TW201527803A - 光學濾光片 - Google Patents

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Abstract

本發明係有關於一種光學濾光片、一種製造光學濾光片的方法，以及一種本發明之濾光片的應用。

Description

光學濾光片
本發明係有關於一種光學濾光片、一種製造光學濾光片的方法，以及一種本發明之濾光片的應用。
通常可用於攝像機、行動電話、基於WLP(晶圓級封裝)之電子設備等領域的濾光片及濾光片系統係基於無機系統。此類系統之目的通常在於實現特定之透射曲線，如在650nm之範圍內實現較陡邊緣。通常係使用所謂之「藍色玻璃」，即添加有CuO等著色玻璃成分的光學玻璃，如氟磷酸鹽玻璃。亦可使用含有無機成分的層或者使用多層系統。使用藍色玻璃時，獲得極佳之光學特性的同時在某些方面存在限制：該玻璃之耐蝕性有限，此外基於材料之脆性，很難實現小於300μm的玻璃厚度且其製造成本很高。此外，玻璃的熱膨脹係數(CTE)對藉由某些接合法所實施之後續處理構成限制，此類接合法例如為「晶圓級封裝」(WLP)，它們是微電子領域中的標準方法。多層及包含無機粒子之層的問題在於，僅能部分滿足光學特性，在充填有粒子的系統中通常會發生強烈的散射(霧度)，其會造成不利的光學效果，如形式為透射削弱或影像變差的光損失。
所謂「霧度」或「霧度值」(亦稱不透明度、渾濁度)是用來描述某種材料之散射特性的光學參數，特別是針對透明樣本之渾濁度而言。該值描述了透射光之被經照射之樣本朝前散射的分量。故 該霧度值對表面或結構中之對透視造成干擾之粒子的影響進行量化。此等粒子可有意地被放入或者源於材料錯誤。霧度值之量測法參閱標準ASTM D1003。該項標準需要量測四個光譜。計算每個光譜中的透射率。將此等四個透射率計算為%-霧度值。
目前，多層系統及具有良好光學特性的干涉濾光片為此類濾光片中的標準製品。此等層中不對光進行吸收，故在濾光片中會出現多次反射，其會形成所謂之「鬼像」(「ghost image」)。唯有透過在層或基板中實施光學吸收方能避免此等鬼像。而具有邊緣較陡之期望濾光片功能的多層系統較為昂貴，故不適於實施光學吸收。
目前在市場上亦存在基於塑膠的薄膜，其在成本較低的同時具有良好的光學特性。但在溫度負荷、氣候負荷、化學品(如異丙醇)耐受性等負荷測試中，該薄膜之光學特性及穩定性有所降低，故不適用於WLP製程。
先前技術中公開有由聚胺甲酸酯(PU)構成的塗層。WO 2007/025011 A1中描述了用於手提電話顯示器及其他顯示器部件的防刮層，其中，此等層可不著色或者經上色。該案未指出如何及採用哪些選擇標準來產生此種著色以及採用何種上色程度，且該系統不具在針對性光學設計之意義上的濾光片功能。
WO 2012/031837 A1描述一種針對平滑且透明之模製體上之指示區域的基於PU之塗層系統，其在可見範圍內的透射率為1%至20%，此等指示區域在不到150℃時係色彩穩定，基板之抗衝擊性及抗彎強度不會下降，以及具有足以將發光指示器及其其他部件遮蓋的不透明性。有鑒於此，此等系統不適用於微電子/光學之濾光片系統以及WLP等製程等領域，因為在上述情形下，至少短時間內會達到>250 ℃的溫度。
有鑒於此，本發明之目的在於提供一種濾光片，其能夠以較小的厚度及良好的光學濾光片特性，如均勻度及霧度，低成本地製造出來。該濾光片還應具有足夠的機械穩定性及熱穩定性以及良好的化學耐受性及氣候耐受性。
本發明用以達成上述目的之解決方案為申請專利範圍中所描述之本發明的實施方式。
特定言之，本發明提供一種光學濾光片，其包括基板2及位於該基板之至少一面上的濾光片層3，其中該濾光片層3包括基質，其含有至少一溶於該基質的有機染料。
本發明之濾光片包括基板及至少一濾光片層。該濾光片層包括基質及至少一置入該基質的染料。
1‧‧‧濾光片
2‧‧‧基板、玻璃晶圓
3‧‧‧濾光片層
4、4'‧‧‧抗反射塗層
5‧‧‧中間層
圖1為本發明之濾光片1的一種方案之示意圖。在基板2上鍍覆有至少一濾光片層3。可選地，可在頂面及/或底面上鍍覆有若干抗反射塗層4或4'。還可在基板2與濾光片層3之間鍍覆有中間層5，例如用於提高濾光片層3之黏附性。可選地，層4、4'及/或5還可具有對該濾光片之光學特性進行微調的功能，如紅外阻斷功能。
圖2為實施本發明之塗佈方法的流程圖。
圖3為實施例1中之本發明濾光片的透射曲線以及該濾光片的透過範圍(通帶)及阻斷範圍連同T50值。
圖4及5為實施例2及3中之本發明濾光片的透射曲線。
圖6為實施例1中之濾光片之均勻度量測結果，即在該濾光片的四個不同位置上測得之透射曲線。該等曲線係精確疊合，故該濾光片具有較高的光學均勻度。
圖7為用旋轉塗佈(實線)與網板印刷(點線)所鍍覆之濾光片的透射曲線之對比圖。用旋轉塗佈所鍍覆之濾光片層的透過範圍內之透射效果遠強於用網板印刷所鍍覆之層的透射。
圖8為採用不同旋轉塗佈參數所鍍覆之濾光片層的濾光片之透射曲線的對比圖。儘管兩個曲線之效果已強於用網板印刷所鍍覆之層，但透過調整旋轉塗佈參數還能進一步改進透射曲線。
本發明之濾光片具有良好的光學特性。
與先前技術中之濾光片相比，本發明之濾光片具有極小的散射度以及極小的霧度。該濾光片的霧度值較佳小於10%，進一步較佳小於5%，更佳小於3%，尤佳小於1%。較佳用Byk公司之儀器名稱為Haze-guard Plus的量測儀來測定霧度值。
此外與先前技術中之濾光片相比，本發明之濾光片具有較小的粗糙度，如此便能獲得散射度較小的層。特定言之，該濾光片層之粗糙度Ra小於0.5μm，特別是小於0.3μm，較佳小於0.001μm，與未經塗佈之基板的粗糙度相當。
