TW201344889A - 光感裝置及其製法 - Google Patents

Abstract

一種光感裝置，係包括：一電路板、設於該電路板上之一封裝件、覆蓋該封裝件且具有通孔之一支撐件、以及設於該通孔上之一鏡片。該封裝件具有設於該電路板上之一晶片與設於該晶片上之一透光片，該透光片具有顯露於該通孔之一濾光層，且該濾光層的面積係大於或等於該晶片作用面的面積，令該濾光層涵蓋整個作用面，以令所有由該鏡片進入之光線均會經該濾光層過濾才會進入該作用面之感光區，故可有效避免未經過濾之光線經透光片之側邊干擾該感光區。本發明復提供該光感裝置之製法。

Description

光感裝置及其製法

本發明係有關一種半導體感測裝置，尤係關於一種光感裝置及其製法。

隨著電子產業的蓬勃發展，電子產品之功能需求隨之增加，而為滿足多功能之使用需求，電子產品中之電路板上則需佈設多樣功能之半導體封裝件與電子元件。然而，半導體封裝件與電子元件之數量增加，勢必增加電路板之佈設空間，因而增加電子產品之體積，導致電子產品無法滿足微小化的需求。因此，為了滿足微小化的需求，習知技術係提高整合度，亦即將半導體封裝件整合電子元件以成為微機電系統(Micro Electro Mechanical System,MEMS)封裝件，不僅可減少電路板之佈設空間而減少電子產品之體積，且能維持多功能之需求。

其中，晶圓經堆疊、封裝、切單後所形成之半導體封裝件可應用於，例如各種微機電系統(Micro Electro Mechanical System；MEMS)，尤其是利用電性或電容變化來測量的影像感測器(image sensor device)。亦可選擇使用 晶圓級封裝(wafer scale package；WSP)製程對影像感測元件、射頻元件(RF circuits)、加速計(accelerators)、陀螺儀(gyroscopes)、微制動器(micro actuators)或壓力感測器(process sensors)等半導體封裝件。

如第1圖所示之習知光感裝置1，亦即影像感測器，係為於一電路板12上設置一封裝件1a，再設置一支撐件13於該電路板12上，且該支撐件(holder)13具有一通孔130以放置一濾光片(infrared ray filter)15與鏡片14。其中，該封裝件1a具有相疊之晶片10與玻璃片11，該晶片10具有相對之作用面10a與非作用面10b，該非作用面10b係藉由複數導電凸塊101結合及電性連接於該電路板12，而該作用面10a上具有對應該濾光片15與鏡片14之感光區S，又該玻璃片11係藉由複數壩塊111設於該作用面10a上。藉由該濾光片15用於防止紅外線之設計，使該感光區S可接收由該鏡片14進入而經該濾光片15過濾後之光線。

然而，習知光感裝置1中，於量產之組裝製程中，需一片一片地將濾光片15放入支撐件13之通孔130中，造成組裝時間冗長，因而導致成本提高。

再者，該支撐件13之通孔130長度H需預留放置濾光片15之空間，故需增加該通孔130之長度H，因而導致整體結構之高度增加，致使無法滿足微小化之需求。

因此，為了改良上述缺失，遂發展出一種光感裝置，係將濾光層直接形成於玻璃片上，可參考第2圖或第7227236號美國專利。

如第2圖所示，習知光感裝置2係於一電路板22上設置一封裝件2a，再設置一支撐件23於該封裝件2a上，且該支撐件23具有一通孔230以放置鏡片24。其中，該封裝件2a具有相疊之晶片20與玻璃片21，該晶片20具有相對之作用面20a與非作用面20b，該非作用面20b係結合於該電路板22上，而該作用面20a上具有感光區S與複數打線墊200，以藉由焊線201電性連接該些打線墊200與電路板22，又該玻璃片21上具有顯露於該通孔230之濾光層210。

