TWI449167B - 高解析相機模組之結構及製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係為一種相機模組之結構及製造方法，特別是一種高解析相機模組之結構及製造方法。
行動電話便於攜帶的特性提供了使用者更有效率且更便利的生活。同時，隨著科技的日新月異，行動電話被賦予了更多的功能，例如照相或攝影等。為了滿足用於行動電話之高解析相機模組需具有輕薄短小之優點並可大量製造之需求，因此必須有效地簡化製造流程以及縮小高解析相機模組結構的尺寸。
第1圖為習知之一種高解析相機模組之剖面結構圖。第2圖為習知之一種高解析相機模組之製造方法流程圖。如第1圖及第2圖所示，習知之一種高解析相機模組10包括：一陶瓷基板11、一光學蓋體12、一影像感測晶片13、一封裝部14及複數個被動元件15。上述之一種高解析相機模組之製造方法S100則包括：提供黏附有光學蓋體之陶瓷基板(步驟S10)；覆晶設置影像感測晶片於陶瓷基板(步驟S20)；以及封裝影像感測晶片周邊(步驟S30)。
在步驟S10中所提供的陶瓷基板11形成有一中空部位且具有一蓋體黏接面111及一晶片黏接面112，而蓋體黏接面111及晶片黏接面112分別是陶瓷基板11的頂面與底面。光學蓋體12則是黏著於蓋體黏接面111上，且光學蓋體12可以為一玻璃蓋體，其具有一第三表面121及一第四表面122，又第三表面121及第四表面122分別為光學蓋體12之上表面及下表面。其中，
第四表面122之四周黏接於蓋體黏接面111上，以使得光學蓋體12覆蓋於陶瓷基板11的中空部位。
在步驟S20中，以覆晶的方式將影像感測晶片13之上表面四周與晶片黏接面112相接，同時將位於影像感測晶片13之上表面的感測區對準陶瓷基板11的中空部位，以使得來自外部之光線可以順利穿透光學蓋體12並入射至感測區。影像感測晶片13與陶瓷基板11之間藉由導電元件16電性連接，導電元件16可以為焊球。因此，影像感測晶片13與光學蓋體12及陶瓷基板11間會形成空腔17，且空腔17的高度至少大於陶瓷基板11的厚度。其中，影像感測晶片13可以為互補式金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測晶片。
最後在步驟S30中，將影像感測晶片13周邊以及其與陶瓷基板11相接處以封裝膠體利用填膠方式(underfill)或點膠方式(dispensing)將空腔17密封以形成封裝部14。另外，可以設置複數個被動元件15於蓋體黏接面111上，被動元件15亦與陶瓷基板11藉由導電元件16電性連接。
然而，此種製造方法及結構會遇到以下的問題及限制。例如，影像感測晶片13的表面是在製造方法中較後期才由光學蓋體12蓋住並加以保護，因此在製造過程期間易因水氣或塵粒的引入而造成高缺陷率，進而導致低生產率。另外，影像感測晶片13與光學蓋體12及陶瓷基板11形成的空腔17過大，除了導致相機模組之體積無法有效縮小，還會影響溫度循環測試的穩定度。
本發明係為一種高解析相機模組之結構及製造方法，其中製造方法包括下列步驟：提供一影像感測晶圓；進行檢測；設置一光學蓋體；分割影像感測晶圓；設置影像感測晶片於一陶瓷基板；以及設置一封裝部。本發明係要藉由在製造過程初期就將高解析相機模組密封達到提高高解析相機模組的良率，並
縮小高解析相機模組之體積。