圖3為本發明對透過範圍及阻斷範圍的定義以及對帶通濾光片之T50值的定義。本發明之濾光片的特徵在於，在所謂之透過範圍(通帶)內的透射以及在阻斷範圍內的透射。本發明中的透過範圍係指T50I與T50II之間的範圍。該透過範圍應具儘可能高的透射。特定言之，該透過範圍內之透射應至少部分地(即就該透過範圍內的一波長範圍 而言)至少為70%，較佳至少為80%，更佳至少為85%。本發明中的阻斷範圍係指T50II後的範圍。根據如圖3所示之方案，該阻斷範圍可連接有具有較高透射的另一範圍。在此種方案中，可採用又一第三值T50III來描述該曲線的特性。該阻斷範圍應具儘可能低的透射。特定言之，該透過範圍內之透射應至少部分地(即就該阻斷範圍內的一波長範圍而言)，最大為40%，較佳最大為30%，更佳最大為25%。較佳地，該阻斷範圍內的平均透射最大為50%，較佳最大為40%，更佳最大為30%。值T50描述了超過50%透射值時的波長。就濾光片而言，該值出現在進入該透射範圍前(此處稱作T50I)，在離開該透射範圍後(此處稱作T50II)低於該值。根據本發明，T50II同時亦表示進入該阻斷範圍，T50III表示進入另一透過範圍。所謂之「長通濾光片及短通濾光片」在阻斷範圍與透過範圍間僅具一T50值。
此外，透射高於70%、80%或85%之透過範圍應具有儘可能大的寬度。
根據本發明的一種方案，本發明之濾光片為藍色濾光片或近紅外截止濾光片。在此情況下，透射高於70%，較佳高於85%之該範圍，較佳始於460nm，較佳450nm，更佳440nm之波長以及/或者較佳最早終止於540nm，較佳550，更佳560nm。特定言之，該T50II應為650nm +/- 30nm，450至550nm之範圍內的平均透射應為87%(+/-5%)，在T50II前後，透射自70%降至30%之波長範圍的寬度最大應為80nm(+/-10nm)(用於帶邊之陡度的標準)。
濾光片層3之層厚較佳為至少0.1μm，進一步較佳至少為0.5μm，更佳至少為1μm，根據特別實施方式至少為2μm。該層厚較佳最大為15μm，更佳最大為12μm，根據一種方案最大為10μm。 根據特別實施方式，較佳亦可採用(例如)最大為20μm或者最大為100μm的更大層厚。
本發明之濾光片的厚度較佳最大為2mm，更佳最大為1mm以及/或者至少為0.1mm。根據本發明的一種方案，將超薄玻璃用作基板時，亦可提供厚度小於0.1mm的濾光片，如層厚為0.05mm或0.025mm的濾光片。根據該方案，濾光片層3同樣僅具有最大為10μm或者最大為5μm的極小厚度。
該濾光片層在整個塗佈面上的層厚均勻度較佳至少為15%，更佳至少為10%，尤佳至少為5%。較佳就製成之濾光片而言，在透過晶圓來製造濾光片時，在整個晶圓表面上，即在直徑為8或12英吋乃至16英吋的某個面上實現此種層厚均勻度。本發明中的「濾光片」此一概念既可指個別的濾光片，又可指用來製造若干濾光片的一個晶圓。
該濾光片層的層厚均勻度較高，故本發明之濾光片具有良好的光學均勻度，特定言之，T50II時的波長偏差較佳最大為5%，尤佳最大為3%，更佳最大為1%。
本發明之濾光片還具有優異的機械特性，特別是具有符合MIL-C-48497的黏附性及耐磨性。
藉由所謂之「膠帶測試」(施加膠帶，如透明膠帶，自角部緩慢剝離)來測定黏附性。較佳在該測試中，測試面的不到10%，較佳不到2%發生脫落，更佳不發生任何脫落。
在所謂之「擦洗測試」中用所謂之「粗棉布」(其定義參照美國聯邦標準CCC-C-440中的粗平布(cheese cloth))測定耐磨性，採用500g的量，50次行程。本發明之濾光片較佳通過此次測試，光學 特性未變差。
該濾光片具有良好的化學耐受性(例如針對水、異丙、乙醇)以及在吸收特性不變的條件下具有較高的氣候耐受性(依據MIL-C-675A：49℃條件下24小時，95%相對空氣濕度)及耐久性(依據MIL-STD-810C)。
「吸收特性不變」此一概念係指，透過範圍及阻斷範圍內在負荷測試前後的透射變化不超過+/-5%。而吸收特性的顯著變化係指該透射的變化幅度大於+/-10%，特別是大於+/-5%。
在長期穩定性方面還可採用以下方法進行測試：(i)：溫度-空氣濕度測試：85℃條件下1000小時，85%相對空氣濕度，以及(ii)週期性濕潤之耐熱測試：<1℃/分鐘的溫度斜坡，90%相對空氣濕度條件下自-20至65℃，重複14次。本發明之濾光片較佳通過此次測試，光學特性未變差。
本發明之濾光片的方案具有較高的溫度穩定性，亦即，如前所述，可在吸收特性不變的條件下在最大10分鐘的時間段內將該濾光片加熱至220至270℃的溫度水平。在此情況下，由於採用了該耐熱基質，透射效果不會發生任何顯著變化，或者，由於該基質材料因有機分解反應而褪色，不會發生附加的吸收。
本發明中的「相關波長範圍」尤指405至700nm，較佳為400至800nm，根據一種實施方式為400至2500nm的波長範圍。根據某些實施方式，在基板及基質在紫外範圍內具有足夠透明度的情況下，該相關波長範圍可始於300nm、330nm、350nm、380nm或400nm。在足以適用於計劃中之場合的情況下，該相關波長範圍的上限可為2400nm、1500nm、1000nm或者800nm。
本發明之濾光片同時可用作電子部件的載具或基板，即用作印刷電路板。印刷電路板由包含附著之導電連接件(導電通路)的電絕緣材料構成。作為絕緣材料，本發明之濾光片亦可用作基板。該等導電通路可自一較薄的金屬層蝕刻而成或者採用光微影法藉由剝離工藝結構化而成。通常採用至少尚具(金屬)助黏劑層的銅層或銀層或金層為導電材料。該等層例如可由鈦構成，其中一定數目之其他助黏劑層已為吾人所知。透過在印刷電路板工業領域作為阻焊漆而為人所知的緩衝層，便能將設有可接觸之導電通路的區域曝露出來。自此等曝露之金屬面製成若干焊接點(「凸塊」)，其在未來的焊接製程中形成與CMOS晶片或印刷電路板的接點。透過上述方式對該等元件進行電接觸。同時，亦可用該等接點對該等元件進行機械保持。亦可用紮線帶、膠黏劑或螺旋連接件將較大的組件緊固在印刷電路板上。由於在焊接製程中存在熱負荷，該濾光片層必須具有足夠的溫度穩定性，以便被至少短時地加熱至實施焊接所需的溫度。
