TW201316496A - 固態影像拾取裝置 - Google Patents

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Abstract

一種固態影像拾取裝置包括基板和固態影像拾取器件。基板包括開口部。固態影像拾取器件被安裝在開口部的周圍上的基板的下表面上作為倒裝晶片，並接收和光電性轉換被由在基板的上表面上設置的透鏡取入和從開口部進入的光。基板的開口部的周圍比基板的其它部薄。

Description

固態影像拾取裝置
本揭露關於一種固態影像拾取裝置，更特別地，關於能夠抑制光斑和重影之產生的一種固態影像拾取裝置。
近年來，在影像感測器的固態影像拾取裝置中，藉由如在其它的半導體晶片中之先進製程的引入，晶片縮小易於進步。因此，當設計固態影像拾取裝置時，其中影像感測器和基板是藉由引線接合連接，例如，在影像感測器中提供於透鏡的有效直徑內的接合焊墊正被考慮。
然而，在這樣的情況下，有一擔心，即已從透鏡進入的光可以藉由連接到接合焊墊的導線的表面所反射(金線)，並且進入在影像感測器上的光接收表面，從而產生光斑和重影。
作為對策，包括用於屏蔽出自從透鏡的光進入設置於影像感測器上的接合焊墊的周圍之光的光屏蔽構件的固態影像拾取裝置正被提出(參見，例如，日本專利申請案公開號2006-222249)。
有了這種結構，已從透鏡進入的光被藉由連接到接合焊墊的金線表面反射，藉此藉由這樣進入影像感測器上的光接收表面的反射光所產生光斑和重影可以被抑制。
順便提及，在最近幾年，一種固態影像拾取裝置具有倒裝晶片結構以使其更薄是已知的。
圖1是顯示相關技術中具有倒裝晶片結構的固態影像拾取裝置的結構的圖。
在圖1所示的固態影像拾取裝置中，CMOS影像感測器10(以下，簡稱為影像感測器10)經由凸塊12電性連接包括開口部的基板11。由凸塊12介於影像感測器10和基板11之間的連接部是由環氧樹脂或類似的所形成之底膠填充(UF)13密封。此外，用於保護在影像感測器10的光接收表面10a的上部之密封構件14係由UV-可固化的接合構件接合到基板11的開口部。應當注意，接合構件可以是熱固性的類型。密封構件14由傳送光的透明材料形成，並且從圖中的粗體箭頭所指示的透鏡(圖中未顯示)的入射光經由密封構件14進入影像感測器10的光接收表面10a。
在圖1所顯示具有倒裝晶片結構的固態影像拾取裝置中，光接收表面10a和基板11的開口部的邊緣表面是相對接近彼此。因此，有一擔心，即從已經由密封構件14進入的入射光藉由基板11的開口部的邊緣表面所反射的光可進入的光接收表面10a，從而誘導光斑和重影的產生。
藉由定位光接收表面10a和基板11的開口部的邊緣表面，藉此反射光不進入光接收表面10a，然而，影像感測器10的晶片尺寸變大。
本揭露已鑑於和上面所描述的情況作出，並且針對在抑制光斑和重影的產生。
根據本揭露的實施方式，提供有一種固態影像拾取裝置，包括：包括開口部的基板；和固態影像拾取器件，其安裝在開口部的周圍上的基板的下表面上作為倒裝晶片，並接收和光電性轉換被由在基板的上表面上設置的透鏡取入和從開口部進入的光，基板的開口部的周圍比基板的其它部薄。
基板的開口部的周圍可具有單層結構，以及基板的其它部可具有多層結構。
基板的開口部可具有密封構件，由樹脂所固定至其上，密封構件被設置用於保護固態影像拾取器件的光接收表面，以及樹脂係與黑色碳填充劑和顏料之一者混合。