本發明係提供一種高解析相機模組之製造方法，其包括下列步驟：提供一影像感測晶圓，影像感測晶圓包括複數個影像感測晶片，每一影像感測晶片包括一第一表面，第一表面具有一感測區及複數個導電接點，該些導電接點環繞設置於感測區外圍；進行檢測，其係檢測每一影像感測晶片並定義影像感測晶片是否為一優良晶片；設置一光學蓋體，其係將光學蓋體設置於定義為優良晶片之影像感測晶片之第一表面上，使光學蓋體正對感測區且不覆蓋該些導電接點，又光學蓋體之表面大小小於影像感測晶片之表面大小；分割影像感測晶圓，以分別得到獨立且覆蓋有光學蓋體之影像感測晶片；設置影像感測晶片於一陶瓷基板，陶瓷基板形成有一中空部位，且具有一底面及一頂面，中空部位之水平範圍大於光學蓋體之表面大小，經分割之影像感測晶片之第一表面係黏著設置於底面且正對中空部位，又影像感測晶片之該些導電接點與陶瓷基板電性連接；以及設置一封裝部，其係使封裝部包覆影像感測晶片之周邊及影像感測晶片與陶瓷基板相連處。
本發明又提供一種高解析相機模組之結構，其包括：一陶瓷基板，其形成有一中空部位，且具有一頂面及一底面；一影像感測晶片，其包括一第一表面，第一表面具有一感測區及複數個導電接點，該些導電接點環繞設置於感測區外圍，且第一表面設置於底面，使影像感測晶片藉由該些導電接點與陶瓷基板電性連接；一光學蓋體，其係藉由一黏著膠設置於第一表面上，黏著膠位於感測區及該些導電接點之間的區域，又光學蓋體小於影像感測晶片並正對感測區；以及一封裝部，其係包覆影像感測晶片之周邊及影像感測晶片與陶瓷基板相連處。
藉由本發明的實施，至少可達到下列進步功效：一、可以藉由在製造過程初期就將高解析相機模組密封以提高高解析相機模組的良率；及二、可以有效的縮小高解析相機模組之體積。
為了使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點，因此將在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點。
10‧‧‧習知之一種高解析相機模組
11‧‧‧陶瓷基板
111‧‧‧蓋體黏接面
112‧‧‧晶片黏接面
12‧‧‧光學蓋體
121‧‧‧第三表面
122‧‧‧第四表面
13‧‧‧影像感測晶片
14‧‧‧封裝部
15‧‧‧被動元件
16‧‧‧導電元件
17‧‧‧空腔
20‧‧‧高解析相機模組之結構
21‧‧‧陶瓷基板
211‧‧‧底面
212‧‧‧頂面
213‧‧‧中空部位
22‧‧‧光學蓋體
221‧‧‧第三表面
23‧‧‧影像感測晶片
231‧‧‧第一表面
232‧‧‧第二表面
233‧‧‧感測區
24‧‧‧封裝部
25‧‧‧被動元件
26‧‧‧導電接點
27‧‧‧空腔
281‧‧‧黏著膠
282‧‧‧球狀支撐件
283‧‧‧缺口
283’‧‧‧缺口
284‧‧‧密封膠材
29‧‧‧攔壩
291‧‧‧上表面
292‧‧‧框形凸緣
293‧‧‧凹陷部
30‧‧‧影像感測晶圓
31‧‧‧優良晶片
32‧‧‧不良晶片
第1圖為習知之一種高解析相機模組之剖面結構圖。
第2圖為習知之一種高解析相機模組之製造方法流程圖。
第3圖為本發明實施例之一種高解析相機模組之剖面結構圖一。
第4圖為本發明實施例之一種高解析相機模組之製造方法流程圖。
第5圖為本發明實施例之一種高解析相機模組之晶圓俯視圖及其部分放大圖。
第6圖為本發明實施例之一種使用點膠方式之設置一光學蓋體流程圖。
第7A圖為第3圖之一種AA’範圍之俯視圖一。
第7B圖為第3圖之一種AA’範圍之俯視圖二。
第7C圖為第3圖之一種AA’範圍之俯視圖三。
第8圖為本發明實施例之一種使用攔壩方式之設置一光學蓋體流程圖。
第9A圖為本發明實施例之一種攔壩及光學蓋體之結合立體圖一。
第9B圖為本發明實施例之一種高解析相機模組之剖面結構圖二。
第10A圖為本發明實施例之一種攔壩之立體圖。
第10B圖為本發明實施例之一種攔壩及光學蓋體之結合立體圖二。
第10C圖為本發明實施例之一種高解析相機模組之剖面結構圖三。