該基板較佳在該相關波長範圍內光學無效(即透明)且其透射至少為85%，較佳至少為90%，更佳至少為91%，其中，由於在該二基板表面上存在反射(折射率nd在不增設防反射層的情況下約為1.5)，最大透射限制在約92%的水平上。此外，該基板之耐熱度較佳至少為300℃，更佳至少為400℃。
將玻璃、玻璃陶瓷、晶體、塑膠及電光陶瓷用作本發明之濾光片的基板之材料，其中，較佳採用玻璃基板，更佳採用薄玻璃基板。
該等基板可指具有兩個平直面的平坦基板或者具有一或兩個彎曲表面的透鏡狀基板。可對該等基板的一或兩個表面進行塗 佈處理。該等基板的待塗佈表面較佳未經結構化處理且不具任何凹處或突起。該待塗佈表面之表面粗糙度較佳不超過50nm(rms)。
根據一種實施方式，採用某些透明玻璃(如硼矽玻璃、鈣鈉玻璃、鋁矽玻璃、鹼土矽玻璃、石英玻璃或無鹼玻璃)，其可經軋製或漂浮處理或者可藉由(如EP 1 414 762 B1所描述之)拉伸法(如下拉或上拉工藝)或溢流熔融法製造而成。就因其製作工藝所限而只能以較大的厚度(如大於1mm)製造而成的玻璃而言，可採用磨削法、研磨法及/或拋光法或者採用再拉法進行機械加工，從而製成適宜的薄基板。
根據一種方案，將薄玻璃，即厚度為100μm至2mm的玻璃，或者將超薄玻璃，即厚度為25μm至100μm的玻璃，用作基板。舉例而言，SCHOTT AG之以產品名稱AF32、D263、B270銷售的玻璃適用於上述之薄玻璃。
亦可採用以下光學玻璃為基板：SCHOTT AG之以產品名稱PSK玻璃、BASF玻璃、LAF玻璃、LASF玻璃、BK玻璃或LF玻璃供貨的光學玻璃。
根據另一特別實施方式，採用透明陶瓷，尤其是電光陶瓷。
根據另一實施方式，例如可將氟化鈣或藍寶石用作晶體基板。
亦可將塑膠或聚合物，較佳將透明塑膠，用作基板。尤佳採用光學塑膠，如以下熱塑性聚合物：聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、環烯烴聚合物COC、環烯烴聚合物COP、聚碳酸酯PC、塑膠玻璃、耐綸、ABS、甲基戊烯、聚醚醯亞胺、聚苯乙烯、NAS及SAN。較佳亦可採用不含水或者不吸水或幾乎不吸水的塑膠，如COC及COP。
就後之製程(如晶圓級封裝)而言，濾光片的熱膨脹係數可能具有重要意義。與玻璃材料溶液或塑膠溶液相比，本發明之濾光片的優點在於，膨脹係數主要取決於所用之玻璃基板並可根據相應之連接對象(如矽)而受到調整。其中，較佳採用熱膨脹係數CTE或α(20,300)為3至9.4 10-6K-1的基板。
根據一種特別實施方式，採用一預受力的基板。該預應力可化學誘發或熱誘發。
亦可將具有吸收特性的玻璃用作基板。此種玻璃的吸收特性可用來對濾光片之透射剖面進行微調。
該基質含有至少一染料，其以溶解狀態存在於該基質中，亦即，在塗佈溶液之製造過程中或在漆料製造過程中不會永久性地出現條紋化現象，從而實現了均勻著色的基質。該或該等染料還具有足夠強的著色能力及足夠的熱穩定性，以便在黏結劑系統之交聯過程中及在未來使用時承受住負荷。
根據一種較佳實施方式，此種有機染料可溶於一常見溶劑中。
根據本發明的一種方案，較佳採用某些染料，其在達到至少140℃時永久性地熱穩定且能夠短時承受住150℃至300℃，較佳200至270℃的溫度負荷。本發明中的「永久性地」此一概念係指60分鐘以上，較佳至少100小時的時間段。「短時」此一概念係指最多60分鐘，較佳最多30分鐘的時間段。
較佳採用選自以下之群的有機染料為該等染料：偶氮染料、聚甲炔染料、花青染料、三苯甲烷染料、羰基染料、蒽醌、靛藍類染料、卟啉及酞菁，其中尤佳採用酞菁及卟啉。
視具體的相關波長範圍而選出具有適宜之吸收特性的染料。製造藍色濾光片或紅外截止濾光片時，可採用藍綠染料。
酞菁(四苯并四氮雜卟啉)之特徵在於較高的化學穩定性及熱穩定性。本發明可採用具有不同中心原子的酞菁，如包含Pb、Zn、Al、Ga、Si、Ti、Cu或V。不含此種中心原子的顏料呈青綠色(藍色16顏料)，其亦可供使用。
卟啉為由四個吡咯環(四吡咯)構成之有機化學染料，該等吡咯環藉由四個次甲基環狀相連。最簡單的代表物是卟吩。
該等藍綠染料中，較佳採用以下藍綠染料：其透射最大值為550至750nm，尤佳為650至750nm。特別是採用氰化亞鐵絡合物、陰丹酮、靛藍類染料、具有Cu、Zn或V作為中心原子的酞菁，較佳酞菁的β形式，如酞菁銅的β形式(如Orasol®，包括Orasol GN、Orasol Blau 94416、Orasol Blau 94416)、酞菁釩或酞菁鋅(如Epolight®)、鉻-螯合物，較佳具有由若干偶氮排及偶氮甲鹼排構成之配體的Cr3+，如Kremer Pigmente公司及Marabu Glasfarben公司的Heliogenblau 23050、Heliogenblau 23080、Corimax Blue。
較佳可採用Epolin公司的Epolight染料，亦即，700nm、800nm、900nm、1000nm NIR Absorbing Dyes(如700A、700B、714A、720B、721A、728A)之近紅外染料之群，具有不同中心原子(如Pb、Zn、Al、Ga、Si、Ti、Cu等其他元素)的酞菁(例如由Sigma Aldrich及QCR Solutions Corp.提供)，以及可見範圍400nm、500nm、600nm Visible Absorbing Dyes之群。
除上述染料外，尤佳亦可採用在>600nm之紅外範圍內進行阻斷的染料。為此，特別是採用四(烷基)銨鹽之群的染料，尤其是 四(烷基)溴化銨或四(烷基)氯化銨之群的染料，尤佳以n4的直鏈實施方案，及較佳n5的對稱式青色素，其形式為：N⊕(-(CH2)n-CH3)4Br-四(烷基)溴化銨
(CH3)2N-(CH=CH)n-1-CH=N⊕(CH3)2青色素
本發明可在該基質中採用兩個或兩個以上前述染料中的一個或者其組合。
作為另一實施方式，可採用在光譜之紅色範圍內進行吸收的染料。
亦可採用具有適用於綠色反差濾光片或灰色濾光片之吸收譜的染料。
