TWI473141B - 一種輻射固化設備 - Google Patents

Description

一種輻射固化設備

本發明係有關於一種輻射固化設備，特別是有關於一種晶圓級微鏡頭或晶圓級封裝材料之輻射固化設備。

隨著科技的日新片異，電子產品的外觀尺寸也越來越小。為了配合越來越小的電子產品，各種電子元件的設計也日趨精密。

當手機與平板電腦之厚度愈來愈薄，而功能要求卻愈來愈高。目前智慧型手機或平板電腦之相機模組也日漸趨於微型化。在這種情況下，晶圓級(Wafer Level)鏡頭受到愈來愈多的關注。使用晶圓級鏡頭之相機模組得以由傳統相機模組之厚度約3毫米(mm)~6毫米，降至厚度約0.8毫米~2.5毫米，甚至於更趨於薄形化。

以目前產業發展的趨勢而言，不久的將來，大部分的智慧型手機與平板電腦均採用晶圓級鏡頭作為影像拍攝的主要裝置。事實上，採用晶圓級鏡頭可避免如傳統相機模組的鏡頭，其必須針對產線上的每一個鏡頭逐一組裝調整。而晶圓級鏡頭則可一次調校與組裝著數百甚至數千個鏡頭。此外，相較於傳統的鏡頭模具僅具有少數的模穴可形成所需的鏡頭，而晶圓級鏡頭則一次可以形成百倍以上的鏡頭在一晶圓大小上，其製作成本與組裝成本可因此有效地降低。

由於晶圓級微鏡頭不僅可降低製作成本，亦可以降低 組裝成本，但如何能進一步地改善鏡頭的品質，使晶圓級鏡頭的光學品質提升，為晶圓級光學鏡頭與具有相機模組之電子裝置品質提升與成本降低之不可或缺之關鍵因素。

目前，在本技術領域中，製造晶圓級微鏡頭的固化設備大都利用輻射光源，但由於使用平行光線進行固化容易造成晶圓級微鏡頭材料固化時造成鏡頭中形成干涉圖樣(fringe pattern)，導致鏡頭外觀上出現彩虹紋或者牛頓環之光學缺陷。

為解決上述問題，本發明之目的之一，係提供一種晶圓級微鏡頭之輻射固化設備，以改善晶圓級微鏡頭利用輻射光線固化時，因為輻射光源所產生的平行光線，以致於在鏡頭材料固化時造成鏡頭中形成干涉圖樣(fringe pattern)之光學缺陷。

根據以上所述之目的，本發明之一態樣，係揭露一種輻射固化設備，包含有一光源裝置以及一固化基座，係位於該光源裝置下方。

所述的光源裝置可為動態光源裝置或固定光源裝置。

所述的動態光源裝置包含至少一輻射光源燈具；一移動裝置；及一反射罩，其中該移動裝置係可使該輻射光源燈具產生水平方向移動。

所述的動態光源裝置包含至少一輻射光源燈具；一旋轉裝置；及一反射罩，其中該旋轉裝置係可帶動該輻射光源燈具產生定角度之旋轉動作。

所述的固定光源裝置包含至少一輻射光源燈具；及一反射罩，其中該輻射光源燈具為固定不動。

所述的至少一輻射光源燈具係包含至少一個輻射光源燈具於該反射罩之中，且於複數個輻射光源燈具時，該些燈具較佳係平行配置。

所述的輻射光源燈具包含一700奈米(nm)以下波長之燈條或燈泡，例如：可見光/紫外光燈管或燈泡，較佳為包含一600 nm以下波長之燈管或燈泡，更佳為包含一480 nm以下波長之燈管或燈泡。此外，輻射光源燈具可以由單或複數個輻射光源燈管或燈泡所構成配置於反射罩之中，且於複數個輻射光源燈管或燈泡時，較佳係各輻射光源相互平行。

所述的反射罩係將該輻射光源燈具所產生之輻射光線反射至該固化基座，使該固化基座上的微鏡頭模具通過輻射光線照射，可達到微鏡頭模具中之由輻射固化材料所構成之複數個微鏡頭固化的目的。

