TWI444666B - 晶圓級透鏡模組、晶圓級多鏡頭感光模組及其製作方法 - Google Patents

Description

晶圓級透鏡模組、晶圓級多鏡頭感光模組及其製作方 法

本發明是有關於一種透鏡模組、感光模組及其製作方法，且特別是有關於一種晶圓級透鏡模組、晶圓級多鏡頭感光模組及其製作方法。

隨著電子產品的模組微型化與低價化之趨勢，晶圓級模組(Wafer Level Module，WLM)技術之出現備受關注。晶圓級模組的技術主要是可將電子產品利用晶圓級的製造技術，而將電子產品的體積微型化並降低成本。其中，晶圓級模組的技術也可以是應用於製作鏡頭模組上，而使得鏡頭模組在體積上遠較傳統的鏡頭模組得以獲得縮減，進而可應用在電子裝置(如筆記型電腦、手機等)的相機模組上。

一般單鏡頭模組的行車記錄器僅能拍攝高廣角範圍，難以記錄發生事故時的前方車牌號碼。雖然，新型行車紀錄器配置有雙鏡頭功能，其中一鏡頭為廣鏡頭角，而另一鏡頭則為長焦長之鏡頭，以增加拍攝車牌功能，但是行車紀錄器所使用之雙鏡頭通常是使用一般手機的鏡頭，因此體積上仍無法有效地降低，何況當採雙鏡頭之設計時，其體積更是倍增而無法有效地被縮小。

本發明提供一種晶圓級透鏡模組及其製作方法，其體積較小並具有較低的製作成本與較為簡單製作步驟。

本發明另提供一種晶圓級多鏡頭感光模組及其製作方法，其裝設有上述的晶圓級透鏡模組，而同樣地具有上述優點。

本發明的一實施例提出一種晶圓級透鏡模組的製作方法。首先，提供一透光基板。接著，於透光基板的一表面上形成多個具有一第一焦距的第一透鏡。之後，於透光基板的表面上形成多個具有一第二焦距的第二透鏡，且這些第二透鏡分別與對應的這些第一透鏡彼此相鄰，其中第一焦距與第二焦距不同。接著，切割透光基板，以形成至少一透鏡模組，其中透鏡模組具有這些第一透鏡至少其一與這些第二透鏡至少其一。

在本發明之一實施例中，晶圓級透鏡模組的製作方法更包括覆蓋一遮光間隙層於透光基板的表面上，其中遮光間隙層具有多個開口，且這些開口分別暴露出這些第一透鏡與這些第二透鏡。

本發明的另一實施例提出一種晶圓級透鏡模組，其包括一透光基板、至少一第一透鏡以及至少一第二透鏡。第一透鏡配置於透光基板的一表面上，且第一透鏡具有一第一焦距。第二透鏡配置於透光基板的表面上並具有一第二焦距，其中第二透鏡分別與對應的第一透鏡彼此相鄰，且第一焦距與第二焦距不同。

在本發明之一實施例中，晶圓級透鏡模組更包括一遮 光間隙層，配置於透光基板的表面上，其中遮光間隙層具有多個開口，且這些開口分別暴露出至少一第一透鏡與至少一第二透鏡。

本發明的再一實施例提出一種晶圓級多鏡頭感光模組的製作方法。首先，提供一透光基板。接著，於透光基板的一表面上形成多個具有一第一焦距的第一透鏡。然後，於透光基板的表面上形成多個具有一第二焦距的第二透鏡，且這些第二透鏡分別與對應的這些第一透鏡彼此相鄰，其中第一焦距與第二焦距不同。接著，切割透光基板，以形成至少一透鏡模組，其中透鏡模組具有這些第一透鏡至少其一與這些第二透鏡至少其一。之後，提供一具有多個感光元件的感測基板，並將感測基板與透鏡模組連接，以形成一多鏡頭感光模組，其中這些感光元件各自對應這些第一透鏡至少其一與這些第二透鏡至少其一。