第10D圖為第10C圖之一種AA’範圍之俯視圖。
如第3圖及第4圖所示，本發明實施例之一種高解析相機模組之結構20包括：一陶瓷基板21、一光學蓋體22、一影像感測晶片23及一封裝部24，而本發明實施例之一種高解析相機模組之製造方法S200則包括下列步驟：提供一影像感測晶圓(步驟S210)、進行檢測(步驟S220)、設置一光學蓋體(步驟S230)、分割影像感測晶圓(步驟S240)、設置影像感測晶片於一陶瓷基板(步驟250)以及設置一封裝部(步驟S260)。
請同時參考第5圖，提供一影像感測晶圓(步驟S210)，影像感測晶圓30係以晶圓製造方式製造，其包括複數個晶圓級的影像感測晶片23。影像感測晶片23具有一第一表面231及一第二表面232。第一表面231為影像感測晶片23的上表面且第一表面231具有一感測區233，而導電接點26則環繞設置於感測區233外圍。其中，導電接點26可以為焊墊(bond pad)。
進行檢測(步驟S220)，在影像感測晶圓30上將製造好的每一影像感測晶片23進行檢測，以確定影像感測晶片23的功能良好，且影像感測晶片23上沒有缺陷。其中，可以使用影像測試法(image test)或是電子測試法(electrical test)，另外亦進行粒子檢測(particle inspection)以確認影像感測晶片23上沒有因為過多粒子而導致缺陷。功能良好且沒有缺陷之影像感測晶片23即定義為優良晶片31，若功能失常或是有缺陷的影像感測晶片23即定義為不良晶片32。
設置一光學蓋體(步驟S230)，接著將光學蓋體22個別設置在定義為優良晶片31之影像感測晶片23之第一表面231上，以避免於在後續封裝過程(例如切割或結合等過程)中進一步造
成之粒子汙染。
在下述的步驟中，僅使用優良晶片31，而不使用不良晶片32，因此下述之影像感測晶片23皆為優良晶片31。值得注意的是，光學蓋體22之表面大小必須小於影像感測晶片23之表面大小，同時不能覆蓋到影像感測晶片23的導電接點26，且光學蓋體22需位於感測區233之正上方以正對感測區233。其中，光學蓋體22可以為一玻璃蓋體，使光線可以透過玻璃蓋體入射到感測區233。
為了避免光學蓋體22設置影像感測晶片23上時呈現傾斜的情況，設置一光學蓋體(步驟S230)可以藉由下列兩種方式進行：第一種為使用點膠方式，第二種為使用攔壩方式。
如第3圖、第6圖及第7A圖，使用點膠方式中，設置一光學蓋體(步驟S230’)係包括：提供一黏著膠於影像感測晶片(步驟S231)以及設置光學蓋體於影像感測晶片上(步驟S232)。
首先，於步驟S231中將黏著膠281以點膠(epoxy dispense)方式塗佈於影像感測晶片23之第一表面231上大約於導電接點26與感測區233之間的位置，也就是光學蓋體22的預定黏著處。黏著膠281可以塗佈呈封閉式迴路圖樣，使光學蓋體22與影像感測晶片23之間密封形成一空腔27。
接著，在步驟S232中將光學蓋體22藉由黏著膠281黏著固定在影像感測晶片23上。其中，黏著膠281可以進一步與球狀支撐件(ball spacer)282混合，藉由球狀支撐件282的高度避免光學蓋體22蓋上時，因可流動的黏著膠281所形成的高度不同，而造成光學蓋體22傾斜並導致良率降低的問題。
請同時參考第7B圖，為了避免後續製程中，因溫度升高使得空腔27中的氣體壓力產生變化而推擠光學蓋體22並使光學蓋體22傾斜，或是推擠黏著膠281而使黏著膠281發生溢膠情況，黏著膠281可以呈一C字形圖樣，C字形圖樣具有一缺口283。
請同時參考第7C圖，黏著膠281還可以係呈二L字
