TWI500119B - 影像感測器裝置及其密封模組 - Google Patents

Description

影像感測器裝置及其密封模組

本發明係有關於一種影像感測器裝置及其密封模組，特別係關於具有不透光鍍層的影像感測器裝置及其密封模組。

一傳統的影像感測器裝置通常是被一聚合物或金屬的封裝材所覆蓋，以避免不需要的光線入射至上述影像感測器裝置中。然而，將上述聚合物或金屬的封裝材與上述傳統的影像感測器裝置組裝在一起，就需要一額外的組裝製程，而會增加其組裝成本。另外，由於組裝了上述聚合物或金屬的封裝材，會增加上述傳統的影像感測器裝置的體積，而會使使用上述傳統的影像感測器裝置的電子產品的微型化受到限制。

當上述傳統的影像感測器裝置具有一鏡頭時，在組裝時，上述鏡頭與上述聚合物或金屬的封裝材的鏡頭開口之間的吻合精度是一個重要因素，以避免上述鏡頭完全或部分被上述聚合物或金屬的封裝材所覆蓋、遮蔽。除此之外，在上述傳統的影像感測器裝置的前段組裝製程中，無法檢測上述鏡頭與上述聚合物或金屬的封裝材的鏡頭開口之間的吻合精度。因此，在後段組裝製程中發現吻合精度不良時，已難以或無法進行重工(rework)，而會降低組裝良率。

因此，業界需要一嶄新的影像感測器裝置及其密封模組，來解決上述問題。

有鑑於此，本發明的一實施例是提供一種密封模組，適用於密封一影像感測器裝置。上述密封模組包含：一外框、一組光學元件、與一不透光鍍層。上述外框具有一圍牆狀的外壁與受到上述圍牆狀的外壁所圍繞的一第一開口。上述一組光學元件是連接並置於上述圍牆狀的外壁的內部。上述不透光鍍層是位於上述圍牆狀的外壁上。

本發明的另一實施例是提供一種影像感測器裝置。上述影像感測器裝置包含一晶片封裝體與一不透光鍍層。上述晶片封裝體具有一影像感測器陣列晶片，其中一組光學元件是與上述影像感測器陣列晶片連接，且一外框是屏蔽著上述影像感測器陣列晶片。上述不透光鍍層是位於上述外框上，以避免不需要的光線入射至上述影像感測器裝置中。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：要瞭解的是本說明書以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例，以實施本發明的不同特徵。而本說明書以下的揭露內容是敘述各個構件及其排列方式的特定範例，以求簡化發明的說明。當然，這些特定的範例並非用以限定本發明。例如，若是本說明書以下的揭露內容敘述了將一第一特徵形成於一第一特徵之上或上方，即表示其包含了所形成的上述第一特徵與上述第二特徵是直接接觸的實施例，亦包含了尚可將附加的特徵形成於上述第一特徵與上述第二特徵之間，而使上述第一特徵與上述第二特徵可能未直接接觸的實施例。

後文所述之『「實質上」等於』等的敘述，係指在設計上期望為「等於」，但受限於實際製造上的誤差，而現實上難以達成如數學或幾何學所定義之等於，但是其誤差若是落於對應的製造規格所能允許的範圍者，仍視為等於。發明所屬技術領域中具有通常知識者應當瞭解，前述製造規格係依據各種條件而有不同的變化，故未一一列出。另外，在本發明特定實施例中，影像感測器陣列晶片是封裝於「晶片尺寸封裝」(chip scale package；CSP)形式的封裝體中，但是本發明亦可應用於將影像感測器陣列晶片是封裝於其他已知或未來會發展出的各種封裝形式的封裝體的情況。

第1A圖為一剖面圖，是重點式地顯示本發明一第一實施例之密封模組101a。請參考第1A圖，密封模組101a是具有一外框125、一組光學元件130、與一不透光鍍層140。外框125具有一圍牆狀的外壁125a與受到圍牆狀的外壁125a所圍繞的一第一開口125b。光學元件130是連接並置於圍牆狀的外壁125a的內部。不透光鍍層140是位於圍牆狀的外壁125a上。因此，當例如後文所述的影像感測陣列晶片111或其封裝體(晶片尺寸封裝體110)經由第一開口125b與密封模組101a連接時，不透光鍍層140可避免不需要的光線入射至影像感測器陣列晶片111的影像感測器中。