除前述可溶性染料外，本發明亦可將細度顏料(即不溶於所用溶劑或塗佈溶液的染料)置入該基質。特定言之，視需要可將一或多個染料與若干顏料混合，從而對該相關波長範圍內的期望透射曲線進行微調。
為對>750nm範圍內的紅外光進行有效阻斷，即在此波長範圍內實現<20%的透射，例如可採用CuO或者Cu3(PO)4化合物或Cu3(PO)4鹽。
原則上可採用所有不具散射度或者不具過大散射度的顏料。
顏料愈細，散射度愈小。粒度>1μm時，在400至750nm的波長範圍內通常會出現5至40%的散射，故此類顏料並非本發明之較佳方案。
採用粒度小於1μm之顏料，即所謂之「奈米顏料」時，可將散射減至6%以下(0.1-6%)，特別是減至4-5%。在對該等奈米顏料 進行分散時必須對其進行細分散，以免出現黏聚，此種情況例如可能會發生在三輥機或超音波處理中。
較佳地，該等奈米級吸收顏料之一次粒徑為2至5000nm，較佳為8至1000nm，尤佳為10至500nm。本文中的一次粒子通常指處於非黏聚狀態的粒子。可藉由小角散射(SAXS)、動態光散射(DLS)及/或Fraunhofer繞射來測定粒徑。
至少一前述染料係溶於該基質。該基質較佳由所謂之「黏結劑」構成。可將已具有形成層所需之特性的化合物，如塑膠或具有足夠之聚合物重量的聚合物，用作黏結劑。亦可在基板塗佈完畢後透過交聯反應及/或聚合反應來就地形成該基質。
可將聚胺甲酸酯樹脂、溶膠-凝膠化合物、混合聚合物、聚矽氧(經過有機及/或無機交聯)、酚醛樹脂、環氧化物、聚醯胺、聚醯亞胺、EVA(乙烯乙酸乙烯酯)及聚酯樹脂以及上述之混合物用作黏結劑。
可將不同的熱塑性塑膠用作塑膠層，如環烯烴聚合物COC、離聚物、聚醯胺PA、聚對苯二甲酸乙二酯PET、聚對苯二甲酸丁二酯PBT、聚醚酮PEK、聚甲醛POM、基於丙烯酸的系統、聚甲基丙烯酸甲酯及/或聚苯乙烯，該等熱塑性塑膠之特點在於化學及機械穩定性較高。
該等聚酯樹脂中，較佳採用所謂之「UP樹脂」，即不飽和聚酯樹脂。可視與酸或醇的反應而製成較軟或較硬的塑膠層。
可用不同的成膜劑(如環氧樹脂或酚醛樹脂)對烷基樹脂進行處理。採用漆料合成時，可視具體溶劑而製成黏度較低或較高的漆料。
採用EVA時，聚烯烴比例(即乙烯比例)不超過5%，否則，黏合劑溶液的高黏度就會加大用旋轉塗佈法進行塗佈的難度。甲苯、苯及二甲苯適合用作EVA之溶劑。
根據本發明的一種方案，較佳採用溶膠-凝膠化合物。
就溶膠-凝膠化合物而言，該塗佈組合物特別是為矽、鈦、鋯、鋁、鋅、鎂、鈣、錫或上述之混合物的溶膠-凝膠前驅物。尤佳為溶膠-凝膠前驅物Si(ORx)Ry、Ti(ORx)Ry、Zr(ORx)Ry、AI(ORx)Ry、Zn(ORx)Ry、Mg(ORx)Ry、Ca(ORx)Ry及Sn(ORx)Ry。
其中較佳地，Rx=氫、烷基、烯丙基或芳基，以及/或者Ry=環氧樹脂、甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、乙烯基、烯丙基、氨基、硫醇、烷基或芳基。指數x與y之和為4，即x+y=4。
該塗佈組合物較佳包括一可UV固化及/或可熱固化之經混合聚合、水解且縮合的烷氧基矽烷前驅物，特別是甘油丙基三甲氧基矽烷(GPTES)及/或甲基丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷。上述物質還可透過聚矽氧烷而官能基化。較佳採用甲基官能化或苯基官能化的聚矽氧烷。亦即，該基板上的溶膠-凝膠層較佳包括前述溶膠-凝膠前驅物與前述聚矽氧烷的反應產物。
根據另一實施方式，該黏結劑包括一聚胺甲酸酯樹脂，其藉由一聚異氰酸酯成分與一多元醇成分的反應而產生。聚異氰酸酯係指含有兩個或兩個以上異氰酸酯基(-N=C=O)的有機化合物。多元醇係指含有兩個或兩個以上羥基(-OH)的有機化合物。聚異氰酸酯與多元醇進行反應會產生直鏈或支鏈的聚胺甲酸酯：
根據本發明，可視具體用途而採用以下聚異氰酸酯：- 芳族的異氰酸酯，如2,4-二苯乙烯二異氰酸酯(TDI)、4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)，- 環脂族及芳脂族的異氰酸酯，如異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、2,4-甲基環己二異氰酸酯(HTDI)、二甲苯二異氰酸酯(XDI)，- 脂族的異氰酸酯，如六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、三甲基六亞甲基二異氰酸酯(TMDI)或1,4-環己基二異氰酸酯(CHDI)，透過脂族的異氰酸酯，特別是透過HDI，便能製成具有極佳之熱穩定性的聚胺甲酸酯，其在210至270℃的條件下方會分解。有鑒於此，由脂族的異氰酸酯構成之聚胺甲酸酯層的熱穩定性足以勝任濾光片系統之用途，該等濾光片系統通常透過WLP(晶圓級封裝)製程裝入部件，因為在該製程中，會在約10分鐘，較佳少於5分鐘的時間段內短時出現260℃之溫度。而例如在應用於攝像機模組中時，僅需承受遠低於150℃的溫度。
除單體聚異氰酸酯外，較佳亦可採用相應單體的聚合物，如該等單體的二聚體、三聚體、寡聚物或高聚合物。此外亦可採用多元醇(如縮二脲、異氰尿酸酯或者三羥甲基丙烷之加合物)，或者採用透過分子增大來將單體轉換為難以揮發即易於操作的成分的類似化合物。
較佳亦可採用阻斷之聚異氰酸酯(所謂之燒製胺甲酸酯樹脂，EBU樹脂)，其藉由所謂之阻斷劑對高反應性異氰酸酯基進行可逆阻斷。溫度升高時，阻斷之聚異氰酸酯以釋放該反應性異氰酸酯的方式將該阻斷劑分離，使得需要透過熱處理來啟動該交聯反應。除醇及酚外，亦可採用其他布忍斯特酸(質子供體，與酸性氫的化合物)，如 硫醇、苯硫酚、肟、氧肟酸酯、胺類、醯胺、醯亞胺、內醯胺，或者二羧基化合物，特別是ε-己內醯胺、丁酮肟、二甲基吡唑、二異丙胺及丙二酸酯，如丙二酸二乙酯，為阻斷劑。用丁酮肟阻斷之HDI可調配在140至180℃的條件下(5-60分鐘)便會硬化的漆料，而就ε-己內醯胺阻斷之HDI而言，需要略高的溫度以實施交聯(160-240℃，5-60分鐘)。在交聯過程中會釋放出該阻斷劑，且丙二酸二乙基酯不具危險物質臨界等級，ε-己內醯胺具有低於丁酮肟的危險物質臨界等級，因此，較佳採用以丙二酸酯或以ε-己內醯胺阻斷的脂族的聚異氰酸酯。在交聯過程中，丁酮肟、ε-己內醯胺及多數其他阻斷劑的大部分會自漆膜漏出，並被乾燥器之排氣流吹離漆料。在此情況下，反應平衡自初始成分一側移至聚胺甲酸酯一側。