形圖樣，且該些L字形圖樣可以相對設置於兩對角處，以形成在對角上具有二缺口283之口字形圖樣。上述之黏著膠281、光學蓋體22及影像感測晶片23之間形成的缺口283可以平衡空腔27內外的氣體壓力，避免空腔27之內壓過大而推擠光學蓋體22或黏著膠281而造成光學蓋體22傾斜或是溢膠的問題。
如第8圖至第9B圖所示，使用攔壩方式中，設置一光學蓋體(步驟S230”)係包括：結合一攔壩於光學蓋體上(步驟S233)以及設置光學蓋體於影像感測晶片上(步驟S234)。
首先，於步驟S233中將攔壩(dam)29結合於光學蓋體22之第三表面221之周邊，第三表面221為光學蓋體22面向影像感測晶片23的表面。其中，攔壩29可以為一封閉式迴路結構，以便於與第三表面221之邊緣貼齊，或是位在第三表面221之邊緣的內側以與邊緣間保留一定的距離。
接著，再於步驟S234中預先將黏著膠281塗佈於影像感測晶片23之第一表面231上大約於導電接點26與感測區233之間的位置，再藉由黏著膠281黏著攔壩29的底面，以使得形成有攔壩29之光學蓋體22黏著固定於影像感測晶片23上。黏著膠281亦呈封閉式迴路圖樣，以使得黏著膠281可以使光學蓋體22、攔壩29與影像感測晶片23之間完全密封而形成空腔27。
由於攔壩29具有固定高度，因此能確保光學蓋體22與影像感測晶片23平行保持有固定距離而不致傾斜。另外，藉由控制攔壩29之固定高度可以有效減少空腔27之體積。有關攔壩29的材料可以為下述之任一者或其組合：環氧樹脂(Epoxy)、矽氧樹脂(Silicone)、液晶聚合物(Liquid Crystal Polymer)、模製化合物(Molding Compound)、矽氧烷基聚合物(Siloxane based polymer)、感光性乾膜(Photosenstive dry film)、焊料遮罩(solder mask)、玻璃(Glass)及陶瓷(Ceramic)。
如第10A圖至第10D圖所示，為了解決因製程中溫度變化造成空腔27中的空氣壓力過大，而使光學蓋體22的固著不穩定或是溢膠的情況。攔壩29之內側可以具有一凹陷部293，
且凹陷部293使攔壩29之上表面291內側位於凹陷部293處可以因凹陷而形成一較低平面並於橫向及縱向上分別構成階梯狀的落差，又攔壩29之上表面291外側可以形成一框形凸緣292，框形凸緣292於凹陷部293相對應處上方之厚度可以較薄。
當框形凸緣292與光學蓋體22結合時，光學蓋體22的下表面四周可以置放於攔壩29之上表面291內側且光學蓋體22的周邊與框形凸緣292相接，唯於凹陷部293處之較低平面無法與光學蓋體22接觸，同時由於框形凸緣292在凹陷部293相對應處上方之厚度較薄，故無法與光學蓋體22的周邊緊密相接，使光學蓋體22與框形凸緣292及攔壩29之間在凹陷部293處沒有相接的部位會形成剖面呈L形之一缺口283’，缺口283’可以用以流通空腔27內外之氣體以平衡氣體壓力。
如第4圖、第7B圖、第7C圖及第10C圖所示，當完成步驟S230後，若有藉由缺口283/283’平衡空腔27內外之氣體壓力時，高解析相機模組之製造方法S200可以進一步包括一密封缺口步驟S235，其係以一密封膠材284密封缺口283/283’。因此，高解析相機模組之結構20可以進一步包括一密封膠材284，其氣密填置於缺口283/283’中，以在製造初期阻隔外界對影像感測晶片23之汙染或損毀，進而提高良率。
如第4圖、第5圖、第9B圖及第10C圖所示，分割影像感測晶圓(步驟S240)，最後將影像感測晶圓30分割，以分別得到獨立且覆蓋有光學蓋體22之影像感測晶片23。