藉由製作該封裝件2a時，於該玻璃片21上形成該濾光層210，故於後續組裝製程中，無須再一片一片地放置濾光片，且於製作該支撐件23時可縮短該通孔230之長度，故可同時達到降低製作成本及微小化之需求。

惟，習知光感裝置2中，因晶片20之作用面20a周圍需佈設複數個打線墊200，使得該玻璃片21之面積X需小於該晶片20之作用面20a之面積Z，以免無法製作焊線201，故該濾光層210無法過濾所有由該鏡片14進入之光線，導致未經過濾之光線經由該玻璃片21之側邊進入該感光區S，致使該感光區S受到干擾而傳遞錯誤訊號，因而破壞晶片20之運作，造成該光感裝置2成為不良品。

再者，該感光區S之佈設面積受限於該些打線墊200，而無法增加，致使該晶片20之功能無法提升。

又，該玻璃片21之尺寸需小於該晶片20之尺寸，故於製作該封裝件2a時，需先將整版面玻璃板切割成複數玻 璃片21，再將各該玻璃片21一一置放於晶圓上之位置，再切割晶圓，以令各該玻璃片21對應位於各該晶片20上，因而增加量產製程之時間，導致製作成本大幅提高。

因此，如何克服上述習知技術中之種種問題，實已成目前亟欲解決的課題。

為克服上述習知技術之問題，本發明遂提供一種光感裝置，係改良封裝件中之晶片與透光片，令該透光片表面上之濾光層面積大於或等於該晶片作用面之面積，使所有由該鏡片進入之光線均經過濾光層之過濾才進入晶片之作用面之感光區，以避免未經過濾之光線經由透光片之側邊進入該感光區。

再者，該晶片之非作用面可藉由導電凸塊結合及電性連接於該電路板，使該晶片作用面上不需形成打線墊或其他接點，故該感光區之佈設面積可依需求作設計而不受限，以提升該晶片之功能。

因此，本發明復提供一種光感裝置之製法，係包括：將一包含有複數晶片之基板與一表面具有濾光層之透光板相疊；接著，沿各該晶片之邊緣切割，以形成複數封裝件，且該透光板成為複數對應該晶片之透光片，而該濾光層之面積係大於或等於該作用面之面積，以遮蓋全部該作用面；以及組裝該封裝件、電路板、支撐件與鏡片。

前述之本發明製法中，因濾光層之面積需大於或等於該作用面之面積，故於製作該封裝件時，可將整版面之透 光板直接置放於該基板上，再以切割方式一併切出晶片與透光片，故相較於習知技術之兩次切割製程與單一置放玻璃片製程，本發明之製法可大幅減少量產製程之時間，而可大幅降低製作成本。

1,2,3,4‧‧‧光感裝置

1a,2a,3a,4a‧‧‧封裝件

10,20,30,40‧‧‧晶片

10a,20a,30a,40a‧‧‧作用面

10b,20b,30b,40b‧‧‧非作用面

101,301‧‧‧導電凸塊

11,21‧‧‧玻璃片

111,311‧‧‧壩塊

12,22,32‧‧‧電路板

13,23,33‧‧‧支撐件

130,230,330‧‧‧通孔

14,24,34‧‧‧鏡片

15‧‧‧濾光片

200‧‧‧打線墊

201‧‧‧焊線

210,310‧‧‧濾光層

30’,40’‧‧‧基板

300‧‧‧矽穿孔

31’‧‧‧透光板

31‧‧‧透光片

31a‧‧‧第一表面

31b‧‧‧第二表面

42‧‧‧定位部

5‧‧‧12吋晶圓

6‧‧‧承載件

60‧‧‧黏著層

S‧‧‧感光區

T、W、X、Z‧‧‧面積

r‧‧‧距離

d‧‧‧間距

L‧‧‧切割線

H‧‧‧長度

第1及2圖係為習知光感裝置之各態樣之剖面示意圖；第3A至3D圖係為本發明光感裝置之製法之第一實施例之剖面示意圖；其中，第3D’圖係為第3D圖之另一實施例；以及第4A至4F圖係為本發明光感裝置之製法之第二實施例之剖面示意圖。

