TWI488293B - 具有保護管之晶圓層級照相機模組 - Google Patents

Description

具有保護管之晶圓層級照相機模組 相關申請案之參考

本申請案與2012年3月30日申請之題為「Wafer Level Camera Module With Snap-In Latch」且讓與本申請案之受讓人的同在申請中之申請案第13/435,596號相關。

本發明一般而言係關於影像感測器。更具體而言，本發明之實施例與晶圓級照相機模組相關。

晶圓級照相機模組為具有小佔據面積且可在例如行動電話、筆記本電腦、平板電腦及其類似者之應用中利用的照相機模組。晶圓級照相機模組包括用以聚焦影像之光學器件及用於感測影像之影像感測器。為了俘獲高品質影像，照相機模組之光學器件通常包括若干透鏡，其由玻璃晶圓及/或間隔件分開。該等透鏡被堆疊在透鏡堆疊中。該透鏡堆疊安置於影像感測器模組上。透鏡堆疊及影像感測器模組通常被圍封在金屬外殼內。

不斷努力來降低生產成本且改良晶圓級照相機模組之製造及組裝的良率。低良率之結果為生產成本增加。因此，需要可提高良率且因此降低生產成本之晶圓級照相機模組及晶圓級照相機模組組裝方法。此外，需要具有增強之機械強度、改良之電磁相容性(EMC)效能 及減少之與雜散光相關之假影的晶圓級照相機模組。

20‧‧‧晶圓級照相機模組

22‧‧‧透鏡堆疊

23‧‧‧第一黏合劑

24‧‧‧影像感測器模組

25‧‧‧第二黏合劑

26‧‧‧金屬外殼

27‧‧‧第三黏合劑

28‧‧‧插入件

32‧‧‧玻璃晶圓

34‧‧‧透鏡

36‧‧‧間隔件

42‧‧‧影像感測器晶粒

44‧‧‧間隔件

46‧‧‧蓋玻片

48‧‧‧焊球

52‧‧‧外殼支腳

60‧‧‧保護管

62‧‧‧擋塊

64‧‧‧薄化壁

66‧‧‧蓋帽

68‧‧‧凸沿

70‧‧‧金屬外殼

76‧‧‧外殼支腳

102‧‧‧影像感測器模組

104‧‧‧膠帶

106‧‧‧透鏡堆疊

108‧‧‧保護管

110‧‧‧膠帶

112‧‧‧金屬外殼

113‧‧‧外殼支腳

114‧‧‧膠帶

參考以下圖式描述本發明之非限制性及非詳盡實施例，其中除非另有指定，否則各圖中相同之參考數字指代相同之部分。

圖1為典型晶圓級照相機模組之說明。

圖2說明典型晶圓級照相機模組中之透鏡堆疊、影像感測器模組、金屬外殼及插入件。

圖3A至圖3E說明根據本發明之教示的用於組裝實例晶圓級照相機模組之過程。

圖4說明根據本發明之教示的保護管之不具有凸沿的蓋帽之實例。

圖5說明根據本發明之教示的實例保護管之變型。

圖6A至圖6I說明根據本發明之教示的在單一化之後使用晶圓級組件重建構之晶圓級組裝過程的實例。

圖7A至圖7C說明根據本發明之教示的實例透鏡堆疊、保護管及金屬外殼之橫截面形狀之各種實例。

如將展示，揭示提供具有保護管之晶圓級照相機模組之實例的方法及裝置。在以下描述中，陳述許多特定細節以便提供對本發明之透徹理解。然而，一般熟習此項技術者將顯而易見，不需要採用特定細節來實踐本發明。在其他例子中，未詳細描述熟知材料或方法以免混淆本發明。

遍及本說明書對「一個實施例」、「一實施例」、「一個實例」或「一實例」之參考意謂結合該實施例或實例描述之特定特徵、結構或特性包括於本發明之至少一個實施例中。因此，片語「在一個實施例中」、「在一實施例中」、「一個實例」或「一實例」在本說明書中各處 之出現未必全部指代同一實施例或實例。此外，可在一或多個實施例或實例中以任何合適組合及/或子組合來組合特定特徵、結構或特性。特定特徵、結構或特性可包括在積體電路、電子電路、組合邏輯電路或提供所描述之功能性的其他合適組件中。另外，應瞭解，隨同提供之圖式用於向一般熟習此項技術者進行解釋之目的，且圖式未必按比例繪製。