如第3圖至第5圖、第9B圖及第10C圖所示，設置影像感測晶片於陶瓷基板(步驟S250)中，接著以覆晶的方式將經分割之影像感測晶片23與陶瓷基板21電性連接。陶瓷基板21形成有一中空部位213，且具有一底面211及一頂面212，其中頂面212為陶瓷基板21之上表面，而底面211為陶瓷基板21之下表面。中空部位213之水平範圍大於光學蓋體22之表面大小，如此一來，光學蓋體22覆蓋於影像感測晶片23上時，使可以容置於中空部位213所形成的空間中。經分割之影像感測晶片23之第一表
面231黏著設置於陶瓷基板21之底面211且正對中空部位213，使影像感測晶片23藉由導電接點26與陶瓷基板21之底面211上的電路結構電性連接。
設置一封裝部(步驟S260)，其係使用封裝膠體(mold compound)或液態膠體(liquid compound)，以填膠方式或點膠方式的技術填充於影像感測晶片23之周邊以及影像感測晶片23與陶瓷基板21相連處而形成封裝部24，使封裝部24包覆影像感測晶片23之周邊及影像感測晶片23與陶瓷基板21相連處，以加強保護影像感測晶片23之周邊，避免碰撞而損傷。
高解析相機模組之結構20可以進一步包括複數個被動元件25，其設置於陶瓷基板21之頂面212。被動元件25可以藉由導電接點26與影像感測晶片23電性連接。
本發明實施例之一種高解析相機模組之製造方法S200及其製造得到的一種高解析相機模組之結構20具有較小的空腔27，除了可以減少高解析相機模組之結構20的體積，還可以提高溫度循環可靠度。另外，僅將光學蓋體22設置於通過預先檢測的優良晶片31，可以減少原物料的浪費，亦可提高良率。再加上於切割影像感測晶圓30之前便已將光學蓋體22設置於影像感測晶圓30中的影像感測晶片23上，因此可以在一開始就保護影像感測晶片23避免汙染，而提升高解析相機模組的製造良率並達到高生產率之功效。
惟上述各實施例係用以說明本發明之特點，其目的在使熟習該技術者能瞭解本發明之內容並據以實施，而非限定本發明之專利範圍，故凡其他未脫離本發明所揭示之精神而完成之等效修飾或修改，仍應包含在以下所述之申請專利範圍中。
S200‧‧‧高解析相機模組之製造方法
S210‧‧‧提供一影像感測晶圓
S220‧‧‧進行檢測
S230‧‧‧設置一光學蓋體
S235‧‧‧密封缺口
S240‧‧‧分割影像感測晶圓
S250‧‧‧設置影像感測晶片於一陶瓷基板
S260‧‧‧設置一封裝部
Claims (20)
- 一種高解析相機模組之製造方法，其包括下列步驟：提供一影像感測晶圓，該影像感測晶圓包括複數個影像感測晶片，每一該影像感測晶片包括一第一表面，該第一表面具有一感測區及複數個導電接點，該些導電接點環繞設置於該感測區外圍；進行檢測，其係檢測每一該影像感測晶片並定義該影像感測晶片是否為一優良晶片；設置一光學蓋體，其係將該光學蓋體設置於定義為該優良晶片之該影像感測晶片之該第一表面上，使該光學蓋體正對該感測區且不覆蓋該些導電接點，又該光學蓋體之表面大小小於該影像感測晶片之表面大小；分割該影像感測晶圓，以分別得到獨立且覆蓋有該光學蓋體之該影像感測晶片設置該影像感測晶片於一陶瓷基板，該陶瓷基板形成有一中空部位，且具有一底面及一頂面，該中空部位之水平範圍大於該光學蓋體之表面大小，經分割之該影像感測晶片之該第一表面係黏著設置於該底面且正對該中空部位，又該影像感測晶片之該些導電接點與該陶瓷基板電性連接；以及設置一封裝部，其係使該封裝部包覆該影像感測晶片之周邊及該影像感測晶片與該陶瓷基板相連處。
- 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中設置該光學蓋體包括：提供一黏著膠於該影像感測晶片子步驟，其係將該黏著膠塗覆於該第一表面上且位於該感測區與該些導電接點之間的區域；及設置該光學蓋體於該影像感測晶片上子步驟，使該光學蓋體藉由該黏著膠固定於該影像感測晶片上。
