TWI485457B - 晶片上支撐架之模組結構 - Google Patents

Description

晶片上支撐架之模組結構

本發明係關於半導體元件模組結構，特別係利用支撐架直接接觸影像感測器的表面以降低組裝傾角(assembly tilt)之晶片上支撐架之模組結構。

傳統的照相模組包括一影像感測器及一或多個透鏡組。透鏡組設置於影像感測器之上，以將入射光線的影像映至影像感測器之上。具有影像感測器之照相模組可以應用於數位相機、數位影像記錄器、手機、智慧型手機、監視器及其他具有照相功能的電子產品。

於照相模組之中，隨著鏡頭模組的解析度愈來愈高，為了保證影像品質，需要越來越嚴格的控制各項影響成像品質的因素。於模組組裝時，鏡頭相對於影像感測器晶片X/Y的位移量與傾斜角度會影響成像品質，尤其傾斜角度影響最為顯著。現行的模組設計中，影像感測器晶片與支撐架均放置於基板上。鏡頭相對於影像感測器晶片的傾斜角度除了材料本身的影響之外，其它主要原因來自於二個製程：影像感測器晶片黏著於基板上及支撐架黏著於基板上所造成的傾斜。而基板的平整性亦會影響此二製程所造成的傾斜程度。此會影響光學組件的光軸與影像感測器的感測面之間的垂直度，進而影響成像品質。

根據以上之習知技術的缺點，本發明提出一種嶄新的晶片上支撐架之模組結構，以提升照相模組的成像品質。

鑒於上述之缺點，本發明之一目的在於提供一種整合支撐架、影像感測器以及基板之晶片上支撐架之模組結構，以降低支撐架與影像感測器之間的組裝傾角。

本發明提供一種晶片上支撐架之模組結構，包括：一第一基板；一晶片，配置於基板之上，具有一感測區域；一支撐架，配置於基板之上，支撐架包括二部分，第一部分直接接觸晶片，以降低晶片與支撐架之間的傾角，第二部分沒有接觸該晶片；一透明基板，配置於支撐架之上，約略對準感測區域；以及一透鏡架，配置於支撐架之上，一透鏡固定於透鏡架之中約略對準透明基板及感測區域。

上述支撐架具有一形成於其中的凹槽結構以接收或容納晶片，與一穿孔結構以利於晶片之感測區域裸露出來。支撐架具有一環形凹槽結構，位於穿孔結構的旁側，環形凹槽結構可以使得透明基板配置於其上。

其中晶片係透過一第一黏著層附著於基板之上，支撐架係透過一第二黏著層而附著於基板之上，透鏡架透過一第三黏著層而附著於支撐架之上。此外，基板為一印刷電路板或一軟性印刷電路板。其中透鏡架為一塑膠件或一驅動機構，驅動機構包括一音圈馬達或一微機電系統。

第一部分與第二部分的材料不相同。支撐架為一體成型結構。

本發明將配合實施例與隨附之圖式詳述於下。應可理 解者為本發明中所有之實施例僅為例示之用，並非用以限制。因此除文中之實施例外，本發明亦可廣泛地應用在其他實施例中。且本發明並不受限於任何實施例，應以隨附之申請專利範圍及其同等領域而定。

本發明提供一種晶片上支撐架之模組結構(holder on chip module structure)，該模組結構係利用支撐架直接接觸影像感測器的表面以降低組裝傾角(assembly tilt)。換言之，本發明之模組結構於支撐架、影像感測器與基板組裝之後，可以有效地降低支撐架與影像感測器彼此之間的傾角，因而提升影像感測器之成像品質。

第一圖顯示整合透鏡架以及影像感測器之晶片上支撐架之模組結構之截面圖。如第一圖所示，其中透鏡架整合透明基板以及影像感測器而成為一具有感光作用的模組結構，其可以應用於手機之照相模組。其中晶片上支撐架之模組結構主要包含基板100、晶片101、支撐架104、透明基板106、透鏡107以及透鏡架108。

在本發明之中，透鏡架108整合透鏡107、透明基板106、支撐架104、晶片101以及基板100以形成立方體模組結構。

本發明之透鏡架108可以為單純塑膠件或驅動機構/元件(actuator)，附著於支撐架104之上；而支撐架104附著於基板100之上以完成本發明之模組結構。舉例而言，上述驅動機構或元件包括音圈馬達(Voice Coil Motor：VCM)的結構設計或微機電系統(MEMS)結構。目前在成像 裝置中，音圈馬達普遍應用於驅動照像模組之鏡頭部分，以進行對焦。在音圈馬達的結構設計中，電流驅動線圈可以使得可動元件在Z軸向產生一位移，且同時在X軸向與Y軸向產生一傾角。