可視需求將一第一透明基板120置於光學元件130與第一開口125b之間。在一較佳實施例中，透明基板120為一玻璃蓋(cover glass)，其所佔面積較好為與光學元件130所佔面積相同。當例如後文所述的影像感測陣列晶片111或其封裝體(晶片尺寸封裝體110)如前述與密封模組101a組裝時，影像感測器陣列晶片111或其封裝體可接觸第一透明基板120。在本實施例中，為了對應於晶片尺寸封裝體110或其封裝體的尺寸，第一開口125b的所佔面積是實質上等於第一透明基板120的所佔面積。

在本發明的一實施例中，不透光鍍層140是置於外框125上。不透光鍍層140可以是任何的不透光物質，例如為丙烯酸系樹脂或環氧樹脂，其形成是藉由噴塗(spraying)、旋轉塗佈法(spin coating)、浸鍍(dipping)、貼膜(tapping)、或濺鍍的技術，而順應性地形成於外框125上、更精確而言是順應性地形成於圍牆狀的外壁125a上。不需要的環境光線會受到不透光鍍層140的阻擋或被其吸收，因此可減少或消除由不需要的光線入射至後文所述的影像感測器陣列晶片111的影像感測器中所造成的影像缺陷例如「鬼影」(ghosts)。如此一來，就不需要高分子或金屬的封裝材料來密封後文所述的影像感測陣列晶片111，而可以減少整體的封裝或組裝的尺寸。

在本實施例中，光學元件130具有一組的凸透鏡130a與130b。在其他的實施例中，光學元件130可具有單一透鏡或超過二個的透鏡，光學元件130所具有的透鏡的形式則可以根據需求作適當的選擇。在本實施例中，一支架135a是將光學元件130的凸透鏡130a與外框125連接在一起，而一支架135b則是將光學元件130的凸透鏡130b與外框125連接在一起。在其他實施例中，凸透鏡130a與130b可直接連接至外框125。

第1B圖為一剖面圖，是重點式地顯示本發明第一實施例之影像感測器裝置100a。請參考第1B圖，影像感測器裝置100a具有一晶片尺寸封裝體110來作為其晶片封裝體，晶片尺寸封裝體110具有一影像感測器陣列晶片111，影像感測器陣列晶片111是與光學元件130連接。

在本實施例中，晶片尺寸封裝體110是安裝於第1A圖所示的密封模組101a的外框125的第一開口125b而與外框125連接。光學元件130是連接並置於外框125的圍牆狀的外壁125a的內部，藉此與晶片尺寸封裝體110的影像感測器陣列晶片111連接。

在一實施例中，晶片尺寸封裝體110為一CMOS影像感測器晶片封裝體，並安裝一第二透明基板117作為晶片尺寸封裝體110的支撐結構。影像感測器陣列晶片111為一CMOS影像感測器晶片，其具有一影像感測器陣列112與複數個電極墊114，並黏著於透明基板117。在本實施例中，第二透明基板117是置於影像感測器陣列晶片111與光學元件130之間、更精確而言是置於影像感測器陣列晶片111與第一透明基板120之間。一壩狀結構113則介於影像感測器陣列晶片111與第二透明基板117之間，而在影像感測器陣列112上產生一間隙115。一保護層116是貼附於影像感測器陣列晶片111上。具體而言，保護層116的一第一表面116a是貼附於影像感測器陣列晶片111上。複數個圖中未繪示的電性連接跡線(trace)是從電極墊114延伸至一位於保護層116的一第二表面116b上的複數個球陣列(ball grid)118，而保護層116的第一表面116a與第二表面116b是互為相反表面。

第1C圖為一剖面圖，是重點式地顯示本發明第一實施例之影像感測器裝置100a的變形例之影像感測器裝置100e。影像感測器裝置100e的大部分元件是與影像感測器裝置100a相同，故為了簡潔地敘述本發明，這些相同或相似部分的詳細說明就予以省略。而影像感測器裝置100e與影像感測器裝置100a的不同之處在於影像感測器裝置100e更包含一不透光鍍層127於保護層116的第二表面116b上，以避免不需要的光線從保護層116那一側入射至影像感測器裝置100e中。不透光鍍層127可以是任何的不透光物質，例如為丙烯酸系樹脂或環氧樹脂，其形成是藉由噴塗、旋轉塗佈法、浸鍍、貼膜、或濺鍍的技術，而順應性地形成於保護層116的第二表面116b上。視需求，可以使用相同或不同的材料來形成不透光鍍層127與140。