以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。

須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如“一”、“上”等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調 整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇。

請參閱第3A至3D圖，係為本發明之光感裝置3之第一實施例之製法。

如第3A圖所示，提供一包含有複數晶片30之基板30’，該晶片30具有相對之作用面30a與非作用面30b。

於本實施例中，該基板30’係為晶圓，其係由該些晶片30所組成，且各該晶片30之作用面30a上係具有感光區S，而該感光區S之分佈面積係小於該作用面30a之面積。

如第3B圖所示，提供一具有相對之第一表面31a與第二表面31b之透光板31’，且塗覆(coating)形成一濾光層(infrared ray)310於該透光板31’之第一表面31a上，再形成複數壩塊311於該透光板31’之第二表面31b上。

接著，將該透光板31’藉由該些壩塊311結合於該基板30’之晶片30之作用面30a上。

於本實施例中，該透光板31’係為玻璃板，且該濾光層310亦可選擇性地形成於該透光板31’之第二表面31b上，而該濾光層310與作用面30a之間的距離r係小於600um或小於500um，例如440 um。

如第3C圖所示，藉由切割工具(圖未示)沿各該晶片30之邊緣(如第3B圖所示之切割線L)切割該基板30’與透光板31’，以形成複數封裝件3a，且該透光板31’成為複數對應該晶片30之透光片31，而該透光片31之第 一表面31a或第二表面31b之面積T係大於或等於該晶片30之作用面30a之面積W，以遮蓋全部該作用面30a。

於本實施例中，該封裝件3a係為晶片尺寸封裝件(Chip Scale Package,CSP)，且該封裝件3a係為應用於影像感測器之微機電系統(Micro Electro Mechanical System；MEMS)。又，於切割時，可一併切割該壩塊311。

另外，於本實施例中，有關晶片30之其他加工製程，並非本案之技術特徵，故不詳加贅述，特此述明。

如第3D圖所示，將該封裝件3a以該晶片30之非作用面30b藉由複數導電凸塊301結合及電性連接於一電路板32上。接著，設置一具有一通孔330之支撐件33於該電路板32上，使該支撐件33蓋設於該封裝件3a上方，以令該透光片31之濾光層310顯露於該通孔330。最後，設置一鏡片34於該支撐件33之通孔330上。

本發明之製法中，該晶片30係藉由該非作用面30b以導電凸塊301電性連接該電路板32，因而無須如習知技術之晶片於作用面上形成打線墊或進行打線製程，故該透光片31之第一表面31a之面積T(或濾光層310之分佈面積)可大於或等於該晶片30之作用面30a之面積W，使所有由該鏡片34進入該支撐件33內之光線均須經過該濾光層310之過濾才可進入該感光區S。因此，本發明之製法可有效避免未經過濾之光線經由該透光片31之側邊進入該感光區S。

再者，因該晶片30之作用面30a上不需形成打線墊或 其他接點，故相較於習知技術，該感光區S之佈設面積可依需求作設計，例如該感光區S之佈設面積等於該作用面30a之面積W，因而可提升該晶片30之功能。

又，因該透光片31之第一表面31a之面積T(濾光層310之分佈面積)需大於或等於該作用面30a之面積W，故於製作該封裝件3a時，可將整版面之透光板31’直接置放於該基板30’上，再於切割製程時，一併切割該基板30’與透光板31’。因此，相較於習知技術，本發明製作該封裝件3a時，僅需一次切割製程，且無需進行單一置放透光片31之製程，故可大幅減少製作該封裝件3a之量產時間，以達到降低製作成本之目的。