聚異氰酸酯之適宜的阻斷之脂族聚合物的例子例如為Bayer Material Science公司的Desmodur®型號，如Desmodur® BL 3175 SN及Desmodur® BL 3272 MPA。
根據阻斷之異氰酸酯基的含量便能算出當量。在阻斷之聚異氰酸酯的平均NCO官能性已知的情況下，便能據此得出平均分子量。NCO官能性係指每個分子中經阻斷及自由之NCO基的數目。就適宜之EBU樹脂而言，該NCO官能性2，特別是為2.5-6，尤佳為2.8-4.2。每個分子中具有6個以上阻斷之異氰酸酯基的樹脂亦適用於此，但非較佳方案。
阻斷之聚異氰酸酯之較佳聚合物的平均分子量為800-2000g/mol。亦可採用分子量為2000-10000g/mol的異氰酸酯。例如可透過GPC量測(凝膠滲透層析法)來測定平均分子量。
原則上所有含有反應性(酸性)氫原子的化合物皆可用作 聚異氰酸酯之反應物。異氰酸酯基與含有反應性氫原子的化合物進行反應，從而透過加成聚合而形成該聚胺甲酸酯。
聚胺甲酸酯之特性不僅與異氰酸酯成分相關，亦與所選H酸性化合物相關。
多元醇，特別是聚酯多元醇及聚醚多元醇，適用於此，因為用該等成分能夠獲得機械穩定性及化學穩定性極高的塗層。聚酯多元醇尤其適用於此，特別是羥基比例較高(每個分子中較佳三個及多個羥基，OH比例相應為2-8wt%，特別是3-6wt%)且平均分子量為1000-2000g/mol的支鏈聚酯多元醇。該等多元醇透過其羥基而產生交聯程度較高的聚胺甲酸酯膜，如此便能製成極硬、耐刮且耐化學的層。聚酯多元醇的支鏈程度愈高，其具有的羥基愈多，則所形成之聚胺甲酸酯的交聯程度愈高。
適宜之聚酯多元醇的例子為Bayer Material Science公司的Desmophen®型號，如Desmophen® 651 MPA、Desmophen® 680 BA及Desmophen® 670。
常見市售聚酯多元醇以及上述Desmophen®型號的分子結構無法精確給出，因為在製造過程中通常會獲得某種聚合混合物。但可藉由反應製程來可重複地設置該等聚酯多元醇的特性，其中，羥基含量(OH數目)之產物、平均分子量、密度及黏度是可規定的。透過選擇初始成分來確定平均OH官能性。
控制及瞭解多元醇成分(H酸或羥基成分)的羥基含量(OH含量)以及瞭解聚異氰酸酯成分的阻斷之異氰酸酯基的含量(NCO含量)，具有重要意義，因為理論上唯有在使用相等化學計量的異氰酸酯成分與羥基成分的情況下，即在異氰酸酯成分與羥基成分的化學計 量比為1：1的情況下，方能實現塗層的最大交聯，反應式如下：
就該1：1之化學計量比而言理論上所能達到的最大交聯密度對塗層之特性(附著性、耐刮性、柔韌性、化學耐受性及耐熱性)具有決定意義。故在聚胺甲酸酯系統中，異氰酸酯成分與羥基成分之化學計量比應為1：1。可透過當量來算出所需之量。
降低聚異氰酸酯比例(低交聯程度)會產生更柔韌的塗層，其機械穩定性及化學穩定性有所降低，故非較佳方案。提高聚異氰酸酯比例(高交聯程度)會增大交聯密度，因為過剩的異氰酸酯基會與濕氣發生反應並形成尿素基。因此，以1.1：1至2：1的當量比使用聚異氰酸酯成分與多元醇成分可能有利於透過塗層硬度來提高基板上的耐刮性或黏附性。亦藉由其他因素(如溶劑之含水量或基板之殘餘水分)來實現與水的副反應，從而去除該系統中的異氰酸酯基，此等異氰酸酯基不再供與多元醇成分之羥基發生反應之用，因此，聚異氰酸酯成分與多元醇成分的當量比較佳為1.1：1至2：1，尤佳為1.2：1至1.5：1。
當然亦可將不同的H酸化合物相結合，例如將聚酯多元醇與矽樹脂或環氧樹脂相結合，以便視特殊需要調整薄膜特性。
透過在10-120分鐘，特別是60-90分鐘的時間段內加熱至150℃-260℃，特別是加熱至170-210℃來對所施加之聚胺甲酸酯系統進行熱硬化。硬化時間對黏附性及化學耐受性而言舉足輕重，舉例而言，在180℃條件下45分鐘的硬化處理未產生針對異丙醇的化學耐受性，未通過膠帶測試，而在同等溫度條件下硬化60分鐘以上後，則通過兩項測試。實施加熱後，溶劑自染料蒸發出來，此外異氰酸酯成 分被解除阻斷，在此情況下，與H酸性成分(如聚酯多元醇)發生交聯反應並形成固態之薄膜。就時間較長的硬化(>30分鐘)而言，通常不使用210℃以上的溫度，因為所形成之聚胺甲酸酯在超過200℃時可能發生分解。此種分解會使得塗層易於發生褐變，此種情況通常有害。
所需之反應溫度主要取決於用來將異氰酸酯成分阻斷之阻斷劑。例如就被丁酮肟阻斷之異氰酸酯而言，140-180℃就足以發生交聯，而就被ε-己內醯胺阻斷之異氰酸酯而言，就需要具備160-240℃。發生充分交聯所需的持續時間與所選異氰酸酯成分及H酸性化合物(聚酯多元醇)相關。可透過催化劑來大幅縮短該持續時間(縮短至數分鐘)，例如透過三級胺，但特別是透過含金屬的催化劑，如Zn鹽、Co鹽、Fe鹽、Sn(IV)鹽、Sb鹽及Sn(II)鹽，來實現此點。特別適用的催化劑為錫(IV)烷氧基化物，如二丁錫二月桂酸鹽及四(2-乙基已基)鈦酸鹽、環烷酸鋅或環烷酸鈷。該催化劑或該催化劑混合物之加入量為0.05-1wt%(相對該顏料漿)。
一種製造濾光片的方法，較佳包括以下步驟：(1)製造黏結劑系統：將該黏結劑(一或多個成分)溶於溶劑；(2)透過將該染料溶解並視情況對該黏結劑系統中之顏料進行分散來製造該漆料，以及視情況之更多添加劑；(2)視情況對該漆料進行通風；(3)視情況之基板清潔；(4)視情況鍍覆一中間層；(5)例如藉由旋轉塗佈來鍍覆該漆料；(6)視情況對該漆料進行預乾燥(所謂之「軟烘烤」)；(7)對該漆料進行乾燥處理，熱固化及/或UV固化； (8)視情況鍍覆更多層。
