JP5552548B2 - 光学ユニットの傾斜度を低減するイメージセンサ製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、光学ユニットの傾斜度を低減するイメージセンサ製造方法に関し、特に、予熱により工程環境を安定させ、歩留まりを向上するイメージセンサ製造方法に関する。
図１は、従来のイメージセンサ構造の説明図である。図２は、従来のイメージセンサ製造過程において、透光板が傾斜して破裂の状況を生じる説明図である。図３は、従来のイメージセンサの製造過程において、透光板が傾斜して接着剤が溢れる状況を生じる説明図である。
図１に示すように、従来のイメージセンサ１００は、回路基板１０（例えば、Printed Circuit Board, PCB）、イメージセンサダイ２０（Die）、透光板３０及びパッケージ接着剤４０から構成される。イメージセンサダイ２０は、回路基板１０上に設置され、配線方式を介し、金属導線２５によりイメージセンサダイ２０及び回路基板１０上の回路を電気接続させ、透光板３０は、エポキシ樹脂（Epoxy）等の接着剤２６を利用し、イメージセンサダイ２０のセンシング領域（図示せず）上方を被覆し、外周が鋳造成型の方式を利用し、パッケージ接着剤４０を使用し、金属導線２５、イメージセンサダイ２０及び透光板３０の側辺等を被覆する。
しかしながら、図２に示すように、接着剤２６の量又は高さが不均一であれば、鋳造成型工程を行う時、イメージセンサダイ２０のセンシング領域（図示せず）上方に接着する透光板３０の安置が平坦でなくなり（例えば、左右の歪み）、透光板３０のイメージセンサダイ２０又は回路基板１０に対する傾斜度（tilt）が過度に大きくなり、イメージセンサのセンシング品質に影響を及ぼすだけでなく、鋳造成型工程において、鋳型５０の押圧を行う時、透光板３０の破裂を生じ易く、イメージセンサの製造の歩留まりを低下させる。また、図３に示すように、鋳造成型工程を行う時、透光板３０、イメージセンサダイ２０及び接着剤２６から囲われてなる空間内の気体が比較的高い環境温度の加熱を受け、不均一に膨張し易く、膨張が起こす内圧の上昇が透光板３０を押し動かし、透光板３０の傾斜を生じさせるだけでなく、更に、外向きに粘着剤２６を押圧し、接着剤が溢れる状況を形成し、イメージセンサの製造の歩留まりを低下させる。
本発明は、光学ユニットの傾斜度を低減するイメージセンサ製造方法であり、それは、予熱を行い、先にイメージセンサダイ付近の空間の大気圧力を開放し、光学ユニットの被覆の後の密閉空間が後続の工程の加熱の影響を受けて膨張することがなく、又は、光学ユニット被覆後の密閉空間に更にギャップを形成し、密閉空間をギャップにより外部と連通させて内圧を低減し、光学ユニットが平坦でなくなる現象を回避し、歩留まり向上の効果を達成する。
本発明が提供する光学ユニットの傾斜度を低減するイメージセンサの製造方法は、 イメージセンサの半製品であり、載置面及び底面を有し、該載置面上に複数の第１導電接点を設置する回路基板と、該載置面上に結合する第１表面と、センシング領域を有する第２表面と、該センシング領域の外側に設置され、それぞれ金属導線により該第１導電接点と電気接続する複数の第２導電接点と、を有するイメージセンサダイと、を含む半製品を提供するステップと、該半製品を、特定温度を有する環境下に安置する予熱を行うステップと、該予熱を行うステップの後に接着剤を該第２表面上の該センシング領域の周囲に塗布し且つ該センシング領域を覆わないようにする接着剤塗布工程を行うステップと、該接着剤塗布工程を行った後に光学ユニットを該接着剤上に安置し、該接着を硬化させ、該光学ユニットを該第２表面上に接着固定し、該イメージセンシングダイ及び該光学ユニット間に気体室を形成する光学ユニット被覆工程を行うステップと、パッケージ接着剤により該半製品及び該光学ユニットをパッケージングするパッケージ工程を行うステップと、を含む。
本発明の実施により、少なくとも以下の効果を達成することができる。
