TW201935679A - 晶圓級感應模組及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明公開一種晶圓級感應模組及其製造方法。晶圓級感應模組包括晶片基板、近接感應單元及環境光感應單元。近接感應單元設置於晶片基板上且包括發射器、第一接收器及隔離組件。隔離組件包括第一、第二、第三隔離件、第一透鏡及第二透鏡。環境光感應單元設置於晶片基板上且與近接感應單元相互分離，並包括第二接收器及透明隔離片。第一接收器及第二接收器形成在晶片基板且暴露於晶片基板的上表面，且透明隔離片的位置對應於第二接收器。藉此，本發明能提供更小型化的模組體積、較大的環境光感測視角、較小的近接感應開孔及降低的串擾效應。

Description

晶圓級感應模組及其製造方法

本發明涉及一種感應模組及其製造方法，特別是涉及一種晶圓級感應模組及其製造方法。

隨著科技的發展，行動裝置具備觸控螢幕已成為普遍的趨勢，因此市場上有在行動裝置內設置近接感應器的需求，以偵測使用者的頭、臉，以判斷使用者正在使用行動裝置進行通話時並暫時滅屏，以免誤觸螢幕影響通話。

以智慧型手機為例，現有的技術方案中提供一種用於智慧型手機的感應模組，其包括一發射器、一近接感應接收器以及一環境光接收器，其中發射器以及兩接收器設置在封裝殼體內的不同腔室中，以避免串擾效應，而發射器設置於電路基板，兩接收器設置於電路基板上的晶片，封裝殼體具有分別對應於發射器、近接感應接收器以及環境光接收器的開孔。

然而，目前的設計當中，封裝殼體使近接感應模組佔據了手機內相當比例的空間，尤其現下電子裝置的設計以輕薄取向為主，因此，市場上有將感應模組小型化的需求。另外，為了達到更高的感測效果，感測器以感測視角大的設計為佳，然而，增大感測視角也會增加感應模組內的串擾效應，並且，封裝殼體的高度及厚度也限制了感測器的感測視角。此外，市場上也要求行動裝置上肉眼可見開孔的小型化及少量化。因此，現有技術的感應模組仍然具有缺失而需要新的替代方案。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種晶圓級感應模組及其製造方法。晶圓級感應模組具有相較現有技術更小型化的模組體積、較大的環境光感測視角、較小的近接感應開孔以及降低的串擾效應。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種晶圓級感應模組，其包括一晶片基板、一近接感應單元以及一環境光感應單元。所述近接感應單元設置於所述晶片基板上，所述近接感應單元包括一發射器、一第一接收器以及一隔離組件，所述隔離組件包括一第一隔離件、一第二隔離件、一第三隔離件、一第一透鏡以及一第二透鏡。所述環境光感應單元設置於所述晶片基板上且與所述近接感應單元相互分離，所述環境光感應單元包括一第二接收器以及一透明隔離片。所述第一接收器以及所述第二接收器形成在所述晶片基板且暴露於所述晶片基板的一上表面，且所述透明隔離片的位置對應於所述第二接收器。所述第一透鏡連接於所述第一隔離件以及所述第二隔離件之間，且所述發射器位於所述第一隔離件、所述第一透鏡、所述第二隔離件以及所述晶片基板所定義出的一第一空間，所述第二透鏡連接於所述第二隔離件以及所述第三隔離件之間，且所述第一接收器位於由所述第二隔離件、所述第二透鏡、所述第三隔離件以及所述晶片基板所定義出的一第二空間。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是，提供一種晶圓級感應模組的製造方法，其包括：提供一晶片基板，所述晶片基板形成有一第一接收器以及一第二接收器，且所述第一接收器以及所述第二接收器暴露於所述晶片基板的一上表面；將一發射器設置於所述晶片基板上；將一隔離組件設置於所述晶片基板的所述上表面，且所述隔離組件包括一第一隔離件、一第二隔離件、一第三隔離件、一第一透鏡以及一第二透鏡， 其中，所述第一透鏡的位置對應於所述發射器，且所述第二透鏡的位置對應於所述第一接收器；以及將一透明隔離片設置於所述晶片基板的所述上表面對應於所述第二接收器的位置；其中，所述第一透鏡連接於所述第一隔離件以及所述第二隔離件之間，且所述發射器位於所述第一隔離件、所述第一透鏡、所述第二隔離件以及所述晶片基板所定義出的一第一空間，所述第二透鏡連接於所述第二隔離件以及所述第三隔離件之間，且所述第一接收器位於由所述第二隔離件、所述第二透鏡、所述第三隔離件以及所述晶片基板所定義出的一第二空間，所述第一接收器用以接收自所述發射器發出且被一待測物所反射的信號。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外再一技術方案是，提供一種晶圓級感應模組，其包括：一預先製造完成的晶片、一發射器以及一透明隔離片。所述預先製造完成的晶片包括一晶片基板、一形成在所述晶片基板上的第一接收器以及一形成在所述晶片基板上的第二接收器。所述發射器設置於所述晶片基板上。所述透明隔離片設置於所述晶片基板上且覆蓋所述第二接收器。其中，所述第一接收器用以接收自所述發射器發出且被一待測物所反射的信號。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的晶圓級感應模組及其製造方法，其能通過“所述第一接收器以及所述第二接收器形成在所述晶片基板且暴露於所述晶片基板的一上表面”以及“所述隔離組件包括一第一隔離件、一第二隔離件、一第三隔離件、一第一透鏡以及一第二透鏡”的技術方案，以使所述發射器位於所述第一隔離件、所述第一透鏡、所述第二隔離件以及所述晶片基板所定義出的一第一空間，且使所述第一接收器位於由所述第二隔離件、所述第二透鏡、所述第三隔離件以及所述晶片基板所定義出的一第二空間。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下 有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