所述的固化基座上進一步包含一輸送帶，且輸送帶以每秒1公分至1公尺的速度帶動微鏡頭模具通過輻射光線照射。

所述的光源裝置進一步包含一擴散元件，位於該光源裝置與該固化基座之間。所述的擴散元件，列舉如下：所述的擴散元件是一表面具凹凸結構之擴散膜。

所述的擴散元件是一石英擴散板且石英擴散板包含一經噴沙或氫氟酸處理之擴散表面。

所述的擴散元件是一具有透鏡結構之擴散板。

所述的擴散元件是一具有菱鏡結構之擴散板。

本發明之輻射固化設備可應用於製造晶圓級微鏡頭，利用動態光源裝置或擴散元件，可消除輻射光源產生的平行光線，因此可克服鏡頭外觀上出現的彩虹紋或者牛頓環之光學缺陷，進而改善鏡頭之光學品質，提升相機模組與應用此相機模組之手機與平板電腦之電子設備的攝影品質與降低生產成本。

本發明係揭露一種輻射固化設備，可有效地避免晶圓級微鏡頭在輻射固化時產生光學缺陷，例如是干涉條紋等規律或不規律的圖樣，進而改善鏡頭之光學品質，提升相機模組與應用此相機模組之電子裝置之攝影品質。以下將以圖示及詳細說明清楚說明本發明之精神，如熟悉此技術之人員在瞭解本發明之較佳實施例後，當可由本發明所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本發明之精神與範圍。

參閱第1A圖至第1C圖係為本發明之晶圓級微鏡頭之製作流程之第一實施例之流程示意圖。如第1A圖所示，進行晶圓級微鏡頭之製作時，首先將輻射固化材料120置於下模110與上模130之間。

進一步參閱1B圖，然後將上模130與下模110密合，並利用輻射線140進行輻射固化材料120的固化。然而，其亦可以是先將上模130與下模110密合後，再利用注入輻射固化材料120的方式，以在上模130的模穴132中充 填輻射固化材料120，其亦不脫離本發明之精神與範圍。

其中，在此實施例中，上模130較佳地係透明的材料所構成，而下模110則可以是由不透明的材料所構成，以使輻射線140可經由上模130照射在輻射固化材料120上，以形成所需之複數個微鏡頭122。輻射固化材料120可以是紫外光/可見光固化材料、雷射光固化材料、電子束固化材料或者是其他可利用輻射線進行固化的材料，較佳紫外光/可見光固化材料。

接著參閱第1C圖，將上模130與下模110及微鏡頭122分離。其中，下模110更可以形成有用來扣合於影像感應元件造型的凸起，以使微鏡頭122可以方便地與影像感應元件扣合。此外，上模130與下模110的形狀較佳地與晶圓的形狀相同，以形成與晶圓形狀相同的複數個微鏡頭122，並固定於晶圓上的影像感應元件，再進行切割。如此，不僅方便進行微鏡頭122與影像感應元件的結合，且更可以一次進行微鏡頭122與影像感應元件的對焦，節省鏡頭模組的組裝成本。

其中，有關於微鏡頭122的尺寸，鏡頭透鏡的部份約為直徑50-600微米(μm)，較佳地約為50-300微米，而其高度約為5-100微米，較佳地約為10-50微米。此外，鏡頭透鏡下方扣合於影像感應元件的部份則可依需求改變。

進一步參閱第2A圖至第2C圖係為本發明之晶圓級微鏡頭之製作流程之第二實施例之流程示意圖。如第2A圖所示，進行晶圓級微鏡頭之製作時，首先將輻射固化材料 220置於下模210與上模230之間。

進一步參閱2B圖，然後將上模230與下模210密合，並利用輻射線240進行輻射固化材料220的固化。然而，其亦可以是先將上模230與下模210密合後，再利用注入輻射固化材料220的方式，以在上模230的模穴232中充填輻射固化材料220，其亦不脫離本發明之精神與範圍。