1．半製品の接着剤塗布工程の製造環境パラメータを安定させ、被覆後の光学ユニットの傾斜度を低減させることができる。
2．被覆後の気体室内の気体が膨張して生じる光学ユニットの傾斜の問題を回避することができる。
3．パッケージ後の接着剤が溢れる問題の発生を減少することができる。
4．被覆後の気体室内の気体圧力及び気体室外の気体圧力を平衡させることができる。
1．半製品の接着剤塗布工程の製造環境パラメータを安定させ、被覆後の光学ユニットの傾斜度を低減させることができる。
2．被覆後の気体室内の気体が膨張して生じる光学ユニットの傾斜の問題を回避することができる。
3．パッケージ後の接着剤が溢れる問題の発生を減少することができる。
4．被覆後の気体室内の気体圧力及び気体室外の気体圧力を平衡させることができる。
当業者が本発明の技術内容を理解し、実施することができ、且つ本明細書が開示する内容、特許請求の範囲及び図面に基づき、当業者が本発明の関連目的及び利点を容易に理解できるようにする為、実施方式において、本発明の特徴及び利点を詳細に説明する。
図４は、本発明の実施例の光学ユニットの傾斜度を下げるイメージセンサの製造方法のフロー図である。図５は、本発明の実施例のイメージセンサの半製品の説明図である。図６は、本発明の実施例の接着剤塗布工程を行った後のイメージセンサの半製品の俯瞰図１である。図７は、本発明の実施例の接着剤塗布工程を行った後のイメージセンサの半製品の俯瞰図２である。図８は、本発明の実施例の接着剤塗布工程を行った後のイメージセンサの半製品の俯瞰図３である。図９は、本発明の実施例の接着剤塗布工程を行った後のイメージセンサの半製品の構造説明図である。図１０は、本発明の実施例の光学ユニットパッケージ工程を行った後のイメージセンサの半製品の説明図である。
図１１は、本発明の実施例の中間層の立体図である。図１２は、本発明の実施例の中間層及び透光板の立体結合図である。図１３は、本発明の実施例の光学ユニットパッケージ工程を行った後、イメージセンサの半製品の説明図２である。図１４は、図１３の俯瞰図である。図１５は、本発明の実施例のパッケージ工程を行った後のイメージセンサの第１実施形態の図である。図１６は、本発明の実施例のパッケージ工程を行った後のイメージセンサの第２実施形態の図である。図１７は、本発明の実施例の大型パッケージ鋳型及びイメージセンサの半製品の結合断面図である。図１８は、図１７の局部拡大図である。
図４に示すように、本実施例は、光学ユニットの傾斜度を低減するイメージセンサの製造方法Ｓ１００であり、それは、以下のステップを含むもので、順次、半製品を提供する（ステップＳ１０）；予熱を行う（ステップＳ２０）；接着剤塗布工程を行う（ステップＳ３０）；光学ユニット被覆工程を行う（ステップＳ４０）；ギャップを密封する(ステップＳ４５)；パッケージ工程を行う（ステップＳ５０）。
図５に示すように、半製品を提供し（ステップＳ１０）、本実施例が提供する半製品２００は、イメージセンサの半製品であり、それは、回路基板１０と、イメージセンサダイ２０と、を含む。
回路基板１０は、載置面１１及び底面１４を有し、載置面１１上に複数の第１導電接点１２を設置し、配線時の電気接続用とし、また、載置面１１上に駆動ＩＣ及び受動部材１３を選択的に設置し、駆動ＩＣ及び受動部材１３を載置面１１上の回路と電気接続する。
イメージセンサダイ２０は、ＣＭＯＳイメージセンサダイ又は電荷結合部材であることができ、イメージセンサダイ２０は、第１表面２１と、第２表面２２と、複数の第２導電接点２４と、を含む。
第１表面２１は、イメージセンサダイ２０の下表面であり、第１表面２１は、接着剤を介し、載置面１１上に結合することができ、イメージセンサダイ２０を回路基板１０に結合させる。第２表面２２は、イメージセンサダイ２０の上表面であり、第２表面２２は、センシング領域２３を有し、光線を受けて、センシングすることに用い、第２導電接点２４は、センシング領域２３の外側に設置され、それぞれ金属導線２５により第１表面２１上の第１導電接点１２と電気接続することができる。従って、イメージセンサダイ２０は、載置面１１上の回路を介して、駆動ＩＣ及び受動部材１３と電気接続することができる。