本發明中的「乾燥處理」係指，將該黏結劑以基本上不發生化學反應的方式轉化為該濾光片層，亦即，僅將該塗佈溶液中的揮發性成分去除。
該濾光片層之製造過程較佳包括製造一塗佈溶液的步驟。製造該塗佈溶液或該漆料時，將至少一染料及黏結劑或一黏結劑系統溶於一溶劑。將該塗佈溶液鍍覆至該基板並進行固化。
該黏結劑可用作針對該染料的溶劑。若該黏結劑之黏度有所不足，則可添加一溶劑。溶劑之主要作用在於，對漆料之黏度及可加工性施加影響。添加溶劑後便能在一塗佈法中施加該濾光片層，其中，溶劑之量或者塗佈溶液之黏度對所形成之層厚產生重大影響。需要注意的是，薄膜表面的形成及特性同樣可能與所用之溶劑相關。蒸發率很高(即蒸氣壓力較大)的溶劑並不適用，因其可能在表面上形成表皮。在此情況下，流動特性會發生變化，並可能出現流體動力不穩定的情形，此點會形成以旋轉中心出發星形延伸的橫向塗層結構。此外，吸濕性溶劑同樣不適用，其雖能吸附環境中的水，但卻無法與水混合。此時便可能出現分離效應，此點同樣會造成橫向結構。因此，較佳採用蒸氣壓力<120hPa(正常條件下：20℃)、尤佳<60hPa的溶劑，以確保良好的可加工性。
較佳之溶劑為醇、醚及上述之混合物。較佳採用乙酸正丁酯、卡必醇、卡必醇醋酸酯、丁基卡必醇醋酸酯、乙酸乙酯、甲醇、乙醇、1-丙醇、二甲基甲醯胺(DMF)、乙二醇一乙醚、二乙二醇單乙醚、三丙二醇單甲醚、二氯甲烷、1,2,3-三氯丙烷、環己烷、四氫呋喃、4-羥基-4-甲基-2-戊醇、甲基乙基酮、環己酮及上述之混合物。
藉由旋轉塗佈法製造較薄的聚合膜時，先前技術較佳係使用1,2,3-三氯丙烷(20℃時的蒸氣壓力為2.8hPa)或者環己酮(20℃時的蒸氣壓力為4.55hPa)或者DMF(20℃時的蒸氣壓力為3.77hPa)。相對塗佈溶液總質量而言的用量通常為10至30%。
本發明意外發現，蒸氣壓力較小<2hPas(正常條件下)的至少一溶劑與蒸氣壓力較大>100hPas的至少一溶劑的混合物同樣獲得良好的結果。
可往該塗佈溶液添加其他添加劑，如助黏劑、消泡劑、流動助劑、均染劑、空氣釋放劑、滑動助劑、基板網狀添加劑、潤濕及分散劑、流變添加劑、射線固化及防阻斷之(UV阻斷劑)添加劑。該等添加劑之量最大可為該塗佈溶液的5wt%，較佳最大為2wt%。該等添加劑例如可自TEGO(EVONIK)公司購得且作為常見之漆料添加劑而為相關領域通常知識者所熟知。
該等添加劑尤指純粹的及/或有機改質的低分子聚矽氧烷以及/或者有機聚合物以及/或者氟官能化的聚合物以及/或者聚醚改質以及/或者聚矽氧烷以及/或者聚丙烯酸酯以及/或者鹼性及酸性的脂肪酸衍生物。
許多有機染料之缺點在於針對UV輻射不穩定，儘管其具有期望之透射特性及(視情況)較高的溫度穩定性。因而在另一實施方式中，添加所謂之防黏劑以提高UV穩定性。此類防黏劑之效果源於自由基之失活且一般稱作HALS(「受阻胺光穩定劑(Hindered Amine Light Stabilizers)」)，該等防黏劑在化學上通常為TMP(2,2,6,6-四甲基哌啶)的衍生物。
視具體之塗佈法，亦可添加不同的流動助劑，如PEG、 BYK 302、BYK 306、TEGO Wet產品或TEGO Rad產品，以實現均勻的層厚。特別是在對非平滑之不平坦表面進行塗佈時，添加一潤濕劑/流動助劑，以便在不平坦的情況下實現層的均勻分佈。實施旋轉塗佈時，較佳採用能夠對該表面進行有效潤濕且適於容置流動助劑及潤濕輔劑等附加添加劑的溶劑，如甲基乙基酮或丁基卡必醇醋酸酯。
若該黏結劑系統之液態程度就塗佈製程而言過高，且無法進一步降低溶劑比例，則可透過添加流變添加劑來提高黏度。否則，漆料會變得過薄並無法充分吸收濾光片層，視所選旋轉塗佈參數而定。
通常可透過添加樹脂(如聚丙烯酸酯、聚矽氧烷、複硬性丙烯酸樹脂以及異氰酸酯複硬性或胺甲酸酯複硬性之醇酸樹脂)，或者透過降低溶劑比例，來達到增稠、即提高黏度的效果。亦可採用蠟(如氫化蓖麻油或聚烯烴蠟)或者締合的增稠劑，如締合的丙烯酸酯增稠劑、疏水改質的纖維素醚、疏水改質的聚醚型胺甲酸酯(「聚胺甲酸酯增稠劑」)、疏水改質的聚醚或者改質的尿素。但在選擇增稠劑時，需要注意是否應進一步塗佈色膜。在此情況下，特別是蠟不適於用作增稠劑。
作為補充方案，例如可添加所謂之硬化劑，如奈米粒子、雙環氧化物，以便提高層硬度/耐刮性。
用於將濾光片層鍍覆至基板之塗佈溶液的不同成分之較佳重量比與所用黏結劑相關。
特別是設置一適用於該塗佈法的黏度。就旋轉塗佈法而言較佳地，將該黏結劑混合物的黏度調節至最大100mPas，較佳最大50mPas，尤佳最大20mPas。
下表以聚胺甲酸酯系統及GPTES為例列出了塗佈溶液 的各成分之較佳重量比。
在塗層中達到期望透射所需之染料比例與該塗層之層厚相關，且視具體層厚而為0.1-45wt%(相對硬化後的塗層)。對應於該染料比例的黏結劑比例為55-99.9wt%。與層厚較小時相比，層厚較大時需要降低染料比例，以便實現期望之波長相關的吸收從而實現透射削弱。透過改變濃度還能影響濾光片之帶邊之陡度，因為在濃度較高時會出現飽和效應。可利用此點來針對性地調節濾光片之帶邊的形狀。45wt%以上的染料比例並非較佳方案，因為此時會出現耐刮性及黏附性不足的情況。
在經乾燥處理及固化處理的一濾光片中，染料與黏結劑1之質量比為200：1至50：1，較佳為175：1至60：1，尤佳為150：1至100：1。
在經乾燥處理及固化處理的一濾光片中，染料與黏結劑2之質量比為100：1至3：1，較佳為50：1至5：1，尤佳為40：1至25：1。
較佳藉由Dispermat(Ultraturax高速攪拌機)或三輥機來將所有成分、該基質、該等染料與該等功能性添加物均勻化。
可對製成之漆料進行壓濾處理，以便去除原料中的或者在製造工藝中混入的絨毛、灰塵或其他粒子。作為替代方案，亦可在實施塗佈前用超細濾光片對該漆料進行過濾。
可單層或多層地進行塗佈，其中較佳係採用單層塗佈。
根據一種特別實施方式，僅局部地對該濾光片層進行結構化處理或開槽處理或將其鍍覆至該基板。但較佳對該基板進行整面塗佈。