Z‧‧‧晶圓級感應模組

1‧‧‧晶片基板

101‧‧‧上表面

102‧‧‧下表面

11‧‧‧導電通孔

2‧‧‧近接感應單元

21‧‧‧發射器

22‧‧‧第一接收器

23‧‧‧隔離組件

231‧‧‧第一隔離件

232‧‧‧第二隔離件

233‧‧‧第三隔離件

234‧‧‧第一透鏡

235‧‧‧第二透鏡

3‧‧‧環境光感應單元

31‧‧‧第二接收器

32‧‧‧透明隔離片

4‧‧‧金屬凸塊

P‧‧‧屏幕

圖1為依據本發明實施例的晶圓級感應模組的應用在一電子裝置的側視示意圖；圖2為依據本發明實施例的晶圓級感應模組的製造方法的步驟S100的側視示意圖；圖3為依據本發明實施例的晶圓級感應模組的製造方法的步驟S102的側視示意圖；圖4為依據本發明實施例的晶圓級感應模組的製造方法的步驟S104的側視示意圖；圖5為依據本發明實施例的晶圓級感應模組的製造方法的步驟S106的側視示意圖；圖6為依據本發明實施例的晶圓級感應模組的製造方法的步驟S108的側視示意圖；圖7為依據本發明實施例的晶圓級感應模組的製造方法的流程圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“晶圓級感應模組及其製造方法”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

應理解，雖然本文中可能使用術語第一、第二、第三等來描 述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

[第一實施例]

請參閱圖1所示，圖1顯示本發明實施例的晶圓級感應模組Z應用於一電子裝置的側視示意圖，其中晶圓級感應模組Z設置於屏幕P之後。如圖所示，本實施例的晶圓級感應模組Z包括一晶片基板1、一近接感應單元2以及一環境光感應單元3。近接感應單元2設置於晶片基板1上且包括一發射器21、一第一接收器22以及一隔離組件23，隔離組件23包括一第一隔離件231、一第二隔離件232、一第三隔離件233、一第一透鏡234以及一第二透鏡235。環境光感應單元3設置於晶片基板1上且與近接感應單元2相互分離，環境光感應單元3包括一第二接收器31以及一透明隔離片32。

進一步而言，如圖1所示，第一透鏡234連接於第一隔離件231以及第二隔離件232之間，且發射器21位於第一隔離件231、第一透鏡234、第二隔離件232以及晶片基板1所定義出的一第一空間R1。第二透鏡235連接於第二隔離件232以及第三隔離件233之間，且第一接收器22位於由第二隔離件232、第二透鏡235、第三隔離件233以及晶片基板1所定義出的一第二空間R2。

詳細而言，本發明透過使第一透鏡234連接於第一隔離件231及第二隔離件232之間，而使第一隔離件231、第一透鏡234以及第二隔離件232相當於形成一封裝蓋體，而將發射器21封裝在晶片基板1上；同樣地，透過使第二透鏡235連接於第二隔離件232及第三隔離件233之間，能夠使第二隔離件232、第二透鏡235以及第三隔離件233形成一封裝蓋體而將第一接收器22的封裝於 晶片基板1上。