第2A圖為一剖面圖，是重點式地顯示本發明一第二實施例之密封模組101b。密封模組101b的大部分元件是與第一實施例之密封模組101a相同，故為了簡潔地敘述本發明，這些相同或相似部分的詳細說明就予以省略。本實施例之密封模組101b與第一實施例之密封模組101a的不同之處在於本實施例之光學元件130更包含與凸透鏡130a、130b裝配在一起的一鏡頭模組150，鏡頭模組150具有暴露凸透鏡130a與130b之一鏡頭開口151。不透光鍍層140還延伸並位於鏡頭模組150上，並具有暴露凸透鏡130a與130b的一開口140a。在本實施例中，外框125在與第一開口125b所在的相反側還具有受到圍牆狀的外壁125a所圍繞的一第二開口125c。鏡頭模組150是置於第二開口125c中，並連接圍牆狀的外壁125a。

因此，在形成不透光鍍層140之前，可對鏡頭開口151提供遮蔽或保護，然後將不透光鍍層140形成於外框125的圍牆狀的外壁125a上，接下來可藉由蝕刻、舉離法(lift-off)、自我對準(self-aligning)的方式、或其他的圖形化方法來形成開口140a。所以不透光鍍層140可以精確地與外框125對準；更具體而言，開口140a可以精確地與鏡頭開口151對準，而得以改善後述的影像感測器陣列晶片111或其封裝體與密封模組101b的組裝良率。

第2B圖為一剖面圖，是重點式地顯示本發明一第二實施例之影像感測器裝置100b，其是以與第一實施例的相同手法，將第一實施例相同的晶片尺寸封裝體110與第2A圖所示的密封模組101b組裝而成。晶片尺寸封裝體110及其所具有的元件、與密封模組101b及其所具有的元件之間的連接、對應關係，皆與前文對第1B圖所示者相同，相關敘述就予以省略。另外，視需求可如第1C圖及其相關說明所示，在保護層116的第二表面116b上形成相同用途的不透光鍍層127。

第3A圖為一剖面圖，是重點式地顯示本發明一第三實施例之密封模組101c。密封模組101c的大部分元件是與第一實施例之密封模組101a相同，故為了簡潔地敘述本發明，這些相同或相似部分的詳細說明就予以省略。本實施例之密封模組101c與第一實施例之密封模組101a的不同之處在於本實施例之第一開口125b所佔用的面積大於第一透明基板120所佔用的面積，以對應於後述的影像感測器陣列晶片111及其封裝體的尺寸。因此，是將外框125的圍牆狀的外壁125a及其上的不透光鍍層140予以擴展、延伸，而使其置於後述的影像感測器陣列晶片111及其封裝體之上之後，可避免不需要的光線從較大的第一開口125b入射至後述的影像感測器陣列晶片111及其封裝體中。另外，外框125的圍牆狀的外壁125a及其上的不透光鍍層140較好為再向下延伸而足以覆蓋後述的影像感測器陣列晶片111及其封裝體的側表面，以避免不需要的光線從此側表面入射至後述的影像感測器陣列晶片111及其封裝體中。

第3B圖為一剖面圖，是重點式地顯示本發明一第三實施例之影像感測器裝置100c，其是以與第一實施例大致相同手法，將第一實施例相同的晶片尺寸封裝體110與第3A圖所示的密封模組101c組裝而成。晶片尺寸封裝體110及其所具有的元件、與密封模組101c及其所具有的元件之間的連接、對應關係，大部分與前文對第1B圖所示者相同，相關敘述就予以省略。

在第3B圖中，第二透明基板117所佔用的面積大於第一透明基板120所佔用的面積。因此，第一透明基板120佔用透明基板117的部分的上表面117a，而外框125的圍牆狀的外壁125a及其上的不透光鍍層140是延伸至第二透明基板117的上表面117a之未被第一透明基板120佔用的部分之上，以避免不需要的光線從未被第一透明基板120佔用的部分入射至影像感測器裝置100c中。另外，外框125的圍牆狀的外壁125a及其上的不透光鍍層140較好為延伸至第二透明基板117的一側表面117c之上，以避免不需要的光線從側表面117c入射至影像感測器裝置100c中。另外，視需求可如第1C圖及其相關說明所示，在保護層116的第二表面116b上形成相同用途的不透光鍍層127。

第4A圖為一剖面圖，是重點式地顯示本發明一第四實施例之密封模組101d。密封模組101d的大部分元件是與第一實施例之密封模組101a相同，故為了簡潔地敘述本發明，這些相同或相似部分的詳細說明就予以省略。本實施例之密封模組101d與第一實施例之密封模組101a的不同之處在於本實施例之第一開口125b所佔用的面積小於第二透明基板117所佔用的面積，以對應於後述的影像感測器陣列晶片111及其封裝體的尺寸。外框125的圍牆狀的外壁125a及不透光鍍層140是延伸至第一透明基板120的下方，但未閉合而維持以較小的第一開口125b曝露部分的第一透明基板120的狀態。在本實施例中，可以在組裝外框125與後述的影像感測器陣列晶片111及其封裝體之前，將不透光鍍層140形成於外框125上。