固態影像拾取裝置可更包括光屏蔽構件，其設置在透鏡側上的密封構件的表面和固態影像拾取器件側上的表面之一者，並屏蔽從透鏡進入固態影像拾取器件之部分的光，以及相對於透鏡的光軸方向的光屏蔽構件的邊緣表面的角度係可大於進入光屏蔽構件的邊緣部的光的入射角。
相對於透鏡的光軸方向的光屏蔽構件的邊緣表面的角度係可大於進入光屏蔽構件的邊緣部的光的最大入射角。
開口部的邊緣表面不需要與光屏蔽構件的邊緣表面的虛擬延伸表面交錯。
在本揭露的實施方式中，在包括包括開口部的基板和固態影像拾取器件之固態影像拾取裝置中，其安裝在開口 部的周圍上的基板的下表面上作為倒裝晶片，並接收和光電性轉換被由在基板的上表面上設置的透鏡取入和從開口部進入的光，基板的開口部的周圍比基板的其它部薄。
依據本揭露的實施方式中，光斑和重影的產生可以被抑制。
鑒於最佳模式實施方式以下的詳細描述，本揭露之這些和其它的目的，特徵和優點將變得更加顯而易見，如在附圖中所示。
在下文中，本揭露的實施方式將參照附圖描述。
〔固態影像拾取裝置的結構實施例〕
圖2是顯示固態影像拾取裝置的結構實施例的圖，其中本揭露應用於此。
在圖2所示的固態影像拾取裝置的係由互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor；CMOS)，影像感測器30，基板31，凸塊32，底膠填充(underfill；UF)33，密封構件34，和強化樹脂35所構成。
CMOS影像感測器30(以下，簡稱為影像感測器30)包括光接收表面30a，於其上包括光電性轉換器件的單位像素(以下也簡稱為像素)被2維佈置在矩陣中並偵測對應於已進入在像素單元中的光接收表面30a的光量的 電荷量作為物理的量。
基板31係構建為，例如，剛性可撓式基板，並包括開口部。在開口部的周圍的下表面上，CMOS影像感測器30被安裝作為倒裝晶片，並且基板31經由凸塊32被電性連接到CMOS影像感測器30。透鏡(圖中未顯示)被設置在基板31的上表面上，並且由透鏡取入的光從基板31的開口部進入影像感測器30的光接收表面30a。
在基板31中，開口部的周圍的厚度小於基板31的其它部分的厚度。具體而言，基板31的開口部的周圍的橫截面的表面具有L形狀，如示於圖3，以及基板31的開口部的周圍部P具有單層(剛性層)結構，同時基板31的其它部分具有多層(剛性層和撓性層)結構。在如圖3所示的基板31中，連接到凸塊32的焊墊(電極)和引線被形成在包括開口部的周圍部P的層上。
底膠填充33係由環氧樹脂或類似的所形成，並由凸塊32密封影像感測器30和基板31之間的連接部。
密封構件34由傳送光的透明材料所形成，如玻璃和樹脂膜，並作為用於保護影像感測器30的光接收表面30a的上部之密封構件。紅外線截止濾波器(Infrared Ray Cut Filter；IRCF)作為包括紅外吸收材料的光學濾波器可附接到密封構件34的上表面或下表面。此外，密封構件34本身可以是由玻璃，樹脂膜，或類似的形成之紅外線截止濾波器，並具有如作為密封構件的功能和吸收紅外線的功能。密封構件34被固定到基板31的開口部的單層基板的 由與黑色碳填充劑，顏料，或類似物混合的紫外線(UV)可固化強化樹脂35。應當注意，強化樹脂35可以是熱固性樹脂。
有了上面所描述的結構，由於在基板31的開口部的周圍面被形成為薄，在基板31的開口部的邊緣表面的入射光的反射可以被減小，並且由於從基板31的開口部的邊緣表面的反射光之光斑和重影的產生可以被抑制。