揭示針對具有保護管之晶圓級照相機模組之實例方法及裝置。如將瞭解，根據本發明之教示的晶圓級照相機模組及晶圓級照相機模組組裝方法可提供提高之良率及降低之生產成本。另外，根據本發明之教示，所揭示之包括保護管之晶圓級照相機模組的實例提供增強之機械強度(其提供對透鏡堆疊之額外保護)以及改良之電磁相容性(EMC)效能及減少之與雜散光相關之假影。

為了說明，圖1為典型晶圓級照相機模組20之示意圖。晶圓級照相機模組20包括位於金屬外殼26中之透鏡堆疊22及影像感測器模組24。插入件28(其為具有孔隙之蓋帽)經組態以封閉金屬外殼26。

圖2說明透鏡堆疊22、影像感測器模組24、金屬外殼26及插入件28。如圖所示，透鏡堆疊22包括位於玻璃晶圓32上之一或多個透鏡34及間隔件36。影像感測器模組24包括影像感測器晶粒42、安裝在影像感測器晶粒上之間隔件44、安裝在間隔件上之蓋玻片46及安裝至影像感測器晶粒之複數個焊球48。金屬外殼26可包括彎曲之鉤狀外殼支腳52。

圖3A至圖3E說明根據本發明之教示的用於組裝實例晶圓級照相機模組之過程。圖3A展示透鏡堆疊22，其包括位於玻璃晶圓32上之一或多個透鏡34及間隔件36。圖3B展示安置於影像感測器模組24上之透鏡堆疊22，該影像感測器模組24包括影像感測器晶粒42、安裝在影像感測器晶粒上之間隔件44、安裝在間隔件44上之蓋玻片46及安裝 至影像感測器之複數個焊球48。在其他實例中，應瞭解，複數個焊球48可用焊料凸塊、焊料墊或其他電連接元件替代。在一個實例中，可在透鏡堆疊22與影像感測器模組24之間塗覆膠或黏合劑。

在所說明之實例中，圖3C展示安置於影像感測器模組24上且圍封透鏡堆疊22之保護管60。在該實例中，保護管60包括具有孔隙之蓋帽66，如圖所示。在一個實例中，蓋帽66包括延伸部或凸沿68。在一個實例中，在蓋帽66與透鏡堆疊22之間存在間隙，如圖所示。在另一實例中，在蓋帽66與透鏡堆疊22之間不存在間隙。

在所說明之實例中，圖3D展示金屬外殼70，其經調適以圍封保護管60。如所描繪之實例中所展示，金屬外殼包括鉤狀外殼支腳76。在一個實例中，影像感測器模組24經調適以在保護管60圍封於金屬外殼70內時緊固在金屬外殼70之外殼支腳76與保護管60之間。

為了說明，圖3E說明金屬外殼70圍封保護管60，其中保護管60插入至金屬外殼70中。如圖所示，外殼支腳76之內表面自一側按壓抵靠在影像感測器模組24上，且保護管60自另一側按壓影像感測器模組24。以此方式，根據本發明之教示，當保護管60被圍封在金屬外殼70內時，影像感測器模組24緊固在金屬外殼70之外殼支腳76與保護管60之間。

應瞭解，如所描述之圍封在金屬外殼70中之保護管60緊固並且對準透鏡堆疊22與影像感測器模組24。因此，如所描述利用保護管60及金屬外殼70提高了良率，且又降低總生產成本。根據本發明之教示，保護管60亦增強機械強度，改良電磁相容性(EMC)效能，且防止與雜散光相關之假影。

在一個實例中，可在透鏡堆疊22與影像感測器模組24之間塗覆膠或第一黏合劑23，如圖3B中所示。另外，可在外殼支腳76之內表面與影像感測器模組24之間塗覆第二黏合劑25，且可在保護管60與影 像感測器模組24之間塗覆第三黏合劑27，如圖3E所描繪之實例中所示。

圖4說明根據本發明之教示的另一實例晶圓級照相機模組。應注意，圖4中所說明之實例晶圓級照相機模組與圖3A至圖3E中所說明之實例晶圓級照相機模組共用許多相似性。然而，不同之處在於圖4中所說明之實例晶圓級照相機模組展示保護管60之不具有凸沿68的蓋帽66，如圖3A至圖3E所示之實例晶圓級照相機模組中所說明。

圖5說明根據本發明之教示的實例保護管60之變型。明確而言，圖5展示保護管60包括由擋塊62及薄化壁64界定之凹座，該凹座經調適以收納並固持影像感測器模組24。應瞭解，根據本發明之教示，保護管60之其他變型亦為可能的。應注意，圖4至圖5中所說明之實例展示在蓋帽66與透鏡堆疊22之間不存在間隙。在其他實例中，應注意，在蓋帽66與透鏡堆疊22之間可存在間隙(未圖示)。