第4B圖為一剖面圖，是重點式地顯示本發明一第四實施例之影像感測器裝置100d，其是以與第一實施例大致相同手法，將第一實施例相同的晶片尺寸封裝體110與第4A圖所示的密封模組101d組裝而成。晶片尺寸封裝體110及其所具有的元件、與密封模組101d及其所具有的元件之間的連接、對應關係，大部分與前文對第1B圖所示者相同，相關敘述就予以省略。

在第4B圖中，外框125的圍牆狀的外壁125a及不透光鍍層140是延伸至第二透明基板117與第一透明基板120之間，但未遮蔽影像感測器陣列晶片111的影像感測器陣列112。另外，視需求可如第1C圖及其相關說明所示，在保護層116的第二表面116b上形成相同用途的不透光鍍層127。

綜上所述，藉由本發明上述各實施例之影像感測器裝置及其密封模組的功效，可達成避免不需要的光線的入射、縮減裝置尺寸、防止各組件的對準精度不良、及增加組裝良率等技術效果。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何本發明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，因此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．．．影像感測器裝置

100b．．．影像感測器裝置

100c．．．影像感測器裝置

100d．．．影像感測器裝置

100e．．．影像感測器裝置

101a．．．密封模組

101b．．．密封模組

101c．．．密封模組

101d．．．密封模組

110．．．晶片尺寸封裝體

111．．．影像感測器陣列晶片

112．．．影像感測器陣列

113．．．壩狀結構

114．．．電極墊

115．．．間隙

116．．．保護層

116a．．．第一表面

116b．．．第二表面

117．．．透明基板

117a．．．上表面

117c．．．側表面

118．．．球陣列

120．．．透明基板

125．．．外框

125a．．．圍牆狀的外壁

125b．．．第一開口

125c．．．第二開口

127．．．不透光鍍層

130．．．光學元件

130a．．．凸透鏡

130b．．．凸透鏡

135a．．．支架

135b．．．支架

140．．．不透光鍍層

140a．．．開口

150．．．鏡頭模組

151．．．鏡頭開口

第1A圖為一剖面圖，是重點式地顯示本發明一第一實施例之密封模組。

第1B圖為一剖面圖，是重點式地顯示本發明一第一實施例之影像感測器裝置。

第1C圖為一剖面圖，是重點式地顯示第1B圖所示之影像感測器裝置的一變形例。

第2A圖為一剖面圖，是重點式地顯示本發明一第二實施例之密封模組。

第2B圖為一剖面圖，是重點式地顯示本發明一第二實施例之影像感測器裝置。

第3A圖為一剖面圖，是重點式地顯示本發明一第三實施例之密封模組。

第3B圖為一剖面圖，是重點式地顯示本發明一第三實施例之影像感測器裝置。

第4A圖為一剖面圖，是重點式地顯示本發明一第四實施例之密封模組。

第4B圖為一剖面圖，是重點式地顯示本發明一第四實施例之影像感測器裝置。

100a‧‧‧影像感測器裝置

110‧‧‧晶片尺寸封裝體

111‧‧‧影像感測器陣列晶片

112‧‧‧影像感測器陣列

113‧‧‧壩狀結構

114‧‧‧電極墊

115‧‧‧間隙

116‧‧‧保護層

116a‧‧‧第一表面

116b‧‧‧第二表面

117‧‧‧透明基板

118‧‧‧球陣列

120‧‧‧透明基板

125a‧‧‧圍牆狀的外壁

130‧‧‧光學元件

130a‧‧‧凸透鏡

130b‧‧‧凸透鏡

135a‧‧‧支架

135b‧‧‧支架

140‧‧‧不透光鍍層

Claims (24)