此外，當從由粗體箭頭表示的透鏡(圖中未顯示)的部分入射光被由如圖3所示的強化樹脂35反射時，由於基板31的開口部分的周圍面的橫截面，強化樹脂35的形狀，和黑色的碳填充劑，顏料，或類似與強化樹脂35混合的物，進入光接收表面30a的反射光被減少。
因此，光接收表面30a可以被設置接近基板31的開口部的邊緣表面，並且因為基板31的開口部的面積可以被減小，影像感測器30的晶片尺寸亦可以被減小。結果，每一晶片的成本可以削減。
此外，因為光接收表面30a在影像感測器30中可以被設置接近基板31的開口部的邊緣表面，影像感測器30的外圍電路的尺度可以被做得很小，並且半導體晶片的製程產生可以進步。結果，符合低功耗和操作速度的增加的影像感測器係可以提供。
此外，由於影像感測器30的晶片尺寸可以減小，在影像感測器30中配備的相機模組的尺寸也可以被減小，因此，本揭露是適用於配備相機的手機和類似尤其需要小 型化的機型。
〔固態影像拾取裝置的其他結構的實施例〕
圖4是顯示具有倒裝晶片結構的固態影像拾取裝置的另一個結構實施例的圖，其中本揭露應用於此。應當注意，在示於圖4中的固態影像拾取裝置中，對應於那些於圖2所示的固態影像拾取裝置的部分是由相同的符號表示。
如圖4所示，光屏蔽構件41是由具有預定厚度的黑色膜構成，並包括用於傳送入射光的開口部，其從透鏡(未顯示)進入影像感測器30的光接收表面30a。光屏蔽構件41被設置在透鏡和影像感測器30之間的光路，並附接到密封構件34的透鏡側的表面。
大部分來自透鏡的入射光從光屏蔽構件41的開口部進入影像感測器30的光接收表面30a，但是，出自從透鏡的入射光並進入強化樹脂35和基板31的開口部的邊緣表面的入射光係由的光屏蔽構件41屏蔽。
另外，藉由形成光屏蔽構件41的邊緣表面和透鏡的光軸方向之間的角度，藉此出自進入影像感測器30的光接收表面30a的入射光並具有最大入射角度之入射光傳送如圖4所示的光屏蔽構件41的開口部的邊緣部，入射光不藉由如圖4所示的光屏蔽構件41的開口部的邊緣部反射。換句話說，光屏蔽構件41的邊緣表面和透鏡的光軸之間所形成的角度(以下，稱為邊緣表面角度)是大於進 入光屏蔽構件41的開口部的邊緣部的入射光的入射角。應當注意，光屏蔽構件41的開口部的邊緣表面的邊緣表面角度可以藉由模製形成膜作為光屏蔽構件41。
此外，光屏蔽構件41的寬度(在圖中的橫向方向上的長度)被設置，藉此基板31的開口部的邊緣表面不與光屏蔽構件41的開口部的邊緣表面的虛擬延伸表面交錯。換句話說，已透過光屏蔽構件41的開口部的邊緣部所傳送的入射光不會由基板31的開口部的邊緣表面反射。
有了上面所描述的結構，入射光不藉由強化樹脂35和基板31的開口部的邊緣表面反射，並且入射光也不藉由光屏蔽構件41的開口部的邊緣表面反射。因此，由於從強化樹脂35，基板31的開口部的邊緣表面，和光屏蔽構件41的開口部的邊緣表面的反射光，光斑和重影的產生可以被抑制。
另外，由於進入光接收表面30a的反射光量可以額外地減少，光接收表面30a和基板31的開口部的邊緣表面可以彼此接近地定位，並且因此基板31的開口部的面積可以額外地減少。因此，該影像感測器30的晶片尺寸可以額外地減少。
雖然在上面的描述中，光屏蔽構件41被附接到密封構件34的透鏡側表面，但是光屏蔽構件41可以在透鏡側表面的另一側上附接到密封構件34的表面(影像感測器30側上的表面)。
〔固態影像拾取裝置的另一個結構實施例〕