本發明的又一實施例提出一種晶圓級多鏡頭感光模組，其包括一感測基板與一晶圓級透鏡模組。感測基板具有多個感光元件，其中這些感光元件設置於感測基板的一表面上。晶圓級透鏡模組配置於感測基板的表面上並與感測基板連接，晶圓級透鏡模組包括一透光基板、至少一第一透鏡以及至少一第二透鏡。第一透鏡配置於透光基板的一表面上，且至少一第一透鏡具有一第一焦距。第二透鏡配置於透光基板的表面上並具有一第二焦距，其中至少一第二透鏡分別與對應的至少一第一透鏡彼此相鄰，且第一焦距與第二焦距不同。另外，這些感光元件各自對應這些 第一透鏡至少其一與這些第二透鏡至少其一。

在本發明之一實施例中，上述的晶圓級透鏡模組或晶圓級多鏡頭感光模組更包括至少一第三透鏡，配置於透光基板的表面上並具有一第三焦距，其中至少一第三透鏡與對應的至少一第一透鏡及至少一第二透鏡彼此相鄰，且第一焦距、第二焦距與第三焦距彼此不同。在本發明之一實施例中，上述的晶圓級透鏡模組或晶圓級多鏡頭感光模組更包括一遮光間隙層，配置於透光基板的表面上，其中遮光間隙層具有多個開口，且這些開口分別暴露出至少一第一透鏡、至少一第二透鏡與至少一第三透鏡。

基於上述，在本發明的上述實施例中，由於晶圓級透鏡模組與多鏡頭感光模組是以利用晶圓級的製造技術進行製作，因此晶圓級透鏡模組與多鏡頭感光模組之整體尺寸將會大幅地被縮小。再者，由於具有不同焦距的透鏡係先形成同一透光基板上再進行切割而成，因此可一次地形成晶圓級透鏡模組，而無須分別切割不同焦距的透鏡後再將這些透鏡進行組立。因此，採用上述製作方式將可有效地而將晶圓級透鏡模組與多鏡頭感光模組的體積微型化並同時降低成本與步驟。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1A~圖4A繪示本發明一實施例之晶圓級透鏡模組 的製作流程俯視圖，而圖1B~圖4B分別對應於圖1A~圖4A之AA’線所繪示之晶圓級透鏡模組的製作流程剖示圖。請同時參考圖1A與圖1B，首先，提供一透光基板110，其中透光基板110具有一表面S1。在本實施例中，透光基板110可以是一玻璃基板或是一透光塑膠基板，其中本實施例係以玻璃基板作為舉例說明，於其他實施例中，透光基板110亦可以採用其他適當的透光材質。

接著，於透光基板110的表面S1上形成多個具有一第一焦距的第一透鏡122，如圖2A與圖2B所示。在本實施例中，形成第一透鏡122的方式可以是使用壓模製程將一透光材料(未標示)點滴於透光基板110的表面S1上，並以模具下壓後曝光照射硬化，以形成如圖2A與圖2B所示之第一透鏡122。另外，第一透鏡122可以是採用如圖2B繪示的凸透鏡，其中此凸透鏡的凸面為背向透光基板110的方向。然而，在其他未繪示的實施例中，第一透鏡122也可採用凹透鏡的設計，此部分依使用者的需求與設計而定。特別需要說明的是，第一透鏡122的第一焦距可藉由控制每一滴於透光基板110上之透光材料的液量來決定，或者是可透過控制第一透鏡122所形成的表面曲率來決定。

之後，請繼續參考圖2A與圖2B，於透光基板110的表面S1上形成多個具有一第二焦距的第二透鏡124，且這些第二透鏡124分別與對應的這些第一透鏡122彼此相鄰，其中第一焦距與第二焦距不同。在本實施例中，形成 第二透鏡124的方式可以採用前述形成第一透鏡122的方法，需要特別注意的是，由於第二透鏡124的焦距與第一透鏡122的焦距不同，因此在形成第二透鏡124時，便需控制每一滴於透光基板110上之透光材料的液量會不同於形成每一第一透鏡122所需之液量，或者也可透過將第二透鏡124之表面曲率形成不同於第一透鏡122之表面曲率。