1. 一種密封模組，適用於密封一影像感測器裝置，包含：一外框，具有一圍牆狀的外壁與受到該圍牆狀的外壁所圍繞的一第一開口；一組光學元件，連接並置於該圍牆狀的外壁的內部；一透明基板，於該組光學元件與該第一開口之間；以及一不透光鍍層，包含丙烯酸系樹脂或環氧樹脂，藉由噴塗(spraying)、旋轉塗佈法(spin coating)、浸鍍(dipping)、貼膜(tapping)、或濺鍍的技術，而順應性地形成於該圍牆狀的外壁上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之密封模組，其中該組光學元件包含搭配一鏡頭模組的一組透鏡。
3. 如申請專利範圍第2項所述之密封模組，其中該外框在與該第一開口所在的相反側還具有受到該圍牆狀的外壁所圍繞的一第二開口；以及該鏡頭模組是置於該第二開口中，並連接該圍牆狀的外壁。
4. 如申請專利範圍第2項所述之密封模組，其中該組透鏡分別藉由一組支架而連接至該圍牆狀的外壁。
5. 如申請專利範圍第2項所述之密封模組，其中該不透光鍍層是位於該鏡頭模組上，但仍使該組透鏡維持暴露的狀態。
6. 如申請專利範圍第1項所述之密封模組，其中該透 明基板所佔用的面積實質上等於該組光學元件所佔用的面積。
7. 如申請專利範圍第1項所述之密封模組，其中該第一開口所佔用的面積實質上等於該組光學元件所佔用的面積。
8. 如申請專利範圍第1項所述之密封模組，其中該第一開口所佔用的面積大於該組光學元件所佔用的面積。
9. 如申請專利範圍第1項所述之密封模組，其中該第一開口所佔用的面積小於該組光學元件所佔用的面積。
10. 一種影像感測器裝置，包含：一晶片封裝體，其具有一影像感測器陣列晶片，其中一組光學元件是與該影像感測器陣列晶片連接，一保護層的一第一表面是貼附至該影像感測器陣列晶片，且一外框是屏蔽著該影像感測器陣列晶片；以及一不透光鍍層位於該外框上，以避免不需要的光線入射至該影像感測器裝置中。
11. 如申請專利範圍第10項所述之影像感測器裝置，其中該外框具有一圍牆狀的外壁與受到該圍牆狀的外壁所圍繞的一第一開口，該不透光鍍層則位於該圍牆狀的外壁上；該晶片封裝體是安裝於該外框的該第一開口而與該外框連接；以及該組光學元件是連接並置於該圍牆狀的外壁的內部，藉此與該影像感測器陣列晶片連接。
12. 如申請專利範圍第11項所述之影像感測器裝置，其中該不透光鍍層是順應性地位於該圍牆狀的外壁上。
13. 如申請專利範圍第10或11項所述之影像感測器裝置，其中該組光學元件包含搭配一鏡頭模組的一組透鏡。
14. 如申請專利範圍第13項所述之影像感測器裝置，其中該外框在與該第一開口所在的相反側還具有受到該圍牆狀的外壁所圍繞的一第二開口；以及該鏡頭模組是置於該第二開口中，並連接該圍牆狀的外壁。
15. 如申請專利範圍第13項所述之影像感測器裝置，其中該組透鏡分別藉由一組支架而連接至該圍牆狀的外壁。
16. 如申請專利範圍第13項所述之影像感測器裝置，其中該不透光鍍層是位於該鏡頭模組上，但仍使該組透鏡維持暴露的狀態。
17. 如申請專利範圍第11項所述之影像感測器裝置，更包含一第一透明基板於該組光學元件與該第一開口之間。
18. 如申請專利範圍第17項所述之影像感測器裝置，其中該第一透明基板所佔用的面積實質上等於該組光學元件所佔用的面積。
19. 如申請專利範圍第17或18項所述之影像感測器裝置，更包含一第二透明基板於該影像感測器陣列晶片與該第一透明基板之間。
20. 如申請專利範圍第19項所述之影像感測器裝置，其中該第二透明基板所佔用的面積大於該第一透明基板所佔用的面積，而該第一透明基板佔用該第二透明基板的部分的上表面；以及該圍牆狀的外壁及其上的該不透光鍍層延伸至該第二透明基板的該上表面之未被佔用的部分之上。
21. 如申請專利範圍第20項所述之影像感測器裝置，其中該外框更延伸至該透明基板的一側面。
22. 如申請專利範圍第19項所述之影像感測器裝置，其中該圍牆狀的外壁及該不透光鍍層是延伸至該透明基板與該組光學元件之間，但未遮蔽該影像感測器陣列晶片的一影像感測器陣列。
23. 如申請專利範圍第10項所述之影像感測器裝置，更包含一不透光層於該保護層的一第二表面上，該第二表面與該第一表面互為相反面。
24. 如申請專利範圍第10項所述之影像感測器裝置，其中該不透光鍍層包含丙烯酸系樹脂或環氧樹脂，其形成是藉由噴塗(spraying)、旋轉塗佈法(spin coating)、浸鍍(dipping)、貼膜(tapping)、或濺鍍的技術，而順應性地形成於該外框上。