圖5是顯示具有倒裝晶片結構的固態影像拾取裝置的另一個結構實施例的圖，其中本揭露應用於此。應當注意，在示於圖5中的固態影像拾取裝置中，對應於那些於圖4所示的固態影像拾取裝置的部分是由相同的符號表示。
具體而言，在於圖5所示的固態影像拾取裝置中，光屏蔽構件51是附接到密封構件34的影像感測器30側的表面。
應當注意，光屏蔽構件由在於圖4所示的固態影像拾取裝置中之黑色膜所形成，光屏蔽構件51可以藉由印刷在於圖5所示的固態影像拾取裝置中之密封構件34上的印刷材料來形成。印刷材料的實施例包括著色為黑色的碳填充劑，顏料等的環氧樹脂，丙烯酸樹脂，和環氧丙烯酸類樹脂，並且印刷材料包括紫外線固化型屬性或熱固性屬性。替代地，印刷材料可以是包括常溫固化屬性的樹脂。網板印刷方法或噴墨印刷法被使用作為用於這樣的印刷材料的印刷方法。
應當注意，當光屏蔽構件51是流體型的印刷材料時，光屏蔽構件51的邊緣表面角度是獲得作為根據密封構件34的潤濕性所決定的印刷材料的接觸角。應當注意，邊緣表面角度可以根據印刷了複數次的印刷材料的重疊度獲得。
替代地，光屏蔽構件51可以藉由汽相沉積來沉積密封構件34上的薄膜以形成。在這種情況下，光屏蔽構件51藉由在圖案化相對於沉積的薄膜的開口部中進行側蝕刻來形成。
有了上面所描述的結構，入射光不藉由強化樹脂35和基板31的開口部的邊緣表面反射，並且入射光也不藉由光屏蔽構件51的開口部的邊緣表面反射。因此，由於從強化樹脂35，基板31的開口部的邊緣表面，和光屏蔽構件51的開口部的邊緣表面的反射光，光斑和重影的產生可以被抑制。
另外，由於進入光接收表面30a的反射光量可以額外地減少，光接收表面30a和基板31的開口部的邊緣表面可以彼此接近地定位，並且因此基板31的開口部的面積可以額外地減少。因此，該影像感測器30的晶片尺寸可以額外地減少。
〔光屏蔽構件的位置和光接收表面的端部和基板的開口部的邊緣表面之間的距離〕
在這裡，參照圖6，相對於影像感測器的光屏蔽構件的位置光接收表面的端部和基板的開口部的邊緣表面之間的距離將被描述。應當注意，下面的描述中，將給出相對於影像感測器的光屏蔽構件的位置以及光接收表面的端部和基板的開口部的邊緣表面之間的距離，在其中光屏蔽構件被附接到於如圖1所示的固態影像拾取裝置中的密封構 件14的影像感測器10側表面的情況下。
光屏蔽構件61相對於影像感測器10的位置包含預定的變異，但是變異被抑制在特定範圍內。圖6中所示的曲線是指示的光屏蔽構件61的邊緣部(邊緣表面)的位置的變異的分佈曲線。具體而言，圖6的分佈曲線的峰值位置表示光屏蔽構件61的邊緣表面的設計的位置，並且光屏蔽構件61的邊緣表面的實際位置包含從所設計的位置的最大誤差σ。
當從透鏡的主光線在特定入射角(Chief Ray Angle：CRA)進入影像感測器10的光接收表面10a，對應主光線的上部光線和下部光線亦在各自的入射角進入。
如圖6所示，對應於主光線並進入光接收表面10a的端部的上部光線未被光屏蔽構件61阻擋，並且主光線和對應主光線的上部光線和下部光線進入光接收表面10a而無遺漏。
另外，在圖6中，即使當被基板11的開口部的邊緣表面反射時，已通過而未被光屏蔽構件61阻擋的下部光線不進入光接收表面10a的端部。
換言之，相對於影像感測器10的光屏蔽構件61的位置是一位置，其中主光線和對應的主光線的上部和下部的光線進入光接收表面10a，而在光屏蔽構件61的開口部的邊緣部無遺漏，並且下部光線的反射光不進入光接收表面10a。