值得一提的是，本實施例雖是以液滴透光材料於透光基板110上的方式來形成具有不同焦距之第一透鏡122與第二透鏡124，於其他實施例中，形成第一透鏡122與第二透鏡124亦可採用其他可能的實施方式。舉例來說，當透光基板110若採用透光塑膠材質時，則形成第一透鏡122與第二透鏡124可採用模版沖壓或壓印的方式，如此一來，透光基板110、第一透鏡122與第二透鏡124為一體成型。

另外，為了提高第一透鏡122與第二透鏡124的成像品質，以避免外在其他雜散光線進入第一透鏡122與第二透鏡124內，因此，本實施例之晶圓級透鏡模組的製作方法更可包括覆蓋一遮光間隙層132於透光基板110的表面S1上，其中遮光間隙層132具有多個開口132a，且這些開口132a分別暴露出這些第一透鏡122與這些第二透鏡124，如圖3A與圖3B所示。在本實施例中，遮光間隙層132的厚度H1需視第一透鏡122以及第二透鏡124所需的焦距以及使用者的設計需求而定，其中遮光間隙層132之 厚度H1需大於第一透鏡122及第二透鏡124之厚度，如圖3A與圖3B所示。另外，遮光間隙層132的材質可選用不易透光的材質，如：黑色膠質，如此，大部分的雜散光便可被遮擋，即影像光的雜訊便可獲得降低，從而可提高第一透鏡122與第二透鏡124本身成像的訊雜比(signal-to-noise ratio,SNR)。

接著，切割透光基板110，以形成如圖4A與圖4B所繪示之晶圓級透鏡模組100a，其中晶圓級透鏡模組100a具有這些第一透鏡122至少其一與這些第二透鏡124至少其一。在本實施例中，切割透光基板110可以是沿如圖3A所繪示之切割線L1進行切割，特別的是，本實施例是以第一透鏡122與第二透鏡124兩兩為一組進行切割作為舉例說明，但於其他實施例中，使用者亦可以是複數個第一透鏡122與複數個第二透鏡124作為一組，此部份視乎使用者的需求與設計而定，上述僅為舉例說明。至此便大致完成一種晶圓級透鏡模組的製作步驟。

另外，本實施例亦提供一種晶圓級多鏡頭感光模組的製作方法，如圖5A~圖5C所繪示。請分別參考圖5A與圖5B，首先，提供一前述的晶圓級透鏡模組100a與一具有多個感光元件152、154的感測基板140，其中本實施例係以第一透鏡122與第二透鏡124形成於透光基板110的二表面S1、S2上作為舉例說明，但不限於此，其亦可為如圖5A所繪示的實施形態。另外，晶圓級透鏡模組100a的表面S2還可以設置有另一遮光間隙層134，其中遮光間 隙層134具有複數個開口134a，以暴露出位於表面S2上的第一透鏡122與第二透鏡124。在本實施例中，遮光間隙層134除了可具有前述遮光間隙層132所述之功效外，其亦可作為後續晶圓級透鏡模組100a與感測基板140進行連接與支撐之用。

之後，將感測基板140與前述的透鏡模組100a連接，如此則可形成一如圖5C所繪示之多鏡頭感光模組100b，其中感光元件152、154各自對應第一透鏡122與第二透鏡124，如圖5C所示。在本實施例中，感光元件152、154可以是一互補金屬氧化物半導體(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)感測器或一電荷耦合元件(charge coupled devices,CCDs)。具體而言，由於第一透鏡122與第二透鏡124各自具有不同焦距，因此多鏡頭感光模組100b便可具有雙鏡頭之拍攝或攝像功能。舉例而言，感光元件152搭配第一透鏡122時，則可感測廣角之影像，而另一搭配第二透鏡124所使用的感光元件154則可感測近物之影像。也就是說，若本實施例之多鏡頭感光模組100b應用於行車紀錄器時，便可同時拍攝兩種行車紀錄畫面，一種畫面為車前方之整體狀況，如：車前方之車況；而另一畫面則可為車前細部狀況，如：拍攝車牌功能。