又，該晶片30之另一實施例中，可具有連通該作用面30a與非作用面30b之矽穿孔300，如第3F’圖所示。

請參閱第4A至4F圖，係為本發明之光感裝置4之第二實施例之製法。本實施例與第一實施例之差異在於該晶片40之製程及該基板40’係為散熱膠帶、矽質板或玻璃板。

如第4A圖所示，將一12吋晶圓5設於一承載件6上，再切割該12吋晶圓5，以形成複數晶片40。於本實施利中，該承載件6係為玻璃板，其藉由黏著層60結合該12吋晶圓5。

如第4B圖所示，將各該晶片40由該承載件6移至一具有複數定位部42之基板40’上，且各該晶片40之非作用面40b結合於該基板40’上，令該些定位部42對應位 於各該晶片40之間，使各該晶片40之間具有間距d。

於本實施例中，該基板40’係為散熱膠帶、矽質板或玻璃板，且該定位部42係為該基板40’上之凸狀物，以藉由該些定位部42，使該12吋晶圓5所切割出之晶片40重新排設為對應8吋晶圓之樣式，即各該晶片40之間的間距d等同於8吋晶圓切割後各晶片間的間距。

如第4C圖所示，將第3A圖所示之透光板31’藉由該些壩塊311結合於該晶片40之作用面40a上。

如第4D圖所示，移除該基板40’及該些定位部42。

另外，於本實施例中，有關晶片40之其他加工製程，並非本案之技術特徵，故不詳加贅述，特此述明。

如第4E圖所示，藉由切割工具(圖未示)沿各該晶片40之間的間距d切割該透光板31’(如第4D圖所示之切割線L)，以形成複數封裝件4a。

如第4F圖所示，後續製程請參考第3D圖之說明，故不再贅述。

本發明復提供一種光感裝置3,4，係包括：一電路板32、設於該電路板32上之一封裝件3a,4a、設於該電路板32上且具有一通孔330之一支撐件33、以及設於該通孔330上之一鏡片34。

所述之封裝件3a,4a可為晶片尺寸封裝件，其具有一晶片30,40與一透光片31。

所述之晶片30,40具有相對之作用面30a,40a與非作用面30b,40b，該晶片30,40之非作用面30b,40b係藉由複數 導電凸塊301結合及電性連接於該電路板32，而該作用面30a,40a上具有一感光區S。

所述之透光片31係為玻璃片，且具有相對之第一表面31a與第二表面31b，該透光片31之第一表面31a上具有一濾光層310，且該透光片31之第二表面31b係結合複數壩塊311以將該透光片31設於該晶片30,40之作用面30a,40a上，而令該透光片31之濾光層310顯露於該支撐件33之通孔330，又該濾光層310之面積T大於或等於該作用面30a之面積W。

於另一實施例中，該晶片30中復可具有連通該作用面30a與非作用面30b之至少一矽穿孔300，且該透光片31之第二表面31b亦可具有該濾光層310。

綜上所述，本發明光感裝置及其製法，係藉由晶片以覆晶方式電性連接該電路板，因而該透光片之第一表面之面積大於或等於該晶片之作用面之面積，使所有由該鏡片進入之光線均須經過該濾光層之過濾才可進入該感光區，故可避免未經過濾之光線干擾感光區，而有效避免晶片不當運作，以提升該光感裝置之可靠度。

再者，因該作用面上不需形成打線墊或其他接點，故該感光區之佈設面積可依需求作設計，因而有效提升該晶片之功能。

又，該透光片之第一表面之面積係大於或等於該作用面之面積，因而當製作封裝件時，可將整版面透光板直接置放於基板上，再一併切割該基板與透光板，故於製作該 封裝件時，僅需一次切割製程，且無需進行單一置放透光片之製程，因而有效大幅減少量產時間，以達到降低製作成本之目的。