可藉由旋轉塗佈、噴射、浸入、澆注、塗抹、網板印刷、移印、噴墨印刷、膠印、滾塗或者相關領域通常知識者所熟知的其他方法來對該基板進行塗佈。採用上述塗佈法時，必須根據可加工性來調整色彩基質之黏度。
本發明較佳係採用旋塗(spin-coating)法即旋轉塗佈法或者離心塗佈法，因為用此種方法能夠塗佈非常均勻的濾光片層。
所有可溶於溶液的材料皆適於進行離心塗佈。通常藉由底面上之真空吸附元件將該基板固定在一轉盤(即所謂之夾盤)上。利用位於基板中心上方的一配料裝置來施加該溶液的期望量。
該旋轉塗佈製程分為三個步驟：第1步驟係分配該塗佈溶液，該步驟之特點在於適度的加速度及轉速，通常為200-2000rpm，但視所用旋轉塗佈機而定；第2步驟係塗佈，該步驟需要採用中等或較高的轉速來對基板進行均勻塗佈，通常為1000-10000rpm，但視所用旋轉塗佈機而定；第3步驟係將過剩的材料離心分離，該步驟中需要採用較高的轉速，通常>2000rpm，但視所用旋轉塗佈機而定。
為獲得固態層就需要去除該溶劑。部分溶劑在離心塗佈過程中就已揮發。可透過經加熱之夾盤或者透過隨後之在一「熱盤」上進行加熱(回火，亦稱軟烘烤)來強化溶劑的去除。此種處理方案之優點在於，在軟烘烤過程中採用適度的溫度，從而防止溶劑在層中產生 氣泡(在進行快速加熱時經常會出現此種情形)。此外，該層還變得「脫塵乾燥」，亦即，灰塵及懸浮顆粒基本上不再附著在表面上，如此便能方便地將污染物去除。
實施旋轉塗佈時，尤佳採用能夠對該表面進行有效潤濕且適於容置流動助劑及潤濕輔劑等附加添加劑的溶劑，如酮或醋酸酯。
塗佈完畢後，視需要對該等色層進行熱固化及/或紫外固化。較佳在>150℃，尤佳在>170℃的溫度條件下對該等層進行燒製。為此，可採用標準設備，涉及UV固化或者UV固化與熱固化相結合時，例如可採用傳統的UV表面發射器，較佳採用微波激發之無電極的表面發射器-UV燈，尤佳採用UV-LED。
為獲得較高的濾光片品質，除前述之較小粗糙度及較小散射度以外的另一重要之處在於，形成一平滑的薄膜，且經硬化之塗層不含有任何粗粒且不透光的顆粒、雜質或類似物體(如灰塵、絨毛或粒度大於200μm，特別是為0.3-1.5mm的晶粒)。基於此項要求，製造優質濾光片層時必須在生產過程中保持清潔。理想情況下係在無塵室條件下(無塵室等級<10000)進行生產。
濾光片亦可具有一個以上濾光片層3。根據本發明的此種方案，更多的濾光片層3'較佳具有不同的吸收特性，亦即，若干吸收帶各具不同的波長。一或多個濾光片層3'可在基板2之底面上佈置在基板2與層4'之間，或者在該基板之頂面上佈置在該濾光片層3上方或下方。若各染料分子的交互作用會造成不利的光學效果，則上述方案優於在一個濾光片層3中包含一個以上染料的方案。本發明之各濾光片層皆可具有較高的層厚均勻度，故具有兩個或兩個以上濾光片層的濾光片同樣具有極佳乃至充分的光學均勻度。
本發明之濾光片亦可包括若干透射改變之多層覆層4、4'及5。多層覆層通常包括由金屬之氮化物、氧化物、氮氧化物或其混合物構成之高折射率及低折射率之層的序列，例如可用PVD法(如濺鍍、汽化滲鍍等類似方法)或者用PECVD法將多層覆層鍍覆至濾光片。
例如可用此種透射改變之多層覆層來將高於650nm至1000nm(較佳至1200nm)之紅外範圍內的電磁輻射基本上反射或者阻斷，從而將如圖3所示之濾光片的阻斷範圍朝著更長的波長，進行擴展。先前技術係將此類反射性多層覆層用作單獨一個對紅外輻射施加影響的層。但反射所產生之散射光通常會形成所謂之鬼像。本發明意外發現，在將本發明之該等濾光片層與此類多層覆層加以組合後，未出現任何鬼像。本發明假定如下：該等吸收層中，該等多層覆層所產生之散射光被該濾光片層吸收。
在與該有機濾光片層結合使用的情況下，該等多層覆層之設計方案可加以調整，使得整個濾光片之組合式波長相關的透射符合期望之規格。此處之T50II值特別關鍵，該值為光學規格的中心組成部分。在波長較短時，該多層覆層之吸收邊必須朝較長的波長位移。以藍色玻璃濾光片為例，該吸收邊T50II例如為630nm。該吸收邊主要透過該有機濾光片層之吸收而實現，使得該多層覆層在此應具有大於80%的高透射以實現總透射。如此便能實現該多層覆層的兼容性設計方案，舉例而言，稍具陡度之邊沿及小幅之透射削弱就足以實現總透射。整體而言，藉由上述組合能夠製成技術上更為簡單且成本更低的多層覆層。此類多層覆層的設計方案已為相關領域通常知識者所熟知，藉由光學層設計軟體(如Software Spectra Inc.公司提供的TFCalc)便能有效執行該設計方案。為將有機濾光片層之效果計算在內，可將該有機 濾光片層的透射及反射轉化為一基板玻璃的光學常數，從而在層設計時將該透射及反射考慮在內。如何使用TFCalc等程式將有機濾光片曲線的透射及反射例如換算為Sellmeyer係數，此點已為相關領域通常知識者所熟知。透過調整單個層之數目及厚度來調整多層覆層設計方案。
較佳藉由鍍覆抗反射塗層4、4'來阻止或減輕該濾光片之正面及背面上的反射，從而大幅提高光學範圍內的總透射。此舉能夠在無吸收波長範圍內實現60%以上的透射增益。該等抗反射塗層通常亦指前述之多層覆層。採用相應之層設計方案後，能夠在一多層覆層中將抗反射功能與前述之阻斷範圍擴展功能相結合。
亦可例如藉由熱解(如用HMDSO進行燃燒)法或溶膠-凝膠法在基板與濾光片層或濾光片系統之間鍍覆助黏劑，較佳有機助黏劑，尤佳在高度稀釋之醇溶液中或者藉由CVD法鍍覆由六甲基二矽氮烷(HMDS)、環氧基、甲基丙烯基、丙烯基、胺基、乙烯基及硫醇基構成之有機助黏劑。
此外還可將若干功能層，如防刮層、防腐層、平整層、易清潔層等諸如此類，鍍覆至該濾光片層或該濾光片層系統或者鍍覆至相對該濾光片層或該濾光片層系統的基板表面，或者鍍覆該等層及其機構的組合。