其中，在此實施例中，下模210較佳地係透明的材料所構成，而上模230則可以是由不透明的材料所構成，以使輻射線240可經由下模210照射在輻射固化材料220上，以形成所需之複數個微鏡頭222。輻射固化材料220可以是紫外光固化材料、雷射光固化材料、電子束固化材料或者是其他可利用輻射線進行固化的材料，較佳紫外光/可見光固化材料。

接著參閱第2C圖，將上模230與下模210及微鏡頭222分離。其中，下模210更可以形成有用來扣合於影像感應元件造型的凸起，以使微鏡頭222可以方便地與影像感應元件扣合。此外，上模230與下模210的形狀較佳地與晶圓的形狀相同，以形成與晶圓形狀相同的複數個微鏡頭222，並固定於晶圓上的影像感應元件，再進行切割。如此，不僅方便進行微鏡頭222與影像感應元件的結合，且更可以一次進行微鏡頭222與影像感應元件的對焦，節省鏡頭模組的組裝成本。

如前所述，有關於微鏡頭222的尺寸，鏡頭透鏡的部份約為直徑50微米(μm)~600微米，較佳地約為50微米~300微米，而其高度約為5微米~100微米，較佳地約 為10微米~50微米。此外，鏡頭透鏡下方扣合於影像感應元件的部份則可依需求改變。

在進行如此微小的鏡頭生產時，利用輻射線進行輻射固化材料的固化，例如是利用UV燈管進行UV固化聚合物的固化。但是由於UV燈管本身的平行排列及/或反射罩反射UV燈管之UV光線，所形成之平行輻射光線，將會在微鏡頭上形成如條紋狀的干涉紋(fringe pattern)，其將降低微鏡頭的光學品質與良率。

因此，本發明進一步根據改善輻射固化設備，以提升晶圓級微鏡頭的光學品質與良率。參閱第3圖，其係為本發明之晶圓級微鏡頭之輻射固化設備之一實施例示意圖。晶圓級鏡頭之輻射固化設備300主要係由一固化基座305與一光源裝置320所構成。固化基座305上則設置有輸送帶310。

進一步參閱第4圖，其係為第3圖所示之本發明之晶圓級微鏡頭之輻射固化設備之實施例之內部結構示意圖。如圖中所示，微鏡頭模具420包含下模422與上模424，其中容置有微鏡頭陣列450，被傳送至本發明之晶圓級鏡頭之輻射固化設備。接著，由固化基座405上之輸送帶410運送至光源裝置430之下方進行固化製程。

其中，光源裝置430包含有至少一輻射光源燈具432以及一反射罩434，使得輻射光源燈具432發出的光線，產生一平行光線朝向固化基座405之輸送帶410的方向照射。而光源裝置430更可以包含一燈殼440以用來將光源裝置430固定於輸送帶410的一側。

其中，輻射光源燈具432可以是由700 nm以下波長之燈管，例如是可見光或紫外光燈管，所構成，其亦可以是一雷射光燈具或一紅外線燈具所構成。在一實施例中，輻射光源燈具432可以是由600 nm以下波長之燈管所構成。此外，輻射光源燈具432亦可以是由複數個輻射光源燈管所構成，且相互平行配置於反射罩434之中。

其中，在一實施例中，光源裝置430更可以是一動態光源裝置，其更包含有一移動裝置460，其可以使輻射光源燈具432產生水平的運動，使得微鏡頭陣列450接受來自各不同方向的輻射照射，進而避免微鏡頭陣列450中產生如彩虹紋或者牛頓環之光學缺陷。輻射光源燈具移動方式，例如但不限於為單向式移動或往返式移動(較佳地，移動速度介於0.1公分/秒至50公分/秒之間，然並不限定於此)。

此外，在一實施例中，光源裝置430更可以是一動態光源裝置，其更可以包含一旋轉裝置436，以進行輻射光源燈具432的旋轉，使得輻射光源燈具432所發射出的輻射從多個角度均勻地照射在微鏡頭陣列450上，進而避免微鏡頭陣列450中產生如彩虹紋或者牛頓環之光學缺陷。輻射光源燈具旋轉方式，例如但不限於為固定式旋轉或往返式旋轉。