予熱を行うステップ（ステップＳ２０）は、半製品２００を、特定温度を有する環境下において加熱する。そのうち、特定温度を有する環境は、オーブンであることができ、特定温度は、３５℃〜４５℃の間に介することができる。半製品２００により予熱を行うことにより、第２表面２２及び載置面１１付近の気体温度を後続の接着剤塗布工程（ステップＳ３０）を行う時及び光学ユニットの被覆工程（ステップＳ４０）を行う時の環境と同一の温度範囲にさせ、第２表面２２及び載置面１１付近の領域の空間の大気圧力を開放し、第２帆油面２２及び載置面１１付近の気体が後続の接着剤塗布工程（ステップＳ３０）を行うか、光学ユニットの被覆工程（ステップＳ４０）を行うさいに加温の影響を受け、不均一な膨張を発生し、光学ユニット（図示せず）の傾斜の問題を生じることを回避することができる。これは、光学ユニットの被覆工程（ステップＳ４０）を行った後に形成される密閉空間が加温の影響を受けて膨張し、光学ユニットが平坦でなくなる現象を生じることがなく、接着剤が溢れる状況の発生を回避する。
図６に示すように、接着剤塗布工程を行うステップ（ステップＳ３０）は、予熱で固なった（ステップＳ２０）後に接着剤２６を第２表面２２上のセンシング領域２３の周囲に塗布し、塗布時、接着剤２６は、センシング領域２３を覆わず、パッケージ後のセンシング領域２３を接着剤２６及び光学ユニット（図示せず）から構成される空間中に収容されることができるようにし、センシング領域２３が外部の侵襲を受けることを回避する。ステップＳ３０において、環境温度は、依然としてステップＳ２０中と同一の特定温度、例えば、３５℃〜４５℃の間を維持し、接着剤２６は、閉鎖式ループパターンを呈してセンシング領域２３及び第２導電接点２４の間の領域に塗布されることができ、接着剤２６に光学ユニット（図示せず）を第２表面２２上に密閉することができる。
ステップＳ２０を行うことにより密閉空間で加温の影響を受けて密閉空間内の圧力が上昇することを回避できるだけでなく、更に、ギャップを形成することにより、密閉空間をギャップにより外部と連通させ、内圧を低減することができる。図７に示すように、接着剤塗布工程（ステップＳ３０）において、接着剤２６は、センシング領域２３及び第２導電接点２４の間の領域を覆うこともでき、接着剤２６にセンシング領域２３を覆わせないようにする。また、接着剤２６は、Ｃ字形パターンを呈することもできるので、接着剤２６がＣ字形パターンの開口部位にギャップ２８を有し、接着剤２６と、光学ユニット（図示せず）と、イメージセンサダイ２０と、から構成される空間中の空気をギャップ２８外の空気と流通させ、ギャップ２８内外の圧力を平衡させることができる。
図７に示すように、接着剤塗布工程（ステップＳ３０）において、接着剤２６は、センシング領域２３及び第２導電接点２４の間の領域を更に覆うことができ、２つのＬ字形パターンを呈することができ、且つ該Ｌ字形パターンは、相対設置され、対角上に２つのギャップ２８を有する口字形パターンを形成する。２つのギャップ２８は、口字形パターンの相対する２つの直角箇所に配置され、接着剤２６と、光学ユニット（図示せず）と、イメージセンサダイ２０と、から構成される空間中の空気をギャップ２８によりギャップ２８外の空気と流通させ、ギャップ２８内外の圧力を平衡させる。従って、光学ユニット被覆工程（ステップＳ４０）を行った後、密閉空間の内圧が上昇して光学ユニットが平坦でなくなる現象又は接着剤が溢れる状況が生じることを回避することができる。
また、図８に示すように、接着剤２６は、更に複数の球状の支持部材２７(図９参照)（ball spacer）を添加することができ、球状の支持部材２７は、光学ユニット（例えば、透光板３０）及びイメージセンサダイ２０に最適な間隔を保持させることができ、光学ユニットの傾斜度を合理的な範囲内に制御する。