在這裡，當光屏蔽構件61的開口部的邊緣部和光接 收表面10a的邊緣部之間的距離是由D表示以及光屏蔽構件61的開口部的邊緣部和下部光線的反射光的進入的影像感測器10的位置之間的距離是由D'表示時，只要下面的表達式(1)被滿足，下部光線的反射光不進入光接收表面10a。
D>D'………(1)
在這裡，當在密封構件14和影像感測器10的表面之間的距離(間隙長度)是由G表示，下部光線的入射角是由θ L表示，和密封構件14和下部光線在基板11的開口部的邊緣表面的反射位置之間的距離是由X表示時，D'是由下面的表達式(2)表示。
D'=(G-X)tan θ L………(2)
此外，當在光屏蔽構件61的邊緣表面從所設計的位置朝向開口部的中心偏離對應於最大誤差σ的量的位置和垂直光接收表面10a的端部的位置之間的距離是由L表示時，下面的表達式(3)成立。
L+D=2 σ+Xtan θ L………(3)
因此，距離X可以由下面的表達式(4)表示。
X=(L+D-2 σ)/tan θ L………(4)
藉由表達式(4)表示的距離X代入表達式(2)，表達式(1)可以由以下表達式(5)表示。
D>(Gtan θ L-L+2 σ)/2………(5)
這裡，當上部光線的入射角由θ U表示時，L=Gtan θ U被建立。因此，以上表達式(5)可以由下面的表達式(6)表示。
D>{G(tan θ L-tan θ U)+2 σ}/2………(6)
換言之，藉由設計固態影像拾取裝置，藉此它滿足以上表達式(6)，即使當被基板11的開口部的邊緣表面反射時，已通過而未被光屏蔽構件61阻擋的下部光線不進入光接收表面10a的端部，從而由於從基板11的開口部的邊緣表面的反射光之光斑和重影的產生可以被抑制。
另外，依據表達式(6)，當間隙長度G變得更小時，光屏蔽構件61的開口部的邊緣部和光接收表面10a的端部之間的距離D可以被做得更小。換句話說，藉由減薄基板11，光屏蔽構件61的開口部的邊緣部和光接收表面10a的端部之間的距離D可以被做小，並且最終基板 11的開口部的面積可以額外地減少。
應當注意，本揭露不限於上述實施方式，並且在不脫離本揭露的主旨的情況下，可以進行不同的修改。
本揭露也可以採取以下結構。
(1)一種固態影像拾取裝置，包含：基板，包括開口部；以及固態影像拾取器件，其被安裝在開口部的周圍上的基板的下表面上作為倒裝晶片，並接收和光電性轉換被由在基板的上表面上設置的透鏡取入和從開口部進入的光，基板的開口部的周圍比基板的其它部薄。
(2)如(1)所述之固態影像拾取裝置，其中基板的開口部的周圍具有單層結構，以及基板的其它部具有多層結構。
(3)如(1)或(2)所述之固態影像拾取裝置，其中基板的開口部具有具有一密封構件，由一樹脂所固定至其上，密封構件被設置用於保護固態影像拾取器件的光接收表面，以及其中樹脂係與黑色碳填充劑和顏料之一者混合。
(4)如(3)所述之固態影像拾取裝置，更包含光屏蔽構件，其設置在透鏡側上的密封構件的表面和固態影像拾取器件側上的表面之一者，並屏蔽從透鏡進入固態影像拾取器件之部分的光，其中相對於透鏡的光軸方向的光屏蔽構件的邊緣表面的角度係大於進入光屏蔽構件的邊緣部的光的入射角。
(5)如(4)所述之固態影像拾取裝置，其中相對於透鏡的光軸方向的光屏蔽構件的邊緣表面的角度係大於進入光屏蔽構件的邊緣部的光的最大入射角。
(6)如(4)或(5)所述之固態影像拾取裝置，其中開口部的邊緣表面未與光屏蔽構件的邊緣表面的虛擬延伸表面交錯。
本揭露包含在2011年7月27日於日本專利局中所申請的日本優先權專利申請案JP2011-163935中所揭露的有關標的，其全部內容藉由參考結合於此。