在又一實施例中，光源裝置430更可以是一動態光源裝置，其結合移動裝置460與旋轉裝置436(較佳地，轉動速率介於0.01圈/秒至100圈/秒之間，然並不限定於此)。

再者，光源裝置430亦可以固定不動，以形成一固定 光源裝置，或同時包含一移動裝置460與一旋轉裝置436使其運動與旋轉，而固化基座405之輸送帶410則提供一水平運動，例如在每秒鐘約1公分至1公尺的移動速度下，使微鏡頭陣列450相對於光源裝置430產生一水平相對速度的移動，使得輻射光源燈具432所發射出的輻射從多個角度平均地照射在微鏡頭陣列450上，以避免微鏡頭陣列450中產生的條狀紋。

此外，光源裝置430更可以包含有一擴散板438，安裝於輻射光源燈具432與固化基座405之輸送帶410之間，以更進一步地將輻射光源燈具432所發射出的輻射多個角度均勻地照射在輸送帶410上的微鏡頭陣列450，以避免微鏡頭陣列450中產生的條狀紋。

擴散板438可以是一表面具凹凸結構之擴散膜、一石英擴散板且石英擴散板包含一經噴沙或氫氟酸處理之擴散表面或者一具有發散光源之透鏡結構之擴散板。

據本發明之較佳實施態樣之一，本發明輻射固化設備，係包含光源裝置430與固化基座405，其中光源裝置更包含有一移動裝置460。

據本發明之較佳實施態樣之一，本發明輻射固化設備，係包含光源裝置430與固化基座405，其中光源裝置更包含有一旋轉裝置436。

據本發明之較佳實施態樣之一，本發明輻射固化設備，係包含固定不動之光源裝置430與固化基座405，其中固化基座更包含有一輸送帶410。

據本發明之較佳實施態樣之一，本發明輻射固化設 備，係包含固定不動之光源裝置430與固化基座405，其中光源裝置更包含有一擴散板438。

據本發明之較佳實施態樣之一，本發明輻射固化設備，係包含光源裝置430與固化基座405，其中固化基座更包含有一輸送帶410，其中光源裝置更包含有擴散板438。

因此，本發明之晶圓級微鏡頭之輻射固化設備，可以有效地利用輸送帶讓輻射固化材料/樹脂可以接受各不同方向的輻射進行固化，以改善微鏡頭中的干涉紋，亦可以利用移動裝置或旋轉裝置，改變平行光源，以改善微鏡頭中的干涉紋，還可以利用擴散元件，勻化光源來改善微鏡頭中的干涉紋。所以，本發明之晶圓級微鏡頭之輻射固化設備可以有效地改善微鏡頭的光學品質與良率，進而提升相機模組、手機與平板電腦之攝影品質與降低其製造成本。

據本發明之可能實施態樣，本發明之輻射固化設備除了可用於晶圓級微鏡頭之製作，另可用於封裝材料之輻射固化設備，例如晶圓級封裝材料之製作。

實施例 實施例1-39與比較例1-3

實施方法：將樣品A、B和C三種添加光起始劑Irgacure 184(濃度0.5 wt%)的壓克力樹脂灌注於一上為石英平板，下為金屬平板的八吋模具中，厚度為1毫米，隨後以表一所列之固化條件，經UV曝光3000 mJ/cm² 後固化，拆模取下試片。將試片對著光源，直接進行觀察，觀察試片在不 同角度下，是否有彩虹紋產生。而其觀察之結果如表一所示。

樣品：A：丙烯酸單體(EM264)

B：丙烯酸寡聚物(EM6148J75)