図９、図１０に示すように、光学ユニット被覆工程を行い（ステップＳ４０）、光学ユニットは、透光板３０であることができ、それは、ガラスから形成される。接着剤塗布工程（ステップＳ３０）を行った後、光学ユニット（例えば、透光板３０）を接着剤２６上に安置し、接着剤２６を硬化させ、光学ユニットを第２表面２２(図５)上に接着固定し、イメージセンサダイ２０及び光学ユニットの間に気体室３１を形成させる。そのうち、光学ユニット被覆工程（ステップＳ４０）を行う時、環境温度が予熱工程において、同一の特定温度、例えば、３５℃〜４５℃の間に維持することもできる。
接着剤２６は、光硬化接着剤であることができ、特に、紫外（UltraViolet, UV）光硬化接着剤であることができ、且つ光学ユニット被覆工程（ステップＳ４０）において、ＵＶ光をＵＶ光硬化接着剤に照射することでそれを硬化させる。
図９〜図１２に示すように、接着剤２６は、球状の支持部材２７を添加しない状況において、透光板３０及びイメージセンサダイ２０に最適な間隔を保持させるため、透光板３０の傾斜度を合理的な範囲内に制御する。光学ユニットは、中間層３２及び透光板３０を含み、固定高度の中間層３２を利用し、透光板３０及びイメージセンサダイ２０の間の間隔を制御する。
中間層３２は、口字形構造であるので、光学ユニット被覆工程において、中間層３２を接着剤２６上に対応させるとともに接着する時、センシング領域２３を覆わないようにすることができる。また、中間層３２の上表面３５の内側に枠形凹縁３３を形成し、透光板３０を枠形凹縁３３上に接着させることができる。中間層３２の材料は、ガラス、セラミック、液晶ポリマー、成形化合物、シロキサンポリマー、感光性ドライフィルム又はソルダーマスクであることができる。
図１３及び図１４を同時に参照し、前記工程を経て、気体室３１の圧力をできるかぎり外部の圧力と同一にし、光学ユニットに平坦でなくなる現象が発生することを回避しているが、光学ユニット被覆工程（ステップＳ４０）において、中間層３２の内側に更に凹陥部３４を有し、透光板３０及び中間層３２を結合させる時、例えば、透光板３０が枠形凹縁３３上に接着される時、完全に気密結合できず、透光板３０の外側にギャップ２８’を形成し、ギャップ２８’が気体室３１及び外部の空気を連通し、更に、気体室３１内の圧力が外部の圧力より大きいことにより光学ユニットの接着安定度に影響を及ぼすことを回避することができる。
図４に示すように、光学ユニットの傾斜度を低減するイメージセンサ製造方法Ｓ１００は、ギャップを密封するステップＳ４５を更に含み、光学ユニット被覆工程（ステップＳ４０）を行った後に接着剤を密封し、ギャップ２８/２８’を密封し、センシング領域２３が外部の侵襲を受けることを回避する。
パッケージ工程を行うステップ（ステップＳ５０）は、鋳造成型（molding）パッケージ工程又はディスペンシング(dispensing)技術を介し、パッケージ接着剤４０により半製品及び光学ユニットをパッケージする。
図１５に示すように、パッケージ接着剤４０により、半製品、接着剤２６及び光学ユニット（例えば、透光板３０）の側辺を被覆することができる。更に詳細に述べれば、パッケージ接着剤４０により光学ユニット側辺、光学ユニット下方、回路基板１０側辺及び回路基板１０上方及び接着剤２６を塗布した閉鎖式ループパターン、Ｃ字形パターン又は双Ｌ字形パターン領域外周の間の空間を密閉することができる。これにより、パッケージ接着剤４０により回路基板１０の側辺を被覆し、回路基板１０の側辺が衝撃を受けて損傷することを回避することができる。
図１６に示すように、パッケージ接着剤４０は、回路基板１０上に設置し、イメージセンサダイ２０、接着剤２６及び光学ユニット（例えば、透光板３０）の側辺を覆うこともできる。更に、詳細に言えば、パッケージ接着剤４０により、光学ユニット側辺及び光学ユニット下方、回路基板１０上方、但し、回路基板１０側辺を含まず、及び接着剤２６の閉鎖式ループパターン、Ｃ字形パターン又は双Ｌ字形パターン領域外周の間の空間を密閉する。