本發明亦有關於本發明之濾光片的應用。特定言之，該濾光片可作為濾光片元件應用於光敏半導體偵測器的光路中，該等光敏半導體偵測器例如為CMOS(互補金屬氧化物半導體；Complementary Metal Oxide Semiconductor)感測器或CCD電荷耦合器件(Charge Coupled Device)感測器。此類半導體偵測器例如用作數位攝像機或視訊攝像機中或者光譜學中的影像感測器。
利用本發明之方法能夠在較大的面積上製成非常均勻的濾光片層。故本發明之濾光片及晶圓適於採用晶圓級封裝(WLP)製程來製造濾光片。基板(2)，下文稱作「玻璃晶圓」，在此情況下並非具有單獨一個濾光片的尺寸，而是具有一容納多個濾光片元件之晶圓的尺寸。採用WLP製程時，將具有光學活性之感測器的半導體晶圓與一玻璃晶圓(2)濾光片層(3)直接堆疊安裝，在玻璃表面與半導體晶片之間存在小於1mm的距離，以便光路自光源經由濾光片(1)入射至感測器。在感測器晶片上方安裝玻璃晶圓的同時，可鍍覆若干密封件，以便將該感測器晶片與外部環境隔絕。可藉由膠黏製程或者焊接製程實施安裝，採用焊接製程時，要麼用低熔點焊料實現金屬密封，要麼用低熔點玻璃焊料實現玻璃狀連接。在此種製程中通常採用某種玻璃晶圓(1)，其熱膨脹係數處於矽晶片之膨脹係數的範圍內。作為示範，可將AF32玻璃(SchottAG)應用為適宜的玻璃基板，此種玻璃的熱膨脹係數為3.210-6K-1，特別適用於矽基板。採用膠黏製程時，熱膨脹係數無關緊要，故亦可採用膨脹係數較高的玻璃，如熱膨脹係數為7.210-6K-1的D263eco玻璃(SchottAG)。WLP製程的主要優點在於，濾光片與感測器係以晶圓形式相連且隨後再被分割為單個晶片。
有鑒於此，本發明亦有關於一種玻璃晶圓，在該玻璃晶圓上設有多個本發明之濾光片且該玻璃晶圓具有與圖1所示本發明之濾光片相同的結構。此種玻璃晶圓的直徑例如可為8或12英吋。
根據另一實施方式，可藉由「Pick-and-Place(取置)」製程將該CMOS感測器與該濾光片(3)接合在一起。根據該實施方式，可藉由與前述方案類似之膠黏製程及焊接製程來用濾光片(3)將該CMOS感測器密封及進行防護。在實施安裝前將CMOS晶片與玻璃晶圓分割 開來，如此便能實現另一產品變體，即濾光片(3)與CMOS晶片具有不同的尺寸。
如前所述，本發明之濾光片的耐熱方案適於用作針對印刷電路板的基板。在此情況下，除光學濾光片作用外，亦可在光路以外鍍覆若干導電之結構化電極，以便對該CMOS晶片及/或一電路板的接點進行接觸。根據特別實施方式，可藉由該等導電通路對正面上之CMOS晶片接點以及對位於該CMOS晶片下方之電路板的接點進行接觸並建立電連接。在上述情形下，玻璃晶片之尺寸不同於矽晶片之尺寸，因為該等導電通路為自外部實現接觸而伸出該矽晶片。
下面結合若干實施例對本發明進行詳細說明，該等實施例所描述之實施方式不對本發明構成任何限制。
[實施例]
在表1所列條件下製造本發明之濾光片。將AF32或D263(SCHOTT AG)之0.5至0.7mm厚的玻璃晶圓用作基板。
表2總結了所製成之本發明之濾光片的特性。
相關符號說明如下：
[實施例5]
藉由網板印刷法將實施例1中之塗佈溶液鍍覆至該基板。其透射曲線在圖7中與用旋轉塗佈法所鍍覆之濾光片進行了對比。
1‧‧‧濾光片
2‧‧‧基板、玻璃晶圓
3‧‧‧濾光片層
4、4'‧‧‧抗反射塗層
5‧‧‧中間層

Claims (15)

  1. 一種光學濾光片，包括基板(2)及位於該基板之至少一面上的濾光片層(3)，其中該濾光片層(3)包括基質，其含有至少一溶於該基質的有機染料。
  2. 如申請專利範圍第1項之光學濾光片，其中，該濾光片層(3)係藉由旋轉塗佈法塗佈。
  3. 如前述申請專利範圍中任一項之光學濾光片，其中該濾光片的光學均勻度，特別是在T50II時的波長偏差，較佳最大為5%，尤佳最大為3%，更佳最大為1%。
  4. 如前述申請專利範圍中任一項之光學濾光片，其中，該基板(2)包括玻璃，較佳包括薄玻璃或超薄玻璃，且其中，在400nm至800nm的光譜範圍內，該基板(2)之透射至少為85%，較佳至少為90%，更佳至少為91%。
  5. 如前述申請專利範圍中任一項之光學濾光片，其中，該濾光片層(3)之厚度最大為100μm，更佳最大為20μm，最佳最大為15μm。
  6. 如前述申請專利範圍中任一項之光學濾光片，其中，該濾光片之厚度最大為2mm，較佳最大為1mm，及/或至少為0.1mm。
  7. 如前述申請專利範圍中任一項之光學濾光片，其中，該濾光片的霧度值小於10%，較佳小於5%，更佳小於3%，尤佳小於1%。
  8. 如前述申請專利範圍中任一項之光學濾光片，其中，該濾光片在650nm至700nm之阻斷範圍內的平均透射最大為50%，較佳最大為40%，更佳最大為30%。
  9. 如前述申請專利範圍中任一項之光學濾光片，其中，該濾光片包括至少另一層，其減輕該紅外範圍內的透射，且其中，該層係構建為 多層覆層(4，4'，5)及/或另一濾光片層(3')。
  10. 如前述申請專利範圍中任一項之光學濾光片，其中，該濾光片在該頂面及/或底面上包括一抗反射塗層(4，4')，較佳一多層覆層。
  11. 如前述申請專利範圍中任一項之光學濾光片，其中，該基板為晶圓。
  12. 一種製造申請專利範圍第1至11項中任一項之光學濾光片的方法，包括以下步驟：製造黏結劑系統：將該一或多個成分之黏結劑溶於該溶劑透過將該染料溶解並視情況對該黏結劑系統中之顏料進行分散來製造該漆料；視情況之更多添加劑；藉由一塗佈法，較佳藉由旋轉塗佈來鍍覆該漆料；對該濾光片層進行「乾燥處理」及/或熱固化及/或UV外固化。
  13. 一種申請專利範圍第1至11項中任一項之光學濾光片之應用，其係用作光敏半導體偵測器，如CMOS感測器中的光路中之濾光片元件。
  14. 一種申請專利範圍第1至11項中任一項之光學濾光片之應用，其係用於數位攝像機、視訊攝像機或光譜學中。
  15. 一種申請專利範圍第11項之光學濾光片之應用，其係用於WLP製程中。
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