晶片101可以透過一導電層或非導電黏著層102附著於基板100之上。導電層可以作為一黏著層102，形成於基板100之上。在本發明之一實施例中，導電層之材料包括導電膠或導電膜，透過一印刷、塗佈或其它製程以形成一圖案膠於基板之上。導電材料層可以選擇性地塗佈於基板100之上。舉例而言，晶片101為一影像感測器，其上表面具有一感測區域以及接觸墊形成於其上。基板100為一印刷電路板或軟性印刷電路板。基板100的尺寸較晶片101的尺寸大，以利於晶片101得以完全附著於基板100之上。

一黏著層103形成於基板100(的側邊)之上。支撐架104係藉由黏著層103而附著於基板100之上，而晶片101配置於支撐架104與基板100之間。支撐架104具有：一形成於其中的凹槽結構，以接收或容納晶片101；一穿孔結構具有開口區域以利於晶片101之感測(主動)區域以及接觸墊可以裸露出來。此外，支撐架104的穿孔結構的旁側有一環形凹槽結構，其上有容置空間可以使得透明基板106配置於其上。亦即支撐架104得以承載透明基板106。透明基板106例如為一玻璃基板或其他透明材料所形成之基板，配置於基板100之上以覆蓋影像感測晶片101之感 測區域之上方，結果產生透明基板106及感測區域之間的間隙(凹洞)。透明基板106覆蓋影像感測晶片101之感測區域，可以降低粒子污染以提升模組結構之良率。透明基板106可以與感測區域所佔面積相同或者比其稍大。

透明基板(玻璃基板)106可以為圓形或方形型態。透明基板(玻璃基板)106可以選擇性地塗佈紅外線塗層以作為濾波之用，用於過濾通過透鏡107的某一波段的光波。

一黏著層105形成於支撐架104(的側邊)之上，而透鏡架108之底部藉由黏著層105而附著於支撐架104之上。其中透鏡107係固定於透鏡架108之中，透過透鏡架108以支撐透鏡107。此外，透鏡架108亦可以固定於支撐架104之上以支撐透鏡107。在本實施例之模組結構中，透明基板106配置於透鏡架108之下，以及透鏡107與晶片101之間。換言之，透鏡107係約略對準透明基板106與晶片101。

在組裝過程中，支撐架104透過黏著層103而附著於基板100之上，而晶片101透過黏著層102附著於基板100之上。基於上述固定(mounting)製程，支撐架104與晶片101之間會有一傾角，影像感測器晶片101本身也會有一個傾角，而基板100本身的結構有一翹曲角度。因此，在第一圖的組裝完成之模組結構中，上半部(透鏡107/透鏡架108)與下半部(支撐架104/感測晶片101/基板100)之間會有一個組裝傾角。此組裝傾角包括下述傾角的總和：1).支撐架104與晶片101之間的傾角； 2).影像感測器晶片101的傾角；3).基板100結構的翹曲角度。

如第二圖所示，顯示本發明之晶片上支撐架之模組結構之一實施例。在本實施例中，支撐架104a結構與第一圖之支撐架104結構不同之處在於：支撐架104結構與感測晶片101之間沒有接觸，而支撐架104a結構之一部分直接接觸感測晶片101。舉例而言，支撐架104a之一部分的下表面104b係直接接觸感測晶片101之上表面。在本實施例中，在支撐架104a透過黏著層103而附著於基板100上時，支撐架104a即直接接觸於感測晶片101之上。由於支撐架104a直接接觸感測晶片101，因此支撐架104a與感測晶片101之間沒有傾角的問題。亦即，影像感測器晶片101的傾角可以忽略。此外，由於支撐架104a之一部分直接接觸於感測晶片101之上而非基板100之上。因此，基板100結構的翹曲(substrate warpage)角度亦可以忽略。

綜合上述，在第二圖的組裝完成之模組結構中，上半部(透鏡107/透鏡架108)與下半部(支撐架104/感測晶片101/基板100)之間的組裝傾角可以降低。

舉一較佳實施例而言，支撐架104a係直接接觸感測晶片101之周邊，以避免接觸或覆蓋感測晶片101的感測區域。支撐架104a接觸感測晶片101的部分圍繞感測器晶片101的周邊，使得透明基板106及感測區域之間的間隙(凹洞)104c變得更小。

在另一例子中，支撐架104a包括二部分，第一部分為 接觸感測晶片101的部分，而第二部分為沒有接觸感測晶片101的部分；第一部分與第二部分可以利用相同或不同的材料構成。第一部分與第二部分互相相連及接觸。透明基板以及透鏡架均配置於支撐架104a之第二部分之上。舉例而言，接觸感測晶片101的支撐架104a之材料可以利用軟性材料(softer material)構成，以避免損害感測晶片101的表面。換言之，支撐架104a可以為單一材料構成，或者是為二種(或以上)材料之複合材料所構成(亦即第一部分的材料與第二部分的材料不相同)。支撐架104a可以為一體成型結構。