在一個實例之組裝過程中，每一組件(包括透鏡堆疊、影像感測器模組、保護管及金屬外殼)可全部被單一化且個別地組裝，如出於解釋目的而關於圖3A至圖3E所展示及描述。在另一實例中，該等組件可以晶圓級進行組裝，如下文關於圖6A至圖6I之實例中所展示。應瞭解，雖然圖6A至圖6I出於解釋目的而說明晶圓級照相機模組之三個單元，但根據本發明之教示，可在晶圓上存在幾百或幾千個單元。

為了說明，圖6A至圖6I展示根據本發明之教示的在單一化之後使用晶圓級組件重建構之實例晶圓級組裝過程。圖6A展示在以晶圓級製造影像感測器模組102之後對其進行單一化。圖6B展示通過將經單一化之影像感測器模組102安裝在基板或膠帶104上來回過來以晶圓級對其進行重建構或重新配置。圖6C展示在以晶圓級製造透鏡堆疊106之後對其進行單一化並將其安置於影像感測器模組102上。可在透鏡堆疊106與影像感測器模組102之間塗覆膠或黏合劑。圖6D展示通 過將所製造之保護管108安裝在基板或膠帶110上來以晶圓級對其進行重建構。圖6E展示安置於影像感測器模組102上之保護管108。在一個實例中，在保護管108與影像感測器模組102之間塗覆膠或黏合劑。圖6F展示移除安裝影像感測器模組102之基板或膠帶104。圖6G展示通過將所製造之包括外殼支腳113之金屬外殼112安裝在基板或膠帶114上來以晶圓級對其進行重建構。圖6H展示金屬外殼圍封保護管108。可在金屬外殼112之外殼支腳113之內表面與影像感測器模組102之間塗覆膠或黏合劑。圖6I展示移除安裝金屬外殼112之基板或膠帶114及安裝保護管108之基板或膠帶104。

在各種實例中，一些組件可未必按上文由圖6A至圖6I出於解釋目的而表示之次序來進行單一化。舉例而言，在一個實例中，影像感測器模組102可直至圖6E中所示之步驟才進行單一化。根據本發明之教示，單一化及重建構之其他配置亦為可能的，包括以晶圓級重建構透鏡堆疊106。

應理解，上述圖式中所說明之透鏡堆疊、保護管及金屬外殼之橫截面可為圓形、正方形、矩形或其他形狀。為了說明，圖7A至圖7C為各種實例之沿著圖3E中所描繪之實例的線A-A'之橫截面說明。如圖所示，圖7A說明透鏡堆疊22、保護管60及金屬外殼70之橫截面具有圓形形狀。圖7B說明透鏡堆疊22、保護管60及金屬外殼70之橫截面具有正方形形狀。圖7C說明透鏡堆疊22、保護管60及金屬外殼70之橫截面具有矩形形狀。

在先前圖式所示之實例中，在透鏡堆疊22與保護管60之壁之間不存在間隙。在其他實例中，應瞭解，根據本發明之教示，在透鏡堆疊22與保護管60之壁之間可存在間隙。另外，在各種實例中，在保護管60之壁與金屬外殼70之壁之間不存在間隙，如以上圖式中所示。在其他實例中，根據本發明之教示，在保護管60之壁與金屬外殼70之壁 之間可存在間隙(未圖示)。

對本發明之所說明之實例的以上描述(包括摘要中所描述之內容)不意欲為詳盡的或限於所揭示之精確形式。儘管本文中出於說明性目的描述本發明之特定實施例及實例，但在不脫離本發明之較廣精神及範疇的情況下，各種等效修改為可能的。實際上，應瞭解，出於解釋目的來提供特定實例電壓、電流、頻率、功率範圍值、時間等，且根據本發明之教示，亦可在其他實施例及實例中採用其他值。

可鑒於以上詳細描述來對本發明之實例做出此等修改。以下申請專利範圍中所使用之術語不應被解釋為將本發明限於說明書及申請專利範圍中所揭示之特定實施例。實情為，範疇應完全由以下申請專利範圍來判定，申請專利範圍應根據所確立之請求項解釋原則來解釋。因此，本說明書及圖式應被視為說明性的而非限制性的。

22‧‧‧透鏡堆疊

24‧‧‧影像感測器模組

25‧‧‧第二黏合劑

27‧‧‧第三黏合劑

60‧‧‧保護管

68‧‧‧凸沿

70‧‧‧金屬外殼

76‧‧‧外殼支腳

Claims (21)