- 如申請專利範圍第2項所述之製造方法，其中該黏著膠進一步與一球狀支撐件混合。
- 如申請專利範圍第2項所述之製造方法，其中該黏著膠係呈封閉式迴路圖樣。
- 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中設置該光學蓋體包括：結合一攔壩於該光學蓋體上子步驟，該攔壩為一封閉式迴路結構，且結合於該光學蓋體之一第三表面之周邊，該第三表面係面向該影像感測晶片；及設置該光學蓋體於該影像感測晶片上子步驟，其係藉由一黏著膠黏著該攔壩以使該光學蓋體固定於該影像感測晶片上，其中該黏著膠預先塗覆於該第一表面上且位於該感測區與該些導電接點之間的區域，並呈封閉式迴路圖樣。
- 如申請專利範圍第5項所述之製造方法，其中該攔壩之一上表面外側形成一框形凸緣，使該框形凸緣結合於該光學蓋體之側邊，又該攔壩之內側具有一凹陷部，而該光學蓋體與該框形凸緣之間形成一缺口。
- 如申請專利範圍第2項所述之製造方法，其中該黏著膠係呈一C字形圖樣，該C字形圖樣具有一缺口。
- 如申請專利範圍第2項所述之製造方法，其中該黏著膠係呈二L字形圖樣，且該些L字形圖樣係相對設置，以形成在對角上具有二缺口之口字形圖樣。
- 如申請專利範圍第6項至第8項中任一項所述之製造方法，其進一步包括一密封缺口步驟，其係以一密封膠材密封該缺口。
- 如申請專利範圍第5項或第6項所述之製造方法，其中該攔壩之材料為一玻璃、一陶瓷、一液晶聚合物、一模製化合物、一矽氧烷基聚合物、一感光性乾膜或一焊料遮罩。
- 一種高解析相機模組之結構，其包括：一陶瓷基板，其形成有一中空部位，且具有一頂面及一底面；一影像感測晶片，其包括一第一表面，該第一表面具有一感測區及複數個導電接點，該些導電接點環繞設置於該感測區外圍，且該第一表面設置於該底面，使該影像感測晶片藉由該些導電接點與該陶瓷基板電性連接；一光學蓋體，其係藉由一黏著膠設置於該第一表面上，該黏著膠位於該感測區及該些導電接點之間的區域，又該光學蓋體 小於該影像感測晶片並正對該感測區；以及一封裝部，其係包覆該影像感測晶片之周邊及該影像感測晶片與該陶瓷基板相連處。
- 如申請專利範圍第11項所述之結構，其進一步包括複數個被動元件，其設置於該頂面。
- 如申請專利範圍第11項所述之結構，其中該黏著膠進一步與一球狀支撐件混合。
- 如申請專利範圍第11項所述之結構，其中該黏著膠係呈封閉式迴路圖樣。
- 如申請專利範圍第14項所述之結構，其中該光學蓋體進一步包括一攔壩，其為一封閉式迴路結構，該攔壩位於該光學蓋體之一第三表面之周邊，該第三表面係面向該影像感測晶片。
- 如申請專利範圍第15項所述之結構，其中該攔壩之一上表面外側形成一框形凸緣，該框形凸緣結合於該光學蓋體之側邊，又該攔壩之內側具有一凹陷部，而該光學蓋體與該框形凸緣之間形成一缺口。
- 如申請專利範圍第11項所述之結構，其中該黏著膠係呈一C字形圖樣，該C字形圖樣具有一缺口。
- 如申請專利範圍第11項所述之結構，其中該黏著膠係呈二L字形圖樣，且該些L字形圖樣係相對設置，以形成在對角上具有二缺口之口字形圖樣。
- 如申請專利範圍第15項或第16項所述之結構，其中該攔壩之材料為一玻璃、一陶瓷、一液晶聚合物、一模製化合物、一矽氧烷基聚合物、一感光性乾膜或一焊料遮罩。
- 如申請專利範圍第16項至第18項中任一項所述之結構，其進一步包括一密封膠材，氣密填置於該缺口中。
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