上述實施例係用以例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。

3‧‧‧光感裝置

3a‧‧‧封裝件

30‧‧‧晶片

30a‧‧‧作用面

30b‧‧‧非作用面

301‧‧‧導電凸塊

31‧‧‧透光片

31a‧‧‧第一表面

31b‧‧‧第二表面

310‧‧‧濾光層

311‧‧‧壩塊

32‧‧‧電路板

33‧‧‧支撐件

330‧‧‧通孔

34‧‧‧鏡片

S‧‧‧感光區

Claims (19)

1. 一種光感裝置，係包括：電路板；封裝件，係設於該電路板上，具有晶片與透光片，其中，該晶片具有相對之作用面與非作用面，使該晶片藉其非作用面設於該電路板上，該透光片則具有相對之第一表面與第二表面，使該透光片藉其第二表面設於該作用面上，該作用面上並具有感光區，又該透光片之第一表面具有濾光層，且該濾光層之面積係大於或等於該作用面之面積；支撐件，係蓋設於該封裝件上方且具有通孔，以令該透光片之濾光層顯露於該通孔中；以及鏡片，係設於該支撐件之通孔上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光感裝置，其中，該封裝件係為晶片尺寸封裝件。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光感裝置，其中，該晶片中具有連通該作用面與非作用面之矽穿孔。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光感裝置，其中，該晶片之非作用面係藉由導電凸塊結合及電性連接於該電路板。
5. 如申請專利範圍第1項所述之光感裝置，其中，該透光片係為玻璃片。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光感裝置，其中，該透光片之第二表面係藉由壩塊結合於該晶片之作用面上。
7. 如申請專利範圍第6項所述之光感裝置，其中，該透光片之第二表面復具有該濾光層。
8. 如申請專利範圍第1項所述之光感裝置，其中，該濾光層與該作用面之間的距離係小於500um或600um。
9. 一種光感裝置之製法，係包括：提供一包含有複數晶片之基板，該晶片具有相對之作用面與非作用面，且該作用面上具有感光區；將一具有相對之第一表面與第二表面之透光板設於該基板具該作用面之一側上，且該透光板之全部第一表面上形成有濾光層，該透光板係藉其第二表面設於該基板上；沿各該晶片之邊緣進行切割，以形成複數封裝件，令該透光板成為複數對應該晶片之透光片，且該濾光層之面積係大於或等於該作用面之面積，以遮蓋全部該作用面；將該封裝件以其非作用面設於一電路板上；蓋設具有通孔之支撐件於該封裝件上方，以令該透光片之濾光層顯露於該通孔；以及設置鏡片於該支撐件之通孔上。
10. 如申請專利範圍第9項所述之光感裝置之製法，其中，該基板係為晶圓、散熱膠帶、矽質板或玻璃板。
11. 如申請專利範圍第10項所述之光感裝置之製法，其中，該基板係為散熱膠帶、矽質板或玻璃板，復包括先移除該基板，再沿各該晶片之邊緣切割。
12. 如申請專利範圍第11項所述之光感裝置之製法，復包括於該基板上形成複數定位部，再將該些晶片置於該基板上，令該些定位部位於各該晶片之間，使各該晶片之間具有間距，且於移除該基板時，一併移除該定位部。
13. 如申請專利範圍第9項所述之光感裝置之製法，其中，該透光板係為玻璃板。
14. 如申請專利範圍第9項所述之光感裝置之製法，其中，該透光板之第二表面係藉由壩塊結合於該晶片之作用面上。
15. 如申請專利範圍第14項所述之光感裝置之製法，其中，該透光板之第二表面復具有該濾光層。
16. 如申請專利範圍第9項所述之光感裝置之製法，其中，該濾光層與該作用面之間的距離係小於500um或600um。
17. 如申請專利範圍第9項所述之光感裝置之製法，其中，該封裝件係為晶片尺寸封裝件。
18. 如申請專利範圍第9項所述之光感裝置之製法，其中，該晶片中具有連通該作用面與非作用面之矽穿孔。
19. 如申請專利範圍第9項所述之光感裝置之製法，其中，該晶片之非作用面係藉由導電凸塊結合及電性連接於該電路板。