舉例而言，接觸感測晶片101的第一部分包括一塗佈層或一黏著層。塗佈層係利用塗佈(coating)製程而形成於支撐架104a之第二部分上的一材料層，控制塗佈厚度使其接觸感測晶片101。同樣地，黏著層附著於支撐架104a之第二部分之上，控制其厚度而接觸感測晶片101。

在一實施例中，基板100為一印刷電路板。基板100之材質可為有機基板，例如環氧樹脂型FR5或FR4、雙馬來醯亞胺-三氮雜苯樹脂(Bismaleimide Triazine：BT)。此外，玻璃、陶瓷以及矽亦可以作為基板100之材質。

對熟悉此領域技藝者，本發明雖以實例闡明如上，然其並非用以限定本發明之精神。在不脫離本發明之精神與範圍內所作之修改與類似的配置，均應包含在下述之申請專利範圍內，此範圍應覆蓋所有類似修改與類似結構，且應做最寬廣的詮釋。

100‧‧‧基板

101‧‧‧晶片

102、103、105‧‧‧黏著層

104、104a‧‧‧支撐架

104b‧‧‧下表面

104c‧‧‧間隙

106‧‧‧透明基板

107‧‧‧透鏡

108‧‧‧透鏡架

第一圖顯示一整合支撐架以及影像感測器之晶片模組結構之截面圖。

第二圖顯示一整合支撐架以及影像感測器之晶片上支撐架之模組結構之截面圖。

100‧‧‧基板

101‧‧‧晶片

102、103、105‧‧‧黏著層

104、104a‧‧‧支撐架

104b‧‧‧下表面

104c‧‧‧間隙

106‧‧‧透明基板

107‧‧‧透鏡

108‧‧‧透鏡架

Claims (12)

1. 一種晶片上支撐架之模組結構，包括：一基板；一晶片，配置於該基板之上，具有一感測區域；一支撐架，配置於該基板之上，該支撐架包括二部分，第一部分直接接觸該晶片，以降低該晶片與該支撐架之間的傾角，第二部分沒有接觸該晶片，該支撐架更具有：一凹槽結構，以容納該晶片；一穿孔結構，位於該凹槽結構上方，以利於該晶片之該感測區域裸露出來；一環形凹槽結構，位於該穿孔結構旁側，該環形凹槽結構以供一透明基板配置於其上；以及一透鏡架，配置於該支撐架之上，一透鏡固定於該透鏡架之中約略對準該感測區域。
2. 如請求項第1項之晶片上支撐架之模組結構，其中該晶片係透過一第一黏著層附著於該基板之上，該支撐架係透過一第二黏著層而附著於該基板之上，該透鏡架透過一第三黏著層而附著於該支撐架之上。
3. 如請求項第1項之晶片上支撐架之模組結構，其中該第一部分與該第二部分的材料不相同。
4. 如請求項第1項之晶片上支撐架之模組結構，其中該支 撐架為一體成型結構。
5. 如請求項第1項之晶片上支撐架之模組結構，其中該透鏡架為一塑膠件或一驅動機構，其中該驅動機構包括一音圈馬達或一微機電系統。
6. 如請求項第1項之晶片上支撐架之模組結構，更包含一透明基板，配置於該支撐架之上，約略對準該感測區域。
7. 如請求項第6項之晶片上支撐架之模組結構，其中該支撐架具有一形成於其中的凹槽結構以接收或容納該晶片，與一穿孔結構以利於該晶片之感測區域裸露出來。
8. 如請求項第7項之晶片上支撐架之模組結構，其中該支撐架具有一環形凹槽結構，位於該穿孔結構的旁側，該環形凹槽結構可以使得該透明基板配置於其上。
9. 如請求項第6項之晶片上支撐架之模組結構，其中該晶片係透過一第一黏著層附著於該基板之上，該支撐架係透過一第二黏著層而附著於該基板之上，該透鏡架透過一第三黏著層而附著於該支撐架之上。
10. 如請求項第6項之晶片上支撐架之模組結構，其中該第一部分與該第二部分的材料不相同。
11. 如請求項第6項之晶片上支撐架之模組結構，其中該支撐架為一體成型結構。
12. 如請求項第6項之晶片上支撐架之模組結構，其中該透鏡架為一塑膠件或一驅動機構，其中該驅動機構包括一音圈馬達或一微機電系統。