図１７及び図１８に示すように、本実施例は、光学ユニット被覆工程（ステップＳ４０）を完成した半製品２００を大型パッケージ鋳型６００の底台６２上配列し、大型パッケージ鋳型６００の上蓋６１及び底台６２を結合し、その後、パッケージ工程（ステップＳ５０）を行い、大量の生産を行うことができる。
なお、本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない均等の範囲内で各種の変動や潤色を加えることができることは勿論である。
１００ イメージセンサ
１０ 回路基板
１１ 載置面
１２ 第１導電接点
１３ 駆動ＩＣ及び受動部材
１４ 底面
２００ 半製品
２０ イメージセンサダイ
２１ 第１表面
２２ 第２表面
２３ センシング領域
２４ 第２導電接点
２５ 金属導線
２６ 接着剤
２７ 球状支持部材
２８ ギャップ
２８’ ギャップ
３０ 透光板
３１ 気体室
３２ 中間層
３３ 枠形凹縁
３４ 凹陥部
３５ 上表面
４０ パッケージ接着剤
５０ 鋳型
６００ 大型パッケージ鋳型
６１ 上蓋
６２ 底台
１０ 回路基板
１１ 載置面
１２ 第１導電接点
１３ 駆動ＩＣ及び受動部材
１４ 底面
２００ 半製品
２０ イメージセンサダイ
２１ 第１表面
２２ 第２表面
２３ センシング領域
２４ 第２導電接点
２５ 金属導線
２６ 接着剤
２７ 球状支持部材
２８ ギャップ
２８’ ギャップ
３０ 透光板
３１ 気体室
３２ 中間層
３３ 枠形凹縁
３４ 凹陥部
３５ 上表面
４０ パッケージ接着剤
５０ 鋳型
６００ 大型パッケージ鋳型
６１ 上蓋
６２ 底台
Claims (12)
- イメージセンサの半製品であり、
載置面及び底面を有し、該載置面上に複数の第１導電接点を設置する回路基板と、
該載置面上に結合する第１表面と、センシング領域を有する第２表面と、該センシング領域の外側に設置され、それぞれ金属導線により該第１導電接点と電気接続する複数の第２導電接点と、を有するイメージセンサダイと、
を含む半製品を提供するステップと、
該半製品を、特定温度を有する環境下に安置する予熱を行うステップと、
該予熱を行うステップの後に、前記特定温度で接着剤を該第２表面上の該センシング領域及び該第２導電接点の間の領域を覆い、且つ該接着剤は、Ｃ字形パターンを呈し、該Ｃ字形パターンがギャップを有する接着剤塗布工程を行うステップと、
該接着剤塗布工程を行った後に、前記特定温度で光学ユニットを該接着剤上に安置し、該接着剤を硬化させ、該光学ユニットを該第２表面上に接着固定し、該イメージセンシングダイ及び該光学ユニット間に気体室を形成する光学ユニット被覆工程を行うステップと、
該光学ユニット被覆工程を行った後に該ギャップを密封接着剤で密封するギャップを密封するステップと、
パッケージ接着剤により該半製品及び該光学ユニットをパッケージングするパッケージ工程を行うステップと、
を含む光学ユニットの傾斜度を低減するイメージセンサの製造方法。 - イメージセンサの半製品であり、
載置面及び底面を有し、該載置面上に複数の第１導電接点を設置する回路基板と、
該載置面上に結合する第１表面と、センシング領域を有する第２表面と、該センシング領域の外側に設置され、それぞれ金属導線により該第１導電接点と電気接続する複数の第２導電接点と、を有するイメージセンサダイと、
を含む半製品を提供するステップと、
該半製品を、特定温度を有する環境下に安置する予熱を行うステップと、
該予熱を行うステップの後に、前記特定温度で接着剤を該第２表面上の該センシング領域及び該第２導電接点の間の領域を覆い、且つ該接着剤は、２つのＬ字形パターンを呈し、且つ該Ｌ字形パターンは、相対設置され、対角上に２つのギャップを有する口字形パターンを形成する接着剤塗布工程を行うステップと、