藉由上述結構，本發明不需使用現有技術的封裝殼體進行封裝，而是利用透鏡連接於隔離件之間的結構，使隔離件與透鏡不僅提供隔離紅外光、降低串擾效應以及集中光線的功能，還可形成一封裝結構而封裝發射器21及第一接收器22，省去習知封裝殼體所佔用的空間，而使本發明的晶圓級感應模組Z能夠具有較小的尺寸，符合現今電子產品輕薄的趨勢。

此外，現有技術中，環境光感測器的感測開孔設置於封裝殼體，而封裝殼體的高度、厚度等因素限制了環境光接收器透過感測開孔而形成的感測視角，影響感測效果。因此，本發明以上述結構取代現有技術的封裝殼體，而大幅增加了環境光感應單元3的第二接收器31的感測視角，提高感測效果。

更進一步來說，如圖1所示，第一接收器22以及第二接收器31形成在晶片基板1且暴露於晶片基板1的一上表面101，且透明隔離片32的位置對應於第二接收器31。明確來說，第一接收器22以及第二接收器31是與晶片基板1一同形成而內嵌在晶片基板1，如圖所示，僅第一接收器22以及第二接收器31僅以上表面暴露於晶片基板1的上表面，而透明隔離片32是在垂直於晶片基板1的方向上覆蓋第二接收器31。

現有技術所提供具有整合近接與環境光感應功能的感應器中，近接感應接收器以及環境光接收器一般設置於一晶片上，此晶片再連同LED發光器(發射器)設置於電路板上。然而，此設計使接收器的高度高於LED的高度，不僅增加了串擾效應，也由於必須控制串擾效應的影響，LED與近接感應接收器無法太過接近，須保持在一定的距離，故而使屏幕上必須要有分別為發射器以及接收器設置的開孔，且為了提高感測效果，開孔尺寸無法縮小。

而本發明省去電路板，將發射器21、第一接收器22以及第二 接收器31皆設置於晶片基板1，再藉由上述第一接收器22以及第二接收器31形成於晶片基板1的技術特徵，使第一接收器22的高度能夠低於發射器21的高度，使本發明的晶圓級感應模組Z能有較小的串擾效應(crosstalk)，而與現有技術的近接感應器相比，第一接收器22及發射器21的距離也能夠較接近，因而能夠共用一近接感應開孔，滿足市場上對於屏幕上開孔尺寸小、數量少的需求。

進一步來說，在本實施例中，環境光感應單元3的透明隔離片32的表面形成有一塗層，以作為一可見光濾光片或一三原色濾光片。詳細而言，透明隔離片32一方面作為第二接收器31的濾片，而使環境光感應單元3能夠選擇性地作為一可見光感應器或者三原色感應器。另一方面，對應於近接感應單元2的隔離組件23的封裝功能，透明隔離片32也作為第二接收器31的封裝蓋結構，而使晶圓級感應模組Z能夠省去習知地封裝殼體，使環境光感應單元3相較於習知具有增大的環境光感測視角。

更進一步來說，如圖1所示，本實施例的晶圓級感應模組Z還進一步包括多個金屬凸塊4以及一重分佈線路層(圖中未顯示)，重分佈線路層(圖中未顯示)形成於晶片基板1的一下表面102。本發明藉由重分布線路層(圖中未顯示)與金屬凸塊4的設置以取代現有技術中的電路板，使晶圓級感應模組Z能藉由金屬凸塊4連接於外接基板，如此可使近接感應單元2、環境光感應單元3以及發射器21直接形成於晶片基板1上，大幅縮小感應模組的體積。

請參閱圖2至圖7，以下將說明依據本發明實施例的晶圓級感應模組Z的製造方法。本發明實施例提供一種晶圓級感應模組Z的製造方法，其包括步驟S100：提供一晶片基板1，晶片基板1形成有一第一接收器22、一第二接收器31以及多個導電通孔11，第一接收器22以及第二接收器31暴露於晶片基板1的一上表面 101，多個導電通孔11貫穿晶片基板1。請參見圖2，明確而言，在本發明中，第一接收器22以及第二接收器31與導電通孔11一併形成於晶片基板1中。

值得一提的是，在其他實施例中，晶片基板1可不包含導電通孔，而是以側邊接線的方式來實現導通。明確來說，在其他實施例中，步驟S100可為：提供一預先製造完成(prefabricated)的晶片，其包括一晶片基板1、一形成在晶片基板1上的第一接收器22以及一形成在晶片基板上的第二接收器31。