另外，由於本實施例之多鏡頭感光模組100b是以利用晶圓級的製造技術進行製作，因此多鏡頭感光模組100b之整體尺寸將會大幅地被縮小。再者，由於第一透鏡122與第二透鏡124係先形成透光基板上再進行切割而成，因 此可一次地形成晶圓級透鏡模組100a，而無須分別切割第一透鏡與第二透鏡後再進行組立。因此，採用上述製作方式將可有效地而將晶圓級透鏡模組100a與多鏡頭感光模組100b的體積微型化並同時降低成本與步驟。

值得一提的是，遮光間隙層134的厚度H2需搭配第一透鏡122與第二透鏡124之整體焦距，如此才可使第一透鏡122與第二透鏡124可分別順利成像於感光元件152、154。

圖6A~圖6D為本發明另一實施例之晶圓級多鏡頭感光模組的製作流程局部剖示圖。請參考圖6A，首先可於前述的透光基板110的表面S1、S2上分別形成一第一透鏡222、一第二透鏡224與一第三透鏡226。在本實施例中，形成第一透鏡222、第二透鏡224與第三透鏡226的方式可參考前述形成第一透鏡222與第二透鏡224的製作方法，在此不再贅述。特別的是，本實施例之第一透鏡222、第二透鏡224與第三透鏡226分別具有不同的第一焦距、第二焦距與第三焦距。

類似地，為了提高第一透鏡222、第二透鏡224與第三透鏡226的成像品質，以避免外在其他雜散光線進入第一透鏡222、第二透鏡224與第三透鏡226內，因此，本實施例之晶圓級透鏡模組的製作方法更可包括分別覆蓋遮光間隙層232、234於透光基板110的表面S1、S2上，其中遮光間隙層232、234各自具有多個開口232a、234a，且這些開口232a、234a分別暴露出第一透鏡222與第二透 鏡224，如圖6B所繪示。在本實施例中，遮光間隙層232、234的厚度H1需視第一透鏡222、第二透鏡224與第三透鏡226所需的焦距以及使用者的設計需求而定，其中遮光間隙層232、234之厚度H1需大於第一透鏡222、第二透鏡224與第三透鏡226之厚度，如圖6B所示。另外，遮光間隙層232、234的材質主要是選用不易透光的材質，如：黑色膠質，如此，大部分的雜散光便可被遮擋，即影像光的雜訊便可獲得降低，從而可提高第一透鏡222、第二透鏡224與第三透鏡226本身成像的訊雜比(signal-to-noise ratio,SNR)。

接著，切割透光基板110，以形成如圖6C所繪示之晶圓級透鏡模組200a，其中晶圓級透鏡模組200a具有第一透鏡222、第二透鏡224與第三透鏡226。在本實施例中，切割透光基板110亦可沿前述的切割線L1進行切割，不同的是，本實施例是以第一透鏡222、第二透鏡224與第三透鏡226三個為一組進行切割作為舉例說明，但於其他實施例中，使用者亦可以是複數個第一透鏡222、複數個第二透鏡224與複數個第三透鏡226作為一組，此部份視乎使用者的需求與設計而定，上述僅為舉例說明。至此便大致完成一種晶圓級透鏡模組200a的製作步驟。

之後，將前述的透鏡模組200a連接至具有複數個感光元件252、254、256的一感測基板240上，如此則可形成一如圖6D所繪示之多鏡頭感光模組200b，其中感光元件252、254、256各自對應第一透鏡222、第二透鏡224 與第三透鏡226，如圖6D所示。在本實施例中，由於第一透鏡222、第二透鏡224與第三透鏡226各自具有不同焦距，因此多鏡頭感光模組200b便可具有三鏡頭之拍攝或攝像功能。也就是說，若本實施例之多鏡頭感光模組200b應用於行車紀錄器時，便可同時拍攝三種行車紀錄畫面，一種畫面為車前方之廣角影像，如：拍攝範圍與角度最大之車況；一種為車前方之中段距離之影像畫面，如：車前之單一車況；而另一畫面則可為車前細部狀況，如：拍攝前方車牌功能。