該接着剤塗布工程を行った後に、前記特定温度で光学ユニットを該接着剤上に安置し、該接着剤を硬化させ、該光学ユニットを該第２表面上に接着固定し、該イメージセンシングダイ及び該光学ユニット間に気体室を形成する光学ユニット被覆工程を行うステップと、
該光学ユニット被覆工程を行った後に該ギャップを密封接着剤で密封するギャップを密封するステップと、
パッケージ接着剤により該半製品及び該光学ユニットをパッケージングするパッケージ工程を行うステップと、
を含む光学ユニットの傾斜度を低減するイメージセンサの製造方法。 - イメージセンサの半製品であり、
載置面及び底面を有し、該載置面上に複数の第１導電接点を設置する回路基板と、
該載置面上に結合する第１表面と、センシング領域を有する第２表面と、該センシング領域の外側に設置され、それぞれ金属導線により該第１導電接点と電気接続する複数の第２導電接点と、を有するイメージセンサダイと、
を含む半製品を提供するステップと、
該半製品を、特定温度を有する環境下に安置する予熱を行うステップと、
該予熱を行うステップの後に、前記特定温度で接着剤を該第２表面上の該センシング領域及び該第２導電接点の間の領域を覆い、且つ該接着剤は、閉鎖式ループパターンを呈するものである接着剤塗布工程を行うステップと、
該接着剤塗布工程を行った後に、前記特定温度で光学ユニットを該接着剤上に安置し、該接着剤を硬化させ、該光学ユニットを該第２表面上に接着固定し、該イメージセンシングダイ及び該光学ユニット間に気体室を形成し、前記光学ユニットは、該接着剤上に対応させるとともに接着し、口字形構造であり且つ凹陥部を有し、上表面の内側に枠形凹縁を形成する中間層と、該枠形凹縁上に接着し、該中間層とを結合させる時、外側にギャップを形成する透光板と、を含む光学ユニット被覆工程を行うステップと、
該光学ユニット被覆工程を行った後に該ギャップを密封接着剤で密封するギャップを密封するステップと、
パッケージ接着剤により該半製品及び該光学ユニットをパッケージングするパッケージ工程を行うステップと、
を含む光学ユニットの傾斜度を低減するイメージセンサの製造方法。 - 前記イメージセンサダイは、ＣＭＯＳセンサダイ又は電荷結合部材である請求項１から３のいずれかに記載の光学ユニットの傾斜度を低減するイメージセンサの製造方法。
- 前記特定温度は、３５℃〜４５℃の間に介する請求項１から３のいずれかに記載の光学ユニットの傾斜度を低減するイメージセンサの製造方法。
- 前記接着剤は、複数の球状の支持部材を更に添加する請求項１から３のいずれかに記載の光学ユニットの傾斜度を低減するイメージセンサの製造方法。
- 前記光学ユニットは、透光板であり、ガラスから形成される請求項１又は２に記載の光学ユニットの傾斜度を低減するイメージセンサの製造方法。
- 前記接着剤は、光硬化接着剤である請求項１から３のいずれかに記載の光学ユニットの傾斜度を低減するイメージセンサの製造方法。
- 前記光硬化接着剤は、紫外光硬化接着剤であり、且つ該光学ユニット被覆工程において、ＵＶ光を該紫外光硬化接着剤に照射することで、それを硬化させる請求項８に記載の光学ユニットの傾斜度を低減するイメージセンサの製造方法。
- 前記パッケージ工程において、該パッケージ接着剤は、該半製品、該接着剤及び該光学ユニットの側辺を覆う請求項１から３のいずれかに記載の光学ユニットの傾斜度を低減するイメージセンサの製造方法。
- 前記パッケージ工程において、該パッケージ接着剤は、該回路基板上に設置され、該イメージセンサダイ、該接着剤及び該光学ユニットの側辺を覆う請求項１から３のいずれかに記載の光学ユニットの傾斜度を低減するイメージセンサの製造方法。
- 前記中間層の材料は、ガラス、セラミック、液晶ポリマー、成形化合物、シロキサンポリマー、感光性ドライフィルム又はソルダーマスクである請求項３に記載の光学ユニットの傾斜度を低減するイメージセンサの製造方法。
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