請參見圖3以及圖4，接著，本發明實施例提供的晶圓級感應模組Z的製造方法進一步包括步驟S102：將一發射器21設置於晶片基板1上；步驟S104：將一隔離組件23設置於晶片基板1的上表面101，且隔離組件23包括一第一隔離件231、一第二隔離件232、一第三隔離件233、一第一透鏡234以及一第二透鏡235，其中，第一透鏡234的位置對應於發射器21，且第二透鏡235的位置對應於第一接收器22。

進一步而言，在本發明實施例中，是以覆晶方式將發射器21設置於晶片基板1上，然而，本發明不限於此。此外，隔離組件23是通過一射出成形方法(injection molding process)或是一翻模轉移方法(replica molding)而形成於晶片基板上，其中，第一隔離件231、第二隔離件232以及第三隔離件233是由紅外光隔離材料形成，而第一透鏡234及第二透鏡235是由UV固化材料形成，且第一透鏡234連接於第一隔離件231以及第二隔離件232之間，第二透鏡235連接於第二隔離件232以及第三隔離件233之間。

需要說明的是，本發明不限於上述，在其他實施例中，隔離組件23可由一單一的隔離件取代，其中隔離件設置於發射器21與第一接收器22之間，以阻隔發射器21與第一接收器22之間的串擾效應，使第一接收器22接收自發射器21發出且被一待測物 所反射的信號。

藉由上述方法，發射器21位於第一隔離件231、第一透鏡234、第二隔離件232以及晶片基板1所定義出的一第一空間R1，且第一接收器22位於由第二隔離件232、第二透鏡235、第三隔離件233以及晶片基板1所定義出的一第二空間R2，其中第一接收器22用以接收自發射器21發出且被一待測物所反射的信號，且第一透鏡234及第二透鏡235用以提高該信號的集中度。本發明以此結構取代習知的封裝殼體，以使第一接收器22的高度可低於發射器21，從而降低串擾效應，並使發射器21與第一接收器22之間的距離較習知為接近，縮小近接感應單元2的開孔。

請參考圖5所示，接著，晶圓級感應模組Z的製造方法還包括步驟S106：將一透明隔離片32設置於晶片基板1的上表面101對應於第二接收器31的位置。對應於隔離組件23對於發射器21及第一接收器22的封裝功能，透明隔離片32也作為封裝蓋體而封裝第二接收器31，且本實施例中，透明隔離片32形成有一塗層(圖中未顯示)，以作為一可見光濾光片或一三原色濾光片，而使環境光感應單元3作為一可見光環境光感應器或一三原色環境光感應器。

接著，請參考圖6所示，本發明的晶圓級感應模組Z的製造方法還包括步驟S108：將多個金屬凸塊4以及一重分佈線路層(圖中未顯示)設置於晶片基板1的一下表面102。藉此，本實施例的晶圓級感應模組Z以導電通孔11、金屬凸塊4以及重分佈線路層(圖中未顯示)取代現有技術中感應模組內的電路板，進一步搭配透鏡、透明隔離片等取代封裝殼體的結構，本發明可實現晶圓級尺寸的晶圓級感應模組Z。

綜合上述，本發明的晶圓級感應模組Z利用第一透鏡234連接於第一隔離件231及第二隔離件232之間、第二透鏡235連接於第二隔離件232及第三隔離件233之間、透明隔離片32對應第 二感接收31的位置設置於晶片基板1的結構，而取代習知的封裝殼體，使晶圓級感應模組Z具有較習知為小的體積。此外，習知的環境光感測視角受限於封裝殼體上的開孔，而由於本發明利用上述結構取代封裝殼體，因此環境光感應單元3的第二接收器31可以有相當大的感測視角。更進一步來說，本發明藉由將第一接收器22以及第二接收器31形成在晶片基板1，一方面能夠降低近接感應單元2的串擾效應干擾，另一方面也可使發射器21與第一接收器22的距離拉近而共用一屏幕開孔，進而達到市場對於屏幕外觀開孔尺寸小、數量少的需求。

[實施例的有益效果]