C：使用A：B比例為1：1之混合物

固化條件：有使用該固化裝置：◎；無使用該固化裝置：(空白)固化裝置參數：固化裝置主體：使用改裝之Fusion F300S固化裝置。

固化裝置燈源：使用1.8 kW、6英吋高壓汞燈1支。

輸送帶：使用百利達輸送帶，速度為10公分/秒。

擴散膜：使用長興DI-780A之光學膜。

移動光源：使用經改裝之可前後移動燈具，距離15公分，速率10公分/秒。

轉動光源：使用經改裝之轉動燈具其包含一USH-500D、500W的UV燈泡，其轉動速率為0.5圈/秒。

經觀察彩虹紋：有：●；無：X

由上述表一中實施例1-39的結果可知，於上述的固化條件中，任一固化裝置的使用或其任意之組合，皆達到克服彩虹紋之功效。且對於固化樹脂的態樣，無論是單體、寡聚物或其混合物皆能一體適用。而由比較例1-3之結果可知，於習知固化條件下，無可避免的會發生彩虹紋的現象。

如熟悉此技術之人員所瞭解的，以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍。凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。

110‧‧‧下模

120‧‧‧輻射固化材料

122‧‧‧微鏡頭

130‧‧‧上模

132‧‧‧模穴

140‧‧‧輻射線

150‧‧‧加熱製程

210‧‧‧下模

220‧‧‧輻射固化材料

222‧‧‧微鏡頭

230‧‧‧上模

232‧‧‧模穴

240‧‧‧輻射線

250‧‧‧加熱製程

300‧‧‧晶圓級鏡頭之輻射固化設備

305‧‧‧固化基座

310‧‧‧輸送帶

320‧‧‧光源裝置

405‧‧‧固化基座

410‧‧‧輸送帶

420‧‧‧微鏡頭模具

422‧‧‧下模

424‧‧‧上模

430‧‧‧光源裝置

432‧‧‧輻射光源燈具

434‧‧‧反射罩

436‧‧‧旋轉裝置

438‧‧‧擴散板

440‧‧‧燈殼

450‧‧‧微鏡頭陣列

460‧‧‧移動裝置

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1A圖至第1C圖係為本發明之晶圓級微鏡頭之製作流程之第一實施例之流程示意圖。

第2A圖至第2C圖係為本發明之晶圓級微鏡頭之製作流程之第二實施例之流程示意圖。

第3圖係為本發明之晶圓級微鏡頭之輻射固化設備之一實施例示意圖。

第4圖係為第3圖所示之本發明之晶圓級微鏡頭之輻射固化設備之實施例之內部結構示意圖。

405‧‧‧固化基座

410‧‧‧輸送帶

420‧‧‧微鏡頭模具

422‧‧‧下模

424‧‧‧上模

430‧‧‧光源裝置

432‧‧‧輻射光源燈具

434‧‧‧反射罩

436‧‧‧旋轉裝置

438‧‧‧擴散板

440‧‧‧燈殼

450‧‧‧微鏡頭陣列

460‧‧‧移動裝置

Claims (8)

1. 一種輻射固化設備，包含：一光源裝置；及一固化基座，係位於該光源裝置下方，其中該光源裝置為一動態光源裝置，該動態光源裝置包含至少一輻射光源燈具；一移動裝置使該輻射光源燈具產生水平方向移動或一旋轉裝置帶動該輻射光源燈具產生定角度之旋轉動作；及一反射罩。
2. 一種輻射固化設備，包含：一光源裝置；及一固化基座，係位於該光源裝置下方，其中該光源裝置為一固定光源裝置，其中該固定光源裝置包含至少一輻射光源燈具；及一反射罩，其中該輻射光源燈具為固定不動。
3. 如請求項1或2所述之輻射固化設備，其中該至少一輻射光源燈具係包含至少一個輻射光源燈具。
4. 如請求項3之輻射固化設備，其中該輻射光源燈具包含一700nm以下波長之燈管或燈泡。
5. 如請求項1之輻射固化設備，其中該光源裝置更包含一擴散元件，位於該光源裝置與該固化基座之間。
6. 如請求項5之輻射固化設備，其中該擴散元件為一表面 具凹凸結構之擴散膜。
7. 如請求項5之輻射固化設備，其中該擴散元件為一石英擴散板，且該石英擴散板至少包含一經噴沙或氫氟酸處理之擴散表面。
8. 如請求項1之輻射固化設備，其中該固化基座上進一步包含一輸送帶。