習知技藝者應當理解，各種修改，組合，子組合和變化可取決於設計條件和其他因素發生，只要它們是在所附申請專利範圍或其等效物的範圍內。
10‧‧‧影像感測器
10a‧‧‧光接收表面
11‧‧‧基板
12‧‧‧凸塊
13‧‧‧底膠填充
14‧‧‧密封構件
30‧‧‧影像感測器
30a‧‧‧光接收表面
31‧‧‧基板
32‧‧‧凸塊
33‧‧‧底膠填充
34‧‧‧密封構件
35‧‧‧強化樹脂
41‧‧‧光屏蔽構件
51‧‧‧光屏蔽構件
61‧‧‧光屏蔽構件
σ‧‧‧誤差
D‧‧‧距離
D'‧‧‧距離
G‧‧‧距離
X‧‧‧距離
L‧‧‧距離
θ L‧‧‧入射角
θ U‧‧‧入射角
圖1是顯示具有倒裝晶片結構的相關技術的固態影像拾取裝置的結構實施例的圖；圖2是顯示具有倒裝晶片結構的固態影像拾取裝置的結構實施例的圖，其中本揭露應用於此；圖3是用於說明在固態影像拾取裝置中的基板的開口部的反射的圖，其中本揭露應用於此；圖4是顯示固態影像拾取裝置的另一個結構實施例的圖，其中本揭露應用於此；圖5是顯示固態影像拾取裝置的另一個結構實施例的 圖，其中本揭露應用於此；以及圖6是用於說明的光屏蔽構件的位置和光接收表面的端部和基板的開口部的邊緣表面之間的距離的圖。
30‧‧‧影像感測器
30a‧‧‧光接收表面
31‧‧‧基板
32‧‧‧凸塊
33‧‧‧底膠填充
34‧‧‧密封構件
35‧‧‧強化樹脂

Claims (6)

  1. 一種固態影像拾取裝置，包含：一基板，包括一開口部；以及一固態影像拾取器件，其被安裝在該開口部的一周圍上的該基板的一下表面上作為一倒裝晶片，並接收和光電性轉換被由在該基板的一上表面上設置的一透鏡取入和從該開口部進入的光，該基板的該開口部的該周圍比該基板的其它部薄。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之固態影像拾取裝置，其中該基板的該開口部的該周圍具有一單層結構，以及該基板的其它部具有一多層結構。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之固態影像拾取裝置，其中該基板的該開口部具有一密封構件，由一樹脂所固定至其上，該密封構件被設置用於保護該固態影像拾取器件的一光接收表面，以及其中該樹脂係與一黑色碳填充劑和一顏料之一者混合。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之固態影像拾取裝置，更包含一光屏蔽構件，其設置在該透鏡側上的該密封構件的一表面和該固態影像拾取器件側上的一表面之一者，並屏蔽從該透鏡進入該固態影像拾取器件之一部分的光， 其中相對於該透鏡的一光軸方向的該光屏蔽構件的一邊緣表面的一角度係大於進入該光屏蔽構件的一邊緣部的光的一入射角。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之固態影像拾取裝置，其中相對於該透鏡的該光軸方向的該光屏蔽構件的該邊緣表面的該角度係大於進入該光屏蔽構件的該邊緣部的該光的一最大入射角。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之固態影像拾取裝置，其中該開口部的一邊緣表面未與該光屏蔽構件的該邊緣表面的一虛擬延伸表面交錯。
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