1. 一種裝置，其包含：一影像感測器模組；一透鏡堆疊，其安置於該影像感測器模組上；一保護管，其安置於該影像感測器模組上且圍封該透鏡堆疊；及一金屬外殼，其圍封該保護管，該金屬外殼包括一外殼支腳，該外殼支腳經調適以將該影像感測器模組緊固在該金屬外殼之該外殼支腳與該保護管之間，其中該保護管包括一薄化壁，該薄化壁界定在該保護管中且經調適以完全地收納並固持該影像感測器模組之一擋塊及一凹座，及其中該保護管之該薄化壁附接至該金屬外殼之該外殼支腳。
2. 如請求項1之裝置，其中一第一黏合劑塗覆在該透鏡堆疊與該影像感測器模組之間。
3. 如請求項1之裝置，其中一第二黏合劑塗覆在該外殼支腳與該影像感測器模組之間。
4. 如請求項1之裝置，其中一第三黏合劑塗覆在該保護管與該影像感測器模組之間。
5. 如請求項1之裝置，其中該影像感測器模組包含一影像感測器晶粒、安裝在該影像感測器晶粒上之一間隔件、安裝在該間隔件上之一蓋玻片及安裝至該影像感測器晶粒之複數個焊球。
6. 如請求項1之裝置，其中該透鏡堆疊包含至少一透鏡。
7. 如請求項1之裝置，其中該保護管包括具有一凸沿之一蓋帽。
8. 如請求項1之裝置，其中該透鏡堆疊與圍封該透鏡堆疊之該保護管的一內壁接觸。
9. 如請求項1之裝置，其中該透鏡堆疊、該保護管及該金屬外殼之一橫截面為圓形、正方形及矩形形狀中之一者。
10. 一種用於組裝之方法，其包含：將複數個透鏡堆疊附接至複數個影像感測器模組上；將該複數個透鏡堆疊圍封在複數個保護管中，其中該保護管包括一薄化壁，該薄化壁界定在該保護管中且經調適以完全地收納並固持該影像感測器模組之一擋塊及一凹座，及其中該保護管之該薄化壁附接至該金屬外殼之該外殼支腳；將該複數個保護管圍封在複數個金屬外殼中，其中該等金屬外殼中之每一者包括一外殼支腳；及將該等影像感測器模組緊固在該複數個金屬外殼之該等外殼支腳與該複數個保護管之間。
11. 如請求項10之方法，其中將該複數個透鏡堆疊附接至該複數個影像感測器模組上包含在該複數個透鏡堆疊與該複數個影像感測器模組之間塗覆一第一黏合劑。
12. 如請求項10之方法，其進一步包含在該複數個金屬外殼之該等外殼支腳與該複數個影像感測器模組之間塗覆一第二黏合劑。
13. 如請求項10之方法，其進一步包含在該複數個保護管與該複數個影像感測器模組之間塗覆一第三黏合劑。
14. 如請求項10之方法，其進一步包含在以晶圓級製造該複數個影像感測器模組之後對該複數個影像感測器模組進行單一化。
15. 如請求項10之方法，其進一步包含在以晶圓級製造該複數個透鏡堆疊之後對該複數個透鏡堆疊進行單一化。
16. 如請求項10之方法，其進一步包含將該複數個保護管安裝在一第一膠帶上以便以晶圓級重建構該複數個保護管。
17. 如請求項10之方法，其進一步包含將該複數個金屬外殼安裝在 一第二膠帶上以便以晶圓級重建構該複數個金屬外殼。
18. 一種用於組裝之方法，其包含：將一透鏡堆疊附接至一影像感測器模組上；將該透鏡堆疊圍封在一保護管中，其中該保護管包括一薄化壁，該薄化壁界定在該保護管中且經調適以完全地收納並固持該影像感測器模組之一擋塊及一凹座，及其中該保護管之該薄化壁附接至該金屬外殼之該外殼支腳；將該保護管圍封在具有一外殼支腳之一金屬外殼中；及將該影像感測器模組緊固在該金屬外殼之該外殼支腳與該保護管之間。
19. 如請求項18之方法，其中將該透鏡堆疊附接至該影像感測器模組上包含在該透鏡堆疊與該影像感測器模組之間塗覆一第一黏合劑。
20. 如請求項18之方法，其進一步包含在該金屬外殼之該外殼支腳與該影像感測器模組之間塗覆一第二黏合劑。
21. 如請求項18之方法，其進一步包含在該保護管與該影像感測器模組之間塗覆一第三黏合劑。