類似地，由於本實施例之多鏡頭感光模組200b是以利用晶圓級的製造技術進行製作，因此多鏡頭感光模組200b之整體尺寸將會大幅地被縮小。再者，由於第一透鏡222、第二透鏡224與第三透鏡226係先形成透光基板110上再進行切割而成，因此可一次地形成晶圓級透鏡模組200a，而無須分別切割第一透鏡222、第二透鏡224與第三透鏡226後再進行組立。因此，採用上述製作方式將可有效地而將晶圓級透鏡模組200a與多鏡頭感光模組200b的體積微型化並同時降低成本與步驟。

值得一提的是，遮光間隙層234的厚度H2需搭配第一透鏡222、第二透鏡224與第三透鏡226之整體焦距，如此才可使第一透鏡222、第二透鏡224與第三透鏡226可分別順利成像於感光元件252、254、256。此外，本實施例是以遮光間隙層134、234直接地接觸感測基板140、240為舉例說明，如圖5C與圖6D所示，但不限於此。於 製程實務上，感測基板140、240與遮光間隙層134、234亦可設置有一覆蓋玻璃，以避免及保護透鏡122、124、222、224、226與感測基板140、240上的感測元件152、154、252、254、256碰撞到。

綜上所述，在本發明的上述實施例中，由於晶圓級透鏡模組與多鏡頭感光模組是以利用晶圓級的製造技術進行製作，因此晶圓級透鏡模組與多鏡頭感光模組之整體尺寸將會大幅地被縮小。再者，由於具有不同焦距的透鏡係先形成同一透光基板上再進行切割而成，因此可一次地形成晶圓級透鏡模組，而無須分別切割不同焦距的透鏡後再將這些透鏡進行組立。因此，採用上述製作方式將可有效地而將晶圓級透鏡模組與多鏡頭感光模組的體積微型化並同時降低成本與步驟。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100a、200a‧‧‧晶圓級透鏡模組

100b、200b‧‧‧多鏡頭感光模組

110‧‧‧透光基板

122、222‧‧‧第一透鏡

124、224‧‧‧第二透鏡

132、134、232、234‧‧‧遮光間隙層

132a、134a、232a、234a‧‧‧開口

140、240‧‧‧感測基板

152、154、252、254、256‧‧‧感光元件

226‧‧‧第三透鏡

S1、S2‧‧‧表面

H1、H2‧‧‧厚度

L1‧‧‧切割線

圖1A~圖4A繪示本發明一實施例之晶圓級透鏡模組的製作流程俯視圖。

圖1B~圖4B分別對應於圖1A~圖4A之AA’線所繪示之晶圓級透鏡模組的製作流程剖示圖。

圖5A~圖5C繪示本發明一實施例之晶圓級多鏡頭感 光模組的製作流程剖示圖。

圖6A~圖6D為本發明另一實施例之晶圓級多鏡頭感光模組的製作流程局部剖示圖。

100b‧‧‧多鏡頭感光模組

110‧‧‧透光基板

122‧‧‧第一透鏡

124‧‧‧第二透鏡

132、134‧‧‧遮光間隙層

132a‧‧‧開口

140‧‧‧感測基板

152、154‧‧‧感光元件

S1、S2‧‧‧表面

H1、H2‧‧‧厚度

Claims (10)

