒包覆层在一初始状态的剖面示意图。当微粒包覆层70处于初始状态时，微粒包覆层70是设置于透光盖板30的内表面302上，并与粒子挡墙40彼此分离。
另外，微粒包覆层70的材料与粒子挡墙40的材料不同。微粒包覆层70的材料例如是环氧树脂或半固化胶，且具有一相转变温度。在本实施例中，微粒包覆层70的相转变温度会低于粒子挡墙40的熔点。当微粒包覆层70被加热时，会逐渐被融熔为胶体，并且由透光盖板30慢慢滴落至基板10上并包覆并黏着微粒P。
请参照图7，当微粒包覆层70’层处于包覆状态时，微粒包覆层70’覆盖基板10并连接于感测芯片20的侧表面203。另外，基板10的表面(包括芯片容置区100的底表面100s与侧壁面)至微粒包覆层70’顶面201的最大厚度，会小于感测芯片20的厚度(即感测芯片20的顶面201相对于芯片容置区100的底表面100s之间的高度H1)。
也就是说，由于微粒包覆层70处于初始状态时，与粒子挡墙40彼此分离，因此在微粒包覆层70由初始状态转变为包覆状态的过程中，微粒包覆层70的材料并不会通过粒子挡墙40与感测芯片20之间的开口，而流入感测区AR内。
由于微粒包覆层70’处于包覆状态时，部分的微粒P可被微粒包覆层70’固定，当传感器封装结构M3在搬运过程中被晃动或者震动时，微粒P不会进入感测区AR内。如此，可以提高感测芯片20所撷取的影像质量。然而，上述所举的例子只是其中一可行的实施例而并非用以限定本发明。在其他实施例中，微粒包覆层70、70’也可被应用在第一实施例、第二实施例或者第三实施例中的传感器封装结构M1、M2中。
[实施例的有益效果]
本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的传感器封装结构M1，其能通过“粒子挡墙40设置于透光盖板30上，并由透光盖板30朝感测芯片20延伸，以接触或接近感测芯片20”的技术方案，以降低微尘或者微粒P附着在感测芯片20的感测区AR上，而影响所撷取的影像。
更进一步来说，粒子挡墙40在感测芯片20顶面201上的垂直投影会落在感测区AR与接垫区WR之间，且构成粒子挡墙40的材料为弹性材料。当透光盖板30组装到基板10上时，粒子挡墙40可产生形变，以避免对感测芯片20施加过大的压力，而损坏感测芯片20。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求书的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求书的保护范围内。
Claims (10)
1.一种感测器封装结构，其特征在于，所述感测器封装结构包括：
一基板，其具有一芯片容置区；
一感测芯片，其设置于所述芯片容置区内，且电性连接于所述基板，其中，所述感测芯片的一顶面设有一感测区以及一位于所述感测区周围的一接垫区；
一透光盖板，其设置于所述基板上，并封闭所述芯片容置区，且所述透光盖板具有对应于所述感测区的一收光区；以及
一粒子挡墙，其设置于所述透光盖板上并围绕所述收光区，其中，所述粒子挡墙从所述透光盖板朝所述感测芯片延伸，以接触或者接近所述感测芯片；
其中，构成所述粒子挡墙的材料为弹性材料，且所述粒子挡墙在所述顶面的垂直投影是落在所述感测区与所述接垫区之间。
2.根据权利要求1所述的感测器封装结构，其特征在于，所述粒子挡墙的一底端面接触所述感测芯片的所述顶面，并位于所述感测区与所述接垫区之间。
3.根据权利要求1所述的感测器封装结构，其特征在于，所述粒子挡墙的一底端面与所述感测芯片的所述顶面彼此分隔一预定距离，而在所述粒子挡墙与所述顶面之间定义出一开口，且所述预定距离小于5μm。
4.根据权利要求1所述的感测器封装结构，其特征在于，所述的感测器封装结构还进一步包括：一微粒包覆层，位于所述感测芯片周围，其用以由一初始状态转变至用以固定微粒的一包覆状态。
5.根据权利要求4所述的感测器封装结构，其特征在于，当所述微粒包覆层处于所述包覆状态时，所述微粒包覆层覆盖所述基板并连接于所述感测芯片的一侧表面，且所述基板表面至所述微粒包覆层顶面的最大厚度小于所述感测芯片的厚度。
6.根据权利要求4所述的感测器封装结构，其特征在于，当所述微粒包覆层处于所述初始状态时，所述微粒包覆层设置于所述透光盖板的一内表面上，并与所述粒子挡墙彼此分离。
7.根据权利要求4所述的感测器封装结构，其特征在于，所述微粒包覆层的材料为半固化胶，且所述半固化胶的相转变温度低于所述粒子挡墙的熔点。
8.根据权利要求1所述的感测器封装结构，其特征在于，所述感测芯片还进一步包括：多个接垫，其设置于所述接垫区内，且所述粒子挡墙的所述垂直投影位于每一所述接垫与所述感测区之间；所述传感器封装结构还进一步包括：多条导线，其分别连接于所述接垫区内的所述多个接垫与所述基板之间，所述感测芯片通过多条所述导线以电性连接于所述基板，其中，所述粒子挡墙避开多条所述导线所涵盖的区域。
9.根据权利要求1所述的感测器封装结构，其特征在于，所述粒子挡墙的材料为吸光材料或是低穿透率材料。
10.一种感测器封装结构，其特征在于，所述感测器封装结构包括：
一基板；
一感测芯片，其电性连接于所述基板；
一透光盖板，其设置于所述基板上；以及
一粒子挡墙，其围绕于所述感测芯片上方；其中，所述粒子挡墙从所述透光盖板延伸而出，以接触或者接近所述感测芯片。
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