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的晶圓級感應模組及其製造方法，其能通過“第一接收器以及第二接收器形成在晶片基板且暴露於晶片基板的一上表面”以及“隔離組件包括一第一隔離件、一第二隔離件、一第三隔離件、一第一透鏡以及一第二透鏡”的技術方案，以使發射器位於第一隔離件、第一透鏡、第二隔離件以及晶片基板所定義出的一第一空間，且使第一接收器位於由第二隔離件、第二透鏡、第三隔離件以及晶片基板所定義出的一第二空間。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

Claims (10)

1. 一種晶圓級感應模組，其包括：一晶片基板；一近接感應單元，所述近接感應單元設置於所述晶片基板上，所述近接感應單元包括一發射器、一第一接收器以及一隔離組件，所述隔離組件包括一第一隔離件、一第二隔離件、一第三隔離件、一第一透鏡以及一第二透鏡；以及一環境光感應單元，所述環境光感應單元設置於所述晶片基板上且與所述近接感應單元相互分離，所述環境光感應單元包括一第二接收器以及一透明隔離片；其中，所述第一接收器以及所述第二接收器形成在所述晶片基板且暴露於所述晶片基板的一上表面，且所述透明隔離片的位置對應於所述第二接收器；其中，所述第一透鏡連接於所述第一隔離件以及所述第二隔離件之間，且所述發射器位於所述第一隔離件、所述第一透鏡、所述第二隔離件以及所述晶片基板所定義出的一第一空間，所述第二透鏡連接於所述第二隔離件以及所述第三隔離件之間，且所述第一接收器位於由所述第二隔離件、所述第二透鏡、所述第三隔離件以及所述晶片基板所定義出的一第二空間。
2. 如請求項1所述的晶圓級感應模組，其中，所述透明隔離片的表面形成有一塗層，以作為一可見光濾光片或一三原色濾光片。
3. 如請求項1所述的晶圓級感應模組，其中，所述晶片基板包括多個貫穿所述晶片基板的通孔。
4. 如請求項1所述的晶圓級感應模組，還進一步包括多個金屬凸塊以及一重分佈線路層，所述重分佈線路層形成於所述晶片基 板的一下表面。
5. 一種晶圓級感應模組的製造方法，其包括：提供一晶片基板，所述晶片基板形成有一第一接收器以及一第二接收器，且所述第一接收器以及所述第二接收器暴露於所述晶片基板的一上表面；將一發射器設置於所述晶片基板上；將一隔離組件設置於所述晶片基板的所述上表面，且所述隔離組件包括一第一隔離件、一第二隔離件、一第三隔離件、一第一透鏡以及一第二透鏡，其中，所述第一透鏡的位置對應於所述發射器，且所述第二透鏡的位置對應於所述第一接收器；以及將一透明隔離片設置於所述晶片基板的所述上表面對應於所述第二接收器的位置；其中，所述第一透鏡連接於所述第一隔離件以及所述第二隔離件之間，且所述發射器位於所述第一隔離件、所述第一透鏡、所述第二隔離件以及所述晶片基板所定義出的一第一空間，所述第二透鏡連接於所述第二隔離件以及所述第三隔離件之間，且所述第一接收器位於由所述第二隔離件、所述第二透鏡、所述第三隔離件以及所述晶片基板所定義出的一第二空間，所述第一接收器用以接收自所述發射器發出且被一待測物所反射的信號。
6. 如請求項5所述的製造方法，其中，所述提供一晶片基板的步驟中，還進一步包括：所述晶片基板形成有多個導電通孔，多個所述導電通孔貫穿所述晶片基板。
7. 如請求項5所述的製造方法，其中，所述將一透明隔離片設置於所述晶片基板的所述上表面對應於所述第二接收器的位置的步驟之後，還進一步包括：將多個金屬凸塊以及一重分佈線路層設置於所述晶片基板的一下表面。
8. 如請求項5所述的製造方法，其中，所述發射器是通過一覆晶方式設置於所述晶片基板上。
9. 如請求項5所述的製造方法，其中，所述隔離組件是通過一射出成形方法以及一翻模轉移方法的其中一種而形成於所述晶片基板上。
10. 一種晶圓級感應模組，其包括：一預先製造完成的晶片，所述預先製造完成的晶片包括一晶片基板、一形成在所述晶片基板上的第一接收器以及一形成在所述晶片基板上的第二接收器；一發射器，所述發射器設置於所述晶片基板上；一隔離件，所述隔離件設置於所述發射器以及所述第一接收器之間；以及一透明隔離片，所述透明隔離片設置於所述晶片基板上且覆蓋所述第二接收器；其中，所述第一接收器用以接收自所述發射器發出且被一待測物所反射的信號。