1. 一種晶圓級透鏡模組的製作方法，包括：提供一透光基板；於該透光基板的一表面上形成多個具有一第一焦距的第一透鏡；於該透光基板的該表面上形成多個具有一第二焦距的第二透鏡，且該些第二透鏡分別與對應的該些第一透鏡彼此相鄰，其中該第一焦距與該第二焦距不同；以及切割該透光基板，以形成至少一透鏡模組，其中該透鏡模組具有該些第一透鏡至少其一與該些第二透鏡至少其一；以及於該透光基板的該表面上形成多個具有一第三焦距的第三透鏡，且該些第三透鏡分別與對應的該些第一透鏡及該些第二透鏡彼此相鄰，其中該第一焦距、該第二焦距與該第三焦距彼此不同。
2. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓級透鏡模組的製作方法，更包括：覆蓋一遮光間隙層於該透光基板的該表面上，其中該遮光間隙層具有多個開口，且該些開口分別暴露出該些第一透鏡與該些第二透鏡。
3. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓級透鏡模組的製作方法，更包括：覆蓋一遮光間隙層於該透光基板的該表面上，其中該 遮光間隙層具有多個開口，且該些開口分別暴露出該些第一透鏡、該些第二透鏡與該些第三透鏡。
4. 一種晶圓級透鏡模組，包括：一透光基板；至少一第一透鏡，配置於該透光基板的一表面上，且該至少一第一透鏡具有一第一焦距；至少一第二透鏡，配置於該透光基板的該表面上並具有一第二焦距，其中該至少一第二透鏡分別與對應的該至少一第一透鏡彼此相鄰，且該第一焦距與該第二焦距不同；以及至少一第三透鏡，配置於該透光基板的該表面上並具有一第三焦距，其中該至少一第三透鏡與對應的該至少一第一透鏡及該至少一第二透鏡彼此相鄰，且該第一焦距、該第二焦距與該第三焦距彼此不同。
5. 如申請專利範圍第4項所述之晶圓級透鏡模組，更包括：一遮光間隙層，配置於該透光基板的該表面上，其中該遮光間隙層具有多個開口，且該些開口分別暴露出該至少一第一透鏡與該至少一第二透鏡。
6. 如申請專利範圍第4項所述之晶圓級透鏡模組，更包括：一遮光間隙層，配置於該透光基板的該表面上，其中該遮光間隙層具有多個開口，且該些開口分別暴露出該至少一第一透鏡、該至少一第二透鏡與該至少一第三透鏡。
7. 一種晶圓級多鏡頭感光模組的製作方法，包括：提供一透光基板；於該透光基板的一表面上形成多個具有一第一焦距的第一透鏡；於該透光基板的該表面上形成多個具有一第二焦距的第二透鏡，且該些第二透鏡分別與對應的該些第一透鏡彼此相鄰，其中該第一焦距與該第二焦距不同；於該透光基板的該表面上形成多個具有一第三焦距的第三透鏡，且該些第三透鏡分別與對應的該些第一透鏡及該些第二透鏡彼此相鄰，其中該第一焦距、該第二焦距與該第三焦距彼此不同；切割該透光基板，以形成至少一透鏡模組，其中該透鏡模組具有該些第一透鏡至少其一與該些第二透鏡至少其一；提供一具有多個感光元件的感測基板並將該感測基板與該透鏡模組連接，以形成一多鏡頭感光模組，其中該些感光元件各自對應該些第一透鏡至少其一與該些第二透鏡至少其一。
8. 一種晶圓級多鏡頭感光模組，包括：一感測基板，具有多個感光元件，其中該些感光元件設置於該感測基板的一表面上；一晶圓級透鏡模組，配置於該感測基板的該表面上並與感測基板連接，該晶圓級透鏡模組包括：一透光基板； 至少一第一透鏡，配置於該透光基板的一表面上，且該至少一第一透鏡具有一第一焦距；至少一第二透鏡，配置於該透光基板的該表面上並具有一第二焦距，其中該至少一第二透鏡分別與對應的該至少一第一透鏡彼此相鄰，且該第一焦距與該第二焦距不同；以及至少一第三透鏡，配置於該透光基板的該表面上並具有一第三焦距，其中該至少一第三透鏡與對應的該至少一第一透鏡及該至少一第二透鏡彼此相鄰，且該第一焦距、該第二焦距與該第三焦距彼此不同，其中該些感光元件各自對應該些第一透鏡至少其一與該些第二透鏡至少其一。
9. 如申請專利範圍第8項所述之晶圓級多鏡頭感光模組，更包括：一遮光間隙層，配置於該透光基板的該表面上，其中該遮光間隙層具有多個開口，且該些開口分別暴露出該至少一第一透鏡與該至少一第二透鏡。
10. 如申請專利範圍第8項所述之晶圓級多鏡頭感光模組，更包括：一遮光間隙層，配置於該透光基板的該表面上，其中該遮光間隙層具有多個開口，且該些開口分別暴露出該至少一第一透鏡、該至少一第二透鏡與該至少一第三透鏡。